Viele Persönlichkeiten. Zwei Standorte. Eine BO.

RACELAB - Labor für Forschung, Entwicklung und Lehre in Bereichen der Regelungs- und Rechnertechnik, Aerospace und Automotive, Controls und Computer Science, Engineering Education

Das RACELAB ist ein gemeinsames Labor der Professur Regelungs- und Fahrzeugsystemtechnik (Controls and Automotive Systems) sowie der Professur Roboter- und Rechnertechnik (Robotics an Computer Engingeering).

Das Labor bietet Möglichkeiten zur (interdisziplinären und professurübergreifenden) praxisnahen Forschung und Entwicklung, fokussiert sich dabei aber insbesondere auf die praxisnahe Vermittlung von Wissen aus den Bereichen der beiden Professuren. Aus den Themen der beiden Professuren leitet sich auch der Name des gemeinsamen Labors ab:
RACELAB - Research & Robotics (Forschung und Robotik), Automotive & Aerospace (Automotive/Fahrzeuge & Luft- und Raumfahrt), Controls & Computer Science (Regelungstechnik und Rechnertechnik), Engineering & Education (Ingenieurwissenschaft und Lehre).

Das Labor ist mit 12 (Rechner-) Arbeitsplätzen ausgestattet, die je nach Bedarf mit unterschiedlichen Experimentalaufbauten ausgestattet werden können.

Robotik

In der Robotik beschäftigen wir uns sowohl mit mobilen Robotern als auch mit Manipulatoren.
Unsere Studierenden haben im Robotik Praktikum ersten Kontakt mit Manipulatoren in Form von 5-Achsigen Roboterarmen mit Greifern.
Sie implementieren die Vorwärtskinematik und die inverse Kinematik, um zum Abschluss mittels Pick & Place Bewegungen einen möglichst hohen Turm aus Holzklötzen zu stapeln.
Die Grundlagen, die die Studierenden an den Roboterarmen lernen, können Sie dann im Vertiefungsfach oder in Projekt- und Abschlussarbeiten an unserem ABB IRB-1600 Industrieroboter anwenden.
Hierfür kommen moderne Algorithmen und Maschinelles Lernen zum Einsatz, um neue Funktionen umzusetzen.
Im Bereich der mobilen Roboter lehren und forschen wir insbesondere am autonomen und automatisierten Verhalten von Robotern.
Hierzu steht eine Vielzahl von mobilen Roboter von groß bis klein sowie moderne Sensortechnik zur Verfügung.

Automotive & Autonome Roboter

Im Bereich der Autonomen Roboter verfügt das Labor bereits seit mehreren Jahren Erfahrung. Diese Erfahrung werden derzeit auf den Bereich des Automatisierten / Autonomen Fahrens übertragen und ausgebaut.

So baut das Labor derzeit eine Plattform auf in der Modellgröße 1:8 um hier auch den Studierenden bereits während des Bachelorstudiums erste (praktische) Erfahrungen in diesem Feld sammeln zu können. Hier sind insbesondere Systeme hilfreich, die ROS-kompatibel sind (ROS=Robot Operating System), da durch ROS die Herausforderungen an die Studierenden in großem Maßstab von verhältnismäßig leicht bis hin zu schwer / Forschung skalierbar sind.

Als ein vielversprechendes Beispiel ist hier unser sogenannte "VDI-Racer" zu nennen, der eine Teilnahme eines Teams aus unseren Studierenden an dem VDI-Cup Autonomous Driving erlaubt (entsprechend dem Rennreglement 2021).

Controls/Regelungstechnik: Laborpraktikum Grundlagen der Regelungstechnik

Im Labor zur Veranstaltung Grundlagen der Regelungstechnik erfolgt zunächst eine Einführung in blockschaltbildorientierten Werkzeugen der Regelungstechnik, wie Simulink (eine Erweiterung/Toolbox  von Matlab der Firma Mathworks) bzw. Boris Winfact (Ingenieurbüro Kahlert). Alle Versuche des Labors werden mit Hilfe derartiger blockschaltbildorientierten Software durch die Studierenden (selbst) bedatet und geregelt.

Auf diesen Einführungsversuch bauen drei unterschiedliche praktische Laborversuche auf, die ebenfalls jeder Studierende erfolgreich absolvieren muss um das Laborpraktikum zur Veranstaltung zu bestehen: 

  1. Zeppelinversuch: Hier besteht die Aufgabe in der Regelung des Gierwinkels eines Zeppelin (-modells) als Versuchaufbaus.
  2. Drehteller: Beim Drehtellerversuch haben die Studierenden die Aufgabe einen Kaskadenregelkreis zu parametrieren und zu optimieren. Der innere Regelkreis dient zur Drehgeschwindigkeitsregelung des Antriebmotors. Der äußere Regelkreis regelt die Winkelposition der über einen Zahnriemen angekoppelten Schwung- bzw. Lastmasse.
  3. Qudrokopter: Als Versuchsaufbau dient hier ein Modell eines (halben) Quadrokopters. Die Studierenden müssen hier in dem stark gekoppelten System zum Einen die (Flug-) Höhe des Quadrokopters regeln und zum Anderen den Gierwinkel des Quadrokopters.

 

Rechnertechnik

In der Rechnertechnik lernen unsere Studierenden, wie ein Computer im Detail funktioniert.
Die verschiedenen Hardwarekomponenten des Rechners werden behandelt und unterschiedliche Rechnerarchitekturen kennengelernt.
Im Praktikum bauen sie unter anderem einen 4-Bit Volladdierer aus einzelnen Logikgattern auf und können so die Funktion einer Arithmetisch-logische Einheit eines Prozessors nachvollziehen.
Dieses Grundlagenwissen hilft ihnen im nächsten Praktikum dabei, die Funktion eines Mikrocontrollers zu verstehen und ihn mit der hardwarenahen Programmiersprache Assembler zu programmieren und zu testen.

Verantwortlich

Markus Lemmen
Leitung
Prof. Dr.-Ing. Markus Lemmen
Tel.: +49 2056 5848 16719
Jan Weber
Wissensch. Mitarbeiter
Jan Weber, M.Sc.
Tel.: +49 2056 5848 16715