DE10346272A1 - Fingereinheit für eine Roboterhand - Google Patents

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    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/102Gears specially adapted therefor, e.g. reduction gears
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0009Gripping heads and other end effectors comprising multi-articulated fingers, e.g. resembling a human hand

Abstract

Eine gelenkige Fingereinheit besitzt eine Konstruktion mit zwei Gelenken, die einen Gelenkbereich auf einer Fingerbasisseite, einen Fingerbasisbereich, einen Gelenkbereich auf der Seite einer Fingerspitze sowie einen Fingerspitzenbereich aufweist; der Gelenkbereich auf der Seite der Fingerbasis beinhaltet ein antriebsseitiges Kegelrad, das an einer Rotationsausgangswelle eines Betätigers angebracht ist, ein abtriebsseitiges Kegelrad, das koaxial an einem Gelenkbereich angebracht ist, der senkrecht zu der Rotationsausgangswelle verläuft, sowie ein Verbindungselement, bei dem eine ringförmige Erhebung an dem abtriebsseitigen Kegelrad angebracht ist und bei dem sich ein äußerer Endbereich in Gabelform erstreckt; und eine Abdeckung auf der Seite der Fingerbasis ist mit dem Verbindungselement verbunden. Rotationsbewegung der Rotationsausgangswelle wird durch ein Paar Kegelräder in Rotationsbewegung der Welle des Gelenks umgewandelt, und das auf der Welle des Gelenks angebrachte Verbindungselement bewegt sich rotationsmäßig nach rechts und nach links über einen Winkel von 90 DEG oder mehr um die Welle des Gelenks. Es läßt sich eine Fingereinheit verwirklichen, die zur Verwendung bei einer Roboterhand geeignet ist, die sich mit hoher Geschwindigkeit und Präzision bewegt.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fingereinheit, die zur Verwendung in einer Roboterhand geeignet ist, die in der Lage ist, mit hoher Geschwindigkeit fliegende Gegenstände und dergleichen exakt aufzufangen.
  • 2. Beschreibung des einschlägigen Standes der Technik
  • Fingereinheiten für Roboterhände weisen üblicherweise eine gelenkige Konstruktion auf, und es ist ein kleiner, leichter und möglichst genauer Betätiger mit hohem Drehmoment erforderlich, um jedes Fingergelenk antriebsmäßig zu bewegen, um Greif-, Aufnehm- und Wurfvorgänge mit der gelenkigen Fingereinheit rasch und zuverlässig auszuführen.
  • Ein solcher Betätiger muss einen Motor beinhalten, der in das Innere der Abmessungen des Fingers passt, mit hoher Geschwindigkeit arbeitet und ein hohes sofortiges maximales Ausgangsdrehmoment erzeugen kann; ferner muss er ein Untersetzungsgetriebe mit minimalem Spiel hinsichtlich eines hohen Untersetzungsverhältnisses sowie einen Präzisions-Codierer beinhalten. Derartige Betätiger sind jedoch noch nicht im Handel erhältlich, und bisher gibt es keine zugehörigen Produkte, die als Komponenten dienen könnten, die derartige Spezifikationen erfüllen. Mit anderen Worten ist das momentane maximale Ausgangsdrehmoment von Servomotoren unzulänglich, Untersetzungsgetriebe haben hohes Spiel von einem Winkel von 1° an der Ausgangswelle selbst im Fall von mehrstufigen Planeten-Typen, und es gibt keine Codierer, die einen ausreichend kleinen Durchmesser, ein ausreichend geringes Gewicht und eine ausreichend hohe Auflösung haben.
  • Beispiele des Standes der Technik, die zum Umwandeln der von der Rotationsausgangswelle des Betätigers in einer gelenkigen Fingereinheit abgegebenen Rotationsbewegung in die Rotationsbewegung einer dazu rechtwinklig ausgerichteten Gelenkwelle verwendet werden, beinhalten Schrauben und Zahnstangen-/Ritzel-Kombinationen, Kurbelmechanismen, Schneckenräder sowie Draht- und Scheibensysteme oder dergleichen. Mit jeder dieser Optionen erhält der Gelenkbereich jedoch übermäßig große Dimensionen und eine exzessive Masse; das Umschalten während des Betriebs ist zu langsam, wobei auch noch andere Nachteile auftreten. Die Verwendung eines regulären Kegelrads ist vom Gesichtspunkt des Spiels und einer gleichmäßigen Rotation problematisch.
  • Herkömmliche Finger weisen meistens Gelenke auf, die sich in Verbindung mit anderen Fingern auf die Innenseite der Hand biegen, wobei es zu einem großen Teil unmöglich ist, ein Zusammenarbeiten zwischen den Fingern vorzunehmen oder verschiedene andere Bewegungen unter Verwendung derartiger Finger in der Handfläche einer Roboterhand auszuführen.
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Fingereinheit, die zur Verwendung in einer Roboterhand geeignet ist, die mit viel größerer Genauigkeit und Geschwindigkeit als die Arbeitsgeschwindigkeit von Körperorganen beginnend mit der menschlichen visuellen Wahrnehmung arbeitet.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Zur Lösung der vorstehend genannten Probleme weist eine Fingereinheit für eine Roboterhand gemäß der vorliegenden Erfindung Folgendes auf:
    Einen Befestigungsflansch,
    einen an dem Befestigungsflansch angebrachten Betätiger,
    eine Rotationsausgangswelle des Betätigers, die durch den Befestigungsflansch hindurchgeführt ist und in Richtung nach vorne vorsteht,
    ein antriebsseitiges Kegelrad, das an einem äußeren Endbereich der Rotationsausgangswelle koaxial angebracht ist,
    ein Paar Lagergehäuse, die sich in Vorwärtsrichtung von einer vorderen Oberfläche des Befestigungsflansches weg über Positionen auf beiden Seiten des antriebsseitigen Kegelrads erstrecken,
    in den Lagergehäusen angebrachte Lager,
    eine Welle des Gelenks, die an beiden Enden durch die Lager drehbar abgestützt ist und in einer Richtung senkrecht zu einer zentralen Axiallinie der Rotationsausgangswelle des Betätigers ausgerichtet ist,
    ein antriebsseitiges Kegelrad, das an einer äußeren Umfangsfläche der Welle des Gelenks koaxial angebracht ist und mit dem antriebsseitigen Kegelrad kämmt,
    ein Verbindungselement, das mit einem Ende an der Welle des Gelenks angebracht ist und sich in der zu der Welle des Gelenks rechtwinkligen Richtung erstreckt, und
    einen Fingerhauptkörper, der mit einem äußeren Endbereich des Verbindungselements verbunden ist.
  • Um einem Kegelrad eine Bewegung ohne Spiel zu ermöglichen, sollte eine Federplatte an einer äußeren Endfläche der Lager angebracht werden, um die axiale Vorspannung des an der Welle des Gelenks angebrachten abtriebsseitigen Kegelrads zu begrenzen.
  • Die Anbringung eines Belastungsmessers an einer Seitenfläche des Verbindungselements zum Feststellen von durch das Verbindungselement übertragenem Drehmoment ermöglicht eine Detektion des Drehmoments ohne Detektion des Stroms eines Elektromotors des Betätigers, und das übertragene Drehmoment der Fingereinheit läßt sich steuern.
  • Die Welle des Gelenks, bei der es sich um das Biegezentrum handelt, ist vorzugsweise eine hohle Welle des Gelenks, die einen hohlen Bereich für die Verdrahtung aufweist, so dass die aus der Seite der Fingerspitze heraus geführte Verdrahtung vertikal oder horizontal nicht über den Gelenkbereich hinaus verschwenkt wird.
