DE19944457C1

DE19944457C1 - Precision robot with parallel kinematics

Info

Publication number: DE19944457C1
Application number: DE19944457A
Authority: DE
Inventors: Matthias Wapler
Original assignee: URS UNIVERSAL ROBOT SYSTEMS GM
Current assignee: URS UNIVERSAL ROBOT SYSTEMS GMBH & CO. KG, 19061 S
Priority date: 1999-09-16
Filing date: 1999-09-16
Publication date: 2001-05-17
Anticipated expiration: 2019-09-17
Also published as: WO2001019272A1; EP1212002A1

Abstract

Roboter dieser Art werden insbesondere in der Medizintechnik eingesetzt. Diese Roboter sind aber nur unzureichend gegen Funktionsausfall gesichert. DOLLAR A Es wird daher eine unabhängige Überwachungseinrichtung vorgeschlagen, die aus mindestens drei separaten und sensorüberwachten Meßstrecken (17) besteht. Dabei sind die Meßstrecken (17) zwischen der Gestellplatte (13) und der Arbeitsplatte (14) angeordnet und über Endpunkte (18) an der Arbeitsplatte (14) und über Endpunkte (19) an der Gestellplatte (13) angelenkt. Weiterhin sind die Meßstrecken (17) in einer Schrägstellung zur rechtwinklig zur Gestellplatte (13) und zur Arbeitsplatte (14) verlaufenden Hauptachse ausgerichtet.Robots of this type are used in particular in medical technology. However, these robots are insufficiently secured against functional failure. DOLLAR A An independent monitoring device is therefore proposed, which consists of at least three separate and sensor-monitored measuring sections (17). The measuring sections (17) are arranged between the frame plate (13) and the worktop (14) and articulated via end points (18) on the worktop (14) and via end points (19) on the frame plate (13). Furthermore, the measuring sections (17) are aligned in an inclined position to the main axis running at right angles to the frame plate (13) and to the worktop (14).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Präzisionsroboter mit paralleler Kinematik nach dem Oberbegriff des An spruchs 1.The invention relates to a precision robot with parallel kinematics according to the generic term of the An saying 1.

Roboter dieser Art werden in der Industrietechnik oder in der Medizintechnik zur Durchführung der unterschied lichsten Operationen eingesetzt.Robots of this type are used in industrial engineering or in medical technology to carry out the difference operations.

Ein solcher Operationsroboter ist beispielsweise in der DE 196 49 082 C1 beschrieben. Er besteht grundsätzlich aus einer Werkzeugträgereinheit und einer Bedieneinheit, die beide über einen Steuerungsrechner funktionell mit einander verknüpft sind. Die Werkzeugträgereinheit be sitzt einerseits ein einstellbares Gestell, das fest mit dem Werkstückaufspanntisch bzw. mit dem Operationstisch verspannt ist und andererseits eine steuerbare Bewe gungseinheit, die mit ihrem Werkzeug auf das Werkstück bzw. auf das Körperteil des Patienten ausgerichtet ist. Da das Werkstück bzw. das Körperteil ebenfalls starr mit dem Werkstückaufspanntisch bzw. mit dem Operationstisch verbunden ist, ergibt sich eine fixierte Position des Werkstückes bzw. Körperteiles gegenüber dem Werkzeug. Such an operation robot is for example in the DE 196 49 082 C1. It basically exists from a tool carrier unit and an operating unit, both functionally with a control computer are linked together. The tool carrier unit be on the one hand sits an adjustable frame that is fixed with the workpiece clamping table or with the operating table is tense and on the other hand a controllable movement unit with its tool on the workpiece or is aimed at the body part of the patient. Since the workpiece or body part is also rigid the workpiece clamping table or with the operating table is connected, there is a fixed position of the Workpiece or body part opposite the tool.

Insbesondere aus Gründen der Steifigkeit bei kompakt- und leichtbauenden Präzisionsrobotern werden Werk zeugträgereinheiten mit einer parallelen Kinematik ein gesetzt, wobei in erster Linie Hexapode Verwendung finden.Especially for reasons of rigidity with compact and lightweight precision robots become the factory tool carrier units with parallel kinematics set, using primarily hexapode Find.

Solche parallelkinematischen Werkzeugträgereinheiten sind mit ihren Vorzügen beschrieben in "Parallelkinema tische Werkzeugmaschinen", ZWF Moderne Werkzeugmaschi nen, Carl Hanser Verlag, München, Jahrgang 94 (1999) 6, Seiten 312-315. Sie bestehen aus einem Gestell in Form einer festen Grundplatte und einer, einen Endeffektor tragenden Arbeitsplatte, die beide in besonderer Weise durch eine bestimmte Anzahl von separaten Linearantrie ben gelenkig miteinander verbunden sind. Dabei sind die Linearantriebe als Gelenkstäbe mit einem oberen und ei nem unteren Gelenk ausgebildet und können hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch angetrieben werden. Wegen einer höheren Genauigkeit und wegen des nur im geringen Maße erforderlichen Krafteinsatzes haben sich für medi zintechnische Roboter elektrische Linearantriebe durch gesetzt. Jeder dieser Linearantriebe besitzt eine Spindel, einen Elektromotor und ein, die Bewegung des Linearantriebes steuerndes Meßsystem. Dieses Meßsystem ist dazu mit einer Sensorik ausgerüstet, die direkt oder indirekt die Längenänderung der Spindel erfaßt und mit Hilfe des Steuerungsrechners auswertet.Such parallel kinematic tool carrier units are described with their advantages in "parallel kinematic machine tools", ZWF Moderne Werkzeugmaschi NEN, Carl Hanser Verlag, Munich, Volume 94 ( 1999 ) 6, pages 312-315. They consist of a frame in the form of a solid base plate and a worktop bearing an end effector, both of which are articulated in a special way by a certain number of separate linear drives. The linear drives are designed as joint rods with an upper and egg nem lower joint and can be driven hydraulically, pneumatically or electrically. Because of the higher accuracy and because only a small amount of force is required, electrical linear drives have prevailed for medical robots. Each of these linear drives has a spindle, an electric motor and a measuring system that controls the movement of the linear drive. For this purpose, this measuring system is equipped with a sensor system that detects the change in length of the spindle directly or indirectly and evaluates it with the aid of the control computer.

Wegen des hohen Sicherheitsrisikos ist insbesondere beim Einsatz in der Medizintechnik ein unabhängiges Überwa chungsssystem vorgeschrieben, um Fehler in Bewegungsab läufen sofort zu erkennen, zu signalisieren und den Arbeitsvorgang zu unterbrechen. Because of the high security risk, the Use in medical technology an independent monitoring system to prevent errors in motion to recognize and signal the runs immediately To interrupt the work process.

Dazu ist aus der US 5 299 288 bekannt, ein solches Über wachungssystem als optisches System auszulegen. Optische Meßsysteme sind aber zu ungenau und werden daher insbe sondere für die sensible Medizintechnik abgelehnt.This is known from US Pat. No. 5,299,288 monitoring system as an optical system. optical However, measuring systems are too imprecise and are therefore particularly especially rejected for sensitive medical technology.

Bekannt ist auch, das Überwachungssystem den gleichen konstruktiven Aufbau wie das Meß- und Steuersystem zu geben und ebenfalls in jeder der Linearantriebe einzu setzen.It is also known that the surveillance system is the same constructive structure such as the measuring and control system give and also in each of the linear drives put.

Ein Überwachungssystem zur Überwachung des Meß- und Steuersystemes einzusetzen, daß die gleiche Bauart be sitzt, hat Nachteile.A monitoring system for monitoring the measurement and Use control system that the same type be sits, has disadvantages.

Zunächst wird für den Einsatz des Überwachungssystems ein Einbauraum im Linearantrieb benötigt, der in der Re gel nicht vorhanden ist, da aus Kostengründen handelsüb liche Linearantriebe verwendet werden müssen und diese für den Einsatz eines solchen zusätzlichen Meßsystems nicht vorbereitet sind.First is for the use of the surveillance system an installation space in the linear drive is required, which in the Re Gel is not available, because it is customary for cost reasons Liche linear drives must be used and this for the use of such an additional measuring system are not prepared.

Dieser beengte Einbauraum schränkt obendrein die Auswahl möglicher Überwachungssysteme stark ein, was oftmals zum Einsatz von nicht besonders effektiven Überwachungssy stemen führt, wie es beispielsweise indirekte Meßwerter fassungssysteme sind.This cramped installation space also limits the selection possible surveillance systems, which often leads to Use of not particularly effective surveillance systems leads, as it does, for example, indirect measured values frame systems are.

Außerdem erfordert das Überwachungssystem einen hohen gerätetechnischen Aufwand, da jeder Linearantrieb mit einer Meßstrecke ausgelegt werden muß. Das verteuert die Herstellung des Präzisionsroboters in unvertretbarer Weise.In addition, the monitoring system requires a high one technical effort, because every linear drive with a measuring section must be designed. That makes them more expensive Manufacture of the precision robot in unacceptable Wise.

Auch in funktioneller Weise ist dieses Überwachungssy stem mit gleicher Bauart von Nachteil. So erkennt es nur solche fehlerhaften Bewegungen der Gewindespindel, wie es auch das Meßsystem nur in der Lage ist zu erkennen und das sind nur Fehler, die innerhalb des Linearantrie bes auftreten. Außerhalb des Linearantriebes auftretende Fehler, die auch einen Einfluß auf die Positionierbar keit des Endeffektors ausüben, wie z. B. mechanische Ver formungen oder Brüche einzelner Teile werden nicht er kannt.This monitoring system is also functional stem with the same design is disadvantageous. So it only recognizes such faulty movements of the threaded spindle, such as the measuring system is only able to recognize it and these are just errors that are within the linear drive bes occur. Any occurring outside the linear drive Errors that also affect positionability exercise the end effector, such as B. mechanical ver Formations or breaks in individual parts will not occur knows.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, bei ei nem Präzisionsroboter der vorliegenden Art ein vom Meß- und Steuersystem unabhängige Überwachungseinrichtung zu entwickeln, das auch außerhalb der Linearantriebe lie gende und die Positionierbarkeit des Endeffektors verur sachende Fehler erkennt und auswertet.The invention is therefore based on the object at egg a precision robot of the present type and control system independent monitoring device develop that also lie outside the linear drives end and the positionability of the end effector Identifies relevant errors and evaluates them.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This task is characterized by the characteristics of claim 1 solved.

