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Taktiles Sensorarray zur Messung von Normal- und Scherkräften

Erlmann, Martin (2000):
Taktiles Sensorarray zur Messung von Normal- und Scherkräften.
Technische Universität Darmstadt, [Diploma Thesis or Magisterarbeit]

Abstract

Zusammenfassung:

Aufgabe dieser Diplomarbeit war die Entwicklung eines taktilen Sensorarrays zur Messung von Normal- und Scherkräften. Das Sensorarray sollte dabei in Bezug auf Auflösung und Messbereich der taktilen Wahrnehmung der menschlichen Haut entsprechen.

Bedient der Mensch ein Eingabegerät mit dem ein mechanischer Greifer angesteuert wird, so fehlen ihm taktile Informationen über einen mit diesem Greifer gegriffenen Gegenstand. Mit Hilfe eines taktilen Sensors können diese taktilen Informationen am angesteuerten Greifer gemessen und zur Ansteuerung eines sogenannten taktilen Displays am Eingabegerät verwendet werden. Der Bediener des Eingabegerätes hat dadurch das Gefühl, als würde er den mit dem Greifer gegriffenen Gegenstand selbst greifen.

In dieser Arbeit wurden verschiedene Varianten für den Aufbau eines Messpunktes des taktilen Sensorarrays erarbeitet und analysiert. Als Messprinzip wurde das resistive Prinzip, also die Messung einer kraftproportionalen Dehnung über eine Widerstandsänderung, gewählt. Für die geeignetste Variante wurde ein Funktionsmuster konstruiert.

Über einen Stempel werden die zu messenden Normal- und Scherkräfte auf insgesamt vier als Quadrant angeordnete Drucksensorelemente geleitet. Zum Schutz der Sensorelemente und zur Krafteinleitung dienen Silikonkissen. Über Feingewindeschrauben wird eine Vorspannung aufgebracht. Durch den Stempel werden bei Normalkrafteinwirkung alle Membrane der Sensorelemente gleichsinnig, bei Scherkrafteinwirkung gegenüberliegende Membrane gegensinnig ausgelenkt. Dadurch wird eine unabhängige Messung von Normal- und Scherkräften ermöglicht. Das Funktionsmuster wurde für Normalkräfte von 0-1N und für Scherkräfte von 0-0,5N ausgelegt. Die Auflösung soll 0,01N betragen.

Item Type: Diploma Thesis or Magisterarbeit
Erschienen: 2000
Creators: Erlmann, Martin
Title: Taktiles Sensorarray zur Messung von Normal- und Scherkräften
Language: German
Abstract:

Zusammenfassung:

Aufgabe dieser Diplomarbeit war die Entwicklung eines taktilen Sensorarrays zur Messung von Normal- und Scherkräften. Das Sensorarray sollte dabei in Bezug auf Auflösung und Messbereich der taktilen Wahrnehmung der menschlichen Haut entsprechen.

Bedient der Mensch ein Eingabegerät mit dem ein mechanischer Greifer angesteuert wird, so fehlen ihm taktile Informationen über einen mit diesem Greifer gegriffenen Gegenstand. Mit Hilfe eines taktilen Sensors können diese taktilen Informationen am angesteuerten Greifer gemessen und zur Ansteuerung eines sogenannten taktilen Displays am Eingabegerät verwendet werden. Der Bediener des Eingabegerätes hat dadurch das Gefühl, als würde er den mit dem Greifer gegriffenen Gegenstand selbst greifen.

In dieser Arbeit wurden verschiedene Varianten für den Aufbau eines Messpunktes des taktilen Sensorarrays erarbeitet und analysiert. Als Messprinzip wurde das resistive Prinzip, also die Messung einer kraftproportionalen Dehnung über eine Widerstandsänderung, gewählt. Für die geeignetste Variante wurde ein Funktionsmuster konstruiert.

Über einen Stempel werden die zu messenden Normal- und Scherkräfte auf insgesamt vier als Quadrant angeordnete Drucksensorelemente geleitet. Zum Schutz der Sensorelemente und zur Krafteinleitung dienen Silikonkissen. Über Feingewindeschrauben wird eine Vorspannung aufgebracht. Durch den Stempel werden bei Normalkrafteinwirkung alle Membrane der Sensorelemente gleichsinnig, bei Scherkrafteinwirkung gegenüberliegende Membrane gegensinnig ausgelenkt. Dadurch wird eine unabhängige Messung von Normal- und Scherkräften ermöglicht. Das Funktionsmuster wurde für Normalkräfte von 0-1N und für Scherkräfte von 0-0,5N ausgelegt. Die Auflösung soll 0,01N betragen.

Uncontrolled Keywords: Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, Drucksensoren Piezoresistiv, Normalkraftmessung, Scherkraftmessung, Sensor taktil
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design > Microtechnology and Electromechanical Systems
Date Deposited: 07 Sep 2011 16:35
Additional Information:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate,

Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKD 1478

Art der Arbeit: Diplomarbeit

Beginn Datum: 31-07-2000

Ende Datum: 01-11-2000

Querverweis: 17/24 EMKD 1458

Studiengang: Elektrotechnik und Informationstechnik (ETiT)

Vertiefungsrichtung: Mikro- und Feinwerktechnik (MFT)

Abschluss: Diplom (MFT)

Identification Number: 17/24 EMKD 1478
Referees: Jungmann, Dipl.-Ing. Markus and Schlaak, Prof. Dr.- Helmut Friedrich
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