DE102008019454A1

DE102008019454A1 - Electrically or fluidically driven force delivering device e.g. locomotion unit, has delivering units designed in forward and backward movable manner transverse to longitudinal axis of device according to driving principle of fish

Info

Publication number: DE102008019454A1
Application number: DE102008019454A
Authority: DE
Inventors: Rainer Mugrauer
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2008-04-18
Filing date: 2008-04-18
Publication date: 2009-10-29

Abstract

The device has tentacular, spring-elastically bendable force delivering units (11) arranged over a circumference of a base body (10) in a pivotable manner and designed as driving units. The delivering units are arranged in a forward and backward movable manner transverse to a longitudinal axis of the device according to a driving principle of a fish by using a crank drive arrangement having crank drives (26). The arrangement has a driving motor coupled with radially outwardly extending drive shafts (23) and is arranged in a drive housing that is connected with the base body.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisch oder fluidisch angetriebenes Gerät zur Kraftabgabe, insbesondere ein Fortbewegungsmittel, wie es beispielsweise aus der DE 20 2006 006 115 bekannt ist. Das bekannte Fortbewegungsmittel hat die Gestalt eines Fisches, wobei die sich motorisch hin- und herbewegende Schwanzflosse als Antriebselement dient. Das bekannte Fortbewegungsmittel eignet sich zwar zur Fortbewegung im Wasser, nicht jedoch zur Fortbewegung in Luft. Darüber hinaus können großvolumigere Grundkörper nicht wirksam auf diese Weise angetrieben werden.The invention relates to an electrically or fluidly driven device for power delivery, in particular a means of locomotion, as for example from the DE 20 2006 006 115 is known. The known means of locomotion has the shape of a fish, wherein the motor reciprocating tail fin serves as a driving element. The known means of locomotion is indeed suitable for locomotion in the water, but not for locomotion in air. In addition, larger-volume main body can not be driven effectively in this way.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein elektrisch oder fluidisch angetriebenes Gerät zur Kraftabgabe zu schaffen, das ebenfalls nach dem Antriebsprinzip eines Fisches arbeitet und sich sowohl als Fortbewegungsmittel bei großvolumigeren Grundkörpern und für die Fortbewegung sowohl in Wasser, wie auch in Luft besser eignet, wie auch für andere Anwendungen, z. B. als Pumpe oder Greifereinrichtung.A Object of the present invention is therefore an electric or to provide a fluid-powered power-output device, which also works on the drive principle of a fish and both as a means of transportation for larger-volume Basic bodies and for locomotion both in Water, as well as better in air, as well as for others Applications, eg. B. as a pump or gripper device.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Gerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.These Object is achieved by a device solved with the features of claim 1.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung von mehreren über den Umfang des Grundkörpers verteilten tentakelartigen Kraftabgabeelementen kann auch bei großen und beispielsweise kugelförmigen Grundkörpern eine gute Richtungsstabilität der Fortbewegung und ein starker Vortrieb erreicht werden. Weiterhin können die Kraftabgabeelemente in vorteilhafter Weise auch als Greifer einer Greiferanordnung oder als Pumpelemente einer Pumpe eingesetzt werden.By the inventive arrangement of several over the circumference of the body distributed tentacle-like Power delivery elements can also be used in large and, for example spherical basic bodies good directional stability the locomotion and a strong propulsion are achieved. Farther can the power delivery elements in an advantageous way as a gripper of a gripper assembly or as pumping elements of a pump be used.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruchs 1 angegebenen Geräts möglich.By the measures listed in the dependent claims are advantageous developments and improvements of the claim 1 specified device possible.

Zur Erzeugung der Hin- und Herbewegung der Kraftabgabeelemente eignet sich insbesondere eine mit einem elektrischen oder fluidischen Antriebsmotor versehene Kurbelantriebsanordnung, wobei die Kurbelantriebsanordnung über Antriebsstäbe mit den Kraftabgabeelementen gekoppelt ist. Diese greifen insbesondere am mittleren Bereich der Kraftabgabeelemente an. Dabei ist die Kurbelantriebsanordnung in vorteilhafter Weise zur synchronen Bewegung aller Kraftabgabeelemente ausgebildet, damit eine gleichmäßige zielgerichtete Fortbewegung oder Greifbewegung oder Pumpleistung erreicht werden kann.to Generation of the reciprocating motion of the power delivery elements is suitable in particular one with an electric or fluid drive motor provided crank drive assembly, wherein the crank drive assembly via Drive rods is coupled to the power output elements. These engage in particular at the middle region of the power output elements at. In this case, the crank drive assembly is in an advantageous manner designed for synchronous movement of all power delivery elements, so that a uniform purposeful locomotion or Gripping movement or pump power can be achieved.

In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung, die sich insbesondere bei einer Ausbildung des Geräts als Fortbewegungsmittel für die Fortbewegung in Luft eignet, ist der am Grundkörper angeordnete Antriebsmotor mit einer der Zahl der Kraftabgabeelemente entsprechenden Anzahl von radial nach außen sich erstreckenden Antriebswellen antriebsgekoppelt und jede Antriebswelle weist an ihrem radial äußeren Endbereich einen von ihr angetriebenen, einen Antriebsstab bewegenden Kurbelantrieb als Bestandteil der Kurbelantriebsanordnung auf. Hierdurch lässt sich eine sehr leichtgewichtige Antriebsanordnung realisieren.In a first advantageous embodiment, in particular in a training of the device as a means of transportation is suitable for locomotion in air, which is the main body arranged drive motor with one of the number of power output elements corresponding number of radially outwardly extending Drive shafts are drive-coupled and each drive shaft indicates her radially outer end of one of her driven, a drive rod moving crank drive as a component the crank drive assembly. This can be a realize very lightweight drive arrangement.

