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Erstellt: Thu, 20 Feb 2020 23:04:05 +0100 in 1.1255 sec


Schorr, Philipp; Böhm, Valter; Zentner, Lena; Zimmermann, Klaus;
Design of a vibration driven motion system based on a multistable tensegrity structure. - In: Informatics in control, automation and robotics. - Cham : Springer, (2020), S. 302-307

Becker, Tatiana; Böhm, Valter; Schale, Florian; Zimmermann, Klaus;
Vibrating sensor unit made of a magnetoactive elastomer with field-adjustable characteristics. - In: Journal of magnetism and magnetic materials : MMM.. - Amsterdam : North-Holland Publ. Co., ISSN 0304-8853, Bd. 498 (2020), S. 166196

https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2019.166196
Zimmermann, Klaus; Chavez Vega, Jhohan; Becker, Tatiana; Witte, Hartmut; Schilling, Cornelius; Köhring, Sebastian; Böhm, Valter; Monkman, Gareth J.; Prem, Nina; Sindersberger, Dirk; Lutz, I.;
Podchod k sozdaniju gibkogo &ptbov;elementa zachvata s adaptivnoj formoj na osnove magnitočuvstvitelьnych &ptbov;elastomerob s bioinspirirovannoj sensornoj poverchnostьju :
An approach to a form-adaptive compliant gripper element based on magneto-senstive elastomers with a bioinspired sensorized surface. - In: Problems of mechanics. - Tbilisi : Mezhdunarodnaia Federatsiia po mashinam i mekhanizmam Gruzii, ISSN 1512-0740, (2019), No. 2(75), Seite 23-38

Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus;
Dynamics of a four-wheeled mobile robot with Mecanum wheels. - In: Proceedings in applied mathematics and mechanics : PAMM.. - Weinheim [u.a.] : Wiley-VCH, ISSN 1617-7061, Volume 19 (2019), issue 1, e2019001733, 22 Seiten

https://doi.org/10.1002/zamm.201900173
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, Bd. 89 (2019), 10, S. 2193-2208

https://doi.org/10.1007/s00419-019-01571-8
Scharff, Moritz; Schorr, Philipp; Becker, Tatiana; Resagk, Christian; Alencastre Miranda, Jorge H.; Behn, Carsten;
An artificial vibrissa-like sensor for detection of flows. - In: Sensors. - Basel : MDPI, ISSN 1424-8220, Volume 19 (2019), issue 18, 3892, Seite 1-16

In nature, there are several examples of sophisticated sensory systems to sense flows, e.g., the vibrissae of mammals. Seals can detect the flow of their prey, and rats are able to perceive the flow of surrounding air. The vibrissae are arranged around muzzle of an animal. A vibrissa consists of two major components: a shaft (infector) and a follicle-sinus complex (receptor), whereby the base of the shaft is supported by the follicle-sinus complex. The vibrissa shaft collects and transmits stimuli, e.g., flows, while the follicle-sinus complex transduces them for further processing. Beside detecting flows, the animals can also recognize the size of an object or determine the surface texture. Here, the combination of these functionalities in a single sensory system serves as paragon for artificial tactile sensors. The detection of flows becomes important regarding the measurement of flow characteristics, e.g., velocity, as well as the influence of the sensor during the scanning of objects. These aspects are closely related to each other, but, how can the characteristics of flow be represented by the signals at the base of a vibrissa shaft or by an artificial vibrissa-like sensor respectively? In this work, the structure of a natural vibrissa shaft is simplified to a slender, cylindrical/tapered elastic beam. The model is analyzed in simulation and experiment in order to identify the necessary observables to evaluate flows based on the quasi-static large deflection of the sensor shaft inside a steady, non-uniform, laminar, in-compressible flow.



https://doi.org/10.3390/s19183892
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

Merker, Lukas; Scharff, Moritz; Behn, Carsten;
Approach to the dynamical scanning of object contours using tactile sensors. - In: Proceedings, 2019 IEEE International Conference on Mechatronics (ICM) : Humboldt Building, TU Ilmenau, Ilmenau, Germany, 18-20 March, 2019.. - Piscataway, NJ : IEEE, (2019), S. 364-369

https://doi.org/10.1109/ICMECH.2019.8722882
Chavez Vega, Jhohan; Schorr, Philipp; Scharff, Moritz; Schale, Florian; Böhm, Valter; Zimmermann, Klaus;
Towards magneto-sensitive elastomers based end-effectors for gripping application technologies. - In: Proceedings, 2019 IEEE International Conference on Mechatronics (ICM) : Humboldt Building, TU Ilmenau, Ilmenau, Germany, 18-20 March, 2019.. - Piscataway, NJ : IEEE, (2019), S. 217-222

https://doi.org/10.1109/ICMECH.2019.8722922
Merkulov, Dmitri I.; Pelevina, Daria A.; Turkov, Vladimir A.; Becker, Tatiana; Naletova, Vera A.;
Experimental research of the multistability of bodies with magnetizable elastomer. - In: Magnetohydrodynamics. - Salaspils : Inst. of Physics, Univ. of Latvia, ISSN 0024-998x, Bd. 55 (2019), 1/2, S. 125-132

Becker, Tatiana I.; Böhm, Valter; Chavez Vega, Jhohan; Odenbach, Stefan; Raikher, Yuriy L.; Zimmermann, Klaus;
Magnetic-field-controlled mechanical behavior of magneto-sensitive elastomers in applications for actuator and sensor systems. - In: Archive of applied mechanics : (Ingenieur-Archiv).. - Berlin : Springer, ISSN 1432-0681, Bd. 89 (2019), 1, S. 133-152

https://doi.org/10.1007/s00419-018-1477-4
Dubovikova, Nataliia; Gerlach, Erik; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus;
Mathematical modeling of friction stir welding considering dry and viscous friction. - In: Applied mathematical modelling : simulation and computation for engineering and environmental systems.. - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 67 (2019), S. 1-8
- Corrigendum: Bd. 77 (2020), part 1, page 981

https://doi.org/10.1016/j.apm.2018.10.014
Sumi, Susanne; Böhm, Valter; Schorr, Philipp; Zentner, Lena; Zimmermann, Klaus;
Compliant class 1 tensegrity structures for gripper applications. - In: EuCoMeS 2018 : proceedings of the 7th European Conference on Mechanism Science.. - Cham : Springer International Publishing, ISBN 978-3-319-98020-1, (2019), S. 392-399

This paper describes concepts for finger-grippers based on compliant multistable class 1 tensegrity structures. Two of these concepts are selected and examined in detail. With theoretical investigations the member parameters and the resulting gripping forces are determined. There are done dynamical analyses of one of these grippers to obtain the behaviour with an actuation force. Moreover demonstrators of both grippers are built.



https://doi.org/10.1007/978-3-319-98020-1_46
Nunuparov, Armen; Becker, Felix; Bolotnik, Nikolai N.; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus;
Vibration-driven capsubot with an opposing spring: an experimental study. - In: ROMANSY 22 Robot Design, Dynamics and Control : Proceedings of the 22nd CISM IFToMM Symposium, June 25-28, 2018, Rennes, France.. - Cham : Springer, (2019), S. 126-133

A vibration-driven locomotor (capsubot) consisting of a rigid housing and an internal body connected to the housing by a spring is considered. The system is driven and controlled by an electromagnetic actuator that provides a force interaction between the housing and the internal body. The housing moves along a line on a horizontal plane with dry friction. The control voltage is applied to the robot in a periodic pulse-width mode, the voltage polarity remaining unchanged. Theoretical analysis predicts that the speed and direction of motion of the robot can be controlled by varying the period or/and the duty cycle of the control signal. An experimental prototype of the robot is built and the experiments are performed. The experiments confirm the theoretical prediction.



https://doi.org/10.1007/978-3-319-78963-7_17
Scharff, Moritz; Rivera Campos, Richard A.; Merker, Lukas; Alencastre, Jorge H.; Behn, Carsten; Zimmermann, Klaus;
Flow detection using an artificial vibrissa-like sensor - simulations and experiments. - In: 18th Mechatronika 2018 : proceedings of the 2018 18th International Conference on Mechatronics - Mechatronika (ME) 2018 : Brno, Czech Republic, December 5-7, 2018.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, (2018), insges. 6 S.

everal animal species like rats or seals explore the surrounding environment with their sensory hairs, the so-called vibrissae. Regarding to natural vibrissa, the functionalities of tactile object sensing to receive information about, e.g., the shape and/or the surface texture are often discussed. But, the usage of natural vibrissae to detect flows is reported as well. The necessary information about the flow are coded in the signals recorded at the base of the vibrissa. Due to the natural paragon, we adapt this behavior in order to show up how the information about flows can be extracted from these observables. This is an important procedure because the detection and determination of information about flow effects become interesting for several reasons. For example, in the case of other sensing tasks and strategies like object contour scanning, flows are considered as (possible) disturbances that have to be known to reconstruct any sensed boundary. Otherwise, the flow itself can be of interest. In a first step, simulations are performed to examine the relations between the observables at the base of the sensor and the applied velocity of a flow. Here, a steady-state uniform flow is assumed. The simulations are validated by experiments.



https://ieeexplore.ieee.org/document/8624786
Zimmermann, Klaus; Gerlach, Erik; Zeidis, Igor; Otterbach, Jan Marc; Töpfer, Hannes; Brauer, Hartmut; Ziolkowski, Marek; Schmidt, Reinhard;
Mechaničeskoe i čislennoe modelirovanie kompaktnoj sistemy dlja defektoskopii indukcionnymi vichrevymi tokami :
Mechanical modeling and simulation of a portable system for Motion Induced Eddy Current Testing. - In: Problems of mechanics. - Tbilisi : Mezhdunarodnaia Federatsiia po mashinam i mekhanizmam Gruzii, ISSN 1512-0740, (2018), No. 3(72), S. 17-28

The paper deals with the mechanical modeling of a sensor concept in the framework of Motion Induced Eddy Current Testing (MIECT). The system consists of a magnet arrangement with two axially magnetized cylinder magnets, which are fixed to a shaft, driven by a motor with a constant angular velocity. A pick-up coil, assembled around the magnet arrangement and fixed to the sensors framework, measures the magnetic flux varying in time. The mechanical behavior of this experimental setup is analyzed using analytical and numerical methods. The main conclusions concerning the systems behavior are made with the asymptotic method. The investigations based on methods of Bogoliubov & Mitropolski show, that the main contribution to the solution is given by the first fundamental harmonic. The exact equation of motion is integrated numerically. The results of the theoretic investigations are compared with experimental data.



Merker, Lukas; Will, Christoph; Steigenberger, Joachim; Behn, Carsten;
Mathematical models of bio-inspired rotatable sensors with elasticities for object scanning. - In: Proceedings in applied mathematics and mechanics : PAMM.. - Weinheim [u.a.] : Wiley-VCH, ISSN 1617-7061, Volume 18 (2018), issue 1, e201800264, 2 Seiten

https://doi.org/10.1002/pamm.201800264
Sumi, Susanne;
Form- und Parameterfindung von multistabilen Tensegrity-Strukturen mittels Optimierungsalgorithmen und Anwendungen in der Greifertechnik. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2018. - 1 Online-Ressource (viii, 227 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2018

Der Gegenstand der Arbeit sind Tensegrity-Strukturen mit mehreren stabilen Gleichgewichtskonfigurationen, sogenannte multistabile Tensegrity-Strukturen. Im Vordergrund der Arbeit steht die Entwicklung von Algorithmen, mit denen solche Strukturen entworfen, untersucht und gezielt ausgelegt werden können. Dafür werden Möglichkeiten zur Bestimmung der Gleichgewichtskonfigurationen von multistabilen Tensegrity-Strukturen betrachtet. Des Weiteren wird untersucht, wie Tensegrity-Strukturen so ausgelegt werden können, dass sie vorgegebene Eigenschaften aufweisen. Dazu werden Kenngrößen zur Charakterisierung dieser Eigenschaften definiert. Für beide Aufgabenstellungen werden Optimierungsprobleme hergeleitet. Zur Lösung dieser Optimierungsprobleme werden Algorithmen entworfen, getestet und analysiert. Aufbauend auf diesen theoretischen Untersuchungen liegt ein weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit in der Betrachtung der Einsatzmöglichkeiten von multistabilen Tensegrity-Strukturen in der Greifertechnik. Es werden verschiedene Konzepte für die Entwicklung von Greifern aus diesen Strukturen diskutiert. Zu ausgewählten Konzepten erfolgen weiterführende Betrachtungen, unter anderem durch Einbeziehung dynamischer Analysen. Neben theoretischen Untersuchungen dieser Greifer werden die wichtigsten Erkenntnisse experimentell an Funktionsmustern überprüft und potentielle Einsatzgebiete werden aufgezeigt.



https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000245
Otterbach, Jan Marc; Gerlach, Erik; Ziolkowski, Marek; Brauer, Hartmut; Schmidt, Reinhard;
Portable system for motion induced eddy current testing. - In: Sensors and Measuring Systems : 19th ITG/GMA-Symposium : 26-27 June 2018.. - [Frankfurt am Main] : VDE, (2018), S. 300-303

https://ieeexplore.ieee.org/document/8436178
Merker, Lukas; Scharff, Moritz; Zimmermann, Klaus; Behn, Carsten;
Signal tuning of observables at the support of a vibrissa-like tactile sensor in different scanning scenarios. - In: High tech human touch : BioRob 2018, 26-29 Aug : 7th IEEE International Conference on Biomedical Robotics and Biomechatronics, Enschede, the Netherlands.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, ISBN 978-1-5386-8183-1, (2018), S. 1138-1143

https://doi.org/10.1109/BIOROB.2018.8487961
Schorr, Philipp; Böhm, Valter; Zentner, Lena; Zimmermann, Klaus;
Motion characteristics of a vibration driven mobile tensegrity structure with multiple stable equilibrium states. - In: Journal of sound and vibration. - London : Academic Press, ISSN 0022-460X, Bd. 437 (2018), S. 198-208

https://doi.org/10.1016/j.jsv.2018.09.019
Schorr, Philipp; Böhm, Valter; Zentner, Lena; Zimmermann, Klaus;
Dynamical investigation of crawling motion system based on a multistable tensegrity structure. - In: . - [Setúbal, Portugal] : SCITEPRESS - Science and Technology Publications, Lda., (2018), S. 122-130

The basic idea of this article is the utilization of the multistable character of a compliant tensegrity structure to control the direction of motion of a crawling motion system. A crawling motion system basing on a two-dimensional tensegrity structure with multiple stable equilibrium states is considered. This system is in contact with a horizontal plane due to gravity. For a selected harmonic actuation of the system small oscillations around the given equilibrium state of the tensegrity structure occur and the corresponding uniaxial motion of the system is evaluated. A change of the equilibrium state of the tensegrity structure yields to novel configuration of the entire system. Moreover, the motion behavior of the novel configuration is totally different although the actuation strategy is not varied. In particular, the direction of motion changes. Therefore, this approach enables a uniaxial bidirectional crawling motion with a controllable direction of motion using only one actuato r with a selected excitation frequency.



Behn, Carsten; Kräml, Jonas;
Gait transitions in artificial non-standard snake-like locomotion systems using adaptive control. - In: Dynamical systems in theoretical perspective : Łód´z, Poland, December 11-14, 2017.. - Cham : Springer, ISBN 978-3-319-96598-7, (2018), S. 1-12

This chapter contributes to the modeling, analysis and control of terrestrial artificial locomotion systems. Inspired by previous models, we set up an unconventional model for a snake-like locomotion systems in form of a chain of visco-elastically interconnected mass points in a plane with passive joints, but - in contrast to literature - active links (time-varying link-length) and rotatable skids to change the movement direction and to avoid obstacles. We investigate this model in a dynamical way and focus on controlling these link lengths to achieve a global movement, steered by the skids. From dynamics, the actuator forces have to adjust the prescribed link length for the locomotion. Since it is impossible to determine the necessary actuator forces a-priori, we apply an adaptive lambda-tracking controller to enable the system to adjust these force outputs on-line on its own. Prescribed motion patterns, i.e. specific gaits, are required to guarantee a controlled movement that differ in the number of resting mass points, the load of actuators and spikes, and the lateral forces of the skids. In contrast to literature, the investigated system of n = 10 mass points exhibit a large variety of possible gaits. To determine the most advantageous gaits, numerical investigations are performed and a weighting function offers a decision of best possible gaits. Using these gaits, a gait transition algorithm, which autonomously changes velocity and number of resting mass points depending on the spike, actuator and lateral skid force load, is presented and tested in numerical simulations.



https://doi.org/10.1007/978-3-319-96601-4_1
Sumi, Susanne; Schorr, Philipp; Böhm, Valter; Zimmermann, Klaus;
Dynamic analysis of a compliant tensegrity structure for the use in a gripper application. - In: Dynamical systems in theoretical perspective : Łód´z, Poland, December 11-14, 2017.. - Cham : Springer, ISBN 978-3-319-96598-7, (2018), S. 323-334

The use of compliant tensegrity structures in robotic applications offers several advantageous properties. In this work the dynamic behaviour of a planar tensegrity structure with multiple static equilibrium configurations is analysed, with respect to its further use in a two-finger-gripper application. In this application, two equilibrium configurations of the structure correspond to the opened and closed states of the gripper. The transition between these equilibrium configurations, caused by a proper selected actuation method, is essentially dependent on the actuation parameters and on the system parameters. To study the behaviour of the dynamic system and possible actuation methods, the nonlinear equations of motion are derived and transient dynamic analyses are performed. The movement behaviour is analysed in relation to the prestress of the structure and actuation parameters.



https://doi.org/10.1007/978-3-319-96598-7_26
Scharff, Moritz; Darnieder, Maximilian; Steigenberger, Joachim; Alencastre, Jorge H.; Behn, Carsten;
Theoretical investigations on the behavior of artificial sensors for surface texture detection. - In: Dynamical systems in theoretical perspective : Łód´z, Poland, December 11-14, 2017.. - Cham : Springer, ISBN 978-3-319-96598-7, (2018), S. 311-321

Animal vibrissae are used as natural inspiration for artificial tactile sensors, e.g., the mystacial vibrissae enable rodents to perform several tasks in using these tactile hairs: object shape determination and surface texture discrimination. Referring to the literature, the Kinetic Signature Hypothesis states that the surface texture detection is a highly dynamic process. It is assumed that the animals gather information about the surface texture out of a spatial, temporal pattern of kinetic events. This process has to be analyzed in detail to develop an artificial tactile sensor with similar functionalities. Hence, we set up a mechanical model for theoretical investigations of the process. This model is analyzed in two different directions using numerical simulations: at first a quasi-static and then a fully dynamic description.



https://doi.org/10.1007/978-3-319-96598-7_25
Prem, Nina; Chavez Vega, Jhohan; Böhm, Valter; Sindersberger, Dirk; Monkman, Gareth J.; Zimmermann, Klaus;
Properties of polydimethylsiloxane and magnetoactive polymers with electroconductive particles. - In: Macromolecular chemistry and physics. - Weinheim : Wiley-VCH, ISSN 1521-3935, Bd. 219 (2018), 18, S. 1800222, insges. 8 S.

Magnetoactive polymers are intelligent materials whose mechanical and electrical characteristics are reversibly influenced by external magnetic stimuli. They consist of a highly elastic polymer matrix in which magnetically soft and/or hard particles are distributed by means of special fabrication processes. In addition to ferromagnetic particles such as carbonyl iron powder, electrically conductive particles may also be embedded into the polymer matrix. After characterizing a range of compounds, this work focuses on a comparison of the electrical properties and the suitability of various materials for applications, with particular emphasis on integration into 3D and 6D printing processes. 6D printing is based on the selective positioning of particles in a 3D polymer matrix with a further three degrees of freedom for a graduated dispersion of the particles at certain points and in desired directions. The aim is therefore to ensure that the polymers containing electroconductive tracks have the best possible electrical properties, that is, low resistivity but are still capable of being printed. A comparison between the traditionally used compounds containing graphite and carbon black is made for the first time. This latter is found to be greatly superior both in terms of electrical conductivity and applicability to 3D printing and 6D printing.



https://doi.org/10.1002/macp.201800222
Bolotnik, Nikolai N.; Schorr, Philipp; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus;
Periodic locomotion of a two-body crawling system along a straight line on a rough inclined plane. - In: ZAMM : journal of applied mathematics and mechanics.. - Berlin : Wiley-VCH, ISSN 1521-4001, Bd. 98 (2018), 11, S. 1930-1946

The motion of a two-body limbless crawler along a line of maximum slope on an inclined plane is considered. Dry friction (anisotropic in the general case) acts between the system's bodies and the underlying plane. The motion is excited and controlled by a periodic change in the distance between the bodies. Of most interest is the periodic upward motion of the system, when the velocity of the system's center of mass changes periodically with a period coinciding with that of the excitation. A mathematical model of the crawler is presented. An upper bound for the inclination angles of the plane at which the system can move upward is estimated. This estimate is based on the averaged model, which implies smallness of the coefficient of friction. Numerical and physical simulation is performed to verify the theoretical results and define an applicability area for them.



https://doi.org/10.1002/zamm.201800107
Schorr, Philipp; Böhm, Valter; Zentner, Lena; Zimmermann, Klaus;
An approach to the estimation of the actuation parameters for mobile tensegrity robots with tilting movement sequences. - In: 2018 International Conference on Reconfigurable Mechanisms and Robots (ReMAR 2018) : proceedings : Delft, the Netherlands, 20-22 June 2018.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, ISBN 978-1-5386-6380-6, (2018), insges. 8 S.

https://doi.org/10.1109/REMAR.2018.8449871
Merker, Lukas; Will, Christoph; Steigenberger, Joachim; Behn, Carsten;
Object shape recognition and reconstruction using pivoted tactile sensors. - In: Mathematical problems in engineering : theories, methods and applications.. - London [u.a.] : Taylor & Francis, ISSN 1563-5147, (2018), Article ID 1613945, insges. 11 S.

https://doi.org/10.1155/2018/1613945
Will, Christoph;
Continuum models for biologically inspired tactile sensors : theory, numerics and experiments. - Ilmenau, 2018. - xi, 164 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2018

In der Biologie existiert ein hoch effizientes und mächtiges Tastorgan: die Sinushaare von Säugetieren. Unter Verwendung dieser Sinushaare können sich Tiere in ihrer Umgebung zurechtfinden, ohne auf die Unterstützung durch andere Sinne angewiesen zu sein, Abstände zu Objekten erkennen, die Oberflächenbeschaffenheit abschätzen und Konturen unterscheiden. Um das Prinzip der Konturerkennung auch in technischen Anwendungen nutzen zu können, werden in dieser Arbeit zunächst die fundamentalen Eigenschaften dieses taktilen Sinnesorgans analysiert: Das Tier erlangt Informationen aus seiner Umgebung, indem es ein langes, schlankes Haar gegen ein Objekt bewegt. Durch die dabei auftretende Verformung des Haares kann der Kontakt in der Lagerung, dem Follikel-Sinus-Komplex, registriert werden. Auf diesen Eigenschaften basierend wird ein unter klaren Annahmen formuliertes, ebenes, quasi-statisches Modell im Rahmen der Kontinuumsmechanik aufgestellt, welches das Problem der Objektabtastung in dimensionsloser Form beschreibt. Nach einer sorgfältigen Analyse des Modells dient dieses dazu die Observablen - jene Informationen, die dem Tier zur Verfügung stehen - zu generieren und im Anschluss, wenn die Observablen bekannt sind, den Kontaktpunkt von Haar und Objekt zu rekonstruieren. Sobald hinreichend viele Kontaktpunkte bekannt sind, kann die Objektkontur abgeschätzt werden. Nachdem die Tauglichkeit der Rekonstruktionsmethode mit Messdaten erfolgt ist, werden die Modellannahmen erweitert. Dies ermöglicht es auch den Einfluss einer elastischen Lagerung, der konischen Form der Haare und einer erweiterten Klasse von Objektkonturen während der Objektabtastung zu bestimmen. Um das Modell zusätzlich zu erweitern und weitere Eigenschaften des biologischen Vorbilds untersuchen zu können, wird auch ein Modell basierend auf der Finiten Elemente Methode verwendet und dessen Ergebnisse denen des kontinuierlichen Modells gegenübergestellt. Mit Hilfe des Finiten Elemente Modells ist es möglich, die Observablen für beliebig geformte Objekte, sowie für vorgekrümmte Haare zu bestimmen. Die entworfenen Modelle können für die Entwicklung von taktilen Sensoren, die Simulation von unterschiedlichen Kontaktbedingungen und die Einschätzung der Lagerreaktionen für diverse Anwendungsgebiete verwendet werden.



Nunuparov, Armen; Becker, Felix; Bolotnik, Nikolai N.; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus;
Capsubot with an opposing spring: simulation and experiments. - In: MATHMOD 2018 extended abstract volume : extended abstracts of 9th Vienna Conference on Mathematical Modelling, Vienna, Austria, February 21-23, 2018.. - Vienna : ARGESIM Publisher, ISBN 978-3-901608-91-9, (2018), S. 71-72

https://doi.org/10.11128/arep.55.a55251
Henning, Stefan; Linß, Sebastian; Schorr, Philipp; Zentner, Lena;
PC-Programm zur Analyse und Synthese von Festkörpergelenken mit unterschiedlichen Aussparungsgeometrien. - In: Vierte IFToMM D-A-CH Konferenz 2018 : 15./16. Februar 2018, EPFL Lausanne.. - Duisburg-Essen : DuEPublico, Universität Duisburg-Essen, (2018), insges. 2 S.

https://doi.org/10.17185/duepublico/45331
Schorr, Philipp; Linß, Sebastian; Zentner, Lena; Zimmermann, Klaus;
Einfluss der Orientierung von Festkörpergelenken auf die elastokinematischen Eigenschaften. - In: Vierte IFToMM D-A-CH Konferenz 2018 : 15./16. Februar 2018, EPFL Lausanne.. - Duisburg-Essen : DuEPublico, Universität Duisburg-Essen, (2018), insges. 2 S.

https://doi.org/10.17185/duepublico/45330
Will, Christoph; Behn, Carsten; Steigenberger, Joachim;
Object contour scanning using elastically supported technical vibrissae. - In: ZAMM : journal of applied mathematics and mechanics.. - Berlin : Wiley-VCH, ISSN 1521-4001, Bd. 98 (2018), 2, S. 298-305

https://doi.org/10.1002/zamm.201600161
Schümann, Malte; Morich, Julian; Kaufhold, Tobias; Böhm, Valter; Zimmermann, Klaus; Odenbach, Stefan;
A mechanical characterisation on multiple timescales of electroconductive magnetorheological elastomers. - In: Journal of magnetism and magnetic materials : MMM.. - Amsterdam : North-Holland Publ. Co., ISSN 0304-8853, Bd. 453 (2018), S. 198-205

https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2018.01.029
Dietzel, Andreas;
Modellgestützte Ermittlung und Bewertung der Formgebungsgrenzen von Rotbuchenfurnier. - Aachen : Shaker Verlag, 2018. - xxx, 241 Seiten. . - (Berichte aus der Mechanik)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2017

ISBN 3844056734 = 978-3-8440-5673-0

Gegenstand dieser Arbeit ist die kontinuumsmechanische Beschreibung des Werkstoffes Furnier bei zweidimensionaler Umformung. Die experimentellen Betrachtungen werden an quer gemessertem, industriell hergestelltem Rotbuchenfurnier (Fagus sylvatica L.) durchgeführt. Umformversuche sind dabei Kurzzeitversuche. Auf Basis bekannter Materialmodelle von Vollholz (Kurzzeitbereich) werden verschiedene Umformmodelle für Furnier entwickelt. Besonderes Augenmerk liegt auf der Erfassung der Kennwertdifferenzen zwischen Vollholz und Furnier, der stark von den Parametern Holzfeuchte und Temperatur abhängigen Zug-Druck-Asymmetrie des Werkstoffes sowie des plastischen Verformungspotentials bei Druckbelastung. Darauf aufbauend werden, anhand mikroskopischer Untersuchungen, fertigungsbedingte Werkstoffschädigungen von Furnier (Messerrisse und Oberflächendefekte) charakterisiert und quantifiziert. Die Ergebnisse werden mit Blick auf die bei Vollholz und Furnier stark differierenden mechanischen Werkstoffkennwerte diskutiert und die Kennwertdifferenzen m.H. eines Schichtmodells erfasst. Des Weiteren werden ein neu entwickelter Biegeversuch und eine entsprechende Prüfvorrichtung zur Erfassung der zweidimensionalen Formungseigenschaften von Furnier vorgestellt. Der Schwerpunkt liegt in der Aufzeichnung der Randfaserdehnungen der Biegeprobe m.H. eines digitalen Bildkorrelationsmesssystems. Anhand umfangreicher Versuche werden die Biegeeigenschaften und das Versagensverhalten von Furnier in Abhängigkeit der Parameter Furnierdicke, Holzfeuchte, Faser- und Krümmungsrichtung (offene, geschlossene Furnierseite) ermittelt. Furnier zeigt dabei asymmetrische Biegeeigenschaften sowie ein sehr komplexes Versagensverhalten, mit sukzessiv zunehmender Werkstoffschädigung. Die minimal erreichbaren Biegeradien werden in Bezug auf die daraus resultierenden Oberflächendefekte des Furniers ausgewertet und diskutiert. Im Gültigkeitsbereich der entwickelten Umformmodelle zeigen die Versuchsergebnisse eine gute Übereinstimmung. Hin zu sehr kleinen Radien ist aus den Dehnungsmessungen ersichtlich, dass in der Zugrandfaser die, aus uniaxialen Zugversuchen bekannten, Bruchdehnungen deutlich überschritten werden. Es wird aufgezeigt, wie die zugrunde gelegte Werkstoffmodellbeschreibung zu erweitern ist, um auch diesen Grenzbereich der Furnierformung im Umformmodell abbilden zu können.



Volkova, Tatiana I.; Zimmermann, Klaus; Borin, Dmitry Yu.; Stepanov, Gennady V.; Storozhenko, P. A.;
Dynamic response of a sensor element made of magnetic hybrid elastomer with controllable properties. - In: Journal of magnetism and magnetic materials : MMM.. - Amsterdam : North-Holland Publ. Co., ISSN 0304-8853, Bd. 449 (2018), S. 77-82

https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2017.09.081
Böhm, Valter; Sumi, Susanne; Kaufhold, Tobias; Zimmermann, Klaus;
Compliant multistable tensegrity structures with simple topologies. - In: New trends in mechanism and machine science : theory and industrial applications.. - [Cham] : Springer, ISBN 978-3-319-44156-6, (2017), S. 153-161

This paper describes a method to identify compliant tensegrity structures with multiple states of self-equilibrium. The considered algorithm is based on the repeated use of a form-finding procedure, using the static Finite-Element-Method. The algorithm can be used to develop compliant multistable tensegrity mechanisms with simple topologies. Therefore three planar tensegrity mechanisms with two or three stable equilibrium configurations are exemplary considered and verified experimentally.



https://doi.org/10.1007/978-3-319-44156-6_16
Sumi, Susanne; Böhm, Valter; Schale, Florian; Zimmermann, Klaus;
Compliant gripper based on a multistable tensegrity structure. - In: New trends in mechanism and machine science : theory and industrial applications.. - [Cham] : Springer, ISBN 978-3-319-44156-6, (2017), S. 143-151

This paper describes a new design approach of compliant grippers based on tensegrity structures with multiple states of self-equilibrium. As an example a planar tensegrity structure with two stable equilibrium states is considered and its potential use in a two-finger-gripper is discussed. The form finding and the influence of the segment parameters on global structural properties (e.g. mechanical compliance, static stability) are considered, with the help of static geometric nonlinear analyses, based on the Finite Element Method. The working principle is verified for a selected prototype.



https://doi.org/10.1007/978-3-319-44156-6_15
Schorr, Philipp; Sumi, Susanne; Böhm, Valter; Zimmermann, Klaus;
Dynamical investigation of a vibration driven locomotion system based on a multistable tensegrity structure. - In: Vibration, control and stability of dynamical systems. - Łód´z : Department of Automation, Biomechanics and Mechatronics, ISBN 978-83-935312-5-7, (2017), S. 485-496

Dubovikova, Nataliia; Gerlach, Erik; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus;
An approach to the mechanical modeling of contact problems in the application to friction stir welding. - In: Engineering dynamics and life sciences. - Łód´z : Department of Automation, Biomechanics and Mechatronics, ISBN 978-83-935312-4-0, (2017), S. 173-182

Behn, Carsten; Siedler, Konrad;
Tracking control of a muscle-like actuated double pendulum. - In: Engineering dynamics and life sciences. - Łód´z : Department of Automation, Biomechanics and Mechatronics, ISBN 978-83-935312-4-0, (2017), S. 45-56

Scharff, Moritz; Steigenberger, Joachim; Behn, Carsten; Alencastre, Jorge;
Influence of vibrissa morphology on artificial tactile sensors for surface texture detection. - In: Proceedings in applied mathematics and mechanics : PAMM.. - Weinheim [u.a.] : Wiley-VCH, ISSN 1617-7061, Bd. 17 (2017), 1, S. 219-220

https://doi.org/10.1002/pamm.201710079
Chavez Vega, Jhohan; Kaufhold, Tobias; Böhm, Valter; Becker, Tatiana; Zimmermann, Klaus; Martens, Michael; Schilling, Meinhard; Gundermann, Thomas; Odenbach, Stefan;
Field-induced plasticity of magneto-sensitive elastomers in context with soft robotic gripper applications. - In: Proceedings in applied mathematics and mechanics : PAMM.. - Weinheim [u.a.] : Wiley-VCH, ISSN 1617-7061, Bd. 17 (2017), 1, S. 23-26

https://doi.org/10.1002/pamm.201710007
Schorr, Philipp; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus;
Motion by variation of the contact force on an inclined plane. - In: Proceedings in applied mathematics and mechanics : PAMM.. - Weinheim [u.a.] : Wiley-VCH, ISSN 1617-7061, Bd. 17 (2017), 1, S. 167-168

https://doi.org/10.1002/pamm.201710053
Günther, Lars; Becker, Felix; Becker, Tatiana I.; Stepanov, Gennady V.; Zimmermann, Klaus;
Development of an acceleration sensor incorporating a magneto-sensitive elastomer. - In: Engineering for a changing world : 59th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, September 11-15, 2017 : proceedings.. - Ilmenau : ilmedia, (2017), insges. 9 S.

The present paper introduces an operating principle and concept of an acceleration sensor with an adaptable measuring range and sensitivity basing on the adjustability of the material properties of magneto-sensitive elastomers. The development of such a sensor requires a comprehensive understanding of the behaviour of the utilized material. Therefore, the magnetic field dependent behaviour of magnetic hybrid elastomer (MHE) with embedded magnetically soft and hard particles is investigated. Free vibrations of MHE beams are executed and hereafter, the frequency and damping behaviour are established. It is shown that the change of the magnetic field caused by a vibrating MHE beam contains detailed information about its deflection. Basing on the revealed results, the acceleration sensor concept incorporating a functional MHE element is presented. The possibility to adjust the material properties of this element with an externally applied magnetic field is used.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017iwk-055:3
Stubbig, Leon; Lichtenheldt, Roy; Becker, Felix; Zimmermann, Klaus;
Model-based development of a compliant locomotion system for a small scout rover. - In: Engineering for a changing world : 59th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, September 11-15, 2017 : proceedings.. - Ilmenau : ilmedia, (2017), insges. 20 S.

All currently active planetary exploration robots employ wheels for locomotion. In this work an alternative robotic locomotion concept is examined: the rimless wheel, also known as whegs. It has been proven to be successful in traversing rough terrain on earth and inhibits an appealing simplicity in its mechanics and controls. These aspects along with its inherent redundancy make the rimless wheel particularly suited for planetary exploration. The rimless wheel's kinematics and compliant spokes are analytically examined using mechanical models. The dynamics of these models are explored in a computational multi-body simulation which confirms the conclusions drawn from the analytical models about running, climbing and movement on rough terrain. A parameter variation then yields a set of suitable parameters for a future scout rover. The application in sand is considered separately both analytically and computationally. Based on these results a single wheel is build and tested on the conclusions drawn from modelling and simulation. These experiments provide strong support that the two-sided goal of efficient movement on hard and flat surfaces as well as reliable negotiation of rough terrain can be achieved with the developed locomotion system.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017iwk-012:0
Scharff, Moritz; Alencastre, Jorge H.; Witte, Hartmut; Zimmermann, Klaus; Steigenberger, Joachim; Behn, Carsten;
Investigations on the mechanical relevance of prominent vibrissa features for surface texture detection. - In: Engineering for a changing world : 59th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, September 11-15, 2017 : proceedings.. - Ilmenau : ilmedia, (2017), insges. 9 S.

The tactile hairs of animals are used as paradigm for artificial tactile sensors. In the case of mystacial vibrissae, the animals can determine the distance to an object, recognize the shape of the object and detect the surface texture of the object. The goal is to design an artificial tactile sensor inspired by the natural paradigm. In the present work, the vibrissa and the follicle-sinus-complex are modeled as a one-sided clamped beam within the limits of the non-linear Euler-Bernoulli beam theory. The theoretical background of the function principle and the effects of typical properties of the natural vibrissa, e.g., a tapered shape and a pre-curvature while operating in surface texture detection are analyzed. The beam-surface contact is described by Coulomb's law of friction. When the beam is in touch with the surface, a quasi-static displacement of the support takes place. As a consequence of the displacement the support reactions are changing. The resulting support reactions are analyzed in parameter studies and beneficial levels of tapering and pre-curvature are identified.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017iwk-094:0
Behn, Carsten; Ackermann, Lisa; Will, Christoph; Helbig, Thomas; Steigenberger, Joachim;
Vibrissa-based design of tapered tactile sensors for object sensing. - In: Engineering for a changing world : 59th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, September 11-15, 2017 : proceedings.. - Ilmenau : ilmedia, (2017), insges. 13 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017iwk-050:5
Merker, Lukas; Will, Christoph; Steigenberger, Joachim; Behn, Carsten;
Object contour sensing using artificial rotatable vibrissae. - In: Engineering for a changing world : 59th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, September 11-15, 2017 : proceedings.. - Ilmenau : ilmedia, (2017), insges. 13 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017iwk-049:9
Kräml, Jonas; Behn, Carsten;
Multi-segmented artificial locomotion systems with adaptively controlled gait transitions. - In: Engineering for a changing world : 59th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, September 11-15, 2017 : proceedings.. - Ilmenau : ilmedia, (2017), insges. 14 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017iwk-047:1
Siedler, Konrad; Behn, Carsten;
Control of compliant robotic systems with muscle-like actuators and saturated feedback. - In: Engineering for a changing world : 59th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, September 11-15, 2017 : proceedings.. - Ilmenau : ilmedia, (2017), insges. 9 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017iwk-048:9
Lichtenheldt, Roy; Becker, Felix; Zimmermann, Klaus;
Screw-driven robot for locomotion into sand. - In: Engineering for a changing world : 59th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, September 11-15, 2017 : proceedings.. - Ilmenau : ilmedia, (2017), insges. 13 S.

The locomotion into sand is needed in various applications, but due to the complex mechanics of granular matter it causes special difficulties. High resistance forces on penetration systems and parameter dependent behavior, like stable or instable boreholes, complicate the design of mobile robots for the locomotion in sandy soil. The most effective state of the art devices deploy hammering mechanisms. Screw-driven systems arise more and more in the literature, as they promise to be a simple, robust and low-cost solution. In this paper, an autonomous drilling robot for the locomotion into sandy soils is presented. The design is based on theoretical modeling and experimental analyses of the screw drive aiming to minimize the needed torque and to maximize the locomotion speed. The presented prototype is able to reach a depth of 20 centimeters within a minute with a torque of 0.66 Nm.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017iwk-005:6
Steinmeier, René; Becker, Felix; Günther, Lars; Lysenko, Victor; Minchenya, Vladimir; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus;
Approaches to the application of magnetic fluids in electromechanical drive systems. - In: Engineering for a changing world : 59th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, September 11-15, 2017 : proceedings.. - Ilmenau : ilmedia, (2017), insges. 12 S.

This paper shows the approach of applications of magnetic liquids in electromechanical drive systems. Magnetic fluids consist of colloidal ferromagnetic nanoparticles, a particle surfactant and carrier liquid. These fluids are divided into two groups called ferrofluids and magneto-rheological fluids (MRF). Both liquids are examined in two different kinds of electric motor prototypes. Following the ideas of Nethe [4], a ferrofluid is located in the air gap of an electrical drive. The influence on torque and especially heat transfer is shown by experiments. The system is also studied analytically as a classical Taylor-Couette-System. A second motor prototype is a novel and innovative magnetorheological assisted electrical machine. The construction and the functional principle are presented in this paper. In addition, some of first measurements are shown.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017iwk-057:9
Chigarev, Vitalij; Zimmermann, Klaus; Becker, Felix; Minchenya, Vladimir;
Theoretical and experimental investigations of micro robots based on piezoelectric triangular plates. - In: Engineering for a changing world : 59th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, September 11-15, 2017 : proceedings.. - Ilmenau : ilmedia, (2017), insges. 19 S.

The creation of mobile miniature robots is an advanced and promising branch of modern engineering. The most important issues in the design of such robots are the development of propulsion and energy systems. The use of miniature electromechanical systems in the technological world is growing rapidly. Considering new applications the piezoelectric drive is a practical base to create miniature robots which move on different surfaces and in different media. Due to the small dimensions and low energy supply the development of piezoelectric platforms for miniature robots in the form of spheres, cylinders, plates with support rods can effectively solve many theoretical and practical problems. To study complex stress-strain states of plate-platforms for miniature robots methods of numerical analysis (finite element calculation) are used. This allows to obtain solutions of boundary value problems for plates with various shapes in conditions of a controlled resonance. This results can be compared with experimental data. This approach leads to a significant reduction of the design costs.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017iwk-004:8
Becker, Tatiana; Naletova, Vera A.; Turkov, Vladimir A.; Zimmermann, Klaus;
Surface shape stability analysis of a magnetic fluid in the field of an electromagnet. - In: Journal of fluid mechanics. - Cambridge [u.a.] : Cambridge Univ. Press, ISSN 1469-7645, Bd. 830 (2017), S. 326-349

https://doi.org/10.1017/jfm.2017.488
Becker, Tatiana I.; Raikher, Yuriy L.; Stolbov, O. V.; Böhm, Valter; Zimmermann, Klaus;
Dynamic properties of magneto-sensitive elastomer cantilevers as adaptive sensor elements. - In: Smart materials and structures. - Bristol : IOP Publ., ISSN 1361-665X, Bd. 26 (2017), 9, S. 095035, insges. 9 S.

https://doi.org/10.1088/1361-665X/aa75ec
Kaufhold, Tobias; Schale, Florian; Böhm, Valter; Zimmermann, Klaus;
Indoor locomotion experiments of a spherical mobile robot based on a tensegrity structure with curved compressed members. - In: 2017 IEEE International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM) : 3-7 July 2017.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, ISBN 978-1-5090-6000-9, (2017), S. 523-528

This work presents theoretical and experimental investigations on an untethered rolling tensegrity robot. Previous research has shown, that rolling locomotion of compliant tensegrity robots can be realized without change of their shape, by using only internal mass shifting. The use of simple tensegrity structures, based on curved compressed members enables pure rolling locomotion in contrast to the most known prototypes of this kind. Therefore, theoretical and experimental investigations of an untethered locomotion system based on a simple tensegrity structure, consisting of two disconnected compressed curved members connected to a continuous net of twelve prestressed tensioned members with pronounced elasticity, are considered. Planar locomotion is induced by the movement of only two drive units as internal masses along the curved compressed members. Theoretical considerations show the influence of the geometrical system parameters on the movement behavior of the system. With the help of experimental investigations, by using motion-capturing technique, main properties of the locomotion performance of a prototype are discussed.



https://doi.org/10.1109/AIM.2017.8014070
Pozo Fortuni´c, Edmundo; Becker, Felix; Zimmermann, Klaus; Cuellar, Francisco;
Bristle-bots in swarm robotics - approaches on agent development and locomotion. - In: 2017 IEEE International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM) : 3-7 July 2017.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, ISBN 978-1-5090-6000-9, (2017), S. 1424-1429

Bristle-bots are vibration-driven mobile robots characterized by small size, high speed, simple design and low costs for production and application - qualities which are advantageous for agents of swarm robotics. Current studies have focused on their natural behaviour on confined spaces, navigation capabilities through pipes, and mathematical modelling of the bristle-based motion, however, trajectory generation capabilities were not evaluated. Therefore, this paper presents our robot "Donipodis", a mobile micro-robot for swarm robotics research. Our robot uses a single vibro-motor controlled over an 8-bit microprocessor that generates locomotion using bristles. It possess two IR receivers at its front as antennae and one IR transmitter at its back for peer-to-peer communications, an RGB colour identifier and IrDA communication for master host programming. A modelling of the micro-robot was also developed. Simulations and experimental results show a proper modelling of the locomotion and performance over displacement with slightly curved trajectories. Translation and rotation speeds characterization results show potential for controllable trajectory generation by varying the motor speed properties (PWM frequency and duty cycle) and direction.



https://doi.org/10.1109/AIM.2017.8014218
Becker, Felix; Seith, Rebecca; Köhring, Sebastian; Voges, Danja; Witte, Hartmut; Zimmermann, Klaus;
Mehrkörperdynamische Modelle und Methoden der Bewegungsanalyse zur Diagnostik und Prävention von Störungen der Bewegungskontrolle. - In: Prävention von arbeitsbedingten Gesundheitsgefahren und Erkrankungen. - [Jena : Verlag Bussert & Stadeler, (2017), S. 377-384

Faenger, Bernd; Michaelis, Anne; Schumann, Nikolaus-Peter; Lutherdt, Stefan; Becker, Felix; Witte, Hartmut; Pezoldt, Kerstin; Scholle, Hans-Christoph;
Generation 50plus auf der Überholspur - Nahfeld-Mobilitätssysteme im Vergleich. - In: Prävention von arbeitsbedingten Gesundheitsgefahren und Erkrankungen. - [Jena : Verlag Bussert & Stadeler, (2017), S. 345-348

Carlstedt, Matthias;
A contribution to the experimental validation in Lorentz force eddy current testing. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2017. - 1 Online-Ressource (xviii, 143 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2017

Die zerstörungsfreie Materialprüfung elektrisch leitfähiger Komponenten und Baugruppen ist ein integraler Bestandteil im Produktlebenszyklus heutiger technischer Produkte. Insbesondere im Automobilbau sowie der Luft- und Raumfahrttechnik ist durch den Einsatz moderner Leichtbaumaterialien die Entwicklung immer leistungsfähigere mechanischer Komponenten möglich. Diese hochbeanspruchbaren Bauteile müssen sowohl in der Fertigungsphase als auch in der späteren Betriebsphase auf ihre strukturelle Integrität geprüft werden, um einen sicheren und zuverlässigen Betrieb gewährleisten zu können. Die in dieser Arbeit untersuchte Lorentzkraft-Wirbelstromprüfung ist eines der Prüfverfahren, welche in diesem Zusammenhang erforscht und weiterentwickelt werden. Nach einer kurzen Einführung in den Stand der Technik der zerstörungsfreien Materialprüfung und einer Vorstellung der relevanten Märkte, werden die vorangegangen Arbeiten auf dem Gebiet der bewegungsinduzierten Wirbelstromprüfverfahren beleuchtet. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf den experimentellen Untersuchungen, welche in vorangegangenen Machbarkeitsstudien erfolgreich durchgeführt wurden. Die Betrachtung der für das Messprinzip relevanten physikalischen Phänomene ermöglicht mittels der durchgeführten Dimensionsanalyse einen vertiefenden Einblick in die Wechselwirkungen der elektromagnetischen und geometrischen Größen. Umfassende numerische Studien begleiten diese Untersuchung und führen zur Formulierung von praktischen Skalierungsregeln. Den umfassendsten Teil der Arbeit bilden die Klassifizierung und die systematische Beschreibung des untersuchten Messverfahrens, sowie die repräsentative Darstellung experimenteller Studien. Hierbei kommt ein mehrkomponentiges Sensorsystem zum Einsatz, welches die zeitgleiche Erfassung der auftretenden Messkräfte sowie deren Beschleunigungswirkung auf den Messaufbau ermöglicht. Das idealisierte Messverfahren wird durch die Betrachtung der beteiligten physikalischen Größen als Zufallsvariablen zu einem realen Messprozess erweitert. Dabei zeigt sich, dass die statistischen Eigenschaften des Messprozesses nicht zeitunabhängig sind und somit ein Messsignal einer einzelnen Messung kein vollständiges Messergebnis, im Sinne einer experimentellen Standardabweichung, liefern kann. Aus dieser Einsicht heraus werden Ansätze für die Bildung von künstlichen Signalscharen beschrieben und in unterschiedlichen experimentellen Studien erprobt. Diese Signalensembles, welche aus Einzelsignalen bestehen, ermöglichen dabei erstmals eine statistische Auswertung der Messergebnisse. Einen Neuheitswert stellt ebenfalls die in der Arbeit vorgestellte Erweiterung des Messmodells zu einem nicht rückwirkungsfreien Messverfahren dar, welches die mechanische Wechselwirkung der Lorentzkraft und des mechanischen Messaufbaus beschreibt. Hierfür werden für zwei praktisch relevante Beispiele geeignete Verfahren zur Systemidentifikation vorgestellt, welche sowohl in der Signalvorverarbeitung als auch der modellspezifischen Parameterschätzung eine einfache Modellbildung des mechanischen Systems ermöglichen. Aus den so gewonnenen mechanischen Modellen wird anschließend beispielhaft der Entwurf digitaler Filter zur Kompensation des frequenzabhängigen Übertragungsverhaltens dargestellt.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017000307
Becker, Felix; Zimmermann, Klaus; Lysenko, Victor; Minchenya, Vladimir;
New methods for designing the moving robots using biological prototypes. - Minsk. - 1 Online-Ressource (1 Seite). - Online-Ausgabe: Novye napravlenija razvitija priborostroenija : materialy 10-j meždunarodnoj naučno-techničeskoj konferencii molodych i studentov, Minsk, 26-28 aprelja 2017 g. / Belorusskij Nacional'nyj Techniceskij Universitet. Redkol.: O.K. Gusev. - Minsk, 2017. - T. 1, S. 226

http://rep.bntu.by/handle/data/30963
Helbig, Thomas; Zárate, José; Voges, Danja; Behn, Carsten; Witte, Hartmut;
Mechanical bearings with tunable compliance - the follicle-sinus-complex as paragon. - In: Bionik: Patente aus der Natur. - Bremen : Bionik-Innovations-Centrum (B-I-C), ISBN 978-3-00-055030-0, (2017), S. 261-267

Siedler, Konrad; Behn, Carsten;
Adaptively controlled dynamical behavior of sensory systems based on mechanoreceptors. - In: International journal of structural stability and dynamics : IJSSD.. - Singapore [u.a.] : World Scientific, ISSN 02194554, Bd. 17 (2017), 5, S. 1740002, insges. 14 S.

https://doi.org/10.1142/S0219455417400028
Böhm, Valter; Sumi, Susanne; Kaufhold, Tobias; Zimmermann, Klaus;
Compliant multistable tensegrity structures. - In: Mechanism and machine theory : the scientific journal of the International Federation for the Theory of Machines and Mechanisms.. - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 115 (2017), S. 130-148

In this paper, a method to identify compliant tensegrity structures with multiple states of self-equilibrium is described. The considered algorithm is based on the repeated use of a form-finding procedure, using the static Finite-Element-Method. The algorithm can be used in the development process of compliant multistable tensegrity structures with simple topologies, consisting of only few members. As examples four planar tensegrity structures with two or three stable equilibrium configurations are considered and verified experimentally. Furthermore, a specific kind of multistable tensegrity structures, which have identical convex hulls, but differing prestressed states in their equilibrium configurations, is investigated. The potential technical use of the considered structures is discussed in the context of shape-changing locomotion systems using transitions between their equilibrium configurations.



https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2017.04.013
Böhm, Valter; Kaufhold, Tobias; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus;
Dynamic analysis of a spherical mobile robot based on a tensegrity structure with two curved compressed members. - In: Archive of applied mechanics : (Ingenieur-Archiv).. - Berlin : Springer, ISSN 1432-0681, Bd. 87 (2017), 5, S. 853-864

The use of mechanically compliant tensegrity structures in mobile robotics is an attractive research topic. The mechanical properties and therefore the locomotion performance of mobile robots based on these structures can be adjusted reversibly during locomotion. In the present work, a rolling mobile robot, based on a simple tensegrity structure, consisting of two rigid disconnected curved members connected to a continuous net of eight prestressed tensioned members with pronounced elasticity, is considered. Pure rolling uniaxial locomotion and also planar locomotion can be realized with small control effort, induced by the movement of two internal masses. After kinematic considerations, the nonlinear equations of motion are derived and transient dynamic analyses are performed, to study the system behavior. Also the dependency of the rolling movement behavior on structural and actuation parameters is discussed. The uniaxial and planar locomotion performance of the system are verified experimentally.



https://doi.org/10.1007/s00419-016-1183-z
Sumi, Susanne; Böhm, Valter; Zimmermann, Klaus;
A multistable tensegrity structure with a gripper application. - In: Mechanism and machine theory : the scientific journal of the International Federation for the Theory of Machines and Mechanisms.. - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 114 (2017), S. 204-217

Multistable tensegrity structures are a new interesting class of compliant prestressed structures. Due to their beneficial properties, these structures are attractive for robotic applications. In this paper a gripper is introduced, which is based on a mechanical compliant, multistable tensegrity structure. The underlying tensegrity structure of the considered gripper is investigated in detail. The influence of the member parameters on the existence of multiple states of self-equilibrium and the mechanical compliance is discussed with the help of static geometric nonlinear analyses, based on the Finite Element Method. The dynamical behaviour of the structure, during the change between the equilibrium configurations, is considered. Therefor the dynamical equations of motion are derived. Then gripper arms are added to the tensegrity structure to obtain a gripper. Different actuation principles for the gripper are discussed. Additionally, a prototype of the gripper has been built and is presented, as well as, selected experimental results.



https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2017.04.005
Volkova, Tatiana I.; Böhm, Valter; Kaufhold, Tobias; Popp, Jana; Becker, Felix; Borin, Dmitry Yu.; Stepanov, Gennady V.; Zimmermann, Klaus;
Motion behaviour of magneto-sensitive elastomers controlled by an external magnetic field for sensor applications. - In: Journal of magnetism and magnetic materials : MMM.. - Amsterdam : North-Holland Publ. Co., ISSN 0304-8853, Bd. 431 (2017), S. 262-265

The development of sensor systems with a complex adaptive regulation of the operating sensitivity and behaviour is an actual scientific and technical challenge. Smart materials like magneto-sensitive elastomers (MSE) are seen as one potential solution for this problem, since their mechanical properties may be controlled by external magnetic fields. The present paper deals with the investigation of elastic and damping properties of MSE containing magnetically soft particles under the influence of a uniform magnetic field. Based on the measurement of the first eigenfrequency of free bending vibrations of a fixed beam, the effective Young's modulus is evaluated theoretically and also numerically using Finite Element Method. It is shown that this parameter, as well as the first eigenfrequency of the beam, increases monotonically with the magnitude of the applied magnetic field. The results are aimed to develop an acceleration sensor with adaptive magnetically controllable sensitivity range for the detection of external mechanical stimuli of the environment.



http://dx.doi.org/10.1016/j.jmmm.2016.10.009
Becker, Tatiana; Böhm, Valter; Naletova, Vera A.; Kaufhold, Tobias; Becker, Felix; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus;
A ferrofluid based artificial tactile sensor with magnetic field control. - In: Journal of magnetism and magnetic materials : MMM.. - Amsterdam : North-Holland Publ. Co., ISSN 0304-8853, Bd. 431 (2017), S. 277-280

The paper deals with a tactile sensor inspired by biological hairs of mammals. The working principle is based on the effect of the magnetic force exerted on a paramagnetic body submerged into a ferrofluid volume under the influence of a nonuniform magnetic field. The deflection of the sensor's rod caused by external mechanical stimuli may be unambiguously identified by the distortion of the magnetic field, which occurs due to the motion of the attached body in the ferrofluid. The magnetic force acting on the body is evaluated experimentally and theoretically for the nonuniform magnetic field of a permanent magnet. The controlled oscillations of the rod are realised by applying a nonuniform magnetic field of perodically altering direction.



http://dx.doi.org/10.1016/j.jmmm.2016.09.105
Niederschuh, Sandra J.; Helbig, Thomas; Zimmermann, Klaus; Schmidt, Manuela; Witte, Hartmut;
Kinematic response in limb and body posture to sensory feedback from carpal sinus hairs in the rat (Rattus norvegicus). - In: Zoology. - Amsterdam [u.a.] : Elsevier, ISSN 1873-2720, Bd. 121 (2017), S. 18-34

One of the most challenging adaptations within the therians has been to ensure dynamic stability of the trunk during rapid locomotion in highly structured environments. A reorganization of limb mechanics and development of new sensors has taken place within their stem lineage. Rats, which have a similar lifestyle to the first therians, possess sinus hairs specialized for tactile sensing. It is supposed that carpal sinus hairs have a role in sensing substrate properties and can thus induce adjustments in limb kinematics and body posture according to the different surface diameters and structures detected. This implies a shared sensorimotor control loop of sinus hairs and body posture. To investigate the role of the carpal sinus hairs during locomotion and to explore a possible interaction between limb and spine motion, spatiotemporal and kinematic parameters as well as the contact mechanics of the hairs with regard to the surface were quantified. Locomotion on a treadmill with continuous and discontinuous substrates was compared in the presence/absence of the carpal sinus hairs across a speed range from 0.2 m/s to 0.6 m/s. Recordings were taken synchronously using x-ray fluoroscopy and normal-light high-speed cameras. Our investigation revealed that the three tactile hairs made a triangle-like contact with the ground approximately 30 ms before touchdown of the forelimb. Within that time, it is likely that both the body posture and its oscillation are adjusted according to the different surface textures. The sensory input of the carpal sinus hairs induces a stabilization of the trajectory of the center of mass and, therefore, improves the dynamic stability of the trunk; conversely, the absence of the sensors results in a more crouched frontal body posture, similar to that seen in rats when they are moving in an unknown terrain. The carpal sinus hairs also sense the animal's speed during surface contact. This implicates an adjustment of the limb and spine kinematics, by increasing the speed-dependent effect or by increasing the distance between the trunk and the ground when the rat is walking faster.



http://dx.doi.org/10.1016/j.zool.2017.02.001
Linß, Sebastian; Schorr, Philipp; Zentner, Lena;
General design equations for the rotational stiffness, maximal angular deflection and rotational precision of various notch flexure hinges. - In: Mechanical sciences : MS ; an open access journal for theoretical and applied mechanics.. - Göttingen : Copernicus Publ., ISSN 2191-916X, Bd. 8 (2017), 1, S. 29-49

Notch flexure hinges are often used as revolute joints in high-precise compliant mechanisms, but their contour-dependent deformation and motion behaviour is currently difficult to predict. This paper presents general design equations for the calculation of the rotational stiffness, maximal angular elastic deflection and rotational precision of various notch flexure hinges in dependence of the geometric hinge parameters. The novel equations are obtained on the basis of a non-linear analytical model for a moment and a transverse force loaded beam with a variable contour height. Four flexure hinge contours are investigated, the semi-circular, the corner-filleted, the elliptical, and the recently introduced bi-quadratic polynomial contour. Depending on the contour, the error of the calculated results is in the range of less than 2 % to less than 16 % for the suggested parameter range compared with the analytical solution. Finite elements method (FEM) and experimental results correlate well with the predictions based on the comparatively simple and concise design equations.



https://doi.org/10.5194/ms-8-29-2017
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 1096-1216, 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.



http://dx.doi.org/10.1016/j.ymssp.2016.11.001
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.



http://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-45387-3_3
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

http://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-45387-3_11
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

Behn, Carsten; Steigenberger, Joachim; Sauter, Anton; Will, Christoph;
Pre-curved beams as technical tactile sensors for object shape recognition. - In: InfoWare 2016. - [Wilmington, Del.] : IARIA, ISBN 978-1-61208-066-6, (2016), S. 7-12

Recent research topics in bionics focus on the analysis and synthesis of animal spatial perception of their environment by means of their tactile sensory organs: vibrissae and their follicles. Using the vibrissae, these mammals (e.g., rats) are able to determine an obstacle shape using only a few contacts of the vibrissa with the object. The investigations lead to the task of creating models and a stringent exploitation of these models in form of analytical and numerical calculations to achieve a better understanding of this sense. The sensing lever element vibrissa for the stimulus transmission is frequently modeled as an EulerBernoulli bending rod. We assume that the rod is one-sided clamped and interacts with a rigid obstacle in the plane. But, most of the literature is limited to the research on cylindrical and straight, or tapered and straight rods. The (natural) combination of a cylindrical and pre-curved shape is rarely analyzed. The aim is to determine the obstacles contour by one quasi-static sweep along the obstacle and to figure out the dependence on the precurvature of the rod. To do this, we proceed in several steps: At first, we have to determine the support reactions during a sweep. These support reactions are equate with the observables an animal solely relies on and have to be measured by a technical device. Then, the object shape has to be reconstructed in using only these generated observables. The consideration of the precurvature makes the analytical treatment a bit harder and results in numerical solutions of the process. But, the analysis of the problem results in an extension of a former decision criterion for the reconstruction by the radius of pre-curvature. Is is possible to determine a formula for the contact point of the rod with the profile, which is new in literature in context of pre-curvature.



Kräml, Jonas; Behn, Carsten;
Gait transition in artificial locomotion systems using adaptive control. - In: . - [Setúbal, Portugal] : SCITEPRESS - Science and Technology Publications, Lda., (2016), S. 119-129

Naletova, Vera A.; Pelevina, Daria A.; Merkulov, Dmitri I.; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus;
Bi-stability of the deformation of a body with a magnetizable elastomer in a magnetic field. - In: Magnetohydrodynamics. - Salaspils : Inst. of Physics, Univ. of Latvia, ISSN 0024-998x, Bd. 52 (2016), 3, S. 357-368

Böhm, Valter; Kaufhold, Tobias; Schale, Florian; Zimmermann, Klaus;
Spherical mobile robot based on a tensegrity structure with curved compressed members. - In: 2016 IEEE International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM) : 12-15 July 2016.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, ISBN 978-1-5090-2065-2, (2016), S. 1509-1514

The use of mechanically compliant tensegrity structures in mobile robots is an attractive research topic. This paper describes a new concept for rolling locomotion of mobile robots based on tensegrity structures. In particular, an untethered locomotion system based on a simple tensegrity structure, consisting of two rigid disconnected compressed curved members connected to a continuous net of twelve prestressed tensioned members with pronounced elasticity, is considered. The locomotion is induced by the movement of two internal masses. The working principle of the system is discussed with the help of kinematic considerations and verified with experimental tests.



http://dx.doi.org/10.1109/AIM.2016.7576984
Becker, Felix; Faenger, Bernd; Mixanek, Florian; Wik, Alexander; Brandl, Michael; Köhring, Sebastian; Lutherdt, Stefan; Scholle, Hans-Christoph; Witte, Hartmut; Zimmermann, Klaus;
Messung und Beurteilung der Schwingungsbelastung durch Ganz-Körper-Schwingungen - eine Anleitung zur Nutzung von VDI 2057-1 und ISO 2631-5 mit Gegenüberstellung der Ergebnisse am Beispiel. - In: Prävention von arbeitsbedingten Gesundheitsgefahren und Erkrankungen. - [Quedlinburg] : Verlag Bussert & Stadeler, (2016), S. 345-352

Täglich ist der Mensch Schwingungen ausgesetzt. Die Normen ISO 2631-5 und VDI 2057-1 haben den Anspruch, standardisierte Mess- und Auswertungsmethoden bereitzustellen, um das Gefährdungspotential solcher mechanischen Einwirkungen einschätzen zu können. Jedoch ist ihre Anwendung nicht trivial. Besonders die Signalaufnahme, -umrechnung und -auswertung erfordern Expertenwissen. In diesem Artikel werden, die in den Normen beschriebenen Vorgehensweisen zur Gefährdungseinschätzung von Ganz-Körper-Schwingungen erläutert, exemplarisch durchgeführt und die Ergebnisse verglichen. Als Beispiel dient ein Proband in einem elektrischen Rollstuhl. Messaufbau, Umrechnungen des Messsignals und die Bewertung der Gefährdung werden dargestellt. Es wird gezeigt, welche Einflüsse die verschiedenen zeitlichen Einwirkungsparameter auf die Berechnungsergebnisse haben. Es kann zusammengefasst werden, dass durch Anwendung der Normen nur unzureichende Prognosen für die Prävention von arbeitsbedingten Gesundheitsgefahren getroffen werden können, da die individuellen Eigenschaften der Probanden nicht berücksichtigt werden. Die Normen haben unterschiedliche Anwendungsbereiche und führen zu verschiedenen Gefährdungsbeurteilungen für ein und dieselbe Schwingungsbelastung.



Becker, Tatiana; Zeidis, Igor; Naletova, Vera A.; Zimmermann, Klaus;
The dynamical behavior of a spherical pendulum in a ferrofluid volume influenced by a magnetic force. - In: Archive of applied mechanics : (Ingenieur-Archiv).. - Berlin : Springer, ISSN 1432-0681, Bd. 86 (2016), 9, S. 1591-1603

The paper deals with a spherical pendulum inside a spherical ferrofluid volume in the presence of an uniform magnetic field. The problem is motivated by biological tactile sensors of mammals. These thin long hairs, called vibrissae, grow from a special follicle incorporating a capsule of blood and are used by mammals for exploration of the surrounding area. We propose a continuum model of the viscoelastic support of a vibrissa inside the follicle as a spherical volume filled with ferrofluid. It is a stable colloidal suspension of nanoscale ferromagnetic particles in a viscous carrier liquid. The tactile hair is modeled as a rigid rod with a spherical body at the end, which is submerged inside the ferrofluid. Using analytic expressions for the magnetic force acting on a paramagnetic body in the presence of an uniform magnetic field, Euler's equations of motion of the spherical pendulum are derived. The conditions for the maximum possible magnitude of the magnetic force acting on the body are analyzed. It is shown that the dynamical behavior of the pendulum may be controlled by means of an uniform applied magnetic field. The results are important for the development of artificial tactile sensors.



http://dx.doi.org/10.1007/s00419-016-1137-5
Becker, Felix; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus; Cuéllar, Francisco; Pozo Fortuni´c, Juan Edmundo; Lysenko, Victor; Minchenya, Vladimir T.;
Vibrochody v robototechnike roja - novye podchody v modelirovanii i razvitii agenta :
Bristlebots in swarm robotics - new approaches in modeling and agent development. - In: . - Kursk, ISBN 978-5-7681-1116-8, (2016), S. 75-84

Bristlebots are vibration-driven mobile robots. They are characterized by small size, high speed, simple design and low costs of production and application, which are advantageous qualities for agents of swarm robotic systems. In this paper, new approaches in modeling and development of swarm agents are given. It is shown that a simple mass point model can be used to simulate the motion behavior of a bristlebot as complex as necessary for swarm studies. A robot prototype is presented, which has on-board everything needed as a robotic agent. The results of simulations and experiments are presented and compared.



Becker, Felix; Börner, Simon; Lichtenheldt, Roy; Zimmermann, Klaus;
Enabling autonomous locomotion into sand - a mobile and modular drilling robot. - In: Robotics in the era of digitalisation. - Berlin : VDE Verlag, ISBN 978-3-8007-4231-8, (2016), S. 307-312

Established robots for locomotion into sandy soil are dominated by hammering systems. In this paper, we study an alternative design using a screw-driven mechanism. A testbed to find an efficient design is developed. Dependencies between velocity, drilling torque and depth are measured for different screw prototypes. The results show that the design of the screw is critical for the creation of fast and efficient mobile robots. Based on the experimental results, a prototype of an autonomous drilling robot is designed. With a torque of 0.66 Nm it is able to reach a depth of 20 cm within 2 min.



Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor; Schale, Florian; Flores-Alvarez, Pedro Alonso;
Mechanics of mobile robots with mecanum wheels. - In: ROMANSY 21 - Robot design, dynamics and control. - [Cham] : Springer, ISBN 978-3-319-33713-5, (2016), S. 103-111

Cicconofri, Giancarlo; Becker, Felix; Noselli, Giovanni; Desimone, Antonio; Zimmermann, Klaus;
The inversion of motion of bristle bots: analytical and experimental analysis. - In: ROMANSY 21 - Robot design, dynamics and control. - [Cham] : Springer, ISBN 978-3-319-33713-5, (2016), S. 225-232

Bristle bots are vibration-driven robots actuated by the motion of an internal oscillating mass. Vibrations are translated into directed locomotion due to the alternating friction resistance between robots' bristles and the substrate during oscillations. Bristle bots are, in general, unidirectional locomotion systems. In this paper we demonstrate that motion direction of vertically vibrated bristle systems can be controlled by tuning the frequency of their oscillatory actuation. We report theoretical and experimental results obtained by studying an equivalent system, consisting of an inactive robot placed on a vertically vibrating substrate.



