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Systemarchitektur und modulares Design roboterartiger Systeme mittels multidimensionaler Kennfelder

Fachliche Zuordnung Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
Förderung Förderung von 2021 bis 2025
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 461993234
 
Erstellungsjahr 2025

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Das Projekt DSL4RAS hat zum Ziel, das Betriebsverhalten von Antriebssystemen für Roboter und roboterartige Systeme unter Berücksichtigung der Umwelteinflüsse über deren gesamte Lebensdauer hinweg zu beschreiben. Die Entwicklung einer domänenspezifischen Sprache (DSL) zur Integration detaillierter Beschreibungen von Mechanik, Elektrotechnik/Elektronik und Software war ein zentrales Element des Projekts. Diese Sprache ermöglicht das Abbilden des gesamten Robotersystems mithilfe von multidimensionalen Kennfeldern und Hardware-/Softwarearchitekturen. Dabei wurden Standards wie ECLASS und REXS genutzt, um eine möglichst generalisierbare Gültigkeit in den einzelnen Disziplinen zu erzielen. Ein wichtiger Fokus lag hier bei der Abbildung von Umwelteinflüssen und langzeitbedingte Degradationseffekte in die Modelle, was durch die Verwendung einer Ontologie als grundlegende Beschreibung der DSL erzielt wurde. Zudem wurde ein Ansatz zur Modellierung und Bewertung der Kompatibilität von Schnittstellen in Antriebssystemen mittels Ontologien entwickelt. Ein weiterer Fokus des Projekts lag auf der Verhaltensbeschreibung von Antriebssystemen mittels multidimensionaler Kennfelder. Diese Kennfelder ermöglichen eine detaillierte Abbildung der Eigenschaften des Antriebssystems und der Umwelteinflüsse auf dessen Betriebsverhalten während der Lebensdauer. Zur Bestimmung der Getriebecharakteristika wurde dazu eine Beschreibungsmethode mittels Kontaktsymbolen eingeführt. Anschließend wurde diese Methode auf einige gängige Getriebetypen der Robotik angewandt und ermöglichte beispielsweise die Bestimmung des Lastverformungsverhalten verschiedener Getriebetypen. Eine vergleichende Analyse verschiedener Getriebetypen aus der Robotik unter verschiedenen Bedingungen zeigte unterschiedliche maßgebliche Einflussfaktoren auf die Effizienz und das Lastverformungsverhalten der Antriebe. Ein besonderes Augenmerk lag auf der Systemarchitektur des Robotersystems und Beherrschung der Variantenvielfalt. Eine Erkenntnis dabei ist, dass die detaillierte Beschreibung und Modellierung der Getriebestrukturen und -eigenschaften essenziell für die Optimierung der Antriebssysteme sind. Schließlich wurde die Bandbreite der realisierbaren Designfamilien mittels Solution Space Engineering (SSE) systematisch untersucht, indem die entwickelten Modelle mit physikalischen Simulationen kombiniert wurden. Zusammenfassend hat das Projekt bedeutende Fortschritte in der detaillierten Modellierung und Simulation von Roboterantriebssystemen sowie in der ganzheitlichen Betrachtung der Systemarchitektur erzielt.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

 
 

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