  • Zur gelenkigen Ausbildung der Fingereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung sollte eine Konstruktion ähnlich der des Fingerhauptkörpers und des Gelenkbereichs, wie diese vorstehend beschrieben worden sind, mit einer Spitze bzw. einem äußeren Endbereich des Fingerhauptkörpers verbunden werden. Im Fall einer zweigelenkigen Fingereinheit z.B. sollte diese Konstruktion Folgendes aufweisen:
    Ein zweites Verbindungselement, das mit einem äußeren Endbereich des Fingerhauptkörpers verbunden ist,
    einen zweiten Betätigen, der an dem zweiten Verbindungselement koaxial angebracht ist und in dem hohlen Fingerhauptkörper untergebracht ist,
    ein zweites antriebsseitiges Kegelrad, das an einem äußeren Endbereich einer Rotationsausgangswelle des zweiten Betätigers koaxial angebracht ist,
    ein Paar zweiter Lagergehäuse, die an dem zweiten Verbindungselement ausgebildet sind und sich in Richtung nach vorne über Positionen auf beiden Seiten des zweiten antriebsseitigen Kegelrads erstrecken,
    zweite Lager, die in den zweiten Lagergehäusen angebracht sind,
    eine zweite Welle des Gelenks, die an beiden Enden durch die zweiten Lager drehbar abgestützt ist und in einer Richtung rechtwinklig zu einer zentralen Axiallinie der Rotationsausgangswelle des zweiten Betätigers ausgerichtet ist,
    ein zweites abtriebsseitiges Kegelrad, das an einer äußeren Umfangsfläche der zweiten Welle des Gelenks koaxial angebracht ist und mit dem zweiten antriebsseitigen Kegelrad kämmt,
    ein drittes Verbindungselement, das mit einem Ende an der zweiten Welle des Gelenks angebracht ist und sich in der zu der zweiten Welle des Gelenks rechtwinkligen Richtung erstreckt, und
    einen zweiten Fingerhauptkörper, der mit einem äußeren Endbereich des dritten Verbindungselements verbunden ist.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Es zeigen:
  • 1 eine Draufsicht auf die gelenkige Fingereinheit, bei der die vorliegende Erfindung Anwendung findet;
  • 2 eine Längsschnittansicht der gelenkigen Fingereinheit der 1;
  • 3A eine Querschnittsansicht unter Darstellung des Gelenkbereichs auf der Fingerbasisseite der gelenkigen Fingereinheit der 1; und
  • 3B eine Draufsicht unter Darstellung des in diese integrierten Verbindungselements auf der Fingerbasisseite; und
  • 4A eine Querschnittsansicht unter Darstellung des Gelenkbereichs auf der Seite der Fingerspitze der gelenkigen Fingereinheit der 1; und
  • 4B eine Draufsicht unter Darstellung des in diese integrierten Verbindungselements auf der Seite der Fingerspitze.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Eine gelenkige Fingereinheit für eine mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Roboterhand, bei der die vorliegende Erfindung Anwendung findet, wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • 1 zeigt eine Draufsicht unter Darstellung einer gelenkigen Fingereinheit für eine mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Roboterhand gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, und 2 zeigt eine Schnittdarstellung derselben. Die 3A und 3B zeigen eine Querschnittsansicht unter Darstellung eines Gelenkbereichs auf einer Fingerbasisseite der gelenkigen Fingereinheit bzw. eine Draufsicht unter Darstellung eines in diese integrierten Verbindungselements auf der Fingerbasisseite. Die 4A und 4B zeigen eine Querschnittsansicht unter Darstellung eines Gelenkbereichs auf der Seite einer Fingerspitze der gelenkigen Fingereinheit bzw. eine Draufsicht unter Darstellung eines in diese integrierten Verbindungselements auf der Seite der Fingerspitze.
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weist eine gelenkige Fingereinheit 1 einen Befestigungsflansch 2, einen an dem Befestigungsflansch 2 angebrachten Betätiger 3 sowie eine Fingerhauptkörpereinheit 5 auf, die mit einer Rotationsausgangswelle 4 des Betätigers 3 verbunden ist; die Fingerhauptkörpereinheit 5 beinhaltet einen Gelenkbereich 6 auf einer Fingerbasisseite, der mit einem vorderen Ende der Rotationsausgangswelle 4 des Betätigers 3 verbunden ist, einen Fingerbasisbereich 7, der mit einer Vorderseite des Gelenkbereichs 6 der Fingerbasis verbunden ist, einen Gelenkbereich 8 auf der Seite der Fingerspitze, der mit der Spitze bzw. dem äußeren Ende des Fingerbasisbereichs 7 verbunden ist, sowie einen Fingerspitzenbereich 9, der mit der Vorderseite des Gelenkbereichs 8 auf der Seite der Fingerspitze verbunden ist.
  • Genauer gesagt ist bei nach vorne weisendem zylindrischen Betätiger 3 ein vorderer Endbereich desselben an einem eine kreisförmige Öffnung aufweisenden Gehäusebereich 2a des Befestigungsflansches 2 angebracht, und die Rotationsausgangswelle 4 erstreckt sich von der vorderen Endfläche desselben durch den eine kreisförmige Öffnung aufweisenden Gehäusebereich 2a hindurch und ragt nach vorne. Ein antriebsseitiges Kegelrad 11 ist an einem äußeren Endbereich der Rotationsausgangswelle 4 koaxial angebracht.
