Labor für Mechatronik

Das Labor für Mechatronik an der Rheinischen Fachhochschule Köln (RFH) vereint die Fachbereiche Elektrotechnik, Maschinenbau und Informatik unter einem Dach und ist damit ein interdisziplinär arbeitendes Kompetenzzentrum. Diese Zusammenarbeit bringt unschätzbare Synergieeffekte mit sich und treibt viele zukünftige Projekte voran. Im Fokus stehen die Anwendungsgebiete „Echtzeitprozessdatenverarbeitung“, „Robotik“ und „Künstliche Intelligenz“. Darüber hinaus ist die Erschließung neuer Anwendungen beziehungsweise Einsatzfelder ein wichtiger Bestandteil des Labors. Um die Ingenieurinnen und Ingenieure der nächsten Generation auf künftige Herausforderungen vorzubereiten, haben sowohl Bachelor- als auch Masterstudentinnen und -studenten die Möglichkeit, im Rahmen ihrer Projekt- und Abschlussarbeit praktische Lösungen für zukunftsrelevante Probleme zu finden.

Laboratory of Mechatronics

In the Laboratory of Mechatronics, the three fields of electrical engineering, mechanical engineering and computer science work together on an interdisciplinary basis. This cooperation implies invaluable synergy effects and advances many future projects. The emphasis is on the application of real-time data processing, industrial robotics and artificial intelligence. In addition, the development of new fields of application is an important part of the laboratory in order to be prepared for future demands. Furthermore, to equip the young generation of engineers for future challenges, both bachelor and master students have the possibility to find practical solutions for given problems within the framework of their project work and thesis.

Echtzeitprozessdatenverarbeitung

Echtzeitfähige Systeme gewinnen zunehmend an Bedeutung. Dabei geht es um Rechnersysteme, die dazu befähigt sind, anfallende Informationen innerhalb einer genau definierten Zeitspanne zuverlässig zu verarbeiten. Entsprechende Anwendungen finden sich auch im Alltag wieder. So wären das GPS oder das Telefon ohne die Echtzeitdatenverarbeitung nicht funktionstüchtig.

Im Labor wird den Studentinnen und Studenten vermittelt, was man unter einem Echtzeitsystem versteht und wie es system- und programmtechnisch realisierbar ist. Mit der PC-basierten Steuerungstechnik von Beckhoff (Beckhoff TwinCAT) können die Studentinnen und Studenten die Echtzeitprogrammierung für industrielle Anwendungen erlernen.

Ein weiterer Aspekt ist die industrielle Kommunikation über Echtzeit-Ethernet-Bussysteme wie beispielsweise EtherCAT. Dazu zählt zum einen die Anwendung echtzeitfähiger Bussysteme als auch die Entwicklung eigener Sensoren und Aktoren mit EtherCAT-Anbindung.

Robotik

Der Fokus in der Robotik liegt auf der Anwendung von Industrierobotern, wie sie zum Beispiel in der Automobilindustrie eingesetzt werden. Von besonderem Interesse sind hier kollaborierende Roboter (auch „Cobots“). Cobots zeichnen sich dahingehend aus, dass sie gemeinsam mit Menschen arbeiten können, ohne für sie eine Gefahr darzustellen. Daher werden diese Roboter immer häufiger eingesetzt und bieten vollkommen neue Anwendungsmöglichkeiten.

Aufgrund der umfangreichen Ausstattung von zwei Industrierobotern und vier Cobots haben Studentinnen und Studenten im Mechatroniklabor der RFH die Möglichkeit, verschiedene Robotersysteme kennenzulernen und praxisnahe Anwendungen zu implementieren. Neben der reinen Programmierung der Roboter ist in dem Zusammenhang die Entwicklung von individuellen Werkzeugen mit Sensorik und Aktorik ein wichtiger Bestandteil.
 
Des Weiteren gilt es, Robotersysteme intelligenter zu gestalten. Wodurch Roboter flexibler einsetzbar werden und auch komplexe Aufgaben zuverlässig übernehmen können. Um diesem Anspruch gerecht zu werden, müssen Roboter mit ihrer Umwelt interagieren können. Dazu werden Robotersysteme zum Beispiel durch Sensorik und maschinelles Sehen unterstützt.

Robotik-Ausstattung:

a) 2x Universal Robot UR5
b) 2x Franka Emika Panda
c) Kuka KR 6 R900 sixx
d) Fanuc ARC Mate 120iB

Künstliche Intelligenz

Als Teilgebiet der Informatik befasst sich die künstliche Intelligenz (Artificial Intelligence) mit der Automatisierung intelligenten Verhaltens. Es wird versucht, Teile des menschlichen Verhaltens durch ein Computerprogramm nachzubilden. Ein solches intelligentes Verhalten kann zum Beispiel die Erkennung bestimmter Muster in Bildern sein. Dafür muss jedoch ein Mensch die Muster vorgeben, damit das Programm anhand bestimmter Merkmale und Kriterien entscheiden kann, um welches Muster es sich handelt.

Im Labor erhalten die Studentinnen und Studenten die Möglichkeit, verschiedene Methoden der künstlichen Intelligenz kennenzulernen und anzuwenden. Dabei werden sowohl klassische Ansätze wie maschinelles Sehens als auch künstliche neuronale Netze thematisiert. Auf Basis verschiedener Frameworks wie beispielsweise TensorFlow und OpenCV werden praktische Problemstellungen im Bereich der Automatisierungstechnik und Robotik gelöst.