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Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung
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Weiterenwicklung eines pneumatischen Drehantriebes - Studien-/Abschlussarbeit

Kennziffer: IPA-2017-481
Ausschreibung für die Fachrichtungen

  • Luft- und Raumfahrttechnik
  • Maschinenbau
  • Mechatronik

Was Sie mitbringen
  • Bereitschaft zum Aufbau und Umbau von Versuchsträgern
  • CAD-Kentnisse (Programm eher zweitrangig)
  • Motivation und selbstständiges Arbeiten
  • Sehr gute Deutsch und gute Englisch-Kenntnisse
  • Systematisches und Analytisches Arbeiten

Was Sie erwarten können
Aktuell bestehen die Antriebseinheiten von Robotern in der Regel aus Elektromotoren und einem daran angeschlossenen hoch übersetzten Getriebe. Es handelt sich um intrinsisch steife Systeme, die in der Lage sind, präzise und schnell verschiedenste Aufgaben auszuführen. Sollen diese Roboter nun im Rahmen der Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) mit dem Menschen sicher zusammenarbeiten, so sind unterschiedlichste Maßnahmen erforderlich. Mittels zusätzlicher Sensorik und aufwändiger Regelung eine Nachgiebigkeit zu implementieren, ist eine Möglichkeit. Pneumatische Systeme sind aufgrund der Kompressibilität der als Arbeitsmedium eingesetzten Druckluft intrinsisch nachgiebig. Diese können aber in der Regel aufgrund ihrer mangelnden Positioniergenauigkeit nicht eingesetzt werden.

Am Fraunhofer IPA wurde ein hochgenauer pneumatischer Drehantrieb entworfen. Das Funktionsprinzip basiert auf drei oder mehr Arbeitskammern, die durch eine geeignete Anordnung und Lagerung in der Lage sind, eine endlose Drehbewegung zu generieren. Das bekannte Problem des Stick-Slip Effektes wird durch dichtungslose Arbeitskammern vermieden, so ist eine für pneumatische Antriebe hohe Positioniergenauigkeit erreichbar.

In einer ersten Arbeit wurde zunächst das Funktionsprinzip grundlegend nachgewiesen; dabei kamen Fahrradschläuche als Arbeitskammern zum Einsatz. Der Verlauf des statischen Gesamtdrehmoments über 360° wurde vermessen. In einer zweiten Arbeit wurden pneumatische Balge als Arbeitskammern eingesetzt und Vergleichsmessungen bezüglich des Drehmoments mit den neuen Arbeitskammern durchgeführt. Darüber hinaus wurde ein Steuerungssystem für den Antrieb aufgebaut und in Betrieb genommen. Dieses besteht aus einer Beckhoff TwinCAT SPS-Steuerung, über die pneumatische Proportionalventile angesprochen und ein 16 Bit Encoder ausgelesen werden kann. Mit einer ersten, sehr einfachen und langsamen fuzzy-artigen Regelung konnte bereits die Auflösung des Encoders erreicht werden (~ 0,006°).

In der ausgeschriebenen Arbeit soll eine weitere Bauform des Antriebs mit einem weiteren Typ von Arbeitskammern entworfen und aufgebaut werden.

Fraunhofer ist die größte Organisation für anwendungsorientierte Forschung in Europa. Unsere Forschungsfelder richten sich nach den Bedürfnissen der Menschen: Gesundheit, Sicherheit, Kommunikation, Mobilität, Energie und Umwelt. Wir sind kreativ, wir gestalten Technik, wir entwerfen Produkte, wir verbessern Verfahren, wir eröffnen neue Wege.

Frau Nina Warth
Tel.: 0711 970 1130

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Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung
Stuttgart

http://www.ipa.fraunhofer.de


Erschienen auf academics.de am 13.10.2017
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