DE102021213561A1 - Transformationsrad und Robotersystem - Google Patents

Transformationsrad und Robotersystem Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Transformationsrad (10), insbesondere für einen Roboter (12), mit einem zentralen Rotationselement (14), mit mehreren Speichen (16), die beweglich mit dem Rotationselement (14) verbunden sind, wobei die Speichen (16) durch das Rotationselement (14) von mindestens einer ersten Position in eine zweite Position verbringbar sind, wobei sich der Durchmesser des Transformationsrades (10) beim Verbringen der Speichen (16) von der ersten Position in die zweite Position vergrößert.Bei einem Transformationsrad (10) bei dem eine energieeffiziente Nutzung gewährleistet werden kann, ist ein Selbsthemmungsmechanismus (18) vorgesehen, wobei durch den Selbsthemmungsmechanismus (18) die Speichen (16) in der ersten Position beziehungsweise der zweiten Position festgelegt sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Transformationsrad, insbesondere für einen Roboter mit einem zentralen Rotationselement, mit mehreren Speichen, die beweglich mit dem Rotationselement verbunden sind, wobei die Speichen durch das Rotationselement von mindestens einer ersten Position in eine zweite Position verbringbar sind, wobei sich der Durchmesser des Transformationsrades beim Verbringen der Speichen von der ersten Position in die zweite Position vergrößert.
  • Daneben betrifft die Erfindung ein Robotersystem mit einem Roboter und einem am Roboter angeordneten Transformationsrad.
  • Im Stand der Technik ist eine Vielzahl von Vorrichtungen bekannt, die eine Verbesserung der Mobilität von Fahrzeugen beziehungsweise mit Rädern versehenen Vorrichtungen offenbaren. Dabei wird es insbesondere wichtiger, dass die Fahrzeuge und Vorrichtungen auch bei unterschiedlichen Oberflächenbeschaffenheiten zuverlässig und effizient funktionieren.
  • Die Größe der Räder ist ein wichtiger Parameter, der eine Überquerungsleistung des Fahrzeugs beziehungsweise der Vorrichtung bestimmt. Beschränkungen dieser Art können durch die Einführung von Mobilitätselementen in das System verringert werden. Diese können der Entfaltung des Fortbewegungsmechanismus aus einer verstauten Konfiguration dienen. Auch die Verwendung von aufblasbaren oder ausklappbaren Rädern, die große Durchmesser erreichen und somit eine hohe Geländegängigkeit aufweisen, aber dennoch mit den Startbeschränkungen vereinbar sind, sind gebräuchlich.
  • Aus dem Stand der Technik sind diesbezüglich Vorrichtungen bekannt, bei denen die Räder derart transformierbar sind, dass eine Speichenverstellung vorgenommen wird, wodurch sich der Durchmesser der Räder vergrößert.
  • Die CN 11110465 A zeigt beispielsweise einen Rollstuhlroboter der dazu ausgestaltet ist, Stufen zu steigen. Der Roboter weist dazu vier Transformationsräder auf, bei denen die Speichen verstellbar sind, sodass der Durchmesser der Transformationsräder angepasst werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, dass Personen, die sich in dem Rollstuhl befinden, beim Aufsteigen der Stufen in einer horizontalen Sitzposition verbleiben können und nicht der Steigung der Stufen entsprechend gezwungen sind, zurückgelehnt in dem Rollstuhl zu sitzen. Zur Bedienung des Rollstuhls sind mehrere Motoren vorgesehen. Ein Motor dient dabei der Verstellung der Speichen.
  • Ein Nachteil der vorgenannten Transformationsräder besteht darin, dass der Speichenverstellmotor ein kontinuierliches Moment aufbringen muss, damit die Speichen in der angefahrenen Stellung gehalten werden, wodurch ein hoher Energieaufwand betrieben werden muss.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Transformationsrad sowie ein Robotersystem anzugeben, bei denen eine energieeffiziente Nutzung des Transformationsrades gewährleistet werden kann.
