CN101622107A - 蠕虫状机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种蠕虫状机构，所述机构包括沿该机构纵向延伸的支撑结构(10)以及沿支撑结构(10)的纵向并列布置的至少两个致动单元(14)，每个致动单元(14)均具有两个支撑元件(11)以及至少一个致动元件，其中支撑元件(11)在横向于支撑结构(10)的纵向延伸的同时彼此以一定间距沿纵向附连至支撑结构(10)，致动元件设置在支撑元件(11)之间，并且借助于致动元件，支撑元件(11)能够相对于彼此运动。为了提供特别是具有简化的、更细长的机构同时能够提供对其运动进行精确的开环控制或闭环控制的改进的蠕虫状机构，提供了能够通过中央线路(31、35)单独或成组致动的致动元件(12)。

Description

蠕虫状机构
技术领域
本发明涉及一种蠕虫状机构，具体地一种蠕虫状或能够蛇形变形的操作机构。
背景技术
已知包括可连续变形的承载体的诸如用于内窥镜检查的蠕虫状机构或蛇形机构。在该承载体上以特定间隔垂直设置有圆盘，圆盘具有连接至沿承载体承载在承载体上的钢丝绳端部的紧固点。如果拉紧这些钢丝绳中的一个或多个，会导致该机构弯曲。
DE 198 33 340 A1还公开了一种蠕虫状工作机构，该机构具有作为中央支撑元件的拉伸-弹性回复装置，在拉伸-弹性回复装置上以特定间隔垂直装配有圆盘状支撑元件。围绕该中央拉伸-弹性回复装置设置有三个致动装置，这些致动装置分别由彼此紧邻设置的一行袋或垫构成。其中各个袋或垫分别设置在两个支撑元件之间。能够经由专用通道将液态或气态压力介质填充到各个致动装置，使得取决于填充状态，致动装置的垫占据不同的体积。这些垫彼此挤压而分开。如果压力介质均匀施加到三个致动器，那么结果是工作机构的长度改变。如果施加到三个致动器的压力介质不同，那么这导致工作机构相应地弯曲。为此，这些垫单个或成组地配备有用于压力介质的专用供给装置。
US 3,284,964公开了一种蛇形、柔性夹持臂结构，其具有三个节段，每一节段均具有多个致动单元。从中央单元开始将工作介质供至分别由设置在支撑元件之间的垫或囊构成的致动单元或致动单元组，在中央单元处对每个致动单元或致动单元组的工作压力进行控制。该中央单元位于柔性夹持臂结构的外部并且通常又大又重。然而，总之，这样的设计导致线路的长度较大，由此引发的滞后时间导致对该机构的开环控制和闭环控制的能力差。此外，夹持臂的所有线路通过其进行引导的基部具有随夹持臂的长度和/或节段的数量增长的较大的圆周。其后果是这种机构通常变得相对于它们的长度而言非常厚，因此它们的灵活性也基本受到限制。
替代使用当施加压力时膨胀并实现加长的压力垫或囊，还能够采用诸如能够从德国埃斯林根费斯托公司(Festo AG&Co.KG)购得的所谓人工肌肉。
发明内容
本发明的目的是提供另外一种蠕虫状机构，该蠕虫状机构的运动能够受到精确的开环或闭环控制，并且特别是兼具简化的薄型设计。
该目的由如权利要求1所述的蠕虫状机构来实现。从属权利要求中描述了本发明的有利的改进及改善。
因此，根据本发明，在如下的蠕虫状机构的情况下，提出通过中央线路能够单独或成组地致动致动元件，该蠕虫状机构具有沿机构的纵向延伸的支撑结构以及沿支撑结构的纵向彼此并列布置的至少两个致动单元，每个致动单元均具有两个支撑元件以及设置在支撑元件之间的至少一个致动元件，借助于致动元件，支撑元件能够相对于彼此运动。
为了通过沿蠕虫状机构延伸的中央线路将所述机构变形而对致动单元中的致动元件进行集中控制使得能够缩短转换时间，这同样适于对各个致动单元所实现的运动或变形进行个别校正。
原则上还能够采用常规电致动器或磁性致动器作为致动元件。然而在本发明的优选设计中，提出了致动元件为液压或气动致动元件，中央线路为用于向致动元件供给液压或气动工作介质的供给线路，并且每个致动元件通过阀单独或成组地连接至供给线路。
因此，当使用液压或气动致动元件时，通过能够设计成加压管道或软管的中央线路向各个致动元件供给工作介质，使得能够通过连接至中央供给线路的阀将工作介质或压力介质快速而无实际滞后时间地供至单个致动元件。由于阀靠近致动元件布置，使得通往致动元件的供给路径极短，因此能够急剧缩短有效转换时间。
其中有利的是，阀都总是具有关闭位置、用于将致动元件连接至供给线路的第一打开位置、以及用于使工作介质离开致动元件的第二打开位置。
原则上还能够想到，为了解除致动元件的气压或液压，如果采用能够排放或排流到周围环境中而不会危害环境或者能够排放或排流到使用所述机构的工作环境中的气态或液态工作介质，那么在第二打开位置阀将致动元件连接至周围环境。然而，有利的是在第二打开位置，阀将致动元件连接回流线路或排放线路。由此能够实现回收工作介质或将工作介质排放到无损于所述机构的工作环境的区域中，而这对于诸如例如内窥镜检查等众多应用而言是必要，并且由于该蠕虫状机构能够工作或使用的区域未遭破坏因此实际上有利于所有应用。
回流线路同样能够设计成负压线路或降压线路，并且为了加速致动元件中的压降回流线路能够连接至合适的真空源。
在本发明的有利改进中，提出了能够通过组合压电元件的结构来转换所述阀。因此能够快速且可靠地转换所述阀。
使用这种能够非常快速地控制的阀并且阀出口与致动元件之间的线路缩短或者甚至没有使得能够以极高的频率控制这些阀，例如使得能够在释放压力时使致动元件协同一致，于是致动元件的压力以所限定的方式缓慢降低以有效地改变长度，使得能够精准地设定并调节所述机构的反向力矩。
根据本发明的有利的改进，提出了每个致动单元均具有驱动电路，该驱动电路连接至中央控制电路，并根据从中央控制电路接收到的控制信息来提供用于致动单元的阀转换信号。驱动电路包括开环控制信息处理电路，该开环控制信息处理电路根据所接收的开环控制信息而产生用于转换阀的阀驱动电路的控制信号。
为了检测分别实现的运动和/或变形从而进行闭环控制，根据本发明提出了每个致动单元具有一个或多个运动传感器，这些运动传感器的输出信号由驱动电路检测。
在这种情况下，如果集中确定用于各个致动元件的致动信息，那么有利的是驱动电路具有用于将来自运动传感器的输出信号传输至中央控制电路。
然而，驱动电路还能够具有闭环控制电路，从中央控制电路接收到的开环控制信息和从运动传感器接收到的输出信号作为闭环控制信息供给至该闭环控制电路，并且该闭环控制电路根据闭环控制信息来提供用于转换所述阀的阀驱动电路的开环控制信号。
有利地，可设置装配在支撑结构上的一个或多个应力计作为用于弯曲运动、纵向运动或旋转运动的运动传感器。此外，能够在致动单元的支撑元件之间设置一个或多个柱塞式线圈，使得它们能够检测支撑元件的相对运动。在本发明的另一种改进中，提出了设置光学位置检测器作为位置传感器，该光学位置检测器具有光源和位敏光接收器，光源和位敏光接收器分别设置在致动单元的能够朝向彼此运动的元件上，位置检测器根据这些元件之间的相对运动提供输出信号。
能够设置压力缸、在压力作用下膨胀的气动或液压工作垫、或者在压力作用下收缩的具体为称作人工肌肉的气动或液压工作元件作为致动元件。在这种情况下，还能够根据所需的运动顺序以及开环控制或闭环控制的能力将不同的长度变化致动元件彼此组合。
在这种情况下，致动元件还能够在压力解除时提供复位效果。而且，在各种应用中有利的是给致动元件配置一个或多个复位元件。
如果给致动单元的每个致动元件都配置有一个或多个反向动作的致动元件，那么致动元件就能够胜任作为正面角色和反面角色协同作用的肌肉的作用，从而能够非常精确地执行所限定的运动。
在本发明的有利改进中，提出了致动元件设置在致动单元中，使得当致动时它们实现长度上的改变。
在多数应用中有利的是，在致动单元中设置有两个、三个或更多个致动元件，使得当适当致动时，它们实现使两个支撑元件沿限定的径向朝向彼此发生限定的倾斜。