  • Ein Paar Lagergehäuse 2b und 2c auf der Fingerbasisseite erstreckt sich parallel zueinander von dem oberen und dem unteren Ende der vorderen Oberfläche des Befestigungsflansches 2 über die obere und die untere Position des antriebsseitigen Kegelrads 11. Ein oberes Kugellager 12 und ein unteres Kugellager 13 sind jeweils derart angebracht, dass sie sich in koaxialen Positionen an äußeren Endbereichen der Lagergehäuse 2b und 2c auf der Fingerbasisseite befinden und dabei weiter nach vorne ragen als das antriebsseitige Kegelrad 11. Das obere und das untere Ende der Welle 14 des Gelenks auf der Fingerba sisseite sind von den Kugellagern 12 und 13 drehbar abgestützt, und zwar in einer zu einer Axialrichtung der Rotationsausgangswelle 4 rechtwinkligen (bei dem vorliegenden Beispiel vertikalen) Richtung.
  • Ein abtriebsseitiges Kegelrad 15 ist an einem äußeren Umfangsflächenbereich des oberen Teils der Welle 14 des Gelenks in Axialrichtung derselben koaxial angebracht, wobei das abtriebsseitige Kegelrad 15 mit dem antriebsseitigen Kegelrad 11 kämmt. Eine ringförmige Erhebung 16a eines Verbindungselements 16 ist an einer in Axialrichtung zentralen Stelle der Welle 14 des Gelenks angebracht. Das Verbindungselement 16 weist die ringförmige Erhebung 16a, einen Halsbereich 16b, der sich von der ringförmigen Erhebung 16a in Richtung nach vorne erstreckt, sowie einen Gabelbereich 16c auf, der sich von einem äußeren Ende des Halsbereichs 16b in Form eines umgekehrten „C" in Richtung nach vorne erstreckt. Eine zylindrische Abdeckung 17 auf der Basisseite ist mit dem Gabelbereich 16c koaxial verbunden.
  • Der Gelenkbereich 6 auf der Fingerbasisseite, der mit dem vorderen Ende der Rotationsausgangswelle 4 des Betätigers 3 verbunden ist, umfasst somit das obere und das untere Gehäuse 2b und 2c auf der Fingerbasisseite, die an dem Befestigungsflansch 2 ausgebildet sind, das obere und das untere Kugellager 12 und 13, die Welle 14 des Gelenks auf der Fingerbasisseite, das abtriebsseitige Kegelrad 15 auf der Fingerbasisseite sowie das Verbindungselement 16 auf der Fingerbasisseite. Der Fingerbasisbereich 7 ist gebildet aus der zylindrischen basisseitigen Abdeckung 17, die mit dem Gabelbereich 16c des Verbindungselements 16 auf der Fingerbasisseite verbunden ist.
  • Der Gelenkbereich 8 auf der Seite der Fingerspitze sowie der mit dem äußeren Ende des Fingerbasisbereichs 7 verbundene Fingerspitzenbereich 9 weisen eine ähnliche Konstruktion wie der Fingerbasisbereich 7 und der Gelenkbereich 6 auf der Fingerbasisseite auf. Mit anderen Worten ist ein zweiter Betätiger 21 koaxial in einen hohlen Bereich der Abdeckung 17 auf der Basisseite integriert, und ein vorderer Endbereich des Betätigers 21 ist durch einen ringförmigen Flansch 22 drehbar abgestützt, der in ähnlicher Weise in den hohlen Bereich der Abdeckung 17 auf der Basisseite integriert ist. Eine äußere Umfangsfläche des ringförmigen Flansches 22 ist an einer inneren Umfangsfläche der Abdeckung 17 auf der Basisseite angebracht.
