Aufbau einer Versuchseinrichtung für Remote Center Compliance (RCC)-Mechanismen bei automatisierten Fügevorgängen. - 68 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015
Für Fügeprozesse mittels Industrierobotern werden wegen der unzureichenden Genauigkeit der Roboter Fügehilfen eingesetzt, damit die Positions- und Winkelabweichungen zwischen den zu fügenden Werkstücken bei automatisierten Fügevorgängen ausgeglichen werden. Die RCC-Mechanismen sind als Fügehilfe am weitesten verbreitet. Sie gehören zu passiven Fügemechanismen und ermöglichen die Ausgleichsbewegung ohne Sensoreinsatz. Diese Arbeit befasst sich mit der Konstruktion von RCC-Mechanismen. Dabei lag der Fokus vor allem auf der Erarbeitung prinzipieller Lösungen. Abschließend wurde eine Versuchseinrichtung für die Messungen der bei den Fügevorgängen auftretenden Kräfte aufgebaut und die Ergebnisse bewertet.
Experimentelle Grundlagenuntersuchungen zum quasistatischen Verhalten von elektrisch leitenden magneto-sensitiven Elastomeren. - 84 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015
Zu Beginn dieser Arbeit wurde der Stand der Technik dokumentiert. Die eletrisch leitenden magneto-sensitive Elastomeren sind Materialien an den man seit neuestem viele Interesse hat, da es die Verkopplung der Eigenschaften der elektrisch leitenden Elastomeren sowie der magneto-sensitiven Elastomeren ermöglicht. Anschließend folgte die Herstellung der zwei verschiedenen elektrisch leitenden magneto-sensitiven Elastomeren. Die zwei Probetypen bestehen aus Silikon-Elastomer, Carbonyl-Eisen-Pulver sowie Ruß, aber die Weise diesen herzustellen unterschiedlich ist. Eine ist nämlich mit ausgerichtete Rußpartikeln hergestellt. Andere Füllstoffe wurden untersucht wie Kupfer und Silber als Ersatz für den Ruß und Mu-Metal als Ersatz für das Eisen. Eine zentrale Aufgabe stellt die Entwicklung eines Messaufbaus zur Untersuchung der Widerstandsänderung bei uniaxialer Deformation in Abhängigkeit des Graphitgehalts sowie zur Untersuchung des elastischen Werkstoffverhaltens in Abhängigkeit des Eisengehalts und der Größe eines homogenes Magnetfeldes dar. Zuerst wurde den uniaxialen Zugprüfstand mit einem motorisierten Positioniersystem sowie einem selbst aufgebauten Kraftsensor mittels eines Feders im Labor entworfen. Danach wurde ein Meßverfahren der Widerstandsmessungen mittels eines Spannungsteilers entwickelt. Endlich wurde ein Aufbau zum Einstellen eines Magnetfeldes auf den Proben mittels Ansys entwickelt. Schließlich wurden experimentelle Untersuchungen zum statisch-mechanischen Materialverhalten zur Gewinnung der Spannungs-Dehnungs Kurven, Widerstands-Dehnungs Kurven, des Mullins-Effekts mit und ohne Anwendung eines Magnetfeldes durchgeführt.
Entwicklung einer Felge aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) für einen Formula Student Rennwagen. - 106 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung einer Felge aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) für einen Formula Student Rennwagen. Ausgehend von der Betrachtung des Standes der Technik und zur Berechnung von CFK-Strukturen wurden verschiedene Lösungskonzepte entwickelt. Die theoretische Untersuchung dieser Konzepte auf Basis der Finite-Elemente-Methode bildet den Schwerpunkt der Arbeit. Die Simulationen wurden mit Ansys Workbench ® und Ansys Composite PrepPost ® durchgeführt. Nach dem Vergleich und der Bewertung der Konzepte wurde mit weiterführenden Theorieuntersuchungen in mehreren iterativen Entwicklungsschritten eine Carbonfelge entworfen, welche die gestellten Anforderungen erfüllt. Im abschließenden Teil der Arbeit erfolgte die Konstruktion der zur Herstellung dieser Felge notwendigen Laminierwerkzeuge.
