Bio-inspired Tactile Sensing PDF Download
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Author: Moritz Scharf
Publisher: BoD – Books on Demand
ISBN: 3863602374
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 190
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Book Description
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.
Author: Moritz Scharf
Publisher: BoD – Books on Demand
ISBN: 3863602374
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 190
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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.
Author: Lukas Merker
Publisher:
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Category :
Languages : en
Pages : 0
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Author: Moritz Scharff
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Category :
Languages : en
Pages : 0
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Die Weiterentwicklung taktiler Sensoren gewinnt an Bedeutung bspw. durch eine verstärkte Anwendung taktiler Sensoren zur Navigation in unbekannten Umgebungen von autonomen mobilen Robotern. Eine Möglichkeit taktile Sensoren weiter zu entwickeln ist, sich - wie auch schon andere Entwicklungen zeigen - der Natur zu bedienen, Vorbilder zu identifizieren, diese fundamental zu analysieren und als wesentlich befundene Eigenschaften und Funktionstüchtigkeiten zu adaptieren. Ratten besitzen auffällige Tasthaare an beiden Seiten der Schnauze, sogenannte Vibrissen. Diese sind gekennzeichnet durch einen langen, schlanken und natürlich vorgekrümmten Haarschaft mit konischem Querschnittsverlauf. Der Haarschaft wird von einem Haarfollikel gehalten, der sich unter der Haut befindet und in dem überdies Mechanorezeptoren zur Reizdetektion zu finden sind. Während der Erkundung von unbekannten Umgebungen und Objekten setzen Ratten ihre Vibrissen ein, um bspw. die Form oder Textur eines Objektes zu bestimmen, indem die Vibrisse daran entlang bewegt wird. Die Informationsaufnahme wird im Haarfollikel durch die Mechanorezeptoren realisiert. Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag zum übergeordneten Ziel, die Eigenschaften und Einsatzmöglichkeiten dieses komplexen und hochentwickelten Sensorsystems der Natur für technische Anwendungen nutzbar zu machen. Die Eigenschaften einer Vibrisse sind synergetisch und beeinflussen ihre Funktionen in bedeutendem Maß. Deshalb wird das natürliche Vorbild detailliert analysiert und mit den Konzepten des biomechatronischen Systems und des Reizleitungsapparats beschrieben und auf dieser Basis ein Vibrissen-ähnlicher Sensor entworfen, um die inhärenten Eigenschaften eines solchen Sensorsystems zu untersuchen. Um die Funktionstüchtigkeit des entworfenen Protoyps, aufgebaut auf Basis der detaillierten Vorabanalyse, zu untersuchen, werden verschiedene Testobjekte, einschließlich verschiedener Oberflächenbeschaffenheiten, mit dem Sensor vermessen. Anhand der aufgezeichneten Messsignale zeigt sich, dass ein Objekt durch seine generelle Form sowie seine makroskopische und mikroskopische Oberflächenstruktur beschrieben werden kann. Die genannten Informationen überlagern sich in den gemessenen Signalen und müssen für eine weiterführende Auswertung extrahiert werden. Der Abstand zwischen Sensorlagerung und Objekt hat entscheidenden Einfluss. Makroskopische Oberflächenelemente lassen sich im Abstand von 80% der Länge des Sensorschafts besonders gut detektieren. Ein mittlerer Abstand, ca. 60% der Länge des Sensorschafts, unterstützt die Erfassung der Eigenschaften einer mikroskopischen Textur. Hingegen ist ein kleiner Abstand von 45% der Sensorschaftlänge besonders geeignet zur Detektion der generellen Form des Objekts. Diese Effekte sind in enger Verbindung zur Elastizität des Sensorschafts zu interpretieren. Beispielsweise verhindert die starke Krümmung des Sensorschafts in Folge eines kleinen Objektabstandes eine Detektion von makroskopischen Oberflächenelementen wie Rillen und Stufen, da sich der Sensorschaft in dieser Konfiguration wie ein adaptiver morphologischer Filter auswirkt und damit eine inhärente Eigenschaft des Sensorsystems ist. Der Übergang zwischen der makroskopischen und mikroskopischen Oberflächenstruktur wird durch den Durchmesser der Spitze des Sensorschafts bestimmt. Oberflächenstrukturelemente, die kleiner als dieser Durchmesser sind, gehören zur mikroskopischen Oberflächenstruktur. Daraus folgt, dass auch der Durchmesser der Spitze eine inhärente Eigenschaft ist. Eine weitere inhärente Eigenschaft wird bei der Detektion einer mikroskopischen Oberflächenstruktur erkennbar. Wenn der, sich im Kontakt befindende, stark verformte, Sensorschaft so bewegt wird, dass die konkave Seite des Sensorschafts in Bewegungsrichtung zeigt, werden die erfassten Signale verstärkt - im Vergleich zur entgegengesetzten Bewegungsrichtung. Unter Berücksichtigung der genannten und weiterer Ideen, wird der durch eine natürliche Vibirsse inspirierte Sensor in der vorliegenden Arbeit untersucht.
