PROGRAMM - DAGA 2012
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276 DAGA 2012 Programmvorausberechnet werden. Für einfache Anordnungen und bekannte Materialparameterist eine analytische Berechnung des magnetomechanischenWandlerfaktors möglich. Der Einfluss inhomogener Magnetfeldverteilungenin der magnetischen Schicht und der Einfluss von anisotropempiezomagnetischen Materialverhalten auf den Wandlerfaktor könnenmit einem Finite-Elemente-Modell (FE) simuliert werden. Mit FE-Simulationen können auch die Struktur des elektromechanischen Netzwerkesund einzelne Netzwerkparameter bestimmt werden. Bei der direktenBestimmung des Parameters eines einzelnen Netzwerkelementesfolgen die Netzwerkkoordinaten des Elementes direkt aus den Ergebnissender FE-Analysen oder sind durch einfache Rechnungen bestimmbar.Für energiespeichernde Elemente genügen alternativ aucheine Netzwerkkoordinate und die zugehörige Energie. Im Beitrag werdendiese Anwendungen der Methodik der kombinierten Simulation zurBestimmung von Netzwerkparametern piezomagnetischer Zweischicht-Biegeelemente vorgestellt.Do. 14:25 Spectrum C Entwurf elektromechanischer SystemeNetzwerkbeschreibung von piezoelektrischen BiegeelementenR.G. Ballas und K. MayerKarl Mayer Textilmaschinenfabrik GmbHPiezoelektrische Biegeaktoren finden sich in nahezu allen Bereichen derElektrotechnik, des Maschinenbaus, der Akustik, der Automatisierungstechnik,des Automobilbaus, der Medizintechnik und in vielfältigen weiterenEinsatzgebieten der Industrie und des täglichen Lebens.Mit der Realisierung piezoelektrischer Biegeaktoren in Multilayer-Technologie lässt sich die zum aktorischen Betrieb notwendige Ansteuerspannungsignifikant reduzieren, so dass deren Einsatz insbesonderein miniaturisierten und mikrotechnischen Baugruppen ermöglicht wird(z.B. Proportionalventilantriebe, Hörimplantate etc.).Der Inhalt dieses Beitrags ist die systematische Entwicklung einerschaltungstechnischen Darstellung für piezoelektrische Multilayer-Biegeaktoren im Rahmen der Netzwerktheorie. Um zu einer Beschreibungdes dynamischen Verhaltens zu gelangen, werden die Masse einesdifferentiellen Balkenelements sowie die bei Bewegungen auftretendenReibungskräfte im Sinne der äquivalenten viskosen Dämpfung berücksichtigt.Als Lösung für die Biegung eines homogenen Balkens ergibtsich eine inhomogene Differentialgleichung vierter Ordnung in komplexerForm.Über das differentielle Biegeverhalten eines Vielschichtaktorsegmentesbei elektrischer Ansteuerung erfolgt die allgemeine Darstellung der elektromechanischenKopplung elektrischer und mechanischer Größen mittelseines Vierpols. Die Verknüpfung des Vierpols mit dem Achtpol führtzur allgemeinen Darstellung des piezoelektrischen Vielschichtaktors alselektromechanisches System.
