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Stoffelshaus, Nicole;
Ein Beitrag zur Optimierung des Wissenstransfers in der Einzelfertigung. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2020. - 1 Online-Ressource (XVI, 176 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2020

Wissen entwickelt sich immer mehr zur wichtigsten Ressource der Unternehmen. Besonders in der Einzelfertigung stellt das Wissen erfahrener Mitarbeiter ein kritisches Erfolgspotenzial zum Erhalt der Wettbewerbsfähigkeit sowie zu Auf- und Ausbau von Wettbewerbsvorteilen dar. Bedingt durch die charakteristischen Eigenschaften der Einzelfertigung, wie wenig detaillierte Arbeitsvorgaben, große Arbeitsinhalte und eine hohe Komplexität von Produkten und Prozessen, ist ein umfangreiches Spezial- und Erfahrungswissen zur qualitäts- und zielgerichteten Durchführung der Arbeitshandlungen unerlässlich. Zum Erhalt dieser wichtigen Ressource in der Einzelfertigung und zur Reduzierung des Risikos des Wissensverlustes bei Ausscheiden erfahrener Mitarbeiter bedarf es der Etablierung effizienter Lösungen. Übliche Methoden zum Wissenstransfer sind hierzu jedoch aufgrund der charakteristischen Eigenschaften der Einzelfertigung sowie zumeist fehlender Betrachtung der komplexen Wissensstruktur erfahrener Mitarbeiter zur Regulation der Arbeitshandlungen in der Einzelfertigung nur bedingt geeignet. In der vorliegenden Arbeit wird daher eine Methode entwickelt, die es ermöglicht, die Wissensinhalte der komplexen Wissensstrukturen erfahrener Mitarbeiter zur erfolgreichen Handlungsdurchführung in der Einzelfertigung zu heben und auf junge Mitarbeiter zu übertragen. Hierzu wird zunächst, basierend auf arbeitspsychologischen Theorien zur Handlungsregulation, die Beziehung zwischen dem Wissen des erfahrenen Mitarbeiters und dessen Handeln im Arbeitsprozess herausgearbeitet. Ausgehend von diesen Erkenntnissen werden die Anforderungen an die Methode definiert sowie eine allgemeingültige Referenzmethode zum Einsatz in der Einzelfertigung entwickelt. Anschließend wird, basierend auf der Referenzmethode, eine, an den Einsatzbereich adaptierte, spezifische Methode in einem systematisch geleiteten partizipativen Verfahren mit Mitarbeitern der Dampfturbinenfertigung der Siemens AG am Standort Mülheim an der Ruhr erarbeitet und angewandt. Die multifaktorielle Wirksamkeit der entwickelten Methode sowohl für die anwendenden Mitarbeiter, den Anlernprozess und die Organisation als Ganzes durch die erfolgreiche Übertragung des Spezial- und Erfahrungswissens erfahrener Mitarbeiter konnte anhand der Ergebnisse der Vorversuche sowie durch Expertenbefragungen bestätigt werden.



https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2020000201
Kruse, Adrian;
Techniken der Untersuchung und Aufklärung von Straßenverkehrsunfällen mit Wild. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2020. - 1 Online-Ressource (XI, 179 Seiten). . - (Berichte aus der Biomechatronik. - Band 16)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2020

