Thema

Titel: Weiterentwicklung eines Masse-Feder-Simulationsmodells (MSS) zur Modellierung weicher Materialien
Typ:
  • Studienarbeit
  • Bachelorarbeit
  • Masterarbeit
Betreuer:
Status: offen

Hintergrund

Im Rahmen des Internationalen Graduiertenkollegs „Soft Tissue Robotics“ soll die Interaktion von Robotern mit weichen Materialien beziehungsweise Geweben erforscht werden. Hierfür soll ein vereinfachtes Modell des weichen Materials aufgestellt werden, das das makroskopische Materialverhalten ausreichend genau approximiert. Ein möglicher Modellierungsansatz sind dabei sogenannte „Mass-Spring-Systems“ (MSS). Das komplexe Materialverhalten weicher Körper wird hierbei über verteilte Punktmassen angenähert die über Feder-Dämpfer-Elemente miteinander gekoppelt sind.

Mass-Spring-System

 

Aufgabe

In der Ausgeschrieben Arbeit soll ein bestehendes MSS zur Beschreibung technischer Materialien (Kunststoff / Gummi) beziehungsweise biologischen Gewebes (Haut/Muskeln) erweitert werden.

Die Arbeit gliedert sich in folgende Arbeitspakete:

  • Literaturrecherche über Modellierungsansätze zur Beschreibung des Verhaltens weicher technischer Materialien als auch biologischen Gewebes
  • Vergleich der Modellierungsansätze
  • Einarbeitung in das bestehende MSS-Modell
  • Erweiterung des bestehenden MSS-Modells sowie Parameteridentifikation zur Simulation kleiner Deformationen
  • Identifikation der Modellierungsgrenzen für große Deformationen
  • Erarbeiten von Lösungsansätzen zur Abbildung großer Deformationen (je nach Umfang der Arbeit)

Anforderung

  • Strukturierte und methodische Arbeitsweise
  • Motivation und eigenständiges Arbeiten
  • Spaß an Forschungs- und Entwicklungsarbeit
  • Kenntnisse in technischer Mechanik / technischer Dynamik von Vorteil
  • Erfahrung im Umgang mit MATLAB von Vorteil

Kenntnisgewinn

  • Einblicke in State oft the Art Problemstellungen der Robotik
  • Mitarbeit an interessanten Forschungsprojekten
  • Vertiefende Kenntnisse in Modellierungs- und Simulationsmethoden der Biomechanik und Medizintechnik
  • Praxiserfahrung in MATLAB
  • Methodisches Arbeiten