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Messtechnische Charakterisierung eines netzwerkgestützten Gewebemodells

Neupert, Carsten and Kirthivasan, Sarvesh and Kassner, Sebastian and Werthschützky, Roland (2012):
Messtechnische Charakterisierung eines netzwerkgestützten Gewebemodells.
In: DAGA 2012, Darmstadt, 19.03.2012 - 22.03.2012, pp. 815-816, [Conference or Workshop Item]

Abstract

Das Entwicklungsziel von haptischen Telemanipulationssystemen für minimalinvasive Eingriffe an Weichgewebe besteht in der Gewährleistung von transparentem Verhalten. Bei ideal transparentem Verhalten spürt der Nutzer am haptischen Bedienelement des Systems verlustfrei die mechanische Impedanz des manipulierten Objektes. Um Transparenz erreichen zu können ist folglich die Kenntnis der Impedanz des manipulierten Gewebes notwendig. Zur Messung dieser Impedanz wird ein Messstand entwickelt und aufgebaut. Während der Messung wird eine sinusförmige Kraft im Bereich von bis zu 5 N bei variabler Frequenz von DC…20 Hz in das Messobjekt eingeleitet. Die hohe Nachgiebigkeit des organischen Gewebes erfordert eine definierte Wegamplitude des impedanzgeregelten Systems von bis zu 15mm. Als Kraftquelle wird ein DC-Motor mit nachgeschaltetem Seilgetriebe eingesetzt, um eine lineare Bewegung zur Krafteinleitung in das Messobjekt zu gewährleisten. Zur Verringerung der Messunsicherheit wird die Kraft direkt an der Krafteinleitungsstelle zum Messobjekt gemessen. Die Geschwindigkeitsantwort des Gewebes wird durch Differentiation der Messsignale eines Lasertriangulators bestimmt. Die viskoelastischen Eigenschaften des Gewebes werden durch ein elektro-mechanisches Netzwerk modelliert. Die in der Messung ermittelten charakteristischen Amplituden- und Phasenverläufe der Gewebeimpedanz werden zur Parametrisierung der Netzwerkelemente genutzt. Ergebnis ist eine für den Entwurf des haptischen Systems nutzbare dynamische Beschreibung der mechanischen Gewebeeigenschaften.

Item Type: Conference or Workshop Item
Erschienen: 2012
Creators: Neupert, Carsten and Kirthivasan, Sarvesh and Kassner, Sebastian and Werthschützky, Roland
Title: Messtechnische Charakterisierung eines netzwerkgestützten Gewebemodells
Language: German
Abstract:

Das Entwicklungsziel von haptischen Telemanipulationssystemen für minimalinvasive Eingriffe an Weichgewebe besteht in der Gewährleistung von transparentem Verhalten. Bei ideal transparentem Verhalten spürt der Nutzer am haptischen Bedienelement des Systems verlustfrei die mechanische Impedanz des manipulierten Objektes. Um Transparenz erreichen zu können ist folglich die Kenntnis der Impedanz des manipulierten Gewebes notwendig. Zur Messung dieser Impedanz wird ein Messstand entwickelt und aufgebaut. Während der Messung wird eine sinusförmige Kraft im Bereich von bis zu 5 N bei variabler Frequenz von DC…20 Hz in das Messobjekt eingeleitet. Die hohe Nachgiebigkeit des organischen Gewebes erfordert eine definierte Wegamplitude des impedanzgeregelten Systems von bis zu 15mm. Als Kraftquelle wird ein DC-Motor mit nachgeschaltetem Seilgetriebe eingesetzt, um eine lineare Bewegung zur Krafteinleitung in das Messobjekt zu gewährleisten. Zur Verringerung der Messunsicherheit wird die Kraft direkt an der Krafteinleitungsstelle zum Messobjekt gemessen. Die Geschwindigkeitsantwort des Gewebes wird durch Differentiation der Messsignale eines Lasertriangulators bestimmt. Die viskoelastischen Eigenschaften des Gewebes werden durch ein elektro-mechanisches Netzwerk modelliert. Die in der Messung ermittelten charakteristischen Amplituden- und Phasenverläufe der Gewebeimpedanz werden zur Parametrisierung der Netzwerkelemente genutzt. Ergebnis ist eine für den Entwurf des haptischen Systems nutzbare dynamische Beschreibung der mechanischen Gewebeeigenschaften.

Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design > Measurement and Sensor Technology
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology
Event Title: DAGA 2012
Event Location: Darmstadt
Event Dates: 19.03.2012 - 22.03.2012
Date Deposited: 04 Jun 2012 12:47
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