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Validierung eines optischen Kraftmessverfahrens für anthropomorphe Greifer

28.10.2021, Diplomarbeiten, Bachelor- und Masterarbeiten

Externe Bachelor/Master Arbeit für Elektro- und Informationstechnik, Informatik, Maschinenwesen. Analyse einer Kraftmessung an Roboterfingern über kamerabasierte taktile Sensorik.

Ausgangssituation

Die Kraftmessung von anthropomorphen Greifern wie beispielsweise der SIH (SCHUNK Industrie Hand) stellen sich in der Praxis als äußerst schwierig dar. Ein wesentlicher Punkt dabei ist, dass sich während des Greifvorgangs mehrere Kontaktflächen zwischen Greifer und Werkstück im Eingriff befinden. Folglich müssen die Flächennormalen der Kontaktflächen bekannt sein, um dort die Messmittel anzubringen. Dabei scheitert es meist schon an dem zu geringen Platzbedarf. Eine Skalierung in Teilbereiche ist aufgrund der Zusammenhänge und der Kinematik nicht möglich. Eine Betrachtung der Gesamtfunktion ist unumgänglich.

Es wurde sich nach einem alternativen Messverfahren umgeschaut. Das Ergebnis ist eine optische Kraftmessung, welche die Verformung eines Probekörpers mit einer Kamera aufnimmt und mit der bekannten Elastizität des Werkstoffs des Probekörpers die anliegende Kraft berechnet. Damit ist es möglich einen Kraftverlauf über die gesamte Kontaktfläche aufzuzeigen.

Ziel der Arbeit

Das Ziel der Arbeit ist die Validierung dieses optischen Messverfahrens. Dies beinhaltet die Gegenüberstellung zur gängigen Kraftmessung für den einfachen Fall eines Parallelgreifers sowie der Ermittlung die für die Messmittel gängigen Kennwerte.

In einer analytischen Berechnung mit gängigen Verfahren zur Mehrkörperdynamik ist am Beispiel der SIH die Kraft der einzelnen Kontaktpunkte herzuleiten. Auf Basis der Ergebnisse ist zu untersuchen ob dieses Messverfahren sich für einen anthropomorphen Greifern eignet. Abschließend zeigt die Arbeit notwendige Optimierungsvorschläge auf um das optische Kraftmessverfahren als Messmittel bei SCHUNK einsetzen zu können.

Vorgehensweise

  • Eingehende Recherche zu Verfahren der Kraftmessung
  • Beschreibung des optischen Kraftmessverfahrens
  • Validierung des optischen Messverfahrens am Beispiel Parallelgreifer
  • Ermittlung der Kennwerte des Messverfahrens
  • Analytische Herleitung des Kraftverlaufs eines anthropomorphen Greifers
  • Validierung der analytischen Berechnung mittels optischen Kraftmessverfahrens - Aufzeigen von Optimierungspotenzial

Aufgabenpakete

  • Einarbeitung und Stand der Technik
  • Analyse und Beschreibung von Kennwerten
  • Analytische Berechnungen Mehrkörperdynamik
  • Experimentelle Validierung und Optimierung
  • Dokumentation
  • Literatur

Externe Arbeit

Diese Arbeit findet vorwiegend extern bei SCHUNK statt und kann ggf. am Lehrstuhl für Medientechnik betreut (für EI). Wenn Sie eine Bewerbung senden, wird diese an SCHUNK weitergeleitet!

Die kamerabasierte taktile Sensorik ist eine an der TU München entwickelte Technologie, die von Visevi Robotics vermarktet wird, siehe Visevi ViseTac. Weitere Arbeiten in diesem Themenbereich finden Sie auf visevi.com/en/jobs.html.

Kontakt: n.alt@tum.de

More Information

https://www.visevi.com/en/product-visetac.html