Vom Schneckententakel zum nachgiebigen Aktuator. - In: Bionik: Patente aus der Natur, (2009), S. 247-252
Einleitung - Ein Blick in die Natur führte zu der Entwicklung eines neuen nachgiebigen, pneumatisch angetriebenen Aktuators. Hierfür wurde die Bewegung der Tentakel von der Weinbergschnecke (helix pomatia L.) untersucht und die Vorteile der biologischen Struktur analysiert. Auffällig ist der enorme teleskopartige Hub der Tentakel bei gleichzeitig geringem Durchmesser. Des Weiteren sind unter anderem der Schutz der empfindlichen Sinneszellen am Ende der Tentakel sowie eine planare Oberfläche im eingezogen Zustand der Tentakel zu nennen. Die Schnecke als Ganzes kann hierbei als ein geschlossenes fluidisches System betrachtet werden. Material und Methoden - Als erstes wurde vom biologischen Objekt ein einfaches geometrisches Parametermodell abgeleitet. Danach wurde die Finite Elemente Methode angewendet, (Ansys ®) mit der die Verschiebung des Strukturzentrums (Hub) in Abhängigkeit der aufgebrachten inneren Druckbelastung untersucht wurde. Als Material wurde Silikongummi (Elastosil ®) verwendet, welches innerhalb der Simulation mit Hilfe des hyperelastischen Materialgesetzes von Yeoh (3. Ordnung) abgebildet wurde. Die Silikonparameter wurden über uniaxiale Zugversuche ermittelt. Ergebnisse und Diskussion - Bei Variierung der geometrischen Modellparameter ist es möglich, kontinuierliche Bewegungsbahnen des Strukturzentrums oder Bewegungen mit einem oder mehreren (gestuften) Durchschlagphänomenen zu erzeugen. Hierbei ist mono- oder bistabiles Verhalten möglich. Zum Einstellen der Bewegung des Strukturzentrums wird das geometrische Verhältnis zwischen Radius und Dicke herangezogen. Anschließend wurden verschiedene Demonstratoren gefertigt, deren Bewegungsbahnen experimentell untersucht wurden. Der Vergleich der simulierten Bewegungsbahndaten mit den Daten der realen Struktur führte zu guter qualitativer und einer akzeptablen quantitativen Übereinstimmung. Zusammenfassung - Der entwickelte nachgiebige Mechanismus hat ein viel versprechendes Potential bei der Sensorpositionierung. Weitere Anwendungen in der Medizintechnik erwachsen aus der Verwendung von nachgiebigen und zugleich biokompatiblen Materialen.
A contribution about ferrofluid based flow manipulation and locomotion systems. - In: 11th International Conference on Electrorheological Fluids and Magnetorheological Suspensions, (2009), 1, S. 012116, insges. 4 S.
With the background of developing apedal bionic inspired locomotion systems for future application fields like autonomous (swarm) robots, medical engineering and inspection systems, this article presents a selection of locomotion systems with bifluidic flow control using secondary low viscous fluid by magnetic fields locomotion of objects or the ferrolfuid itself can be realised. The locomotion of an object is caused in the first example by a ferrofluid generated flow of the secondary fluid and in the second and third case by the direct alteration of the ferrofluid position.
http://dx.doi.org/10.1088/1742-6596/149/1/012116
Locomotion based on nonlinear magneto-elastic elements. - In: 11th International Conference on Electrorheological Fluids and Magnetorheological Suspensions, (2009), 1, S. 012100, insges. 4 S.
In this paper we discuss an approximately steady motion of two equal mass points, connected by an non linear magneto-elastic element. It is supposed that the system moves along a straight line in the presence of internal excitaiton and non symmetric Coulomb dry frictional force acting from the surface upon each mass point opposite to the direction of motion. Thereby, the magnitude of this force is also dependent on the direction of motion. Excitation is carried out due to action internal harmonic forces. Such forces arise for a spring made of a magnetziable elastic material by the influence of an external magnetic field.
http://dx.doi.org/10.1088/1742-6596/149/1/012100
Improved adaptive controllers for sensory systems - first attempts. - In: Modeling, simulation and control of nonlinear engineering dynamical systems, (2009), S. 163-178
Motion of a chain of three point masses on a rough plane under kinematical constraints. - In: Modeling, simulation and control of nonlinear engineering dynamical systems, (2009), S. 61-70
Sensor placement with a telescoping compliant mechanism. - In: 4th European Conference of the International Federation for Medical and Biological Engineering, (2009), S. 1987-1989
Issledovanie lokomocii gibkogo červja na osnove reducirovannoj modeli :
Analysis of a flexible worm locomotion based on a reduced method. - In: Problems of mechanics, ISSN 1512-0740, (2008), No. 3(32), Seite 16-22
Richtiger Name des 1. Verfassers: Emil Kolev
Mobile robots based on vibrational systems and dry friction. - In: Robot design, dynamics, and control, (2008), S. 51-59
The paper deals with non-classical locomotion systems. In the first part the motion of a chain of interconnected mass points in a straight line placed on a rough surface and connected by kinematical constraints is considered. It is supposed that the system experience small non-symmetric Coulomb dry friction acting on each mass point. The magnitude of this force depends on the direction of motion. The expression for the stationary "on the average" velocity of the motion of the system as a single wohole is found. In the second part the motion of two mass points connected by a linear spring when the coefficient of friction does not depend on the direction of motion is discussed. The drive system consists of two unbalanced rotors. Due to the change of normal force in dependence on time non-symmetry of friction is present. It is shown, that the change of the direction of motion is possible without changing the direction of rotation of the rotors.
Method for designing new technical systems based on a transparent morphological cube with the use of the tree-like classifications. - In: Prospects in mechanical engineering, (2008), S. 4
. - Online-Ressource (PDF-Datei: 280,1 KB)
http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=18302
RoboCup-Player "LUKAS" - an object of interdisciplinary research and a benchmark problem in mechatronics. - In: Prospects in mechanical engineering, (2008), insges. 2 S.
http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=18108