Bachelor/Masterarbeit Entwicklung einer virtuellen Simulationsumgebung für die automatisierte Demontage von Getriebekomponenten

Entwicklung einer virtuellen Simulationsumgebung für die automatisierte Demontage von Getriebekomponenten
Ansprechpartner Name:  Dr.-Ing. Christoph Henke (IfU) Email: christoph.henke@ifu.rwth-aachen.de Art der Arbeit: Bachelor- & Masterarbeit

Die Automatisierung von Demontageprozessen gewinnt im Rahmen der Kreislaufwirtschaft und des nachhaltigen Ressourcenmanagements zunehmend an Bedeutung. Besonders bei komplexen Baugruppen wie Getrieben stellt die automatisierte Demontage eine große Herausforderung dar, da Bauteile präzise erkannt, gegriffen und voneinander getrennt werden müssen. Um solche Prozesse effizient zu planen und zu validieren, werden realistische Simulationsumgebungen benötigt, die sowohl die physikalische Interaktion der Komponenten als auch das Zusammenspiel von Roboter und Sensorsystemen abbilden.

Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer konfigurierbaren 3D-Simulationsumgebung, die die automatisierte Demontage von Getriebekomponenten virtuell abbildet. Dazu soll eine simulierte 3D-Kamera integriert werden, mit der verschiedene Kameramodelle, Perspektiven und Beleuchtungssituationen getestet werden können. Die Umgebung soll anpassbare Szenen mit unterschiedlichen Objekten, Hindernissen und Montagesituationen ermöglichen.

Die Simulation wird auf Basis von Nvidia Isaac Sim implementiert und in eine Vision-Pipeline integriert, um eine realitätsnahe Closed-Loop-Simulation visiongesteuerter Roboteranwendungen zu ermöglichen. Parallel dazu können alternative Simulationsplattformen (z. B. RoboDK, Nvidia Isaac Sim) hinsichtlich ihrer Eignung für zukünftige Erweiterungen untersucht werden. Eine Kopplung mit industriellen Robotersimulatoren (z. B. Fanuc RoboGuide, URSim) ermöglicht das Testen verschiedener Roboterstrategien zur automatisierten Demontage.

Mögliche Forschungsfragen / Themenrichtungen:

• Wie kann eine 3D-Simulationsumgebung zur Abbildung von Demontageprozessen aufgebaut werden?
• Wie lässt sich eine virtuelle 3D-Kamera zur Erkennung und Lokalisierung von Getriebekomponenten in die Simulation integrieren?
• Wie kann die Interaktion zwischen Vision-System und Roboterbewegung (Closed-Loop-Steuerung) realistisch modelliert werden?
• Welche Simulationsplattform (Gazebo, RoboDK, Isaac Sim) bietet die besten Voraussetzungen für zukünftige Erweiterungen im Bereich automatisierter Demontage?

Voraussetzungen:

• Studium in Robotik, Mechatronik, Maschinenbau, CES, Informatik oder verwandten Fachrichtungen
• Interesse an industrieller Robotik, 3D-Simulation und Computer Vision
• Programmierkenntnisse in Python oder C++
• Erste Erfahrungen mit ROS, Gazebo oder Robotersimulationen (z. B. RoboDK, URSim) sind von Vorteil

Wir bieten:

• Mitarbeit an einem aktuellen Forschungsprojekt mit hohem Praxisbezug und mit Industriepartnern
• Moderne Entwicklungsumgebung und Zugang zu Robotik- und Vision-Systemen
• Möglichkeit, die Ergebnisse in ein reales Anwendungsszenario zu überführen