  • Eine Rotationsausgangswelle 23 des Betätigers 21 erstreckt sich durch einen hohlen Bereich des ringförmigen Flansches 22 und ragt koaxial in Richtung nach vorne, und ein antriebsseitiges Kegelrad 24 auf der Seite der Fingerspitze ist an dem äußeren Endbereich desselben koaxial angebracht. Ein Paar Lagergehäuse 22a und 22b auf der Seite der Fingerspitze erstreckt sich parallel zueinander von dem oberen und dem unteren Ende der vorderen Oberfläche des ringförmigen Flansches 22 über die obere und die untere Position des antriebsseitigen Kegelrads 24. Ein oberes Kugellager 25 und ein unteres Kugellager 26 sind jeweils derart angebracht, dass sie sich in koaxialen Positionen an dem äußeren Endbereich der Lagergehäuse 22a und 22b auf der Seite der Fingerspitze befinden und dabei weiter nach vorne ragen als das antriebsseitige Kegelrad 24. Das obere und das untere Ende einer Welle 27 des Gelenks auf der Seite der Fingerspitze sind durch die Kugellager 25 und 26 drehbar abgestützt, und zwar in einer zu der Axialrichtung der Rotationsausgangswelle 23 rechtwinkligen (bei dem vorliegenden Beispiel vertikalen) Richtung.
  • Ein abtriebsseitiges Kegelrad 28 ist an einem äußeren Umfangsflächenbereich eines oberen Teils der Welle 27 des Gelenks in Axialrichtung derselben koaxial angebracht, und das abtriebsseitige Kegelrad 28 kämmt mit dem antriebsseitigen Kegelrad 24. Eine ringförmige Erhebung 29a eines Verbindungselements 29 auf der Seite der Fingerspitze ist in einer in Axialrichtung zentralen Position des abtriebsseitigen Kegelrads 28 angebracht. Das Verbindungselement 29 weist die ringförmige Erhebung 29a, einen Halsbereich 29b, der sich von der ringförmigen Erhebung 29a in Richtung nach vorne erstreckt, sowie einen Gabelbereich 29c auf, der sich von dem äußeren Endbereich des Halsbereichs 29b in Richtung nach vorne erstreckt (siehe 4A und 4B). Eine zylindrische Abdeckung 30 auf der Seite der Fingerspitze, deren äußerer Endbereich in Form eines halbkugeligen Gebildes geschlossen ist, ist koaxial mit dem Gabelbereich 29c verbunden.
  • Bei dem vorliegenden Beispiel handelt es sich um eine Doppelgelenk-Fingereinheit, die einen Gelenkbereich auf der Fingerbasisseite und einen Gelenkbereich auf der Fingerspitzenseite aufweist, jedoch ist auch eine Konstruktion mit einem Einzelgelenk oder eine Konstruktion mit drei Gelenken oder mehr möglich.
  • Bei der gelenkigen Fingereinheit 1 des vorliegenden Beispiels mit der vorstehend beschriebenen Konstruktion wird die Rotation der Rotationsausgangswelle 4 durch ein Paar Kegelräder 11 und 15 in Rotationsbewegung der Welle 14 des Gelenks umgewandelt, und das Verbindungselement 16, dessen eines Ende an der Welle 14 des Gelenks angebracht ist, bewegt sich rotationsmäßig nach rechts und nach links um einen Winkel von 90° oder mehr um die Gelenkwelle 14. Auf diese Weise läßt sich ein leichter, mit hoher Geschwindigkeit arbeitender und hohe Präzision aufweisender künstlicher Finger realisieren, bei dem sich die Gelenkbereiche 6 und 8 in steuerbarer Weise um einen Winkel von 90° oder mehr nach vorne und hinten oder nach rechts und links biegen lassen und der ferner in der Lage ist, eine große Anzahl verschiedener Operationen auszuführen.
  • Die Betätiger 3 und 21 haben eine Konstruktion, die Folgendes aufweist: Einen Servomotor, der ausgelegt ist für hohe Geschwindigkeit und maximales Drehmoment für eine kurze Zeitdauer mittels einer hoch dichten Windungs- und hoch dichten Komponentenanordnung; ein als Einheit ausgebildetes „Harmonic-Drive"-Getriebe mit kurzen Abmessungen, hohem Drehmoment und geringem Spiel, das ein hohes Untersetzungsverhältnis aufweist (z.B. 1/50 bis 1/100); sowie einen kleinen, leichten Codieren mit hoher Auflösung und mit raschem Ansprechen.
