Göhner, Stephan

Projektbeschreibung

Im Rahmen dieser Projektarbeit soll eine kompakte, integrierte Wechselrichterplatine für den Antrieb eines Robotergelenks (Xiaomi CyberGear o. ä.) entwickelt werden. Um die Integration in Robotersysteme zu vereinfachen, soll der bestehende Wechselrichter durch eine freiprogrammierbare Eigenentwicklung ersetzt werden. Die Platine soll einen STM32-Mikrocontroller verwenden und ein CAN-Kommunikationsinterface bereitstellen. Die Versorgung erfolgt über eine 24 V DC-Spannung. Ziel ist es, sowohl die Hardware als auch die Software für eine effiziente Ansteuerung eines elektrisch kommutierten Servomotors zu entwickeln, einschließlich der Implementierung einer feldorientierten Regelung (FOC).

Ein zentraler Bestandteil des Projekts ist der Neuentwurf der Wechselrichterhardware in Form eines B6-Brückeninverters sowie die Integration in eine geeignete Leiterplatte unter Verwendung von Altium Designer. Dabei kann auf dem Design der Kauflösung aufgebaut werden. Darüber hinaus erfolgt die Entwicklung der zugehörigen Firmware auf Basis der STM32-Plattform, einschließlich Kommunikationsschnittstellen und Ansteuerungsalgorithmen. Um die Regelung möglichst performant zu gestalten, soll der vorhandene Motor an einem ETI-Prüfstand charakterisiert werden.

Aufgaben

• Analyse und Bewertung der bestehenden Hardwarekomponenten
• Verständnis der Grundlagen B6-Wechselrichter und Betrieb eines Motors mit FOC
• PCB-Design
  • Entwicklung einer Wechselrichterplatine für ein Robotergelenk, basierend auf einem STM32-Mikrocontroller
  • Einarbeitung in die PCB-Entwicklung mit Altium Designer und Umsetzung des Layouts der Platine
• Software
  • Entwicklung der Embedded-Software zur Ansteuerung eines Servomotors, inkl. CAN-Kommunikation
  • Einarbeitung in die feldorientierte Regelung (FOC) und deren Implementierung auf dem Mikrocontroller
• Charakterisierung des Motors am Prüfstand
  • Einarbeitung in den ETI-Kleinantriebeprüfstand
  • Entwicklung einer Adaption für den Motor zur mechanischen Anbindung an das Prüfstandssystem
  • Identifikation der Motorparameter