Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage

• Robotersysteme und allgemeine Starrkörpersysteme zu beschreiben und klassifizieren,
• die Kinematik und Dynamik von Starrkörpersystemen zu modellieren und simulieren,
• einfache Trajektorienplanung im Konfigurations- und Arbeitsraum eines Roboters auszuführen,
• grundlegende Regelungskonzepte für Roboter einzusetzen,
• Computeralgebraprogramme (Maple) und Computernumerikprogramme (MATLAB/Simulink) zur Modellierung, Simulation und Analyse von dynamischen Systemen einzusetzen und
• lineare Reglerentwürfe (FKL-Entwurf, Polvorgabe) für diese Systeme anzuwenden.

Vorlesungsteil im Wintersemester:

• Grundbegriffe der Robotik: Freiheitsgrade, kinematische Räume, Reglerstrukturen
• Roboterkinematik: Vorwärtskinematik, inverse Kinematik, differentielle Kinematik, differentielle inverse Kinematik, Manipulator Jacobi-Matrix, kinematische Singularitäten und Repräsentationssingularitäten
• Trajektorienplanung: Pfade und Trajektorien, geradlinige Pfade, Zeitparametrierung, Trajektorien mit Via-Punkten
• Roboterregelung: grundlegende Regelungskonzepte für Roboter im Konfigurations- und Arbeitsraum, Regelung von kinematisch redundanten Robotern

Laborübungen im Sommersemester:

• Systemanalyse mit Maple: Einführung in das Computeralgebraprogramm Maple, mathematische Modellierung von Starrkörpersystemen und nichtlinearen Systemen
• Systemanalyse mit MATLAB/Simulink: Einführung in MATLAB/Simulink, Simulation von Starrkörpersystemen, Anwendung der Methoden aus der Vorlesung Automatisierung auf konkrete Simulationsbeispiele und Laborversuche
• Modellierung und Simulation eines Roboters: Anwendung der Theorie zur Roboterkinematik und -dynamik auf einen 3-Achs-Roboter, Betrachten der Singularitäten
• Regelung eines Roboters: Anwendung der Theorie zur Roboterregelung auf einen kinematisch redundanten 7-Achs-Roboter, Vergleich grundlegender Regelungskonzepte

Vortrag (online, in Zoom-Meetings), Laborübung (Präsenz im Labor oder online), Ausarbeitung von Aufgaben vor den Übungsterminen, selbständiges Erarbeiten von weiterführenden Aufgaben in den Übungsterminen, Umsetzung der entworfenen Regler und Beobachter an Laboraufbauten, Diskussion der zugrundeliegenden Theorie in den Laborübungen

• Der TUWEL-Kurs der LVA stellt die Grundlage des Distance-Learnings dar. Dort werden alle nötigen Informationen, die Gruppeneinteilungen/Zeitplanung sowie die Zoom-Meetings bereitgestellt.
• Die Vorbesprechung für diese Vertiefungsveranstaltung findet am Montag, 04.10.2021 um 13:00 Uhr in einem Zoom Meeting statt.
• Im Wintersemester wird die zweistündige Vorlesung Fachvertiefung - Automatisierungs- und Regelungstechnik angeboten. Die Vorlesung beginnt ca. zur Semesterhälfte, siehe Unterpunkt Termine und wird als Online-Vorlesung in Zoom abgehalten.
• Im darauffolgenden Sommersemester werden die im Rahmen der Vorlesungen Automatisierung, Modellbildung und Fachvertiefung - Automatisierungs- und Regelungstechnik erworbenen theoretischen Kenntnisse anhand konkreter Beispiele umgesetzt. Dazu erfolgt eine Einführung in die Standardsoftwarewerkzeuge der Regelungstechnik (MATLAB/Simulink, Maple). Die Vorbesprechung und Gruppeneinteilung finden in der letzten Vorlesung im Wintersemester statt.

Der Leistungsnachweis setzt sich aus folgenden Punkten zusammen:

1. Überprüfung der vorbereiteten Aufgaben und
2. Mitarbeit während des Praktikums.

Aus organisatorischen Gründen ist eine Anmeldung für die LVA erforderlich. Zudem gilt für die 1. Vorlesung Anwesenheitspflicht, da hier wichtige inhaltliche und organisatorische Punkte besprochen werden.

Ein Skriptum zum Vorlesungsteil und zum Übungsteil der Lehrveranstaltung ist auf der Website des Instituts und im TUWEL-Kurs erhältlich.