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Entwicklung eines haptischen Displays mit paralleler Kinematik für chirurgische Anwendungen

Kern, Thorsten (2002):
Entwicklung eines haptischen Displays mit paralleler Kinematik für chirurgische Anwendungen.
TU Darmstadt, [Master Thesis]

Abstract

Zusammenfassung:

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der mechanischen Realisation sowie der mathematischen Beschreibung eines haptischen Displays, basierend auf einer Parallelkinematik. Das haptische Display wird bei der Simulation minimalinvasiver, endoskopischer Eingriffe eingesetzt. Die Diplomarbeit fand in einer Kooperation mit der Firma MediLan, Mannheim, sowie dem Fraunhofer-Insitut für graphische Datenverarbeitung, Darmstadt, statt.

Ergebnis dieser Arbeit ist ein parallekinematisches, haptisches Display mit einem Arbeistraum von 150x150x200 mm^3 , in dem es Kräfte bis 5 N in drei Freiheitsgraden darstellen kann. Die Parallelkinematik basiert auf drei im Tetraeder angeordneten Linearaktoren, welche auf eine Stange wirken, an deren Ende das Bedienelement des Arztes angeordnet ist.

Der mechanische Aufbau wurde bezüglich minimaler Reibung und Spiel aller Gelenke und Führungen entworfen. Die geometrischen Größen der Kinematik wurden durch evolutionäre Algorithmen optimiert. Für die Steuerung der Parallelkinematik wurden die mathematischen Hin- und Rücktranformationen zwischen dem bewegtem Koordinatensystem und dem Weltsystem ermittelt. In dem Zusammenhang wurde ausführlich auf die analytischen Grundlagen zur Beschreibung Paralleler Kinematiken eingegangen. Es wurden numerische Lösungsverfahren vorgestellt und Verfahren nach Newton sowie die Regula-Falsi im Rahmen einer für das Projekt geschriebenen Software angewandt.

Weiter beteiligte Firmen:

LinMot - Elektrodynamische Linearaktoren, Schweiz

GRW - Hochpräzisionslager, Reibmoment im Bereich von µNm, Würzburg

Item Type: Master Thesis
Erschienen: 2002
Creators: Kern, Thorsten
Title: Entwicklung eines haptischen Displays mit paralleler Kinematik für chirurgische Anwendungen
Language: German
Abstract:

Zusammenfassung:

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der mechanischen Realisation sowie der mathematischen Beschreibung eines haptischen Displays, basierend auf einer Parallelkinematik. Das haptische Display wird bei der Simulation minimalinvasiver, endoskopischer Eingriffe eingesetzt. Die Diplomarbeit fand in einer Kooperation mit der Firma MediLan, Mannheim, sowie dem Fraunhofer-Insitut für graphische Datenverarbeitung, Darmstadt, statt.

Ergebnis dieser Arbeit ist ein parallekinematisches, haptisches Display mit einem Arbeistraum von 150x150x200 mm^3 , in dem es Kräfte bis 5 N in drei Freiheitsgraden darstellen kann. Die Parallelkinematik basiert auf drei im Tetraeder angeordneten Linearaktoren, welche auf eine Stange wirken, an deren Ende das Bedienelement des Arztes angeordnet ist.

Der mechanische Aufbau wurde bezüglich minimaler Reibung und Spiel aller Gelenke und Führungen entworfen. Die geometrischen Größen der Kinematik wurden durch evolutionäre Algorithmen optimiert. Für die Steuerung der Parallelkinematik wurden die mathematischen Hin- und Rücktranformationen zwischen dem bewegtem Koordinatensystem und dem Weltsystem ermittelt. In dem Zusammenhang wurde ausführlich auf die analytischen Grundlagen zur Beschreibung Paralleler Kinematiken eingegangen. Es wurden numerische Lösungsverfahren vorgestellt und Verfahren nach Newton sowie die Regula-Falsi im Rahmen einer für das Projekt geschriebenen Software angewandt.

Weiter beteiligte Firmen:

LinMot - Elektrodynamische Linearaktoren, Schweiz

GRW - Hochpräzisionslager, Reibmoment im Bereich von µNm, Würzburg

Uncontrolled Keywords: Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, Aktor elektrodynamisch, Haptik, Haptisches Display, Kinematik Berechnung analytisch, Kinematik Berechnung numerisch, Kinematische Struktur parallel, Kugellager, Linearaktor, minimalinvasive Chirugie
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: 31 Aug 2011 10:03
Additional Information:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate,

Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKD 1496

Art der Arbeit: Diplomarbeit

Beginn Datum: 01-11-2001

Ende Datum: 13-02-2002

Querverweis: keiner

Studiengang: Elektrotechnik und Informationstechnik (ETiT) Vertiefungsrichtung: Mikro- und Feinwerktechnik (MFT)

Abschluss: Diplom (MFT)

Identification Number: 17/24 EMKD 1496
Referees: Jungnickel, Dipl.-Ing. Uwe and Schlaak, Prof. Dr.- Helmut Friedrich
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