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Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Klaus Zimmermann

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Publikationen

Publikationen (gesamt)

Anzahl der Treffer: 680
Erstellt: Sun, 15 Sep 2019 07:54:46 +0200 in 0.0926 sec


Rohn, Michel;
Entwicklung eines Antriebssystems basierend auf einer magnetorheologischen Flüssigkeit - Modellbildung, Simulation und experimentelle Ergebnisverifizierung am Prototyp - Ilmenau - 46 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Magnetorheologische Fluide sind Suspensionen aus einem Öl und mikrometergroßen magnetischen Partikeln. Unter dem Einfluss von Magnetfeldern ändern sie unter anderem ihre rheologischen Eigenschaften. Die folgende Arbeit befasst sich mit Aktoren, die mithilfe solcher Flüssigkeiten, Schwingungen in gleichgerichtete Bewegungen umwandeln, sowie mit der Entwicklung eines Systems zur Umwandlung von Schwingungen in eine Linearbewegung. Zunächst wird eine Einführung in den Stand der Technik gegeben. Anschließend werden die bestehenden MR-Antriebe beschrieben und die Vor- und Nachteile erläutert. Es folgt eine Einführung in die Grundlagen des magnetischen Feldes und die Einflüsse auf das magnetorheologische Material. Im weiteren Verlauf werden die verschiedenen Entwicklungsschritte und Berechnungen vorgestellt, die zu einem Entwurf und zu einem Prototyp geführt haben. Weiterhin erfolgt eine Beschreibung des ersten Funktionstests und die Veröffentlichung der Testergebnisse.



Fischer Calderon, Juan Sebastian;
Theoretische und experimentelle Untersuchung von Mehrpunktkontakten zwischen einem biologisch inspirierten taktilen Sensor und verschiedenen Objekten - Ilmenau - 72 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Das Tasthaar-Sinnessystem (Vibrissen) von Säugetieren ist ein multifunktionales Sinnesorgan, welches der taktilen Nahfeld-Erkundung dient. Durch die Interaktion des Tasthaars mit der Umwelt nimmt das Tier Reize auf, die im Haarfollikel (Follikel-Sinus-Komplex) verarbeitet und an das zentrale Nervensystem weitergeleitet werden. So sind z.B. Ratten dazu in der Lage Objekte hinsichtlich ihrer Oberfläche und geometrischen Gestalt zu charakterisieren. Angeregt durch das biologische Vorbild, ist die Umsetzung eines vibrissenähnlichen taktilen Sensors Gegenstand ingenieurwissenschaftlicher Forschung. In Anlehnung an das Tasthaar-Sinnessystem basiert die Funktionsweise der technischen Vibrisse auf der Reizaufnahme durch den künstlichen Haarschaft und der Messung der Signale in der Lagerstelle. Dadurch wird die Erfassung technisch relevanter Informationen ermöglicht. Die vorliegende Arbeit ist in diesem Kontext dem Forschungsfeld der Objektkonturrekonstruktion unterzuordnen. Diese erfolgt auf Basis der Lagerreaktionen, die während der Abtastung eines Objekts bestimmt werden. Bisherige Untersuchungen widmen sich dabei ausschließlich der Abtastung von Objekten mit konvexen Konturen. Ursache dafür ist die Limitierung der mechanischen Modelle auf Einpunktkontakt-Szenarien. Die Arbeit leistet einen Beitrag zur Erweiterung der bestehenden mechanischen Modelle der künstlichen Vibrisse als nichtlinearer Euler-Bernoulli-Balken durch die Berücksichtigung beliebig vieler Kontaktpunkte. Aus der mathemathischen/theoretischen Beschreibung der Verformungszustände während der quasi-statischen Abtastung, resultiert ein Multipunkt-Randwertproblem mit Switching Point. Zur Umsetzung einer simulierten Abtastung zweier unterschiedlicher Objekttypen werden die Multipunkt-Randwertprobleme durch die Anwendung des numerischen Schießverfahrens gelöst. Dabei werden die Lagerreaktionen während der Abtastung berechnet. Es zeigt sich, dass der Mehrpunktkontakt in den Lagerreaktionen identifiziert werden kann. Die Simulation wird anhand ausgewählter Beispiele durch Experimente validiert.



Merker, Lukas; Steigenberger, Joachim; Behn, Carsten;
3D recognition of obstacles using a vibrissa-like tactile sensor. - In: IEEE Xplore digital library - New York, NY : IEEE, (2019), insges. 3 S.

https://doi.org/10.1109/FLEPS.2019.8792255
Schorr, Philipp; Böhm, Valter; Stépán, Gábor; Zentner, Lena; Zimmermann, Klaus;
Multi-mode motion system based on a multistable tensegrity structure. - In: - Cham : Springer, (2019), S. 3007-3016

Scharff, Moritz; Alencastre, Jorge H.; Behn, Carsten;
Detection of surface texture with an artificial tactile sensor. - In: Interdisciplinary applications of kinematics - Cham : Springer, (2019), S. 43-50

