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Projektmanagement, Modul 3.5 b, Dozentin: Prof. Dr. Antonia B. Kesel LumbRescueUs Die peristaltische Lokomotion von Lumbricus terrestris als Vorbild für.

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1 Projektmanagement, Modul 3.5 b, Dozentin: Prof. Dr. Antonia B. Kesel LumbRescueUs Die peristaltische Lokomotion von Lumbricus terrestris als Vorbild für eine technische Applikation Gruppe 5 / Laufen

2 LumbRescueUs – Der Regenwurm als Vorbild eines Rettungssystems Gliederung Das biologische Vorbild –Lumbricus terrestris Vorhandene technische Umsetzungen –CRIM in Pisa –Chirurgische Sonde der TU Ilmenau Lawinenrettung als Anwendungsbereich Technische Umsetzung Ausblick

3 Biologisches Vorbild

4 LumbRescueUs – Der Regenwurm als Vorbild eines Rettungssystems Anatomie von Lumbricus terrestris Segmentierter Aufbau Homonome Metamerie Hydroskelett dient als Widerlager der Muskulatur (Grafiken verändert nach Breidenbach, 2002)

5 LumbRescueUs – Der Regenwurm als Vorbild eines Rettungssystems Borstenbildung im Follikelfundus Borstenbewegung durch Muskulatur Follikelhals als Austrittsstelle der Borste Bau und Funktion der Borsten (Grafiken verändert nach Breidenbach, 2002) Vier Borstenpaare pro Segment Vier Borstentypen Körperborsten, Ring- und Längsmuskulatur bilden Funktionseinheit

6 LumbRescueUs – Der Regenwurm als Vorbild eines Rettungssystems Lokomotion des Regenwurms Fortbewegung durch peristaltisches Kriechen Grundlage ist die Segmentverformung Reibung und Körperborsten als Widerlager (verändert nach Quillin, 1999)

7 Vorhandene technische Umsetzungen

8 LumbRescueUs – Der Regenwurm als Vorbild eines Rettungssystems Miniature robotic crawler – CRIM Segmentverformung von L. terrestris als Grundlage Muskulatur in Form einer SMA-Einheit umgesetzt Widerhaken zur Reibungserzeugung (Grafiken verändert nach Menciassi et al., 2007)

9 LumbRescueUs – Der Regenwurm als Vorbild eines Rettungssystems PADeMIS – TU Ilmenau Peristaltische Lokomotion als Grundlage Kochsalzlösung für Hydroskelett Sonde für die Minimal- Invasive Wirbelsäulenchirurgie (verändert nach Meier et al., 2003) (nach Dietrich et al., 2007 )

10 Lawinenrettung

11 LumbRescueUs – Der Regenwurm als Vorbild eines Rettungssystems Der Lawinenball Snow Pulse Bestehende Rettungssysteme Das Lawinenverschüttetensuchgerät (LVS) Der Avalanche - Airbag Die AvaLung

12 LumbRescueUs – Der Regenwurm als Vorbild eines Rettungssystems Allgemeine Informationen (verändert nach Brugger et al., 2007) 91 % bei 18 Min. 34 % bei 35 Min. 7 % bei 130 Min.

13 LumbRescueUs – Der Regenwurm als Vorbild eines Rettungssystems Optimierung durch Rettungswurm Automatisiertes Rettungssystem Punktsondierung / -ortung entfällt Erhöhter Komfort durch Platzeinsparung Möglicher Preisvorteil

14 Technische Umsetzung

15 LumbRescueUs – Der Regenwurm als Vorbild eines Rettungssystems Grundaufbau Sechs Lokomotionssegmente mit integrierten Borsten Jeweils ein Kopf- und Mittelsegment für Sensorik und Steuerung

16 LumbRescueUs – Der Regenwurm als Vorbild eines Rettungssystems Umsetzung von Borsten & Motorik Vier Borsten pro Segment Linearmotor dient der Segmentstreckung und -stauchung

17 LumbRescueUs – Der Regenwurm als Vorbild eines Rettungssystems Material Außenmaterial aus TPE-E (Thermoplastisches Polyester-Elastomer) –Sehr gute Kälte-, Witterungs- und Lösungsmittelbeständig –Gute Elastizität Hydraulikflüssigkeit als Widerlager der Lokomotion –5,4 molare NaCl Lösung für niedrigen Gefrierpunkt –< 0,1 % KMnO 4 dient der Färbung Borsten aus Kunststoff

18 LumbRescueUs – Der Regenwurm als Vorbild eines Rettungssystems Anbringung & Funktion des Systems Drucksensoren lösen den Rettungswurm aus Anschließende Bewegung Richtung Oberfläche Markierung durch gefärbte Segmentflüssigkeit

19 LumbRescueUs – Der Regenwurm als Vorbild eines Rettungssystems Weiterentwicklungen Linearmotor (Segment/Borsten) Lichtsensorik Lagesensorik Mögliches Heizelement

20 Ausblick

21 LumbRescueUs – Der Regenwurm als Vorbild eines Rettungssystems Literaturverzeichnis Breidenbach, J. (2002): Normalanatomie und – histologie des Lumbriciden Lumbricus terrestris L. (Annelida, Oligochaeta), Dissertation Uni Münster Brugger, H. et al. (2007): The impact of avalanche rescue devices on survival, In: Resuscitation 75 (3), pp Dietrich, J. et al. (2004): Development of a peristaltically actuated device for the minimal invasive surgery with a haptic sensor array, In: Micro- and Nanostructures of Biological Systems, Shaker-Verlag, Halle Meier, P. et al. (2003): Uniaxial and equi-biaxial tension tests of silicone elastomer, In: Busfield, Muhr (Eds.), Constitutive Models for Rubber III, Swets & Zeitlinger, Lisse, pp Menciassi, A. et al. (2006): Development of a biomimetic miniature robotic crawler, In: Autonomous Robots 21 (2): pp Quillin, K. J. (1999): Kinematic Scaling of locomotion by hydrostatic animals: Ontogeny of peristaltic crawling by the earthworm Lumbricus terrestris, In: The Journal of Experimental Biology 202, pp


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