search query: @keyword voima-anturi / total: 4
reference: 2 / 4
Author: | Virta, Antti |
Title: | Artificial cilia as force sensor |
Keinotekoinen värekarva voima-anturina | |
Publication type: | Master's thesis |
Publication year: | 2013 |
Pages: | vi + 58 Language: eng |
Department/School: | Automaatio- ja systeemitekniikan laitos |
Main subject: | Älykkäät tuotteet (ETA3006) |
Supervisor: | Suomela, Jussi |
Instructor: | Zhou, Quan |
Electronic version URL: | http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201303031629 |
OEVS: | Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Instructions Reading digital theses in the closed network of the Aalto University Harald Herlin Learning CentreIn the closed network of Learning Centre you can read digital and digitized theses not available in the open network. The Learning Centre contact details and opening hours: https://learningcentre.aalto.fi/en/harald-herlin-learning-centre/ You can read theses on the Learning Centre customer computers, which are available on all floors.
Logging on to the customer computers
Opening a thesis
Reading the thesis
Printing the thesis
|
Location: | P1 Ark Aalto 7637 | Archive |
Keywords: | force sensor artificial magnetic cilia flow measurement magnetic field modelling voima-anturi keinotekoinen magneettinen värekarva virtausmittaus magneettikentän mallinnus |
Abstract (eng): | This thesis studies the use of easily fabricated magnetic artificial hair-like structures as force sensors. The fair-like structures, called artificial cilia, are fabricated using a template-free fabrication method based on the evaporation of solvent from a suspension containing elastomeric polymer and magnetic microparticles under magnetic field. The survey part of the thesis discusses general force sensing concepts and presents the state-of-the-art hair-like force sensors. Based on the literature review, a sensing scheme based on measuring the deflection of such structure indirectly based on the magnetic field is proposed. The feasibility of the magnetic structures is studied in the case of fluid velocity sensing theoretically by modelling the sensor as a cantilever beam under distributed load. Furthermore, a gray-box model of the magnetic field based on the concept of spatially distributed magnetic dipoles is presented to couple the deflection of the element to a point-wise magnetic field measurement. The fabrication method of the magnetic structures is described and experimental tests are done to estimate the parameters of the magnetic field model, to evaluate the sensitivity of the model and to validate assumptions concerning the properties of the structures. The results indicate that the artificial magnetic cilia -based sensors could be used to measure flow velocities in high viscosity fluids. The proposed magnetic field model for the cilia was observed to be sensitive to errors regarding the location of the cilium relative to the measurement point, leading to the need of a calibration process. Parts of the thesis have been published in the IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS) 2012. |
Abstract (fin): | Tässä diplomityössä tutkitaan helposti valmistettavien magneettisten hiusta muistuttavien rakenteiden käyttöä voima-antureina. Keinotekoisiksi värekarvoiksi kutsuttavat rakenteet valmistetaan käyttäen sapluunatonta valmistusprosessia, joka perustuu liuottimen haihduttamiseen ferromagneettisia mikrohiukkasia ja elastomeeriä sisältävästä liuoksesta voimakkaassa magneettikentässä. Työn kirjallisuusosiossa esitetään voimien mittaamisessa käytettäviä yleisiä periaatteita sekä uusimmat tulokset hiusta muistuttavien voima-antureiden tutkimuksessa. Kirjallisuustutkimuksen perusteella työssä esitetään magneettisen värekarvan asennon epäsuoraan mittaamiseen magneettikentän pistemittauksella perustuva anturikonsepti. Konseptin soveltuvuutta tutkitaan teoreettisesti virtausanturien kontekstissa, jossa värekarva-anturia käytetään nesteen virtausnopeuden mittaamiseen. Edelleen, diplomityössä kehitetään menetelmä värekarvan magneettikentän mallintamiseksi, jota apuna käyttäen värekarvan asento voidaan mitata käyttämällä pistemittausta värekarvan magneettikentästä. Diplomityössä kuvataan lisäksi magneettisten värekarvojan valmistusmenetelmä ja suoritetaan mittauksia esitetyn mallin herkkyyden analysoimiseksi. Diplomityön tulokset osoittavat, että magneettisia värekarvoja voi käyttää korkean viskositeetin nesteiden virtausnopeuden mittaamiseen. Lisäksi havaittiin, että esitetty malli värekarvan magneettikentälle on herkkä virheille värekarvan sijainnissa mittauspisteeseen nähden. Osia diplomityöstä on julkaistu kansainvälisessä robotiikka-alan IROS-konferenssissa vuonna 2012. |
ED: | 2013-05-21 |
INSSI record number: 46719
+ add basket
INSSI