projekt.thermobjekt@roman.Vogl

Berücksichtigt die notwendige Senorik, Microcontrollersysteme und Ausgabemodule sowie Motorenansteuerung. Der Plan ist für den Bau des Prototypens konzipiert, der vorerst nur einmal eine Fingereinheit - der Zeigefinger hat. Wobei der Aufbau modular konstruiert wird. Das heißt es sind die einzelnen Fingereinheiten als Module gestaltet, die in weiterer Folge (wenn der Prototyp funktioniert) einfach in das System zusätzlich integriert werden können, nach einen bestimmte Steck- und Schraub-System. Die im Plan angegebenen Bestellnummern beziehen sich auf Conrad Elektronik. Die verwendeten Microcontroller werden PIC18F452 und PIC18FL452 von Microchip sein.

Eine weiter Überlegung über mein ThermObjekt ging in Richtung Roboterhand. Damit meine ich, das die Hand nicht nur mit Senoren ausgestattet ist die die Bewegung abnehmen, und über den einen Rückgabekanal (Wäremempfindung) Information übertragen, sonder auch mit steuerbaren beweglichen Einheiten wie z.b Motoren bestückt ist. Es könnte der Handschuh den Betrachter bewegen, bzw. er könnte eigene Formen abtasten, ohne einen Betrachter. Er könnte beginnen, wenn kein Betrachter da ist, sich um das Thermobjekt zu kümmern. Er könnte es streicheln, putzen, und seine “Haltungsschäden” korrigieren. Er könnte aber auch das Objekt vernichten, ausradieren, und ein Neues formen, wie Kinder mit Knetmasse. Es könnte vorbeigehende Betrachter animieren, ihn deren Hand zu “leihen”. Die Überlegung geht auch in die Richtung, ein System zu entwickeln, bei den Sensor und steuerbares Element eine Einheit ergeben, und entsprechend der Verwendungszweckes benutzt werden kann, wie z.b Motor der durch einfaches Umschalten zu einen Generator wird. Aber in dieser Hinsicht, muss erst überlegt werden, wie die Bewegungen der einzelnen Finger abgenommen werden kann, ohne viel an Bewegungsfreiheit zu verlieren.

Die Potetiometer-Lösung
Einerseit könnte diese Bewegungen wie die Raumpositionsbestimmungs-System funktionieren, so das über Feder gespannte aufgerollte Seile Drehpotentiometer bewegen. Dieses System ist vom Aufbau der Sensoren am einfachsten. Die Werte sind absolut zu lesen, so das sich Messfehler nicht addieren, außerdem sind das keine Zustandstwerte und keine Momentaufnahmen, was natürlich sehr vorteilhaft ist. Eine weitere Idee, die in diese Kategorie passt sind natürlich Linearpotentiometer.

Die Pneumatik-Zylinder Lösung
Eine andere Überlegung ging in Richtung Pneumatikzylinder, bei dem durch die Bewegung entstehenden Durchfluss gemessen wird. Diese Variante muss getestet werden, weil sie viele Probeleme beinhalten kann. Es müssen Zylinder verwendet werden, die sehr leichtgängig sind, und kaum Widerstand haben, außerdem sind Durchflussmesser eher teuer. Die Messwerte sind nur Momentaufnahmen - es werden nur Impulse gemessen, und sie ist relativ vorherrig gemessenen Wert wodurch sich Messfehler und Messungenauigkeiten addieren würden. Weiters ist zu beachten dass Luft ein Medium ist, das sich verdichten lässt wodurch weitere Fehler und Ungenauigkeiten entstehen können. Der Vorteil besteht darin, dass die Möglichkeit besteht, die Zylinder auch mit Druckluft anzusprechen, und zu bewegen. Wobei beim bewegen der Zylinder wird die Bestimmung der Position der einzelnen Punkte sehr schwer und Ungenau, weil kein Rückkanal mehr da ist, der den Ist-Wert angibt. Ideal ist dann eine Mischung aus den beiden Überlegungen. Ein Zylinder zum Bewegen der einzelnen Fingergelenken, und ein Paralell zu jeden Zylinder laufenden Linearpotentiometer.

