IntroImage Labor

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Labor und Werkstatt

Das Labor

Die Ausstattung des Instituts für Mechanik und Mechatronik beinhaltet mehrere (reale und virtuelle) Labors. Diese Einrichtungen unterstützen die Lehre in der Vermittlung theoretischer und praktischer Inhalte und sind sowohl bei der Durchführung von Projekten mit externen Partnern/Innen als auch bei internen Forschungszielen im Einsatz.

Die Vielfalt der Labors reicht dabei von regelungstechnischen Versuchsanordnungen über maschinen- und fahrdynamischen Prüfständen bis hin zu komplexen Messvorrichtungen für die Charakterisierung von Sensoren und Aktoren sowie die Bestimmung von Materialeigenschaften.

Laborbild DMS-Versuchsstand

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Bild: Laborgerät (DMS Versuchsstand)

Laborbild Flexible Joint

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Bild: virtuelles Labor (Flexible Joint Webexperiment)

Die Werkstatt

Zusätzlich verfügt das Institut über eine moderne Werkstatt, welche sowohl in der Lehre als auch bei den Forschungsprojekten hochgenaue, experimentelle Aufbauten sowie Prototypen fertigen kann.

Der Gerätepark der Institutswerkstatt umfasst Drehbänke, Fräsen und Bohrmaschinen in verschiedenen Ausführungen und Ausstattungen. Dadurch, aber auch dank dem großen handwerklichen Können der Mitarbeiter, werden Spezialanfertigungen, wie sie im Rahmen von wissenschaftlichen Projekten am Institut immer wieder benötigt werden, selbst angefertigt.

Laborbild Fräse Deckel

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Bild: Fräse Deckel FP4

Laborbild Drehbank Weiler

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Bild: Drehbank Weiler

Unsere Experimente (Auswahl)

Laborversuch Rotary Inverted Pendulum

Ausgangslage des rotatorisch inverse Pendel ist ein nichtlinearer Zustand, der mit Lagrange-Gleichungen modelliert wird. Ein Servoantrieb treibt einen Schwingarm an, an dessen Ende ein Pendel frei drehend gelagert wird. Die beiden Freiheitsgrade des Pendels sind der Gierwinkel θ des Schwingarms und der Pendelwinkel α. Das Ziel ist ein nach oben gerichteter Pendel ähnlich wie bei einem Besenstiel, den man auf der Handfläche balancieren lässt.

Herausforderung für das Studium

  • Stabilisierung des Pendels
  • robuste Auslegung in Bezug auf den Winkel α
  • robuste Auslegung in Bezug auf den Winkel θ

Lehrveranstaltung

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Laborversuch Rotary Flexible Joint

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Dieses Laborexperiment besteht aus einem Arm, Federn und einer rotatorischen Servobasiseinheit. Der Arm ist über eine Verbindung mit der Basis verbunden und die Federn bilden ein elastisches Drehmoment zwischen dem Arm und der Basis. Ziel des Experiments ist es, den Arm nach einer (beispielsweise) schnellen Drehung in eine schwingungsfreie Endlage zu versetzen. Da dies nicht mithilfe Sensoren, sondern durch ein Modell erfolgen soll, nennt man dieses Methode Feedforward Control.

Für Detailinformationen siehe > Präsentation zu Flexible Joint, öffnet eine Datei in einem neuen Fenster

Herausforderung für das Studium

  • Verstehen des Konzepts der Feedforward-Steuerung
  • Positionsverfolgung des Arms
  • Störungsunterdrückung beim Schwingen des Arms (Dämpfung)

Anwendung in der Praxis

  • Steuerung von Roboterarmen
  • flexible Verbindung an einem Roboter oder an einem Raumfahrzeug

Lehrveranstaltung

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Laborbild Flexible Joint

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Dieses virtuelle Webexperiment ist eine Entwicklung des Forschungsbereichs Regelungstechnik und Prozessautomatisierung. Das Ziel des Experiments ist wie beim vorangehenden Experiment die Unterdrückung der Schwingung eines Armes nach einer Drehung.

Link zum Webexperiment siehe > virtueller Flexible Joint, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster

Herausforderung für das Studium

  • Verstehen des Konzepts der Feedforward-Steuerung
  • Positionsverfolgung des Arms
  • Störungsunterdrückung beim Schwingen des Arms (Dämpfung)

Anwendung in der Praxis

  • Steuerung von Roboterarmen
  • flexible Verbindung an einem Roboter oder an einem Raumfahrzeug

Lehrveranstaltung

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Teaserbild Magnetic Levitation

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Das Prinzip des Magnetischen Schwebens (Magnetic Levitation, kurz MagLev) besteht darin, dass ein ferromagnetischer Körper durch einen Elektromagneten in Schwebe gehalten werden soll. Die vom Elektromagneten auf den jeweiligen Körper ausgeübte Kraft ist in erster Linie vom Abstand des Körpers zum Magneten und dem Strom, der durch die Spule fließt, abhängig. Als Gegenstück zur Magnetkraft dient die Schwerkraft, die den Körper zu Boden ziehen will.

Für Detailinformationen siehe > Präsentation zu Maglev, öffnet eine Datei in einem neuen Fenster

Herausforderung für das Studium

  • Regelung der Position
  • Folgen einer Trajektore
  • Schätzen der Position (Kallmann-Filter)

Anwendung in der Praxis

  • Magnetschwebebahn
  • Magnetlager (MRT, Magnetresonanz)

Lehrveranstaltung

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