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Motiviert durch ein Anwendungsbeispiel wird die Komfortzone für mobile, kinematisch redundante Manipulatoren definiert. Die Lage und Orientierung der Basis des Manipulators und die Gelenkwinkel werden so gewählt, dass ausgesuchte Zielfunktionen minimal werden. Diese Zielfunktionen werden aus bekannten Maßen wie kartesische Geschwindigkeit, Kraft und Steifigkeit abgeleitet. Sie werden abhängig von den Parametern der Basis und den Gelenkwinkeln des Manipulators bestimmt, wobei nur ein Unterraum an möglichen Konfigurationen aufgrund der vorgegebenen Lage und Orientierung des Endeffektors (EE) für die Optimierung frei wählbar ist. Es werden im Sinne der multikriteriellen Optimierung Pareto-Fronten errechnet, welche durch vordefinierte Grenzen (z.B. minimale erreichbare Kraft oder minimale erreichbare Geschwindigkeit) begrenzt werden. Motivated by an application example, the comfort zone for mobile kinematically redundant manipulators is defined. The position and orientation of the mobile platform (=base of the manipulator) and the joint angles are selected in such a way that selected target functions are minimized. These objective functions are derived from known measures such as Cartesian velocity, force and stiffness. The objective functions are evaluated depending on the parameters of the base and the joint angles of the manipulator, whereby only a subspace of possible configurations is freely selectable for optimization due to the given position and orientation of the end effector (EE). Pareto-fronts are calculated in the sense of multi-criteria optimization, which are limited by, e.g., minimum achievable force or minimum achievable speed. IFToMM D-A-CH Konferenz, vol. 2020Sechste IFToMM D-A-CH Konferenz 2020: 27./28. Februar 2020, Campus Technik Lienz

Der zunehmende Anteil dezentraler Erzeugung durch den Ausbau erneuerbarer Energien erfordert eine veränderte Organisation des Energiesystems, um auch bei sinkender installierter konventioneller Kapazität und steigender Systemkomplexität die Bereitstellung von ausreichend Flexibilität gewährleisten zu können – Flexibilität, die für zahlreiche Anwendungsfälle eingesetzt werden kann und muss. Im Energiesystem der Zukunft sollen unzählige technische Einheiten reibungsfrei aufeinander abgestimmt dafür sorgen, dass sich Erzeugung und Verbrauch zu jedem Zeitpunkt im Gleichgewicht befinden, ohne Restriktionen im Netzbetrieb auf den verschiedenen Spannungsebenen zu verletzen. Aufgrund von Markteintrittsbarrieren und begrenzten Erlöspotenzialen ist es heute technisch und wirtschaftlich nicht sinnvoll, jede technische Einheit separat zu betreiben und zu vermarkten. Die Aggregation der zahlreichen Einheiten nimmt bei der Bewältigung der Herausforderungen im Energiesystem daher eine bedeutsame Rolle ein. Diese kann auf vielfältige Art und Weise umgesetzt werden. Diese Arbeit richtet den Blick, basierend auf Steuerungskategorien und daraus ableitbaren Aggregationsstrategien, auf mögliche neue Aggregationskonzepte, die für die Bereitstellung von Flexibilität infrage kommen und diskutiert deren Eignung als potenzielle Geschäftsmodelle. Hierfür werden zunächst die heutigen Geschäftsmodelle, zugehörige Value Streams und potenzielle zukünftige Value Streams beleuchtet, die sich aus den Anwendungsfällen für Flexibilität ergeben. Dabei zeigt sich, dass sich Aggregationskonzepte etabliert haben, die durch eine zentrale Kommunikation und Steuerung eine gemeinsame Vermarktung von Anlagen ermöglichen. Es wird häufig übersehen, dass das Potenzial dieses Aggregationskonzepts dahingehend beschränkt ist, dass es sich - zumindest nach heutigem Stand - erst ab einer bestimmten Anlagengröße wirtschaftlich umsetzen lässt. Neue Aggregationskonzepte, bei denen seitens des Flexibilitätsanbieters keine Fahrkurven kommuniziert werden, sondern nur die generelle Bereitschaft, Flexibilität auf ein Signal hin (z.B. Preis) bereitzustellen, gehen zwar mit einer größeren Unsicherheit für den Flexibilitätsnutzer einher, könnten jedoch bislang ungenutzte technische Flexibilitätspotenziale heben. Ohne neue Aggregationskonzepte droht daher ein großer Teil des vorhandenen technischen Flexibilitätspotenzials unerschlossen zu bleiben. Die Grenzen der heutigen Geschäftsmodelle liefern die Grundlage für die anschließende Diskussion dieser neuen Aggregationskonzepte.