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This research investigates the influence of the reacting force which suffered from the handle of a hammer to strike an object. To achieve the study purpose, an impulse on the hammer face in a very short time was investigated. The researcher used computer-aided design software Solidworks to set up the hammer model and he used finite element software LS-DYNA to analysis the dynamic problem of the hammer by impulse loading. This study aims to find out the reaction force at the gripping position of different shape of cross-section, length, gripping position and angle of the handle and compares the results along x, y, and z axis respectively. After summing up an optimum handle shape and gripping position, users can operate the tool easily. The optimum also reduces the probability of musculoskeletal disorders. It is expected the study findings can not only provide some reliable data for the reference in hammer manufactures but also make a breakthrough in computing aided engineering.

The trend towards miniaturization requires to handle even smaller micro-components: they must be picked, placed with high accuracy, and then released. This highly challenging process should take into account two aspects: the yield of successful placements and the minimized risk of damaging the manipulated micrometer-sized objects due to contact forces. Despite the advantages of the latest gripping technologies, including low complexity, high accuracy, and high reliability, the component is subjected to high contact forces that could damage it. As a consequence, there is a need of developing new and innovative ways to manipulate micro-sized components with respect to the requirements mentioned above. Gripping based on capillary bridges is a promising technique to handle components at the micrometric scale. This technique offers many advantages: flexibility and reliability, self-centering effect, the capability of grasping small and delicate components in a wide range of shapes and materials thanks to the “bumper” effect of the mediated liquid bridge. Nevertheless, the liquid residue on the component after breaking up the bridge is undesirable. As a consequence, there is a need to design a capillary gripping system that can retain all the liquid after the breakup of the bridge. Understanding the formation, the stretching, and the liquid distribution after the breakup of the liquid bridge is mandatory. In this thesis and in the first place, we studied the rupture of a liquid bridge confined between different geometries of the gripper and the substrate: plane/plane, cone/plane, and cavity/plane. We developed, based on the resolution of the Young-Laplace equation, an operational quasi-static criterion to predict the rupture gap of the bridge. We also investigated the effect of the geometry on the liquid distribution after the breakup. Optimal geometries are found to retain up to 90$%$ of the liquid after the breakup of the bridge. In the second place, we investigated the secretion dispensing in green dock beetles ( extit{Gastrophysa viridula}). Their ability to walk upside-down on any kind of surfaces rely on mediated secretion between their hairy pad and the surface they walk on. We studied the mechanism of the secretion dispensing from the source where it is produced to the contact zone. Experimental setups have been designed, with advancing 3D printing and micro-fabrication techniques. Models have been developed, discussed, and compared to experimental data. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur et technologie / info:eu-repo/semantics/nonPublished

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La tendance à la miniaturisation des produits n'est pas sans influence sur l'évolution de leurs moyens de production et d'assemblage. En effet, dû à la réduction d'échelle, l'assemblage de petits composants (appelé microassemblage) est perturbé par les forces de surface comme les forces de capillarité. Ces forces, exercées par le pont liquide reliant manipulateur et composant, sont habituellement négligeables (et négligées) dans l'assemblage conventionnel dominé par les forces de gravité. L'approche originale suivie dans ce travail consiste à tirer parti de ces effets et à les utiliser pour la manipulation de microcomposants, c'est-à-dire de composants dont la taille va de quelques dizaines de microns à quelques millimètres. Ce travail tente donc d'apporter quelques réponses aux problèmes de conception posés par un tel choix: quels sont les avantages d'une telle approche? Comment ces forces `fonctionnent-elles'? Sont-elles suffisamment grandes pour manipuler des microcomposants? Comment, dans ce cas, relâcher le composant? Quel rôle la tension de surface joue-t-elle? En quoi le choix des matériaux est-il important? Comment optimiser la conception du manipulateur? Tout au long de ce travail, le lecteur trouvera un inventaire des principes de manipulation existants, les éléments nécessaires à la modélisation des forces de capillarité, ainsi que la description de la simulation et du banc d'essai développés par l'auteur dans le but d'étudier ces paramètres de conception. Les résultats présentés dans cette thèse recouvrent essentiellement deux thèmes: quelles sont les règles de conception à suivre pour maximiser les forces de capillarité (problème de la préhension) et comment choisir une stratégie de relâche adéquate (problème de la relâche)?

<p>Prediktion av förändringar i omgivningen är nödvändigt för att vi ska kunna planera våra handlingar. Hur spädbarns gripförmåga utvecklas har länge studerats men hur spädbarn predicerar, anpassar handen och griper efter roterande objekt har inte undersökts tidigare. Tio stycken tio månader gamla spädbarn och nio stycken sex månader gamla spädbarn studerades när de grep efter en roterande stav i två olika hastigheter och riktningar samt i horisontalt och vertikalt läge. Griprörelsen registrerades med hjälp av ett ProReflex system (Qualisys). Om vinkelskillnaden mellan handen och staven i gripögonblicket var mindre än 45° ansågs rörelsen vara prediktiv. Båda åldersgrupperna visade en prediktiv förmåga då vinkelskillnaden låg på ungefär 20° hos båda grupperna. De tio månader gamla spädbarnen hade något bättre handanpassning i den högre hastigheten och valde även att rotera handen i stavens rörelseriktning medan det hos de sex månader gamla spädbarnen inte fanns någon skillnad mellan att rotera handen med eller mot rörelseriktningen.</p>

