DE102010056607A1 - Continuous or quasi-continuous kinematic chain comprises sensor system for detecting spatial configuration of kinematic chain, which has spatial sequence of flexible segments - Google Patents

Continuous or quasi-continuous kinematic chain comprises sensor system for detecting spatial configuration of kinematic chain, which has spatial sequence of flexible segments Download PDF

Info

Publication number
DE102010056607A1
DE102010056607A1 DE201010056607 DE102010056607A DE102010056607A1 DE 102010056607 A1 DE102010056607 A1 DE 102010056607A1 DE 201010056607 DE201010056607 DE 201010056607 DE 102010056607 A DE102010056607 A DE 102010056607A DE 102010056607 A1 DE102010056607 A1 DE 102010056607A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
kinematic chain
continuous
chain
segments
rotation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE201010056607
Other languages
German (de)
Inventor
Roland Behrens
Dr. Elkmann Norbert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority to DE201010056607 priority Critical patent/DE102010056607A1/en
Publication of DE102010056607A1 publication Critical patent/DE102010056607A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J18/00Arms
    • B25J18/06Arms flexible

Abstract

The continuous or quasi-continuous kinematic chain comprises a sensor system for recording a spatial configuration of the kinematic chain, which has a spatial sequence of flexible segments (2). A rigid limiting element (3) is provided between two adjacent segments and at the ends of the sequence. The limiting elements are connected with each other by a connecting element (7). An independent claim is also included for a method for detecting a spatial configuration of a continuous or quasi-continuous kinematic chain.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine kontinuierliche oder quasikontinuierliche kinematische Kette mit einem sensorischen System zur Erfassung einer räumlichen Konfiguration der kinematischen Kette. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Erfassen einer räumlichen Konfiguration einer derartigen Kette.The invention relates to a continuous or quasi-continuous kinematic chain with a sensory system for detecting a spatial configuration of the kinematic chain. The invention also relates to a method for detecting a spatial configuration of such a chain.
  • Unter einer diskreten kinematischen Kette wird im Folgenden ein System aus starren Körpern verstanden, die durch bewegliche Gelenke miteinander verbunden sind, wobei die Gelenke jeweils nur einen Freiheitsgrad aufweisen. Ein Beispiel sind Industrieroboterarme mit sechs Drehgelenken, deren Drehwinkel jeweils einen unabhängigen Freiheitsgrad des Roboterarms darstellen. Zu jedem Punkt innerhalb des Arbeitsraums eines derartigen Roboterarms gehört dann ein eindeutig bestimmter Satz von sechs Drehwinkeln. Dabei ist der Arbeitsraum einer kinematischen Kette definiert durch alle Raumpunkte, die die kinematische Kette mit einem Ende erreichen kann, wenn ihr anderes Ende ortsfest ist. Eine typische Eigenschaft von diskreten kinematischen Ketten ist, dass ihre Konfigurationsräume nicht überbestimmt sind, dass also jedem Punkt im Arbeitsraum einer diskreten kinematischen Kette genau eine Einstellung der Gelenke entspricht. In bestimmten Fällen können die Konfigurationsräume geringfügig überbestimmt sein, so dass es also Bereiche im Arbeitsraum gibt, in denen eine geringe Anzahl von Freiheitsgraden der Kette frei einstellbar sind. Der Konfigurationsraum einer kinematischen Kette wird gebildet durch alle möglichen Konfigurationen einer kinematischen Kette. Dabei sind die Konfigurationen (Punkte im Konfigurationsraum) der kinematischen Kette jeweils durch die Werte bzw. Einstellungen der Freiheitsgrade der kinematischen Kette, wie etwa die Gelenkeinstellungen einer diskreten kinematischen Kette, definiert.In the following, a discrete kinematic chain is understood to mean a system of rigid bodies which are connected to one another by movable joints, the joints each having only one degree of freedom. An example are industrial robot arms with six hinges whose rotation angles each represent an independent degree of freedom of the robot arm. To each point within the working space of such a robot arm then belongs a clearly defined set of six angles of rotation. In this case, the working space of a kinematic chain is defined by all points in space that the kinematic chain can reach with one end when its other end is stationary. A typical property of discrete kinematic chains is that their configuration spaces are not overdetermined, so that each point in the working space of a discrete kinematic chain corresponds to exactly one adjustment of the joints. In certain cases, the configuration spaces may be slightly over-determined, so that there are areas in the workspace in which a small number of degrees of freedom of the chain are freely adjustable. The configuration space of a kinematic chain is formed by all possible configurations of a kinematic chain. The configurations (points in the configuration space) of the kinematic chain are respectively defined by the values or settings of the degrees of freedom of the kinematic chain, such as the joint settings of a discrete kinematic chain.
  • Im Gegensatz hierzu wird unter einer kontinuierlichen oder quasikontinuierlichen kinematischen Kette eine räumliche Abfolge von flexiblen Segmenten verstanden. Diese flexiblen Segmente weisen jeweils eine Vielzahl von Freiheitsgraden auf. Die Konfigurationsräume kontinuierlicher und quasikontinuierlicher kinematischer Ketten sind hochgradig überbestimmt, das heißt, in den meisten Punkten innerhalb ihrer Arbeitsräume ist eine Vielzahl von Freiheitsgraden frei einstellbar. Kontinuierliche und quasikontinuierlichen kinematischen Ketten bezeichnet man aufgrund dieser Eigenschaft häufig auch als „kinematisch hyperredundant”.In contrast, a continuous or quasi-continuous kinematic chain is understood to mean a spatial sequence of flexible segments. These flexible segments each have a plurality of degrees of freedom. The configuration spaces of continuous and quasi-continuous kinematic chains are highly overdetermined, that is, in most points within their work spaces, a variety of degrees of freedom are freely adjustable. On account of this property, continuous and quasi-continuous kinematic chains are often also called "kinematically hyperredundant".
  • Eine kontinuierliche oder quasikontinuierliche kinematische Kette ist also aufgrund einer Vielzahl von Freiheitsgraden der Kette entlang ihres Verlaufs in ihrer räumlichen Konfiguration hochgradig flexibel bzw. veränderlich. Dabei können sich ihre einzelnen Segmente in der Regel in ihren Längen wie auch in ihrer Krümmung (Form) kontinuierlich verändern.A continuous or quasi-continuous kinematic chain is therefore highly flexible or changeable in its spatial configuration due to a large number of degrees of freedom of the chain along its course. As a rule, their individual segments can vary continuously in their lengths as well as in their curvature (shape).
  • Die Segmente einer quasikontinuierlichen Kette weisen einzelne Gelenke entlang des Verlaufs der Kette auf. Diese Gelenke bestehen meistens aus starren Materialien. Die Freiheitsgrade eines Segments einer quasikontinuierlichen kinematischen Kette sind also abzählbar viele. Zur Erzielung der kinematischen Hyperredundanz sind die einzelnen Gelenke quasikontinuierlicher kinematischer Ketten entlang des Verlaufs der Kette möglichst dicht hintereinander angeordnet.The segments of a quasi-continuous chain have individual joints along the course of the chain. These joints are usually made of rigid materials. The degrees of freedom of a segment of a quasi-continuous kinematic chain are therefore countably many. To achieve kinematic hyper-redundancy, the individual joints of quasi-continuous kinematic chains are arranged as closely as possible along the course of the chain.
  • Im Unterschied zu quasikontinuierlichen kinematischen Ketten enthalten die Segmente kontinuierlicher kinematischer Ketten keine Gelenke aus starren Materialien, sondern sind im Wesentlichen aus plastisch verformbaren oder elastischen Materialien aufgebaut. Daher weisen die Segmente kontinuierlicher kinematischer Ketten überabzählbar viele Freiheitsgrade auf.In contrast to quasi-continuous kinematic chains, the segments of continuous kinematic chains do not contain joints of rigid materials, but are essentially constructed of plastically deformable or elastic materials. Therefore, the segments of continuous kinematic chains have countless degrees of freedom.
  • Zur weiteren Verdeutlichung des Unterschiedes zwischen diskreten, quasikontinuierlichen und kontinuierlichen Ketten sei auch auf 6A bis 6C verwiesen.To further clarify the difference between discrete, quasi-continuous and continuous chains is also on 6A to 6C directed.
  • Im Folgenden soll unter einer kinematischen Kette oder einer Kette immer eine kontinuierliche oder quasikontinuierliche kinematische Kette verstanden werden.In the following, a kinematic chain or a chain is always to be understood as a continuous or quasi-continuous kinematic chain.
  • In derartigen Ketten ist zwischen zwei benachbarten Segmenten und an den Enden der räumlichen Abfolge der Segmente jeweils ein im Wesentlichen starres Begrenzungselement angeordnet. Es ist bekannt, dass sich die räumliche Konfiguration einer solchen Kette durch eine Bestimmung der relativen Lagen der Begrenzungselemente bestimmen lässt. Beispielsweise weist der „Handling-Assistent” der Firma Festo, eine kontinuierliche kinematische Kette, ein sensorisches System zur Bestimmung der räumlichen Konfiguration der Kette auf. Die kinematische Kette ist mit einem Ende an einer Plattform fixiert, von der außerdem Messfäden ausgehen, die außerdem an Begrenzungselementen der Kette befestigt sind. Mittels Sensoren werden Längenänderungen der Fäden gemessen, über die sich mittels eines geometrischen Modells für die Segmente der Kette die Konfiguration der Kette näherungsweise berechnet wird. Aufgrund von Formabweichungen der Kette von einer dem geometrischen Modell zugrunde gelegten Idealform der Kette, insbesondere mechanischer Belastung der Kette, kommt es allerdings zu modellbedingten, systematischen Ungenauigkeiten bei einer derartigen Bestimmung des aktuellen Verlaufs der Kette.In such chains, in each case a substantially rigid limiting element is arranged between two adjacent segments and at the ends of the spatial sequence of the segments. It is known that the spatial configuration of such a chain can be determined by determining the relative positions of the boundary elements. For example, Festo's "Handling Assistant", a continuous kinematic chain, has a sensory system for determining the spatial configuration of the chain. The kinematic chain is fixed at one end to a platform from which, in addition, gauge threads are attached, which are also attached to limiting elements of the chain. By means of sensors, changes in length of the filaments are measured, over which the configuration of the chain is approximately calculated by means of a geometric model for the segments of the chain. Due to form deviations of the chain from an ideal shape of the chain, in particular mechanical load of the chain, which is based on the geometrical model, however, there are model-related, systematic inaccuracies in such a determination of the actual course of the chain.