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Anzahl der Treffer: 672
Erstellt: Fri, 19 Jul 2019 23:03:50 +0200 in 0.0164 sec


Günther, Lars;
Entwicklung und Konstruktion von Sensoren basierend auf magneto-sensitiven Elastomeren - Ilmenau - 123 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, Grundlagen für die Entwicklung von adaptiven Sensorsystemen auf der Basis von magneto-sensitiven Elastomeren zu erarbeiten. Diese Klasse von funktionellen Materialien zeichnet sich dadurch aus, dass ihre mechanischen Eigenschaften durch magnetische Felder wesentlich beeinflusst werden können. Zunächst wurde der Stand der Technik zu magneto-sensitiven Elastomeren, Beschleunigungs- und Magnetfeldsensoren recherchiert und analysiert. Die Beeinflussbarkeit der mechanischen Eigenschaften von Elastomeren mit weich- und hartmagnetischen Partikeln wurde anhand von Ausschwingversuchen im homogenen Magnetfeld untersucht. Aus den Messergebnissen wurden die erste Eigenfrequenz, der effektive Elastizitätsmodul und der Dämpfungsgrad für magnetische Flussdichten zwischen 0 und 60 mT ermittelt. Des Weiteren wurde ein Beschleunigungssensor mit einer Adaptivität von Messbereich und Sensitivität unter Ausnutzung der Einstellbarkeit der mechanischen Eigenschaften von magneto-sensitiven Elastomeren durch ein äußeres Magnetfeld entwickelt und konstruiert. Zur Messung der Auslenkung der seismischen Masse wird die durch diese hervorgerufene Magnetfeldänderung, welche durch einen entsprechenden Magnetfeldsensor detektiert wird, genutzt. Es wurden zunächst eine Anforderungsliste und die Hauptfunktion des Sensors erstellt. Aufbauend auf einer Funktionsstruktur wurden für die Funktionselemente "Magnetfelderzeugung", "Federung und seismische Masse", "Dämpfung" und "Magnetfeldsensor" verschiedene Lösungsprinzipe anhand einer morphologischen Matrix aufgezeigt. Diese wurden mithilfe geeigneter Bewertungskriterien gegenübergestellt sowie Vor- und Nachteile für deren Verwendung herausgearbeitet. Auf dieser Grundlage wurden drei Sensorkonzepte in Form von technischen Prinzipen erstellt. Anhand eines Bewertungssystems mit gewichteten Bewertungskriterien wurde ein technisches Prinzip zur weiteren Betrachtung ausgewählt. Das Schwingungssystem und das ausgewählte Prinzip zur Magnetfelderzeugung wurden auf Basis analytischer Betrachtungen dimensioniert. Weiterhin wurde ein Magnetfeldsensor ausgewählt und der Beschleunigungssensor konstruktiv umgesetzt. Die Anordnung des Magnetfeldsensors relativ zur seismischen Masse aus magneto-sensitivem Elastomer geht aus experimentellen Untersuchungen hervor. Der entworfene Beschleunigungssensor besteht aus einem Schwingungssystem aus magneto-sensitivem Elastomer mit weichmagnetischen Partikeln, dessen Steifigkeit durch das Magnetfeld einer Helmholtzspulenanordnung angepasst werden kann. Die Auslenkung der seismischen Masse wird mittels Hall-Sensor anhand proportionaler Magnetfeldänderungen detektiert. Das Sensorsystem liegt als technischer Entwurf mit 3D-CAD-Dateien, Zusammenbauzeichnung und Stückliste vor.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/878703896guent.txt
Vogel, Hannah;
Analyse autonomer und heteronomer, nichtlinearer Differentialgleichungssysteme bei der Objektabtastung durch taktile Sensoren - Ilmenau - 65 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Modell eines taktilen, stiftführenden Sensors, mit dem Objekte mit streng konvexer, stetig differenzierbarer Umrissfunktion durch rotatorisches Scannen rekonstruiert werden können. Der Sensor ist durch Tasthaare, wie sie viele Säugetiere besitzen, inspiriert. Als Modell dient ein langer, schlanker Biegebalken mit kreisrundem Durchmesser, konstantem Flächenträgheitsmoment und konstantem Elastizitätsmodul, der durch ein Festlager gelagert ist. Das rotatorische Scannen wird durch ein Moment in der Lagerung gesteuert und läuft quasi-statisch ab. Zuerst wird das autonome Differentialgleichungssystem, welches die Verformung des Balkens