Das Projekt "Wartungs- und Instandsetzungsplattform für Windenergieanlagen (SMART), Teilvorhaben: Erforschung und Entwicklung des SMART Klettersystems (Mechatronik: Steuerung, Aktuatorik und Sensorik inkl. Energieversorgung)" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Ingenieurgemeinschaft IgH Gesellschaft für Ingenieurleistungen mbH.Ziel des Forschungsprojektes SMART (SMART - Scanning Monitoring And Repair Transportation) ist die Entwicklung einer kletterfähigen Plattform für Wartungsarbeiten an Windenergieanlagen. Insbesondere für die witterungsunabhängige Durchführung von Fehlerdetektion und Reparaturmaßnahmen an den Rotorblättern soll eine vertikal bewegliche Arbeitskabine transportiert werden. Mit einem solchen System kann im Vergleich zu heutigen konventionellen Instandhaltungsmöglichkeiten eine erhebliche Erhöhung der Effektivität erwartet werden. Im aktuellen Vorhaben wird die Entwicklung des eigentlichen Klettersystems im Maßstab 1:3 betrieben. In dieser Phase 1 wird der sogenannte Demonstrator realisiert. Gegenstand der Entwicklung im Teilvorhaben der Ingenieurgemeinschaft IgH GmbH sind das Antriebs-, das Steuerungs- und das Energiesystem des SMART. Der Fokus liegt auf der Beherrschung der Bewegungsvorgänge. Dies betrifft nicht nur die Steigbewegungen, sondern auch transversale Bahnkorrekturen sowie Neigungs- und Schwingungskompensationen. Das Steuerungssystem wird unter Verwendung leistungsfähiger moderner Feldbustechnik umgesetzt. Für den Demonstrator werden auf Grundlage der Informationen aus dem System Engineering (FH Aachen) und den Beiträgen der anderen Projektpartner die Komponenten für die Steuerung und Sensorik definiert und ausgewählt. Die Kontrolle über das Zusammenspiel der einzelnen Anlagenkomponenten wird in der Logik eines Steuerungsrechners implementiert, getestet und in Betrieb genommen. Darüber hinaus wird die gesamte, zur Versorgung der Anlage erforderliche Elektrik, Elektronik und elektrische Sicherheitstechnik geplant, konstruiert und aufgebaut. Als Ergebnis soll eine komplette funktionsfähige Steuerung inklusive aller Antriebe zur Verfügung stehen, die das Klettern des SMART ermöglicht.
Das Projekt "Wartungs- und Instandsetzungsplattform für Windenergieanlagen (SMART), Teilvorhaben: Erforschung und Entwicklung der Baugruppen Grundsystem, Trägerarme und Aufwickelsystem des SMART Klettersystems" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Gebr. Käufer GmbH Befahrtechnik.
Das Projekt "Wartungs- und Instandsetzungsplattform für Windenergieanlagen (SMART), Teilvorhaben: Erforschung und Entwicklung des SMART Klettersystems (Gurtsystem und Anlagemechanismus)" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: SII Deutschland GmbH.
Das Projekt "Wartungs- und Instandsetzungsplattform für Windenergieanlagen (SMART), Teilvorhaben: Erforschung und Entwicklung eines Demonstrators des selbstkletternden Systems (SMART-Klettersystem)" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fachhochschule Aachen, Fachbereich 6 Luft- und Raumfahrttechnik.Ziel des Gesamtvorhabens ist die Entwicklung einer selbstkletternden Serviceplattform für Windenergieanlagen (SMART). SMART soll zur Instandhaltung von Rotorblättern über das ganze Jahr im Drei-Schichtbetrieb im On- und Offshore-Bereich eingesetzt werden. Die Wetterunabhängigkeit der Instandhaltung wird durch eine geschlossene Arbeitskabine gewährleistet. Im Rahmen dieses Teilvorhabens wird das Klettersystem des Basisprojekts (Phase 1) im Labormaßstab 1:3 entwickelt, gebaut und unter Laborbedingungen getestet. Parallel dazu wird ein Prüfstand an der FH Aachen errichtet, um die Funktionalität dieses Klettersystems durch unterschiedliche Tests zu überprüfen. Diese Tests finden begleitend zum Aufbau des Demonstrators (Klettersystems) statt. Das Ziel dieses Teilvorhabens ist die Erforschung, Entwicklung und Realisierung der Kletterfunktion des SMART Roboters. Hierbei muss eine geeignete Kinematik konstruiert und berechnet werden, die zumindest die Bewegung laut der Patentschrift erfüllt, d.h. das vertikale Klettern an zylinderförmigen, rauen Türmen von Windkraftanlagen. Die Funktion kann nur im Labormaßstab getestet werden, jedoch sollen die wesentlichen Komponenten des Roboters aufgebaut und betrieben werden. Die Traglastfähigkeit des Systems soll mit dem Demonstrator unter verschiedenen Bedingungen getestet werden. Die wesentlichen Aspekte bei der Erstellung der Roboterkinematik sind: - Ermittlung der statischen Lagerbelastungen und Momente, - Auslegung und Konstruktion der Lager, - Kinematische Analyse des Klettervorgangs, - Variation der kinematischen Randbedingungen beim Klettern, - Auswahl des zu realisierenden kinematischen Prinzips, - Analyse des Übergangs zwischen Statik/Dynamik, - Ermittlung der dynamischen Lagerbelastungen und Momente, - Kombination der dynamischen Belastungen mit der kinematischen Auslegung, - Überprüfung des kinematischen Konzepts mit den ermittelten dynamischen Randbedingungen.