Behn, Carsten; Heinz, Leo; Krüger, Martin;
Kinematic and dynamic description of non-standard snake-like locomotion systems. - In: Mechatronics : the science of intelligent machines ; an international journal.. - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, ISSN 1873-4006, Bd. 37 (2016), S. 1-11

http://dx.doi.org/10.1016/j.mechatronics.2015.10.010
Bolotnik, Nikolai N.; Pivovarov, Mikhail; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus;
On the motion of lumped-mass and distributed-mass self-propelling systems in a linear resistive environment. - In: ZAMM : journal of applied mathematics and mechanics.. - Berlin : Wiley-VCH, ISSN 1521-4001, Bd. 96 (2016), 6, S. 747-757

http://dx.doi.org/10.1002/zamm.201500091
Böhm, Valter;
Mechanik von Tensegrity-Strukturen und ihre Anwendung in der mobilen Robotik. - Ilmenau. - xiv, 225 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Habilitationsschrift 2016

Eine größere Effizienz mobiler Roboter wird zukünftig neue, nicht konventionelle Fortbewegungsprinzipien erfordern. Bei der Inspektion von komplexen, unstrukturierten Umgebungen ist der Einsatz von formvariablen Lokomotionssystemen mit ausgeprägter mechanischer Nachgiebigkeit vorteilhaft bzw. unbedingt erforderlich. Mechanisch vorgespannte nachgiebige Strukturen erlauben eine solche geforderte Formvariabilität mit nur wenigen Aktuatoren bei gleichzeitig einfachem Aufbau. Eine Klasse dieser Strukturen bilden nachgiebige Tensegrity-Strukturen. Das Ziel der Arbeit ist es, einen Beitrag zur Anwendung von nachgiebigen Tensegrity-Strukturen in Lokomotionssystemen zu leisten. Im Vordergrund steht dabei der systematische, modellbasierte Entwurf von Systemen basierend auf nichtkonventionellen Strukturen, nichtklassischer Aktuierung und Fortbewegungsart. Nach einleitenden Betrachtungen zu Tensegrity-Strukturen, ihrer Anwendung in der mobilen Robotik werden zunächst bekannte Lokomotionssysteme auf Basis der betrachteten Strukturen in der Arbeit klassifiziert. Anschließend erfolgen Betrachtungen zu den Besonderheiten eines Berechnungsverfahrens nach der statischen FE-Methode in Hinblick auf die Formfindung von nachgiebigen Tensegritätsstrukturen. Weiterhin werden Nachgiebigkeit und Formvariabilität charakterisierende Kenngrößen diskutiert. Den Schwerpunkt der Arbeit bilden Untersuchungen zu drei Klassen von Lokomotionssystemen auf Basis der betrachteten Strukturen: Systeme mit rollender und vibrationsinduzierter Fortbewegung sowie Systeme mit Fortbewegung auf Basis von multistabilen Tensegrity Strukturen mit mehreren Gleichgewichtskonfigurationen. Abschließend werden eine Zusammenfassung der durchgeführten Arbeiten und ein Ausblick gegeben.



Will, Christoph; Steigenberger, Joachim; Behn, Carsten;
Bio-inspired technical vibrissae for quasi-static profile scanning. - In: Informatics in control, automation and robotics. - Cham : Springer, ISBN 978-3-319-26451-6, (2016), S. 277-295

A passive vibrissa (whisker) is modeled as an elastic bending rod that interacts with a rigid obstacle in the plane. Aim is to determine the obstacle's profile by one quasi-static sweep along the obstacle. To this end, the non-linear differential equations emerging from Bernoulli's rod theory are solved analytically followed by numerical evaluation. This generates in a first step the support reactions, which represent the only observables an animal solely relies on. In a second step, these observables (possibly made noisy) are used for a reconstruction algorithm in solving initial-value problems which yield a series of contact points (discrete profile contour).



Becker, Tatiana; Zeidis, Igor; Witte, Hartmut; Schmidt, Manuela; Zimmermann, Klaus;
Analysis of the vibrissa parametric resonance causing a signal amplification during whisking behaviour. - In: Journal of bionic engineering. - Cham : Springer International Publishing, ISSN 2543-2141, Bd. 13 (2016), 2, S. 312-323

http://dx.doi.org/10.1016/S1672-6529(16)60304-9
Bolotnik, Nikolai N.; Pivovarov, Mikhail; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus;
The motion of a two-body limbless locomotor along a straight line in a resistive medium. - In: ZAMM : journal of applied mathematics and mechanics.. - Berlin : Wiley-VCH, ISSN 1521-4001, Bd. 96 (2016), 4, S. 429-452

http://dx.doi.org/10.1002/zamm.201400302
Eichfelder, Gabriele; Gerlach, Tobias; Sumi, Susanne;
A modification of the [alpha]BB method for box-constrained optimization and an application to inverse kinematics. - In: EURO journal on computational optimization. - Berlin : Springer, ISSN 2192-4414, Bd. 4 (2016), 1, S. 93-121

For many practical applications it is important to determine not only a numerical approximation of one but a representation of the whole set of globally optimal solutions of a non-convex optimization problem. Then one element of this representation may be chosen based on additional information which cannot be formulated as a mathematical function or within a hierarchical problem formulation. We present such an application in the field of robotic design. This application problem can be modeled as a smooth box-constrained optimization problem. We extend the well-known alphaBB method such that it can be used to find an approximation of the set of globally optimal solutions with a predefined quality. We illustrate the properties and give a proof for the finiteness and correctness of our modified alphaBB method.



http://dx.doi.org/10.1007/s13675-015-0056-5
Will, Christoph;
Bio-inspired tactile sensors for contour detection using an FEM based approach. - In: 13th International Conference Dynamical Systems Theory and Applications. - Łód´z : Department of Automation, Biomechanics and Mechatronics, (2015), S. 304
- Enthalten in Abstracts

Behn, Carsten; Heinz, Leo; Krüger, Martin;
Non-classical models of worm- and snake-like robotic systems. - In: Paper. - [Gda´nsk], (2015), insges. 9 S.

Sauter, Anton; Will, Christoph; Steigenberger, Joachim; Behn, Carsten;
Artificial tactile sensors with pre-curvature for object scanning. - In: Mathematical and numerical approaches. - Łód´z : Department of Automation, Biomechanics and Mechatronics, ISBN 978-83-7283-706-6, (2015), S. 425-436

Böhm, Valter; Kaufhold, Tobias; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus;
Dynamic analysis of the rolling locomotion of mobile robots based on tensegrity structures with two curved compressed components. - In: Mathematical and numerical approaches. - Łód´z : Department of Automation, Biomechanics and Mechatronics, ISBN 978-83-7283-706-6, (2015), S. 105-116

Behn, Carsten; Bolotnik, Nikolai N.; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus;
Mechanics of terrestrial locomotion systems in application to mobile robots. - In: Mathematical and numerical approaches. - Łód´z : Department of Automation, Biomechanics and Mechatronics, ISBN 978-83-7283-706-6, (2015), S. 91-104

Siedler, Konrad; Behn, Carsten;
Long-term behavior of adaptive strategies for artificial sensors due to receptors. - In: Control and stability. - Łód´z : Department of Automation, Biomechanics and Mechatronics, ISBN 978-83-7283-708-0, (2015), S. 551-562

Carlstedt, Matthias; Brauer, Hartmut; Zimmermann, Klaus; Gerlach, Erik; Uhlig, Robert Peter;
Identification of mechanical systems in Lorentz force eddy current testing. - In: Problems of mechanics. - Tbilisi : Mezhdunarodnaia Federatsiia po mashinam i mekhanizmam Gruzii, ISSN 1512-0740, (2015), No. 4(61), S. 16-31

The paper deals with the mechanical modeling of the dynamics of force-proving instruments in the framework of Lorentz Force Eddy Current Testing (LET). An experimental setup for this kind of measurements is presented and the obtained Lorentz force signals are analyzed. The process of system identification is discussed for two different scenarios, using force profiles, computed in numerical field simulations, as known input signals. In the first case, two independent Single-lnput/Single-Output models were used to describe the dominant dynamical behavior of the experimental setup at relative high velocities. In the second case, a Multi-Input/Multi-Output model with three degree of freedoms is used to model the dynamics of a modified setup with a complex Haibach structure instead of a cylindrical permanent magnet. The signal analysis and the derivation of the Multi-Input/Multi-Output transfer function are emphasized and discussed in detail. LET requires a high velocity constancy during the linear motion of the specimen. Therefore, a mechanisms and its control is discussed, which is generating such aproperty on the output.



Will, Christoph; Steigenberger, Joachim; Behn, Carsten
Obstacle scanning by technical vibrissae with compliant support. - Ilmenau : Techn. Univ., Inst. für Mathematik, 2015. - Online-Ressource (PDF-Datei: 22 S., 773,5 KB). . - (Preprint. - M15,07)

Rodents, like mice and rats, use tactile hairs in the snout region (mystacial vibrissae) to acquire information about their environment, e.g. the shape or contour of obstacles. For this, the vibrissa is used for the perception of stimuli due to an object contact. Mechanoreceptors are processing units of this stimuli measured in the compliant support (follicle sinus complex). We use this behavior from biology as an inspiration to set up a mechanical model for object contour scanning. An elastic bending rod interacts with a rigid obstacle in the plane. Analyzing only one quasi-static sweep of the rod along the obstacle (in contrast to literature), we determine a) the support reactions (the only observables of the problem), and then b) the (discrete) obstacle contour in form of a set of contact points. In doing this, we first assume a stiff support (clamping) of the vibrissa, but in a next step we increase the elasticity of the support in focussing on a bearing with a rotational spring (also to control or delimitate the bending moment at the support). Thereby, we present a fully analytical treatment of the non-linear differential equations emerging from Bernoulli's rod theory and a representation by Standard Elliptic Integrals.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=26923
Kohlhof, Hendrik; Zimmermann, Klaus; Marschner, Uwe; Witte, Hartmut
A biomechatronic approach to support explantation of endoprostheses. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 60.2015, S1, S. S148

http://dx.doi.org/10.1515/bmt-2015-5006
Zimmermann, Klaus; Steigenberger, Joachim;
Das Fachgebiet Technische Mechanik. - In: Jenaer Jahrbuch zur Technik- und Industriegeschichte. - Jena : Vopelius, ISSN 2198-6746, Bd. 18 (2015), S. 381-400

Behn, Carsten;
Modeling, analysis and control of mechanoreceptors with adaptive features. - In: Informatics in control, automation and robotics. - Cham [u.a.] : Springer, ISBN 978-3-319-10890-2, (2015), S. 349-366

Helbig, Thomas; Voges, Danja; Schilling, Cornelius; Niederschuh, Sandra; Husung, Isabel; Volkova, Tatjana; Zimmermann, Klaus; Schmidt, Manuela; Witte, Hartmut
Vom Tasthaar zum Sensor - Technische Biologie und Biomechatronik am Beispiel der Sinushaare von Rattus norvegicus. - In: Bionik: Patente aus der Natur. - Bremen : Bionik-Innovations-Centrum, ISBN 978-3-00-048202-1, (2015), S. 204-210

Bolotnik, Nikolai N.; Pivovarov, Mikhail; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus;
Control of a chain-like locomotion system subject to undulatory excitation. - In: IFAC-PapersOnLine. - Frankfurt : Elsevier, ISSN 2405-8963, Bd. 48 (2015), 1, S. 836-841

http://dx.doi.org/10.1016/j.ifacol.2015.05.012
Becker, Felix;
An approach to the dynamics of vibration-driven robots with bristles. - In: IFAC-PapersOnLine. - Frankfurt : Elsevier, ISSN 2405-8963, Bd. 48 (2015), 1, S. 842-843

http://dx.doi.org/10.1016/j.ifacol.2015.05.120
Becker, Felix;
Zur Mechanik vibrationsgetriebener Roboter für terrestrische und aquatische Lokomotion. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2015. - Online-Ressource (PDF-Datei: XIX, 149 S., 11,82 MB). Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2015

Der Gegenstand der Arbeit ist die Mechanik von mobilen Robotern für terrestrische und aquatische Lokomotion. In den untersuchten Systemen wird die periodische Erregung eines inneren Antriebs durch nicht symmetrische Systemeigenschaften in eine gerichtete Fortbewegung gewandelt. Eine zweidimensionale Steuerbarkeit der Systeme wird durch frequenzabhängige mechanische Eigenschaften erreicht. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der mathematisch-mechanischen Beschreibung der Roboter mittels analytischer und numerischer Methoden sowie ihrer experimentellen Untersuchung. Prototypen mobiler Roboter dienen dem funktionellen Nachweis. Auf Basis von mechanischen Grundlagen werden terrestrische und aquatische Lokomotionsarten vorgestellt und klassifiziert. Mit Blick auf die praktische Realisierung von mobilen Robotern für unterschiedliche Umgebungsbedingungen werden Antriebssysteme in ihrer Eignung als Vibrationsquellen bewertet. Piezoelektrische Antriebe besitzen dabei besonderes Potential. Eine umfassende Analyse des Standes der Technik zeigt die Anwendbarkeit von vibrationsgetriebener Lokomotion für miniaturisierte technische Anwendungen. Systeme mit Borsten dienen der unidirektionalen terrestrischen Lokomotion. Mittels eines Mehrkörpersystemmodells und experimentellen Untersuchungen werden die verschiedenen Wirkungsmechanismen analysiert. Ein Prototyp für die Fortbewegung in Röhren wird vorgestellt. Für eine steuerbare zweidimensionale Lokomotion mit nur einem Antrieb müssen die Grenzen von klassischen Starrkörpersystemen überwunden werden. Der verfolgte Lösungsansatz nutzt das frequenzabhängige Schwingungsverhalten von elastischen Systemen, wie Balken oder Platten. Zur Untersuchung werden kontinuumsmechanische Modelle sowie Finite-Elemente-Methoden verwendet und durch experimentelle Untersuchungen erweitert. Die Erkenntnisse werden für die Entwicklung eines programmier- und fernsteuerbaren Prototyps benutzt. Sein Bewegungsverhalten kann durch die Änderung der Antriebsfrequenz auf verschiedenen Untergründen gesteuert werden. Das System erreicht Geschwindigkeiten bis 100 mm/s und kann das Fünffache seiner Masse transportieren. Abschließend wird ein innovativer Prototyp vorgestellt, der mit einem einzigen Antrieb eine steuerbare Lokomotion auf festem Untergrund und an der Oberfläche von Flüssigkeiten durchführen kann. Das terrestrische und aquatische Bewegungsverhalten wird untersucht und die Tragfähigkeit solcher Systeme auf Basis eines hydrostatischen Modells bestimmt.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=26306
Behn, Carsten; Loepelmann, Peter; Steigenberger, Joachim
Analysis and simulation of adaptive control strategies for uncertain bio-inspired sensor systems. - In: Mathematics in engineering, science and aerospace. - Cambridge : Cambridge Scientific Publ., ISSN 2041-3165, Bd. 6 (2015), 3, S. 567-588

We consider mechanical systems, that are not known precisely. In detail, we assume that the system parameters are unknown (uncertainty of system). Moreover, we allow for uncertainties with respect to perturbations from the environment (ground excitations). Such (non-linearly perturbed) systems need adaptive controllers which achieve a pre-defined control objective. Almost all known controllers offer the same drawback: (possibly unboundedly) monotonically increasing gain parameters. For application it is necessary to design improved adaptation laws. We present numerical simulations of several models primarily in application to a bio-inspired sensor model.



Böhm, Valter; Naletova, Vera A.; Popp, Jana; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus
Material transport of a magnetizable fluid by surface perturbation. - In: Journal of magnetism and magnetic materials : MMM.. - Amsterdam : North-Holland Publ. Co., ISSN 0304-8853, Bd. 395 (2015), S. 67-72

http://dx.doi.org/10.1016/j.jmmm.2015.07.036
Faenger, Bernd; Becker, Felix; Brandl, Michael; Fränzel, Norbert; Fremerey, Maximilian-Otto; Köhring, Sebastian; Lawin, Meike; Lutherdt, Stefan; Michaelis, Anne; Weichert, Frank
Mobilitätssysteme für Best Ager (50plus): neue Präventionsansätze - Update 2014. - In: Prävention von arbeitsbedingten Gesundheitsgefahren und Erkrankungen. - Quedlinburg : Bussert & Stadeler, ISBN 978-3-942115-35-3, (2015), S. 355-375

Zhao, Xin;
A contribution to the computer aided development of an electrical window regulator system : mechatronic models, parameter identification and numerical simulations. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2015. - Online-Ressource (PDF-Datei: XX, 192 S., 23,03 MB). Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2015

Die Arbeit orientiert sich daran, Modelle und Simulationen von elektrischen Fensterhebersystemen zu entwickeln. Das Ziel ist ein verbessertes Verständnis des Systemverhaltens und Einfluss von Parametern zu erlangen. Vor dem Hintergrund, dass Fensterhebersysteme komplizierte mechatronische Systeme darstellen, wird die Simulation als Werkzeug vermehrt eingesetzt. In dieser Arbeit werden verschiedene Simulationen von mechatronischen Systemen auf unterschiedlichen Ebenen verglichen. Applikationen von Fensterhebersimulationen werden zusummengefasst und bewertet. Basierend auf dieser Auswertung wurde die Systemsimulation mit der Modellierungssprache, VHDL-AMS, als Methode ausgewählt. Bevor sich tiefgründig mit der Modellierung von Fensterhebersystemen beschäftigt wird, soll zuvor ein stark abstrahiertes analytisches Modell für die Bewertung des dynamischen Verhaltens erstellt werden. Grundlegend besitzt das Modell 2 Freiheitsgrade und besteht aus 2 Massen, die über eine Feder und einen Dämpfer verbunden sind. Eine Masse stellt die Glasscheibe und die andere die Massenträgheit des Motorankers dar. Mit der Mittelwertmethode wird das analytische Modell hinsichtlich der Stabilitätsbedingungen untersucht. Die Modellbildung des Fensterhebersystems beginnt mit der Aufteilung des Systems in einzelne Komponenten, basierend auf deren Funktion. Die Komponenten, wie z.B. elektrische Motoren, Hebemechaniken, Türrahmen, Elektroniken, etc., werden untersucht und anschließend Modelle erstellt, um ihre elektrische oder mechanische Funktionsweise zu beschreiben. Abhängig von der Komplexität wird die Technik der Modellierung ausgesucht, zum Beispiel physikalische oder verhaltensmäßige Modellierung oder eine Kombination von beiden. Die Parameter der Modelle wurden anhand von gesammelten Informationen von Komponentenlieferanten, existierenden Datenbanken und Messungen ermittelt. Komponentenmodelle wurden anhand von Messdaten verifiziert, z.B. Motorkennlinie. Die Systemsimulation beschäftigt sich mit der Integration von allen Komponentenmodellen in eine Simulation und imitiert Ausführung der Fensterhebersysteme in verschiedenen Lastfällen. In einer konkreten Applikation wurden die Ergebnisse der Messung und der Simulation anhand der Werte von wichtigen Signalen, die den Status des Systems abbilden, wie zum Beispiel Drehzahl und Strom des Motors, verglichen. Außerdem wurde die Einklemmschutzfunktion quantitativ durch Messung der Einklemmkräfte bei verschiedenen Spannungen verglichen. Trotzdem sind die Simulationen nicht auf die demonstrierten Beispiele dieser Arbeit limitiert. Teilsystemsimulationen mit dem Schwerpunkt auf der Untersuchung von Komponenten können auch mit den Komponentenmodellen entwickelt werden.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=26178
Zimmermann, Klaus;
Mechanische Systeme. - In: Taschenbuch der Mechatronik. - München : Fachbuchverlag Leipzig im Carl-Hanser-Verlag, (2015), S. 224-271
- Literaturangaben

Eichfelder, Gabriele; Gerlach, Tobias; Sumi, Susanne
A modification of the [alpha]BB method for box-constrained optimization and an application to inverse kinematics. - Ilmenau : Techn. Univ., Inst. für Mathematik, 2015. - Online-Ressource (PDF-Datei: 25 S., 1,58 MB). . - (Preprint. - M15,04)

For many practical applications it is important to determine not only a numerical approximation of one but a representation of the whole set of globally optimal solutions of a non-convex optimization problem. Then one element of this representation may be chosen based on additional information which cannot be formulated as a mathematical function or within a hierarchical problem formulation. We present such an application in the field of robotic design. This application problem can be modeled as a smooth box-constrained optimization problem. For determining a representation of the global optimal solution set with a predefined quality we modify the well known BB method. We illustrate the properties and give a proof for the finiteness and correctness of our modified BB method.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=26001
Steigenberger, Joachim; Behn, Carsten; Will, Christoph
Mathematical model of vibrissae for surface texture detection. - Ilmenau : Techn. Univ., Inst. für Mathematik, 2015. - Online-Ressource (PDF-Datei: 18 S., 489,3 KB). . - (Preprint. - M15,03)

The plane elastic bending rod serves as a model of biological and artificial vibrissae. One task of vibrissae is to scan surfaces in order to detect their textures. We sketch the theory of static bending rod problems with a view to this field of applications. The solutions of the respective autonomous boundary value problems are given analytically. Numerical simulations are done in some worked out examples. Being aware of the fact that (1) in papers, object detecting by means of touch is seemingly exclusively investigated under the assumption of ideal contact (no stiction or friction), and (2) our present omission of this assumption is based upon simplifying model properties, the conclusions give some corresponding discussions and proposals for improvements and necessary work in future.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=25964
Böhm, Valter; , ; ,
An approach to the dynamics and control of a planar tensegrity structure with application in locomotion systems. - In: International journal of dynamics and control. - Berlin : Springer, ISSN 2195-2698, Bd. 3 (2015), 1, S. 41-49

http://dx.doi.org/10.1007/s40435-014-0067-8
Behn, Carsten; Will, Christoph; Steigenberger, Joachim;
Unlike behavior of natural frequencies in bending beam vibrations with boundary damping in context of bio-inspired sensors. - In: InfoWare 2014. - [Wilmington, Del.] : IARIA, (2014), S. 75-84

In this paper, we introduce certain models which arise in investigating some vibration problems of bio-inspired, vibrissa-like sensor models. Some approaches to the modeling of the biological paragon vibrissa use rigid body models in which a rod-like vibrissa is supported by a combination of spring and damping elements modeling the viscoelastic properties of the follicle-sinus complex. However, all the rigid body models can only offer limited information about the functionality of the biological sensory system. Therefore, we deal with bending problems of continuous beam systems. We present various beams with different supports (clamped and pivoted with discrete viscoelastic couplings) which are to model the biological tissues. This is new in and different from literature. We focus on investigations of the natural frequency spectra of various systems. The knowledge of dynamical characteristics is important for the design of artificial sensors. A close examination of vibrissa-like beam models with boundary damping exhibits features which are unlike in comparison to classical vibration systems.



Becker, Felix; Börner, Simon; Lysenko, Victor; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus;
On the mechanics of bristle-bots - modeling, simulation and experiments. - In: ISR/Robotik 2014 : 41st International Symposium on Robotics : 2-3 June 2014.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, (2014), insges. 6 S.

Bristle-bots are simple and tiny robots, which use bristles and internal vibration sources to perform locomotion. In this paper, the locomotion behavior of such systems is studied. An analytical model is presented and solved numerically for different configurations and parameters. The goal is to obtain the influence of the system parameters to the locomotion velocity. The numerical results are compared with experimental studies of a prototype. Furthermore the state of the art of mobile robots with bristles is presented.



http://ieeexplore.ieee.org/document/6840103/
Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor; Böhm, Valter; Kaufhold, Tobias; Becker, Tatiana; Krautz, Maria; Waske, Anja; Schrödner, Mario; Popp, Jana; Kästner, Markus; Spieler, Christian;
Mechanika aktuatorov na osnove magnitnych gibridnych materialov i ich priloženija v robototechnike, mikrofljuidike i sensornoj technologii :
Mechanics of actuators based on magnetic hybrid materials with applications for robotics, fluid control and sensor technology. - In: Problems of mechanics. - Tbilisi : Mezhdunarodnaia Federatsiia po mashinam i mekhanizmam Gruzii, ISSN 1512-0740, (2014), No. 4(57), Seite 23-41

Becker, Felix; Bondarev, Olga; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus; Abdelrahman, Mohamed; Adamov, Boris;
Issledovanie kinematiki i dinamiki mechaničeskoj sistemy s mekanum-kolesami :
An approach to the kinematics and dynamics of a four-wheel mecanum vehicle. - In: Problems of mechanics. - Tbilisi : Mezhdunarodnaia Federatsiia po mashinam i mekhanizmam Gruzii, ISSN 1512-0740, (2014), No. 2(55), Seite 27-37

Köhring, Sebastian; Lutherdt, Stefan; Michaelis, Anne; Becker, Felix; Brandl, Michael; Faenger, Bernd; Holder, Silvio; Fremerey, Max; Lawin, Meike; Fränzel, Norbert; Weichert, Frank; Witte, Hartmut;
Nahfeldmobilität - der Schlüssel zu einem selbstbestimmten Leben im Alter. - In: Mobilogisch!. - Berlin : Umkehr e.V., ISSN 1611-9169, (2014), 4, S. 1-5

Bolotnik, Nikolai N.; Pivovarov, Mikhail; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus
Dynamics and control of a two-module mobile robot on a rough surface. - In: Advances on theory and practice of robots and manipulators. - Cham [u.a.] : Springer, ISBN 978-3-319-07057-5, (2014), S. 141-148

Behn, Carsten;
Modeling the adjustment of receptor cells via adaptive [lambda]-stabilizing control. - In: Journal of Mechatronics. - Valencia, Calif. : American Scientific Publishers, ISSN 2326-2893, Bd. 2 (2014), 4, S. 275-290

This paper deals with the (adaptive) control of a sensory system. It is inspired by biological ideas concerning the behavior of animal receptor cells for the processing of information of the tactile sense. The equations of motion fall into the category of quadratic, finite-dimensional, nonlinearly perturbed, multi-input, multi-output systems (MIMO-systems) of relative degree two. Then, the typical adjustment of the receptor cells to continuing signals (described as perturbations from the environment) is realized via a universal adaptive control strategy, which also allows system parameter uncertainties, i.e., lack of precise knowledge. We present three control strategies, analytical proofs and simulations.



http://dx.doi.org/10.1166/jom.2014.1069
Fremerey, Max; Köhring, Sebastian; Nassar, Omar; Schöne, Manuel; Weinmeister, Karl; Becker, Felix; Џorџevi´c, Goran; Witte, Hartmut
Design of a phase-shifting double-wheg-module for quadruped robots. - In: Shaping the future by engineering : 58th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, 8 - 12 September 2014 ; proceedings.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2014), insges. 10 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-037:5
Schmidt, Manuela; Witte, Hartmut; Zimmermann, Klaus; Niederschuh, Sandra; Helbig, Thomas; Voges, Danja; Husung, Isabel; Volkova, Tatiana; Will, Christoph; Behn, Carsten
Technical, non-visual characterization of substrate contact using carpal vibrissae as a biological model: an overview. - In: Shaping the future by engineering : 58th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, 8 - 12 September 2014 ; proceedings.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2014), insges. 15 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-175:8
Baldeweg, Daniel; Will, Christoph; Behn, Carsten
Transversal vibrations of beams in context of vibrassae consisting of foundations, discrete supports and various sections. - In: Shaping the future by engineering : 58th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, 8 - 12 September 2014 ; proceedings.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2014), insges. 20 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-081:7
Becker, Felix; Börner, Simon; Kästner, Tobias; Lysenko, Victor; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus
Spy bristle bot - a vibration-driven robot for the inspection of pipelines. - In: Shaping the future by engineering : 58th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, 8 - 12 September 2014 ; proceedings.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2014), insges. 7 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-042:4
Abdelrahman, Mohamed; Zeidis, Igor; Bondarev, Olga; Adamov, Boris; Becker, Felix; Zimmermann, Klaus
A description of the dynamics of a four-wheel Mecanum mobile system as a basis for a platform concept for special purpose vehicles for disabled persons. - In: Shaping the future by engineering : 58th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, 8 - 12 September 2014 ; proceedings.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2014), insges. 10 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-041:7
Will, Christoph; Steigenberger, Joachim; Behn, Carsten
Quasi-static object scanning using technical vibrissae. - In: Shaping the future by engineering : 58th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, 8 - 12 September 2014 ; proceedings.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2014), insges. 16 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-015:5
Heinz, Leo; Krüger, Martin; Behn, Carsten
Contribution to snake-like locomotion: mechanical and mathematical models. - In: Shaping the future by engineering : 58th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, 8 - 12 September 2014 ; proceedings.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2014), insges. 18 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-013:9
Lutherdt, Stefan; Becker, Felix; Brandl, Michael; Faenger, Bernd; Fränzel, Norbert; Fremerey, Max; Köhring, Sebastian; Lawin, Meike; Michaelis, Anne; Weichert, Frank
Silver-Mobility - near field mobility concepts for the age group 50+. - In: Shaping the future by engineering : 58th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, 8 - 12 September 2014 ; proceedings.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2014), insges. 12 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-151:2
Kaufhold, Tobias; Böhm, Valter; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus
An approach to magnetically actuated miniaturized compliant locomotion systems. - In: Shaping the future by engineering : 58th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, 8 - 12 September 2014 ; proceedings.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2014), insges. 10 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-110:4
Zhao, Xin; Petkun, Sergey; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus
Dynamical behavior of window regulator systems. - In: Shaping the future by engineering : 58th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, 8 - 12 September 2014 ; proceedings.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2014), insges. 9 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-051:4
Gorges, Stephan; Riehs, Christopher; Zimmermann, Klaus; Kästner, Tobias
A cascaded worm-like locomotion system - constructive design, software and experimental environment. - In: Shaping the future by engineering : 58th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, 8 - 12 September 2014 ; proceedings.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2014), insges. 7 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-046:5
Becker, Felix; Börner, Simon; James, Emmanuel; Minchenya, Vladimir; Zimmermann, Klaus
Low-cost piezoelectric actuators - analytical, numerical and experimental studies with a focus on mobile robotics. - In: Shaping the future by engineering : 58th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, 8 - 12 September 2014 ; proceedings.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2014), insges. 12 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-043:2
Noll, Andreas; Behn, Carsten
Fuzzy-adapted lane assist of vehicles with uncertainties. - In: Shaping the future by engineering : 58th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, 8 - 12 September 2014 ; proceedings.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2014), insges. 20 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-014:7
Behn, Carsten; Schwebke, Silvan
Gear shift patterns in uncertain terrestrial locomotion systems. - In: Applied non-linear dynamical systems. - Cham [u.a.] : Springer, (2014), S. 37-48

The paper focusses on various gear shift patterns in an uncertain terrestrial locomotion system, i.e., in a wormlike locomotion system (WLLS). A WLLS in this theory is understood as a system living in a straight line (one dominant linear dimension) with no active (i.e., driving) legs nor wheels. A mechanical model comprises a chain of discrete mass points (1) connected by viscoelastic force actuators and (2) having ground interaction via spikes which make the velocities unidirectional. A spike means any device which realizes this restriction. The distances between two consecutive mass points are changed by an adaptive controller. In combination with the ground contact spikes, this results in an undulatory locomotion of the system. Optimal gaits which achieve a defined number and succession of resting mass points as well as the resulting velocity are developed in numerical investigations. We present a gait shifting procedure incorporating a combination of speed adjustment and gait change that enables optimal crawling for predefined limits of actuator or spike force load.



Zimmermann, Klaus; , ; ,
Dynamics of mechanical systems with mecanum wheels. - In: Applied non-linear dynamical systems. - Cham [u.a.] : Springer, (2014), S. 269-279

Fiedler, Bernd; Gerlach, Erik; Husung, Isabel; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus; Füßl, Roland; Manske, Eberhard; Hausotte, Tino; Theska, René
Positioning with nanometre precision requires a high tech Nanopositioning and Nanomeasuring Machine and an optimal machine setup. - In: Shaping the future by engineering : 58th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, 8 - 12 September 2014 ; proceedings.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2014), insges. 8 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-029:6
Will, Christoph; Steigenberger, Joachim; Behn, Carsten
Object contour reconstruction using bio-inspired sensors. - In: . - [S.l.] : SCITEPRESS, ISBN 978-989-758-039-0, (2014), S. 459-467

This work is inspired and motivated by the sophisticated mammals sense organ of touch: vibrissa. Mammals, especially rodents, use their vibrissae, located in the snout region - mystacial vibrissae - to determine object contacts (passive mode) or to scan object surfaces (active mode). Here, we focus on the passive mode. In order to get hints for an artificial sensing prototype, we set up a mechanical model in form of a long slim beam which is one-sided clamped. We investigate in a purely analytical way a quasi-static sweep of the beam along a given profile, where we assume that the profile boundary is strictly convex. This sweeping procedure shows up in two phases, which have to be distinguished in profile contact with the tip and tangentially contact (between tip and base). The analysis eventuates in a phase decision criterion and in a formula for the contact point. These are the main results. Moreover, based on the observables of the problem, i.e. the clamping moment and the clamping forces, which are the only information the animal relies on, a reconstruction of the profile is possible - even with added uncertainty mimicking noise in experimental data.



Faenger, Bernd; Becker, Felix; Brandl, Michael; Fränzel, Norbert; Holder, Silvio; Köhring, Sebastian; Lutherdt, Stefan; Michaelis, Anne; Weichert, Frank
Mobilitätssysteme für Best Ager (50plus): neue Präventionsansätze. - In: Prävention von arbeitsbedingten Gesundheitsgefahren und Erkrankungen. - [Quedlinburg] : Bussert & Stadeler, ISBN 978-3-942115-99-5, (2014), S. 363-375

Fremerey, Max; Köhring, Sebastian; Nassar, Omar; Schöne, Manuel; Weinmeister, Karl; Becker, Felix; Џorџevi´c, Goran S.; Witte, Hartmut
A phase-shifting double-wheg-module for realization of wheg-driven robots. - In: Biomimetic and biohybrid systems : third international conference, Living Machines 2014, Milan, Italy, July 30 - August 1, 2014 ; proceedings.. - Cham [u.a.] : Springer, ISBN 978-3-319-09435-9, (2014), S. 97-107

http://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-09435-9_9
Bolotnik, Nikolai N.; , ; ,
Dynamics of two-module vibration driven robot. - In: Shaping the future by engineering. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, ISBN 978-3-86360-085-3, (2014), S. 64-65

Abdelrahman, Mohamed;
A contribution to the development of a special-purpose vehicle for handicapped persons : dynamic simulations of mechanical concepts and the biomechanical interaction between wheelchair and user. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2014. - Online-Ressource (PDF-Datei: XVII, 225 S., 15,34 MB). : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2014
- Parallel als Druckausg. erschienen

Die Arbeit diskutiert die mathematische Modellbildung von ausgewählten Fortbewegungssystemen mit Rädern. Die Kinematik und Dynamik eines radgetriebenen Fahrzeuges mit Mecanum-Rädern wird beschrieben. Die dynamischen und kinematischen Modelle sind die Voraussetzung für Simulationsrechnungen und gleichzeitig für die praktische Anwendung beim Betrieb der Systeme. Außerdem wird das Bewegungsverhalten von Behinderten während der Fahrt im Rollstuhl für verschiedene Umgebungsbedingungen analysiert. Nach der Darlegung der Motivation der Arbeit wird eine Analyse des Standes der Technik auf dem Gebiet der Fahrzeuge mit Mecanum-Rädern vorgestellt. Eine Übersicht über aktuelle Aspekte der Fortbewegungssysteme für Behinderte und ihre Vor- und Nachteile ist ein weiterer Gegenstand der Arbeit. Im Kapitel 2 sind die mathematischen Grundlagen, die in dieser Arbeit verwendet werden, zusammengefasst. Es handelt sich um die Kinematik der starren Körper und ausgewählte Prinzipien und Gleichungen der analytischen Mechanik. Die Transformationsmatrizen für ebene Drehungen, die Arten der kinematischen Zwangsbedingungen, die Dynamik der starren Körper mit einem speziellen Fokus auf die LAGRANGE Gleichung 2. Art mit Multiplikatoren werden vorgestellt. Die Fortbewegungssysteme sind vor allem mit analytischen Methoden in der Kinematik und Dynamik beschrieben worden. Der Fokus liegt auf 2 Grundmodellen, die auch aktuell technisch genutzt werden. Das erste Modell gilt für zweirädrige Bewegungssysteme, wie zum Beispiel für einen Rollstuhl. Das zweite Modell wurde für ein vierrädriges Fahrzeug mit Mecanum-Rädern entwickelt. Detaillierte Herleitungen für die kinematischen und dynamischen Modelle sind für beide Fortbewegungssysteme dargestellt. Für die Dynamik des Fahrzeuges mit Mecanum-Rädern wird eine exakte Methode, basierend auf den Grundlagen der nichtholonomen Mechanik mit einer zweiten, häufig in der Literatur angeführten, Näherungsmethode verglichen. Aus der nichtholonomen Mechanik werden die LAGRANGE Gleichungen mit Multiplikatoren als effizientes Verfahren eingesetzt, um ein exaktes Modell zu generieren. Diese Modellgleichungen können alle möglichen Bewegungsbahnen des Fahrzeuges mit vier Mecanum-Rädern erfassen. Das Approximationsverfahren aus der Literatur nutzt eine Pseudoinverse Matrix und kann nur ausgewählte Standardtrajektorien abbilden. Simulationsergebnisse, basierend auf der numerischen Integration der Dynamikgleichungen aus beiden Verfahren werden in Kapitel 4 vorgestellt. Die resultierenden Bewegungsbahnen sind für vorgegebene Antriebsmomente dargestellt. Ein virtuelles 3D-Modell des vierrädriges Mecanum-Fahrzeuges ist mit Hilfe von MATLAB®, SIMULINK® und VIRTUAL REALITY TOOLBOX® erstellt worden. Ein Vorteil der 3D-Umgebung ist die anschauliche Darstellung komplexer Bewegungsbahnen bei kombinierten Translations- und Rotationsbewegungen des Systems. Zwei Experimentalfahrzeuge, eines mit klassischer Vierradstruktur inklusive Vorderachslenkung und ein weiteres mit vier omnidirektionalen Rädern vom Typ Mecanum, wurden aufgebaut. Sie dienen als Demonstratoren eines möglichen Plattformkonzeptes für Behindertenfahrzeuge. In der Arbeit werden die aus Simulationsrechnungen gewonnenen Trajektorien mit den tatsächlichen Bahnen des Prototyps verglichen. In einem abschließenden Kapitel wird für ausgewählte Szenarien mittels Motion Capturing Verfahren die Mensch-Maschine-Interaktion am Beispiel von Rollstuhlfahrern untersucht. Die Bewegung des menschlichen Körpers und des Rollstuhls wurde in ihren kinematischen Daten erfasst und mit den Werkzeugen ALASKA-DYNAMICUS® und ERGO TOOL® analysiert.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=24390
Naletova, Vera A.; Merkulov, D. I.; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus
Deformation of a body with a magnetizable polymer in a uniform magnetic field. - In: . - Grenoble : INP, (2014), S. 322-325

Niedermeyer, Lars; Augsburg, Klaus; Augustin, Silke; Fröhlich, Thomas; Krapf, Gunter; Zimmermann, Klaus; Böhm, Valter; Kaufhold, Tobias
Untersuchung thermo-mechanischer Belastungen in Abgassystemen bei hochdynamischer Druckpulsation. - In: Sensoren und Messsysteme 2014. - Berlin : VDE-Verl., (2014), insges. 6 S.

Popp, Jana; Zeidis, Igor; Naletova, Vera A.; Kaufhold, Tobias; Böhm, Valter; Gärtner, Ralf; Zimmermann, Klaus
Peristaltic transport of a magnetizable fluid by a periodically travelling magnetic field. - In: Book of abstracts. - Ilmenau, (2014), S. 43-44

Kaufhold, Tobias; Böhm, Valter; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus
Magnetically actuated compliant locomotion system. - In: Book of abstracts. - Ilmenau, (2014), S. 45-46

Volkova, Tatiana; Turkov, Vladimir A.; Zimmermann, Klaus; Naletova, Vera A.
Ferrofluid volume between plates in the field of an electromagnetic coil. - In: Book of abstracts. - Ilmenau, (2014), S. 28-29

Popp, Jana; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus; Böhm, Valter; Naletova, Vera A.; Turkov, Vladimir A.; Pelevina, Daria A.; Rozin, Alexander V.;
Enhanced deformation of magnetizable fluids for efficiency increase of ferrofluid based locomotion systems. - In: Magnetohydrodynamics. - Salaspils : Inst. of Physics, Univ. of Latvia, ISSN 0024-998x, Bd. 49 (2013), 3/4, S. 468-472

Zhao, Xin; Petkun, Sergey; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus;
Dinamika &ptbov;električeskoj sistemy regulirovanija okon transportnogo sredstva :
Dynamics of an electrical window regulator system. - In: Problems of mechanics. - Tbilisi : Mezhdunarodnaia Federatsiia po mashinam i mekhanizmam Gruzii, ISSN 1512-0740, (2013), No. 4(53), Seite 7-14

Böhm, Valter; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus;
Dynamic analysis of a simple planar tensegrity structure for the use in vibration driven locomotion systems. - In: Applications. - Łód´z : Department of Automation, Biomechanics and Mechatronics, ISBN 978-83-7283-589-5, (2013), S. 341-352

Schwebke, Silvan; Behn, Carsten
Worm-like robotic systems: generation, analysis and shift of gaits using adaptive control. - In: Artificial Intelligence Research. - Toronto : Sciedu Press, ISSN 1927-6982, Bd. 2 (2013), 1, S. 12-35

http://dx.doi.org/10.5430/air.v2n1p12
Behn, Carsten;
Modeling the behavior of hair follicle receptors as technical sensors using adaptive control. - In: . - [S.l.] : SciTePress, ISBN 978-989-8565-70-9, (2013), S. 336-345

Based on the paradigm biological receptor and its fundamental feature to filter signals and transduce them, we set up a mechanical sensor system to find hints to establish a measurement or monitioring system. These technical system have to offer high sensivitiy to signals from the environment. To mimic the complex behavior of the biological system, adaptive controllers have to be applied to a mechanical sensor system to compensate and filter unknown ground excitations (uncertainties of the system). Before doing this we summarize previous work on controlling such mechanical systems. We expose the need of improvements of already existing strategies from literature, the corresponding problems are formulated. Improved adaptive controllers are presented. Their working principle is illustrated in various numerical simulations and experiments.



Popp, Jana;
Theoretical and experimental investigations of ferrofluids focusing on locomotive systems, 2013. - Online-Ressource (PDF-Datei: VII, 186 S., 21,36 MB). Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2012

Basierend auf Bewegungsformen wie sie von biologischen Systemen bekannt sind, die mit Hilfe von (periodischer) Gestaltänderung Fortbewegung erzielen, und der kontrollierbaren Oberflächendeformation von Ferrofluiden, werden die Möglichkeiten Ferrofluide für Lokomotionszwecke zu nutzen untersucht. Dies wird belegt durch detaillierte Auseinandersetzung und Verweise auf entsprechende Literatur. Großes Gewicht wird auf die technische Implementierung gesetzt und die daraus erwachsenden Problemfelder. Daher werden neben einem ausführlichen theoretischen Teil, in dem ein magnetfeldinduzierter peristaltischer Materialtransport einer magnetischen Flüssigkeit analytisch betrachtet wird, auch weitläufig praktisch-experimentelle Untersuchungen angestellt. Wichtige Größen wie ferrofluiderzeugte Kräfte und Drücke werden messtechnisch für den Allgemeinfall ermittelt. Hierbei wird unterschieden zwischen Systemen, die mit lokal bewegten Ferrofluidportionen anderen Objekten zur Lokomotion verhelfen(passive Lokomotionssysteme) und Systemen, deren mobile Ferrofluidportionen selbst Position und Lage verändern (aktive Lokomotionssysteme). Anhand von Prototypen werden Prinzipien und Funktionsparameter gesondert analysiert und diskutiert. Diese speziellen Untersuchungen werden teilweise durch analytische und numerische Modelle gestützt. Auf zwei Kernprobleme wird aufmerksam gemacht: Ferrofluide generieren geringe nutzbare Kräfte und aufgrund der starken Adhäsion ist eine schützende Einkapselung notwendig. Zwei Untersuchungen gehen hierauf ein. Mit der Idee, eine Steigerung der nutzbaren Kräfte hervorzurufen, wird die Verstärkung der Oberflächendeformation, die im Magnetfeld durch das Einführen hochpermeabler Körper hervorgerufen wird, analytisch und experimentell untersucht. Weiterhin wird ein Experiment vorgestellt, welches die Einkapselung des Ferrofluids umgeht. Hier ist ein Ferrofluidaktor eingebettet in einer Zweitflüssigkeit und treibt diese zur Kanalströmung an. Mit Referenz auf die Grundidee ferrofluidbasierter Lokomotion werden die Teiluntersuchungen zusammengefasst. Vor dem Hintergrund, dass die nachteiligen Eigenschaften des Materials bislang nicht beherrscht werden, bleibt es abzuwarten inwiefern sich technische Lösungen ferrofluidbasierten Lokomotionssysteme verbreiten werden. Im Ausblick wird auf vielversprechende Entwicklungen magnetosensitiver Elastomere und Gele aufmerksam gemacht.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=23617
Bolotnik, Nikolai N.; Pivovarov, Mikhail; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus
The undulatory motion of a chain of particles in a resistive medium in the case of a smooth excitation mode. - In: ZAMM : journal of applied mathematics and mechanics.. - Berlin : Wiley-VCH, ISSN 1521-4001, Bd. 93 (2013), 12, S. 895-913

The motion of a chain of three identical bodies along a straight line in a dry-friction medium is studied. The motion is excited and controlled by changing the distances between the bodies of the chain. An undulatory excitation mode is proposed, in which the distances between the adjacent bodies of the chain chanfge periodically and the time histories of the distances in the pairs of ajdacent bodies consecutively repeat each other with a constant time shift. It looks like a wave is running along the chain. The necessary and sufficient conditions for the system to be able to move from rest are established. For a specific excitiation mode, in which the time histories of the distaces between the bodies of the chain are defined as piecewise quadratic functions, a steady-state motion of the system is studied for the case where the friction force is small in comparison with the force necessary for a body of the chain to be moved from a state of rest through a distance characterizing the amplitude of oscillations of adjacent bodies during the exitation period.



http://dx.doi.org/10.1002/zamm.201200124
Böhm, Valter; Zimmermann, Klaus
Vibration-driven mobile robots based on single actuated tensegrity structures. - In: IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), 2013 : 6 - 10 May 2013, Karlsruhe, Germany.. - Piscataway, NJ : IEEE, (2013), S. 5475-5480

http://dx.doi.org/10.1109/ICRA.2013.6631362
Witte, Hartmut; Fremerey, Max; Weyrich, Steven; Mämpel, Jörg; Fischheiter, Lars; Voges, Danja; Zimmermann, Klaus; Schilling, Cornelius
Biomechatronics is not just biomimetics. - In: 2013 9th Workshop on Robot Motion and Control (RoMoCo) : 3 - 5 July 2013, Wasowo, Poland.. - Piscataway, NJ : IEEE, ISBN 978-1-4673-5511-7, (2013), S. 74-49

http://dx.doi.org/10.1109/RoMoCo.2013.6614587
Köhring, Sebastian; Becker, Felix
Das rollende Bein - eine Kombination aus Rollen und Schreiten für die Nahfeldmobilität. - In: Konstruktion. - Düsseldorf : VDI Fachmedien GmbH & Co. KG, Unternehmen für Fachinformationen, ISSN 0373-3300, Bd. 65 (2013), 9, S. 88-90

Auch in Zeiten, in denen Barrierefreiheit großgeschrieben wird, bedeutet eine persönliche Mobilitätseinschränkung einen Verlust von Lebensqualität. Der Grund dafür ist, dass durch Hindernisse bzw. den Zwang zur Benutzung spezieller Routen oder Zonen die individuelle Mobilität paralysiert wird. Derzeit verfügbare Mobilitätshilfen können Hindernisse nur unzureichend kompensieren, da sich in der Praxis des Alltags Mängel zeigen, die der zumeist teuer erkauften Erweiterung des befahrbaren Geländespektrums entgegenwirken. Ein Blick auf die grundlegenden Fortbewegungsprinzipien vor dem Hintergrund der Forderung nach einem breiten befahrbaren Geländespektrum führt zur Schlussfolgerung, idealerweise eine Kombination aus Rollen und Schreiten anzustreben. Das rollende Bein in Verbindung mit einem Höhenausgleich erscheint als vielversprechende Lösung.



Gerlach, Erik; Husung, Isabel; Fiedler, Bernd; Zimmermann, Klaus
Modellierung elastischer Eigenschaften für die Simulation der Dynamik von Präzisionsmaschinen. - In: Fachtagung Mechatronik 2013. - Aachen, ISBN 978-3-86130-958-1, (2013), S. 55-59

Im Sonderforschungsbereich 622 werden an der TU Ilmenau die Grundlagen zur Entwicklung von Nanopositionier- und Nanomessmaschinen untersucht. Nanopositioniermaschinen sind komplexe mechatronische Systeme. Für die Realisierung von Bahnbewegungen (z.B. bei Scanvorgängen) werden modellbasierte Regler eingesetzt und diese mittels Dynamiksimulationen optimiert. Als Grundlage wird das mechanische System als Mehrkörpersystem (MKS) modelliert. Es stellt sich jedoch bei der Modellbildung die Frage nach der Berücksichtigung der Elastizitäten im System. Im Beitrag werden die Lösungen für drei Modellierungsaufgaben - die Modellierung von Wälzführungen für Positionieraufgaben, die Integration von Elastomerelementen und Luftlagern als viskoelastische Lagerung der Maschine und die Berücksichtigung der Elastizitäten von plattenförmigen Bauteilen und Grundplatten - vorgestellt. Es gelingt, im methodischen Umfeld der Mehrkörperdynamik (MKD) zu bleiben und somit handhabbare Modelle zu generieren.



Behn, Carsten; Schmitz, Tonia; Fremerey, Max; Voges, Danja; Witte, Hartmut; Zimmermann, Klaus
Tasthaare für die Mechatronik - Modellbildung, Simulation und adaptive Regelung. - In: Fachtagung Mechatronik 2013. - Aachen, ISBN 978-3-86130-958-1, (2013), S. 7-12

Die Wahrnehmung von Vibrationen ist eine besondere Art des Tastsinnes, welcher für Insekten wie Wirbeltiere wichtig ist. Letztere realisieren diese Wahrnehmung u. a. aus mechanischen Sensorinformationen der Tasthaare in der Schnauzenregion. Es wurden und werden mechanische Modelle einzelner Tasthaare entwickelt, um die beiden Betriebsmodi derartiger Tasthaare von kletternden Säugetieren zu beschreiben: die Tasthaare werden entweder passiv genutzt, um Kräfte aus der Umgebung zu spüren (z. B. durch Wind), oder aktiv genutzt, wenn die Haare rhythmisch bei der Abtastung von Oberflächen oder Objekten bewegt werden ("whisking", daher englisch "whiskers"). Folglich müssen die Modelle aus regelungstechnischer Sicht Stabilisierbarkeit und Bahnverfolgung ermöglichen, wobei sie trotzdem in der Lage sein müssen, überlagerte Einzelsignale aus der Umgebung zu filtern. Die für technische Umsetzung entwickelten Regler sind adaptiver Natur mit Blick auf die Zufälligkeit der externen, zu unterdrückenden Signale der Unsicherheit der Systemparameter. Diese Arbeit präsentiert diverse mechanische Modelle und verbesserte adaptive Regelstrategien, die Indetifikationstechniken umgehen, dabei aber gewährleisten, dass das System im beschriebenen Sinne sensitiv ist.



Behn, Carsten; Schmitz, Tonia; Witte, Hartmut; Zimmermann, Klaus;
Animal vibrissae: modeling and adaptive control of bio-inspired sensors. - In: Advances in computational intelligence : 12th International Work-Conference on Artificial Neural Networks, IWANN 2013, Puerto de la Cruz, Tenerife, Spain, June 12-14, 2013 : proceedings, part II.. - Berlin : Springer, ISBN 978-3-642-38682-4, (2013), S. 159-170

The reception of vibrations is a special sense of touch, important for many insects and vertebrates. The latter realize this reception by means of hair-shaped vibrissae in the mystacial pad, to acquire tactile information about their environments. The system models have to allow for stabilizing and tracking control while nevertheless being able to detect superimposed solitary excitations. Controllers have to be adaptive in view of both the randomness of the external signals to be suppressed and the uncertainty of system data. We presents mechanical models and an improved adaptive control strategy that avoids indentification but renders the systemn sensitive.



http://dx.doi.org/10.1007/978-3-642-38682-4_19
Behn, Carsten;
Mathematical modeling and control of biologically inspired uncertain motion systems with adaptive features. - XXII, 251 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Habil.-Schr., 2013

Bellair, Bernd;
Beschreibung des anisotropen Materialverhaltens von Rotbuchenfurnier als Basis für rechnergestützte Umformsimulationen. - Aachen : Shaker, 2013. - XVI, 205 S.. . - (Berichte aus dem Machinenbau) Zugl. :Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2012

Für die realitätsnahe numerische Simulation des Umformprozesses von Rotbuchenfurnier ist die Materialbeschreibung ein essentieller Bestandteil. Aus diesem Grunde wurde in dieser Arbeit im Hinblick auf den späteren Einsatz in Umformsimulationen das anisotrope Materialverhalten von Rotbuchenfurnier bei verschiedenen Klimaten untersucht. Ein Schwerpunkt lag in der Entwicklung eines Prüfkonzeptes und einer Prüfvorschrift für den natürlichen Faserverbundwerkstoff Holz in Form von Furnier und deren Umsetzung. Voraussetzung dafür war neben der Anwendung der Festkörper Kontinuumsmechanik, die Analyse der Strukturmerkmale des Holzes, des Furnier-Herstellungsprozesses und der physikalischen Eigenschaften des Holzes bzw. Furniers. Die Materialkennwertermittlung erfolgte in einem dafür entwickelten Versuchsaufbau mit einem integrierten digitalen Bildkorrelationsmesssystem zur dreidimensionalen Verformungsmessung und einem Prüfmodul. Eine teilautomatisierte Steuerung des Prüfablaufes der einzelnen Zugversuche ermöglichte einen reproduzierbaren Ablauf der insgesamt 1500 Experimente. Diese wurden für 5 Klimaeinstellungen und 5 Winkellagen für die Bezugsebenen 12-E und 13-E durchgeführt (insgesamt 50 Prüfserien). Nach Aufbereitung der Messergebnisse und der abgeleiteten Materialkennwerte mittels der deskriptiven Statistik wurde mit der induktiven Statistik auf die Gesamtheit geschlossen. Auf Grundlage von Signifikanztests wurden die Materialkennwerte der einzelnen Serien verglichen. Es erfolgte der Nachweis, dass die Materialkennwerte von der Bezugsebene und vom Klima abhängig sind. Die ermittelten Kennwerte zeigen außerdem, in welchem Maße diese von den Randbedingungen beeinflusst werden. Die Verifikation des Materialmodells ergab, dass das Materialverhalten von Furnier prinzipiell durch ein linear-elastisches orthotropes Materialmodell abgebildet werden kann. Durch Sensibilitätsstudien am Materialmodell wurden verschiedene Harmonisierungsstrategien für einen symmetrischen Nachgiebigkeitstensor beurteilt und Handlungsempfehlungen gegeben. An Hand eines FE-Modells wurden Robustheitsanalysen durchgeführt, in denen die wesentlichen Einflussgrößen und die Dispersionen der Ergebnisgrößen ermittelt und mit den experimentellen Daten verglichen wurden.



Becker, Felix; Zimmermann, Klaus; Volkova, Tatiana; Minchenya, Vladimir T.
An amphibious vibration-driven microrobot with a piezoelectric actuator. - In: Regular and chaotic dynamics : international scientific journal.. - Moscow : Russian Academy of Sciences, ISSN 1468-4845, Bd. 18 (2013), 1/2, S. 63-74

This article concerns microrobots for solid and liquid evironments. A short overview of microrobotics, suitable actuators and energy systems is given. The principles of terrestrial and aquatic locomotion are discussed and illustrated with examples from the literature on robotics. The state of the art with a focus on piezo microrobots for solid and liquid environments is presented. Furthermore, we report an amphibious prototype, which can move on flat solid ground and on the free surface of water. The design, characteristic parameters and experiments on locomotion are described. The robot is characterized by light and simple design and can perform two-dimensional locomotion in different environments with a speed up to 30 mm/s. An analytical model to predict the maximum carrying capacity of the robot on water is solved numerically.



http://dx.doi.org/10.1134/S1560354713010048
Witte, Hartmut; Carl, Kathrin; Voges, Danja; Schilling, Cornelius; Zimmermann, Klaus; Loepelmann, Peter; Schmitz, Antonia; Behn, Carsten
Zur funktionellen Morphologie mystacialer Vibrissen bei Rattus norvegicus. - In: Bionik: Patente aus der Natur. - Bremen : Bionik-Innovations-Centrum, ISBN 978-3-00-040885-4, (2013), S. 358-364

Behn, Carsten; Zimmermann, Klaus
Control of chains of mass points in a frictional environment. - In: IUTAM Symposium on Nonlinear Dynamics for Advanced Technologies and Engineering Design. - Dordrecht [u.a.] : Springer, (2013), S. 421-433

Uhlig, Robert Peter;
Identification of material defects in metallic materials using Lorentz force eddy current testing : fundamentals, metrological implementation and verification, 2013. - Online-Ressource (PDF-Datei: VII, 129 S., 18,71 MB). Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2013

Der Einsatz von metallischen Werkstoffen ist in Industrie und Baugewerbe von enormer Bedeutung. Die immer stärkere Ausnutzung bis zur Grenze der Belastbarkeit eines Materials macht eine genaue Untersuchung des eingesetzten Metalls erforderlich. Um sicherzustellen, dass ein Bauteil fehlerfrei ist und den geforderten Belastungen standhalten wird, ist meist eine 100%ige Überprüfung notwendig. Dazu steht eine Auswahl an zerstörungsfreien Werkstoffprüfverfahren zur Verfügung. Die Anwendbarkeit ist oft begrenzt oder kostspielig. Die vorliegende Dissertation befasst sich mit der Beschreibung des zerstörungsfreien Werkstoffprüfverfahrens mit dem Namen "Lorentzkraft-Wirbelstromprüfung" und dem experimentellen Funktionsnachweis. Das kontaktlose Messverfahren wurde vor Kurzem an der Technischen Universität Ilmenau erfunden und im Rahmen des Graduiertenkollegs 1567 weiterentwickelt. Diese Arbeit fasst die Ergebnisse der Grundlagenforschung im Bereich experimenteller zerstörungsfreier Werkstoffprüfung mittels Lorentzkraft-Wirbelstromprüfung zusammen, ohne den Anspruch zu erheben, unmittelbar industrielle Anwendungen zu ermöglichen. Das Verfahren "Lorentzkraft-Wirbelstromprüfung" bietet durch die Nutzung von magnetischen Gleichfeldern höhere Eindringtiefen als klassische Wirbelstrommessverfahren unter gleichen Einsatzbedingungen, die magnetische Wechselfelder einsetzen. Dies ermöglicht die Detektion von tiefliegenden Defekten innerhalb eines elektrisch leitfähigen nichtferromagnetischen Werkstoffes. Es wird gezeigt, wie Defekte sicher mit der Lorentzkraft-Wirbelstromprüfung erkannt werden (Detektion), wo sie sich befinden (Lokalisation) und bereitet mit der Beschreibung des direkten Problems die Rekonstruktion vor (inverses Problem). Zur Beschreibung des direkten Problems ist es notwendig, zunächst das Verhalten eines bewegten Festkörpers ohne Defekt in Wechselwirkung mit einem Magnetfeld zu beschreiben. Die Einführung eines relativ simplen Prototypmodels soll Grenzen des Verfahrens aufzeigen und gleichzeitig die grundlegenden Gesetzmäßigkeiten erklären. Als Funktionsnachweis werden experimentelle Daten für künstliche Defekte vorgestellt. Eine Beschreibung der Grenzen des Messverfahrens und eine Analyse des Messsignals werden am genutzten Versuchsaufbau durchgeführt und Vorschläge zur Erweiterung des Messbereichs gegeben.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=21716
Becker, Felix; Lysenko, Victor; Minchenya, Vladimir; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus
An approach to the dynamics of a vibration-driven robot. - In: Romansy 19 - robot design, dynamics and control. - Wien [u.a.] : Springer, ISBN 978-3-7091-1378-3, (2013), S. 299-306

Zimmermann, Klaus; , ; Pivovarov, Mikhail
Dynamics of two interconnected mass points in a resistive medium. - In: Differential equations and dynamical systems : international journal for theory, real world modelling and simulations.. - New Delhi : Springer India, ISSN 0974-6870, Bd. 21 (2013), 1/2, S. 21-28

The problem of motion of two interconnected points in a resistive medium under periodic change of distance between them is considered. It is shown that a necessary condition for the locomotion (displacement of the center of mass) is the nonlinear law of resistance (dry or nonlinear viscous friction). If the mass points are identical, any periodic control law leads to a displacement of the center of mass only in the presence of anisotropic (asymmetrical) friction. If there are different masses, motion is possible also with isotropic friction law under the action of a periodic control law. In the paper such special laws for the control of the velocity and the direction of motion are presented. The friction is assumed to be small and the investigations are based on the method of averaging. By means of this method analytical dependence of the velocity of motion is obtained.



http://dx.doi.org/10.1007/s12591-012-0116-8
Behn, Carsten;
Adaptive control of singularly perturbed worm-like locomotion systems. - In: Differential equations and dynamical systems : international journal for theory, real world modelling and simulations.. - New Delhi : Springer India, ISSN 0974-6870, Bd. 21 (2013), 1/2, S. 59-69

We consider a certain type of a worm-like locomotion system: a three mass point system. We assume that this worm is towing a payload, so the masses differ extremely, and we have to deal with a singularly perturbed system. The dynamics equations are coupled via a small parameter $\varepsilon$, which is typical for singularly perturbed systems. In order to apply simple adaptive feedback mechanisms (to approach desired properties of the worm motion) we have to guarantee the minimum-phase property (among others) of such systems. We show that such properties are preserved under singular perturbation. This is done within a general system class via construction of a normal form to gain deeper insight and to analyze such systems. We present the general case and apply the basic transformations to the worm equations. We point out that we are able to classify all required assumptions and properties by system qualities as, e.g., zeros of the reduced model or boundary-layer system. This is in contrast to other authors.



http://dx.doi.org/10.1007/s12591-012-0123-9
Behn, Carsten; Schwebke, Silvan; Steigenberger, Joachim;
Generation and shift of gaits in biomorphic systems. - In: Proceedings. - Varna : Techničeski Universitet, ISBN 978-954-20-0550-6, (2012), S. 94-100

Behn, Carsten;
Control of biomorphic systems with singular perturbations. - In: Proceedings. - Varna : Techničeski Universitet, ISBN 978-954-20-0550-6, (2012), S. 87-93

Böhm, Valter; Jentzsch, Alexander; Kaufhold, Tobias; Schneider, Florian; Becker, Felix; Zimmermann, Klaus;
An approach to locomotion systems based on 3D tensegrity structures with a minimal number of struts. - In: ROBOTIK 2012 : 7th German Conference on Robotics : 21-22 May 2012.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, (2012), S. 150-155

http://ieeexplore.ieee.org/document/6309498/
Becker, Felix; Zimmermann, Klaus; Minchenya, Vladimir T.; Volkova, Tatiana;
Piezo-driven micro robots for different environments: prototypes and experiments. - In: ROBOTIK 2012 : 7th German Conference on Robotics : 21-22 May 2012.. - [Piscataway, NJ] : IEEE, (2012), S. 41-45

We report recent efforts in the design and construction of micro robots for the two-dimensional locomotion in different environments. Amphibious robots are presented, which can perform locomotion on smooth terrain as well as on the free surface of liquids. The working principle of this kind of robots deploys forced vibration of continua, which are excited by a single piezoelectric actuator with frequencies in range of 0.1 - 100 kHz. The direction of motion can be controlled by the excitation frequency of the actuation element using resonance effects. A computational model and simulations are given to describe this dependency. The design and motion principle of prototypes are described and experimental results are given. Furthermore, the maximum mass of an amphibious robot is calculated for a set of parameters.



http://ieeexplore.ieee.org/document/6309478/
Bellair, Bernd; Dietzel, Andreas; Zimmermann, Martin; Raßbach, Hendrike; Zimmermann, Klaus;
A contribution to the description of the mechanical behaviour of veneer using a linear-elastic orthotropic material model. - In: Problems of mechanics. - Tbilisi : Mezhdunarodnaia Federatsiia po mashinam i mekhanizmam Gruzii, ISSN 1512-0740, (2012), No. 4(49), Seite 11-21

Stepanenko, Dmitry A.; Minchenya, Vitaly V.; Zimmermann, Klaus; Asimov, R. M.; Minchenya, Vladimir T.
Modelling of non-contact ultrasonic motor by means of boundary element method. - In: IEEE International Ultrasonics Symposium (IUS), 2012 : 7 - 10 Oct. 2012, Dresden, Germany.. - Piscataway, NJ : IEEE, ISBN 978-1-4673-4561-3, (2012), S. 2722-2725

http://dx.doi.org/10.1109/ULTSYM.2012.0682
Steigenberger, Joachim; Behn, Carsten;
Gait generation and adaptive control in artificial worm dynamics. - In: The 2nd Joint International Conference on Multibody System Dynamics, IMSD. - Stuttgart : University of Stuttgart, Institute of Engineering and Computational Mechanics, (2012), S. 337-338

Bolotnik, Nikolai N.; Černousьko, Feliks Leonidovič; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus;
Control of motion of limbless one-dimensional locomotion systems in a resistive medium. - In: The 2nd Joint International Conference on Multibody System Dynamics, IMSD. - Stuttgart : University of Stuttgart, Institute of Engineering and Computational Mechanics, (2012), S. 327-328

Pivovarov, Michail;
On the probability of the outcomes in buckling of an elastic beam. - In: Regular and chaotic dynamics : international scientific journal.. - Moscow : Russian Academy of Sciences, ISSN 1468-4845, Bd. 17 (2012), 6, S. 506-511

http://dx.doi.org/10.1134/S1560354712060032
Kaufhold, Tobias; Böhm, Valter; Zimmermann, Klaus
Design of a miniaturized locomotion system with variable mechanical compliance based on amoeboid movement. - In: 4th IEEE RAS & EMBS International Conference on Biomedical Robotics and Biomechatronics (BioRob), 2012 : 24 - 27 June 2012, Rome, Italy ; [including] the first edition of the Symposium on Surgical Robotics ; part of the Bioengineering Week (June 20 - 29, 2012).. - Piscataway, NJ : IEEE, ISBN 978-1-4577-1199-2, (2012), S. 1060-1065

This paper describes a novel biologically inspired locomotion system. The main advantages of amoeboid movement are implemented in a magnetically actuated compliant vibration driven system. The locomotion of the system is based on the periodic deformation of an elastomeric structure including segments with reversible variable mechanical compliance. The movement direction is defined by an asymmetric configuration of the elastomeric structure induced by segments with differing mechanical compliance. The working principle of the system is discussed with the help of modal and transient dynamic analyses. Based on the numerical simulations, two prototypes are developed and verified with experimental tests.



http://dx.doi.org/10.1109/BioRob.2012.6290779
Zentner, Lena; Böhm, Valter;
On the mechanical compliance of technical systems. - In: Mechanical engineering. - Rijeka, Croatia : InTech, ISBN 978-953-51-0505-3, (2012), S. 341-352

In the safe physical human-machine interaction the compliance of technical systems is an elementary requirement. The physical compliance of technical systems can be provided either by control functions implementation and/or intrinsic by structural configuration and material properties optimization. The latter is advantageous because of higher reliability as well as general simplicity of the design and production technologies. In the paper we focus on mechanical systems with intrinsic mechanical compliance. In general the deformability of structures is primarly characterised by their stiffness. Compliant mechanisms are mechanisms, whose functionality is based on its deformability. The goal of each engineer is by the design of mechanisms the setting of compliance depending upon the purpose of its application. It should be considered, that the compliance is dependent on a variety of parameters. The optimal design of these mechanisms can be realized only with precise knowledge of the influence parameters and possible types of compliance.



http://dx.doi.org/10.5772/26379
Zimmermann, Klaus; , ; Pivovarov, Mikhail
Rectilinear motion of a two-mass point system in a resistive medium. - In: 23rd International Congress of Theoretical and Applied Mechanics. - Beijing, 2012, SM16-030, insges. 2 S.

Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor; Naletova, Vera A.; Kalmykov, Sergej A.; Turkov, Vladimir A.
Model of a thin rod with viscoelastic magnetizable material in the alternating magnetic field. - In: Solid state phenomena : SSP.. - Uetikon : Trans Tech Publ., ISSN 1662-9779, Bd. 190 (2012), S. 629-632

http://dx.doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.190.629
Behn, Carsten; Loepelmann, Peter
Adaptive versus fuzzy control of uncertain mechanical systems. - In: International journal of applied mechanics : IJAM.. - Singapore [u.a.] : World Scientific Publ., ISSN 1758-826X, Bd. 4.2012, 2, 1250019, insges. 28 S.

