Entwicklung und Konstruktion eines mobilen Roboters zur Fortbewegung in unverfestigten Sedimenten

Abstract

Ziel der vorliegenden Masterarbeit ist die Entwicklung eines mobilen Roboters zur Fortbewegung in Quarzsand. Mit einem einfachen Aufbau soll sich dieser im Akkumulatorbetrieb vertikal in den Boden eingraben können. Roboter dieser Art können zur Erkundung von Böden auf der Erde und anderer Himmelskörper eingesetzt werden oder Rettungsmissionen in Trümmerhaufen unterstützen. Methodisch orientiert sich der konstruktive Entwicklungsprozess an den VDIRichtlinien 2221 und 2222. Zu Beginn werden neben dem Stand der Technik auch Ansätze zur Modellierung der Bodenwiderstandskräfte betrachtet. Für die prinzipielle Lösung der Problemstellung werden mehrere Varianten erarbeitet und bewertet. Das gewählte Prinzip nutzt eine rotierende Schraubengeometrie zur Erzeugung der Vortriebskraft, wobei der notwendige Drehmomentenausgleich über Widerstandsflächen erfolgt. Die Eignung dieses Prinzips wird experimentell mit einem vorläufigen Prototypen bestätigt. Für den maßstäblichen Entwurf werden erneut mehrere Varianten präsentiert, von denen eine ausgewählt und zu einem technischen Entwurf mit den notwendigen Nachweisrechnungen ausgearbeitet wird. Die Funktionsfähigkeit des konstruierten Roboters wird experimentell bestätigt, wobei Ansätze für nachfolgende Untersuchungen gegeben werden.