Chavez Vega, Jhohan; Scharff, Moritz; Helbig, Thomas; Alencastre, Jorge H.; Böhm, Valter; Behn, Carsten;
Analysis of the dynamic behavior of beams supported by a visco-elastic foundation in context to natural vibrissa. - In: Interdisciplinary applications of kinematics - Cham : Springer, (2019), S. 51-59

Carrillo Li, Enrique Roberto;
A contribution to the investigation of the rolling movement of mobile robots based on tensegrity structures - Ilmenau - 110 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Die vorliegende Arbeit hat ihren Ursprung in den Algorithmen und Ansätzen zur Analyse eines Roboters mit variabler Geometrie, der an der TU Ilmenau entwickelt wurde. Ein solcher Roboter hat einen anfangs zylindrischen Roboter in eine kegelstumpfförmige Geometrie umgewandelt, um um die vertikale Achse drehen zu können, die sich am Erzeugungspunkt eines solchen Kegels befindet. Die vorliegende Arbeit beginnt mit einer Einführung der Grundlagen für das Studium von Tensegrity-Strukturen; Später werden aus den variablen Parametern der geometrischen Beschreibung des Roboters die kinematischen Gleichungen von Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung für jeden Punkt der Geometrie des Roboters ausgewertet. In demselben Kapitel wird eine Alternative zum Vorhersagen der Bahn des Roboters unter Verwendung einer Klothoide vorgeschlagen. Diese Kurve hat den Zweck, Gleichungen der Bewegungsbahn des geometrischen Mittelpunkts des Roboters zu geben. In einem folgenden Kapitel werden die Steuerungsalgorithmen für die Abrollbewegung des Roboters sowie eine mögliche konstruktive Form vorgestellt, die zuvor für eine ähnliche Anwendung verwendet wurde. Im letzten Kapitel werden verschiedene Alternative von Materialien für die Herstellung des Roboterkörpers sowie die Grundlagen eines Ansatzes zur Bewertung gekrümmter Zugstrukturen vorgestellt. Darüber hinaus wird eine Berechnungsform für die spätere Entwicklung der endgültigen Geometrie des Roboters vorgeschlagen.



Ehrhardt, Tristan;
Entwicklung von Sensorkonzepten für nachgiebige Tensegrity Strukturen - Ilmenau - 78 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Die Entwicklung von Robotersystemen, wie zum Beispiel Greifer und mobile Bewegungssysteme, auf Basis von Tensegritystrukturen an der Technischen Universität Ilmenau ermöglichen neue Lösungsansätze für Leichtbau und Nachgiebigkeit. Der aktuelle Entwicklungsstand sind aktuierte Strukturen ohne sensorische Rückmeldung. Um diese Systeme funktional zu erweitern, ist die Integration geeigneter Sensorik, welche die speziellen Eigenschaften von Tensegrity berücksichtigt, notwendig. Ziel dieser Weiterentwicklung ist die Steigerung von Autonomie, Zuverlässigkeit und Funktionalität. Auf Basis einer Zusammenfassung von Eigenschaften und Definitionen werden allgemeine mathematische, mechanische und geometrische Betrachtungen durchgeführt. Mittels analytischer Betrachtung der gegebenen Strukturkonfiguration, kann die Anzahl und Art unabhängiger Messgrößen bestimmt werden, welche zur Messung der Form dieser Struktur notwendig sind. Es wird ein Überblick geeigneter Sensorlösungen zur Längen- und Winkelmessung gegeben und mögliche Konzepte zur Integration gegeben. An Hand zweier existierender Prototypen werden die allgemeinen Sensorikansätze beispielhaft angewandt.



Nunuparov, Armen; Becker, Felix; Bolotnik, Nikolai N.; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus;
Dynamics and motion control of a capsule robot with an opposing spring. - In: Archive of applied mechanics : (Ingenieur-Archiv). - Berlin : Springer, ISSN 1432-0681, First Online: 11 June 2019

Non-classical locomotion systems have the perspective for a wide application in the vast fields of bio-medical and maintenance technology. Capsule bots are small, simple, and reliable realizations with a great potential for practical application. In this paper, the motion of a capsule-type mobile robot along a straight line on a rough horizontal plane is studied applying analytical and experimental methods. The robot consists of a housing and an internal body attached to the housing by a spring. The motion of the system is generated by a force that acts between the housing and the internal body and changes periodically in a pulse-width mode. The average velocity of the motion of the robot is studied as a function of the excitation parameters. The results from the model-based and experimental investigations agree with each other. It can be concluded that the presented robot design can be a basis for the creation of mobile robotic systems with locomotion properties that can be controlled by the parameters of a periodic actuation force.



https://doi.org/10.1007/s00419-019-01571-8
Merker, Lukas; Scharff, Moritz; Behn, Carsten;
Approach to the dynamical scanning of object contours using tactile sensors. - In: IEEE Xplore digital library - New York, NY : IEEE, (2019), S. 364-369

https://doi.org/10.1109/ICMECH.2019.8722882