Einsatzmöglichkeit eines Low-Cost Roboters in der Lehre am Beispiel der Denavit-Hartenberg-Konvention

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Technische Universität München, Lehrstuhl für Mikrotechnik und Medizingerätetechnik, 85748 Garching, Deutschland
Huber, Markus;
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Technische Universität München, Lehrstuhl für Mikrotechnik und Medizingerätetechnik, 85748 Garching, Deutschland
Laudahn, Simon;
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Technische Universität München, Lehrstuhl für Mikrotechnik und Medizingerätetechnik, 85748 Garching, Deutschland
Parhofer, Christoph;
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Technische Universität München, Lehrstuhl für Mikrotechnik und Medizingerätetechnik, 85748 Garching, Deutschland
Irlinger, Franz;
Affiliation
Technische Universität München, Lehrstuhl für Mikrotechnik und Medizingerätetechnik, 85748 Garching, Deutschland
Lüth, Tim
Im folgenden Beitrag soll gezeigt werden, wie die Denavit-Hartenberg-Konvention in der Lehre mit der Hilfe eines kostengünstigen, tragbaren Roboters veranschaulicht werden kann. Dies wird am Beispiel des am Institut entwickelten Low-Cost-Lightweight (LCL) Roboters und der Lerneinheit ’Denavit-Hartenberg-Konvention’ [1] gezeigt. Der LCL-Roboter wurde hierfür gewählt, da er akkubetrieben ist und mit seinem Gewicht von unter 5 kg ohne großen Aufwand in die Vorlesung mitgenommen werden kann. Es wurde ein Matlab-Skript entworfen, welches eine kinematische Kopie des Roboters und die entsprechenden Transformationsmatrizen dynamisch anzeigt. Hierfür wurden anhand der Roboterstruktur die Denavit-Hartenberg-Transformationen aufgestellt und in Matlab implementiert. Die Strukturparameter wurden aus den Teilezeichnungen des Roboters entnommen und die Gelenkwinkel werden im Betrieb von den Motor-Encodern gemessen. Über eine serielle Schnittstelle können die Encoderwerte der Motoren ausgelesen werden. Mit diesen Daten können dann, für die Studierenden gut verständlich, die einzelnen Transformationsmatrizen angezeigt werden und sogar durch Abmessen am realen Roboter überprüft werden.
The following article will show one way in which low-cost portable robots can be used in teaching. This is shown here using the example of the Low-Cost-Lightweight (LCL) robot developed at the institute and the Denavit-Hartenberg convention [1]. The LCL robot was chosen for this purpose because it is battery-operated and, with its weight of less than 5 kg, can be taken into the lecture without much effort. A Matlab script was designed which dynamically displays a kinematic copy of the robot and the corresponding transformation matrices. For this purpose, the Denavit-Hartenberg transformations were set up using the robot structure and implemented in Matlab. The structural parameters were taken from the robot’s parts drawings and the joint angles are measured by the motor encoders during operation. The encoder values of the motors can now be read via a serial interface. This data can then be used to display the individual transformation matrices which can be checked by measuring on the real robot.
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