DE4041167A1

DE4041167A1 - Robotic arm for zero gravity e.g. in space - uses gyro compensators for working torques

Info

Publication number: DE4041167A1
Application number: DE19904041167
Authority: DE
Inventors: Stephan Dipl Ing Gottlieb
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1990-12-21
Filing date: 1990-12-21
Publication date: 1992-07-02
Also published as: DE4041167C2

Abstract

The robotic arm is mounted on a torque compensator in which each axis is fitted with gyros to counteract in which each axis is fitted with gyros to counteract any dynamic forces from the working movements. Each gyro axis has two gyros operating in opposing directions with a basic speed. The speed/torque os the gyros is adjusted w.r.t the arm operation to provide a balanced total system. The gyro adjustment is via. braking/accelerating drives using stored energy in batteries and with reversible effect motors. A residual drive is applied to overcome hysteresis/frictional losses. Torque can also be adjusted by adjustable bob weights on the gyros. ADVANTAGE - Allows rapid movements of robotic arm; simple spacecraft control.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Durch führung von Handhabungsaufgaben, mit mindestens einem Arm, der um wenigstens eine Achse in Bezug auf einen Grundkör per der Vorrichtung drehbar ist, und der ein Werkzeug zur Durchführung der jeweiligen Handhabungsaufgabe trägt.The invention relates to a device for through management of handling tasks, with at least one arm, the about at least one axis with respect to a basic body is rotatable by the device, and which is a tool for Carrying out the respective handling task.

Wird eine Vorrichtung zur Durchführung von Handhabungsauf gaben, wie beispielsweise ein Roboter für Handlingsaufga ben unter den Bedingungen der Schwerelosigkeit, also z. B. im Weltraum eingesetzt, fehlt im allgemeinen ein taugli ches Bezugssystem, das zur Abstützung der am Roboterbe festigungspunkt auftretenden Kräfte und Momente herangezo gen werden kann. Bei derzeit im Weltraum verwendeten Robo tern und Manipulatoren wird die Gerätebewegung (z. B. die Armbewegungen) so langsam durchgeführt, daß die auftreten den Kräfte und Momente vernachlässigbar klein sind. Dies hat den Nachteil, daß mit Zunahme des Handhabungsgewichtes die Bewegungsgeschwindigkeit und die dazugehörende Be schleunigung abnehmen und daß damit der schon sehr langsa me Handhabungsvorgang noch langsamer ausgeführt werden muß. Will a device for performing handling on such as a robot for handling tasks ben under the conditions of weightlessness, e.g. B. used in space, there is generally no suitable one ch reference system, which is used to support the robot forces and moments occurring can be gen. With robo currently used in space The device movement (e.g. the Arm movements) so slowly that they occur forces and moments are negligibly small. This has the disadvantage that as the handling weight increases the speed of movement and the associated Be decrease acceleration and that it is already very slow me handling process are carried out even more slowly got to.

Es ist zwar bekannt, verschiedenen Reaktionsgrößen bei Vorrichtungen zur Durchführung von Handhabungsaufgabe zu kompensieren. Nur beispielhaft wird auf einige Kompensa tionsarten, wie z. B. Gegengewichtskompensation, Fahrkom pensation oder Pneumatikkompensation verwiesen. Die be kannten Roboterkompensationssysteme kompensieren im allge meinen jedoch nur die aus der Gewichtskraft resultierenden statischen Momente und Kräfte, wie sie auf der Erde auf treten. Eine dynamische Kompensation von Momenten wird auch bei mobilen Robotern nicht durchgeführt.While it is known to have different reaction sizes Devices for performing handling tasks compensate. Some compensation is only an example tion types, such as B. Counterweight compensation, driving com pensation or pneumatic compensation. The be known robot compensation systems generally compensate mean only those resulting from weight static moments and forces like those on Earth to step. A dynamic compensation of moments will not carried out even with mobile robots.