Bei reklamiertem Wildschaden am Automobil kann die Aufklärung, ob es sich tatsächlich um einen Wildunfall gehandelt hat, nur interdisziplinär erfolgen. Allein die Untersuchung der Haare oder einer Blutspur genügt nicht für eine sichere Aussage, ob ein Wildunfall stattgefunden hat. Gleichermaßen entscheidend sind das Schadenbild am Fahrzeug, die Spuren am Unfallort sowie die Einlassungen zum Unfallhergang. Zur Sicherung und Auswertung dieser Beweise gibt es bis heute kein standardisiertes technisches Procedere. Dieses auf wissenschaftlicher Grundlage gerichtssicher zu erarbeiten war die zentrale Zielsetzung dieser Arbeit. Am Fahrzeug verbleiben in den meisten Fällen als Anhaftungen nur wenige Haare und mitunter auch Blut. Diese sind die Beweismittel, welche zur Untersuchung und Bestimmung der Tierart genutzt werden können. Blutspuren am Fahrzeug werden bisher selten gesichert. Dabei lässt sich angetrocknetes Blut am Fahrzeug nach Abkratzen mit Hilfe eines scharfen Gegenstandes wie z.B. einer Rasierklinge in einer Folientüte einfach sichern. Noch besser ist die Sicherung der Blutspur mit einem DNA-freien Wattestäbchen. Die Haare sollten nicht mit Klebefolien gesichert werden. Zur Untersuchung müssten die Haare später vom Kleber getrennt werden, was mitunter nicht zerstörungsfrei gelingt. Weiterhin ginge das Haar bei längerer Anhaftung mit dem Kleber eine Verbindung ein. Eine Kontaminierung mit dem Klebstoff der Klebefolie könnte nicht ausgeschlossen werden. Besser ist es, die Spuren in Pergamintüten zu sichern. Die Haaruntersuchung zur Feststellung der Tierart und der Elementverteilung im Haar erfordert eine systematische Vorgehensweise. Dabei sind zur Reproduzierbarkeit der Ergebnisse zuerst die zerstörungsfreien Methoden anzuwenden. Die Beobachtungen sollten im Bild dokumentiert werden. Als Erstes erfolgt die makroskopische Darstellung zur Dokumentation von Haarlänge und Farbgebung. Danach sollte eine Voruntersuchung mit der Lupe erfolgen, um die Lage von Wurzel und Spitze zu ermitteln. Nicht immer liegen zur Untersuchung vollständige Haare vor. Unter dem Mikroskop mit Kamera erfolgt anschließend über die definierten Haarabschnitte die Dokumentation. In einigen Fällen lässt sich bereits nach dieser Untersuchung durch die Betrachtung der Medulla die Tierart feststellen. Im Rasterelektronenmikroskop lässt sich die äußere Rindenschicht des Haares aufgrund der größeren Schärfentiefe deutlich darstellen. Diese gibt weitere Anhaltspunkte zur Tierartbestimmung. Immer sollte eine weitergehende Untersuchung zur Bestimmung der Elemente im Haar durchgeführt werden. Diese kann in Kombination mit im Rasterelektronenmikroskop integrierten oder separaten Geräten erfolgen. Zur Feststellung, welche chemischen Elemente im Haar vorkommen, und wie sich diese in Haaren von Tieren in der Natur zu behandelten Haaren unterscheiden, wurde mit dem im Rasterelektronenmikroskop integrierten EDRS die Messung der Elementmengen durchgeführt. Bei den Haaren handelt es sich um inhomogene Proben. Durch die Messung an verschiedenen Abschnitten mehrerer Haare konnten Unterschiede zwischen manipulierten und nicht manipulierten Haaren aufgezeigt werden. Die Messungen zu den Elementen wurden in einer Datenbank zusammengefasst, um einen schnellen Abgleich der Ergebnisse zu ermöglichen. Bei Verfügbarkeit ausreichender Mengen an Haarmaterial oder gesicherter Blutspur kann die Tierart mit Hilfe der DNA-Analyse ermittelt werden. Bei dieser Methode kommt es allerdings zur vollständigen Vernichtung der Beweismittel, da die Haare zur DNA-Gewinnung aufgelöst werden. Die Schäden an den Fahrzeugen sind bei einem Wildunfall von mehreren Faktoren abhängig. Unterschiede ergeben sich durch die Karosserieform und die Art des Fahrzeuges, die Relativgeschwindigkeit, die Größe und Masse des Tieres sowie die Anstoßkonstellation. Zum Abgleich, ob ein Schadenbild am Fahrzeug einem Tier zugeordnet werden kann, wurden Lichtbilder von mit Tieren kollidierten Fahrzeugen gesammelt. Die Spuren an den Fahrzeugen wurden ausgewertet, soweit es sich um gesicherte Wildunfälle handelte. Damit lässt sich nach der Feststellung der Tierart anhand der Antragspuren das Schadenbild abgleichen. Die wesentlichen Bilder und technischen Daten zum Fahrzeug wurden in einer eigens dafür erstellten Datenbank gesammelt. Teilweise konnten die Fahrzeuglenker befragt werden, welche dann weitere (subjektive) Angaben zum Unfallhergang gaben. Wichtig für die Beurteilung sind die Lichtbilder mit den Beschädigungen und der Spurenlage. Da selten alle Information zum Wildunfall in der Datensammlung vorliegt, wurde eine einfache Differenzierung zur Qualität mit einem "Fünfsternesystem" erarbeitet. Die Vergleichsfälle in der Datenbank kommen aus drei Datenquellen. Diese sind (1) nachgewiesene Wildunfälle aus Gutachten, (2) am Unfallort aufgenommene Wildunfälle und (3) Schadenbilder aus selbstdurchgeführten Versuchen.