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kontinuierliche oder quasikontinuierliche kinematische Kette mit einem sensorischen System vorzuschlagen, das eine möglichst genaue Erfassung der räumlichen Konfiguration der Kette ermöglicht. Insbesondere soll dabei die Genauigkeit der Erfassung der Konfiguration der Kette möglichst nicht von einer mechanischen Belastung der Kette abhängen. Es soll ferner ein Verfahren zur Bestimmung der räumlichen Konfiguration einer kinematischen Kette vorgeschlagen werden, welches auch bei einer mechanischen Belastung der Kette und bei ungewollten Verformungen der Kette aufgrund einer derartigen Belastung möglichst genau ist.It is therefore the object of the present invention to provide a continuous or to propose a quasi-continuous kinematic chain with a sensory system that allows the most accurate detection of the chain's spatial configuration. In particular, the accuracy of the detection of the configuration of the chain should not depend on a mechanical load on the chain. It should also be proposed a method for determining the spatial configuration of a kinematic chain, which is as accurate as possible even with a mechanical load on the chain and unwanted deformations of the chain due to such a load.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine kontinuierliche oder quasikontinuierliche kinematische Kette sowie durch ein Verfahren zum Erfassen einer räumlichen Konfiguration einer derartigen Kette gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Bevorzugte Ausführungsformen sowie Weiterentwicklungen sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a continuous or quasi-continuous kinematic chain and by a method for detecting a spatial configuration of such a chain according to the independent claims. Preferred embodiments and further developments are subject matter of the dependent claims.
  • Eine erfindungsgemäße kontinuierliche oder quasikontinuierliche kinematische Kette mit einem sensorischen System zur Erfassung einer räumlichen Konfiguration der kinematischen Kette weist demnach eine räumliche Abfolge von flexiblen Segmenten auf, wobei zwischen zwei benachbarten Segmenten und an den Enden der Abfolge jeweils ein im Wesentlichen starres Begrenzungselement angeordnet ist. Dabei ist nun entscheidend, dass alle benachbarten Begrenzungselemente jeweils durch ein Verbindungselement miteinander verbunden sind, wobei Sensorelemente des Systems dazu angeordnet und eingerichtet sind, Längen der Verbindungselemente sowie Winkel zwischen den Verbindungselementen und den Begrenzungselementen zu messen.A continuous or quasi-continuous kinematic chain according to the invention with a sensory system for detecting a spatial configuration of the kinematic chain accordingly has a spatial sequence of flexible segments, wherein a substantially rigid limiting element is arranged between two adjacent segments and at the ends of the sequence. It is now crucial that all adjacent boundary elements are each connected by a connecting element, wherein sensor elements of the system are arranged and arranged to measure lengths of the connecting elements and angles between the connecting elements and the limiting elements.
  • Mittels der genannten Verbindungselemente und Sensorelemente ist es möglich, die Abstände und Winkel zwischen den einzelnen Begrenzungselementen direkt zu messen, ohne geometrischen Modellannahmen über den Verlauf oder die Form der Segmente der Kette treffen zu müssen. Sind nämlich der aktuelle geometrische Ort und die Ausrichtung eines der Begrenzungselemente bekannt, beispielsweise des Begrenzungselements an einem ersten Ende der kinematischen Kette, so lassen sich iterativ auch die aktuellen geometrischen Orte und Ausrichtungen aller anderen Begrenzungselemente anhand der gemessenen Längen der Verbindungselemente und der Winkel zwischen den Verbindungselementen und den Begrenzungselementen bestimmen.By means of said connecting elements and sensor elements, it is possible to measure the distances and angles between the individual limiting elements directly, without having to make geometric model assumptions about the course or the shape of the segments of the chain. Namely, the current geometric location and the orientation of one of the boundary elements known, for example, the boundary element at a first end of the kinematic chain, iteratively let the current geometric locations and orientations of all other boundary elements on the basis of the measured lengths of the connecting elements and the angle between the Determine connecting elements and the delimiting elements.
  • In einer Weiterentwicklung der Kette ist vorgesehen, dass mindestens eines der Verbindungselemente über eine als Drehlager ausgestaltete Aufhängung mit den Begrenzungselementen verbunden ist. Dabei sind zum Messen von Drehwinkeln der Drehlager Winkelsensoren vorgesehen. Dabei ist es möglich, dass mindestens eines der Drehlager mindestens zwei voneinander unabhängige Drehachsen aufweist, an denen jeweils ein Winkelsensor zum Messen eines Drehwinkels der Drehachse angeordnet ist. Beispielsweise kann ein solches Drehlager zwei oder drei unabhängige Drehachsen aufweist. Vorzugsweise sind die Drehachsen des Drehlagers orthogonal zueinander ausgerichtet. Dabei ist es möglich das Drehlager beispielsweise als ein kardanisches Lager (im Folgenden auch als kardanische Aufhängung bezeichnet) auszugestalten.In a further development of the chain, it is provided that at least one of the connecting elements is connected to the limiting elements via a suspension designed as a pivot bearing. In this case, angle sensors are provided for measuring rotational angles of the rotary bearing. It is possible that at least one of the rotary bearing has at least two independent axes of rotation, on each of which an angle sensor for measuring a rotational angle of the axis of rotation is arranged. For example, such a rotary bearing has two or three independent axes of rotation. Preferably, the axes of rotation of the pivot bearing are aligned orthogonal to each other. It is possible, for example, to design the pivot bearing as a cardanic bearing (also referred to below as a cardanic suspension).
  • In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens eines der Verbindungselemente mit einem als Seilzugpotentiometer ausgestalteten Sensorelement verbunden ist, mit dem sich eine Länge des Verbindungselements messen lässt. Es ist außerdem möglich, dass mindestens eines der Verbindungselemente eine Durchlaufwinde sowie einen Winkelsensor zur Messung eines Drehwinkels der Durchlaufwinde umfasst, um anhand des Drehwinkels die Länge des Verbindungselementes zu messen. Vorzugsweise umfasst das Verbindungselement ferner einen Faden oder einen Draht, der durch die Durchlaufwinde hindurchgeführt ist.In one embodiment, it is provided that at least one of the connecting elements is connected to a designed as a cable potentiometer sensor element with which a length of the connecting element can be measured. It is also possible that at least one of the connecting elements comprises a continuous winch and an angle sensor for measuring a rotation angle of the continuous winch to measure the length of the connecting element based on the angle of rotation. Preferably, the connecting element further comprises a thread or a wire, which is passed through the passage winch.
  • Es kann außerdem vorgesehen sein, dass mindestens eines der Verbindungselemente mittels eines Federelementes gespannt ist. Auf diese Weise kann vorteilhafterweise sichergestellt werden, dass das Verbindungselement auch bei einer Änderung des Abstandes der beiden Begrenzungselemente, mit denen das Verbindungselement verbunden ist, gespannt ist.It can also be provided that at least one of the connecting elements is tensioned by means of a spring element. In this way, it can be advantageously ensured that the connecting element is tensioned even when the distance between the two limiting elements, with which the connecting element is connected, changes.
  • In einer Ausführungsform der kinematischen Kette ist vorgesehen, dass mindestens eines der Verbindungselemente einen Faden, einen Draht, eine Feder oder eine Stange umfasst. Dabei hat eine Stange, insbesondere eine teleskopartig verlängerbare Stange, den Vorteil, dass sie die Messung einer Torsion der Kette ermöglicht. Im Fall, dass die Kette im Wesentlichen torsionssteif ausgeführt ist, kann auf eine Messung eines entsprechenden Torsionswinkels zwischen den einzelnen Begrenzungselementen in der Regel verzichtet werden. Insbesondere ist es dann oft ausreichend, nur zwei Winkel zwischen einem Verbindungselement und einem Begrenzungselement zu messen. Entsprechend sind dann Drehlager mit nur zwei voneinander unabhängigen Drehachsen ausreichend.In one embodiment of the kinematic chain, it is provided that at least one of the connecting elements comprises a thread, a wire, a spring or a rod. In this case, a rod, in particular a telescopically extendable rod, has the advantage that it allows the measurement of a torsion of the chain. In the case that the chain is carried out substantially torsionally rigid, can be dispensed with a measurement of a corresponding torsion angle between the individual limiting elements in the rule. In particular, it is then often sufficient to measure only two angles between a connecting element and a limiting element. Accordingly, then pivot bearing with only two independent axes of rotation are sufficient.
  • In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens eines der Verbindungselemente durch eine Entkopplungsausnehmung in einem der Segmente durch dieses Segment ohne einen Berührungskontakt mit diesem Segment hindurchverläuft. Es ist auch möglich, dass alle Verbindungselemente auf diese Weise durch die Segmente hindurchgeführt werden, ohne Berührungskontakte mit diesen Segmenten zu haben. Durch eine derartige mechanische Entkopplung durch entsprechende Entkopplungsausnehmungen aller dieser Segmente kann eine ungewollte Verformung der Verbindungselemente durch Berührungen mit den Segmenten vermieden werden. Die Verbindungselemente stehen somit ausschließlich mit den Begrenzungselementen bzw. mit an den Begrenzungselementen verbundenen Aufhängungen in einem direkten Berührungskontakt.In a specific embodiment of the invention it is provided that at least one of the connecting elements passes through a decoupling recess in one of the segments through this segment without making any physical contact with this segment. It is also possible that all fasteners are passed through the segments in this way, without having any contact with these segments. By such a mechanical decoupling by corresponding decoupling recesses of all these segments, an unwanted deformation of the connecting elements by contact with the segments can be avoided. The connecting elements are thus in direct physical contact exclusively with the limiting elements or with suspensions connected to the limiting elements.
  • Es ist natürlich auch möglich, dass mindestens eines oder sogar alle Verbindungselemente teilweise oder vollständig außerhalb der Segmente verlaufen. Auch hier können entsprechende Entkopplungsausnehmungen vorgesehen sein, um einen Berührungskontakt der Verbindungselemente mit den Segmenten zu verhindern.Of course, it is also possible for at least one or even all connecting elements to run partially or completely outside the segments. Again, corresponding decoupling recesses may be provided to prevent contact of the connecting elements with the segments.
