DE102012008559B4 - Robot arm module for a robot arm or robot arm - Google Patents
Robot arm module for a robot arm or robot arm Download PDFInfo
- Publication number
- DE102012008559B4 DE102012008559B4 DE102012008559.1A DE102012008559A DE102012008559B4 DE 102012008559 B4 DE102012008559 B4 DE 102012008559B4 DE 102012008559 A DE102012008559 A DE 102012008559A DE 102012008559 B4 DE102012008559 B4 DE 102012008559B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- module
- devices
- robot arm
- module body
- connecting devices
- 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.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/003—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
- B25J9/0075—Truss
Abstract
Roboterarm-Modul (14, 15) für einen Roboterarm (13) mit
- einem Modulkörper (17),
- zumindest drei Gelenkeinrichtungen (18) am Modulkörper (17),
- zumindest drei Verbindungseinrichtungen (16), die mittels jeweils einer der Gelenkeinrichtungen (18) verschwenkbar am Modulkörper (17) angeordnet sind, und
- Koppeleinrichtungen (20, 21) zum verschwenkbaren Ankoppeln der Verbindungseinrichtungen (16) an eine derartige Verbindungseinrichtung (16) eines benachbarten Modulkörpers (17) oder eines benachbarten Antriebsmoduls (21),
- wobei jede der Verbindungseinrichtungen (16) zwei zueinander beabstandete solcher Koppeleinrichtungen (20, 21) aufweist und
- wobei jede der Gelenkeinrichtungen (18) zwischen zwei solchen zueinander beabstandeten Koppeleinrichtungen (20, 21) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkeinrichtungen (18) die Verbindungseinrichtungen (16) in durch den Modulkörper (17) hindurchführenden Durchtrittsöffnungen (19) lagern.
Robot arm module (14, 15) for a robot arm (13) with
- a module body (17),
- At least three joint devices (18) on the module body (17),
- At least three connecting devices (16) which are arranged pivotably on the module body (17) by means of one of the joint devices (18), and
- coupling devices (20, 21) for pivotably coupling the connecting devices (16) to such a connecting device (16) of an adjacent module body (17) or an adjacent drive module (21),
- wherein each of the connecting devices (16) has two such coupling devices (20, 21) spaced apart from one another, and
- Each of the hinge devices (18) being arranged between two such spaced-apart coupling devices (20, 21), characterized in that the hinge devices (18) support the connecting devices (16) in through openings (19) passing through the module body (17).
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Roboterarm-Modul für einen Roboterarm nach Anspruch 1 bzw. auf einen Roboterarm mit zumindest einem solchen Modul nach Anspruch 8.The invention relates to a robot arm module for a robot arm according to claim 1 or to a robot arm with at least one such module according to claim 8.
Es gibt Roboterarme, bei denen zwischen einem ersten Endabschnitt und einem gegenüberliegenden zweiten Endabschnitt eine Vielzahl von Modulen angeordnet ist, welche eine gelenkige Verbindung zwischen den beiden Endabschnitten ausbilden. Die Module sind dabei über gelenkige Verbindungen miteinander verbunden. Beispielsweise beschreibt
Zum Bewegen des ersten Endabschnitts relativ zu dem zweiten Endabschnitt dienen üblicherweise Antriebe, welche direkt an einzelnen starren Elementen oder Modulen oder über Zugmechanismen an Modulen oder dem gegenüberliegenden Endabschnitt angreifen. Beispielsweise beschreibt
Modulkörpern angeordnet ist. An jedem der Modulkörper sind drei Verbindungseinrichtungen in Richtung des gegenüberliegenden Modulkörpers gelenkig angebracht. Die dem Modulkörper gegenüberliegenden Endabschnitte der Verbindungseinrichtungen sind mit entsprechenden
Endabschnitten von Verbindungseinrichtungen des gegenüberliegenden Modulkörpers gelenkig verbunden. Jeweils ein Antrieb ist zwischen einem zentralen Punkt eines der beiden Modulkörper und einem Gelenkpunkt, an dem jeweils zwei solcher Verbindungseinrichtungen miteinander verbunden sind, gelenkig angebunden. Diese Anordnung ermöglicht durch
Verstellen zumindest eines der Antriebe ein Verkippen oder gleichmäßiges paralleles Bewegen des ersten Modulkörpers relativ zu dem zweiten benachbarten Modulkörper. Eine solche Anordnung ist jedoch nur geeignet, zwei zueinander benachbarte Modulkörper relativ zueinander zu verstellen. Aufgrund der Anordnung der Antriebe zwischen den Modulkörpern ist außerdem ein großer Raumbedarf erforderlich.To move the first end section relative to the second end section, drives are usually used, which act directly on individual rigid elements or modules or via pulling mechanisms on modules or the opposite end section. For example, describes
Module bodies is arranged. On each of the module bodies, three connecting devices are attached in an articulated manner in the direction of the opposite module body. The end sections of the connecting devices opposite the module body are provided with corresponding ones
End portions of connecting devices of the opposite module body are articulated. In each case a drive is connected in an articulated manner between a central point of one of the two module bodies and an articulation point at which two such connecting devices are connected to one another. This arrangement is made possible by
Adjusting at least one of the drives tilting or uniform parallel movement of the first module body relative to the second adjacent module body. However, such an arrangement is only suitable for adjusting two module bodies which are adjacent to one another in relation to one another. Due to the arrangement of the drives between the module bodies, a large amount of space is also required.
Aus der
Die
Aus der
Die
Der Roboter ist stufenartig aufgebaut. Eine erste Stufe ist fest mit einer Basis verbunden. Eine letzte Stufe trägt am gegenüberliegenden Ende das Endstück. Jede Stufe weist eine Plattform und sechs lineare Bewegungsglieder auf. Die Bewegungsglieder sind mittels eines Kugelgelenks an der Plattform der betreffenden Stufe und am gegenüberliegenden Ende mittels eines identischen Gelenkes angebracht.The robot is built up in steps. A first stage is firmly attached to a base. A last step carries the end piece at the opposite end. Each stage has a platform and six linear moving members. The moving members are attached to the platform of the relevant step by means of a ball joint and to the opposite end by means of an identical joint.
Aus der
Die
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Roboterarm-Modul für einen Roboterarm bzw. einen Roboterarm mit zumindest einem solchen Modul weiterzuentwickeln. Insbesondere soll bei einem einfachen Aufbau eine gleichmäßige Verstellung auch einer Abfolge einzelner hintereinander geschalteter Module relativ zu einem Endabschnitt oder einem sonstigen fixen
Punkt innerhalb des Roboterarms ermöglicht werden. Insbesondere soll eine Anzahl verstellbarer Komponenten reduziert werden und trotzdem ein stabiler und zugleich raumsparender Aufbau ermöglicht werden.The object of the invention is to further develop a robot arm module for a robot arm or a robot arm with at least one such module. In particular, with a simple structure, even adjustment of a sequence of individual modules connected one behind the other should also be fixed relative to an end section or another
Point within the robot arm are made possible. In particular, a number should be adjustable Components are reduced and still a stable and at the same time space-saving structure are made possible.
Diese Aufgabe wird durch das Roboterarm-Modul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. durch einen Roboterarm mit zumindest einem solchen Roboterarm-Modul nach Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by the robot arm module with the features of claim 1 or by a robot arm with at least one such robot arm module according to claim 8. Advantageous configurations are the subject of the dependent claims.
Bevorzugt wird demgemäß ein Roboterarm-Modul für einen Roboterarm mit einem Modulkörper, mit zumindest drei Gelenkeinrichtungen am Modulkörper, mit zumindest drei Verbindungseinrichtungen, die mittels jeweils einer der Gelenkeinrichtungen verschwenkbar am Modulkörper angeordnet sind, und mit Koppeleinrichtungen zum verschwenkbaren Ankoppeln der Verbindungseinrichtungen an eine derartige Verbindungseinrichtung eines benachbarten Modulkörpers oder eines benachbarten Antriebsmoduls, wobei jede der Verbindungseinrichtungen zwei zueinander beabstandete solcher Koppeleinrichtungen aufweist und wobei jede der Gelenkeinrichtungen zwischen zwei solchen zueinander beabstandeten Koppeleinrichtungen angeordnet ist.Accordingly, a robot arm module is preferred for a robot arm with a module body, with at least three joint devices on the module body, with at least three connection devices which are pivotably arranged on the module body by means of one of the joint devices, and with coupling devices for pivotably coupling the connection devices to such a connection device of an adjacent module body or an adjacent drive module, each of the connecting devices having two such coupling devices which are spaced apart from one another and wherein each of the articulation devices is arranged between two such coupling devices which are spaced apart from one another.
Mit anderen Worten erstrecken sich die Verbindungseinrichtungen in einer Richtung parallel zur Längsachse jeweils zu beiden Seiten des Modulkörpers. Insbesondere ist der Modulkörper mittig zwischen zwei einander gegenüberliegenden Endabschnitten einer jeder der Verbindungseinrichtungen angeordnet.In other words, the connecting devices extend in a direction parallel to the longitudinal axis on both sides of the module body. In particular, the module body is arranged centrally between two opposite end sections of each of the connecting devices.
Unter der Längsachse ist dabei eine imaginäre Achse zu verstehen, welche sich in Längsrichtung eines aus einer Vielzahl solcher Module ausgebildeten Arms erstreckt. Insbesondere führt die Längsachse dabei durch jeden der Modulkörper quer zu dessen Haupt-Körpererstreckung hindurch, so dass die Modulkörper mit deren Haupt-Körperstreckung in einer Grundstellung parallel zu der Haupt-Körperstreckung benachbarter Modulkörper angeordnet sind. In derThe longitudinal axis is to be understood as an imaginary axis which extends in the longitudinal direction of an arm formed from a plurality of such modules. In particular, the longitudinal axis leads through each of the module bodies transversely to its main body extension, so that the module bodies are arranged with their main body extension in a basic position parallel to the main body extension of adjacent module bodies. In the
Grundstellung erstreckt sich die Längsachse dabei beispielsweise längs einer geraden Linie. In anderen einstellbaren Stellungen weist die Längsachse jedoch einen gebogenen Verlauf auf.In the basic position, the longitudinal axis extends, for example, along a straight line. In other adjustable positions, however, the longitudinal axis has a curved course.
Unter einer Koppeleinrichtung wird eine insbesondere gelenkige Verbindung verstanden, welche ein Verschwenken um zumindest eine Achse ermöglicht. Nicht ausgeschlossen sind aber auch Verbindungen, bei welchen die miteinander gekoppelten Verbindungseinrichtungen drehbar zueinander um eine Achse angeordnet sind. Eine solche Koppeleinrichtung kann eine feste und nicht wieder lösbare Verbindung zwischen zwei Verbindungseinrichtungen ausbilden, ist jedoch bevorzugt im Sinne einer zusammen gekoppelten Verbindung zu verstehen, welche wieder lösbar ist. Dies ermöglicht ein nachträgliches Anpassen einer Armlänge eines Roboterarms durch Entfernen einzelner Module oder Hinzufügen weiterer Module. Eine Ausgestaltung ist ein Modul, bei dem in einer
Grundstellung ein erster solcher Modulkörper eines ersten Moduls längs einer Längsachse parallel zu einem zweiten solchen Modulkörper eines zweiten Moduls angeordnet ist, bei dem die Verbindungseinrichtungen in dem Modulkörper des ersten Moduls unter einem ersten Winkel gegenüber einer zu
der Längsachse zumindest parallelen Achse verschwenkbar gelagert sind und bei dem die Verbindungseinrichtungen in dem Modulkörper des zweiten Moduls unter einem zweiten Winkel gegenüber der Längsachse verschwenkbar gelagert sind, wobei der erste Winkel und der zweite Winkel gegenüber deren Längsachsen in zueinander unterschiedlicher Richtung geneigt sind. Mit anderen Worten sind die Verbindungseinrichtungen in dem ersten Modulkörper in Umlaufrichtung gesehen beispielsweise nach links geneigt und die
Verbindungseinrichtungen in dem zweiten Modulkörper in Umlaufrichtung gesehen nach rechts geneigt. Dadurch entsteht ein ziehharmonikaförmiger Aufbau der Roboterkinematik bzw. des Arms.A coupling device is understood to mean an in particular articulated connection which enables pivoting about at least one axis. However, connections in which the connecting devices coupled to one another are arranged rotatably with respect to one another about an axis are also not excluded. Such a coupling device can form a fixed and non-releasable connection between two connection devices, but is preferably to be understood in the sense of a jointly coupled connection which is releasable again. This enables the arm length of a robot arm to be adjusted subsequently by removing individual modules or adding further modules. One embodiment is a module in which in one
Basic position a first such module body of a first module is arranged along a longitudinal axis parallel to a second such module body of a second module, in which the connecting devices in the module body of the first module at a first angle with respect to one to
the longitudinal axis are pivotably mounted at least parallel to the axis and in which the connecting devices in the module body of the second module are pivotably mounted at a second angle with respect to the longitudinal axis, the first angle and the second angle being inclined with respect to their longitudinal axes in different directions. In other words, the connecting devices in the first module body are inclined to the left, for example, when viewed in the circumferential direction, and the
Connecting devices in the second module body inclined to the right as seen in the circumferential direction. This creates an accordion-like structure of the robot kinematics or the arm.
Realisierbar ist auch ein derartiges Modul, bei dem eine erste solche Koppeleinrichtung an einem Endabschnitt einer solchen Verbindungseinrichtung gelagert oder ausgebildet ist und bei dem eine zweite solche Koppeleinrichtung an einem gegenüberliegenden Endabschnitt gelagert oder ausgebildet ist und als Gegen-Koppeleinrichtung zu einer zweiten solchen Koppeleinrichtung ausgestaltet ist. Durch eine solche Ausgestaltung kann ein Abschnitt einer solchen Verbindungseinrichtung mit einem gegenüberliegenden Endabschnitt einer gleichartigen Verbindungseinrichtung eines benachbarten Moduls gekoppelt werden. Insbesondere ist dabei zumindest eine der Koppeleinrichtungen an ihrerSuch a module can also be implemented in which a first such coupling device is mounted or formed on one end section of such a connecting device and in which a second such coupling device is mounted or formed on an opposite end portion and is configured as a counter-coupling device to a second such coupling device . By means of such a configuration, a section of such a connecting device can be coupled to an opposite end section of a similar connecting device of an adjacent module. In particular, at least one of the coupling devices is on their
Verbindungseinrichtung gelagert oder bildet im Zusammenwirken mit der gegenüberliegenden Koppeleinrichtung eines benachbarten Moduls eine Gelenkverbindung aus. Dadurch sind gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung die zueinander benachbarten Module längs deren Längsachse aufeinander zu und voneinander weg verstellbar. Gemäß der bevorzugten Ausgestaltung sind dadurch zwei zueinander benachbarte Module unter einem Winkel der durch eines der Module führenden Längsachse zueinander verschwenkbar.Connection device stored or forms an articulated connection in cooperation with the opposite coupling device of an adjacent module. As a result, according to a preferred embodiment, the modules that are adjacent to one another can be adjusted towards and away from one another along their longitudinal axis. According to the preferred embodiment, two modules that are adjacent to one another can thereby be pivoted to one another at an angle of the longitudinal axis leading through one of the modules.
Eine Ausgestaltung besteht darin, dass am Modulkörper zumindest ein Verschwenkantrieb zum Verschwenken einer diesem zugeordneten der Verbindungseinrichtungen angeordnet oder fest ausgebildet ist, insbesondere drei Verschwenkantriebe angeordnet oder fest ausgebildet sind, und jeder derartige Verschwenkantrieb mit einer der Verbindungseinrichtungen verbunden oder gekoppelt ist. Ein solches Modul bildet somit ein Antriebsmodul aus, welches durch gleichmäßige Aktivierung von drei Antrieben alle drei Verbindungseinrichtungen relativ zum Modulkörper verschwenkt. Dadurch wird eine Abfolge von parallel zueinander verbundenen Modulen längs der durch diese führenden Längsrichtung geradlinig voneinander weg oder aufeinander zu bewegt. Durch das feste Anordnen der Antriebe an dem Modulkörper und die derartige Lagerung der einzelnen Verbindungseinrichtungen mit insbesondere mittiger Gelenkeinrichtung ist eine äußere Einspannung oder sonstige feste Führung dazu nicht erforderlich. Werden nur ein Antrieb oder zwei Antriebe aktiviert, bewirkt dies eine Verschwenkung der zueinander benachbarten Modulkörper und damit eine Krümmung eines durch diese ausgebildeten Arms. Durch unterschiedlich starke Aktivierung von drei Antrieben kann gleichzeitig eine überlagerte Bewegung erfolgen, bei welcher ein aus einer Vielzahl zueinander benachbarter Module ausgebildeter Arm sowohl hinsichtlich seiner Längenerstreckung als auch hinsichtlich seines gebogenen Verlaufs verstellbar ist.One embodiment consists in that at least one swivel drive for swiveling one of the connecting devices assigned to it is arranged or fixed on the module body is formed, in particular three pivot drives are arranged or fixed, and each such pivot drive is connected or coupled to one of the connecting devices. Such a module thus forms a drive module which, by uniformly activating three drives, pivots all three connecting devices relative to the module body. As a result, a sequence of modules connected parallel to one another is moved in a straight line away from one another or towards one another along the longitudinal direction leading through them. Due to the fixed arrangement of the drives on the module body and the mounting of the individual connecting devices in this way with, in particular, a central joint device, external clamping or other fixed guidance is not required for this. If only one drive or two drives are activated, this causes a pivoting of the module bodies adjacent to one another and thus a curvature of an arm formed by them. By activating three drives of different strengths, a superimposed movement can take place at the same time, in which an arm formed from a plurality of mutually adjacent modules can be adjusted both in terms of its length and in terms of its curved course.
Eine Weiterbildung besteht in einer am Modul, bei dem zumindest ein Endabschnitt einer solchen Verbindungseinrichtung zur Längserstreckung der Verbindungseinrichtung einen schräg verlaufenden Bereich aufweist, an dem die Koppeleinrichtung angeordnet oder gelagert ist. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht einen einfachen und zugleich Platz sparenden Aufbau. Jedoch sind bei einer solchen Anordnung die Verbindungseinrichtungen zweier zueinander benachbarter angeordneter Module mit jeweils entgegengesetzter Neigungsrichtung der Verbindungseinrichtungen auszugestalten.A further development consists in one on the module in which at least one end section of such a connecting device has an obliquely running region for the longitudinal extension of the connecting device, on which the coupling device is arranged or supported. Such a configuration enables a simple and at the same time space-saving structure. However, with such an arrangement, the connecting devices of two mutually adjacent modules are to be designed with the respective opposite inclination direction of the connecting devices.
Gemäß einer Ausgestaltung wird bevorzugt, wenn bei dem Modul die Gelenkeinrichtungen längs sternförmig angeordneter Bahnen im Modulkörper angeordnet sind und die Gelenkeinrichtungen die Verbindungseinrichtungen zum Verschwenken längs einer kreisförmigen Bahn angeordnet lagern. Eine solche Anordnung ermöglicht eine besonders gut abgestimmte Anpassung der Verbindungseinrichtungen in einem Module zu denen in einem im eingebauten Zustand benachbarten Modul.According to one embodiment, it is preferred if, in the module, the hinge devices are arranged along tracks arranged in a star shape in the module body and the hinge devices support the connecting devices for pivoting along a circular track. Such an arrangement enables a particularly well-coordinated adaptation of the connecting devices in a module to those in an adjacent module in the installed state.
Allen Ausgestaltungen ist erfindungsgemäß gemeinsam, dass die Gelenkeinrichtungen die Verbindungseinrichtungen in durch den Modulkörper hindurchführenden Durchtrittsöffnungen lagern. Äquivalent dazu ist, dass von dem Modulkörper gegebenenfalls zu den Durchtrittsöffnungen benachbart Vorsprünge emporragen, inwelchen die Gelenkeinrichtungen angeordnet sind.According to the invention, all of the configurations have in common that the joint devices mount the connecting devices in passage openings passing through the module body. It is equivalent to this that projections, in which the hinge devices are arranged, protrude from the module body adjacent to the passage openings.
Gemäß einer Ausgestaltung führt durch den Modulkörper zumindest eine Durchführungsöffnung hindurch. Eine solche Durchführungsöffnung dient vorteilhaft zur Durchführung von Leitungen oder Kabeln im Innenraum eines Roboterarms von einem Modul zum nächsten Modul.According to one embodiment, at least one feed-through opening leads through the module body. Such a feed-through opening is advantageously used to feed lines or cables in the interior of a robot arm from one module to the next.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung sind die Koppeleinrichtungen ausgelegt für ein Verdrehen und/oder Verschenken um zumindest zwei Achsen. Mit anderen Worten werden durch eine solche Anordnung zwei kinematische Freiheitsgrade geboten, was beispielsweise durch Ausgestaltung als ein Kardan- bzw. Wellengelenk umsetzbar ist. Auf einfache Art und Weise kann eine derartige Gelenkverbindung auch durch eine Seilverspannung ermöglicht werden, wenn beispielsweise ein Ende eines Stahlseils an dem Endabschnitt einer Verbindungseinrichtung und das andere Ende des Stahlseils an einem gegenüberliegenden Endabschnitt der Verbindungseinrichtung des benachbarten Moduls fest montiert ist. Durch die Bereitstellung von zwei Freiheitsgraden wird nicht nur eine Ausdehnung des Arms in einer geradlinigen Längserstreckung ermöglicht, sondern zusätzlich auch eine Verschwenkung des Arms ermöglicht.According to another embodiment, the coupling devices are designed to be rotated and / or given away about at least two axes. In other words, such an arrangement offers two kinematic degrees of freedom, which can be implemented, for example, by designing it as a cardan or universal joint. Such an articulated connection can also be made possible in a simple manner by tensioning the cable if, for example, one end of a steel cable is firmly mounted on the end section of a connecting device and the other end of the steel cable is fixedly mounted on an opposite end section of the connecting device of the adjacent module. The provision of two degrees of freedom not only enables the arm to be extended in a straight longitudinal extension, but also enables the arm to pivot.
Gemäß eigenständiger Ausgestaltung wird bevorzugt ein Roboterarm mit zumindest einem derartigen Modul, insbesondere einer Vielzahl von der Art ausgestalteten Modulen. Bei einer Ausgestaltung in einfachster Art ist ein solches Modul zwischen zwei Endmodule gesetzt, welche lediglich von einem Modulkörper ausgehend drei daran verschwenkbar gelagerte Verbindungseinrichtungen aufweisen, wobei diese Verbindungseinrichtungen nicht durch den Modulkörper hindurchführen müssen. Bevorzugt werden jedoch Roboterarme mit einer Vielzahl solcher bevorzugter Module.According to an independent embodiment, a robot arm with at least one such module, in particular a multiplicity of modules configured in this way, is preferred. In an embodiment of the simplest type, such a module is placed between two end modules which, starting from a module body, have three connecting devices pivotably mounted thereon, these connecting devices not having to pass through the module body. However, robot arms with a large number of such preferred modules are preferred.
Insbesondere ist bei einem solchen Roboterarm zumindest ein solches Modul als ein Antriebsmodul ausgebildet und ein solches Antriebsmodul ist oder mehrere solche Antriebsmodule
Prinzipiell reicht ein einziges Antriebsmodul aus, um den Arm hinsichtlich seiner Längserstreckung und zumindest einer Krümmungsbewegung zu verstellen. Das Antriebsmodul kann dabei an beliebiger Position innerhalb des Arms angeordnet sein und ist nicht zwingend auf die Anordnung als erster oder letzter Modulkörper beschränkt.In principle, a single drive module is sufficient to adjust the arm with regard to its longitudinal extension and at least one curvature movement. The drive module can be arranged in any position within the arm and is not necessarily limited to the arrangement as the first or last module body.
Der Einsatz von mehr als einem Antriebsmodul, wobei mehrere derartige Antriebsmodule vorzugsweise jeweils eine Vielzahl von weiteren Modulen ohne Verschwenkantrieb zwischen sich aufweisen, ermöglicht zusätzliche Krümmungen. So ist mit beispielsweise zwei Antriebsmodulen einen S-förmiger Bogen einstellbar. Um einenS-förmiger Bogen zu ermöglichen, wird die Gliederkette beim Wechsel von dem ersten in den zweiten, entgegengesetzt krümmbaren „C“-Bogen insbesondere unterbrochen. Mit anderen Worten wird, wenn zwei Antriebe an einer Gliederkette vorhanden sind, irgendwo zwischen den Antrieben die Gliederkette als solche unterbrochen.The use of more than one drive module, with several such drive modules preferably each having a plurality of further modules without a pivot drive between them, enables additional curvatures. For example, with two drive modules, an S- shaped arch adjustable. In order to enable an S-shaped bend, the link chain is particularly interrupted when changing from the first to the second, oppositely bendable “C” bend. In other words, if there are two drives on a link chain, the link chain as such is interrupted somewhere between the drives.
Gemäß einer Ausgestaltung wird ein solcher Roboterarm oder eine Vorrichtung mit einem solchen Roboterarm mit einer Steuereinrichtung zum Ansteuern von Verschwenkantrieben an dem zumindest einen Antriebsmodul ausgestattet. Eine solche Steuereinrichtung kann zwar Bestandteil des Roboterarms selber sein, jedoch können einzelne Komponenten einer geeigneten Steuereinrichtung oder eine gesamte Steuereinrichtung auch in einer übergeordneten Vorrichtung oder externen von einem Roboter mit dem Roboterarm angeordnet sein.According to one embodiment, such a robot arm or a device with such a robot arm is equipped with a control device for controlling pivoting drives on the at least one drive module. Such a control device can indeed be part of the robot arm itself, but individual components of a suitable control device or an entire control device can also be arranged in a higher-level device or external to a robot with the robot arm.
Gemäß einer Ausgestaltung ist ein zwischen anderen Modulen oder neben einem Endmodul angeordnetes der Module fest, insbesondere starr mit einer externen ortsfesten Komponente in der Umgebung des Roboterarms verbunden. Ermöglicht wird somit die Befestigung eines insbesondere beliebigen Modules als Fixpunkt im Raum. Alle anderen Module bewegen sich in einem solchen Fall relativ zu diesem Modul.According to one embodiment, one of the modules arranged between other modules or next to an end module is fixedly, in particular rigidly connected to an external stationary component in the vicinity of the robot arm. This enables any particular module to be attached as a fixed point in the room. In such a case, all other modules move relative to this module.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist an einem Ende des Roboterarms ein Greifer oder Werkzeug befestigt.According to an advantageous embodiment, a gripper or tool is attached to one end of the robot arm.
Ermöglicht wird mit diesen Komponenten der Aufbau einer bionisch inspirierten Roboterkinematik ähnlich einem Wurm, einer Schlange oder einem Rüssel. Durch den modularen Aufbau ist insbesondere die Länge eines derartigen Roboterarms frei gestaltbar. Auch können durch Einsatz von mehreren Antriebsmodulen innerhalb der Länge des Roboterarms Biegungen in unterschiedlichen Richtungen erzeugt werden, so dass nicht nur eine einfache Krümmung ermöglicht wird, sondern auch S-förmige Biegungen oder noch komplexere Biegungsmuster ermöglicht werden. Im Wesentlichen besteht dabei ein Modul aus einer Grundplatte als Modulkörper und daran drei drehbar angebrachten Hebeln in Art der Verbindungseinrichtungen mit jeweils einem Verbindungsstück und am ersten Gelenk bzw. ersten Modul vorzugsweise zusätzlich drei Antrieben zum Bewegen der Hebel. Ein modulartiger Baukasten kann insbesondere aus einem Modul mit dem Grundkörper und den Verbindungseinrichtungen als Standardmodul sowie einem weiteren Modul als Antriebsmodul mit einem bis vorzugsweise drei Antrieben zum Verstellen der jeweiligen Verbindungseinrichtungen relativ zum Modulkörper, bereitgestellt werden. Je nach Ausgestaltung, beispielsweise bei abgeschrägten Endabschnitten oder speziell angeordneten Koppeleinrichtungen kann auch das Bereitstellen eines zweiten Standardmoduls mit einem Grundkörper und drei Verbindungseinrichtungen sowie entsprechenden modifizierten Koppeleinrichtungen vorgesehen sein.These components enable the construction of a bionically inspired robot kinematics similar to a worm, a snake or a trunk. Due to the modular structure, in particular the length of such a robot arm can be freely designed. By using several drive modules, bends in different directions can be generated within the length of the robot arm, so that not only a simple bend is made possible, but also S-shaped bends or even more complex bend patterns are made possible. Essentially, a module consists of a base plate as a module body and three rotatably attached levers in the manner of connecting devices, each with a connecting piece and, on the first joint or first module, preferably three additional drives for moving the lever. A modular construction kit can be provided in particular from a module with the base body and the connecting devices as a standard module and a further module as a drive module with one to preferably three drives for adjusting the respective connecting devices relative to the module body. Depending on the design, for example with beveled end sections or specially arranged coupling devices, provision can also be made for a second standard module with a base body and three connecting devices and correspondingly modified coupling devices.
Gemäß einem derartigen besonders einfachen Aufbau gibt es. verschiedene Bewegungsmöglichkeiten des ersten Endabschnitts
relativ zum zweiten Endabschnitt. So ist eine Veränderung der Länge einfach umsetzbar, indem alle drei Antriebe gleichmäßig angesteuert werden. Eine Flexion bzw. Krümmung kann durch ein ungleichmäßiges Ansteuern der Antriebe erzielt werden.According to such a particularly simple structure, there are. different possibilities of movement of the first end section
relative to the second end section. Changing the length is easy to implement by controlling all three drives equally. Flexion or curvature can be achieved by unevenly controlling the drives.
Insbesondere ist auch eine kombinierte Bewegung mit Längenänderung und Krümmung möglich, indem die drei Antriebe entsprechend angesteuert werden. Dadurch kann eine Kinematik mit nur einem Antriebsmodul bereits einen „C“-Bogen mit variabler Länge und variablem Krümmungsradius erzeugen. Werden zwei Kinematiken hintereinander gekoppelt bzw. zwei Antriebsmodule innerhalb der Gesamtlänge des Arms angeordnet, kann beispielsweise ein „S“-Bogen erzeugt werden.In particular, a combined movement with change in length and curvature is also possible in that the three drives are controlled accordingly. As a result, kinematics with just one drive module can already generate a "C" curve with a variable length and a variable radius of curvature. If two kinematics are coupled one behind the other or two drive modules are arranged within the total length of the arm, an "S" curve can be created, for example.
Realisierbar ist dadurch eine sichere Mensch-Roboter-Interaktion, welche einen gemeinsamen Arbeitsbereich für Mensch und Roboter ermöglicht. Eine derartige biokinetische Ausgestaltung der einzelnen Komponenten kann insbesondere mit einer Hülle, beispielsweise in Art eines Faltenbalgs, umgeben werden, so dass die einzelnen Komponenten der Module gegenüber Umgebungseinflüssen geschützt sind. Zugleich bewirkt eine Hülle, dass keine Klemmstellen und keine Scherstellen entstehen, welche zu Verletzungen von Menschen oder zu Beschädigungen von umgebenden sonstigen Gegenständen führen können. Im Gegensatz zu einem einfachen Knickarm-Roboter mit nur einem Gelenk zwischen zwei länglichen Gestängen bestehen keine Klemmstellen und keine Scherstellen. Ermöglicht wird beim Einsatz eines derartigen Roboterarms ein nachvollziehbarer Bewegungsraum und keine Umkonfiguration, wie sie beim Knickarm-Roboter erforderlich ist. Da die Antriebe innerhalb des Systems bevorzugt feststehen, ist nur eine sehr kleine bewegte Masse zu bewegen, wodurch eine Kollisionsenergie reduziert wird.This enables safe human-robot interaction, which enables a common work area for humans and robots. Such a biokinetic configuration of the individual components can in particular be surrounded by a cover, for example in the form of a bellows, so that the individual components of the modules are protected from environmental influences. At the same time, a cover ensures that there are no jamming points and no shearing points, which can lead to injuries to people or damage to other surrounding objects. In contrast to a simple articulated arm robot with only one joint between two elongated rods, there are no clamping points and no shearing points. The use of such a robot arm enables a comprehensible range of motion and no reconfiguration, as is necessary with articulated arm robots. Since the drives within the system are preferably stationary, only a very small moving mass needs to be moved, which reduces collision energy.
Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 einen Roboterarm, der aus einer Vielzahl aneinander gekoppelter Module ausgebildet ist, wobei eine länglich erstreckte Stellung des Roboterarms skizziert ist, -
2 den Roboterarm gemäß1 in einer gekrümmten Stellung, -
3 den Roboterarm in einer geradlinig zusammengezogenen Stellung und -
4A -4F verschieden ausgestaltete Modulkörper mit unterschiedlichen Lageranordnungen für Verbindungseinrichtungen.
-
1 a robot arm which is formed from a plurality of modules coupled to one another, an elongated position of the robot arm being sketched, -
2 the robot arm according to1 in a crooked position, -
3 the robot arm in a straight-line contracted position and -
4A -4F differently designed module bodies with different bearing arrangements for connecting devices.
Wie aus
Die verschiedenen Module
Dabei ist die Verbindungseinrichtung
Bevorzugt sind alle drei Verbindungseinrichtungen
Beim Aneinander-Ankoppeln eines ersten Moduls
Die Enden der beiden jeweils miteinander gekoppelten Verbindungseinrichtungen
Die beispielhaft skizzierten Koppeleinrichtungen
Zur Unterstützung einer möglichst eng aneinander anliegenden zusammengezogenen Stellung der beiden zueinander benachbarten Module
Beispielhaft ist das allererste Modul des Arms
Verschwenkantriebe
An den beiden Endabschnitten
Die dargestellten Modulkörper
Prinzipiell können aber auch Modulkörper bereitgestellt werden, welche außenseitig eine abstehende Achse oder Lagerverbindung als eine derartige Gelenkeinrichtung
Dargestellt sind rahmenartig aufgebaute Verbindungseinrichtungen
Anstelle eines oder mehrerer Antriebe an einem einzelnen Modulkörper
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1111
- erster Endabschnittfirst end section
- 1212th
- zweiter Endabschnittsecond end section
- 1313th
- Armpoor
- 1414th
- erste Modulefirst modules
- 1515th
- zweite Modulesecond modules
- 1616
- VerbindungseinrichtungenConnecting devices
- 1717th
- ModulkörperModule body
- 1818th
- GelenkeinrichtungJoint device
- 1919th
- DurchtrittsöffnungPassage opening
- 2020th
- erste Koppeleinrichtungfirst coupling device
- 2121
- zweite Koppeleinrichtungsecond coupling device
- 2222nd
- AntriebsmodulDrive module
- 2323
- VerschwenkantriebSwivel drive
- 2424
- erste Gliederkettefirst link chain
- 2525th
- zweite Gliederkettesecond link chain
- 2626th
- dritte Gliederkettethird link chain
- 2727
- schräg verlaufender Bereichsloping area
- 2828
- DurchführungsöffnungFeedthrough opening
- 2929
- Werkzeugtool
- 3030th
- AntriebswellenDrive shafts
- 31 - 3531-35
- ModulkörperModule body
- 3636
- Gelenkeinrichtung Joint device
- XX
- zentrale Längsachsecentral longitudinal axis
- X'X '
- Längsachse in 14 parallel zur zentralen LängsachseLongitudinal axis in FIG. 14 parallel to the central longitudinal axis
- X"X "
- Längsachse in 15 parallel zur zentralen LängsachseLongitudinal axis in Fig. 15 parallel to the central longitudinal axis
- αα
- erster Winkel gegenüber Längsachse Xfirst angle with respect to the longitudinal axis X
- ββ
-
zweiter Winkel gegenüber Längsachse
X second angle with respect to the longitudinal axisX
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102012008559.1A DE102012008559B4 (en) | 2012-04-04 | 2012-04-04 | Robot arm module for a robot arm or robot arm |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102012008559.1A DE102012008559B4 (en) | 2012-04-04 | 2012-04-04 | Robot arm module for a robot arm or robot arm |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102012008559A1 DE102012008559A1 (en) | 2013-10-10 |
DE102012008559B4 true DE102012008559B4 (en) | 2021-10-07 |
Family
ID=49209786
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102012008559.1A Active DE102012008559B4 (en) | 2012-04-04 | 2012-04-04 | Robot arm module for a robot arm or robot arm |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102012008559B4 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL2012160C2 (en) * | 2014-01-28 | 2015-07-29 | Adrianus Franciscus Geest | ROBOT WITH DELTA CONNECTED IN SERIES. |
JP2018004005A (en) * | 2016-07-06 | 2018-01-11 | ソニー株式会社 | Expansion mechanism and tetrapodal robot |
CN113843822B (en) * | 2021-10-12 | 2023-05-23 | 中山大学 | Diameter and length changeable continuum arm |
CN114906301B (en) * | 2022-06-17 | 2024-03-26 | 天津大学 | Movable head device of bionic underwater robot |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3580099A (en) | 1969-09-24 | 1971-05-25 | Gen Electric | Articulating mechanism |
US4712969A (en) | 1983-08-29 | 1987-12-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Expandable and contractable arms |
EP0344185B1 (en) | 1987-02-04 | 1991-09-25 | Logabex S.A.R.L. | Redundant robot |
WO2001098039A1 (en) | 2000-06-20 | 2001-12-27 | Meganic Aps | Parallel manipulator provided with a truss structure |
DE102004058450A1 (en) | 2004-12-03 | 2006-06-08 | Hartmut Friedrich | Movement device has powered axle arranged per serially parallel kinematic element whereby lower part of each element has guiding device firmly attached for linear thrust elements |
FR2896847A1 (en) | 2006-02-02 | 2007-08-03 | Conseil Et Tech Sarl | ARTICULATED STRUCTURE |
EP2243994A1 (en) | 2008-02-13 | 2010-10-27 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Movable tensegrity structure |
WO2011104038A1 (en) | 2010-02-24 | 2011-09-01 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. | Gear mechanism |
-
2012
- 2012-04-04 DE DE102012008559.1A patent/DE102012008559B4/en active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3580099A (en) | 1969-09-24 | 1971-05-25 | Gen Electric | Articulating mechanism |
US4712969A (en) | 1983-08-29 | 1987-12-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Expandable and contractable arms |
DE3431453C2 (en) | 1983-08-29 | 1990-08-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba, Kawasaki, Kanagawa, Jp | |
EP0344185B1 (en) | 1987-02-04 | 1991-09-25 | Logabex S.A.R.L. | Redundant robot |
WO2001098039A1 (en) | 2000-06-20 | 2001-12-27 | Meganic Aps | Parallel manipulator provided with a truss structure |
DE102004058450A1 (en) | 2004-12-03 | 2006-06-08 | Hartmut Friedrich | Movement device has powered axle arranged per serially parallel kinematic element whereby lower part of each element has guiding device firmly attached for linear thrust elements |
FR2896847A1 (en) | 2006-02-02 | 2007-08-03 | Conseil Et Tech Sarl | ARTICULATED STRUCTURE |
EP2243994A1 (en) | 2008-02-13 | 2010-10-27 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Movable tensegrity structure |
WO2011104038A1 (en) | 2010-02-24 | 2011-09-01 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. | Gear mechanism |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102012008559A1 (en) | 2013-10-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2986422B1 (en) | Industrial robot with a drive arrangement arranged on an arm extension | |
DE102010007631B4 (en) | Parallel robot with a wrist section with three degrees of freedom | |
EP1609563B1 (en) | Positioning device with rods mounted on joints for a platform with six degrees of freedom | |
DE2656378C3 (en) | Manipulator for executing movements that are comparable to those of the human arm | |
DE112013002741T5 (en) | Lower limb structure for walking robots and walking robots | |
DE69821029T2 (en) | MANIPULATOR ARM STRUCTURE FOR ROBOTS WITH HUMAN MORPHOLOGY | |
DE2703793A1 (en) | FLEXIBLE ROBOTIC ARM | |
DE2628734A1 (en) | MANIPULATOR ARM | |
DE10346271A1 (en) | Hand surface mechanism for robot hand for catching objects flying at high speed has actuators driven to enable main finger body bending from central position to bring joint regions to defined angle | |
DE102017212029A1 (en) | conveyor robot | |
DE102012008559B4 (en) | Robot arm module for a robot arm or robot arm | |
DE102005010380A1 (en) | Finger-like gripping device, comprising several lateral elements movable joined with transversal elements and springs | |
DE69833850T2 (en) | DEVICE FOR THE RELATIVITY MOVEMENT OF TWO ELEMENTS | |
EP0129157B1 (en) | Robot arm | |
EP2681016B1 (en) | Parallel robot and control method | |
DE102011105616A1 (en) | Hybrid robot based on three linear axes whose axes intersect, a parellelity holder, a multifunctional space joint, a multi-axis space joint and a space orientation unit | |
DE69931057T2 (en) | TRANSFER ARM | |
EP1658016B1 (en) | Surgical support | |
EP3455036B1 (en) | Robot gripper having a drive device | |
DE2112066A1 (en) | Manipulator arm | |
EP3443926A1 (en) | Robotic operation system | |
DE112005001246B4 (en) | Cable holding device for a workpiece transfer device | |
DE102011014953A1 (en) | Bending device for rod and tubular workpieces | |
DE102008016708B4 (en) | joint mechanism | |
DE102006018472A1 (en) | Hand or finger for a robot |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: MEISSNER BOLTE PATENTANWAELTE RECHTSANWAELTE P, DE Representative=s name: THIELE, THOMAS, DIPL.-GEOPHYS. DR.RER.NAT., DE Representative=s name: MEISSNER, BOLTE & PARTNER GBR, DE |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: MEISSNER BOLTE PATENTANWAELTE RECHTSANWAELTE P, DE Representative=s name: MEISSNER, BOLTE & PARTNER GBR, DE |
|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |