DE10140990B4

DE10140990B4 - Holding and locomotion module for a climbing robot

Info

Publication number: DE10140990B4
Application number: DE2001140990
Authority: DE
Inventors: Uwe Dipl.-Ing. Bräuning; Florian Dipl.-Ing. Simons; Hubert Vollmer
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2001-08-21
Filing date: 2001-08-21
Publication date: 2009-06-18
Anticipated expiration: 2021-08-22
Also published as: DE10140990A1

Abstract

Halte- und Fortbewegungsmodul für einen Kletterroboter, das einen Grundkörper (1), Mittel zur Haftung an einem Untergrund und zumindest einen über am Grundkörper (1) gelagerte Rollenelemente (2) umlaufenden Transportriemen (3) aufweist, der mit einer Vielzahl von freien Durchgangsöffnungen (13, 14) durchsetzt ist und durch einen Motor (4) angetrieben wird, wobei die Mittel zur Haftung am Untergrund durch eine mit einer Vakuumpumpe (7) verbundene und zum Transportriemen (3) hin geöffnete Vakuumkammer (5) gebildet werden, an der der Transportriemen (3) über einen Längsabschnitt mit seiner nach innen gerichteten Hauptfläche derart gleitend anliegt, dass bei Einsatz des Moduls auf einem Untergrund die durch die Durchgangsöffnungen (13, 14) in Verbindung mit dem Untergrund in dem Längsabschnitt gebildeten Hohlräume über die Vakuumkammer (5) abgesaugt werden können, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Transportriemen (3) aus einem inneren Riemen (3a) mit ersten Durchgangsöffnungen (13) und einem äußeren Belag (3b) mit zweiten Durchgangsöffnungen (14) zusammensetzt, wobei der Belag...Holding and locomotion module for a climbing robot having a base body (1), means for adhesion to a substrate and at least one over the main body (1) mounted roller elements (2) circulating conveyor belt (3) having a plurality of free passage openings ( 13, 14) is penetrated and is driven by a motor (4), wherein the means for adhesion to the substrate by a vacuum pump (7) connected and to the conveyor belt (3) open towards vacuum chamber (5) are formed at the Transport belt (3) so slidably over a longitudinal section with its inwardly directed main surface that when using the module on a substrate through the through holes (13, 14) in connection with the substrate in the longitudinal section formed cavities via the vacuum chamber (5) can be sucked, characterized in that the transport belt (3) from an inner belt (3a) with first Durchgangsöff ments (13) and an outer lining (3b) with second through holes (14) composed, wherein the covering ...

Description

Technisches AnwendungsgebietTechnical application

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halte- und Fortbewegungsmodul für einen Kletterroboter, das einen Grundkörper, Mittel zur Haftung an einem Untergrund und zumindest einen über am Grundkörper gelagerte Rollenelemente umlaufenden Transportriemen aufweist, der mit einer Vielzahl von freien Durchgangsöffnungen durchsetzt ist und durch einen Motor angetrieben wird, wobei die Mittel zur Haftung am Untergrund durch eine mit einer Vakuumpumpe verbundene und zum Transportriemen hin geöffnete Vakuumkammer gebildet werden, an der der Transportriemen über einen Längsabschnitt mit seiner nach innen gerichteten Hauptfläche derart gleitend anliegt, dass bei Einsatz des Moduls auf einem Untergrund die durch die Durchgangsöffnungen in Verbindung mit dem Untergrund in dem Längsabschnitt gebildeten Hohlräume über die Vakuumkammer abgesaugt werden können.The The present invention relates to a holding and locomotion module for one Climbing robot, which is a basic body, Means for adhesion to a substrate and at least one mounted on the base body Rolling elements revolving conveyor belt having, with a Variety of free passages is penetrated and driven by a motor, the Agent for adhesion to the substrate by means of a vacuum pump connected and opened to the conveyor belt vacuum chamber are formed, at the transport belt over a longitudinal section with its inwardly directed main surface slidably in such a way, that when using the module on a substrate through the through holes in Connection with the ground in the longitudinal section formed cavities over the Vacuum chamber can be sucked.

Für Kletterroboter stehen vielfältige Einsatzmöglichkeiten zur Verfügung, beispielsweise der Einsatz für Werbe-, Inspektions- oder Reinigungsaufgaben an unterschiedlich orientierten Flächen, die für andere automatisierte Systeme schwer oder nur mit großem Aufwand zugänglich sind. So lassen sich Kletterroboter an horizontalen, vertikalen und schräg verlaufenden Flächen nutzen und können auch über Kopf zum Festhalten sowie zum kontinuierlichen Fortbewegen eingesetzt werden. Derartige Flächen treten beispielsweise an Bauwerken, wie Häusern, Fassaden, Hallen, Brücken usw., sowohl innen als auch außen, an Schiffsrümpfen und Schiffswänden sowie auch an anderen großen technischen Geräten und Bauteilen wie Kesseln, Tanks, Druckbehältern usw. auf.For climbing robots are manifold applications to disposal, for example, the use for Advertising, inspection or cleaning tasks to different oriented surfaces, the for other automated systems difficult or only with great effort accessible are. This allows climbing robots on horizontal, vertical and oblique running surfaces use and can also over Head used for holding and for continuous movement become. Such areas occur, for example, on buildings such as houses, facades, halls, bridges, etc., both inside and outside, on ship hulls and ship walls as well as other big ones technical devices and components such as boilers, tanks, pressure vessels, etc.

Für die Fortbewegung an diesen beliebig orientierten Flächen ist ein geeignetes Halte- und Fortbewegungsmodul unerlässlich, an dem die Aktoren und Sensoren für die Durchführung der Funktionen des Kletterroboters befestigt werden können.For the locomotion at these arbitrarily oriented surfaces is a suitable holding and transportation module essential, where the actuators and sensors for the implementation of Functions of the climbing robot can be attached.

Stand der TechnikState of the art

Neben Halte- und Fortbewegungsmodulen in Form von Magnetgreifern, die einen speziellen metallischen Untergrund erfordern, werden vor allem Vakuumgreifer bzw. Vakuumhaltesysteme als Halte- und Fortbewegungsmodule für Kletterroboter eingesetzt. Diese Vakuumhaltesysteme, bei denen größere Saugglocken oder kleinere Saugnäpfe mit dem Untergrund in Kontakt gebracht und über eine Vakuumpumpe mit einem Unterdruck beaufschlagt werden, sind für einen Untergrund mit einer glatten Oberfläche gut geeignet. Bei unebenen oder porösen Oberflächen treten allerdings häufig Schwierigkeiten auf, da eine geeignete Abdichtung gegenüber dem Untergrund nicht zu erreichen ist.Next Holding and locomotion modules in the form of magnetic grippers, the will require a special metallic substrate, above all Vacuum gripper or vacuum holding systems as holding and locomotion modules for climbing robots used. These vacuum holding systems where larger suction cups or smaller suckers brought into contact with the ground and via a vacuum pump with a Underpressure are applied to a substrate with a smooth surface well suited. With uneven or porous surfaces, however, difficulties often arise on, as a suitable seal against the ground not to reach is.

Bei Vakuumhaltesystemen existiert ein fester Zusammenhang zwischen dem Unterdruck, d. h. der Saug- bzw. Normalkraft, und übertragbaren Scherkräften wie der Haft- und Gleitreibung des Saugermaterials zur Oberfläche. Zieht der Sauger bei einer Oberflächenstörung Fehlluft, so kann diese Fehlluft zum Versagen der Haltefunktion, zumindest jedoch zu einer deutlichen Kraftreduzierung führen.at Vacuum holding systems, there is a fixed relationship between the Negative pressure, d. H. the suction or Normal force, and transferable shear as the static and sliding friction of the absorbent material to the surface. attracts the sucker in the event of a surface fault, so this misfeed can lead to the failure of the hold function, at least However, lead to a significant reduction in force.

