Browsing by Author "Siegfarth, Marius"

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    Steuerung von Miniaturhydraulikantrieben für die Medizintechnik auf Basis elektrorheologischer Flüssigkeiten
    (Stuttgart : Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, 2023) Siegfarth, Marius; Bauernhansl, Thomas (Univ.-Prof. Dr.-Ing.)
    Durch die Entwicklung kompakter Operationsroboter werden in der modernen Medizin neuartige Eingriffe möglich, bei denen Patienten während des Eingriffs in einem Computertomographen liegen. Um solche Roboter zu miniaturisieren, können neue Aktorkonzepte mit hoher Leistungsdichte zum Einsatz kommen. Ein solches Prinzip sind hydraulische Aktoren mit Ausnutzung des elektrorheologischen Effekts. Bei diesem Aktorprinzip wird eine elektrorheologische Flüssigkeit als Hydraulikmedium eingesetzt und es werden Elektroden in die Hydraulikkanäle integriert, um das Verhalten der Flüssigkeit über elektrische Felder zu steuern. Zur Auslegung elektrorheologischer Hydraulikventile wurde in der vorliegenden Arbeit ein Modell entwickelt, welches das Verhalten einer elektrorheologischen Flüssigkeit in einem hydraulischen System beschreibt. Es wurde ein Versuchsstand zur Charakterisierung der rheologischen Eigenschaften und des dynamischen Verhaltens der Flüssigkeit aufgebaut. Auf Basis der experimentellen Ergebnisse und zusätzlicher Simulationen wurde ein Modell zur Beschreibung des Verhaltens der Flüssigkeit in einem Hydraulikkanal unter Einwirkung eines elektrischen Felds erstellt. Es wurde eine Ansteuerung entwickelt, mit der mittels einer pulsbreitenmodulierten Hochspannung eine stufenlose Druckdifferenz in einem elektrorheologischen Ventil erzeugt werden kann, die die kontinuierliche Steuerung eines miniaturhydraulischen Aktors ermöglicht. Als Ergebnis der Arbeit wird ein strukturiertes Vorgehen vorgeschlagen, das die notwendigen Experimente für die Messung der Eigenschaften einer elektrorheologischen Flüssigkeit beschreibt und es wurde ein Simulationsmodell entwickelt, welches die Auslegung elektrorheologischer Ventile ermöglicht.