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Taktiles Sensorarray zur Messung von Normal- und Scherkräften

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

Kurzbeschreibung (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.

Typ des Eintrags: Diplom- oder Magisterarbeit
Erschienen: 2000
Autor(en): Erlmann, Martin
Titel: Taktiles Sensorarray zur Messung von Normal- und Scherkräften
Sprache: Deutsch
Kurzbeschreibung (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.

Freie Schlagworte: Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, Drucksensoren Piezoresistiv, Normalkraftmessung, Scherkraftmessung, Sensor taktil
Fachbereich(e)/-gebiet(e): Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik
Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen
Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen > Mikrotechnik und Elektromechanische Systeme
Hinterlegungsdatum: 07 Sep 2011 16:35
Zusätzliche Informationen:

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)

ID-Nummer: 17/24 EMKD 1478
Gutachter / Prüfer: Jungmann, Dipl.-Ing. Markus ; Schlaak, Prof. Dr.- Helmut Friedrich
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