In einer zweiten vorteilhaften Ausgestaltung, die sich insbesondere bei einer Ausbildung des Geräts als Fortbewegungsmittel für die Fortbewegung in Wasser eignet, enthält ein mit dem Grundkörper verbundenes Antriebsgehäuse die Kurbelantriebsanordnung, wobei sich vom Antriebsgehäuse aus zwei Führungsschlitten führende Linearführungen nach entgegengesetzten Seiten erstrecken. Dabei werden die Führungsschlitten von Kurbelstangen der Kurbelantriebsanordnung angetrieben und jeder Antriebsstab ist mit seinem vom Kraftabgabeelement entfernten Endbereich über zwei Koppelstäbe gelenkig mit den beiden Führungsschlitten verbunden, die beispielsweise scheiben- oder ringförmig ausgebildet sein können.In a second advantageous embodiment, in particular in a training of the device as a means of transportation suitable for locomotion in water contains a drive housing connected to the main body the crank drive assembly, extending from the drive housing two linear guide rails made of two guide carriages extend to opposite sides. In the process, the guide carriages become driven by crank rods of the crank drive assembly and everyone Drive rod is over with its remote from the power output element end two coupling rods articulated with the two guide carriages connected, for example, the disc or ring can be trained.

Zur asynchronen Bewegung der beiden Führungsschlitten weisen die Kurbelstangen zweckmäßigerweise unterschiedliche Angriffspunkte an einem rotierenden Kurbelelement der Kurbelantriebsanordnung auf. Durch Variation dieser Angriffspunkte lassen sich variable Bewegungsabläufe der Kraftabgabeelemente realisieren. Wenn die Angriffspunkte beispielsweise bei gleichem Abstand zur Drehachse des Antriebsmotors einen Winkel von 60° zueinander einnehmen, so wird eine kreisförmige Bewegung der Gelenkverbindungen zwischen den Antriebsstäben und den Koppelstäben erzielt.to Asynchronous movement of the two guide carriage point the crank rods expediently different Attack points on a rotating crank element of the crank drive assembly on. By varying these points of attack can be variable Implement movements of the power delivery elements. If the attack points, for example, at the same distance to the axis of rotation of the drive motor at an angle of 60 ° to each other, so will a circular movement of the joints between the drive rods and the coupling rods achieved.

Das Antriebsgehäuse ist zweckmäßigerweise mit dem Grundkörper über eine der Linearführungen verbunden, die sich bevorzugt im Wesentlichen in der Mittellängsachse des Geräts erstreckt. Durch dieses Antriebsgehäuse kann die Kurbelantriebsanordnung in einfacher Weise wasserdicht ausgebildet werden.The Drive housing is expediently with the main body via one of the linear guides connected, which preferably is substantially in the central longitudinal axis extends the device. Through this drive housing The crank drive assembly can be waterproof in a simple manner be formed.

Die eine wellenartige Bewegung ausführenden Kraftabgabeelemente bestehen in vorteilhafter Weise aus zwei federelastisch biegbaren Lamellen, von denen die radial äußere Lamelle schwenkbar am Grundkörper angebracht ist und die radial innere Lamelle über mehrere Verbindungssprossen mit der äußeren Lamelle verbunden ist. Dabei sind die freien vom Grundkörper entfernten Endbereiche der beiden Lamellen aneinander fixiert, wobei sich die Lamellen durch immer kürzer werdende Verbindungssprossen zum freien Ende hin immer mehr annähern. Hierdurch lassen sich in einfacher Weise die erwünschten fischflossenartigen Hin- und Herbewegungen erzielen, insbesondere, wenn die Verbindungssprossen jeweils gelenkig mit den Lamellen verbunden sind. Die fischflossenartigen Bewegungen der Kraftabgabeelemente werden auch insbesondere dadurch erreicht, dass die Antriebsstäbe jeweils mit einer Verbindungssprosse eines Kraftabgabeelements starr verbunden sind, vorzugsweise mit einer Verbindungssprosse im mittleren Bereich des jeweiligen Kraftabgabeelements. Diese Verbindungssprosse nimmt dann jeweils die gleiche Winkelstellung wie der damit verbundene Antriebsstab ein, so dass durch gegensinnige Verschiebung der beiden Lamellen die Endbereiche der Kraftabgabeelemente abwechselnd nach entgegengesetzten Seiten ausschwenken.The wave-like movement exporting force delivery elements are advantageously made of two resiliently flexible blades, of which the radially outer fin is pivotally mounted on the base body and the radially inner fin is connected via a plurality of connecting rungs with the outer fin. In this case, the free end remote from the body end portions of the two slats are fixed to each other, with the slats by ever shorter connecting rungs approach closer and closer to the free end. As a result, the desired fischflossenartigen back and forth movements can be achieved in a simple manner, in particular when the connecting rungs are each hingedly connected to the slats. The fischflossenartigen movements of the power delivery elements are also achieved in particular by the fact that the drive rods are each rigidly connected to a connecting rung of a force output element, preferably with a connecting rung in the central region of the respective force output element. This connecting rung then assumes in each case the same angular position as the drive rod connected therewith, so that the end areas of the force output elements alternately swivel towards opposite sides due to opposite displacement of the two slats.

Zur Richtungssteuerung des Geräts insbesondere bei einer Ausbildung als Fortbewegungsmittel ist in vorteilhafter Weise am oder im Grundkörper eine Masseelementanordnung motorisch positionierbar, die bevorzugt an wenigstens einem Stab angeordnet ist, der insbesondere an einer motorisch positionierbaren Taumelscheibe fixiert ist. Die Steuerung im drehdimensionalen Raum erfolgt dabei durch Gewichtsverlagerung.to Directional control of the device especially in training as a means of transport is advantageously on or in the body a Mass element arrangement can be positioned by motor, preferably on at least one rod is arranged, in particular on a motorized positionable swash plate is fixed. The control in the rotationally dimensional space is done by weight shifting.

Der Grundkörper ist bei einer Ausbildung des Geräts als Fortbewegungsmittel zweckmäßigerweise als Auftriebskörper ausgebildet und/oder weist wenigstens eine Auftriebskörper auf. Dadurch lässt sich die Gewichtskraft des gesamten Geräts in vorteilhafter Weise ganz oder teilweise kompensieren.Of the Basic body is at a training of the device as a means of transport expediently as Buoyancy formed and / or has at least one Floating on. This allows the weight the entire device advantageously in whole or in part compensate.

Der Grundkörper ist bevorzugt ballonartig oder halbkugelschalenförmig ausgebildet.Of the The main body is preferably balloon-like or hemispherical shell-shaped educated.

Zur Kommunikation und/oder zur Bewegungskoordination von mehreren als Fortbewegungsmittel ausgebildeten Geräten untereinander ist in vorteilhafter Weise eine elektronische Steuerung am oder im Grundkörper angeordnet, die mit einer drahtlosen Sende- und Empfangseinrichtung versehen ist. Diese weist bevorzugt Sende-LEDs und Empfangs-LEDs auf, die bevorzugt im lichtdurchlässig ausgebildeten Grundkörper angeordnet sind. Dadurch lassen sich auch optisch die Bewegungen des Geräts erfassen und nachvollziehen.to Communication and / or motion coordination of several as Means of training trained devices among themselves is advantageously an electronic control on or arranged in the base body, which is connected to a wireless transmission and receiving device is provided. This preferably has transmission LEDs and receive LEDs, preferably in translucent trained body are arranged. Leave it also visually capture the movements of the device and comprehend.

Zum Aufladen einer Akkuanordnung, die zum Betrieb des wenigstens einen Antriebsmotors und vorzugsweise weiteren elektrischen Verbrauchern erforderlich ist, befindet sich am Grundkörper, vorzugsweise an seinem oberen Endbereich, eine elek trische Kontaktanordnung, die zum Kontaktieren einer anfahrbaren Ladestation ausgebildet ist, wobei eine Ladesteuereinrichtung zum Aufladen der Akkuanordnung dient. In Verbindung mit der elektronischen Steuerung und der Sende- und Empfangseinrichtung kann dadurch die Ladestation automatisch angefahren werden.To the Charging a battery arrangement, the operation of the at least one Drive motor and preferably further electrical consumers is required, located on the body, preferably at its upper end region, an electric contact arrangement, which is designed to contact an approachable charging station, wherein a charging control means for charging the battery arrangement serves. In conjunction with the electronic controller and the transmitter and receiving device can thereby start the charging station automatically become.

An den freien Enden der Kraftabgabeelemente bei einer Ausbildung des Geräts als Fortbewegungsmittel befinden sich zweckmäßigerweise flossenartige Flächenelemente, die den Vortrieb verbessern.At the free ends of the power delivery elements in an embodiment of the Device as a means of locomotion are expediently fin-like surface elements that improve propulsion.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Two Embodiments of the invention are in the drawing shown and in the following description in more detail explained. Show it:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich bei einer Ausbildung des Geräts als Fortbewegungsmittel vor allem für die Fortbewegung in Luft eignet, 1 a first embodiment of the invention, which is suitable in a training of the device as a means of transport, especially for locomotion in air,

2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich bei einer Ausbildung des Geräts als Fortbewegungsmittel insbesondere zur Fortbewegung im Wasser eignet und 2 A second embodiment of the invention, which is suitable in a design of the device as a means of transport, in particular for locomotion in the water and

3 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der elektrischen Komponenten gemäß den beiden Ausführungsbeispielen. 3 a block diagram for explaining the electrical components according to the two embodiments.

Das in 1 als erstes Ausführungsbeispiel dargestellte elektrisch angetriebene Gerät ist als Fortbewegungsmittel ausgebildet und weist eine äußere Gestalt ähnlich einer Qualle auf. Es besitzt einen kugelförmigen Grundkörper 10, an dessen Umfangslinie mit größtem Durchmesser 8 tentakelartige, federelastisch biegbare Kraftabgabeelemente 11 als Vortriebselemente schwenkbar, beispielsweise gelenkig schwenkbar angebracht sind. Die Zahl dieser gleichmäßig über den Umfang verteilten Kraftabgabeelemente 11 ist selbstverständlich nicht auf die Zahl 8 beschränkt, sondern variabel wählbar. Auch die Anbringung kann von der Umfangslinie mit größtem Durchmesser abweichen.This in 1 The electrically driven device shown as the first embodiment is designed as a means of locomotion and has an outer shape similar to a jellyfish. It has a spherical base body 10 , on its circumference with the largest diameter 8th tentacle-like, elastically bendable power delivery elements 11 pivotable as propulsion elements, for example articulated pivotally mounted. The number of these distributed uniformly over the circumference force delivery elements 11 Of course, that's not the number 8th limited but variable selectable. Also, the attachment may differ from the circumference line with the largest diameter.

Die Kraftabgabeelemente 11, von denen zur Vereinfachung nur drei vollständig dargestellt sind, bestehen jeweils im Wesentlichen aus zwei Lamellen 12, 13, beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial, von denen die radial äußere Lamelle 12 gelenkig mit dem Grundkörper 10 verbunden ist. Die radial innere Lamelle 13 ist über mehrere Verbindungssprossen 14 bis 20 mit der äußeren Lamelle 12 verbunden. Die freien, vom Grundkörper 10 entfernten Endbereiche der beiden Lamellen 12, 13 sind aneinander fixiert und tragen dort ein flossenartiges Flachelement 21, das zur Verbesserung des Vortriebs dient. Die Lamellen 12, 13 nähern sich durch immer kürzer werdende Verbindungssprossen 14 bis 20 zum freien Ende hin immer mehr einander an. Die radial äußere Lamelle 12 verbreitert sich zur Verbindungsstelle am Grundkörper 10 hin, um die Formstabilität zu verbessern. Die radial innere Lamelle 13 benötigt eine solche Verbreiterung nicht, kann sie jedoch gleichwohl aufweisen. Die Verbindungssprossen 14 bis 20 sind jeweils gelenkig mit den Lamellen 12, 13 verbunden.The power delivery elements 11 , of which only three are shown completely for the sake of simplicity, each consist essentially of two lamellae 12 . 13 , For example, of a plastic material, of which the radially outer fin 12 articulated with the main body 10 connected is. The radially inner lamella 13 is over several connecting rungs 14 to 20 with the outer lamella 12 connected. The free, from the main body 10 remote end portions of the two slats 12 . 13 are fixed to each other and carry there a fin-like flat element 21 , which serves to improve the propulsion. The slats 12 . 13 approach through ever shorter connecting rungs 14 to 20 towards the free end more and more each other. The radially outer lamella 12 widens to the junction on the body 10 to improve dimensional stability. The radially inner lamella 13 however, it does not need such broadening, but it may nevertheless have it. The connecting rungs 14 to 20 are each articulated with the slats 12 . 13 connected.

Am unteren Ende des Grundkörpers 10 ist eine Antriebseinheit 22 angeordnet. Diese lediglich schematisch dargestellte Antriebseinheit 22 enthält in nicht dargestellter Weise einen elektrischen Antriebsmotor, der über ein ebenfalls nicht dargestelltes Getriebe, beispielsweise ein Kegelradgetriebe 8 radial sich nach außen erstreckende Antriebswellen 23 antreibt. Diese Antriebswellen können beispielsweise in Führungsrohren angeordnet sein oder frei verlaufen. Mit ihren freien radial äußeren Enden treiben die Antriebswellen 23 jeweils über Getriebe 24, die wiederum als Kegelradgetriebe ausgebildet sein können, eine Kurbel 25 von Kurbelantrieben 26 an. Diese bilden zusammen eine Kurbelantriebsanordnung für die Kraftabgabeelemente 11. Das freie Ende der Kurbel 25, das im Betrieb eine gestrichelt dargestellte Kreislinie 27 durch läuft, ist gelenkig mit einem Antriebsstab 28 verbunden, der starr mit einer der Verbindungssprossen, nämlich der Verbindungssprosse 17 verbunden ist. Durch die kurbelartige Bewegung werden dadurch die Kraftabgabeelemente 11 jeweils über die Verbindungssprosse 17 fischflossenartig hin und herbewegt, wobei sich die Kraftabgabeelemente 11 jeweils abwechselnd in die beiden entgegengesetzten Richtungen krümmen. Dies ist im eingangs angegebenen Stand der Technik oder beispielsweise in der EP 10 40 999 A2 näher beschrieben. Allerdings sind dort beide Lamellen 12, 13 im Unterschied zur hier beschriebenen Ausführung an einem Körper fixiert, so dass sich geringfügig andere Bewegungsabläufe ergeben. Durch die fischschwanzflossenartigen Bewegungen der Kraftabgabeelemente 11 wird unterstützt durch die Flachelemente 21 ein Vortrieb erzeugt, der das Fortbewegungsmittel in der Anordnung gemäß 1 nach oben bewegt.At the bottom of the main body 10 is a drive unit 22 arranged. This drive unit shown only schematically 22 contains in a manner not shown an electric drive motor, via a likewise not shown gear, such as a bevel gear 8th radially outwardly extending drive shafts 23 drives. These drive shafts can be arranged for example in guide tubes or run freely. With their free radially outer ends drive the drive shafts 23 each via gear 24 , which in turn may be formed as bevel gear, a crank 25 of crank drives 26 at. These together form a crank drive arrangement for the power output elements 11 , The free end of the crank 25 , which in operation is a dashed circle 27 Runs through, is articulated with a drive rod 28 connected rigidly with one of the connecting rungs, namely the connecting rung 17 connected is. Due to the crank-like movement thereby the power delivery elements 11 each via the connecting rung 17 fish-fin-like reciprocating, with the power delivery elements 11 each turn alternately in the two opposite directions. This is in the above-mentioned prior art or for example in the EP 10 40 999 A2 described in more detail. However, there are both slats 12 . 13 fixed in contrast to the embodiment described here on a body, so that result in slightly different movements. By the fishtail fin-like movements of the power delivery elements 11 is supported by the flat elements 21 generates a propulsion, the means of transportation in the arrangement according to 1 moved upwards.

Am oberen Ende des Grundkörpers 10 befindet sich eine elektromotorisch betätigbare Positioniereinrichtung für ein am freien Ende eines Pendelstabs 30 angeordnetes Masseelement 31. Der Raumwinkel des Pendelstabs 30 und damit die Position des Masseelements 31 lässt sich durch diese Positioniereinrichtung 29 verändern, die beispielsweise eine motorisch positionierbare Taumelscheibe enthält, an der der Pendelstab 30 angebracht ist. Durch Gewichtsverlagerung des Masseelements 31 lässt sich das Fortbewegungsmittel steuern. Die Richtung der Auslenkung bestimmt die Veränderung der Bewegungsrichtung.At the upper end of the body 10 is an electric motor actuable positioning for a free end of a pendulum rod 30 arranged mass element 31 , The solid angle of the pendulum rod 30 and thus the position of the mass element 31 can be passed through this positioning device 29 change, for example, contains a motorized swashplate on which the pendulum rod 30 is appropriate. By shifting the weight of the mass element 31 can control the means of transportation. The direction of the deflection determines the change in the direction of movement.

In der Positioniereinrichtung 29 oder in der Antriebseinheit 22 kann sich in nicht dargestellter Weise noch ein drahtloser Empfänger zur Fernsteuerung und zur Bewegungssteuerung des Fortbewegungsmittels befinden. Weiterhin ist dort ein elektrischer Akku bzw. eine Speicherbatterie zum Betrieb der elektromotorischen Antriebe enthalten.In the positioning device 29 or in the drive unit 22 may be in a manner not shown nor a wireless receiver for remote control and motion control of the means of locomotion. Furthermore, there is an electric battery or a storage battery for operating the electric motor drives included.

Zur Fortbewegung in Luft kann der Grundkörper 10 beispielsweise ballonartig ausgebildet sein und eine einen Auftrieb bewirkende Gasfüllung enthalten. Der Auftrieb wird dann zweckmäßigerweise so eingestellt, dass er die Gewichtskraft ausgleicht oder nahezu ausgleicht, so dass nach dem Abschalten der Antriebseinheit 22 das Fortbewegungsmittel schwerkraftbedingt nach unten sinkt.To move in air, the main body 10 for example, be formed balloon-like and contain a buoyancy causing gas filling. The buoyancy is then suitably adjusted so that it compensates for the weight or almost compensates, so that after switching off the drive unit 22 the means of transport decreases due to gravity down.

Die Kraftabgabeelemente 11 können bei einer einfacheren Ausführung auch einfacher konstruiert sein und beispielsweise nur aus einer Lamelle bestehen. Der Bewegungsablauf zur Erzeugung eines Vortriebs ist dann allerdings ungünstiger.The power delivery elements 11 can also be designed simpler in a simpler design and, for example, only consist of a lamella. The sequence of movements for generating a propulsion is then less favorable.

Das in 2 als zweites Ausführungsbeispiel dargestellte ebenfalls als Fortbewegungsmittel ausgebildete Gerät eignet sich vor allem für die Fortbewegung in Wasser und weist ebenfalls eine quallenartige Gestalt auf, wobei jedoch prinzipiell sowohl das Fortbewegungsmittel gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wie auch das Fortbewegungsmittel gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in Wasser und in Luft einsetzbar sind. In 2 sind gleiche oder gleich wirkende Bauteile und Baugruppen wie beim ersten Ausführungsbeispiel mit denselben Bezugszeichen versehen und nicht nochmals beschrieben.This in 2 As a second embodiment also shown as a means of transport trained device is especially suitable for locomotion in water and also has a jellyfish-like shape, but in principle both the means of locomotion according to the first embodiment, as well as the means of transport according to the second embodiment in water and in air can be used. In 2 are the same or equivalent components and assemblies as in the first embodiment provided with the same reference numerals and not described again.

Ein Grundkörper 40 ist halbkugelschalenförmig geformt, wobei entlang einer Umfangslinie ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel acht Kraftabgabeelemente 11 gelenkig angebracht sind. Diese entsprechen dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass sie nicht nochmals beschrieben werden müssen.A basic body 40 is hemispherical shell-shaped, along a circumferential line similar to the first embodiment, eight power output elements 11 are hinged. These correspond to the first embodiment, so that they need not be described again.

Ein wasserdicht ausgebildetes Antriebsgehäuse 41 enthält einen elektromotorisch angetriebenen Kurbelantrieb 42. Von diesem Antriebsgehäuse 41 aus erstrecken sich nach entgegengesetzten Seiten Linearführungen 43, 44, die jeweils aus zwei parallelen Führungsstangen bestehen. An diesen Linearführungen 43, 44 sind zwei Führungsschlitten 45, 46 verschiebbar geführt. Diese sind beispielsweise ring- oder scheibenförmig ausgebildet und besitzen in nicht näher dargestellter Weise Durchgangsöffnungen für die Linearführungen 43, 44. Die eine Linearführung 43 erstreckt sich in Richtung des Grundkörpers 40 und ist an diesem fixiert, so dass die Linearführung 43 gleichzeitig zur Fixierung des Antriebsgehäuses 41 am Grundkörper 40 dient. Zusätzliche oder alternative Befestigungsmittel sind selbstverständlich ebenfalls möglich.A waterproof trained drive housing 41 contains an electric motor driven crank drive 42 , From this drive housing 41 out to opposite sides extend linear guides 43 . 44 , each consisting of two parallel guide rods. On these linear guides 43 . 44 are two guide carriages 45 . 46 slidably guided. These are, for example, annular or disc-shaped and have in a manner not shown passage openings for the linear guides 43 . 44 , The one linear guide 43 extends in the direction of the main body 40 and is fixed to this, so that the linear guide 43 at the same time for fixing the drive housing 41 at the base body 40 serves. Of course, additional or alternative attachment means are also possible.

Ein um eine Drehachse A rotierendes Kurbelelement 47 des Kurbelantriebs 42 ist gelenkig mit zwei Kurbelstangen 48, 49 zur Linearbewegung der beiden Führungsschlitten 45, 46 entlang der Linearführungen 43, 44 verbunden. Jeweils mit den Verbindungssprossen 17 der Kraftabgabeelemente 11 starr verbundene Antriebsstäbe 50 sind jeweils über zwei Koppelstäbe 51, 52 gelenkig mit den beiden Führungsschlitten 45, 46 verbunden.A rotating about a rotational axis A crank element 47 of the crank drive 42 is articulated with two connecting rods 48 . 49 for the linear movement of the two guide carriages 45 . 46 along the linear guides 43 . 44 connected. Each with the connecting rungs 17 the power delivery elements 11 rigidly connected drive rods 50 each have two coupling rods 51 . 52 articulated with the two guide carriages 45 . 46 connected.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel greifen die Kurbelstangen 48, 49 an Gelenkstellen des Kurbelelements 47 an, die denselben Abstand zur Drehachse A aufweisen und die um einen Winkel von 60° zueinander versetzt sind. Bei einer solchen Anlenkung der Kurbelstangen 48, 49 führen die Führungsschlitten 45, 46 eine asynchrone Bewegung aus, die bewirken, dass die Gelenkverbindungsstellen zwischen den Antriebsstäben 50 und den Koppelstäben 51, 52 eine Kreisbewegung beschreiben, wie dies auch im ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist, wobei die Kreisbewegung gestrichelt dargestellt ist. Durch Veränderung des Winkels zwischen den Angriffspunkten der Kurbelstangen 48, 49 am Kurbelelement 47 und/oder durch Veränderung der Abstände zur Drehachse A kann die Bewegung der Gelenkverbindungen zwischen den Antriebsstäben 50 und den Koppelstäben 51, 52 verändert werden, beispielsweise zu Ellipsenbewegungen. Hierdurch kann ebenfalls die Vortriebsbewegung der Kraftabgabeelemente 11 verändert und optimiert werden, wobei auch eine motorische Winkelverstellung realisierbar ist, durch die eine optimierte Anfangsbewegung der Kraftabgabeelemente 11 und bei aufgenommener Fortbewegungsgeschwindigkeit eine optimierte Fahrbewegung realisiert werden kann.In the illustrated embodiment, the crank rods 48 . 49 at joints of the crank element 47 at, which have the same distance from the axis of rotation A and which are offset by an angle of 60 ° to each other. In such an articulation of the crank rods 48 . 49 lead the guide carriages 45 . 46 an asynchronous motion that causes the articulation joints between the drive rods 50 and the coupling rods 51 . 52 Describe a circular motion, as is the case in the first embodiment, wherein the circular motion is shown in dashed lines. By changing the angle between the points of attack of the crank rods 48 . 49 on the crank element 47 and / or by changing the distances to the axis of rotation A, the movement of the joints between the drive rods 50 and the coupling rods 51 . 52 be changed, for example, elliptical movements. This also allows the propulsion movement of the power delivery elements 11 be changed and optimized, with a motorized angle adjustment can be realized by the optimized initial movement of the power delivery elements 11 and when recorded travel speed an optimized travel movement can be realized.

Eine gestrichelte schematische Darstellung eines über einen Antriebsstab 50 und zwei Koppelstäbe 51, 52 angetriebenen Kraftabgabeelements 11 zeigt die Veränderung der Gestalt und Position eines Kraftabgabeelements 11 bei einer anderen Position der beiden Führungsschlitten 45, 46. Bei der fischflossenartigen Bewegung der Kraftabgabeelemente 11 verändert sich deren Krümmung jeweils nacheinander in entgegengesetzte Richtungen.A dashed schematic illustration of a drive rod 50 and two coupling rods 51 . 52 driven power delivery element 11 shows the change in the shape and position of a power delivery element 11 at a different position of the two guide carriages 45 . 46 , In the fischflossenartigen movement of the power delivery elements 11 their curvature changes sequentially in opposite directions.

Auch das zweite Ausführungsbeispiel besitzt eine Positioniereinrichtung 53 im Grundkörper 40 zur Positionierung einer vier Masseelemente 55 tragende Anordnung von vier Pendelstäben 54, um die Bewegungsrichtung des Fortbewegungsmittels verändern zu können. Da sich die Linearführungen 43, 44 in der symmetrischen Mittelachse des Fortbewegungsmittels befin den, müssen hier die Masseelemente 55 symmetrisch um die Mitte herum angeordnet sein. Von den vier Pendelstäben 54 und vier Masseelementen 55 sind in der Darstellung gemäß 2 nur zwei erkennbar. Die Anzahl ist selbstverständlich nicht auf die Zahl vier beschränkt.The second embodiment also has a positioning device 53 in the main body 40 for positioning a four mass elements 55 carrying arrangement of four pendulum rods 54 to be able to change the direction of movement of the means of transport. As the linear guides 43 . 44 in the symmetrical central axis of the means of locomotion, the mass elements must be here 55 be arranged symmetrically around the middle. Of the four pendulum rods 54 and four mass elements 55 are in the illustration according to 2 only two recognizable. Of course, the number is not limited to the number four.

Das wasserdichte Antriebsgehäuse 41 enthält eine zentrale elektronische Steuerung 56, die beispielsweise einen Microcontroller enthält. Selbstverständlich kann diese elektronische Steuerung 56 auch an anderer Stelle angeordnet sein und dort wasserdicht abgeschirmt sei, falls sich das Fortbewegungsmittel im Wasser bewegen soll. Die elektronische Steuerung 56 beinhaltet eine Kommunikationseinrichtung zur Kommunikation mit anderen entsprechenden Fortbewegungsmitteln. Hierzu sind im Grundkörper 40 auf einer Ringplatine 57 eine Vielzahl von Sende-LEDs 58 und mehrere Empfangs-LEDs 59 angeordnet. Die Anordnung ist dabei so gewählt, dass das Senden und Empfangen von Lichtsignalen oder Infrarotsignalen möglichst in allen Richtungen möglich ist. Hierzu ist der Grundkörper 40 lichtdurchlässig ausgebildet. Durch die Kommunikation wird erreicht, dass Kollisionen zwischen mehreren sich im gleichen Bereich oder Schwarm bewegenden Fortbewegungsmitteln verhindert werden. An die elektronische Steuerung 56 ist auch ein Drucksensor 60 angeschlossen, über den die Wassertiefe ermittelt werden kann, in der sich das Fortbewegungs mittel jeweils aufhält. Diese Information wird zusätzlich in die Berechnung zur Vermeidung von Kollisionen eingebunden.The waterproof drive housing 41 contains a central electronic control 56 which contains, for example, a microcontroller. Of course, this electronic control 56 be arranged elsewhere and there waterproof shielded, if the means of transportation should move in the water. The electronic control 56 includes a communication device for communicating with other corresponding means of locomotion. These are in the main body 40 on a ring board 57 a variety of transmit LEDs 58 and several receive LEDs 59 arranged. The arrangement is chosen so that the transmission and reception of light signals or infrared signals possible in all directions possible. For this is the main body 40 transparent. The communication is achieved that collisions between several moving in the same area or swarm means of transport are prevented. To the electronic control 56 is also a pressure sensor 60 connected via which the water depth can be determined, in which the means of locomotion resides in each case. This information is also included in the collision avoidance calculation.

Zur Bereitstellung der Betriebsspannung für die elektrischen Antriebsmotoren 61, 62 für den Kurbelantrieb 42 und die Positioniereinrichtung 53 sowie für die übrigen elektrischen Verbraucher, wie beispielsweise die elektronische Steuerung 56 selbst dient ein Akku 63 oder eine entsprechende elektrische Speichereinrichtung. Der Grundkörper 40 besitzt an seiner Oberseite eine elektrische Kontaktanordnung 64, die zur Kontaktierung an einer nicht dargestellten Ladestation dient. Mit der Kommunikationseinrichtung kann die Position der Ladestation angefahren werden, wobei die Information über die jeweilige Wassertiefe hierzu ebenfalls erforderlich sein kann. Bei mehreren Fortbewegungsmitteln und gegebenenfalls mehreren Ladestationen kann das Anfahren einer Ladestation in Abhängigkeit des Ladezustands des Akkus 63 erfolgen, der ebenfalls durch die elektronische Steuerung 56 erfasst und ausgewertet wird. Jeweils dasjenige Fortbewegungsmittel, bei dem der Akku 63 den niedrigsten Ladezustand aufweist, ist bevorzugt berechtigt, eine Ladestation anzufahren. Durch das beschriebene Kollisionsvermeidungssystem wird auch verhindert, dass sich Kollisionen beim Anfahren einer Ladestation ergeben. Eine in der elektronischen Steuerung 56 integrierte Ladesteuereinrichtung dient zur optimalen Aufladung des Akkus 63.To provide the operating voltage for the electric drive motors 61 . 62 for the crank drive 42 and the positioning device 53 as well as for the other electrical consumers, such as the electronic control 56 even a battery is used 63 or a corresponding electrical storage device. The main body 40 has on its upper side an electrical contact arrangement 64 , which serves for contacting at a charging station, not shown. With the communication device, the position of the charging station can be approached, the information about the respective depth of water may also be required for this purpose. In the case of several means of transportation and possibly several charging stations, starting up of a charging station may depend on the state of charge of the battery 63 done by the electronic control as well 56 recorded and evaluated. In each case the means of transport in which the battery 63 has the lowest state of charge, is preferably entitled to start a charging station. The collision avoidance system described also prevents collisions when starting a charging station. One in the electronic control 56 Integrated charging control device is used for optimal charging of the battery 63 ,

Die Ladesteuereinrichtung und die Kommunikationseinrichtung können selbstverständlich auch als separate Module neben der elektronischen Steuerung 56 ausgebildet sein oder in dieser integriert sein.The charging control device and the communication device can of course also as separate modules in addition to the electronic control 56 be formed or integrated in this.

Die elektronische Steuerung 56 kann auch Speicherinformationen über eine vorgegebene Fahrtroute und/oder einen vorgegebenen Bewegungsablauf enthalten. Weiterhin kann eine Empfangseinrichtung vorgesehen sein, um gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die Bewegung des Fortbewegungsmittels zu steuern oder zu beeinflussen.The electronic control 56 can also store information about a given driving Troute and / or a predetermined movement included. Furthermore, a receiving device may be provided to control or influence the movement of the means of transport according to the first embodiment.

Die in Verbindung mit dem zweiten Ausführungsbeispiel beschriebenen elektrischen und elektronischen Einrichtungen können selbstverständlich auch beim ersten Ausführungsbeispiel realisiert sein.The described in connection with the second embodiment Of course, electrical and electronic equipment can also be used be realized in the first embodiment.

Bei einer Ausbildung des Geräts als Pumpe oder als Greiferanordnung, insbesondere in Verbindung mit einer Rundtaktvorrichtung, sind die Kraftabgabeelemente 11 entsprechend ihrer jeweiligen Funktion als Pumpenelemente bzw. Greifer ausgebildet. Eine Masseelementanordnung zur Bewegungssteuerung ist dabei nicht vorgesehen. Eine Fernsteuerung kann ebenfalls vorgesehen sein, jedoch entfallen selbstverständlich alle Mittel zur Kollisionsvermeidung und zum Anfahren einer Lade station. Als Antriebsmotoren können sowohl elektrische, wie auch fluidische Antriebe eingesetzt werden.In an embodiment of the device as a pump or as a gripper arrangement, in particular in conjunction with a rotary indexing device, are the power delivery elements 11 formed according to their respective function as pump elements or gripper. A mass element arrangement for motion control is not provided. A remote control can also be provided, but of course eliminates all means for collision avoidance and for starting a loading station. As drive motors, both electrical and fluidic drives can be used.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 202006006115 [0001]
- EP 1040999 A2 [0024]

Claims

Electrically or fluidly driven device for power output with a base body ( 10 ; 40 ), distributed over the circumference of several tentacle-like, resiliently bendable force delivery elements ( 11 ) are arranged pivotally, which are designed according to the drive principle of a fish motor in each case substantially perpendicular to obliquely to the longitudinal axis of the device back and forth.

Apparatus according to claim 1, characterized that it as a pump or gripper device in particular in connection is formed with a rotary indexing device.

Apparatus according to claim 1, characterized in that it is designed as a means of transport and that the power delivery elements ( 11 ) are formed as driving elements.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that one with a fluidic or electric drive motor ( 61 ) provided crank drive assembly ( 26 ; 42 ) for reciprocating each with a force tabgabeelement ( 11 ) coupled drive rods ( 28 ; 50 ) is trained.

Apparatus according to claim 4, characterized in that the drive rods ( 28 ; 50 ) at the central region of the power output elements ( 11 attack).

Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that the crank drive assembly ( 26 ; 42 ) for the synchronous movement of all power output elements ( 11 ) is trained.

Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the on the main body ( 10 ) arranged drive motor with one of the number of power delivery elements ( 11 ) corresponding number of radially outwardly extending drive shafts ( 23 ) is drive-coupled, and that each drive shaft ( 23 ) at its radially outer end portion driven by it, a drive rod ( 28 ) moving crank drive as part of the crank drive assembly ( 26 ) having.

Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that one with the main body ( 40 ) connected drive housing ( 41 ) the crank drive assembly ( 42 ) contains, that from the drive housing ( 41 ) of two guide carriages ( 45 . 46 ) leading linear guides ( 43 . 44 ) extend to opposite sides, the guide carriages ( 45 . 46 ) of connecting rods ( 48 . 49 ) of the crank drive assembly ( 42 ), and that each drive rod ( 50 ) with its from the power output element ( 11 ) end portion via two coupling rods ( 51 . 52 ) hinged with the two guide carriages ( 45 . 46 ) connected is.

Apparatus according to claim 8, characterized in that the connecting rods ( 48 . 49 ) for the asynchronous movement of the two guide carriages ( 45 . 46 ) different attack points on a rotating crank element ( 47 ) of the crank drive assembly ( 42 ) exhibit.

Apparatus according to claim 9, characterized in that the engagement points at the same distance from the axis of rotation (A) of the drive motor ( 61 ) take an angle of 60 ° to each other.

Device according to one of claims 8 to 10, characterized in that the drive housing ( 41 ) with the basic body ( 40 ) via one of the linear guides ( 43 ) connected is.

Device according to one of claims 8 to 11, characterized in that the linear guides ( 43 . 44 ) extend substantially in the central longitudinal axis of the device.

Apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the force-output elements ( 11 ) made of two elastically bendable slats ( 12 . 13 ), of which the radially outer lamella ( 12 ) pivotable on the base body ( 10 ; 40 ) and the radially inner lamella ( 13 ) over several connecting rungs ( 14 to 20 ) with the outer lamella ( 12 ), and that the free ones from the main body ( 10 ) remote end portions of the two slats ( 12 . 13 ) are fixed to one another, whereby the lamellae ( 12 . 13 ) by ever shorter connecting rungs ( 14 to 20 ) approach more and more towards the free end.

Apparatus according to claim 13, characterized in that the connecting rungs ( 14 to 20 ) each articulated with the slats ( 12 . 13 ) are connected.

Apparatus according to claim 13 or 14 together with any one of claims 4 to 12, characterized in that the drive rods ( 28 ; 50 ) each with a connecting rung ( 17 ) of a force delivery element ( 11 ) are rigidly connected, preferably with a connecting rung ( 17 ) in the middle region of the respective force delivery element ( 11 ).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that on or in the base body ( 10 ; 40 ) a mass element arrangement ( 31 ; 55 ) by means of a positioning device ( 29 ; 53 ) is arranged motor positionable.

Apparatus according to claim 16, characterized gekenn characterized in that the mass element arrangement ( 31 ; 55 ) on at least one rod ( 30 ; 54 ) is arranged, in particular on a motorized swash plate in the positioning ( 29 ; 53 ) is fixed.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that it is designed as a means of locomotion and that the basic body ( 10 ; 40 ) is designed as a buoyant body and / or has at least one buoyant body.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the basic body ( 10 ; 40 ) is formed balloon-like or hemispherical shell-shaped.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that an electronic control ( 56 ) on or in the main body ( 10 ; 40 ) arranged with a wireless transmitting and receiving device ( 58 . 59 ) is provided for communication and / or coordination of movement of several trained as means of transport among themselves devices.

Apparatus according to claim 20, characterized in that the transmitting and receiving device ( 58 . 59 ) Transmitting LEDs and receiving LEDs, in particular in the light-transmissive body ( 40 ) are arranged.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that a radio remote control for motion control of the device is provided.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that it is designed as a means of locomotion and that on the base body ( 40 ), preferably at its upper end region, an electrical contact arrangement ( 64 ), which is designed to contact an approachable charging station, wherein a charging control device for charging a battery arrangement ( 63 ) for operating the at least one drive motor ( 61 . 62 ) And preferably further electrical consumers is provided.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that it is designed as a means of transport and that at the free ends of the power output elements ( 11 ) fin-like surface elements ( 21 ) are mounted.