https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2020000056
Wittmann, David;
Konzeption und Untersuchung stereoskopischer Visualisierungssysteme für Flugsicherungsaufgaben
1. Auflage. - Göttingen : Sierke Verlag, 2019. - ix, 305 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2018

ISBN 978-3-96548-021-6

Fluglotsenarbeitsplätze in den Kontrollzentren der Flugsicherung verfügen über ein zentral angebrachtes Radardisplay. Die laterale Position der Luftfahrzeuge wird auf einer kartenähnlichen Luftlagedarstellung zweidimensional anzeigt. Die Flughöhe wird alphanumerisch auf einem zusätzlichen Beschriftungsfeld eingeblendet. Die Verknüpfung dieser Informationen zu einem fusionierten Verkehrsbild stellt hohe Anforderungen an die Fluglotsen. Es wird angenommen, dass eine integrierte, dreidimensionale Darstellung eine Unterstützung für bestimmte Aufgaben der Flugsicherung bietet. In diesem Zusammenhang beschäftigt sich die vorliegende Arbeit mit der Eignung stereoskopischer 3D Displays als zentrales Anzeigeelement von Fluglotsenarbeitsplätzen. Basierend auf einer Anforderungsanalyse sowie unter Einbezug relevanter Gestaltungsrichtlinien und -normen wurde ein prototypischer Arbeitsplatz entwickelt. Dieser wurde im Rahmen der Arbeit zur Durchführung zweier Studien verwendet, deren Zielsetzung die vergleichende Untersuchung von 2D- und 3D-Luftlagedarstellungen im Nutzungskontext ist. Im Zuge des ersten Versuchs wurde die Erkennung potentieller Kollisionsgefahren zwischen Luftfahrzeugen als relevante Aufgabe aus dem Spektrum der Flugsicherung herausgegriffen. Das Probandenkollektiv bestand dabei aus Fluglotsen, Piloten und Laien. In Ergänzung des standardisierten Versuchs wurde eine zusätzliche Simulator-Studie im realitätsnahen Umfeld mit aktiven Fluglotsen der Flugsicherung durchgeführt. Der Aufgabenumfang der Anflugkontrolle wurde dabei umfänglich abgebildet. Im Rahmen der Studien konnten bei den stereoskopischen Darstellungen u.a. verlängerte Antwortlatenzzeiten beobachtet werden. Hinsichtlich der Aufgabenerfüllung zeigen die Ergebnisse keine auffälligen Unterschiede zwischen den Anzeigen. Die zudem erhobenen Parameter zur Arbeitsbelastung, Gebrauchstauglichkeit sowie zum Situationsbewusstsein liefern ergänzende Hinweise zu den Eigenschaften stereoskopischer Darstellungen. Die im Zuge der Simulator-Studie mit Fluglotsen durchgeführten Leitfadeninterviews bieten umfangreiche Hinweise zur Gestaltung und Anwendung dreidimensionaler Luftlagedarstellungen im heutigen sowie zukünftigen Nutzungskontext. Die Erkenntnisse der vorliegenden Arbeit leisten einen Beitrag zur Weiterentwicklung der Mensch-Maschine-Schnittstelle an Fluglotsenarbeitsplätzen.



Behrens, Roland;
Biomechanische Belastungsgrenzen für Mensch-Maschine-Interaktionen in der kollaborativen Robotik. - Ilmenau, 2018. - xiv, 195, LIII Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2018

