Grundlagen der Roboter-Manipulatoren – Band 1: Modellbildung von Kinematik und Dynamik

Als klassischer Repräsentant mechatronischer Systeme ist die Robotik durch ein hohes Maß an Interdisziplinarität geprägt. Die Entwicklung von Robotern erfordert daher ein vielschichtiges Repertoire ingenieurtechnischer Kenntnisse. Das vorliegende, zweibändige Werk deckt die dafür notwendigen Grundlagen umfassend ab. Dabei wird die Roboterklasse der Manipulatoren betrachtet, mit Industrierobotern und Master-Slave-Systemen als bedeutende Vertreter.
Verständlichkeit und Anschaulichkeit stehen bei dem Lehrbuch im Vordergrund: Problemstellungen werden stets durch einführende Beispiele veranschaulicht und motiviert. Bei den nachfolgenden, detaillierten Herleitungen liegt ein besonderes Augenmerk auf Anschaulichkeit und Nachvollziehbarkeit. Hierzu dienen kleine Darstellungsschritte, viele farbige 3D-Illustrationen sowie erläuternde Beispiele. Außerdem sind mathematische Formalismen auf ein notwendiges Minimum reduziert. Durch dieses Prinzip werden auch komplexere, oftmals unter Lernenden gefürchtete Zusammenhänge verständlich gemacht, wie zum Beispiel die Euler-Drehung, Regelungsverfahren oder der Lagrange-Formalismus zur Berechnung von Dynamik. Zur einfachen praktischen Umsetzbarkeit sind die dargestellten Sachverhalte auch immer in Vorgehens-Rezepten zusammengefasst. Dieses Buch richtet sich daher nicht nur an Studierende, sondern auch an berufserfahrene Entwickler/innen.
Band 1 Modellbildung von Kinematik und Dynamik führt kurz in die Entwicklungsgeschichte der Robotik ein und grenzt die Roboterklasse der Manipulatoren ab. Im Hauptteil stehen mathematische Bewegungsmodelle für Manipulatoren im Fokus. Diese Modelle stellen das Fundament moderner, effektiver Entwicklung von Manipulatoren dar. Direkte, inverse sowie differentielle Kinematik liefern dabei zunächst masselose, nur durch die geometrische Anordnung der Bewegungsachsen bestimmte Modelle. Dynamik erweitert dies um den Aspekt massebedingter Trägheit sowie einwirkender Kräfte und Momente. Aufbauend auf diesen Bewegungsmodellen, werden in Band 2 die Grundlagen für die wichtigsten Auslegungstätigkeiten bei der Entwicklung von Manipulatoren behandelt.

Der Autor

Prof. Dr.-Ing. Jörg Mareczek richtete bereits sein Ingenieurstudium und eine anschließende Forschungstätigkeit an der TU München auf Robotik aus. Es folgten 12 Jahre industrieller Praxis in der Forschung, Entwicklung und Serienreifmachung von mobilen Entschärfungsrobotern, Roboter-Manipulatoren und Master-Slave-Systemen. 2014 nahm er den Ruf an die Hochschule Landshut an, wo er seitdem Robotik lehrt und weiter erforscht.