DE102018121806A1

DE102018121806A1 - Articulation device for a robot and robot

Info

Publication number: DE102018121806A1
Application number: DE102018121806.0A
Authority: DE
Inventors: Jens Reinecke
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2018-09-06
Filing date: 2018-09-06
Publication date: 2020-03-12
Anticipated expiration: 2038-09-07
Also published as: DE102018121806B4

Abstract

Gelenkvorrichtung (100) für einen Roboter, die Gelenkvorrichtung (100) aufweisend ein erstes Gelenkteil (102) und ein zweites Gelenkteil (104), wobei das erste Gelenkteil (102) und das zweite Gelenkteil (104) relativ zueinander beweglich sind, einen zwischen dem ersten Gelenkteil (102) und dem zweiten Gelenkteil (104) wirksame Aktuatoreinrichtung und eine zwischen dem ersten Gelenkteil (102) und dem zweiten Gelenkteil (104) wirksame Energiespeichereinrichtung, bei der die Energiespeichereinrichtung eine elastische Hülle (106) aufweist, und Roboter aufweisend ein erstes Glied und wenigstens ein weiteres Glied, bei dem das erstes Glied und das wenigstens eine weitere Glied mithilfe einer derartigen Gelenkvorrichtung (100) miteinander verbunden sind.

Joint device (100) for a robot, the joint device (100) comprising a first joint part (102) and a second joint part (104), the first joint part (102) and the second joint part (104) being movable relative to one another, one between the first joint part (102) and the second joint part (104) effective actuator device and between the first joint part (102) and the second joint part (104) effective energy storage device, in which the energy storage device has an elastic sleeve (106), and robots having a first Link and at least one further link, in which the first link and the at least one further link are connected to one another with the aid of such a joint device (100).

Description

Die Erfindung betrifft eine Gelenkvorrichtung für einen Roboter, die Gelenkvorrichtung aufweisend ein erstes Gelenkteil und ein zweites Gelenkteil, wobei das erste Gelenkteil und das zweite Gelenkteil relativ zueinander beweglich sind und eine zwischen dem ersten Gelenkteil und dem zweiten Gelenkteil wirksame Energiespeichereinrichtung. Außerdem betrifft die Erfindung einen Roboter aufweisend ein erstes Glied und wenigstens ein weiteres Glied.The invention relates to a joint device for a robot, the joint device having a first joint part and a second joint part, the first joint part and the second joint part being movable relative to one another and an energy storage device which is effective between the first joint part and the second joint part. In addition, the invention relates to a robot having a first link and at least one further link.

Aus dem Dokument DE 10 2006 053 163 A1 ist eine Gelenkanordnung bekannt aufweisend ein erstes und ein zweites Endelement, ein Zwischenelement, mit dem sowohl das erste als auch das zweite Endelement jeweils über eine gelenkige Lagerung verbunden sind, und Federmittel zum Vorspannen der Lagerungen, wobei die Federmittel derart angeordnet und ausgebildet sind, zwischen den beiden Endelementen in Richtung ihrer Verbindung über das Zwischenelement eine mechanische, die Endelemente auseinander- oder aneinanderdrückende Spannung zu erzeugen.From the document DE 10 2006 053 163 A1 A joint arrangement is known comprising a first and a second end element, an intermediate element with which both the first and the second end element are each connected via an articulated bearing, and spring means for prestressing the bearings, the spring means being arranged and designed in this way between the two end elements in the direction of their connection via the intermediate element to generate a mechanical tension which pushes the end elements apart or against one another.

Aus dem Dokument DE 10 2012 209 243 A1 ist ein Roboter-Gelenksystem bekannt, insbesondere biartikuläres Roboter-Gelenksystem, mit einem Basiselement, das über eine Gelenkeinheit gelenkig mit einem ersten Robotersegment verbunden ist und das Robotersegment gelenkig mit einem weiteren Robotersegment verbunden ist, wobei jede Gelenkeinheit einen Elektromotor und ein Getriebe aufweisen, bei dem die beiden Getriebe über eine Feder-/Dämpfereinheit miteinander verbunden sind.From the document DE 10 2012 209 243 A1 A robot joint system is known, in particular a biarticular robot joint system, with a base element that is articulatedly connected to a first robot segment via a joint unit and the robot segment is articulatedly connected to a further robot segment, each joint unit having an electric motor and a transmission which the two gears are connected to each other via a spring / damper unit.

