Studien- und Abschlussarbeiten

Hauptbetreuer: Prof. Dr. Arif Kazi


Von allen derzeit bekannten Aktor-Materialien haben Formgedächtnis-Legierungen (engl. Shape Memory Alloys, SMA) die höchste Energiedichte. Da diese Legierungen mit der Form­änderung auch ihren elektrischen Widerstand ändern, können Formgedächtnis-Elemente nicht nur als Aktoren, sondern gleichzeitig auch als Sensoren eingesetzt werden. Mit ihrer einfachen Bauform eigenen sich Formgedächtnis-Elemente hervorragend für die Miniatu­risierung.

Die Fa. Actuator Solutions in Gunzenhausen hat sich auf die Entwicklung innovativer Aktoren auf der Basis von Formgedächtnis-Legierungen spezialisiert. Das Unternehmen produziert mehrere Millionen Aktoren pro Jahr, vorwiegend für die Automobilindustrie. Aktuell wird eine Bildstabilisierung für Smartphone-Kameras entwickelt, für die das Unternehmen auch den Innovationspreis 2014 in der Kategorie Mittelstand erhalten hat (siehe http://www.wiwo.de/technologie/forschung/innovationspreis-sieger-kategorie-mittelstand-actuator-solutions-muskeln-aus-drahtseilen-/9716644.html).

Weitere innovative Ideen und Konzepte warten darauf, im Rahmen von Bachelor- und Masterarbeiten in die Realität umgesetzt zu werden!

Hauptbetreuer: Prof. Dr. Arif Kazi

Bearbeitungszeit ab 01.03.2019 bis 31.07.2019


Im Labor zur Vorlesung „Aktorik“ sollen die Studierenden in Zukunft die Betriebskennlinien von Gleichstrommotoren vermessen und die Motorparameter identifizieren. Die Gleichstrommotoren werden hierzu bei verschiedenen Spannungen und Lastmomenten betrieben, die Drehzahlen und Motorströme werden erfasst.

Im Rahmen von vorangehenden Studienarbeiten einen Prüfstand für elektrische Kleinmotoren realisiert. Er umfasst einen Wechseladapter für Motoren, eine Hysteresebremse, einen Halleffekt-Drehzahlsensor mit Anzeige und einen eigenentwickelten DMS-Drehmoment-Messflansch. Bei ersten Probemessungen konnte die prinzipielle Funktionstauglichkeit des Prüfstands nachgewiesen werden. Allerdings wurde auch deutlich, dass speziell die Drehmomentmessung noch nicht robust gegenüber Umgebungseinflüssen (z.B. Temperatur des Raums bzw. des Versuchsaufbaus) ist.

In der ausgeschriebenen mechatronischen Projektarbeit soll die Messfähigkeit des vorhandenen Prüfstands gezielt untersucht und verbessert werden. In diesem Zusammenhang sind folgende Arbeitsschritte erforderlich:

  • Kalibration des existierenden Drehmoment-Messflanschs und Durchführung von Probemessungen

    Systematische Analyse der Auswirkung von Störeinflüssen auf die Messdaten (speziell Temperatur)

    Systematische Definition und Bewertung von Abhilfemaßnahmen

    Auswahl und Umsetzung der Abhilfemaßnahme(n)

    Quantitative Beurteilung der erreichten Verbesserung im Rahmen von erneuten Probemessungen

Hauptbetreuer: Prof. Dr. Markus Glaser


Konzeptionierung und Durchführung von Zuverlässigkeitsuntersuchungen.

Entwicklung von Testaufbauten.

Hauptbetreuer: Prof. Dr.-Ing. Stefan Hörmann


Das für den Carolo Cup entwickelte autonome Modellfahrzeug soll mit neuer Sensorik und einer flexibleren Beleuchtung ausgestattet werden. Im Rahmen des mechatronischen Projektes sollen für die Anwendung geeignete Sensoren und LEDs ausgewählt und auf Ihre Funktion geprüft werden. Der Funktionstest soll mit Hilfe eines prototypischen Aufbaus durchgeführt werden. Zur Ansteuerung der Sensoren und LEDs sind geeignete Treiber auf der Zielplattform zu adaptieren/entwickeln. Die Integration in das Fahrzeug soll mit einer seriellen Schnittstelle erfolgen. Die dafür erforderliche Software ist sowohl auf der Seite des Steuer-PCs als auch auf Seite des µControllers zu implementieren.

Hauptbetreuer: Prof. Dr.-Ing. Stefan Hörmann


Für die elektrische Versorgung von mobilen Roboterplattformen soll ein Batteriemanagementsystem entwickelt werden. Das System soll es ermöglichen mobile Roboterplattformen wahlweise mit bis zu zwei Akkus oder einem Netzteil zu betreiben. Bei der Speisung des Roboters mit zwei Akkus soll zunächst nur ein Akku entladen werden. Ist dieser leer, soll automatisch auf den zweiten Akku gewechselt werden. Akkus, die nicht entladen werden, sollen im laufenden Betrieb ausgewechselt werden können. Folgende Informationen sollen an den Steuer-Computer des Robotersystems übertragen werden: Aktive Quelle, momentaner Stromverbrauch, noch im Akku enthaltene Ladung, Zellenspannungen, Akku ID. Damit insbesondere die in den Akkus enthaltene Ladung überwacht werden kann, müssen die Akkus mit einem Speichermodul ausgestattet werden. Mit einem Ladeadapter soll der Ladevorgang überwacht werden und im Speichermodul protokolliert werden.

Hauptbetreuer: Prof. Dr. Markus Glaser

Schlagworte: Li-Ionen Zuverlässigkeit Big data


Der Einzug von Big Data in die Mechatronik erfordert neue Datenablage Modelle.

Speziell für die Anwendung von Machine Learning ist es wichtig gesammelte Daten sinnvoll abzulegen.

Dies ermöglicht einen einfachen Zugriff auf die Daten zur Verwendung als Testdaten und Verifikationsdaten für die Modell Generierung.


Die Ziel der Bachelorarbeit sind

  • die Analyse der generierten Daten

  • die Entwicklung eines Ablagemodells der Daten

  • die Speicherung der Daten in einer Datenbank

  • die Generierung der Datenbank in einer Cloud

Hauptbetreuer: Prof. Dr.-Ing. Jürgen Baur, Zweitbetreuer: Prof. Dr.-Ing. Fabian Holzwarth

Bearbeitungszeit ab 16.03.2020 bis 28.07.2020

Schlagworte: media:Antriebstechnik Robotik


Für einen Pedelec-Prüfstand soll ein humanoider Roboter entwickelt werden. Die Antriebssteuerung und Regelung soll mit Raspberry Pi4 Plattformen und Matlab-Simulink deployment realisiert werden.

Das Projekt eignet sich für 3-4 Personen im Projektteam. Für dieses Projekt steht die Antriebstechnik sowie mechanische Konstruktion und Steuerungstechnik mit Matlab Stateflow im Mittelpunkt.

Hauptbetreuer: Prof. Dr. Arif Kazi


Von allen derzeit bekannten Aktor-Materialien haben Formgedächtnis-Legierungen (engl. Shape Memory Alloys, SMA) die höchste Energiedichte. Da diese Legierungen mit der Form­änderung auch ihren elektrischen Widerstand ändern, können SMA-Drähte nicht nur als Aktoren, sondern gleichzeitig auch als Sensoren eingesetzt werden.

Eine wesentliche Herausforderung beim Einsatz von SMA-Aktoren liegt allerdings in der Charakterisierung und Modellierung des komplexen Materialverhaltens. In diesem Projekt soll ein spezieller Teststand konstruiert und aufgebaut werden, mit dem SMA-Aktoren in einem Ölbad eine gewünschte Temperatur aufgeprägt werden kann. Bei der Zieltemperatur können dann die relevanten Kraft-Weg-Kennlinien des Materials aufgenommen werden. Die Steuerung der Messabläufe und die Temperaturregelung im Teststand erfolgt über ein vorhandenes dSPACE Rapid Control Prototyping System.

Das Projekt umfasst folgende Schritte:

  • Konstruktion des Teststands
  • Risikobewertung, ggf. Anpassung des Entwurfs
  • Aufbau und Inbetriebnahme
  • Erweiterung dSPACE-Software (Matlab) zur Ansteuerung des Teststands
  • Durchführung von Probemessungen an einem SMA-Draht

Das Projekt ist für eine Gruppe von 2-3 Studierenden (F, MEKA, G) und einen Umfang von 10 CP ausgelegt. Alternativ ist das Projekt aber auch als Themenstellung für eine Bachelorarbeit geeignet.

Hauptbetreuer: Prof. Dr. Markus Glaser


Thema

Mit aktiven Orthesen und Prothesen kann die Bewegung alter und kranker Menschen unterstützt werden. Während bei der Unterstützung aus dem Sitzen in den Stand hohe Drehmomente am Kniegelenk benötigt werden, ist das Drehmoment bei der Gangunterstützung geringer. Dieser große Dynamikumfang am Kniegelenk stellt eine Herausforderung im Entwurf hochintegrierter elektromechanische Aktuatoren dar.

Mit hochmodularen Faserseilen lassen sich effiziente Übersetzungen realisieren, die sich durch die Kinematik besonders einfach in aktive Knieorthesen integrieren lassen. Außerdem lassen sich variable Übersetzungen realisieren. Durch diese Eigenschaft lässt sich der geforderte Dynamikumfang elegant bewältigen.

Ziel

In der Abschlussarbeit soll die Realisierung von variablen Übersetzungen untersucht werden. Die grundlegenden Ziele der Arbeit sind:

  • Einarbeitung in die Grundlagen der Biomechanik und der Seilgetriebe.
  • Methodenentwicklung zur Konstruktion von Seilgetrieben mit variabler Übersetzung.
  • Mechanischer Entwurf eines Seilgetriebes mit variabler Übersetzung, basierend auf den Prototypen mit fester Übersetzung.
  • Zeichnungsableitung und Betreuung der Fertigung.
  • Verifikation mit Hilfe des vorhandenen Prüfstands für Seilgetriebe.

Die Ziele werden vor Beginn der Arbeit abgestimmt, und an die aktuelle Lage angepasst.

Wir bieten:

  • Die Mitarbeit an einem anspruchsvollen, aktuellen und hochspannenden Forschungsthema.

Sie sollten

  • Spaß an interdisziplinären Forschungsthemen,
  • Experimentierfreudigkeit,
  • und keine Angst vor etwas Mathematik haben.

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