Eine schematische Zeichnung zeigt die kooperative Positionierung eines Bauteils von Turmdrehkran und Spinnenkran. Eine Drohne fliegt über die Szene.

IntCDC Research Project 16 - Robotic Platform for Cyber-Physical Assembly

Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer cyber-physikalischen Konstruktionsplattform für die (teil-) automatisierte Montage von Gebäuden. Hierzu wird die CPC Plattform nicht nur selbstständig mittelschwere Lasten platzieren, sondern es wird auch die Zusammenarbeit mit anderen Maschinen erforscht, z.B. mit einem Turmdrehkran und einem weiteren robotischen Manipulator.

Forschungsmission Exzellenzcluster IntCDC

Die Vision des Exzellenzclusters Integrative Computational Design and Construction for Architecture (IntCDC) ist die Nutzung des vollen Potenzials der digitalen Technologien, um Entwurf, Fertigung und Konstruktion auf der Grundlage von Integration und Interdisziplinarität neu zu überdenken. Ziel ist es, im Bausektor wegweisende Innovationen zu ermöglichen, wie sie nur durch hochintegrative Grundlagenforschung in einem interdisziplinären, groß angelegten Forschungsvorhaben möglich sind.

Projektbeschreibung RP 16

Das Ziel von Projekt RP 16 des Exzellenzclusters EXC IntCDC ist, die Montage von Holzgebäuden aus Formschlussbausystemen teilweise zu automatisieren. Die automatische Platzierung von Bauteilen ist eine komplexe Aufgabe, die einige Schwierigkeiten mit sich bringt. Eine höchst präzise Positionierung ist erforderlich, um das Bauteil und das Gebäude bei der Montage nicht zu beschädigen. Verschiedene Sensordaten müssen fusioniert werden, um eine präzise Positionsschätzung zu ermöglichen. Dabei müssen auch die statische Verschiebung sowie Schwingungen berücksichtigt werden. Sogenannte Robotic total station networks (RTS) können in Echtzeit Positionsdaten in Submillimeter-Genauigkeit zur Verfügung stellen, wobei sie die Herausforderung der unstrukturierten Umgebung auf der Baustelle meistern müssen, auf der sich Menschen und Objekte bewegen und so die Reflektoren und Messpunkte verdecken können.

Um die gewünschten Zielposen des Endeffektors anzufahren, wird eine Trajektorie generiert, die die absoluten Posenfehler in gewünschte Gelenkgeschwindigkeiten und schließlich in Kommandos für die Hydraulik umwandelt. Damit erreichen wir mit unserem hydraulischen Großraummanipulator eine Positioniergenauigkeit im Subzentimeterbereich.

Um Montage-Aufgaben auszuführen, die keine Routine sind, wird für menschliche Bediener ein tragbares haptisches Interface entwickelt, sodass der robotische Manipulator den Handbewegungen folgt. Zusätzlich erhält der/die Kranführer/in haptisches Feedback, um Beschädigungen an Gebäude und Bauteilen vorzubeugen.

Über die autonome Arbeit der einzelnen CPC Plattform hinaus untersuchen wir die Zusammenarbeit zwischen Maschinen:

  • zwischen einem robotischen Manipulator (Minikran) und einem Turmdrehkran (Zusammenarbeit mit RP 8: Unterstützung des Krans, um ein Bauteil an eine definierte Position zu platzieren.)
  • zwischen zwei robotischen Manipulatoren (zwei Minikranen)

Um all diese verschiedenen Aufgaben zu meistern, arbeiten wir mit den RP 16 Kolleg/-innen vom IIGS und MPI-IS und den anderen IntCDC-Exzellenzcluster-Forschungsprojekten am ISYS zusammen.

Bearbeiter

Dieses Bild zeigt Anja Lauer

Anja Lauer

M.Sc.

Wissenschaftliche Mitarbeiterin

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