Prediktion av förändringar i omgivningen är nödvändigt för att vi ska kunna planera våra handlingar. Hur spädbarns gripförmåga utvecklas har länge studerats men hur spädbarn predicerar, anpassar handen och griper efter roterande objekt har inte undersökts tidigare. Tio stycken tio månader gamla spädbarn och nio stycken sex månader gamla spädbarn studerades när de grep efter en roterande stav i två olika hastigheter och riktningar samt i horisontalt och vertikalt läge. Griprörelsen registrerades med hjälp av ett ProReflex system (Qualisys). Om vinkelskillnaden mellan handen och staven i gripögonblicket var mindre än 45° ansågs rörelsen vara prediktiv. Båda åldersgrupperna visade en prediktiv förmåga då vinkelskillnaden låg på ungefär 20° hos båda grupperna. De tio månader gamla spädbarnen hade något bättre handanpassning i den högre hastigheten och valde även att rotera handen i stavens rörelseriktning medan det hos de sex månader gamla spädbarnen inte fanns någon skillnad mellan att rotera handen med eller mot rörelseriktningen.

The purpose of this project is to create a light weight robotic version of an ant that can withstand great forces, trying to come close to the ant’s lifting technique as much as possible. This idea was chosen with inspiration from nature, especially from the obscure forces of an ant. These insects are proven to be able to lift and carry heavy loads, up to a thousand times their body weight. Various lifting technologies are used by several facilities today and therefore there is a need for improvements in this field. By trying to come close to an ant’s appearance and mimic certain ant movements, a hexapod was designed over a period of four months. The tests made in this project were divided into three categories; stability, lifting and gripping ability. The best balance was achieved by placing the legs’ contact points on the ground as far away from each other as possible. In total the robot ant could lift about 1.02 times its own weight and bear 3.01 times its own weight on the thorax. / Målet med projektet är att konstruera en lågvikts robotmyra som kan uthärda stora krafter och härma myrors rörelse vid lyft så mycket som möjligt. Projektidén valdes med inspiration från naturen, speciellt från de otroliga krafter hos en myra. Myror har bevisats kunna lyfta och bära tunga laster eller mer exakt tusen gånger sin egen vikt. Olika lyfttekniker används av flera faciliteter idag och därmed finns det behov av förbättringar i detta område. Genom att efterlikna en myras utseende och härma dess rörelser designades en sexfoting under en period på fyra månader. Testerna delades in i tre olika kategorier; stabilitet, lyft- och greppförmåga. Den bästa balansen uppnåddes då benens kontaktpunkter med marken placerades så långt ifrån varandra som möjligt. Totalt klarade robotmyran att lyfta 1.02 gånger sin egen vikt och bära 3.01 gånger egna vikten på ryggen.

Leakage in a vacuum system causes the pressure to rise if it is not compensated like in case the supply energy carriers fail. This leads to the workpiece to be dropped. So in order to design vacuum gripping systems that can withstand a failure of the supply energy carriers over a predefined amount of time, it is crucial to know the influences and effects of leakage. In previous examinations the behavior of leakage has been examined on the basis of a closed fluidic reservoir with a hole in its wall. But the only impacts taken into account here are the volume of the reservoir, the diameter of the hole and the pressure difference. Whereas when it comes to vacuum gripping systems, the leakage has significantly more influencing factors as it is neither a single component nor a closed system. In vacuum gripping systems leakage mostly occurs at the interface between the suction cups and the workpiece. So in this contribution the focus is on the impact of the properties of those components, and how the variation of these properties affects leakage. To achieve this, a theoretical description is done based on the aforementioned research, which is expanded in order to the relevant characteristics of a vacuum gripping system. After that the description is evaluated on a test bench. The goal is to be able to make a statement about the leakage rate for a vacuum gripping system composed of standard components. This can then be used in the design process of such gripping systems, which have to fulfil the requirement of compensating leakage in case the energy supply fails.

La tendance à la miniaturisation des produits n'est pas sans influence sur l'évolution de leurs moyens de production et d'assemblage. En effet, dû à la réduction d'échelle, l'assemblage de petits composants (appelé microassemblage) est perturbé par les forces de surface comme les forces de capillarité. Ces forces, exercées par le pont liquide reliant manipulateur et composant, sont habituellement négligeables (et négligées) dans l'assemblage conventionnel dominé par les forces de gravité. L'approche originale suivie dans ce travail consiste à tirer parti de ces effets et à les utiliser pour la manipulation de microcomposants, c'est-à-dire de composants dont la taille va de quelques dizaines de microns à quelques millimètres. Ce travail tente donc d'apporter quelques réponses aux problèmes de conception posés par un tel choix: quels sont les avantages d'une telle approche? Comment ces forces `fonctionnent-elles'? Sont-elles suffisamment grandes pour manipuler des microcomposants? Comment, dans ce cas, relâcher le composant? Quel rôle la tension de surface joue-t-elle? En quoi le choix des matériaux est-il important? Comment optimiser la conception du manipulateur? Tout au long de ce travail, le lecteur trouvera un inventaire des principes de manipulation existants, les éléments nécessaires à la modélisation des forces de capillarité, ainsi que la description de la simulation et du banc d'essai développés par l'auteur dans le but d'étudier ces paramètres de conception. Les résultats présentés dans cette thèse recouvrent essentiellement deux thèmes: quelles sont les règles de conception à suivre pour maximiser les forces de capillarité (problème de la préhension) et comment choisir une stratégie de relâche adéquate (problème de la relâche)? / Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished