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Created on: Tue, 16 Jul 2024 23:07:23 +0200 in 0.0453 sec


Griebel, Stefan; Keller, Christian; Zentner, Lena
Energieeffizienter, adaptiver Sauggreifer für medizintechnische und pharmazeutische Produkte. - In: 11. Kolloquium Getriebetechnik, (2015), S. 277-294

Beim Sauggreifen von medizintechnischen und pharmazeutischen Produkten wird das Hygienerisiko verringert, wenn das Saugmittel vom Umgebungsmittel getrennt ist. Hierzu wurde ein geschlossener Sauggreifer mit instabilem Verformungsverhalten entwickelt. Der Sauggreifer hat einen Durchmesser von 21 mm und eine Höhe von 28 mm. Er kann u. a. eine ungenaue Greifobjektposition ausgleichen und einen erfolgreichen Greifprozess anzeigen. Zehn spritzgegossene Funktionsmuster wurden hergestellt und untersucht. Bei einem Unterdruck von 600 mbar wird eine Saugkraft von 9.85 N ± 0.06 N bei ebenen und 9.44 N ± 0.11 N bei zylindrischen Objekten (R = 25 mm) erreicht. - During suction gripping process of medical and pharmaceutical products, the risk of contamination is reduced if the suction medium is separated from the surrounding medium. For this purpose a closed suction gripper with unstable deformation behavior was developed. The suction gripper has a diameter of 21 mm and a height of 28 mm. It may,inter alia, compensate an inaccurate position of the gripping object and signalize a successful gripping process. Ten functional models were manufactured by injection molding and then tested. At a negative pressure of 600 mbar, a suction force of 9.85 N ± 0.06 N for flat and 9.44 N ± 0.11 N for cylindrical objects (R = 25 mm) is reached.



Hügl, Silke; Griebel, Stefan; Zentner, Lena; Rau, Thomas S.; Lenarz, Thomas; Majdani, Omid
Simulation medizinischer Implantate - Analyse fluidisch aktuierter Cochlea-Implantat-Elektrodenträger. - In: Conference proceedings, (2015), insges. 7 S.

The loss of hearing is a severe diagnosis among modern society. The Cochlear Implant, which is directly stimulating the auditory nerve from within the inner ear, has successfully proven its ability to overcome the communicational restrictions caused by sensorineural hearing loss. Efforts are made to enable cochlear implantation not only for deaf patients but for patients with residual hearing, in which case the residual hearing has to be preserved during surgery. In order to achieve this, the implants themselves as well as surgical techniques are improved. Within this work a compliant mechanism is combined with the electrode carrier of the Cochlear Implant, which includes the stimulation electrodes and is located inside the cochlea after implantation. This compliant mechanism is comprised of a non-stretchable thin fibre embedded into the wall of the silicone electrode carrier and a cylindrical inner cavity. This enables the implant to be fluid actuated, thereby fitting step by step the local curvature of the spiral shaped cochlea. Analysis of this functionality is performed to identify relevant geometrical and experimental parameters in preparation for production and testing of laboratory prototype in experimental setups.



Becker, Felix;
Zur Mechanik vibrationsgetriebener Roboter für terrestrische und aquatische Lokomotion. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2015. - Online-Ressource (PDF-Datei: XIX, 149 S., 11,82 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2015
Parallel als Druckausg. erschienen

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
Issa, Mirna; Zentner, lena
Electrical performance of electrically conductive silicone rubber in dependence on tensile load according to various parameters. - In: Microactuators and micromechanisms, ISBN 978-3-319-15861-7, (2015), S. 191-199

The paper presents the results of many investigations to make clear how the different parameters of tensile load which will possibly control the use of a strain sensor made of the conductive silicone rubber affect the electrical properties of this material. In order to clarify the behavior of this conductive silicone rubber during the cyclic load other tests are implemented on several specimens for each test to compare their behavior. The compliant systems with such sensors do not require mounting, and also they can be miniaturized. The target of these investigations is to use the conductive silicone rubber as a strain sensor by means of changing its electrical properties depending on the tensile load under different conditions.



Feierabend, Martin; Zentner, lena
Conception of a mechanical system for rehabilitation of hand function for use in medical training therapy. - In: Microactuators and micromechanisms, ISBN 978-3-319-15861-7, (2015), S. 143-158

Hartmann, Lars; Zentner, lena
A compliant mechanism as rocker arm with spring capability for precision engineering applications. - In: Microactuators and micromechanisms, ISBN 978-3-319-15861-7, (2015), S. 1-7

In precision engineering escapement and ratchet mechanism are often used to keep an element in a non-operating state e.g. in chronometers. Such mechanisms have a pivoted and spring-loaded pawl locking a ratchet. For miniaturized applications reducing the number of elements and functional integration is recommended. Spring clip mechanisms as rocker arms combine the rocker itself with a spring. Therefor a special formed wire is mounted in a frame by two shifted revolute joints. The spring capability is once determined by the geometry and the material and twice by the shifting of the axes and the deflection of the clip. In this contribution the force-deflection behavior of such mechanisms for different shiftings is focused utilizing the finite element method. Spring clip mechanisms realize a wide range of motion and due to a shifting of axes and the asymmetry the force-deflection behavior is influenced. Finally some precision engineering devices with a spring clip mechanism are suggested.



Linß, Sebastian; Zentner, Lena
FEM-based analysis of the influence of notch contour and scale on flexure hinge design goals. - In: Proceedings, ISBN 978-86-6055-072-1, (2015), S. 283-286

Compliant mechanisms are state of the art in high-precise motion systems. Therefore, prismatic flexure hinges with mostly basic or rarely special designed cut-out geometries are used as revolute joints to realize an approximated rotation of a few degrees. Since flexure hinges are established in macro and also micro applications, the influence of scale has to be considered within the design process. In this paper, a finite elements method (FEM) model is introduced to investigate the three design goals maximum strain, shift of the rotation axis and deflection force in dependence of the notch contour and the scale. It will be shown that contour optimization is relevant for macro and micro applications, why design guidelines based on variable polynomial contours offer potential for microelectromechanical systems (MEMS).



Milojeviâc, Andrija; Pavloviâc, Nenad D.; âCojbašiâc, Žarko; Tomiâc, Miša; Linß, Sebastian; Pavloviâc, Nenad T.; Miloševiâc, Miloš
A concept of adaptive compliant gripper with embedded actuators and sensors. - In: Proceedings, ISBN 978-86-6055-072-1, (2015), S. 263-266

Developing a gripper that can grasp objects of widely varying shapes represents a challenging task. Compliant mechanisms with embedded actuators and sensors are one way to obtain the gripper which could accommodate its grasping surface to any irregular and sensitive grasping object. This paper presents the concept of a new solution of adaptive compliant gripper finger with embedded actuators and sensors. Embedded actuators (within gripper finger structure) are able to morph shape of the grasping surface to accommodate different objects, while embedded sensors can provide information about the shape of an object that is grasp. Novel approach to the synthesis of compliant mechanisms with embedded actuators is also presented. It will be shown that gripper finger can achieve many complex grasping patterns.



Zentner, Lena;
Cooperation between the Ilmenau University of Technology and the University of Niš in "recent times" since 2008. - In: Proceedings, ISBN 978-86-6055-072-1, (2015), S. 251-254

Zentner, Lena; Scholle, Hans-Christoph; Feierabend, Martin; Faenger, Bernd; Schumann, Nikolaus
Mechanical system for the rehabilitation of human hand function. - In: Proceedings, ISBN 978-86-6055-072-1, (2015), S. 3-6


   

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Griebel, Stefan; Böhm, Valter; Erbe, Torsten; Zentner, Lena
Vom Schneckententakel zum nachgiebigen Aktuator. - In: Bionik: Patente aus der Natur, (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, (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, (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, (2009), S. 163-178

Zimmermann, Klaus; Zeidis, Igor; 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, (2009), S. 61-70

Griebel, Stefan; Zentner, Lena; Böhm, Valter; Haueisen, Jens
Sensor placement with a telescoping compliant mechanism. - In: 4th European Conference of the International Federation for Medical and Biological Engineering, (2009), S. 1987-1989

Kolev, Emil; Chirikov, Viktor Alexeevich; Zimmermann, Klaus
Issledovanie lokomocii gibkogo červja na osnove reducirovannoj modeli :
Analysis of a flexible worm locomotion based on a reduced method. - In: Problems of mechanics, 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, (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, (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, (2008), insges. 2 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=18108