Nur spezielle Sonderlösungen können hier Abhilfe schaffen. So ist es z. B. bekannt, diese Fehlluft durch leistungsstarke Vakuumpumpen auszugleichen. Derartige Konzepte erfordern jedoch einen hohen Energiebedarf für die Vakuumpumpe, so dass sie für autonome Systeme, d. h. für Systeme ohne eine kabelgebundene Verbindung zu externen Einheiten, nicht geeignet sind.Just special special solutions can Remedy here. So it is z. B. known, this misappropriation to balance powerful vacuum pumps. Such concepts require However, a high energy demand for the vacuum pump, so that she for autonomous systems, d. H. For Systems without a wired connection to external devices, are not suitable.

Auf der anderen Seite sind Vakuumhaltesysteme bekannt, bei denen eine Vielzahl von Saugern am Haltemodul eingesetzt werden. Der Unterdruck in den einzelnen Saugern wird hier unabhängig voneinander gesteuert. Daher sind zusätzliche Sensoren erforderlich, um das Vakuum in den einzelnen Saugern zu überwachen, und zusätzliche Aktoren, um die Sauger einzeln an- und ausschalten zu können. Dies führt zu einer aufwendigen Leitungsführung und erfordert eine aufwendige Steuerung. Zusätzlich gibt es für die Auswahl der richtigen Sauger nur Erfahrungswerte und keine Berechnungsmöglichkeiten. Die Auswahl wird daher über Vorversuche empirisch durchgeführt.On the other hand, vacuum holding systems are known in which a Variety of suckers can be used on the holding module. The negative pressure in the individual suckers is controlled independently here. Therefore, additional Sensors needed to monitor the vacuum in the individual suckers, and additional Actuators to switch the suction cups on and off individually. This leads to a complex wiring and requires a complicated control. Additionally there is for the selection the right sucker only experience and no calculation options. The selection is therefore over Preliminary tests carried out empirically.

Ein weiteres Problem bei den bekannten Halte- und Fortbewegungsmodulen für Kletterroboter stellt das geeignete Fortbewegungsprinzip dar. So sind für die Fortbewegung beispielsweise Systeme mit mehreren Haltemodulen und einem Manipulator bekannt. Zumindest ein Haltemodul wird bei derartigen Lösungen jeweils belüftet, durch den Manipulator versetzt und wieder angesaugt, während zumindest ein weiteres Haltemodul im angesaugten Zustand verbleibt. Dies erfordert jedoch neben mehreren Haltemodulen auch einen zusätzlichen Manipulator.A further problem with the known holding and locomotion modules for climbing robots is the suitable locomotion principle. For example, systems with a plurality of holding modules and a manipulator are known for locomotion. At least one holding module is ventilated in each case in such solutions, offset by the manipulator and sucked back, while at least one further holding module remains in the sucked state. However, this requires in addition to several holding modules also one to additional manipulator.

Ein weiteres Konzept zur Fortbewegung auf einer Oberfläche bzw. einem Untergrund ist aus der DE 197 27 421 C2 bekannt. Diese Druckschrift beschreibt einen Kletterroboter mit einem Halte- und Fortbewegungsmodul, das einen Grundkörper, Mittel zur Haftung an einem Untergrund und zwei über am Grundkörper gelagerte Rollenelemente umlaufende Transportriemen aufweist, die durch einen Motor angetrieben werden. Die Mittel zur Haftung an einem Untergrund werden durch eine Vielzahl von Saugnäpfen gebildet, die am Transportriemen befestigt sind. Die Sauger sind bei diesem Modul als passive Saugelemente ausgebildet und werden durch eine geeignete mechanische Konstruktion beim Abheben vom Untergrund während der Bewegung des Transportriemens automatisch belüftet. Die Erzeugung des Unterdrucks erfolgt durch einfaches Andrücken der Saugelemente an den Untergrund während der Fortbewegung. Dies ermöglicht eine energiesparende Betriebsweise dieses Kletterroboters, da keine leistungsstarke Vakuumpumpe erforderlich ist. Auf der anderen Seite ist die Funktion dieses Kletterroboters jedoch an eine möglichst glatte Oberfläche gebunden, da keine Fehlluft ausgeglichen werden kann.Another concept for locomotion on a surface or a surface is from the DE 197 27 421 C2 known. This document describes a climbing robot with a holding and locomotion module, which has a main body, means for adhesion to a substrate and two over the main body mounted roller elements circulating transport belt, which are driven by a motor. The means for adhesion to a substrate are formed by a plurality of suction cups, which are attached to the conveyor belt. The suckers are designed as passive suction elements in this module and are automatically ventilated by a suitable mechanical construction when lifted from the ground during the movement of the conveyor belt. The generation of the negative pressure is carried out by simply pressing the suction elements to the ground during locomotion. This allows an energy-saving operation of this climbing robot, since no powerful vacuum pump is required. On the other hand, the function of this climbing robot, however, is tied to the smoothest possible surface, since no misaligned air can be compensated.

Aus der DE 35 40 432 A1 ist ein Vakuum-Kletterfahrzeug bekannt, das einen über Rollenelemente umlaufenden Transportriemen mit einer Vielzahl von freien Durchgangsöffnungen aufweist. Die Haftung am Untergrund wird bei diesem Kletterfahrzeug durch mehrere mit einer Vakuumerzeugungseinrichtung verbundene und zum Transportriemen hin geöffnete Vakuumkammern gebildet, an denen der Transportriemen über einen Längsabschnitt mit seiner nach innen gerichteten Hauptfläche derart gleitend anliegt, dass bei Einsatz des Moduls auf einem Untergrund die durch die Durchgangsöffnungen in Verbindung mit dem Untergrund in dem Längsabschnitt gebildeten Hohlräume über die Vakuumkammern abgesaugt werden können. Der Transportriemen besteht dabei aus einem biegsamen Material, wobei vorzugsweise ein elastisches Passmaterial, wie bspw. Schwammgummi, auf der unteren Oberfläche der Vakuumkammern vorgesehen ist, um den Abdichteffekt zum Transportriemen zu verbessern.From the DE 35 40 432 A1 a vacuum climbing vehicle is known, which has a circulating over roller elements conveyor belt with a plurality of free through holes. The adhesion to the ground is formed in this climbing vehicle by several connected to a vacuum generating device and the conveyor belt towards open vacuum chambers on which the conveyor belt over a longitudinal section with its inwardly directed main surface slidably such that when using the module on a substrate through the Through holes in connection with the substrate in the longitudinal section formed cavities can be sucked through the vacuum chambers. The transport belt consists of a flexible material, wherein preferably an elastic fitting material, such as sponge rubber, is provided on the lower surface of the vacuum chambers in order to improve the sealing effect to the transport belt.

Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Halte- und Fortbewegungsmodul für einen Kletterroboter anzugeben, das eine zuverlässige Haltefunktion auch auf rauem Untergrund ermöglicht und mit geringem Energieverbrauch auskommt.outgoing from the illustrated prior art, the object of the present invention therein, a holding and locomotion module for one Climbing robot specify that a reliable hold function also on rough surface allows and with low energy consumption.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die Aufgabe wird mit dem Halte- und Fortbewegungsmodul gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Moduls sind Gegenstand der Unteransprüche.The Task is with the holding and locomotion module according to claim 1 solved. Advantageous embodiments of the module are the subject of the dependent claims.

Das vorliegende Halte- und Fortbewegungsmodul weist als Grundelemente einen Grundkörper, Mittel zur Haftung an einem Untergrund und zumindest einen über am Grundkörper gelagerte Rollenelemente umlaufenden Transportriemen auf, der durch einen Motor angetrieben wird. Die Mittel zur Haftung an einem Untergrund werden durch eine Kombination aus Vakuumpumpe, Vakuumkammer und Aussparungen bzw. freie Durchgangsöffnungen im Transportriemen gebildet. Die Vakuumkammer ist zum Transportriemen hin geöffnet und mit der Vakuumpumpe verbunden. Der Transportriemen liegt über einem Längsabschnitt mit seiner nach innen gerichteten Hauptfläche derart gleitend an der Vakuumkammer an, dass bei Einsatz des Moduls auf einem Untergrund bzw. einer Oberfläche die durch die Durchgangsöffnungen im Transportriemen in Verbindung mit dem Untergrund in dem jeweiligen Längsabschnitt gebildeten Hohlräume über die Vakuumkammer abgesaugt werden können. Der Transportriemen setzt sich dabei aus einem inneren Riemen mit ersten Durchgangsöffnungen und einem äußeren Belag mit zweiten Durchgangsöffnungen zusammen, wobei der Belag aus einem elastischen, geschlossenporigen Material gebildet ist, das sich an Unebenheiten des Untergrundes anschmiegt. Der Transportriemen ist hierbei einerseits gegenüber der Vakuumkammer, d. h. auf seiner inneren Hauptfläche, möglichst glatt ausgebildet, um eine optimale Abdichtung zu der Vakuumkammer, genauer gesagt zu den die Öffnung der Vakuumkammer begrenzenden Flächen, zu ermöglichen. Auf der anderen Seite ist die nach außen gerichtete Hauptfläche des Transportriemens, die mit dem Untergrund in Kontakt tritt, zur optimalen Abdichtung gegenüber dem Untergrund, d. h. elastisch und anschmiegsam, ausgebildet.The present holding and locomotion module has as basic elements a basic body, Means for adhesion to a substrate and at least one mounted on the base body Rolling elements circulating transport belt, by a Motor is driven. The means of adhesion to a substrate be through a combination of vacuum pump, vacuum chamber and Recesses or free passage openings in the conveyor belt educated. The vacuum chamber is open to the conveyor belt and connected to the vacuum pump. The transport belt is above one longitudinal section with its inwardly directed main surface sliding in such a way Vacuum chamber on that when using the module on a substrate or a surface through the through holes in the transport belt in connection with the ground in the respective longitudinal section formed cavities through the vacuum chamber can be sucked off. The transport belt is made of an inner belt first passages and an outer covering with second through holes together, wherein the covering of an elastic, closed-pore Material is formed, which conforms to unevenness of the ground. The transport belt is on the one hand opposite the vacuum chamber, d. H. on its inner main surface, preferably smoothly formed for optimal sealing to the vacuum chamber, more precisely to the opening the vacuum chamber bounding surfaces, to enable. On the other side is the outwardly directed main surface of the Transport belt, which comes into contact with the ground, for optimal Sealing against the underground, d. H. elastic and cuddly, trained.

Das vorliegende Halte- und Transportsystem kann insbesondere für autonome Kletterroboter mit unterschiedlichen Applikationen, wie beispielsweise Reinigung, Werbung/Marketing oder Inspektion, an horizontalen, vertikalen und schrägen Flächen, über Kopf zum Festhalten und zum kontinuierlichen Fortbewegen eingesetzt werden.The present holding and transport system can be especially for autonomous Climbing robot with different applications, such as Cleaning, advertising / marketing or inspection, on horizontal, vertical and oblique Surfaces, overhead be used for holding and for continuous movement.

Über die Einstellung des Unterdrucks in der Vakuumkammer dieses raupenartigen Halte- und Fortbewegungsmoduls kann die Haltekraft vergrößert oder verkleinert werden, ohne dabei die notwendige Fortbewegungskraft zu stark zu beeinflussen. Da während der Fortbewegung jeweils nur die durch die Bewegung des Transportriemens neu hinzugekommenen Volumina bzw. Hohlräume des Transportriemens abgesaugt werden müssen, ist der Energiebedarf für die Vakuumpumpe relativ niedrig, so dass diese und der Antrieb für den Transportriemen auch mit einer eingebauten wieder aufladbaren Batterie betrieben werden können. Dies macht das vorliegende Halte- und Transportmodul unabhängig von einer externen Energieversorgung.By adjusting the negative pressure in the vacuum chamber of this crawler-type holding and locomotion module, the holding force can be increased or decreased without the necessary Fortbewe force to influence too much. Since only the volumes or cavities of the conveyor belt newly added by the movement of the conveyor belt must be extracted during locomotion, the energy requirement for the vacuum pump is relatively low, so that these and the drive for the conveyor belt also operate with a built-in rechargeable battery can be. This makes the present holding and transport module independent of an external power supply.

Durch die besondere Ausbildung des Transportriemens mit einem inneren Riemen mit einem darauf aufgebrachten äußeren Belag nimmt der innere Riemen die durch die Transportbewegung auftretenden Zugkräfte in Transportrichtung auf und ist entsprechend zugfest ausgestaltet, während der äußere Belag der verbesserten Haftung und Anschmiegung an einen rauen Untergrund dient. Der äußere Belag kann dabei optimal an den Untergrund angepasst werden, während der innere Riemen optimal zur Abdichtung gegenüber der Vakuumkammer ausgebildet sein kann. Durch diese Zweiteilung des Transportriemens lässt sich ein optimiertes Halte- und Transportmodul realisieren.By the special design of the conveyor belt with an inner Belt with an outer coating applied thereto takes the inner Strap the tensile forces occurring in the transport direction by the transport movement and is designed accordingly tensile strength, while the outer surface of the improved Adhesion and fitting to a rough surface is used. The outer surface can be optimally adapted to the ground, while the inner belt optimally designed to seal against the vacuum chamber can be. By this division of the conveyor belt can be realize an optimized holding and transport module.

Der Belag ist aus einem geschlossen-porigen elastischen und anschmiegsamen Material gebildet und weist eine bestimmte Mindeststärke in Abhängigkeit vom Untergrund auf. Die Aussparungen bzw. Durchgangsöffnungen in diesem Belag können eine andere Querschnittsform aufweisen als die Durchgangsöffnungen im inneren Riemen. Die Durchgangsöffnungen im inneren Riemen sind vorzugsweise kreisförmig ausgebildet, so dass sie einer höheren Zugbelastung widerstehen. Selbstverständlich stehen die Durchgangsöffnungen des Belages mit den Durchgangsöffnungen des Riemens in Verbindung. Im Riemen können diese Durchgangsöffnungen bzw. Aussparungen beispielsweise ausgestanzt werden. Vorzugsweise sind sie in bestimmten, regelmäßigen Abständen über den gesamten Transportriemen verteilt. Lediglich im Randbereich des Transportriemens befinden sich keine Durchgangsöffnungen, da dieser Bereich zur Abdichtung gegenüber der Vakuumkammer dient.Of the Covering is made of a closed-pore elastic and cuddly Material formed and has a certain minimum strength depending from the ground up. The recesses or through openings in this covering can have a different cross-sectional shape than the through holes in the inner belt. The through holes in the inner belt are preferably circular trained, so that they are a higher Resist tensile load. Of course, the through holes of the lining with the passage openings belt. In the belt, these through holes or recesses are punched out, for example. Preferably they are over the, in certain, regular intervals over the distributed throughout the transport belt. Only in the edge region of the conveyor belt there are no through holes, because this area serves to seal against the vacuum chamber.