  • Bei dem vorliegenden Beispiel dienen öllose Kegelräder mit minimalem Spiel als Kegelräder 11, 15, 24 und 28. Derartige Kegelräder werden nach dem Schneiden der Zähne oberflächengehärtet, ohne Spiel mittels einer mit hoher Präzision arbeitenden Kegelrad-Läppmaschine geläppt sowie mit einem festen Schmiermittel auf einer Verzahnungsoberfläche imprägniert, um einen spielfreien Betrieb ohne Einsatz von Öl zu ermöglichen.
  • Es folgt nun eine Beschreibung der spielfreien Konstruktion der Kegelräder 11 und 15 sowie der Kegelräder 24 und 28, die bei den Gelenkbereichen des vorliegenden Beispiels verwendet werden. Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 sind in dem Gelenkbereich 6 auf der Fingerbasisseite Federplatten 31 und 32 an einer oberen Endfläche des oberen Kugellagers 12 bzw. einer unteren Endfläche des unteren Kugellagers 13 angebracht, in denen das obere und das untere Ende der Welle 14 des Gelenks durch die Kugellager 12 und 13 drehbar abgestützt sind. Die Federplatten 31 und 32 sind vorgesehen, um die Gelenkwelle 14 mit axialer Kraft in zentraler Richtung des Kegelradkonus zu beaufschlagen, um dadurch die axiale Verlagerung der Welle 14 zu begrenzen. In gleicher Weise sind Federplatten 33 und 34, die in ähnlicher Weise funktionieren, in dem Gelenkbereich 8 auf der Seite der Fingerspitze angebracht.
  • Alternativ hierzu können die Kegelräder in einem spielfreien Zustand angebracht werden, indem man die Vorrage- und Biegekraft der Rotationsausgangswelle des Betätigers nutzt.
  • Ein Belastungsmesser ist in der gelenkigen Einheit 1 des vorliegenden Beispiels vorgesehen, um auf die Fingereinheit aufgebrachtes Drehmoment zu detektieren. Mit anderen Worten ist ein Belastungsmesser 35 an einer seitlichen Oberfläche des Halsbereichs 16b (quadratischer Säulenbereich) in dem Verbindungselement 16 des Gelenkbereichs 6 auf der Fingerbasisseite angebracht, wie dies in den 3A und 3B gezeigt ist. In ähnlicher Weise ist ein Belastungsmesser 36 an einer seitlichen Oberfläche des Halsbereichs 29b in dem Verbindungselement 29 des Gelenkbereichs 8 auf der Fingerspitzenseite angebracht, wie dies in den 4A und 4B gezeigt ist. Das auf die Gelenkbereiche 6 und 8 aufgebrachte Drehmoment kann auf der Basis der Ausgangssignale der Belastungsmesser 35 und 36 festgestellt werden. Somit läßt sich Drehmoment feststellen, und eine Drehmomentsteuerung kann auf der Basis dieser Feststellung ausgeführt werden, ohne dass eine Notwendigkeit besteht, diesen Vorgang auf der Grundlage des Motorstroms der Betätigen 3 und 21 auszuführen.
  • Bei den Wellen 14 und 27 der Gelenke, die ein Biegezentrum der Gelenkbereiche 6 und 8 des vorliegenden Beispiels bilden, handelt es sich um hohle Wellen der Gelenke. Die Leitungsdrähte des Belastungsmessers 36, des Betätigers 21 auf der Fingerspitzenseite sowie weiterer Komponenten, die näher bei der Fingerspitze und weiter von den Wellen 14 und 27 der Gelenke weg angeordnet sind, werden unter Verwendung der hohlen Bereiche dieser hohlen Wellen der Gelenke verlegt, so dass es möglich wird, ein Scheuern der Drähte oder eine anderweitige Beeinträchtigung derselben während der Rotation der Hauptwelle 8 des Gelenks zu verhindern.
  • Wie vorstehend beschrieben worden ist, umfasst die Fingereinheit für eine Roboterhand gemäß der vorliegenden Erfindung einen einzigen oder eine Mehrzahl von Gelenkbereichen; der Fingerbasisbereich, der Fingerspitzenbereich sowie weitere Komponenten von einzelnen Fingerhauptkörpern lassen sich in steuerbarer Weise nach oben und unten oder nach rechts und links über einen Winkel von 90° oder mehr um diese Gelenkbereiche abbiegen; und ferner kann ein solches gesteuertes Abbiegen mit einer hohen Geschwindigkeit von beispielsweise 50 ms oder weniger ausgeführt werden. Unter Verwendung der Fingereinheit der vorliegenden Erfindung läßt sich eine mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Roboterhand schaffen, die in der Lage ist, eine große Anzahl verschiedener Operationen exakt und mit hoher Geschwindigkeit auszuführen, wie z.B. das Werfen von Gegenständen sowie das Auffangen von mit hoher Geschwindigkeit schwebenden oder fliegenden Gegenständen.

