Presentation laddar. Vänta.

Presentation laddar. Vänta.

MekatronikInfo för M, Nov 2011. 1

Liknande presentationer


En presentation över ämnet: "MekatronikInfo för M, Nov 2011. 1"— Presentationens avskrift:

1 MekatronikInfo för M, Nov

2 MekatronikInfo för M, Nov Mekatronik finns på de flesta högskolor Som program Halmstad, Chalmers Som specialisering på –KTH, Stockholm –LiTH, Linköping –LTU, Luleå –LTH, Lund Huvudsakligen på maskinteknikprogrammen

3 MekatronikInfo för M, Nov Tillämpad mekatronikM+E+D=Mekatronik Industriell produktframtagningIndustriell tillämpning Industriell mätning och styrningE+D för M Datorbaserad konstruktionsanalysM, ingår i spec PU KonstruktionsteknikM, ingår i spec PU Lätta materialM SevicerobotikM KraftelektronikElektroteknik RealtidsprogrammeringDatavetenskap Konstruktion av inbyggda systemDatavetenskap RealtidssystemReglerteknik Olinjär reglering av servosystemReglerteknik Projekt i reglerteknikReglerteknik Kurser i mekatronikspecialiseringen

4 MekatronikInfo för M, Nov Kurser mot elektrisk och digital styrning Kurser mot mekanisk konstruktion Tillämpad mekatronik Ind. mätning och styrning Konstruktionsteknik Kraftelektronik- komp. och motorstyrning Datorbaserad konstruktionsanalys RealtidsprogrammeringLätta material Inbyggda systemServicerobotik Olinjära systemInd. produktframtagning Realtidssystem

5 Lund November 2011 Mekatronik – robotexempel and Lund University, Sweden rss.cs.lth.se

6 MekatronikInfo för M, Nov Mekatronik Robotar - bilder

7 MekatronikInfo för M, Nov Example industrial collaboration ULUND-ABB work (F/T control)

8 MekatronikInfo för M, Nov Mechatronics includes software & control Combination of electro-mechanics and embedded systems (software & electronics) such that the physical properties or the functionality is enabled by the embedded information processing. [Def by Klas, after inspiration by mechatronics Prof. Auslander, Berkely] ;-) Implies embedded feedback! (Why?) Hint: Properties include dynamics as differential relations. Compare state-space formulation with the effect of feedback.... Suggested definition:

9 MekatronikInfo för M, Nov Technical resources: embedded systems Resources in embedded systems Timing (CPU, HW,..) Memory (#bytes,..) Communication Device/unit-physical (energy,..) Engineering effort Bounded and interconnected, use optimally for best possible product properties and profit Cost: Production Market opportunity Interface: Interoperability Openness Usability Client satisfaction Adaptation: Portability Modifiability Evolvability Expandability Flexibility Configurability Reusability Scalability Performance: Performance (Speed) Timeliness (Deadlines) Determinism Security Robustness Reliability Availability Safety Design: Feasibility Maintainability Understandability Correctness Simplicity Integrability Testability&Debugging

10 MekatronikInfo för M, Nov Robot System Architectures Reflecting: Product lines Application areas User interaction Technologies Resource tradeoffs Variation points Implicit knowledge Business cases Certification Engineering taste Taste/architecture is personal! Thus, standardize on techniques for architectures but not the architecture! Product line architectures: From

11 MekatronikInfo för M, Nov The ”principle of superposition/compositionality” needed for modular development Super-position and compositionality Separation into sub-problems which solutions together comprise the solution to the overall problem. Used in physics, mathematics, solid-state mechanics, electro-technology, etc. Within mechanics and electronics there are composable components. However, missing compositionality for (robotic/control) software components... Important need: Property of compositionality for software components and computations!  Too extensive engineering needed for development of mechatronic systems.

12 MekatronikInfo för M, Nov Embedded information processing: Going from Analog to Digital (still hardware) +Direct effect +No quantization +Truly parallel –Cost –Repeatability (drift, etc.) +Cost +Repeatability +Truly parallel –Quantization –Latencies

13 MekatronikInfo för M, Nov Then programmable units (software), Multitasking RTOS (Real-Time Operating System) +Cost reduction +Programability –Modularity (resources) –Delays –Timing variations (jitter) +Modularity of execution +Flexibility –Predictability –Resource management –Modularity

14 MekatronikInfo för M, Nov Software components using safe language, first concurrency and then for real-time +Modular reactivity +Safety –Modularity (IO, memory) –Timing variations +Modular real-time +Robustness +Portable compilation –Resource optimization –Timing variations for IO

15 MekatronikInfo för M, Nov Control components, scheduled IO, then feedback scheduling of resources +Virtual CPUs +Composable IO –Global memory –Resource optimization –Safety +Performance tuning +Control components –Global memory –Resource optimization –Safety

16 MekatronikInfo för M, Nov Towards compositionality for embedded software Ongoing integration and further development: 1)Object-oriented and portable safe real-time SW 2)Control components as composable SW  Resource-aware components & control systrems! Resource-aware components Control: Software: Merging

17 MekatronikInfo för M, Nov Combining Safety, Stiffness and Low-Cost The safe and productive human-aware space-sharing robot

18 MekatronikInfo för M, Nov High performance as for parallel robots Large work space and good flexibility as for traditional serial robots Complementary (stiff low-cost) technique: New parallel robot principle, named Tau Invented by Torgny Brogårdh, ABB

