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Research profile

At the chair of machine elements and design, theoretical, numerical and experimental problems in the field of multibody system dynamics are researched. These multibody systems are for example robots, machine tools, hybrid vehicles or airplanes and they form a fundamental part of a mechatronic system. In order to optimally design the interaction of mechanical components with the entire mechatronic system, simulation techniques are used that consider the mechatronic system as a whole. For this purpose, the powerful open-source simulation package Exudyn is continuously developed by Prof. Gerstmayr and his team. The C++ software Exudyn is integrated with Python and is available on GitHub and as a Python installer. It allows simple modeling in courses but also extensive MPI-parallelized parameter variations and machine learning of large multibody models on the mainframe.

For efficient simulation, computers with up to 1 TFLOP computing power are available in the working group in addition to the supercomputers of the university. For experimental investigations, extensive measurement equipment for recording accelerations and displacements (Keyence; Vicon) with several measurement amplifiers from HBM is available. A Stäubli TX2-90L and a Fanuc CR-7iA/7L with force-torque flange, among others, can be used to prescribe motion. The focus in robotics is on mobile robots (Kairos Plattfrom with UR5 and LeoBot platform with Franka-Emika-Panda) and cellular robotics for programmable matter.

In bachelor and master theses mechatronic systems are analyzed, simulated and built, which show the technical problems and possibilities of mechatronic systems. Examples include augmented virtual reality, programmable matter and structures, mobile robotics, and artificial intelligence.

Recent findings are continuously published in journals such as Multibody System Dynamics, Robotics and Autonomous Systems, Computational and Nonlinear Dynamics or Acta Mechanica.


Forschungsprofil

Am Lehrstuhl werden theoretische, numerische und experimentelle Problemstellungen im Bereich der Mehrkörpersysteme erforscht. Diese Mehrkörpersysteme sind beispielsweise Roboter, Werkzeugmaschinen, Hybridfahrzeuge oder Flugzeuge und sie bilden einen grundlegenden Teil eines mechatronischen Systems. Um das Zusammenwirken aus mechanischen Komponenten mit dem gesamten mechatronischen System optimal zu gestalten, werden Simulationstechniken eingesetzt, welche das mechatronische System als Ganzes betrachten. Dafür wird das leistungsfähige open-source-Simulationpaket Exudyn von Prof. Gerstmayr zusammen mit seinem Team fortlaufend weiterentwickelt. Die C++ Software Exudyn ist in Python integriert und ist sowohl auf GitHub als auch als Python-Installer verfügbar. Sie erlaubt einfache Modellbildung in Lehrveranstaltungen aber auch umfangreiche MPI-parallelisierte Parametervariationen und Maschinelles Lernen von großen Mehrkörpermodellen am Großrechner.

Zur effizienten Simulation stehen neben den Großrechnern der Universität auch Rechner mit bis zu 1TFLOP Rechenleistung in der Arbeitsgruppe zur Verfügung. Für experimentelle Untersuchungen ist eine umfangreiche Messtechnik zur Aufnahme von Beschleunigungen und Verschiebungen (Keyence; Vicon) mit mehreren Messverstärkern von HBM zur Verfügung. Zur Vorgabe von Bewegungen kann u.a. ein Stäubli TX2-90L oder Fanuc CR-7iA/7L mit Kraft-Momenten-Flansch eingesetzt werden. Der Fokus in der Robotik fällt auf mobile Roboter (Kairos Plattfrom mit UR5 und LeoBot Plattform mit Franka-Emika-Panda).

In Bachelor- und Masterarbeiten werden mechatronische Systeme analysiert, simuliert und aufgebaut, welche die technischen Probleme und Möglichkeiten von mechatronischen Systemen aufzeigen. Beispiele dafür sind Augmented Virtual Reality, Programmierbare Materie bzw. Programmierbare Strukturen, Mobile Robotik und künstliche Intelligenz. 

Neueste Erkenntnisse werden in Zeitschriften wie Multibody System Dynamics, Robotics and Autonomous Systems, Computational and Nonlinear Dynamics oder Acta Mechanica laufend publiziert.

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