Periodic locomotion of a two-body crawling system along a straight line on a rough inclined plane. - In: ZAMM, ISSN 1521-4001, Bd. 98 (2018), 11, S. 1930-1946
The motion of a two-body limbless crawler along a line of maximum slope on an inclined plane is considered. Dry friction (anisotropic in the general case) acts between the system's bodies and the underlying plane. The motion is excited and controlled by a periodic change in the distance between the bodies. Of most interest is the periodic upward motion of the system, when the velocity of the system's center of mass changes periodically with a period coinciding with that of the excitation. A mathematical model of the crawler is presented. An upper bound for the inclination angles of the plane at which the system can move upward is estimated. This estimate is based on the averaged model, which implies smallness of the coefficient of friction. Numerical and physical simulation is performed to verify the theoretical results and define an applicability area for them.
https://doi.org/10.1002/zamm.201800107
An approach to the estimation of the actuation parameters for mobile tensegrity robots with tilting movement sequences. - In: 2018 International Conference on Reconfigurable Mechanisms and Robots (ReMAR 2018), ISBN 978-1-5386-6380-6, (2018), insges. 8 S.
https://doi.org/10.1109/REMAR.2018.8449871
Object shape recognition and reconstruction using pivoted tactile sensors. - In: Mathematical problems in engineering, ISSN 1563-5147, (2018), Article ID 1613945, insges. 11 S.
https://doi.org/10.1155/2018/1613945
Continuum models for biologically inspired tactile sensors : theory, numerics and experiments. - Ilmenau, 2018. - xi, 164 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2018
In der Biologie existiert ein hoch effizientes und mächtiges Tastorgan: die Sinushaare von Säugetieren. Unter Verwendung dieser Sinushaare können sich Tiere in ihrer Umgebung zurechtfinden, ohne auf die Unterstützung durch andere Sinne angewiesen zu sein, Abstände zu Objekten erkennen, die Oberflächenbeschaffenheit abschätzen und Konturen unterscheiden. Um das Prinzip der Konturerkennung auch in technischen Anwendungen nutzen zu können, werden in dieser Arbeit zunächst die fundamentalen Eigenschaften dieses taktilen Sinnesorgans analysiert: Das Tier erlangt Informationen aus seiner Umgebung, indem es ein langes, schlankes Haar gegen ein Objekt bewegt. Durch die dabei auftretende Verformung des Haares kann der Kontakt in der Lagerung, dem Follikel-Sinus-Komplex, registriert werden. Auf diesen Eigenschaften basierend wird ein unter klaren Annahmen formuliertes, ebenes, quasi-statisches Modell im Rahmen der Kontinuumsmechanik aufgestellt, welches das Problem der Objektabtastung in dimensionsloser Form beschreibt. Nach einer sorgfältigen Analyse des Modells dient dieses dazu die Observablen - jene Informationen, die dem Tier zur Verfügung stehen - zu generieren und im Anschluss, wenn die Observablen bekannt sind, den Kontaktpunkt von Haar und Objekt zu rekonstruieren. Sobald hinreichend viele Kontaktpunkte bekannt sind, kann die Objektkontur abgeschätzt werden. Nachdem die Tauglichkeit der Rekonstruktionsmethode mit Messdaten erfolgt ist, werden die Modellannahmen erweitert. Dies ermöglicht es auch den Einfluss einer elastischen Lagerung, der konischen Form der Haare und einer erweiterten Klasse von Objektkonturen während der Objektabtastung zu bestimmen. Um das Modell zusätzlich zu erweitern und weitere Eigenschaften des biologischen Vorbilds untersuchen zu können, wird auch ein Modell basierend auf der Finiten Elemente Methode verwendet und dessen Ergebnisse denen des kontinuierlichen Modells gegenübergestellt. Mit Hilfe des Finiten Elemente Modells ist es möglich, die Observablen für beliebig geformte Objekte, sowie für vorgekrümmte Haare zu bestimmen. Die entworfenen Modelle können für die Entwicklung von taktilen Sensoren, die Simulation von unterschiedlichen Kontaktbedingungen und die Einschätzung der Lagerreaktionen für diverse Anwendungsgebiete verwendet werden.