  • Diese Aufgabe ist bei der vorliegenden Erfindung zunächst gelöst durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Patentanspruchs 1, wonach ein Selbsthemmungsmechanismus vorgesehen ist und wobei durch den Selbsthemmungsmechanismus die Speichen in der ersten Position beziehungsweise in der zweiten Position festgelegt sind. Durch den Selbsthemmungsmechanismus werden die Speichen in der entsprechenden Position gehalten, ohne, dass eine zusätzliche Kraft notwendig ist, die gegen eine Bewegung der Speichen, beispielsweise von der zweiten Position in die erste Position, arbeitet.
  • Bei dem zentralen Rotationselement handelt es sich um ein im Zentrum des Transformationsrades angeordnetes Element, welches gleichzeitig in der Drehachse des Transformationsrades liegt. Denkbar ist, dass sich die Speichen, oder Teile der Speichen, sternförmig von dem zentralen Rotationselement erstrecken. Durch Rotation des Rotationselements wird die Rotationsbewegung mit geeigneten Mitteln in eine Bewegung überführt, die die Speichen von der ersten Position in die zweite Position verbringen.
  • Bei den Speichen kann es sich um aus dem Stand der Technik bekannte Speichen handeln, die entsprechend sternförmig vom Rotationselement ausgehen. Denkbar sind aber auch andere Ausgestaltungen der Speichen. Eine Speiche im Sinne der Erfindung ist ein Element, das zwischen dem zentralen Rotationselement und der Lauffläche des Rades angeordnet ist. Dabei kann eine Speiche selbst auch Teil der Lauffläche des Rades sein.
  • Beim Verbringen von der ersten Position in die zweite Position der Speichen vergrößert sich der Durchmesser des Transformationsrades. Zwischen der ersten Position und der zweiten Position können weitere Positionen liegen, in der der Durchmesser des Transformationsrades kleiner ist als in der zweiten Position aber größer als in der ersten Position. In der zweiten Position der Speichen ist der Durchmesser des Transformationsrades maximal.
  • Die Bewegung der Speichen von der ersten Position in die zweite Position kann auf unterschiedliche Arten durchgeführt werden. Denkbar ist, dass die Speichen ausfahrbar sind. Durch eine Art Teleskopmechanismus können die Speichen dann radial nach außen, also weg von dem zentralen Rotationselement, bewegt werden, wodurch sich insgesamt der Durchmesser des Transformationsrades vergrößert.
  • Durch den Selbsthemmungsmechanismus werden die Speichen in der jeweiligen Position festgelegt. Das bedeutet, dass auf den Speichen in diesem Moment zwar weiterhin eine Kraft wirkt, durch die die Speichen wieder in eine andere Position verbracht werden können. Im Stand der Technik muss diese Kraft durch einen Motor dauerhaft aufgebracht werden. Durch die Selbsthemmung des Getriebes wird die Speiche in der jeweiligen Position aber abgestützt, sodass es nicht notwendig ist, dass eine zusätzliche Kraft durch den Motor aufgebracht werden muss. Insofern wird die Kraft, die dem Einfahren der Speiche entgegenwirkt, durch Reibung im Getriebe verursacht.
  • Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
  • Bei einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Transformationsrades ist vorgesehen, dass der Selbsthemmungsmechanismus ein Getriebe umfasst, dass das Getriebe mindestens ein Zahnrad und ein Schneckenrad umfasst, dass das Schneckenrad in Eingriff mit dem Zahnrad steht und dass bei Rotation des Schneckenrades die Speichen von der ersten Position in die zweite Position verbringbar sind. Auf diese Weise wird der Selbsthemmungsmechanismus praktisch realisiert. Das Schneckengetriebe als Kombination aus einem Zahngetriebe und einem Schraubgetriebe weist eine Selbsthemmung auf, durch die die Speichen in der zweiten Position beziehungsweise in der ersten Position gehalten werden.
  • Durch die Wahl der Steigung des Schneckengetriebes beziehungsweise der Anordnung des Getriebes kann auch die Drehrichtung beeinflusst werden. Beispielsweise kann einmal ein „positiver“ Drehsinn des Rotationselements ein Ausfahren der Speichen bewirken und wenn die Steigung der Schnecke negiert wird, bewirkt ein positiver Drehsinn des Rotationselementes ein Einfahren der Speichen.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Transformationsrades ist vorgesehen, dass das Rotationselement als Kegelrad ausgestaltet ist, dass das Kegelrad mit mehreren Tellerrädern in Eingriff steht und dass durch Rotation der Tellerräder die Speichen von der ersten Position in die zweite Position verbringbar sind. Durch die Ausgestaltung des zentralen Rotationselements als Kegelrad und entsprechender Ausgestaltung der Tellerräder, kann eine Rotationsbewegung des zentralen Rotationselements in eine um etwa 90 Grad versetzte Drehbewegung überführt werden. Durch die Orientierung der Tellerräder ist es möglich, dass die mit den Tellerrädern über geeignete Mittel in Verbindung stehenden Speichen von der ersten Position in die zweite Position verbringbar sind. Das bedeutet, dass entsprechend bei Rotation des Rotationselements die Speichen von der ersten Position in die zweite Position verbringbar sind. Durch geeignete Wahl der Winkel der Verzahnung der beiden in Eingriff stehenden Elemente können auch andere Winkel als 90 Grad erreicht werden. Die Achsen, die sich in etwa radial vom Mittelpunkt des Rotationselements erstrecken, müssen nicht zwingend aus dem Mittelpunkt des Rotationselements entspringen. Ein Versatz der Achsen ist denkbar, beispielsweise bei einem Hypoidgetriebe.
  • Alternativ ist bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Transformationsrades vorgesehen, dass das Rotationselement als Tellerrad ausgestaltet ist, dass das Tellerrad mit mehreren Kegelrädern in Eingriff steht und dass durch Rotation der Kegelräder die Speichen von der ersten Position in die zweite Position verbringbar sind. Analog zur vorgenannten Ausgestaltung kann durch die Ausgestaltung des zentralen Rotationselements als Tellerrad und entsprechender Ausgestaltung der Kegelräder eine Rotationsbewegung des zentralen Rotationselements in eine um etwa 90 Grad versetzte Drehbewegung überführt werden. Die Kegelräder können dann auf einer Achse rotieren, die sich radial von dem Mittelpunkt des Rotationselements erstreckt. Die Achsen, die sich in etwa radial vom Mittelpunkt des Rotationselements erstrecken, müssen nicht zwingend aus dem Mittelpunkt des Rotationselements entspringen. Ein Versatz der Achsen ist denkbar, beispielsweise bei einem Hypoidgetriebe.
  • Durch die Orientierung der Kegelräder ist es möglich, dass die mit den Kegelrädern über geeignete Mittel in Verbindung stehenden Speichen von der ersten Position in die zweite Position verbringbar sind. Das bedeutet, dass entsprechend bei Rotation des Rotationselements die Speichen von der ersten Position in die zweite Position verbringbar sind. Durch geeignete Wahl der Winkel der Verzahnung der beiden in Eingriff stehenden Elemente können auch andere Winkel als 90 Grad erreicht werden.
  • Um eine Größenskalierung des Transformationsrades vergleichsweise einfach realisieren zu können, ist bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung mindestens ein Kupplungselement vorgesehen, wobei das Kupplungselement zwischen dem Rotationselement und dem Schneckenrad angeordnet ist und wobei eine Rotationsbewegung von dem Rotationselement über das Kupplungselement auf das Schneckenrad übertragbar ist. Bei dem Kupplungselement kann es sich beispielsweise um ein Zwischenstück handeln, das als Übergangsteil zwischen dem Rotationselement und jeweils einer Speiche fungiert. Dabei kann das Kupplungselement auch Teil der Speiche sein. Denkbar ist, dass das Kupplungselement an einem Tellerrad beziehungsweise Kegelrad angeordnet ist, sodass das Kupplungselement rotiert, wenn das Tellerrad beziehungsweise das Kegelrad rotiert. Auf diese Weise wird eine Verlängerung des Tellerrades beziehungsweise des Kegelrades realisiert, wodurch der Durchmesser des Transformationsrades für die erste Position der Speichen, je nach Länge des Kupplungselements, auf das gewünschte Maß angepasst werden kann.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Transformationsrades ist vorgesehen, dass die Speichen zumindest teilweise um jeweils einen Drehpunkt von der ersten Position in die zweite Position verschwenkbar sind. Die Speichen können dabei auch nur teilweise um den Drehpunkt verschwenkbar sein. Das bedeutet, dass ein Teil der Speiche festgelegt ist und ein weiterer Teil mittels eines Gelenks um den Drehpunkt schwenkbar ist. Durch das Verschwenken der Speichen können die Speichen aus der ersten Position in die zweite Position gebracht werden, um somit den Durchmesser des Transformationsrades zu vergrößern. Die Speichen können dabei in der ersten Position eingeklappt und in der zweiten Position ausgeklappt sein. Je weiter die Speichen ausgeklappt werden, desto größer ist der Durchmesser des Transformationsrades.
  • Zusätzlich sind bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung drei Speichen vorgesehen, wobei die Speichen in einem Winkel zueinander von mindestens 60 Grad angeordnet sind. Durch die Nutzung von drei Speichen kann der Durchmesser des Transformationsrades in der zweiten Position maximiert werden. Bei einer Anordnung der Speichen zueinander, in einem Winkel von mindestens 60 Grad, bilden die Speichen ein Dreieck. Denkbar ist, dass auch nur der verschwenkbare Teil der Speichen entsprechend in einem Winkel von 60 Grad zueinander angeordnet ist, sodass der verschwenkbare Teil der Speichen ein Dreieck bildet. Die Seiten des Dreiecks weisen eine jeweilige Länge auf, die durch andere geometrische Formen nicht übertroffen werden kann.
  • Um die Bedienbarkeit des Transformationsrades zu verbessern, ist bei einer weiteren Ausgestaltung ein Elektroantrieb vorgesehen. Durch den Elektroantrieb ist das Rotationselement rotierbar. Durch den Elektroantrieb wird folglich die Verbringung der Speichen von der ersten Position in die zweite Position realisiert. Durch geeignete Steuerelemente kann die Vergrößerung des Durchmessers des Transformationsrades folglich auch ferngesteuert erfolgen. Die Fernsteuerung kann sowohl von einem Nutzer als auch von einer automatisierten Remote Steuereinheit durchgeführt werden.
  • Zusätzlich oder alternativ ist bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Transformationsrades ein Rotationsmotor vorgesehen. Das Transformationsrad ist durch den Rotationsmotor rotierbar. Analog zu einem Elektroantrieb kann ein Rotationsmotor vorgesehen sein, der für den Antrieb des Transformationsrades verantwortlich ist. Durch die unabhängige Möglichkeit des Vortriebs des Transformationsrades und der Vergrößerung des Durchmessers des Transformationsrades durch einen weiteren Motor ist die größtmögliche Flexibilität in der Bedienbarkeit des Transformationsrades gegeben. Denkbar ist, dass der Elektroantrieb auch hilfsweise für den Vortrieb des Transformationsrades genutzt werden kann. Entsprechend ist es auch möglich, dass der Rotationsmotor zur Unterstützung für die Vergrößerung des Durchmessers des Transformationsrades, sprich für das Verbringen der Speichen von der ersten Position in die zweite Position, genutzt werden kann.
  • Die vorgenannte Aufgabe wird außerdem gelöst von einem Robotersystem mit einem Roboter und mindestens einem am Roboter angeordneten Transformationsrad. Dabei ist vorgesehen, dass das Transformationsrad erfindungsgemäß ausgestaltet ist. Die obigen Ausführungen bezüglich des Transformationsrades gelten entsprechend auch für das erfindungsgemäße Robotersystem.
  • Roboter sind in verschiedenen Ausführungen erhältlich. Viele Roboter sind zur Fortbewegung fahrzeugähnlich ausgestaltet. Gängig sind Roboter, die vier Räder aufweisen und mittels entsprechender Steuerungen Lasten von einer ersten Position zu einer zweiten Position fördern können. In der Ebene werden fahrbare Roboter häufig verwendet. Komplizierter wird es, wenn der Roboter Steigungen in Form von Treppen zurücklegen muss.
  • Dazu kann der Roboter mit mehreren Transformationsrädern und beispielsweise einem Fahrgestell ausgestattet sein. Durch entsprechende Steuereinheiten kann der Roboter mittels der Transformationsräder zu verschiedenen Positionen bewegt werden. Durch die Transformationsräder können dabei auch schwierige Oberflächen befahren werden, beispielsweise Stufen. Durch die Vergrößerung des Durchmessers der Transformationsräder des Roboters an geeigneter Stelle, kann der Roboter derart zum Steigen von Treppen verwendet werden, dass der Roboter, beziehungsweise das Fahrgestell des Roboters nur minimal geneigt werden muss.
  • Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
  • Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Transformationsrades,
    • 2 die schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels des Transformationsrades gemäß 1 mit ausgefahrenen Speichen und
    • 3 eine schematische Darstellung eines Roboters mit mehreren Transformationsrädern.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Transformationsrades 10. Das Transformationsrad 10 kann beispielsweise an einem in 3 dargestellten Roboter 12 angeordnet sein. Das Transformationsrad 10 weist ein zentrales Rotationselement 14 auf. Das Rotationselement 14 liegt in der Drehachse des Transformationsrades 10, auch wenn es nicht gleichzeitig der Nabe des Transformationsrades 10 entspricht. Das Rotationselement 14 dient dazu, durch eine Rotationsbewegung Speichen 16 des Transformationsrades 10 von einer ersten Position in eine zweite Position zu verbringen. In dem in 1 dargestellten Zustand befinden sich die Speichen 16 in der ersten Position.
  • Durch das Verbringen der Speichen 16 von der ersten Position in die zweite Position wird der Durchmesser des Transformationsrades 10 vergrößert. Auf diese Weise kann das Transformationsrad 10 situationsabhängig beispielsweise an unterschiedliche Oberflächenbeschaffenheiten angepasst werden. Wenn das Transformationsrad 10 beispielsweise an einem Fahrzeug angeordnet ist, kann das Fahrzeug verschiedene Manöver durch eine Vergrößerung des Durchmessers des beziehungsweise der Transformationsräder 10 einleiten.
  • Um die Speichen 16 in der entsprechenden Position zu halten, ist ein Selbsthemmungsmechanismus 18 vorgesehen. Durch den Selbsthemmungsmechanismus 18 muss keine Kraft auf die Speichen 16 gebracht werden, die die Speichen 16 in der jeweiligen Position hält. Wenn die Speichen 16 in die erste Position oder die zweite Position verbracht wurden, verbleiben sie in dieser Position. Der Selbsthemmungsmechanismus 18 umfasst ein Getriebe 20, wobei das Getriebe 20 mindestens ein Zahnrad 22 und ein Schneckenrad 24 aufweist. Das Schneckenrad 24 ist in Eingriff mit dem Zahnrad 22. Durch eine Rotationsbewegung des Schneckenrades 24 rotiert auch das Zahnrad 22.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel sind drei Speichen 16 vorgesehen, wobei die Speichen 16 in der ersten Position in einem Winkel zueinander von kleiner 90 Grad angeordnet sind. Durch die Nutzung von drei Speichen 16 kann der Durchmesser des Transformationsrades 10 in der zweiten Position maximiert werden. Jede Speiche 16 ist mit einem Zahnrad 22 verbunden. Wenn das Zahnrad 22 rotiert, dann führen die Speichen 16 eine Drehbewegung aus und können nach außen verschwenkt werden, wodurch sich der Durchmesser des Transformationsrades 10 vergrößert.
  • Das Rotationselement 14 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Tellerrad 26 ausgestaltet. Mit dem Tellerrad 26 stehen drei Kegelräder 28 in Eingriff. Durch Rotation der Kegelräder 28 sind die Speichen von der ersten Position in die zweite Position verbringbar. Durch die Ausgestaltung des zentralen Rotationselements 14 als Tellerrad 26 und entsprechender Ausgestaltung der Kegelräder 28, kann eine Rotationsbewegung des zentralen Rotationselements 14 in eine um etwa 90 Grad versetzte Rotationsbewegung der Kegelräder 28 überführt werden.
  • Die Kegelräder 28 rotieren dann auf einer Achse, die sich radial vom Mittelpunkt des Rotationselements 14 erstreckt. Durch die Orientierung der Kegelräder 28 ist es möglich, dass die mit den Kegelrädern 28 in Verbindung stehenden Speichen 16 von der ersten Position in die zweite Position verbringbar sind. Das bedeutet, dass entsprechend bei Rotation des Rotationselements 14 die Speichen 16 von der ersten Position in die zweite Position verbringbar sind.
  • Um eine Größenskalierung des Transformationsrades 10 vergleichsweise einfach realisieren zu können, sind Kupplungselemente 30 vorgesehen. Jeweils ein Kupplungselement 30 ist zwischen dem Rotationselement 14 und dem Schneckenrad 24 angeordnet. Eine Rotationsbewegung von dem Rotationselement 14 über das Kupplungselement 30 wird auf das Schneckenrad 24 übertragen. Bei dem Kupplungselement handelt es sich folglich bei diesem Ausführungsbeispiel um ein Zwischenstück, das als Übergangsteil zwischen dem Rotationselement 14 und jeweils einer Speiche 16 fungiert.
  • Jeweils ein Kupplungselement 30 ist an einem Kegelrad 28 angeordnet, sodass das Kupplungselement 30 rotiert, wenn das Tellerrad 26 beziehungsweise das Kegelrad 28 rotiert. Auf diese Weise wird eine Verlängerung des jeweiligen Kegelrades 28 realisiert. Der kleinste Durchmesser des Transformationsrades 10, für die erste Position der Speichen 16, kann somit, je nach Länge des Kupplungselements 30, auf das gewünschte Maß angepasst werden. Die Speichen 16 sind um jeweils einen Drehpunkt 32 von der ersten Position in die zweite Position verschwenkbar.
  • 2 zeigt das Transformationsrad 10 gemäß 1, wobei sich die Speichen 16 in der zweiten Position befinden. Die Speichen 16 sind um den Drehpunkt 32 verschwenkt, sodass der vergrößerte Durchmesser des Transformationsrades 10 und die damit vergrößerte Lauffläche des Transformationsrades 10 durch die Enden der verschwenkten Speichen 16 beschrieben werden.
  • Zusätzlich ist ein Elektroantrieb 34 vorgesehen. Der Elektroantrieb 34 ist derart mit dem Rotationselement 14 verbunden, dass das Rotationselement 14 durch den Elektroantrieb angetrieben und rotiert werden kann. Durch den Elektroantrieb 34 wird entsprechend das Verbringen der Speichen 16 von der ersten Position in die zweite Position ermöglicht. Darüber hinaus ist ein Rotationsmotor 36 vorgesehen. Das Transformationsrad 10 ist durch den Rotationsmotor 36 rotierbar. Durch die unabhängige Möglichkeit des Vortriebs des Transformationsrades 10, durch den Rotationsmotor 36, und der Vergrößerung des Durchmessers des Transformationsrades 10, durch den Elektroantrieb, ist die größtmögliche Flexibilität in der Bedienbarkeit des Transformationsrades 10 gegeben. Der Elektroantrieb 34 kann auch hilfsweise für den Vortrieb des Transformationsrades 10 genutzt werden.
  • Insgesamt werden die Speichen 16 folglich wie folgt von der ersten Position in die zweite Position und umgekehrt verbracht: Der Elektroantrieb 34 dient dazu, das Rotationselement 14 beziehungsweise das Tellerrad 26 zu drehen. Durch die Bewegung des Tellerrades 26, rotieren die Kegelräder 28 entsprechend. Da die Kupplungselemente 30 mit den Kegelrädern 28 verbunden sind, rotieren diese ebenfalls. An der den Kegelrädern 28 gegenüberliegenden Seiten des Kupplungselements 30 sind die Kupplungselemente 30 mit den Schneckenrädern 24 verbunden, welche entsprechend ebenfalls rotieren. Durch die Rotation der Schneckenräder 24 können die Zahnräder 22 rotieren, wodurch letztlich die Speichen 16 um den Drehpunkt 32 verschwenkt werden.
  • 3 zeigt ein Robotersystem 38 mit einem Roboter 12. Der Roboter 12 weist vier Transformationsräder 10 auf. Durch entsprechende, hier nicht dargestellte, Steuereinheiten kann der Roboter 12 mittels der Transformationsräder 10 zu verschiedenen Positionen bewegt werden. Durch die Transformationsräder 10 können dabei auch schwierige Oberflächen befahren werden. Durch eine individuelle Vergrößerung des Durchmessers der Transformationsräder 10 des Roboters 12 an geeigneter Stelle, kann der Roboter 12 derart zum Steigen von Treppen verwendet werden, dass der Roboter 12, beziehungsweise das Fahrgestell des Roboters 12 nur minimal geneigt werden muss.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Transformationsrad
    12
    Roboter
    14
    Rotationselement
    16
    Speiche
    18
    Selbsthemmungsmechanismus
    20
    Getriebe
    22
    Zahnrad
    24
    Schneckenrad
    26
    Tellerrad
    28
    Kegelrad
    30
    Kupplungselement
    32
    Drehpunkt
    34
    Elektroantrieb
    36
    Rotationsmotor
    38
    Robotersystem
  • 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
    • CN 11110465 A [0006]

Claims (10)

  1. Transformationsrad (10), insbesondere für einen Roboter (12) mit einem zentralen Rotationselement (14), mit mehreren Speichen (16), die beweglich mit dem Rotationselement (14) verbunden sind, wobei die Speichen (16) durch das Rotationselement (14) von mindestens einer ersten Position in eine zweite Position verbringbar sind, wobei sich der Durchmesser des Transformationsrades (10) beim Verbringen der Speichen (16) von der ersten Position in die zweite Position vergrößert, dadurch gekennzeichnet, dass ein Selbsthemmungsmechanismus (18) vorgesehen ist und dass durch den Selbsthemmungsmechanismus (18) die Speichen (16) in der ersten Position beziehungsweise der zweiten Position festgelegt sind.
  2. Transformationsrad (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Selbsthemmungsmechanismus (18) ein Getriebe (20) umfasst, dass das Getriebe (20) mindestens ein Zahnrad (22) und ein Schneckenrad (24) umfasst, dass das Schneckenrad (24) in Eingriff mit dem Zahnrad (22) steht und dass bei Rotation des Schneckenrades (24) die Speichen (16) von der ersten Position in die zweite Position verbringbar sind.
  3. Transformationsrad (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotationselement (14) als Kegelrad ausgestaltet ist, dass das Kegelrad mit mehreren Tellerrädern (26) in Eingriff steht und dass durch Rotation der Tellerräder (26) die Speichen (16) von der ersten Position in die zweite Position verbringbar sind.
  4. Transformationsrad (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotationselement (14) als Tellerrad ausgestaltet ist, dass das Tellerrad mit mehreren Kegelrädern (28) in Eingriff steht und dass durch Rotation der Kegelräder die Speichen von der ersten Position in die zweite Position verbringbar sind.
  5. Transformationsrad (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kupplungselement (30) vorgesehen ist, dass das Kupplungselement (30) zwischen dem Rotationselement (14) und dem Schneckenrad (24) angeordnet ist und dass eine Rotationsbewegung von dem Rotationselement (14) über das Kupplungselement (30) auf das Schneckenrad (24) übertragbar ist.
  6. Transformationsrad (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichen (16) zumindest teilweise um jeweils einen Drehpunkt (32) von der ersten Position in die zweite Position verschwenkbar sind.
  7. Transformationsrad (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass drei Speichen (16) vorgesehen sind und dass die Speichen (16) in einem Winkel zueinander von mindestens 60 Grad angeordnet sind.
  8. Transformationsrad (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Elektroantrieb (34) vorgesehen ist und dass durch den Elektroantrieb (34) das Rotationselement (14) rotierbar ist.
  9. Transformationsrad (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rotationsmotor (36) vorgesehen ist und dass das Transformationsrad (10) durch den Rotationsmotor (36) rotierbar ist.
  10. Robotersystem (38) mit einem Roboter (12) und mindestens einem am Roboter (12) angeordneten Transformationsrad (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080251300A1 (en) 2007-04-16 2008-10-16 Frankie Thomas T Automated wheelchair
CN111110465A (zh) 2019-11-26 2020-05-08 湖北工业大学 爬楼轮椅机器人
CN111532327A (zh) 2020-04-22 2020-08-14 黄山学院 一种可调节轮距的行星轮
CN111532353A (zh) 2020-05-08 2020-08-14 重庆大学 一种新型可变形机器人

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