Design and Control of Redundant Parallel Wire Robots

Ein Nachteil konventioneller Parallelkinematiken liegt in ihrem schlechten Verhältnis von Bauraum- zu Arbeitsraumvolumen. Dies liegt im begrenzten Hub der oftmals verwendeten Linearaktoren (z.B. Hydraulikzylinder oder Kugelrollspindeln). Dieser Nachteil kann durch die Verwendung von Seilen und Seilwinden statt linearer Aktoren beseitigt werden. Solche Systeme werden als (parallele) Seilroboter bezeichnet. Die hier beschriebene Arbeit entstand im Rahmen des DFG-Projektes Artist (Arbeitsraumsynthese seilgetriebener Parallelkinematikstrukturen, gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft unter HI370/24-1 und SCHR1176/1-2). Schwerpunkte der Arbeit liegen dabei einerseits auf der echtzeitfähigen Umsetzung der zur Regelung benötigten Seilkraftberechnungsmethoden. Experimente dazu erfolgten an einem Prüfstand. Andererseits liegt ein Fokus auf Methoden zur Analyse von Arbeitsräumen sowie auf Verfahren zur Synthese von Geometrieparametern von Seilrobotern für definierte Anforderungen. Dabei kann auf Vorgängerarbeiten zurückgegriffen werden, die auf der Verwendung von Intervallanalyse beruhen. Die Verfahren beruhen auf der Aufstellung eines Constraint Satisfaction Problems (CSP), das dann über Methoden der Intervallanalyse gelöst wird. Dabei kam ein bereits vorhandenes Software-Framework aus dem DFG-Projekt „Entwicklung eines Syntheseverfahrens für fehler- und strukturoptimierte Parallelkinematikmaschinen“ zum Einsatz. Dies wurde ursprünglich für die Untersuchung herkömmlicher Parallelkinematiken entwickelt und im Rahmen dieser Arbeit für Seilroboter modifiziert und spezialisiert.A drawback of conventional parallel kinematic machines is their disadvantageous ratio between the required construction space and the workspace of the endeffector. This is mainly due to to the limited stroke of the employed linear actuators (e.g. hydraulical cylinders or ball bearing screws). This drawback can be compensated by the use of wires and winches instead of linear actuators. Systems like this are called (parallel) wire robots. The work presented here is a result of the DFG-project Artist (Arbeitsraumsynthese seilgetriebener Parallelkinematikstrukturen, funded by the Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG under HI370/24-1 and SCHR1176/1-2). The goal of the project was the expertimental as well as the theoretical research on wire robots. On one hand, the focus was set on the realtime-capable implementation of wire force calculation methods needed for control purposes. The first experiments were performed on a prototype. On the other hand, a focus is set on methods for workspace analysis and synthesis. Within this work, previously developed methods can be employed, which are based on interval analysis. These methods use the formulation of a Constraint Satisfaction Problem (CSP), which is solved by interval analysis. This is supported by a software framework developed within the DFG-project „Entwicklung eines Syntheseverfahrens für fehler- und strukturoptimierte Parallelkinematikmaschinen“. It was originally developed for conventional parallel kinematic machines, and was specialized for wire robots within this work

Ein Modell für verantwortungsvolles Handeln in der IT-Organisation

In der Betriebswirtschaft ist verantwortungsvolles Handeln, repräsentiert durch Konzepte wie Corporate Social Responsibility (CSR), Corporate Citizenship (CC) oder Nachhaltigkeit/Sustainability, eine in Forschung und Praxis breit diskutierte Thematik. Eine umfassende Übertragung der Problematik auf das IT-Management hat jenseits von isolierten Einzelthemen wie „Green IT“ etc. jedoch noch nicht stattgefunden. In diesem Beitrag wird deshalb ein Modell vorgestellt, welches auf der einen Seite einen ganzheitlichen Rahmen für verantwortungsvolles Handeln in der IT-Organisation eröffnet, und auf der anderen Seite Stellschrauben für die aktive, verantwortungsvolle Beeinflussung des Wettbewerbsumfelds aufzeigt. Konkretisiert wird das aufgezeigte Modell anhand verschiedener Maßnahmenfelder zur Umsetzung verantwortungsvollen Handelns

A reconfigurable, tendon-based haptic interface for research into human-environment interactions

Human reaction to external stimuli can be investigated in a comprehensive way by using a versatile virtual-reality setup involving multiple display technologies. It is apparent that versatility remains a main challenge when human reactions are examined through the use of haptic interfaces as the interfaces must be able to cope with the entire range of diverse movements and forces/torques a human subject produces. To address the versatility challenge, we have developed a large-scale reconfigurable tendon-based haptic interface which can be adapted to a large variety of task dynamics and is integrated into a Cave Automatic Virtual Environment (CAVE). To prove the versatility of the haptic interface, two tasks, incorporating once the force and once the velocity extrema of a human subject's extremities, were implemented: a simulator with 3-DOF highly dynamic force feedback and a 3-DOF setup optimized to perform dynamic movements. In addition, a 6-DOF platform capable of lifting a human subject off the ground was realized. For these three applications, a position controller was implemented, adapted to each task, and tested. In the controller tests with highly different, task-specific trajectories, the three robot configurations fulfilled the demands on the application-specific accuracy which illustrates and confirms the versatility of the developed haptic interfac

Subretinal electronic chips allow blind patients to read letters and combine them to words

A light-sensitive, externally powered microchip was surgically implanted subretinally near the macular region of volunteers blind from hereditary retinal dystrophy. The implant contains an array of 1500 active microphotodiodes (‘chip’), each with its own amplifier and local stimulation electrode. At the implant's tip, another array of 16 wire-connected electrodes allows light-independent direct stimulation and testing of the neuron–electrode interface. Visual scenes are projected naturally through the eye's lens onto the chip under the transparent retina. The chip generates a corresponding pattern of 38 × 40 pixels, each releasing light-intensity-dependent electric stimulation pulses. Subsequently, three previously blind persons could locate bright objects on a dark table, two of whom could discern grating patterns. One of these patients was able to correctly describe and name objects like a fork or knife on a table, geometric patterns, different kinds of fruit and discern shades of grey with only 15 per cent contrast. Without a training period, the regained visual functions enabled him to localize and approach persons in a room freely and to read large letters as complete words after several years of blindness. These results demonstrate for the first time that subretinal micro-electrode arrays with 1500 photodiodes can create detailed meaningful visual perception in previously blind individuals