biomechanik:projekte:ws2016:wp1610
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biomechanik:projekte:ws2016:wp1610 [27.02.2017 17:34] – [Pneumatische Muskeln] Alexy Georgos | biomechanik:projekte:ws2016:wp1610 [28.11.2022 00:58] (aktuell) – Externe Bearbeitung 127.0.0.1 | ||
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===== Einleitung ===== | ===== Einleitung ===== | ||
- | Künstliche Muskeln sind Hauptgegenstand von leistungsfähigen Robotern, Prothesen und Exoskeletten. Sie bestehen | + | Künstliche Muskeln sind Hauptgegenstand von leistungsfähigen Robotern, |
im Gegensatz zu dem [[biomechanik: | im Gegensatz zu dem [[biomechanik: | ||
Ziel ist es, eine elegante und energieeffiziente Bewegungsweise von Lebewesen in künstliche Muskeln als technisches Modell zu überführen. Also dem natürlichen Vorbild möglichst nahe zukommen. | Ziel ist es, eine elegante und energieeffiziente Bewegungsweise von Lebewesen in künstliche Muskeln als technisches Modell zu überführen. Also dem natürlichen Vorbild möglichst nahe zukommen. | ||
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===== Einsatzgebiete ===== | ===== Einsatzgebiete ===== | ||
- | Künstliche Muskeln können in verschiedenen biomimetischen Bereichen eingesetzt werden: darunter Roboter, Prothesen und angetriebene Exoskelette. Die Kombination aus ihrem geringen Gewicht, geringen Leistungsbedarf | + | Künstliche Muskeln können in verschiedenen biomimetischen Bereichen eingesetzt werden: darunter Roboter, |
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verfasst von Alexy Georgos | verfasst von Alexy Georgos | ||
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===== Beispiel:" | ===== Beispiel:" | ||
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Künstliche Muskeln können nach Betriebsart in drei Kategorien aufgeteilt werden | Künstliche Muskeln können nach Betriebsart in drei Kategorien aufgeteilt werden | ||
- | * Pneumatische Muskeln | + | * Pneumatische Muskeln |
- | * Elektroaktive Polymere | + | * Elektroaktive Polymere |
- | * Formgedächtnis-Legierungen | + | * Formgedächtnis-Legierungen |
- | + | ||
=== Pneumatische Muskeln === | === Pneumatische Muskeln === | ||
- | Pneumatische Muskeln sind kontrahierende oder expandierende Elemente, die mit Luftdruck | + | Pneumatische Muskeln sind kontrahierende oder expandierende Elemente, die mit __Luftdruck__ |
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- | Die pneumatischen Muskeln sind leicht, einfach | + | Die pneumatischen Muskeln sind __leicht__, __einfach |
- | Pneumatische Muskeln können hydraulisch, | + | Pneumatische Muskeln können hydraulisch, |
Dies kann negative Auswirkungen auf die Elastizität und das Gewicht haben. (Daerden et al) (Robotshop Inc.) (Wikimedia Foundation Inc. - Pneumatic artificial muscles) | Dies kann negative Auswirkungen auf die Elastizität und das Gewicht haben. (Daerden et al) (Robotshop Inc.) (Wikimedia Foundation Inc. - Pneumatic artificial muscles) | ||
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- | {{ youtube>large:dKHd2Wm_YyQ | Robot Hand Screw in the lightbulb }} | + | {{ youtube> |
=== Elektroaktive Polymere === | === Elektroaktive Polymere === | ||
Polymere sind chemische Stoffe, die aus sich wiederholenden Strukturen (Makromoleküle) bestehen. Polymere können natürlicher Herkunft sein wie Cellulose, oder technischer Natur sein wie Kunststoffe, | Polymere sind chemische Stoffe, die aus sich wiederholenden Strukturen (Makromoleküle) bestehen. Polymere können natürlicher Herkunft sein wie Cellulose, oder technischer Natur sein wie Kunststoffe, | ||
- | EAP sind Polymere, die auf einen elektrischen Stimulus mit einer Form- oder Volumenänderung reagieren. Die meisten EAP besitzen | + | EAP sind Polymere, die auf einen elektrischen Stimulus mit einer Form- oder Volumenänderung reagieren. Die meisten EAP besitzen |
- | + | ||
- | {{ youtube> | + | |
