Hayn, Henning: Entwicklung eines haptisch unterstützten Bedienkonzepts für Hydraulikbagger. 2012
Inhalt
- Front page
- Vorwort
- Inhaltsverzeichnis
- Formelzeichen und Abkürzungen
- Kurzfassung
- Abstract
- Einleitung
- Problemstellung und Ziel der Arbeit
- Stand der Technik
- Zusammenfassung der Ergebnisse und wissenschaftlicher Beitrag
- Haptisches Feedback in mobilen Arbeitsmaschinen
- Grundlagen der haptischen Wahrnehmung
- Haptik in anderen Technologiefeldern
- Haptisch unterstützte Bediengeräte
- Haptische Assistenzsysteme für mobile Arbeitsmaschinen
- Warnfunktionen
- Feedback von Grab- oder Greifkräften
- Lastfühligkeit
- Feedback der Trägheit des Arbeitsarms
- Planier- und Böschungsbaufunktion
- Arbeitsraumbeschränkung
- Bahnführung
- Tandembetrieb
- Zusammenfassung
- Modellierung der Versuchsmaschine
- Versuchsträger
- Systemarchitektur des Baggersimulators
- Physikalisches Simulationsmodell
- Echtzeitfähigkeit der Simulation
- Grafische Darstellung in Virtual Reality
- Zusammenfassung
- Entwurf eines intuitiven Bedienkonzepts für Hydraulikbagger
- Gestaltungskriterien für die Bedienelemente mobiler Arbeitsmaschinen
- Intuitive Bedienung von Baggern durch koordinierte Steuerung
- Bewertung von Bedienkonzepten unter Nutzung des Baggersimulators
- Resultierendes alternatives Bedienkonzept
- Machbarkeitsnachweis des Bedienkonzepts mit verfügbaren Bediengeräten
- Zusammenfassung
- Methode zur Erzeugung von haptischem Feedback bei Master-Slave-Systemen
- Transparenz von Telemanipulationssystemen
- Regelkonzept und Systemarchitektur
- Regelkonzepte für haptisch unterstützte Master-Slave-Systeme
- Diskussion der Regelkonzepte
- Reglerarchitektur zur Umsetzung des vorgeschlagenen Bedienkonzepts
- Stabilität
- Generierung eines haptischen Feedbacks
- Feedback des Positionsfehlers zwischen Master und Slave
- Implementierung zusätzlicher haptischer Assistenzfunktionen
- Zusammenfassung
- Reglerentwurfsverfahren Internal Model Control
- Grundlagen Internal Model Control
- Internal Model Control für Systeme mit integrierendem Verhalten
- Entwurf eines Vorfilters
- Stellgrößenbeschränkung
- Zusammenfassung
- Regelung von Bediengerät und Bagger
- Architektur zur Regelung des bilateralen Master-Slave-Systems
- Reglerarchitektur des am Versuchsbagger implementierten Systems
- Nutzung der Stellgrößenbeschränkung zur Verbesserung des Bediengefühls
- Exemplarischer Reglerentwurf für einen Aktor
- Regelung des Bediengeräts
- Modellierung des haptischen Bediengeräts
- Regelung der Elektromotoren
- Regelung des Tool Center Points des Bediengeräts
- Experimentelle Ergebnisse der Regelung des Bediengeräts
- Diskussion
- Regelung des Arbeitsarms des Baggers
- Modellierung des Hydraulikbaggers
- Regelung der Hydraulikzylinder
- Regelung des Oberwagens
- Regelung des Tool Center Points des Arbeitsarms
- Experimentelle Ergebnisse der Regelung des Hydraulikbaggers
- Regelung des bilateralen Master-Slave-Systems
- Implementierung zusätzlicher haptischer Assistenzfunktionen
- Zusammenfassung
- Bewertung des Systems durch Probandentests
- Diskussion und Ausblick
- Überprüfung der internen Stabilität
- Entwurf von Internal Model Controllern in MATLAB
- Internal Model Controller für das erste Segment des Bediengeräts
- Internal Model Controller für den Löffelzylinder
- Internal Model Controller für den Oberwagen
- Kinematik des Bediengeräts
- Kinematik des Arbeitsarms
- Auswertung der Probandentests
- Literaturverzeichnis