The motivation of this work is formed by the biological behavior of a receptor cell (sensory system). It is modeled as a spring-mass-damper oscillator with a spatial disturbance signal acting on the frame and an inner active element that generates a force acting on the mass. Both the system parameters and the excitation signal are supposed to be unknown. The goal is to achieve a predefined movement of the mass, such as tracking a set point trajectory or stabilization. Thus, a controller is required to act on the system using the control force as input in such a way that the desired behavior is generated. This is done by means of high-gain-stabilization. Like its biological paradigm, the receptor is in a permanent state of adaption. This means that recurring disturbances, such as wind acting on the vibrissa, are damped in order to achieve lambda-stabilization. To achieve this control goal and at the same time deal with unknown systems, adaptive controllers are introduced. These adaptive control strategies are compared with an adaptive fuzzy approach.



http://dx.doi.org/10.1142/S1758825112500196
Chigarev, Anatoli V.; Zimmermann, Klaus; Minchenya, Vladimir; Becker, Felix
Automatic stabilization of the translational motion of a microrobot. - Ilmenau : ilmedia. - Online-Ressource (PDF-Datei: 6 S., 301 KB). - Publ. entstand im Rahmen der Veranst.: 56th IWK, International Scientific Colloquium, Ilmenau University of Technology, 12 - 16 September 2011 / Faculty of Mechanical Engineering, Ilmenau University of Technology

The analog motion control of a microrobot with feedback requires a more complicated structure due to the corresponding sensors, microprocessors and actuators. Application of the digital control system allows the use of a control algorithm, such as the autopilot, without feedback, which allows us to simplify the system. We consider the stabilization of the motion of the microrobot on a horizontal surface along the given motion trajectory. Minimization of the deviation angle of the robots axis from the tangent to the motion trajectory is a criterion for quality control and can be implemented by the digital device with a hysteresis characteristic.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2012200203
Lysenko, Victor; Zimmermann, Klaus; Chigarev, Anatoli V.; Becker, Felix
A mobile vibro-robot for locomotion through pipelines. - Ilmenau : ilmedia. - Online-Ressource (PDF-Datei: 4 S., 1,01 MB). - Publ. entstand im Rahmen der Veranst.: 56th IWK, International Scientific Colloquium, Ilmenau University of Technology, 12 - 16 September 2011 / Faculty of Mechanical Engineering, Ilmenau University of Technology

The subject of our work is the creation of different designs of mobile robots for the movement through pipelines and similar technical systems. Using the transversal vibrations of an elastic bristle body, allows us to develop a new crawling vibro-robot. The motion is mainly realized by anisotropic friction forces. For the design process, we use the well-known construction principle of combination of alternative systems. It enables the transfer of structural characteristics (i.e. its kinematics) from one object to another, leading to new desirable characteristics or optimisations of existing technical objects. An analytical model of the motion of the bristles is presented.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2012200199
Stepanenko, Dmitry A.; Minchenya, Vladimir T.; Asimov, R. M.; Zimmermann, Klaus
Possibility of application of small-size robots with vibratory piezoelectric actuators for inspection of physical state of surfaces. - In: AIP conference proceedings. - Melville, NY : Inst, ISSN 15517616, Bd. 1433 (2012), S. 685-688

http://dx.doi.org/10.1063/1.3703275
Alt, Wolfgang; Böhm, Valter; Kaufhold, Tobias; Lobutova, Elka; Resagk, Christian; Voges, Danja; Zimmermann, Klaus
Theoretical and experimental investigations of amoeboid movement and first steps of technical realisation. - In: Nature-inspired fluid mechanics. - Berlin : Springer, (2012), S. 3-23

Steigenberger, Joachim; ,
Worm-like locomotion systems : an intermediate theoretical approach. - München : Oldenbourg, 2012. - XII, 195 S.. ISBN 3-486-71304-3
- Literaturverz. S. [187] - 190

The book in hand grew out of the authors' current research and their long-continued experience in teaching mathematics and mechanics. In a wide sense, it aims at mathematical modeling of mechanical objects and their exploitation. This is done in a bit unconventional way by concentrating on the special object class worm-like locomotion systems and in proceeding with no use of recent sophisticated mathematical tools which most likely cannot be handled by freshmen in engineering or mathematics. Nevertheless, this does not harm the stringent line the physical object to the analytical interpretation of the final mathematical model. The basic model spiked worm in a straight line enables the authors to come up with a fairly self-contained theory which then allows one to study effects of friction and control. The considered system class has its importance in practice (motion in narrow canals, e.g.), but this book is not with an orientation to design and application, the theory developed here should rather be seen as a contribution to bionics.



Voges, Danja; Carl, Kathrin; Klauer, Gertrud J.; Uhlig, René; Schilling, Cornelius; Behn, Carsten; Witte, Hartmut
Structural characterization of the whisker system of the rat. - In: IEEE sensors journal. - New York, NY : IEEE, ISSN 1558-1748, Bd. 12 (2012), 2, S. 332-339

http://dx.doi.org/10.1109/JSEN.2011.2161464
Naletova, Vera A.; Turkov, Vladimir A.; Pelevina, Daria A.; Rozin, Alexander V.; Zimmermann, Klaus; Popp, Jana; Zeidis, Igor
Behavior of a free surface of a magnetic fluid containing a magnetizable cylinder. - In: Journal of magnetism and magnetic materials : MMM.. - Amsterdam : North-Holland Publ. Co., ISSN 0304-8853, Bd. 324 (2012), 6, S. 1253-1257

http://dx.doi.org/10.1016/j.jmmm.2011.11.029
Behn, Carsten; Zimmermann, Klaus;
Straight worms under adaptive control and friction - part 2: adaptive control. - In: IUTAM Symposium on Dynamics Modeling and Interaction Control in Virtual and Real Environments : proceedings of the IUTAM Symposium on Dynamics Modeling and Interaction Control in Virtual and Real Environments, held in Budapest, Hungary, June 7-11, 2010.. - Dordrecht : Springer Science+Business Media B.V, (2011), S. 65-72

This is the second part of the contribution to the adaptive control of worm-systems, which are inspired by biological ideas. Part 1 is the basis for this part. We focus now on the adaptive control since one cannot expect to have complete information about a sophisticated mechanical or biological system in general. Only structural properties (known type of actuator with unknown parameters) are known. Additionally, in a rough terrain, unknown or changing friction coefficients lead to uncertain systems, too. The consideration of uncertain systems leads us now to the use of adaptive control. We still assume that the worm-system contacts the ground via spikes and track gaits from the kinematical theory (preferred motion patterns to achieve movement) by means of adaptive controllers (lambda-trackers). Then we replace the worm-ground interaction by stiction combined with Coulomb sliding friction (modification of a Karnopp friction model) and point out the main differences for the worm-like locomotion.



https://doi.org/10.1007/978-94-007-1643-8_8
Behn, Carsten; Zimmermann, Klaus;
Straight worms under adaptive control and friction - part 1: modeling. - In: IUTAM Symposium on Dynamics Modeling and Interaction Control in Virtual and Real Environments : proceedings of the IUTAM Symposium on Dynamics Modeling and Interaction Control in Virtual and Real Environments, held in Budapest, Hungary, June 7-11, 2010.. - Dordrecht : Springer Science+Business Media B.V, (2011), S. 57-64

This paper is a contribution to the adaptive control of worm-systems, which are inspired by biological ideas, in two parts. We introduce a certain type of mathematical models of nite DOF worm-like locomotion systems: modeled as a chain of k interconnected (linked) point masses in a common straight line (a discrete straight worm). We assume that these systems contact the ground via 1) spikes in Part 1 and then 2) stiction combined with Coulomb sliding friction (modification of a Karnopp friction model) in Part 2. We sketch the corresponding theory. In general, one cannot expect to have complete information about a sophisticated mechanical or biological system, only structural properties (known type of actuator with unknown parameters) are known. Additionally, in a rough terrain, unknown or changing friction coefficients lead to uncertain systems, too. The consideration of uncertain systems leads to the use of adaptive control in Part 2 to control such systems. Gaits from the kinematical theory (preferred motion patterns to achieve movement) in Part 1 can be tracked by means of adaptive controllers (lambda-trackers) in Part 2. Simulations are aimed at the justification of theoretical results.



https://doi.org/10.1007/978-94-007-1643-8_7
Behn, Carsten; Steigenberger, Joachim;
Adaptively controlled bio-inspired locomotion systems with friction. - In: Nonlinear dynamics and control. - Łód´z : Department of Automation and Biomechanics, ISBN 978-83-7283-448-5, (2011), S. 81-88

Behn, Carsten;
Singular perturbation in worm-like locomotion systems and adaptive control. - In: Nonlinear dynamics and control. - Łód´z : Department of Automation and Biomechanics, ISBN 978-83-7283-448-5, (2011), S. 73-80

Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor;
Motion of two interconnected mass points in a resistive medium. - In: Analytical/numerical methods, stability, bifurcation and chaos. - Łód´z : Department of Automation and Biomechanics, ISBN 978-83-7283-447-8, (2011), S. 109-114

Taubmann, Peter; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus; Schorcht, Hans-Jürgen; Kletzin, Ulf;
K opisaniju mechaniki vraščenija klapannoj pružiny v dvigateljach vnutrennego sgoranija v zavisimosti ot skorosti vraščenija raspredvala :
On the mechanics of valve spring rotation depending on the rotational speed of the camshaft. - In: Problems of mechanics. - Tbilisi : Mezhdunarodnaia Federatsiia po mashinam i mekhanizmam Gruzii, ISSN 1512-0740, (2011), No. 4(45), Seite 25-36

Becker, Felix; Zimmermann, Klaus; Lysenko, Victor; Chigarev, Anatoly
Design of new mobile robot with using anisotropy of friction forces. - In: Priborostroenie-2011. - Minsk : BNTU, ISBN 978-985-525816-3, (2011), S. 253-255

Becker, Felix; Zimmermann, Klaus; Minchenya, Vladimir; Chigarev, Anatoly
Micro-robot's legs dynamics in the controllable resonance mode. - In: Priborostroenie-2011. - Minsk : BNTU, ISBN 978-985-525816-3, (2011), S. 250-253

Behn, Carsten; Steigenberger, Joachim
On adaptive control of singularly perturbed systems : a worm-like locomotion example. - In: Final program : Universidad de Guanajuato, Guanajuato City, México, June 19 - 23, 2011.. - Guanajuato, 2011, Robotics and mechatronics, A12-335, S. 1-6
- Literaturverz. S. 6

http://www.dmg-lib.org/dmglib/handler?docum=22445009
Minchenya, Vladimir; Chigarev, Anatoly; Becker, Felix; Zimmermann, Klaus
Influence of the legs' geometry on the dynamics of a piezo-microrobot. - In: Innovation in mechanical engineering - shaping the future. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, ISBN 978-3-86360-001-3, (2011), S. 82

Zimmermann, Klaus; , ; ,
Vibration-driven mobile robots based on magneto-sensitive elastomers. - In: IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM), 2011 : 3 - 7 July 2011, Budapest, Hungary.. - Piscataway, NJ : IEEE, ISBN 978-1-4577-0838-1, (2011), S. 730-735

http://dx.doi.org/10.1109/AIM.2011.6027106
Becker, Felix; Zimmermann, Klaus; Minchenya, Vladimir; Lysenko, Victor; Chigarev, Anatoly
Inspection robots with piezo actuators: modeling, simulation and prototypes. - In: Pribory i metody izmerenij. - Minsk : BNTU, ISSN 2220-9506, Bd. 2 (2011), 3, S. 20-26
- Zsfassung in russ. Sprache S. 26

Zimmermann, Klaus; ,
Dynamical behavior of a mobile system with two degrees of freedom near the resonance. - In: Acta mechanica Sinica. - Berlin : Springer, ISSN 1614-3116, Bd. 27 (2011), 1, S. 7-17

http://dx.doi.org/10.1007/s10409-011-0403-6
Bolotnik, Nikolai N.; Pivovarov, Mikhail; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus
The undulatory motion of a chain of particles in a resistive medium. - In: ZAMM : journal of applied mathematics and mechanics.. - Berlin : Wiley-VCH, ISSN 1521-4001, Bd. 91 (2011), 4, S. 259-275

http://dx.doi.org/10.1002/zamm.201000112
Böhm, Valter; Buschbaum, Andreas; Greiser, Steffen; Lantzsch, Robin
Automatic landing detection of helicopters equipped with landing skid. - In: . - Red Hook, NY : Curran, (2011), S. 655-667

Schmitz, Tonia; Behn, Carsten
Analytical investigations and adaptive control of vibrissae-like sensor models with finite DoF. - In: Innovation in mechanical engineering - shaping the future : proceedings ; 56th IWK, International Scientific Colloquium, Ilmenau University of Technology, 12 - 16 September 2011.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2011), insges. 21 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=19626
Schäfer, Micha; Schmitz, Tonia; Will, Christoph; Behn, Carsten
Transversal vibrations of beams with boundary damping in the context of animal vibrissae. - In: Innovation in mechanical engineering - shaping the future : proceedings ; 56th IWK, International Scientific Colloquium, Ilmenau University of Technology, 12 - 16 September 2011.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2011), insges. 29 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=19629
Becker, Felix; Minchenya, Vladimir; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus
Modeling and dynamical simulation of vibration-driven robots. - In: Innovation in mechanical engineering - shaping the future : proceedings ; 56th IWK, International Scientific Colloquium, Ilmenau University of Technology, 12 - 16 September 2011.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2011), insges. 6 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=19667
Schulke, Matthias; Hartmann, Lars; Behn, Carsten
Worm-like locomotion systems: development of drives and selective anisotropic friction structures. - In: Innovation in mechanical engineering - shaping the future : proceedings ; 56th IWK, International Scientific Colloquium, Ilmenau University of Technology, 12 - 16 September 2011.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2011), insges. 21 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=19628
Bolotnik, Nikolai N.; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus; Yatsun, Sergey
Vibration driven robots. - In: Innovation in mechanical engineering - shaping the future : proceedings ; 56th IWK, International Scientific Colloquium, Ilmenau University of Technology, 12 - 16 September 2011.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2011), insges. 6 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=19670
Loepelmann, Peter; Behn, Carsten
Various adaptive control strategies applied to a bio-inspired receptor model. - In: Innovation in mechanical engineering - shaping the future : proceedings ; 56th IWK, International Scientific Colloquium, Ilmenau University of Technology, 12 - 16 September 2011.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2011), insges. 19 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=19627
Böhm, Valter; Jentzsch, Alexander; Kaufhold, Tobias; Schneider, Florian; Zimmermann, Klaus
An approach to compliant locomotion systems based on tensegrity structures. - In: Innovation in mechanical engineering - shaping the future : proceedings ; 56th IWK, International Scientific Colloquium, Ilmenau University of Technology, 12 - 16 September 2011.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2011), insges. 6 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=19716
Popp, Jana; Böhm, Valter; Naletowa, Vera A.; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus
Analytical solution of a peristaltic material transport of a magnetizable fluid. - In: Electro-rheological fluids and magneto-rheological suspensions. - Singapore [u.a.] : World Scientific, ISBN 978-981-4340-22-9, (2011), S. 492-498

In this contribution the effective material transport, i. e. the non-zero averaged flow, solely induced by a periodically perturbed free fluid surface, is analytically described and solved. As the fluid is magnetizable the source of the perturbance is a periodically alternating magnetic field. This represents the inverse problem of [1], where, starting from a known flow and surface distortion, the causative magnetic field is determind.



Popp, Jana; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus; Böhm, Valter; Gärtner, Ralf
Motion of a ferrofluid in a periodic magnetic field due to surface deformation. - In: Proceedings in applied mathematics and mechanics : PAMM.. - Weinheim [u.a.] : Wiley-VCH, ISSN 1617-7061, Bd. 11 (2011), 1, S. 665-666

http://dx.doi.org/10.1002/pamm.201110322
Behn, Carsten;
Adaptive control of straight worms without derivative measurement. - In: Multibody system dynamics. - Dordrecht [u.a.] : Springer Science + Business Media B.V, ISSN 1573-272X, Bd. 26 (2011), 3, S. 213-243

In this paper we consider an adaptive control problem of finite DoF worm-like locomotion systems (WLLS) which contact the ground with Coulomb dry friction. Using a rough mathematical friction law the system is shown to belong to a system class that allows adaptive control. Gaits from the kinematic theory can be tracked by means of adaptive controllers. For this we introduce two different adaptive controllers for [lambda]-tracking and focus on that one which is not based on the derivative of the output.We pay attention to the analysis of such systems and present some theoretical control investigations including proofs. Numerical simulations of tracking different reference signals under arbitrary choice of the system parameters demonstrate and illustrate that the introduced simple adaptive controllers work successfully and effectively. Current experiments are aimed at the justification of theoretical results.



http://dx.doi.org/10.1007/s11044-011-9250-2
Jödicke, Ralph;
Modellbildung und Simulation der großen Deformationen menschlicher Weichteile beim Sitzen. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2011. - Online-Ressource (PDF-Datei: 174 S., 2,70 MB). : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2010
- Enth. außerdem: Thesen

Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein FE-Modell des menschlichen Weichteilgewebes entworfen, das den Anforderungen entspricht, die sich aus dem Entwurf ergonomischer Sitzsysteme ergeben. Das Modell des Weichteilgewebes wurde in das Menschmodell DYNAMICUS integriert und mit RAMSIS-Daten anthropometrisch parametrisiert. Dazu wurde das Mehrkörpersimulationswerkzeug alaska um eine nichtlineare FE-Schnittstelle erweitert. Auf der Grundlage von Messungen der Druckverteilungen und der Schwingungsübertragungen wurde ein transparentes Verfahren entworfen, um viskoelastische Materialparameter des menschlichen Körpers bei vernachlässigbarer gesundheitlicher Belastung durch Parameteroptimierung zu ermitteln. Das dazu verwendete Verfahren ist schlank und gut dokumentiert. Damit kann es auch für beliebige Haltungen und Probanden angewendet werden. Da bei diesem Verfahren statistische Parameter eine zentrale Rolle spielen, ist es roboust gegenüber Änderungen der Modellaufl ösung, der Modellierungstiefe und quantitativer Versuchsbedingungen. Zu diesen quantitativen Versuchsbedingungen gehören die Auflösung der Druckmessmatten, die Messzeit, die Amplitude der Anregung und die Abtastrate der Beschleunigungsmessungen. Für statische und dynamische Untersuchungen wurde in dieser Arbeit dasselbe Modell verwendet, das mit vertretbarem Aufwand anthropometrisch skalierbar ist. Dieses Modell ist damit einfacher und schneller anzuwenden als für ähnliche Anwendungen bereits vorliegende Lösungen.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=18176
Behn, Carsten;
Adaptive control of vibrissae-like mechanical sensors. - In: Communications in nonlinear science and numerical simulation. - Amsterdam [u.a.] : Elsevier, ISSN 1007-5704, Bd. 16 (2011), 5, S. 2254-2264

This paper is a contribution to the modeling and the adaptive control of bio-inspired sensors which have the animal vibrissae as a paradigm. Mice and rats employ a sophisticated tactile sensory system to explore their environment in addition to their visual and auditory sense. Vibrissae in the mystical pad (region around the mouth) are used both passively to sense environmental influences (wind, objects) and actively to detect surface and object structures. Inspired by this particular version of tactile sense we consider the following three stages of a sensory system: perception, transduction and processing of information. We model this system in combining two existing mechanical models and obtain an uncertain nonlinear control system. An applied adaptive controller implements the ability of the animals to employ their vibrissae actively as well as passively. Numerical simulations show that the developed nonlinear model compensates noise signals and reacts strongly to sudden perturbations while guaranteeing a pre-specified control objective (working in active or passive mode).



http://dx.doi.org/10.1016/j.cnsns.2010.04.049
Steigenberger, Joachim; Behn, Carsten
Gait generation considering dynamics for artificial segmented worms. - In: Robotics and autonomous systems : international journal.. - Amsterdam [u.a.] : Elsevier, ISSN 1872-793X, Bd. 59 (2011), 7/8, S. 555-562

This paper deals with terrestrial worm-like locomotion systems living in a straight line. They are modeled as chains of mass points having ground interaction via spikes which make the velocities unidirectional. A method is presented to construct gaits with any desired time pattern of resting mass points (which are acted on by the propulsive forces). Taking the dynamics into consideration, conclusions about the choice and shift of gaits in connection with actuator data are given.



http://dx.doi.org/10.1016/j.robot.2011.04.002
Minchenia, Vladimir T.; Stepanenko, Dmitry A.; Zimmermann, Klaus; Bansevičius, R.; Bubulis, A.; Kundu, P.; Gishkeliuk, I. A.
Simulation of vibrational piezoelectric actuators of the micro-robot using the finite element method. - In: Journal of vibroengineering. - Vilnius, ISSN 1392-8716, Bd. 12 (2010), 3, S. 314-319

Becker, Felix; Minchenya, Vladimir T.; Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor
A new piezo-driven micro robot using forced vibration of continua. - In: Novye napravlenija razvitija priborostroenija. - Minsk : BNTU, ISBN 978-985-525369-4, (2010), S. 91

Becker, Felix; Zimmermann, Klaus
Modelling and simulation of a vibration-driven system for 2-dimensional locomotion with moveable internal masses. - In: Novye napravlenija razvitija priborostroenija. - Minsk : BNTU, ISBN 978-985-525369-4, (2010), S. 90

Becker, Felix; Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor; Minchenya, Vladimir T.; Lysenko, Victor
Vibration driven robots - theoretical investigations, design and prototyp. - In: Priborostroenie-2010. - Minsk : BNTU, ISBN 978-985-525-490-5, (2010), S. 135-137

Behn, Carsten; Steigenberger, Joachim
Experiments in adaptive control of uncertain mechanical systems. - In: International review of mechanical engineering. - Naples : Praise Worthy Prize, ISSN 1970-8734, Bd. 4 (2010), 7, S. 886-898

We consider mechanical systems, which are not known precisely. In detail we assume that the system parameters are unknown (lack of precise knowledge), moreover, we allow for uncertainties with respect to input and output, and to perturbations from the environment (ground excitations) as well. The consideration of such systems leads to the use of adaptive control. The aim is to design universal adaptive controllers, which achieve a pre-specified control objective. Almost all controllers existing in the literature offer the same drawback: (possibly unboundedly) monotonically increasing gain parameter. With respect to limited resources in applications it is necessary to design improved adaptation laws. We present simulations of several gain parameter models primarily in application to bio-inspired sensors.



Becker, Felix; Minchenya, Vladimir T.; Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor
Single piezo actuator driven micro robot for 2-dimensional locomotion. - In: The First Workshop on Microactuators and Micromechanisms. - Aachen, (2010), insges. 6 S.

We analyse two micro robots for 2-dimensional locomotion on a flat surface. Forced bending vibrations of continua are used by both systems which are excited by piezoelectric bending actuators. These vibrations are transformed by non classical legs to complex trajectories at the contact points between robot and environment. The locomotion direction of the system can be controlled by the excitation frequencies of the actuation element. Models are developed and investigated to describe important motion effects of the robots. Furthermore some experimental results are presented.



Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor; Böhm, Valter; Becker, Felix; Minchenya, Vladimir T.;
K opisaniju mechaniki sistem, dvižuščichsja bez pomošči nog, analitičeskimi i čislennymi metodami :
An approach to the mechanics of non-pedal locomotion systems using analytical and computational methods. - In: Problems of mechanics. - Tbilisi : Mezhdunarodnaia Federatsiia po mashinam i mekhanizmam Gruzii, ISSN 1512-0740, (2010), No. 4(41), S. 5-14

In the present paper non-classical ways of locomotion of the mechanical systems are considered. In the first part the locomotion of a chain of interconnected mass points in a straight line is analyzed. On each mass point acts a small non-symmetric Coulomb's dry friction. The magnitude of this force depends on the direction of motion. The distance between the neighboring mass points changes according to the harmonical law. With the help of the procedure of averaging the expression for the stationary velocity of the mass center of the chain "on average" is found. The dependences of the stationary velocity on the value of the asymmetry and on the number of mass points are obtained. In the second part the mechanical background of the two mobile robots based on smart materials is considered. One of the systems consists of a single symmetric ferroelastomer body and, additionally, six micro-coils. The locomotion of the system is caused by a periodic deformation (generated by integrated micro-coils) of a compliant magneto-sensitive body. The qualitative description of the mechanical system's performance was realized by a transient dynamical analyses using the software package ANSYS. Another system consists of three components: information system, power supply (accumulator) and vibration system. The vibration system is formed by a piezoelectric actuator bonded on a triangular plate. At the corners of the plate three "legs" are fixed. A Finite-Element-Model of the legs, the plate and the actuators was created in order to formulate statements about the influence of the excitation frequency on the trajectories of the endpoints of the legs. The results obtained by the numerical simulation are compared with the experimental data.



Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor; Bolotnik, Nikolai N.; Pivovarov, Mikhail
Motion of a chain of bodies in a resistive medium due to undulatory change in the system's configuration. - In: The 1st Joint International Conference on Multibody System Dynamics. - Lappeenranta : Lappeenranta Univ. of Technology, ISBN 978-952-214-778-3, (2010), insges. 2 S.

The motion of a finite chain of identical bodies along a straight line in a resistive medium is studied. The motion is excited and controlled by changing the distances between the bodies of the chain. This model simulates limbless animals (for example, earthworms) that move due to redistribution of mass along their bodies. The longitudinal motion of such animals can be provided due to a wave of deformation running through the animal's body forward, from the head to the tail, or backward, from the tail to the head. This principle of motion can be used for some kind of mobile robots. An advantage of these robots against conventional mobile machines is that the worm-like robots do not need propelling devices such as wheels, legs or caterpillars, can be readily made hermetic, and do not involve protruding components, which enables them to be used for motion in "vulnerable" media. Such robots can be used for motion in narrow slots and tubes to produce various technical operations in these media. Mobile systems able to move in resistive media without special propelling devices due to the change in their configuration or the motion of internal masses were studied, for example, in [1]-[4].



Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor; Böhm, Valter; Greiser, Steffen; Popp, Jana;
Ferrofluid-based flow manipulation and locomotion systems. - In: Journal of intelligent material systems and structures. - Thousand Oaks, Calif. : Sage, ISSN 1530-8138, Bd. 21 (2010), 16, S. 1559-1562

The article demonstrates some examples of locomotion systems with bifluidic flow control using ferrofluid. By controlling the change of shape, position, and pressure of the ferrofluid in a secondary low viscous fluid by magnetic fields locomotion of objects or the ferrofluid itself can be realized. The locomotion of an object is caused, in the first example, ba a ferrofluid generated flow of the secondary fluid and in the second and third case by the direct alteration of the ferrofluid position.



https://doi.org/10.1177%2F1045389X09354789
Greiser, Steffen; Böhm, Valter; Zimmermann, Klaus
Position control of magnetic beads by means of electromagnetic fields with respect to apodal locomotion systems. - In: International journal of applied electromagnetics and mechanics. - Amsterdam : IOS Press, ISSN 1875-8800, Bd. 34 (2010), 4, S. 225-235

Motivatd by the technical progress, electromagnetic action principles are more and more used in micro systems. It is well known that the discrete positioning of magnetic beads like ferrofluid droplets can be realised using an array of electromagnets whereat the position of the beads depends on the arrangment of the electromagnets. This paper refers to the analogous positioning of magnetic beads independent from the arrangement of the electromagnets. Therefore a control strategy was designed to position magnetic beads like ferrofluid droplets, ferrogels or ferroelastomers. The derived control law allows the definition of dynamic properties like time and damping constant. To achieve these properties, the controller is adjusted based on a model of the plan. This model regards the dynamical movement of the mentioned materials in electromagnetic fields and is characerised by simpliefied, nonlinear, ordinary differential equations. The theoretical results are verified by means of a basic assembly allowing the positioning of spherical ferroelastomers on macro scale. The measurments illustrate that the theroretically derived position controller meets the requirements of a predefined time and damping constant.



http://dx.doi.org/10.3233/JAE-2010-1313
Zimmermann, Klaus; , ; ,
An approach to the dynamics and kinematical control of motion systems consisting of a chain of bodies. - In: ROMANSY 18 - Robot design, dynamics and control. - Wien [u.a.] : Springer, (2010), S. 457-464

Some theoretical investigations of the motion of a straight chain of mass points interconnected with kinematical constraints are considered. The ground contact can be described by dry (discontinuous) friction. The controls are assumed in the form of periodic functions with zero average, shifted on a phase on concerning each other. Thus, there is a spreading wave along the chain of point masses. In the case of small friction we derive a condition for the locomotion of the center of the mass with the help of an average method. It is shown that, using spedified control motion is possible not only in the case of isotropic friction, but also in the direction of the greater friction in the case of non-isotropic friction. The received theoretical results can be used for the development of mobile robots applying the principles of the motion outlined above.



Zimmermann, Klaus; Böhm, Valter
A contribution to the amoeboid locomotion of mobile robots. - In: . - Red Hook, NY : Curran, (2010), S. 1152-1157

Preuß, Roman;
Verfahren und Anlagenprototyp zur Herstellung dünnwandiger Hohlzylinder aus Silikonelastomer mit integrierten Fluidkammern und -kanälen. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2010. - Online-Ressource (PDF-Datei: XII, 198 S., 9,91 MB). Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2010

Die minimal-invasive Chirurgie gewinnt innerhalb der invasiven Therapieverfahren weiterhin an Bedeutung, verspricht man sich davon doch eine schnellere Genesung des Patienten, verbunden mit einer Reduktion der finanziellen Aufwände für das Gesundheitssystem. Zu diesem Zweck werden Lokomotionssysteme benötigt, die sich aktiv in den natürlichen Körperhöhlen des Patienten fortbewegen können, um Arbeitskanäle und Operationswerkzeuge des Chirurgen von außen zum gewünschten Operationsfeld zu transportieren. Vollständig nachgiebige, miniaturisierte Systeme mit wurmartiger Fortbewegung sind dabei im Fokus der internationalen Entwicklungen. Eine wesentliche Limitation bei der Entwicklung und weiteren Miniaturisierung solcher Lokomotionssysteme besteht durch die verfügbaren Herstellverfahren. Die vorliegende Arbeit stellt ein neues Verfahren und einen Anlagenprototyp zur Herstellung dünnwandigen Hohlzylinders aus Elastomer vor, in deren Wandung im Rahmen des Verfahrens Fluidkammern und -kanäle integriert werden. Durch Befüllung der Miniaturfluidsysteme mit Fluid und Steuerung des ein- bzw. ausgepumpten Fluidvolumens, kann eine zielgerichtete Verformung der Kammern erzeugt werden. Durch Ausstattung des Hohlzylinder mit einer ganzen Reihe von Kammern und Kanälen soll so im Rahmen weiterer Entwicklungen eine peristaltische Sonde entstehen, die sich wurmartig im Wirbelkanal fortbewegen kann. Das vorgestellte Verfahren besteht aus den folgenden Schritten: 1. Auf einen Metallstab wird durch Tauchen (Dip-Coating) eine lösbare Trennschicht aus Photoresist aufgebracht. 2. Anschließend wird auf der Trennschicht und ebenfalls durch Tauchen eine erste, die innere Schicht aus Silikonelastomer erzeugt. 3. Diese Silikonschicht wird durch Aufsprühen (Spray-Coating) unter Nutzung spezieller Prozeßparameter mit Photoresist beschichtet, welches anschließend mittels Laser-Lithografie belichtet wird. 4. Nach dem Entwickeln, Spülen und Trocknen verbleiben auf der Oberfläche der Silikonschicht Resiststrukturen, die die späteren Fluidkammern und Zuläufe repräsentieren. 5. Diese Resiststrukturen sind Platzhalter für das innere, später mit Fluid gefüllte Volumen, wenn in einem weiteren Schritt erneut durch Tauchen die äußere Silikonelastomerschicht aufgebracht wird. In Anlehnung an die klassische Gießerei- und an die Mikrosystemtechnik können die Resiststrukturen auch als Opferstrukturen bezeichnet werden. 6. Anschließend wird der entstandene Silikonkörper mit entsprechenden Schlauchzuleitungen verbunden und über diese wird Lösungsmittel zugeführt, welches die Resiststrukturen auflöst. 7. Nach dem Spülen der Kammern und Zuläufe können diese mit dem Arbeitsfluid (z.B. sterile, isotonische Kochsalzlösung) befüllt werden.



http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn=urn:nbn:de:gbv:ilm1-2010000312
Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor; Pivovarov, Michail; Behn, Carsten;
Motion of two interconnected mass points under action of non-symmetric viscous friction. - In: Archive of applied mechanics : (Ingenieur-Archiv).. - Berlin : Springer, ISSN 1432-0681, Bd. 80 (2010), 11, S. 1317-1328

This paper deals with the analysis of a one-dimensional motion of two mass points in a resistive medium. The force of resistance is described by small non-symmetric viscous friction acting on each mass point. The magnitude of this force depends on the direction of motion. The mass points are interconnected with a kinematic constraint or with an elastic element. Using the averaging method the expressions for the stationary "on the average" velocity of the systems's motion as a single whole is found. In case of a small degree of non-symmetry an explicit expression for the stationary "on the average" velocity of the system is derived. For the other case we obtained algebraic equations for the corresponding stationary velocity.



http://dx.doi.org/10.1007/s00419-009-0373-3
Tröbs, Anita;
Ein Beitrag zur Mehrkörperdynamik-Simulation von Nanopositionier-und Nanomessmaschinen mittels spezifischer Modellelemente. - Ilmenau : ISLE, 2010. - 154 S.. Zugl.: Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2010

Gegenstand der Dissertationsschrift ist die Untersuchung des dynamischen Verhaltens von Nanopositionier- und Nanomessmaschinen (NPMM) als mechatronisches System im Allgemeinen, sowie einer vertikalen Positioniereinheit und deren funktions- und präzisionsbestimmender Baugruppen im Speziellen. Dabei erfolgt die Dynamiksimulation mit Modellen auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen. Minimalmodelle der NPMM dienen in Verbindung mit Asymptotischen Methoden dazu, analytische Lösungen zur Beschreibung des stationären Verhaltens zu entwickeln. Durch den Vergleich der analytischen Ausdrücke für die stationären Amplituden mit experimentell ermittelten Werten wird die Bestimmung von messtechnisch schwer zugänglichen Parametern der NPMM möglich. Komplexe mechatronische Modelle der gesamten NPMM basieren auf der Einbindung realitätsnaher spezifischer Teilmodelle in das Virtuelle Prototyping. Es wird das Verhalten von Kugelbuchsenführungen, Messspiegelecken (einschließlich ihrer Lagerung über Kugel-V-Nut-Paarungen), Gestellelementen und Antriebseinheiten aus Grob-Feintrieb-Kopplungen mit großer Modelltiefe erfasst und analytisch / numerisch untersucht. Für die Parameteridentifikation bei Präzisionsführungen kommt ein speziell entwickelter Reibungsprüfstand zum Einsatz, der die genaue Analyse von Haft-Gleit-Übergängen ermöglicht. Basierend auf grundlegenden Untersuchungen u.a. zu Reibungseinflüssen werden die Grenzen der Positionierung aus Sicht der Dynamik diskutiert. Der in dieser Arbeit gewonnene Kenntnisstand zur computergestützten Dynamiksimulation einer z-Achse kann auf mehrachsige Positioniersysteme erweitert werden. Die Modellierung der o.g. Baugruppen kann als Basis für den Aufbau einer umfassenden Modellbibliothek für das Virtuelle Prototyping dienen.



Husung, Stephan; Mikalauskas, Robertas; Weber, Christian; Kästner, Tobias
Modelling of sound propagation of technical systems for real-time VR-applications. - In: Mechanika. - Kaunas : Technologija, ISSN 1392-1207, 2010, Nr. 4(84), S. 33-37

Greiser, Steffen; Böhm, Valter; Zimmermann, Klaus;
Actuation of magnetic beads due to analogous position control by means of electromagnetic fields. - In: Actuator 10. - Bremen : WFB Wirtschaftsförderung Bremen, Division Messe Bremen, (2010), S. 685-688

This paper refers to the positioning of magnetic beads independent from the arrangement of the electromagnets used. To demonstrate the off-axis positioning of magnetic beads such as ferrofluid droplets, ferrogels or ferroelastomers a basic assembly consisting of two electromagnets, a laser sensor and a FPGA is used. The controller is designed by means of a model of the plant which is described by nonlinear ordinary differential equations. Finally, the parameters of the control law are adjusted due to results of system identification and the controller itself is implemented on the FPGA. The latter actuates each electromagnet based on the derived control strategy whereat the dynamics behaviour of the positioning is characterised by a user-defined time constant. Experimental investigations confirm that the desired dynamic behaviour can be achieved.



Jentzsch, Alexander; Böhm, Valter; Greiser, Steffen; Zentner, Lena;
An approach to electromagnetic actuated compliant mechanisms. - In: Actuator 10. - Bremen : WFB Wirtschaftsförderung Bremen, Division Messe Bremen, (2010), S. 681-684

Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor; Bolotnik, Nikolai N.; Jatsun, Sergey
Dynamics of mobile vibration-driven systems robots. - In: Proceedings of the 10th IFToMM International Symposium on Science of Mechanisms and Machines. - Dordrecht [u.a.] : Springer, ISBN 978-90-481-3521-9, (2010), S. 465-477
- Richtiger Name des Verf.: Klaus Zimmermann

Design of mobile robots that can move without wheels or legs is an important engineering and technological problem. Self-propelling mechanisms that consist of a body that has contact with a rough surface and internal masses are considered. Asymmetry in friction that is necessary for the robot to move can be provided in several ways. First, the robot can be equipped with specific contact devises that provide anisotropy for the coefficient of friction, i. e., the coefficient of robot can be covered with needles. Second, this asymmetry can be provided for istropic friction by changing the normal pressure of the robot on supporting surface. A number of mathematical models of such systems are presented in the paper.



Behn, Carsten;
Mechanical models and adaptive control of vibrissae-like sensors. - In: . - Łód´z : Department of Automatics and Biomechanics, ISBN 978-83-929120-4-0, (2009), S. 703-710

Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor;
Dynamical behaviour of a mobile system with two degree of freedom near the resonance. - In: . - Łód´z : Department of Automatics and Biomechanics, ISBN 978-83-929120-4-0, (2009), S. 589-596

Zimmermann, Klaus;
Übungsbuch Technische Mechanik
Unicopy Campus Ed.. - Ilmenau : Techn. Univ., 2009. - 207 S..
Zimmermann, Klaus; Böhm, Valter; Zeidis, Igor; Popp, Jana
A new type of miniaturisable ferrofluid based locomotion system. - In: Sensor letters. - Stevenson Ranch, Calif. : American Scientific Publishers, ISSN 1546-1971, Bd. 7 (2009), 3, S. 351-355

The paper presents a ferrofluid based locomotion system. In the following the uniaxial translatory motion of a non-magnetic object situated on the ferrofluid surface is pointed out. To move the object due to the periodic change of the ferrofluid pressure, the system is enclosed by a locally fixed magnetic field.



http://dx.doi.org/10.1166/sl.2009.1055
Behn, Carsten; , ; ,
Finite degree-of-freedom models for animal vibrissae. - In: Proceedings. - Budapest : EUCA, ISBN 978-963-311-369-1, (2009), S. 2500-2505

The reception of vibrations is a special sense of touch, important for many insects and vertebrata. Tha latter realize this reception by means of hair-shaped vibrissae. Disregarding different types of such sensors we set up a principal mechanical model to describe their modes of operation (passive and active vibrissae). Biologically, the oxcillation excitations are transmitted to receptor cells which adjust their sensitivity in such a way that, despite a permanent exitation, the reseptor system tends to its rest position. Consequently, the model system has to allow for stabilizing control while nevertheless being able to detect superimposed solitary excitations. The controller has to be adaptive in view of both the randomness of the external signal to be suppressed and the uncertainty of the system data. The paper presents a mechanical model and an improved adaptive control strategy that avoids identification but renders the system sensitive in the above mentioned sense.



Husung, Isabel; Oberthür, Siegfried; Gerlach, Erik; Zimmermann, Klaus
Simulation von Antriebsschwingungen als Störgröße bei Präzisionsmaschinen. - In: Schwingungen in Antrieben 2009. - Düsseldorf : VDI-Verl., ISBN 978-3-18-092077-1, (2009), S. 163-172

Der Sonderforschungsbereich 622 befasst sich mit der Grundlagenforschung zu Nanopositionier- und Nanomessmaschinen. Diese weisen auf Grund der angestrebten Genauigkeiten eine geringe Störungstoleranz auf. Extern und intern angeregte Schwingungen sind daher zu begrenzen. Im vorliegenden Beitrag wird die Untersuchung der tatsächlich vorliegenden Schwingungsangregungen und ihr Einfluss auf das dynamische Verhalten einer Verfahreinheit zur Positionierung in der x - y - Ebene beschrieben. Ein Werkzeug zur Auswahl geeigneter mechatronischer Systeme stellt dabei die Simulation des dynamischen Verhaltens dar. Die Simulationen dienen einerseits zur Identifikation auftretender Störgrößen, andererseits erlauben sie eine Beurteilung der Wirksamkeit von Maßnahmen zur Begrenzung auftretender Schwingungsamplituden noch vor der zeit- und kostenintesiven Umsetzung.



Bayat, N.; Nethe, Arnim; Guldbakke, J. M.; Hesselbach, J.; Naletova, Vera A.; Stahlmann, H.-D.; Uhlmann, E.; Zimmermann, Klaus
Technical applications. - In: Colloidal magnetic fluids. - Berlin [u.a.] : Springer, ISBN 978-3-540-85386-2, (2009), S. 359-430

Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor; Bolotnik, Nikolai N.; Pivovarov, Michail
Dynamics of a two-module vibration-driven system moving along a rough horizontal plane. - In: Multibody system dynamics. - Dordrecht [u.a.] : Springer Science + Business Media B.V, ISSN 1573-272X, Bd. 22 (2009), 2, S. 199-219, 221
- Erratum S. 221

A rectilinear motion of a system of two bodies connected by a spring on a rough horizontal plan is studied. The motion of the system is excited by two identical unbalanced rotors based on the respective bodies. Major attention is given to the steady-state motion. A nearly-resonant excitation mode, when the angular velocities of the rotor are close to the natural frequency of the system, is considered. A set of algebraic equations for determining an approximate value of the average steady-state velocity of the entire system is obtained for the case of small friction. It is shown that control of the steady-state motion can be provided by changing the phase shift between the rotations of the rotors and the signt of the resonant detuning measured by the difference between the angular velocity of the rotors and the matural frequency of the system. By varying the phase shift one can control the magnitude of the average velocity, and varying the detuning enables one to change the direction of the motion.



http://dx.doi.org/10.1007/s11044-009-9158-2
Gerlach, Erik; Husung, Isabel; Oberthür, Siegfried; Tröbs, Anita; Zimmermann, Klaus
Untersuchung der Dynamik von Präzisionsmaschinen mittels Mehrkörpersystem-Simulation. - In: Tagungsband. - Dresden : Fraunhofer IRB Verl., ISBN 978-3-8167-7981-0, (2009), S. 175-180

Mittels der Kopplung der Simulationstools alaska 5 (Mechanik) und MATLAB/Simulink (Antriebe und Regelung) kann ein mechatronisches Gesamtmodell der NPM-Maschinen erstellt werden, welches für die Analyse der Dynamik genutzt wird. Im Beitrag werden die Modellierung des gesamten mechatronischen Systems aufgezeigt und wichtige Ergebnisse aus den Simulationsberechnungen vorgestellt. Dies betrifft neben der konstruktiven Gestaltung des Positioniersystems auch die Bewegungsplanung. Diese Erkenntnisse lassen sich auf die Simulation von Präzisionsmaschinen übertragen.



Behn, Carsten; Steigenberger, Joachim; Zimmermann, Klaus;
Adaptively controlled worm-like locomotion systems: spikes vs. friction. - In: Multibody dynamics 2009. - Warsaw, ISBN 978-83-7207-813-1, (2009), insges. 19 S.

In this paper we introduce a certain type of mathematical models of finite DOF worm-like locomotion systems. We assume that these systems contact the ground via 1) spikes and 2) stiction combined with Coulomb sliding friction. We sketch the corresponding theory. Gaits from this theory can be tracked by means of adaptive controllers. Simulations are aimed at the justification of theoretical results.



Venhaus, Martin; Behn, Carsten; Freitag, Lutz; Zimmermann, Klaus
Simulationen und Experimente zur Ballondilatation von Atemwegstenosen :
Simulations and experiments of the balloon dilatation of airway stenoses. - In: Biomedical engineering : joint journal of the German Society for Biomedical Engineering in VDE and the Austrian and Swiss Societies for Biomedical Engineering.. - Berlin [u.a.] : de Gruyter, ISSN 1862-278X, Bd. 54 (2009), 4, S. 187-195

This articel investigates the mechanics of balloon dilatation in the treatment of bronchotracheal stenosis. The "scar stricture"-type stenosis examined in this paper is typically dilated manually, using a dilatation balloon. If indicated, this is followed by stent implantation. The selection of the stent with proper characteristics is performed empirically, based on personal experience and preference. In order to optimize the therapeutic outcome, however, it is necessary to match the stent with the stress-strain properties of the stenosis, which are not determined during manual ballon dilatation.



https://doi.org/10.1515/BMT.2009.022
Jahn, Michael;
Ein Beitrag zur Entwicklung kooperierender mobiler Roboter - konstruktives Design und Steuerungsentwurf, 2009. - Online-Ressource (PDF-Datei: 90 S., 8176 KB). Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2009

In dieser Arbeit werden die wesentlichen Ergebnisse zur Konstruktion des RoboCup-Small-Size-Roboters LUKAS und des Aufbaus der koordinierenden Mastersoftware XBase vorgestellt. Die erreichte Kompaktheit und das notwendige Masse-Leistungs-Verhältnis des Roboters beruhen im Wesentlichen auf der orthogonalen Achskonfiguration. Spezielle Material- und Strukturlösungen für Leichtbau und Bauraumnutzung finden sich im Polyamid-Chassis, im motorintegrierenden Dribbler und im energieeffizienten Schussmechanismus. Im Einsatz sind omnidirektionale Räder mit solider Rundlauf-, Traktions- und Stabilitätseigenschaft. Der dreirädrige Roboter setzt ein hierarchisches Konstruktionskonzept um, welches hohe Zuverlässigkeit, Flexibilität und Robustheit in verstärktem Maße durch technische Funktionsintegration einer minimalen Anzahl von Bauteilen realisiert. Nach Analyse der kinematischen und dynamischen Zusammenhänge konnte für den Roboter eine Reglerarchitektur entwickelt werden, die unter Berücksichtigung von Radschlupf und Schwerpunktverlagerung die omnidirektionale Manövrierbarkeit und Bewegungspräzision gestattet. Die weiterentwickelte Mastersoftware XBase verbindet eine modifizierten Bildverarbeitung zur Detektierung der Roboter und eine anwenderfreundliche Mensch-Maschine-Schnittstelle mit dem Instrument zur Roboterkoordinierung. Stabile Bildraten und geringer Berechnungsaufwand werden durch die Verwendung einer Look-Up-Tabelle zur Maximum-Likelihood-Farbklassifizierung, Bildsegmentierung mit Zeilenkoinzidenzverfahren und ressourcenschonende Operationen garantiert. Ein geeigneter Trainingseinstieg wurde mit verschiedenen Formationsvarianten zur koordinierten Kontrolle einer Robotergruppe gefunden. Das Modell gestattet durch individuelle Freigabe von Freiheitsgraden einen Übergang vom starren zum flexiblen Verband. Anhand der Beispielformationen Block, Reihe und Rotte ist die Flexibilität und Wandlungsfähigkeit dargestellt. Das System XBase kann sowohl als Multi-Roboter-System unter der Kontrolle einer Verhaltenssteuerung, wie auch als verteiltes Multi-Agenten-System mit mehreren parallelen Verhaltenssystemen fungieren.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=13700
Griebel, Stefan; Böhm, Valter; Erbe, Torsten; Zentner, Lena
Vom Schneckententakel zum nachgiebigen Aktuator. - In: Bionik: Patente aus der Natur. - Bremen : Bionik-Innovations-Centrum, ISBN 978-3-00-027193-9, (2009), S. 247-252

Einleitung - Ein Blick in die Natur führte zu der Entwicklung eines neuen nachgiebigen, pneumatisch angetriebenen Aktuators. Hierfür wurde die Bewegung der Tentakel von der Weinbergschnecke (helix pomatia L.) untersucht und die Vorteile der biologischen Struktur analysiert. Auffällig ist der enorme teleskopartige Hub der Tentakel bei gleichzeitig geringem Durchmesser. Des Weiteren sind unter anderem der Schutz der empfindlichen Sinneszellen am Ende der Tentakel sowie eine planare Oberfläche im eingezogen Zustand der Tentakel zu nennen. Die Schnecke als Ganzes kann hierbei als ein geschlossenes fluidisches System betrachtet werden. Material und Methoden - Als erstes wurde vom biologischen Objekt ein einfaches geometrisches Parametermodell abgeleitet. Danach wurde die Finite Elemente Methode angewendet, (Ansys ®) mit der die Verschiebung des Strukturzentrums (Hub) in Abhängigkeit der aufgebrachten inneren Druckbelastung untersucht wurde. Als Material wurde Silikongummi (Elastosil ®) verwendet, welches innerhalb der Simulation mit Hilfe des hyperelastischen Materialgesetzes von Yeoh (3. Ordnung) abgebildet wurde. Die Silikonparameter wurden über uniaxiale Zugversuche ermittelt. Ergebnisse und Diskussion - Bei Variierung der geometrischen Modellparameter ist es möglich, kontinuierliche Bewegungsbahnen des Strukturzentrums oder Bewegungen mit einem oder mehreren (gestuften) Durchschlagphänomenen zu erzeugen. Hierbei ist mono- oder bistabiles Verhalten möglich. Zum Einstellen der Bewegung des Strukturzentrums wird das geometrische Verhältnis zwischen Radius und Dicke herangezogen. Anschließend wurden verschiedene Demonstratoren gefertigt, deren Bewegungsbahnen experimentell untersucht wurden. Der Vergleich der simulierten Bewegungsbahndaten mit den Daten der realen Struktur führte zu guter qualitativer und einer akzeptablen quantitativen Übereinstimmung. Zusammenfassung - Der entwickelte nachgiebige Mechanismus hat ein viel versprechendes Potential bei der Sensorpositionierung. Weitere Anwendungen in der Medizintechnik erwachsen aus der Verwendung von nachgiebigen und zugleich biokompatiblen Materialen.



Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor; Böhm, Valter; Popp, Jana
A contribution about ferrofluid based flow manipulation and locomotion systems. - In: 11th International Conference on Electrorheological Fluids and Magnetorheological Suspensions : 25 - 29 August 2008, Dresden, Germany.. - Bristol : IOP Publ., (2009), 1, S. 012116, insges. 4 S.

With the background of developing apedal bionic inspired locomotion systems for future application fields like autonomous (swarm) robots, medical engineering and inspection systems, this article presents a selection of locomotion systems with bifluidic flow control using secondary low viscous fluid by magnetic fields locomotion of objects or the ferrolfuid itself can be realised. The locomotion of an object is caused in the first example by a ferrofluid generated flow of the secondary fluid and in the second and third case by the direct alteration of the ferrofluid position.



http://dx.doi.org/10.1088/1742-6596/149/1/012116
Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor; Naletova, Vera A.; Turkov, Vladimir; Böhm, Valter; Popp, Jana
Locomotion based on nonlinear magneto-elastic elements. - In: 11th International Conference on Electrorheological Fluids and Magnetorheological Suspensions : 25 - 29 August 2008, Dresden, Germany.. - Bristol : IOP Publ., (2009), 1, S. 012100, insges. 4 S.

In this paper we discuss an approximately steady motion of two equal mass points, connected by an non linear magneto-elastic element. It is supposed that the system moves along a straight line in the presence of internal excitaiton and non symmetric Coulomb dry frictional force acting from the surface upon each mass point opposite to the direction of motion. Thereby, the magnitude of this force is also dependent on the direction of motion. Excitation is carried out due to action internal harmonic forces. Such forces arise for a spring made of a magnetziable elastic material by the influence of an external magnetic field.



http://dx.doi.org/10.1088/1742-6596/149/1/012100
Behn, Carsten; Steigenberger, Joachim
Improved adaptive controllers for sensory systems - first attempts. - In: Modeling, simulation and control of nonlinear engineering dynamical systems. - Amsterdam : Springer, ISBN 978-1-4020-8777-6, (2009), S. 163-178

Zimmermann, Klaus; , ; Pivovarov, Mikhail
Motion of a chain of three point masses on a rough plane under kinematical constraints. - In: Modeling, simulation and control of nonlinear engineering dynamical systems. - Amsterdam : Springer, ISBN 978-1-4020-8777-6, (2009), S. 61-70

Griebel, Stefan; Zentner, Lena; Böhm, Valter; Haueisen, Jens
Sensor placement with a telescoping compliant mechanism. - In: . - [Berlin] : Springer, (2009), S. 1987-1989

Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor; Behn, Carsten;
Mechanics of terrestrial locomotion : with a focus on non-pedal motion systems. - Berlin : Springer, 2009. - XX, 289 Seiten. ISBN 3-540-88840-3
- Literaturverzeichnis: Seite 279-286

Kolev, Emil; Chirikov, Viktor Alexeevich; Zimmermann, Klaus;
Analysis of a flexible worm locomotion based on a reduced method. - In: Problems of mechanics. - Tbilisi : Mezhdunarodnaia Federatsiia po mashinam i mekhanizmam Gruzii, ISSN 1512-0740, (2008), No. 3(32), Seite 16-22
- Richtiger Name des 1. Verfassers: Emil Kolev

Zimmermann, Klaus; ,
Mobile robots based on vibrational systems and dry friction. - In: Robot design, dynamics, and control. - Udine : CISM, ISBN 978-4-906685-44-8, (2008), S. 51-59

The paper deals with non-classical locomotion systems. In the first part the motion of a chain of interconnected mass points in a straight line placed on a rough surface and connected by kinematical constraints is considered. It is supposed that the system experience small non-symmetric Coulomb dry friction acting on each mass point. The magnitude of this force depends on the direction of motion. The expression for the stationary "on the average" velocity of the motion of the system as a single wohole is found. In the second part the motion of two mass points connected by a linear spring when the coefficient of friction does not depend on the direction of motion is discussed. The drive system consists of two unbalanced rotors. Due to the change of normal force in dependence on time non-symmetry of friction is present. It is shown, that the change of the direction of motion is possible without changing the direction of rotation of the rotors.



Lysenko, Viktor; Zimmermann, Klaus; Ahranovich, Alexandr
Method for designing new technical systems based on a transparent morphological cube with the use of the tree-like classifications. - In: Prospects in mechanical engineering : proceedings ; 53. IWK, Internationales Wissenschaftliches Kolloquium, 8 - 12 September 2008.. - Ilmenau : Verl. ISLE, (2008), S. 4
. - Online-Ressource (PDF-Datei: 280,1 KB).
http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=18302
Weiß, Mathias; Zimmermann, Klaus; Braunschweig, Marion; Walkling, Hans-Peter; Jahn, Michael; Lerm, Steffen
RoboCup-Player "LUKAS" - an object of interdisciplinary research and a benchmark problem in mechatronics. - In: Prospects in mechanical engineering : proceedings ; 53. IWK, Internationales Wissenschaftliches Kolloquium, 8 - 12 September 2008.. - Ilmenau : Verl. ISLE, (2008), insges. 2 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=18108
Griebel, Stefan; , ; ,
Actuator development based on snail tentacles. - In: Prospects in mechanical engineering : proceedings ; 53. IWK, Internationales Wissenschaftliches Kolloquium, 8 - 12 September 2008.. - Ilmenau : Verl. ISLE, (2008), insges. 2 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=17935
Behn, Carsten; Steigenberger, Joachim
Adaptive control and worm-like robotic locomotion systems revisited. - In: Prospects in mechanical engineering : proceedings ; 53. IWK, Internationales Wissenschaftliches Kolloquium, 8 - 12 September 2008.. - Ilmenau : Verl. ISLE, (2008), insges. 20 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=17910
Minchenya, Vladimir; Stepanenko, Dmitry; Lysenko, Victor; Chigarev, Anatoly; Zimmermann, Klaus
Study of microrobots operating in the mode of steerable resonance. - In: Prospects in mechanical engineering : proceedings ; 53. IWK, Internationales Wissenschaftliches Kolloquium, 8 - 12 September 2008.. - Ilmenau : Verl. ISLE, (2008), insges. 4 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=17906
Zimmermann, Klaus; ,
Locomotion based on isotropic friction. - In: Prospects in mechanical engineering : proceedings ; 53. IWK, Internationales Wissenschaftliches Kolloquium, 8 - 12 September 2008.. - Ilmenau : Verl. ISLE, (2008), insges. 2 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=17874
Zimmermann, Klaus; Böhm, Valter; Popp, Jana; Zeidis, Igor
A contribution about ferrofluid based apedal locomotion. - In: Prospects in mechanical engineering : proceedings ; 53. IWK, Internationales Wissenschaftliches Kolloquium, 8 - 12 September 2008.. - Ilmenau : Verl. ISLE, (2008), insges. 2 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=17833
Zentner, Lena; Böhm, Valter
On the static deformation behaviour of compliant structures. - In: Prospects in mechanical engineering : proceedings ; 53. IWK, Internationales Wissenschaftliches Kolloquium, 8 - 12 September 2008.. - Ilmenau : Verl. ISLE, (2008), insges. 2 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=17832
Bolotnik, Nikolai N.; Pivovarov, Mikhail; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus; Yatsun, Sergey F.
Motion of vibration-driven mechanical systems along a straight line. - In: Advances in mechanics. - Moscow : Nauka, (2008), S. 53-60

Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor; Bolotnik, Nikolai N.; Pivovarov, Michail; Yatsun, Sergey F.
Vibration-driven locomotion systems. - In: The 9th International Conference on Motion and Vibration Control. - München, (2008), insges. 10 S.

The controlled motion of systems of bodies along a straight line on a rough plane is studied. In the first part of the paper, we consider a systems of two mass points connected by a spring. The system is driven by forces that act between the points and change harmonically. To provide the asymmetry of the friction force, necessary for the progressive motion in a given direction, it suffices to apply a brush-like or scaly coating to the contact surfaces. In the second part, we consider a rectilinear motion of a vibration-driven system, consisting of a housing body and two internal masses, along a rough horizontal plane. One of the internal masses oscillates in the horizontal direction and the other oscillates vertically. It is shown that by changing the phase shift between the horizontal and vertical oscillations one can control the velocity of the steady-state motion of the systems, for symmetric or asymmetric friction. In the third part, the motion of two mass points connected by a spring and actuated by two unbalance rotors is investigated. It is shown that the direction of motion of the systems can be changed by changing only the magnitude of the speed of the rotors, with the direction of rotation kept unaltered.



Kirchner, Isabel; Gerlach, Erik; Oberthür, Siegfried; Zimmermann, Klaus
Erstellung eines MKS-Modells zur Untersuchung der Dynamik einer Nanopositionier- und Messmaschine (NPMM). - In: Modellierung, Regelung und Simulation in Automotive und Prozessautomation. - Vienna : ARGESIM-Verl., ISBN 978-3-901608-33-9, (2008), S. 171-172

Im Rahmen des Sonderforschungsbereiches 622 werden an der TU Ilmenau die Grundlagen zur Entwicklung von Nanopositionier- und Nanomessmaschinen (NPM-Maschinen) erarbeitet. Im Rahmen eines Virtuellen Prototyping, für welches die Modellgenerierung eine wesentliche Basis darstellt, sollen die dynamischen Eigenschaften des Systems in frühen Entwicklungsphasen bestimmt werden.Die Analyse der Dynamik erfolgt durch die Simulation eines Mehrkörpermodells. Durch Integration von Antrieben und Regelungen in das Modell wird ein mechatronisches System computergestützt analysiert.



Zimmermann, Klaus; Naletova, Vera A.; Zeidis, Igor; Turkov, Vladimir A.; Kalmykov, Sergej A.; Lukashevich, Mikhail V.
Numeric calculation of a magnetizable elastic body dynamic in a magnetic field. - In: Book of abstracts. - Moscow : Lomonosov State Univ., Fac. of Physics, ISBN 978-5-8279-0072-6, (2008), S. 474-475

The deformation and the motion of a body made by a magnetizable polymer in an alternating magnetic field are experimentally studied. The cylindrical body (worm) which is located in a cylindrical tube is analyzed. These effects can be used in deigning autonomous mobile robots without a hard cover. Such robots can be employed in clinical practice and biological investigations.



Zimmermann, Klaus; Böhm, Valter; Zeidis, Igor; Popp, Jana;
Ferrofluid based locomotion system with locally fixed electromagnetic field. - In: Actuator 08. - Bremen : HVG Hanseatische Veranst.-GmbH, Div. Messe Bremen, (2008), S. 834-837

The article presents a system for the ferrofluid based locomotion of non-magnetic objects, preferentially for the microtechnical application. The uniaxial translatory motion of the non-magnetic object situated on the ferrofluid surface or partial in the ferrofluid itself is obtained due to the periodic change of the condition parameters of the ferrofluid by a locally fixed magnetic field. Here an overview is given on the different design options of such systems, on the theoretical and experimental considerations about the magnetic field of the described system, ensuing on that, on the ferrofluid behaviour, and on the characteristic features of the locomotion system according to measurements in laboratory testings.



Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus; Pivovarov, Mikhail; Bolotnik, Nikolai N.
An inertially excited two-mass oscillator moving on rough plane. - In: CD-ROM proceedings. - Adelaide, ISBN 978-0-9805142-1-6, (2008), insges. 2 S.

The motion of two bodies (mass points) connected by a linear spring is studied for the case where the coefficient of friction is independent of motion. The system is driven by two unbalanced rotors attached to the bodies. It is shown, that the direction of motion can be reversed without changing the direction of rotation of the rotors.



Naletova, Vera A.; Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor; Turkov, Vladimir A.; Pelevina, Daria A.; Friedrich, T.; Richter, R.
Deformation of a magnetic fluid surface due to ferromagnetic bodies in an applied uniform magnetic field. - In: . - Reims, (2008), S. 747-751

Static and dynamic deformations of a magnetic fluid surface due to the ferromagnetic bodies in an applied uniform magnetic field are studied. The numerical solutions of the problem of the determination of the static surface shape of the magnetic fluid containing different magnetizable bodies in an applied uniform magnetic field are obtained. The flow of a layer of an incompressible viscous magnetic fluid on a plane under the action of a travelling magnetic field, which is created by moving ferromagnetic iron rods, is analyzed analytically.



Gerlach, Erik; Kirchner, Isabel; Oberthür, Siegfried; Zimmermann, Klaus
Untersuchung der Dynamik eines hochpräzisen z-Achsen Positioniersystems für Nanopositionier- und Nanomessmaschinen. - In: Elektrisch-mechanische Antriebssysteme. - Berlin : VDE-Verl., (2008), S. 207-211

Pfaff, Mirko;
Entwicklung strukturierter FEM-Modelle und deren beispielhafte Anwendung auf eine fahrzeugtechnische Baugruppe. - Schmalkalden : Fachhochschule, 2008. - XII, 108 S.. . - (fhS-prints. - 2008,3) Zugl.: Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2008
ISBN 3980658554 = 978-3-9806585-5-3

Die Finite-Elemente-Methode stellt ein leistungsfähiges Werkzeug zur Beantwortung physikalisch definierter Fragestellungen dar. Im Mittelpunkt der Arbeit steht die Lösung technischer Problemstellungen auf Basis einer strukturierten FEM-Modellerstellung. Grundgedanke dieser strukturierten Modellerstellung ist die Wahl einer geeigneten Abstraktionsebene zur Lösung von Teilzielstellungen und damit der Aufbau geeigneter FEM-Teilmodelle.Zusätzlich werden FEM-Untermodelle zur gezielten Bestimmung von Eingabegrößen genutzt. FEM-Teilmodelle können dann zu einem effizienten und in Teilen verifizierten FEM-Gesamtmodell zusammengefasst werden. Zum Aufbau solcher FEM-Modelle unter Nutzung der FEM-Modellstruktur werden praktische Empfehlungen gegeben.Die entwickelte FEM-Modellstruktur wurde am Beispiel einer Hinterachswelle für ein Nutzkraftfahrzeug angewendet. Die Abbildung des strukturmechanischen Verhaltens erfolgte unter der Einbeziehung einzelner FEM-Teilmodelle für äußere Belastungen, elastisch-plastisches Materialverhalten, Oberflächenrauheit und Eigenspannungen infolge eines Richtprozesses. Für den Hinterachswellenflansch und den Hinterachswellenschaft wurden FEM-Gesamtmodelle erstellt, welche alle relevanten physikalischen Einflüsse auf diese Geometriebereiche abbilden.Abschließend wurde eine Lebensdauerberechnung für den Hinterachswellenschaft durchgeführt. Die aufgebauten FEM-Modelle konnten analytisch oder mit Hilfe praktischer Untersuchungen validiert werden. Am Beispiel der Hinterachswelle konnte gezeigt werden, dass mit der strukturierten Modellerstellung effizient Problemstellungen abgearbeitet werden können.



Zimmermann, Klaus; Naletova, Vera A.; Zeidis, Igor; Turkov, Vladimir A.; Pelevina, Daria A.; Böhm, Valter; Popp, Jana
Surface of a magnetic fluid containing magnetizable bodies in an applied uniform magnetic field. - In: Magnetohydrodynamics. - Salaspils : Inst. of Physics, Univ. of Latvia, ISSN 0024-998x, Bd. 44 (2008), 2, S. 175-182

Analytical solutions of the problem of the surface shape determination of a MF containing different magnetizable bodies in an applied uniform magnetic field have been found for an arbitrary value of the magnetic field. The cases of spherical body (the axially symmetric problem) and cylindrical (the plane problem) are considered.



Zimmermann, Klaus; Naletova, Vera A.; Zeidis, Igor; Turkov, Vladimir A.; Kolev, Emil; Kalmykov, Sergej A.
Calculation of a magnetizable worm deformation in a magnetic field. - In: Magnetohydrodynamics. - Salaspils : Inst. of Physics, Univ. of Latvia, ISSN 0024-998x, Bd. 44 (2008), 2, S. 143-148

In this paper, the deformation of a magnetizable elastic body in an alternating magnetic field is considered from a theoretical point of view. The body deformation and velocity are calculated. Analytical and numerical results are compared with the experimental data.



Bolotnik, Nikolai N.; Pivovarov, Mikhail; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus;
Dynamics and control of a two-degree-of freedom vibration-driven system. - In: IFAC-PapersOnLine. - Frankfurt : Elsevier, ISSN 2405-8963, Bd. 40 (2007), 14, S. 109-114

https://doi.org/10.3182/20070829-3-RU-4912.00018
Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor; Martynenko, Yuri; Schneider, Anatoli;
Vlijanie perechodnych processov v &ptbov;elektromotorach na ustojčivostь roboto-techničeskich sistem :
Influence of transients in electric motors on the stability of robotic systems. - In: Problems of mechanics. - Tbilisi : Mezhdunarodnaia Federatsiia po mashinam i mekhanizmam Gruzii, ISSN 1512-0740, (2007), No. 1(26), Seite 19-31

Zimmermann, Klaus;
Moving like worms: without "Legs". - In: German research : magazine of the Deutsche Forschungsgemeinschaft.. - Weinheim : Wiley-VCH, ISSN 1522-2322, Bd. 29 (2007), 3, S. 24-26

http://dx.doi.org/10.1002/germ.200890005
Zimmermann, Klaus;
Wie die Würmer: "beinlose" Bewegung. - In: Forschung : das Magazin der Deutschen Forschungsgemeinschaft.. - Berlin : Wiley-VCH, ISSN 1522-2357, Bd. 32 (2007), 2, S. 22-24

http://dx.doi.org/10.1002/fors.200790014
Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor; Pivovarov, Michail;
Motion of a chain of three mass points on a rough plane under kinematical constraints. - In: . - Łód´z : Department of Automatics and Biomechanics, ISBN 978-83-924382-8-1, (2007), S. 845-852

Behn, Carsten;
Improved gain parameter models for adaptive control of relative degree two systems. - In: . - Łód´z : Department of Automatics and Biomechanics, ISBN 978-83-924382-8-1, (2007), S. 685-692

This paper is another contribution to the adaptive control of quadratic, nonlinearly perturbed multi-input u, multi-output u, minimum phase systems with strict relative degree two. The consideration of uncertain systems leads to the use of adaptive control. The aim is to design universal adaptive controllers, which achieve a pre-specified control objective. Because almost all already existing controllers in the literature offer the same drawback (only monotonically increasing gain parameter) and with respect to limited resources in applications it is necessary to design new adaptation laws. We present simulations of gain parameter models in application to bio-inspired sensors with unknown system parameters to adaptively compensate an unknown ground excitement.



Zimmermann, Klaus; ,
Worm-like locomotion as a problem of nonlinear dynamics. - In: Journal of theoretical and applied mechanics. - Warsaw : Soc., ISSN 1429-2955, Bd. 45 (2007), 1, S. 179-187

Zimmermann, Klaus; Jahn, Michael; Weiß, Mathias; Braunschweig, Marion; Rieß, Thorsten
Entwurf einer bahngeführten Positionierung als Basis der Lokomotion omnidirektionaler Roboter. - In: Autonome mobile Systeme 2007. - Berlin [u.a] : Springer, ISBN 978-3-540-74763-5, (2007), S. 64-67

Zeidis, Igor; , ; Pivovarov, Michail
Straight chains of interconnected mass points under the action of non-symmetric dry friction. - In: Proceedings in applied mathematics and mechanics : PAMM.. - Weinheim [u.a.] : Wiley-VCH, ISSN 1617-7061, Bd. 7 (2007), 1, S. 4010011-4010012

http://dx.doi.org/10.1002/pamm.200700594
Zimmermann, Klaus; Naletova, Vera A.; Zeidis, Igor; Turkov, Vladimir A.; Böhm, Valter; Kolev, Emil; Popp, Jana
Locomotion based on the control of the shape of magnetic fluid surfaces and of magnetizable media. - In: Proceedings in applied mathematics and mechanics : PAMM.. - Weinheim [u.a.] : Wiley-VCH, ISSN 1617-7061, Bd. 7 (2007), 1, S. 4140003-4140004

The realization of locomotion based on the deformation of a free surface of magnetic fluid layer in a traveling magnetic field is studied. A plane flow of an incompressible viscous magnetic fluid layer on a horizontal surface in a nonuniform magnetic field and a plane two-layers flow of incompressible viscous magnetic fluids between two parallel solid planes in a magnetic field is considered. Also the flow of an incompressible viscous magnetic fluid layer on a cylinder in a nonuniform magnetic field is an object of invesitgation. The deformation an the motion of a body made by a magnetizable polymer in an alternating magnetic field are experimentally studied. The cylindrical body (worm) which is located in a cylindrical tube is analyzed. These effects can be used in designing autonomous mobile robots without a hard cover. Such robots can be employed in clinical practice and biological investigations.



http://dx.doi.org/10.1002/pamm.200700323
Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor; Gerlach, Erik; Tröbs, Anita
Ein Beitrag zur Schwingungsanalyse an Nanopositionier- und Nanomessmaschinen unter Berücksichtigung von nichtlinearen Reibungsmodellen - nichtsymmetrisches Stribeck-Modell. - In: Technische Mechanik. - Magdeburg : Magdeburger Verein für Technische Mechanik e.V., ISSN 0232-3869, Bd. 27 (2007), 2, S. 81-93

Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor; Steigenberger, Joachim; Behn, Carsten; Böhm, Valter; Popp, Jana; Kolev, Emil; Naletova, Vera A.
Worm-like locomotion systems (WLLS) - theory, control and prototypes. - In: Climbing & walking robots. - Wien : I-Tech Education and Publ., ISBN 978-3-902613-16-5, (2007), S. 429-456

Behn, Carsten; Zimmermann, Klaus
Worm-like locomotion systems at the TU Ilmenau. - In: Twelfth World Congress in Mechanism and Machine Science. - Besan¸con, (2007), insges. 6 S.

In this paper we introduce the theory in designing of worm-like locomotion systems (WLLS) at the TU Ilmenau. For this, we present a certain type of mathematical models of WLLS and sketch the corresponding theory. Gaits from this theory can be tracked by means of adaptive controllers. Current experiments are aimed at the justification of theoretical results.



Behn, Carsten; Zimmermann, Klaus; Steigenberger, Joachim
Biologically inspired locomotion systems - improved models for friction and adaptive control. - In: Multibody dynamics 2007. - Milano, (2007), insges. 20 S.

In this paper we consider finite DOF worm-like locomotion systems which contact the ground with Couloumb dry friction. Using both a rough and an improved mathematical friction law the system is shown to belong to a system class that allows adaptive control. Two different controllers for lambda-tracking are presented and used in simulations.



Kolev, Emil; Chirikov, Victor; Behn, Carsten;
Reduced method for dynamic equations of motion of a flexible worm in a tube. - In: . - Sofia : Union of Automation and Informatics, (2007), Seite VI-33-VI-36

The paper presents an analytical method for derivation of the dynamic equations of motion of a continuous body with distributed parameters. So called reduced method is implemented to a worm motion in a tube. The method neglects less important degrees of freedom of the object. Final results of worm motion, as well as all necessary formulation and explanations are available.



Behn, Carsten;
Adaptive tracking of gaits for worm-like locomotion systems. - In: . - Sofia : Union of Automation and Informatics, (2007), Seite VI-29-VI-32

This paper is another contribution to the (adaptive) control of a mechanical system, which is inspired by biological ideas (earthworm as a living prototype). We introduce a certain type of a mathematical model of a worm-like locomotion system (WLLS), sketch the corresponding theory, and present numerical simulations. The investigations are aimed at 1) gaining insight into how such systems move, 2) finding kinematic gaits, which can be tracked dynamically by means of adaptive [lambda]-trackers, and 3) finding hints for implementation as a hardware object (artificial worm).



Behn, Carsten;
Adaptive [lambda]-tracking-control for relative degree two systems with application to bio-inspired sensors. - In: Nonlinear dynamics : an international journal of nonlinear dynamics and chaos in engineering systems.. - Dordrecht [u.a.] : Springer Science + Business Media B.V, ISSN 1573-269X, Bd. 50 (2007), 4, S. 817-828

This paper deals with the (adaptive) control of a sensory system, which is inspired by biological ideas concerning the behaviour of a tactile hair or sensillum. The cells for reception of vibrations adjust their sensibility to a continuing excitement, such that this permanent excitation of the whole system tends to the rest position. Hence, this biological paradigm demonstrates a fundamental principle: adaption. - In general, one cannot expect to have complete information about a sophisticated mechanical or biological system, but instead only structural properties (e.g. minimum phase condition, strict relative degree) are known. Therefore, the method of adaptive control is chosen in this paper. The aim is to design a universal adaptive controller, which learns from the behaviour of the system, so automatically adjusts its parameters and achieves a pre-specified control objective. - Since we deal with a nonlinearly perturbed multi-input, multi-output system, which is not necessarily autonomous, particular attention is paid to the lambda-tracking control objective. Simple adaptive servomechanisms, which achieve tracking of a given reference signal for any pre-specified accuracy (tracking-error) lambda, are introduced. We stress that the introduced adaptive controllers consist of very simple feedback mechanisms and adaptation rules. These controllers are only based on information about the output of the system - no knowledge of system parameters is required.



http://dx.doi.org/10.1007/s11071-007-9227-0
Gerlach, Erik; Zimmermann, Klaus; Oberthür, Siegfried; Tröbs, Anita
Simulating the dynamics of nanopositioning and nanomeasuring machines using methods of multi-body system dynamics. - In: Book of Abstracts. - EUROSIM / SLOSIM, (2007), S. 77

Gerlach, Erik; Zimmermann, Klaus; Oberthür, Siegfried; Tröbs, Anita
Simulating the dynamics of nanopositioning and nanomeasuring machines using methods of multi-body system dynamics. - In: Full papers. - EUROSIM / SLOSIM, (2007), insges. 6 S.

Jatsun, Sergey F.; Bolotnik, Nikolai N.; Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor
Modeling of motion of vibrating robots. - In: Twelfth World Congress in Mechanism and Machine Science. - Besan¸con, (2007), insges. 6 S.

Franitza, Daniel;
Theorie zur Modellbildung und Simulation räumlicher nichtlinear verformbarer Mechanismen in konvektiver Metrik. - 116, 31 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Habil.-Schr., 2007

Tröbs, Anita; Gerlach, Erik; Oberthür, Siegfried; Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor
Simulation einer Bewegungseinheit mit hybriden Modellelementen. - In: Mechatronik 2007, Innovative Produktentwicklung. - Düsseldorf : VDI-Verl., ISBN 978-3-18-091971-3, (2007), S. 751-758

Lysenko, Victor; Mintchenia, Wladimir; Zimmermann, Klaus
Minimization of the number of actuators in legged robots using biological objects. - In: . - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, (2007), S. 483-488

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=8818
Ahranovich, Aliaksandr; Karpovich, Svyatoslav; Zimmermann, Klaus
Multicoordinate positioning system design and simulation. - In: . - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, (2007), S. 463-468

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=8815
Behn, Carsten; Zimmermann, Klaus
Biologically inspired locomotion systems and adaptive control. - In: . - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, (2007), S. 245-250

A wide range of control theory deals with the problem that, for a known system, a controller has to be designed in order that the feedback system achieves the prespecified control objective like stabilization or tracking. The fundamental difference between this approach and that of adaptive control in this paper is that the system is not known exactly, only structural information about the system, like the relative degree or the minimum phase condition, is available. In general, one cannot expect to have complete information about a sophisticated mechanical or biological system, but instead only structural properties (e.g. minimum phase condition, strict relative degree) are known. Therefore, the method of adaptive control is chosen in this paper. The aim is to design a universal adaptive controller, which learns from the behaviour of the system, so automatically adjusts its parameters and achieves a pre-specified control objective. - The paper deals with a mechanical system, which is inspired by biological ideas. We present some theoretical investigations and prototypes of a worm-like locomotion system that has the earthworm as a living example. This system is modelled in the form of a straight chain of k = 3 interconnected point masses. The ground contact can be described by non-symmetric dry friction. We consider the case where different point masses are under the action of external forces. Also the distance between the point masses can be given as a kinematical constraint (control input). Since we deal with nonlinearly perturbed multi-input, multi-output systems, which are not necessary autonomous, particular attention is paid to the lambda-tracking control objective. We stress that the introduced adaptive controllers consist of very simple feedback mechanisms and adaptation rules.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=8761
Abaza, Khaldoun;
Ein Beitrag zur Anwendung der Theorie undulatorischer Lokomotion auf mobile Roboter : Evaluierung theoretischer Ergebnisse an Prototypen. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2007. - Online-Ressource (PDF-Datei: VIII, 126 S., 3,07 MB). Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2006

Im Mittelpunkt dieser Arbeit stehen undulatorische Lokomotionssysteme. In diesem Zusammenhang wurden die Begriffe Undulation und Lokomotion definiert. Die gerichtete Ortsveränderung natürlicher oder technischer Systeme ist generell als Lokomotion zu verstehen, aber es erweist sich als schwierig, eine aus Sicht der Mechanik umfassende Definition des Begriffes Lokomotion zu geben. Er wurde in dieser Arbeit, mathematisch, wie folgt beschrieben: Lokomotionssysteme sind technische Systeme, die in der Lage sind, alle ihre Punkte in einem ausgewählten charakteristischen Zeitintervall zu bewegen, wobei durchaus Größe und Richtung der Lageänderung der Punkte verschieden sein können. Die Mechanik versteht unter Undulation die Bewegung durch eine Erregung der Aktuatoren des Systems, die sowohl von außen kommen oder im Inneren erzeugt werden kann. Der Aktuator erzeugt seinerseits eine in der Regel periodische Gestaltänderung, welche durch die Wechselwirkung mit der Umgebung eine globale Lageänderung erzeugt. In der vorliegenden Arbeit wurden undulatorische Lokomotionssysteme theoretisch und mittels zweier entwickelter Prototypen untersucht. Der Prototyp (TM-ROBOT) wurde nach dem undulatorischen Bewegungsprinzip des Regenwurms (Längenänderung von Segmenten) aufgebaut. Ein Bewegungssystem, das für die Bewegung das peristaltische Bewegungsprinzip nutzt, bewegt sich mit periodischen Verformungen seines Körpers und nichtsymmetrischen Reibkräften unter Einbeziehung der Wechselwirkung mit der Umgebung. Der Prototyp (MINCH-ROBOT) im Rahmen dieser Arbeit ist ein Mikroroboter, der keine klassische undulatorische Lokomotion umsetzt. Er besteht aus einem Piezoaktuator und ist mit zwei passiven Beinen und einem Schwanz ausgerüstet. Die Undulation besteht in der Übertragung von den hochfrequenten Schwingungen seines Körpers (Piezoaktuator) auf die Beine. Somit werden komplexe räumliche Trajektorien der Beinendpunkte erzeugt. Bei dem Steuerprinzip dieses Mikroroboters spielt die Nichtsymmetrie der beiden Beine eine wesentliche Rolle. Diese (absichtlich realisierte) Nichtsymmetrie zwischen rechtem und linkem Bein ist die Ursache für eine Verschiebung der Resonanzbereiche der Beine. Damit wird der Roboter in seiner Richtung steuerbar. Numerische Simulationen der beiden Prototypen und Messungen an realem Objekt stützen die Theorie dieser Arbeit, die sich somit in das breite Feld der Lokomotionssysteme eingliedert.


http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=7716

Zimmermann, Klaus; Naletova, Vera A.; Zeidis, Igor; Turkov, Vladimir A.; Kolev, Emil; Lukashevich, Mikhail V.; Stepanov, Gennadij V.
A deformable magnetizable worm in a magnetic field - a prototype of a mobile crawling robot. - In: Journal of magnetism and magnetic materials : MMM.. - Amsterdam : North-Holland Publ. Co., ISSN 0304-8853, Bd. 311 (2007), 1, S. 450-453

http://dx.doi.org/10.1016/j.jmmm.2006.11.153
Venhaus, Martin;
Ein Beitrag zur Modellbildung und Simulation der Ballondilatation von Atemwegstenosen
1. Aufl.. - Göttingen : Cuvillier, 2007. - XI, 126 S.. Zugl.: Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2006

Diese Dissertation befasst sich mit den mechanischen Vorgängen während der Ballondilatation von Atemwegstenosen. Die betrachteten Stenosen vom Typ narbige Striktur" werden im klinischen Alltag üblicherweise mit dem Instrument Dilatationsballon manuell gedehnt. Falls notwendig, erfolgt eine anschließende Stentimplantation. Die Auswahl des Stents, inklusive seiner Kennlinie, erfolgt gefühlsmäßig oder nach persönlichen Erfahrungen und Präferenzen. Zur Erlangung eines optimalen Behandlungsresultates ist jedoch eine Anpassung an das Spannungs-Dehnungs-Verhalten der Stenose notwendig. Dieses Verhalten wird während der manuell durchgeführten Ballondilatation nicht ermittelt. Das Ziel ist es, die Zusammenhänge zwischen dem während der Dilatation gemessenen Druck-Volumen-Verlauf und dem Spannungs-Dehnungs-Verhalten der Stenose experimentell und theoretisch auf Basis von Modellen zu bestimmen. Dabei wird die Besonderheit berücksichtigt, dass bei der Dehnung der narbigen Striktur der Dilatationsballon durch die Stenose nur teilweise eingeengt wird; er ragt an beiden Enden über den stenosierten Bereich hinaus. Es werden experimentelle Untersuchungen an Modellstenosen unterschiedlicher Dehnbarkeit und Länge durchgeführt. Wie erwartet, führen härtere Stenosen zu einem steileren Kurvenanstieg während der Dilatationsphase. Demgegenüber zeigt der Vergleich zwischen Stenosen gleicher Dehnbarkeit, aber unterschiedlicher Länge eine zunächst unerwartet größere Dehnung der kürzeren Stenose bei gleicher Druckzunahme. Ursache ist, dass die Randbereiche der Stenosen einen zeitlichen Dehnungsvorsprung gegenüber den weiter innen liegenden Bereichen erfahren. Für dieses, bei kürzeren Stenosen ausgeprägtere, Verhalten wird der Begriff Effekt der Randdehnung" eingeführt. Die Modellbildung des Dilatationsvorganges basiert zum einen auf Gleichgewichtsbetrachtungen am freigeschnittenen Ballon und zum anderen (als Vergleich) auf dem Prinzip des Minimums der totalen potentiellen Energie. Das System Ballon / Stenose wird in drei Teilbereiche, für die unterschiedliche Bedingungen gelten, aufgeteilt. Die betrachteten Bereiche sind: 1. der proximale- und distale Ballonbereich außerhalb der Stenose; 2. der Bereich, in dem Ballon und Stenose in Kontakt treten; 3. der Übergangsbereich zwischen 1 und 2. Numerische Simulationen der Ballondilatation bestätigen die aus den experimentellen Untersuchungen und theoretischen Betrachtungen gewonnenen Erkenntnisse über die Zusammenhänge zwischen Druck-Volumen-Verlauf der Dilatation und Spannungs-Dehnungs-Verhalten der Stenose.



Ahranovich, Aliaksandr; Karpovich, Svyatoslav; Zimmermann, Klaus; Zentner, Johannes
Multicoordinate positioning system for industrial equipment design method. - In: Information technology and electrical engineering - devices and systems, materials and technologies for the future : 51. IWK, Internationales Wissenschaftliches Kolloquium ; proceedings ; 11 - 15 September 2006., (2006), insges. 2 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=13352
Zimmermann, Klaus; ,
Mobile robots based on magnetizable elastic elements and ferrofluids. - In: ROMANSY 16. - Wien [u.a.] : Springer, ISBN 978-3-211-36064-4, (2006), S. 363-370

Bolotnik, Nikolai N.; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus; Yatsun, Sergey F.
Dynamics of controlled motion of vibration-driven systems. - In: Journal of computer and systems sciences international. - Moscow : MAIK/Interperiodica Publ., ISSN 1555-6530, Bd. 45 (2006), 5, S. 831-840

http://dx.doi.org/10.1134/S1064230706050145
Meier, Petra; Oberthür, Siegfried; Lang, Michael
Development of a compliant device for minimally invasive surgery. - In: 28th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, 2006 : EMBS '06 ; [30 August - 3 September 2006, New York, NY].. - Piscataway, NJ : IEEE Service Center, (2006), S. 331-334

http://dx.doi.org/10.1109/IEMBS.2006.260537
Lotz, Markus; Hackel, Tobias; Frank, Thomas; Tröbs, Anita; Höhne, Günter; Theska, René; Zimmermann, Klaus
High precision modular long range travel vertical axis. - In: Proceedings of the twenty-first annual meeting. - Raleigh, NC : ASPE, The American Soc. for Precision Engineering, (2006), S. 227-230

Zimmermann, Klaus; Naletova, Vera A.; Zeidis, Igor; Böhm, Valter; Kolev, Emil
Modelling of locomotion systems using deformable magnetizable media. - In: Journal of physics. - Bristol : IOP Publ., ISSN 1361-648X, Bd. 18.2006, 38, S. S2973-S2983

http://dx.doi.org/10.1088/0953-8984/18/38/S30
Gerlach, Erik; Tröbs, Anita; Zimmermann, Klaus
Erstellung eines Simulationsmodells zur computergestützten Untersuchung der Dynamik einer z-Achse für Nanopositionier- und Nanomessmaschinen. - In: Elektrisch-mechanische Antriebssysteme. - Düsseldorf : VDI-Verl., (2006), S. 547-556

Behn, Carsten; Zimmermann, Klaus
Adaptive [lambda]-tracking for locomotion systems. - In: Robotics and autonomous systems : international journal.. - Amsterdam [u.a.] : Elsevier, ISSN 1872-793X, Bd. 54 (2006), 7, S. 529-545

This paper deals with the (adaptive) control of mechanical systems, which are inspired by biological ideas. We introduce a certain type of mathematical models of worm-like locomotion systems and present some theoretical control investigations. Only discrete straight worms will be considered in this paper: chains of point masses moving along a straight line. We introduce locomotion systems in form of a straight chain of k=3 interconnected point masses, where we focus on interaction which emerges from a surface texture as asymmetric Coulomb friction. We consider two different types of drives: (i) The point masses are under the action of external forces, which can be regarded as external force control inputs. (ii) We deal with massless linear springs of fixed stiffnesses and controllable original spring lengths, which can be regarded as internal control inputs. The locomotion systems with these two types of drive mechanisms are described by mathe-matical models, which fall into the category of nonlinearly perturbed, multi-input, multi-output systems (MIMO-systems), where the outputs of the system are, for instance, the positions of the point masses or the displacements of the point masses. The goal is to simply control these systems in order to track given reference trajectories to achieve movement of the system. Because one cannot expect to have complete information about a sophisticated mechanical or biological system, but instead only structural properties are known, we deal with uncertain systems. Therefore, the method of adaptive control is chosen in this paper. Since we deal with nonlinearly perturbed MIMO-systems, we focus on the adaptive lambda-tracking control objective to achieve our goal. This means tracking of a given reference signal for any pre-specified accuracy lambda > 0. The objective is not to obtain information about the characteristics of the system or about system parameters, but simply to control the unknown system. This control objective allows us to design simple adaptive controllers, which achieve lambda-tracking. Numerical simulations of tracking different reference signals, for an arbitrary choice of the system parameters, will demonstrate and illustrate, that the introduced, simple adaptive controller works successfully and effectively.



http://dx.doi.org/10.1016/j.robot.2006.04.005
Stauche, Silke; Zimmermann, Klaus
Das Kompetenzzentrum eLearning-Dienste an der TU Ilmenau. - In: E-learning. - Leipzig : HTWK, Fachbereich Informatik, Mathematik und Naturwiss., (2006), insges. 3 S.

Lysenko, Victor; Zimmermann, Klaus; Ahranovitch, Alexander
Eine eLearning Methode für die Systematisierung von Kenntnissen über technische Systeme, basierend auf einem "interaktiven morphologischen Würfel". - In: Tagungsband. - Ilmenau : Techn. Univ., (2006), S. 97-101

Zimmermann, Klaus;
Das Kompetenzzentrum eLearning-Dienste an der TU Ilmenau. - In: Tagungsband. - Ilmenau : Techn. Univ., (2006), S. 59-61

Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor; Naletova, Vera A.; Turkov, Vladimir A.; Bachurin, V. E.
Magnetic fluid layer on a cylinder in a traveling magnetic field. - In: Zeitschrift für physikalische Chemie : international journal of research in physical chemistry and chemical physics.. - Berlin : De Gruyter, ISSN 2196-7156, Bd. 220 (2006), 1, S. 117-124

http://dx.doi.org/10.1524/zpch.2006.220.1.117
Gerlach, Erik;
Virtuelles Prototyping von NPU-Maschinen. - In: Alaska 2. Anwendertreffen, Augustusburg, Hotel "Waldhaus", 10. - 11.03.2005. - Chemnitz : Inst. für Mechatronik, (2005)

Chirikov, Victor A.; Kolev, Emil
Comparison of calculation and tests for natural frequencies of beams. - In: Maschinenbau von Makro bis Nano : 50. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium, September, 19 - 23, 2005 ; proceedings.. - Ilmenau : Verl. ISLE, 2005, [14.03], insges. 13 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=18005
Lysenko, Victor; Zimmermann, Klaus; Ahranovich, Aliaksandr
Procedure for optimized technical systems design with the morphological interactive invention cube (MIIC) usage. - In: Maschinenbau von Makro bis Nano : 50. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium, September, 19 - 23, 2005 ; proceedings.. - Ilmenau : Verl. ISLE, 2005, [07.P.04], insges. 2 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=17663
Minchenia, Vladimir T.; Chigarev, Anatoli V.; Abaza, Klaudoun; Zimmermann, Klaus
The dynamics of the microrobot with three fulcrums on the planar surface. - In: Maschinenbau von Makro bis Nano : 50. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium, September, 19 - 23, 2005 ; proceedings.. - Ilmenau : Verl. ISLE, 2005, [07.15], insges. 2 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=17658
Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor; Naletova, Vera A.; Turkov, Vladimir A.; Stepanov, Gennady V.
Behavior of a magnetizable worm in a magnetic field. - In: Maschinenbau von Makro bis Nano : 50. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium, September, 19 - 23, 2005 ; proceedings.. - Ilmenau : Verl. ISLE, 2005, [07.13], insges. 6 S.
- Parallel als CD-ROM-Ausg. erschienen

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=17655
Gießler, Cornelia; Steigenberger, Joachim; Zimmermann, Klaus
Analytical modelling and numerical analysis for designing an instrument channel in a mobile probe. - In: Maschinenbau von Makro bis Nano : 50. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium, September, 19 - 23, 2005 ; proceedings.. - Ilmenau : Verl. ISLE, 2005, [07.12], insges. 2 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=17654
Zentner, Lena; Böhm, Valter; Zimmermann, Klaus; Huba, Antal
Ein Beitrag zu nichtkonventionellen fluidisch angetriebenen monolithischen nachgiebigen Aktoren. - In: Maschinenbau von Makro bis Nano : 50. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium, September, 19 - 23, 2005 ; proceedings.. - Ilmenau : Verl. ISLE, 2005, [07.01], insges. 9 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=17642
Lang, Michael; Vasev, Natalja; Meier, Petra
Schichtdicke und Benetzungsverhalten von Silikonelastomeren. - In: Maschinenbau von Makro bis Nano : 50. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium, September, 19 - 23, 2005 ; proceedings.. - Ilmenau : Verl. ISLE, 2005, [06.08], insges. 2 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=17525
Ahranovich, Aliaksandr; Zimmermann, Klaus; Karpovich, Svyatoslav
Investigating the ability of holonomic automatic systems' dynamics control. - In: Maschinenbau von Makro bis Nano : 50. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium, September, 19 - 23, 2005 ; proceedings.. - Ilmenau : Verl. ISLE, 2005, [03.3.02], insges. 12 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=17146
Tröbs, Anita; Gerlach, Erik; Zimmermann, Klaus
Untersuchung der Dynamik einer hochgenauen x-y-Verfahreinheit für eine Nanopositionier- und Nanomessmaschine anhand eines Konstruktionsentwurfes. - In: Maschinenbau von Makro bis Nano : 50. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium, September, 19 - 23, 2005 ; proceedings.. - Ilmenau : Verl. ISLE, 2005, [01.11], insges. 6 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=16756
Meier, Petra; Lang, Michael; Oberthür, Siegfried
Reiterated tension testing of silicone elastomer. - In: Plastics, rubber and composites. - London : Taylor and Francis, ISSN 1743-2898, Bd. 34 (2005), 8, S. 372-377

A peristaltically actuated device, PADeMIS, composed of silicone rubber (SR) is under development for use in minimally invasive surgery. During locomotion, the device will be subject to a few thousand load changes involving varying, sometimes high, strains. The design is being optimised by finite element analysis, for which a constitutive law for the mechnical behaviour of silicone rubber is required. Uniaxial and biaxial tension tests have been performed on specimens of used silicon rubber. Synchronous fittign of uniaxial and biaxial tensile data gives significantly better results than using uniaxial or biaxial results alone to derive constitutve laws. The mechnical properties of SR were found to change from loading to loading up to few thousand cycles. Hence, simulating the deformation of SR structures is problematic. Furthermore, variability was observed between batches of SR.



http://dx.doi.org/10.1179/174328905X59737
Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor; Pivovarov, Michail; Abaza, Khaldoun;
Forced nonlinear oscillator with nonsymmetric dry friction. - In: . - Łód´z : Department of Automatics and Biomechanics, (2005), S. 165-172

Behn, Carsten;
Adaptive [lambda]-tracking and stabilization for relative degree two systems. - In: . - Łód´z : Department of Automatics and Biomechanics, (2005), S. 467-474

A wide range of control theory deals with the problem that, for a known system, a controller has to be designed in order that the feedback system achieves the prespecified control objective like stabilization or tracking. The fundamental difference between this approach and that of adaptive control (in this paper) is that the system is not known exactly, only structural information about the system, like the relative degree or the minimum phase condition, is available. We consider nonlinearly perturbed multi-input u, multi-output y, minimum phase systems with strict relative degree two. We suppose for the analysis of these systems, that they are not known precisely. Therefore, the adaptive control law has to be designed so that the controller learns from the behaviour of the system, and based on this information, it adjusts its parameters. The objective is not to obtain information about the system, but simply to control the unknown system, where we use the high-gain property of this system, see Ilchmann 1991. This approach is called non-identifier-based high-gain adaptive control in the literature, see Ilchmann 1993. Since this paper deals with nonlinearly perturbed multi-input, multi-output systems, which are not necessary autonomous, particular attention is paid to the adaptive lambda-tracking control objective. This means, that the output of the system should stay close to (track) a given reference signal (absolutely continuous and bounded with bounded derivatives up to order two), where a prespecified small tracking error of size lambda is tolerated. The goal is achieved by the so-called lambda-tracker. This controller is simple in its design, relies only on structural properties of the system (and not on the system's parameters) and does not invoke any estimation or identification mechanism. It only consists of a feedback strategy and a simple parameter adaptation law, and, moreover, does not have to depend on the derivative of the output of the system. This controller which includes a dynamic compensator is due to a controller of Miller and Davison (1991). The system class is more general and the controller is much more simpler than the introduced and considered one in Ye (1999). It is proved that using this controller lambda-tracking and stabilization can be achieved for the considered nonlinearly perturbed systems with unknown parameters, see Behn (2005). The feedback strategy reduces in dimension (the number of used variables calculated by internal differential equations) if we restrict the class of systems to single-input, single-output systems with the centre of the zeros in the open left-half complex plane.



Kolev, Emil; Stoyanov, Stefan
Festigkeitsuntersuchungen an Kuttermessern für die Fleischindustrie. - In: . - Kursk, (2005), S. 79-83

In der Lebensmittelindustrie werden sehr viele verschiedene Messertypen zum Zerkleinern von frischen und gefrorenen Fleischsorten in der Kuttermaschine angewendet. Die Formen der Messer sowie ihre Schnittwinkel variieren sehr stark und sind empirisch entstanden. Es konnte festgestellt werden, dass zu den Messerformen, zum Schneidvorgang und zu den Kräften im Messerkörper keinerlei gesicherte wissenschaftliche Überlegungen existieren. - Durch die ständige Leistungssteigerung der Maschinentechnik kann eine Festlegung der Messerkörpergeometrie rein aus der Erfahrung auch bei einer günstigen Stahlauswahl keine Sicherheit gegen Bruch gewährleisten. Diese Tatsachen erfordern eine wissenschaftliche Vorgehensweise bei der Festlegung der Messerparameter.



Zeidis, Igor; , ; Pivovarov, Mikhail
Dynamics of a nonlinear oscillator in consideration of non-symmetric Coulomb dry friction. - In: Book of abstracts. - Eindhoven, (2005), S. 308

Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor; Grabow, Jörg; Gerlach, Erik; Tröbs, Anita
Parameteridentifikation und virtuelles Prototyping von Nanopositionier- und Nanomessmaschinen basierend auf Methoden der Mehrkörperdynamik. - In: Technische Mechanik. - Magdeburg : Magdeburger Verein für Technische Mechanik e.V., ISSN 0232-3869, Bd. 25 (2005), 2, S. 90-99

Zentner, Lena; Böhm, Valter
Zur Anwendung nachgiebiger Mechanismen. - In: Konstruktion. - Düsseldorf : VDI Fachmedien GmbH & Co. KG, Unternehmen für Fachinformationen, ISSN 0373-3300, Bd. 57 (2005), 11/12, S. 49-50

Nachgiebige Mechanismen finden immer breitere Anwendung und ersetzen erfolgreich bei vielen Aufgaben konventionelle Starrkörpermechanismen. Die im Beitrag beschriebene Klassifikation nachgiebiger Strukturen entstand während langjährigen Entwicklungs- und Untersuchungsarbeiten mit nachgiebigen Mechanismen an der TU Ilmenau. Diese strukturierte Darstellung nachgiebiger Strukturen hilft dem Anwender die Aufgabenstellung zu formulieren und die nachgiebigen Mechanismen dafür gezielt einzusetzen. Außerdem zeigt die dargestellte Klassifikation die zukunftsorientierten Entwicklungsmöglichkeiten nachgiebiger Mechanismen.



Behn, Carsten; Zimmermann, Klaus;
Biologically inspired locomotion systems and adaptive control. - In: Proceedings of multibody dynamics 2005. - Madrid : Univ. Politécnica de Madrid, (2005), insges. 18 S.

This paper deals with the (adaptive) control of a mechanical system, which is inspired by biological ideas. We present some theoretical investigations of a worm-like locomotion system that has the earthworm as a living prototype. This system is modelled in the form of a straight chain of k=3 interconnected point masses. The ground contact can be described by non-symmetric dry friction. We consider the case where different point masses are under the action of external forces, hence these forces can be regarded as control inputs. Therefore, this system is described by a mathematical model that falls into the category of nonlinearly perturbed, multi-input, multi-output systems, where the outputs of the system are, for instance, the positions of the point masses. In general, one cannot expect to have complete information about a sophisticated mechanical or biological system, but instead only structural properties (e.g. minimum phase condition, strict relative degree) are known. Therefore, the method of adaptive control is chosen in this paper. The aim is to design a universal adaptive controller, which learns from the behaviour of the system, so automatically adjusts its parameters and achieves a pre-specified control objective. Since we deal with nonlinearly perturbed multi-input, multi-output systems, which are not necessary autonomous, particular attention is paid to the [lambda]-tracking control objective. Simple adaptive mechanisms which achieve tracking of a given reference signal for any pre-specified accuracy [lambda] are introduced. [lambda] > 0 denotes the size of the tracking error. The feedback strategy reduces in dimension (the number of used variables calculated by internal differential equations) if we restrict the considered system class to single-input, single-output systems with zero-centre in the open left-half complex plane. We stress that the introduced adaptive controllers consist of very simple feedback mechanisms and adaptation rules. These controllers are only based on information about the output of the system no knowledge of the system parameters is required.



Gerlach, Erik; Zimmermann, Klaus; Tröbs, Anita
Simulationsgestützter Entwurf einer hochpräzisen Positioniereinrichtung für Nanopositionier- und Nanomessmaschinen. - In: . - Düsseldorf : VDI-Verl., (2005), S. 125-135

Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor; Naletova, Vera A.; Turkov, Vladimir A.; Goncharov, P. A.
Surface of a magnetic fluid containing a spherical body in the uniform magnetic field. - In: Fundamental and applied MHD. - Riga, (2005), S. 373-376

Behn, Carsten; Zimmermann, Klaus
Biologically inspired sensors with adaptive control. - In: Tagungsunterlagen. - Ilmenau : Techn. Univ., (2005), insges. 8 S.
- Publ. entstand im Rahmen der Veranst.: 3rd International Symposium on Adaptive Motion in Animals and Machines, 2005, Ilmenau

Zimmermann, Klaus; ,
Worm-like locomotion, ways of realization: non-symmetric friction and application of ferrofluids. - In: Tagungsunterlagen. - Ilmenau : Techn. Univ., (2005), insges. 6 S.
- Publ. entstand im Rahmen der Veranst.: 3rd International Symposium on Adaptive Motion in Animals and Machines, 2005, Ilmenau

Steigenberger, Joachim; Behn, Carsten; Zimmermann, Klaus; Abaza, Khaldoun
Worm-like locomotion - theory, control and application. - In: Tagungsunterlagen. - Ilmenau : Techn. Univ., (2005), insges. 6 S.
- Publ. entstand im Rahmen der Veranst.: 3rd International Symposium on Adaptive Motion in Animals and Machines, 2005, Ilmenau

Böhm, Valter;
Bionisch inspirierte monolithische Gelenkelemente mit fluidmechanischem Antrieb, 2005. - IV, 127 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2005
- Enth. ausserdem: Thesen

In vielen Bereichen der Technik ist eine spezifische Nachgiebigkeit technischer Systeme eine dringende Voraussetzung. Soft robotics ist Stand aktueller Forschungsarbeiten. Die Nachgiebigkeit technischer Systeme wird entweder durch Kontrolle oder durch strukturelle und stoffliche Eigenschaften gewährleistet. Der Vorteil der letzteren Möglichkeit besteht in der herstellungs-, bzw. regelungstechnischen Einfachheit des Systems. Bionische Ansätze gewinnen zur Lösung komplexer technischer und technologischer Problemstellungen auch in der angewandten Mechanik zunehmend an Bedeutung. Die Biomechanik der Gliedertiere mit monolithischen Extremitäten bietet aus mehreren Hinsichten Anregungen zur Gestaltung von technischen nachgiebigen Strukturen. In der vorliegenden Arbeit werden monolithische, elastomere, fluidmechanisch angetriebene Gelenkelemente mit ebenem Bewegungsbereich betrachtet. Es werden theoretische und experimentelle Untersuchungen vorgenommen, um charakteristische Merkmale derartiger Strukturen abzuleiten und unter Einbeziehung bionischer Ansätze Lösungsvorschläge von Konstruktionsvarianten mit im Vergleich zu bekannten Lösungen verbesserten quantitativen bzw. qualitativ neuen Eigenschaften zu erarbeiten. Die Arbeit ist in vier Teile gegliedert. Im ersten Teil werden die beim Entwurf von nachgiebigen Mechanismen in Betracht zu ziehenden bionischen Ansätze genannt. Im zweiten Teil der Arbeit werden Konstruktionsvarianten mit im Vergleich zu konventionellen Strukturen verbesserten quantitativen Eigenschaften und ihre charakteristischen Merkmale bei statischen und dynamischen Druckbelastungen betrachtet. Im dritten Teil der Arbeit werden zwei qualitativ neue Verformungsverhalten der Strukturen betrachtet. Im vierten Teil der Arbeit werden hingegen solche Strukturen betrachtet, die für einen gegebenen Druckwert, in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Druckerhöhung, unterschiedliche Gleichgewichtslagen annehmen können. Die Ansteuerung derartiger Strukturen kann anstelle der Größe des Druckes mit der Geschwindigkeit der Lastaufbringung erfolgen.



Zimmermann, Klaus;
Mechanische Systeme. - In: Taschenbuch der Mechatronik. - München [u.a.] : Fachbuchverl. Leipzig im Carl-Hanser-Verl., (2005), S. 231-284

Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor; Naletova, Vera A.; Turkov, Vladimir A.; Bachurin, V. E.
Locomotion based on a two-layers flow of magnetizable nanosuspensions. - In: Journal of magnetism and magnetic materials : MMM.. - Amsterdam : North-Holland Publ. Co., ISSN 0304-8853, Bd. 290/291 (2005), 2, S. 808-810

http://dx.doi.org/10.1016/j.jmmm.2004.11.370
Behn, Carsten;
Ein Beitrag zur adaptiven Regelung technischer Systeme nach biologischem Vorbild
1. Aufl. - Göttingen : Cuvillier, 2005. - IV, 172 S.. Zugl.: Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2005
ISBN 3865373879

Diese Dissertation behandelt die Regelung von biologisch inspirierten mechanischen Systemen. Die betrachteten Anwendungen umfassen ein wurmartiges Fortbewegungssystem, Bewegungsstudien eines Pendels mit muskelähnlichen Antrieben und einen Schwingungssensor nach dem Prinzip von Tasthaaren oder Sensillen. Alle Systeme werden mittels mathematischer Modelle beschrieben, die in die Kategorie von linearen und nichtlinear gestörten Systemen mit mehreren Eingängen und mehreren Ausgängen einzuordnen sind. Gewöhnlich kann nicht erwartet werden, daß vollständige Informationen eines derartigen, hochentwickelten mechanischen oder biologischen Systems vorhanden sind. Stattdessen sind nur strukturelle Eigenschaften, wie Minimalphasigkeit und Relativgrad des Systems, bekannt. Daher wird zur Regelung in dieser Arbeit die Methode der adaptiven Regelung gewählt. Das Ziel ist, einen universellen adaptiven Regler zu entwerfen, der vom Systemverhalten lernt, so seine Parameter einstellt und eine vorab festgelegte Regelungszielsetzung gewährleistet. Mögliche Zielsetzungen sind Stabilisierung der Systeme oder lambda-Bahnverfolgung. - Da in dieser Arbeit nichtlinear gestörte (nicht notwendigerweise autonome) Systeme mit mehreren Eingängen und mehreren Ausgängen betrachtet werden, wird der Regelungszielsetzung der lambda-Bahnverfolgung ein besonderes Augenmerk gewidmet. Diese Zielsetzung bedeutet, daß der Ausgang des Systems einem gegebenen Referenzsignal folgen soll, wobei ein Verfolgungsfehler von vorher festgelegter Größe lambda > 0 toleriert wird. Das Ziel wird mittels des sogenannten lambda-Bahnverfolgungsreglers erreicht. Dieser Regler ist einfach in seinem Design, nur auf strukturelle Eigenschaften des Systems (nicht auf Systemparameter) angewiesen und bezieht keine Schätz- und Identifikationsmechanismen mit ein. Er besteht nur aus einer Rückführungsstrategie und einem einfachen Parameteradaptionsgesetz. Außerdem muß er nicht auf der Verwendung der Zeitableitung des Ausgangs basieren. Es wird gezeigt, daß bei Nutzung dieses Reglers die lambda-Bahnverfolgung und Stabilisierung der betrachteten, nichtlinear gestörten, mechanischen Systeme mit unbekannten Systemparametern erreicht wird. Die Rückführungsstrategie reduziert sich in ihrer Dimension (Anzahl der verwendeten Größen aus internen Differentialgleichungen), wenn die Untersuchung auf Systemklassen von Systemen mit einem Eingang, einem Ausgang und mit einem stabilen Polschwerpunkt in der offenen, linken, komplexen Halbebene beschränkt wird. Ein Beispiel für diesen Fall ist durch ein Feder-Masse-Dämpfer-System mit einem Freiheitsgrad und mit indirekter Erregung über das Gehäuse gegeben. Numerische Simulationen der oben erwähnten, mechanischen Systeme demonstrieren, daß die in dieser Arbeit entworfenen, adaptiven Regler (Stabilisierer und lambda-Bahnverfolgungsregler) erfolgreich arbeiten.



Zentner, Lena; Kolev, Emil; Keskeny, Jozsef
Analyses of compliant structures to design a robot manipulator. - In: Automation and application of information technology. - [Sofija], (2004), S. 74-77

Kolev, Emil; , ; ,
Diskretnaja i nepreryvnaja modeli dviženija červja :
Discrete and continuous model worm-like locomotion. - In: Automation and application of information technology. - [Sofija], (2004), S. 52-55

Zimmermann, Klaus; ,
Mathematical models and prototypes of worm-like motion systems using magnetic materials. - In: Proceedings of Romansy 2004, the 15th CISM-IFToMM Symposium on Robot Design, Dynamics and Control. - [Saint-Hubert, Québec] : Canadian Space Agency, (2004), insges. 9 S.

Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor; Steigenberger, Joachim; Pivovarov, Mikhail
An approach to worm-like motion. - In: Proceedings. - Warsaw, (2004), insges. 2 S.

Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor; Naletova, Vera A.; Turkov, Vladimir A.
Modelling of worm-like motion systems with magneto-elastic elements. - In: Physica status solidi : pss.. - Berlin : Wiley-VCH, ISSN 1610-1642, Bd. 1 (2004), 12, S. 3706-3709

http://dx.doi.org/10.1002/pssc.200405540
Zentner, Lena; Böhm, Valter; Bögelsack, Gerhard; Zimmermann, Klaus; Schilling, Cornelius; Blickhan, Reinhard; Witte , Hartmut
Spider legs - or : on the stability behaviour of elastic beams under internal pressure. - In: First International Industrial Conference Bionik 2004. - Düsseldorf : VDI-Verl., (2004), S. 143-150

Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor; Naletova, Vera A.; Turkov, Vladimir A.
Travelling waves on a free surface of a magnetic fluid layer. - In: Journal of magnetism and magnetic materials : MMM.. - Amsterdam : North-Holland Publ. Co., ISSN 0304-8853, Bd. 272/276 (2004), 3, S. 2343-2344

http://dx.doi.org/10.1016/j.jmmm.2003.12.966
Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor; Naletova, Vera A.; Turkov, Vladimir A.
Waves on the surface of a magnetic fluid layer in a traveling magnetic field. - In: Journal of magnetism and magnetic materials : MMM.. - Amsterdam : North-Holland Publ. Co., ISSN 0304-8853, Bd. 268 (2004), 1/2, S. 227-231

http://dx.doi.org/10.1016/S0304-8853(03)00503-1
Gerlach, Erik; Zimmermann, Klaus; Steffen, O.
Computergestützte Simulation der Dynamik einer Nanopositionier- und Nanomessmaschine (NPM-Maschine). - In: Sensoren und Messsysteme 2004. - Düsseldorf : VDI-Verl., (2004), S. 739-746

Schneider, Anatoli; , ; ,
Stability of a "manipulator-drill" system with force control and time delay. - In: Technische Mechanik. - Magdeburg : Magdeburger Verein für Technische Mechanik e.V., ISSN 0232-3869, Bd. 24 (2004), 1, S. 51-60

Dietrich, Johannes; Oberthür, Siegfried; Preuß, Roman; Voges, Danja; Meier, Petra
Development of a peristaltically actuated device for the minimal invasive surgery with a haptic sensor array. - In: Micro- and nanostructures of biological systems. - Aachen : Shaker, (2004), S. 66-89

Meier, Petra; Preuß, R.; Oberthür, Siegfried
Development of an artificial worm for minimal invasive surgery. - In: . - Berlin : Schiele & Schön, (2004), S. 116-117

Grabow, Jörg;
Radiale Turbogebläse : Theorie und Entwurf. - VIII, 186 Bl.. Ilmenau : Techn. Univ., Habil.-Schr., 2004
- Keine Verlagsausgabe. Falsche Angaben im Impressum: ISBN XXX-XXX-XXX, Norderstedt : Books on Demand

Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor; Naletova, Vera; Turkov, Vladimir; Rozin, Alexander
Numerical simulation of a magnetic fluid surface dynamic in a travling magnetic field. - In: Session 1-3. - Aachen : Shaker, (2004), S. 360-364

Zimmermann, Klaus; Ahranovich, Aliaksandr; Karpovich, Svyatoslav
Analysis and synthesis of differential analyzers for holonomic automatic systems. - In: Session 1-3. - Aachen : Shaker, (2004), S. 246-251

El-Chammas, Manar; Dietrich, Johannes; Gerlach, Erik; Zimmermann, Klaus
Optimising the trajectories of various modular robot configurations by employing genetic algorithms. - In: Session 1-3. - Aachen : Shaker, (2004), S. 229-233

Blankenhagen, Carsten; Böhm, Walter; Gall, Dietrich; Hartung, Gerd; Schäfer, Jürgen A.; Sommer, Jürgen
Grundlagenuntersuchungen an herkömmlichen Hochspannungsleuchtröhren (HSLR). - In: Licht. - München : Pflaum, ISSN 0024-2861, Bd. 56 (2004), 3, S. 208-216

Zimmermann, Klaus; Weiß, Mathias; Stauche, Silke
Lehrsoftware im Fachgebiet Technische Mechanik. - In: Tagungsband. - Ilmenau : Techn. Univ., (2004), S. 123-125

In einem Fach wie Technische Mechanik, bei der die Wissensanwendung unmittelbar mit der Umsetzung mathematischer Kenntnisse und rechnergestützter Methoden verbunden ist, sind natürlich Versuche unternommen worden, auch die Wissensaneignung rechnerunterstützt zu realisieren. In der überwiegenden Mehrzahl der Arbeiten wird dabei Software vorgestellt, die im wesentlichen den formalen Rechenprozeß (z.B.: das Lösen von Gleichungssystemen, das Integrieren von Differentialgleichungen etc.) erleichtern soll. Der wesentliche Schwerpunkt bei der Erarbeitung der vorliegenden Software liegt in der Vermittlung der notwendigen (und immer wieder schwierigen) Lehrinhalte im Zusammenhang mit der Modellbildung.



Meier, Petra; Khader, Samer; Preuß, Roman; Dietrich, Johannes; Voges, Danja
Uniaxial and equi-biaxial tension tests of silicone elastomer. - In: Constitutive models for rubber III. - Lisse [u.a.] : Balkema, (2003), S. 99-106

Zimmermann, Klaus; , ; ,
On artificial worms as chain of mass points. - In: Proceedings of the Sixth International Conference on Climbing and Walking Robots and Their Supporting Technologies, CLAWAR 2003. - Bury St.Edmunds [u.a.] : Professional Engineering, (2003), S. 11-18

Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor; Huang, Jianjun; Steigenberger, Joachim
An approach to the modelling of worm-like motion systems with finite degree of freedom - first steps in technical realization. - In: Proceedings in applied mathematics and mechanics : PAMM.. - Weinheim [u.a.] : Wiley-VCH, ISSN 1617-7061, Bd. 2 (2003), 1, S. 529-530

http://dx.doi.org/10.1002/pamm.200310246
Zimmermann, Klaus; Weiss, Mathias; Stauche, Silke; Schmidt, I.; Zentner, Lena
Schwingungslehre - mit E-learning zum Easy Learning. - In: Tagungsband. - Ilmenau : Techn. Univ., (2003), S. 67-70

Heiser, André;
Synthese komplexer Bahnbewegungen mittels Spline-Funktionen für die automatisierte Montage, 2003. - III, 157 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2003
- Literaturverz. S. 140 - 154

In der vorliegenden Arbeit wird die problemorientierte Gestaltung von Algorithmen für die Bewegungssteuerung von Montagesystemen mittels Splines behandelt. Es werden Steuerfunktionen für Positioniersysteme entworfen, welche auf die unterschiedlichsten Bewegungsaufgaben entsprechend den Erfordernissen der industriellen Praxis zugeschnitten werden können. Das Zusammenfassen der Elementarbewegungen zu komplexen Bewegungsvorgängen bei gleichzeitiger Berücksichtigung der technologischen Anforderungen in den einzelnen Bewegungsabschnitten wird anhand eines definierten Montagezyklus demonstriert. Die Bewegungserzeugung wird ausgehend von der technologischen Aufgabe bis hin zur Führungsgrössengenerierung für das Antriebssystem der Manipulationseinrichtung betrachtet. Dabei steht neben der Minimierung der Montagezykluszeit auch die praxisgerechte Auslegung der Anwenderschnittstelle im Mittelpunkt der Betrachtungen. Anhand von Testergebnissen an einem Schwenkarmroboter vom Typ SCARA werden die Besonderheiten und Vorzüge dieser Steuerungsart vorgestellt. Die vorliegende Arbeit zielt insbesondere auf Anwendungen in der flexiblen Montage mit einem hohen Anteil von Handhabungsvorgängen in komplizierten Arbeitsräumen.



Gerlach, Erik;
Mehrkörperdynamische Simulationen und experimentelle Untersuchungen zur Bahngenauigkeit von Industrierobotern mit SCARA-Struktur
1. Aufl. - Göttingen : Cuvillier, 2003. - VI, 87 S. Zugl.: Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2003
ISBN 389873868X

Bei vielen industriellen Automatisierungslösungen werden immer noch aufwendige Sonderlösungen für Handhabungssysteme eingesetzt. Dabei bieten sich ausgereifte Standardgeräte als Alternative an. Industrieroboter (IR) lassen sich dank umfangreicher Schnittstellen und einfacher Programmierung gut in komplexe Produktionsumgebungen einbinden. Ein Argument gegen den Einsatz eines Industrieroboters scheint die mangelnde Bahngenauigkeit bzw. der große Aufwand zur Erzielung einer ausreichenden Genauigkeit zu sein. Das Ziel dieser Arbeit war daher die vorhandene Bahngenauigkeit von Industrierobotern mit SCARA-Struktur zu untersuchen und zu verbessern. Dabei sollte der Roboter als mechatronisches System betrachtet werden, um die Einflüsse aller Komponenten auf das Bewegungsverhalten des Roboters berücksichtigt zu können. Für die Untersuchung komplexer Systeme haben sich in der Mechatronik Computersimulationen bewährt, um qualitative und quantitative Aussagen über das Systemverhalten zu gewinnen. Aus der formulierten Zielstellung ergaben sich drei Bestandteile (Modellbildung von IR, Simulation und Messung von Bahnbewegungen)für die vorgelegte Arbeit. Die Modellierung des SCARA-Roboter erfolgte als Mehrkörpersystem (MKS), da die Mehrkörperdynamik prädestiniert für die Analyse von Bewegungssystemen ist. Erweitert um elektrische und informationsverarbeiteten Komponenten liegt als Ergebnis der Arbeit ein Simulationsmodell vor, das sich gut für die rechnergestützte Simulation des Bewegungsverhalten eignet. Ein Schwerpunkt der theoretischen wie experimentellen Modellbildung waren die Antriebssysteme im Roboter. Die Simulation des Gesamtsystems erfolgte mit blockorientierten Simulationsprogramm Matlab/Simulink, dabei wurden die elektrischen und informationsverarbeitenden Komponenten in Simulink und die mechanischen Teilsysteme mittels des Mehrkörpersimulationsprogramms alaska erstellt. Auf Grundlage dieser Simulationsmodelle konnte die Dynamik und speziell das Bahnverhalten des Roboters untersucht werden. Für die Messung von geradlinigen Bahnen gibt es für Industrieroboter keine Vorschriften, sodass ein geeignetes Messverfahren für diese Messaufgabe ausgewählt wurde. Mittels des verwendeten Messaufbaues konnte das Bewegungsverhalten des SCARA-Roboters beim Fahren einer geradlinigen Bahn untersucht werden. Beim Vergleich der Ergebnisse von Simulation und Messung am Roboter zeigte sich eine qualitativ gute Übereinstimmung im Bewegungsverhaltens des erstellten Simulationsmodells mit dem realen System. Das Modell ist somit geeignet für die rechnergestützte Untersuchung der Dynamik von SCARA-Robotern eingesetzt zu werden. Mit den erreichten Ergebnissen ist es nun möglich abzuschätzen, welche dynamische Bahngenauigkeit erreicht werden kann und wann dieser Standardindustrieroboter eine ernsthafte Alternative zu aufwendigen Sonderlösungen darstellt.



Zimmermann, Klaus;
Technische Mechanik - multimedial : [Übungsbuch mit Multimedia-Software] ; mit 45 Tabellen
2., verb. Aufl.. - München [u.a.] : Fachbuchverl. Leipzig im Carl Hanser Verl., 2003. - 207 S.. ISBN 3446225358
- CD-ROM u.d.T.: Modellbildung in der Technischen Mechanik

Naletova, Vera A.; Turkov, Vladimir A.; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus
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- Richtiger Name des Verf.: Igor Zeidis

Zentner, Lena; Böhm, Valter; Stoyanov, S.
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Computer aided optimization of a crane hook : Konstruktionselemente und Baugruppen. - In: 47. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium. - Ilmenau : Technische Univ., (2002), insges. 8 S.

Zentner, Lena; Turkevi-Nagy, Nándor; Böhm, Valter
Entwicklung von fluidischen Elastomeraktuatoren. - In: 47. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium. - Ilmenau : Technische Univ., (2002), insges. 4 S.

Huang, Jianjun; Zimmermann, Klaus
Entwicklung eines apedalen Lokomotionssystems nach biologischem Vorbild : Modellbildung, Simulation und Prototyp. - In: 47. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium. - Ilmenau : Technische Univ., (2002), insges. 6 S.

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Ein mathematisches Modell für eine wurmartige Lokomotion basierend auf der Bewegung einer magnetischen Flüssigkeit in einem Magnetfeld. - In: 47. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium. - Ilmenau : Technische Univ., (2002), insges. 9 S.

Lysenko, Victor; Zimmermann, Klaus
Entwurfsmethoden für die Entwicklung beweglicher Sonden nach biologischem Vorbild. - In: 47. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium. - Ilmenau : Technische Univ., (2002), insges. 2 S.

Zentner, Lena;
Wirkung geometrischer Größe einer Struktur auf dynamische Prozesse. - In: 47. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium. - Ilmenau : Technische Univ., (2002), insges. 4 S.

Abeßer, Harald; Behn, Carsten; Steigenberger, Joachim; Zimmermann, Klaus
Steueraufgaben für Zweiarm-Roboter mit muskelähnlichen Antrieben. - In: 47. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium. - Ilmenau : Technische Univ., (2002), insges. 21 S.

Heiser, André;
Synthese komplexer Bewegungsvorgänge mittels Splinefunktionen für SCARA-Roboter in der automatisierten Montage. - In: 47. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium. - Ilmenau : Technische Univ., (2002), insges. 9 S.

Braunschweig, Marion; Weiß, Mathias; Zimmermann, Klaus; Grabow, Jörg; Kurz, T.
RoboCup : eine Mechatronikanwendung in der universitären Ausbildung. - In: 47. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium. - Ilmenau : Technische Univ., (2002), insges. 3 S.

Grabow, Jörg; Tretjakow, S.; Valetov, Vyacheslav A.
Zur experimentellen Erforschung der Mikrogeometrie von Reibungsoberflächen. - In: 47. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium. - Ilmenau : Technische Univ., (2002), insges. 6 S.

Zimmermann, Klaus; Grabow, Jörg; Gerlach, Erik
Computergestützte Simulation der Dynamik von Nanopositionier- und Nanomessmaschinen (NPM-Maschinen). - In: 47. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium. - Ilmenau : Technische Univ., (2002), insges. 2 S.

Zimmermann, Klaus; Weiß, Mathias; Lysenko, Victor; Grabow, Silke; Schmidt, Ines; Schilling, Cornelius; Zentner, Lena; Braunschweig, Marion
Mechanik, Mechatronik, Biomechatronik : über das Erlebnis zum Wissen. - In: 47. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium. - Ilmenau : Technische Univ., (2002), insges. 5 S.

Weiß, Mathias; Zimmermann, Klaus; Braunschweig, Marion; Grabow, Jörg
Robocup - nur spielerische Mechatronik?. - In: Advanced driving systems. - Chemnitz : Inst. für Mechatronik, (2002), S. 159-166

The goal of RoboCup is to force and demonstrate the abilities of autonomous robotic systems in a competition of several teams. In the "small-size-league" the teams consist of five players and one specialised goal-keeper who play on a football ground in the size of a table-tennis field. The robots are remote controlled by a PC via infrared or radio data link. The global vision system uses a colour CCD-camera mounted above the field and a frame grabber connected to a PC. The computer detects the coloured markings of the robots and then calculates their position and orientation. The robots are designed in a wheelchair configuration powered by two DC-Motors. The position is measured by optical incremental encoders fixed on the motor axis. A board using a microcontroller was developed for controlling the movement, managing the data exchange with the PC via infrared and for some other functions. A kicking mechanism is implemented in the field players to improve their capabilities to play soccer. Our goal is to demonstrate the interactions between mechanics, electronics and software.



Yin, Xianjun;
On large deformations of elastic circular arcs : bifurcation, stability and application as spring and gripper elements, 2002. - Online-Ressource (PDF-Datei: 138 S., 1428 KB). Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2002

Das Thema dieser Arbeit kommt von einem praktischen Greifersystem, dessen vereinfachter wesentlicher Teil aus zwei eingespannt-freien elastischen kreisförmigen Stäben besteht. Die Bewegung dieses Systems wird durch die Deformationen der elastischen kreisförmigen Stäbe unter der am freien Ende angreifenden Kraft erzeugt. Die Bögen können von jeder möglichen Form sein, von der Geraden bis zum gesamten geschlitzten Ring, und ihre Deformationen können beliebig groß sein. - Nach Aufstellung eines mathematischen Modells in Form eines Randwertproblems mit drei Parametern (Kraft, Bogengeometrie) für eine Pendelgleichung wurden Vielfachheit und Stabilität der Lösungen der Pendelgleichung und der entsprechenden Stabkonfigurationen untersucht. Dazu wurde eine leistungsfähige Methode, die "Mannigfaltigkeitsmethode", entwickelt, die auf der Diskussion der Phasenkurven der Pendelgleichung basiert. Mit dieser Methode, gekoppelt mit numerischen Rechnungen, wurden die Bifurkationsdiagramme der Pendelgleichung für verschiedene Kombinationen der Parameter erhalten. Die Bifurkationsdiagramme zeigten Vielfachheit und die Änderungstendenz der Lösungen der Pendelgleichung und der Konfigurationen der verformten Bögen an. Die Bifurkationsdiagramme zeigen für unser Modell turningpoint-, pitchfork- und X-Bifurkationen sowie Hysteresis. Die Kraftparameterebene wurde nach der Zahl der Lösungen in Gebiete unterteilt. Die theoretische Untersuchung des Halbringes mittels elliptischer Integrale wurde durchgeführt, und das Resultat zeigt eine genaue Übereinstimmung mit den Ergebnissen der Mannifaltigkeitsmethode. Für die Stabilitätsuntersuchung versagen klassische Methoden, da das Randwertproblem für die Pendelgleichung keine trivialen Lösungen besitzt. Deshalb wurde die Pendelgleichung in eine parabolische partielle Differentialgleichung eingebettet, die Liapunovstabilität der stationären Lösungen definiert die "P-Stabilität" der Konfiguration des elastischen Stabes. Stabilitätsaussagen werden mit Hilfe der Methode der ersten Näherung und unter Benutzung der Bifurkationsfunktion gewonnen. Zum ursprünglichen praktischen Problem "Feder und Greifer" wurden als Ergebnisse Federcharakteristiken, insbesondere Kraft-Verschiebungs-Kennlinien für kreisbogenförmige Federn gefunden. Für Greifer, die aus zwei symmetrisch angeordneten elastischen Kreisbögen bestehen, wurden Zusammenhänge von Öffnungsweite, Haftreibungskoeffzient und Haltekraft gefunden. - Die Methoden, die in dieser Arbeit eingeführt werden, besonders die Mannifaltigkeitsmethode und P-Stabilität, können für die Untersuchung von Bifurkation und Stabilität bei allgemeinen gewöhnlichen Dfferentialgleichungen nützlich sein.



http://d-nb.info/974857106
Zimmermann, Klaus; Weiß, Mathias; Lysenko, Victor; Grabow, Silke; Schmidt, Ines; Schilling, Cornelius; Zentner, Lena; Braunschweig, Marion
Mechanik, Mechatronik, Biomechatronik - über das Erlebnis zum Wissen. - In: Tagungsband. - Ilmenau : Techn. Univ., (2002), S. 52-57

Kolev, Emil; Stoyanov, Stefan
Festigkeitsuntersuchungen an Kuttermessern für die Fleischindustrie : Konstruktionselemente und Baugruppen. - In: Maschinenbau und Nanotechnik - Hochtechnologien des 21. Jahrhunderts. - Ilmenau : Techn. Univ., (2002), S. 53-54

Grabow, Jörg;
Berechnung hochdrehender Turboverdichter. - In: Maschinenbau und Nanotechnik - Hochtechnologien des 21. Jahrhunderts. - Ilmenau : Techn. Univ., (2002), S. 39-40

Naletova, Vera A.; Kvitantsev, A. S.; Turkov, Vladimir A.; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus
Study of Couette flow of magnetizable suspensions in a magnetic field with consideration for the magnetic forces acting on the particles near the walls. - In: Advances in fluid mechanics IV :[papers presented at the Forth International Conference on the Advances in Fluid Mechanics, held at Ghent in May 2002]. - Southampton : WIT, (2002), S. 367-376

Huang, Jianjun;
Modellierung, Simulation und Entwurf biomimetischer Roboter basierend auf apedaler undulatorischer Lokomotion, 2002. - Online-Ressource (PDF-Datei: 136 S., 4082 KB). Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2002

Die vorgelegte Arbeit soll einen Beitrag zur Forschung im interdisziplinären Gebiet der Biomechatronik leisten. Es wurde ein Konzept zur Umsetzung einer undulatorischen Lokomotion zur Entwicklung technischer Bewegungssysteme nach biologischem Vorbild (Regenwurm), basierend auf Starrkörpersystemen mathematisch beschrieben und in Prototypen technisch umgesetzt. Gegenüber anderen Bewegungsformen in der Natur, wie z.B. dem Laufen mit Beinen liegt das ingenieurtechnische Interesse für biomimetische Roboter nach dem Peristaltik-Prinzip des Regenwurmes in (1) der Miniaturisierbarkeit der nachgiebigen Strukturen; (2) der Bewegungsmöglichkeit auf vielgestaltigem Untergrund; (3) der Einfachheit des Bewegungsapparates. Ausgehend von den Arbeiten von MILLER und STEIGENBERGER wurden die zwei Aspekte (1) nichtsymmetrische Reibung und (2) periodische interne Deformationen und ihre Auskopplung über Wechselwirkungen mit der Umwelt als wesentlich für eine wurmartige Fortbewegung definiert. Im mathematisch-mechanischen Teil der Arbeit wurden deshalb speziell diese Phänomene mit analytischen und computergestützten Methoden untersucht. Es sind Ansteueralgorithmen (gaits) für wurmartige Roboter, basierend auf Feder-Masse-Modellen mit dem Freiheitsgrad grösser zwei vorgeschlagen worden, die eine maximale Vortriebsgeschwindigkeit realisieren. Die Computersimulation des dynamischen Verhaltens dieser Modelle bzw. der entwickelten Prototypen erfolgte mit dem System ALASKA. Die experimentelle Evaluierung der numerischen Ergebnisse ergab in vielen Fällen gute qualitative und quantitative Übereinstimmung zwischen Theorie und Experiment. Zur praktischen Erprobung der gefundenen Bewegungsprinzipien und der Steuer-algorithmen wurden zwei Prototypen mit elektromechanischem Antrieb und Unwuchtsystem zur Erzeugung der internen periodischen Erregung konstruiert und getestet. Ein dritter miniaturisierter Prototyp arbeitet mit einem Piezoaktuator als Antrieb und einem nachgiebigen Mechanismus als Übertragungselement. Potentielle Einsatzgebiete für wurmartige Roboter sind vor allem im Bereich der Mikro- und Nanotechnik zu erwarten. In diesen Dimensionen sind Bewegungssysteme in ihrer klassischen Form, wie z.B. als "wheeled locomotion systems" und "legged locomotion systems", nicht geeignet für zukünftige potentielle Einsatzumgebungen, die u.a. durch das spezielle Terrain oder eingeschränkte Raumbedingungen gekennzeichnet sind. Apedale peristaltische Bewegungsprinzipien können bei der Entwicklung neuartiger Bewegungssysteme im Mikrobereich eine grosse Rolle spielen. Erste Entwicklungen für die minimal-invasive Chirurgie werden von mehreren Forschergruppen national und international vorangetrieben. Die theoretischen und experimentellen Untersuchungen haben deutlich gemacht, dass weitere Forschungen notwendig sind.



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Peristaltische Lokomotion : Modellbildung und technische Applikation. - Zürich : Books on Demand, 2002. - IX, 98 S. Zugl.: Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2001
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Technische Beschreibung peristaltischer Fortbewegungsprinzipien. - In: 44. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium. - Ilmenau: Tech. Univ., (1999), insges. 6 S.

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Lüfterprüfstand für Kennlinienmessungen und Untersuchungen an Radialverdichtern. - In: 44. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium. - Ilmenau: Tech. Univ., (1999), insges. 6 S.

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Modellierung und Simulation der Verformung stoffkohärenter nachgiebiger Mechanismen (Compliant Mechanisms). - In: Innovation through mechatronics. - Warszawa : Inst. Konstrukcji Przyrz&onced;adów Precyzyjnych i Optycznych, Politech. Warszawska, (1996), S. 140-149

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Neue Verfahren auf dem Gebiet der Analyse und Kontrolle der Oberflächenmikrogeometrie. - In: Vortragsreihen. - Ilmenau, (1996), S. 622-625

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Simulation der Dynamik klavierartiger Tastaturen. - In: Vortragsreihen. - Ilmenau, (1996), S. 213-218

Steigenberger, Joachim; Zimmermann, Klaus; Petkun, Sergey
Modelle der Elastomechanik und ihre Anwendung in der Mikrotechnik. - In: Vortragsreihen. - Ilmenau, (1996), S. 126-133

Aroussi, Abdelwahab; Khamis, A.; Resagk, Christian
Diffusion of a tracer gas in a jet driven flow. - In: Vortragsreihen. - Ilmenau, (1996), S. 688-694

Resagk, Christian; Schellenberger, Ulrich; Rasch, A.; Voigt, S.
Zweistrahl-Multiplex LDA mit integriert-optischem Schalter und Phasenmodulator. - In: Vortragsreihen. - Ilmenau, (1996), S. 531-534

Zocher, Klaus-Peter; Grabow, Jörg; Szczesny, Detlev
Unwuchtkompensation durch adaptive und selektive Montage (ASM). - In: Vortragsreihen. - Ilmenau, (1996), S. 323-328

Zimmermann, Klaus; Petkun, Sergey
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Festigkeitslehre, Teil 3. - Technische Mechanik, Festigkeitslehre ; 3. Lehrbrief. - Hamburg [u.a.] : VMS, Verl. Modernes Studieren, 1995. - 42 S.. . - (Studienliteratur technische Mechanik) - Literaturverz. S. 42

Leinhoß, Jörg; Kolev, Emil
Simulation des Schwingverhaltens gekoppelter Schwinger der Feinwerktechnik. - In: Vortragsreihen Softwaretechnik/Prozeßinformatik, Kommunikation in verteilten Systemen, Computergrafik, Datenbanken, Parallele Systeme, Anwendungen von Petri-Netzen, OMSI-Workshop. - Ilmenau : Techn. Univ., (1994), S. 311-313

Huba, Antal;
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Simulation des Schwingungsverhaltens gekoppelter Schwinger der Feinwerktechnik. - In: Tendenzen in der Entwicklung, Konstruktion und Anwendung der Feinwerktechnik und Mikrotechnik. - Ilmenau, (1993), S. 671-685

Weiß, Mathias; Zimmermann, Klaus
Automatische NC-Code-Erzeugung für das Laserschneiden. - In: Tendenzen in der Entwicklung, Konstruktion und Anwendung der Feinwerktechnik und Mikrotechnik. - Ilmenau, (1993), S. 381-390

Karguth, Andreas; Heiser, André;
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Bohmann, Jelena;
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