TSA-Antriebe

Der sogenannte Twisted-String-Antrieb (TSA) besteht aus einem Faserbündel und einem Motor, der dieses entlang der Längsachse verdrillt und damit zu einer Verkürzung führt. Es ergibt sich ein hohes (nichtlineares) Übersetzungsverhältnis bei exzellentem Leistungsgewicht. In vorangegangenen Projekten wurden Kräfte bis 900 N erreicht. Ziel für das IMT sind kleine und kleinste Einheiten, die ähnlich Muskelfasern zusammengeschaltet werden können. 

TSA sind klein, leise und elastisch. Dies macht sie gut geeignet für den direkten Einsatz am Menschen - z.B. als Orthese. Am IMT haben wir u.a. bereits eine einfache Orthese mit antagonistischen TSA für zwei Finger entwickelt und erfolgreich getestet.

In der Prothetik wird versucht, verloren gegangene Körperteile funktional und ästhetisch zu ersetzen. Mit TSA lässt sich z.B. das Greifen wieder herstellen. Ein erster einfachrer Demonstartor wurde am IMT entwickelt und zeigt das Potenzial dieser Technik.

Um Twisted-String-Antriebe kürzer gestalten zu können, ist es sinnvoll, das String-Bündel durch die Welle des Motors zu führen. Am IMT haben wir dazu gemeinsam mit einem Industriepartner einen DC-Motor mit holer Motorwelle entwickelt. Basierend auf dieser Enwicklung konnten wir ein Ellbogen-Exoskelett entwickeln.

Die elastischen Eigenschaften von TSA lassen den Einsatz als Muskelersatz zu. Am IMT forschen wir daran, wie man einzelne "TSA-Zellen" aufbauen und anordnen kann.

Twisted-String-Antriebe haben eine Lebensdauer, die abhängig ist vom Grad der Belastung (Kraft, Dynamik, Hub), Temperatur, Verschmutzung etc. Am IMT entwickeln wir Prüfverfahren und Test-Aufbauten zur Charakterisierung von TSA in verschiedenen grundsätzlichen Ausführungen.

• Fratarcangeli E, Govoni A, Giacoppo GA, Heinrich L, Meattini R, Pott PP, Palli G, Additively Manufactured Flexible Endoscope Driven By Guided Antagonistic Twisted String Actuation: A Pilot Experimental Evaluation, 2024 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics, 15.-18.07.2024, Boston, MA, USA
• Giacoppo GA, Öztürk S, Pott PP, Integrated Force Sensing Technology for Twisted String Actuation Using Conductive Yarns, ACTUATOR 24, Wiesbaden, 13.-14.06.2024
• Giacoppo GA, Bachmann AL, Pott PP, Antagonistic twisted string actuation for disposable flexible medical robots, ETG/GMM-Fachtagung Innovative Klein- und Mikroantriebstechnik, IKMT 2022, 14.-15.09.2022, Linz
• Weymann S, Pretty SG, Pott PP, Twisted-String actuator with hollow shaft for portable orthotic devices, ETG/GMM-Fachtagung Innovative Klein- und Mikroantriebstechnik, IKMT 2022, 14.-15.09.2022, Linz
• Weymann S, Pretty CG, Pott PP, Development of an EMG-based Elbow-Exoskeleton with Twisted String Actuator, BMT Dreiländer-Tagung, 28.-30.09.2022, Innsbruck
• Giacoppo GA, Schäfer MB, Pott PP, Endurance Test Rig for Twisted String Actuators, ETG/GMM-Fachtagung Innovative Klein- und Mikroantriebstechnik, IKMT 2022, 14.-15.09.2022, Linz
• Mühlbauer P, Schimbera M, Stewart KW, Pott PP, Modular active hand orthosis with Twisted String Actuation, ACTUATOR21, 17.-19.2.2021, Mannheim    
• Mühlbauer P, Löhnert L, Siegle C, Stewart KW, Pott PP, Demonstrator of a low-cost hand prosthesis, IFAC, 12.-17.7.2020, Berlin
• Mühlbauer P, Stewart K, Pott PP, Demonstrator of a low-cost active knee orthosis with twisted string actuation, ETG/GMM-Fachtagung Innovative Klein- und Mikroantriebstechnik, 10.-11.09.2019, Würzburg
• Da Souza S, Mühlbauer P, Janzen S, Liu J, Pott PP, Series and parallel actuation array of elastic micro-twisted string actuators, ETG/GMM-Fachtagung Innovative Klein- und Mikroantriebstechnik, 10.-11.09.2019, Würzburg