Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Energieeffiziente Industrieroboter

15.05.2013
Baukasten zur Modellierung, Simulation und Optimierung des Energieverbrauchs von Industrierobotern

Energieeffizienz spielte in der Robotik bisher eine eher untergeordnete Rolle, obwohl Roboter immer weitere Anwendungsfelder erobern. Ein Software-Baukasten erlaubt jetzt, die Energieeffizienz von Roboteranwendungen zu messen und zu optimieren, selbst wenn die Roboterzellen noch in Planung sind.

In der Praxis steht der Anwender von Robotertechnologie vor verschiedenen Fragestellungen: Wie kann ich meine geplante Anlage so gestalten, dass sie nicht nur meine Anforderungen hinsichtlich Takt und Ausbringung erfüllt, sondern gleichzeitig auch energieeffizient arbeitet? Wie kann ich eine bestehende Anlage so anpassen, dass der Energieverbrauch gesenkt wird?

Die Klärung beider Fragen beginnt bei den Komponenten der Automatisierungszelle. Um festzustellen, welche Komponenten wie viel Energie verbrauchen und welche Möglichkeiten der Einsparung bestehen, wird sowohl Mess-Hardware benötigt als auch eine leistungsfähige Software, die die angefallenen Daten auswertet.

Mit dem detaillierten Wissen zum Energieverbrauch und dem Verständnis aller Komponenten ist es jedoch nicht getan. Laufende Anlagen können weder so lange modifiziert werden, bis der Energieverbrauch sich im »grünen« Bereich befindet, noch können bei in Planung befindlichen Systemen Parameter-Einstellungen getestet werden. An dieser Stelle kommt das Hilfsmittel der Simulation zur Anwendung. Aus den Erkenntnissen, die im Rahmen der Energieerfassung gewonnen wurden, wird ein Energieverbrauchsmodell der Anlage erstellt. An diesem Modell können offline – also ohne tatsächliche Zelle – eine Vielzahl von Varianten getestet und bewertet werden.

Die Variantenvielfalt ist jedoch selbst bei mäßig großen Zellen so hoch, dass einfaches »Ausprobieren« kaum Erfolge erzielt. Mithilfe eines Optimierungsalgorithmus werden die Parameter der Zelle wie z. B. Fahrgeschwindigkeiten, Interpolationsarten, Greif- und
Ablagepositionen, Gewichtsverteilungen am Roboter oder Positionierung von Maschinen so lange manipuliert, bis sich ein geringer Energieverbrauch einstellt.

Ein Software-Baukasten, der am Fraunhofer IPA in Zusammenarbeit mit dem ISW der Universität Stuttgart im Rahmen des Forschungsprojekts »MoniSimO – Monitoring, Simulation und Optimierung von Roboteranwendungen zur Steigerung der Energieeffizienz« entwickelt wurde, soll jetzt dem Anwender helfen, seinen Roboter energiesparend
einzusetzen.

Die Energieverbräuche werden durch eine dedizierte Mess-Hardware erfasst. Zudem sorgen eigens entwickelte Schnittstellen dafür, dass die Bewegungen des Roboters gleichzeitig zum Energieverbrauch protokolliert werden. Die gewonnen Daten fließen dann in ein Simulationsmodell, das eine präzise Vorhersage des zu erwartenden Energieverbrauchs ermöglicht.

Um den riesigen Suchraum für die anschließende Optimierung verkleinern zu können, haben die Wissenschaftler verschiedene Strategien entwickelt: Eine Kartierung und Diskretisierung des Suchraums ermöglicht die Vorausberechnung vieler erforderlicher Daten und beschleunigt die anschließende Optimierung.

Schließlich werden auf Basis genetischer Algorithmen verschiedene Simulationsparameter so lange variiert, bis eine Parametrierung gefunden wird, in der ein geringerer Energieverbrauch erreicht wird.

Das Thema Energieeffizienz in der Robotik ist damit noch lange nicht abgeschlossen. In weiteren Forschungsprojekten widmet sich das Fraunhofer IPA einem allgemeinen Standard für Energieverbrauchsmodelle für Industrieroboter. In Kooperation mit weiteren Fraunhofer-Instituten und der Industrie wird darüber hinaus eine ganzheitliche etrachtung der Energieeffizienz von Automatisierungszellen angestrebt.

Die dargestellten Ergebnisse beruhen auf dem Projekt MoniSimO, das im Rahmen des Forschungsprogramms »Effiziente Produktion durch IKT« durch die Baden-Württemberg Stiftung GmbH finanziert wurde.

Jörg Walz | Fraunhofer-Institut
Weitere Informationen:
http://www.ipa.fraunhofer.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Neue Sensortechnik für E-Auto-Batterien
08.12.2016 | Ruhr-Universität Bochum

nachricht Siliziumsolarzelle des ISFH erzielt 25% Wirkungsgrad mit passivierenden POLO Kontakten
08.12.2016 | Institut für Solarenergieforschung GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einzelne Proteine bei der Arbeit beobachten

08.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

Intelligente Filter für innovative Leichtbaukonstruktionen

08.12.2016 | Messenachrichten

Seminar: Ströme und Spannungen bedarfsgerecht schalten!

08.12.2016 | Seminare Workshops