Untersuchung von Mechanismen zur Realisierung von Scanvorgängen mit konstanter Bahngeschwindigkeit. - 37 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015
Zur Erfassung von technischen Parametern werden statt Einzelpunktmessungen oft Scanbewegungen genutzt. In der vorliegenden Bachelorarbeit wurden ebene Bewegungssysteme (insbesondere parallelkinematische) zur Realisierung von Scanvorgängen mit konstanter Bahngeschwindigkeit untersucht und bewertet. Hierfür wurden theoretische Grundlagen der Kinematik, Anforderungen an die Mechanismen und prinzipielle Lösungen erarbeitet. Anschließend wurden geeignete Mechanismen in der Mehrkörpersimulations-Software alaska als Modelle erstellt und verschiedenen Bewegungsaufgaben simuliert und bewertet. Abschließend erfolgte ein Vergleich der getesteten Mechanismen.
Modellbildung, Dynamiksimulation und Regelung von Lokomotionssystemen in der Ebene. - 68 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014
Die Entwicklung biologisch inspirierter, kriechender Rettungsroboter orientiert sich meist an Würmern und Schlangen als Vorbildern aus der Biologie. Seit Jahren finden am Fachgebiet Technische Mechanik der TU Ilmenau Untersuchungen zu wurmartigen Bewegungssystemen statt. Der Fokus lag dabei auf der mathematischen Modellbildung (Reibung, unidirektionale Bewegung, Aktuatoren), auf Regelungsaspekten zur optimalen Fortbewegung und auf dem Protoypendesign zur Verifikation der theoretischen Ergebnisse. Aktuelle Arbeiten versuchen die erzielten Ergebnisse und Erkenntnisse aus der 1d-Bewegung des künstlichen Wurms in die 2d-Bewebung einer Schlange zu übertragen. An dieser Stelle knüpft die vorliegende Arbeit an. Anders als die meisten Veröffentlichungen in der Literatur zur Thematik schlangenartige Bewegung, die meist nur den Entwurf von Prototypen beschreiben, wird in dieser Arbeit ein mechanisches Modell vorgestellt, die analytischen Bewegungsgleichungen abgeleitet und anschliessend das Berechnungsmodell numerisch für Simulationen integriert. Dabei ist es nicht das Ziel, eine Schlange eins zu eins nachzuahmen, sondern die Haupteigenschaften wurm- und schlangenartiger Bewegung zu identifizieren und in einem Modell umzusetzen (Bionik). Im Gegensatz zur Literatur fokussiert die Modellbildung passive Gelenke und die Peristaltik von Würmern, welche in dieser Arbeit zur schlangenähnlichen Fortbewegung genutzt werden sollen und neu sind in der Literatur. Es werden mehrere, zunehmend komplexe Modelle aufgestellt und simuliert, beginnend mit einer Kette von Massenpunkten. Jeder Massenpunkt repräsentiert ein Segment des Bewegungssystems, welches mit einer drehbaren Kufe versehen ist, die die no side slip-Bedingung umsetzen soll. An der Unterseite eines jeden Massenpunktes befinden sich ideale Spikes, die den Kontakt zum Untergrund definieren und die Bewegung entlang der Kufe in eine Richtung verhindern. Somit entsteht eine Vorzugsrichtung eines jeden Segmentes. Die Kufen werden gemäß\ einem vorgegebenen Mechanismus gesteuert, mit welchen sich diverse Fahrmanöver fahren lassen. Die Segmentabstände sind zeitabhängig vorgegeben. Die Gesamtheit der zeitlich vorgegebenen Segmentabstände wird Gait genannt. Unterschiedliche Gaits werden in Simulationen verglichen und die Möglichkeit des Umschaltens zwischen diversen, optimalen Gaits im Betrieb für eine optimale Fortbewegung des Systems berücksichtigt. Bei der dynamischen Beschreibung werden die Segmentabstände mithilfe von Aktoren eingestellt. Im Voraus die notwendigen Aktorkräfte zu berechnen ist nahezu unmöglich, weshalb ein adaptiver Regler genutzt wird, um die Aktorkräfte entsprechend der Gait-Vorgabe und der jeweiligen Gesamtsituation des Systems anzupassen und einzustellen. Die interne Generierung einer Veränderung der Struktur des Systems in Zusammenhang mit den Spikes als Bodenkontakt führt zu einer globalen, autonomen Fortbewegung des Systems, welche dem Vorbild der kriechenden Schlange ähnelt: undulatorische Lokomotion. Weiterhin werden Ansätze zur Formulierung eines Mehrkörper-Modells (Segment-Gelenk und Drehpunkt der Kufe sind getrennt) mittels Starrkörper-Kinematik bzw. Dynamik und zur technischen Umsetzung des speziellen Untergrundkontaktes über Spikes-besetzte Kufen vorgestellt und kritisch hinterfragt.
Analyse des Verschleißverhaltens von hydraulischen Spannelementen in Kettentrieben von Verbrennungsmotoren. - 62 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Der Inhalt dieser Bachelorarbeit ist die Analyse des Verschleißverhaltens von hydraulischen Spannelementen in Kettentrieben von Verbrennungsmotoren. Inhaltlich werden zunächst die notwendigen theoretischen Grundlagen aufgezeigt. Anschließend werden die Feldteile auf ihr Verschleißbild untersucht und Möglichkeiten aufgezeigt Verschleiß quantifizierbar darzustellen. Um den Verschleiß nachzubilden, ist eine vorhandene Vorrichtung optimiert und an einem Hydropulser aufgebaut worden. Es folgt eine Übersicht der gelaufenen Versuche mit dieser Vorrichtung. Weiterhin wird ein alternatives Konzept einer Prüfvorrichtung vorgestellt und ebenfalls eine Übersicht der damit durchgeführten Versuche dargestellt. Mit den daraus gewonnenen Erkenntnissen wird eine Empfehlung für den durchzuführenden Dauerlauf abgeleitet. Außerdem werden Einflussparameter auf den Verschleiß hin diskutiert und auf Grundlage dieser Einflussparameter werden Bauteilvariationen vorgestellt und bewertet.
Entwicklung von Modulen für einen Versuchsstand zur Kraft- und Momentenmessung an technischer Vibrissen. - 60 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Inhalt dieser Arbeit ist die Entwicklung verschiedener Module für einen Versuchsaufbau zur Kraft- und Momentenmessung im Zuge der näheren Erforschung einer technischen Vibrisse. Säugetiere sind in der Lage, mit Hilfe dieser Vibrissen (sogenannten Tasthaare), Objekte und deren Strukturen zu erkennen. Die technische Umsetzung und Nutzung der Vibrisse, als taktiler Sensor, ist seit einigen Jahren Forschungsthema verschiedener Arbeiten. Der Versuchsstand setzt sich aus mehreren, unterschiedlichen Modulen zusammen. Dazu gehören unter anderem ein Gestell, eine Antriebseinheit sowie ein verfahrbarer Schlitten, an den verschiedene geometrische Messobjekte geklemmt werden können. Neben der Konstruktion und Auslegung dieser Module, erfolgt die Inbetriebnahme des Messaufbaus, wie auch eine Überprüfung hinsichtlich der Positioniergenauigkeit und Reproduzierbarkeit des Schlittens.
Entwicklung eines kaskadierten Lokomotionssystem mit Sensorik zur Neigungsbestimmung der Auflage. - 53 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2014
Die vorliegende Arbeit gibt einen kurzen Überblick über das biologische Vorbild und den derzeitigen Stand der Forschung in Bezug auf wurmartige Lokomotionssysteme. Verschiedene Sensorarten zur Bestimmung der Neigung von Testobjekten werden vorgestellt. Der Stand des Forschungsobjektes \grqq Chainbot\grqq{} an der TU Ilmenau wird erläutert, sowie welche Veränderungen an diesem im Rahmen dieser Arbeit vorgenommen werden. Des Weiteren wird die Neukonzipierung der Testumgebung zur Erprobung des \grqq Chainbot\grqq{} in den einzelnen Bereichen erklärt. Auf Grundlage der Änderungen an der Wurmrobotik und der Testumgebung wird erläutert, inwieweit die Benutzeroberfläche und die Kommunikation überarbeitet wird. Abschließend werden die Ergebnisse dieser Arbeit zusammengefasst und zukünftige Aufgabenfelder aufgezeigt.
Entwicklung eines kaskadierten wurmartigen Lokomotionssystems mit Sensorik zur Haftbedingungsprüfung. - 57 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2014
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Inbetriebnahme eines viersegmentigen wurmartigen Lokomotionssystems und der Integration eines Maussensors zur Schlupferkennung in den Roboter. Dazu wurde die Elektronik des Roboters programmiert. Hierzu gehört die Motorregelung, die Kommunikation innerhalb des Wurms über den CAN-Bus sowie das Auslesen des Maussensors. Weiterhin wird die aus dem Maussensor gewonnene Information zur Absolutpositionsmessung jedes Segments verwendet. Sollte es in einem der Wurmsegmente zu Schlupf kommen, wird automatisch das Gangmuster des Roboters angepasst. Dadurch kann der Roboter auch größere Steigungen überwinden. Diese Informationen werden über ein Funkmodul an einen Computer gesendet und in einer Matlab-Benutzeroberfläche angezeigt.
Entwicklung radbasierter Lokomotionssysteme. - 122 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
In dieser Arbeit wird im aktuellen Forschungsthema radgetriebener Lokomotionssysteme mit Mecanumrädern mittels theoretischer Untersuchungen anhand von Bahnkurvengleichungen derartiger Systeme die Modifikation vorhandener Strukturen vor ihrer experimentellen Umsetzung getestet. Anhand einer Analyse des Standes der Technik mit Hilfe einer PATON-Recherche wird die Grundlage für eine konzeptuelle Modifikation vorhandener Systeme geschaffen und ein Überblick über konventionelle und neuartige Systeme gewonnen. Hierbei werden sowohl Radkonstruktionen als auch Fahrwerkskonfigurationen untersucht. Zur Untersuchung der Systeme werden kinematische Analysen ausgewählter konventioneller und neuartiger Fahrwerkskonfigurationen durchgeführt und die Bahnkurvengleichungen der Systeme hergeleitet. Zur Veranschaulichung der Bewegungsfreiheit der Systeme werden ausgewählte Bahnkurvengleichungen simuliert und analysiert. Dabei wird vor Allem die Modifikation eines Mecanumrades mit veränderlichem Winkel zwischen Rollen- und Radachse unter Variation der Antriebsgeschwindigkeiten untersucht. Anschließend wird auf Basis der vorangehenden Ergebnisse eine Anpassungskonstruktion für einen Prototyp eines solchen neuartigen Rades konzeptuell umgesetzt, indem verschiedene Technische Prinzipien zum Einsatz kommen und auf ausgewählte konstruktive Problematiken eines solchen Systems eingegangen wird. Ein grober Entwurf der Anpassungskonstruktion zum omnidirektionalen Rad mit verstellbarem Winkel zwischen Rollen- und Radachse als Modifikation des konventionellen Mecanumrades bildet den Abschluss der Arbeit als Basis zur Weiterentwicklung.