DD293540A5 - INDUSTRIAL ROBOT TO TIMELY PARALLEL, OF INDEPENDENT HANDLING AND / OR MODIFICATION OF THE FORM OF OBJECTS - Google Patents

INDUSTRIAL ROBOT TO TIMELY PARALLEL, OF INDEPENDENT HANDLING AND / OR MODIFICATION OF THE FORM OF OBJECTS Download PDF

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DD293540A5
DD293540A5 DD32178388A DD32178388A DD293540A5 DD 293540 A5 DD293540 A5 DD 293540A5 DD 32178388 A DD32178388 A DD 32178388A DD 32178388 A DD32178388 A DD 32178388A DD 293540 A5 DD293540 A5 DD 293540A5
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Guenter Dreifke
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Dreifke,Guenter,De
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Industrieroboter zum zeitlich parallelen, voneinander unabhaengen Handhaben und Veraendern der Form von Objekten, der Objekte mit mindestens einer hinreichend glatten Grundflaeche im Raum oder in der Flaeche ohne Traegermittel handhabt und Roboterstrukturen hoher Flexilbilitaet ermoeglicht. Die Anwendung bezieht sich besonders auf flexible Fertigungssysteme fuer kleine Objekte in der Geraetetechnik. Der Industrieroboter besteht aus mindestens einer mikrotechnischen Baugruppe, in der programmgesteuerte Elemente flaechenhaft, matrixfoermig angeordnet, feinstrukturiert, vorzugsweise monolithisch integriert sind. Die Baugruppe besteht aus mikromechanischen Aktoren und Effektoren sowie mikromechanischen oder optoelektronischen Sensoren, mindestens einem Stell- oder Regelglied, mindestens einem Mikrorechner und verkoerpert einen frei programmierbaren Mechanismus mit hohem funktionellen Integrationsgrad, vielseitiger Kombinierbarkeit, hoher Dynamik, Positionierbarkeit und Zuverlaessigkeit. Fig. 1{Industrieroboter, parallel; Handhabung; Formveraenderung; Flexibilitaet; Fertigungssysteme; Geraetetechnik, mikrotechnisch; Mikrorechner, programmierbar; Integration; Dynamik; Positioniergenauigkeit; Zuverlaessigkeit}The invention relates to an industrial robot for temporally parallel, mutually independent handling and changing the shape of objects, the objects with at least a sufficiently smooth base in space or in the area handles without carrier means and robot structures high Flexilbilitaet allows. The application particularly refers to flexible manufacturing systems for small objects in the device technology. The industrial robot consists of at least one microtechnical assembly in which program-controlled elements are arranged surface-like, matrix-shaped, finely structured, preferably monolithically integrated. The assembly consists of micromechanical actuators and effectors and micromechanical or optoelectronic sensors, at least one actuator or control element, at least one microcomputer and verkoerpert a freely programmable mechanism with high functional integration, versatile compatibility, high dynamics, positioning and reliability. Fig. 1 {industrial robot, parallel; Handling; Shape alteration; Flexibility; Manufacturing systems; Equipment technology, microtechnical; Microcomputer, programmable; Integration; Dynamics; positioning; Reliability}

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen Industrieroboter zum zeitlich parallelen, voneinander unabhängigen Handhaben und/oder Verändern der Form von Objekten, besonders kleinen Werkstücken, Bauteilen, Baugruppen, Werkzeugen und Werkstoffpartikeln in der flexiblen Automatisierung.The invention relates to an industrial robot for temporally parallel, independent handling and / or changing the shape of objects, especially small workpieces, components, assemblies, tools and material particles in the flexible automation.

Die Erfindung kommt in Kombination mit bekannten Roboterstrukturen, beispielsweise in Greifern von Gelenkrobotern zur Anwendung. Einsatzgebiete sind die Gerätetechnik und der Maschinenbau.The invention is used in combination with known robot structures, for example in grippers of articulated robots. Areas of application are the device technology and mechanical engineering.

Eine vorteilhafte Anwendung besteht dort, wo die Objekte entlang einer Fläche individuell zu führen sind und eine im geringen Grade räumliche Beweglichkeit der Objekte gefordert wird.An advantageous application exists where the objects are to be guided individually along a surface and a low degree of spatial mobility of the objects is required.

Charakteristik der bekannten technischen LösungCharacteristic of the known technical solution

Nach den DD-PS 205052,205330,221044,221317,222747 und DE-PS 2945269 wurden Mehrkoordinatenschrittmotoren als Module für Industrieroboter bekannt.According to DD-PS 205052,205330,221044,221317,222747 and DE-PS 2945269 multi-coordinate stepping motors have been known as modules for industrial robots.

Das Wesen besteht darin, daß Spulenanordnungen in einer beweglichen Tischplatte, dem Objektträger, befestigt sind, die in Luftspalten von Magnetsystemen so geführt sind, daß sie bei Stromfluß in den Spulen eine Kraft auf die Tischplatte ausüben. Die Spulen oder Magnete tragende Tischplatte ist mit ein""n Zweikoordinatenmeßwertgeber verbunden. Durch differenzierte Anordnungen ist die Handhabung eines Objektträr^s in mehreren Koordinaten mit hoher Dynamik und Genauigkeit gewährleistet.The essence is that coil assemblies are mounted in a moveable table top, the slide, which are guided in air gaps of magnet systems so as to exert a force on the table top upon current flow in the coils. The spool or magnet-carrying table top is connected to a two-coordinate transducers. By differentiated arrangements, the handling of a Objektträr ^ s in several coordinates with high dynamics and accuracy is guaranteed.

