Aus der Bibliothek: Elektrotechnik + Elektronik

Steigenden Datenvolumina und die umfassende Vernetzung aller Assets im IIoT stellt produzierende Unternehmen vor Herausforderungen. Nur mit einer durchdachten Kombination unterschiedlicher Technologien lassen sich IIoT-Netzwerke zufriedenstellend realisieren.

5G zieht in die industrielle Kommunikation ein. Damit steht auch die Automatisierungsindustrie vor der Einführung einer grundlegend neuen Netzwerktechnologie. Ansätze für Validierung, Demonstration und Test der Kommunikation müssen entsprechend weiterentwickelt werden.

Wie man Robotern mittels Lego WeDo 2.0 das Laufen beibringt und welche Mechanismen und Programmiertechniken dabei zugrunde liegen, zeigen Diego Galvez-Aranda und Mauricio Galvez Legua. Dabei orientieren sie sich an den fünf Phasen der pädagogischen Robotik: Entwurf, Konstruktion, Programmierung, Test und Dokumentation.

Sensoren von wenigen µm Dicke können Kraft oder Temperatur direkt an der Werkzeugoberfläche ortsaufgelöst erfassen. Dabei nutzen sie die thermo- oder piezoresistiven Eigenschaften von Metall- oder diamantähnlichen Kohlenstoffschichten. Der Beitrag stellt Sensortypen, deren Herstellung sowie Anwendungsbeispiele und das Sensorverhalten in industriellen Produktionsprozessen vor.

Nüchtern betrachtet bestehen Liebespuppen und Sexroboter aus einem Metallskelett und einer Haut aus thermoplastischem Polymer. Körperwärme spendet ein in Silikon integriertes Heizsystem. Den Unterschied machen allerdings Sensorik, Motorisierung und künstliche Intelligenz.

Das Potenzial von Sicherheits-, Transport- oder Reinigungsrobotern wird im Laufe der Corona-Pandemie bei Weitem nicht ausgeschöpft. Künftig könnten Roboter an Hotspots zügig per 3D-Druck entstehen, bevor sie selbstständig Medikamente und Nahrungsmittel verteilen oder beim Bau von Pop-up-Kliniken unterstützen.

Die unterschiedlichen Bauformen von Industrierobotern eignen sich für verschiedene Anwendungsarten. Als Katalogprodukte sind sie nach definierten Standards und Leistungsdaten verfügbar.

Im Kapitel "Biologisierte Robotik und Biomechatronik" beschreiben die Autoren den Wandel von der mechanischen zur mechatronischen Mensch-Technik-Schnittstelle und skizzieren neue Wege der Biosignalaufnahme und der Elektrostimulation mit Aktoren.

Zu den keramischen Werkstoffen zählen die Autoren eine große Zahl nichtmetallischer und anorganischer Werkstoffe, bei denen der elektrische Widerstand (im Gegensatz zu den Metallen) mit steigender Temperatur abnimmt.

Industrieroboter sind heute etablierte Technik, besonders in der Automobilindustrie. Der in der Massenproduktion augenfällige Vorteil der Robotik realisiert sich inzwischen auch in immer mehr mittelständisch geprägten Produktionsszenarien.

Algorithmen zerlegen Aufgaben in Teilschritte und geben Handlungsanweisungen, wie diese zu bewältigen sind. In der Diskussion um die Herausforderungen der Künstlichen Intelligenz ist der Terminus „Algorithmus“ ein Schlüsselbegriff.

Messtechnik und Sensorik sind von grundlegender Bedeutung für die Mechatronik. Horst Czichos richtet in diesem Kapitel seinen Blick auch auf Mikrosensorik, strukturintegrierte Sensorik (embedded sensors) und sensorbasierte Cyber-physische Systeme.

Röntgenstrahlen sind in Werkstofftechnik, Metallurgie, Elektrotechnik, Maschinenbau sowie Mikro- und Nanotechnik ein wichtiges Werkzeug. Wie sie erzeugt werden und welche Eigenschaften sie haben erklären die Springer-Autoren in diesem Buchkapitel.

Biomechanische Grenzwerte sind der Schlüssel für eine sichere Mensch-Roboter-Kollaboration. Roland Behrens widmet sich der Erarbeitung maßgeschneiderter Grenzwerte. Seine Empfehlungen beruhen auf Daten einer Probandenstudie.

Mechatronische Systeme sind technische Systeme, die auf dem Zusammenwirken von Mechanik, Elektronik und Informatik basieren. Das Buchkapitel gibt eine Übersicht und beschreibt knapp Aufbau, Modellbildung und Elemente der Mechatronik.

In diesem Buchkapitel wird ausführlich der Einsatz mobiler Endgeräte für die Fabrikplanung vorgestellt und diskutiert. So können etwa smarte Datenaufnahmeassistenten und spezifische Anwendungssoftware (Apps) dem Planer die Arbeit erleichtern.

Diese Buchkapitel ordnet die Begriffe Industrie 4.0 und Internet of Things (IoT) in die wirtschaftlichen und technischen Zusammenhänge ein. Ein besonderes Augenmerk legt der Autoren auf die revolutionäre Entwicklung der Automatisierungstechnik.

Der Elektromotor ist Kernstück jeden elektrischen Antriebs, der in fast jeder industriellen Produktion, im Gewerbe oder im Haushalt zum Einsatz kommt. Die aktuelle Entwicklung zur Elektromobilität setzt einen weiteren Anwendungsakzent.

Diese Buchkapitel gibt eine Übersicht über die grundlegenden Aufgaben der elektrischen Messtechnik, ihrer Verfahren sowie deren Einbindung in EDV-gestützte Steuerungsprozesse.

Durch verstärkten Einsatz regenerativer Energien sind vermehrt Energiespeicher notwendig. In diesem Buchkapitel aus dem Werk "Systemeffizienz bei regenerativer Stromerzeugung" geht Günther Brauner auf die Effizenz der Speichertechnologien ein.