Der Transportriemen wird während des Transportes über die nach unten offene bzw. eine oder mehrere Öffnungen aufweisende Vakuumkammer geführt. Die Vakuumkammer drückt dabei derart nach unten gegen den Transportriemen, dass sich während der gleitenden Bewegung des Transportriemens über die Vakuumkammer eine abdichtende Wirkung zwischen beiden erzielen lässt. Diese Abdichtung kann beispielsweise durch einen zusätzlichen Dichtungsbelag, z. B. aus Teflon, an der Unterseite der Vakuumkammer verbessert werden. In einer Ausführungsform des vorliegenden Moduls lässt sich die Höhe der Vakuumkammer relativ zum Grundkörper bzw. dem Untergrund zusätzlich verstellen, um auf diese Weise den Druck auf den Transportriemen erhöhen oder erniedrigen zu können.Of the Transport belt is during of transport over the downwardly open or one or more openings having vacuum chamber guided. The vacuum chamber pushes doing so down against the conveyor belt, that during the sliding movement of the conveyor belt via the vacuum chamber a sealing Effect between the two can be achieved. This seal can for example, by an additional Sealing covering, z. B. Teflon, at the bottom of the vacuum chamber be improved. In one embodiment of the present module the height additionally adjust the vacuum chamber relative to the base body or the base, to increase in this way the pressure on the conveyor belt or to be able to humiliate.

Durch diese Ausgestaltung mit einem geeignet gewählten Belag, beispielsweise aus geschlossen-porigem Zellgummi oder Zellkautschuk, aus einem Schaummaterial, einem schwammartigen Material oder ähnlichem, auf der Riemenaußenseite lässt sich eine optimale Abdichtung zwischen dem Transportriemen und dem Untergrund zu glatten und rauen Oberflächen erreichen. Dies ermöglicht das Halten und die Fortbewegung des vorliegenden Halte- und Fortbewegungsmoduls sowohl auf glatten und ebenen Flächen, wie beispielsweise einer Glasscheibe, als auch bis zu einem gewissen Maße auf unebenen und rauen Flächen, wie beispielsweise einer Kachelwand, einer Sichtbetonwand, einer Mauerwerkswand oder einer Tapetenwand. Ebenso können kleine Fugen, wie sie beispielsweise bei dem so genannten Structural Glazing auftreten, ohne Probleme und ohne Funktionsverlust überfahren werden. Auch eine leichte Wölbung der Fläche ist zulässig. Durch die Elastizität und Anschmiegsamkeit des Belages wird ein größeres Einsatzspektrum des Moduls erreicht, da Unebenheiten des Untergrundes automatisch ausgeglichen werden, ohne dabei übertragbare Halte- oder Scherkräfte zu verlieren oder die Fortbewegungsfreiheit zu beeinträchtigen.By this embodiment with a suitably selected coating, for example made of closed-porous cellular rubber or cellular rubber, from one Foam material, a spongy material or the like, on the outside of the belt let yourself an optimal seal between the conveyor belt and the ground too smooth and rough surfaces to reach. this makes possible the holding and the movement of the present holding and locomotion module on both smooth and flat surfaces, such as a glass pane, as well as to a certain extent Dimensions on uneven and rough surfaces, such as a tile wall, an exposed concrete wall, a Masonry wall or a wallpaper wall. Likewise, small joints, like them occur for example in the so-called structural glazing, be run over without problems and without loss of function. Also one slight curvature the area is allowed. By the elasticity and conformability of the covering becomes a wider range of applications of the module achieved because unevenness of the ground automatically compensated without being transferable Holding or shearing forces lose or affect the freedom of movement.

Mit dem vorliegenden Halte- und Transportmodul wird ein einziges System zum gleichzeitigen Halten und Fortbewegen bereitgestellt, bei dem bei der Fortbewegung nur minimale Mengen Luft abgesaugt werden müssen. Dies führt zu einem geringen Energiebedarf für einen mobilen Einsatz mit Akkubetrieb ohne externe Medien- und Energiezuführung, wie beispielsweise Druckluft, Vakuum oder Strom.With The present holding and transport module is a single system provided for simultaneous holding and moving, in which when moving only minimal amounts of air must be extracted. This leads to a low energy requirement for a mobile use with battery operation without external media and energy supply, such as For example, compressed air, vacuum or electricity.

Die Vakuumpumpe zum Erzeugen des Unterdrucks in der Vakuumkammer muss beim Aufsetzen des Moduls zunächst die Aussparungen bzw. Durchgangsöffnungen im inneren Riemen sowie im Belag absaugen, die sich zwischen der Vakuumkammer und dem Untergrund befinden. Weiterhin müssen während der Fortbewegung immer wieder die neu hinzugekommenen Volumina und auch eventuell auftretende Fehlluft abgesaugt werden, die zwischen dem Belag und dem Untergrund oder zwischen dem inneren Riemen und der Vakuumkammer eintreten könnte.The Vacuum pump for generating the negative pressure in the vacuum chamber must when putting the module first the recesses or through holes suck in the inner belt and in the lining, which is between the Vacuum chamber and the substrate are located. Furthermore, during the Moving again and again the newly added volumes and also be sucked possibly occurring false air between the Decking and the ground or between the inner belt and the Vacuum chamber could occur.

Die Durchgangsöffnungen im Belag können beliebig ausgestaltet werden, beispielsweise auch rechteckig. Sie sind in bestimmten, regelmäßigen Abständen über den gesamten Riemen mit Ausnahme des Randbereiches verteilt. Um während der Raupenbewegung jeweils möglichst kleine neu hinzukommende Volumina absaugen zu müssen, sind diese Durchgangsöffnungen in Querrichtung der Raupe, d. h. quer zur Fortbewegungsrichtung, möglichst schmal ausgestaltet.The passage openings in the covering can be configured as desired, for example, quite right angular. They are distributed at regular intervals throughout the belt except for the edge area. To aspirate as small as possible newly added volumes during the caterpillar movement, these passage openings in the transverse direction of the caterpillar, ie transversely to the direction of travel, designed as narrow as possible.

Zum Lösen des vorliegenden Moduls von dem Untergrund weist die Vakuumkammer vorzugsweise ein Entlüftungsventil auf. Alternativ kann die Vakuumpumpe auch für den umgekehrten Betrieb ausgestaltet sein, so dass dann zum Lösen des Moduls vom Untergrund die Vakuumpumpe Luft in die Vakuumkammer pumpt.To the Solve the The present module from the underground preferably has the vacuum chamber a vent valve on. Alternatively, the vacuum pump can also be designed for the reverse operation be, so that then to solve of the module from underground the vacuum pump air into the vacuum chamber inflated.

Die Vakuumkammer ist bei dem vorliegenden Modul mit ihrer zum Transportriemen gerichteten Öffnungsfläche derart ausgestaltet, dass sie vorzugsweise über den gesamten Längsabschnitt des Transportriemens anliegt, der bei dem Betrieb des Moduls auf dem Untergrund aufliegt. Auf diese Weise wird eine optimale Haltewirkung erreicht. Bei Fortbewegung der vorliegenden Raupe bzw. des vorliegenden Moduls werden die einzelnen Hohlräume im Belag automatisch beim Verlassen des Längsabschnittes, über den die Vakuumpumpe anliegt, belüftet. Umgekehrt werden die bei der Fortbewegung neu gebildeten Hohlräume automatisch abgesaugt, sobald sie in den Bereich der Vakuumkammer gelangen. Ebenso müssen keine größeren Volumina während der Fortbewegung ausgepumpt werden.The Vacuum chamber is in the present module with her to the conveyor belt directed opening area such designed that they preferably over the entire longitudinal section of the transport belt, which in the operation of the module on rests on the ground. In this way, an optimal holding effect reached. In locomotion of the present caterpillar or the present Module, the individual cavities in the lining automatically Leaving the longitudinal section, over the the vacuum pump is applied, ventilated. Conversely, the cavities newly formed during locomotion become automatic aspirated as soon as they reach the area of the vacuum chamber. Likewise have to no larger volumes during the Getting pumped out.

Der Transportriemen kann neben einer ebenen zur Vakuumkammer gerichteten Oberfläche auch eine Struktur mit einer in Tranportrichtung verlaufenden Einschneidung mit beispielsweise senkrechten oder schrägen Seitenwandungen aufweisen, in der die Durchgangsöffnungen ausgebildet sind. Die Unterseite der Vakkummkammer weist eine entsprechend angepasste Oberflächenstruktur auf, die in die Einschneidung eingreift. Auf diese Weise kann eine Abdichtung zwischen den Seitenwandungen der Einschneidung und der gegenüberliegenden Wandbereiche der Vakuumkammer realisiert werden, die auch den Einsatz eines O-Ringes ermöglicht.Of the Transport belt can be next to a flat directed to the vacuum chamber surface Also, a structure with a running in the direction of transport incision have, for example, vertical or oblique side walls, in the through holes are formed. The underside of the Vakkummkammer has a corresponding adapted surface structure on, which intervenes in the incision. This way a can Sealing between the side walls of the incision and the opposite Wall areas of the vacuum chamber can be realized, which is also the use an O-ring allows.

Weiterhin ist es selbstverständlich möglich, einen Transportriemen einzusetzen, der an den Seitenbereichen seiner zur Vakuumkammer gerichteten Oberfläche einen beispielsweise eingeprägten Zahnkranz aufweist, so dass der Transport über die entsprechend ausgebildeten Umlenkrollen nicht durch Reibschluss sondern durch Formschluss erfolgt.Farther it goes without saying possible, to use a conveyor belt on the side areas of his surface directed towards the vacuum chamber, for example, a toothed ring impressed so that the transport over the appropriately trained pulleys not by frictional engagement but done by positive locking.

In einer weiteren Ausgestaltung des vorliegenden Moduls ist zusätzlich zumindest ein Sensor zur Messung des Unterdruckes in der Vakuumkammer, ein so genannter Vakuumwächter, an oder in der Vakuumkammer vorhanden. Dieser Vakuumwächter ist mit einer Steuerung verbunden, die sowohl die Vakuumpumpe als auch den Motor für den Antrieb des Transportriemens steuert. Bei einem starken Anstieg des Drucks in der Vakuumkammer kann diese Steuerung dann die Transportgeschwindigkeit herabsetzen und/oder die Leistung der Vakuumpumpe steigern. Auch die Abgabe eines Warnsignals kann durch diese Steuerung veranlasst werden.In a further embodiment of the present module is additionally at least a sensor for measuring the negative pressure in the vacuum chamber, a so-called vacuum guard, present on or in the vacuum chamber. This vacuum guard is connected to a controller that both the vacuum pump and the engine for controls the drive of the conveyor belt. With a strong increase the pressure in the vacuum chamber, this control can then the transport speed reduce and / or increase the performance of the vacuum pump. Also the delivery of a warning signal can be caused by this control become.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Das vorliegende Halte- und Fortbewegungsmodul wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens nochmals kurz erläutert. Hierbei zeigen:The Present holding and locomotion module is described below an embodiment in conjunction with the drawings without limiting the general inventive idea briefly explained again. Hereby show:

1 in schematischer Darstellungsweise den prinzipiellen Aufbau einer Ausführungsform eines Halte- und Fortbewegungsmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung; 1 a schematic representation of the basic structure of an embodiment of a holding and locomotion module according to the present invention;

2 eine Unteransicht eines Abschnittes des inneren Transportriemens (ohne Belag); 2 a bottom view of a portion of the inner conveyor belt (without covering);

3 eine Unteransicht eines Abschnitts des Belages des Transportriemens; 3 a bottom view of a portion of the lining of the conveyor belt;

4 eine Unteransicht der Vakuumkammer, auf der der Transportriemen gleitet; 4 a bottom view of the vacuum chamber on which the conveyor belt slides;

5 ein 3D-Modell eines Prototyps des vorliegenden Transport- und Haltemoduls in Seitenansicht; und 5 a 3D model of a prototype of the present transport and holding module in side view; and

6 den Prototyp der 5 in Unteransicht. 6 the prototype of 5 in bottom view.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays to carry out the invention

1 zeigt eine Prinzipansicht einer Ausführungsform des vorliegenden Halte- und Fortbewegungsmoduls, im Folgenden aufgrund des Antriebsprinzips auch als Raupe bezeichnet. Die bevorzugte Fahrtrichtung ist in der Figur mit dem oberen Pfeil angedeutet. Die Raupe besteht aus dem Raupengrundkörper 1, an dem zwei Riemenscheiben 2 für die Umlenkung bzw. den Antrieb eines Transportriemens 3 gelagert sind. Der Raupengrundkörper 1 weist Aufnahmemittel für Bauteile der Raupe und Bauteile der auszuführenden Applikationen auf. Der Transportriemen 3 wird durch einen Antriebsmotor 4 über einen Antriebsriemen angetrieben. Selbstverständlich sind auch entsprechende Spannvorrichtungen für den Transportriemen 3 und den Antriebsriemen vorgesehen. 1 shows a schematic view of an embodiment of the present holding and locomotion module, hereinafter also referred to as a caterpillar due to the drive principle. The preferred direction of travel is indicated in the figure by the upper arrow. The caterpillar consists of the caterpillar body 1 at the two pulleys 2 for the deflection or the drive of a conveyor belt 3 are stored. The crawler body 1 has receiving means for components of the bead and components of the applications to be executed. The transport belt 3 is powered by a drive motor 4 driven by a drive belt. Of course, corresponding clamping devices for the conveyor belt 3 and the drive belt provided.

Auf der Unterseite des Raupengrundkörpers 1 ist eine Vakuumkammer 5 angeordnet, die über eine Höhenverstellung 6 gegen die Innenseite des Transportriemens 3 drückt. Die Vakuumkammer 5 ist zum Transportriemen 3 hin, d. h. nach unten, geöffnet, an den äußeren Begrenzungsflächen der Unterseite jedoch gegen den Transportriemen 3 abgedichtet. Diese Abdichtung wird durch geeignete Materialwahl und eine möglichst glatte Oberfläche der Innenseite des Transportriemens 3 erreicht. Zusätzlich kann ein Dichtmaterial, wie beispielsweise Teflon, an den entsprechenden Stellen als Beschichtung aufgebracht sein.On the underside of the caterpillar base body 1 is a vacuum chamber 5 arranged over a height adjustment 6 against the inside of the conveyor belt 3 suppressed. The vacuum chamber 5 is to the transport belt 3 towards, ie down, opened, at the outer boundary surfaces of the underside, however, against the conveyor belt 3 sealed. This seal is made by suitable choice of material and the smoothest possible surface of the inside of the conveyor belt 3 reached. In addition, a sealing material, such as Teflon, may be coated at the appropriate locations.

Die Höhenposition der Vakuumkammer 5 gegenüber dem Raupengrundkörper 1 ist in diesem Beispiel über die Höhenverstellung 6 veränderbar und wird vorzugsweise über eine entsprechende Spannvorrichtung eingestellt. Durch diese Höhenverstellbarkeit wird eine weitere Möglichkeit der Anpassung der Raupe an unterschiedliche Untergrundbedingungen bereitgestellt, um das Eintreten von Fehlluft möglichst zu minimieren. Die Höhenverstellbarkeit ist jedoch nicht in jedem Falle erforderlich.The height position of the vacuum chamber 5 opposite the crawler body 1 is in this example about the height adjustment 6 changeable and is preferably adjusted via a corresponding clamping device. This height adjustability provides a further possibility of adaptation of the bead to different ground conditions in order to minimize the occurrence of incorrect air as far as possible. However, the height adjustment is not necessary in every case.

Die Vakuumkammer 5 ist mit einer Vakuumpumpe 7 oder einer kombinierten Druckluft-/Vakuumpumpe verbunden. Im Falle einer reinen Vakuumpumpe 7 ist zusätzlich ein Entlüftungsventil 8 zum Entlüften der Vakuumkammer 5 vorgesehen. Der Antrieb 4 sowie die Vakuumpumpe 7 werden über eine Steuerungseinheit 10 gesteuert, die im einfachsten Fall die Vakuumpumpe 7 und den Antriebsmotor 4 bei Bedarf ein- und ausschaltet. Steuerungseinheit 10, Antriebsmotor 4 und Vakuumpumpe 7 werden mit einem Akkumulator 9 als Energieversorgung gespeist. Weiterhin ist auf dem Raupengrundkörper 1 eine Mensch-Maschine-Schnittstelle 11 zur Kommunikation und Fernsteuerung der Raupe vorgesehen.The vacuum chamber 5 is with a vacuum pump 7 or a combined compressed air / vacuum pump connected. In the case of a pure vacuum pump 7 is additionally a vent valve 8th for venting the vacuum chamber 5 intended. The drive 4 as well as the vacuum pump 7 be via a control unit 10 controlled, in the simplest case, the vacuum pump 7 and the drive motor 4 on demand switches on and off. control unit 10 , Drive motor 4 and vacuum pump 7 be with an accumulator 9 fed as energy supply. Furthermore, on the crawler body 1 a man-machine interface 11 intended for communication and remote control of the caterpillar.

Die vorliegende Ausführungsform der Raupe weist zusätzlich einen Vakuumwächter 12 auf, der das Vakuum bzw. den Unterdruck in der Vakuumkammer 5 überwacht. Dieser Vakuumwächter 12 ist mit der Steuerungseinheit 10 verbunden, so dass die Steuerungseinheit bei einer Abweichung des gemessenen Drucks in der Vakuumkammer 5 von einem Sollwert die Vakuumpumpe 7 und/oder den Antriebsmotor 4 zur Steigerung oder Verringerung der Leistung ansteuern kann.The present embodiment of the bead additionally has a vacuum guard 12 on, the vacuum or vacuum in the vacuum chamber 5 supervised. This vacuum guard 12 is with the control unit 10 connected, so that the control unit in a deviation of the measured pressure in the vacuum chamber 5 from a setpoint the vacuum pump 7 and / or the drive motor 4 to increase or decrease the output.

Die Raupe kann prinzipiell in beide Richtungen betrieben werden. Die Vorzugsrichtung liegt allerdings aufgrund der Riemenführung und Antriebsanordnung so, dass der Antriebsmotor 4 in Fahrtrichtung gesehen hinten sitzt.The bead can be operated in principle in both directions. However, the preferred direction is due to the belt guide and drive arrangement so that the drive motor 4 sitting behind as seen in the direction of travel.

Der Transportriemen 3 hat in diesem Ausführungsbeispiel einen zweiteiligen Aufbau mit einem inneren Riemen 3a und einem äußeren Moosgummi-Belag 3b.The transport belt 3 has in this embodiment a two-piece construction with an inner belt 3a and an outer sponge rubber covering 3b ,

2 zeigt in einer Unteransicht auf die Raupe der 1 einen Abschnitt des inneren Riemens 3a ohne den Moosgummi-Belag. In der Figur sind die entlang der Fahrtrichtung (Pfeil) angeordneten Aussparungen bzw. Durchgangsöffnungen 13 im Riemen zu erkennen. Diese weisen im vorliegenden Beispiel einen kreisförmigen Querschnitt auf und sind in regelmäßigen gegenseitigen Abständen angeordnet. 2 shows in a bottom view on the caterpillar of 1 a section of the inner belt 3a without the sponge rubber covering. In the figure, along the direction of travel (arrow) arranged recesses or through holes 13 to recognize in the belt. These have a circular cross-section in the present example and are arranged at regular mutual distances.

Über die Aussparungen 13 im inneren Riemen 3a wird das Vakuum auch in den einzelnen darunter liegenden Kammern 14 des Moosgummi-Belags 3b erzeugt (vgl. 3). Diese Kammern bzw. Durchgangsöffnungen 14 sollten in der Breite, d. h. quer zur Fortbewegungsrichtung, möglichst schmal sein, um bei der Fahrt jeweils nur ein minimales Volumen vakuumieren bzw. absaugen zu müssen. Die nötige Fläche zum Übertragen der Normal- und Scherkräfte wird über die Länge der Raupe bzw. des auf dem Untergrund aufliegenden Abschnitts des Transportriemens erzeugt. Die hierbei entstehenden Hohlräume müssen dann nur beim Aufsetzen der Raupe einmal gleichzeitig leergepumpt werden muss.About the recesses 13 in the inner belt 3a the vacuum is also in the individual underlying chambers 14 of sponge rubber 3b generated (cf. 3 ). These chambers or through holes 14 should be as narrow as possible in width, ie transversely to the direction of travel, in order to vacuum or aspirate only a minimum volume when driving. The necessary surface for transferring the normal and shear forces is generated over the length of the bead or the resting on the ground portion of the conveyor belt. The resulting cavities must then be pumped out only once when placing the bead once at the same time.

Die Kreisform der Aussparungen 13 im inneren Riemen gewährleistet, dass dieser Riemen weiterhin höheren Zugbelastungen durch den Riemenantrieb widerstehen kann. Weiterhin kann dieser innere Riemen im Material sowie der Oberflächenstruktur hinsichtlich der Abdichtbarkeit zu den Begrenzungsflächen der Unterseite der Vakuumkammer 5 optimal ausgestaltet werden.The circular shape of the recesses 13 inside the belt ensures that this belt can continue to withstand higher tensile loads from the belt drive. Furthermore, this inner belt in the material and the surface structure with regard to the sealability to the boundary surfaces of the underside of the vacuum chamber 5 be optimally designed.

Die Dicke des Moosgummi-Belages 3b hängt von der Oberflächenstruktur des Untergrundes ab, der befahren werden soll. Insbesondere spielen hier neben der gesamten Oberflächenstruktur das Material, die Oberflächenrauigkeiten, Vor- und Rücksprünge sowie Vertiefungen eine wichtige Rolle. 3 zeigt eine Unteransicht des Moosgummi-Belages 3b in einem Ausschnitt, der dem des inneren Riemens 3a der 2 entspricht. Die Aussparungen 14 im Moosgummi-Belag 3a haben hierbei eine längliche, quer zur Fortbewegungsrichtung verlaufende Form und sind in gleichmäßigen Abständen über die Längsachse des Transportriemens 3 verteilt. Die Materialwahl für diesen Belag 3b kann ohne Einschränkungen auf die Untergrundeigenschaften abgestimmt werden, um gegenüber dem Untergrund bzw. der Oberfläche des Untergrundes eine optimale Abdichtung zu erreichen.The thickness of the foam rubber coating 3b depends on the surface structure of the subsoil that is to be traveled. In particular, in addition to the entire surface structure, the material, the surface roughness, projections and recesses and depressions play an important role here. 3 shows a bottom view of the foam rubber coating 3b in a section, that of the inner strap 3a of the 2 equivalent. The recesses 14 in foam rubber covering 3a in this case have an elongated, transverse to the direction of travel form and are at regular intervals over the longitudinal axis of the conveyor belt 3 distributed. The choice of material for this covering 3b can be adapted to the substrate properties without any restrictions in order to achieve an optimum seal with respect to the substrate or the surface of the substrate.

4 zeigt in Unteransicht die Vakuumkammer 5 mit den entsprechenden Öffnungen 5b bzw. Aussparungen. Diese Unterseite der Vakuumkammer 5 drückt auf die Innenseite des Transportriemens 3 bzw. des inneren Riemens 3a und ist mit ihren seitlichen Begrenzungsflächen bzw. ihrem Randbereich 5a gegenüber dem Riemen 3 abgedichtet. Ein oder mehrere Stege 15 ragen in die Öffnung 5b der Vakuumkammer 5, um den Transportriemen 3 auf einer definierten Ebene zu halten. Dadurch wird verhindert, dass der Transportriemen 3 durch den Unterdruck in die Vakuumkammer 5 hineingezogen wird. Mindestens eine Bohrung 5c verbindet die Vakuumkammer 5 mit der Vakuumpumpe 7. Mit hohen Strömungsvolumina und damit hohen Strömungsverlusten ist bei dieser Ausgestaltung nicht zu rechnen. Selbstverständlich müssen die ein oder mehreren Öffnungen 5b der Vakuumkammer 5 derart angeordnet sein, dass sie beim Betrieb des vorliegenden Moduls über den Durchgangsöffnungen 13 des inneren Riemens liegen. Ebenso müssen die Aussparungen 14 des Belages 3b mit den Aussparungen 13 des inneren Riemens 3a in Verbindung stehen. 4 shows in bottom view the vacuum chamber 5 with the appropriate openings 5b or recesses. This bottom of the vacuum chamber 5 presses on the inside of the conveyor belt 3 or the inner belt 3a and is with their lateral boundary surfaces or their edge region 5a opposite the belt 3 sealed. One or more bars 15 protrude into the opening 5b the vacuum chamber 5 to the transport belt 3 to keep at a defined level. This will prevent the transport belt 3 by the negative pressure in the vacuum chamber 5 is involved. At least one hole 5c connects the vacuum chamber 5 with the vacuum pump 7 , With high flow volumes and thus high flow losses is not to be expected in this embodiment. Of course, the one or more openings 5b the vacuum chamber 5 be arranged so that they in the operation of the present module via the through holes 13 lie of the inner belt. Likewise, the recesses must 14 of the flooring 3b with the recesses 13 of the inner belt 3a keep in touch.

Die 5 und 6 zeigen nochmals ein dreidimensionales Modell eines Prototyps einer Ausführungsform der vorliegenden Raupe, wie sie schematisch anhand der vorangehenden Figuren erläutert wurde. Die wesentlichen Bestandteile dieses Prototyps können anhand der Bezugszeichen nochmals nachvollzogen werden. Auf der Oberseite des als Rahmen ausgebildeten Grundkörpers 1 sind hier auch Befestigungsmöglichkeiten 16 für einen Manipulator oder einen sonstigen Aufbau zu erkennen.The 5 and 6 show again a three-dimensional model of a prototype of an embodiment of the present bead, as has been explained schematically with reference to the preceding figures. The essential components of this prototype can be reconstructed on the basis of the reference numbers. On the top of the formed as a frame body 1 here are also attachment options 16 to recognize for a manipulator or other structure.

Die Tabellen 1 und 2 zeigen beispielhafte Eckdaten, wie sie mit einem derartigen Prototyp erreicht werden bzw. bei diesem Prototyp realisiert sind. Kennwert Wert Beschreibung m 5 kg maximale Gesamtmasse (entspricht der Masse Raupe plus der Masse der Bauteile durch eine der möglichen Applikationen) L × B 20 × 230 mm Länge und Breite der Vakuumkammer (innen) A_saug 2.100 mm² Fläche der aktiven Vakuumfläche, die in die Berechnung der Normal- und Scherkräfte eingeht H_Moos 10 mm Höhe des nicht gestauchten Moosgummis h_Moos 4 mm Höhe des gestauchten Moosgummis d 7 mm Durchmesser der Aussparungen im Riemen L_K × B 20 × 5 mm Länge und Breite der Vakuumkammern im Moosgummi q 21/46 Anzahl Aussparungen im Riemen pro cm² p 300 mbar Unterdruck in Vakuumkammer u 0,8 durchschnittlicher Reibwert des Reibpaares Wand zu Moosgummi Tabelle 1 Kennwert Wert Beschreibung Formel v_R 100 mm/sec Geschwindigkeit der Raupe V_L 0,55 l/min abzupumpender Volumenstrom V_L = V_R * B * H_Moos * q A_Saug 2.100 mm² siehe oben A_Saug = (m * g) / (ρ * μ) Tabelle 2 Tables 1 and 2 show exemplary key data, as achieved with such a prototype or realized in this prototype. characteristic value value description m 5 kg maximum total mass (corresponds to the mass caterpillar plus the mass of the components through one of the possible applications) L × B 20 × 230 mm Length and width of the vacuum chamber (inside) A _suction 2,100 mm ² Area of active vacuum area used in the calculation of normal and shear forces H _moss 10 mm Height of non-compressed sponge rubber h _moss 4 mm Height of the compressed sponge rubber d 7 mm Diameter of the recesses in the belt L _K × B 20 × 5 mm Length and width of vacuum chambers in sponge rubber q 21/46 Number of recesses in the belt per cm ² p 300 mbar Negative pressure in vacuum chamber u 0.8 average coefficient of friction of the friction pair wall to sponge rubber Table 1 characteristic value value description formula v _R 100 mm / sec Speed of the caterpillar V _L 0.55 l / min to be pumped V _L = V _R * B * H _moss * q A _suction 2,100 mm ² see above A _suction = (m * g) / (ρ * μ) Table 2

Das vorliegende Halte- und Fortbewegungsmodul, wie es beispielsweise in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert wurde, kann sich in jeglicher Orientierung auf glatten und rauen Oberflächen fest halten und bewegen. Unter jeglicher Orientierung ist hierbei die Bewegung auf horizontalen, vertikalen, schrägen Flächen, über Kopf, nach oben oder unten, nach rechts oder links, schräg nach oben, schräg nach unten usw. zu verstehen. Dabei müssen Normal- und Scherkräfte von der Raupe über den Belag 3b auf die Oberfläche des Untergrundes übertragen werden. Diese Kräfte halten bzw. bewegen nicht nur das Eigengewicht des Moduls, sondern können so groß werden, dass zusätzliche Bauteile für verschiedene Applikationen angebracht werden können. Bei derartigen Applikationen kann es sich um Applikationen im Service-Roboterbereich handeln, z. B. zur Reinigung, Reparatur oder Inspektion von Bauteilen, beispielsweise an Bauwerken, Schiffsrümpfen und Schiffswänden oder an anderen großen technischen Geräten sowie an Bauteilen, wie sie beispielhaft bereits im einleitenden Teil der Beschreibung dargestellt wurden.The present holding and locomotion module, as explained in more detail in connection with the drawings, can hold and move in any orientation on smooth and rough surfaces. In any orientation, the movement on horizontal, vertical, inclined surfaces, upside down, up or down, to the right or left, obliquely upward, obliquely downward, etc. to understand. In this case, normal and shearing forces of the caterpillar on the pavement 3b be transferred to the surface of the substrate. These forces not only hold or move the dead weight of the module, but can become so large that additional components can be mounted for different applications. Such applications may be applications in the service robot area, eg. As for cleaning, repair or inspection of components, such as structures, ship hulls and ship walls or other large technical equipment and components, as they have been exemplified already in the introductory part of the description.

