Maschinenbau (eBook)

Fortschritte bei Robotersystemen und Automatisierung

Fouad Sabry (Autor)

eBook Download: EPUB

2025 | 1. Auflage
375 Seiten
Eine Milliarde Sachkundig [German] (Verlag)
978-0-00-069432-4 (ISBN)

Infos

Ingenieurwesen-Dieses Kapitel stellt das Ingenieurwesen als Rückgrat des technologischen Fortschritts vor und diskutiert seine Prinzipien, Methoden und realen Anwendungen in der Robotik.

Biomedizintechnik-Erkunden Sie, wie die Biomedizintechnik Technologie mit Biologie verbindet, um Lösungen für medizinische Geräte, Prothesen und gesundheitsbezogene Innovationen zu schaffen.

Computertechnik-Tauchen Sie ein in die entscheidende Beziehung zwischen Computertechnik und Ingenieurwesen und konzentrieren Sie sich darauf, wie Computersysteme die Robotik und Automatisierung verbessern.

Informatik-Erfahren Sie, welche Schlüsselrolle die Informatik in der Softwareentwicklung, im maschinellen Lernen und in der Robotik spielt und die Zukunft der künstlichen Intelligenz prägt.

Steuerungstechnik-In diesem Kapitel wird untersucht, wie Steuerungssysteme entwickelt werden, um das Verhalten von Robotersystemen zu steuern und so Präzision und Effizienz bei der Automatisierung sicherzustellen.

Elektrotechnik-Entdecken Sie, wie Elektrotechnik Roboter und intelligente Systeme antreibt, und behandeln Sie Schaltkreise, Sensoren und Energiemanagement, die für den Roboterbetrieb entscheidend sind.

Maschinenbau-Erfahren Sie mehr über die mechanischen Grundlagen der Robotik, einschließlich des Designs und der Funktion beweglicher Teile, der Struktur und der Materialien für langlebige Roboter.

Computertechnik-Verstehen Sie die Verschmelzung von Informatik und Elektrotechnik bei der Entwicklung der Hardware und Software, die die Robotik antreibt.

Maschine-In diesem Kapitel werden die in der Robotik verwendeten Maschinen untersucht, von mechanischen Komponenten bis hin zu Automatisierungstools, die die Grundlage für intelligente Maschinen bilden.

Hydrauliktechnik-Tauchen Sie ein in die Welt der Hydraulik und studieren Sie Strömungsdynamik und ihre Anwendungen in der Robotik, insbesondere für Systeme, die eine Bewegung mit hoher Kraft erfordern.

Bachelor of Engineering-Erfahren Sie, was der Bachelor of Engineering-Abschluss beinhaltet, einschließlich der Kernkompetenzen und Wege, die er angehenden Ingenieuren in der Robotik bietet.

Technische Physik-In diesem Kapitel werden die physikalischen Prinzipien erläutert, die der Technik zugrunde liegen, und es werden Kräfte, Energie und Materialien untersucht, die für die Entwicklung von Robotern von entscheidender Bedeutung sind.

Geschichte der Technik-Verfolgen Sie die Entwicklung der Technik und ihren Einfluss auf die Technik und werfen Sie ein Licht auf vergangene Innovationen, die den Weg für die heutige Robotik geebnet haben.

Fertigungstechnik-Erfahren Sie, wie Fertigungsprozesse für die Roboterproduktion optimiert werden, mit Schwerpunkt auf Effizienz, Präzision und Skalierbarkeit in industriellen Umgebungen.

Architekturtechnik-Entdecken Sie die Schnittstelle zwischen Architektur und Technik bei der Gestaltung von Räumen für Roboter und Automatisierungssysteme in modernen Strukturen.

Geschichte der Technik-Erkunden Sie die reiche Geschichte der Technik, von ihren alten Wurzeln bis zu den zeitgenössischen Fortschritten, die die Robotik und ihre Anwendungen geprägt haben.

Wirtschaftsingenieurwesen-Dieses Kapitel behandelt die Rolle des Wirtschaftsingenieurwesens bei der Optimierung von Systemen und Prozessen, die für die Entwicklung effizienter Robotersysteme von entscheidender Bedeutung ist.

Elektrotechnik-Tauchen Sie ein in die Elektronik hinter der Robotik, einschließlich Schaltkreisen, Mikrocontrollern und Sensoren, die für den Roboterbetrieb unerlässlich sind.

Wirtschafts- und Produktionstechnik-Erfahren Sie, wie die Prinzipien des Wirtschaftsingenieurwesens zur Entwicklung von Produktionssystemen beitragen, die Robotik zur Verbesserung der Produktivität integrieren.

Textauszug

Kapitel 1 : Ingenieurwesen

Ingenieurwesen ist die Anwendung von Naturwissenschaften, Mathematik und dem technischen Entwurfsprozess zur Lösung technischer Probleme, zur Verbesserung von Systemen und zur Steigerung von Effizienz und Produktion. Es gibt viele Teilbereiche, die unter das Dach des modernen Ingenieurwesens fallen. Zu diesen Teilbereichen gehören die Gestaltung und Verbesserung von Infrastruktur, Maschinen, Fahrzeugen, Elektronik, Materialien und Energiesystemen.

Das Ingenieurwesen ist ein weites Feld, das eine Vielzahl von spezialisierteren Teilbereichen des Ingenieurwesens umfasst. Jedes dieser Teilgebiete legt einen größeren Schwerpunkt auf bestimmte Bereiche der angewandten Mathematik, der angewandten Wissenschaft und verschiedene Arten von Anwendungen. Dies ist ein Glossar mit technischen Begriffen.

Ingenium, was wörtlich übersetzt "Klugheit" bedeutet, ist der Ursprung des Begriffs "Engineering".

Eine Definition von "Engineering" wurde vom American Engineers' Council for Professional Development (ECPD) bereitgestellt, der Organisation, die vor ABET hervorging.

Die schöpferische Anwendung wissenschaftlicher Prinzipien zur Gestaltung oder Entwicklung von Strukturen, Maschinen, Apparaten oder Herstellungsprozessen oder Werken, die sie einzeln oder in Kombination verwenden; oder diese in voller Kenntnis ihrer Gestaltung zu bauen oder zu betreiben; oder um ihr Verhalten unter bestimmten Betriebsbedingungen vorherzusagen; alles unter Berücksichtigung der beabsichtigten Funktion, der Wirtschaftlichkeit des Betriebs und der Sicherheit von Leben und Eigentum.

Seit der Antike haben die Menschen viele Erfindungen entwickelt, darunter den Keil, den Hebel, das Rad und die Riemenscheibe. Dies ist der Beginn des Engineerings.

Ein Maschinenbauer, was wörtlich übersetzt "jemand, der eine Belagerungsmaschine baut oder betreibt" bedeutet, war der Ausdruck, der im 14. Jahrhundert verwendet wurde, um sich auf "einen Konstrukteur von militärischen Maschinen" zu beziehen. Der Begriff Engineering leitet sich von dem Wort Ingenieur ab, das aus diesem Jahrzehnt stammt. Im Rahmen dieser Diskussion, die nicht mehr relevant ist, bezog sich der Begriff "Motor" auf eine militärische Maschine, bei der es sich um ein mechanisches Gerät handelt, das in der Kriegsführung eingesetzt wird (z. B. ein Katapult). Einige bemerkenswerte Beispiele für veraltete Verwendung, die bis zum heutigen Tag fortbestanden haben, sind Militäringenieurkorps wie die Vereinigten Staaten und das Vereinigte Königreich. Es war das Army Corps of Engineers.

Das Wort "Motor" selbst hat einen viel älteren Ursprung und stammt letztlich vom lateinischen Wort ingenium ab, das "angeborene Qualität, insbesondere geistige Kraft, daher eine kluge Erfindung" bedeutete. Dieser Ausdruck wurde erstmals um das Jahr 1250 verwendet.

In späteren Jahren, als sich das Entwerfen ziviler Bauwerke wie Brücken und Gebäude zu einer ausgereiften technischen Disziplin entwickelte, wurde der Begriff "Bauingenieurwesen" in das Lexikon aufgenommen, um zwischen denjenigen zu unterscheiden, die sich auf den Bau solcher nichtmilitärischen Projekte spezialisiert haben, und denen, die in der Disziplin des Militäringenieurwesens tätig sind.

Es gibt zahlreiche Beispiele, die den Erfindungsreichtum und das Know-how der antiken Zivil- und Militäringenieure belegen. Einige Beispiele sind die Pyramiden im alten Ägypten, die Zikkurate in Mesopotamien, die Akropolis und der Parthenon in Griechenland, die römischen Aquädukte, die Via Appia und das Kolosseum, Teotihuacán und der Brihadeeswarar-Tempel von Thanjavur. Andere Gebäude, wie der Pharos von Alexandria und die Hängenden Gärten von Babylon, die nicht mehr stehen, wurden nicht nur als einige der sieben Weltwunder der Antike angesehen, sondern auch als bedeutende technische Triumphe in ihren jeweiligen Epochen.

Seit der Antike waren die Menschen im Nahen Osten mit den sechs grundlegenden einfachen Maschinen vertraut. Seit prähistorischer Zeit kennen die Menschen den Keil und die schiefe Ebene, die manchmal auch als Rampe bezeichnet wird. Im fünften Jahrtausend vor unserer Zeitrechnung war Mesopotamien, das heute zum Irak gehört, der Geburtsort des Rades sowie des Rad- und Achssystems. Vor rund 5.000 Jahren wurde der Hebelmechanismus ursprünglich im Nahen Osten entdeckt. Es wurde ursprünglich bei der Konstruktion einer einfachen Waage sowie in der Technologie des alten Ägypten verwendet, wo es verwendet wurde, um große Dinge zu bewegen. Darüber hinaus wurde der Hebel im Shadoof-Wasserhebemechanismus verwendet, der die erste Kranmaschine war, die um das Jahr ca. 3000 v. Chr. in Mesopotamien entwickelt wurde, und dann die Technologie im alten Ägypten etwa zur gleichen Zeit. Das Jahr 2000 v. Chr. Mesopotamien im frühen zweiten Jahrtausend v. Chr. und das alte Ägypten während der zwölften Dynastie (1991–1802 v. Chr.) sind die Orte, an denen die ersten Beweise für Flaschenzüge gefunden werden können. Mesopotamien war der Geburtsort der Schraube, die die letzte der primitiven Maschinen war, die gebaut wurden. Sein erstes Auftreten fand in der neuassyrischen Zeit (911–609) v. Chr. statt. Die schiefe Ebene, der Keil und der Hebel waren die drei einfachen Maschinen, die beim Bau der ägyptischen Pyramiden verwendet wurden. Darüber hinaus wurde der Hebel beim Bau von Denkmälern wie der Großen Pyramide von Gizeh verwendet.

Imhotep wird manchmal als der erste Bauingenieur genannt, der namentlich genannt wurde. Um das Jahr 2630–2611 v. Chr. war er vermutlich einer der Beamten des Pharaos Djosèr und verantwortlich für die Planung und Überwachung des Baus der Djosèr-Pyramide, die sich in Sakkara, Ägypten, befand. Das Wasserrad und die Wassermühle, zwei der ältesten Maschinen, die mit Wasser angetrieben wurden und praktisch waren, wurden erstmals im Persischen Reich gesehen, das sich im heutigen Irak und Iran befand, zu Beginn des vierten Jahrhunderts v. Chr.

Im vierten Jahrhundert v. Chr. war Kush derjenige, der die Sakia konstruierte, die durch tierische Kraft und nicht durch menschliche Energie angetrieben wurde. In Kush wurde eine Art Stausee, der Hafir, gebaut, um Wasser zu speichern und zu speichern sowie die Bewässerungsdienste zu verbessern. Für den Bau von Dämmen während der Feldzüge wurden Pioniere angeheuert. Während der Bronzezeit, in der Zeit zwischen 3700 und 3250 v. Chr., errichteten kuschitische Vorfahren Speos. Darüber hinaus wurden in Kush im siebten Jahrhundert, also vor unserer Zeitrechnung, Blühhütten und Hochöfen gebaut.

