Continuum Models For Biologically Inspired Tactile Sensors
Download Continuum Models For Biologically Inspired Tactile Sensors PDF/ePub or read online books in Mobi eBooks. Click Download or Read Online button to get Continuum Models For Biologically Inspired Tactile Sensors book now. This website allows unlimited access to, at the time of writing, more than 1.5 million titles, including hundreds of thousands of titles in various foreign languages.
Bio-inspired Tactile Sensing
Author: Moritz Scharf
language: en
Publisher: BoD – Books on Demand
Release Date: 2021-01-01
The transfers of natural mechanisms and structures into artificial, technical applications are successful approaches for innovation and become more important nowadays. The concept of Biomechatronics provides a structured framework to do so. Following these ideas, this work analyses a novel tactile sensor inspired by natural vibrissae. The sense of touch is an indispensable part of the sensory system of living beings. In, e.g., rats, the so-called vibrissal system, including long sensory hairs around the muzzle of the animals (vibrissae), is an essential part of tactile perception. Rats can determine the location, shape, and texture of an object by touching it with their vibrissae. Transferring these abilities to an artificial sensor design, the interaction between the hair/sensor shaft and different objects are analyzed. The sensor/hair shaft fulfills different functions in terms of a preprocessing of the captured signals. Therefore, by knowing and controlling these effects, the captured signals can be optimized in a way that particular information inside the captured signals is pronounced.
Continuum Models for Biologically Inspired Tactile Sensors
In der Biologie existiert ein hoch effizientes und mächtiges Tastorgan: die Sinushaare von Säugetieren. Unter Verwendung dieser Sinushaare können sich Tiere in ihrer Umgebung zurechtfinden, ohne auf die Unterstützung durch andere Sinne angewiesen zu sein, Abstände zu Objekten erkennen, die Oberflächenbeschaffenheit abschätzen und Konturen unterscheiden. Um das Prinzip der Konturerkennung auch in technischen Anwendungen nutzen zu können, werden in dieser Arbeit zunächst die fundamentalen Eigenschaften dieses taktilen Sinnesorgans analysiert: Das Tier erlangt Informationen aus seiner Umgebung, indem es ein langes, schlankes Haar gegen ein Objekt bewegt. Durch die dabei auftretende Verformung des Haares kann der Kontakt in der Lagerung, dem Follikel-Sinus-Komplex, registriert werden. Auf diesen Eigenschaften basierend wird ein unter klaren Annahmen formuliertes, ebenes, quasi-statisches Modell im Rahmen der Kontinuumsmechanik aufgestellt, welches das Problem der Objektabtastung in dimensionsloser Form beschreibt. Nach einer sorgfältigen Analyse des Modells dient dieses dazu die Observablen - jene Informationen, die dem Tier zur Verfügung stehen - zu generieren und im Anschluss, wenn die Observablen bekannt sind, den Kontaktpunkt von Haar und Objekt zu rekonstruieren. Sobald hinreichend viele Kontaktpunkte bekannt sind, kann die Objektkontur abgeschätzt werden. Nachdem die Tauglichkeit der Rekonstruktionsmethode mit Messdaten erfolgt ist, werden die Modellannahmen erweitert. Dies ermöglicht es auch den Einfluss einer elastischen Lagerung, der konischen Form der Haare und einer erweiterten Klasse von Objektkonturen während der Objektabtastung zu bestimmen. Um das Modell zusätzlich zu erweitern und weitere Eigenschaften des biologischen Vorbilds untersuchen zu können, wird auch ein Modell basierend auf der Finiten Elemente Methode verwendet und dessen Ergebnisse denen des kontinuierlichen Modells gegenübergestellt. Mit Hilfe des Finiten Elemente Modells ist es möglich, die Observablen für beliebig geformte Objekte, sowie für vorgekrümmte Haare zu bestimmen. Die entworfenen Modelle können für die Entwicklung von taktilen Sensoren, die Simulation von unterschiedlichen Kontaktbedingungen und die Einschätzung der Lagerreaktionen für diverse Anwendungsgebiete verwendet werden.
Tactile Sensors for Robotic Applications
The book covers different aspects: - Innovative technologies for tactile sensors development - Tactile data interpretation for control purposes - Alternative sensing technologies - Multi-sensor systems for grasping and manipulation - Sensing solutions for impaired people