beschreibt, hergeleitet und alle Größen dimensionalisiert. Danach werden Aussagen über Existenz und Eindeutigkeit von Anfangswert- und Randwertproblemen vorgestellt. Zur Lösung des autonomen Differentialgleichungssystems sind zwei Methoden denkbar: Methode 1 nutzt das Schießverfahren, um drei Unbekannte zu erhalten, bei Methode 2 wird durch analytische Betrachtungen vorab die Anzahl der Unbekannten verringert, sodass nur eine Unbekannte mit Hilfe des Schießverfahrens ermittelt werden muss. Beim rotatorischen Scannen wird zwischen Spitzenkontakt (Phase A) und Tangentialkontakt (Phase B) des Balkens mit dem Objekt unterschieden. Bei Spitzenkontakt werden Formeln für $x(\varphi)$, $y(\varphi)$ und Kraft $F$, bei Tangentialkontakt Formeln für $x(s)$, $y(s)$, $F$ und das Bogenmaß $s_1$, an dem der Kontakt stattfindet, hergeleitet. Dabei entstehen Elliptische Integrale, die in Kombinationen aus Elliptischen Integralen 1. Art und 2. Art überführt werden. Damit kann für beide Phasen der Kontaktpunkt zwischen Balken und Objekt bestimmt werden. Für die Rekonstruktion des Objekts mit Hilfe der Randbedingungen an die Lagerung und die Lagerreaktionen selbst, das bedeutet mit den Größen, die einem Tier mit Vibrissen beim Objektabtasten zur Verfügung stehen würden, wird eine Formel hergeleitet, mit der entschieden werden kann, ob sich der Balken in Phase A oder Phase B befindet. Bei quasi-statischer Rotation des Balkens kann so eine Folge von Kontaktpunkten bestimmt werden, welche die Umrissfunktion des Objekts approximiert. Zum Schluss werden Simulationen mit einem Matlab-Programm zur Rekonstruktion verschiedener Umrisse durchgeführt.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/877967474vogel.txt
Hermenau, Jakob;
Aufbau eines Prüfstandes zur Ermittlung der mechanischen Parameter von Elastomerelementen mit Erarbeitung von Vorschlägen für die Messdurchführung und -auswertung - Ilmenau - 128 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Das Trennergebnis in Zentrifugen wird durch Vibrationen beeinträchtigt. Diese können beim Anfahr- und Bremsvorgang, und dem damit verbundenen Durchlaufen von Resonanzfrequenzen, auftreten. Ziel ist es, die Schwingamplituden mit texturierten Elastomerflächen, die aufeinander reiben, zu dämpfen. Dafür wird ein Kontaktmodell benötigt, mit dem es möglich ist, das Schwingungsverhalten von Zentrifugen in einer Mehrkörpersimulationsumgebung abzubilden. Flächenhafte Kontakte von zwei texturierten Elastomerkörpern sind nach Stand der Technik nicht berechenbar. Aus diesem Grund wird ein Prüfstand benötigt, der es ermöglicht die mechanischen Kontakteigenschaften messtechnisch zu bestimmen, bevor sich diese Eigenschaften in die Parameter für ein Kontaktmodell überführen lassen. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung eines Schwingprüfstands mit dem die mechanischen Eigenschaften wie Steifigkeit und Dämpfung von aufeinander reibenden, texturierten Elastomerflächen erfasst werden können. Mit dem Prüfstand ist es möglich, das Kontaktverhalten messtechnisch nicht nur mit verschiedenen Dämpfungsfaktoren, sondern auch in den drei Schwingzuständen, unterkritisch, überkritisch sowie in Resonanz aufzuzeichnen. Weiterhin ist es möglich den Einfluss der Normalkraft, der Kontaktgeschwindigkeit und des Kontaktwegs zu untersuchen. Darüber hinaus wird die Kontaktmodellbildung für ein 3 - Parameter - Modell beschrieben und Vorschläge für die Messdurchführung und Auswertung, in Anlehnung an Normen für Prüfverfahren von Elastomeren bei erzwungener Schwingung, sowohl außerhalb als auch im Resonanzbereich dargelegt.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/876130201herme.txt
Behn, Carsten; Schale, Florian; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus; Bolotnik, Nikolai N.;
Dynamics and motion control of a chain of particles on a rough surface. - In: Mechanical systems and signal processing : mssp. - Amsterdam [u.a.] : Elsevier, ISSN 10961216, Bd. 89 (2017), S. 3-13