Die Pneumatik-Elastfinger Lösung
Ein Elastfinger kann man sich wie einen elastischen Schlauch vorstellen, der eine vorder und eine Rückseite besitzt. Die Rückseite ist faltenbalgähnlich aufgebaut und somit leicht dehnbar, während die Vorderseite glatt und wenig elastisch ist, so dass sie kaum gedehnt werden kann. Wenn der Elastfinger nun mit Druckluft angesprochen wird, tritt aufgrund der verschiedenen Dehnung eine Biegung der Finger in Richtung der glatten Seite auf. Dieses Prinzip könnte anstatt den Zylinder eingesetzt werden. Einerseits als bewegendes Element anderseits wiederrum durch messung des Durchflusses als Sensoreinheit. Wobei diese Variante wahrscheindlich die Ungenaueste ist.

Eine weitere Möglichkeit wäre die verwendung von Dehnmesstreifen…. es sind in diesen Bezug noch einige Dinge durchzudenken und zu recherchieren… auch die Verwendung von Motoren zum bewegen der Fingerelemente….

Benannt nach von Jean Peltier 1834 (französischer Uhrenmacher) entdeckten Effekt, dass bei Stromdurchgang an der Kontaktstelle zweier verschiedener Metalle eine Temperaturabsenkung gegenüber der Umgebungsluft festzustellen ist.
Ein Peltierelement besteht aus mehreren kleinen Quader je aus p- und n- dotieretm Halbleitermaterial, die abwechseln oben und unten durch Metallbrücken miteinander verbunden sind. So ergeben die unterschiedlichen Quader miteinander eine Serienschaltung. Der zugeführte elektrische Strom durchfließt alle Quader nacheinander. Abhänging von der Stromstärke kühlen sich die Verbindungsstellen an einer Seite ab, während sich die auf der anderen Seite erwärmen. Dabei wird die Wärmeenergie von der kalten auf die warme Seite gepumpt. Durch Stromumpolung läßt sich die Richtung des Wärmeflusses umkehren. Die Temperaturdifferenz zweischen den beiden Seiten kann, je nach Element und Strom, bei einstufigen Elementen bis ca. 65 Kelvin betragen.
Umgekehrt ist es auch möglich, durch Herstellung einer Temperaturdifferenz zwischen den beiden Seiten eines Elementes elektrischen Strom zu erzeugen.

Die Konstruktion besteht aus drei Ringen, die über Seilen im Raum gehängt werden. Diese Seile sind gespannte Stahlseile, die über vorgespannte Feder aufgerollt werden. Ihre Aubgabe besteht einerseits darin die Konstruktion im Raum zu halten, andererseits die Bewegung in x, y, und z -Achse zu regestrieren. Das geschieht auf dem Prinzip der Triangulation - dabei werden die Entfernungen von drei verschiedenen Punkten im Raum zu einen bestimmten Punkt gemessen, und dadurch die position bestimmt. Diese Technik wird meistens mit elektromagnetischen Wellen angewandt, wo die Zeit gemessen wird. In diesen Fall kann ich die Entfernungsmessung direkt über die gespannten Stahlseile abnehmen, indem ich winkeländerungen über drehpotentiometer von den drehachse der Rollenaufwicklungen der einzlenen Seile abnehme, und dadurch die Längenänderung rückrechne. Damit wäre einmal die Position der Ringe im Raum bestimmt. Der Ring besteht wie schon erwähnt aus drei Ringen. Der äußerste Ring ist mit dem mittleren Ring über eine Drehachse in der x-Richtung verbunden, und der mittlere Ring ist mit dem inneren Ring mit einer Drehachse in der y-Achse verbunden. Damit kann ich diese Drehbewegungen ebenfalls über einfache Potentiometer bestimmen. Der innerste Ring besteht eigentlich aus zwei Ringen. Diese beiden Ringe können sich ineinander in der z - Achse drehen, wie z.B normale Kugellager. Damit kann ich mit dieser Konstruktion die Position in x,y,und z Richtung bestimmen, und darüber hinaus durch die anordnung der Ringe, die Drehbewegungen in x,y und z Achse. Das sind alle 6 Freiheitsgrade die benötigt werden um einen Punkt und deren Ausrichtung im Raum zu bestimmen. Diese Konstruktion könnte als Positionsbestimmung verwendet werden, oder wenn ich mit Beschleunigungssensoren arbeite, als einfache Aufhängung, um aus der geplanten “Handschuh” eine Rauminstallation zu machen. Verbunden ist die Hand mit der Konstruktion mit einer Schelle, die unterhalb des Handgelenks liegt. Sie besteht aus zwei Halbschalen, und wird beim schließen leicht an die Hand angepresst.