DD272250A1

DD272250A1 - Mehrfingergreifer zur erfassung der greifkraft sowie raeumlicher reaktionskraefte und -momente

Info

Publication number: DD272250A1
Application number: DD31591088A
Authority: DD
Inventors: Heinz Thom; Harald Diesing; Klaus-Ulrich Schmucker
Original assignee: Adw Ddr Kybernetik Inf
Priority date: 1988-05-19
Filing date: 1988-05-19
Publication date: 1989-10-04
Also published as: AT395124B; DE3914583A1; ATA69489A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Mehrfingergreifer fuer Industrieroboter und Manipulatoren, der zusaetzlich die Greifkraft, die Reaktionskraefte und -momente misst. Er soll eine geringe Baugroesse und kleine Mess- und Uebertragungsfehler aufweisen, wobei der Messwertgeber vor Kollision geschuetzt ist. Erfindungsgemaess befinden sich die Drehpunkte der Kniehebel von Parallelogrammlenkern, an denen die Greiffinger befestigt sind, achssymmetrisch und gleichmaessig am Umfang verteilt auf dem Innenring eines an sich bekannten Verformkoerpers. Der Aussenring des Verformkoerpers ist am Greifergehaeuse befestigt, wobei der Innenring mit dem Aussenring ueber elastische Elemente verbunden ist, deren Verformung gemessen wird. Fig. 1

Description

Mehrfechfingergreifor zur Erfassung der Greifkraft sowie räumlicher Reaktionskräfte und -momente

Anwendunnegebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Greifer für Industrieroboter und Manipulatoren, der zusätzlich die Greifkraft und die räumlichen Reaktionskräfte und -momente, die während der Greif-, Handhabunge- und Montogeprozesse an den Greifelementen wirken, mißt. Dieser sensorisierte Greifer wird für die . Toile- und Werkzeugentnahme «us Vorrichtungen und Magazinen . kraftodaptive Fügevorgäi.ge und . kraftodaptive Bahnnachführung

verwendet. Der Einsatz dorartiger Greifer läßt höhere Positionierungstoleranzen zwischen Objekt und Zielpunkt des Industrie· roboters zu und ist vorzugsweise für die Montage geeignet.

Charakteristik dos bekannten Standes der Technik

In der bekannten Literatur sind ausschließlich Greifer mit kraftsensorisierten Greifelementen hauptsächlich zur Messung der Gre:Lfkreft und mit beträchtlichen Funktionseinechränkungen für Reaktionskräfte beschrieben worden. Darüber hinaus werden variationereicho Lösungen zur Erfassung der Reaktlons- und Schnittkräfte mit Kraft-Moment-Sensoren beschrieben, die völlig vom Greifer getrennt und unmittelbar am Roboterhandflansch befestigt sind.

Mit im Greifelement befindlichen Krafteeneoren können zwar 3orthogoru.l9 Kraftkomponenten erfaßt werden, Jodoch ist die Auewertung nur durch schwierig zu ermittelnde zusätzliche Informationen wie z.B. Flngerpoeltion, Greifkraftanteil, möglich. Solche Anordnungen eind in ÜE-OS 2 934 414, DD-PS 245 616 beschrieben worden. Diese Lösungen haben die Nachteile* daß . sie die Baugröße/Abmeeeungen der Greifelemente ungünstig

beeinflussen, . sie durch ihre ungünstigen Abmessungen den Zugriff zu onganeinanderliegenden Teilen unmöglich machen,

. ihre Punktionen bei Kollisionen der Greifelemente nicht mehr gewährleistet eind.

Der Eineatz einee eepereten Kraft-Mo«ent-8ensors zwischen Greifer und Roboterflanech zur Bestimmung der Reaktiontkräfto em Effektor (Greifer) hat die Nachteile, daß . der Abstand zwischen Meßeteile und dem Kraftwirkungeort

zwangsläufig sehr groß ist, . die gemessenen Kräfte sich aus den realen Reaktionskräften

und der Gretfermasse ergeben . die geometrischen Abmessungen des Greifers und der Abstand des Kraftwirkungeortee zum Sensor die Bestimmung der realen

Reaktionokräfto erschworen. Ziel der Erfindemg

Ziel der Erfindung ist ein Greifer für Industrieroboter und Manipulatoren, der zusätzlich die Greifkraft, die Reaktionskräfte und -momente mißt. Dieeer Greifer soll eine geringe Baugröße und kleine Meß- und Obertragungefehler aufweisen, wobei der Meßwortgeber vor Kollision goschützt ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Greifer mit integrierter Kraftmomentenseneorik zu schaffen, der außer seiner eigentlichen Punktion Greifen noch den vollständigen Kraftsensor nahe dem Kraftwirkungsort bei der Objektaufnahme, Objektabiego eowie während der Handhabung inebesondere beim Fügen von Teilen und die Greifkraft erfaßt, so daß mit diesen Meßdaten die Objekte kraftadaptiv gehandhabt werden können. Bei der Lösung dieser Aufgabe sollen die äußeren Abmessungen des Greifers und der Greifelemente nicht nachteilig beeinflußt werden. Der Meß- und Übertragungefehler ist durch eine möglichst nahe Anordnung des Verformkörpers mit Meßwertgeber an die Greifelemente zu minimieren. Durch den Einbau des Sensors im Greifer wird dieser vor Zerstörung infolge einer Kollision geschützt.

ⁿ-findungsgemöß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Verformkörper für einen sechskomponentigen Kraft-Moment-Seneor in eine Schnit :stelle zwischen Gehäuse und kinematischer Kette

dee Mehrfingergreifere eingebunden wird. Oieeer GreifMechanismus ist nach dem bekannten Prinzip dee Zangengreifers aufgebaut, wobei die Greifelemente zueinander synchron parallele Bewegungen auf einer Kreisbahn, von einem Antrieb bewegt, ausführen. Die Verbindungen zwischen einem Greiferelement und dem ale starr zu betrachtonen Innenrir.g des Verformkörpere, sind über Achsen der zwei Glieder eines Parallelogrammlenkers dadurch gegeben, daß eich die Drehpunkte der Kniehebel der Parellelogremmlenker acheeneymmetriech und gleichmäßig am Umfang verteilt auf dem Innenring des Verformkörpero befinden. Oieeer Innenring des Verformkörpere 1st über elaetiecheElemonte mit einem ebenfnlle stabilen Außenring dee Vorformkörpere verbunden. Oieeer Außenring iet am Greifergehäuee befestigt. Oie Vorformungen der elastischen Elemente, die bei Vorhandensein von Grolfkraft und Reaktionskräften beim Handhebungeprozeß gegeben elnd, werden durch den Meßwertgeber ermittelt und ale Maß für die Bestimmung der Kräfte verwendet.Ale Meßwertgeber können sowohl auf den elastischen Elementen befestigte Dehnungsindikatoren als auch für indirekte Messungen Meßwertgeber zur Ermittlung dor Abetancleänderungen zwischen Außen» und Innenring verwendet werden.

Ausführungsbeispiele Die Erfindung wird nachstehend an oinem Auorührungebeieplel

nähe erläutert. In den dazugehörigen Zeichnungen sind dargestellt

Fig. 1 die Schnittdarstellung eines Dreiringorparallelgreifers einschließlich oines Koordinatensystems bezüglich der Sensormeßebene

Fig. 2 der Kulissenstein zur Zwangsführung eines Kniehebele des Parallelogrammlenkers

Fig. 3 der Verformkörper dee Kraft-Moment-Seneore

Die synchrone Bewegungen der drei Greifelemente werden durch einen Schrittmotor 1 erzeugt. Der Schrittmotor 1 treibt über ein Schneckenradgetriebe 2 die Trapezepindel 3 an, auf der in ihrer Achsrichtung der zwangegeführte Kulissenstein 4 entsprechend der Motordrehrichtung bewegt wird.

In den Kulissenetein 4 werden in den drei gleichmäßig am Umfang verteilt angeordneten F'hrungeelementen 3 die Kniehebel 6 der drei Parallelogrammlenkbr zwangegeführt· Die Drehpunkte 7 der Kniehebel 6 der Parallelogrammlenker sind acheeymmetriech und gleichmäßig am Umfang auf den Innenring 8 dee Verformkörpere verteilt angeordnet, Ourch die geradlinige Bewegung dee Kulieeenetein 4 werden in den geneigten Führungenuten 5 die Kniehebel 6 um dan Drehpunkt 7 im Innenring 8 auf einer Kreiebahn bewegt, die der Schließ- bzw. Öffnungebewegung der Greifelemente enteprechen. Der Außenring IO dee Verformkörpere let an dem Greifergehäuee 11 befestigt. Der Außenring IO let mit dem Innenringe dee Verformkörpere über elaetieche elemente 9, auf (Ionen Dehnungeetreifen 12 zur Meeeung der Verformung geklebt elnd, verbunden. Bei oinem acheeymmetriechen Greifprozoß werden über den Drehpunkt 7 dee Kniehebele 6 nur Verformungen der elaetlechen Elemente 9 in positiver Z-R*chtung erzeugt, die ein Maß für die wirkende Greifkraft lot. Bei unsymmetrischem Greifen entstehen noch zusätzliche Vorformungen der elastischen Elemente 9 in den anderen Freiheittgraden, die gemessen, verarbeitet und zur Korrektur der Unsymmetrie genutzt worden können. Der nach dem Abschluß dee Greifprozeeoee erfaßte Kraftzuetand wird für die Messung der Reaktlonskräfte am Effektor ale Referenz« vektor verwendet. Die durch äußere Kroftwirkungon zusätzlich erzeugten Verformungen der elastischen Elemente 9 werden wie bekannt mit Dehnmeßstreifen gemessen, verarbeitet und die Daten von den Kräften und Momenten der Steuerung übergeben.

Claims

-S-

Patentansprüche

1. Mehrfingergreifer mit Erfeeeung der Greifkraft eowie räumlicher Reaktionekräfte und -momente, beetehend aus einem Greifergehäuee, einer Trapezepindel, einem zwangegeführten Kulieeenetein mit Führungsnut en, in welchen die Kniehebel von Parallelogrammlenkern, an denen Greiffingor befeetigt sind, geführt sind,

dadurch gekennzeichnet, daß eich die Drehpunkte (7) der Kniehebel (6) der Parallelogremmlenkor acheeymmetriech und gleichmäßig am Umfang verteilt auf dem Innenring (Θ) eines an eich bekannten Verformkörpere (8;9tlO) befinden, dessen Außenring (10) am Greifergehäuee (11) befeetigt ist, wobei der Innenring (8) m:t dem Außenring (10) über elastische Elemente (9) verbunden let und wobei Meßwertgeber (12) vor· handen eind, die die Verformungen der elastischen Elemente (9) messen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen