Auslegung von MultidomÃnen4S\stemen Anal\se, Modellierung und Realisierung von ...

250 Pages·2012·21.36 MB·German

(cid:19)" ""#(cid:2)(cid:25)"(cid:30)(cid:25)(cid:9)(cid:26)(cid:30)$"(cid:25)%#(cid:30)(cid:9)& (cid:25)(cid:9)’(cid:25)((cid:28) !"$((cid:27)(cid:19))((cid:25)(cid:19)*(cid:31) (cid:27)#
(cid:26)(cid:30)(cid:25)(cid:27)(cid:31)(cid:2)(cid:25)(cid:28)(cid:9)(cid:26) (cid:28)(cid:2)!(cid:30)(cid:25)
(cid:2)(cid:3)(cid:4)(cid:5)(cid:6)(cid:7)(cid:3)(cid:8)(cid:7)(cid:9)(cid:10)(cid:11)(cid:8)(cid:9)(cid:12)(cid:3)(cid:5)(cid:13)(cid:14)(cid:15)(cid:11)(cid:16)(cid:17)(cid:8)(cid:6)(cid:8)(cid:18)(cid:19)(cid:20)(cid:4)(cid:13)(cid:6)(cid:16)(cid:6)(cid:8)(cid:9)
(cid:21)(cid:9)(cid:2)(cid:8)(cid:22)(cid:5)(cid:20)(cid:4)(cid:6)(cid:23)(cid:9)(cid:12)(cid:11)(cid:15)(cid:6)(cid:5)(cid:5)(cid:14)(cid:6)(cid:24)(cid:3)(cid:8)(cid:7)(cid:9)(cid:3)(cid:8)(cid:15)(cid:9)(cid:25)(cid:6)(cid:22)(cid:5)(cid:14)(cid:4)(cid:14)(cid:6)(cid:24)(cid:3)(cid:8)(cid:7)(cid:9)(cid:10)(cid:11)(cid:8)(cid:9)
(cid:16)(cid:6)(cid:26)(cid:27)(cid:22)(cid:13)(cid:24)(cid:11)(cid:8)(cid:14)(cid:4)(cid:26)(cid:27)(cid:6)(cid:8)(cid:9)(cid:19)(cid:20)(cid:4)(cid:13)(cid:6)(cid:16)(cid:6)(cid:8)(cid:9)(cid:22)(cid:16)(cid:9)(cid:28)(cid:6)(cid:14)(cid:4)(cid:29)(cid:14)(cid:6)(cid:5)(cid:9)(cid:6)(cid:14)(cid:8)(cid:6)(cid:24)(cid:9)
(cid:22)(cid:30)(cid:13)(cid:14)(cid:10)(cid:6)(cid:8)(cid:9)(cid:31)(cid:8)(cid:14)(cid:6)(cid:29)(cid:24)(cid:11)(cid:13)(cid:27)(cid:6)(cid:4)(cid:6)
(cid:19) ! "(cid:2)(cid:25) #(cid:25)(cid:9)(cid:28)#$ (cid:25)%"#(cid:9)&!(cid:25)(cid:9)’(cid:25)()!(cid:31) $(*(cid:19)+((cid:25)(cid:19),-!*"(cid:9) (cid:28)(cid:2)*)(cid:9).
(cid:12)(cid:4)(cid:5)(cid:8)(cid:10)(cid:13)(cid:14)(cid:4)(cid:15)(cid:4)(cid:5)(cid:16)(cid:2)(cid:2)
(cid:2)(cid:3)(cid:4)(cid:5)(cid:6)(cid:7)(cid:8)(cid:9)(cid:10)(cid:11)(cid:6)(cid:12)(cid:13)(cid:9)(cid:6)(cid:7)(cid:14)(cid:3)(cid:15)(cid:6)(cid:12)(cid:16)(cid:17)(cid:10)(cid:18)(cid:19)(cid:20)(cid:12)(cid:21)(cid:19)(cid:22)(cid:23)(cid:9)(cid:3)(cid:17)(cid:19)(cid:3)(cid:20)(cid:24)
(cid:8)(cid:9)(cid:10)(cid:11)(cid:6)(cid:12)(cid:13)(cid:9)(cid:6)(cid:7)(cid:14)(cid:3)(cid:15)(cid:6)(cid:12)(cid:8)(cid:9)(cid:10)(cid:11)(cid:6)(cid:12)(cid:13)(cid:9)(cid:6)(cid:12)(cid:17)(cid:6)(cid:12)(cid:25)(cid:6)(cid:12)(cid:18)(cid:22)(cid:24)(cid:26)(cid:6)(cid:12)(cid:27)(cid:24)(cid:23)(cid:28)(cid:19)(cid:3)(cid:29)(cid:23)(cid:9)(cid:12)(cid:30)(cid:23)(cid:9)(cid:24)
(cid:8)(cid:9)(cid:10)(cid:11)(cid:6)(cid:12)(cid:13)(cid:9)(cid:6)(cid:7)(cid:14)(cid:3)(cid:15)(cid:6)(cid:12)(cid:8)(cid:9)(cid:10)(cid:11)(cid:6)(cid:12)(cid:23)(cid:6)(cid:12)(cid:17)(cid:6)(cid:12)(cid:13)(cid:9)(cid:6)(cid:7)(cid:14)(cid:3)(cid:15)(cid:6)(cid:12)(cid:23)(cid:6)(cid:12)(cid:17)(cid:6)(cid:12)(cid:13)(cid:9)(cid:6)(cid:12)(cid:17)(cid:6)(cid:12)(cid:25)(cid:6)(cid:12)(cid:18)(cid:22)(cid:24)(cid:26)(cid:6)(cid:12)(cid:31)(cid:3)(cid:15)(cid:23)(cid:24) (cid:23)(cid:9)(cid:26)(cid:12)!(cid:23)(cid:20)(cid:26)"#(cid:18)$(cid:23)(cid:9)
(cid:2)
(cid:3)(cid:4)(cid:5)(cid:6)(cid:7)(cid:8)(cid:5)(cid:9)(cid:2)(cid:3)(cid:10)(cid:9)(cid:8)(cid:11)(cid:4)(cid:5)
(cid:2)(cid:3)(cid:4)(cid:5)(cid:6)(cid:7)(cid:3)(cid:8)(cid:7)(cid:9)(cid:10)(cid:11)(cid:8)(cid:9)(cid:12)(cid:3)(cid:5)(cid:13)(cid:14)(cid:15)(cid:11)(cid:16)(cid:17)(cid:8)(cid:6)(cid:8)(cid:18)(cid:19)(cid:20)(cid:4)(cid:13)(cid:6)(cid:16)(cid:6)(cid:8)(cid:9)(cid:9)
(cid:21)(cid:9)(cid:2)(cid:8)(cid:22)(cid:5)(cid:20)(cid:4)(cid:6)(cid:23)(cid:9)(cid:12)(cid:11)(cid:15)(cid:6)(cid:5)(cid:5)(cid:14)(cid:6)(cid:24)(cid:3)(cid:8)(cid:7)(cid:9)(cid:3)(cid:8)(cid:15)(cid:9)(cid:25)(cid:6)(cid:22)(cid:5)(cid:14)(cid:4)(cid:14)(cid:6)(cid:24)(cid:3)(cid:8)(cid:7)(cid:9)(cid:9)
(cid:10)(cid:11)(cid:8)(cid:9)(cid:16)(cid:6)(cid:26)(cid:27)(cid:22)(cid:13)(cid:24)(cid:11)(cid:8)(cid:14)(cid:4)(cid:26)(cid:27)(cid:6)(cid:8)(cid:9)(cid:19)(cid:20)(cid:4)(cid:13)(cid:6)(cid:16)(cid:6)(cid:8)(cid:9)(cid:22)(cid:16)(cid:9)(cid:28)(cid:6)(cid:14)(cid:4)(cid:29)(cid:14)(cid:6)(cid:5)(cid:9)(cid:9)
(cid:6)(cid:14)(cid:8)(cid:6)(cid:24)(cid:9)(cid:22)(cid:30)(cid:13)(cid:14)(cid:10)(cid:6)(cid:8)(cid:9)(cid:31)(cid:8)(cid:14)(cid:6)(cid:29)(cid:24)(cid:11)(cid:13)(cid:27)(cid:6)(cid:4)(cid:6)
(cid:17)(cid:18)(cid:19)(cid:20)(cid:21)(cid:12)(cid:22)(cid:17)(cid:23)(cid:18)(cid:2)(cid:24)(cid:23)(cid:18)(cid:25)(cid:19)(cid:26)
Kontaktadresse:
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stuttgart
Nobelstraße 12, 70569 Stuttgart
Telefon [phone], Telefax 0711 970-1399
[email protected], www.ipa.fraunhofer.de
STUTTGARTER BEITRÄGE ZUR PRODUKTIONSFORSCHUNG
Herausgeber:
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Thomas Bauernhansl
Prof. Dr.-Ing. Prof. Dr. h. c. mult. Alexander Verl
Prof. Dr.-Ing. Prof. e. h. Dr.-Ing. e. h. Dr. h. c. mult. Engelbert Westkämper
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stuttgart
Institut für Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb (IFF) der Universität Stuttgart
Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW)
der Universität Stuttgart
Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek
Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie;
detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar.
ISSN: 2195-2892
ISBN: 978-3-8396-0479-3
D 93
Zugl.: Stuttgart, Univ., Diss., 2012
Druck: Mediendienstleistungen des
Fraunhofer-Informationszentrum Raum und Bau IRB, Stuttgart
Für den Druck des Buches wurde chlor- und säurefreies Papier verwendet.
© by FRAUNHOFER VERLAG, 2012
Fraunhofer-Informationszentrum Raum und Bau IRB
Postfach 800469, 70504 Stuttgart
Nobelstraße 12, 70569 Stuttgart
Telefon [phone]
Telefax 0711 970-2508
E-Mail [email protected]
URL http://verlag.fraunhofer.de
Alle Rechte vorbehalten
Dieses Werk ist einschließlich aller seiner Teile urheberrechtlich geschützt. Jede Verw ertung, die
über die engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes hinausgeht, ist ohne schriftliche Zustimmung
des Verlages unzulässig und strafbar. Dies gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen,
Mikro ver filmungen sowie die Speicher ung in elektronischen Systemen.
Die Wiedergabe von Warenbezeichnungen und Handelsnamen in diesem Buch berechtigt nicht
zu der An nahme, dass solche Bezeichnungen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-
Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und deshalb von jedermann benutzt werden dürften.
Soweit in diesem Werk direkt oder indirekt auf Gesetze, Vorschriften oder Richtlinien (z.B. DIN,
VDI) Bezug genommen oder aus ihnen zitiert worden ist, kann der Verlag keine Gewähr für
Richtigkeit, Vollständigkeit oder Aktualität übernehmen.
(cid:26)(cid:23)(cid:25)(cid:23)(cid:27)(cid:28)(cid:29)(cid:22)(cid:18)(cid:28)(cid:2)(cid:30)(cid:23)(cid:18)(cid:2)(cid:12)(cid:23)(cid:18)(cid:19)(cid:20)(cid:31)(cid:26)(cid:23)(cid:3)(cid:23)(cid:18)
(cid:8)(cid:9)(cid:10)(cid:29)(cid:22)"(cid:26)(cid:4)(cid:10)(cid:3)(cid:20)%(cid:4)(cid:20)(cid:20)(cid:23)(cid:3)(cid:20)(cid:25)(cid:17)(cid:19)(cid:11)(cid:26)(cid:24)(cid:4)(cid:25)(cid:17)(cid:23)(cid:12) &(cid:10)(cid:9)(cid:20)(cid:25)(cid:17)(cid:22)(cid:3)(cid:15)(cid:20)(cid:11)(cid:9)(cid:19)(cid:15)(cid:23)(cid:3)(cid:12) (cid:23)(cid:3)(cid:26)(cid:20)(cid:26)(cid:23)(cid:17)(cid:23)(cid:3)(cid:12) (cid:4)(cid:3)(cid:12) (cid:29)(cid:23)(cid:9)(cid:12) ’(cid:23)(cid:15)(cid:23)(cid:24)(cid:12) (cid:4)(cid:18)(cid:12) (cid:27)(cid:3)%(cid:23)(cid:3)(cid:7)
(cid:29)(cid:22)(cid:3)(cid:15)(cid:20)((cid:22)(cid:20)(cid:19)(cid:18)(cid:18)(cid:23)(cid:3)(cid:17)(cid:19)(cid:3)(cid:15))(cid:12)(cid:29)(cid:4)(cid:23)(cid:12)(cid:8)(cid:9)(cid:10)(cid:29)(cid:22)"(cid:26)(cid:4)(cid:10)(cid:3)(cid:20)(cid:11)(cid:10)(cid:9)(cid:20)(cid:25)(cid:17)(cid:22)(cid:3)(cid:15)(cid:12)(cid:4)(cid:20)(cid:26)(cid:12)(cid:19)(cid:24)(cid:20)(cid:10)(cid:12)%(cid:23)(cid:4)(cid:26)(cid:15)(cid:23)(cid:17)(cid:23)(cid:3)(cid:29)(cid:12)(cid:23)(cid:9)(cid:11)(cid:19)(cid:17)(cid:9)(cid:22)(cid:3)(cid:15)(cid:20) (cid:19)(cid:20)(cid:4)(cid:23)(cid:9)(cid:26)(cid:6)(cid:12)
(cid:13)(cid:23)(cid:9)(cid:12)%(cid:4)(cid:20)(cid:20)(cid:23)(cid:3)(cid:20)(cid:25)(cid:17)(cid:19)(cid:11)(cid:26)(cid:24)(cid:4)(cid:25)(cid:17)(cid:23)(cid:12)(cid:27)(cid:3)(cid:20)$(cid:9)(cid:22)(cid:25)(cid:17)(cid:12)(cid:29)(cid:23)(cid:9)(cid:12)*+(cid:26)(cid:22)(cid:26)(cid:26)(cid:15)(cid:19)(cid:9)(cid:26)(cid:23)(cid:9)(cid:12)(cid:21)(cid:23)(cid:4)(cid:26)(cid:9)#(cid:15)(cid:23)(cid:12)((cid:22)(cid:9)(cid:12)(cid:8)(cid:9)(cid:10)(cid:29)(cid:22)"(cid:26)(cid:4)(cid:10)(cid:3)(cid:20)(cid:11)(cid:10)(cid:9)(cid:20)(cid:25)(cid:17)(cid:22)(cid:3)(cid:15),(cid:12)
(cid:24)(cid:4)(cid:23)(cid:15)(cid:26)(cid:12)(cid:22)(cid:3)(cid:26)(cid:23)(cid:9)(cid:12)(cid:19)(cid:3)(cid:29)(cid:23)(cid:9)(cid:23)(cid:18)(cid:12)(cid:29)(cid:19)(cid:9)(cid:4)(cid:3))(cid:12)(cid:13)(cid:4)(cid:20)(cid:20)(cid:23)(cid:9)(cid:26)(cid:19)(cid:26)(cid:4)(cid:10)(cid:3)(cid:12)(cid:11)-(cid:9)(cid:12)(cid:13)(cid:4)(cid:20)(cid:20)(cid:23)(cid:9)(cid:26)(cid:19)(cid:26)(cid:4)(cid:10)(cid:3)(cid:12)(cid:23)(cid:4)(cid:3)(cid:12)- (cid:23)(cid:9)(cid:15)(cid:9)(cid:23)(cid:4)(cid:11)(cid:23)(cid:3)(cid:29)(cid:23)(cid:20)(cid:12)(cid:15)(cid:19)(cid:3)((cid:17)(cid:23)(cid:4)(cid:26)(cid:24)(cid:4)(cid:25)(cid:17)(cid:23)(cid:20)(cid:12)
(cid:16)(cid:17)(cid:23)(cid:10)(cid:9)(cid:4)(cid:23)(cid:15)(cid:23) #(cid:22)(cid:29)(cid:23)(cid:12)(cid:29)(cid:23)(cid:9)(cid:12)(cid:8)(cid:9)(cid:10)(cid:29)(cid:22)"(cid:26)(cid:4)(cid:10)(cid:3)(cid:12)((cid:22)(cid:12)(cid:23)(cid:9)(cid:20)(cid:26)(cid:23)(cid:24)(cid:24)(cid:23)(cid:3)(cid:6)
(cid:13)(cid:4)(cid:23)(cid:12).(cid:23)(cid:9)(cid:19)(cid:22)(cid:20)(cid:15)(cid:23) (cid:23)(cid:9)(cid:12)(cid:29)(cid:4)(cid:23)(cid:20)(cid:23)(cid:9)(cid:12)(cid:13)(cid:4)(cid:20)(cid:20)(cid:23)(cid:9)(cid:26)(cid:19)(cid:26)(cid:4)(cid:10)(cid:3)(cid:20)(cid:7)’(cid:23)(cid:4)(cid:17)(cid:23)(cid:12)(cid:24)(cid:23)(cid:4)(cid:26)(cid:23)(cid:3)(cid:12)(cid:15)(cid:23)(cid:18)(cid:23)(cid:4)(cid:3)(cid:20)(cid:19)(cid:18)(cid:12)(cid:29)(cid:19)(cid:20)(cid:12)&(cid:9)(cid:19)(cid:22)(cid:3)(cid:17)(cid:10)(cid:11)(cid:23)(cid:9)(cid:7)(cid:14)(cid:3)(cid:20)(cid:26)(cid:4)(cid:26)(cid:22)(cid:26)(cid:12)
(cid:11)-(cid:9)(cid:12)(cid:8)(cid:9)(cid:10)(cid:29)(cid:22)"(cid:26)(cid:4)(cid:10)(cid:3)(cid:20)(cid:26)(cid:23)(cid:25)(cid:17)(cid:3)(cid:4)"(cid:12)(cid:22)(cid:3)(cid:29)(cid:12)(cid:27)(cid:22)(cid:26)(cid:10)(cid:18)(cid:19)(cid:26)(cid:4)(cid:20)(cid:4)(cid:23)(cid:9)(cid:22)(cid:3)(cid:15)(cid:12)(cid:14)(cid:8)(cid:27)(cid:12)(cid:22)(cid:3)(cid:29)(cid:12)/(cid:23)%(cid:23)(cid:4)(cid:24)(cid:20)(cid:12)(cid:23)(cid:4)(cid:3)(cid:12)(cid:14)(cid:3)(cid:20)(cid:26)(cid:4)(cid:26)(cid:22)(cid:26)(cid:12)(cid:29)(cid:23)(cid:9)(cid:12)&(cid:19)"(cid:22)(cid:24)(cid:26)#(cid:26)(cid:12)(cid:11)-(cid:9)(cid:12)
0(cid:10)(cid:3)(cid:20)(cid:26)(cid:9)(cid:22)"(cid:26)(cid:4)(cid:10)(cid:3)(cid:20)(cid:7))(cid:12)(cid:8)(cid:9)(cid:10)(cid:29)(cid:22)"(cid:26)(cid:4)(cid:10)(cid:3)(cid:20)(cid:7)(cid:12)(cid:22)(cid:3)(cid:29)(cid:12)&(cid:19)(cid:17)(cid:9)((cid:23)(cid:22)(cid:15)(cid:26)(cid:23)(cid:25)(cid:17)(cid:3)(cid:4)"(cid:12)(cid:19)(cid:3)(cid:12)(cid:29)(cid:23)(cid:9)(cid:12)(cid:2)(cid:3)(cid:4)(cid:5)(cid:23)(cid:9)(cid:20)(cid:4)(cid:26)#(cid:26)(cid:12)+(cid:26)(cid:22)(cid:26)(cid:26)(cid:15)(cid:19)(cid:9)(cid:26)(cid:6)(cid:12)
(cid:13)(cid:4)(cid:23)(cid:12) (cid:5)(cid:10)(cid:3)(cid:12) (cid:4)(cid:17)(cid:3)(cid:23)(cid:3)(cid:12) (cid:23)(cid:26)(cid:9)(cid:23)(cid:22)(cid:26)(cid:23)(cid:3)(cid:12) (cid:13)(cid:4)(cid:20)(cid:20)(cid:23)(cid:9)(cid:26)(cid:19)(cid:26)(cid:4)(cid:10)(cid:3)(cid:23)(cid:3)(cid:12) (cid:20)(cid:4)(cid:3)(cid:29)(cid:12) (cid:29)(cid:23)(cid:9)(cid:12) (cid:18)(cid:19)(cid:9)"(cid:26)(cid:10)(cid:9)(cid:4)(cid:23)(cid:3)(cid:26)(cid:4)(cid:23)(cid:9)(cid:26)(cid:23)(cid:3)(cid:12) 1(cid:19)(cid:25)(cid:17)(cid:17)(cid:19)(cid:24)(cid:26)(cid:4)(cid:15)"(cid:23)(cid:4)(cid:26)(cid:12)
(cid:5)(cid:23)(cid:9)$(cid:11)(cid:24)(cid:4)(cid:25)(cid:17)(cid:26)(cid:23)(cid:26))(cid:12) (cid:4)(cid:17)(cid:9)(cid:12) (cid:27)(cid:3)(cid:20)(cid:19)(cid:26)((cid:12) (cid:4)(cid:20)(cid:26)(cid:12) (cid:20)2(cid:20)(cid:26)(cid:23)(cid:18)(cid:4)(cid:20)(cid:25)(cid:17)(cid:12) (cid:22)(cid:3)(cid:29)(cid:12) (cid:4)(cid:3)(cid:26)(cid:23)(cid:9)(cid:29)(cid:4)(cid:20)((cid:4)$(cid:24)(cid:4)(cid:3)#(cid:9)(cid:6)(cid:12) (cid:13)(cid:4)(cid:23)(cid:12) (cid:27)(cid:22)(cid:26)(cid:10)(cid:9)(cid:23)(cid:3)(cid:12) (cid:23)(cid:19)(cid:9) (cid:23)(cid:4)(cid:26)(cid:23)(cid:3)(cid:12)
(cid:19)(cid:3)(cid:20)$(cid:9)(cid:22)(cid:25)(cid:17)(cid:20)(cid:5)(cid:10)(cid:24)(cid:24)(cid:23)(cid:12)&(cid:10)(cid:9)(cid:20)(cid:25)(cid:17)(cid:22)(cid:3)(cid:15)(cid:20)(cid:11)(cid:9)(cid:19)(cid:15)(cid:23)(cid:3)(cid:12)(cid:4)(cid:18)(cid:12)+$(cid:19)(cid:3)(cid:3)(cid:22)(cid:3)(cid:15)(cid:20)(cid:11)(cid:23)(cid:24)(cid:29)(cid:12)(%(cid:4)(cid:20)(cid:25)(cid:17)(cid:23)(cid:3)(cid:12)(cid:26)(cid:17)(cid:23)(cid:10)(cid:9)(cid:23)(cid:26)(cid:4)(cid:20)(cid:25)(cid:17)(cid:23)(cid:3)(cid:12)3(cid:9)(cid:22)(cid:3)(cid:29)(cid:24)(cid:19)(cid:15)(cid:23)(cid:3)(cid:12)
(cid:22)(cid:3)(cid:29)(cid:12)(cid:4)(cid:3)(cid:29)(cid:22)(cid:20)(cid:26)(cid:9)(cid:4)(cid:23)(cid:24)(cid:24)(cid:23)(cid:9)(cid:12)(cid:27)(cid:3)%(cid:23)(cid:3)(cid:29)(cid:22)(cid:3)(cid:15)(cid:6)(cid:12)
(cid:13)(cid:4)(cid:23)(cid:12) *+(cid:26)(cid:22)(cid:26)(cid:26)(cid:15)(cid:19)(cid:9)(cid:26)(cid:23)(cid:9)(cid:12) (cid:21)(cid:23)(cid:4)(cid:26)(cid:9)#(cid:15)(cid:23)(cid:12) ((cid:22)(cid:9)(cid:12) (cid:8)(cid:9)(cid:10)(cid:29)(cid:22)"(cid:26)(cid:4)(cid:10)(cid:3)(cid:20)(cid:11)(cid:10)(cid:9)(cid:20)(cid:25)(cid:17)(cid:22)(cid:3)(cid:15),(cid:12) (cid:23)(cid:9)(cid:20)(cid:23)(cid:26)((cid:26)(cid:12) (cid:29)(cid:4)(cid:23)(cid:12) ’(cid:23)(cid:4)(cid:17)(cid:23)(cid:3)(cid:12) *(cid:14)(cid:8)(cid:27)(cid:7)(cid:14)(cid:27)4(cid:12)
&(cid:10)(cid:9)(cid:20)(cid:25)(cid:17)(cid:22)(cid:3)(cid:15)(cid:12)(cid:22)(cid:3)(cid:29)(cid:12)(cid:8)(cid:9)(cid:19)(cid:28)(cid:4)(cid:20)5(cid:12)6.(cid:9)(cid:20)(cid:15)(cid:6)(cid:12).(cid:6)7(cid:6)(cid:12)!(cid:19)(cid:9)(cid:3)(cid:23)(cid:25)"(cid:23)(cid:12)8(cid:12).(cid:6)(cid:7)7(cid:6)(cid:12)(cid:21)(cid:22)(cid:24)(cid:24)(cid:4)(cid:3)(cid:15)(cid:23)(cid:9)(cid:12)8(cid:12)(cid:31)(cid:6)(cid:12)!(cid:23)(cid:20)(cid:26)"#(cid:18)$(cid:23)(cid:9)(cid:12)8(cid:12)(cid:13)(cid:6)(cid:12)+$(cid:19)(cid:26)(cid:17)9(cid:12)
(%(cid:6)(cid:12)(cid:14)+!(cid:12)&(cid:10)(cid:9)(cid:20)(cid:25)(cid:17)(cid:22)(cid:3)(cid:15)(cid:12)(cid:22)(cid:3)(cid:29)(cid:12)(cid:8)(cid:9)(cid:19)(cid:28)(cid:4)(cid:20)(cid:12)6.(cid:9)(cid:20)(cid:15)(cid:6)(cid:12)3(cid:6)(cid:12)+(cid:26)(cid:22)(cid:26)(cid:23)(cid:12)8(cid:12)3(cid:6)(cid:12)(cid:8)(cid:9)(cid:4)(cid:26)(cid:20)(cid:25)(cid:17)(cid:10)%(cid:12)8(cid:12)(cid:27)(cid:6)(cid:12)(cid:30)(cid:23)(cid:9)(cid:24)9(cid:6)(cid:12)(cid:14)(cid:3)(cid:12)(cid:29)(cid:23)(cid:3)(cid:12)(cid:5)(cid:23)(cid:9)(cid:15)(cid:19)(cid:3)(cid:7)
(cid:15)(cid:23)(cid:3)(cid:23)(cid:3)(cid:12)7(cid:19)(cid:17)(cid:9)((cid:23)(cid:17)(cid:3)(cid:26)(cid:23)(cid:3)(cid:12)(cid:20)(cid:4)(cid:3)(cid:29)(cid:12)(cid:29)(cid:19)(cid:9)(cid:4)(cid:3)(cid:12)- (cid:23)(cid:9)(cid:12):;;(cid:12)(cid:13)(cid:4)(cid:20)(cid:20)(cid:23)(cid:9)(cid:26)(cid:19)(cid:26)(cid:4)(cid:10)(cid:3)(cid:23)(cid:3)(cid:12)(cid:23)(cid:9)(cid:20)(cid:25)(cid:17)(cid:4)(cid:23)(cid:3)(cid:23)(cid:3)(cid:6)(cid:12)
(cid:13)(cid:23)(cid:9)(cid:12)+(cid:26)(cid:9)(cid:22)"(cid:26)(cid:22)(cid:9)%(cid:19)(cid:3)(cid:29)(cid:23)(cid:24)(cid:12)(cid:4)(cid:3)(cid:12)(cid:29)(cid:23)(cid:3)(cid:12)(cid:14)(cid:3)(cid:29)(cid:22)(cid:20)(cid:26)(cid:9)(cid:4)(cid:23)(cid:3)(cid:12)(cid:22)(cid:3)(cid:20)(cid:23)(cid:9)(cid:23)(cid:20)(cid:12)<(cid:19)(cid:3)(cid:29)(cid:23)(cid:20)(cid:12)(cid:18)(cid:22)(cid:20)(cid:20)(cid:12)(cid:19)(cid:22)(cid:25)(cid:17)(cid:12)(cid:4)(cid:3)(cid:12)(cid:29)(cid:23)(cid:9)(cid:12)&(cid:10)(cid:9)(cid:20)(cid:25)(cid:17)(cid:22)(cid:3)(cid:15)(cid:12)(cid:4)(cid:3)(cid:12)
(cid:23)(cid:4)(cid:3)(cid:23)(cid:3)(cid:12)(cid:15)(cid:24)(cid:10) (cid:19)(cid:24)(cid:23)(cid:3)(cid:12)=(cid:22)(cid:20)(cid:19)(cid:18)(cid:18)(cid:23)(cid:3)(cid:17)(cid:19)(cid:3)(cid:15)(cid:12)(cid:15)(cid:23)(cid:20)(cid:26)(cid:23)(cid:24)(cid:24)(cid:26)(cid:12)%(cid:23)(cid:9)(cid:29)(cid:23)(cid:3)(cid:6)(cid:12)(cid:13)(cid:23)(cid:9)(cid:12)(cid:9)(cid:23)(cid:4)(cid:3)(cid:23)(cid:12)&(cid:10)"(cid:22)(cid:20)(cid:12)(cid:19)(cid:22)(cid:11)(cid:12)(cid:31)(cid:9)"(cid:23)(cid:3)(cid:3)(cid:26)(cid:3)(cid:4)(cid:20)(cid:15)(cid:23)%(cid:4)(cid:3)(cid:3)(cid:12)
(cid:4)(cid:20)(cid:26)(cid:12)((cid:22)(cid:12)(cid:23)(cid:4)(cid:3)(cid:29)(cid:4)(cid:18)(cid:23)(cid:3)(cid:20)(cid:4)(cid:10)(cid:3)(cid:19)(cid:24)(cid:6)(cid:12)(cid:13)(cid:4)(cid:23)(cid:12)*+(cid:26)(cid:22)(cid:26)(cid:26)(cid:15)(cid:19)(cid:9)(cid:26)(cid:23)(cid:9)(cid:12)(cid:21)(cid:23)(cid:4)(cid:26)(cid:9)#(cid:15)(cid:23)(cid:12)((cid:22)(cid:9)(cid:12)(cid:8)(cid:9)(cid:10)(cid:29)(cid:22)"(cid:26)(cid:4)(cid:10)(cid:3)(cid:20)(cid:11)(cid:10)(cid:9)(cid:20)(cid:25)(cid:17)(cid:22)(cid:3)(cid:15),(cid:12)((cid:4)(cid:23)(cid:24)(cid:23)(cid:3)(cid:12)(cid:19)(cid:24)(cid:20)(cid:10)(cid:12)
(cid:29)(cid:19)(cid:9)(cid:19)(cid:22)(cid:11)(cid:12)(cid:19) )(cid:12)(cid:18)(cid:4)(cid:26)(cid:26)(cid:23)(cid:24)(cid:11)(cid:9)(cid:4)(cid:20)(cid:26)(cid:4)(cid:15)(cid:12)<>(cid:20)(cid:22)(cid:3)(cid:15)(cid:23)(cid:3)(cid:12)(cid:11)-(cid:9)(cid:12)(cid:29)(cid:23)(cid:3)(cid:12)?(cid:19)(cid:9)"(cid:26)(cid:12)(cid:19)(cid:3)((cid:22) (cid:4)(cid:23)(cid:26)(cid:23)(cid:3)(cid:6)(cid:12)(cid:13)(cid:19)(cid:17)(cid:23)(cid:9)(cid:12)"(cid:10)(cid:3)((cid:23)(cid:3)(cid:26)(cid:9)(cid:4)(cid:23)(cid:9)(cid:23)(cid:3)(cid:12)(cid:20)(cid:4)(cid:25)(cid:17)(cid:12)(cid:29)(cid:4)(cid:23)(cid:12)
+(cid:26)(cid:22)(cid:26)(cid:26)(cid:15)(cid:19)(cid:9)(cid:26)(cid:23)(cid:9)(cid:12)$(cid:9)(cid:10)(cid:29)(cid:22)"(cid:26)(cid:4)(cid:10)(cid:3)(cid:20)(cid:26)(cid:23)(cid:25)(cid:17)(cid:3)(cid:4)(cid:20)(cid:25)(cid:17)(cid:23)(cid:3)(cid:12)(cid:14)(cid:3)(cid:20)(cid:26)(cid:4)(cid:26)(cid:22)(cid:26)(cid:23)(cid:12)(cid:19)(cid:22)(cid:11)(cid:12)(cid:29)(cid:19)(cid:20)(cid:12)(cid:16)(cid:17)(cid:23)(cid:18)(cid:19)(cid:12)(cid:15)(cid:19)(cid:3)((cid:17)(cid:23)(cid:4)(cid:26)(cid:24)(cid:4)(cid:25)(cid:17)(cid:23)(cid:12)(cid:8)(cid:9)(cid:10)(cid:29)(cid:22)"(cid:26)(cid:4)(cid:10)(cid:3)(cid:12)(cid:4)(cid:3)(cid:12)
(cid:29)(cid:23)(cid:3)(cid:12)0(cid:23)(cid:9)(cid:3)(cid:4)(cid:3)(cid:29)(cid:22)(cid:20)(cid:26)(cid:9)(cid:4)(cid:23)(cid:3)(cid:12)(cid:13)(cid:23)(cid:22)(cid:26)(cid:20)(cid:25)(cid:17)(cid:24)(cid:19)(cid:3)(cid:29)(cid:20)(cid:6)(cid:12)(cid:13)(cid:4)(cid:23)(cid:12)(cid:24)(cid:23)(cid:4)(cid:26)(cid:23)(cid:3)(cid:29)(cid:23)(cid:12)&(cid:10)(cid:9)(cid:20)(cid:25)(cid:17)(cid:22)(cid:3)(cid:15)(cid:20)(cid:11)(cid:9)(cid:19)(cid:15)(cid:23)(cid:12)(cid:29)(cid:23)(cid:9)(cid:12)(cid:27)(cid:9) (cid:23)(cid:4)(cid:26)(cid:23)(cid:3)(cid:12)(cid:4)(cid:20)(cid:26)@(cid:12)!(cid:4)(cid:23)(cid:12)
">(cid:3)(cid:3)(cid:23)(cid:3)(cid:12)%(cid:4)(cid:9)(cid:12)(cid:3)(cid:19)(cid:25)(cid:17)(cid:17)(cid:19)(cid:24)(cid:26)(cid:4)(cid:15)(cid:12)(cid:18)(cid:4)(cid:26)(cid:12)(cid:23)(cid:4)(cid:3)(cid:23)(cid:18)(cid:12)(cid:17)(cid:10)(cid:17)(cid:23)(cid:3)(cid:12)!(cid:23)(cid:9)(cid:26)(cid:20)(cid:25)(cid:17)>$(cid:11)(cid:22)(cid:3)(cid:15)(cid:20)(cid:19)(cid:3)(cid:26)(cid:23)(cid:4)(cid:24)(cid:12)(cid:4)(cid:3)(cid:12)(cid:13)(cid:23)(cid:22)(cid:26)(cid:20)(cid:25)(cid:17)(cid:24)(cid:19)(cid:3)(cid:29)(cid:12)(cid:11)-(cid:9)(cid:12)(cid:23)(cid:4)(cid:3)(cid:23)(cid:3)(cid:12)
(cid:15)(cid:24)(cid:10) (cid:19)(cid:24)(cid:23)(cid:3)(cid:12)?(cid:19)(cid:9)"(cid:26)(cid:12)$(cid:9)(cid:10)(cid:29)(cid:22)((cid:4)(cid:23)(cid:9)(cid:23)(cid:3)A
!(cid:4)(cid:9)(cid:12)%-(cid:3)(cid:20)(cid:25)(cid:17)(cid:23)(cid:3)(cid:12)(cid:29)(cid:23)(cid:3)(cid:12)(cid:27)(cid:22)(cid:26)(cid:10)(cid:9)(cid:23)(cid:3))(cid:12)(cid:29)(cid:19)(cid:20)(cid:20)(cid:12)(cid:4)(cid:17)(cid:9)(cid:23)(cid:12)*+(cid:26)(cid:22)(cid:26)(cid:26)(cid:15)(cid:19)(cid:9)(cid:26)(cid:23)(cid:9)(cid:12)(cid:21)(cid:23)(cid:4)(cid:26)(cid:9)#(cid:15)(cid:23)(cid:12)((cid:22)(cid:9)(cid:12)(cid:8)(cid:9)(cid:10)(cid:29)(cid:22)"(cid:26)(cid:4)(cid:10)(cid:3)(cid:20)(cid:11)(cid:10)(cid:9)(cid:20)(cid:25)(cid:17)(cid:22)(cid:3)(cid:15),(cid:12)
(cid:4)(cid:3)(cid:12)(cid:29)(cid:23)(cid:9)(cid:12) (cid:9)(cid:23)(cid:4)(cid:26)(cid:23)(cid:3)(cid:12)&(cid:19)(cid:25)(cid:17)%(cid:23)(cid:24)(cid:26)(cid:12)(cid:19)(cid:24)(cid:20)(cid:12)(cid:20)(cid:22) (cid:20)(cid:26)(cid:19)(cid:3)((cid:4)(cid:23)(cid:24)(cid:24)(cid:12)%(cid:19)(cid:17)(cid:9)(cid:15)(cid:23)(cid:3)(cid:10)(cid:18)(cid:18)(cid:23)(cid:3)(cid:12)%(cid:23)(cid:9)(cid:29)(cid:23)(cid:3)(cid:12)(cid:22)(cid:3)(cid:29)(cid:12)(cid:20)(cid:10)(cid:12)(cid:29)(cid:4)(cid:23)(cid:12)(cid:8)(cid:9)(cid:10)(cid:29)(cid:22)"(cid:7)
(cid:26)(cid:4)(cid:10)(cid:3)(cid:20)(cid:11)(cid:10)(cid:9)(cid:20)(cid:25)(cid:17)(cid:22)(cid:3)(cid:15)(cid:12)%(cid:23)(cid:24)(cid:26)%(cid:23)(cid:4)(cid:26)(cid:12)(cid:5)(cid:10)(cid:9)(cid:19)(cid:3) (cid:9)(cid:4)(cid:3)(cid:15)(cid:23)(cid:3)(cid:6)
(cid:27)(cid:24)(cid:23)(cid:28)(cid:19)(cid:3)(cid:29)(cid:23)(cid:9)(cid:12)(cid:30)(cid:23)(cid:9)(cid:24)(cid:12)(cid:12) (cid:12) (cid:16)(cid:17)(cid:10)(cid:18)(cid:19)(cid:20)(cid:12)(cid:21)(cid:19)(cid:22)(cid:23)(cid:9)(cid:3)(cid:17)(cid:19)(cid:3)(cid:20)(cid:24)(cid:12) (cid:12)(cid:12)(cid:12)(cid:12)(cid:12)(cid:12)(cid:31)(cid:3)(cid:15)(cid:23)(cid:24) (cid:23)(cid:9)(cid:26)(cid:12)!(cid:23)(cid:20)(cid:26)"#(cid:18)$(cid:23)(cid:9)
"(cid:20)"(cid:29)(cid:28)"(cid:20)
1. Einleitung – Notwendigkeit der Forschung