Diese Lösungen haben den Nachteil, daß der Objektträger gesondert geführt werden muß, der Objektträger erhebliche Trägheitskräfte bewirkt und Objekte weder zeitlich parallel und voneinander unabhängig gehandhabt noch in ihrer Form verändert werden können. Durch hohe Ströme treten die Positioniergenauigkeit negativ beeinflussende Erwärmungen auf, und die elektromagnetischen Felder können im Objektbereich schädlich sein (z. B. Elektronenstrahlbeeinflussung).These solutions have the disadvantage that the slide must be guided separately, the slide causes significant inertial forces and objects neither temporally parallel and independently handled nor can be changed in shape. High currents cause the positioning accuracy negatively affecting heating, and the electromagnetic fields can be harmful in the object area (eg electron beam interference).

Damit im Zusammenhang stehende Lösungen sind Mehrkoordinaten-Vibroantriebe auf piezoelektrischer Basis, die in der Literatur Bansjavicjus, Ragulskis: Vibrodvigateli, Vilnjus: „Mokslas" 1981 dargelegt werden. Die durch elektromechanische Schwingungen erzeugte Antriebskraft wirkt auf einen Objektträger und gestattet dessen Handhabung.Related solutions are piezoelectric multi-coordinate vibratory actuators set forth in the literature Bansjavicjus, Ragulskis: Vibrodvigateli, Vilnjus: "Mokslas" 1981. The driving force generated by electromechanical oscillations acts on a slide and allows it to be handled.

Weiterhin damit im Zusammenhang steht eine Lösung, die auf elektromagnetischer Basis Schrittbewegungen realisiert.Further related to this is a solution that realizes step-movements on an electromagnetic basis.

DE-OS 3128834 gibt einen Linearmotor bekannt, der einen Ständer mit magnetisch wirksamer Zahnung konstanter Teilung und einem Läufer mit gleicher magnetischer Zahnung aufweist. Der Läufer benötigt eine zusätzliche Führung, hat Energieanschlüsse und besitzt nur den Freiheitsgrad 1. Reluktanzschrittmotoren gibt es nach DD-PS 129948 auch für den Freiheitsgrad a 2.DE-OS 3128834 discloses a linear motor which has a stator with magnetically effective teeth of constant pitch and a rotor with the same magnetic toothing. The rotor requires additional guidance, has energy connections and has only the degree of freedom 1. Reluctance stepper motors are also available for the degree of freedom a 2 according to DD-PS 129948.

Schrittmotoren in offener Steuerkette ermöglichen die Einsparung von Kosten und Platz für ein separates Meßsystem, haben aber den Nachteil, daß durch äußere Beanspruchung auftretende Schrittfehler nicht erkannt werden und direkt als Meßfehler eingehen.Stepper motors in open timing chain allow the saving of costs and space for a separate measuring system, but have the disadvantage that occurring by external stress step errors are not recognized and received directly as a measurement error.

Die bereits dargestellten technischen Lösungen sind besonders dadurch nachteilbehaftet, daßThe technical solutions already presented are particularly disadvantageous in that

- mehrere Objekte nur in begrenztem Umfang und großem Aufwand zeitlich parallel und voneinander unabhängig gehandhabt oder in der Form verändert werden können,- several objects can be handled and changed in shape only to a limited extent and at great expense temporally in parallel and independently of one another,

- Mehrkoordinatenantriebe einen Objektträger mit spezieller Ausführung in Form, Material und Qualität benötigen und meist eine Energiezuführung zum Objektträger erfordern, wodurch aufgrund der Tätigkeit die dynamischen Eigenschaften verschlechtert werden,Multi-coordinate drives require a slide of special design in shape, material and quality and usually require a power supply to the slide, which due to the activity, the dynamic properties are degraded,

- bei Realisierung räumlicher Bewegung von Objekten die Zugänglichkeit des Objektes durch Antriebs- und Führungsmittel stark eingeschränkt ist und der dadurch beanspruchte Raum für andere Objekte nicht verfügbar ist,in the realization of spatial movement of objects, the accessibility of the object is strongly limited by drive and guide means and the space occupied thereby is not available for other objects,

- bei der Bewegung von Objekten im Raum für höhere Genauigkeit komplizierte Meßaystemo erforderlich sind, die don Bewegungsraum einschränken bzw. eine dichte Anordnung von Strukturolementen des Roboters odor der perlphoron Einrichtungen behindern,- the movement of objects in the room for higher accuracy requires complex measuring techniques which restrict the movement space or obstruct a dense arrangement of structural elements of the robot or the perlphoron devices,

- beim Ausfall eines Roboterelementes, sofern nicht unter Mehraufwand aus Sicherheitsgründen eine Funktionsdoppelung projektiert ist, ein Produktivitätsvorlust entsteht und eine selbständige Umgehung 'er schädlichen Auswirkung nicht besteht,- If a robot element fails, unless a duplication of functions has been planned under additional expenditure for safety reasons, a productivity propensity arises and an independent circumvention of the damaging effect does not exist,

- Werkstücke, Bauelemente, Baugruppen, Werkzeuge, Werkstoffpartikol und Grundelemente des Industrieroboters nicht durch ein Wirkprinzip gehandhabt, erst rocht nicht gleichzeitig verändert werden können und eine Integration verschiedener technologischer Teilschritte, wie das Aufnehmen, Transportieren, Speichern, Portionieren, Halten, Montieren, Abgeben behindert wird,- Workpieces, components, assemblies, tools, Werkstoffpartikol and basic elements of the industrial robot is not handled by a principle of action, only rocht can not be changed simultaneously and an integration of various technological sub-steps, such as recording, transporting, storing, portioning, holding, mounting, dispensing hindered becomes,

- hoher Aufwand und geringe Flexibilität vorliegen.- high effort and low flexibility are present.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Die Erfindung verfolgt das Ziel, einen Industrieroboter zum zeitlich parallelen, voneinander unabhängigen Handhaben und/oder Verändern der Form von Objekten, der starre, biegoschlaffe, dehnbare oder andersartig in ihrer Form veränderbare Objekte mit mindestens einer hinreichend glatten Grundfläche im Raum oder in der Fläche handhabt, zu schaffen, wobei Trägern ittel vermieden und flexibel gestaltbare Roboterstrukturen ermöglicht werden.The invention aims to handle an industrial robot for temporally parallel, mutually independent handling and / or changing the shape of objects, the rigid, biegoeschlaffe, stretchable or otherwise variable in shape objects with at least a sufficiently smooth base in space or in the surface to create, whereby carriers itteltel avoided and flexibly configurable robot structures are made possible.

Der Industrieroboter soll sich durch hohe Zuverlässigkeit, Genauigkeit und Dynamik auszeichnen. Er soll insbesondere zur Manipulierung kleiner Objekte geeignet sein und gleichzeitig mehrere Objekte bewegen können.The industrial robot should be characterized by high reliability, accuracy and dynamics. He should be particularly suitable for manipulating small objects and at the same time be able to move multiple objects.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung Hegi die Aufgabe zugrunde, einen freiprogrammierbaren Mechanismus zu schaffen, der vielseitig kombinierbar ist, bei dem r.u jedem Zeitpunkt mindestens 3 Elemente wirksam sind und der sich durch einen hohen funktioneilen Integrationsgrad auszeichnet. Dabei sollen komplizierte Meßsysteme vermieden, Trägheitskräfte stark verringert und keine Energiezuf jhr zu einem Objektträger erforderlich sein. Bei Ausfall eines Elementes soll der Mechanismus weitgehend funktionsfähig bleiben.The invention Hegi the task of creating a programmable mechanism that can be combined in many ways, in which each time ru at least 3 elements are effective and which is characterized by a high degree of functional integration. This complicated measuring systems should be avoided, greatly reduced inertial forces and no Energiezuf jhr be required to a slide. If one element fails, the mechanism should remain largely functional.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine mikrotechnische Baugruppe aus einer flächenhaft matrixförmigen Anordnung zeitlich parallel und unabhängig voneinander arbeitender programmgesteuerter Elemente geschaffen wird.According to the invention the object is achieved in that a microtechnical assembly of a planar matrix-shaped arrangement is provided temporally parallel and independently operating program-controlled elements.

Die Elemente verfügen über eine Aktor-, Effektor-, Sensor-, Mechanismus- und Regel- und Stellgliedfunktion oder sind nur mit einer oder mehreren Funktionen davon ausgerüstet.The elements have an actuator, effector, sensor, mechanism and control and actuator function or are equipped with only one or more functions thereof.

Merkmal der Erfindung ist es, daß die Größe der Elemente so auf die Größe der glatten Grundfläche der handzuhabenden Objekt abgestimmt ist, daß zu jedem Zeitpunkt mindestens 3 Elemente voll wirksam werden. Flächenbereiche der mikrotechnischen Baugruppe können Sfiisprechend dem Projekt differenziert große Elementetragen, mit verschiedenen großen und in verschiedener Form gestalteten Elementen ausgestattet »ein, und die Elementefunktionen können unterschiedlicher Ausprägung sein.Feature of the invention is that the size of the elements is tuned to the size of the smooth base of the object to be handled, that at any time at least 3 elements are fully effective. Surface areas of the microtechnical subassembly can be equipped with different sized element supports, with different large and differently shaped elements, and the elementary functions can be different in character.

Nach der Erfindung ist vorgesehen, daß die Aktorfunktion eines Elementes durch ein Raumschub- oder Raumdrehgelenk bzw. eine Kombination von Schub- und Drehgelenken zur Realisierung »Jer Bewegung von Oberflächenbereichen des Elementes realisiert wird.According to the invention it is provided that the actuator function of an element is realized by a space thrust or space swivel or a combination of shear and rotary joints for the realization »Jer movement of surface areas of the element.

Zur Erzielung aufgabengemäßer Schrittwerte und Objektgeschwindigkeit sind die Frequenz, Amplitude und Bewegungsform oder eine bzw. mehrere davon im allgemeinen unabhängig programmgesteuert veränderbar ausgeführt. Die technische Ausführung ist auf der Grundlage verschiedener bekannter Lösungsmöglichkeiten gestaltbar, wobei vorzugsweise eine monolithisch integrierte Ausführung der Elemente in allen funktioneilen Merkmalen technologisch zu realisieren ist. Die Objekte werden mit dem Freiheitsgrad 3 in der Fläche gehandhabt. Darüber hinaus beinhaltet die Aktorfunktion auch die Realisierung einer geringfügigen Objekthandhabung in Normalenrichtung, wodurch vorteilhaft auch kleine Verdrehwinkel um eine Achse parallel zur Grundfläche des Objektes erreicht und bereits durch eine mikrotechnische Baugruppe eine Objekthandhabung in geringem Maße im Raum realisiert wird.In order to achieve task-related step values and object speed, the frequency, amplitude and movement form or one or more thereof are generally independently programmably variable. The technical embodiment can be designed on the basis of various known solution options, wherein preferably a monolithically integrated design of the elements in all functional features is to be realized technologically. The objects are handled with the degree of freedom 3 in the area. In addition, the actuator function also includes the realization of a minor object handling in the normal direction, which advantageously also reaches small angles of rotation about an axis parallel to the base of the object and already realized by a microtechnical assembly object handling to a small extent in the room.

Nach der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß die Effektorfunktion, das Festhalten des Objektes, durch Anziehungskräfte und Eigenschaften der Objekte erfolgt, aber auch durch Druckkräfte, die periphere Einrichtungen ausüben oder durch ein anderes bzw. das gleiche Grundelement bei geschlossener Bauform bewirkt wird. Der Effektor des Elementes kann ständig oder zeitweise und/oder bereichsweise wirken, also auch programmgesteuert ausgeführt sein.According to the invention, it is further provided that the effector function, the retention of the object, by attracting forces and properties of the objects takes place, but also by compressive forces exerted by peripheral devices or is effected by another or the same basic element with closed design. The effector of the element can act constantly or intermittently and / or regionally, that is to say also be executed program-controlled.

Nach der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß die Elemente eine Sensorfunktion besitzen, die besonders als Mittel zur Positionierung von Objekten dient. Die im Element monolithisch integrierten Sensoren sind in Meßbereichen angeordnet, die den Charakter von Meßstützstellen besitzen. Die Anordnung der Sensoren und ihr Aufbau nach verschiedenen Varianten gemäß Objekt- und Aufgabenart sind gekennzeichnet dadurch, daß der Zeitpunkt des Überschreitens des Meßbereiches durch eine Objektkante oder Objektmarke, der Objektabstand zum Einsatz und/oder die Geschwindigkeit bzw. andere vom Sensor erfaßte Charakteristiken genutzt werden. Eine Verwendung der Sensorsignale erfolgt vor Ort in der mikrotechnischen Baugruppe durch Anordnung einer Informationsverarbeitungseinheit als Slave-Rechner.According to the invention, it is further provided that the elements have a sensor function, which serves particularly as a means for positioning objects. The monolithically integrated sensors in the element are arranged in measuring ranges that have the character of measuring points. The arrangement of the sensors and their structure according to different variants according to object and task type are characterized in that the time of exceeding the measuring range by an object edge or object mark, the object distance to use and / or the speed or other characteristics detected by the sensor are used , The sensor signals are used on site in the microtechnical assembly by arranging an information processing unit as a slave computer.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß aus den im Rechner gespeicherten Sensorinformationen aus der Echtzeitverarbeitung oder aus zurückliegenden Zyklen der Objekthandhabung sowie Informationen vom Master-Rechner durch Nutzung der Interpolation und von Rechenvorschriften das Arbeitsregime für jedes Element ermittelt wird und auf dessen Grundlage die Aktion des Elementes erfolgt. Daraus ergibt sich ein Schrittantrieb für die räumliche Objektpositionierung auf der Basis von Stützstellen, und künstliche Intelligenz kann genutzt werden.According to the invention it is provided that from the stored in the computer sensor information from the real-time processing or from past cycles of object handling and information from the master computer by using the interpolation and calculation rules, the working regime for each element is determined and based on the action of the element takes place. This results in a stepper drive for the spatial object positioning on the basis of support points, and artificial intelligence can be used.

Zur Realisierung der Feinpositionierung von Objekten, insbesondere zur Einnahme von Relativlagen bei rechnerisch optimierten Relativgeschwindigkeiten, ist erfindungsgemäß die Anwendung der Regelung vorgesehen dadurch, daß im Feinpositionierbereich Elemente mit einer starken Ausprägung der Sensorfunktion ausgestattet sind, die sehr genaue Sensorinformationen liefern.For realizing the fine positioning of objects, in particular for taking relative positions at computationally optimized relative speeds, the application of the control is provided according to the invention in that elements are provided in the fine positioning region with a strong expression of the sensor function, which provide very accurate sensor information.

Durch objekt- und oufgabonbezogono Strukturlorung der Elomonto mit verschiedener Ausprfiqung Ihrer funktlonellon Merkmale lassen sich besonders auch Im FaIIo der Formänderung eines Objektes gezieltos Messen, Haiton und Agieren erreichen.By object and oufgabonbezogono structuring of the Elomonto with different expression of their funktlonellon characteristics can be achieved especially in the FaIIo the change in shape of an object targeted measurement, Haiton and acting.

Die Erfindung kann vorteilhaft ausgestaltet werden derart, daß das Aktor- odor Effektorwirkprinzip zeitweiso für dio Ausführung der Sonsorfunktion genutzt wird, sowohl zwischen den Arbeitstakten als auch vor bzw. nach dor Aktion als Aktor bzw. Effektor.The invention can be configured advantageously such that the actuator or effector acting principle is used temporarily for the execution of the sensor function, both between the work cycles and before or after the action as actuator or effector.

Nach der Erfindung ist weiterhin vorgesehon, daß dio Stell- und Regolgllodfunktlon Im Eloment ausgeführt werden kann.According to the invention is further vorgesehon that dio Stell- and Regolgllodfunktlon In Eloment can be executed.

Zu dem Zweck 1st das Element an oine Energieversorgung angeschlossen. Die Information vom Slavo-Rechner kann auch im Element gespeichert und zum Stellen bzw. Regeln der Aktoren und Effektoren verwendet worden.For this purpose, the element is connected to a power supply. The information from the Slavo calculator can also be stored in the element and used to set or regulate the actuators and effectors.

Die Stell- und Regelgliedfunktion bezieht sich hauptsächlich auf dio Beeinflussung von Amplitude, Frequenz und/odor Impulsform der Energieberoltstellung für Aktoren und Effektoren.The actuator and regulator function mainly relates to the influence of the amplitude, frequency and / or pulse shape of the energy transfer position for actuators and effectors.

Die Erfindung kann vorteilhaft ausgestaltet werden dadurch, daß die Informationen rechtzeitig dem Stellglied zugoführt werden, so daß Aktoren und Effektoren zum Zeitpunkt ihrer Einflußnahme auf das Objekt ihre volle Arbeitsfähigkeit entfaltet haben, und daß Nachbarelemonte Informationen und Energie erhalten zur Unterstützung der Aufgabenlösung, auch wenn sie nicht unmittelbar mit dom Objekt Kontakt haben.The invention can be advantageously configured in that the information is timely zugoführt the actuator so that actuators and effectors have unfolded their full capacity at the time of their influence on the object, and that Neighborhoods information and energy obtained to support the task solution, even if they do not have direct contact with dom object.

Nach der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß ein Roboterbaukastensystem geschaffen wird. Programmgesteuerte Elemente mit gleicher oder verschiedener Ausprägung der Aktor-, Effektor-, Sensor-, Mechanismus-, Stell- und Regelgliedfunktion sind in einer mikrotechnischen Baugruppe zusammengefaßt.According to the invention, it is further provided that a robot assembly system is provided. Program-controlled elements with the same or different characteristics of the actuator, effector, sensor, mechanism, actuator and control element function are combined in a microtechnical assembly.

Diese Baugruppen sind Massenprodukte, dio zu vielfach verwendbaren Modulen oder zu prozoßspezifischen Modulen zusammengestellt werden. Dabei bietet sich dio Anwendung bekannter automatischer Montageverfahren an. Die Baugruppen sind objekt- und aufgabenbezogon projektiert, z. B. für Transport, Lagerung und/oder Positionierung, für ebene, gekrümmte und/oder flexible Gestelle.These assemblies are mass products, the modules that can be used in many different ways, or modules that are specific to the process. In this case, dio application of known automatic assembly method offers. The modules are configured according to object and task, z. As for transport, storage and / or positioning, for level, curved and / or flexible racks.

Die Handhabung von mikrotechnischen Baugruppen oder Robotermodulen wie Objekte auf Modulen gestattet räumliche Handhabung kleiner Objekte. Dio Genauigkeit der Positionierung von Robotormodulen kann durch angepaßte Gestaltung der glatten Grundfläche und dor Anzahl bei der Handhabung einwirkender Elemente erhöht werden.The handling of microtechnical assemblies or robotic modules such as objects on modules allows spatial handling of small objects. The accuracy of the positioning of robot modules can be increased by adapting the smooth base area and the number of handling elements.

Nach der Erfindung ist weiterhin vorgesehon, daß der Grundmechanismus Durchbrüche aufweist. D.is ist vorteilhaft, um die Zugänglichkeit zum Objekt durch Werkzeuge, Vorrichtungen, Prüf mittel usw. auch von dor β. Seite noc 1 zu ermöglichen, oder für die mikrotechnische Baugruppe schädliche Einflüsse in einem Boreich zu verhindern.According to the invention is further vorgesehon that the basic mechanism has breakthroughs. D.is is advantageous to the accessibility to the object by tools, devices, test medium, etc. also of dor β. Page noc 1, or to prevent harmful effects in a Boreich for the microtechnical assembly.

Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß programmgesteuerte oder feste Anschläge auf der mikrotechnischen Baugruppo angeordnet sind. Programmgesteuerte Anschläge sind aktive mikrotechnische Baugruppen oder passive, starre oder in der Form veränderbare Objekte. Sie werden zur andauernden oder zeitweisen Einrichtung von Sperrbereichen für die Handhabung und/oder Formveränderung von Objekten verwendet und sind Bestandteile der flexiblen Strukturierung des Roboterarbeitsraumes. Ihr Vorteil besteht in der Erhöhung der Positioniergenauigkeit - besonders der Wiederholgenauigkeit durch Anlage von Objektkanten, -flächen oder -punkten an genau fixierten Objekten. Die Dynamik wird verbessert, da die Ausprägung der Aktorfunktion zu Lasten der Sensorfunktion erhöht werden kann oder beispielsweise ein verbessertes Halten statt der Sensoraufgabe realisiert wird. Anschläge in Form von s'arren oder flexiblen Streifen oder Linien können zur Erhöhung der Funktionssicherheit bei der Einrichtung von Sperrzonen am Ri nd von Transportbahnen, Lagerflächen, Sicherheitsbereichen u.a. zweckmäßig sein. Anschläge können so gestaltet sein, daß sie auf verschiedene Objekte unterschiedlich wirken.Furthermore, the invention provides that program-controlled or fixed stops are arranged on the mikrotechnischen Baugruppo. Programmatic stops are active microtechnical assemblies or passive, rigid or shape-modifiable objects. They are used for the permanent or temporary establishment of restricted areas for handling and / or changing the shape of objects and are components of the flexible structuring of the robot working space. Its advantage is the increase in positioning accuracy - especially the repeat accuracy by creating object edges, surfaces or points on precisely fixed objects. The dynamics are improved because the characteristic of the actuator function can be increased at the expense of the sensor function or, for example, an improved holding is realized instead of the sensor task. Stops in the form of sarcastic or flexible strips or lines can be used to increase the reliability in the establishment of restricted zones at the border of transport lanes, storage areas, security areas and the like. be appropriate. Stops can be designed to look different on different objects.

Nach der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß dio mikrotechnische Baugruppe auch ein flächenhaft flexibler Körper sein kann. Die Flexibilität wird im wesentlichen durch eine biegeschlaffe oder in einer Richtung biegeschlaffe Gestaltung des Gestells, auf das die Baugruppen aufgebracht werden, bestimmt. Eine biegeschlaffe, mikrotechnische Baugruppe kann durch verteilte Einwirkung von Kräften in Richtung der Flächennormale im Raum noch bosser der Aufgabe angepaßt werden. Bereits sehr geringe Gestellflexibilität ist für eine flexible Änderung der Roboterstruktur von praktisch großer Bedeutung. Damit ist eine Justierung der Baugruppen in Normalenrichtung möglich. Die Justierung einer in der Form veränderlichen Baugruppe kann durch eine parallel angeordnete mikrotechnische Baugruppe mit besondors ausgeprägter Aktorkomponente in Normalenrichtung realisiert werden. Bei einer nur teilweise in der Form veränderlichen Baugruppe erfolgt deren Handhabung und Formveränderung durch seitliche Führung der Baugruppe, was die Justierung um größere Beträge gestattet.According to the invention, it is further provided that the micro-mechanical assembly can also be a planar, flexible body. The flexibility is essentially determined by a pliable or in one direction pliable design of the frame to which the modules are applied. A pliable, microtechnical assembly can be even more bosser adapted to the task by distributed action of forces in the direction of the surface normal in space. Even very low frame flexibility is of great importance for a flexible modification of the robot structure. For an adjustment of the modules in the normal direction is possible. The adjustment of a variable in shape assembly can be realized by a parallel arranged mikrotechnische module with besondors pronounced actuator component in the normal direction. In an only partially variable in the form assembly whose handling and change in shape is done by lateral guidance of the assembly, which allows the adjustment to larger amounts.

Die Instandhaltung der Robotermodule kann vorteilhaft realisiert werden, indem programmgesteuert spezielle Objekte über den Arbeitsbereich des Robotermoduls geführt werden. Die Instandhaltungsobjekte können mit der Möglichkeit einer Zu- und Abführung von Stoffen ausgestattet sein, zur Durchführung von Prüfarbeitsgängen gestaltet sein usw.The maintenance of the robot modules can be advantageously realized by programmatically guided special objects over the working area of the robot module. The maintenance objects may be equipped with the possibility of supplying and discharging substances, be designed to carry out testing operations, etc.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. In den einzelnen Abbildungen zeigenThe invention will be explained in more detail with reference to drawings. In the individual pictures show

Fig. 1: eine prinzipielle Darstellung der erfindungsgemäßen mikrotechnischen Baugruppe mit dem Objekt, das zur1 shows a schematic representation of the microtechnical assembly according to the invention with the object, the

Handhabung und Veränderung der Form vorgesehen ist, Fig.2: den prinzipiellen Aufbau der mikrotechnischen Baugruppe,FIG. 2 shows the basic structure of the microtechnical assembly, FIG.

Fig. 3: das Zusammenwirken von Robotermodulen zur Handhabung von Objekten im Raum, Fig.4: eine mikrotechnische Baugruppe mit Durchbruch, Fig. 5: die Anordnung programmgesteuerter und fester Anschläge auf der mikrotechnischen Baugruppe zur RealisierungFig. 3: the interaction of robot modules for handling objects in space, Figure 4: a microtechnical assembly with breakthrough, Fig. 5: the arrangement of programmable and fixed stops on the microtechnical assembly for implementation

hoher Drehzahl bei der Rotation eines Objektes, Fig.6: die Handhabung und Formveränderung eines in einer Richtung verformbaren Robotermoduls bei größeren Formänderungen,FIG. 6 shows the handling and change in shape of a unidirectionally deformable robot module for larger changes in shape, FIG.

Fig. 7: die Handhabung und Formveränderung einer teilweise flexiblen mikrotechnischen Baugruppe, Fig. 8: eine geschlossene Bauform zusammengesetzter mikrotechnischer Baugruppen, insbesondere der Führung von Werkzeugen,7: the handling and change in shape of a partially flexible microtechnical assembly, FIG. 8: a closed design of assembled microtechnical assemblies, in particular the guidance of tools,

Fig.9: eine mikrotechnische Baugruppe mit Durchbruch zur Handhabung und Formveränderung von Objekten und Fig. 10: die Handhabung von Werkstoffpartikeln.9 shows a microtechnical assembly with breakthrough for handling and changing the shape of objects, and FIG. 10 shows the handling of material particles.

In Fig. 1 ist eine orflnclungsgomäßo mikrotechnischo Baugruppe 4 dnrgostollt, dio oln Objekt 1 trägt, das zur Handhabung und Veränderung der Form vorgesehen ist. Die programmgesteuerten Elomonto 2 sind flächonhaft, matrlxförmig angeordnet und auf oir>m Gohäuso 3 befestigt. Die programmgesteuerten Elomonto 2 und das Gohtiuso 3 orgobon olno mikrotochnlscho Baugruppe 4.In Fig. 1 is an orrngnungsgomäßo mikrotechnischo module 4 dnrgostollt, dio nl object 1 carries, which is intended for handling and changing the shape. The program-controlled Elomonto 2 are flat, arranged in the form of a matrix and fastened on top of Gohäuso 3. The programmatic Elomonto 2 and the Gohtiuso 3 orgobon olno mikrotochnlscho assembly 4.

Mehrere mikrotechnischo Baugruppen 4 sind auf einem Gestell 5 zu einem Robotormodul θ angeordnet. Die Pfeile deuten die Aktor- und Effektorwirkungen an.Several mikrotechnischo assemblies 4 are arranged on a frame 5 to a robot module θ. The arrows indicate the actuator and effector effects.

Die Figur 2 zeigt den Aufbau der mikrotechnlschon Baugruppe 4. Die obere Schicht stollt eine mikromechanische Struktur 7 dar, in der Aktoren und Effektoren ausgeführt sind. Weiterhin sind eine optoelektronische Struktur 8 zur Gestaltung der Sensoren, eine mik/oelektronische Struktur 9 für die Stell· bzw. Rogolgllodor sowlo Informations- und Enorgieanschlüsso und ein Einchiprechner integriert, die vom Gehäuse 3 aufgenommen werden.FIG. 2 shows the structure of the microtechnical assembly 4. The upper layer forms a micromechanical structure 7, in which actuators and effectors are embodied. Furthermore, an optoelectronic structure 8 for designing the sensors, a microelectronic structure 9 for the control or Rogolgllodor sowlo information and Enorgieanschlüsso and a single-chip computer are integrated, which are received by the housing 3.

In Figur 3 werden zwei mikrotechriische Baugruppen 4 als Teil eines Robotermoduls 6 gezeigt, die mit einer anderen mikrotechnischen Baugruppe 4 zusammenwirken. Über das Gestell 5 ist eine weitere mikrotechnische Baugruppe 4 angeschlossen. Das Objekt 1 kann in der gozoigten Anordnung im Freiheitsgrad 5 gehandhabt werden, und durch die Aktorwirkung der programmierbaren Elemente 2 in der mikrotechnischen Baugruppe 4 wird eine geringfügige räumliche Beweglichkeit des Objektes 1 erreicht.FIG. 3 shows two microtechrical assemblies 4 as part of a robot module 6, which interact with another microtechnical assembly 4. About the frame 5, a further microtechnical assembly 4 is connected. The object 1 can be handled in the zoomed arrangement in the degree of freedom 5, and by the actuator effect of the programmable elements 2 in the microtechnical assembly 4, a slight spatial mobility of the object 1 is achieved.

In Figur 4 ist eine mikrotechnische Baugruppe 4 mit Durchbruch gezeigt. Die programmierbaren Elemente 2 gestatten eine volle Beweglichkeit Im Freiheitsgrad 3 für das Objekt 1 und eine geringfügige räumliche Beweglichkeit.FIG. 4 shows a microtechnical assembly 4 with breakthrough. The programmable elements 2 allow full mobility in the degree of freedom 3 for the object 1 and a slight spatial mobility.

Figur 5 zeigt die Anordnung eines festen Anschlages 11 und eines programmgesteuerten Anschlages 12. Ein im Bereich des festen Anschlages 11 durch die mikrotechnische Baugruppe 4 mit Hilfe der programmierbaren Elemente 2 eingebrachtes rotationssymmetrisches Objekt 1 kann mit hoher Drehzahl in Rotation versetzt werden, nachdem die Position des Objektes 1 durch den programmgesteuerten Anschlag 12 gesichert ist.FIG. 5 shows the arrangement of a fixed stop 11 and a program-controlled stop 12. A rotationally symmetric object 1 introduced in the region of the fixed stop 11 by the microtechnical assembly 4 with the aid of the programmable elements 2 can be set in rotation at high speed, after the position of the Object 1 is secured by the program-controlled stop 12.

In Figur 6 ist die Reihenschaltung einer flexiblen mikrotechnischen Baugruppe 13 mit einem anderen Rotormodul 6 gezeigt, bei dem die Aktorkomponente in Normalenrichtung besonders stark ausgeprägt ist. Auf diese Weise wird der verformbaren mikrotechnischen Baugruppe 13 ein programmierbares Oberflächenrolief aufgeprägt. Das führt auch zu einer Erhöhung der räumlichen Beweglichkeit des Objektes 1.FIG. 6 shows the series connection of a flexible microtechnical assembly 13 with another rotor module 6, in which the actuator component is particularly pronounced in the normal direction. In this way, the deformable microtechnical assembly 13 is a programmable Oberflächenrolief impressed. This also leads to an increase in the spatial mobility of the object. 1

Figur 7 zeigt die Handhabung und Formänderung einer teilweisen flexiblen mikrotechnischon Baugruppe 13 bei größeren Formänderungen. Gleichzeitig wird durch die parallel angeordneten mikrotechnischen Baugruppen 4 eine Justierung der mikrotechnischen Baugruppe 13 erreicht.Figure 7 shows the handling and shape change of a partially flexible mikrotechnischon assembly 13 with larger changes in shape. At the same time an adjustment of the microtechnical assembly 13 is achieved by the microtechnical assemblies 4 arranged in parallel.

Figur 8 ist ein Beispiel für eine geschlossene Bauform zusammengesetzter mikrotechnischer Baugruppen 4, insbesondere zur hochgenauen Führung von Objekten dargestellt. Mikrotechnische Baugruppen 4 handhaben ein Objekt 1, das mit anderen mikrotechnischen Baugruppen verbunden ist.FIG. 8 shows an example of a closed design of assembled microtechnical assemblies 4, in particular for highly accurate guidance of objects. Microtechnical assemblies 4 handle an object 1 which is connected to other microtechnical assemblies.

Figur 9 stellt eine mikrotechnische Baugruppe 4 mit Durchbruch dar, die ein Objekt 1 handhabt und in der Form verändert. Der Pfeil kennzeichnet die Zuführung eines Fluids. Durch Verwendung derartiger Zonen in der mikrotechnischen Baugruppe mit besonderer Energiezuführung kann die Formveränderung verstärkt werden.FIG. 9 illustrates a breakthrough microtechnical assembly 4 that handles and modifies an object 1. The arrow indicates the supply of a fluid. By using such zones in the microtechnical assembly with special energy supply, the change in shape can be enhanced.

Der Durchbruch gestattet zusätzlich eine verbesserte Zugänglichkeit zum Objekt 1, z.B. zur Gestaltung optischer Systems. Das Objekt 1 kann aber auch aufgeblasen oder eingesaugt werden, wobei die Formgebung durch feste Anschläge oder programmgesteuerte Anschläge 12, die durch andere mikrotechnische Baugruppen 4 geführt werden können, beeinflußt werden kann.The breakthrough additionally allows for improved accessibility to the object 1, e.g. for the design of optical systems. However, the object 1 can also be inflated or sucked in, the shaping being able to be influenced by fixed stops or program-controlled stops 12, which can be guided by other microtechnical assemblies 4.

In Figur 10 ist ein Werkstoffpartikel gezeigt, das ein sehr kleines Objekt 1 darstellt und z. B. ein Flüssigkeitstropfen sein kann, dessen Oberflächenspannung erhöht wurde.In Figure 10, a material particle is shown, which is a very small object 1 and z. B. may be a drop of liquid whose surface tension has been increased.

Die Handhabung wird unterstützt durch eine Verformung der mikrotechnischen Baugruppe 4 in der Art, daß ein Kanal programmgesteuert geschaffen wird. Eine dosierte Zusammenführung, Mischung und Teilung kleiner Stoffmengen ist realisierbar.The handling is supported by a deformation of the microtechnical assembly 4 in such a way that a channel is created programmatically. A metered combination, mixing and division of small amounts of substance is feasible.

Claims (4)

1. Industrieroboter zum zeitlichen parallelen, voneinander unabhängigen Handhaben und/oder Verändern der Form von Objekten mit mindestens einer glatten Grundfläche unter Verwendung programmgesteuerter Elemente, dadurch gekennzeichnet, daß der Industrieroboter aus mindestens einer mikrotechnischen Baugruppe (4) besteht, in der programmgesteuerte Elemente (2) flächenhaft, matrixförmig angeordnet sind und daß in den programmgesteuerten !Elementen (2) feinstrukturiert, vorzugsweise monolithisch integriert, mikromechanische Aktoren und Effektoren sowie mikromechanische oder optoelektronische Sensoren, mindestens ein Stelloder Regelglied und mindestens ein Mikrorechner angeordnet sind.1. industrial robot for temporally parallel, mutually independent handling and / or changing the shape of objects with at least one smooth base using program-controlled elements, characterized in that the industrial robot consists of at least one microtechnical assembly (4), in the program-controlled elements (2 ) are arranged in a planar, matrix-like manner and in that finely structured, preferably monolithically integrated, micromechanical actuators and effectors and micromechanical or optoelectronic sensors, at least one positioning element and at least one microcomputer are arranged in the program-controlled elements (2). 2. Industrieroboter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mikroelektronische Baugruppe (4) Durchbrüche aufweist.2. Industrial robot according to claim 1, characterized in that the microelectronic assembly (4) has openings. 3. Industrieroboter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der mikrotechnischen Baugruppe (4) mechanische Anschläge oder Sperrbereiche angeordnet sind.3. Industrial robot according to claim 1, characterized in that mechanical stops or blocking areas are arranged on the microtechnical assembly (4). 4. Industrieroboter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren in den programmgesteuerten Elementen (2) in Meßbereichen konzentriert und als mikrotechnische Schalter oder Zeitmesser mit Informationsspeicher ausgeführt sind und daß eine Meßeinrichtung zur Bestimmung des Abstandes zwischen mikroiechnischer Baugruppe (4) und Objekt (1) angeordnet ist.4. Industrial robot according to claim 1, characterized in that the sensors in the program-controlled elements (2) concentrated in measuring ranges and are designed as microtechnical switches or timers with information storage and that a measuring device for determining the distance between the micro-technical assembly (4) and object ( 1) is arranged. Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE19545370C1 (en) * 1995-12-05 1997-06-12 Fraunhofer Ges Forschung Assembly and joining method for dielectric micro-components
DE102017003120A1 (en) 2017-03-30 2018-10-04 Nils Dreifke Planar transport system and method for the simultaneous, independent handling of objects

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19545370C1 (en) * 1995-12-05 1997-06-12 Fraunhofer Ges Forschung Assembly and joining method for dielectric micro-components
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