Aktuelle Forschungsprojekte

KiKO.BD (KI-Kombinationswaage mittels Big Data)

Projektträger

Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie

 

Projektzeitraum

2022 - 2025  

 

Projektbeschreibung

Gemeinsam mit der ATOMA GmbH erforscht der Lehrstuhl für Regelungstechnik in der Ingenieurinformatik die Anwendung moderner KI-Methoden für Kombinationswaagen. Kombinationswaagen werden eingesetzt, um Güter wie beispielsweise Lebensmittel schnell und präzise zu portionieren. Dazu werden in mehreren Wägezellen Teilmengen erfasst und vorteilhaft zu einer Gesamtmenge kombiniert.

Hohe Anforderungen an Genauigkeit und Prozessgeschwindigkeit und der breite Einsatzbereich machen Kombinationswaagen zu einem herausfordernden Anwendungsgebiet lernender Verfahren.  Das breite Güterspektrum, das mit Kombinationswaagen portioniert wird, macht die Nutzung qualitativer Messungen im Regelprozess notwendig. Die Verbindung dieser qualitativen Daten mit quantitativen Größen stellt eine große Herausforderung für lernende Regelverfahren dar. Trotz dieser Heterogenität muss Geschwindigkeit, Präzision und Zuverlässigkeit der Waage durch die Regelung gewährleistet werden.  

Für alle geplanten Vorhaben wird eine umfangreiche Datenbasis benötigt, die ebenfalls im Rahmen des Projektes entstehen soll. Dazu müssen die bestehenden Maschinen um die notwendige Infrastruktur erweitert und eine geeignete Datenaufbereitung entwickelt werden.

Zusätzlich soll ein Framework zum Training eines digitalen Zwillings entwickelt werden, der es ermöglichen soll, die Entwicklung und Wartung solcher Maschinen zu optimieren und als Testumgebung für neue Regelungsansätze für Kombinationswaagen dienen soll.

Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Lehrstuhl für Regelungstechnik

Räumliche Aktorik auf der Basis von wechselwirkenden elektrostatischen Effekten und deren Kontrolle

Projektträger

Deutsche Forschungsgemeinschaft e.V. (DFG)

 

Projektzeitraum

2020 -     2022  

 

Projektbeschreibung

Aus dem Stand der Technik für elektrostatische Aktoren ergibt sich, dass das elektrische Feld nach wie vor das vielversprechendste Antriebsprinzip in der Mikrosytemtechnik ist und es viel mehr Ansätze als nur Kamm-Antriebe und digitale Parallel-Platten-Aktoren gibt. Bislang wurden aber zumeist einzelne elektrostatische Effekte untersucht. Interaktionen wurden nur berücksichtigt, wo dies zwingend notwendig war, wie beim Pull-In Effekt. Gründe hierfür könnten das einfache und zumeist eindimensionale Design für diskrete Effekte, die Bevorzugung von kaskadierten Aktoren für komplexe Antriebssteuerungen, die Komplexität der Wechselwirkungen von elektrischen Feldern im Raum und insbesondere die weitgehend getrennte Forschung im Bereich der „trockenen“ Domäne MEMS und der „nassen“ Domäne Mikrofluidik sein. Dieses Projekt verfolgt das Ziel verschiedene Antriebseffekte des elektrischen Feldes auf Festkörper und Flüssigkeiten in einem Aktorkonzept zusammenzufassen, das auf einer frei beweglichen Plattform auf einer flüssigen Lagerung beruht. Es adressiert sowohl große Bewegungsbereiche als auch die präzise Feinjustierung. Es zielt auf ein besseres Verständnis der Kopplung verschiedener Effekte ab. Dazu sind klassische Platten-Aktoren und flüssige Dielektrika im selben einstellbaren elektrischen Feld angeordnet. Digitale, multistabile wie fein kontrollierbare Effekte sind hier zusammengefasst. Inhärente Sensoren zur Ortsbestimmung sind in Form der differentiellen Kapazitäten vorhanden, die Aktor-Elektroden können hierzu entsprechend genutzt werden. In der erste Phase des SPP ist ein Demonstrator zur Kombination von vier Effekten geplant. Er umfasst eine flüssige Lagerung, die übliche Feder ersetzt und kombiniert „trockene“ und „nasse“ elektrostatische Effekte, inklusive der Erforschung einer Gesamt-Steuerung, die auch die spezifischen Querempfindlichkeiten berücksichtigt. Aus diesem Grund arbeiten hier ein Fachgebiet für Mikrosystemtechnik und für Regelungstechnik zusammen. In der zweiten Phase ist eine Erweiterung der Freiheitsgrade und die Integration weiterer Aktorik-Effekte geplant.

 

Link zur Website der DFG

Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Lehrstuhl für Regelungstechnik

Kick and Catch – kooperative Mikroaktoren für frei bewegliche Plattformen

Projektträger

Deutsche Forschungsgemeinschaft e.V. (DFG)

 

Projektzeitraum

2019 -     2022  

 

Projektbeschreibung

In Kooperation mit den Universitäten Bochum und Freiburg, sowie der Jade Hochschule werden im  DFG-Projekt Kick & Catch multistabile Systeme untersucht, in welchen der Übergang von Objekten im Mikro-/Millimeterbereich zwischen mehreren Ruhelagen gezielt geregelt werden soll. Neuartig ist hierbei die Realisierung mittels freier Bewegung und die Aktuierung durch kooperative Mikroaktoren. Es werden zwei Systeme unterschiedlicher Bauart betrachtet, die jeweils multiple Ruhelagen in der vertikalen Position oder dem Drehwinkel des Objekts aufweisen. In beiden Fällen wird die freie Bewegung durch einen piezoelektrischen oder elektrostatischen Kick initiiert und elektromagnetisch in der gewünschten Endlage aufgefangen.

Neben der multiphysikalischen Modellierung und Ordnungsreduktion liegt der Fokus des Projekts auf der Erforschung effizienter Algorithmen zur optimalen Trajektorienplanung und nichtlinearen Regelung dieser Systemklasse. Dafür sollen Methoden der Modellprädiktiven Regelung und Verfahren des maschinellen Lernens zum Einsatz kommen. Darüber hinaus soll der Energieverbrauch über ein Co-Design minimiert werden, indem variable Systemparameter zusammen mit dem internen Regler optimiert werden.

 

Link zur Website der DFG

Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Lehrstuhl für Regelungstechnik

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