-
Die Erfindung betrifft einen Manipulator, insbesondere einen sphärischen parallelen Manipulator (SPM).
-
Manipulatoren werden im Allgemeinen eingesetzt, um, vorzugsweise in der Robotik, physikalische Interaktion mit einem System, insbesondere einem Roboter, und der Umgebung zu ermöglichen. Bei Manipulatoren handelt es sich somit insbesondere um den beweglichen Teil eines Roboteraufbaus.
-
Manipulatoren werden hierbei generell auf zwei Arten eingesetzt. Einerseits werden Manipulatoren genutzt um mechanische Arbeiten durchzuführen. So kommen Manipulatoren, beispielsweise Delta-Manipulatoren, insbesondere ferngesteuert, zum Einsatz, um Manipulationen an dritten Objekten vorzunehmen. Beispielsweise werden somit Fertigungsaufgaben, wie beispielsweise Schweißen, Zerteilen, Gravieren, etc., ausgeführt. Andererseits können Positionieraufgaben, also insbesondere das Bewegen von Objekten, im Raum übernommen werden. Weitergehend werden häufig Messaufgaben mit Manipulatoren durchgeführt. Andererseits werden Manipulatoren auch eingesetzt, um mittels physikalischer, insbesondere haptischer, Interaktionen auf ein System von außen einzuwirken. Ein Bespiel hierfür sind Eingabegeräte, insbesondere 3D-Eingabegeräte. Hierauf kann, beispielsweise eine Person, haptisch einwirken, wobei diese Interaktionen wiederum von dem Eingabegerät erfasst und entsprechend als Eingabe aufnimmt und/oder umsetzt. Ein weiteres Beispiel sind haptische Interaktionsgeräte, die selbst Kräfte und/oder Drehmomente aufbringen und an die Person haptisch darstellen können.
-
Geläufige Anwendungsfelder von Manipulatoren sind die Telechirurgie, Telerobotik in atomaren Anlagen, VR-Training, Rehabilitation sowie Gaming-Anwendungen.
-
Häufig verwendete Konzepte von Manipulatoren sind einerseits serielle Manipulatoren, sowie parallel kinematische Manipulatoren, wie koaxiale oder nicht koaxiale sphärische parallele Manipulatoren (SPM) und Delta-Manipulatoren. Die serielle Kinematik zeichnet sind insbesondere dadurch aus, dass Armteile, vorzugsweise mit dazwischenliegenden Antrieben, aneinandergereiht werden. Parallel kinematische Systeme hingegen weisen generell eine direkte (parallele) Verbindung des Antriebs und des Endkörpers, beispielsweise des Werkzeugträgers, auf. Insbesondere sind bei parallel kinematischen Systemen alle Antriebe ortsfest, vorzugsweise mit einem Basiskörper, fest verbunden. Im Gegensatz zu seriellen Systemen kann hieraus eine geringe bewegte Eigenmasse und eine geringere strukturelle Elastizität resultieren, wodurch eine hohe Dynamik und/oder hohe Präzision der Mechanik möglich ist. Darüber hinaus existieren Hybridsysteme als eine Mischung aus parallel kinematischen und seriellen Systemen.
-
WO 2018/008491 A1 und
CA 2736660 A1 zeigen SPM-Systeme des Stands der Technik.
-
EP 2241416 B1 zeigt einen Manipulator mit Delta-Kinematik des Stands der Technik.
-
Bekannte Lösungen des Standes der Technik weisen zahlreiche Nachteile auf. Geläufige SPM's beispielsweise, weisen eine geringe mechanische Steifigkeit gegenüber einwirkenden Kräften, insbesondere gegenüber entlang den drei translatorischen Freiheitsgraden wirkenden Kräften auf. Serielle Manipulatoren haben generell eine Massenmatrix mit ungleichen und nichtdiagonalen Einträgen, die zu einer Verkopplung der Bewegungsrichtungen führen. Nicht koaxiale/durchdrehende Manipulatoren hingegen haben einen stark beschränkten rotatorischen Arbeitsraum.
-
Aufgabe der Erfindung ist es einen Manipulator, insbesondere einen SPM, zu schaffen, der eine verbesserte Steifigkeit aufweist.
