Entwicklung eines Konzepts für eine nachgiebige Kopplung zweier Segmente eines aquatischen Roboters

摘要

ZusammenfassungDiese Diplomarbeit stellt die Entwicklung, die Konstruktion und den Test einer neuen Variante eines Gelenks mit passiv einstellbarer Elastizität vor. Das Gelenk befindet sich zwischen den Modulen eines modularen aquatischen Roboters. Die Lokomotion dieses Roboters ist biologisch inspiriert, derzeitig ist eine aal-ähnliche (anguilliforme) und eine thunfisch-ähnliche (thunniforme) Fortbewegung möglich. Hierfür besteht der Roboter aus einer Basisstruktur an welche eine variable Anzahl an Effektormodulen anschließbar ist. Die Basisstruktur beinhaltet die Energieversorgung, den Empfänger für die Fernsteuerung, den Motorregler und den Antrieb selbst. Die Anzahl der Effektormodule definiert dabei die Fortbewegungsart (anguilliform bzw. thunniform), die Kopplung der Effektormodule untereinander erfolgt mechanisch. Das hierbei verwendete nachgiebige Gelenk ist Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit. Das entworfene Design basiert dabei - im Gegensatz zur derzeitigen Gestaltung mit linearen Schraubenfedern - auf der geraden Biegung von linearen Federblechen. Es werden zwei verschiedene Varianten gebaut, eine mit zwei parallelen Federblechen und eine mit einem zentralen Federblech. Dabei ermöglicht insbesondere die Variante mit dem zentralen Federblech eine anguilliforme Bewegung der Effektormodule. Des Weiteren erfolgt eine erste sensorische Erfassung von Strom und Spannung des aquatischen Roboters. Eine elektrische Schaltung wird entworfen, aufgebaut und programmiert. Die Messschaltung liefert exakte Ergebnisse bei der Strommessung. Mittels USB-Schnittstelle sendet die Schaltung die Messwerte an den PC.Zusätzlich finden die Konstruktion und der Test einer Variante eines modularen Verbinders zwischen Effektormodul und nachgiebiger Kopplung statt. Der Testaufbau der modularen Verbindung erweist sich als wasserdicht und stellt eine Alternative zum aktuellen Design dar.