DE102015121245A1 - robot - Google Patents
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Abstract
Ein Roboter weist zumindest eine Basis auf, an der über zwei verschwenkbare Gelenkarme eine Grundplatte für einen Endeffektor gelenkig befestigt ist, wobei eine Parallelhaltung vorgesehen ist, mit der die Grundplatte bei einem Verschwenken der Gelenkarme parallel zur Basis gehalten wird. Die Parallelhaltung wird durch einen Schwenkantrieb der Grundplatte bewirkt.A robot has at least one base on which a base plate for an end effector is articulated by two pivotable articulated arms, wherein a parallel attitude is provided with which the base plate is held parallel to the base during pivoting of the articulated arms. The parallel attitude is effected by a pivot drive of the base plate.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Roboter bzw. Manipulator und insbesondere einen Delta-2-Roboter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The present invention relates to a robot or manipulator and in particular to a delta-2 robot according to the preamble of claim 1.
Derartige Roboter bzw. Manipulatoren sind aus dem Stand der Technik bekannt und weisen zumindest eine Basis auf, an der über zwei verschwenkbare Gelenkarme eine Grundplatte für einen Endeffektor, beispielsweise in Form eines Greifers, gelenkig befestigt ist. Um die Grundplatte in jeder Position der Gelenkarme parallel zu der Basis zu halten, ist eine Parallelhaltung vorgesehen. Im Stand der Technik wird diese Parallelhaltung durch ein mechanisches Gestänge erreicht, das an einem der Gelenkarme befestigt ist, und das die Grundplatte mit der Basis koppelt. Bei einer solchen Befestigung an einem Gelenkarm besteht jedoch das Problem, dass in der mechanischen Parallelhaltung Spiel und Verschleiß auftreten und dass das mechanische Gestänge der Parallelhaltung ein nicht zu vernachlässigendes Eigengewicht aufweist, das sich aufgrund der asymmetrischen Anordnung ebenfalls nachteilig auf eine hochpräzise Positionierung der Grundplatte auswirkt. Such robots or manipulators are known from the prior art and have at least one base on which a base plate for an end effector, for example in the form of a gripper, is articulated by means of two pivotable articulated arms. In order to keep the base plate in any position of the articulated arms parallel to the base, a parallel attitude is provided. In the prior art, this parallel attitude is achieved by a mechanical linkage which is attached to one of the articulated arms and which couples the base plate to the base. In such an attachment to an articulated arm, however, there is the problem that play and wear occur in the mechanical parallelism and that the mechanical linkage parallel holding a not negligible own weight, which also adversely affects due to the asymmetric arrangement on a high-precision positioning of the base plate ,
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Delta-2-Roboter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu verbessern, dass dieser auch im Langzeitbetrieb eine gleichbleibend hohe Präzision in der Positionierung der Grundplatte aufweist.It is therefore the object of the present invention to improve a delta-2 robot according to the preamble of claim 1 so that it has a consistently high precision in the positioning of the base plate even in long-term operation.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch, dass die Parallelhaltung durch einen Antrieb, mit dem die Grundplatte relativ zu den Gelenkarmen verschwenkbar ist, und durch eine Steue-rung gebildet ist, die aus der Winkelstellung der Gelenkarme eine Soll-Winkelposition des Antriebs berechnet, bei der die Grundplatte parallel zu einer Horizontalebene orientiert ist, wobei keine mechanische Parallelhaltung vorhanden ist, welche über ein Gestänge die Basis mit der Grundplatte koppelt.The solution of this object is achieved by the features of claim 1 and in particular in that the parallelism is formed by a drive, with which the base plate is pivotable relative to the articulated arms, and by a control tion, which from the angular position of the articulated arms a target Calculated angle position of the drive, in which the base plate is oriented parallel to a horizontal plane, with no mechanical parallel attitude is present, which couples via a linkage the base to the base plate.
Erfindungsgemäß wird auf eine solche mechanische Parallelhaltung verzichtet und stattdessen wird ein motorischer, z.B. elektrischer oder pneumatischer, Schwenkantrieb vorgesehen, mit dessen Hilfe die Grundplatte in jeder Schwenkposition der Gelenkarme parallel zu einer Horizontalebene und damit auch parallel zur Basis gehalten werden kann. Überraschenderweise hat sich nämlich herausgestellt, dass eine dem ersten Anschein nach aufwendigere technische Lösung in Form eines Schwenkantriebs eine deutliche Verbesserung im Hinblick auf Spiel, Verschleiß sowie Belastung darstellt.According to the invention, such mechanical parallelism is dispensed with and instead a motor, e.g. electrical or pneumatic, pivot drive provided by means of which the base plate in each pivot position of the articulated arms can be kept parallel to a horizontal plane and thus parallel to the base. Surprisingly, it has in fact turned out that a technical solution in the form of a swivel drive, which at first glance is more complex, represents a significant improvement in terms of play, wear and load.
Die Steuerung des erfindungsgemäßen Roboters ermittelt mit Hilfe einer Transformationsrechnung aus der aktuellen Winkelstellung der Gelenkarme die Soll-Winkelposition des Schwenkantriebs der Grundplatte derart, dass diese zu jedem Zeitpunkt in der Horizontalen und/oder parallel zur Basis gehalten wird. The controller of the robot according to the invention determined by means of a transformation calculation from the current angular position of the articulated arms, the desired angular position of the pivot drive of the base plate such that it is held at any time in the horizontal and / or parallel to the base.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Beschreibung, der Zeichnung sowie den Unteransprüchen beschrieben.Advantageous embodiments of the invention are described in the description, the drawings and the subclaims.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform kann jeder Gelenkarm einen Oberarm und einen mit diesem gelenkig verbundenen Unterarm umfassen, wobei die Grundplatte verschwenkbar an beiden Unterarmen befestigt ist. Hierbei können die beiden Gelenkarme durch jeweils einen an der Basis befestigten Gelenkarmantrieb relativ zur Basis verschwenkbar sein.According to an advantageous embodiment, each articulated arm may comprise an upper arm and a lower arm articulated thereto, the base plate being pivotally attached to both forearms. In this case, the two articulated arms can be pivoted relative to the base by a respective articulated arm drive attached to the base.
Nach einer weiteren Ausführungsform kann jeder Gelenkarm einen Oberarm und einen mit diesem gelenkig verbundenen Unterarm umfassen, wobei die Grundplatte jedoch an nur einem Unterarm verschwenkbar befestigt ist. Durch die Befestigung der Grundplatte an nur einem Unterarm steht im Umgebungsbereich der Grundplatte mehr freier Raum zur Verfügung, so dass die Grundplatte leichter in tiefere Behältnisse, wie beispielsweise Kartons, eingeführt werden kann. Hierbei kann es vorteilhaft sein, wenn ein Unterarm an seinem unteren Ende an einer Stelle an dem anderen Unterarm angelenkt ist, die vom unteren Ende des anderen Unterarms beabstandet ist. Auf diese Weise steht zwischen dem Anlenkpunkt und dem unteren freien Ende des anderen Unterarms ein Raum zur Verfügung, der für die Anordnung des Antriebs verwendet werden kann. Gleichzeitig ist dieser Raum nicht durch den einen Unterarm blockiert, so dass die Grundplatte, der Antrieb und der untere Bereich des anderen Unterarms tief in einen Behälter eingeführt werden kann. Insofern kann es vorteilhaft sein, wenn der Antrieb am unteren freien Ende des anderen Unterarms befestigt ist und sich insbesondere zwischen diesem Ende und dem einen Unterarm erstreckt. According to a further embodiment, each articulated arm may comprise an upper arm and a lower arm articulated thereto, but with the base plate pivotally attached to only one lower arm. By attaching the base plate to only one forearm more free space is available in the surrounding area of the base plate, so that the base plate can be more easily introduced into deeper containers, such as boxes. It may be advantageous if a lower arm is articulated at its lower end at a location on the other lower arm, which is spaced from the lower end of the other lower arm. In this way, between the pivot point and the lower free end of the other forearm is a space available that can be used for the arrangement of the drive. At the same time, this space is not blocked by one lower arm, so that the base plate, the drive and the lower portion of the other forearm can be deeply inserted into a container. In this respect, it may be advantageous if the drive is attached to the lower free end of the other forearm and in particular extends between this end and the one lower arm.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die Steuerung sowohl den Schwenkantrieb der Grundplatte wie auch die beiden Gelenkarmantriebe ansteuert. It may be advantageous if the controller controls both the pivot drive of the base plate as well as the two Gelenkarmantriebe.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Antrieb an einem Gelenkarm befestigt sein und eine angetriebene Welle aufweisen, die mit der Grundplatte starr verbunden ist. Auf diese Weise lässt sich durch Betätigen des Schwenkantriebs die Grundplatte relativ zu dem einen Gelenkarm verschwenken und parallel halten. According to a further advantageous embodiment, the drive can be attached to an articulated arm and have a driven shaft which is rigidly connected to the base plate. In this way, by pressing the pivot drive, the base plate can pivot relative to the one articulated arm and hold parallel.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können die unteren Enden der Unterarme und die Grundplatte über eine gemeinsame Schwenkachse schwenkbar miteinander verbunden sein, wodurch sich eine sehr kompakte und dynamisch vorteilhafte Anordnung ergibt. Alternativ ist es möglich, die unteren Enden der Unterarme und die Grundplatte über zwei parallel beabstandete Schwenkachsen schwenkbar miteinander zu verbinden.According to a further advantageous embodiment, the lower ends of the lower arms and the base plate via a common Swivel axis pivotally connected to each other, resulting in a very compact and dynamically advantageous arrangement. Alternatively, it is possible to pivotally connect the lower ends of the lower arms and the base plate via two parallel spaced pivot axes.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann einer der Unterarme als Einzelarm und der andere der Unterarme als Doppelarm ausgebildet sein, wobei der Antrieb an dem Einzelarm befestigt ist und parallel zu diesem verläuft. Bei dieser Ausführungsform ergibt sich eine besonders positive Gewichtsverteilung, da die Gewichtsverhältnisse auf der Seite des einen Gelenkarmes und auf der Seite des anderen Gelenkarmes gleich oder annähernd gleich gewählt werden können.According to a further advantageous embodiment, one of the lower arms may be designed as a single arm and the other of the lower arms as a double arm, wherein the drive is attached to the individual arm and runs parallel to this. In this embodiment, a particularly positive weight distribution, since the weight ratios on the side of the one articulated arm and on the side of the other articulated arm can be chosen equal or approximately equal.
Selbstverständlich kann der Roboter mehr als eine Basis mit Gelenkarmen und Grundplatte umfassen.Of course, the robot may include more than one base with articulated arms and baseplate.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand von vorteilhaften Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:Hereinafter, the present invention will be described purely by way of example with reference to advantageous embodiments and with reference to the accompanying drawings. Show it:
Ein synchrones oder asynchrones Verschwenken der beiden Gelenkarme
Um die Grundplatte
Wenn die Grundplatte
Das Verschwenken der Grundplatte
Wie ferner
Die
Bei dieser Ausführungsform lässt sich in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform der
Claims (11)
Priority Applications (2)
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DE102015121245.5A DE102015121245A1 (en) | 2015-12-07 | 2015-12-07 | robot |
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