DE102018121806B4

DE102018121806B4 - Joint device for a robot and robot

Info

Publication number: DE102018121806B4
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: 2022-01-27
Anticipated expiration: 2038-09-07
Also published as: DE102018121806A1

Abstract

Gelenkvorrichtung (100, 200, 300) für einen Roboter, die Gelenkvorrichtung (100, 200, 300) aufweisend ein erstes Gelenkteil (102, 202, 302) und ein zweites Gelenkteil (104, 204, 304), wobei das erste Gelenkteil (102, 202, 302) und das zweite Gelenkteil (104, 204, 304) relativ zueinander beweglich sind, und eine zwischen dem ersten Gelenkteil (102, 202, 302) und dem zweiten Gelenkteil (104, 204, 304) wirksame Energiespeichereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichereinrichtung eine elastische Hülle (106, 206, 308) aufweist.Joint device (100, 200, 300) for a robot, the joint device (100, 200, 300) having 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 sheath (106, 206, 308).

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 acting 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 discloses an articulated arrangement comprising a first and a second end element, an intermediate element to 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 such a way that between to generate a mechanical tension on the two end elements in the direction of their connection via the intermediate element, which forces 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 which is articulated to a first robot segment via an articulated unit and the robot segment is articulated to a further robot segment, with each articulated unit having an electric motor and a gearbox 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 weight compensation mechanism. The mechanism is mounted on the robotic arm and has a first rotary part and a second rotary part each capable of 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 respectively a rotation about a transverse axis and a rotation about a longitudinal axis. The robot arm has a single-DOF gravity compensator that is connected to the first rotation part or to the second rotation part and compensates gravity caused by the weight of the first rotation part or the second rotation part due to an elastic force of an elastic part.

Aus dem Dokument DE 100 15 411 C1 ist eine Vorrichtung bekannt zum Gewichtsausgleich an einem Roboter, mit einer Mehrzahl parallel angeordneter und mit ihren Enden an gemeinsamen Befestigungselementen befestigten zugfesten, druckbeaufschlagten Schlauchelementen. Es wird vorgeschlagen, dass die Schlauchelemente einen gasdichten Innenschlauch aufweisen, der von einem rautenförmigen Muster zugfester Fasern umgeben ist, welches wiederum von einem Schutzmantel umschlossen ist.From the document DE 100 15 411 C1 a device is known for balancing the weight of a robot, with a plurality of parallel, high-tensile, pressurized hose elements which are fastened with their ends to common fastening elements. It is proposed that the tube elements have a gas-tight inner tube surrounded by a diamond-shaped pattern of high-tensile fibers, which in turn is surrounded by a protective jacket.

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 object of the invention is to structurally and/or functionally improve a joint device as mentioned at the outset. In addition, the invention is based on the object of improving the construction and/or functionality of 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 a joint device having the features of claim 1. The object is also achieved with a robot having the features of claim 11. Advantageous designs and developments are the subject matter 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 limb of the robot. The second joint part can be firmly connected to another link of the robot. The hinge device can have a hinge. The first joint part and the second joint part can be connected to each other in an articulated manner by means of the joint. The first joint part and the second joint part can be rotatable and/or sliding relative to one another. The joint can have a degree of freedom f=1, f=2 or f=3. The joint can be a rotary 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 joint device can be passive without an integrated actuator device. The joint device can be used, for example, in a holding device for a mobile end device, such as a notebook, or in a prosthesis. In a passive hinge device, stability can be achieved significantly with the help of the elastic shell.

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 designed to be active 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 to the first joint part on the one hand and to the second joint part on the other hand. 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 gear. The transmission can have traction means. The traction means can be limp. The traction means can be ropes. The actuator device can have a linear actuator point. 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 release 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 to the first joint part on the one hand and to the second joint part on the other hand. The energy storage device can be supported on the first joint part on the one hand and on the second joint part on the other hand.

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 sheath can have a tubular shape. The sleeve can delimit a joint interior space. The shell can form a housing of the joint device. The cover can be in one piece or in several pieces. The shell can be single-layer or multi-layer. The actuator device can be arranged in the interior space of the joint. The cover can have a textile structure at least in sections. The textile structure can be a 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 shell can be connected in a form-fitting, force-fitting and/or material-to-material manner. The cover can be sewn or welded. The shell can be particle and/or fluid-tight. The shell can be made of an elastomer, at least in sections. The elastomer can be natural rubber, synthetic rubber, silicone rubber or elastane. Sections of the sleeve may be made of a non-elastomeric material. For example, the sheath can be made from a fabric comprising elastomeric fibers and non-elastomeric fibers. The shell can perform a reset function. The shell can fulfill a compensation function. The cover can fulfill a protective function, for example reducing or preventing the risk of being trapped.

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 reinforcement element. The at least one reinforcement element can have a lower elasticity than the sleeve. The at least one reinforcement element can have a flat shape. The at least one reinforcement element can be rod-shaped or rib-shaped. The at least one reinforcement element can be connected to the shell. The at least one reinforcement element can be connected to the shell in a form-fitting, force-fitting and/or material-fitting manner. The at least one reinforcement element can be sewn or welded to the cover. The at least one reinforcement 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 sleeve. The at least one spring element can be effective between the sleeve and the first joint part. The at least one spring element can be effective between the sleeve and the second joint part. The at least one spring element can be made of 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 several spring elements. The plurality of spring elements can be arranged in a parallel connection and/or in a series connection.

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 torso and extremities. The robot can have a manipulator. The manipulator can have limbs. The first limb and the at least one further limb can be limbs of a torso, for example a spine, or limbs of a humanoid robot. The first link and the at least one further link can be connected in an articulated manner to one another by means of the . 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.In summary and presented in other words, the invention thus results, among other things, in a gravitational compensation of robot joints by means of an elastic material 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 fabric cover, for example with elastane, or a silicone cover can be used on a lower base and for output, which is pulled apart when the robot moves and thus generates a force counter to the movement and wants to deflect the robot back into its starting position. The robot or the fabric jacket can be force-free in an initial position. When the robot bends, one side of the fabric can relax and the other can stretch, supporting the robot to compensate for gravitational forces. The elastic fabric jacket can also have a dust/splash-proof character and thus fulfill other functions. If even more elastic behavior is required, the elastic fabric cover can be made more elastic by adding springs to an attachment. In addition, other materials are conceivable as well 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 allows the robot to be able to move with very low torques 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 of compensating for the high gravitational forces of the arms when bending forward.

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.For example, the robot can have two joints. It can either be moved directly in the joint by motors, but actuation via cables in an n+1 configuration is also conceivable. An outer shell can connect a base directly to a downforce/end effector. For example, a fabric with a high percentage of elastane can be used in the shell. But other substances are also conceivable. In addition, elastic elements such as soft plastic ribs can be sewn into the fabric for additional restoring force. These can be designed in such a way that they compensate for the desired torque profile of gravitational forces as precisely as possible. As a result, an even more precise compensation can be achieved. Another layer of resilient material can then protect the case from external sharp objects and impact. The cover can serve as protection against tearing traction means and/or as protection against pinching.

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.In particular, “may” denotes optional features of the invention. Accordingly, there is in each case an exemplary embodiment of the invention which has the respective feature or 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. A passive mass compensation is made possible. Actuators can be downsized. A weight can be reduced. A power requirement can be reduced. A 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 exemplary embodiments can represent general features of the invention. Features of these exemplary embodiments that are 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 cover,
2 a joint device for a robot with a first joint part, a second joint part and an energy storage device designed as an elastic cover with spring elements and
3 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 shell.

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 an energy storage device designed as an elastic cover 106. The joint parts 102, 104 are connected to one another in an articulated manner by means of a joint 108. In 1 the articulation device 100 is shown in a non-deflected and in a 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 sleeve 106 has a tubular cylindrical shape, delimits a joint interior 110 and forms a housing of the joint device 100. The sleeve 106 is made of an elastomeric fabric. In the undeflected position, the elastic sleeve 106 is symmetrically stretched. In the deflected position, the elastic sleeve 106 is tensioned asymmetrically and acts on the joint 108 with a restoring force acting in the direction of the non-deflected 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. 2 shows a joint device 200 for a robot with a first joint part 202, a second joint part 204 and an energy storage device designed as an elastic sleeve 206 with spring elements such as 208. The spring elements 208 are effective between the elastic sleeve 206 and the first joint part 202 . The spring elements 208 are helical tension springs made from a spring wire and arranged in a parallel connection. Incidentally, 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. 3 shows a joint device 300 for a robot with a first joint part 302, a second joint part 304, an actuator device 306 and an energy storage device designed as an elastic sleeve 308. The actuator device 306 has electric motors 310, 312 and traction means 314, 316 designed as cables. With the help of the electric motors 310, 312 and the traction means 314, 316, the joint 318 can be loaded in the opposite direction the. Incidentally, in addition, in particular 1 and the associated description.

BezugszeichenlisteReference List

100100: Gelenkvorrichtungjoint device
102102: Gelenkteiljoint part
104104: Gelenkteiljoint part
106106: Hüllecovering
108108: Gelenkjoint
110110: Gelenkinnenraum joint interior
200200: Gelenkvorrichtungjoint device
202202: Gelenkteiljoint part
204204: Gelenkteiljoint part
206206: Hüllecovering
208208: Federelement spring element
300300: Gelenkvorrichtungjoint device
302302: Gelenkteiljoint part
304304: Gelenkteiljoint part
306306: Aktuatoreinrichtungactuator device
308308: Hüllecovering
310310: Elektromotorelectric motor
312312: Elektromotorelectric motor
314314: Zugmitteltraction means
316316: Zugmitteltraction means
318318: Gelenkjoint

Claims

Joint device (100, 200, 300) for a robot, the joint device (100, 200, 300) having 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 sheath (106, 206, 308).

Articulation device (100, 200, 300) according to claim 1 , characterized in that the sleeve (106, 206, 308) delimits a joint interior space (110).

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

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

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

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

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

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

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

Articulation 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 comprising a first limb and at least one further limb, characterized in that the first limb and the at least one further limb are connected to each other by means of an articulation device (100, 200, 300) according to at least one of the preceding claims.