In industriellen Produktionsbetrieben halten kollaborative Roboter verstärkt Einzug, um Menschen bei manuellen Tätigkeiten zu unterstützen. Roboter und Menschen arbeiten zeitgleich und miteinander in gemeinsamen Arbeitsräumen. Die Mensch-Roboter-Kollaboration beschreibt die engste und flexibelste Form dieser arbeitsteiligen Zusammenführung und unterliegt strengen Sicherheitsanforderungen. Sie gewährleisten, dass der kollaborative Roboter kein gesundheitliches Risiko für den Menschen darstellt. Die größten Gefahren für den Menschen gehen von einer Kollision mit dem Roboter oder einer Klemmung von Körperteilen durch den Roboter aus. Für beide Gefahren schreibt ISO/TS 15066 vor, dass der Eintritt einer Verletzung durch die Einhaltung von biomechanischen Belastungsgrenzen zu vermeiden ist. Derzeit verzeichnet ISO/TS 15066 ausschließlich Grenzwerte für Situationen, bei denen die Gefahr von einer Klemmung ausgeht. Grenzwerte für Kollisionen fehlen bisher. Die vorliegende Arbeit schließt diese Lücke. Sie stellt Ergebnisse aus einer umfangreichen Literaturrecherche vor, die den aktuellen Kenntnisstand zu stoßartigen Belastungen und ihren Verletzungsfolgen aufzeigen. Keine der gesichteten Quellen beinhaltet Belastungswerte, die sich zur Festlegung von Grenzwerten eignen, um Menschen vor Verletzungen durch Kollisionen mit einem Roboter zu schützen. Ausgehend von einer sorgfältigen Analyse zu Hergang und Wirkung eines Stoßes wird im weiteren Verlauf der Arbeit eine Probandenstudie entwickelt, deren Design die spezifischen Anforderungen an die gesuchten Grenzwerte erfüllt. Der Methoden- und Versuchsplan sah vor, die Probanden an bis zu 21 Körperstellen mit einem Stoßpendel zu belasten. Im Zuge der Versuche wurde die Belastungsintensität schrittweise erhöht, bis ein Schmerz oder eine leichte Verletzung auftraten (in Form eines Hämatoms oder einer Schwellung). Die Auswertung der Versuche zum Schmerzeintritt ergab eine Tabelle mit den gesuchten Grenzwerten, die sich dazu eignen, ISO/TS 15066 zu ergänzen. Aus dem Studienteil zum Verletzungseintritt gingen aufgrund eines kleineren Probandenkollektivs allenfalls Orientierungswerte hervor. Trotz ihrer Vorläufigkeit vermitteln sie einen interessanten Einblick auf jene Form einer Kollisionsfolge. Der abschließende Vergleich der hier ermittelten Grenz- und Orientierungswerte mit vergleichbaren Sekundärdaten zeigt, dass die Arbeit den aktuellen Kenntnisstand in der Wissenschaft fortschreibt. Darüber hinaus gehen mit den Ergebnissen zahlreiche und interessante Anknüpfungspunkte für weiterführende Arbeiten einher.



Bances, Enrique;
Wireless modular multi-sensor systems for the analysis of mechanical coupling between respiration and locomotion in mammals. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2018. - 1 Online-Ressource (xviii, 120 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2018

Die Kopplung zwischen Fortbewegung und Atmung (Locomotion-Respiration-Coupling LRC) basiert bei Säugetieren nach den gängigen Modellvorstellungen sowohl auf mechanischen als auch neuromuskulären Bindungen zwischen beiden Prozessen. Zur artübergreifenden Analyse dieser Interaktionen fehlt es bisher an einfach anpassbaren, modularen Systemen. Damit fehlt es an belastbaren Messdaten zur Beantwortung der Fragen, wie Fortbewegungszyklen zum Atemfluss beitragen oder wie die Atemmuskelkontraktionen die Fortbewegung beeinflussen. Die meisten der bisherigen artspezifischen Studien konzentrierten sich auf LRC während des Laufens, aber einige analysierten auch andere Aktivitäten wie Radfahren, Fliegen (Vögel) oder Tauchen. In dieser Arbeit wurde basierend auf einem modularen Multisensor-Funksystem eine neuartige Methode entwickelt, die es ermöglicht, die Interaktion zwischen Fortbewegung und Atmung bei Säugetieren zu analysieren. Das entwickelte System besteht aus vier Komponenten für die LRC-Analyse: (1) einer Thoraxbinnendruckmessung basierend auf einem implantierbaren Gerät, (2) ein Volumenstrommodul zur Messung des lokomotorisch getriebenen Luftvolumens (LDV - Locomotor driven air volume) während des Atemzyklus, (3) ein Schrittidentifikationsmodul zur Berechnung des LRC-Verhältnisses (Schritt/Atem) und (4) ein Muskelaktivitätsmodul zur Analyse des Verhaltens des Atemmuskels während der Kopplung. Diese Module sind freizügig kombinierbar. Die drahtlose Kommunikation erlaubt es, Untersuchungen im Freifeld durchzuführen, wobei sich das Tier (oder der Mensch) im Gegensatz zu früheren Studien, in denen sich das Subjekt mit einer konstanten Geschwindigkeit auf einem Laufband bewegt, frei mit einer selbstgewählten Laufgeschwindigkeit bewegen kann. Diese Möglichkeit könnte das Stressniveau von Tieren während der Experimente signifikant reduzieren, die Analyseergebnisse liegen absehbar näher am "natürlichen" Laufverhalten (unrestrained) als jene von Laufbandstudien (restrained). Als experimenteller Test des Systems wurde die Methode am Menschen angewendet. Das Respiratory Flow Module (RFM) wurde basierend auf einer ergonomischen Maske und einem Strömungssensor entwickelt. Das Respiratory Muscles Module (RMM) nutzte vier Oberflächen-Elektromyographie-Sensoren (sEMG) an der Bauch- und Brustmuskulatur. Am Knöchel jedes Beines befanden sich zwei Beschleunigungssensoren, um den Fuß-Boden-Kontakt zu erkennen. Fünfzehn Teilnehmer wurden bei einem Sprint-Lauftest in einem Sportzentrum (50 m x 30 m) der Technischen Universität Ilmenau beobachtet. Die erhaltenen Ergebnisse bestätigten ein variables LRC-Verhältnis von 2:1, 3:1, 4:1 wie in früheren Studien gezeigt wurde, zeigte jedoch zusätzlich im Falle des LDV die Nutzung der annähernd maximal möglichen Amplitude (Vitalkapazität) auf. Das Experiment belegt, dass die neue Methode zur Untersuchung von Säugetieren verwendet werden kann.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000287
Lutherdt, Stefan;
Ein Konzept für die nutzerbezogene Gestaltung von Assistenzsystemen und deren Nutzerschnittstellen. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2017. - 1 Online-Ressource (290 Seiten). . - (Berichte aus der Biomechatronik. - Band 14)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2017

In dieser Arbeit wird gezeigt, dass die Entwicklung von Assistenzsystemen und ihren Schnittstellen bei Nutzung eines neuen Konzeptes (nutzerbezogene Gestaltung von Assistenzsystemen und deren Nutzerschnittstellen NuGASt), erfolgreich durchgeführt werden kann. Die Motivation zur Entwicklung des neuen Konzepts ergab sich aus der Identifikation von Problemen bei der Untersuchung und Beurteilung vorhandener Gestaltungslösungen für eine Nutzerschnittstelle (Fernbedienungen). Um eine Einordnung des Untersuchungsgegenstands "Assistenzsystem" machen zu können, werden einleitend verschiedene notwendige Begriffsbestimmungen und Definitionen vorgenommen sowie eine für diese Arbeit nutzbare Definition von Assistenzsystemen vorgeschlagen. Es wird beschrieben, wie dieses Konzept aus der Analyse vorhandener Entwicklungsmodelle verschiedener Bereiche wie Softwareentwicklung und Usability Engineering abgeleitet und mittels des bekannten Problemlösungsansatzes (s. VDI 2221) entworfen wurde. Im Unterschied zu den untersuchten anderen Konzepten und Modellen ist das Kennzeichen von NuGASt eine frühzeitige Nutzereinbindung bereits vom Start einer Entwicklung an. Außerdem basieren alle Entwicklungsschritte auf Kenntnissen über die späteren Nutzer, ihren Eigenschaften und Befähigungen hinsichtlich der Nutzung des zu entwickelnden Systems. Das Konzept ist strukturell ebenfalls an den Problemlösungsansatz angelehnt, verbindet diesen aber mit Elementen anderer Entwicklungsmodelle und wird ergänzt durch flexibel einsetzbare Rückkopplungen und Nutzerbeteiligungen. Als Kriterium zur Bewertung des späteren Entwicklungsergebnisses wurde die Gebrauchstauglichkeit gewählt (s. DIN ISO EN 9241:11), da sie die mit dem Konzept gewünschte Ausrichtung auf den späteren Nutzer eines Produkts repräsentiert. Es wird die schrittweise Herleitung des Konzepts beschrieben sowie die Überprüfung der Funktions- und Passfähigkeit des Konzepts auf die zu Beginn gestellten Ziele (Entwicklung von Assistenzsystemen und Schnittstellen), was an ausgewählten Beispielen aus Forschungsprojekten belegt wird. Die Ergebnisse der gezeigten Projekte und Evaluationen mit potentiellen Nutzern zeigen, dass durch den Einsatz von NuGASt in Projekten zur Entwicklung von Assistenzsystemen tragfähige Lösungen gefunden werden können, die auch durch die späteren Nutzer akzeptiert werden.



https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017000161
Andrada, Emanuel;
Contributions to the biomechanics of bipedal locomotion - methods and models. - Ilmenau. - 190 Blätter.
Technische Universität Ilmenau, Habilitationsschrift 2017


Roß, Fred; Lutherdt, Stefan; Popp, Ludmilla; Augstein, Manfred; Fischer-Wanat, Dirk; Günther, Denise; Kreikenbohm, Henry; Ament, Christoph; Witte, Hartmut;
Operational concepts and interfaces in real-life environments of high aged users (BUNDSCHUH) :
"Bundschuh - Bedienkonzepte und Schnittstellen im realen Wohnumfeld hochbetagter Nutzer" : Verbundprojekt : Projektlaufzeit 01/2014-12/2016 : gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Förderinitiative "IKT 2000 - Forschung für Innovationen". - Ilmenau : TU Ilmenau, Fachgebiet Systemanalyse. - 1 Online-Ressource (306 Seiten, 12,27 MB). - Förderkennzeichen BMBF 16SV6302K - 16SV6303 -16SV6306. - Verbund-Nummer 01150153

https://edocs.tib.eu/files/e01fb17/896374254.pdf
Görner, Martin;
Locomotion and pose estimation in compliant, torque-controlled hexapedal robots. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2017. - 1 Online-Ressource (viii, 147 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2017

Für die planetare Exploration sowie den Einsatz in Katastrophengebieten sind autonome Laufroboter zunehmend von Interesse. In diesen Szenarien sollen sie den Menschen an gefährlichen oder schwer zugänglichen Orten ersetzen und dort Erkundungseinsätze sowie Probenahmen in schwierigem Gelände durchführen. Unter der Vielzahl an möglichen Systemen bieten im Besonderen kleinere Sechsbeiner einen sehr guten Kompromiss zwischen Stabilität, hoher Beweglichkeit, Vielseitigkeit und einer vertretbaren Komplexität der Regelung. Ein weiterer Vorteil ist ihre Redundanz, die es ihnen erlaubt, den Ausfall einzelner Beine mit geringem Aufwand zu kompensieren. Dementgegen ist die beschränkte Rechenkapazität ein Nachteil der reduzierten Größe. Um diesen auszugleichen und das autonome Agieren in einer unbekannten Umgebung zu ermöglichen, werden daher einfache und effiziente Algorithmen benötigt, die im Zusammenspiel jedoch ein komplexes Verhalten erzeugen. Auf dem Weg zum autonom explorierenden Laufroboter entwickelt diese Arbeit einen robusten, adaptiven und fehlertoleranten Laufalgorithmus sowie eine 6D Eigenbewegungsschätzung für nachgiebige, drehmomentgeregelte Sechsbeiner. Besonders herauszustellen ist, dass alle in der Arbeit vorgestellten Algorithmen ausschließlich die propriozeptive Sensorik der Beine verwenden. Durch diesen Ansatz kann der Laufprozess von anderen Prozessen, wie der Navigation, getrennt und somit der Datenaustausch effizient gestaltet werden. Für die Fortbewegung in unebenem Gelände kombiniert der vorgestellte Laufalgorithmus eine flexible, biologisch inspirierte Gangkoordination mit verschiedenen Einzelbeinreflexen und einer nachgiebigen Gelenkregelung. Hierbei übernimmt die Gangkoordination die zeitliche Steuerung der Schrittfolge, während die Einzelbeinreflexe für eine räumliche Variation der Fußtrajektorien zuständig sind. Die nachgiebige Gelenkregelung reduziert interne Kräfte und erlaubt eine Anpassung der Gelenksteifigkeiten an die lokalen Umgebungsbedingungen sowie den aktuellen Zustand des Roboters. Eine wichtige Eigenschaft des Laufalgorithmus ist seine Fähigkeit, den Ausfall einzelner Beine zu kompensieren. In diesem Fall erfolgt eine Adaption der Gangkoordination über die Erneuerung der Nachbarschaftsbeziehungen der Beine. Zusätzlich verbessern eine Veränderung der Pose und eine Erhöhung der Gelenksteifigkeiten die Stabilität des durch den Beinverlust beeinträchtigten Roboters. Gleich dem Laufalgorithmus verwendet die 6D Eigenbewegungsschätzung nur die Messungen der propriozeptiven Sensoren der Beine. Hierbei arbeitet der Algorithmus in einem dreistufigen Verfahren. Zuerst berechnet er mit Hilfe der Beinkinematik und einer Optimierung die Pose des Roboters. Nachfolgend bestimmt er aus den Gelenkmomentmessungen den Gravitationsvektor und berechnet daraus die Neigungswinkel des Systems. Eine Fusion dieser Werte mit den Nick- und Rollwinkeln der ersten Stufe stabilisiert daraufhin die gesamte Odometrie und reduziert deren Drift. Alle in dieser Arbeit entwickelten Algorithmen wurden mit Hilfe von Simulationen sowie Experimenten mit dem drehmomentgeregelten DLR Krabbler erfolgreich validiert.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017000255
Hoffmeier, Konrad Leopold;
Ein neuer Typus pulsationsfreier linearer Schlauchpumpen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2016. - 1 Online-Ressource (IX, 182 Blätter).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2016

Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Modells für pulsationsfrei arbeitende, lineare Schlauchpumpen sowie der Nachweis der praktischen Realisierbarkeit derartiger Pumpen. Schlauchpumpen sind eine spezielle Form von Pumpen, deren Arbeitsraum aus einem flexiblen Schlauch besteht, in welchem der Fluidtransport durch eine mechanisch aufgeprägte Verformung des Schlauchquerschnittes "erzwungen" wird. Diese Funktionsweise ist bionisch inspiriert von dem aus der Natur bekannten Prinzip der propulsiven Peristaltik in Hohlorganen, weswegen Schlauchpumpen umgangssprachlich auch als Peristaltikpumpen bezeichnet werden. Der entscheidende Vorteil von Schlauchpumpen gegenüber allen anderen Pumpen besteht darin, dass das zu pumpende Fluid ausschließlich mit der Innenseite des Schlauches in Kontakt kommt, so dass eine Kreuzkontamination praktisch ausgeschlossen ist. Insbesondere aus diesem Grund kommen in der Medizintechnik und der Biotechnologie überwiegend Schlauchpumpen zum Einsatz. Neben einer Vielzahl weiterer Vorteile besitzen alle bisher verfügbaren Schlauchpumpen jedoch den Nachteil, dass der von ihnen erzeugte Volumenstrom stark pulsiert. Deshalb eignen sich Schlauchpumpen nur bedingt für präzise Dosieraufgaben. Auch können sich die durch die Pulsation hervorgerufenen Druckschwankungen störend auf ein angeschlossenes fluidisches System auswirken. Den theoretischen Ansatz für die pulsationsfreie Funktionsweise linearer Schlauchpumpen liefert ein von Feller & Schimmelpfennig (2010) vorgestelltes Konzept, welches die zyklischen Volumenänderungen von fünf in Reihe geschalteten Arbeitsräumen beschreibt. Eine in dieser Arbeit vorgenommene Analyse zeigt, dass für die Umsetzung dieses Konzeptes unendlich große Beschleunigungen der die Arbeitsräume bildenden mechanischen Komponenten und des in den Arbeitsräumen enthaltenen Fluides erforderlich wären. Da derartige Beschleunigungen weder realisierbar noch praktikabel sind, wurde unter Berücksichtigung der kinematischer Aspekte wie "Stoß" und "Ruck" ein neues Konzept in Form eines parametrischen Pumpenmodells entwickelt, mit welchem sich die zum pulsationsfreien Betrieb der Pumpe benötigten zeitabhängigen Stößelbewegungen berechnen lassen. Für den praktischen Nachweis der Realisierbarkeit pulsationsfreier linearer Schlauchpumpen wurde ein technischer Demonstrator entwickelt. Die Versuche mit dem Demonstrator zeigten, dass aufgrund des viskoelastischen Materialverhaltens des Pumpschlauches und der endlichen Fertigungsgenauigkeit der verwendeten Komponenten eine gewisse Restpulsation verbleibt. Insbesondere bei kleinen Antriebsdrehzahlen ist diese zum Teil um mehr als eine Größenordnung geringer, als die Pulsation von zwei getesteten, kommerziell verfügbaren Schlauchrollenpumpen.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000688