Prof. Dr. Alexander Versch

Abschlussarbeit - Inbetriebnahme eines mobilen Roboters "Turtlebot 4 Lite" und Anbindung an eine Beckhoff SPS Steuerung über MQTT am Beispiel eines industriellen USE Cases

Arbeitsinhalte: 

Einarbeitung & Systemverständnis:

• Einarbeitung in das Robot Operating System (ROS 2) und die Hardware-Architektur des TurtleBot 4 Lite (Raspberry Pi 4, Create® 3 Basis, LiDAR, Kamera).
• Einfügung in die SPS-Programmierung mit TwinCAT 3 und das MQTT-Protokoll (Publish/Subscribe-Architektur, Broker-Strukturen).

Inbetriebnahme & Basis-Konfiguration des Roboters:

• Erst-Inbetriebnahme des TurtleBot 4 Lite und Konfiguration des bordeigenen Raspberry Pi im Hochschul-WLAN.
• Validierung der grundlegenden ROS 2-Funktionalitäten (Navigation, SLAM-Kartierung, Sensor-Auslesung via Nav2/Rviz).

Konzeption & Aufbau der Kommunikations-Infrastruktur:

• Auswahl und Aufsetzen eines geeigneten MQTT-Brokers (z. B. Eclipse Mosquitto) im Labornetzwerk.
• Entwicklung oder Konfiguration einer schlanken MQTT-Brücke auf dem Raspberry Pi (z. B. mittels  ROS 2-MQTT-Knoten oder einem kompakten Python-Skript via paho-mqtt), um ROS-Topics in MQTT-Messages zu übersetzen.
• Einrichtung der SPS-seitigen MQTT-Kommunikation in TwinCAT 3 unter Nutzung der Funktionsbausteine aus der Bibliothek TF6701 IoT Data Agent oder Tc3_IotBase.

Definition des Datenmodells & Use Case Implementierung:

• Schnittstellen-Definition: Festlegung, welche Daten (z. B. Positionskoordinaten, Batteriestatus, Fahraufträge, Freigabebits) zwischen Roboter und SPS ausgetauscht werden.
• Programmierung der Logik auf der Beckhoff-SPS (z. B. via Strukturiertem Text) zur Steuerung des industriellen Szenarios (Schrittkette für den Logistikprozess).
• Realisierung der High-Level-Ablaufsteuerung auf dem Roboter basierend auf den von der SPS empfangenen MQTT-Befehlen.

• Test, Validierung & Dokumentation:
• Inbetriebnahme des Gesamtsystems im Labor und Durchführung von Testläufen des gewählten industriellen Use Cases.
• Untersuchung der System-Performance (z. B. Ermittlung von Latenzzeiten der WLAN-/MQTT-Verbindung, Zuverlässigkeit der Nachrichtenübertragung).
• Erstellung einer praxisnahen Dokumentation und eines kurzen Leitfadens (Tutorials) für nachfolgende Studierende im Labor.

www.youtube.com/watch

Abschlussarbeit - Einsatz generativer KI in Fertigungsautomatisierung zur automatisierten Parametrisierung von smarten Feldgeräten (Sensoren, Aktoren)

Am Markt verfügbare Sensoren und Aktoren für den Einsatz in automatisierten Fertigungs- und Montageanlagen stehen heute in großer Anzahl für viele verschiedene Aufgaben zur Verfügung. Jedes dieser Feldgeräte hat den Vorteil, dass eine es eine Reihe von Messsignalen zur Prozessbeurteilung erfassen kann und On Board eine Sensorsignalverarbeitung verfügbar ist (Edg Computing). Mit der Nutzung der Vorteile ist ein sehr hoher Entwicklungsaufwand verbunden, um die Feldgeräte für unterschiedliche Einsatzfälle optimal zu parametrieren. Im Rahmen der Arbeit wird der IO-Link Standard betrachtet.

Ziel der Arbeit ist es Grundlagen zu erarbeiten wie Agenten in Verbindung mit generativer KI (Prompting, Vibe Coding) genutzt werden kann und in Verbindung mit Messaging (antizyklische Kommunikation) die generierte Parametersätze direkt auf die reale Hardware gespielt werden kann. 

Im Idealfall können am Ende der Arbeit smarte Sensoren und Aktoren verschiedener Hersteller automatisiert identifiziert und anhand interaktiver Eingaben automatisiert parametrisiert werden.

Vermittlung von Praktika und Abschlussarbeiten für Studierende zu Firmen über TTZ-MSP in Marktheidenfeld im Landkreis Main-Spessart

2024 ist das TTZ-MSP in Marktheidenfeld gestartet. 

Ein Konsortium namhafter Industrieunternehmen aus dem Landkreis Main-Spessart bietet laufend industrierelevante Praktika, Abschlussarbeiten und Projekte an.

Alle Studierende die Lust auf die Bearbeitung von Themen in der additiven Fertigung, der Produktentwicklung für 3D Druck, der Fertigungsautomatisierung und Digitalisierung der Produktion haben, bitte ich auf mich zuzukommen. 

Ich helfe Ihnen sehr gerne bei der Vermittlung zu den richtigen Ansprechpartnern der Unternehmen. 

Alexander Versch