根据本发明的另一种改进，提出了致动元件设置在致动单元中，使得当致动时所述致动元件实现使两个支撑元件绕支撑结构的纵向旋转。
取决于应用，在根据本发明的蠕虫状机构中仅相应地实现在长度或弯曲或倾斜或绕蠕虫状机构的轴线旋转上的变化的多个致动单元能够彼此组合。然而，同样能够在一个致动单元中组合多种运动，要求将中央承载件和/或支撑元件的支承装置设计成使得致动单元的支撑元件能够根据需要运动和变形。
有利地，支撑元件设计成具有用于中央线路的通道的支撑盘。在这种情况下，用于中央线路的通道无需定位在所述机构的中心轴线的区域中，而是还能够横向偏离所述区域设置。在这种情况下，中央线路相应地设计成使得其能够直接随着各个致动单元运动而不会干扰各个致动单元的运动。
在本发明的另一有利改进中提出了支撑结构具有可连续变形的管状承载件或软管类承载件，支撑元件以限定的轴向间隔紧固在该承载件上。使用管状承载件或软管类承载件作为机构的支撑结构使得能够在附加保护的情况下引导相应的供给和排放线路以及电动开环控制线路穿过蠕虫状机构。然而，还能够想到利用管状承载件或软管类承载件本身作为用于工作介质的供给线路，从而进一步简化设计。
在本发明的另一种改进中，提出了支撑结构由模块化地互相连接的多个相似的支撑节段构成。
采用类似于脊柱并由相同类型的支撑节段构成的支撑结构允许不同类型特别是不同长度的蠕虫状机构的制造基本理性化，由此能够降低制造成本。在这种情况下，模块化支撑节段还能够由其上设置有支撑元件的管状承载件或软管类承载件构成，管状或软管类支撑节段需要在它们的端部处配备有合适的耦联构件，使得由这些支撑节段构造而成的成品蠕虫式机构以由单个节段组装而成的连续的可变形的承载件作为支撑结构。
在本发明的另一种改进中，提出了每个致动单元均具有如下的支撑节段，该支撑节段包括第一支撑盘和第二支撑盘，其中，第一支撑盘永久性地连接至纵向承载件的一端，第二支撑盘通过铰接装置以可枢转的方式和/或以可旋转的方式保持在纵向承载件的另一端上，第一支撑盘在第一支撑盘远离纵向承载件的一侧上具有用于紧固相邻支撑节段的第二支撑盘的紧固装置。
根据本发明的另一实施方式，有利的是每一个致动单元均包括如下的支撑节段，该支撑节段具有支撑盘，其中，支撑盘永久性地连接至纵向承载件的一端，并在支撑盘远离纵向承载件的一侧上承载有铰接轴承，纵向承载件的另一端上承载有与铰接轴承对应的铰接构件，使得致动单元的纵向承载件能够以可枢转的方式和/或以可旋转的方式支撑在位于下一个致动单元的支撑盘上的铰接轴承中。
在已知蠕虫状机构的使用位置的情况下，例如，为了获得在期望方向上的预紧或者为了消除诸如重力等静力，有利的是在一个或多个致动单元中设置有拉力弹簧元件和/或挤压弹簧元件，所述弹簧元件在内部支撑所述机构以便平衡在所述机构的计划使用位置下的预期的静力。因此对各个致动元件而言实际上能够不必再施加用于所需运动或调节的差动力。
为了提供能够用于例如内窥镜检查等的尤其细长的蠕虫状机构以便检查人体或动物体，有利的是设置能够接受驱动电路的开环或闭环控制的压电致动件作为致动元件。准确地说，在人体内窥镜检查的情况下，有利的是利用尽量细长的蠕虫状机构工作，从而使身体的损伤尽可能小并使患者的负担尽可能小。
附图说明
下面借助于附图中示出的示例性实施方式通过示例更详细地说明本发明，附图中：
图1示出根据本发明的具有可连续变形的支撑结构的蠕虫状机构的极为简化的示意图；
图2示出根据本发明的具有可连续变形的支撑结构的蠕虫状机构的极为简化的示意图，其中支撑结构具有类似于脊柱的支撑节段布置；
图3示出根据本发明第一实施方式的蠕虫状机构的彼此紧邻的两个致动单元的简化的立体示意图；
图4示出根据本发明另一示例性实施方式的蠕虫状机构的致动单元的简化的剖面示意图；
图5(a)至5(d)示出本发明的机构的制动单元的极为简化的示意图，以便示范布置致动元件的多种可能；
图6示出简化的示意性液压/气动电路图，以便说明如何向用作致动元件的人工肌肉施加压力；
图7示出如图6所示的简化的示意性电路图，其中采用了压力缸；
图8示出简化的示意性电路图，以便说明单个致动单元的电致动；
图9示出致动单元中的驱动电路的简化的示意性框图；以及
图10示出致动单元的另一种驱动电路的简化的示意性框图。
具体实施方式
在附图的不同图面中相互对应的部件和电路元件始终以相同的附图标记给出。
图1示出了本发明的蠕虫状机构的第一实施方式，如下文进行详细说明的，该蠕虫状机构具有设计成可连续变形的承载体的支撑结构10。支撑结构10上设置有支撑元件11，支撑元件可设计成诸如板或盘，但是也可以设计成以星形或交叉的方式布置的支杆。
致动元件12设置在两个沿支撑结构的纵向相邻支撑元件11之间，在图1中，致动元件12表现为人工肌肉，当施加压力时人工肌肉变短。
横向于支撑结构10纵向延伸的支撑元件11沿支撑结构10的纵向以彼此间隔开的方式装配在支撑结构上。在这种情况下，每两个相邻的支撑元件11连同位于支撑元件之间的致动元件12以及支撑结构10的位于致动元件12之间的节段形成致动单元14，在图1所示的本发明实施方式的情况下，每个支撑元件分别属于两个相邻的致动单元14。
图2示出了根据本发明的另一种可变形的蠕虫状机构，其中，支撑结构20设计成类似脊柱并具有支撑节段21，每个支撑节段具有纵向承载件22和支撑盘23。纵向承载件22在其远离支撑盘23的端部处设计成铰接构件24，该铰接构件容置在形成于相邻致动单元26的支撑盘23和/或纵向承载件22上的铰接轴承25中。
铰接构件24和铰接轴承25在图2中显示为允许枢转和旋转运动的球窝接合元件。然而，还能够想到将机构的两个致动单元26之间的铰接设计成使得其仅允许绕机构纵轴线的旋转运动，或者仅允许具有一个或两个自由度的相对于机构纵轴线的枢转运动或倾斜运动。在这种情况下，铰接构件和铰接轴承的构造将根据应用的需要和将要传递的力来设计。
图3示出了具有如图1所示的可连续变形的支撑结构10的蠕虫状机构的第N个和第(N+1)个致动单元14。根据图3，连续的支撑结构10例如由支撑软管形成，支撑软管由环形的、联锁的并且能够相对移动的支撑环构成。替代提供这样的支撑软管：通过该支撑软管不但能够直接引导一个或多个中央线路31、32以及，如果合适的话，数据线，而且根据另一种改进还能够直接引导用于各个致动元件12的工作介质，还能够提供波纹管或者柔性格式软管或管道结构。在这种情况下，支撑结构10具有一定的刚度，这应当根据机构的应用进行适应性调节。
支撑结构10还能够由支撑软管节段构造而成，支撑软管节段在致动单元14之间的过渡处以适当的方式彼此耦联，从而获得模块化结构。
圆形支撑盘11作为支撑元件设置在支撑结构10上，在示出的示例性实施方式中，在制动单元14的两个支撑盘11之间设置有三个致动元件12，致动元件12表现为人工肌肉并以分布的方式沿周向围绕支撑结构10定位，致动元件12可以沿周向均匀地或非均匀地分布。具体地，在非均匀分布的情况下，例如当水平应用时，重力导致在闲置状态下径向力的作用同样无论何时都是不均匀的。
如图3和图6所示，三个致动元件12可通过指配的阀33连接至用于供给液压工作介质或气动工作介质的供给线路31和用于工作介质的输出线路或回流线路32。
如图6所示，阀33设计成三位三通阀，其具有中间关闭位置、第一打开位置以及第二打开位置，在第一打开位置致动元件12连接至供给线路31，在第二打开位置致动元件12连接至回流线路或输出线路32。
例如在许多应用中如果采用可以容易地排放到外部而无损于环境的空气作为工作介质，那么替代将致动元件12连接至用于排出工作介质的回流线路或输出线路32，阀33还可设计成使得它们将致动元件12直接连接至环境。相应地，如果该机构用于水下，那么对于以水作为工作介质的情况，同样能够想到简单地将水排放到周围环境中。然而，在其它应用中，例如在医用当中，在无损于操作该蠕虫状机构的情况下，有必要将工作介质导出蠕虫状机构，并且或者引导其返回到集存器中以便回收或者将其排放到环境中。
阀33可设计成能够快速且可靠地转换的电磁阀。如果不但需要以开环的方式而且需要以闭环的方式控制致动元件12中的压力，并且为此需要开环控制阀33能够通过高频非常快速且可靠地转换，则由层叠的压电元件构成的结构适用于此。除这种阀和常规电磁阀之外，还能够使用由压电马达致动的阀。
如图3和图8所示，每个致动单元14均具有通过母线35连接至中央控制电路36的驱动电路34。依据从中央控制电路36接收到的控制信息为致动单元14的阀33提供转换信号或开环控制信号SN/1，......SN/M的驱动电路34可包括开环控制信息处理电路37(见图9)，中央控制电路36给该开环控制信息处理电路提供用于对应的阀33的信息，用于在各个致动元件12上设置所需的工作压力。
然而，还能够想到，中央控制电路36仅为各个致动单元14的驱动电路34的开环控制信息处理电路37提供与该机构将要执行的动作或将要呈现的形状有关的信息或数据，而在各个致动单元14中的开环控制信息处理电路37自身从接收到的数据就地确定将要为各个致动元件12设定的相应的期望值，进而通过阀33向致动元件12施加适当的工作介质。为了转换阀33，驱动电路34优选具有用于每个阀33的将逻辑控制信号转换成致动信号的相应的驱动电路38。
为了不但获得对致动单元14的两个支撑盘11的相对于彼此相对运动的开环控制，而且能够实施对设定位置的闭环控制，每个致动单元14有利地设置有一个或多个运动传感器39，这些运动传感器的输出信号(SensN/1，...，Sens N/K)被供至驱动电路34。
在当中央开环控制电路36向驱动电路34传输相应的致动元件12所需的控制数据时情况下，也就是说在当根据将要执行的运动或将要呈现的姿态集中计算这些数据时的情况下，驱动电路34的运动传感器39的输出信号能够通过传输电路40和母线35回传至中央开环控制电路36，然后中央开环控制电路36重新计算用于闭环控制的各个致动元件12的控制数据。
根据本发明的另一种改进，如果借助于分布式智能或计算能力进行工作，仅向致动单元14的各个驱动电路34提供与将要执行的运动或将要采取的姿态相关的信息或数据，并且开环控制信息处理电路37自己就地确定用于各个致动元件14的相应的控制数据，阀驱动器38将这些控制数据转换成相应的控制信号SN/1，......SN/M，那么有利的是在每个驱动电路34中设置闭环控制器电路41，该闭环控制器电路确定用于从受控值的期望值和通过运动传感器39检测到的实际值重新计算所获得的变形的变化的受控值。
就用于检测致动单元14的支撑盘11的朝向彼此的相对运动以及各个致动单元14中的支撑结构10的曲率的运动传感器而言，能够在支撑结构上设置诸如应变计的传感器作为运动传感器。然而，替代提供应变计，还能够提供角度编码器、适当布置的柱塞式线圈或光学位置检测器(见图4)。例如在图5(a)中表现为柱塞式线圈(62)。因此，这些传感器能够用来实现对蠕虫状机构的精确的闭环控制，其中有利的是作为阀式驱动装置阀33——尤其是当采用组合压电元件时——能够非常迅速地转换使得允许通过的用于将要实现的运动步幅的工作介质的量可以非常少，并且这导致相应较小的控制步幅，进而提供高设定精度。
在图1和图3所示的蠕虫状机构的情况下，工作介质经可连续变形的支撑结构10供应。在通过可容易地释放到相应的周围环境中的工作介质工作的蠕虫状工作机构的情况下，此处同样能够设置成支撑结构10不但用作支撑管或波纹管，而且作为用于将工作介质供给至各个阀33的压力管。
除引导用于工作介质的中央线路31、32穿过支撑结构10之外，还能够在支撑结构外部引导该中央线路31、32。这在图4中示出为具有类似于脊柱的支撑结构21的蠕虫状机构的致动元件14，其中该支撑结构具有模块化构造。
类似于图2所示的方式，图4中的致动单元26’的支撑结构具有支撑节段51，在支撑节段51上设置有纵向承载件52以及支撑盘53。纵向承载件52在其远离支撑盘53的端部上具有铰接构件54，在铰接构件54上安装有承载第二支撑盘56的铰接轴承55。取决于所需的运动自由度，由铰接构件54和铰接轴承55形成的接头能够绕纵向承载件52的纵轴线旋转运动和/或以一个或两个自由度相对于该纵向轴线摆动或倾斜运动。
第一支撑盘53在其远离纵向承载件52的一侧上具有表现为轴向凸缘53的紧固装置，用于保持之后或之前的致动单元26’的第二支撑盘56。
在第一和第二支撑盘上设置有表现为插塞或耦联装置的第一和第二连接装置60，以便将母线35、工作介质供给线路31以及回流线路或排放线路32的各个节段互相连接，使得母线35和线路31、32连续地穿过模块化构造的蠕虫状机构延伸。在如图2所示的脊柱形式的支撑结构的情况下，线路31、32，如果合适的话，以及母线35可以如图3的实施方式中那样被引导成连续地穿过所述机构。
图4中示出了作为运动传感器的光学检测器57，该光学检测器57包括光源——优选具体为激光二极管的激光器58——和位敏光检测器59。此处激光器58和位敏光检测器59设置在第一和第二支撑盘53、56的相对侧上。
尽管图4仅示出能够通过阀33连接至供给线路31以及回流线路或排放线路32的一个致动元件12，但是根据需要可以设置两个、三个或者更多个致动元件12。
替代使支撑结构10弯曲或者使致动单元14的两个支撑元件11相对于彼此倾斜，如借助于图1至图4以及图5(a)所示出的，致动元件12的适当布置以及铰接构件24和铰接轴承25的形式导致支撑盘56、53仅能够相对于彼此进行旋转运动。为此，铰接构件24和铰接轴承25首先设计成使得它们仅允许图5(a)至图5(d)中的上支撑盘56相对于支撑节段51的纵向承载件52旋转运动。如图5(b)所示，表现为人工肌肉的致动元件12布置成V字形形式，使得图上右侧致动元件12收缩致使上支撑盘56相对于下支撑盘沿箭头d的方向旋转。
如果现在右侧致动元件12解除载荷同时向左侧致动元件12施压，则右侧致动元件会伸长而左侧致动元件收缩，从而使上支撑盘56逆着箭头d的方向回转。
图5(c)中示出的两个呈X形布置的致动元件12以相应的方式工作。
替代将致动元件12设置在两个支撑盘56、53之间，还能够给支撑盘56、53配备表现为保持杆的支承元件53’、56’并将致动元件12’夹在支承元件53’、56’之间。
取决于预期应用，能够通过各个致动单元14分开控制旋转运动以及枢转或倾斜运动。然而，同样能够在一个致动单元14中将旋转运动与枢转运动/倾斜运动进行组合。
如果致动单元14中采用一个或多个统一膨胀或收缩的致动元件12，还能够实现致动单元14的伸长或缩短。
如图7所示，替代设置已经描述为在压力作用下收缩的特别为称作人工肌肉的气动或液压工作元件的前述致动元件12，还能够设置压力缸12”作为致动元件。这种能够根据它们的工作室与供给线路31和排放线路32的连接而沿一个方向或另一个方向运动的压力缸12”使对应的支撑元件11能够沿两个工作方向相对于彼此有效调节。
如最初说明的，如果采用仅沿一个方向有效工作的致动元件12，对于致动元件12而言有利的是在压力解除时提供复位效果。然而，对于一个或多个反向动作的致动元件12而言还能够配置到致动单元14的各个致动元件12上，例如借助于图3说明的致动单元14就是这样的情况。
替代使致动元件12自身具有在压力解除时动作的复位效果，还能够给单个致动元件12配置一个或多个如图1所示位于两个右侧致动单元14中的单独的复位元件61。
如图2中右侧所示，为了平衡在所述机构的计划使用位置下的预期的静力，在本发明的蠕虫状机构的一个或多个致动单元中设置有拉力弹簧元件和/或挤压弹簧元件63，如果合适，这些弹簧元件同样也能够同时用作致动元件12的复位元件。在这种情况下，这些拉力弹簧元件或挤压弹簧元件还能够设计成围绕蠕虫状机构布置的包围弹簧装置。
替代使用气动或液压致动元件12，还能够采用压电致动件作为致动元件12。压电致动件尤其适于可能仅有非常小的直径的蠕虫状机构。

Claims (30)

1.一种蠕虫状机构，具有：
-沿所述机构的纵向延伸的支撑结构(10)；以及
-沿所述支撑结构(10)的纵向并列布置的至少两个致动单元(14)，所述致动单元均具有：
--配置两个支撑元件(11)，所述支撑元件(11)以横向于所述支撑结构(10)的纵向的方式沿所述支撑结构(10)的纵向彼此间隔开地装配在所述支撑结构(10)上；以及
--至少一个致动元件(12)，所述致动元件设置在所述支撑元件(11)之间，并且借助于所述致动元件，所述支撑元件(11)能够相对于彼此运动，
其特征在于，能够通过中央线路(31、35)单独或成组地致动所述致动元件(12)。
2.如权利要求1所述的机构，其特征在于，
-所述致动元件(12)为液压或气动致动元件；
-所述中央线路为用于向所述致动元件(12)供给液压工作介质或气动工作介质的供给线路(31)；并且
-所述致动元件(12)分别通过阀(33)单独地或成组地连接至所述供给线路(31)。
3.如权利要求2所述机构，其特征在于，所述阀(33)总是具有关闭位置、用于将所述致动元件(12)连接至所述供给线路(31)的第一打开位置、以及用于使所述工作介质离开所述致动元件(12)的第二打开位置。
4.如权利要求3所述的机构，其特征在于，在所述第二打开位置中，所述阀(33)将所述致动元件(12)连接至回流线路或排放线路(32)。
5.如权利要求2至4中任一项所述的机构，其特征在于，能够通过组合压电元件的结构转换所述阀(33)。
6.如权利要求2至5中任一项所述的机构，其特征在于，每个致动单元(14)均具有驱动电路(34)，所述驱动电路连接至中央控制电路(36)，并根据从所述中央控制电路(36)接收到的控制信息来提供用于所述致动单元(14)的阀(33)的转换信号。
7.如权利要求6所述的机构，其特征在于，所述驱动电路(34)包括开环控制信息处理电路(37)，所述开环控制信息处理电路根据所接收的开环控制信息而产生用于转换所述阀(33)的阀驱动电路(38)的控制信号。
8.如权利要求6或7所述的机构，其特征在于，每个致动单元(14)均具有一个或多个运动传感器(39)，所述运动传感器的输出信号由所述驱动电路(34)检测。
9.如权利要求8所述的机构，其特征在于，所述驱动电路(34)具有用于将来自所述运动传感器(39)的输出信号传输至所述中央控制电路(36)的传输电路(40)。
10.如权利要求8所述的机构，其特征在于，所述驱动电路(34)具有闭环控制电路(41)，从所述中央控制电路(36)接收到的所述开环控制信息和从所述运动传感器(39)接收到的所述输出信号作为闭环控制信息供给至所述闭环控制电路，并且所述闭环控制电路根据所述闭环控制信息来提供用于转换所述阀(33)的所述阀驱动电路(38)开环控制信号。
11.如权利要求8至10中任一项所述的机构，其特征在于，设置一个或多个应变计作为运动传感器(39)，所述应变计装配在所述支撑结构(10)上。
12.如权利要求8至10中任一项所述的机构，其特征在于，设置一个或多个柱塞式线圈(62)作为运动传感器(39)，所述柱塞式线圈设置在所述致动单元(14)的支撑元件(11)之间使得所述柱塞式线圈能够检测到所述支撑元件的相对运动。
13.如权利要求8至10中任一项所述的机构，其特征在于，设置光学位置检测器作为运动传感器(39)，所述光学位置检测器具有光源和位敏光接收器，所述光源和所述位敏光接收器分别设置在所述致动单元的能够朝向彼此运动的元件上，所述位置检测器提供相应于这些元件之间的相对运动的输出信号。
14.如前述权利要求中任一项所述的机构，其特征在于，设置压力缸作为致动元件(12)。
15.如权利要求1至13中任一项所述的机构，其特征在于，设置在压力作用下膨胀的气动或液压工作垫作为致动元件(12)。
16.如权利要求1至13中任一项所述的机构，其特征在于，在压力作用下收缩的具体为称作人工肌肉的气动或液压工作元件设置作为致动元件(12)。
17.如权利要求15或16所述的机构，其特征在于，当压力解除时，所述致动元件(12)提供复位效果。
18.如权利要求15至17中任一项所述的机构，其特征在于，给致动单元(14)的每一个致动元件配置有一个或多个反向动作的致动元件(12)。
19.如权利要求15或16所述的机构，其特征在于，给所述致动元件(12)配置有一个或多个复位元件(61)。
20.如前述权利要求中任一项所述的机构，其特征在于，所述致动元件(12)设置在所述致动单元(14)中，使得当致动时，所述致动元件使所述致动单元(14)实现长度上的改变。
21.如权利要求1至19中任一项所述的机构，其特征在于，在致动单元(14)中设置有两个、三个或更多个致动元件(12)，使得当适当致动时，所述致动元件实现使所述两个支撑元件(11)沿限定的径向朝向彼此发生限定的倾斜。
22.如权利要求1至19中任一项所述的机构，其特征在于，所述致动元件(12)设置在致动单元(14)中，使得当致动时所述致动元件实现使所述两个支撑元件(11)绕所述支撑结构(10)的纵向旋转。
23.如前述权利要求中任一项所述的机构，其特征在于，所述支撑元件(11)设计成具有用于所述中央线路(31、35)的通道的支撑盘。
24.如前述权利要求中任一项所述的机构，其特征在于，所述支撑结构(10)具有能够连续变形的管状承载件或软管类承载件，所述支撑元件(11)以限定的轴向间隔紧固在所述承载件上。
25.如权利要求1至23中任一项所述的机构，其特征在于，所述支撑结构(10)由模块化地互相连接的多个相似的支撑节段(21、51)构成。
26.如权利要求25所述的机构，其特征在于，所述致动单元(14)中的每一个均具有如下的支撑节段(51)，所述支撑节段(51)包括第一支撑盘(53)和第二支撑盘(56)，其中，所述第一支撑盘永久性地连接至纵向承载件(22)的一端，所述第二支撑盘通过铰接装置(54、55)以可枢转的方式和/或以可旋转的方式保持在所述纵向承载件(52)的另一端上，所述第一支撑盘(53)在所述第一支撑盘远离所述纵向承载件(52)的一侧上具有用于紧固相邻支撑节段的第二支撑盘(53)的紧固装置(53’)。
27.如权利要求25所述的机构，其特征在于，所述致动单元(14)中的每一个均包括如下的支撑节段(21)，所述支撑节段(21)具有支撑盘(23)，其中，所述支撑盘永久性地连接至纵向承载件(22)的一端，并且所述支撑盘在所述支撑盘远离所述纵向承载件(22)的一侧上承载有铰接轴承(25)，所述纵向承载件(22)的另一端上承载有与所述铰接轴承(25)对应的铰接构件(24)，使得所述致动单元(14)的纵向承载件(22)能够以可枢转的方式和/或以可旋转的方式支撑在位于下一个致动单元(14)的支撑盘(23)上的铰接轴承(25)中。
28.如前述权利要求中任一项所述的机构，其特征在于，在所述致动单元(14)中的一个或多个中设置有拉力弹簧元件和/或挤压弹簧元件，所述弹簧元件在内部支撑所述机构以便平衡在所述机构的计划使用位置下的预期的静力。
29.一种机构，所述机构的特征在于，设置能够接受所述驱动电路(34)的开环或闭环控制的压电致动件作为致动元件(12)。
30.一种用于如前述权利要求中任一项所述的蠕虫状机构的致动单元，所述致动单元具有两个支撑元件(11)和至少一个致动元件(12)，所述致动元件设置在所述支撑元件(11)之间并能够通过前述权利要求中所述的中央线路(31、35)致动。
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