Albers, A.

Burger, W.

Enkler, H.-G.

Frietsch, M.

Sauter, C.

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IPEKInstitut für Produktentwicklung Universität Karlsruhe (TH) Prof. A. Albers © 2006 Alle Rechte beim Institut für Produktentwicklung Karlsruhe. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, liegt bei uns. © Alle Rechte beim Institut für Produktentwicklung Karlsruhe. JedeVerfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, liegt bei uns. IPEKInstitut für Produktentwicklung Universität Karlsruhe (TH) Prof. A. Albers Universität Karlsruhe (TH)Forschungsuniversität   gegründet  1825Development of complex Mechatronic Systems -Computer aided Conceptual Design ICCME 09 Salzburg, May 26-26 2009Albert Albers, Wolfgang Burger, Hans-Georg Enkler,Markus Frietsch, Christian Sautero. Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Albert AlbersIPEK – Institute of Product DevelopmentUniversity of Karlsruhe (TH)© Alle Rechte beim Institut für Produktentwicklung Karlsruhe. JedeVerfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, liegt bei uns. IPEKInstitut für Produktentwicklung Universität Karlsruhe (TH) Prof. A. Albers Universität Karlsruhe (TH)Forschungsuniversität   gegründet  1825Agenda Motivation Approach Summary and Outlook2IPEKInstitut für Produktentwicklung Universität Karlsruhe (TH) Prof. A. Albers © 2006 Alle Rechte beim Institut für Produktentwicklung Karlsruhe. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, liegt bei uns. © Alle Rechte beim Institut für Produktentwicklung Karlsruhe. JedeVerfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, liegt bei uns. IPEKInstitut für Produktentwicklung Universität Karlsruhe (TH) Prof. A. Albers Universität Karlsruhe (TH)Forschungsuniversität   gegründet  1825agenda motivation approach summary and outlook3© Alle Rechte beim Institut für Produktentwicklung Karlsruhe. JedeVerfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, liegt bei uns. IPEKInstitut für Produktentwicklung Universität Karlsruhe (TH) Prof. A. Albers Universität Karlsruhe (TH)Forschungsuniversität   gegründet  1825SFB588 – Humanoid Robots in Karlsruhe  Objective of SFB588: Development of concepts, methods and concrete mechatronic components for a humanoid robot that can share its working space with humans4IPEKInstitut für Produktentwicklung Universität Karlsruhe (TH) Prof. A. Albers © 2006 Alle Rechte beim Institut für Produktentwicklung Karlsruhe. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, liegt bei uns. © Alle Rechte beim Institut für Produktentwicklung Karlsruhe. JedeVerfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, liegt bei uns. IPEKInstitut für Produktentwicklung Universität Karlsruhe (TH) Prof. A. Albers Universität Karlsruhe (TH)Forschungsuniversität   gegründet  1825 Objective of SFB588: Concepts, methods and mechatronic components for a humanoid robot that shares its working space with humansSFB588 – Humanoid Robots5© Alle Rechte beim Institut für Produktentwicklung Karlsruhe. JedeVerfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, liegt bei uns. IPEKInstitut für Produktentwicklung Universität Karlsruhe (TH) Prof. A. Albers Universität Karlsruhe (TH)Forschungsuniversität   gegründet  1825Example6 Development of ARMAR IV-V  no evolution but revolution (e.g. elbow) Application of approved components Multidomain development high complexity How do we determine an “optimal”configuration? Additional Challenge:   fast determination of new optimal configurations after changed boundary conditionsIPEKInstitut für Produktentwicklung Universität Karlsruhe (TH) Prof. A. Albers © 2006 Alle Rechte beim Institut für Produktentwicklung Karlsruhe. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, liegt bei uns. © Alle Rechte beim Institut für Produktentwicklung Karlsruhe. JedeVerfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, liegt bei uns. IPEKInstitut für Produktentwicklung Universität Karlsruhe (TH) Prof. A. Albers Universität Karlsruhe (TH)Forschungsuniversität   gegründet  1825Motivation: Typical Development-Process7© Alle Rechte beim Institut für Produktentwicklung Karlsruhe. JedeVerfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, liegt bei uns. IPEKInstitut für Produktentwicklung Universität Karlsruhe (TH) Prof. A. Albers Universität Karlsruhe (TH)Forschungsuniversität   gegründet  1825Motivation 2: Many possible SolutionsDevelopment processes often include divergencies and iterations (fluctuating BCs)Aims:(semi-) automatic configuration and weighting of (sub-) systemscomputer-aided optimization of generated configurations8?? ??? ?IPEKInstitut für Produktentwicklung Universität Karlsruhe (TH) Prof. A. Albers © 2006 Alle Rechte beim Institut für Produktentwicklung Karlsruhe. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, liegt bei uns. © Alle Rechte beim Institut für Produktentwicklung Karlsruhe. JedeVerfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, liegt bei uns. IPEKInstitut für Produktentwicklung Universität Karlsruhe (TH) Prof. A. Albers Universität Karlsruhe (TH)Forschungsuniversität   gegründet  1825Motivation 3: Find suitable Components Challenge: big number of catalogues with diverse structures selection of suitable and foremost compatible components difficult diversity of solution hard to oversee Which one is the “optimal” configuration?9The Idea: Computer-aided finding components and generation of suitable and compatible subsystems.© Alle Rechte beim Institut für Produktentwicklung Karlsruhe. JedeVerfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, liegt bei uns. IPEKInstitut für Produktentwicklung Universität Karlsruhe (TH) Prof. A. Albers Universität Karlsruhe (TH)Forschungsuniversität   gegründet  1825Agenda Motivation Approach Summary and Outlook10IPEKInstitut für Produktentwicklung Universität Karlsruhe (TH) Prof. A. Albers © 2006 Alle Rechte beim Institut für Produktentwicklung Karlsruhe. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, liegt bei uns. © Alle Rechte beim Institut für Produktentwicklung Karlsruhe. JedeVerfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, liegt bei uns. IPEKInstitut für Produktentwicklung Universität Karlsruhe (TH) Prof. A. Albers Universität Karlsruhe (TH)Forschungsuniversität   gegründet  1825State of Technology11© Alle Rechte beim Institut für Produktentwicklung Karlsruhe. JedeVerfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, liegt bei uns. IPEKInstitut für Produktentwicklung Universität Karlsruhe (TH) Prof. A. Albers Universität Karlsruhe (TH)Forschungsuniversität   gegründet  182512Conceptional Verification Are there any existing configurations for subsystems, with which the requirements can be fulfilled?  Are there configurations of subsystems, that are compatible to each other? precondition:All component parameters must be stored in a proper classification.IPEKInstitut für Produktentwicklung Universität Karlsruhe (TH) Prof. A. Albers © 2006 Alle Rechte beim Institut für Produktentwicklung Karlsruhe. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, liegt bei uns. © Alle Rechte beim Institut für Produktentwicklung Karlsruhe. JedeVerfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, liegt bei uns. IPEKInstitut für Produktentwicklung Universität Karlsruhe (TH) Prof. A. Albers Universität Karlsruhe (TH)Forschungsuniversität   gegründet  1825ApproachTwo-stage method: phase 1 – configuration phasecomputer-aided selection of suitable configurations (not only components!) using standardized component libraries phase 2 – optimization phasecomputer-aided determination of free parameters (search of optimal configuration, placement of configurations within design space, …)13© Alle Rechte beim Institut für Produktentwicklung Karlsruhe. JedeVerfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, liegt bei uns. IPEKInstitut für Produktentwicklung Universität Karlsruhe (TH) Prof. A. Albers Universität Karlsruhe (TH)Forschungsuniversität   gegründet  1825Phase 1: Configuration14IPEKInstitut für Produktentwicklung Universität Karlsruhe (TH) Prof. A. Albers © 2006 Alle Rechte beim Institut für Produktentwicklung Karlsruhe. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, liegt bei uns. © Alle Rechte beim Institut für Produktentwicklung Karlsruhe. JedeVerfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, liegt bei uns. IPEKInstitut für Produktentwicklung Universität Karlsruhe (TH) Prof. A. Albers Universität Karlsruhe (TH)Forschungsuniversität   gegründet  1825configuration phase – library15/22 precondition :All component parameters must be stored in a proper classification: Excel-Sheet  XML manufacturer product id torque efficiency factor dimension x dimension y dimension z diameter voltageSEW S/00102 10 0.91 45 90 177 4 24SEW S/00103 15 0.91 35 85 185 6 12SEW S/00104 20 0.89 34 93 105 6 12SEW S/00105 25 0.90 33 81 100 11 12SEW S/00106 30 0.85 31 99 193 12 24SEW S/00107 35 0.92 31 100 184 5 12SEW S/00108 40 0.93 35 84 106 6 12Maxon m-33541 35 0.82 31 85 178 10 24Maxon m-33542 20 0.86 45 88 137 8 12Maxon m-33543 15 0.85 32 100 150 2 12Maxon m-33544 10 0.87 38 94 181 10 24Faulhaber F14235 20 0.83 30 86 194 4 12Faulhaber F14236 23 0.79 32 94 137 9 12Faulhaber F14237 27 0.81 42 99 192 5 12Faulhaber F14238 32 0.81 31 95 175 7 12Parker 512p 15 0.81 40 100 187 7 12Parker 513p 12 0.76 43 87 196 5 12© Alle Rechte beim Institut für Produktentwicklung Karlsruhe. JedeVerfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, liegt bei uns. IPEKInstitut für Produktentwicklung Universität Karlsruhe (TH) Prof. A. Albers Universität Karlsruhe (TH)Forschungsuniversität   gegründet  182516Configuration Phase – Library Precondition :All component parameters must be stored in a proper classification: Excel-Sheet  XML<root><title> manufacturer</title><parameter><label> torque [Nm]</label><value> 10 </value> </parameter >< parameter ><label> voltage [V]</label><value> 24 </value></ parameter >…</root> IPEKInstitut für Produktentwicklung Universität Karlsruhe (TH) Prof. A. Albers © 2006 Alle Rechte beim Institut für Produktentwicklung Karlsruhe. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, liegt bei uns. © Alle Rechte beim Institut für Produktentwicklung Karlsruhe. JedeVerfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, liegt bei uns. IPEKInstitut für Produktentwicklung Universität Karlsruhe (TH) Prof. A. Albers Universität Karlsruhe (TH)Forschungsuniversität   gegründet  1825Example: Elbow Joint17configuration 2motorgearframecollisiongearframemotorconfiguration 1© Alle Rechte beim Institut für Produktentwicklung Karlsruhe. JedeVerfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, liegt bei uns. IPEKInstitut für Produktentwicklung Universität Karlsruhe (TH) Prof. A. Albers Universität Karlsruhe (TH)Forschungsuniversität   gegründet  182518Phase 2: Optimizationdesign proposalselected configurations from phase 1 XML-library3D-representation of configuration evaluation regarding design space,  weight, EMC, etc.optimization tool genetic algorithmIPEKInstitut für Produktentwicklung Universität Karlsruhe (TH) Prof. A. Albers © 2006 Alle Rechte beim Institut für Produktentwicklung Karlsruhe. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, liegt bei uns. © Alle Rechte beim Institut für Produktentwicklung Karlsruhe. JedeVerfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, liegt bei uns. IPEKInstitut für Produktentwicklung Universität Karlsruhe (TH) Prof. A. Albers Universität Karlsruhe (TH)Forschungsuniversität   gegründet  1825 example: electromagnetic compatibility based on CAD-models including information regarding mechanical interfaces automatic checking of diverse constraintsevaluation of configurations resp. conceptconfiguration phase / optimization phase19motor gear sensoroverlapping© Alle Rechte beim Institut für Produktentwicklung Karlsruhe. JedeVerfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, liegt bei uns. IPEKInstitut für Produktentwicklung Universität Karlsruhe (TH) Prof. A. Albers Universität Karlsruhe (TH)Forschungsuniversität   gegründet  182520ImplementationDAKOTAJava/JLinkDAKOTA initializationPro/Engineer initializationparametric CAD-model generate populationmodel regeneration individualsprocessingmodel evaluationcancel?design proposalsresultsselected configurations from phase 1 XML-libraryIPEKInstitut für Produktentwicklung Universität Karlsruhe (TH) Prof. A. Albers © 2006 Alle Rechte beim Institut für Produktentwicklung Karlsruhe. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, liegt bei uns. © Alle Rechte beim Institut für Produktentwicklung Karlsruhe. JedeVerfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, liegt bei uns. IPEKInstitut für Produktentwicklung Universität Karlsruhe (TH) Prof. A. Albers Universität Karlsruhe (TH)Forschungsuniversität   gegründet  1825Agenda Motivation Approach Summary and Outlook21© Alle Rechte beim Institut für Produktentwicklung Karlsruhe. JedeVerfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, liegt bei uns. IPEKInstitut für Produktentwicklung Universität Karlsruhe (TH) Prof. A. Albers Universität Karlsruhe (TH)Forschungsuniversität   gegründet  1825Summary and Outlook Summary: Support configuration process using computer-aided methods Reduce risk to forget possible solutions  Make sure to find optimal configurations - Implementation still under progress! Outlook: Integration of other software tools like Matlab/Simulink: simulation and evaluation of dynamic behavior of entire system exchange of CAD-Data between ProE Simulink via XML Implementation as a completely automated process Refeeding of already know solutions - integration in PDM-System         22IPEKInstitut für Produktentwicklung Universität Karlsruhe (TH) Prof. A. Albers © 2006 Alle Rechte beim Institut für Produktentwicklung Karlsruhe. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, liegt bei uns. © Alle Rechte beim Institut für Produktentwicklung Karlsruhe. JedeVerfügungsbefugnis, wie Kopier- und Weitergaberecht, liegt bei uns. IPEKInstitut für Produktentwicklung Universität Karlsruhe (TH) Prof. A. Albers Universität Karlsruhe (TH)Forschungsuniversität   gegründet  1825Thank you for your attention23

Development of complex mechatronic systems - Computer aided conceptual design

Albers, Albert

Enkler, Hans-Georg

Frietsch, Markus

Sauter, Christian

Hochschulschriftenserver der Hochschule Furtwangen

Development of complex mechatronic systems – Computer aided conceptual design

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Development of complex mechatronic systems - Computer aided conceptual design

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