TU Darmstadt / ULB / TUbiblio

Untersuchung des Einsatzes von hoch-frequenten Vibrationen zur Reibungs-reduktion an einem Medizinroboter

Knaut, Sebastian (2016):
Untersuchung des Einsatzes von hoch-frequenten Vibrationen zur Reibungs-reduktion an einem Medizinroboter.
TU Darmstadt, [Bachelor Thesis]

Abstract

Kern dieser Arbeit ist die Entwicklung einer reibungsreduzierenden Maßnahme in Form einer hochfrequenten Vibration zwischen einer Kraftübertragungsstrecke und ihrer Lagerung in der Anwendung eines Medizinroboters. Dazu wurden verschiedene Konzepte entwickelt und be-wertet. Die Frequenz und die Auslenkung für eine Reibungsreduktion von über 93 % wurden berechnet. Flexmin ist ein Projekt für minimal invasive Chirurgie am Institut für Elektromechanische Kon-struktion der TU Darmstadt. Eines der Projektziele ist es dem Chirurgen ein haptisches Gefühl über das Innere eines Patienten zu geben. Dafür wird am Ende der Telemanipulatoren in der Antriebseinheit mit Hilfe von Dehnungsmessstreifen, die an Verformungskörpern kleben, die Kraft mit einer Bandbreite von 10 Hz gemessen. Die gemessene Kraft wird durch die Reibung der Schubstäbe beeinflusst und führt zu Messabweichungen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde für den Medizinroboter Flexmin eine Möglichkeit entwickelt, eine hochfrequente Schwingung zwischen dem Schubstab und den Lagern zu erzeugen. Diese Schwingung kann bei Geschwindigkeiten des Schubstab von bis zu 0,2 m/s eine Reibungsreduk-tion von etwa 93 % bewirken. Für diese Anwendung wurde aus der Produktbandbreite zweier namhafter Hersteller ein ring-förmiger Piezoaktor ausgewählt. Der Aktor wird zwischen dem Verformungskörper und dem Schubstab montiert. An dieser Stelle wird der Schubstab mit einer Frequenz von 28,5 kHz und einer Auslenkung von 10 μm über das Lager bewegt. Durch Erregung des Schubstabs in Reso-nanz kann die Amplitude an den Lagerstellen um bis zu Faktor 50 verstärkt werden. Frequenz und Auslenkung sind so gewählt, dass die Kraftmessung mit einer Bandbreite 10 Hz gemessen werden kann. Das Konzept wurde so entwickelt, dass es mit wenigen Anpassungen in den bestehenden Aufbau integriert werden kann.

Item Type: Bachelor Thesis
Erschienen: 2016
Creators: Knaut, Sebastian
Title: Untersuchung des Einsatzes von hoch-frequenten Vibrationen zur Reibungs-reduktion an einem Medizinroboter
Language: German
Abstract:

Kern dieser Arbeit ist die Entwicklung einer reibungsreduzierenden Maßnahme in Form einer hochfrequenten Vibration zwischen einer Kraftübertragungsstrecke und ihrer Lagerung in der Anwendung eines Medizinroboters. Dazu wurden verschiedene Konzepte entwickelt und be-wertet. Die Frequenz und die Auslenkung für eine Reibungsreduktion von über 93 % wurden berechnet. Flexmin ist ein Projekt für minimal invasive Chirurgie am Institut für Elektromechanische Kon-struktion der TU Darmstadt. Eines der Projektziele ist es dem Chirurgen ein haptisches Gefühl über das Innere eines Patienten zu geben. Dafür wird am Ende der Telemanipulatoren in der Antriebseinheit mit Hilfe von Dehnungsmessstreifen, die an Verformungskörpern kleben, die Kraft mit einer Bandbreite von 10 Hz gemessen. Die gemessene Kraft wird durch die Reibung der Schubstäbe beeinflusst und führt zu Messabweichungen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde für den Medizinroboter Flexmin eine Möglichkeit entwickelt, eine hochfrequente Schwingung zwischen dem Schubstab und den Lagern zu erzeugen. Diese Schwingung kann bei Geschwindigkeiten des Schubstab von bis zu 0,2 m/s eine Reibungsreduk-tion von etwa 93 % bewirken. Für diese Anwendung wurde aus der Produktbandbreite zweier namhafter Hersteller ein ring-förmiger Piezoaktor ausgewählt. Der Aktor wird zwischen dem Verformungskörper und dem Schubstab montiert. An dieser Stelle wird der Schubstab mit einer Frequenz von 28,5 kHz und einer Auslenkung von 10 μm über das Lager bewegt. Durch Erregung des Schubstabs in Reso-nanz kann die Amplitude an den Lagerstellen um bis zu Faktor 50 verstärkt werden. Frequenz und Auslenkung sind so gewählt, dass die Kraftmessung mit einer Bandbreite 10 Hz gemessen werden kann. Das Konzept wurde so entwickelt, dass es mit wenigen Anpassungen in den bestehenden Aufbau integriert werden kann.

Uncontrolled Keywords: Dithering Friction Reduction Vibration Reibungsreduktion
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: 06 Mar 2018 07:46
Referees: Schlaak, Prof. Dr. Helmut Friedrich and Bilz, Johannes and Matich, Sebastian
Export:

Optionen (nur für Redakteure)

View Item View Item