In this paper the mechanics and control of the motion of a straight chain of three particles interconnected with kinematical constraints are investigated. The ground contact is described by dry (discontinuous) or viscous (continuous) friction. Here, we understand this model as a methodological basis for the design of worm-like locomotion systems, i.e., non-pedal mobile robots. This kind of robots will prove an efficient form of locomotion in application to inspection of pipes or for rescue missions. In this paper, a number of issues related to the dynamics and control of artificial limbless locomotion systems are discussed. Simplest models of a limbless locomotor are two-body or three-body systems that move along a horizontal straight line. In the first part of the paper, the controls are assumed in the form of periodic functions with zero average, shifted on a phase one concerning each other. Thus, there is a traveling wave along the chain of particles. In the second part, actuator models are discussed. It is supposed that there are unknown actuator data or the worm system parameter are not known or exactly as well. The focus is on adaptive control algorithms for the worm-like locomotion systems in order to track given reference trajectories, like kinematic gaits. Finally, a prototype together with its signal processing and control software is presented. Theoretically (analytically and numerically) calculated results of the dynamical behavior of the mobile system are compared to experimental data.



Becker, Tatiana; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus;
A biologically inspired sensor mechanism for amplification of tactile signals based on parametric resonance. - In: Microactuators and micromechanisms : proceedings of MAMM-2016, Ilmenau, Germany, October 5-7, 2016. - Cham : Springer International Publishing, ISBN 978-3-319-45387-3, (2017), S. 27-38

In this paper, the vibrational motion of an elastic beam under the parametric excitation is investigated theoretically and numerically. The problem is motivated by biological tactile sensors, called vibrissae or whiskers. Mammals use these thin long hairs for exploration of the surrounding area, object localization and texture discrimination. We propose a mechanical model of the vibrissa sweeping across a rough surface as a straight truncated beam stimulated by a periodic following force. The equation of transverse motion of the beam is studied using the Euler-Bernoulli beam theory and asymptotic methods of mechanics. The numerical analysis is performed by means of the finite element method. It is shown that the parametric resonance of the beam occurs at the specific ranges of the excitation frequency, which depend on the parameters of the beam and the amplitude of the applied force. For these frequency values, the vibrations of the beam are unstable with exponentially increasing amplitude. The comparison of the resonance ranges obtained theoretically and numerically is made. Thus, together with the realisation of the viscoelastic support of an artificial tactile sensor, the parametric resonance may be a potentially useful method for amplifying small signals arising from the contact with an object.



Scharff, Moritz; Darnieder, Maximilian; Steigenberger, Joachim; Behn, Carsten;
Towards the development of tactile sensors for determination of static friction coefficient to surfaces. - In: Microactuators and micromechanisms : proceedings of MAMM-2016, Ilmenau, Germany, October 5-7, 2016. - Cham : Springer International Publishing, ISBN 978-3-319-45387-3, (2017), S. 39-48

http://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-45387-3_4
Becker, Felix; Lysenko, Victor; Minchenya, Vladimir T.; Kunze, Oliver; Zimmermann, Klaus;
Locomotion principles for microrobots based on vibrations. - In: Microactuators and micromechanisms : proceedings of MAMM-2016, Ilmenau, Germany, October 5-7, 2016. - Cham : Springer International Publishing, ISBN 978-3-319-45387-3, (2017), S. 91-102

http://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-45387-3_9
Sumi, Susanne; Böhm, Valter; Schale, Florian; Roeder, Richard; Karguth, Andreas; Zimmermann, Klaus;
A novel gripper based on a compliant multistable tensegrity mechanism. - In: Microactuators and micromechanisms : proceedings of MAMM-2016, Ilmenau, Germany, October 5-7, 2016. - Cham : Springer International Publishing, ISBN 978-3-319-45387-3, (2017), S. 115-126

Pollok, Fabian; Mandach, Christoph; Griebel, Stefan; Böhm, Valter; Zentner, Lena;
Investigation of the Novelty brackets "Gold-S". - In: Microactuators and micromechanisms : proceedings of MAMM-2016, Ilmenau, Germany, October 5-7, 2016. - Cham : Springer International Publishing, ISBN 978-3-319-45387-3, (2017), S. 199-211

http://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-45387-3_18
Scharff, Moritz; Behn, Carsten; Steigenberger, Joachim; Alencastre, Jorge;
Towards the development of tactile sensors for surface texture detection. - In: InfoWare 2016 - [Wilmington, Del.] : IARIA, ISBN 978-1-61208-066-6, (2016), S. 33-38