Forschung und Transfer

LARISSA steht für LaserRobotik - Integration von Scan- und Fokussiereinheiten als hochdynamische System Achsen.

Die robotergeführte Lasermaterialbearbeitung hat sich in der materialbearbeitenden Industrie in vielen Bereichen etabliert. Sie ermöglicht das Schneiden, Markieren und Schweißen von Werkstücken unterschiedlichster Materialien. Für die Güte der Bearbeitungsqualität ist hierbei die exakte Führung des Laserstrahlfokuspunktes entlang der gewünschten Bearbeitungskontur entscheidend. Die Entwicklung von immer leistungsfähigeren Laserstrahlquellen ermöglicht sehr hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten, die vom Roboter nur mit Einschränkungen ausgeführt werden können. Beim Abfahren von typischen Bearbeitungskonturen treten abrupte Geschwindigkeitsänderungen in Richtung und Betrag auf, die der Roboterarm aufgrund seiner mechanischen Trägheit nicht sofort nachvollziehen kann. Die seitens der Laserleistung erreichbaren  Bearbeitungsgeschwindigkeiten können daher häufig nicht ausgeschöpft werden.

Im Forschungsprojekt LARISSA entwickelte und erprobte die TH Aschaffenburg zusammen mit den Industriepartnern Reis Robotics und RAYLASE AG neuartige Systemkonzepte für die Lasermaterialbearbeitung mit Industrierobotern. Das Ziel war es mittels einer neuen Steuerungsstrategie sowie dem Einsatz von redundanten Kinematiken - die Dynamik und Genauigkeit bei der robotergeführten Lasermaterialbearbeitung zu erhöhen.

Im Forschungsprojekt war auch das Labor für Regelungstechnik beteiligt.

ETARA steht für Entwicklungs- und Testzentrum für Automatisierung, Robotik und Automotive. Das Ziel des Projekts war es, eine Infrastruktur für die Entwicklung und Erprobung von Software für Automatisierungs- und Testsysteme zu schaffen und in Kooperation mit Industriepartnern aus den genannten Branchen im Rahmen des Technologietransfers zu nutzen. Zu diesem Zweck wurden Werkzeuge zum Rapid Control Prototyping eingesetzt, welche die gängigen Zielsysteme aus den verschiedenen Anwendungsbereichen unterstützen. Für die Systemtests wurden neben universell einsetzbaren Laborsystemen (z. B. dSPACE) auch das vorgesehene Spektrum an industriellen Zielsystemen in Hardware vorgehalten. Des Weiteren wurden Einrichtungen für die Testautomatisierung sowie einige exemplarische Regelstrecken aufgebaut und betrieben.

Die Infrastruktur soll basierend auf einer einheitlichen Plattform eine hohe Diversität zukünftig beantragter Projekte ermöglichen. Zukünftige Themen sind branchenspezifische Anwendungen für die Automatisierungstechnik, die Robotik und Automobiltechnik sowie die Entwicklung neuer Strategien für den Hardware-in-the-Loop-Test wie z. B. Evolutionäres Testen, das mit einem Minimum an vordefinierten Testfällen einen intensiven Systemtest ermöglicht.

Das Projekt ETARA wurde in einem Zusammenschluss mehrerer Professoren bearbeitet und ist Teil der Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten des ZeWiS - Zentrum für wissenschaftliche Services und Transfer.

Für die Robotikindustrie ist die Weiterentwicklung und industrienahe Umsetzung von Kraftregelfunktionen ein wichtiger Schritt zur Erschließung neuer Anwendungsgebiete. Insbesondere für robotergestützte Materialbearbeitungsprozesse wie Schleifen und Polieren ist diese Funktionalität unabdingbar.

Der Einsatz der Kraftregelung im Bereich der Industrierobotik wird derzeit noch durch eine Reihe technologischer Hemmnisse erschwert. Das Projekt ForTeRob leistete vor dem Anwendungshintergrund des kraftsensitiven Schleifens und Polierens mit Industrierobotern einen Forschungsbeitrag. Dabei wurde auf eine Kombination aus innovativen Kraftregelansätzen und Telematik- basierter Unterstützung der Endanwender gesetzt. Der Lösungsansatz wurde auf der Basis von prototypischen Implementierungen und realitätsnahen Tests erforscht.

Die Haupt-Projektziele waren:

• Grundlegende quantitative Untersuchungen zur Kraftregelung
• Die Entwicklung und Erprobung neuartiger Ansätze zur Kraftregelung von Industrierobotern, die die mechanischen Eigenschaften der Achsen gezielt ausnutzen und somit eine besonders feinfühlige und agile Kraftführung erlauben
• Die Untersuchung der Möglichkeit einer sensorlosen Kraftführung
• Die Entwicklung und Evaluation einer telematischen Kontrollschnittstelle, die es einem Experten erlaubt, den Anwender bei der kraftsensitiven Werkstückbearbeitung zu unterstützen und entsprechende roboterbasierte Fertigungsprozesse aus der Ferne zu begleiten