Das Projekt "Bionisch inspirierter Kletterroboter für die externe Inspektion linearer Strukturen (InspiRat), Teilvorhaben 5: Funktionelle Morphologie des Mikrogreifens" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität zu Kiel, Sektion Biologie, Zoologisches Institut, Lehrstuhl für Spezielle Zoologie.Analyse der Bewegungsabläufe (Kontaktbildung, Kontaktlösung) bei unterschiedlichen biologischen Systemen (Fliege, Käfer, Spinne, Gecko) während deren Lokomotion an der Decke. In Zusammenarbeit mit der Gruppe von Prof. Witte: Mitentwicklung von Haftmodulen für den Roboter mit ähnlichen Kontaktmechanismen. 1. Beschreibung der Bewegungsabläufe von verschiedenen Organismen an der Decke. 2. Kraftmessung an den Tieren in unterschiedlichen Verhaltenssituationen (Ebene, Wand, Decke) und unterschiedlicher Oberflächenbeschaffenheit (hydrophob, hydrophil, glatt, rau). 3. Herstellung und Charakterisierung der künstlichen Hafteinrichtungen für die Implementierung in das modulare Robotersystem 'CREST' (Climbing Robots for Exploration and Scientific Testings).
Das Projekt "Bionisch inspirierter Kletterroboter für die externe Inspektion linearer Strukturen (InspiRat)^Teilvorhaben 5: Funktionelle Morphologie des Mikrogreifens, Teilvorhaben 4: Auslegung und Bau des Demonstrators eines Kletterroboters" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: TETRA Gesellschaft für Sensorik, Robotik und Automation mbH.
Das Projekt "Teilvorhaben 4: Auslegung und Bau des Demonstrators eines Kletterroboters^Bionisch inspirierter Kletterroboter für die externe Inspektion linearer Strukturen (InspiRat)^Teilvorhaben 5: Funktionelle Morphologie des Mikrogreifens^Teilvorhaben 3: Funktionelle Morphologie des Mikrogreifens, Teilvorhaben 2: Funktionelle Morphologie des Kletterns vierbeiniger Wirbeltiere" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Jena, Institut für Spezielle Zoologie und Evolutionsbiologie mit Phyletischem Museum.
Das Projekt "Teilvorhaben 4: Auslegung und Bau des Demonstrators eines Kletterroboters^Bionisch inspirierter Kletterroboter für die externe Inspektion linearer Strukturen (InspiRat)^Teilvorhaben 5: Funktionelle Morphologie des Mikrogreifens, Teilvorhaben 3: Funktionelle Morphologie des Mikrogreifens" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften, Max-Planck-Institut für Metallforschung.Die Antragsteller haben sich zu einem Verbundprojekt zusammengefunden, mit dem Ziel, den zukunftsträchtigen Markt der bionisch inspirierten Kletterrobotik von Deutschland aus in seiner gesamten Breite von der Grundlagenforschung bis zum Produkt wesentlich zu bestimmen. Bisherige Kletterroboter sind für die Inspektion und Reinigung glatter Wände (Fensterscheiben, Beton- oder Stahlflächen) mit Saugnäpfen ausgelegt. existiert Es existiert eine Vielzahl von baulichen und technischen Altbeständen, deren Kommunikations- und Versorgungsnetze dokumentiert, kontrolliert bzw. ersetzt werden sollen. Dokumentationen hierzu sind eher eine Seltenheit und die Leitungen sind oft schwer zugänglich für eine direkte Inspektion. Für diese Wartungs- und Dokumentationsarbeiten wäre es hilfreich, eine Maschine zu haben, die autonom Kabel oder Rohrleitungen von außen inspizieren kann. Wichtig für eine derartige Klettermaschine ist ein möglichst kleiner Bauraum bzw. eine 'schlanke' Struktur, so dass auch relativ kleine Öffnungen passiert werden können. Der Gedanke an eine biologisch inspirierte mechanische Ratte, eine 'InspiRat', ist bei diesen Vorgaben nahe liegend. Gemeinsames Ziel der Antragsteller ist als Arbeitsbasis ein grundlegendes Verständnis des quadrupeden Kletterns für die Umsetzung der Ergebnisse in einen biologisch inspirierten Kletterroboter 'InspiRat'. Erstmals soll unter Anwendung verschiedener Analysetechniken eine systematische Untersuchung des Kletterns unter kinematischen und dynamischen Aspekten erfolgen. Reibung ist das Prinzip, welches in den meisten Greifsystemen zu vermuten ist. Sie ist verantwortlich für die Fixierung oder die Bewegungsbeschränkung zwischen zwei Oberflächen mit der Hilfe von unterschiedlichen Typen von Mikro- bis Nanostrukturen. Auch die Härte und Elastizität sowie andere mechanische Eigenschaften der biologischen Greifflächen sind kaum untersucht. Auf Grund unserer bisherigen Untersuchungen an Insekten vermuten wir, dass ein biologisches Reibungssystem eine Oberfläche mit einer besonderen Kombination von Mikrostrukturen und mechanischen Eigenschaften hat. Man vermutet z.B. eine starke viskoelastische Komponente in den mechanischen Eigenschaften solcher Materialien. Unsere Reibungsexperimente haben deutlich demonstriert, dass ein glattes und strukturiertes Haftband mit Schaumstoff als Träger kombiniert die besten Reibungskoeffizienten aufweisen. Das Prinzip des Haftfilms auf einem weichen Substrat wurde durch biologische Haftsysteme inspiriert. Deswegen schlagen wir solche Materialien als sehr gute Kandidaten für die Implementierung in robotischen Greifsystemen vor.
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