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04/16/1998 00:00

Universität bei der HMI 98

Dr. Elisabeth Zuber-Knost Presse und Kommunikation
Universität Karlsruhe (TH) - Forschungsuniversität.gegründet 1825

Nr. 042 / 15. April 1998 /mea

Universitaet Karlsruhe bei der Hannover Messe Industrie 98 am 20.-25. April

Bei der Hannover Messe Industrie 98 ist die Universitaet Karlsruhe auf dem Gemeinschaftsstand der Baden-Wuerttembergischen Hochschulen vertreten, zusammen mit den Universitaeten Freiburg, Stuttgart, Ulm und Tuebingen sowie den Fachhochschulen Mannheim und Ulm. Auf diesem Stand sind Exponate des Instituts fuer Maschinenkonstruktionslehre und Kraftfahrzeugbau und des Instituts fuer Industriebetriebslehre und Industrielle Produktion zu sehen.

Auf weiteren Staenden praesentieren sich als Vertreter der Universitaet Karlsruhe das Institut fuer Prozessrechentechnik, Automation und Robotik (IPR), das Institut fuer Elektroenergiesysteme und Hochspannungstechnik (IEH) und das Institut fuer Werkzeugmaschinen und Betriebstechnik (wbk).

Exponate des Gemeinschaftsstandes:

AROBIS (Altlastenroboter und Informationssystem) Aufgrund der Gefaerdung des Grundwassers und immer strengerer Umweltauflagen ist die Langzeitbeobachtung von Deponien von Interesse. Es muessen z.B. im jaehrlichen Turnus Analysen erstellt werden, welche die Art und Konzentration von Schadstoffen und deren Veraenderungen im Laufe der Jahre dokumentieren. Der Roboter kann unter diesen Deponien eingesetzt werden und liefert, je nach Bedarf, Boden-, Bodenwasser- und Bodenluftproben. Als Zugang zu dem Deponiekoerper dienen Drainagerohre, die unter neueren Deponien bereits verlegt sind oder nachtraeglich im Horizontalbohrverfahren verlegt werden koennen. Entwickelt und konstruiert wurde der Roboter in einem Gemeinschaftsprojekt zwischen dem Institut fuer Maschinenkonstruktionslehre der Universitaet Karlsruhe und dem Forschungszentrum Karlsruhe - Technik und Umwelt. Das Exponat verdeutlicht den Erfolg, der durch methodisches Entwickeln moeglich ist.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Sven Matthiesen, Tel.: (0721)608-6471, Fax.: (0721)608-6051, sven.matthiesen@mach.uni-karlsruhe.de

Schaltgetriebe mit Elektronischem Kupplungsmanagement (EKM) Hierbei handelt es sich um ein 5-Gang Schaltgetriebe der Firma LuK GmbH & Co. mit Elektronischem Kupplungs-Management (EKM). Bei einem EKM schaltet der Fahrer wie gewohnt, ohne jedoch selbst kuppeln zu muessen. Die Betaetigung der Kupplung beim Anfahren, Schalten und Anhalten wird elektronisch optimal ausgefuehrt. Ausserdem kann das Lastwechselverhalten des Fahrzeuges durch die Elektronik verbessert werden, da Schwingungen im Antriebsstrang durch automatisches, kurzzeitiges OEffnen der Kupplungen abgebaut werden. Das bedeutet Komfort- und Sicherheitsgewinn durch Entlastung des Fahrers bei gleichzeitigem Fahrspass mit dem Schaltgetriebe.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Daniel Herbst, Tel.: (0721)608-6470, Fax.: (0721)608-6051, daniel.herbst@mach.uni-karlsruhe.de

KOSIMEUS - Simulation und Entscheidungsunterstuetzung Das Softwaresystem KOSIMEUS (Kombination aus Simulation und Entscheidungsunterstuetzung) ermoeglicht die Vorhersage der technischen und oekonomischen Auswirkungen von Investitionsentscheidungen in der Prozessindustrie. Problemadaequate Modellbildung und Simulation ermoeglichen die Bilanzierung von Stoffen und Energie in komplexen, vernetzten Prozessketten. Anhand der gewonnenen Daten werden techno-oekonomische Bewertungen vorgenommen. Erstmals angewandt wird KOSIMEUS in der Eisen- und Stahlindustrie. Dort werden in einem integrierten Huettenwerk Investitionen in Umweltschutzmassnahmen, die moeglicherweise aufgrund sich aendernder Rahmenbedingungen anstehen, mit KOSIMEUS auf ihre technische Eignung und wirtschaftliche Effizienz untersucht.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Bernd Engels, Tel.: (0721)608-4688, Fax.: (0721)75 89 09, bernd.engels@wiwi.uni-karlsruhe.de

Exponate weiterer Aussteller:

Das Institut fuer Prozessrechentechnik, Automation und Robotik (IPR) hat sich in den letzten 20 Jahren zu einem Zentrum fuer angewandte Forschung mit den Schwerpunktbereichen Service- und Industrie-Robotik, Automatisierung und Echtzeitsysteme entwickelt. Als Unteraussteller auf dem Gemeinschaftsstand Zukunftsmarkt Serviceroboter des IPA Stuttgart (Fraunhofer Gesellschaft) praesentiert das IPR verschiedene Exponate.

Die Karlsruher Hand Die Karlsruher Hand II ist ein Robotergreifer mit vier Fingern und drei Freiheitsgraden pro Finger. Die Gelenke der Hand werden ueber Kugelspindeltriebe bzw. Harmonic Drive und Elktromotoren angetrieben. Der Einsatz von Kugelspindeltrieben mit einem Wirkungsgrad von ueber 90 % und geringem Spiel unter 0,01 mm ermoeglicht nicht nur eine hohe Genauigkeit, sondern auch eine effiziente Kraftuebertragung (Tragkraft: 5 kg). AEhnlich wie mit der menschlichen Hand sollen mit ihr komplizierte Objektmanipulationen und Montageoperationen durchgefuehrt werden. Durch die hohe Anzahl von Freiheitsgraden koennen Objekte unterschiedlichster Form und Groesse gegriffen und mit der Hand bewegt werden. Der Greifer kann vor allem in den Bereichen eingesetzt werden, in denen unterschiedliche Objekte nacheinander gegriffen werden muessen.

Die Ausfuehrung eines vollstaendigen Montagevorgangs setzt ein Steuerungssystem voraus, das in der Lage ist, die vielfaeltigen, waehrend einer Feinmanipulation auftretenden Probleme zu loesen. Zu diesem Zweck integriert das entwickelte Steuerungssystem alle notwendigen Ebenen von der Sensorebene bis zum Sequenzplaner und ermoeglicht den Austausch der dazu notwendigen Informationen ueber definierte Schnittstellen. Durch den hierarchischen Ablauf des Informationsflusses und die daraus entstehende Moeglichkeit, alle anfallenden Informationen verteilt zu verarbeiten, kann ein Manipulationsvorgang trotz seiner hohen Komplexitaet transparent im Steuerungssystem dargestellt werden.

Ansprechpartner: Thomas Fischer, Tel.: 608 - 4252, Fax: 608 - 7141, tfischer@ira.uka.de

Mikromanipulationsroboter Ziel ist die Entwicklung von miniaturisierten Robotern zum Ziel, die in der Lage sind, Manipulationen im Mikrometermassstab auszufuehren. Diese Roboter koennen beispielsweise in der Fertigung (Mikromontage, Inspektion/Wartung), der Biologie (Manipulation von einzelnen Zellen) oder in der Pruef- bzw. Messtechnik (automatisiertes Testen von elektronischen Chips) eingesetzt werden. Obwohl die menschliche Hand ein fast uneingeschraenktes Bewegungspotential hat, ist ihre Mikromanipulationsfaehigkeit bezueglich dieser Anwendungen begrenzt. Das zerstoerungsfreie Greifen und Transportieren, das praezise Manipulieren sowie das exakte Positionieren von Mikrokomponenten wird somit zu einer grossen Herausforderung an Mikroroboter.

Fuer den Einsatz in der am Institut aufgebauten Mikromanipulationsstation wurden verschiedene, piezoelektrisch angetriebene Mikroroboterprototypen entwickelt und erprobt. Die Roboter erreichen relative Positioniergenauigkeiten von bis zu zehn Nanometern und werden derzeit in einer Mikromontagestation eingesetzt. Sie verfuegen ausserdem ueber verschiedene Greif- und Bewegungsmechanismen. Der einfache, nadelfoermige Mikromanipulator des PROHAM-Typs eignet sich am besten fuer biologische Anwendungen (z.B. Manipulation von Zellen). Mit dem Roboter MINIMAN und dessen zweiarmigen Mikromanipulator wurden bereits komplexere Mikromontageaufgaben durchgefuehrt. Anhand des Prototyps SPIDER I wurde ein neues Bewegungsprinzip erprobt, welches bei SPIDER II weiterentwickelt und mit einem neuen Greifprinzip ergaenzt wurde. Eine unkonventionelle Bewegungsmethode wurde anhand des Prototyps ONE-LEG-ROBOT realisiert, der sich auf einem Bein "huepfend" fortbewegt.

Automatisierte mikroroboterbasierte Mikromontage "Tischstation" Aufbauend auf den am Institut entwickelten mobilen Mikrorobotern mit Abmessungen von einigen Kubikzentimetern wird am Institut eine Mikromontagestation aufgebaut und getestet. Da in der Mikrosystemtechnik derzeit hybride Mikrosysteme manuell montiert werden, ist das Ziel dieses Projektes, mit Hilfe von intelligenten mikroroboterbasierten Montageeinrichtungen den UEbergang von wenigen, manuell montierten Mikrosystemen zur Massenproduktion zu ermoeglichen, analog zur konventionellen automatisierten Fertigung. Die Montage von Mikrosystemen, d.h. das zerstoerungsfreie Greifen und Transportieren, das praezise Manipulieren sowie das exakte Positionieren von Mikrokomponenten, stellt eine grosse Herausforderung an die Mikrorobotik dar. Der Aufbau einer solchen Station ist eine disziplinuebergreifende Aufgabe fuer Robotik- und Informatikforscher.

Der gesamte Montageablauf findet in der Tischstation unter einem automatisierbaren, mit einer RS232-Standardschnittstelle ausgestatteten Lichtmikroskop statt. Ein computergesteuerter Positioniertisch mit zwei translatorischen Freiheitsgraden in der x/y-Ebene und eine darauf angebrachte Glasplatte bilden das Arbeitsfeld der Mikromontagestation. Auf der oberen Steuerebene uebernimmt der Zentralrechner (Pentium PC) die aufgabenspezifische Montageplanung. Ein echtzeitfaehiges Montageplanungssystem, das die Einschraenkungen der Mikrowelt mitberuecksichtigt und auch Dekompositionsaufgaben in Multiroboter-Stationen uebernimmt, wird zur Zeit entwickelt. Der Zentralrechner ist mit einem Parallelrechner gekoppelt, der Regelungsaufgaben auf niedrigeren Ebenen ausfuehrt. Dank dieses Mehrprozessorsystems koennen die generierten Befehle parallel ausgefuehrt werden, was die Mikromontagestation erst echtzeitfaehig macht. Die Station ist zur Zeit mit zwei CCD-Kameras ausgeruestet; die eine ueberwacht den Verlauf der eigentlichen Manipulationen unter dem Mikroskop, die andere erfasst die aktuelle Position und Orientierung der aktiven Roboter. Die ersten Montageaufgaben konnten bereits in der Tischstation mit Hilfe eines piezoelektrischen Mikroroboters vollautomatisch durchgefuehrt werden.

Ansprechpartner: Dr. Sergej Fatikow, Tel.: 608 - 3545, Fax: 608 - 7141, fatikow@ira.uka.de

Das Projekt KORINNA, Teilbereich ISAS Das BMBF-Verbund-Projekt KORINNA (Komponenten fuer Roboter in Innovativen Anwendungen) unterteilt sich in die Teilprojekte ISAS (Intelligentes Sensor-Aktuator-System) und AMP (Autonome Mobile Plattformen). Ziel des Teilprojekts ISAS ist die Realisierung eines lernenden Systems, welches in der Lage ist, ein sehr breites Spektrum unterschiedlicher Objekte zu handhaben. Ein solches System ist in vielen Bereichen mit grosser wirtschaftlicher Bedeutung, zum Beispiel in der Kommissionierung oder der Lagerhaltung, einsetzbar.

Hierzu wird ein Industrieroboter mit einem Multi-Greifer-System, verschiedenen Kameras, taktilen Sensoren sowie Kraft-Momenten-Sensorik ausgestattet. Kleine Greiferwechselzeiten bei gleichzeitiger Handhabbarkeit des breiten Teilespektrums sind Optimierungskriterien beim Entwurf des Greifersystems, waehrend die Bildverarbeitung die Objekte identifizieren und lokalisieren muss. Eine zentrale Rolle spielt die intelligente Steuerung des Gesamtsystems, die mit Hilfe der Sensorinformation ueber Objekttyp, -verpackung, -lage und erreichbare Greifzonen den benoetigten Greifertyp und die passende Greifstrategie auswaehlt. Situationsbeobachter (Agenten) ueberwachen staendig die korrekte Ausfuehrung. Da nicht fuer alle vorkommenden Situationen die optimalen Strategien vorab festgelegt werden koennen, muss die Steuerung in der Lage sein, sinnvolle Handlungsketten auszuprobieren und bei Erfolg als moegliche Standardstrategien abzuspeichern. Wenn hierbei keine geeignete Zuordnung gefunden wird, soll eine Mensch-Maschine-Schnittstelle ein Vormachen ermoeglichen. AEhnliche Situationen soll das System in Folge selbstaendig behandeln koennen.

Ansprechpartner: Dr. Thomas Laengle, Tel. 608 - 4049, Fax: 608 - 7141, laengle@ira.uka.de

Das Projekt KORINNA, Teilprojekt AMP Das Teilprojekt AMP (Autonome Mobile Plattformen) hat zum Ziel, ein Baukastensystem fuer mobile Serviceroboter zu entwerfen. Ein Kunde kann sich seinen Roboter applikationsspezifisch zusammenstellen, indem aus mehreren Antriebskonzepten, verschiedenen Sensorsystemen und unterschiedlichen Navigationsmodulen auswaehlt.

Die mobilen Roboter MORTIMER und VIPER sind zwei Prototypen fuer den kommerziellen Einsatz von Servicerobotern. MORTIMER wurde in Zusammenarbeit mit dem Hotel Kuebler in Karlsruhe entwickelt, um dort Dienstleistungen zu uebernehmen. Dazu zaehlen: . Der Transport von Gepaeck auf das entsprechende Zimmer, wobei sich der Gast auch zu dem Zimmer leiten lassen kann. . Zimmerservice. Der Roboter wird mit einer Minibar ausgeruestet und faehrt zu den jeweiligen Zimmern. Der Gast muss sich identifizieren und bekommt das gewuenschte Getraenk. . Waeschetransport. Neben dem Dienst am Kunden soll MORTIMER auch das Personal bei einfachen Aufgaben entlasten.

MORTIMER ist komplett in die vorhandene Haustechnik integriert, so dass er sich per Funk den Aufzug rufen und steuern bzw. automatische Tueren bedienen kann. VIPER hingegen ist fuer den industriellen Einsatz vorgesehen, um in der Fertigung Material von einer Arbeitsstation zu einer anderen zu transportieren, seine Auftraege erhaelt er von einem Produktionsplanungssystem per Funk. VIPER hat ein vollkommen neues Antriebskonzept, das ein Kombination der beiden bekannten Antriebstechniken Differentialantrieb und Synchroantrieb darstellt. Beide Roboter arbeiten ohne kuenstliche Navigationshilfen wie Induktionsschleifen, Barcodes an Waenden oder aehnliches. Dazu verfuegen sie ueber ein leistungsfaehiges Sensorsystem bestehend aus einem planaren Laserscanner, einem Ring Ultraschallsensoren und einem Kamerasystem, mit dem sie ihre Umwelt erfassen koennen.

Ansprechpartner: Rene Graf, Tel.: 608 - 4259, Fax: 608 - 7141, graf@ira.uka.de

Das Institut fuer Elektroenergiesysteme und Hochspannungstechnik (IEH) praesentiert auch in diesem Jahr seinen nach DIN EN 45000 akkreditierten Hochspannungsprueftechnikbereich. Der Stand befindet sich in Halle 12 (Stand F 19, Messetelefon: 0511/89-46988). Als Ansprechpartner stehen dort der Leiter des Bereichs Hochspannungsprueftechnik, Dr.-Ing. Rainer Badent, sowie weitere wissenschaftliche Mitarbeiter zur Verfuegung. Es werden unter anderem ein Teilentladungsmesssystem, ein Impulsauswertesystem sowie ein am IEH-konzipiertes und gefertigtes Feldsteuerelement fuer Hochspannungskabel bis 400 kV vorgestellt. Darueber hinaus kann sich das Publikum ueber Hochspannungs-Typpruefungen, Klimapruefungen, entwicklungsbegleitende Projekte und Kooperationen beraten lassen. Studierende koennen sich ueber das Berufbild sowie ueber die sehr guten Zukunftsperspektiven speziell im Bereich der Hochspannungstechnik informieren.

Ansprechpartnerin: Madeleine Michels, Tel. 608-6932, badent@ieh.etec.uni-karlsruhe.de

ACCOMAT - Genauigkeitsgeregelte Maschine Hohe Genauigkeitsanforderungen bis in den Bereich weniger Mikrometer fuehrten in der Vergangenheit zu immer komplexeren und teueren, aber nicht neuartigen Loesungen. Der internationale Markt fordert hingegen gesteigerte Leistungsmerkmale bei niedrigeren Preisen. ACCOMAT ist ein Projekt, an dem das Institut fuer Werkzeugmaschinen und Betriebstechnik (wbk) beteiligt ist. Ziel des Projekts ist die preisguenstige Verwirklichung einer genauigkeitsgeregelten Maschine. Dazu ist notwendig: . eine direkte Messung der Stoerungen an der Wirkstelle (Werkzeug- Werkstueck) . einen Ausgleich der Orientierungsfehler . eine Bahnregelung der Achsen im Raum. Folgende Ziele hat sich das Leitprojekt gesetzt: . Entwicklung eines neuartigen Messsystems nach dem Prinzip des Global Position Systems (GPS), welches die Lage und die Orientierung von Werkzeug und Werkstueck im Raum bestimmt. . Intelligente Werkzeuge mit Sensoren und Aktoren u. a. zur Messung von Verschleiss, Ausgleich von Ratterschwingungen und Optimierung von Prozesskraeften. . Parallelkinematiken mit Stellbewegungen in 6 Freiheitsgraden. . Neuartige Piezo-Aktorik wird zur Ausfuehrung kleiner Stellbewegungen in die Werkzeugmaschine integriert.

Das Konsortium besteht aus 24 Partnern, darunter 10 mittelstaendische Unternehmen, 6 Forschungsinstitute und 7 Grossunternehmen.

Das Leitprojekt ACCOMAT wird am 23.04.1998, 10.30 Uhr - 11.25 Uhr im Forum des VDI, Halle 18 vorgestellt. Eine Posterpraesentation findet waehrend der gesamten Messezeit in Halle 18, Stand E10 (BMBF) statt.

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Criteria of this press release:
Electrical engineering, Energy, Information technology, Mechanical engineering
transregional, national
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German

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