Auslegung von Multidomänen-Systemen – Analyse, Modellierung und
Realisierung von mechatronischen Systemen am Beispiel einer aktiven
Knieprothese

Von der Fakultät Konstruktions-, Produktions-, und Fahrzeugtechnik
der Universität Stuttgart
zur Erlangung der Würde eines
Doktors der Ingenieurwissenschaften (Dr.-Ing.)
genehmigte Abhandlung

Vorgelegt von
Dipl.-Ing. Bernhard Budaker
aus Schwäbisch Gmünd

Hauptberichter: Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. Alexander Verl
Mitberichterin: Prof. Dr.-Ing. Nejila Parspour

Tag der mündlichen Prüfung: 16.08.2012

Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen
und Fertigungseinrichtungen
der Universität Stuttgart
2012

V
1. Einleitung – Notwendigkeit der Forschung

Für meine Familie.

VI
1. Einleitung – Notwendigkeit der Forschung

Vorwort
Diese Dissertation entstand im Rahmen meiner Tätigkeit als Gruppenleiter der
Gruppe Bewegungskontrollsysteme am Fraunhofer IPA.
Ein sehr wichtiger Forschungsbereich ist die Entwicklung von technischen
Assistenzsystemen für zukünftige Produkte in den Bereichen Orthopädie und
Rehabilitation.

Man verspricht sich von aktiv angetriebenen Prothesen- und Orthesen-Systemen
einen großen Vorteil bezüglich Energieeffizienz beim Gehen und Adaptierbarkeit
an verschiedene Umgebungssituationen.

In Kooperation mit dem Institut für Elektrische Energiewandlung (IEW) und dem
Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und
Fertigungseinrichtungen (ISW) der Universität Stuttgart werden in verschiedenen
Forschungsarbeiten und Forschungsprojekten aktiv angetriebene,
mechatronische Prothesen- und Orthesen- Systeme entwickelt.

Ziel ist auf der einen Seite neue Systeme als Produktlösungen gemeinsam mit
Firmen zu realisieren und somit neue Technologien für die Rehabilitation
anwendbar zu machen. Auf der anderen Seite müssen Grundlagen für neue
Produktentwicklungen geschaffen und Entwicklern aus den entsprechenden
technischen Bereichen zugänglich gemacht werden.

Während meiner täglichen Arbeit betreue ich Studenten aus den
unterschiedlichsten Fach-Disziplinen. Ich musste immer wieder feststellen, dass

VII
1. Einleitung – Notwendigkeit der Forschung

die strukturierte Analyse von komplexen Systemen der Mechatronik während
der Entwicklung eines der größten Herausforderungen darstellt.

Diese Arbeit schlägt ein Vorgehensmodell bei der Analyse und Auslegung von
aktiven Systemen in der Prothesentechnik vor. Es werden Vorschläge für die
Umsetzung solcher aktiver Systeme an Beispielen erläutert.

In einem von mir initiierten und geleitetem Forschungsprojekt „ZIM VP
Entwicklung eines Prototyps eines aktiven Antriebssystems für Prothesen- und
Orthesensysteme“ (gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und
Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages), welches
bis Ende 2013 zusammen mit Firmen der Zulieferindustrie und der Universität
Stuttgart durchgeführt wird, werden Methoden und Ideen aus dieser
Dissertation in die Entwicklung des Prototyps einfließen.

Bernhard Budaker

VIII
1. Einleitung – Notwendigkeit der Forschung

Danksagung
An dieser Stelle möchte ich mich für die Unterstützung meiner Familie über die
gesamte Laufzeit meiner akademischen Ausbildung bedanken. Ohne Euch, wäre
diese Arbeit nie möglich gewesen.

Herrn Professor Dr.-Ing. Dr. h.c. Alexander Verl danke ich für die Betreuung
dieser Arbeit.
Bedanken möchte ich mich bei Frau Professor Dr.-Ing. Nejila Parspour, die mich
während der Forschungsarbeiten im Bereich der Antriebstechnik für Prothesen
mit Ihrem Fachwissen im Bereich elektrische Antriebe unterstützt hat und die
Arbeit als Mitberichterin übernommen hat.

Ein besonderer Dank gilt Herrn Dr. Urs Schneider. Er hat mich dazu ermutigt
diese Arbeit vor nun vier Jahren anzufangen und war beruflich und
wissenschaftlich immer als ein beratender Freund an meiner Seite.

Zu guter Letzt möchte ich mich bei den Studenten bedanken, welche ich
während meiner Tätigkeit als Doktorand betreut habe. Mit Euch konnte ich sehr
interessante und zielführende Diskussionen führen.

VIELEN DANK

IX