Capsubot with an opposing spring: simulation and experiments. - In: MATHMOD 2018 extended abstract volume, (2018), S. 71-72
https://doi.org/10.11128/arep.55.a55251
PC program for the analysis and synthesis of flexure hinges with different notch geometries :
PC-Programm zur Analyse und Synthese von Festkörpergelenken mit unterschiedlichen Aussparungsgeometrien. - In: Vierte IFToMM D-A-CH Konferenz 2018, (2018), insges. 2 S.
https://doi.org/10.17185/duepublico/45331
Influence of the orientation of flexure hinges on the elastokinematic properties :
Einfluss der Orientierung von Festkörpergelenken auf die elastokinematischen Eigenschaften. - In: Vierte IFToMM D-A-CH Konferenz 2018, (2018), insges. 2 S.
https://doi.org/10.17185/duepublico/45330
Object contour scanning using elastically supported technical vibrissae. - In: ZAMM, ISSN 1521-4001, Bd. 98 (2018), 2, S. 298-305
https://doi.org/10.1002/zamm.201600161
A mechanical characterisation on multiple timescales of electroconductive magnetorheological elastomers. - In: Journal of magnetism and magnetic materials, ISSN 1873-4766, Bd. 453 (2018), S. 198-205
https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2018.01.029
Modellgestützte Ermittlung und Bewertung der Formgebungsgrenzen von Rotbuchenfurnier. - Aachen : Shaker Verlag, 2018. - xxx, 241 Seiten. - (Berichte aus der Mechanik)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2017
ISBN 3-8440-5673-4
Gegenstand dieser Arbeit ist die kontinuumsmechanische Beschreibung des Werkstoffes Furnier bei zweidimensionaler Umformung. Die experimentellen Betrachtungen werden an quer gemessertem, industriell hergestelltem Rotbuchenfurnier (Fagus sylvatica L.) durchgeführt. Umformversuche sind dabei Kurzzeitversuche. Auf Basis bekannter Materialmodelle von Vollholz (Kurzzeitbereich) werden verschiedene Umformmodelle für Furnier entwickelt. Besonderes Augenmerk liegt auf der Erfassung der Kennwertdifferenzen zwischen Vollholz und Furnier, der stark von den Parametern Holzfeuchte und Temperatur abhängigen Zug-Druck-Asymmetrie des Werkstoffes sowie des plastischen Verformungspotentials bei Druckbelastung. Darauf aufbauend werden, anhand mikroskopischer Untersuchungen, fertigungsbedingte Werkstoffschädigungen von Furnier (Messerrisse und Oberflächendefekte) charakterisiert und quantifiziert. Die Ergebnisse werden mit Blick auf die bei Vollholz und Furnier stark differierenden mechanischen Werkstoffkennwerte diskutiert und die Kennwertdifferenzen m.H. eines Schichtmodells erfasst. Des Weiteren werden ein neu entwickelter Biegeversuch und eine entsprechende Prüfvorrichtung zur Erfassung der zweidimensionalen Formungseigenschaften von Furnier vorgestellt. Der Schwerpunkt liegt in der Aufzeichnung der Randfaserdehnungen der Biegeprobe m.H. eines digitalen Bildkorrelationsmesssystems. Anhand umfangreicher Versuche werden die Biegeeigenschaften und das Versagensverhalten von Furnier in Abhängigkeit der Parameter Furnierdicke, Holzfeuchte, Faser- und Krümmungsrichtung (offene, geschlossene Furnierseite) ermittelt. Furnier zeigt dabei asymmetrische Biegeeigenschaften sowie ein sehr komplexes Versagensverhalten, mit sukzessiv zunehmender Werkstoffschädigung. Die minimal erreichbaren Biegeradien werden in Bezug auf die daraus resultierenden Oberflächendefekte des Furniers ausgewertet und diskutiert. Im Gültigkeitsbereich der entwickelten Umformmodelle zeigen die Versuchsergebnisse eine gute Übereinstimmung. Hin zu sehr kleinen Radien ist aus den Dehnungsmessungen ersichtlich, dass in der Zugrandfaser die, aus uniaxialen Zugversuchen bekannten, Bruchdehnungen deutlich überschritten werden. Es wird aufgezeigt, wie die zugrunde gelegte Werkstoffmodellbeschreibung zu erweitern ist, um auch diesen Grenzbereich der Furnierformung im Umformmodell abbilden zu können.