+ | {{ youtube> | ||
=== Formgedächtnis-Legierungen === | === Formgedächtnis-Legierungen === | ||
- | Formgedächtnislegierungen (shape-memory alloy SMA) sind Metalle | + | Formgedächtnislegierungen (shape-memory alloy SMA) sind __Metalle__ |
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- | {{ youtube>large:-K57cbOhA5g|Nitinol - Metallic Muscles with Shape Memory. }} | + | {{ youtube> |
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=== Vergleich zu konventionellen Antrieben === | === Vergleich zu konventionellen Antrieben === | ||
- | Die künstlichen | + | künstliche |
- | * sie sind leicht | + | * sie sind __leicht__ |
- | * sie besitzen eine inhärente Elastizität, die zur Schwingungsminimierung und zur Minimierung der Kraftspitzen beiträgt | + | * sie besitzen eine __inhärente Elastizität__, die zur Schwingungsminimierung und zur Minimierung der Kraftspitzen beiträgt |
- | * sie können in Umgebungen eingesetzt werden, in denen Elektromotoren nur beschränkt zum Einsatz kommen können z. B. unter Wasser oder in Umgebungen mit explosiven | + | * sie können in Umgebungen eingesetzt werden, in denen Elektromotoren nur beschränkt zum Einsatz kommen können z. B. __unter |
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verfasst von Alexy Georgos | verfasst von Alexy Georgos | ||
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===== Ausblick ===== | ===== Ausblick ===== | ||
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Künstliche Muskeln: die Klimaanlage der Kleidung von morgen?: \\ | Künstliche Muskeln: die Klimaanlage der Kleidung von morgen?: \\ | ||
Der Forschung nach, kann man künstliche Muskelfasern auch in Kleidung einweben, deren Maschen sich der Temperatur entsprechend öffnen oder schließen, so hat man eine integrierte Klimaanlage. Außerdem können sie auch in Klapp-Fenster oder Gewächshäuser eingebaut werden, die sich abhängig von der Aussentemperatur öffnen und schliessen lassen, so dass sie beispielsweise für genügend Frischluft sorgen können. Elektrische Motoren könnten so überflüssig werden. | Der Forschung nach, kann man künstliche Muskelfasern auch in Kleidung einweben, deren Maschen sich der Temperatur entsprechend öffnen oder schließen, so hat man eine integrierte Klimaanlage. Außerdem können sie auch in Klapp-Fenster oder Gewächshäuser eingebaut werden, die sich abhängig von der Aussentemperatur öffnen und schliessen lassen, so dass sie beispielsweise für genügend Frischluft sorgen können. Elektrische Motoren könnten so überflüssig werden. | ||
- | [Lidinger] | + | (vgl. Lidinger) |
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Grundsätzlich sind Künstliche Muskeln ein Wissenschaftsgebiet, | Grundsätzlich sind Künstliche Muskeln ein Wissenschaftsgebiet, | ||
- | Man kann aber bisher schon sagen, dass die Grundprinzipien der künstlichen Muskeln pneumatische, | + | Man kann aber bisher schon sagen, dass die Grundprinzipien der künstlichen Muskeln pneumatische, |
- | Abschliessende eine Tabelle, in der die Relevanten Eigenschaften von Künstlichen und natürlichen Muskeln aufgelistet sind: [NDEAA] [Yang] | + | Abschliessende eine Tabelle, in der die Relevanten Eigenschaften von Künstlichen und natürlichen Muskeln aufgelistet sind: (NDEAA) (Yang) |
^ ^ Dehnung [%] ^ Max. Druck [MPa] ^ Max. Effizienz [%] ^ Geschwindikeit | ^ ^ Dehnung [%] ^ Max. Druck [MPa] ^ Max. Effizienz [%] ^ Geschwindikeit | ||
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===== Fragen ===== | ===== Fragen ===== | ||
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- | - Was gibt es für Arten von Künstlichen Muskeln? | + | - Welche |
<spoiler | Antwort> | <spoiler | Antwort> | ||
Künstliche Muskeln können nach Betriebsart in drei Kategorien aufgeteilt werden | Künstliche Muskeln können nach Betriebsart in drei Kategorien aufgeteilt werden |
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