Claims (5)

  1. Fingereinheit für eine Roboterhand, aufweisend: Einen Befestigungsflansch, einen an dem Befestigungsflansch angebrachten Betätiger, eine Rotationsausgangswelle des Betätigers, die durch den Befestigungsflansch hindurchgeführt ist und in Richtung nach vorne vorsteht, ein antriebsseitiges Kegelrad, das an einem äußeren Endbereich der Rotationsausgangswelle koaxial angebracht ist, ein Paar Lagergehäuse, die sich in Vorwärtsrichtung von einer vorderen Oberfläche des Befestigungsflansches weg über Positionen auf beiden Seiten des antriebsseitigen Kegelrads erstrecken, in den Lagergehäusen angebrachte Lager, eine Welle des Gelenks, die an beiden Enden durch die Lager drehbar abgestützt ist und in einer Richtung senkrecht zu einer zentralen Axiallinie der Rotationsausgangswelle des Betätigers ausgerichtet ist, ein abtriebsseitiges Kegelrad, das an einer äußeren Umfangsfläche der Welle des Gelenks koaxial angebracht ist und mit dem antriebsseitigen Kegelrad kämmt, ein Verbindungselement, das mit einem Ende an der Welle des Gelenks angebracht ist und sich in der zu der Welle des Gelenks rechtwinkligen Richtung erstreckt, und einen Fingerhauptkörper, der mit einem äußeren Endbereich des Verbindungselements verbunden ist.
  2. Fingereinheit für eine Roboterhand nach Anspruch 1, wobei eine Federplatte an einer äußeren Endfläche der Lager angebracht ist, um die axiale Vorspannung des an der Gelenkwelle angebrachten, abtriebsseitigen Kegelrads zu begrenzen.
  3. Fingereinheit für eine Roboterhand nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Belastungsmesser an einer Seitenfläche des Verbindungselements angebracht ist, um durch das Verbindungselement übertragenes Drehmoment zu detektieren.
  4. Fingereinheit für eine Roboterhand nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei es sich bei der Welle des Gelenks um eine hohle Welle handelt, die einen hohlen Bereich für die Verdrahtung aufweist.
  5. Fingereinheit für eine Roboterhand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, aufweisend: Ein zweites Verbindungselement, das mit einem äußeren Endbereich des Fingerhauptkörpers verbunden ist, einen zweiten Betätiger, der an dem zweiten Verbindungselement koaxial angebracht ist und in dem hohlen Fingerhauptkörper untergebracht ist, ein zweites antriebsseitiges Kegelrad, das an einem äußeren Endbereich einer Rotationsausgangswelle des zweiten Betätigers koaxial angebracht ist, ein Paar zweiter Lagergehäuse, die an dem zweiten Verbindungselement ausgebildet sind und sich in Richtung nach vorne über Positionen auf beiden Seiten des zweiten antriebsseitigen Kegelrads erstrecken, zweite Lager, die in den zweiten Lagergehäusen angebracht sind, eine zweite Welle des Gelenks, die an beiden Enden durch die zweiten Lager drehbar abgestützt ist und in einer Richtung rechtwinklig zu einer zentralen Axiallinie der Rotationsausgangswelle des zweiten Betätigers ausgerichtet ist, ein zweites abtriebsseitiges Kegelrad, das an einer äußeren Umfangsfläche der zweiten Welle des Gelenks koaxial angebracht ist und mit dem zweiten antriebsseitigen Kegelrad kämmt, ein drittes Verbindungselement, das mit einem Ende an der zweiten Welle des Gelenks angebracht ist und sich in der zu der zweiten Welle des Gelenks rechtwinkligen Richtung erstreckt, und einen zweiten Fingerhauptkörper, der mit einem äußeren Endbereich des dritten Verbindungselements verbunden ist.
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