Das Dokument US 2013/0180353 A1 betrifft einen Roboterarm mit einem Mechanismus zur Gewichtskompensation. Der Mechanismus ist an dem Roboterarm montiert und weist ein erstes Rotationsteil und ein zweites Rotationsteil auf, die jeweils zur zwei-DOF-Rotation geeignet sind. Eine erste Rotation des ersten Rotationsteils ist eine Rotation um eine Hochachse und eine zweite Rotation des ersten Rotationsteils ist eine Rotation um eine Querachse senkrecht zur ersten Rotation. Eine dritte Rotation und eine vierte Rotation des zweiten Rotationsteils sind jeweils eine Rotation um eine Querachse und eine Rotation um eine Längsachse. Der Roboterarm weist einen einzel-DOF-Gravitationskompensator auf, der mit den ersten Rotationsteil oder mit dem zweiten Rotationsteils verbunden ist und die Gravitation kompensiert, die durch das Gewicht des ersten Rotationsteils oder des zweiten Rotationsteils aufgrund einer elastischen Kraft eines elastischen Teils verursacht wird.The document US 2013/0180353 A1 relates to a robot arm with a mechanism for weight compensation. The mechanism is mounted on the robot arm and has a first rotating part and a second rotating part, each of which is suitable for two DOF rotation. A first rotation of the first rotating part is a rotation about a vertical axis and a second rotation of the first rotating part is a rotation about a transverse axis perpendicular to the first rotation. A third rotation and a fourth rotation of the second rotating part are each a rotation about a transverse axis and a rotation about a longitudinal axis. The robotic arm has a single DOF gravity compensator connected to the first rotating part or the second rotating part and compensating for the gravity caused by the weight of the first rotating part or the second rotating part due to an elastic force of an elastic part.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Gelenkvorrichtung baulich und/oder funktional zu verbessern. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen eingangs genannten Roboter baulich und/oder funktional zu verbessern.The invention is based on the object of structurally and / or functionally improving a joint device mentioned at the outset. The invention is also based on the object of structurally and / or functionally improving a robot mentioned at the outset.

Die Aufgabe wird gelöst mit einer Gelenkvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Außerdem wird die Aufgabe gelöst mit einem Roboter mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The object is achieved with an articulated device with the features of claim 1. In addition, the object is achieved with a robot with the features of claim 11. Advantageous embodiments and further developments are the subject of the dependent claims.

Das erste Gelenkteil kann mit einem ersten Glied des Roboters fest verbunden sein. Das zweite Gelenkteil kann mit einem weiteren Glied des Roboters fest verbunden sein. Die Gelenkvorrichtung kann ein Gelenk aufweisen. Das erste Gelenkteil und das zweite Gelenkteil können miteinander mithilfe des Gelenks gelenkig verbunden sein. Das erste Gelenkteil und das zweite Gelenkteil können relativ zueinander dreh- und/oder schubbeweglich sein. Das Gelenk kann einen Freiheitsgrad f=1, f=2 oder f=3 aufweisen. Das Gelenk kann ein Drehgelenk, ein Kreuzgelenk oder ein Kugelgelenk sein.The first joint part can be firmly connected to a first link of the robot. The second joint part can be firmly connected to a further link of the robot. The joint device can have a joint. The first joint part and the second joint part can be connected to one another in an articulated manner by means of the joint. The first joint part and the second joint part can be rotatable and / or pushable relative to one another. The joint can have a degree of freedom f = 1, f = 2 or f = 3. The joint can be a swivel joint, a universal joint or a ball joint.

Die Gelenkvorrichtung kann passiv ohne integrierte Aktuatoreinrichtung ausgeführt sein. Die Gelenkvorrichtung kann beispielsweise zur Verwendung in einer Halteeinrichtung für ein mobiles Endgerät, wie Notebook, oder in einer Prothese dienen. Bei einer passiven Gelenkvorrichtung kann eine Stabilität maßgeblich mithilfe der elastischen Hülle bewirkt werden.The articulation device can be designed passively without an integrated actuator device. The joint device can be used, for example, in a holding device for a mobile terminal, such as a notebook, or in a prosthesis. In the case of a passive joint device, stability can largely be brought about using the elastic sleeve.

Die Gelenkvorrichtung kann aktiv mit einer Aktuatoreinrichtung ausgeführt sein. Die Gelenkvorrichtung kann eine Aktuatoreinrichtung aufweisen. Die Aktuatoreinrichtung kann zwischen dem ersten Gelenkteil und dem zweiten Gelenkteil wirksam sein. Die Aktuatoreinrichtung kann einerseits mit dem ersten Gelenkteil und andererseits mit dem zweiten Gelenkteil verbunden sein. Die Aktuatoreinrichtung kann einen Motor aufweisen. Der Motor kann ein Elektromotor sein. Die Aktuatoreinrichtung kann Zugmittel aufweisen. Die Aktuatoreinrichtung kann ein Getriebe aufweisen. Das Getriebe kann Zugmittel aufweisen. Die Zugmittel können biegeschlaff sein. Die Zugmittel können Seile sein. Die Aktuatoreinrichtung kann einen Linearaktuator aufweisen. Die Aktuatoreinrichtung kann elektrisch, hydraulisch und/oder pneumatisch beaufschlagbar sein.The joint device can be actively configured with an actuator device. The joint device can have an actuator device. The actuator device can be effective between the first joint part and the second joint part. The actuator device can be connected on the one hand to the first joint part and on the other hand to the second joint part. The actuator device can have a motor. The motor can be an electric motor. The actuator device can have traction means. The actuator device can have a transmission. The gearbox can have traction means. The traction means can be limp. The traction means can be ropes. The actuator device can have a linear actuator. The actuator device can be acted upon electrically, hydraulically and / or pneumatically.

Die Energiespeichereinrichtung kann zum Speichern und Abgeben von mechanischer Energie dienen. Die Energiespeichereinrichtung kann dazu dienen, mechanische Energie als potentielle Energie, insbesondere als potentielle Federenergie oder Spannenergie, zu speichern. Die Energiespeichereinrichtung kann einerseits mit dem ersten Gelenkteil und andererseits mit dem zweiten Gelenkteil verbunden sein. Die Energiespeichereinrichtung kann sich einerseits an dem ersten Gelenkteil und andererseits an dem zweiten Gelenkteil abstützen.The energy storage device can be used to store and deliver mechanical energy. The energy storage device can serve to store mechanical energy as potential energy, in particular as potential spring energy or tension energy. The energy storage device can be connected on the one hand to the first joint part and on the other hand to the second joint part. The energy storage device can support on the one hand on the first joint part and on the other hand on the second joint part.

Die elastische Hülle kann eine schlauchartige Form aufweisen. Die Hülle kann einen Gelenkinnenraum begrenzen. Die Hülle kann ein Gehäuse der Gelenkvorrichtung bilden. Die Hülle kann einteilig oder mehrteilig sein. Die Hülle kann einschichtig oder mehrschichtig sein. Die Aktuatoreinrichtung kann in dem Gelenkinnenraum angeordnet sein. Die Hülle kann zumindest abschnittsweise eine textile Struktur aufweisen. Die textile Struktur kann ein Gewebe sein. Die textile Struktur kann zumindest fluiddurchlässig sein. Die Hülle kann zumindest abschnittsweise eine folienartige Struktur aufweisen. Die folienartige Struktur kann geschlossen sein. Die Hülle kann formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden sein. Die Hülle kann vernäht oder verschweißt sein. Die Hülle kann partikel- und/oder fluiddicht sein. Die Hülle kann zumindest abschnittsweise aus einem Elastomer hergestellt sein. Der Elastomer kann Naturkautschuk, synthetischer Kautschuk, Silikonkautschuk oder Elastan sein. Die Hülle kann abschnittsweise aus einem nicht elastomeren Material hergestellt sein. Beispielsweise kann die Hülle aus einem Gewebe umfassend elastomere Fasern und nicht elastomere Fasern hergestellt sein. Die Hülle kann eine Rückstellfunktion erfüllen. Die Hülle kann eine Kompensationsfunktion erfüllen. Die Hülle kann eine Schutzfunktion erfüllen, beispielsweise ein Einklemmrisiko reduzieren oder verhindern.The elastic sleeve can have a tubular shape. The shell can delimit an interior of the joint. The shell can form a housing of the joint device. The shell can be in one part or in several parts. The shell can be single-layer or multi-layer. The actuator device can be arranged in the interior of the joint. The shell can have a textile structure at least in sections. The textile structure can be a woven fabric. The textile structure can be at least fluid permeable. The casing can have a film-like structure at least in sections. The film-like structure can be closed. The casing can be connected in a form-fitting, force-fitting and / or material-fitting manner. The cover can be sewn or welded. The shell can be particle and / or fluid tight. The sheath can be made at least in sections from an elastomer. The elastomer can be natural rubber, synthetic rubber, silicone rubber or elastane. The shell can be made in sections from a non-elastomeric material. For example, the sheath can be made from a fabric comprising elastomeric fibers and non-elastomeric fibers. The cover can perform a reset function. The envelope can perform a compensation function. The cover can perform a protective function, for example reducing or preventing a risk of being pinched.

Die Energiespeichereinrichtung wenigstens ein Verstärkungselement aufweist. Das wenigstens eine Verstärkungselement kann eine geringere Elastizität als die Hülle aufweisen. Das wenigstens eine Verstärkungselement kann eine flächige Form aufweisen. Das wenigstens eine Verstärkungselement kann stab- oder rippenförmig sein. Das wenigstens eine Verstärkungselement kann mit der Hülle verbunden sein. Das wenigstens eine Verstärkungselement kann mit der Hülle formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden sein. Das wenigstens eine Verstärkungselement kann mit der Hülle vernäht oder verschweißt sein. Das wenigstens eine Verstärkungselement kann aus einem Kunststoff hergestellt sein.The energy storage device has at least one reinforcing element. The at least one reinforcing element can have a lower elasticity than the casing. The at least one reinforcing element can have a flat shape. The at least one reinforcing element can be rod-shaped or rib-shaped. The at least one reinforcing element can be connected to the sheath. The at least one reinforcing element can be connected to the shell in a form-fitting, force-fitting and / or material-fitting manner. The at least one reinforcing element can be sewn or welded to the sheath. The at least one reinforcing element can be made of a plastic.

Die Energiespeichereinrichtung kann wenigstens ein Federelement aufweisen. Das wenigstens eine Federelement kann zwischen Teilen einer mehrteiligen Hülle wirksam sein. Das wenigstens eine Federelement kann zwischen der Hülle und dem ersten Gelenkteil wirksam sein. Das wenigstens eine Federelement kann zwischen der Hülle und dem zweiten Gelenkteil wirksam sein. Das wenigstens eine Federelement kann aus einem Federdraht hergestellt sein. Das wenigstens eine Federelement kann eine Zugfeder sein. Das wenigstens eine Federelement kann eine Schraubenfeder sein. Die Energiespeichereinrichtung kann mehrere Federelemente aufweisen. Die mehreren Federelemente können in Parallelschaltung und/oder in Serienschaltung angeordnet sein.The energy storage device can have at least one spring element. The at least one spring element can be effective between parts of a multi-part shell. The at least one spring element can be effective between the shell and the first joint part. The at least one spring element can be effective between the shell and the second joint part. The at least one spring element can be made from a spring wire. The at least one spring element can be a tension spring. The at least one spring element can be a helical spring. The energy storage device can have a plurality of spring elements. The multiple spring elements can be arranged in parallel and / or in series.

Der Roboter kann ein Industrieroboter, ein Medizinroboter, ein Serviceroboter oder ein humanoider Roboter sein. Der humanoide Roboter kann einen Rumpf und Extremitäten aufweisen. Der Roboter kann einen Manipulator aufweisen. Der Manipulator kann Glieder aufweisen. Das erstes Glied und das wenigstens eine weitere Glied können Glieder eines Rumpfs, beispielsweise einer Wirbelsäule, oder Glieder einer Extremität eines humanoiden Roboters sein. Das erstes Glied und das wenigstens eine weitere Glied können mithilfe der miteinander gelenkig verbunden sein. Der Roboter kann eine elektrische Kontrolleinrichtung aufweisen. Der Roboter kann programmierbar sein.The robot can be an industrial robot, a medical robot, a service robot or a humanoid robot. The humanoid robot can have a trunk and extremities. The robot can have a manipulator. The manipulator can have links. The first limb and the at least one further limb can be limbs of a trunk, for example a spine, or limbs of an extremity of a humanoid robot. The first link and the at least one further link can be connected to one another in an articulated manner. The robot can have an electrical control device. The robot can be programmable.

Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem eine Gravitationskompensation von Robotergelenken mittels elastischem Stoffgehäuse.To summarize and in other words, the invention results in, among other things, gravitational compensation of robot joints by means of an elastic fabric housing.

Die Robotergelenke können parallel zu aktiven Antrieben kompensiert werden. Dazu kann an eine unteren Basis und zum Abtrieb ein elastischer Stoffmantel, beispielsweise mit Elastan, oder ein Silikonmantel verwendet werden, der bei einem Verfahren des Roboters auseinander gezogen wird und somit eine Kraft entgegen der Bewegung erzeugt und den Roboter wieder in seine Ausgangsposition auslenken möchte. Der Roboter bzw. der Stoffmantel kann in einer Ausgangslage kraftfrei sein. Beugt sich der Roboter, kann eine Seite des Stoffes nachlassen und die andere auf Zug gehen und den Roboter unterstützen, um Gravitationskräfte zu kompensieren. Der elastische Stoffmantel kann außerdem einen staub-/spritzwasserschützenden Charakter aufweisen und somit noch weitere Funktionen erfüllen. Falls noch elastischeres Verhalten benötigt wird, kann der elastische Stoffbezug noch durch Federn an einer Anbringung elastischer gemacht werden. Außerdem sind weitere Materialen denkbar sowie einzelne Verstärkungen aus Kunststoff, die in das Gewebe eingenäht werden können, um gewünschte Rückstellkräfte zu erreichen und somit ein Gewicht noch präziser zu kompensieren. Dadurch kann der Roboter ohne zusätzliches Gewicht in der Lage sind, sich mit sehr geringen Drehmomenten zu bewegen. Dieses Prinzip kann auf Industrieroboter sowie auf humanoide Körperteile angewendet werden. Auch im Bereich einer Wirbelsäule wäre das eine sehr effiziente Weise, um hohe auftretende Gravitationskräfte von Armen beim Vorbeugen auszugleichen.The robot joints can be compensated in parallel to active drives. For this purpose, an elastic material sheath, for example with elastane, or a silicone sheath can be used on a lower base and for the output, which is pulled apart during a movement of the robot and thus generates a force against the movement and wants to deflect the robot back into its starting position. In a starting position, the robot or the material jacket can be force-free. If the robot bends, one side of the fabric can slacken and the other can pull and support the robot to compensate for gravitational forces. The elastic fabric jacket can also have a dust / splash-proof character and can therefore also perform other functions. If more elastic behavior is required, the elastic fabric cover can be made more elastic by springs on an attachment. In addition, other materials are conceivable as well as individual reinforcements made of plastic that can be sewn into the fabric in order to achieve the desired restoring forces and thus to compensate for a weight even more precisely. This enables the robot to move with very little torque without additional weight. This principle can be applied to industrial robots as well as humanoid body parts. In the area of a spine, too, this would be a very efficient way to compensate for the high gravitational forces of the arms when bending.

Der Roboter kann beispielsweise zweigelenkig sein. Er kann entweder durch Motoren direkt im Gelenk bewegt werden, aber auch eine Aktuierung über Seile in einer n+1 Konfiguration ist denkbar. Eine Außenhülle kann eine Basis direkt mit eine Abtrieb/Endeffektor verbinden. In der Hülle kann beispielsweise ein Stoff mit hohem Elastananteil verwendet werden. Aber auch andere Stoffe sind denkbar. Außerdem können für eine zusätzliche Rückstellkraft elastische Elemente in den Stoff eingenäht werden, wie beispielsweise weiche Kunststoffrippen. Diese können so ausgelegt werden, dass sie möglichst genau das gewünschte Drehmomentprofil entstehender Gravitationskräfte kompensieren. Dadurch kann eine noch präzisere Kompensation erreicht werden. Eine weitere Schicht aus nachgiebigen Material kann die Hülle dann noch von externen spitzen Gegenständen und Aufprall schützen. Die Hülle kann als Schutz vor reißenden Zugmitteln und/oder als Einklemmschutz dienen.The robot can have two joints, for example. It can either be moved directly in the joint by motors, but actuation via ropes in an n + 1 configuration is also conceivable. An outer shell can connect a base directly to an output / end effector. For example, a material with a high proportion of elastane can be used in the cover. But other substances are also conceivable. In addition, elastic elements, such as soft plastic ribs, can be sewn into the fabric for an additional restoring force. These can be designed so that they compensate as precisely as possible for the desired torque profile of the gravitational forces that arise. This enables even more precise compensation to be achieved. Another layer of resilient material can then protect the case from external pointed objects and impacts. The cover can serve as protection against tearing pulling means and / or as a protection against trapping.

Mit „kann“ sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweist.Optional features of the invention are referred to in particular by “can”. Accordingly, there is in each case an exemplary embodiment of the invention which has the respective feature or the respective features.

Mit der Erfindung wird eine statische und/oder dynamische Massekompensation ermöglicht. Eine passive Massekompensation wird ermöglicht. Aktuatoren können verkleinert werden. Ein Gewicht kann reduziert werden. Ein Energiebedarf kann reduziert werden. Eine Bewegungsgenauigkeit kann erhöht werden. Eine Bewegungsgeschwindigkeit kann erhöht werden.Static and / or dynamic mass compensation is made possible with the invention. Passive mass compensation is made possible. Actuators can be downsized. Weight can be reduced. Energy requirements can be reduced. Movement accuracy can be increased. A movement speed can be increased.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.Exemplary embodiments of the invention are described in more detail below with reference to figures. Further features and advantages result from this description. Specific features of these embodiments may represent general features of the invention. Features of these exemplary embodiments associated with other features can also represent individual features of the invention.

Es zeigen schematisch und beispielhaft:

1 eine Gelenkvorrichtung für einen Roboter mit einem ersten Gelenkteil, einem zweiten Gelenkteil und einer als elastische Hülle ausgeführten Energiespeichereinrichtung,
2 eine Gelenkvorrichtung für einen Roboter mit einem ersten Gelenkteil, einem zweiten Gelenkteil und einer als elastische Hülle mit Federelementen ausgeführten Energiespeichereinrichtung und
3 eine Gelenkvorrichtung für einen Roboter mit einem ersten Gelenkteil, einem zweiten Gelenkteil, einer Aktuatoreinrichtung und einer als elastische Hülle ausgeführten Energiespeichereinrichtung.

They show schematically and by way of example:

1 a joint device for a robot with a first joint part, a second joint part and an energy storage device designed as an elastic sleeve,
2nd a joint device for a robot with a first joint part, a second joint part and an energy storage device designed as an elastic sleeve with spring elements and
3rd a joint device for a robot with a first joint part, a second joint part, an actuator device and an energy storage device designed as an elastic sleeve.

1 zeigt eine Gelenkvorrichtung 100 für einen Roboter mit einem ersten Gelenkteil 102, einem zweiten Gelenkteil 104 und einer als elastische Hülle 106 ausgeführten Energiespeichereinrichtung. Die Gelenkteile 102, 104 sind miteinander mithilfe eines Gelenks 108 gelenkig verbunden. In 1 ist die Gelenkvorrichtung 100 in nicht ausgelenkter und in ausgelenkter Stellung dargestellt. 1 shows a joint device 100 for a robot with a first joint part 102 , a second joint part 104 and one as an elastic cover 106 executed energy storage device. The joint parts 102 , 104 are together with the help of a joint 108 articulated. In 1 is the joint device 100 shown in undeflected and in deflected position.

Die elastische Hülle 106 weist eine schlauchartige zylindrische Form auf, begrenzt einen Gelenkinnenraum 110 und bildet ein Gehäuse der Gelenkvorrichtung 100. Die Hülle 106 ist aus einem elastomeren Gewebe hergestellt. In der nicht ausgelenkten Stellung ist die elastische Hülle 106 symmetrisch gespannt. In der ausgelenkten Stellung ist die elastische Hülle 106 asymmetrisch gespannt und beaufschlagt das Gelenk 108 mit einer in Richtung der nicht ausgelenkten Stellung wirkenden Rückstellkraft.The elastic cover 106 has a tubular cylindrical shape, delimits a joint interior 110 and forms a housing of the joint device 100 . The case 106 is made of an elastomeric fabric. The elastic cover is in the undeflected position 106 symmetrically tensioned. The elastic cover is in the deflected position 106 asymmetrically tensioned and applied to the joint 108 with a restoring force acting in the direction of the undeflected position.

2 zeigt eine Gelenkvorrichtung 200 für einen Roboter mit einem ersten Gelenkteil 202, einem zweiten Gelenkteil 204 und einer als elastische Hülle 206 mit Federelementen, wie 208, ausgeführten Energiespeichereinrichtung. Die Federelemente 208 sind zwischen der elastischen Hülle 206 und dem ersten Gelenkteil 202 wirksam. Die Federelemente 208 sind aus einem Federdraht hergestellte Schraubenzugfedern und in Parallelschaltung angeordnet. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und die zugehörige Beschreibung verwiesen. 2nd shows a joint device 200 for a robot with a first joint part 202 , a second joint part 204 and one as an elastic cover 206 with spring elements, such as 208, designed energy storage device. The spring elements 208 are between the elastic shell 206 and the first joint part 202 effective. The spring elements 208 are made of a spring wire coil springs and arranged in parallel. For the rest, in addition, in particular 1 and the associated description.

3 zeigt eine Gelenkvorrichtung 300 für einen Roboter mit einem ersten Gelenkteil 302, einem zweiten Gelenkteil 304, einer Aktuatoreinrichtung 306 und einer als elastische Hülle 308 ausgeführten Energiespeichereinrichtung. Die Aktuatoreinrichtung 306 weist Elektromotoren 310, 312 und als Seile ausgeführte Zugmittel 314, 316 auf. Mithilfe der Elektromotoren 310, 312 und der Zugmittel 314, 316 kann das Gelenk 318 gegenläufig beaufschlagt werden. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und die zugehörige Beschreibung verwiesen. 3rd shows a joint device 300 for a robot with a first joint part 302 , a second joint part 304 , an actuator device 306 and one as an elastic cover 308 executed energy storage device. The actuator device 306 has electric motors 310 , 312 and traction means designed as ropes 314 , 316 on. With the help of the electric motors 310 , 312 and the traction device 314 , 316 can the joint 318 be acted against in the opposite direction. For the rest, in addition, in particular 1 and the associated description.

BezugszeichenlisteReference list

100100: GelenkvorrichtungJoint device
102102: GelenkteilJoint part
104104: GelenkteilJoint part
106106: HülleCover
108108: Gelenkjoint
110110: Gelenkinnenraum Joint interior
200200: GelenkvorrichtungJoint device
202202: GelenkteilJoint part
204204: GelenkteilJoint part
206206: HülleCover
208 208: Federelement Spring element
300300: GelenkvorrichtungJoint device
302302: GelenkteilJoint part
304304: GelenkteilJoint part
306306: AktuatoreinrichtungActuator device
308308: HülleCover
310310: ElektromotorElectric motor
312312: ElektromotorElectric motor
314314: ZugmittelTraction means
316316: ZugmittelTraction means
318318: Gelenkjoint

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant has been generated automatically and is only included for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102006053163 A1 [0002]
DE 102012209243 A1 [0003]
US 2013/0180353 A1 [0004]

Claims

Joint device (100, 200, 300) for a robot, the joint device (100, 200, 300) comprising a first joint part (102, 202, 302) and a second joint part (104, 204, 304), the first joint part (102 , 202, 302) and the second joint part (104, 204, 304) are movable relative to one another, and an energy storage device effective between the first joint part (102, 202, 302) and the second joint part (104, 204, 304), characterized that the energy storage device has an elastic sleeve (106, 206, 308).

Joint device (100, 200, 300) after Claim 1 , characterized in that the sheath (106, 206, 308) delimits a joint interior (110).

Articulation device (100, 200, 300) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the articulation device (100, 200, 300) one between the first articulation part (102, 202, 302) and the second articulation part (104, 204, 304 ) has effective actuator device (306).

Joint device (100, 200, 300) according to the Claims 2 and 3rd , characterized in that the actuator device (306) is arranged in the joint interior (110).

Joint device (300) according to at least one of the Claims 3 to 4th , characterized in that the actuator device (306) has traction means (314, 316).

Joint device (100, 200, 300) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sheath (106, 206, 308) has a textile or film-like structure at least in sections.

Joint device (100, 200, 300) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sleeve (106, 206, 308) is made at least in sections from an elastomer.

Articulation device (100, 200, 300) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sheath (106, 206, 308) is at least partially particle and / or fluid-tight.

Joint device (100, 200, 300) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the energy storage device has at least one reinforcing element.

Joint device (200) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the energy storage device has at least one spring element (208).

Robot having a first link and at least one further link, characterized in that the first link and the at least one further link are connected to one another by means of a joint device (100, 200, 300) according to at least one of the preceding claims.