adp_laufrobotik:adp_2012_ws_group1
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adp_laufrobotik:adp_2012_ws_group1 [28.02.2013 22:51] – [Aufgabenteilung] Fabian Hoitz | adp_laufrobotik:adp_2012_ws_group1 [27.11.2022 23:55] (aktuell) – Externe Bearbeitung 127.0.0.1 | ||
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^ Thema | Simulation eines biologischen Muskels und die Entwicklung eines mechanischen Konzepts | | ^ Thema | Simulation eines biologischen Muskels und die Entwicklung eines mechanischen Konzepts | | ||
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===== Motivation ===== | ===== Motivation ===== | ||
- | Die Biologie zeigt, dass Tiere und Menschen ein effizientes Zusammenspiel von Muskelgruppen besitzen. Insbesondere die Tiere, zum Beispiel Pferde und Kängurus, haben einen sehr effizienten Bewegungsablauf. Ein Höchstmaß an Energiespeicherung, | + | Die Biologie zeigt, dass Tiere und Menschen ein effizientes Zusammenspiel von Muskelgruppen besitzen. Insbesondere die Tiere, zum Beispiel Pferde und Kängurus, haben einen sehr effizienten Bewegungsablauf. Ein Höchstmaß an Energiespeicherung, |
Der biologische Bewegungsapparat bzw. das Muskel-Modell soll auf die Mechanik übertragen werden, um davon in verschiedenen Bereichen, wie der Prothetik und der Robotik, profitieren zu können. Dabei ist es wichtig, den Bewegungsablauf des Menschen oder der Tiere zu analysieren und diesen als Modell darzustellen. Vereinfacht besteht das System Mensch aus Knochen, Gelenken, Bändern und Muskeln (siehe [[adp_laufrobotik: | Der biologische Bewegungsapparat bzw. das Muskel-Modell soll auf die Mechanik übertragen werden, um davon in verschiedenen Bereichen, wie der Prothetik und der Robotik, profitieren zu können. Dabei ist es wichtig, den Bewegungsablauf des Menschen oder der Tiere zu analysieren und diesen als Modell darzustellen. Vereinfacht besteht das System Mensch aus Knochen, Gelenken, Bändern und Muskeln (siehe [[adp_laufrobotik: | ||
- | Menschen und Tiere bewegen sich in unterschiedliche Bewegungsformen, | + | Menschen |
===== Aufgabenstellung ===== | ===== Aufgabenstellung ===== | ||
- | Springen und Hüpfen ist eine wichtige Bewegungsform des Menschen. Der Sprungvorgang soll daher Anwendung in der Prothetik und der Robotik finden. Um diesen Vorgang mechanisch umsetzen und optimieren zu können, wird der biologische Muskel anhand des Muskel Modells nach [[adp_laufrobotik: | + | Springen und Hüpfen ist eine wichtige Bewegungsform des Menschen. Der Sprungvorgang soll daher Anwendung in der Prothetik und der Robotik finden. Um diesen Vorgang mechanisch umsetzen und optimieren zu können, wird der biologische Muskel anhand des Muskel Modells nach [[adp_laufrobotik: |
- | Das Springen gehört zu den elementaren Bewegungen im Sport und Alltag. Simuliert wird ein Muskel mit zwei Massen, der Körper- und der Fußmasse, während des Sprungvorganges. Der Muskel repräsentiert den Beinmuskel, der durch seine Kontraktion die Körper- und die Fußmasse nach oben befördert. Für eine kurze Zeit hat die Masse m< | + | Das Springen gehört zu den elementaren Bewegungen im Sport und Alltag. Simuliert wird ein Muskel mit zwei Massen, der Körper- und der Fußmasse, während des Sprungvorganges. Der Muskel repräsentiert den Beinmuskel, der durch sein Kontraktion die Körper- und die Fußmasse nach oben befördert. Für eine kurze Zeit hat die Masse $m_1$, die Fußmasse, keinen Bodenkontakt mehr[D. F. B. Haeufle und Seyfarth (2012)]. Die Masse $m_2$, die Körpermasse, |
- | B. Haeufle und Seyfarth (2012)]. Die Masse m< | + | In der Simulation wird das Muskelmodell nach Hill und Häufle [Haeufle u. a. (2012)] in das Marco-Hopper-Modell implementiert, |
- | In der Simulation wird das Muskelmodell nach Hill und Häufle [D. F. | + | |
- | B. Haeufle und Seyfarth | + | |
- | Zu dem erarbeiteten realen Antriebskonzept soll ein vereinfachtes CAD-Modell erstellt werden. | + | |
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===== Hauptziele ===== | ===== Hauptziele ===== | ||
- | Mithilfe der Simulation des Sprungvorganges auf der Basis des Muskel Modells nach Hill und Häufle | + | Mithilfe der Simulation des Sprungvorganges auf der Basis des Muskel Modells nach Hill und Häufle kann das biologische System mit dem mechanischen Muskelmodell verglichen werden. Dabei soll eine Modellbetrachtung und ein Energievergleich des simulierten und des mechanischen Systems durchgeführt werden. Langfristig soll das mechanische Konzept eine mechatronische Nachbildung des menschlichen Muskels ermöglichen. Spätere Anwendungen befinden sich beispielsweise in der Prothetik. In der Abbildung 3 sind die Hauptziele des Projektes aufgelistet. |