  • In einer Weiterentwicklung der kinematischen Kette ist vorgesehen, dass das sensorische System eine Auswerteeinheit umfasst, die dazu eingerichtet ist, anhand der gemessenen Längen und Winkel der Verbindungselemente die räumliche Konfiguration der kinematischen Kette zu ermitteln.In a further development of the kinematic chain, it is provided that the sensory system comprises an evaluation unit which is set up to determine the spatial configuration of the kinematic chain on the basis of the measured lengths and angles of the connecting elements.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in den 1 bis 5 gezeigten speziellen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei bezeichnen wiederkehrende Bezugszeichen gleiche Merkmale. Es zeigt:In the following the invention is based on a in the 1 to 5 illustrated special embodiment explained. In this case, recurring reference symbols designate the same features. It shows:
  • 1 eine kinematische Kette hier vorgeschlagener Art mit Antriebselementen, 1 a kinematic chain of a type proposed here with drive elements,
  • 2A die in 1 gezeigte kinematische Kette mit einem sensorischen System, 2A in the 1 shown kinematic chain with a sensory system,
  • 2B die in 1 gezeigte kinematischen Kette mit lokalen Koordinatensystemen an Begrenzungselementen der Kette, 2 B in the 1 shown kinematic chain with local coordinate systems on boundary elements of the chain,
  • 2C zwei benachbarte Begrenzungselemente der in 1 gezeigten kinematischen Kette, 2C two adjacent boundary elements of in 1 shown kinematic chain,
  • 3 eine kardanische Aufhängung eines der Verbindungselemente der in 1 gezeigten kinematischen Kette, 3 a gimbal suspension of one of the fasteners of in 1 shown kinematic chain,
  • 4 eine weitere kardanische Aufhängung mit einer Längenmesseinheit für eines der Verbindungselemente der in 1 gezeigten kinematischen Kette und 4 another gimbal with a length measuring unit for one of the fasteners of in 1 shown kinematic chain and
  • 5 die Längenmesseinheit der in 4 gezeigten Aufhängung, 5 the length measuring unit of in 4 shown suspension,
  • 6A eine diskrete kinematische Kette, 6A a discrete kinematic chain,
  • 6B eine quasikontinuierliche kinematische Kette und 6B a quasi-continuous kinematic chain and
  • 6C eine kontinuierliche kinematische Kette. 6C a continuous kinematic chain.
  • In 1 ist eine quasikontinuierliche kinematische Kette 1 hier vorgeschlagener Art schematisch dargestellt. Sie umfasst eine räumliche Abfolge mehrere flexibler Segmente 2. In diesem Beispiel sind vier derartige Segmente vorgesehen, es könnten aber auch weniger (mindestens zwei) oder beliebig viele sein. Zwischen zwei benachbarten Segmenten 2 (zwei Segmente heißen benachbart, wenn in der linearen Abfolge der Kette 1 kein drittes Segment zwischen den beiden Segmenten angeordnet ist) ist jeweils ein im Wesentlichen starres, also möglichst nicht deformierbares, Begrenzungselement 3 vorgesehen. Ferner sind auch an den beiden Enden der Abfolge der Kette 1 jeweils ein solches Begrenzungselement 3 angeordnet, welches im Folgenden als das erste bzw. das letzte Begrenzungselement der Kette 1 bezeichnet wird. An dem letzten Begrenzungselement 3 kinematischen Kette 1 ist ein Greifer 5 mit verbunden. Ferner ist die Kette 1 über das erste Begrenzungselement 3 an einem Träger 6 befestigt.In 1 is a quasi-continuous kinematic chain 1 here proposed type shown schematically. It comprises a spatial sequence of several flexible segments 2 , In this example, four such segments are provided, but it could be less (at least two) or any number. Between two adjacent segments 2 (two segments are called adjacent, if in the linear sequence of the chain 1 no third segment is arranged between the two segments) is in each case a substantially rigid, that is preferably not deformable, limiting element 3 intended. Furthermore, at the two ends of the sequence of the chain 1 in each case such a limiting element 3 arranged, which hereinafter referred to as the first and the last limiting element of the chain 1 referred to as. At the last boundary element 3 kinematic chain 1 is a gripper 5 connected with. Further, the chain 1 over the first limiting element 3 on a carrier 6 attached.
  • In diesem Ausführungsbeispiel sind in jedem Segment 2 jeweils drei individuell mittels einer Steuereinheit 13 der Kette ansteuerbare Antriebselemente 4 der Kette 1 angeordnet. Die Antriebselemente 4 sind jeweils über ihren beiden Enden mit den an das Segment 2 angrenzenden Begrenzungselementen 3 verbunden. Die Antriebselementelemente 4 umfassen jeweils elastische Kammern 4' (nur teilweise dargestellt), die sich in Abhängigkeit von einem Druck eines hydraulischen oder pneumatischen Mediums im Innern der Kammern 4' dehnen und zusammenziehen können, wodurch eine Längenänderung der einzelnen Antriebslemente bewirkt werden kann. Durch die Steuereinheit 13, die über Schläuche (hier nicht dargestellt) mit den einzelnen Kammern 4' verbunden ist, kann der Druck in den Kammern 4' jeweils einzeln und unabhängig eingestellt werden. Somit lassen sich über die Drücke in dem Kammern 4' der Antriebselemente 4 die Länge wie auch die Form (Krümmung, Verlauf, etc.) jedes der Segmente 2 einstellen und steuern.In this embodiment, in each segment 2 three individually by means of a control unit 13 the chain controllable drive elements 4 the chain 1 arranged. The drive elements 4 are each about their two ends with the to the segment 2 adjacent boundary elements 3 connected. The drive element elements 4 each comprise elastic chambers 4 ' (only partially shown), which depends on a pressure of a hydraulic or pneumatic medium inside the chambers 4 ' can stretch and contract, whereby a change in length of the individual Antriebslemente can be effected. Through the control unit 13 , which have hoses (not shown here) with the individual chambers 4 ' connected, the pressure in the chambers can 4 ' be set individually and independently. Thus, it is possible to control the pressures in the chambers 4 ' the drive elements 4 the length as well as the shape (curvature, course, etc.) of each of the segments 2 adjust and control.
  • Neben den genannten hydraulischen oder pneumatischen Medien kommen auch elektroaktive Medien, wie etwa elektroaktive Polymere (EAP), in Frage, die sich ähnlich einem natürlichen Muskel verformen, wenn an sie eine elektrische Spannung angelegt wird. Bei der Verwendung von elektroaktiven Medien werden diese Medien in den Antriebselementen 4 mit der Steuereinheit 13 über elektrische Leitungen verbunden. Die Steuereinheit 13 ist dann ferner dazu eingerichtet, durch Anlegen entsprechender elektrischer Spannungen in den einzelnen Antriebselementen 4 die Längen und Formen jedes der Segmente 2 einzustellen und zu steuern.In addition to the hydraulic or pneumatic media mentioned, electroactive media such as electroactive polymers (EAPs) are also considered, which deform like a natural muscle when applied with electrical voltage. When using electroactive media, these media become in the drive elements 4 with the control unit 13 connected via electrical lines. The control unit 13 is then further adapted to by applying appropriate electrical voltages in the individual driving elements 4 the lengths and shapes of each of the segments 2 adjust and control.
  • Die Beweglichkeit und die Flexibilität der kinematischen Kette 1 wird also im Wesentlichen ausschließlich durch die Flexibilität der Segmente 3 erzielt, wohingegen die Begrenzungselemente möglichst steif und starr ausgestaltet sind. Die gezeigte kinematische Kette ist ferner im Wesentlichen torsionssteif ausgeführt. Zur Kraftübertragung in den Segmenten der Kette können alternativ zu den oben beschriebenen hydraulischen, pneumatischen oder elektroaktiven Antriebselementen auch Koppelgetriebe in den Segmenten 2 vorgesehen sein.The flexibility and flexibility of the kinematic chain 1 This is essentially due to the flexibility of the segments 3 achieved, whereas the boundary elements are designed to be as stiff and rigid. The illustrated kinematic chain is also designed substantially torsionally rigid. For power transmission in the segments of the chain, as an alternative to the hydraulic, pneumatic or electroactive drive elements described above, coupling gears in the segments 2 be provided.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die flexiblen Segmente 2 langgestreckt ausgeformt. Die Segmente 2 haben insbesondere eine größere Längenausdehnung (gemessen entlang des Verlaufs der kinematischen Kette 1) als die starren Begrenzungselemente 3, um eine möglichst große Flexibilität der Kette zu erzielen. Ferner sind die Längenausdehnungen der Segmente 2 größer als deren Durchmesser (gemessen senkrecht zum Verlauf der Kette 1), wohingegen die Verbindungselemente 3 jeweils einen Durchmesser aufweisen, der größer als die Längenausdehnung der Begrenzungselemente ist. Im gezeigten Beispiel gleichen die Durchmesser der Begrenzungselemente 3 den Durchmessern der Segmente 2, an die sie angrenzen. Es ist aber auch möglich, Begrenzungselemente vorzusehen, die größere oder kleinere Durchmesser aufweisen als die an sie angrenzenden Segmente 2.In the embodiment shown, the flexible segments 2 elongated formed. The segments 2 In particular, they have a greater length extension (measured along the course of the kinematic chain 1 ) as the rigid boundary elements 3 in order to achieve the greatest possible flexibility of the chain. Furthermore, the length expansions of the segments 2 greater than their diameter (measured perpendicular to the course of the chain 1 ), whereas the fasteners 3 each having a diameter which is greater than the longitudinal extent of the limiting elements. In the example shown, the diameters of the limiting elements are the same 3 the diameters of the segments 2 to which they adjoin. However, it is also possible to provide limiting elements which have larger or smaller diameters than the segments adjacent to them 2 ,
  • In 2A ist die in 1 abgebildete kinematische Kette 1 noch einmal schematisch dargestellt, wobei nun anstelle der Antriebselemente 4 Teile eines sensorisches Systems der kinematischen Kette 1 gezeigt sind. Insbesondere sind Verbindungselemente 7 dargestellt, wobei jedes der Verbindungselemente 7 jeweils vollständig innerhalb eines der Segmente 2 verläuft und mit seinen Enden jeweils über Aufhängungen 8 und 8' mit den beiden an das Segment 3 angrenzenden Begrenzungselementen 3 verbunden ist, vgl. auch 2C. Wie in den 3 und 4 ausführlicher beschrieben wird, sind die Aufhängungen 8 und 8' kardanische Lager, die jeweils zwei (oder möglicherweise auch drei) Drehachsen sowie Sensorelemente aufweisen, die Drehwinkel dieser Drehachsen messen. Ferner ist jedes der Verbindungselemente 7 mit einer Längenmesseinheit verbunden, die in einer der in 4 gezeigten Aufhängungen 8' integriert ist und mit dem jeweils die Länge des Verbindungselements 7 gemessen wird. Diese Längenmesseinheiten werden anhand 5 näher erläutert.In 2A is the in 1 pictured kinematic chain 1 again shown schematically, now instead of the drive elements 4 Parts of a sensory system of the kinematic chain 1 are shown. In particular, connecting elements 7 shown, wherein each of the connecting elements 7 each completely within one of the segments 2 runs and with its ends in each case via suspensions 8th and 8th' with the two to the segment 3 adjacent boundary elements 3 is connected, cf. also 2C , As in the 3 and 4 will be described in more detail, are the suspensions 8th and 8th' Cardanic bearings, each having two (or possibly three) axes of rotation and sensor elements which measure angles of rotation of these axes of rotation. Further, each of the connecting elements 7 connected to a length measuring unit located in one of the in 4 shown suspensions 8th' is integrated and with each the length of the connecting element 7 is measured. These length measuring units are based on 5 explained in more detail.
  • In 2A sind Bezugsebenen 9 eingezeichnet, welche jeweils durch eines der Begrenzungselemente 3 hindurchlaufen und durch die Lage des jeweiligen Begrenzungselementes 3 festgelegt sind. Wie in 2B dargestellt ist, definieren diese lediglich gedachten (nicht materiellen) Bezugsebenen 9 jeweils XY-Ebenen von lokalen kartesischen Koordinatensystemen, wobei zu jedem der Begrenzungselemente 3 ein solches lokales Koordinatensystem gehört. Die jeweils senkrecht zu den XY-Ebenen stehenden Z-Achsen dieser (kartesischen) Koordinatensysteme durchlaufen die XY-Ebenen in den Ursprüngen der lokalen Koordinatensysteme, die jeweils durch einen Punkt 10 dargestellt. Im Folgenden werden diese Koordinatenursprünge 10 in den Begrenzungselementen 3 auch als Koppelpunkte 10 bezeichnet.In 2A are reference planes 9 drawn in each case by one of the delimiting elements 3 pass through and through the position of the respective limiting element 3 are fixed. As in 2 B are defined, they define only imaginary (non-material) reference levels 9 each XY planes of local Cartesian coordinate systems, with each of the boundary elements 3 such a local coordinate system belongs. The Z axes of these (Cartesian) coordinate systems, which are perpendicular to the XY planes, pass through the XY planes in the origins of the local coordinate systems, each with a point 10 shown. The following are these coordinate origins 10 in the boundary elements 3 also as crosspoints 10 designated.
  • Über die Messung der Längen der Verbindungselemente 7 sowie der Winkel, die diese Verbindungselemente 7 jeweils mit den Begrenzungselementen 3 (genauer: mit den Koordinatenachsen der jeweiligen lokalen Koordinatensysteme) einschließen, können die Abstände 1 und die relativen Ausrichtungen (Verkippungen, relative Euler-Winkel) dieser lokalen Koordinatensysteme zueinander bestimmt werden. Aus diesen relativen Lagen der lokalen Koordinatensysteme können wiederum Vorschriften für Koordinatentransformationen zwischen diesen lokalen Koordinatensystemen bestimmt werden. Durch eine geeignete Verkettung (Hintereinanderausführungen) dieser Koordinatentransformationen können insbesondere alle Koppelpunkte 10 der Kette 1 in Koordinaten des lokalen Koordinatensystems des am Träger 6 befestigten Begrenzungselementes 3 umgerechnet werden. Da dieses Koordinatensystem mit dem Träger 6 fest verbunden und somit raumfest ist, wird es im Folgenden auch als Referenzsystem (Inertialsystem) bezeichnet. Mit der Kenntnis der Koordinaten der Koppelpunkte 10 der Kette 2 in diesem Referenzsystem (und der Ausrichtung der lokalen Koordinatensysteme relativ zum Referenzsystem) ist insbesondere auch die räumliche Konfiguration der Kette bekannt.About the measurement of the lengths of the connecting elements 7 as well as the angle that these fasteners 7 each with the delimiting elements 3 (more precisely, with the coordinate axes of the respective local coordinate systems), the distances 1 and determining the relative orientations (tilts, relative Euler angles) of these local coordinate systems. From these relative positions of the local coordinate systems, in turn, rules for coordinate transformations between these local coordinate systems can be determined. By suitable concatenation (successive executions) of these coordinate transformations, in particular all crosspoints 10 the chain 1 in coordinates of the local coordinate system of the carrier 6 attached limiting element 3 be converted. As this coordinate system with the carrier 6 is firmly connected and thus fixed in space, it is referred to below as a reference system (inertial system). With the knowledge of the coordinates of the crosspoints 10 the chain 2 in this reference system (and the orientation of the local coordinate systems relative to the reference system), in particular, the spatial configuration of the chain is known.
  • Außerdem ist es auf diese Weise möglich, die Koordinaten eines Messpunktes 11 am Greifer 5 im Referenzsystem zu berechnet. Hierzu werden zunächst die Koordinaten dieses Messpunktes 11 zunächst in dem lokalen Koordinatensystem des am Greifer 5 angrenzen den letzten Begrenzungselementes 3 der Kette 1 gemessen und anschließend durch sukzessive Koordinatentransformationen in das Referenzsystem umgerechnet.In addition, it is possible in this way, the coordinates of a measuring point 11 on the gripper 5 calculated in the reference system. For this purpose, first the coordinates of this measuring point 11 first in the local coordinate system of the gripper 5 adjoin the last limiting element 3 the chain 1 measured and then converted into the reference system by successive coordinate transformations.
  • Die bereits genannten Sensorelemente des sensorischen Systems der Kette 1 (explizit dargestellt in den 3 bis 5) sind mit einer Auswerteeinheit 12 verbunden, die zur Verarbeitung der Messsignale der Sensorelemente wie auch zur Durchführung der beschriebenen Koordinatentransformationen eingerichtet ist. Die Auswerteeinheit 12 ist ferner dazu eingerichtet, Ausgangssignale zu erzeugen, in denen die aktuelle geometrische Konfiguration der Kette, die aktuellen geometrischen Orte der Koppelpunkte 10, die aktuellen geometrischen Lagen und Ausrichtungen der Begrenzungselemente 3 und/oder der geometrische Ort des Messpunktes 11 des Greifers 5, jeweils ausgedrückt in den kartesischen Koordinaten des Referenzsystems, kodiert sind.The already mentioned sensor elements of the sensory system of the chain 1 (shown explicitly in the 3 to 5 ) are equipped with an evaluation unit 12 connected, which is adapted to process the measurement signals of the sensor elements as well as to carry out the described coordinate transformations. The evaluation unit 12 is further adapted to generate output signals in which the current geometric configuration of the chain, the current geometric locations of the crosspoints 10 , the current geometric positions and orientations of the boundary elements 3 and / or the geometric location of the measuring point 11 of the gripper 5 , each expressed in the Cartesian coordinates of the reference system, are encoded.
  • Die Steuereinheit 13 ist mit der Auswerteeinheit 12 verbunden und eingerichtet, die Ausgangssignale der Auswerteeinheit 12 bei der Steuerung der Antriebselemente 4 der kinematischen Kette 1 zu berücksichtigen. Insbesondere können auf diese Weise ungewollte Deformationen der Segmente 2, etwa aufgrund der Eigengewichte der der Segmente 2, aufgrund der Gewichtskraft einer mit dem Greifer 5 erfassten Last und/oder aufgrund dynamischer Trägheitskräfte der Kette 1 oder der Last berücksichtigt werden und ggf. mittels einer in der Steuereinheit implementierten Regelungslogik kompensiert werden, etwa durch geeignete Druckanpassungen in den Kammern 4' der Antriebselemente 4. Ferner ist es somit möglich, den Koppelpunkt 10 im letzten Begrenzungselement 3 am Ende der kinematischen Kette 1 sowie den Messpunkt 11 am Greifer 5 jederzeit genau zu orten und zu platzieren, und zwar unabhängig von auf die Kette 1 einwirkenden Kräften und resultierenden Deformationen der Kette.The control unit 13 is with the evaluation unit 12 connected and set up, the output signals of the evaluation 12 in the control of the drive elements 4 the kinematic chain 1 to take into account. In particular, in this way unwanted deformations of the segments 2 , for example due to the self-weight of the segments 2 , due to the weight of one with the gripper 5 detected load and / or due to dynamic inertial forces of the chain 1 or the load can be taken into account and possibly compensated by means of a control logic implemented in the control unit, for example by means of suitable pressure adjustments in the chambers 4 ' the drive elements 4 , Furthermore, it is thus possible, the crosspoint 10 in the last boundary element 3 at the end of the kinematic chain 1 as well as the measuring point 11 on the gripper 5 accurately locate and place at any time, regardless of the chain 1 acting forces and resulting deformations of the chain.
  • Die Verbindungselemente 7, die in diesem Ausführungsbeispiel durch Fäden gegeben sind, sind zwischen den Aufhängungen 8 und 8' eingespannt. Sie verlaufen vollständig innerhalb der jeweiligen Segmente 2 und zwischen den zu den jeweiligen Segmenten 2 gehörigen Begrenzungselementen 3. Dabei verlaufen die Verbindungselemente innerhalb von Entkopplungsbereichen 14 innerhalb der Segmente 2. Diese Entkopplungsbereiche 14 sind in diesem Ausführungsbeispiel zwischen den Begrenzungselementen 3 und den Antriebselementen 4 der Segmente 2 angeordnet. Auf diese Weise sind die Verbindungselemente 7 ausschließlich mit den Aufhängungen 8 und 8' in einem Berührungskontakt, berühren aber in keinem Fall die Segmente 3 oder die Antriebselemente 4. Somit wird jedwede ungewollte Deformation der Verbindungselemente 7, hervorgerufen durch einen Berührungskontakt mit den Segmenten 3 oder den Antriebselementen 4, ausgeschlossen. Somit können Messfehler bezüglich der Längen der Verbindungselemente 7 oder der Winkel zwischen den Verbindungselementen 7 und den Begrenzungselementen 3 durch ungewollte Verformungen der Verbindungselemente 7 ausgeschlossen werden.The connecting elements 7 , which are given by threads in this embodiment, are between the suspensions 8th and 8th' clamped. They run completely within the respective segments 2 and between them to the respective segments 2 associated boundary elements 3 , The connecting elements run within decoupling areas 14 within the segments 2 , These decoupling areas 14 are in this embodiment between the delimiting elements 3 and the drive elements 4 the segments 2 arranged. In this way are the fasteners 7 only with the suspensions 8th and 8th' in a touch contact, but in no case touch the segments 3 or the drive elements 4 , Thus, any unwanted deformation of the connecting elements 7 caused by a contact with the segments 3 or the drive elements 4 , locked out. Thus, measurement errors with respect to the lengths of the connecting elements 7 or the angle between the connectors 7 and the boundary elements 3 by unintentional deformations of the connecting elements 7 be excluded.
  • In 3 ist eine der Aufhängungen 8 schematisch dargestellt, welche eines der Verbindungselemente 7 mit einem der Begrenzungselemente 3 der in 1 und 2 gezeigten kinematischen Kette 1 verbindet. Die Aufhängung 8 ist als ein kardanisches Lager ausgestaltet und umfasst einen Rahmen 15 sowie ein äußeres kardanisches Ringelement 16 und ein inneres kardanisches Ringelement 17. Das äußere Ringelement 16 ist über eine äußere Drehachse 18 mit dem Rahmen 15 verbunden. Das innere Ringelement 17 ist über eine innere Drehachse 19 mit dem äußeren Ringelement 16 verbunden, wobei die innere Drehachse 18 orthogonal zur äußeren Drehachse ausgerichtet ist. In der gezeigten Ausgangslage der Aufhängung sind die Drehwinkel der Drehachsen jeweils 0°. Beide Drehachsen verlaufen in der Ausgangslage ferner jeweils parallel zur Bezugsebene 9, die dem Begrenzungselement 3 der gezeigten Aufhängung zugeordnet ist, vgl. 2A und 2C. Aufgrund der starren Verbindung zwischen der äußeren Drehachse 18 mit dem Rahmen 15 und der starren Verbindung des Rahmens 15 mit dem starren Begrenzungselement 3, ist die äußere Drehachse 18 immer parallel zu dieser Bezugsebene 9.In 3 is one of the suspensions 8th schematically illustrated which one of the connecting elements 7 with one of the delimiting elements 3 the in 1 and 2 shown kinematic chain 1 combines. The suspension 8th is designed as a gimbal bearing and includes a frame 15 and an outer gimbal ring element 16 and an inner gimbal ring element 17 , The outer ring element 16 is about an outer axis of rotation 18 with the frame 15 connected. The inner ring element 17 is about an inner axis of rotation 19 with the outer ring element 16 connected, with the inner axis of rotation 18 is aligned orthogonal to the outer axis of rotation. In the starting position of the suspension shown, the angles of rotation of the axes of rotation are each 0 °. In the starting position, both axes of rotation also run parallel to the reference plane 9 that is the boundary element 3 associated with the suspension shown, cf. 2A and 2C , Due to the rigid connection between the outer axis of rotation 18 with the frame 15 and the rigid connection of the frame 15 with the rigid limiting element 3 , is the outer axis of rotation 18 always parallel to this reference plane 9 ,
  • Eine Drehung des äußeren Ringelements 16 um die äußere Drehachse 18 um einen Drehwinkel α führt zu einer Drehung des inneren Ringelements 17 um die äußere Drehachse 18 um denselben Drehwinkel α. Eine Drehung des inneren Ringelements 17 um die innere Drehachse 19 um einen Drehwinkel β führt jedoch zu keiner Drehung des äußeren Ringelements 16. Mit dem inneren Ringelement 17 fest verbunden ist eine Führungshülse 25, die senkrecht zur inneren Drehachse 19 ausgerichtet ist. Das Verbindungselement 7 verläuft teilweise innerhalb dieser Führungshülse 25, so dass eine gegenseitige Führung zwischen der Führungshülse 25 und dem Verbindungselement 7 erzielt wird und beide somit immer parallel und koaxial zueinander verlaufen.A rotation of the outer ring member 16 around the outer axis of rotation 18 by a rotation angle α leads to a rotation of the inner ring member 17 around the outer axis of rotation 18 by the same angle of rotation α. A rotation of the inner ring element 17 around the inner axis of rotation 19 However, by a rotational angle β leads to no rotation of the outer ring member 16 , With the inner ring element 17 firmly connected is a guide sleeve 25 perpendicular to the inner axis of rotation 19 is aligned. The connecting element 7 runs partially within this guide sleeve 25 , so that mutual guidance between the guide sleeve 25 and the connecting element 7 is achieved and thus both always parallel and coaxial with each other.
  • Die kardanische Aufhängung 8 umfasst ferner einen äußeren Drehwinkelsensor 20 sowie einen inneren Drehwinkelsensor 21, die die Drehwinkel der äußeren (α) bzw. inneren Drehachse (β) 18, 19 erfassen. Zu diesem Zweck sind in den Drehachsen 18, 19 jeweils ein permanentmagnetisches Magnetelement 22, 23 angeordnet und sind die Drehwinkelsensoren 20, 21 außerdem als magnetoresistiven Magnetsensoren ausgestaltet, welche so angeordnet sind, dass mit ihnen eine Änderung der Orientierung der von den Magnetelementen 22, 23 ausgehenden magnetischen Feldlinien relativ zu den Drehwinkelsensoren gemessen werden kann. Alternativ zu dieser magnetoresistiven Sensoranordnung, könnten aber genauso gut induktive, kapazitive, optische oder andere Sensoranordnungen zur Winkelmessung vorgesehen sein.The cardanic suspension 8th further comprises an outer rotation angle sensor 20 and an inner rotation angle sensor 21 which determine the angles of rotation of the outer (α) or inner axis of rotation (β) 18 . 19 to capture. For this purpose are in the axes of rotation 18 . 19 each a permanent magnetic magnetic element 22 . 23 arranged and are the rotation angle sensors 20 . 21 also designed as magnetoresistive magnetic sensors, which are arranged so that with them a change in the orientation of the magnetic elements 22 . 23 outgoing magnetic field lines relative to the rotation angle sensors can be measured. As an alternative to this magnetoresistive sensor arrangement, however, inductive, capacitive, optical or other sensor arrangements for angle measurement could just as easily be provided.
  • Mittels der Sensorelemente 20, 21 wird ein zur Änderung des Drehwinkels α des äußeren Ringelementes 16 proportionales Signal sowie ein zur Änderung des Drehwinkel β des inneren Ringelements 17 proportionales Signal erzeugt, welche an die in 2A gezeigte Auswerteeinheit 12 weitergeleitet werden. Die beiden Drehwinkel α und β entsprechen zwei Euler-Winkeln, um die die Führungshülse 25 und somit auch das Verbindungselement 7 relativ zum lokalen Koordinatensystem der zugeordneten Bezugsebene 9, vgl. 2A und 2B, rotiert wurde. Anhand dieser beiden Euler-Winkeln und der Länge bzw. Längenänderung Δl des Verbindungselements 7 wird nun mittels der Auswerteeinheit 12 der aktuelle Ort (in den Koordinaten des lokalen Koordinatensystems) des Kopplungspunktes 10 des nächsten, benachbarten Begrenzungselements 3 berechnet, welches mit dieser Aufhängung 8 über das Verbindungselement 7 verbundenen ist.By means of the sensor elements 20 . 21 becomes a change of the rotation angle α of the outer ring member 16 proportional signal and one for changing the rotational angle β of the inner ring member 17 generates proportional signal which corresponds to the in 2A shown evaluation unit 12 to get redirected. The two angles of rotation α and β Correspond to two Euler angles around the the guide sleeve 25 and thus also the connecting element 7 relative to the local coordinate system of the associated reference plane 9 , see. 2A and 2 B , was rotated. Based on these two Euler angles and the length or length change Δl of the connecting element 7 is now using the evaluation 12 the current location (in the coordinates of the local coordinate system) of the coupling point 10 of the next adjacent boundary element 3 calculated with this suspension 8th over the connecting element 7 is connected.
  • Das Verbindungselement 7 ist, wie in 2A gezeigt, mit dem genannten benachbarten Begrenzungselement 3 wiederum mit einer kardanischen Aufhängung 8' verbunden. Diese Aufhängung 8' umfasst (neben einer Längenmesseinheit zur Messung von Δl) ebenfalls zwei Winkelsensoren. Anhand der an dieser Aufhängung 8' gemessenen Drehwinkel α' und β' kann die Ausrichtungen des benachbarten Begrenzungselements 3 zu dem in 3 gezeigten Begrenzungselement 3 berechnet werden. Dieser Sachverhalt ist in 2C dargestellt.The connecting element 7 is how in 2A shown with said adjacent boundary element 3 again with a gimbal mounting 8th' connected. This suspension 8th' includes (in addition to a length measuring unit for measuring Δl) also two angle sensors. On the basis of this suspension 8th' measured rotational angle α 'and β', the orientations of the adjacent limiting element 3 to the in 3 shown limiting element 3 be calculated. This situation is in 2C shown.
  • Die aktuelle relative Lage und Ausrichtung zweier benachbarter Begrenzungselemente 3, die über eine Verbindungselement 7 miteinander verbunden sind, wird also anhand der Länge bzw. der Längenänderung Δl des Verbindungselements 7 sowie vier Euler-Winkeln bestimmt, wobei an jeder Aufhängung 8 und 8' jeweils zwei der vier Euler-Winkel als Drehwinkel um Drehachsen eines kardanischen Lagers gemessen werden (α und β an der Aufhängung 8, α' und β' an der Aufhängung 8'). Diese Winkel werden an die Auswerteeinheit 12 übermittelt, welche die aktuelle relative Lage der Kopplungspunkte 10 sowie die relative Ausrichtung der Bezugsebenen 9 der beiden Begrenzungselementen 3 bestimmt. Gleichzeitig bestimmt die Auswerteinheit 12 auch die zugehörige Koordinatentransformation zwischen den zugehörigen beiden lokalen Koordinatensystemen der zwei solcher benachbarten Koordinatensysteme durch fünf Messgrößen.The current relative position and orientation of two adjacent boundary elements 3 that have a connection element 7 are connected to each other, ie on the basis of the length or the change in length .DELTA.l of the connecting element 7 and four Euler angles, with each suspension 8th and 8th' in each case two of the four Euler angles are measured as rotation angles about axes of rotation of a gimbal bearing (α and β on the suspension 8th , α 'and β' on the suspension 8th' ). These angles are sent to the evaluation unit 12 which transmits the current relative position of the coupling points 10 and the relative orientation of the reference planes 9 the two boundary elements 3 certainly. At the same time, the evaluation unit determines 12 also the associated coordinate transformation between the two local coordinate systems of the two such neighboring coordinate systems by five measured variables.
  • In der 2C ist zur Illustration außerdem ein weiteres Messelement 32 dargestellt, welches eingerichtet und angeordnet ist, um einen Torsionswinkel γ zu messen.In the 2C is for illustration also another measuring element 32 which is arranged and arranged to measure a torsion angle γ.
  • Ein solches Messelement 32 ist notwendig, falls zwischen zwei Begrenzungselementen 3 auch Torsionsbewegungen möglich sind. Der zugehörige Drehwinkel (Torsionswinkel, dritter Euler-Winkel) γ kann beispielsweise erfasst werden, wenn eine der beiden Aufhängungen 8 und 8' des Verbindungselementes 7 eine dritte kardanische Drehachse mit einem entsprechenden Sensorelement aufweist und das Verbindungselement 7 selbst torsionssteif ausgeführt ist, beispielsweise als ein Stab. Alternativ ist es auch möglich, wie in 2C gezeigt, das Verbindungselement 7 zweigeteilt auszuführen, wobei sich ein erster Teil 7' des Verbindungselement 7 relativ zu einem zweiten Teil 7'' des Verbindungselements 7 um den Torsionswinkel γ um eine Längsachse des Verbindungselements 7 verdrehen kann, beispielsweise über ein Torsionsgelenk 32 oder ein Drehschubgelenk 32, in dem ein entsprechendes Sensorelement zur Messung des Torsionswinkels γ integriert ist. Ferner sind zur Erfassung von Torsionsbewegungen die beiden genannten Teile 7' und 7'' des Verbindungselementes 7 sind in dem in 2C gezeigten Beispiel als Stäbe (bspw. Metall- oder Kunststoffstäbe) ausgestaltet. Vorzugsweise werden bei der Verwendung von Stäben als Verbindungselemente 7, diese Stäbe beidseitig mittels der Aufhängungen 8 mit den Begrenzungselementen 3 verbunden. Es ist beispielsweise bei einer Verwendung von Teleskopstangen möglich eine Längenänderung dieser Verbindungselemente zu ermöglichen.Such a measuring element 32 is necessary if between two boundary elements 3 Torsionsbewegungen are possible. The associated angle of rotation (torsion angle, third Euler angle) γ can be detected, for example, if one of the two suspensions 8th and 8th' of the connecting element 7 a third gimbal axis of rotation having a corresponding sensor element and the connecting element 7 itself torsionally stiff, for example, as a rod. Alternatively, it is also possible, as in 2C shown the connecting element 7 to perform two-part, with a first part 7 ' of the connecting element 7 relative to a second part 7 '' of the connecting element 7 about the torsion angle γ about a longitudinal axis of the connecting element 7 can twist, for example via a torsion 32 or a rotary push joint 32 in which a corresponding sensor element for measuring the torsion angle γ is integrated. Furthermore, the two parts mentioned are for detecting torsional movements 7 ' and 7 '' of the connecting element 7 are in the in 2C shown example as rods (eg. Metal or plastic rods) designed. Preferably, when using rods as connecting elements 7 , these bars on both sides by means of the suspensions 8th with the boundary elements 3 connected. It is possible, for example when using telescopic rods to allow a change in length of these fasteners.
  • Das äußere Ringelement 16 umfasst ein Gegengewicht 24, das dazu dient, durch das Sensorelement 21 und das Magnetelements 23 induzierte Drehmomente um die äußere Drehachse 18 auszugleichen.The outer ring element 16 includes a counterweight 24 which serves through the sensor element 21 and the magnetic element 23 induced torques about the outer axis of rotation 18 compensate.
  • Schließlich weist der Rahmen 15 der Aufhängung 8 mehrere Bohrungen 26 auf, mit denen der Rahmen 15 mit dem Begrenzungselement 3 starr verbunden werden kann, etwa mittels Schrauben oder andere Befestigungsmittel 33, vgl. 2C.Finally, the frame points 15 the suspension 8th several holes 26 on, with which the frame 15 with the delimiter 3 can be rigidly connected, such as by means of screws or other fasteners 33 , see. 2C ,
  • In 4 ist eine der bereits oben erwähnten kardanische Aufhängung 8' schematisch dargestellt. Sie umfasst ebenso wie die in 3 gezeigte Aufhängung 8 insbesondere einen Rahmen 15, einen inneren und einen äußeren kardanischen Ring 16, 17, wobei der äußere Ring 16 mit dem Rahmen über eine äußere Drehachse 18 und der innere Ring 17 mit dem äußeren Ring über eine innere Drehachse 19 drehbar verbunden ist, sowie den Drehachsen zugeordnete Sensor- und Magnetelemente 20, 21, 22 und 23. Die Aufhängung 8' unterschiedet sich durch die Aufhängung 8 lediglich dadurch, dass die Aufhängung 8' zusätzlich eine Längenmesseinheit 27 umfasst, mit der die Länge bzw. Längenänderungen des Zwischenelementes 7 erfasst werde kann.In 4 is one of the above-mentioned gimbal suspension 8th' shown schematically. It includes as well as the in 3 shown suspension 8th in particular a frame 15 , an inner and an outer gimbal ring 16 . 17 where the outer ring 16 with the frame over an outer axis of rotation 18 and the inner ring 17 with the outer ring over an inner axis of rotation 19 is rotatably connected, and the axes of rotation associated sensor and magnetic elements 20 . 21 . 22 and 23 , The suspension 8th' differs by the suspension 8th only by the fact that the suspension 8th' in addition a length measuring unit 27 comprising, with the length or length changes of the intermediate element 7 can be recorded.
  • Wie aus 2A ersichtlich, ist jedes der Verbindungselemente 7 mit einem Ende an einer Aufhängung 8 ohne Längenmesseinheit 27 und mit einem anderen Ende an einer Aufhängung 8' mit einer solchen Längenmesseinheit 27 verbunden, so dass für jedes Verbindungselement 7 genau eine Längenmesseinheit 27 vorgesehen ist.How out 2A As can be seen, each of the connecting elements 7 with one end on a suspension 8th without length measuring unit 27 and with another end on a suspension 8th' with such a length measuring unit 27 connected so that for each connecting element 7 exactly one length measuring unit 27 is provided.
  • In einer Ausführungsform ist die Längenmesseinheit 27 als ein Seilzugpotentiometer ausgestaltet.In one embodiment, the length measuring unit 27 designed as a cable potentiometer.
  • In 4 ist eine bevorzugte Ausführungsform der genannten Längenmesseinheit 27 schematisch dargestellt. Sie beinhaltet eine Durchlaufwinde 28, um die ein Teil des Verbindungselementes 7 gewickelt ist. Verlängert sich das Verbindungselement 7 beispielsweise (aufgrund einer Verlängerung des Segments 7, durch welches das Verbindungselement hindurchläuft), bewegt sich das in 5 dargestellte untere Ende des Verbindungselements 7 nach unten (siehe unteren Pfeil). Dadurch wird das Verbindungselement 7 teilweise von der Durchlaufwinde 28 abgewickelt, wodurch diese sich um einen entsprechenden Drehwinkel dreht (siehe oberen Pfeil). Die Durchlaufwinde 28 umfasst ein permanentmagnetisches Magnetelement 29, welches sich mit der Durchlaufwinde mitdreht sowie ein sich nicht mitdrehendes magnetoresistive Sensorelement 31 (gestrichelt dargestellt, da außerhalb der Zeichenebene und hinter dem Magnetelement 29 angeordnet), welches dazu angeordnet und eingerichtet ist, die Drehung des Magnetelements 29 um den Drehwinkel zu erfassen und ein entsprechendes Messsignal an die Auswerteeinheit 12 weiterzuleiten. Anstelle dieser magnetoresistiven Sensoranordnung könnte aber genauso gut eine induktive, kapazitive, optische oder andere Sensoranordnung vorgesehen sein.In 4 is a preferred embodiment of said length measuring unit 27 shown schematically. It includes a continuous winch 28 to the part of the connecting element 7 is wound. Lengthens the connecting element 7 for example (due to an extension of the segment 7 through which the connecting element passes) moves in 5 illustrated lower end of the connecting element 7 down (see lower arrow). This will be the connecting element 7 partly from the continuous winch 28 unwound, causing it to rotate around a corresponding angle of rotation (see top arrow). The winch 28 includes a permanent magnet magnetic element 29 which co-rotates with the continuous winch and a non-co-rotating magnetoresistive sensor element 31 (shown in dashed lines, because outside the plane of the drawing and behind the magnetic element 29 arranged), which is arranged and arranged, the rotation of the magnetic element 29 to detect the angle of rotation and a corresponding measurement signal to the evaluation unit 12 forward. Instead of this magnetoresistive sensor arrangement but could just as well be provided an inductive, capacitive, optical or other sensor arrangement.
  • Die Auswerteeinheit 12 ist schließlich dazu eingerichtet, aus dem Messsignal eine Länge bzw. eine Längenänderung Δl des Verbindungselementes 7 zu bestimmen. Das Verbindungselement 7 ist mittels einer Spannfeder 31 permanent gespannt.The evaluation unit 12 Finally, it is set up from the measuring signal a length or a change in length Δl of the connecting element 7 to determine. The connecting element 7 is by means of a tension spring 31 permanently tense.
  • In 6A ist eine diskrete kinematische Kette 37 in Form eines Roboterarms mit zwei Gelenken 34, die jeweils eine einer Drehachse aufweisen, und mit zwei starren, langgestreckten Verbindungsgliedern 35 dargestellt, wobei eines der Gelenke 34 eines der Verbindungsglieder 35 mit einer Plattform 6 verbindet und das andere Gelenk 34 die beiden Verbindungsglieder miteinander verbindet. Zum Erreichen der Last 36 mit dem Greifer 5 sind die Drehwinkel der beiden Gelenke 34 eindeutig bestimmt.In 6A is a discrete kinematic chain 37 in the form of a robot arm with two joints 34 each having one of a rotational axis, and with two rigid, elongated links 35 shown, with one of the joints 34 one of the links 35 with a platform 6 connects and the other joint 34 connects the two links together. To reach the load 36 with the gripper 5 are the angles of rotation of the two joints 34 clearly determined.
  • In 6B ist eine quasikontinuierliche kinematische Kette hier vorgeschlagener Art dargestellt, die entlang ihres des Verlaufs eine Vielzahl von Gelenken 34 aufweist, so dass die Kette 1 entlang ihres Verlaufs in ihrer Länge und in ihrer Krümmung veränderbar ist und hyperredundante Eigenschaften aufweist. Die Last 36 ist somit über eine Vielzahl unterschiedlicher Konfigurationen der Kette 1 (d. h. Einstellungen der einzelnen Gelenke 34 in den Segmenten 2) mit dem Greifer 5 der Kette 1 erreichbar.In 6B For example, a quasi-continuous kinematic chain of the type proposed here is shown along its course of a plurality of joints 34 has, so the chain 1 along its course in their length and in their curvature is variable and hyperredundante properties. Weight 36 is thus about a variety of different configurations of the chain 1 (ie settings of each joint 34 in the segments 2 ) with the gripper 5 the chain 1 reachable.
  • In 6C ist eine kontinuierliche kinematische Kette 1 hier vorgeschlagener Art dargestellt. Sie weist Segmente 2 auf, die im Wesentlichen aus elastischen Materialien bestehen und somit flexibel verformbar sind. Die Kette 1 weist somit überabzählbar viele Freiheitsgrade auf und kann mit ihrem Greifer 5 aufgrund ihrer Hyperredundanz die Last 36 mit überabzählbar vielen unterschiedlichen Konfigurationen erreichen.In 6C is a continuous kinematic chain 1 shown here proposed type. It has segments 2 on, which consist essentially of elastic materials and thus are flexible deformable. The chain 1 thus has countless degrees of freedom and can with their gripper 5 because of their hyper redundancy the burden 36 reach with uncountable many different configurations.
  • BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 11
    kinematische Kettekinematic chain
    22
    flexibles Segmentflexible segment
    33
    Begrenzungselementlimiting element
    44
    Antriebselement, 4' Kammer in AntriebselementDriving element, 4 ' Chamber in drive element
    55
    Greifergrab
    66
    Trägercarrier
    77
    Verbindungselement, 7' und 7'' Teile des VerbindungselementesConnecting element, 7 ' and 7 '' Parts of the connecting element
    88th
    Aufhängung/Drehlager, 8' Aufhängung mit LängenmesseinheitSuspension / pivot bearing, 8th' Suspension with length measuring unit
    99
    Bezugsebenereference plane
    1010
    Koppelpunktcrosspoint
    1111
    Messpunkt an GreiferMeasuring point on gripper
    1212
    Auswerteeinheitevaluation
    1313
    Steuereinheitcontrol unit
    1414
    Entkopplungsbereich/EntkopplungsausnehmungDecoupling region / Entkopplungsausnehmung
    1515
    Rahmen der AufhängungFrame of the suspension
    1616
    äußeres kardanisches Ringelementouter cardanic ring element
    1717
    inneres kardanisches Ringelementinner gimbal ring element
    1818
    äußere Drehachseouter axis of rotation
    1919
    innere Drehachseinner rotation axis
    2020
    äußerer Winkelsensorouter angle sensor
    2121
    innerer Winkelsensorinner angle sensor
    2222
    Magnetelement der äußeren DrehachseMagnet element of the outer axis of rotation
    2323
    Magnetelement der inneren DrehachseMagnet element of the inner axis of rotation
    2424
    Gegengewicht am äußeren RingelementCounterweight on the outer ring element
    2525
    Führungshülse für VerbindungselementGuide sleeve for connecting element
    2626
    Bohrungdrilling
    2727
    LängenmesseinheitLength measurement unit
    2828
    DurchlaufwindeTraction hoist
    2929
    Magnetelement der LängenmesseinheitMagnet element of the length measuring unit
    3030
    Sensorelement der LängenmesseinheitSensor element of the length measuring unit
    3131
    Spannfedertension spring
    3232
    Torsionsgelenktorsion
    3333
    Befestigungsmittelfastener
    3434
    Gelenkjoint
    3535
    VerbindungsgliederConnectors
    3636
    Lastload
    3737
    diskrete kinematische Kettediscrete kinematic chain

Claims (14)

  1. Kontinuierliche oder quasikontinuierliche kinematische Kette (1) mit einem sensorischen System zur Erfassung einer räumlichen Konfiguration der kinematischen Kette (1), die eine räumliche Abfolge von flexiblen Segmenten (2) aufweist, wobei zwischen zwei benachbarten Segmenten (2) und an den Enden der Abfolge jeweils ein im Wesentlichen starres Begrenzungselement (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass alle benachbarten Begrenzungselemente (3) jeweils durch ein Verbindungselement (7) miteinander verbunden sind, wobei Sensorelemente (20, 21, 30) des Systems dazu angeordnet und eingerichtet sind, Längen der Verbindungselemente (7) sowie Winkel zwischen den Verbindungselementen (7) und den Begrenzungselementen (3) zu messen.Continuous or quasi-continuous kinematic chain ( 1 ) with a sensory system for detecting a spatial configuration of the kinematic chain ( 1 ), which is a spatial sequence of flexible segments ( 2 ), wherein between two adjacent segments ( 2 ) and at the ends of the sequence in each case a substantially rigid limiting element ( 3 ) is arranged, characterized in that all adjacent Boundary elements ( 3 ) each by a connecting element ( 7 ), wherein sensor elements ( 20 . 21 . 30 ) of the system are arranged and set up, lengths of the connecting elements ( 7 ) and angles between the connecting elements ( 7 ) and the delimiting elements ( 3 ) to eat.
  2. Kinematische Kette (1) aus Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Verbindungselemente (7) über Drehlager (8) mit den Begrenzungselementen (3) verbunden ist, wobei Winkelsensoren angeordnet sind zum Messen von Drehwinkeln der Drehlager (8).Kinematic chain ( 1 ) of claim 1, characterized in that at least one of the connecting elements ( 7 ) via pivot bearings ( 8th ) with the delimiting elements ( 3 ), wherein angle sensors are arranged for measuring angles of rotation of the pivot bearings ( 8th ).
  3. Kinematische Kette (1) aus Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Drehlager (8) mindestens zwei voneinander unabhängige Drehachse (18, 19) aufweisen, an denen jeweils ein Winkelsensor (20, 21) zum Messen eines Drehwinkels der Drehachse (18, 19) angeordnet ist.Kinematic chain ( 1 ) from claim 2, characterized in that at least one of the pivot bearing ( 8th ) at least two independent axis of rotation ( 18 . 19 ), to each of which an angle sensor ( 20 . 21 ) for measuring a rotation angle of the rotation axis ( 18 . 19 ) is arranged.
  4. Kinematische Kette (1) aus einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Drehlager (8) als kardanisches Lager ausgestaltet ist.Kinematic chain ( 1 ) of one of claims 2 or 3, characterized in that at least one of the pivot bearings ( 8th ) is designed as a cardanic bearing.
  5. Kinematische Kette (1) aus einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Verbindungselemente (7) mit einem als Seilzugpotentiometer (27) ausgestalteten Sensorelement (20, 21, 30) verbunden ist zur Längenmessung des Verbindungselements (7).Kinematic chain ( 1 ) of one of the preceding claims, characterized in that at least one of the connecting elements ( 7 ) with a cable pull potentiometer ( 27 ) configured sensor element ( 20 . 21 . 30 ) is connected to the length measurement of the connecting element ( 7 ).
  6. Kinematische Kette (1) aus einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Verbindungselemente (7) eine Durchlaufwinde (28) umfasst und eine Winkelsensor (30) zur Messung eines Drehwinkels der Durchlaufwinde (28) vorgesehen ist zur Längenmessung des Verbindungselementes (7).Kinematic chain ( 1 ) of one of the preceding claims, characterized in that at least one of the connecting elements ( 7 ) a continuous winch ( 28 ) and an angle sensor ( 30 ) for measuring a rotation angle of the continuous winch ( 28 ) is provided for length measurement of the connecting element ( 7 ).
  7. Kinematische Kette (1) aus einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Verbindungselemente (7) mittels eines Federelementes (31) gespannt ist.Kinematic chain ( 1 ) of one of the preceding claims, characterized in that at least one of the connecting elements ( 7 ) by means of a spring element ( 31 ) is tense.
  8. Kinematische Kette (1) aus einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Verbindungselemente (7) einen Faden, einen Draht, eine Feder oder eine Stangen umfasst.Kinematic chain ( 1 ) of one of the preceding claims, characterized in that at least one of the connecting elements ( 7 ) comprises a thread, a wire, a spring or a rod.
  9. Kinematische Kette (1) aus einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kinematische Kette (1) im Wesentlichen torsionssteif ausgeführt ist.Kinematic chain ( 1 ) of one of the preceding claims, characterized in that the kinematic chain ( 1 ) is carried out substantially torsionally rigid.
  10. Kinematische Kette (1) aus einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Verbindungselemente (7) durch eine Entkopplungsausnehmung (14) in einem der Segmente (2) durch dieses Segment (2) ohne einen Berührungskontakt mit diesem Segment (2) hindurch verläuft.Kinematic chain ( 1 ) of one of the preceding claims, characterized in that at least one of the connecting elements ( 7 ) by a decoupling recess ( 14 ) in one of the segments ( 2 ) through this segment ( 2 ) without any contact with this segment ( 2 ) passes through.
  11. Kinematische Kette (1) aus einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das jedes der Verbindungselemente (7) vollständig innerhalb eines der zugeordneten Segmente (2) verläuft.Kinematic chain ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that each of the connecting elements ( 7 ) completely within one of the assigned segments ( 2 ) runs.
  12. Kinematische Kette (1) aus einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das sensorische System ferner eine Auswerteeinheit (12) umfasst, die dazu eingerichtet ist, anhand der gemessenen Längen und Winkel der Verbindungselemente (7) die räumliche Konfiguration der kinematischen Kette (1) zu ermitteln.Kinematic chain ( 1 ) from one of the preceding claims, characterized in that the sensory system further comprises an evaluation unit ( 12 ), which is adapted to be measured on the basis of the measured lengths and angles of the connecting elements ( 7 ) the spatial configuration of the kinematic chain ( 1 ) to investigate.
  13. Erfassen einer räumlichen Konfiguration einer kontinuierlichen oder quasikontinuierlichen kinematischen Kette (1), die eine räumliche Abfolge von flexiblen Segmenten (2) aufweist, wobei zwischen zwei benachbarten Segmenten (2) und an den Enden der Abfolge jeweils ein im Wesentlichen starres Begrenzungselement (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass alle benachbarte Begrenzungselemente (3) jeweils über ein Verbindungselement (7) miteinander verbunden sind und mittels Sensorelemente (20, 21, 30) des Systems Längen der Verbindungselemente (7) sowie Winkel zwischen den Verbindungselementen (7) und den Begrenzungselementen (3) zu gemessen werden.Detecting a spatial configuration of a continuous or quasi-continuous kinematic chain ( 1 ), which is a spatial sequence of flexible segments ( 2 ), wherein between two adjacent segments ( 2 ) and at the ends of the sequence in each case a substantially rigid limiting element ( 3 ), characterized in that all adjacent boundary elements ( 3 ) each via a connecting element ( 7 ) are interconnected and by means of sensor elements ( 20 . 21 . 30 ) of the system lengths of the connecting elements ( 7 ) and angles between the connecting elements ( 7 ) and the delimiting elements ( 3 ) to be measured.
  14. Verfahren aus Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass es an einer kinematischen Kette (1) aus einem der Ansprüche 1 bis 12 durchgeführt wird.Method according to claim 13, characterized in that it is mounted on a kinematic chain ( 1 ) is performed from one of claims 1 to 12.
DE201010056607 2010-12-28 2010-12-28 Continuous or quasi-continuous kinematic chain comprises sensor system for detecting spatial configuration of kinematic chain, which has spatial sequence of flexible segments Pending DE102010056607A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201010056607 DE102010056607A1 (en) 2010-12-28 2010-12-28 Continuous or quasi-continuous kinematic chain comprises sensor system for detecting spatial configuration of kinematic chain, which has spatial sequence of flexible segments

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201010056607 DE102010056607A1 (en) 2010-12-28 2010-12-28 Continuous or quasi-continuous kinematic chain comprises sensor system for detecting spatial configuration of kinematic chain, which has spatial sequence of flexible segments

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102010056607A1 true DE102010056607A1 (en) 2012-06-28

Family

ID=46508716

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201010056607 Pending DE102010056607A1 (en) 2010-12-28 2010-12-28 Continuous or quasi-continuous kinematic chain comprises sensor system for detecting spatial configuration of kinematic chain, which has spatial sequence of flexible segments

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102010056607A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014113962B3 (en) * 2014-09-26 2015-12-10 Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover working mechanism
CN106493720A (en) * 2015-09-06 2017-03-15 上海科斗电子科技有限公司 Beformable body mechanical bone
AT520516B1 (en) * 2017-12-01 2019-05-15 Engel Austria Gmbh Handling device for a molding machine
CN112536800A (en) * 2020-12-09 2021-03-23 杭州电子科技大学 Rigid-flexible coupling mechanical arm with built-in vision sensor and deformation detection method thereof

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4784042A (en) * 1986-02-12 1988-11-15 Nathaniel A. Hardin Method and system employing strings of opposed gaseous-fluid inflatable tension actuators in jointed arms, legs, beams and columns for controlling their movements
US4848179A (en) * 1988-02-16 1989-07-18 Trw Inc. Flexidigit robotic manipulator
DE4240435A1 (en) * 1992-11-13 1994-05-19 D T I Dr Trippe Ingenieurgesel Three dimensional arm used to inspect reactor pressure vessels - comprises cylinders contg. elements connected by ball joints
DE19833340A1 (en) * 1998-07-24 2000-02-10 Karlsruhe Forschzent Worm-shaped working mechanism
DE202005020915U1 (en) * 2005-08-23 2006-12-28 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Multi-finger hand for robot, comprises exchangeable thumb holder and angle sensors
US20090314119A1 (en) * 2006-10-13 2009-12-24 Robotics Technology Leaders Gmbh Worm-like mechanism

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4784042A (en) * 1986-02-12 1988-11-15 Nathaniel A. Hardin Method and system employing strings of opposed gaseous-fluid inflatable tension actuators in jointed arms, legs, beams and columns for controlling their movements
US4848179A (en) * 1988-02-16 1989-07-18 Trw Inc. Flexidigit robotic manipulator
DE4240435A1 (en) * 1992-11-13 1994-05-19 D T I Dr Trippe Ingenieurgesel Three dimensional arm used to inspect reactor pressure vessels - comprises cylinders contg. elements connected by ball joints
DE19833340A1 (en) * 1998-07-24 2000-02-10 Karlsruhe Forschzent Worm-shaped working mechanism
DE202005020915U1 (en) * 2005-08-23 2006-12-28 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Multi-finger hand for robot, comprises exchangeable thumb holder and angle sensors
US20090314119A1 (en) * 2006-10-13 2009-12-24 Robotics Technology Leaders Gmbh Worm-like mechanism

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014113962B3 (en) * 2014-09-26 2015-12-10 Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover working mechanism
WO2016045658A1 (en) 2014-09-26 2016-03-31 Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover Working mechanism
CN106493720A (en) * 2015-09-06 2017-03-15 上海科斗电子科技有限公司 Beformable body mechanical bone
CN106493720B (en) * 2015-09-06 2021-09-14 上海科斗电子科技有限公司 Flexible mechanical skeleton
AT520516B1 (en) * 2017-12-01 2019-05-15 Engel Austria Gmbh Handling device for a molding machine
AT520516A4 (en) * 2017-12-01 2019-05-15 Engel Austria Gmbh Handling device for a molding machine
CN112536800A (en) * 2020-12-09 2021-03-23 杭州电子科技大学 Rigid-flexible coupling mechanical arm with built-in vision sensor and deformation detection method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3149439B1 (en) Torque sensor and method for detecting torques occurring on or in a joint of an articulated arm robot
EP2093537B1 (en) Process and device for the determination of the alignment of two rotatable machine parts
DE60012781T2 (en) METHOD FOR DETECTING THE DYNAMIC BEHAVIOR OF A VEHICLE ON A TEST BENCH
EP2186405B1 (en) Spray bar and method for controlling it
EP2903789A1 (en) Industrial robot
DE102010056607A1 (en) Continuous or quasi-continuous kinematic chain comprises sensor system for detecting spatial configuration of kinematic chain, which has spatial sequence of flexible segments
EP3439834B1 (en) Cartesian control of a boom tip of a large manipulator, in particular a concrete pump
WO2019110051A1 (en) Assembly for a measuring system for taking measurements on a measurement object, and method for taking measurements on a measurement object using a measuring system
DE102010029186A1 (en) Measuring device and robot
EP1607714A1 (en) Method and device for measuring the play of a pivotable link
DE102019100211B4 (en) Parallel link robot
WO2017050319A1 (en) Industrial robot
WO2017089418A1 (en) End effector for a riveting device
EP1068044B1 (en) Tripod mounting device and method for compensating for torsion
DE202005001659U1 (en) Welding tongs with two hinged arms with electrodes at their free ends and deformation sensors, useful for welding sheets in automobile production
EP3589456A1 (en) Parallel kinematic assembly
EP3441200A1 (en) Referencing method and device for industrial robots
EP3253540B1 (en) Method for adjusting a torque sensor of a robot arm and robot comprising a robot arm and a control device
EP1405036A1 (en) Method for operating a co-ordinate measuring device with a rotating-pivoting hinge
DE102016004466A1 (en) Method for moving the last link of a kinematic chain and device and working machine for carrying out the method
DE4314597A1 (en) Measuring arrangement for position determination in manipulators
WO2006136263A1 (en) Method and device for determining geometric parameters of a conical object to be measured
DE102019108250A1 (en) Calibration of torque sensors of a robot manipulator
WO2016023601A1 (en) Apparatus for determining at least a portion of the respectively retractable extension length of a telescopic arm
DE102019104420A1 (en) Arrangement and method for adjusting a robot arm

Legal Events

Date Code Title Description
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication