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Results: 829
Created on: Wed, 17 Jul 2024 23:04:53 +0200 in 0.0713 sec


Linß, Sebastian; Schorr, Philipp; Henning, Stefan; Zentner, Lena
Contour-independent design equations for the calculation of the rotational properties of commonly used and polynomial flexure hinges. - In: Engineering for a changing world, (2017), insges. 14 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017iwk-001:5
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, (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
Tomiâc, Miša; Milojeviâc, Andrija; Miloševiâc, Miloš; Linß, Sebastian; Pavloviâc, Nenad T.; Pavloviâc, Nenad D.; Handroos, Heikki
Analytical model of conductive graphite foam based sensors characteristics. - In: Engineering for a changing world, (2017), insges. 9 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017iwk-100:4
Hügl, Silke; Zentner, Lena; Griebel, Stefan; Majdani, Omid; Rau, Thomas S.
Analysis of the customized implantation process of a compliant mechanism with fluidic actuation used for cochlear implant electrode carriers. - In: Engineering for a changing world, (2017), insges. 6 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017iwk-111:0
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, (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, (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, (2017), insges. 13 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017iwk-049:9
Lichtenheldt, Roy; Becker, Felix; Zimmermann, Klaus
Screw-driven robot for locomotion into sand. - In: Engineering for a changing world, (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

   

... until 2022 from the Technical Mechanics Group

Results: 519
Created on: Wed, 17 Jul 2024 23:04:36 +0200 in 0.0559 sec


Schwebke, Silvan; Behn, Carsten
Worm-like robotic systems: generation, analysis and shift of gaits using adaptive control. - In: Artificial Intelligence Research, 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: Proceedings of the 10th International Conference on Informatics in Control, Automation and Robotics, 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
Parallel als Druckausg. erschienen

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, 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, (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), (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, 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, 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, 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: Advancesin computational intelligence, (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.



https://doi.org/10.1007/978-3-642-38682-4_19