An approach to the dynamics and kinematical control of motion systems consisting of a chain of bodies. - In: ROMANSY 18 - robot design, dynamics and control, (2010), S. 457-464
Some theoretical investigations of the motion of a straight chain of mass points interconnected with kinematical constraints are considered. The ground contact can be described by dry (discontinuous) friction. The controls are assumed in the form of periodic functions with zero average, shifted on a phase on concerning each other. Thus, there is a spreading wave along the chain of point masses. In the case of small friction we derive a condition for the locomotion of the center of the mass with the help of an average method. It is shown that, using spedified control motion is possible not only in the case of isotropic friction, but also in the direction of the greater friction in the case of non-isotropic friction. The received theoretical results can be used for the development of mobile robots applying the principles of the motion outlined above.
Development of an adaptive support device for the prevention of bedsores. - In: Crossing borders within the ABC, (2010), S. 47-49
http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=16905
A contribution to the amoeboid locomotion of mobile robots. - In: Joint 41st International Symposium on Robotics and 6th German Conference on Robotics 2010 (ISR/ROBOTIK 2010), (2010), S. 1152-1157
Verfahren und Anlagenprototyp zur Herstellung dünnwandiger Hohlzylinder aus Silikonelastomer mit integrierten Fluidkammern und -kanälen. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2010. - Online-Ressource (PDF-Datei: XII, 198 S., 9,91 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2010
Parallel als Druckausg. erschienen
Die minimal-invasive Chirurgie gewinnt innerhalb der invasiven Therapieverfahren weiterhin an Bedeutung, verspricht man sich davon doch eine schnellere Genesung des Patienten, verbunden mit einer Reduktion der finanziellen Aufwände für das Gesundheitssystem. Zu diesem Zweck werden Lokomotionssysteme benötigt, die sich aktiv in den natürlichen Körperhöhlen des Patienten fortbewegen können, um Arbeitskanäle und Operationswerkzeuge des Chirurgen von außen zum gewünschten Operationsfeld zu transportieren. Vollständig nachgiebige, miniaturisierte Systeme mit wurmartiger Fortbewegung sind dabei im Fokus der internationalen Entwicklungen. Eine wesentliche Limitation bei der Entwicklung und weiteren Miniaturisierung solcher Lokomotionssysteme besteht durch die verfügbaren Herstellverfahren. Die vorliegende Arbeit stellt ein neues Verfahren und einen Anlagenprototyp zur Herstellung dünnwandigen Hohlzylinders aus Elastomer vor, in deren Wandung im Rahmen des Verfahrens Fluidkammern und -kanäle integriert werden. Durch Befüllung der Miniaturfluidsysteme mit Fluid und Steuerung des ein- bzw. ausgepumpten Fluidvolumens, kann eine zielgerichtete Verformung der Kammern erzeugt werden. Durch Ausstattung des Hohlzylinder mit einer ganzen Reihe von Kammern und Kanälen soll so im Rahmen weiterer Entwicklungen eine peristaltische Sonde entstehen, die sich wurmartig im Wirbelkanal fortbewegen kann. Das vorgestellte Verfahren besteht aus den folgenden Schritten: 1. Auf einen Metallstab wird durch Tauchen (Dip-Coating) eine lösbare Trennschicht aus Photoresist aufgebracht. 2. Anschließend wird auf der Trennschicht und ebenfalls durch Tauchen eine erste, die innere Schicht aus Silikonelastomer erzeugt. 3. Diese Silikonschicht wird durch Aufsprühen (Spray-Coating) unter Nutzung spezieller Prozeßparameter mit Photoresist beschichtet, welches anschließend mittels Laser-Lithografie belichtet wird. 4. Nach dem Entwickeln, Spülen und Trocknen verbleiben auf der Oberfläche der Silikonschicht Resiststrukturen, die die späteren Fluidkammern und Zuläufe repräsentieren. 5. Diese Resiststrukturen sind Platzhalter für das innere, später mit Fluid gefüllte Volumen, wenn in einem weiteren Schritt erneut durch Tauchen die äußere Silikonelastomerschicht aufgebracht wird. In Anlehnung an die klassische Gießerei- und an die Mikrosystemtechnik können die Resiststrukturen auch als Opferstrukturen bezeichnet werden. 6. Anschließend wird der entstandene Silikonkörper mit entsprechenden Schlauchzuleitungen verbunden und über diese wird Lösungsmittel zugeführt, welches die Resiststrukturen auflöst. 7. Nach dem Spülen der Kammern und Zuläufe können diese mit dem Arbeitsfluid (z.B. sterile, isotonische Kochsalzlösung) befüllt werden.
http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn=urn:nbn:de:gbv:ilm1-2010000312
Motion of two interconnected mass points under action of non-symmetric viscous friction. - In: Archive of applied mechanics, ISSN 1432-0681, Bd. 80 (2010), 11, S. 1317-1328
This paper deals with the analysis of a one-dimensional motion of two mass points in a resistive medium. The force of resistance is described by small non-symmetric viscous friction acting on each mass point. The magnitude of this force depends on the direction of motion. The mass points are interconnected with a kinematic constraint or with an elastic element. Using the averaging method the expressions for the stationary "on the average" velocity of the systems's motion as a single whole is found. In case of a small degree of non-symmetry an explicit expression for the stationary "on the average" velocity of the system is derived. For the other case we obtained algebraic equations for the corresponding stationary velocity.
http://dx.doi.org/10.1007/s00419-009-0373-3
Ein Beitrag zur Mehrkörperdynamik-Simulation von Nanopositionier-und Nanomessmaschinen mittels spezifischer Modellelemente. - Ilmenau : ISLE, 2010. - 154 S. Zugl.: Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2010
Gegenstand der Dissertationsschrift ist die Untersuchung des dynamischen Verhaltens von Nanopositionier- und Nanomessmaschinen (NPMM) als mechatronisches System im Allgemeinen, sowie einer vertikalen Positioniereinheit und deren funktions- und präzisionsbestimmender Baugruppen im Speziellen. Dabei erfolgt die Dynamiksimulation mit Modellen auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen. Minimalmodelle der NPMM dienen in Verbindung mit Asymptotischen Methoden dazu, analytische Lösungen zur Beschreibung des stationären Verhaltens zu entwickeln. Durch den Vergleich der analytischen Ausdrücke für die stationären Amplituden mit experimentell ermittelten Werten wird die Bestimmung von messtechnisch schwer zugänglichen Parametern der NPMM möglich. Komplexe mechatronische Modelle der gesamten NPMM basieren auf der Einbindung realitätsnaher spezifischer Teilmodelle in das Virtuelle Prototyping. Es wird das Verhalten von Kugelbuchsenführungen, Messspiegelecken (einschließlich ihrer Lagerung über Kugel-V-Nut-Paarungen), Gestellelementen und Antriebseinheiten aus Grob-Feintrieb-Kopplungen mit großer Modelltiefe erfasst und analytisch / numerisch untersucht. Für die Parameteridentifikation bei Präzisionsführungen kommt ein speziell entwickelter Reibungsprüfstand zum Einsatz, der die genaue Analyse von Haft-Gleit-Übergängen ermöglicht. Basierend auf grundlegenden Untersuchungen u.a. zu Reibungseinflüssen werden die Grenzen der Positionierung aus Sicht der Dynamik diskutiert. Der in dieser Arbeit gewonnene Kenntnisstand zur computergestützten Dynamiksimulation einer z-Achse kann auf mehrachsige Positioniersysteme erweitert werden. Die Modellierung der o.g. Baugruppen kann als Basis für den Aufbau einer umfassenden Modellbibliothek für das Virtuelle Prototyping dienen.
Modelling of sound propagation of technical systems for real-time VR-applications. - In: Mechanika, ISSN 1392-1207, 2010, Nr. 4(84), S. 33-37
Medical sensor placement with a screw motion. - In: Actuator 10, (2010), S. 1047-1050
In order to use dry electrodes for Electroencephalography (EEG), a direct contact between electrode and scalp as well as a sufficient interfusion of the detaining layer of hair is necessary. The aim of the present development is a fluidic driven, compliant structure (actuator) of biomedical silicone, for positioning of one or more dry electrodes on the scalp while performing a screw motion. An analytic model was obtained for the geometrical parameterization of the structure and finite element method simulations were performed. The results of the parameter studies showed, that the number of rounded cones has no significant influence on the maximum relative rotation angle. The mean displacement along z direction is rising with increased number of rounded cones. Concurrently, the ratio of mean displacement and relative rotation angle increases as well. Smaller radii of the cones promote higher relative rotation angles at distinct pressure rates. For manufacturing of the structures good the transfer molding technique proved to be adequate. The motion behavior of the prototype showed good qualitative correlation with the simulation results.
Thermal controlled expansion actuator for valve applications. - In: Actuator 10, (2010), S. 947-950
In solar heat installations the by out gassing from the solar fluid emitted gases has to be discharged from the system in continuous periods to guarantee whose secure and efficient function. In line with this article the devel-opment of a novel expansion actuator for valve applications shall be illustrated, which allows a regular and complete stand - alone de - airing of solar heat installations. The special feature of this innovation is that the expansion actuator does not need an external power supply and that there is no need for control electronic and sensor systems.
Actuation of magnetic beads due to analogous position control by means of electromagnetic fields. - In: Actuator 10, (2010), S. 685-688
This paper refers to the positioning of magnetic beads independent from the arrangement of the electromagnets used. To demonstrate the off-axis positioning of magnetic beads such as ferrofluid droplets, ferrogels or ferroelastomers a basic assembly consisting of two electromagnets, a laser sensor and a FPGA is used. The controller is designed by means of a model of the plant which is described by nonlinear ordinary differential equations. Finally, the parameters of the control law are adjusted due to results of system identification and the controller itself is implemented on the FPGA. The latter actuates each electromagnet based on the derived control strategy whereat the dynamics behaviour of the positioning is characterised by a user-defined time constant. Experimental investigations confirm that the desired dynamic behaviour can be achieved.