19 MekatronikInfo för M, Nov Plug-and-Produce modular equipment WorkcellRobot Tooling Ceiling mounted “IKEA-like” PKM robot Robot W L Platforms Cell/Unit Virtual Real Three-finger centric-grip. Two-finger grip Three-finger parallel-grip Gripper example: Fewer but more flexible modules The three-day-deployable integrated robot system

20 MekatronikInfo för M, Nov Parallel Kinematics: Mechanical Design Main goal to maximize: Stiffness/weight Bandwidth/weight

21 MekatronikInfo för M, Nov Arm System Stiffness Calculations: Translational stiffness at TCP: 1.2 – 50 N/micron Torsional stiffness at TCP: 230 – 920 Nm/mrad Parallel Kinematics: Performance Calculations 0.5 m Lowest eigenfrequency: 47 Hz

22 MekatronikInfo för M, Nov Parallel Kinematics: Performance Comparison N/mm,kg Hz PKM Serial Arm New SMErobot PKM Tau robots 5 times better, for same weight & approx price.

23 MekatronikInfo för M, Nov New Lightweight Wrist PKM joints and links Wrist motor holder Wrist motor (new HDD motor)

24 MekatronikInfo för M, Nov Lightweight Wrist: Performance Tests

25 MekatronikInfo för M, Nov ABB-ULUND-Güdel prototype for foundry

26 MekatronikInfo för M, Nov ABB-Güdel-LTH Tau/PKM prototyp: Video (med förra generationens handled) Video: Slipning med Kraftreglerad PKM

27 MekatronikInfo för M, Nov Glappreduktion med programvara; Fullskalig dubbelmotorprototyp

28 MekatronikInfo för M, Nov Återkoppling; Inspiration

29 MekatronikInfo för M, Nov Vad behöver ni kunna? Datorer Programmering –C, Java Sensorer Motorer Reglerteknik Elektronik Mekanik ….. Mekatronik

30 MekatronikInfo för M, Nov Hårdvara & Mjukvara Sensorer och motorer –Hjul encoders –Accelerometer & Gyro –Två DC motorer Processorer och elektronik –ATMEL AVR Mega16 microcontroller –Inget RTOS – bara avbrott och timers, C –Elektronik för signalanpassning, filtrering, strömförsörjning Reglerteknik –Tillståndsåterkoppling –Tidsdiskret design

31 MekatronikInfo för M, Nov 2011.

32 Realtidssystem Design och implementering av datorbaserade reglersystem Fokus på inbyggda system Två delar: –Realtidssystem/programmering –Datorimplementering av reglersystem Java och C 10 hp Föreläsningar, övningar, laborationer, projekt HT Lp1-2

33 MekatronikInfo för M, Nov 2011.

34 VT LP1 7.5 hp

35 MekatronikInfo för M, Nov Projektkurs i Reglerteknik 7,5 hp under VT LP2 Ca 15 studenter, vanligen F,E,D,M Projektgrupper om 4 personer Projekt, rapport, presentation Betyg: Godkänt / Ej godkänt Fokus: –Inbyggda reglersystem –Hela kedjan från Modellering till Implementering –På senare år: inbyggda system, mobila robotar, sensornätverk, Lego Mindstorm, Segways

36 Industrial Electrical Engineering and Automation Tre praktiskt inriktade mekatronikkurser: -Industriell mätning och styrning (IMS) 9 hp -Tillämpad mekatronik 10 hp -Mekatronik: Industriell produktframtagning 10 hp

37 Industrial Electrical Engineering and Automation Vad gör man i kurserna? (1) IMS: Enbart M och I Fortsätter där ETG slutar Ger komponentkunskap Konstruktionsprojekt (ca 100h) Tillämpad Mekatronik: Allsidigt sammansatta grupper (M,E,F.. - Laborationsprojekt - Industriprojekt (Koncept o konstr.)

38 Industrial Electrical Engineering and Automation Vad gör man i kurserna? (2) Industriell produktframtagning: (Forts. på Tillämpad Mekatroniks industriprojekt) Allsidigt sammansatta grupper Industriprojekt (Detaljkonstr. o prototypbygge)

39 Industrial Electrical Engineering and Automation Industriell mätning och styrning Detta får du lära dig Hur man elektriskt mäter temperatur, tryck, kraft mm Anpassning av yttre signaler för mätning och styrning Hur man gör små inbyggda självständiga datorsystem. Hur programvara och hårdvara fungerar tillsammans

40 Industrial Electrical Engineering and Automation Fler IMS-projekt… Konstruktionsprojekt: mätning av utgångshastighet för luftgevär Konstruktionsprojekt: djupreglering av modellubåt

41 Industrial Electrical Engineering and Automation Labprojekt i Tillämpad Mekatronik Kommunikation –PC –Inbyggt system –Aktuatorer (motor mm) Moduler på prototypkort Debugging viktigt

42 Industrial Electrical Engineering and Automation Industriprojektet i “Tillämpad Mekatronik” och “Industriell Produktframtagning” -Problem hämtat från företag -Nära samverkan med företaget under hela processen -Skall leda fram till fungerande prototyp som presenteras på utställning

43 MekatronikInfo för M, Nov Kan en föränderlig verklighet vara uppdelad i skolämnen, eller är kanske förmågan att kombinera ämnesområdena den riktigt djupa kunskapen? Fråga: Men är det en fördjupning när man ‘bara’ lär sig lite grann om varje ämne? Svar: Som att tex Internet inte är något, eftersom det ‘bara kopplar ihop’ information? Motfråga:


Ladda ner ppt "MekatronikInfo för M, Nov 2011. 1"

Liknande presentationer


Google-annonser