- | kann das biologische System mit dem mechanischen Muskelmodell verglichen werden. Dabei soll eine | + | |
- | Modellbetrachtung und ein Energievergleich des simulierten und des mechanischen Systems durchgeführt werden. Langfristig soll das mechanische Konzept eine mechatronische Nachbildung des menschlichen Muskels ermöglichen. Spätere Anwendungen befinden sich beispielsweise in der Prothetik. In | + | |
- | Bild 2 sind die Hauptziele des Projektes aufgelistet. | + | |
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===== Zeitplan ===== | ===== Zeitplan ===== | ||
- | Kick-off des Projektes | + | Kick-off des Projektes |
- | den ersten Wochen wird notwendiges biologisches Fachwissen vermittelt, um einen guten Einblick in | + | |
- | das Thema der Laufrobotik zu bekommen und um damit eine Aufgabenstellung im Team heraus arbeiten zu können. Ende November gab es daher die Aufgabe zwei Projektteams zu bilden, um dann | + | |
- | mit der jeweiligen Gruppe (aus 6 und 7 Mitgliedern) die selbstgestellte Aufgabestellung zu bearbeiten. | + | |
- | Nach der notwendigen Vorarbeit der Zielfdefinition und der damit verbundenen Aufgabenteilung wird | + | |
- | ein Zeitplan erstellt. Dieser Zeitplan | + | |
- | der Dokumentation. Unterteilt wird er in Meilensteine und mehreren Zwischenzielen, | + | |
- | parallel bearbeitet werden, andere erfordern ein sequentielles Arbeiten. | + | |
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===== Aufgabenteilung ===== | ===== Aufgabenteilung ===== | ||
- | Unsere Projektgruppe setzt sich aus sieben Mitgliedern zusammen, zwei Sportwissenschaftlern und fünf | + | Unsere Projektgruppe setzt sich aus sieben Mitgliedern zusammen, zwei Sportwissenschaftlern und fünf MaschienenbauerInnen. Um ein zielgerichtetes Arbeiten im Team zu ermöglichen müssen Teilaufgaben zugeteilt werden.< |
- | MaschienenbauerInnen. Um ein zielgerichtetes Arbeiten im Team zu ermöglichen müssen Teilaufgaben | + | Entsprechende Teilaufgaben wurden in drei Teilbereiche zusammengefasst. Die Aufgaben unterteilen sich in das biologische Fachwissen von Muskelaufbau und -funktion, in die Simulation und in die Entwicklung eines mechanischen Konzeptes. < |
- | zugeteilt werden. < | + | Simulation und Konzeptbildung basieren auf dem Muskelmodell von Hill und Häufle. Entsprechend dieser Aufgabenteilung wurden die Gruppenmitglieder je nach Fähigkeiten zu geordnet. Der Aufgabenbereich Simulation befasst sich mit der Simulation des Sprungvorganges eines Muskelmodells nach Hill und Häufle basierend auf dem Modell |
- | Entsprechende Teilaufgaben wurden in drei Teilbereiche zusammengefasst. Die Aufgaben unterteilen sich in das biologische Fachwissen von Muskelaufbau und -funktion, in die Simulation und in die Entwicklung eines mechanischen Konzeptes.< | + | Ein anderer Bereich ist die Konzeptionierung und Auslegung eines mechanischen Antriebskonzeptes, |
- | Simulation und Konzeptbildung basieren auf dem Muskelmodell von Hill und Häufle. Entsprechend dieser Aufgabenteilung wurden die Gruppenmitglieder je nach Fähigkeiten zu geordnet. Der Aufgabenbereich Simulation befasst sich mit der Simulation des Sprungvorganges eines Muskelmodells nach Hill und Häufle basierend auf dem Modell Marco Hopper. Zu diesem Bereich gehört auch das Aufstellen der Bewegungsgleichungen und die Berechnung der Kinematik.< | + | |
- | Ein anderer Bereich ist die Konzeptionierung und Auslegung eines mechanischen Antriebskonzeptes, | + | |
Biologisches Fachwissen und dessen Vermittlung stellt einen weiteren wichtigen Bereich dar. Dies beinhaltet auch eine Literaturrecherche von wichtigen biologischen Parameter und die Validierung der Simulationsergebnisse. Die Teilaufgabe umfasst auch eine Aufbereitung der erarbeiteten Ergebnisse dieses Projektes im Wikipedia des Instituts für Sportwissenschaft. Darin sollen die Ergebnisse strukturiert zusammengefasst und für jederman verständlich dargestellt werden. | Biologisches Fachwissen und dessen Vermittlung stellt einen weiteren wichtigen Bereich dar. Dies beinhaltet auch eine Literaturrecherche von wichtigen biologischen Parameter und die Validierung der Simulationsergebnisse. Die Teilaufgabe umfasst auch eine Aufbereitung der erarbeiteten Ergebnisse dieses Projektes im Wikipedia des Instituts für Sportwissenschaft. Darin sollen die Ergebnisse strukturiert zusammengefasst und für jederman verständlich dargestellt werden. | ||
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===== Quellen ===== | ===== Quellen ===== | ||
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Siehe // | Siehe // | ||
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adp_laufrobotik/adp_2012_ws_group1.1362088306.txt.gz · Zuletzt geändert: 27.11.2022 23:54 (Externe Bearbeitung)