Die Maschinen, die im antiken Griechenland erfunden wurden, wurden sowohl im zivilen als auch im militärischen Bereich eingesetzt. Ein Beispiel für den griechischen Maschinenbau ist die Antikythera-Maschine, ein früher bekannter mechanischer Analogrechner. Die mechanischen Erfindungen des Archimedes sind weitere Beispiele für den griechischen Maschinenbau. Einige von Archimedes' Erfindungen, wie auch der Antikythera-Mechanismus, erforderten ein ausgefeiltes Verständnis der Differentialverzahnung oder der epizyklischen Verzahnung. Dies sind zwei grundlegende Prinzipien der Maschinentheorie, die während der industriellen Revolution maßgeblich an der Konstruktion von Getrieben beteiligt waren. Diese Prinzipien werden auch in Bereichen wie der Robotik und dem Automobilbau häufig eingesetzt.

Die Artillerie, die von den Griechen um das vierte Jahrhundert v. Chr. erfunden wurde, die Trireme, die Balliste und das Katapult waren Beispiele für militärische Maschinen und Innovationen, die von den alten chinesischen, griechischen, römischen und hunnischen Streitkräften eingesetzt wurden. Das Trébuchet war ein Gerät, das im Mittelalter entwickelt wurde.

Die Windmühle und die Windpumpe, zwei der ältesten windbetriebenen Geräte, die funktionsfähig waren, wurden erstmals in der muslimischen Welt während des islamischen Goldenen Zeitalters gesehen, im heutigen Iran, Afghanistan und Pakistan, im 9. Jahrhundert nach unserer Zeitrechnung. Im Jahr 1551 beschrieb Taqi al-Din Muhammad ibn Ma'ruf aus dem osmanischen Ägypten einen Dampfheber, der von einer Dampfturbine angetrieben wurde. Diese dampfbetriebene Maschine war damals das erste praktische Beispiel für eine dampfbetriebene Maschine.

Sowohl die Baumwollentkörnung als auch das Spinnrad waren für die Entwicklung der Baumwollindustrie von entscheidender Bedeutung. Die Baumwollentkörnung wurde in Indien etwa im sechsten Jahrhundert nach unserer Zeitrechnung erfunden, während das Spinnrad in der islamischen Welt etwa im elften Jahrhundert erfunden wurde. Das Spinnrad war nicht nur ein Vorläufer der Spinning-Jenny, sondern auch eine bedeutende Entwicklung, die sich in der Anfangsphase der industriellen Revolution im 18. Jahrhundert ereignete.

Die Welt der Muslime war für die Entwicklung der ersten programmierbaren Maschinen verantwortlich. Ein Beispiel für die älteste Art von programmierbarer Maschine war ein Musiksequenzer, eine Art Musikinstrument, das programmiert werden kann. Im neunten Jahrhundert bauten die Brüder Banu Musa einen automatisierten Flötenspieler, der in ihrem Buch der genialen Geräte beschrieben wurde. Dies war der früheste Musiksequenzer, der jemals entwickelt wurde. Programmierbare Automaten und Roboter wurden erstmals von Al-Jazari im Jahr 1206 entwickelt. Er präsentierte vier Automatenmusiker, darunter ein Schlagzeuger, der von einer programmierbaren Drummachine gesteuert wurde. Diese Drummer konnten so programmiert werden, dass sie eine Vielzahl von Rhythmen und Drum-Patterns spielen.

Die Mathematik wurde von Handwerkern und Handwerkern vor der Geburt des modernen Ingenieurwesens genutzt. Einige Beispiele für diese Personen sind Mühlenbauer, Uhrmacher, Instrumentenbauer und Vermessungsingenieure....

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 2.1.2025
• Übersetzer: Daniel Hueber
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Technik ► Maschinenbau
• ISBN-10: 0-00-069432-0 / 0000694320
• ISBN-13: 978-0-00-069432-4 / 9780000694324