Diese bekannten Kompensationsarten sind daher für ver schiedene Einsatzfälle, wie beispielsweise im Weltraum unbrauchbar.These known types of compensation are therefore for ver different applications, such as in space unusable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung von Handhabungsaufgaben, mit mindestens einem Arm, der um wenigstens eine Achse in Bezug auf einen Grundkörper der Vorrichtung drehbar ist, und der ein Werk zeug zur Durchführung der jeweiligen Handhabungsaufgabe trägt, derart weiterzubilden, daß insbesondere durch die Armbewegung hervorgerufene Momente kompensierbar sind.The invention has for its object a device to carry out handling tasks with at least an arm that is at least about one axis with respect to one Base body of the device is rotatable, and a work stuff to carry out the respective handling task bears further training such that, in particular, by the Arm movement caused moments can be compensated.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im An spruch 1 gekennzeichnet. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.An inventive solution to this problem is in the An saying 1 marked. Developments of the invention are the subject of the subclaims.

Erfindungsgemäß ist in dem Grundkörper der Vorrichtung wenigstens eine Einrichtung vorgesehen, die ein Drehmoment erzeugt, das dem durch eine Bewegung des Armes erzeugten Moment entgegengerichtet ist, so daß eine kinematische Kompensation des durch die Bewegung der Handhabungs- Vorrichtung erzeugten Moments erfolgt. According to the invention is in the base body of the device at least one device is provided which has a torque generated by the movement of the arm Moment is opposite, so that a kinematic Compensation of the movement of the handling Device generated torque takes place.

Diese Einrichtung zur Momenten-Kompensation weist gemäß Anspruch 3 bevorzugt einen Kreisel auf, dessen Moment das aufgrund der Roboterbewegung erzeugte Moment kompensiert. Dieser Kreisel bzw. die Einrichtung zur Momenten-Kompensa tion kann dabei beispielsweise in einen "Roboterfuß" oder dgl. eingebaut sein (Anspruch 6), so daß sich - wenn über haupt - ein nur geringer zusätzlicher Platzbedarf ergibt.This device for torque compensation has according to Claim 3 preferably a gyro, the moment of which torque generated due to the robot movement is compensated. This gyro or the device for moment compensation tion can, for example, in a "robot foot" or Like. Be installed (claim 6), so that - if about at all - only a small additional space requirement results.

Ferner ist es bevorzugt, wenn die Kreisel durch drehzahl geregelte Elektromotore angetrieben werden (Anspruch 7), da dann eine sehr genaue Momentensteuerung möglich ist, und darüberhinaus der Motor auch im Generatorbetrieb betrieben werden kann.It is also preferred if the gyroscope by speed regulated electric motors are driven (claim 7), because then very precise torque control is possible, and also the engine in generator mode can be operated.

Um bei Inbetriebnahme Vorrichtung ein wirkungsfreies An laufen der Einrichtung zur Momenten-Kompensation sicherzu stellen sind gemäß den Ansprüchen 4 und 5 je zwei sich um dieselbe Achse drehende Körper, d. h. zwei Kreiselsysteme einer Wirkungsachse gegeneinander geschaltet. Dies bedeu tet, daß beim Anlauf ihre Rotationsachsen auf einer Achse in entgegengesetzter Drehrichtung angeordnet sind. Zwi schen beiden auf einer Achse befindlichen Kreiselsystemen besteht eine energetische Korrelation.In order to ensure an run securely to the device for torque compensation are two according to claims 4 and 5 each bodies rotating on the same axis, d. H. two gyro systems an axis of action switched against each other. This means tet that their axes of rotation on one axis when starting are arranged in the opposite direction of rotation. Between two gyro systems located on one axis there is an energetic correlation.

Um nun ein bei einer Bewegung der Handhabungsvorrichtung auftretendes Drehmoment zu kompensieren, gibt es bevorzug te zwei Möglichkeiten, ein Gegenmoment zu erzeugen:To now when the handling device moves To compensate for any torque that occurs, there is a preference There are two ways to create a counter moment:

Bei der im Anspruch 4 gekennzeichneten Möglichkeit wird ausgehend von einer mittleren Drehzahl der Kreisel (z. B. 5000 U/min) ein Stützdrehmoment des Bezugsystems dadurch erzeugt, daß der entsprechende Kreisel in seiner Drehung beschleunigt oder verzögert wird (drehzahlvariable Momen tenkompensation). Es ergibt sich dabei je nach Bezugssy stemforderung ein positives oder ein negatives Drehmoment, das dem zu kompensierenden negativen bzw. positiven Moment entgegenwirkt. Der Antriebsmotor eines Kreisels hat drei Betriebszustände.With the possibility marked in claim 4 based on an average speed of the gyroscope (e.g. 5000 rpm) a supporting torque of the reference system generates the corresponding gyro in its rotation is accelerated or decelerated (speed variable moments compensation). It results depending on the reference system a positive or a negative torque, the negative or positive moment to be compensated counteracts. The drive motor of a gyro has three Operating states.

a) In the neutral state, the motor turns with medium Rotational speed. In order to maintain this operating state, that is to say Bearing friction, hysteresis losses etc. must be compensated a basic energy requirement is necessary for one in the world robots used in space, for example from a solar cell arrangement can be obtained.
b) In the event of a necessary decrease in speed (e.g. generation of a negative torque) the drive motor is called Generator operated. The one emitted by the drive motor electrical energy can be generated using the 4-quadrant regulator, which is necessary for drive control, in a battery saved to the energy later - if this is necessary - to feed the drive motor again.
c) If an increase in speed is necessary (e.g. generation of a positive torque), the gyro drive takes from the Battery the electri briefly necessary for acceleration cal energy (claim 8).

Damit wird bei einer notwendigen Momentenabgabe oder -aufnahme und der damit verbundenen Drehzahländerung des einen Kreiselsystems die gleiche Drehzahländerung, jedoch mit umgekehrtem Vorzeichen (bedingt durch die entgegenge setzten Drehrichtungen) zum Drehzahlistwert des gegenüber liegenden Kreisels, addiert. Somit kann das eine Kreisels ystem bei einer Kompensationsmomentenanforderung immer den Energiebedarf oder -überschuß des anderen auf der gleichen Wirkungsachse angeordneten Kreiselsystems nutzen. So when there is a necessary torque or recording and the associated speed change of the a gyro system the same speed change, however with the opposite sign (due to the opposite opposite directions of rotation) to the actual speed value of the lying top, added. So it can be a gyroscope system for a compensation torque request always the Each other's energy needs or surplus on the same Use the gyro system arranged in the axis of action.

Das Kompensationssystem nach Anspruch 4 eignet sich insbe sondere für weniger dynamische Robotersysteme.The compensation system according to claim 4 is particularly suitable especially for less dynamic robot systems.

Bei der im Anspruch 5 angegebenen Ausbildung wird ein fest vorgegebener Drehzahl rotierender Kreisel verwendet. Auf diesem sind, unter Berücksichtigung einer Unwuchtvermei dung, zwei oder mehrere Linearsysteme um den Rotationsmit telpunkt angeordnet.In the training specified in claim 5 is a solid predetermined speed rotating gyroscope used. On are, taking into account an unbalance avoidance tion, two or more linear systems around the rotation center arranged point.

Zur Erzeugung eines Stützdrehmomentes im Bezugsystem sind die Linearschlitten mittels einer Verstelleinrichtung (z. B. Zahnriemen oder Spindel) über den Radius verstell bar. Auf jedem Linearschlitten ist eine Masse angebracht. Im Neutralzustand befinden sich die Linearschlitten in einer Mittelstellung, d. h. auf der Halbstreckenposition der Linearführungen oder auf der Halbradienkreisbahn der Gesamtkreiselradien. Der gesamte Kreisel rotiert, wie oben erwähnt, mit kontanter Winkelgeschwindigkeit (z. B. 3000 U/min). Wird nun zur Momenten-Kompensation ein Gegenmoment benötigt, so werden die Linearschlitten synchron auf ihrer Linearführung nach innen oder außen bewegt. Die so entste hende Radiusanordnung über der Zeit (dr/dt = V) in Verbin dung mit der ortsabhängigen Hebellänge mit Coriolisbe schleunigung führt zu dem für die Kompensation notwendigen Drehmoment.To generate a support torque in the reference system the linear slide by means of an adjusting device (e.g. toothed belt or spindle) over the radius bar. A mass is attached to each linear slide. The linear slides are in the neutral state a middle position, d. H. on the half-way position the linear guides or on the semi-circular circular path of the Total gyro radii. The entire gyro rotates as above mentioned, with constant angular velocity (e.g. 3000 Rpm). Now becomes a counter torque for torque compensation required, the linear slides are synchronously on their Linear guide moved in or out. The so arisen Radius arrangement over time (dr / dt = V) in conjunction with the location-dependent lever length with Coriolisbe acceleration leads to what is necessary for compensation Torque.

Diese Art der Kompensation eignet sich insbesondere für hochdynamische Robotersysteme.This type of compensation is particularly suitable for highly dynamic robot systems.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des all gemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbei spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben, auf die im übrigen bezüglich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:The invention is hereinafter without limitation of all general inventive idea based on execution play exemplary with reference to the drawing to the rest of the disclosure all of the invention not explained in detail in the text Details are expressly referred to. Show it:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausfüh rungsbeispiels der Erfindung, Fig. 1 is a perspective view of a first exporting approximately of the invention;

Fig. 2 einen Schnitt durch einen "Teil-Kreisel", wie er bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 verwendet wird, Fig. 2 shows a section through a "part-circle", as used in the embodiment according to FIG. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausfüh rungsbeispiels der Erfindung, Fig. 3 is a perspective view of a second exporting approximately of the invention;

Fig. 4 einen Schnitt durch einen "Teil-Kreisel", wie er bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 verwendet wird. Fig. 4 shows a section through a "partial gyroscope" as used in the embodiment of FIG. 3.

In den folgenden Figuren sind jeweils gleiche oder ent sprechende Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, so daß diese Teile lediglich einmal erläutert und bei weiterem Auftreten der entsprechenden Bezugszeichen auf eine erneute Vorstellung verzichtet wird. Lediglich dann, wenn die Teile eine abweichende Ausbildung oder Funktion haben, erfolgt eine erneute Beschreibung.In the following figures are the same or ent speaking parts with the same reference numerals, so that these parts are only explained once and at further occurrence of the corresponding reference numerals a new performance is dispensed with. Only then if the parts have a different education or function have a new description.

Fig. 1 zeigt perspektivisch, daß drei orthogonal angeord nete Einrichtungen vorgesehen sind, die Momente erzeugen, deren Richtungen bzw. Achsen in der x-, y- und z-Achse liegen. Jede Einrichtung weist einen Kreisel auf, dessen Moment das durch die Bewegung des Armes erzeugte Moment kompensiert, und der aus zwei Körpern K besteht, die je weils von einem Motor M in entgegengesetzte Richtung dreh bare Massen aufweisen. Eine nicht dargestellte Steuerein heit steuert die Drehzahl der beiden Körper derart, daß das resultierende Moment das durch eine Bewegung des Armes erzeugte Moment kompensiert. Fig. 1 shows in perspective that three orthogonally arranged devices are provided which generate moments whose directions or axes lie in the x, y and z axes. Each device has a gyroscope, the moment of which compensates for the moment generated by the movement of the arm, and which consists of two bodies K, each of which has a rotating mass from a motor M in the opposite direction. A control unit, not shown, controls the speed of the two bodies such that the resulting torque compensates for the torque generated by movement of the arm.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch einen der Körper K. Jeder Körper K weist ein Gehäuse 1 auf, in dem an Speichen 2 zwei Kreiselmassen 3 um eine Achse, beispielsweise die Achse x drehbar gelagert sind. Zum Antrieb ist der Motor M vorgesehen, der drehzahlgeregelt ist und über ein Getriebe 4 die Speichen 2 mit den daran angebrachten Kreiselmassen 3 antreibt. Fig. 2 shows a section through one of the bodies K. K Each body comprises a housing 1, in the spokes 2 to two centrifugal masses 3 are mounted rotatable about an axis x, for example the axis. The motor M is provided for the drive, which is speed-controlled and drives the spokes 2 with the gyro masses 3 attached to them via a gear 4 .

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Einrichtung arbeitet wie folgt:The device shown in Figures 1 and 2 operates as follows:

Bei der drehzahlvariablen Momentenkompensation wird von einer mittleren Drehzahl der Kreisel (z. B. 5000 U/min) aus ein Stützdrehmoment des Bezugssystems dadurch erzeugt, daß die Kreiselmassen 3 in ihrer Drehung beschleunigt oder verzögert werden, so daß sich je nach Bezugssystemforde rung positive oder negative Drehmomente ergeben, die den zu kompensierenden Drehmomenten entgegenwirken. Der An triebsmotor M eines Kreisels hat drei Betriebszustände:In the case of the variable-speed torque compensation, a supporting torque of the reference system is generated from an average speed of the gyroscope (e.g. 5000 rpm) by accelerating or decelerating the gyro masses 3 so that, depending on the reference system requirement, positive or result in negative torques which counteract the torques to be compensated. The drive motor M of a gyro has three operating states:

a) In the neutral state, the motor turns with medium Rotational speed. In order to maintain this operating state, that is to say Bearing friction, hysteresis losses etc. must be compensated a basic energy requirement is required that is constantly provided and with a robot used in space, for example is obtained from a solar cell arrangement.
b) In the event of a necessary decrease in speed (e.g. generation a negative torque) the drive is called Ge nerator operated. The elec tric energy can be generated by means of the 4-quadrant regulator, the for drive control is necessary, stored in a battery be saved to the drive later when required feed again.
c) If an increase in speed is required (e.g. generation positive torque), the gyro takes briefly drive the battery to accelerate electrical energy.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfin dung, bei dem ebenfalls drei orthogonal angeordnete Ein richtungen vorgesehen sind, die Momente erzeugen, deren Richtungen bzw. Achsen in der x-, y- und z-Achse liegen. Jede Einrichtung weist wiederum einen Kreisel auf, dessen Moment das durch die Bewegung des Armes erzeugte Moment kompensiert, und der aus zwei Körpern K besteht, die je weils von einem Motor M in entgegengesetzte Richtung dreh bare Massen bzw. Speichen aufweisen. Jeder Körper weist hierzu zwei Speichen 2′ auf, auf denen - wie Fig. 4 im einzelnen zeigt - zur Unwuchtvermeidung zwei linear ver schiebbare Kreiselmassen 3′ symmetrisch zur Drehachse x, y bzw. z angeordnet sind. Die linear verschiebbaren Massen 3′ sind jeweils auf einem Linearschlitten 5 angeordnet, der mittels einer Linearführung 6 und eines von einem Stellmotor 7 angetriebenen Riemens 8 relativ zur Drehachse x, y bzw. z verstellbar ist. Zum Antrieb ist wiederum der Motor M vorgesehen, der drehzahlgeregelt ist und über ein Getriebe 4 die Speichen 2′ mit den daran angebrachten linear verstellbaren Kreiselmassen 3′ antreibt. Fig. 3 shows a further embodiment of the inven tion, in which three orthogonally arranged directions are also provided, which generate moments whose directions or axes lie in the x, y and z axes. Each device in turn has a gyroscope, the moment of which compensates for the moment generated by the movement of the arm, and which consists of two bodies K, each with a motor M in the opposite direction having rotatable masses or spokes. Each body has two spokes 2 'on which - as shown in FIG. 4 in detail - to avoid unbalance, two linearly displaceable gyro masses 3 ' are arranged symmetrically to the axis of rotation x, y and z. The linearly displaceable masses 3 'are each arranged on a linear slide 5 which is adjustable relative to the axis of rotation x, y and z by means of a linear guide 6 and a belt 8 driven by an actuator 7 . To drive the motor M is again provided, which is speed-controlled and drives the spokes 2 'with the attached linearly adjustable gyroscope 3 ' via a gear 4 '.

Eine nicht dargestellte Steuereinheit steuert die Ver schiebung der beiden Kreiselmassen 3′ derart, daß das re sultierende Moment das durch eine Bewegung des Armes er zeugte Moment kompensiert. Im "Neutralzustand" befinden sich die Linearschlitten 5 in einer Mittelstellung, d. h. auf der Halbstreckenposition der Linearführungen 6 oder auf der Halbradienkreisbahn der Gesamtkreiselradien. Der gesamte Kreisel rotiert, wie oben erwähnt, mit konstanter Winkelgeschwindigkeit (z. B. 3000 U/min). Wird nun zur Momentenkompensation ein Gegenmoment benötigt, so werden die Linearschlitten synchron auf ihrer Linearführung nach innen oder außen bewegt. Die so entstehende Radiusanord nung über der Zeit (dr/dt = V) in Verbindung mit der ort sabhängigen Hebellänge mit Coriolisbeschleunigung führt zu dem für die Kompensation notwendigen Drehmoment. Diese Art der Kompensation eignet sich insbesondere für hochdynami sche Robotersysteme.A control unit, not shown, controls the displacement of the two gyro masses 3 'in such a way that the resulting torque compensates for the torque generated by movement of the arm. In the "neutral state", the linear carriages 5 are in a central position, ie on the half-track position of the linear guides 6 or on the semi-circular circular path of the overall radial radii. As mentioned above, the entire gyro rotates at a constant angular velocity (e.g. 3000 rpm). If a counter torque is now required for torque compensation, the linear slides are moved synchronously on their linear guide inwards or outwards. The resulting radius arrangement over time (dr / dt = V) in conjunction with the location-dependent lever length with Coriolis acceleration leads to the torque required for the compensation. This type of compensation is particularly suitable for highly dynamic robot systems.

Bei dem Einsatz des Kompensationssystems in einem Roboter müssen ferner bestimmte Bewegungsstrategien berücksichtigt werden. Alle für einen Roboter möglichen Bewegungen können dann durchgeführt werden:When using the compensation system in a robot certain movement strategies must also be taken into account will. All possible movements for a robot can then be carried out:

Die Steuereinheit eines Roboters besteht aus dem Kommuni kationssystem, der Bahnsteuerung und dem Lageregler.The control unit of a robot consists of the communication cation system, the path control and the position controller.

Das Kommunikationssystem übergibt der Bahnsteuerung den Auftrag (z. B. Bahnmodul) in einem Zwischenspeicher (Auf tragspuffer) und erhält die Ergebnisse (Gelenkkoordinaten der Antriebsachsen) ebenfalls in einem Zwischenspeicher (Ergebnispuffer). Auftrags- und Ergebnispuffer sind als dual ported RAM realisiert. Die übermittelten Aufträge werden in einer Warteschlange (FIFO) abgelegt und in der Reihenfolge ihres Eintreffens abgearbeitet. On-line-Ein griffe in den laufenden Auftrag werden nicht gepuffert, sondern sofort von der Bahnsteuerung berücksichtigt.The communication system hands over the path control Order (e.g. train module) in a buffer (Auf support buffer) and receives the results (joint coordinates the drive axles) also in a buffer (Result buffer). Order and result buffers are as dual ported RAM implemented. The submitted orders are placed in a queue (FIFO) and in the Order of their arrival processed. On-line one handles in the current order are not buffered, but immediately considered by the path control.

Bei der Bahnsteuerung werden alle Achsen gleichzeitig in einem Funktionszusammenhang so verfahren, daß sich der TCP (Tool Center Point) auf einer definierten Bahn bewegt. With the path control, all axes are in simultaneously a functional context so that the TCP (Tool Center Point) moves on a defined path.

Eine Bahnsteuerung stellt Linear- (Gerade zwischen zwei Punkten), Zirkular- (Kreisbogen durch drei Punkte) und Splineinterpolation (Kurve durch beliebig viele Punkte) zur Verfügung. Unterscheiden sich die Orientierungen des Anfangs- und Endpunktes, so werden sie kontinuierlich ineinander überführt. Die Änderungsgeschwindigkeit der Orientierung kann dabei gesteuert werden.A path control provides linear (straight line between two Points), circular (circular arc through three points) and Spline interpolation (curve through any number of points) to disposal. Do the orientations of the Start and end point, so they become continuous merged. The rate of change of Orientation can be controlled.

Die Bahnsteuerung selbst umfaßt die Geschwindigkeitssteue rung, den Interpolator und den Koordinatentransformator. Die Geschwindigkeitssteuerung erzeugt sowohl das Geschwin digkeits- als auch das Streckenprofil auf Koordinatenebe ne. Der Interpolator berechnet Raumkoordinaten im Takt der Abtastzeit mit Hilfe des Streckenprofils. Der Koordinaten transformator berechnet die Gelenkwinkel aus dem Raum koordinaten. Die Gelenkwinkel werden nach jeder Berechnung zur Weitergabe an den Lageregler dem Kommunikationssystem übergeben.The path control itself includes the speed control tion, the interpolator and the coordinate transformer. The speed control generates both the speed as well as the route profile at coordinate level no The interpolator calculates spatial coordinates in time with the Sampling time using the route profile. The coordinates transformer calculates the joint angles from the room coordinates. The joint angles are calculated after each calculation for transmission to the position controller the communication system to hand over.

Aus den Interpolatorwerten der Bahnsteuerung können die zur Momentenkompensation notwendigen Momentenwerte für die Kompensationskreiselsteuerung abgeleitet werden. Diese Momentwerte müssen mit einem Lagekreiselsystem in Relation gebracht werden.From the interpolator values of the path control, the Torque values necessary for torque compensation for the Compensation gyro control can be derived. These Momentary values must be related to a position gyro system to be brought.

Es muß darauf geachtet werden, daß ein abgeschlossenes Bahnmodul durchfahren wird. Ein Bahnmodul, bestehend aus Beschleunigungsphase, Geschwindigkeitsphase und Verzöge rungsphase, ist so zu planen, daß die aus der Beschleuni gungsphase und der Verzögerungsphase auf den Roboter wir kenden Momente gleich groß vom Betrag und entgegengesetzt vom Vorzeichen sind. Während des Abfahrens eines Bahn moduls muß die bewegte Masse konstant bleiben. Diese An forderungen an den Roboter sind durch eine Steuerungsstra tegie und eine Handhabungsplanung zu bewältigen.Care must be taken that a completed Railway module is passed through. A train module consisting of Acceleration phase, speed phase and decelerations phase, is to be planned so that the acceleration phase and the delay phase on the robot moments of equal magnitude and opposite are of the sign. While driving a train module, the moving mass must remain constant. This to The control system places demands on the robot strategy and handling planning.

Um ein wirkungsfreies Ablaufen bei den Kompensationssyste men einer Wirkungsachse zu garantieren, sind erfindungsge mäß je zwei Kreiselsysteme gegeneinander geschaltet, d. h. beim Anlauf sind ihre Rotationsachsen auf einer Achse angeordnet, jedoch in entgegengesetzter Drehrichtung.To ensure that the compensation system runs smoothly Guaranteeing an axis of action is inventive switched according to two gyro systems, d. H. when starting up, their axes of rotation are on one axis arranged, but in the opposite direction of rotation.

Vorstehend ist die Erfindung anhand von Ausführungsbei spielen ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedan kens beschrieben worden.The invention is based on exemplary embodiments play without limiting the general inventive concept kens.

Claims

1. Device for performing handling tasks, with at least one arm which is rotatable about at least one axis with respect to a base body of the device, and which carries a tool for carrying out the respective hand task, characterized in that in the base body of the device before at least one device is provided which generates a torque which is opposite to the moment generated by a movement of the arm.

2. Device according to claim 1, characterized in that in the basic body three Ein directions are provided that generate moments whose Directions are not in one plane.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the device (s) has a Gyro, the moment of which is caused by the movement of the Poor generated moment compensated.

4. The device according to claim 3, characterized in that the gyro consists of two around the same axis rotatable bodies consists of a Drive device rotated in the opposite direction be, and that a control unit the speed of the two Body controls so that the resulting moment compensated for moment created by movement of the arm.

5. The device according to claim 3, characterized in that the gyro consists of two around the same axis rotatable bodies consists of one type drive device in the opposite direction with con constant speed can be rotated, and that a Steuerein controls the moment of inertia of the two bodies in such a way that the resulting moment is caused by a movement of the Poor generated moment compensated.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the device for torque Compensation built into a "robot foot" or the like is.

7. Device according to one of claims 3 to 6, characterized in that speed-controlled electric motor drive the gyroscope.

8. The device according to claim 7, characterized in that a 4-quadrant controller for Control of the engine and an energy store are provided are those in braking mode, in which the engine as Ge nerator works, generated energy is temporarily stored.

9. Method for controlling a device according to a of claims 1 to 8, characterized in that a train module consisting of an acceleration phase, speed phase and Delay phase is passed such that the from the Acceleration phase and the deceleration phase on the Robot acting moments equal to the amount and ent are opposite to the sign.

10. The method according to claim 9, characterized in that during the departure of a web modulus the moving mass is constant.