In diesem Beitrag wird die IDEA-Box MC (Industrial Digitalization in Education of Automation – Motion Control) und die damit realisierbaren Anwendungsmöglichkeiten und vermittelbaren Lerninhalte vorgestellt. Neben dem mechanischen Aufbau werden die unterschiedlichen Möglichkeiten und Methoden im Bereich der Positioniertechnik von mechatronischen Systemen, die sich heutzutage mit speicherprogrammierbaren Steuerungen realisieren lassen, vorgestellt. Dabei werden neben einfachen Rast-in-Rast Bewegungen von Einzelachsen, vor allem das resonanzfreie Positionieren von schwingungsfähigen Systemen und synchronisierten Mehrachssystemen im Kurvenscheibenverbund (integrierte und synchronisierte Robotik) aufgezeigt und beschrieben. Außerdem wird aufgeführt, dass mithilfe eines digitalen Zwillings kollisionsfreie Telemanipulation realisiert werden kann.

Die Verbindung von Robotern mit Virtual Reality (VR) zur Echtzeitvisualisierung stellt eine erhebliche Programmierherausforderung dar. Dieser Vortrag zeigt einen vereinfachten Ansatz unter Verwendung des Robot Operating System (ROS), einer Open-Source-Plattform, die diese Aufgabe erleichtert. Durch den Einsatz von ROS kann der Programmieraufwand deutlich reduzieren werden, indem vorhandene Pakete für eine nahtlose Integration von Robotern und VR genutzt werden. In dieser Präsentation wird schrittweise erläutert, wie diese Verbindung realisiert wird, was neue Möglichkeiten in der Visualisierung und Steuerung von Robotern mit minimalem Programmieraufwand erschließt. Diese Methode ebnet den Weg für innovative Anwendungen in Robotik und VR und bietet praktische Einblicke für Entwickler und Forscher. / Connecting robots with Virtual Reality (VR) for real-time visualization poses a significant programming challenge. This presentation demonstrates a simplified approach using the Robot Operating System (ROS), an open-source platform that facilitates this task. By utilizing ROS, the programming effoit can be significantly reduced by leveraging existing packages for seamless robot-VR integration. This presentation will explain step-by-step how this connection can be realized, opening new possibilities in visualization and control of robots with minimal programming effort. This method paves the way for innovative applications in robotics and VR, providing practical insights for developers and researchers.

Universiẗat, Diss., 2005--Frankfurt (Main).

Modellierung des digitalen Zwillings für das dynamische Verhalten eines Industrieroboters unter Verwendung der Tools Siemens NX Simcenter 3D (FEM) und Matlab Simulink (Systemsimulation). Die Modellierung der mechanischen Regelstrecke erfolgt unter Verwendung der finiten Elemente Methode mit Simcenter 3D. Das Gesamtsystem zur Ermittlung von Frequenzgängen und Übertragungsfunktionen wird mit Matlab Simulink modelliert. Mit Hilfe der Frequenzgänge und Übertragungsfunktionen kann der Industrieroboter identifiziert werden.

Der Wandel des Erhaltungsmanagements von Ingenieurbauwerken von einem reaktiven Vorgehen zu einem prädiktiven Lebenszyklusmanagement kann zur Erreichung einer zuverlässigen und verfügbaren Infrastruktur beitragen. Mit dem Einsatz von Monitoring besteht die Möglichkeit, zusätzliche Informationen zum Bauwerk und dessen zukünftiger Entwicklung abzuleiten. Der Einsatz von Monitoring ist komplex und kann daher über die Realisierung von Anwendungsfällen gestärkt werden. In Deutschland weit verbreitete Anwendungsfälle werden mit konkreten Beispielen dargestellt. Zusätzlich werden Anwendungsfälle mit ersten Umsetzungsbeispielen und mögliche zukünftige Anwendungen mit ihren Potenzialen skizziert. Die Möglichkeit der Zusammenführung der Anwendungsfälle in digitalen Zwillingen ist ein Zukunftsbild, welches im Rahmen des Artikels beschrieben wird.

Digitale Zwillinge können in verschiedenen Einsatzgebieten genutzt werden, insbesondere innerhalb einer digitalen Fabrik. Im Zuge verschiedener studentischer Projekte an der Smart Factory AutFab der Hochschule Darmstadt wurden state-of-the-art Software-Tools zur Implementierung verschiedener digitaler Zwillinge verwendet. Bei einer Linienplanung wurde das Potential für Brownfield-Anlagen deutlich. Verschiedenste Projekte haben mithilfe von digitalen Zwillingen virtuelle Inbetriebnahmen erfolgreich durchgeführt und inzwischen den größten Teil der Smart Factory abgedeckt. Über Materialfluss- und Energieverbrauchs-Simulationen konnten Engpässe in der Fertigung identifiziert werden, welche in einem Unternehmen zu großen Einsparungen führen können. Schließlich wurde ein neuer Weg von kollaborativer Entwicklungsarbeit gezeigt, welcher den Aufwand beim Aufbau von Systemen mit hoher Ähnlichkeit erheblich reduzieren kann.

Dieser Beitrag stellt die Mixed-Reality-in-the-Loop Simulation (MRiLS) zur Schulung technischer Fachkräfte im Maschinen- und Anlagenbau vor. Die MRiLS koppelt die aus dem Engineering bereits vorhandenen Modelle der Hardware-in-the-Loop Simulation (HiLS) mit Visualisierungs- und Interaktionsmethoden der Mixed Reality (MR) und integriert dadurch den Nutzenden und dessen Verhalten sowie die reale Umgebung vollständig in den Simulationskreislauf. Der Beitrag thematisiert neben der notwendigen Middleware zur Kopplung der HiLS mit der MR-Umgebung auch die Steuerungsbelastung durch Multiuser-Zugriffe. Die Funktionsfähigkeit des vorgestellten Konzepts wird anhand eines ausgewählten beispielhaften Automatisierungssystems belegt. Für das Automatisierungssystem wird der Aufbau der MRiLS sowie das Konzept für den Ablauf einer Schulung mittels MRiLS vorgestellt.

Die kollaborative Teilebearbeitung mit Robotern und Werkzeugmaschinen wird in der Fertigung immer wichtiger. Durch die gleichzeitige Arbeit von Robotern und Werkzeugmaschinen kann eine noch effizientere Produktion erreicht werden. Mit der Entwicklung fortschrittlicher simulationsbasierter Lösungen können Hersteller jetzt die Zusammenarbeit von Robotern und Werkzeugmaschinen besser simulieren und überprüfen, um potenzielle Probleme zu erkennen und zu lösen, bevor sie in der realen Fertigung auftreten. Eine solche Lösung ist die NX-Offline-Simulation in Verbindung mit digitalen Zwillingen, mit der Hersteller ihre Teilebearbeitungsprogramme testen und optimieren können. Der Vortrag erläutert kurz das laufende Projekt 'RokoPro' und die Notwendigkeit des Einsatzes von Robotern in der Fertigung und der Simulation zur Überprüfung dieser Lösungen. / Collaborative part processing with robots and machine tools is becoming increasingly important in manufacturing. Even more efficient production can be achieved by having robots and machine tools work simultaneously. With the development of advanced Simulation-based solutions manufacturers can now better simulate and verify the collaboration of robots and machine tools to identify and solve potential problems before they occur in real manufacturing. One such solution is NX offline simulation along with digital twins, which allows manufacturers to test and optimize their part processing programs. The presentation briefly explains the ongoing project “RokoPro” and the need for use of robots in manufacturing and simulation to check those solutions.

HINTERGRUND UND ZIELE: Es ist allgemein anerkannt, dass neben Umweltfaktoren auch erbliche Faktoren in hohem Maße für interindividuelle Unterschiede in der Wirkweise von Arzneimitteln ursächlich sind. Die Spannweite der Arzneimittelwirkung bei gleicher Dosis kann individuell von Therapieversagen bis hin zu toxischer Überdosierung reichen und ist dabei stark von Arzneimittel-metabolisierenden Enzymen und Transportern beeinflusst. Genetische Varianten können teilweise interindividuelle Unterschiede in der Aktivität dieser Enzyme und Transporter erklären. Es bleibt jedoch unbekannt, wie viel der Variation in der Aktivität durch Erblichkeit bedingt ist und nicht durch bereits bekannte genetische Varianten erklärt werden kann. Primäres Ziel der Studie war es, diesen unbekannten erblichen Anteil in der Variation der Aktivität der Enzyme CY2D6 und CYP2C9 sowie des Transporters OATP1B1 zu quantifizieren. METHODEN: Die Erblichkeit in der Variation der Aktivität von CY2D6, CYP2C9 und OATP1B1 wurde in 20 mono- und 9 dizygoten, gleichgeschlechtlichen Zwillingspaaren untersucht. Die Testsubstanzen Metoprolol (CYP2D6) und Torasemid (CYP2C9 und OATP1B1) wurden jedem Studienteilnehmer wiederholt verabreicht und die Fläche unter der Kurve bis unendlich (AUC0-inf) für jedes Medikament und seinen Metaboliten als Marker der Enzym- (CYP2D6, CYP2C9) und Transporter- (OATP1B1) Aktivitäten bestimmt. Erblichkeit wurde mithilfe von Formeln mit den Korrelationskoeffizienten der Geschwister in den Gruppen mono- und dizygote Zwillingspaare, durch eine Strukturgleichungsmodellierung und durch Vergleich der intra- und interindividuellen Variation berechnet. ERGEBNISSE: Es wurde ein hohe Erblichkeit in der Variation der Aktivität von CYP2D6, CYP2C9 und OATP1B1 berechnet. Für CYP2D6 lag die Erblichkeit bei 88,5% -100%, für CYP2C9 und OATP1B1 bei 81% - 100%. Die bekannten genetischen Varianten konnten lediglich einen geringen Anteil der Variation in der AUC0-inf in der Studienpopulation erklären (38,2% durch genetische Varianten in CYP2D6, 6,5% durch genetische Varianten in CYP2C9 und 20,4% durch genetische Varianten in OATP1B1). FAZIT: Die Berechnungen zeigen, dass Erblichkeit einen großen Einfluss auf die Variation in der Aktivität der Enzyme CYP2D6, CYP2C9 und den Transporter OATP1B1 hat. Bekannte genetische Varianten können hiervon nur einen Teil erklären. Weitere Untersuchungen zu genetischen Regulation der Wirkweise von Arzneimitteln erscheinen vielversprechend.

This paper describes the failure detection system of an electro-hydraulic actuator with dual modular redundancy based on a hybrid twin TM concept. Hybrid twin TM is a combination of virtual twin that operates in parallel with the actuator and represents its ideal behaviour, and a digital twin that identifies possible failures using the sensor readings residuals. Simulation-based system reliability analysis helps to generate a dataset for training the digital twin using machine learning algorithms. A systematic failure detection approach based on decision trees and the process of analysing the quality of the result is described.