Experimentelle Modellparameterbestimmung an einem vorhandenen Lungenmodell bestehend aus nachgiebigen Strukturen. - 88 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010
Ziel dieser Diplomarbeit ist die Untersuchung und Weiterentwicklung eines bestehenden Lungenmodells. Es wird ein Versuchsstand entworfen, der es erlaubt, die mechanischen Eigenschaften des Modells zu ermitteln. Diese Parameter werden mit dem natürlichen Vorbild verglichen. Im Rahmen einer Literaturrecherche werden der Stand der Technik bei Beatmungsverfahren ermittelt und daraus Anforderungen an die Weiterentwicklung des Modells abgeleitet. Die Messungen ergeben einen weiteren Optimierungsbedarf bei einigen Parametern; grundsätzlich ist das Modell jedoch geeignet eine der menschlichen Lunge ähnliche Atemkurve nachzubilden. Zu einer breiten Kompatibilität mit Beatmungsverfahren bedarf es jedoch der Erweiterung des Modells um die Fähigkeit der Spontanatmung. Im Rahmen abschließender konstruktiver Vorbetrachtungen werden geeignete Möglichkeiten zur Realisierung dieser Fähigkeit aufgezeigt.
3D-Visualisierung räumlicher Stabwerksysteme als Basiselemente für neuartige Lokomotionssysteme. - 92 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010
Die Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der 3D-Visualisierung räumlicher Stabwerksysteme als Basiselemente für neuartige Lokomotionssysteme. Im Fachgebiet Technische Mechnik der TU Ilmenau bilden nichtklassische, bein- und radlose, Fortbewegungssysteme einen zentralen Forschungsgegenstand. Basis hierfür bilden unter Anderen komplexe Stabwerkstrukturen mit Linearantrieben, die es ermöglichen, die Schwerpunktlagen der Strukturen zu ändern und mittels dieser Schwerpunktverlagerung eine Fortbewegung dieser Systeme zu generieren. Es werden interaktive 3D-Visualisierungen dieser Systeme für die studentische Ausbildung realisiert werden. Die Softwarelösungen, die in der vorliegenden Arbeit entwickelt werden, sollen den Studierenden helfen, diese komplexen Strukturen in ihrer Funktionsweise verstehen und neue Designvorschläge selber entwickeln zu können. Neben der Lösung der grafischen und medientechnischen Aufgaben im Zusammenhang mit der 3D Visualisierung erfolgt auch eine Auseinandersetzung mit didaktischen Fragen, einschliesslich der Durchführung von Usability-Tests.
Theoretische und experimentelle Untersuchungen an 2D-Lokomotionssystemen mit konturvariabler Gestalt. - 140 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2010
Um eine erhöhte Mobilität zukünftiger Robotersysteme zu sichern, ist die Nutzung neuer, nichtkonventioneller Fortbewegungsprinzipien notwendig. Ein aktuelles Forschungsthema ist die Untersuchung der amöboiden Fortbewegung. Im Rahmen vorheriger Arbeiten am Fachgebiet Technische Mechanik der Technischen Universität Ilmenau wurden bereits Lokomotionssysteme mit diesem Hintergrund entwickelt. In der vorliegenden Master-Arbeit wird das dynamische Bewegungsverhalten eines solchen konturvariablen, apedalen Systems untersucht. Einen Schwerpunkt der Arbeit bildet der Aufbau eines geeigneten FE-Simulationsmodells. Einen weiteren Schwerpunkt stellt die Diskussion des dynamischen Bewegungsverhaltens des Lokomotionssystems anhand der erhaltenen Simulationsergebnisse dar. Abschließend wird das Verhalten des Simulationsmodells mit dem Verhalten des realen Systems verglichen und ein Ausblick auf zukünftig nötige Arbeiten geworfen.
Analyse des Schwingverhaltens von ABS und ESP Befestigungselementen im Fahrzeug. - 138 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010
Die Tendenz in der KFZ-Entwicklung, alle Komponenten immer kleiner und gleichzeitig leistungsfähiger zu gestalten, stellt auch an das ESP (elektronisches Stabilitätsprogramm) erhöhte Anforderungen. Insbesondere Schwingungsanforderungen sind gestiegen. Für FEM-Simulationen für die Absicherung solcher Anforderungen ist die Kenntnis von dynamischen Kennwerten der Aggregate unerlässlich. Die Arbeit beinhaltet die Ergebnisse von Schwingungsuntersuchungen der Elastomer-Befestigungselemente von ABS und ESP im Fahrzeug. Aus diesen Daten sind die dynamischen Kennwerte Steifigkeit und Dämpfung ermittelt. Zusätzlich wurden Einflussparameter auf diese Kenngrößen ermittelt und untersucht.
Untersuchungen zur Funktion von innovativen, schnell schaltenden Magnetventilinjektoren in der Entwicklungsphase und im Serienhochlauf . - 112 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010
Diese Diplomarbeit behandelt Magnetventilinjektoren des Dieseleinspritzsystems Common Rail. Die möglichen Fehlerquellen werden erklärt, analysiert und strukturiert dargestellt. Dabei wird zwischen den Injektorgenerationen mit druckbelasteten Kugelventil (Generation CRI 2-16 und früher) und denen mit druckausgeglichenen Schieberventil (Generation CRI 2-18 und später) unterschieden. Der wichtigste Neuerung beim Generationswechsel CRI 2-16 auf CRI 2-18 ist die geregelte Ankerhubeinstellung. Der Anzug der Magnetspannmutter wird durch Überwachung der Schließdauer geregelt. Der gesamte Prozess, seine Fehlerquellen und Möglichkeiten der Korrektur wurden beschrieben. Als Abschluss wurden zwei Anwendungsbeispiele beschrieben.
Analyse von Motion-Capture-Daten zur Detektion von Bewegungsmustern. - 61 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010
Im ersten Teil der Arbeit wurde das untersuchte Themenfeld abgegrenzt und auf den wissenschaftlichen Stand eingegangen. Die im Umlauf befindlichen Motion-Capture-Systeme wurden vorgestellt und Kriterien sowie Untersuchungsmethoden, mit denen Bewegungsbausteine detektiert werden können, präsentiert. Im Kapitel 2.4 wurde das MTM-Verfahren vorgestellt und als Vorlage, für die in der Arbeit definierten Bewegungsbausteine, genutzt. Die folgende Methodik stellt eine strukturierte Abfolge der Arbeitsschritte dar. Zuerst müssen Bewegungsdaten gewonnen werden. Als nächstes müssen Kriterien gefunden werden, die die definierten Bewegungsbausteine charakterisieren. Ist dies gelungen, können die Kriterien mit Hilfe einer geeigneten Untersuchungsmethode angewandt werden. Die im Kapitel 4 beschriebene Durchführung stellt die Umsetzung, der im Methodikteil beschriebenen "Bewegungsdaten Gewinnung", dar. Mit einem auf Marker basierenden optischen Motion-Capture-System der Firma ART wurden von 3 Probanden Arbeitsverrichtungen aufgenommen. Die Motion-Capture-Daten fließen dann in das Simulationswerkzeug alaska ein. Hier werden sie auf das 3D-Menschmodell "Dynamicus" übertragen, welches die Bewegungsdaten liefert. Auf Grundlagen der gewonnen Bewegungsdaten wurde nun eine Übersicht aller Bewegungsbausteine mit möglichen Kenngrößen angefertigt. Durch das Aufzeigen verschiedener Abfolgen von möglichen Grundzyklen werden typische Arbeitsabläufe vorgestellt. Der Bewegungsbaustein "Werkzeug in der Hand" wird mit einem Abstandskriterium und Geschwindigkeitskriterium zwischen Hand und Werkzeug detektiert. Die Untersuchungsmethode des Vergleichs kommt hierbei zum Einsatz. Am Beispiel der Arbeitsverrichtung "HandelCordlessScrewDriver" wird die Detektierung erfolgreich demonstriert. Der Bewegungsbaustein "periodische Muster" wird an Hand des zeitlichen Verlaufs der z-Koordinate des Werkzeugs detektiert. Diese weißt ein periodisches Muster auf, welches als Kriterium dient. Zuerst wird ein Abschnitt aus dem zeitlichen Verlaufs der z-Koordinate des Werkzeugs als Suchmuster verwendet und mit der Kreuzkorrelation erfolgreich wiedererkannt. Danach wird das Suchmuster durch eine modulierte Sinusfunktion beschrieben und ebenfalls erfolgreich detektiert.
Ein Beitrag zur Entwicklung von nachgiebigen Greiferstrukturen auf Ferroelastomerbasis. - 68 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010
In dieser Arbeit werden ausgewählte nachgiebige, monolithische Greifer auf Basis von Ferroelastomeren untersucht. Dabei wird die zur angestrebten Funktion notwendige reversible Verformung dieser Elastomer-Verbundwerkstoffe, die aus einer Polymermatrix und den darin dispergierten weichmagnetischen Partikel bestehen, durch ein inhomogenes Magnetfeld erreicht, welches strukturintegrierte Mikrospulen erzeugen. Der Einfluss der Geometrie solcher nachgiebigen Strukturen auf das Systemverhalten wird an einem ausgewählten Beispiel mittels computergestützter FEM-Analysen qualitativ untersucht und ausgewertet. Anschließend werden Aussagen zu gezielten Bewegungs- und Greifkraftsteuerung getroffen. Auf Basis der theoretischen Untersuchungen wurden zwei Prototypen gefertigt und erprobt. Die Funktionsfähigkeit beider Systeme wurde nachgewiesen. Abschließend wurde das grundlegende dynamische Verhalten beider Prototypen experimentell untersucht.
Ein Beitrag zur Entwicklung von 2D-Lokomotionssystemen mit konturvariabler Gestalt. - 75 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010
Eine erwünschte erhöhte Mobilität zukünftiger Robotersysteme erfordert in vielen Bereichen die Nutzung neuer, nicht konventioneller Fortbewegungsprinzipien. Ein aktuelles Thema ist die Untersuchung der amöboiden Fortbewegung. Im Rahmen der Bachelor-Arbeit wurde ein apedales amöboides Lokomotionssystem betrachtet, dessen Fortbewegung durch eine konturvariable Struktur, bestehend aus kaskadiert angeordneten und in ihrer Länge veränderbaren Segmenten, ermöglicht wird. Mit Hilfe theoretischer Untersuchungen wurde die Fähigkeit zur Fortbewegung des Systems nachgewiesen. Mittels dieser Untersuchungen wurden weiterhin im Hinblick auf die Fortbewegung des Systems günstige Ansteuerungsstrategien ermittelt. Anschließend erfolgte der konstruktive Entwurf des Systems sowie der experimentelle Nachweis der Funktionsweise mittels eines Prototypen.
Entwicklung eines adaptiven, nachgiebigen Moduls zur Verwendung in einem mechatronischen Antidekubitus-Lagerungssystem. - 103 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010
In der Pflege von wenig mobilen oder immobilen Patienten besteht immer noch das Problem der Wundliegegeschwüre. Ziel ist deshalb die Entwicklung eines neuen Antidekubitus-Lagerungsmoduls. In der vorliegenden Diplomarbeit werden bestehende Erfindungen für die Dekubitusprophylaxe und -therapie, sowie auf dem Markt befindliche Produkte analysiert. Es wird ein Funktionsmodell entwickelt und aufgebaut, mit dem die Funktionsweise bestehender Lagerungssysteme und des geplanten Systems demonstriert werden können, um das Fortschrittspotenzial aufzuzeigen und Tests zur Sensor-/Aktorintegration durchzuführen. Die Konzeption des AD-Lagerungsmoduls wird systematisch nach dem Konstruktionsentwicklungsprozess durchgeführt. Allgemeine Anforderungen an Antidekubitus-Lagerungssysteme werden zusammengetragen und unter Nutzung der Erkenntnisse aus der Analyse von Stand der Technik und des Funktionsmodells ein Konzept für ein AD-Lagerungsmodul erarbeitet, welches gegenüber den zuvor ausgewerteten Produkten und Patenten Verbesserungen und Abgrenzungsmerkmale aufweist. Das entwickelte Konzept wird durch Finite-Elemente-Analysen auf Funktionsfähigkeit geprüft und ist in der Lage, die Dekubitus fördernden Faktoren zu erfassen und ihnen entgegenzuwirken. Das Modul ermöglicht die Einleitung gezielter Reaktionen und Stimulationsbewegungen, die in den untersuchten Patenten und Produkten noch nicht zur Anwendung kommen.
Ein Beitrag zur Entwicklung formvariabler Lokomotionssysteme. - 60 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010
Der Wunsch nach einer erhöhten Mobilität zukünftiger Robotersysteme erfordert in vielen Bereichen die Nutzung neuer, nicht konventioneller Fortbewegungsprinzipien. Ein aktuelles Thema ist die Untersuchung der amöboiden Fortbewegung. Ausgehend von dem biologischen Prinzip wurde im Rahmen der Bachelorarbeit ein nachgiebiges Lokomotionssystem entwickelt, dessen Fortbewegung auf der globalen Formänderung seiner 3D-Struktur, bestehend aus miteinander verbundenen starren und elastischen Segmenten, basiert. Zur Beschreibung des Verformungs- und Bewegungsverhaltens wurden umfangreiche Untersuchungen an einem hergestellten Prototypen durchgeführt und die Fortbewegung des entwickelten Systems experimentell nachgewiesen.