Fischer, Minyeong Josef (2014)
Simulation und Aufbau einer kinematischen Struktur für die aktive Bewegungsassistenz der 3 DoF des menschlichen Handgelenks.
Technische Universität Darmstadt
Masterarbeit, Bibliographie
Kurzbeschreibung (Abstract)
In der vorliegenden Arbeit wird im Rahmen des Projekts BOrEScOPE ein Exoskelett entwickelt, das zur Positionierung eines handgehaltenenWerkzeugs in der Chirurgie dient. Hierbei müssen die drei rotatorischen Freiheitsgrade des Handgelenks aktiv unterstützt werden. Nach einer Untersuchung verschiedener kinematischer Prinzipien wird das Exoskelett als serielle Kinematik mit drei rotatorischen Gelenken ausgelegt. Die Drehachsen des Exoskeletts sind dabei kollinear zu den Drehachsen des Nutzers ausgerichtet, sodass der natürliche Bewegungsraum des Nutzers erhalten bleibt. Als Antriebe kommen drei DC-Motoren (Faulhaber 2657W 048 CR) mit Planetengetriebe (26/1 S) zum Einsatz. Zur Übersetzung der Drehmomente werden spielfreie Seilzuggetriebe verwendet. In den Motoren sind Encoder (IE2-1024) integriert, die für die Messung der Gelenkstellungen zuständig sind. Das maximale Antriebsmoment, das zur Kompensation der Gewichtskräfte und zur Verhinderung von unerwünschten Bewegungen des Nutzers aufgebracht werden kann, beträgt 5,7 Nm. Zur reibungsarmen Lagerung der Gelenkachsen sind Kugellager zuständig. Für Pronation/Supination wird ein leichter Drehring konstruiert, damit sich das Exoskelett um die Drehachse des Unterarms drehen kann. Zur Lagerung kommt hierbei ein Drahtwälzlager (Franke GmbH LEL 1,5/5) zum Einsatz. Als Nutzerschnittstelle ist ein Handgriff vorgesehen, der in seiner Position verstellbar ist, sodass das Exoskelett an unterschiedliche Handgrößen angepasst werden kann. Der Handgriff ermöglicht die Befestigung eines vorhandenen Bohrwerkzeugs an das Exoskelett. Die Position der Werkzeugspitze im Raum wird mit der Vorwärtskinematik bestimmt, welche mit Hilfe der Denavit-Hartenberg-Transformation gelöst wird. Der erreichbare Arbeitsraum wird in SimMechanics simuliert und dargestellt. Um die Winkelgeschwindigkeiten der Werkzeugspitze zu beschreiben wird die Jacobi-Matrix aufgestellt. Die erreichbaren Bewegungsräume des Exoskeletts betragen +-90° für Pronation/Supination, +-10° für Radial-/Ulnarabduktion und +-45° für Flexion/Extension. Um den Nutzer vor Verletzungen zu schützen, sind die Gelenkbewegungen durch mechanische Anschläge eingeschränkt. Das Gesamtgewicht des aufgebauten Exoskeletts beträgt 2,5 kg.
| Typ des Eintrags: | Masterarbeit |
|---|---|
| Erschienen: | 2014 |
| Autor(en): | Fischer, Minyeong Josef |
| Art des Eintrags: | Bibliographie |
| Titel: | Simulation und Aufbau einer kinematischen Struktur für die aktive Bewegungsassistenz der 3 DoF des menschlichen Handgelenks |
| Sprache: | Deutsch |
| Referenten: | Werthschützky, Prof. Dr. Roland |
| Publikationsjahr: | 15 Februar 2014 |
| Kurzbeschreibung (Abstract): | In der vorliegenden Arbeit wird im Rahmen des Projekts BOrEScOPE ein Exoskelett entwickelt, das zur Positionierung eines handgehaltenenWerkzeugs in der Chirurgie dient. Hierbei müssen die drei rotatorischen Freiheitsgrade des Handgelenks aktiv unterstützt werden. Nach einer Untersuchung verschiedener kinematischer Prinzipien wird das Exoskelett als serielle Kinematik mit drei rotatorischen Gelenken ausgelegt. Die Drehachsen des Exoskeletts sind dabei kollinear zu den Drehachsen des Nutzers ausgerichtet, sodass der natürliche Bewegungsraum des Nutzers erhalten bleibt. Als Antriebe kommen drei DC-Motoren (Faulhaber 2657W 048 CR) mit Planetengetriebe (26/1 S) zum Einsatz. Zur Übersetzung der Drehmomente werden spielfreie Seilzuggetriebe verwendet. In den Motoren sind Encoder (IE2-1024) integriert, die für die Messung der Gelenkstellungen zuständig sind. Das maximale Antriebsmoment, das zur Kompensation der Gewichtskräfte und zur Verhinderung von unerwünschten Bewegungen des Nutzers aufgebracht werden kann, beträgt 5,7 Nm. Zur reibungsarmen Lagerung der Gelenkachsen sind Kugellager zuständig. Für Pronation/Supination wird ein leichter Drehring konstruiert, damit sich das Exoskelett um die Drehachse des Unterarms drehen kann. Zur Lagerung kommt hierbei ein Drahtwälzlager (Franke GmbH LEL 1,5/5) zum Einsatz. Als Nutzerschnittstelle ist ein Handgriff vorgesehen, der in seiner Position verstellbar ist, sodass das Exoskelett an unterschiedliche Handgrößen angepasst werden kann. Der Handgriff ermöglicht die Befestigung eines vorhandenen Bohrwerkzeugs an das Exoskelett. Die Position der Werkzeugspitze im Raum wird mit der Vorwärtskinematik bestimmt, welche mit Hilfe der Denavit-Hartenberg-Transformation gelöst wird. Der erreichbare Arbeitsraum wird in SimMechanics simuliert und dargestellt. Um die Winkelgeschwindigkeiten der Werkzeugspitze zu beschreiben wird die Jacobi-Matrix aufgestellt. Die erreichbaren Bewegungsräume des Exoskeletts betragen +-90° für Pronation/Supination, +-10° für Radial-/Ulnarabduktion und +-45° für Flexion/Extension. Um den Nutzer vor Verletzungen zu schützen, sind die Gelenkbewegungen durch mechanische Anschläge eingeschränkt. Das Gesamtgewicht des aufgebauten Exoskeletts beträgt 2,5 kg. |
| Freie Schlagworte: | Mikro- und Feinwerktechnik Elektromechanische Konstruktionen Kinematische Struktur seriell Getriebe spielarm Motor-Getriebe-Kombination CAE Exoskelett |
| ID-Nummer: | 17/24 EMK M 1835 |
| Zusätzliche Informationen: | EMK-spezifische Daten: Lagerort Dokument: Archiv Institut EMK. Anfrage über Sekretariate Bibliotheks-Siegel: 17/24 EMKm1835 Art der Arbeit: Masterarbeit Beginn Datum: 15-08-2013 Ende Datum: 15-02-2014 |
| Fachbereich(e)/-gebiet(e): | 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen (aufgelöst 18.12.2018) 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Mess- und Sensortechnik |
| Hinterlegungsdatum: | 20 Mai 2014 08:00 |
| Letzte Änderung: | 11 Jun 2014 06:06 |
| PPN: | |
| Referenten: | Werthschützky, Prof. Dr. Roland |
| Export: | |
| Suche nach Titel in: | TUfind oder in Google |
 |
Frage zum Eintrag |
Optionen (nur für Redakteure)
 |
Redaktionelle Details anzeigen |
Drucken
Impressum