Knaut, Sebastian (2016)
Untersuchung des Einsatzes von hoch-frequenten Vibrationen zur Reibungs-reduktion an einem Medizinroboter.
Technische Universität Darmstadt
Bachelorarbeit, Bibliographie
Kurzbeschreibung (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.
| Typ des Eintrags: | Bachelorarbeit |
|---|---|
| Erschienen: | 2016 |
| Autor(en): | Knaut, Sebastian |
| Art des Eintrags: | Bibliographie |
| Titel: | Untersuchung des Einsatzes von hoch-frequenten Vibrationen zur Reibungs-reduktion an einem Medizinroboter |
| Sprache: | Deutsch |
| Referenten: | Schlaak, Prof. Dr. Helmut Friedrich ; Bilz, Johannes ; Matich, Sebastian |
| Publikationsjahr: | 25 Juli 2016 |
| Kurzbeschreibung (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. |
| Freie Schlagworte: | Dithering Friction Reduction Vibration Reibungsreduktion |
| 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 > Mikrotechnik und Elektromechanische Systeme |
| Hinterlegungsdatum: | 06 Mär 2018 07:46 |
| Letzte Änderung: | 06 Mär 2018 07:46 |
| PPN: | |
| Referenten: | Schlaak, Prof. Dr. Helmut Friedrich ; Bilz, Johannes ; Matich, Sebastian |
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