Programm DAGA 2012 277Die analytischen Berechnungen und die daraus resultierende Netzwerbeschreibungauf Basis der in dem Beitrag vorgestellten strukturdynamischenAnsätze werden realen Messungen an einem monomorphenBiegeaktor in Multilayertechnologie gegenübergestellt.Do. 14:50 Spectrum C Entwurf elektromechanischer SystemeTransparenz von Teleoperationssystemen - Anwendung der Netzwerktheorieauf mehrdimensionale, parallelkinematische haptischeBedienelementeS. KassnerTU Darmstadt, Institut für Elektromechanische KonstruktionenTelemanipulationssysteme erlauben es einem Nutzer über eine Mensch-Maschine-Stelle als Master einen Roboter als Slave zu steuern. EinAnwendungsfeld sind chirurgische Roboter für minimalinvasive Eingriffe.Eine Erweiterung ist die Integration einer Aktorik in den Master, umdem Nutzer eine fühlbare Kraftrückmeldung über seine Manipulations-Aufgabe zu geben. Hierzu erfasst ein Kraftsensor die Kontaktkraft zwischenSlave und manipuliertem Objekt, z.B. dem operierten Gewebe.Entwurfsziel bei der Entwicklung haptischer Telemanipulationssystemeist deren weitestgehend transparentes Verhalten. Dies bedeutet, dassder Nutzer am Master die mechanische Impedanz des manipuliertenObjektes möglichst verlustfrei spürt. Das Übertragungsverhalten haptischerSysteme wird in der Literatur, typischerweise für Systeme miteinem Freiheitsgrad, durch gekoppelte Zwei-Tor-Modelle beschrieben.Für einen räumlichen Krafteindruck sind jedoch mindestens drei kartesischeFreiheitsgrade erforderlich. Weiterhin kommen häufig parallelkinematischeMechanismen mit stark nichtlinearem Getriebeverhaltenzur Kraftübertragung zum Einsatz.Auf Basis der Netzwerktheorie mit gekoppelten, starren Stäben wird indiesem Beitrag erstmals die Dynamik parallelkinematischer Mechanismenals n-Pol beschrieben. Das Ergebnis der Modellierung ist die durchgängigeModellierung des Telemanipulationssystems mit Hilfe der Netzwerktheorieund die Quantifizierung der Übertragungsqualität schon imEntwurfsstadium.Anwendungsbeispiel ist ein handgehaltenes Chirurgie-System mit einerparallelen DELTA-Kinematik im Bedienelement und einer vier-Freiheitsgrad Parallelkinematik im Slave.
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Programm <strong>DAGA</strong> <strong>2012</strong> 277Die analytischen Berechnungen und die daraus resultierende Netzwerbeschreibungauf Basis der in dem Beitrag vorgestellten strukturdynamischenAnsätze werden realen Messungen an einem monomorphenBiegeaktor in Multilayertechnologie gegenübergestellt.Do. 14:50 Spectrum C Entwurf elektromechanischer SystemeTransparenz von Teleoperationssystemen - Anwendung der Netzwerktheorieauf mehrdimensionale, parallelkinematische haptischeBedienelementeS. KassnerTU Darmstadt, Institut für Elektromechanische KonstruktionenTelemanipulationssysteme erlauben es einem Nutzer über eine Mensch-Maschine-Stelle als Master einen Roboter als Slave zu steuern. EinAnwendungsfeld sind chirurgische Roboter für minimalinvasive Eingriffe.Eine Erweiterung ist die Integration einer Aktorik in den Master, umdem Nutzer eine fühlbare Kraftrückmeldung über seine Manipulations-Aufgabe zu geben. Hierzu erfasst ein Kraftsensor die Kontaktkraft zwischenSlave und manipuliertem Objekt, z.B. dem operierten Gewebe.Entwurfsziel bei der Entwicklung haptischer Telemanipulationssystemeist deren weitestgehend transparentes Verhalten. Dies bedeutet, dassder Nutzer am Master die mechanische Impedanz des manipuliertenObjektes möglichst verlustfrei spürt. Das Übertragungsverhalten haptischerSysteme wird in der Literatur, typischerweise für Systeme miteinem Freiheitsgrad, durch gekoppelte Zwei-Tor-Modelle beschrieben.Für einen räumlichen Krafteindruck sind jedoch mindestens drei kartesischeFreiheitsgrade erforderlich. Weiterhin kommen häufig parallelkinematischeMechanismen mit stark nichtlinearem Getriebeverhaltenzur Kraftübertragung zum Einsatz.Auf Basis der Netzwerktheorie mit gekoppelten, starren Stäben wird indiesem Beitrag erstmals die Dynamik parallelkinematischer Mechanismenals n-Pol beschrieben. Das Ergebnis der Modellierung ist die durchgängigeModellierung des Telemanipulationssystems mit Hilfe der Netzwerktheorieund die Quantifizierung der Übertragungsqualität schon imEntwurfsstadium.Anwendungsbeispiel ist ein handgehaltenes Chirurgie-System mit einerparallelen DELTA-Kinematik im Bedienelement und einer vier-Freiheitsgrad Parallelkinematik im Slave.
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