DE102006016958A1 - Antagonistische Schwenkvorrichtung - Google Patents

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    • B25J9/10Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/104Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with cables, chains or ribbons
    • B25J9/1045Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with cables, chains or ribbons comprising tensioning means

Abstract

Eine antagonistische Schwenkvorrichtung, die insbesondere zum Bewegen von Roboterhand-Elementen geeignet ist, weist ein Gelenkelement (10) auf, das über eine Schwenkachse (12) schwenkbar ist. Zur Übertragung von Drehmomenten sind zwei Kraftübertragungseinrichtungen (16, 18; 28, 30) mit dem Gelenkelement (10) verbunden. Die Kraftübertragungseinrichtungen (16, 18; 28, 30) sind jeweils mit einer Antriebseinrichtung (20, 32) verbunden. In die einzelnen Kraftübertragungseinrichtungen (16, 18; 28, 30) ist jeweils eine Steifigkeits-Einstelleinrichtung (26) mit nicht-linearer Kennlinie integriert. Erfindungsgemäß sind die beiden Kraftübertragungseinrichtungen (16, 18; 28, 30) derart ausgebildet, dass beide Antriebseinrichtungen (20, 32) als Agonisten einsetzbar sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine antagonistische Schwenkvorrichtung, die insbesondere zum Bewegen von Roboterhänden geeignet ist.
  • Antagonistische Schwenkvorrichtungen weisen beispielsweise Antriebseinrichtungen, wie Elektromotoren, auf, die jeweils über ein Drahtseil o.dgl. mit einem um eine Schwenkachse schwenkbaren Gelenkelement verbunden sind. Über die als Seil ausgebildeten Kraftübertragungseinrichtungen werden ausschließlich Zugkräfte übertragen. Je nach Drehrichtung der Antriebseinrichtung wirkt diese als Agonist (Spieler) oder Antagonist (Gegenspieler). Durch Ausüben einer Zugkraft auf eine der beiden Kraftübertragungseinrichtungen erfolgt somit ein Schwenken des Gelenkelements um die Schwenkachse. Zur Erzeugung von Kräften oder Momenten in dem Gelenkelement kann jeweils nur das Drehmoment eines der beiden Antriebseinrichtungen genutzt werden, da der Antagonist ausschließlich zur Aufrechterhaltung der Vorspannung des Systems und Einstellung der Steifigkeit dient. Zur Übertragung von großen Kräften oder Momenten ist somit das Vorsehen entsprechend großer Antriebseinrichtungen erforderlich. Dies ist insbesondere beim Einsatz von antagonistischen Schwenkvorrichtungen zum Bewegen einzelner Elemente, wie Fingerelementen von Roboterhänden, nachteilig.
  • Antagonistische Schwenkvorrichtungen werden häufig bei Roboterhänden eingesetzt. Dies hat den Vorteil, dass durch das Vorsehen von Seilzügen die Antriebseinrichtungen in einem Abstand zu den zu schwenkenden Lenkelementen angeordnet werden können. Dies ist insbesondere bei Roboterhänden aufgrund des geringen vorhandenen Bauraums vorteilhaft. Roboterhände weisen häufig entsprechend einer menschlichen Hand mehrere Finger mit mindestens zwei, häufig drei, Fingerelementen, bzw. Fingergliedern, auf. Ebenfalls in Nachempfindung der menschlichen Hand sind die Finger mit einem Handtellerelement verbunden. Zur Bewegung der Finger, bzw. der Fingerelemente, sind zwischen den einzelnen Elementen Gelenke vorgesehen. Zum Betätigen der Elemente sind entweder Teile des Gelenks oder das Fingerelement mit einer Antriebseinrichtung verbunden. Die Antriebseinrichtungen selbst sind zumeist außerhalb der Roboterhand angeordnet, da die Roboterhand selbst zu filigran ist um hier auch Antriebseinrichtungen vorzusehen. Die Verbindung zwischen der Antriebseinrichtung und den einzelnen Fingerelementen bzw. Gelenken erfolgt z. B. über Stangenhebel und/oder Bowdenzüge. Die Antriebseinrichtungen können im Unterarm, in einer externen Antriebsbox oder auch im Bereich des Handtellerelements angeordnet sein.
  • Um mit einer Roboterhand exakt greifen zu können und möglichst exakte Handhabungen durchführen zu können, weisen die einzelnen Elemente der Roboterhand eine möglichst hohe Steifigkeit auf. Dies hat allerdings den Nachteil, dass bei gewollten oder ungewollten Kollisionen hohe Impulse auf die einzelnen Elemente wirken und in die Antriebseinrichtung übertragen werden. Dies kann zur Beschädigung der Antriebseinrichtung, der Fingerelemente, etc. führen. Dies ist insbesondere bei Roboterhänden nachteilig, da die einzelnen Bauteile der Roboterhände sehr fragil sind und auf Grund des beschränkten Raums nicht stabil oder massiv ausgebildet werden können.
  • Um durch Kollisionen hervorgerufene Beschädigungen zu vermeiden, ist ein aktives Ausweichen bzw. eine entsprechende Antriebsregelung bei Kollisionen bekannt. Dies ist zwar prinzipiell möglich, weist jedoch neben einem beträchtlichen Steuerungsaufwand den Nachteil auf, dass das Auftreten einer Kollision, sowie deren Richtung und eventuell Stärke, bekannt sein muss. Die entsprechenden Daten müssen über Sensoren eingelesen und verarbeitet werden. Ein unmittelbares Reagieren bei einer unvorhergesehenen Kollision ist auf Grund der Trägheit des Systems, insbesondere des Antriebs, und auf Grund der Totzeiten zwischen dem Feststellen einer Kollision, der Datenaufnahme mittels Sensoren und dem Berechnen einer Reaktion, nicht möglich. Auch bei leistungsfähigen Robotern liegen derartige Totzeiten im Bereich von 2 bis 10 ms. Ferner weisen aktive Kollisionssysteme den Nachteil auf, dass bei ausgeschaltetem System keine Reaktion erfolgen kann.
  • Ein Reduzieren der Steifigkeit der Gelenke und Glieder der Roboterhand ist insbesondere für die Bewerkstelligung komplexer Greif- und Manipulationsaufgaben nicht möglich, da hierbei eine ausreichende Positionsgenauigkeit nicht mehr erreicht werden kann.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine antagonistische Schwenkvorrichtung, die insbesondere zum Bewegen von Elementen von Roboterhänden geeignet ist, zu schaffen, mit der große Drehmomente übertragen werden können.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.
  • Die erfindungsgemäße antagonistische Schwenkvorrichtung weist ein um eine Schwenkachse schwenkbares Gelenkelement auf. Das Gelenkelement ist über zwei Kraftübertragungseinrichtungen mit zwei Antriebseinrichtungen verbunden. Über die Kraftübertragungseinrichtungen können Kräfte und/oder Momente von den Antriebseinrichtungen auf das Gelenkelement übertragen werden. Hierbei wirkt jeweils eine der beiden Antriebseinrichtungen, je nach Antriebs- bzw. Drehrichtung, als Agonist oder Antagonist. Erfindungsgemäß sind die Übertragungseinrichtungen derart ausgebildet, dass beide Antriebseinrichtungen gleichzeitig als Agonist wirken können. Dies hat zur Folge, dass gleichzeitig von beiden Kraftübertragungseinrichtungen ein Drehmoment auf das Gelenkelement übertragen werden kann. Die Drehmomente der beiden Antriebseinrichtungen können somit addiert werden. Hierdurch ist das maximal auf das Gelenkelement übertragbare Drehmoment verdoppelt. Hierbei ist sodann die Vorspannung im Antriebsstrang 0. Es ist somit möglich, mit Hilfe von zwei relativ kleinen Antriebseinrichtungen bei einer antagonistischen Schwenkvorrichtung hohe Drehmomente zu erzeugen. Hierdurch ist ein wesentlicher Nachteil antagonistischer Antriebe, nämlich die Notwendigkeit sehr hoher Antriebsmomente, eliminiert. Verglichen mit der erfindungsgemäßen Ausführungsform sind bei herkömmlichen antagonistischen Antrieben die Antriebsmomente üblicherweise um einen Faktor 2 höher. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Schwenkvorrichtung können im geregelten Betrieb vom Antagonisten Antriebsmomente aufgebracht werden, wenn dies erforderlich bzw. zweckmäßig ist. Dies ist dadurch möglich, dass erfindungsgemäß in beide Richtungen Antriebsmomente übertragen werden können.
  • Erfindungsgemäß ist in beide Kraftübertragungseinrichtungen eine Steifigkeits-Einstelleinrichtung integriert. Bei der Steifigkeits-Einstelleinrichtung handelt es sich um ein beispielsweise elastisches Element, eine Feder o.dgl., mit nicht-linearer Kennlinie.
  • Erfindungsgemäß ist somit eine antagonistische Schwenkvorrichtung geschaffen, bei der aufgrund des Vorsehens von Steifigkeits-Einstelleinrichtungen mit nicht-linearer Kennlinie eine passive Nachgiebigkeit realisiert ist und gleichzeitig hohe Drehmomente auf das Gelenkelement bei kleinen Antriebseinrichtungen übertragen werden können.
  • Vorzugsweise sind beide Antriebseinrichtungen derart ausgebildet, dass in beide auf die Schwenkachse des Gelenkelements bezogenen Drehelementrichtungen die beiden Antriebseinrichtungen als Agonisten genutzt werden können, so dass in beiden Drehmomentrichtungen hohe Drehmomente aufgebracht werden können. Insbesondere sind die beiden Antriebseinrichtungen sowie die beiden Kraftübertragungseinrichtungen im Wesentlichen identisch ausgebildet.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist jede Kraftübertragungseinrichtung zwei Kraftübertragungselemente auf. Hierbei ist vorzugsweise jedes Kraftübertragungselement zur Übertragung von Zugkräften geeignet, wobei die Zugkräfte in unterschiedliche Richtungen übertragbar sind, so dass je nach Drehrichtung der Antriebseinrichtung eine der beiden Zugkräfte auf eines der beiden Kraftübertragungselemente wirkt und somit ein Drehmoment in die eine oder die andere Richtung um die Schwenkachse an dem Gelenkelement erzeugt. Als Kraftübertragungselemente können beispielsweise Seile o.Ä. vorgesehen sein. Dieser Aufbau hat den Vorteil, dass eine Kraftübertragung auf einfache Weise realisierbar ist und ferner die Antriebseinrichtung in einem großen Abstand zum Gelenk angeordnet sein kann. Dies ist insbesondere bei der Verwendung der erfindungsgemäßen antagonistischen Schwenkvorrichtung für Roboterhände vorteilhaft.
  • Vorzugsweise ist in jedes Kraftübertragungselement eine Steifigkeits-Einstelleinrichtung integriert. Unabhängig von der Drehmomentrichtung ist somit ein passives Ausweichen gewährleistet.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen antagonistischen Schwenkvorrichtung sind Kraftübertragungseinrichtungen vorgesehen, die zur Übertragung eines Drehmoments drehbar sind. Mit Hilfe derartiger Kraftübertragungseinrichtungen werden somit Tangentialkräfte beim Drehen der Kraftübertragungseinrichtung erzeugt. In besonders bevorzugter Ausführungsform ist die Drehachse der Kraftübertragungseinrichtung hierbei parallel, insbesondere koaxial zu der Schwenkachse des Gelenkelements angeordnet. Eine derartige antagonistische Schwenkvorrichtung baut verhältnismäßig klein, wobei es möglich ist, die Antriebseinrichtungen über die Kraftübertragungseinrichtungen in unmittelbar Nähe zu den Gelenkelementen anzuordnen. Dies kann beispielsweise bei Robotergelenken, wie dem Ellenbogengelenk o.dgl., zweckmäßig sein, da hier mehr Raum als bei Roboterhänden vorhanden ist.
  • Die Kraftübertragungseinrichtungen sind hierbei beispielsweise zylindrisch oder scheibenförmig ausgebildet. Insbesondere wirken zur Drehmomentübertragung und zur Steifigkeits-Einstellung Tangentialkräfte auf entsprechende Steifigkeits-Einstelleinrichtungen. Als Steifigkeits-Einstelleinrichtung kann hierbei zwischen zwei scheibenförmigen Kraftübertragungselementen der Kraftübertragungseinrichtung eine elastomere Scheibe vorgesehen sein. Vorzugsweise sind zwei einander gegenüberliegende Scheiben als Kraftübertragungselemente vorgesehen, die insbesondere mehrere ineinander greifende Rippen aufweisen. Zwischen einem Teil oder allen der Rippen können einzelne Steifigkeits-Einstelleinrichtungen vorgesehen sein. Hierbei handelt es sich in bevorzugter Ausführungsform um elastische Kugeln, Quader o.dgl. mit nicht-linearer Kennlinie. Die Steifigkeits-Einstelleinrichtungen sind zwischen den Rippen spielfrei angeordnet und in besonders bevorzugter Ausführungsform vorgespannt.
  • Mit Hilfe des Steifigkeits-Einstellelement ist es möglich, eine passive Steifigkeit eines Gelenks einzustellen. Dies hat den Vorteil, dass die Steifigkeit des Gelenks in Abhängigkeit der Situation, in der sich die Roboterhand befindet, eingestellt werden kann. Besteht beispielsweise auf Grund des Bewegens des Roboters oder des Bewegens andere Elemente in der Nähe des Roboters die Gefahr von Kollisionen, so kann die Steifigkeit, mit Hilfe des erfindungsgemäßen Steifigkeits-Einstellelements, sehr nachgiebig eingestellt werden, so dass die Gefahr von Beschädigungen bei einem tatsächlichen Auftreten einer Kollision deutlich verringert ist. Andererseits ist es auf Grund des Vorsehens eines einstellbaren Steifigkeits-Einstellelements möglich, bei hochpräzisen Greif- und Manipulationsaufgaben eine hohe Steifigkeit einzustellen, um eine möglichst große Positionsgenauigkeit zu erzielen.
  • Da mit Hilfe der vorzugsweise vorgesehenen Steifigkeits-Einstellelemente eine passive Steifigkeit eines Gelenks eingestellt werden kann, ist kein zusätzliches aktives Regeln erforderlich. Eine Totzeit, in der eine Datenaufnahme mit Hilfe von Sensoren und der anschließenden Verarbeitung erfolgt, ist hierbei nicht gegeben. Der Finger der Roboterhand gibt somit unmittelbar bei Auftreten einer Kollision nach. Die bereits während der Totzeit auftretenden Beschädigungen sind somit vermieden.
  • Neben der Möglichkeit mit Hilfe des Steifigkeits-Einstellelements unterschiedliche Steifigkeiten, je nach Situation in der sich die Roboterhand befindet, einzustellen, ist es auch möglich, beispielsweise während eines Greifvorgangs die Steifigkeit zu verändern.
  • Insbesondere weist das Steifigkeits-Einstellelement vorzugsweise ein Federelement auf. Bei dem Federelement kann es sich um eine nicht-lineare Spiralfeder, eine Schraubenfeder oder einen Elastomerkörper, insbesondere einen Elastomerkegel oder eine Elastomerkugel handeln. Selbstverständlich sind auch Kombinationen derartiger Federelemente möglich. Hierbei können die einzelnen Federelemente zueinander parallel und/oder in Serie angeordnet sein. Ein Variieren der Steifigkeit ist hierbei durch einzelnes Zu- oder Abschalten von einzelnen Federelementen möglich. Bei beispielsweise parallel geschalteten Federelementen kann das Zuschalten durch Aktivieren von Verbindungselementen, d. h. durch Herstellen oder Lösen einer Verbindung, erfolgen.
  • Vorzugsweise erfolgt das Einstellen des Steifigkeits-Elements durch ein Verformen, insbesondere ein Verändern der Länge der Steifigkeits-Einstellelemente in deren Längsrichtung, d. h. durch Komprimieren oder Dehnen der Einstellelemente. Hierbei erfolgt die Längenänderung vorzugsweise in Kraftübertragungsrichtung. Bei Einstellelementen aus Elastomer kann die Steifigkeit beispielsweise auch durch das Element umgebende Ringe, Anlageflächen und dergleichen erfolgen. Beispielsweise wird beim Komprimieren eines zylindrischen Steifigkeits-Einstellelement aus einem elastomeren Material der Außenumfang vergrößert. Durch Vorsehen eines den Zylinder umgebenden Rings aus einem Material mit einer geringeren Elastizität, kann die Steifigkeit eines derartigen Elements eingestellt werden.
  • Die Steifigkeits-Einstellelemente sind derart ausgebildet, dass sie eine nicht-lineare Kennlinie aufweist. Die Kraft ändert sich somit in Abhängigkeit des Weges nicht linear. Ebenso ist es möglich, dass das Steifigkeits-Einstellelement mehrere Federelemente aufweist, deren Kombination zu einer nicht-linearen Kennlinie führt.
  • Besonders geeignet ist die antagonistische Schwenkvorrichtung für Roboterhände. Derartige Roboterhände weisen zum Greifen mehrere Finger auf, wobei jeder Finger aus mindestens zwei Fingerelementen besteht. Die Finger sind mit einem Handtellerelement verbunden. Zwischen den Fingerelementen sowie zwischen dem Handtellerelement und den ersten Fingerelementen sind Gelenke angeordnet. Um ein Schwenken einzelner Fingerelemente zu ermöglichen, sind Gelenkelemente, bei denen es sich auch um Teile der Fingerelemente handeln kann, mit den Antriebseinrichtungen verbunden. Hierbei erfolgt die Verbindung, wie vorstehend beschrieben, über Kraftübertragungseinrichtungen, an denen vorzugsweise Steifigkeits-Einstelleinrichtungen integriert sind. Die Kraftübertragungseinrichtungen sind, wie vorstehend beschrieben, erfindungsgemäß ausgestaltet bzw. vorteilhaft weitergebildet.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugte Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer antagonistischen Schwenkeinrichtung,
  • 2 einen Teil der in 1 dargestellten antagonistischen Schwenkeinrichtung und
  • 3 eine schematische perspektivische Ansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform einer antagonistischen Schwenkeinrichtung im Längsschnitt.
  • Gemäß des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung (1 und 2) ist ein Gelenkelement 10 um eine Schwenkachse 12 schwenkbar. Mit dem Gelenkelement 10 ist beispielsweise ein Verbindungselement 14 zur Verbindung mit dem Element einer Roboterhand o.dgl. verbunden. Bei dem Verbindungselement 14 kann es sich auch unmittelbar um ein Fingerglied einer Roboterhand handeln. Das Gelenkelement 10 ist über eine erste Kraftübertragungseinrichtung, die zwei Kraftübertragungselemente 16, 18 aufweist, mit einer Antriebseinrichtung 20 verbunden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist als Kraftübertragungseinrichtung ein in sich geschlossener Seilzug vorgesehen, der das Gelenkelement 10 um ca. 180° umschlingt, sodann zu einer Antriebswelle 22 der Antriebseinrichtung 20 geführt ist und sodann über eine Umlenkung 24 wieder zum Gelenkelement 10 zurückgeführt ist. Bei Verwendung eines Umschlingungsantriebs, der bevorzugt ist, ist die Antriebswelle 22 mehrfach, insbesondere 5¼ mal umschlungen.
  • Innerhalb der beiden Kraftübertragungselemente 16, 18 ist jeweils eine Steifigkeits-Einstelleinrichtung 26 integriert. Bei der Steifigkeits-Einstelleinrichtung 26 handelt es sich insbesondere um einen elastischen Körper mit nicht-linearer Kennlinie.
  • Die zweite Kraftübertragungseinrichtung ist entsprechend der vorstehend beschriebenen ersten Kraftübertragungseinrichtung aufgebaut und weist zwei Kraftübertragungselemente 28, 30 auf, die als gemeinsamer Seilzug ausgebildet sind und mit einer Antriebseinrichtung 32 verbunden sind. In die Kraftübertragungselemente 28, 30 ist ebenfalls jeweils eine Steifigkeits-Einstelleinrichtung 26 integriert.
  • Bei bekannten antagonistischen Schwenkvorrichtungen ist das Kraftübertragungselement 28 sowie das Kraftübertragungselement 16 nicht vorgesehen. Jeder Motor 20, 32 ist lediglich über einen Seilzug mit dem Gelenkelement 10 verbunden. Hierbei dient je nach Schwenkrichtung des Gelenkelements 10 ein Kraftübertragungselement als Agonist und das andere als Antagonist.
  • Durch das erfindungsgemäße Vorsehen eines zweiten Kraftübertragungselements 28 bzw. 16 je Kraftübertragungseinrichtung ist es möglich, auch beide Motoren gleichzeitig als Agonisten einzusetzen. Dies ist unabhängig von der Schwenkrichtung des Gelenkelements möglich. Hierdurch ist es möglich, auf das Gelenkelement 10 ein höheres Drehmoment zu übertragen, da sich die von den Motoren 20, 32 erzeugbaren Drehmomente addieren.
  • Durch Betätigen der beiden Motoren 20, 32 in entgegengesetzte Richtungen wirkt ein Motor als Agonist und der andere als Antagonist. Gleichzeitig ist ein passives Ausweichen bei Auftreten von Kollision o.dgl. durch das Vorsehen der Steifigkeits-Einstelleinrichtungen 26 gewährleistet. Sofern die beiden Motoren 20, 32 sich in die gleiche Drehrichtung drehen, wirken beide Motoren als Agonisten. Hierbei bleibt die passive Nachgiebigkeit des Systems erhalten.
  • Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform (3) erfolgt das Erzeugen von Drehmomenten an einem Gelenkelement 10 nicht über Seilzüge, sondern über rotatorisch betätigte Übertragungseinrichtungen 34, 36, 38.
  • Hierzu weisen die Kraftübertragungseinrichtungen jeweils ein innenliegendes scheibenförmiges Element 34 auf. Das scheibenförmige Element 34 ist drehfest ggf. unter Zwischenschaltung eines Getriebes mit dem Gelenkelement 10 verbunden. Eine außenliegende zweite Scheibe 38 ist drehfest ggf. unter Zwischenschaltung eines Getriebes mit der ersten Antriebseinrichtung 20 bzw. der zweiten Antriebseinrichtung 32 verbunden. Die nicht dargestellte zweite Antriebseinrichtung 32 ist in 3 auf der rechten Seite angeordnet. Zwischen den beiden scheibenförmigen Elementen 34, 38 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel als einzelne Kugeln ausgebildete Steifigkeits-Einstelleinrichtungen 40 vorgesehen. Zur Definition der Lage der Steifigkeits-Einstelleinrichtungen 40 weisen die beiden scheibenförmigen Elemente 34, 38 ineinandergreifende, d. h. sich in axialer Richtung zumindest teilweise überdeckende Rippen 36 auf. Die kugelförmigen Steifigkeits-Einstelleinrichtungen 40 sind jeweils zwischen zwei Rippen 36 angeordnet, wobei eine der Rippen mit der innenliegenden Scheibe 34 und die andere mit der außenliegenden Scheibe 38 verbunden ist. Die Steifigkeits-Einstelleinrichtungen weisen ebenfalls eine nicht-lineare Charakteristik auf und sind spielfrei zwischen den Rippen 36 angeordnet. Vorzugsweise sind am Umfang verteilt mehrere Steifigkeits-Einstelleinrichtungen 40 zwischen entsprechenden Rippen 36 angeordnet.
  • Die beiden Motoren 20, 32 können auch bei dieser Ausführungsform (3) in entgegengesetzte oder gleiche Richtung gedreht werden. Beim Drehen in entgegengesetzter Richtung wirkt ein Motor als Agonist und der andere als Antagonist, wobei durch das Vorsehen der Steifigkeits-Einstelleinrichtungen 40 ein passives Zurückfedern bei Auftreten von Kollision o.dgl. realisiert und hierdurch ein Beschädigen von Bauteilen vermieden ist sowie die für die Anwendung notwendige Steifigkeit eingestellt werden kann. Bei Drehen der beiden Motoren 20, 32 in die gleiche Richtung dienen beide Motoren als Agonisten, so dass ein höheres Drehmoment auf das Gelenkelement 10 übertragen werden kann.

Claims (9)

  1. Antagonistische Schwenkvorrichtung, insbesondere zum Bewegen von Roboterhand-Elementen, mit einem um eine Schwenkachse (12) schwenkbaren Gelenkelement (10), zwei jeweils über eine Kraftübertragungseinrichtung (16, 18; 28, 30; 34, 38) mit dem Gelenkelement (10) verbundenen Antriebseinrichtungen (20, 32), die je nach Antriebsrichtung als Agonist oder Antagonist wirken, und in die Kraftübertragungseinrichtungen (16, 18; 28, 30; 34, 38) jeweils integrierten Steifigkeits-Einstelleinrichtung (26, 40), dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungseinrichtung (16, 18; 28, 30; 34, 38) derart ausgebildet sind, dass beide Antriebseinrichtungen (20, 32) als Agonisten wirken können, um auf das Gelenkelement (10) ein gleichsinniges Drehmoment aufzubringen.
  2. Antagonistische Schwenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungseinrichtungen (16, 18; 28, 30; 34, 38) derart ausgebildet sind, dass eine Drehmoment um die Schwenkachse (10) von beiden Antriebseinrichtungen (20, 32) jeweils in beide Drehrichtungen übertragbar ist.
  3. Antagonistische Schwenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungseinrichtungen (16, 18; 28, 30) zwei Kraftübertragungselemente (16, 18; 28, 30) zum Übertragen von Zugkräften aufweisen.
  4. Antagonistische Schwenkvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in jedes Kraftübertragungselement (16, 18, 28, 30) eine Steifigkeits-Einstelleinrichtung (26) integriert ist.
  5. Antagonistische Schwenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungseinrichtungen (34, 38) zur Übertragung von Drehmomenten drehbar sind.
  6. Antagonistische Schwenkvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungseinrichtungen (34, 38) zylindrisch, insbesondere scheibenförmig ausgebildet sind.
  7. Antagonistische Schwenkvorrichtung ach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Steifigkeits-Einstelleinrichtungen zur Drehmomentübertragung und/oder zur Steifigkeits-Einstellung Tangentialkräfte wirken.
  8. Antagonistische Schwenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 5–7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungseinrichtungen zwei einander gegenüberliegende Scheiben (34, 38) mit zur Kraftübertragung ineinandergreifende Rippen (36) aufweisen.
  9. Antagonistische Schwenkvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen benachbarten Rippen (36) eine Steifigkeits-Einstelleinrichtung (40) vorgesehen ist.
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