Author: Salvatore Pirozzi
Publisher: MDPI
ISBN: 3036504249
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 248
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Book Description
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
Author: Carsten Behn
Publisher:
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Category :
Languages : en
Pages :
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Author: Lena Zentner
Publisher: Springer
ISBN: 3319453874
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 266
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This book brings together investigations which combine theoretical and experimental results related to such systems as capsule micromechanisms, active micro catheters, nanotube vascular stents, mechanisms for micromilling, different compliant mechanisms including grippers and compliant systems with actuators and sensors, microrobots based on vibrations, tactile sensors, tooth brackets, compliant valves, and space reflectors. This volume contains twenty-two contributions from researchers from ten countries, represented at the 4th Conference on Microactuators and Micromechanisms, which was held in 2016 in Ilmenau, Germany. The aim of the conference was to provide a special opportunity for a know-how exchange and collaboration in various disciplines concerning systems pertaining to micro-technology. This Conference was organized under the patronage of IFToMM (International Federation for the Promotion of Mechanism and Machine Science).
Author: Robyn Grant
Publisher: Frontiers E-books
ISBN: 2889192482
Category : Human-machine systems
Languages : en
Pages : 174
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Book Description
Active touch can be described as the control of the position and movement of tactile sensing systems to facilitate information gain. In other words, it is finding out about the world by reaching out and exploring—sensing by ‘touching’ as opposed to ‘being touched’. In this Research Topic (with cross-posting in both Behavioural Neuroscience and Neurorobotics) we welcomed articles from junior researchers on any aspect of active touch. We were especially interested in articles on the behavioral, physiological and neuronal underpinnings of active touch in a range of species (including humans) for submission to Frontiers in Behavioural Neuroscience. We also welcomed articles describing robotic systems with biomimetic or bio-inspired tactile sensing systems for publication in Frontiers in Neurorobotics.
Author: Ajay Giri Prakash Kottapalli
Publisher: Springer
ISBN: 3319475002
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 118
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Book Description
This book narrates the development of various biomimetic microelectromechanical systems (MEMS) sensors, such as pressure, flow, acceleration, chemical, and tactile sensors, that are inspired by sensing phenomena that exist in marine life. The research described in this book is multi-faceted and combines the expertise and understanding from diverse fields, including biomimetics, microfabrication, sensor engineering, MEMS design, nanotechnology, and material science. A series of chapters examine the design and fabrication of MEMS sensors that function on piezoresistive, piezoelectric, strain gauge, and chemical sensing principles. By translating nature-based engineering solutions to artificial man-made technology, we can find innovative solutions to critical problems.
Author: Andrés Kecskeméthy
Publisher: Springer
ISBN: 3030164233
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 274
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This is the proceedings of the Third Conference on Interdisciplinary Applications of Kinematics (IAK 2018) held in Lima, Peru, March 5–7, 2018. The conference brought together scientists from several research fields, such as computational kinematics, multibody systems, industrial machines, robotics, biomechanics, mechatronics, computational chemistry, and vibration analysis, and embraced all key aspects of kinematics, namely, theoretical methods, modeling, optimization, experimental validation, industrial applications, and design. Kinematics is an exciting area of computational mechanics and plays a central role in a great variety of fields and industrial applications nowadays. Apart from research in pure kinematics, the field deals with problems of practical relevance that need to be solved in an interdisciplinary manner in order for new technologies to develop. The results presented in this book should be of interest for practicing and research engineers as well as Ph.D. students from the fields of mechanical and electrical engineering, computer science, and computer graphics.
Author: Jan Awrejcewicz
Publisher: Springer
ISBN: 3319424084
Category : Mathematics
Languages : en
Pages : 424
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The book is the second volume of a collection of contributions devoted to analytical, numerical and experimental techniques of dynamical systems, presented at the international conference "Dynamical Systems: Theory and Applications," held in Łódź, Poland on December 7-10, 2015. The studies give deep insight into new perspectives in analysis, simulation, and optimization of dynamical systems, emphasizing directions for future research. Broadly outlined topics covered include: bifurcation and chaos in dynamical systems, asymptotic methods in nonlinear dynamics, dynamics in life sciences and bioengineering, original numerical methods of vibration analysis, control in dynamical systems, stability of dynamical systems, vibrations of lumped and continuous sytems, non-smooth systems, engineering systems and differential equations, mathematical approaches to dynamical systems, and mechatronics.
