10.4 Formblatt Modulhandbuch Modulbezeichnung: ggf. Kürzel. ggf. Untertitel. ggf. Lehrveranstaltungen: Semester: Modulverantwortliche(r): Dozent(in):

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1 10.4 Formblatt Modulhandbuch Modulbezeichnung: Robotik ggf. Kürzel ROB ggf. Untertitel ggf. Lehrveranstaltungen: Semester: Modulverantwortliche(r): Dozent(in): Sprache: Einführung in die Robotertechnik, Grundlagen der Roboterprogrammierung, Kinematik Wintersemester Prof. Dr. Roos Prof. Dr. Roos und Mitarbeiter deutsch Zuordnung zum Curriculum Für alle (auch auslaufende) Studiengänge, in denen das Modul gelehrt wird Studiengang, ggf. Studienrichtung, Pflicht/Wahl, Semester Bachelorstudiengang Maschinenbau, Wahlpflichtmodul, 7. Semester Lehrform/SWS: Angabe SWS und Gruppengröße getrennt nach Lehrform Vorlesung, Übung, Praktikum, Projekt, Seminar etc. Vorlesung: 3 SWS, max. 45 Personen Übung: 1 SWS, max. 45 Personen Praktikum Roboterprogrammeirung: 1 SWS, max. 5 Personen pro Gruppe, 3 Gruppen gleichzeitig möglich Industrieseminare Grundlagen der Roboterprogrammierung, Robotersimulation auf freiwilliger Basis Arbeitsaufwand: geschätzter Arbeitsaufwand verteilt auf Präsenz- und Eigenstudium Präsenz: 90 h (Vorlesung, Übung, Laborpraktikum, Exkursion, 1 Industrieseminar, Prüfung), Eigenstudium 60 h (Lösen von Übungsaufgaben, Vorlesungsvor- und nachbereitung, Vorbereitung des Seminars Grundlagen der Roboterprogrammierung, Prüfungsvorbereitung) Kreditpunkte: 5 Voraussetzungen: Vorkenntnisse oder Vorläufer-Module: Grundlagen der Elektrotechnik, Regelungstechnik, Antriebstechnik, Messtechnik sowie Technische Mechanik (bei 1

2 Bedarf Repetitorium in der Vorlesung) Lernziele/Kompetenzen: Erwünscht sind außerdem Kenntnisse auf den Gebieten: Ingenieurmathematik (räumliche Koordinatentransformationen), Statik, Kinematik, Kinetik, Schwingungslehre, Fertigungstechnik, Fertigungsmesstechnik, Regelungstechnik, Werkstofftechnik, Automatisierungstechnik Leitfrage: Welche Befähigung sollen die Studierenden erreichen? Die Studierenden kennen den Aufbau eines Industrierobotersystems (Kinematik, Steuerung, Wegmesssysteme, Getriebe, Greifer, Sensoren, Programmierung) und sind in der Lage Kinematiken sowie die zugehörige Steuerung für Automatisierungsaufgaben gezielt auszuwählen. Die Studierenden sollen in der Lage sein, die Fachbegriffe der Roboter- und Handhabungstechnik richtig zu gebrauchen (z.b. grundlegende Begriffe wie Manipulator, Einlegegerät, Industrieroboter, TCP, Frame usw.). Einsatzgebiete von Industrierobotern sowie deren technologische Grenzen sind den Studierenden vertraut. Sie wissen die einzelnen Roboterapplikationen im Hinblick auf die Anforderungen zu unterscheiden, kennen das jeweils erforderliche Roboterzubehör, den grundlegenden Aufbau sowie die peripheren Einrichtungen einer Roboterzelle. Sie kennen die Möglichkeiten und Grenzen der wichtigsten Programmierverfahren für Handhabungsgeräte (on-line, off-line, teach-in, Play-back, textuell, grafisch-interaktiv, CAD-basierte Makroprogrammierung usw.) Sie sind selbständig in der Lage, strukturierte Roboterprogramme in der Hochsprache KRL mit einem Editor zu schreiben, offline zu testen, auf die Robotersteuerung zu laden, in verschiedenen Geschwindigkeiten online zu testen und im Automatikbetrieb auszuführen. Kinematik: Die Studierenden können verschiedene Koordinatensysteme (Werkzeug-, Bauteil-, Weltkoordiantensystem, achsspezifische Koordinatensysteme usw.) sicher unterscheiden und räumliche Koordinatentransformationen in der Frameschreibweise berechnen. Sie kennen verschiedene Arten von 2

3 Orientierungskoordinaten und sind in der Lage die Basiskinematik eines Roboters mit serieller Kinematik mit der Denavit-Hartenberg Notation zu beschreiben. Die Unterschiede zwischen der Vorwärts- und Rückwärtstransformation sind Ihnen dabei bekannt. Laborpraktikum: Ziel des Laborpraktikum ist es, den Studierenden grundlegende Fähigkeiten beizubringen, die zum Programmieren eines Robotersystems nötig sind. Darüber hinaus sollen die Studierenden in der Lage sein, aufbauend auf den bisher erlernten, grundlegenden Fähigkeiten, die wichtigsten Anweisungen der KUKA Hochsprache KRL in strukturierten Roboterprogrammen anzuwenden. Inhalt: Einführung in die Robotertechnik: Einteilung der Handhabungsgeräte Manipulatoren, Einlegegeräte, Industrieroboter, Definition und Aufbau Programmierung von Industrierobotern Programmiersprachen, Programmierverfahren, (On-line- Programmierung, Off-line-Programmierung), Robotersimulation Einsatzgebiete von Industrierobotern Fügen, Handhaben, Montage, Messen und Prüfen Programmierung (Beispiele) Aufbau eines Industrierobotersystems, Umgang mit Robotern, Programmiersprache KRL (KUKA Robot Language), Expertenprogrammierung in KRL Kinematik Grundlagen, Koordinatensysteme und Koordinatentransformationen, Position und Orientierung, Orientierungskoordinaten, Homogene Transformationen, Frame-Schreibweise, Basiskinematik eines Industrieroboters Kinematische Beschreibung von Industrierobotern Denavit-Hartenberg Notation 3

4 Vorwärts- sowie Rückwärtstransformation Laborpraktikum Roboterprogrammierung Sicherheitsunterweisung für einen KUKA Industrieroboter Bedienung des Robotersystems Kenntnis und Anwendung der Koordinatensysteme Methoden der Werkzeugvermessung und Werkzeuglastdaten Justage durchführen Werkstückvermessung durchführen Umgang mit dem Navigator, Programmerstellung und Archivierung Anwenden der Bewegungsprogrammierung Punkte einfügen, löschen und korrigieren Anwenden der Logik- und Greiferprogrammierung Einführung in die Expertenebene Arbeiten im Automatik-Betrieb Studien-/Prüfungsleistungen: Zulassungsvoraussetzung für die schriftliche Prüfung: Erfolgreiche Teilnahme am Laborpraktikum Roboterprogrammierung, schriftliche Prüfung 90 min Hilfsmittel: Nicht programmierbarer Taschenrechner, sonst keine Hilfsmittel Medienformen: Skript, Laptop und Beamer, Tafelanschrieb, Overheadprojektor Literatur: [1] Weber, W.: Industrieroboter. Leipzig: Hanser-Verlag [2] Hesse, S.: Industrieroboterpraxis. Vieweg-Verlag [3] Roos, E.: Anwendungsorientierte Meß- und Berechnungsverfahren zur Kalibrierung off-line programmierter Roboterapplikationen. Fortschr.-Ber. VDI Reihe 8 Nr Düsseldorf: VDI-Verlag [4] Desoyer, K.: Industrieroboter und Handhabungsgeräte: Aufbau, Einsatz, Dynamik, Modellbildung u. Regelung. München, Wien: Oldenbourg-Verlag [5] Paul, R.P.: Robot Manipulators. MIT Press [6] Verbesserte, benutzerorientierte Werkstattprogrammierung von Industrierobotern. Unterlagen des Workshops Roboter als Werkzeuge für Werker. Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA), Frankfurt [7] Schulungsunterlagen Grundlagen der Roboterprogrammierung. Firmenschrift, KUKA Roboter GmbH, Augsburg. [8] Schulungsunterlagen Programmierung für Fortgeschrittene. 4

5 Firmenschrift, KUKA Roboter GmbH, Augsburg. [9] Schulungsunterlagen Roboterauswahl und -integration. Firmenschrift, KUKA Roboter GmbH, Augsburg. [10] Betriebsanleitung KR 30 HA. Firmenschrift, KUKA Roboter GmbH, Augsburg. [11] SIROTEC ACR. Firmenschrift, Siemens AG, Erlangen. 5