Fingerfertiger Roboter: PTC unterstützt Waseda-Universität mit Technologiepartnerschaft

Kabelführungs-Funktionalität in Pro/ENGINEER® löst komplexe Probleme bei Gelenk- und Fingerentwicklung des humanoidem Roboters "TWENDY-ONE" - Maschinenbaustudenten in Roboterentwicklung involviert

(PresseBox) (München, ) PTC (Nasdaq: PMTC), mit weltweit über 61.000 Kunden einer der führenden Anbieter von Softwarelösungen für die Produktentwicklung (Product Lifecycle Management, PLM), fördert mit dem Sugano-Forschungslabor der renommierten, privat betriebenen Waseda-Universität inzwischen auch in Japan Forschungsprojekte. Durch den zentralen Einsatz von Pro/ENGINEER, der parametrischen, integralen 3D-CAD/CAM/CAE-Lösung von PTC, bei der Entwicklung des humanoiden Roboters TWENDY-ONE gelang es den Ingenieuren, die Ausführung der Verkabelung an den Robotergelenken, eine der wesentlichen Herausforderungen des Projektes, zu meistern. Eine weitere Besonderheit dieses Forschungsprojektes liegt in der Beteiligung von Maschinenbau-Studenten im Masterstudiengang.

Der humanoide Roboter mit dem Namen TWENDY-ONE ist ein Forschungs- und Entwicklungsprojekt des Sugano-Labors unter Leitung von Professor Shigeki Sugano vom Institut für Modernen Maschinenbau an der Waseda-Universität. Im Zentrum steht hierbei vor allem die Arm- und Fingerhandhabung von Robotern. TWENDY-ONE ist der Prototyp einer neuen Generation humanoider Roboter, der auf Grundlage der WENDY-Technologie entwickelt wurde und vor allem alte und gebrechliche Menschen im Alltag unterstützen soll. Bei der aktuellen Entwicklung nutzte das Team von Professor Sugano die gesamte Funktionalität von Pro/ENGINEER. Insbesondere nutzte das Projektteam die Pro/ENGINEER-Erweiterung für Rohrleitungs- und Kabelsysteme. Hier können die Anwender sämtliche Kabeleigenschaften über Parameter eingeben, um die optimale Leitungsführung, das sogenannte Routing, automatisch zu ermitteln. TWENDY-ONE verfügt über eine Vielzahl von für die Steuerungstechnik erforderlichen Sensoren und Aktoren, die über den gesamten Korpus verteilt sind. Um das Bewegungsspektrum des Roboters maximal auszubauen, musste das Ingenieurs-Team für die Kabelführung mehr Kabellänge und dickere, leistungsfähigere Kabel berücksichtigen als ursprünglich geplant. Dies führte zwangsläufig zu einem hohen Verkabelungsaufwand mit sehr komplexen Planungsmethoden. Mit den ausgeklügelten Verkabelungsfunktionen von Pro/ENGINEER war das Projektteam jedoch in der Lage, allein durch die Angabe bestimmter Punkte auf den Kabelwegen ein exaktes Kabelrouting zu erstellen. Außerdem wurde die Verkabelung bei jeder Änderung automatisch aktualisiert.

"Bei der Gestaltung der Außenhülle eines humanoiden Roboters müssen wir in puncto Formgebung und Werkstoffen äußerst umsichtig vorgehen, damit eine Berührung durch den Roboter weder Menschen verletzt noch Gegenstände in seinem Aktionsradius beschädigt", erläutert Professor Sugano die Designvorgaben, die mit der Pro/ENGINEER-Erweiterung Piping and Cabling umgesetzt werden konnten. "Außerdem ist die äußere Erscheinung für eine Akzeptanz durch die Benutzer extrem wichtig. Wir mussten folglich alle Kabel im Inneren der Hülle verstauen. Darüber hinaus müssen die Kabel möglichst kompakt sein, um nicht in die beweglichen Teile zu geraten. Wir hätten natürlich auch aufwändige Leitungs- oder 3D-Modelle verwenden können, um den Kabelverlauf zu modellieren. Aber mit den speziellen Verkabelungsfunktionen von Pro/ENGINEER können wir die Eigenschaften der Kabel definieren und Kabelmodelle erstellen, und bereits gleichzeitig das Kabelverhalten testen."

"Wenn eine Kabelführung aufgrund einer Designänderung aktualisiert wird, passiert es häufig, dass das Kabel über den verfügbaren Platz herausragt. Mit Pro/ENGINEER erhalte ich diese Rückmeldung sofort", erklärt Yohei Uemura, Student im zweiten Jahr des Master-Studiengangs für Maschinenbau. "Mit diesem Tool können wir die mechanische und verkabelungstechnische Planung parallel bearbeiten, während wir die Ausrichtung sowie Positionen der Platinen und ihre relative Anordnung grafisch überprüfen können. Genauso lassen sich die Kabelbäume sauber konfektionieren, da die exakten Längen der einzelnen Kabel zur Verfügung stehen. Wir waren tatsächlich in der Lage, die konfektionierten Kabel fast unverändert so zu verlegen, wie sie im CAD-Tool dargestellt wurden. Das war ziemlich beeindruckend."

"Die Pro/ENGINEER-Erweiterung Piping and Cabling wurde im Laufe der Jahre immer wieder erweitert und überarbeitet", erklärt Michael Campbell, Senior Vice President für das Produktmanagement bei PTC. "Da sämtliche Kabeleigenschaften über Parametern definiert werden, können die Anwender von Pro/ENGINEER ihre Kabelmodelle bei jeder Änderung automatisch aktualisieren. Die Planung der Verkabelung und der Mechanik lässt sich dadurch nahtlos miteinander verbinden. Bei der Entwicklung des hochgradig innovativen humanoiden Roboter TWENDY-ONE haben die Forscher der Waseda-Universät diese Pro/ENGINEER-Funktionalität im vollen Umfang ausgeschöpft."

Über TWENDY-ONE

TWENDY-ONE ist ein Humanoid (Größe: 146,7 cm, Gewicht: 111 kg), der für die Unterstützung von alten und gebrechlichen Menschen entwickelt wurde, und aus dem Projekt WENDY (Waseda ENgineering Designed sYmbiont) von 1999 hervorging. In der Art und Weise, wie bei ihm Hand- und Fingerhandhabung sowie weitere Technologien auf höchstem Niveau miteinander kombiniert sind, gilt der Roboter als richtungsweisende Entwicklung. Darüber hinaus hat das Projekt auch aus bildungspolitischer Sicht Aufsehen erregt, da es Studenten die Chance bietet, die Technologie kennenzulernen und dabei einen Traum zu verfolgen sowie Kenntnisse im Bereich der Produktentwicklung zu sammeln. Weitere Informationen zu TWENDY-ONE unter http://twendyone.com/index_e.html.

Über die Waseda-Universität

Die Waseda-Universität zählt zu den renommiertesten Privatuniversitäten Japans und feierte kürzlich ihr 125-jähriges Bestehen. Gegründet 1882 durch Shigenobu Okuma, verfügt sie heute über 16 Institute, 23 Diplomstudiengänge, zwei angegliederte High Schools und eine Kunstschule sowie Bibliotheken, Forschungsinstitute und Forschungszentren. Derzeit sind rund 50.000 Studenten eingeschrieben, während insgesamt über 500.000 Absolventen hier ihren akademischen Abschluss gemacht haben. Die Waseda-Universität engagiert sich in Programmen zur internationalen Bildung und kooperiert mit 387 Universitäten in 76 Ländern.

PTC

PTC (Nasdaq: PMTC) ist mit weltweit mehr als 61.000 Kunden und einem Jahresumsatz von 1,1 Milliarden USD (per 30. Sept. 2008) ein führender Anbieter von Softwarelösungen für das Product Lifecycle Management (PLM). PTC entwickelt und vertreibt Softwarelösungen für die diskrete Fertigung und stellt dazugehörige Beratungs-, Implementierungs- und Servicedienstleistungen bereit. Damit unterstützt das global agierende US-Unternehmen mit Stammsitz in Boston-Needham, MA, die Produktentwicklung von Fertigungsunternehmen bei Maßnahmen zur Globalisierung, Verkürzung von Markteinführungszeiten und Steigerung von Prozesseffizienz. Durch den Einsatz von PTC's CAX-Lösungen Pro/ENGINEER® (parametrisches Modellieren) oder CoCreate® (explizites Modellieren) sowie der Windchill®-Plattform-Lösungen für die weltweite Zusammenarbeit und für die Verwaltung von Produktinformationen können Fertigungsunternehmen zentrale Geschäftsziele nachhaltig unterstützen. Zu den Kernbranchen von PTC zählen beispielsweise die Automobilindustrie, der Maschinen- und Anlagenbau, die Luft- und Raumfahrtindustrie, die High-Tech- und Elektronikindustrie, der Einzelhandel, die Schuh- und Textilindustrie oder die Medizingeräteindustrie. Mehr Informationen über PTC und das weitere Portfolio unter www.ptc.com

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