Studien- und Abschlussarbeiten

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!

Schlagworte: sofware fpga nios toolchain IEC 61508

Für sicherheitsrelevante mechatronische Systeme ist die Software von zentraler Bedeutung. Neben den primären Funktionen werden umfangreiche Diagnosen durch die integrierte Software autonom ausgeführt.

Im Rahmen des Projekts sollen Schlüsselfunktionen eines intelligenten Antriebssystems konzipiert, implementiert und verifiziert werden. Hierzu gehört die Entwicklung einer Toolchain für die Entwicklung und Integration der Module. 

Als Zielplattform kommt ein FPGA mit Softcore (NIOS) zur Anwendung.

Schlagworte: Embedded Programmierung CANopen safety

Modern, state of the art mechatronic systems require multiple Interfaces for good connectivity in the intended environment.

The subject includes the following activities:

- Evaluation of different Modbus TCP/IP communication stacks

- Integration of the selected stack in the system controller

- Setup of the verification, including the test harness

Konzeptionierung und Durchführung von Zuverlässigkeitsuntersuchungen.

Entwicklung von Testaufbauten.

Schlagworte: Servomotor; Motion Control

Entwurf und Implementierung Feldorientierter Regelung auf einem FPGA mittels Rapid Prototyping.

Ermittlung Frequenzgang.

Entwurf und Implementierung Diagnosefunktionen zur online Parameteridentifikation.

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.

Schlagworte: Automobil Autonomes Fahren; Versorgungsnetz

Untersuchung von Energieversorgungstopologien hinsichtlich Kosten und Sicherheit in Bezug auf das Autonome Fahren.

Entwicklung von neuen Konzepten zur Energieversorgung;

Von allen bekannten Aktuator-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-Elemente nicht nur als Aktoren, sondern gleichzeitig auch als Sensoren eingesetzt werden. Mit ihrer einfachen Bauform eigenen sich die Elemente hervorragend für die Miniatu­risierung. So finden SMA-Aktuatoren beispielsweise als miniaturisierte Antriebe für aktive Optiken im Smartphone (AutoFokus, optische Bildstabilisierung) ihre Anwendung.

Der Prototyp eines miniaturisierten SMA-Aktuators für die optische Bildstabilisierung misst nur 8 x 8 x 5 mm³. Der Prototyp konnte im Labor für Aktorik und Sensorik bereits erfolgreich in einem Bewegungsfreiheitsgrad „sensorlos“ geregelt werden. Im Rahmen des Projekts soll die Regelung nun auf beide Freiheitsgrade ausgeweitet werden, wobei auch geometriebedingte Kopplungen der Freiheitsgrade und Nachgiebigkeiten in der Struktur des Aktuators zu berücksichtigen sind. Das Projekt umfasst folgende Schritte:

• FEM-Modellierung der Nachgiebigkeit des Aktuatorstruktur
• Abgleich des FEM-Modells mit Messungen (Digital Image Correlation DIC)
• Entwicklung eines Simulink-Modells, das die Nachgiebigkeit und die geometrische Kopplung beider Bewegungsfreiheitsgrade abbildet
• Abgleich des Modells mit Messungen am Aktuator-Prototypen
• Entwicklung eines Regelungskonzepts für beide Freiheitsgrade (inkl. Entkopplung)
• Praktische Erprobung des Regelungskonzepts am Aktuator-Prototypen (vorhanden oder ggf. auch neu aufgebaut)

Schlagworte: Elektromobilität

Es geht um die Analyse und Bewertung von möglichen Fehlern und Risiken und damit der Sicherheit von elektrischen Traktions- und Funktionsantrieben in Nutzfahrzeugen und Arbeitsmaschinen. Dazu müssen standardisierte Verfahren zur HARA (Hazard Analysis and Risk Assessment) durchgeführt werden. Mit dem Ziel einer sicherheitsgerichtete Entwicklung nach ISO 26262.
Diese Analyse findet auf der Ebene des Fahrzeugs oder der Maschine statt mit Ableitungen für die elektrische Antriebstechnik.

• Dazu analysieren Sie Fahrsituationen die für die Zielanwendungen relevant sind.
• Dazu erstellen Sie Fehlermodelle der Systemfunktionen auf Fahrzeugebene
• Dann erfolgt daraus eine Bewertung bezüglich der Schwere und Kontrollierbarkeit
• Letztlich erfolgt die Ableitung der Sicherheitsziele für eine Einstufung nach ASIL