Das vorliegende Halte- und Fortbewegungsmodul ermöglicht das Halten und die Fortbewegung in einem einzigen System. Bei der Fortbewegung ist nur ein minimaler Vakuumierungsaufwand und somit ein minimaler Energiebedarf erforderlich. Unebenheiten, wie Falze, Knicke, Löcher, Fugen usw. auf dem Untergrund, die sonst zu einem Versagen des Halte- und Fortbewegungssystems geführt hätten, werden durch die vorliegende Ausgestaltung automatisch ausgeglichen. Die Dichtung zwischen der Oberfläche des Untergrundes und der Raupe kann optimal auf Dichtigkeit, insbesondere auch bei rauen und unbekannten bzw. nicht beeinflussbaren Oberflächen ohne Relativbewegung zueinander ausgelegt werden, während die Dichtung zwischen Vakuumkammer und Riemen in der Raupe optimal auf Dichtigkeit zwischen zwei definierten, glatten und selbst bestimmbaren Flächen mit einer Relativbewegung zueinander ausgelegt werden kann. Das vorliegende System benötigt für seine Funktion keine Sensorik zum Überwachen der einzelnen Hohlräume, um beispielsweise Unterdruck zu messen und eventuell Fehlluft zu ermitteln. Das Modul weist eine sehr einfache Kinematik auf und erfordert daher nur einen sehr geringen Steuerungsaufwand. Es ist keine Aktorik zum Ein- und Ausschalten der einzelnen Hohlräume notwendig. Halte- und Bewegungssystem werden zentral eingeschaltet und nur diejenigen abgesaugten Hohlräume erzeugen Orthogonalkräfte, die keine Fehlluft ziehen. Aufgrund der Vielzahl von Hohlräumen führt der Ausfall einzelner Hohlräume nicht zu einer Funktionsstörung.The present holding and locomotion module allows holding and locomotion in a single system. During locomotion only a minimal Vakuumierungsaufwand and thus a minimum energy requirement is required. Unevenness, such as folds, kinks, holes, joints, etc. on the ground, which would otherwise have led to a failure of the holding and locomotion system, are automatically compensated by the present embodiment. The seal between the surface of the substrate and the bead can be optimally designed for tightness, especially in rough and unknown or not influenceable surfaces without relative movement to each other, while the seal between the vacuum chamber and belt in the bead optimally sealed between two defined, smooth and self-determinable surfaces with a relative movement to each other can be designed. The present system requires for its function no sensors for monitoring the individual cavities, for example, to measure negative pressure and to determine any incorrect air. The module has a very simple kinematics and therefore requires only a very small control effort. There is no Aktorik for switching on and off the individual cavities necessary. The holding and movement systems are switched on centrally and only those extracted cavities generate orthogonal forces that do not draw any false air. Due to the large number of cavities, the failure of individual cavities does not lead to a malfunction.

Das Modul hat einen einfachen und robusten Aufbau, ein geringes Gewicht und einen geringen Energiebedarf im Vergleich zu anderen Lösungen mit vergleichbarem Leistungsumfang bezüglich der Fortbewegungsgeschwindigkeit und der Tragkraft. Gerade für Reinigungsaufbauten ist die Eigenschaft des vorliegenden Moduls, eine kontinuierliche Fortbewegung ohne ein zweites Modul realisieren zu können, sehr wichtig.The Module has a simple and robust construction, light weight and a low energy requirement compared to other solutions comparable performance with respect to the speed of movement and the carrying capacity. Especially for Cleaning structures is the property of the present module, realize a continuous movement without a second module to be able to very important.

Das vorliegende Halte- und Fortbewegungsmodul hat ein breites Anwendungsfeld, insbesondere im weiten Bereich der Robotik, bei Service-Robotern, Kletterrobotern usw..The present holding and locomotion module has a wide range of applications, especially in the broad field of robotics, service robots, Climbing robots etc ..

Claims

Holding and locomotion module for a climbing robot, which has a basic body ( 1 ), Means for adhesion to a substrate and at least one over at the base body ( 1 ) mounted roller elements ( 2 ) circulating transport belt ( 3 ) provided with a plurality of free passage openings ( 13 . 14 ) and by a motor ( 4 ), wherein the means for adhesion to the substrate by a with a vacuum pump ( 7 ) and to the transport belt ( 3 ) open vacuum chamber ( 5 ) are formed, on which the transport belt ( 3 ) so slidably over a longitudinal section with its inwardly directed main surface, that when using the module on a substrate through the through holes ( 13 . 14 ) in connection with the substrate in the longitudinal section formed cavities via the vacuum chamber ( 5 ) can be sucked off, characterized in that the transport belt ( 3 ) from an inner belt ( 3a ) with first passage openings ( 13 ) and an outer covering ( 3b ) with second passage openings ( 14 ), the lining ( 3b ) is formed of an elastic, closed-cell material, which conforms to unevenness of the ground.

Holding and locomotion module according to claim 1, characterized in that the inner belt ( 3a ) is formed of a material which is on the conveyor belt ( 3 ) absorbs tensile forces and a good seal against the vacuum chamber ( 5 ).

Holding and locomotion module according to claim 1 or 2, characterized in that the lining ( 3b ) is formed of a material that allows a good seal against a rough surface.

Holding and locomotion module according to one of claims 1 to 3, characterized in that the lining ( 3b ) has a thickness between about 2 and 10 mm.

Holding and locomotion module according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first passage openings ( 13 ) have a circular cross-section.

Holding and locomotion module according to one of claims 1 to 5, characterized in that the second passage openings ( 14 ) have an elongate cross-section with a longitudinal extent transverse to the direction of travel.

Holding and locomotion module according to one of claims 1 to 6, characterized in that between the vacuum chamber ( 5 ) and the transport belt ( 3 ) An additional seal is provided.

Holding and locomotion module according to one of claims 1 to 7, characterized in that the passage openings ( 13 . 14 ) at regular intervals over the conveyor belt ( 3 ) are distributed, wherein edge regions of the conveyor belt ( 3 ) for sealing to the vacuum chamber ( 5 ) free of passage openings ( 13 . 14 ) stay.

Holding and locomotion module according to one of claims 1 to 8, characterized in that the Longitudinal section over which the transport belt ( 3 ) at the vacuum chamber ( 5 ) substantially corresponds to the entire section over which the transport belt ( 3 ) comes into contact with the substrate when using the module.

Holding and locomotion module according to one of claims 1 to 9, characterized in that on the base body ( 1 ) An institution ( 6 ) for changing the height position of the vacuum chamber ( 5 ) relative to the main body ( 1 ) is provided.

Holding and locomotion module according to one of claims 1 to 10, characterized in that one or more openings ( 5b ) of the vacuum chamber ( 5 ) to the transport belt ( 3 ) from one or more webs ( 15 ) are interspersed to a suction of the conveyor belt ( 3 ) in the vacuum chamber ( 5 ) to prevent.

Holding and locomotion module according to one of claims 1 to 11, characterized in that the vacuum chamber ( 5 ) a vent valve ( 8th ) having.

Holding and locomotion module according to one of claims 1 to 12, characterized in that at least one vacuum sensor ( 12 ) for monitoring a negative pressure in the vacuum chamber ( 5 ) is arranged.

Holding and locomotion module according to claim 13, characterized in that a controller ( 10 ) for controlling the motor ( 4 ) and the vacuum pump ( 7 ) with the vacuum sensor ( 12 ) is connected to the engine ( 4 ) and / or the vacuum pump ( 7 ) as a function of measured data of the vacuum sensor ( 12 ) head for.

Holding and locomotion module according to one of claims 1 to 14, characterized in that a rechargeable battery ( 9 ) for the power supply of the engine ( 4 ) and the vacuum pump ( 7 ) on the base body ( 1 ) is attached.

Holding and locomotion module according to one of claims 1 to 15, characterized in that an interface ( 11 ) is set up for communication with a higher-level control unit.