-
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch einen Manipulator mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Manipulator handelt es sich insbesondere um einen SPM oder einen Delta-Manipulator. Bei der Ausführung des Manipulators als SPM ist es bevorzugt, dass es sich um einen koaxialen SPM, besonders bevorzugt um einen symmetrischen koaxialen SPM, handelt. Der Manipulator weist einen Basiskörper auf. Bei dem Basiskörper handelt es sich insbesondere um eine Basisplatte. Bevorzugt ist es, dass der Basiskörper, insbesondere fest verbindbar mit der Umgebung, insbesondere einem Raum, ist. Der Manipulator weist ferner einen Endkörper auf. Bei dem Endkörper handelt es sich insbesondere um eine Plattform, vorzugsweise eine Endeffektor-Plattform. Möglich ist es auch, dass es sich bei dem Endkörper um einen Endeffektor handelt. Basiskörper und Endkörper sind relativ zueinander beweglich über eine Verbindungsvorrichtung verbunden. Die Verbindungsvorrichtung weist mehrere Verbindungsglieder und eine Fixiervorrichtung auf. Bei den mehreren Verbindungsgliedern handelt es sich bevorzugt um Arme, besonders bevorzugt um Gelenkarme. Es ist bevorzugt, dass die Verbindungsvorrichtung exakt zwei oder drei oder sechs Verbindungsglieder aufweist. Die Verbindungsvorrichtung verbindet den Basiskörper relativ beweglich entlang der drei Rotationsfreiheitsgrade beweglich mit dem Endkörper. Bevorzugt ist es, dass die mehreren Verbindungsglieder den Basiskörper mit dem Endkörper relativ beweglich entlang mindestens der drei Rotationsfreiheitsgrade verbindet Die Fixiervorrichtung fixiert den Endkörper gegenüber dem Basiskörper, zumindest temporär.
-
Insbesondere dient die Fixiereinrichtung der Versteifung der sonst relativ nachgiebig translatorischen Freiheitsgrade. Besonders bevorzugt ist es, dass die Fixiervorrichtung permanent die Relativbewegung zwischen Endkörper und Basiskörper sperrt. Besonders bevorzugt ist es demnach, dass die Verbindungsvorrichtung lediglich eine Relativbewegung zwischen Endkörper und Basiskörper entlang der drei rotatorischen Freiheitsgrade ermöglicht, jedoch vorzugsweise keine Relativbewegung entlang der drei translatorischen Freiheitsgrade ermöglicht. Besonders bevorzugt ist die Verbindungsvorrichtung derart ausgeführt, dass diese Basiskörper und Endkörper entlang der drei rotatorischen Freiheitsgrade beweglich und/oder entlang der drei translatorischen Freiheitsgrade unbeweglich, lagert. Bewegungen entlang der drei rotatorischen Freiheitsgrade werden insbesondere als Gieren, Nicken, Rollen bezeichnet.
-
In bevorzugter Ausführungsform ist die Fixiervorrichtung mittels einer Rotationslagervorrichtung mit dem Endkörper relativ beweglich, insbesondere gelenkig, entlang der drei Rotationsfreiheitsgrade verbunden. Besonders bevorzugt ist es, dass die Rotationslagervorrichtung ein sphärisches Lager aufweist, insbesondere daraus besteht. Bei dem sphärischen Lager handelt es sich insbesondere um ein Kugelgelenk und/oder ein Radial-Gelenklager.
-
Es ist bevorzugt, dass die Fixiervorrichtung, zumindest temporär, fest mit dem Basiskörper verbunden, vorzugsweise einstückig, auch als integral zu bezeichnen, ist. Besonders bevorzugt ist es, dass die Fixiervorrichtung permanent fest, insbesondere starr, mit dem Basiskörper verbunden ist. Die starre Verbindung meint hierbei insbesondere, dass zwischen Fixiervorrichtung und Basiskörper keine Relativbewegung, insbesondere keine rotatorischen Relativbewegungen, möglich sind. Besonders bevorzugt ist es, dass zwischen Fixiervorrichtung und Basiskörper 0 Freiheitsgrade herrschen. Alternativ zu der permanent festen Verbindung zwischen Fixiervorrichtung und Basiskörper ist es bevorzugt möglich, dass die Fixiervorrichtung mit zumindest einem translatorischen Freiheitsgrad, insbesondere temporär, beweglich gegenüber dem Basiskörper ausgeführt ist. Besonders bevorzugt ist diese Beweglichkeit entlang der Vertikalachse, auch als Gierachse, zu bezeichnen. Durch Lösen der Fixierung können die translatorischen Freiheitsgrade zweitweise nachgiebig gestellt werden.
-
In bevorzugter Ausführungsform ist die Verbindungsvorrichtung, insbesondere die Fixiervorrichtung, eine Festlagervorrichtung. Die Festlagervorrichtung lagert Endkörper, insbesondere relativ zum Basiskörper, fest gegen Bewegungen, insbesondere Verschiebungen, entlang der drei Translationsfreiheitsgrade. Diese Festlagerung ist insbesondere starr ausgeführt. Besonders bevorzugt ist die Festlagerung zumindest temporär, vorzugsweise permanent, ausgeführt. Festlagervorrichtung meint hierbei insbesondere eine Vorrichtung zur Lagerung des Endkörpers, insbesondere relativ zum Basiskörper, gemäß der allgemeinen Definition eines Festlagers, wonach alle Verschiebungen ermöglicht werden, jedoch alle Verdrehungen verhindert sind. Verschiebungen meint hierbei insbesondere Bewegungen entlang der drei Translationsfreiheitsgrade. Verdrehung meint bevorzugt Rotationen, besonders bevorzugt Bewegungen, entlang der drei Rotationsfreiheitsgrade. In bevorzugter Ausführungsform ist die Fixiervorrichtung derart ausgeführt, dass sie Endkörper gegenüber Basiskörper fest entlang der drei Translationsfreiheitsgrade/ oder lose entlang der drei Rotationsfreiheitsgrade lagert.
-
Es ist bevorzugt, dass die Fixiervorrichtung einen Schaft aufweist, insbesondere daraus besteht. Der Schaft ist insbesondere fest, vorzugsweise starr, mit dem Basiskörper, insbesondere einstückig, verbunden. Vorzugsweise ist der Schaft zentral bzgl. Basiskörper und/oder Endkörper und/oder des gesamten Manipulators angeordnet. In bevorzugter Ausführung ist der Schaft zumindest teilweise hohl oder massiv ausgeführt. Bei der hohlen Ausführung ist es besonders bevorzugt, dass der Schaft in Axialrichtung, insbesondere durchgehend hohl ist. Bevorzugt ist der Schaft zylinderförmig ausgeführt. Zylinderförmig meint hierbei insbesondere eine Zylinderform mit runder, ovaler, rechteckiger oder polygoner Grundfläche. Besonders bevorzugt handelt es sich um einen Kreiszylinder. In bevorzugter Ausführungsform ist der Zylinder als Hohlzylinder ausgeführt.
-
Es ist bevorzugt, dass die Fixiervorrichtung mindestens eine Ausnehmung aufweist. Bevorzugt handelt es sich bei der Ausnehmung um den hohlen Bereich bei der Ausführung der Fixiervorrichtung mit Schaft. Die Ausnehmung ist vorzugsweise innenliegend, insbesondere als eine Art Kavität, ausgeführt. Alternativ ist es bevorzugt auch möglich, dass die Ausnehmung zur Umgebung hin offen ausgeführt ist. Möglich ist es, dass die Fixiervorrichtung mehrere derart ausgeführte Ausnehmungen aufweist. Die Ausnehmung ist insbesondere zur Führung einer Übertragungsvorrichtung, vorzugsweise zwischen Basiskörper und Endkörper, ausgeführt. Die Übertragungsvorrichtung weist insbesondere mindestens ein Kabel auf. Bei dem Kabel handelt es sich vorzugsweise um ein Stromkabel, insbesondere zur Energieversorgung im Bereich des Endkörpers, und/oder um ein Datenkabel, insbesondere zur Informationsübertragung zum Bereich des Endkörpers und/oder vom Bereich des Endkörpers weg. Alternativ oder zusätzlich zum Kabel kann die Übertragungsvorrichtung vorzugsweise ein mechanisches Maschinenelement, wie beispielsweise einen Seilzug, vorzugsweise zur mechanischen Aktuation, im Bereich des Endkörpers, aufweisen.
-
In bevorzugter Ausführungsform weist der Manipulator eine Übertragungsvorrichtung, insbesondere gemäß der obenstehenden Definition, auf.
-
Bevorzugt ist es, dass der Manipulator eine Steuervorrichtung aufweist. Bevorzugt ist es, dass die Steuervorrichtung mit dem Endkörper, insbesondere einstückig, verbunden ist. Die Steuervorrichtung weist mindestens einen Sensor und/oder einen Aktor auf, besteht insbesondere daraus. Die Steuervorrichtung kann vorzugsweise mindestens ein Signalelement, wie beispielsweise ein Display aufweisen. Insbesondere weist die Steuervorrichtung mindestens ein Betätigungselement, wie beispielsweise mindestens einen Knopf und/oder Schalter und/oder Hebel, auf. Bei dem mindestens einen Aktor handelt es sich vorzugsweise um einen Endeffektor, wie beispielsweise einen Greifer. Bei dem mindestens einen Sensor handelt es sich insbesondere um einen Kraftsensor und/oder einen Drehmomentsensor und/oder einen Kraft-Drehmoment-Sensor und/oder einen Gyrosensor und/oder einen Beschleunigungssensor. Besonders bevorzugt ist es, dass die Steuervorrichtung, insbesondere zur elektrischen und/oder mechanischen und/oder datenbetreffenden Übertragung mit der Übertragungsvorrichtung verbunden ist.
-
Insbesondere sind die mehreren Verbindungsglieder über eine Basiskörperlagervorrichtung rotierbar, insbesondere kontinuierlich rotierbar, mit dem Basiskörper verbunden. Über diese Basiskörperlagervorrichtung ist es bevorzugt, dass der Manipulator als koaxialer Manipulator ausgeführt ist. Kontinuierlich rotierbar meint insbesondere, dass die mehreren Verbindungsglieder relativ zum Basiskörper in die eine und/oder die andere Richtung ununterbrochen rotieren, insbesondere gieren, können.
-
In bevorzugter Ausführung ist jedes Verbindungsglied der Verbindungsvorrichtung über ein Basiskörperlager der Basiskörperlagervorrichtung direkt oder indirekt mit dem Basiskörper verbunden. Bevorzugt ist es, dass das Basiskörperlager einen, vorzugsweise rotatorischen, Freiheitsgrad von 1 aufweist. Bei dem Basiskörperlager handelt es sich insbesondere um ein 1-DoF-Lager (DoF=Degree of Freedom). Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Basiskörperlager um ein Drehgelenk.
-
In bevorzugter Ausführung ist jedoch das Verbindungsglied über ein Endkörperlager direkt oder indirekt mit dem Endkörper verbunden. Bevorzugt ist es, dass das Endkörperlager einen, insbesondere rotatorischen, Freiheitsgrad von 1 aufweist. Bei dem Endkörperlager handelt es sich insbesondere um ein 1-DoF-Lager. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Endkörperlager um ein Drehgelenk.
-
Bevorzugt ist es, dass jedes Endkörperlager am Außenumfang des Endkörpers mit dem Endkörper verbunden ist. In bevorzugter Ausführung weist jedes Endkörperlager einen positiven oder negativen Verbindungwinkel zum Endkörper auf. Besonders bevorzugt ist es, dass jedes Endkörperlager einen positiven oder negativen Neigungswinkel zur Vertikalachse des Manipulators aufweist. Aufgrund des positiven oder negativen Winkels ist vorzugsweise umgesetzt, dass in der mechanischen Konstruktion ein Positionieren der Verbindungsglieder in Richtung des Zentrums des Endkörpers und/oder des Manipulators erfolgt, sodass vorzugsweise die Verbindungsglieder weniger weit in den Arbeitsraum ragen und somit eine Miniaturisierung vorteilhaft umgesetzt ist. Mit anderen Worten ist es bevorzugt, dass die Endkörperlager schräg am Endkörper angeordnet sind.
-
Bevorzugt ist es, dass jedes Verbindungsglied mehrere Verbindungsgliedelemente aufweist, insbesondere daraus besteht. Bei den Verbindungsgliedelementen handelt es sich insbesondere um Armelemente. Die mehreren Verbindungsgliedelemente sind insbesondere gelenkig mittels Verbindungsgliedlagern miteinander verbunden. Besonders bevorzugt ist es, dass jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Verbindungsgliedelementen ein Verbindungsgliedlager zur Verbindung eben dieser beiden Verbindungsgliedelementen angeordnet ist. Die Verbindungsgliedlager haben vorzugsweise einen, insbesondere rotatorischen, Freiheitsgrad von 1. Bei den Verbindungsgliedlagern handelt es sich insbesondere um ein 1-DoF-Lager. Besonders bevorzugt handelt es sich bei den Verbindungsgliedlagern um Drehgelenke.
-
Es ist bevorzugt, dass mit dem Endkörper, insbesondere einstückig, ein Handgriff verbunden ist. Der Handgriff ist insbesondere zur haptischen Interaktion mit einem Benutzer, vorzugsweise für ein Einwirken eines Nutzers auf dem Manipulator, ausgeführt.
-
In bevorzugter Ausführungsform ist der Handgriff im Drehpunkt des sphärischen Lagers oder im Wesentlichen auf der Vertikalachse des sphärischen Lagers und/oder des Manipulators angeordnet.
-
In bevorzugter Ausführung weist der Manipulator eine Antriebsvorrichtung auf. Die Antriebsvorrichtung ist insbesondere mit dem Basiskörper, vorzugsweise starr, verbunden. Die Antriebseinrichtung ist derart ausgeführt, dass diese, vorzugsweise indirekt, den Endkörper entlang der drei Rotationsfreiheitsgrade bewegt. Die indirekte Bewegung erfolgt vorzugsweise über die Verbindungsvorrichtung, besonders bevorzugt über die Verbindungsglieder.
-
Es ist bevorzugt, dass die Antriebsvorrichtung jedes Verbindungsglied antreibt, insbesondere auslenkt. Besonders bevorzugt ist es, dass die Antriebsvorrichtung jedes Verbindungsglied selektiv und/oder unabhängig von den übrigen Verbindungsgliedern antreibt. Somit ist es bevorzugt umgesetzt, dass unterschiedliche Bewegungen, insbesondere unterschiedliche Rotationen vorgenommen werden können. In bevorzugter Ausführung treibt die Antriebsvorrichtung, die mit dem Basiskörper verbundenen Verbindungselemente jedes Verbindungsglieds an.
-
In bevorzugter Ausführungsform ist der Manipulator symmetrisch. Es handelt sich somit vorzugsweise um einen symmetrischen Manipulator. Bei der Symmetrie handelt es sich insbesondere um eine Drehsymmetrie, vorzugsweise um die Vertikalachse. Besonders bevorzugt ist es, dass die Drehsymmetrie um eine Winkeldrehung von 360° geteilt durch die Anzahl der Verbindungsglieder vorliegt. In der besonders bevorzugten Ausführungsform mit drei Verbindungsgliedern herrscht demnach eine Drehsymmetrie um 120°.
-
Mit dem erfindungsgemäßen Manipulator ist mindestens einer, vorzugsweise alle, der folgenden Vorteile umgesetzt: geringe Trägheit; Massenmatrix ist eine Diagonalmatrix mit möglichst kleinen Werten; es sind große Kräfte und/oder Drehmomente und/oder eine hohe Dynamik umsetzbar; es herrscht eine mechanisch steife Struktur; und es ist ein großer Arbeitsraum, vorzugsweise ähnlich dem des menschlichen Arms und/oder der menschlichen Hand umgesetzt.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
-
Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Manipulators,
- 2 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Manipulators in Anlehnung an die Ausführungsform aus 1,
- 3 eine schematische Ansicht mit Teilschnitten einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Manipulators, und
- 4 eine schematische, perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Manipulators.
-
Identische Bauteile bzw. Elemente werden in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen, bzw. Variationen hiervon (beispielsweise 28 und 28a, 28b, usw.) identifiziert. Insbesondere zur verbesserten Übersichtlichkeit werden, vorzugsweise bereits identifizierte, Elemente nicht in allen Figuren mit Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Manipulators. Bei dem dargestellten Manipulator handelt es sich insbesondere um einen SPM. Besonders bevorzugt ist es, dass es sich um einen koaxialen und/oder symmetrischen SPM handelt.
-
Der Manipulator weist einen Basiskörper 12 auf, der dargestellt als Basisplatte ausgeführt ist. Mit dem Basiskörper 12 ist eine Verbindungsvorrichtung 16 verbunden. Die Verbindungsvorrichtung weist dargestellt einerseits drei Verbindungsglieder 18 sowie andererseits eine Fixiervorrichtung 20 auf. Insbesondere dient der Manipulator zur Aufnahme der Elektronik.
-
Die drei Verbindungsglieder 18 sind jeweils über ein Basiskörperlager einer Basiskörperlagervorrichtung 32 beweglich mit dem Basiskörper 12 verbunden. Besonders bevorzugt ist es, dass die drei Verbindungsglieder 18 unabhängig voneinander, insbesondere mittels einer Antriebsvorrichtung (siehe beispielsweise 3) bewegbar sind.
-
In dargestellter Ausführung weist jedes Verbindungsglied 18 zwei Verbindungsgliedelemente 44 auf, die über Verbindungsgliedlager 46 mit einem Freiheitsgrad rotierbar miteinander verbunden sind.
-
Die Fixiervorrichtung 20 weist dargestellt einen Schaft 26 auf, besteht insbesondere daraus. Der Schaft 26 ist hierbei insbesondere fest, vorzugsweise starr, mit dem Basiskörper 12 verbunden. Alternativ hierzu ist es beispielsweise möglich, dass der Schaft 26 vertikal, insbesondere in Z-Richtung verfahrbar ist (siehe Bewegungspfeil 50), um derart eine Höhenänderung zu ermöglichen. Diese zusätzliche Ausführung ist jedoch lediglich optional und somit 1 auch ohne Bewegungspfeil 50, bzw. das damit aufgezeigte Merkmal möglich.
-
Die Verbindungsvorrichtung 16 ist beweglich mit einem Endkörper 14 verbunden, wobei es sich dargestellt bei dem Endkörper 14 um eine Plattform handelt. Über die Verbindungsvorrichtung 16 sind Basiskörper 12 und Endkörper 14 relativ zueinander beweglich angeordnet. Die bewegliche Verbindung ist einerseits über dargestellt drei Endkörperlager 34 umgesetzt, die jeweils ein Verbindungsglied 18, insbesondere das jeweilige Verbindungsgliedelement 44, rotatorisch mit einem beweglichen Freiheitsgrad mit dem Endkörper 14 verbinden. Der Schaft 26 wiederum ist über ein sphärisches Lager 24 einer Rotationslagervorrichtung 22 beweglich mit dem Endkörper 14 verbunden. Diese Beweglichkeit zwischen Schaft 26 und Endkörper 14 ist insbesondere entlang der drei rotatorischen Freiheitsgrade ausgeführt. Aufgrund dieser Lagerung über das mit dem Schaft 26 verbundene sphärische Lager 24 ist der Manipulator 10, insbesondere der Endkörper 14, lediglich beweglich entlang der drei Rotationsfreiheitsgrade und damit insbesondere nicht beweglich entlang der drei Translationsfreiheitsgrade. Somit ist insbesondere, vorteilhaft eine sehr hohe Steifigkeit umgesetzt.
-
2 zeigt eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Manipulators, insbesondere auf den erfindungsgemäßen Manipulator aus 1.
-
2 ist hierbei insbesondere die Symmetrie des Manipulators zu entnehmen. Dargestellt ist eine Drehsymmetrie um die Z-Achse um 120° gegeben. Demnach handelt es sich bei dem dargestellten Manipulator um einen symmetrisch koaxialen SPM 10.
-
3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Manipulators 10. Der dargestellte Manipulator entspricht hierbei im Wesentlichen der Ausführungsform aus 1. Im Unterschied zu 1 ist der Endkörper 14 des Manipulators 10 aus 3 in Neutralstellung dargestellt.
-
Ferner ist schematisch eine Antriebsvorrichtung 40 im Bereich des Basiskörpers 12 gezeigt. Die Antriebsvorrichtung ist insbesondere fest mit dem Basiskörper 12 verbunden. Die dargestellte Antriebsvorrichtung 40, sowie bevorzugt allgemein die Antriebsvorrichtung des erfindungsgemäßen Manipulators 10, weist vorzugsweise mindestens einen Aktuator, insbesondere Elektromotor auf. Die Antriebsvorrichtung 40 ist insbesondere zur, vorzugsweisen selektiven und/oder unabhängigen, Auslenkung der Verbindungsglieder 18 ausgeführt. Demnach ist es bevorzugt, dass die Antriebsvorrichtung 40 den Manipulator 10 aktuiert. Bevorzugt weist die Antriebsvorrichtung daher drei Motoren auf, die unabhängig voneinander jeweils ein Basiskörperlager 48 und somit ein Verbindungsgliedelement 44 antreiben. Alternativ können die Motoren innerhalb oder außerhalb der Basiskörperlager 48 vorgesehen sein.
-
Dargestellt weist der Schaft 26 (Teilausschnitt) zwei Ausnehmungen 28a, 28b auf. Dargestellt ist die Ausnehmung 28a als zur Umgebung hin offene Ausnehmung ausgeführt, sodass, beispielsweise zur Wartung, von außen auf die Ausnehmung zugegriffen werden kann. Die Ausnehmung 28b hingegen ist als innere Ausnehmung ausgeführt. Besonders bevorzugt ist es, dass die Ausnehmungen 28a, 28b durch den gesamten Schaft 26 verlaufen. In alternativer, nicht dargestellter, Ausführung, ist es besonders bevorzugt, dass der Schaft 26 als Hohlschaft ausgeführt ist und demnach vorzugsweise eine, insbesondere zentrale, durchgehende Öffnung aufweist.
-
Beispielhaft ist eine Übertragungsvorrichtung 30 mit einem Kabel 31b und einem Seilzug 31a dargestellt. Das Kabel 31b ist in der Ausnehmung 28b und der Seilzug 31a in der Ausnehmung 28a angeordnet. Der Seilzug 31a kann bevorzugt über die Antriebsvorrichtung 40 gesteuert werden. Über die Übertragungsvorrichtung 30, insbesondere das Kabel 31b und dem Seilzug 31a können, vorzugsweise zwischen Basiskörper 12 und Endkörper 14 Daten und/oder Strom und/oder mechanische Kräfte, übertragen werden.
-
Schematisch weist der Manipulator 10 darüber hinaus einen Handgriff 38 auf, wobei der Handgriff 38a insbesondere im Drehpunkt des sphärischen Lagers 24 sowie auf der Vertikalachse des Lagers 24 und/oder des Schafts 26 angeordnet ist. Über den Handgriff 38 ist es beispielsweise möglich, haptische Interaktionen eines Benutzers auf den Manipulator 10 zu übertragen. Der Handgriff 38 ist mit dem Endkörper 14, insbesondere einstückig, verbunden. Alle ebenfalls schematisch beispielhaft dargestellt weist der Manipulator 10 aus 3 eine Steuervorrichtung 42 im Bereich des Endkörpers auf. Bevorzugt ist es, dass die Steuervorrichtung mit dem Endkörper und/oder dem Handgriff, insbesondere einstückig, verbunden ist. Die Steuervorrichtung 42 weist insbesondere mindestens einen Sensor und/oder mindestens einen Aktor auf. Besonders bevorzugt ist es, dass die Steuervorrichtung mit der Übertragungsvorrichtung von strom-, daten-, und/oder kraftführend verbunden ist.
-
4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Manipulators 10. Der dargestellte Manipulator 10 ist insbesondere in Anlehnung an die vorhergehenden Ausführungsformen, jedoch mit den dargestellten detaillierten Merkmalen ausgeführt.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- WO 2018/008491 A1 [0006]
- CA 2736660 A1 [0006]
- EP 2241416 B1 [0007]
