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Mechatronik kognitiver Robotersysteme / Mechatronics of Cognitive Robots

Modulhandbuch
Module Manual
L.048.11106 Mechatronik kognitiver Robotersysteme
Mechatronics of Cognitive Robot Systems
Koordination:
coordinator
Hund, Marcus Dr.-Ing.
Lehr- und Forschungseinheit:
teaching unit
Automatisierungstechnik
Automation Technology
Auskünfte:
information
Hund, Marcus Dr.-Ing.
Typ:
type
2V / 2Ü
2L / 2E
Credits/ECTS: 4
Homepage: http://getwww.uni-paderborn.de/teaching/mkrs
Zeitmodus:
semester
Sommersemester
summer semester
Termine:
dates
Zeit Raum Dozent
V: Di 14:00 - 15:30 P 1.1.02 Hund
Beginn: 05.04.2011
Vorbesprechung: Dienstag, 05. April 2011 um 14:00 Uhr in P1.1.02
Ü: Di 15:30 - 17:30 P 1.6.18 Hund
Beginn: 11.04.2011
Time Room Teacher
L: Tu 2:00pm - 3:30pm P 1.1.02 Hund
Start: 04-05-2011
Ex: Di 3:30pm - 5:30pm P 1.6.18 Hund
Start: 04-11-2011
Preliminary discussion: Tuesday, April 05, 2011 at 2:00 pm in P1.1.02
Kurzbeschreibung / short description

Einführung in grundlegende Begriffe und Verfahren der Mechatronik von Robotern sowie den aktuellen Forschungsstand

Introduction to fundamental terms and methods of mechatronics of roboters and the current state of research

Inhalt / Content

Im Vorlesungsteil werden die folgenden Themen behandelt:

  • Einführung in die Mechatronik von Robotern
  • Antriebe und Motoren (pneumatisch, hydraulisch, mechanisch, elektrisch)
  • Mikrocontroller und -prozessore
  • Sensoren und Aktuatoren
  • Architekturen
  • Programmierung
  • Modellierung und Simulation

Im Praktikumsteil werden folgende Themen behandelt:

  • I/O-Programmierung (Taster, LED, Timer, Interrupts, A/D-Umsetzer)
  • Kommunikation (serielle Schnittstelle, Bussysteme (I²C, SPI, CAN))

The lecture part includes the following topics:

  • Introduction to mechatronic of robots
  • Drives and motors (pneumatic, hydraulic, mechanical, electrical)
  • Microcontrollers and -processors
  • Sensorsen and actuator
  • Architectures
  • Programming
  • Modelling and simulation

The lab focuses on the following topics:

  • I/O-programmng (scanner, LED, timer, interrupts, A/D-converter)
  • communication (serial interface, bus systems (I²C, SPI, CAN))
Lernziele / learning objectives

Faktenwissen / factual knowledge:

  • Kenntnis des Aufbaus und der Funktion wesentlicher mechatronischer Komponenten von Robotern
  • Informationsverarbeitung in Robotern
  • Knowledge of assembly and operation of the essential mechatronic components of robots
  • Information processing in robots

Methodenwissen / methodic competence:

  • Mathematische Modellierung
  • Analyse und Entwurf mechatronischer Komponenten und Systeme
  • Mathematical modelling
  • Analysis and conception of mechatronic components and systems

Transferkompetenz / transfer competence:

Übertragung der in vorangegangenen Einzelveranstaltungen vermittelten Kenntnisse (z. B. aus Technische Informatik, Schaltungs- und Regelungstechik) auf das System Roboter

Transferring the knowledge acquired in previous courses (e. g. technical computer science, circuitry and control engineering) to the system of robots

Normativ-bewertende Kompetenz / normative competence:

Erkennen und Bewerten von Funktion und Verhalten komplexer technischer Systeme

Identification and evaluation of function and behavior of complex technical systems

Schlüsselqualifikationen / soft skills:

Methodische Umsetzung / methodic implementation
  • Die Grundlagen und Konzepte werden zunächst im Rahmen der Vorlesung eingeführt.
  • Im Praktikumsteil wird die Ansteuerung einer Kamera eines Flugroboters (oder Ähnliches) realisiert.
  • Hierzu werden der Umgang mit Sensoren, Aktuatoren und Mikrocontrollern sowie die notwendigen Programmierkenntnisse vermittelt.

  • The fundamentals and concepts will be introduced during the lecture
  • During the practical part controlling the camera of a flight robot (or similar tasks) will be realized
  • Students will acquire knowledge in handling sensors, actuators, and microcontrollers as well as the necessary programming skills

Inhaltliche Voraussetzungen / prerequisites
Folgende Module sind Voraussetzung für dieses Modul / the following modules are prerequisites:
  • Abgeschlossenes Grundstudium (Semester 1-4 der verschiedenen Studiengänge)
  • Höhere Mathematik I/II
  • Physik
  • Grundlagen der Elektrotechnik I/II
  • Signal- und Systemtheorie

  • Completed basic study period (semester 1-4 of the various study programs)
  • Higher Mathematics I/II
  • Physics
  • Fundamentals of Electrical Engineering I/II
  • Signal- and System Theory

Kombinationshinweise - Überschneidungen / overlapping modules
Die Kombination mit folgenden Modulen ist nicht zulässig / it is not feasible to combine with these modules:

Keine / None

Prüfungsmodalitäten / assessments

Mündliche Prüfung / oral exam

Unterrichtssprache / teaching language
Deutsch / Englisch
German / English
Lernmaterialien, Literaturangaben / learning material, literature

Bereitstellung eines Skripts; Hinweise auf Lehrbücher aus der Lehrbuchsammlung (Auszug):

Allocation of a script; information on textbooks stocked in the textbook collection (excerpt):

  • Mertsching, Bärbel: Materialien zur Vorlesung Mechatronik kognitiver Robotersysteme. 2007. (downloadable)
  • Isermann, Rolf: Mechatronic Systems - Fundamentals. Springer, 2005
  • Bekey, George: From Biological Inspiration to Implementation and Control. MIT Press, 2005
  • Bolton, William: Bausteine mechatronischer Systeme. 3. edition. Pearson Studium, 2006
  • Cetinkunt, Sabri: Mechatronics. Wiley, 2007
  • Craig, John J.: Robotics - Mechanics and Control. 2. edition. Addison Wesley Longman, 1989