Grundsatzuntersuchungen, mathematische Modellierung und Ableitung einer Auslegungsrichtlinie für Gelenkantriebe nach dem Spinnenbeinprinzip
Principled investigations, mathematical modelling and derivation of a design method for robotic joint drives based on the spider leg principle
Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:29-opus4-122687
- Biologische Lösungsansätze versprechen großes Potential für den technischen Fortschritt. Für Robotikantriebe können Spinnenbeine als optimales Vorbild dienen, da sie einerseits Leichtbau, Kompaktheit und Sensibilität sowie andererseits kraftvolle, dynamische Bewegungen in sich vereinen und dabei essentielle Grundanforderungen an technische Gelenkantriebe erfüllen. Im Rahmen der Arbeit wurde, mit Hilfe von Grundsatzuntersuchungen und der Biology-Push-Methodik, erstmals der Transfer des antagonistischen Spinnenbeinprinzips in einen technischen Gelenkantrieb erreicht. Das Funktions-prinzip dieses neuartigen Roboterantriebs wurde mit mathematischen Modellierungen und experimentellenBiologische Lösungsansätze versprechen großes Potential für den technischen Fortschritt. Für Robotikantriebe können Spinnenbeine als optimales Vorbild dienen, da sie einerseits Leichtbau, Kompaktheit und Sensibilität sowie andererseits kraftvolle, dynamische Bewegungen in sich vereinen und dabei essentielle Grundanforderungen an technische Gelenkantriebe erfüllen. Im Rahmen der Arbeit wurde, mit Hilfe von Grundsatzuntersuchungen und der Biology-Push-Methodik, erstmals der Transfer des antagonistischen Spinnenbeinprinzips in einen technischen Gelenkantrieb erreicht. Das Funktions-prinzip dieses neuartigen Roboterantriebs wurde mit mathematischen Modellierungen und experimentellen Verifikationen wissenschaftlich ausgearbeitet. Die Erkenntnisse dieser Analysen ermöglichten die Ableitung einer Auslegungsmethodik. Die Validierung erfolgte anhand eines spinnenartigen Laufroboters. Damit ist der Gelenkmechanismus als neues Antriebselement allgemeingültig anwendbar und in der Robotik als neuer Aktuator einsetzbar.…
- The biomimetic transfer of mechanisms and modes of action has great potential for technical developments. From a biomimetic point of view, biological spider legs are destined for robotic drives. They offer not only enhanced sensitivity with in a lightweight and compact design, yet also enable powerful and dynamic movements. In this work, the transfer of the biological model into a technical pivot drive was carried out using the biology‐push‐principle. Mathematical modelling and experimental verification of the theoretical behaviour was initially carried out. Furthermore, a design method was developed based on the knowledge gained. An example implementation was shown in form of a biomimeticThe biomimetic transfer of mechanisms and modes of action has great potential for technical developments. From a biomimetic point of view, biological spider legs are destined for robotic drives. They offer not only enhanced sensitivity with in a lightweight and compact design, yet also enable powerful and dynamic movements. In this work, the transfer of the biological model into a technical pivot drive was carried out using the biology‐push‐principle. Mathematical modelling and experimental verification of the theoretical behaviour was initially carried out. Furthermore, a design method was developed based on the knowledge gained. An example implementation was shown in form of a biomimetic joint actuator for an eight‐legged walking robot. With the dimensioning method, the spider leg actuator is universally applicable and can be used as a novel actuator in robotics.…
Author: | Stefan Landkammer |
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Persistent identifiers - URN: | urn:nbn:de:bvb:29-opus4-122687 |
Persistent identifiers - DOI: | https://doi.org/10.25593/978-3-96147-230-7 |
ISBN: | 978-3-96147-230-7 |
Series (Volume number): | FAU Studien aus dem Maschinenbau (329) |
Publisher: | FAU University Press |
Place: | Erlangen |
Editor: | Jörg Franke, Nico Hanenkamp, Marion Merklein, Michael Schmidt, Sandro Wartzack |
Referee: | Marion Merklein, Rüdiger Hornfleck, Kristin Paetzold |
Advisor: | Marion Merklein |
Document Type: | Doctoral Thesis |
Language: | German |
Year of publication: | 2019 |
Publishing Institution: | FAU University Press |
Granting institution: | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Technische Fakultät |
Acceptance date of the thesis: | 2019/05/20 |
Release Date: | 2019/10/02 |
Tag: | Bionik; Bionische Gelenke; Bionische Roboter; Gelenkantrieb; Laufroboter; Nachgiebige Gelenke; Pneumatik; Spinnenbein; Spinnenbeingelenk |
SWD-Keyword: | Bionik; Robotik; Spinnentiere; Pneumatik; Gelenkarmroboter; Ingenieurwissenschaften; Maschinenbau; Produktionstechnik |
Length/size: | xii, 196 Seiten |
Notes: | Parallel erschienen als Druckausgabe bei FAU University Press, ISBN: 978-3-96147-229-1 |
Original publication: | mb.fau.de/diss |
Institutes: | Technische Fakultät / Department Maschinenbau |
Technische Fakultät / Department Maschinenbau / Lehrstuhl für Fertigungstechnologie (LFT) | |
Dewey Decimal Classification: | 6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 60 Technik / 600 Technik, Technologie |
6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten | |
6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 629 Andere Fachrichtungen der Ingenieurwissenschaften | |
open_access (DINI-Set): | open_access |
Collections: | Universität Erlangen-Nürnberg / FAU University Press |
Licence (German): | ![]() |