In der Robotik als ein multidisziplinäres Wissensgebiet treffen zahlerische Fragestellungen aus Naturwissenschaften, Ingenieurwissenschaften, Mathematik und IT zusammen. Wenn man die Ingenieurwissenschaften betrachtet so werden Beiträge etwa aus Meß-, Steuer- und Regelungstechnik, Werkstoffkunde und Chemie der Elektronik sowie der Elektromechanik benötigt, um einen mobilen Roboter zu entwickeln. Wenn man darüber hinaus die Autonomie des Roboters hinzu entwickeln möchte so sind Themen wie Künstliche Intelligenz oder Fuzzy Logik zu berücksichtigen.
Das Buch bietet allen Studierenden der Ingenieurwissenschaften sowie allen andern Technikinteressierten eine detaillierte Einführung in die Automatisierungstechnik und Robotik begleitet von dem durchgehenden Projekt des Entwurfes eines mobilen Roboters das über I²C Bus und durch einen Wireless LAN Netzwerk gesteuert wird.
Dem Leser wird verständlich erklärt, wie man ein Elektrofahrzeug entwickeln kann, welche Berechungen notwendig sind um z. B. einen Antrieb auszuwählen sowie welche Energiespeicher passend für die Realisierung eines mobilen Roboters sind.
Inhaltsverzeichnis
1;Realisierung eines ferngesteuerten autonomen mobilen Roboters Entwurf eines Ausbildungskonzeptes für Robotik;1 1.1;Einleitung;3 1.2;Das Inhaltsverzeichnis;5 1.3;Abbildungsverzeichnis;7 1.4;1 Grundlagen der Automatisierung;9 1.4.1;1.1 Automatisierungstechnik;9 1.4.1.1;1.1.1 Einfache Automatisierung im Sinne von Fertigungsprozessen;11 1.4.1.2;1.1.2 Flexible Automatisierung im Sinne von Fertigungsprozessen;12 1.4.1.3;1.1.3 Intelligente Automatisierung;13 1.4.2;1.2 Robotik;18 1.4.2.1;1.2.1 Definitionen und Begriffsentstehung;19 1.4.2.2;1.2.2 Industrieroboter;22 1.4.2.3;1.2.3 Autonome mobile Roboter;23 1.4.2.4;1.2.4 Anforderungen an Robotern und deren Einsatz;25 1.5;2 Beschreibung der Komponenten des Gesamtsystems;29 1.5.1;2.1 Der Roboter IR 50 p;29 1.5.2;2.2 Teilsysteme eines Roboters;31 1.5.2.1;2.2.1 Gelenke;31 1.5.2.2;2.2.2 Arbeitsraum und Grundkonfiguration;34 1.5.2.3;2.2.3 Der Roboterantrieb;35 1.5.2.3.1;2.2.3.1 Funktionsprinzip der elektrischen Antriebe in Robotertechnik;37 1.5.2.3.2;2.2.3.2 Wirkungsweise von Gleichstrommotoren;37 1.5.2.3.3;2.2.3.3 Fremderregter Gleichstrommotor;42 1.5.2.3.4;2.2.3.4 Gleichstrommotor mit Nebenschlussverhalten;44 1.5.2.3.5;2.2.3.5 Der Servomotor;46 1.5.2.3.6;2.2.3.6 Der Schrittmotor;50 1.5.2.4;2.2.4 Der Lageregler;55 1.5.3;2.3 Kinematik;66 1.5.3.1;2.3.1 Roboterkinematik;67 1.5.3.2;2.3.2 Programmiersoftware TBPS des Roboters IP 50 p;73 1.5.4;2.4 Der Fahrzeugantrieb;77 1.5.4.1;2.4.1 Der Bürstenlose Nabenmotor;80 1.5.4.2;2.4.2 Läuferlage-Gebersysteme für die EK-Maschinen;82 1.6;3 Praktische Entwicklung und Realisierung des Gesamtsystems;86 1.6.1;3.1 Das Fahrwerk;86 1.6.1.1;3.1.1 Konstruktion des Fahrwerkgrundgestells und der Auflageplatte;87 1.6.1.2;3.1.2 Entwurf des Kopplungsgliedes unter Berücksichtigung derKorrosionsfrage;88 1.6.1.3;3.1.3 Auswahl der Antriebsart;94 1.6.2;3.2 Leistungsbedarf und Leistungsangebot des Fahrwerks;100 1.6.2.1;3.2.1 Leistungsbedarf an den Antriebsrädern;100 1.6.3;3.3 Energiespeicher;109 1.6.3.1;3.3.1 Leis
tungs- bzw. Arbeitsbedarf des Gesamtsystems;110 1.6.3.2;3.3.2 Speichervermögen der Sekundärbatterien;112 1.6.3.3;3.3.3 Auswahl des geeigneten Energiespeichers;121 1.6.4;3.4 Die Spannungsversorgung des Gesamtsystems;122 1.6.4.1;3.4.1 Prinzipieller Aufbau der Gesamtspannungsversorgung;123 1.6.4.2;3.4.2 Stufenweise Entwicklung der Spannungsversorgung;126 1.6.4.3;3.4.3 Sicherheitsaspekt bei der Spannungsversorgung;138 1.6.5;3.5 Steuerung und Regelung der elektrischen Antriebskomponenten;139 1.6.5.1;3.5.1 Elektrische Anfahrmittel;139 1.6.5.2;3.5.2 Drehzahlsteuerung von Gleichstrommotoren;139 1.6.5.3;3.5.3 Gleichstromsteller;143 1.6.5.4;3.5.4 Regelung der bürstenlosen Motoren;146 1.6.6;3.6 Rechnerunterstützte Systemkommunikation;150 1.6.6.1;3.6.1 Netzwerk als Wireless LAN;151 1.6.6.2;3.6.2 Drahtlose Ansteuerung der bürstenlosen Nabenmotoren;153 1.6.6.2.1;3.6.2.1 Der IC Bus;156 1.6.6.2.2;3.6.2.2 Ansprechen des I2C Interfaces unter Linux;160 1.6.6.2.3;3.6.2.3 Sollwerterzeugung mittels eines DA-Wandlers;161 1.7;4 Diskussion;165 1.7.1;4.1 Ausblick;166 1.7.2;4.2 Zukünftige Anwendungen;169 1.8;5 Anhang;171 1.8.1;5.1 Roboterbefehle und Kommandos;171 1.8.2;5.2 Technische Daten des Roboters IR 50 p;172 1.8.3;5.3 Arbeitsraum des Roboters IR 50p;173 1.8.4;5.4 Schaltplan IC Interface;174 1.8.5;5.5 Schaltplan DA-Wandler;175 1.8.6;5.6 Programmquellcode;176 1.9;6 Literaturverzeichnis;179
