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Plattform Intelligent Motion

Intelligent Motion steht für das intelligente Design eines Aktuators, das intelligente Zusammenspiel der Bauteile eines Produktes oder die ausgeklügelte Steuerung und Regelung eines Systems.

Die Entwicklung von Smart Machines und ihr Einsatz in Advanced Manufacturing and Processing sind Technologien mit strategischer Bedeutung für die europäische Forschung und Industrie. Intelligente Antriebe, elektronische Regelung und Steuerung sowie elektrische Speicher und eine kontaktlose Energieübertragung sind wesentliche Elemente von Smart Machines. Ihr Design und ihre Realisierung erfordern eine immer engere Verflechtung zwischen der Entwicklung geeigneter Antriebs- und Regelungstechnologien, ihrer Modellierung auf mathematisch-physikalischer Grundlage und ihrer Implementation in spezifische Hard- und Software-Komponenten. Die Plattform Intelligent Motion fokussiert sich auf diese Themen.

Schwerpunkte und Themen

Gestaltung und Design

Die intelligente Gestaltung eines Aktuators betrifft seine Bestandteile und deren Funktion. Die verschiedenen physikalischen Aspekte müssen einzeln optimiert und aufeinander abgestimmt werden. Dies erfordert Kenntnisse in Elektromagnetismus, thermischem Verhalten und Materialwissenschaften. Durch die fundierte Anwendung von FE-Tools zur Simulation gelingt eine zuverlässige Optimierung des Designs. Das umfasst folgende Bereiche:

  • Optimierte Magnetkreise
  • Smart Materials
  • Effiziente Energiewandlung
  • Multiphysikalische Modellierung

Stromversorgung

Bei der Stromversorgung stehen zwei Aspekte im Vordergrund. Zum einen muss die Energie transferiert oder vor Ort zur Verfügung gestellt werden. Zum anderen brauchen Aktuatoren eine geeignete Form der Elektrizität. Die Leistungselektronik ist das Bindeglied zwischen dem Lieferanten und dem Verbraucher. Die Plattform Intelligent Motion forscht in folgenden Bereichen:

  • Drahtlose Energieübertragung
  • Elektrische Speichersysteme
  • Hocheffiziente Wandler
  • Kompakte Topologie

Modellbildung und Regelung

Wir unterstützen die Entwicklung und Implementation von Regelsystemen durch Modellierung und Simulation. Unsere numerischen Methoden basieren auf den physikalischen Prinzipien des Reglers und deren Modellierung mit Hilfe von Differentialgleichungen und stochastischen Prozessen. Die technische Realisierung erfordert eine effiziente Hardware-Implementation der Algorithmen, was entsprechende Informatikkenntnisse an der Schnittstelle bedingt:

  • Algorithmen und numerische Methoden
  • Machine Learning
  • Mathematische Optimierung
  • Ressourceneffiziente Implementation

Forschungsprojekte

Bahnoptimierung mit geometrischen Randbedingungen

SCARA-Roboter werden aufgrund ihrer Präzision, Robustheit, Schnelligkeit und geringem Platzbedarf geschätzt. Eine optimale Planung ihrer Bewegung ist allerdings unerlässlich. Innerhalb des Projektes wurde eine Software entwickelt, welche optimale, kollisionsfreie Bahnen berechnet und eine Reihe von anwendungsorientierten Anforderungen erfüllt. Die berechnete Bahn ist glatt, erfüllt die mechanischen Bewegungsgesetze und lässt sich perfekt durch den Feedback-Controller des Roboters verfolgen. Darüber hinaus ermöglicht die geringe Rechenzeit der Software eine Echtzeit-Berechnung der Bahnen auf einer eingebetteten CPU. Mehr zu diesem Projekt

UMARS – Unmanned Modular Airborne Research System

Es soll kostengünstiger als die aktuell genutzten manntragenden Flugzeuge sein. Ein zentraler Punkt innerhalb des Projektes war die Entwicklung eines Bat-teriesystems mit intelligentem Batterie-Management-System. Dank schnelllade-fähigen Hochenergie-Lithium-Polymer-Zellen wird eine Flugdauer von bis zu vier Stunden erreicht. Mehr zu diesem Projekt

GyroP

Im Projekt GyroP wurde ein Schwungradspeicher entwickelt, um zu untersuchen, welche Rolle kinetische Speicher in der Energieversorgung der Zukunft spielen können. Für einen Demonstrator mit 1.5kW Leistung und 0.3kWh Energieinhalt werden die einzelnen Komponenten entwickelt und deren Eigenschaften modelliert. Mehr zu diesem Projekt

Beteiligte Institute

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