Zweckdienliche Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 8.Appropriate embodiments of the invention result themselves from the features of claims 2 to 8.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung werden die genannten Nachteile des Standes der Technik beseitigt.With the solution according to the invention, the mentioned Disadvantages of the prior art eliminated.

Die neue Überwachungseinrichtung ist ausgesprochen genau und sicher, da sie unabhängig vom vorhandenen Meß- und Steuersystem der Linearantriebe arbeitet.The new monitoring device is extremely precise and safe, since it is independent of the existing measuring and Control system of the linear drives works.

Ein besonderer Vorteil liegt auch darin, daß die Anzahl der Meßstrecken unabhängig von der Anzahl der Linearan triebe gewählt werden kann und somit in optimaler Weise nur drei solcher Meßstrecken eingesetzt werden müssen. Das vereinfacht den Aufbau und minimiert die Herstel lungskosten.A particular advantage is that the number of the measuring sections regardless of the number of linear can be selected and thus optimally only three such measuring sections have to be used. This simplifies the construction and minimizes the manufacture costs.

Von Vorteil ist auch, daß die Überwachungseinrichtung wegen der geringen Anzahl der Meßstrecken und wegen der freien Wahl der Schrägstellungen der Meßstrecken und we gen der freien Wahl des gemeinsamen Brennpunktes der Achsen aller Meßstrecken sehr leicht an die verschieden sten Bau- und Einsatzbedingungen der unterschiedlichsten Werkzeugträgereinheiten angepaßt werden kann.It is also advantageous that the monitoring device because of the small number of measuring sections and because of the free choice of the inclinations of the measuring sections and we free choice of the common focus of the Axes of all measuring sections can easily be different most different construction and operating conditions Tool carrier units can be adapted.

Es ist zwar zweckmäßig, die Endpunkte der Meßstrecken an der Arbeitsplatte auf einem kleineren Kreis und die End punkte der Meßstrecken an der Gestellplatte auf einem größeren Kreis anzuordnen, es geht aber auch umgekehrt. Es ist aber auch möglich, die Endpunkte der Meßstrecken an der Gestellplatte in einer von der Kreisform abwei chenden Grundordnung anzuordnen. Die Winkelteilung der Meßstrecken zueinander kann gleich oder unterschiedlich sein.It is advisable to indicate the end points of the test sections the countertop on a smaller circle and the end points of the measuring sections on the frame plate on a arrange a larger circle, but it is also the other way around. However, it is also possible to define the end points of the test sections deviate from the circular shape on the frame plate appropriate basic order. The angular division of the Measuring sections to each other can be the same or different his.

Es bringt auch Vorteile, wenn die Überwachungseinrich tung als Blackbox ausgeführt ist. Das ermöglicht den nachträglichen Anbau an eine bereits vorhandene Roboter einheit.There are also advantages if the monitoring device device is designed as a black box. That enables the retrofitting to an existing robot unit.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausfüh rungsbeispieles für den medizintechnischen Einsatz näher erläutert werden.The invention is based on an Ausfüh example for medical technology use are explained.

Dazu zeigenShow this

Fig. 1: eine schematische Darstellung eines Präzisionsroboters in Verbindung mit einem medizinischen Instrument, Fig. 1 is a schematic illustration of a precision robot in conjunction with a medical instrument,

Fig. 2: eine Werkzeugträgereinheit in Form eines Hexapodes in der Seitenansicht und Fig. 2 shows a tool holder unit in the form of a Hexapodes in side view and

Fig. 3: den Hexapod in der Draufsicht. Fig. 3: the Hexapod in plan view.

Der Präzisionsroboter mit einer parallelen Kinematik be steht aus der eigentlichen Robotoreinheit 1 und einer Bedieneinheit 2, die beide funktionell über zwei Datenleitungen 3 und 4 mit einem Steuerungsrechner 5 verbunden sind. Dabei bilden die Robotereinheit 1, die Bedieneinheit 2 und der Steuerungsrechner 5 eine geräte technische Einheit.The precision robot with parallel kinematics consists of the actual robot unit 1 and an operating unit 2 , both of which are functionally connected via two data lines 3 and 4 to a control computer 5 . The robot unit 1 , the control unit 2 and the control computer 5 form a technical unit.

Die Bedieneinheit 2 ist in der Hauptsache mit einem Ein gabegerät 6 und einem Monitor 7 ausgerüstet.The control unit 2 is mainly equipped with an input device 6 and a monitor 7 .

Die Robotereinheit 1 ist über verstellbare Trageeinhei ten 8 und 9 fest auf einem Operationstisch 10 montiert, wobei der Operationstisch 10 in einer von äußeren Ein flüssen weitestgehend befreiten Art ausgeführt ist. Zur Fixierung des entsprechenden Körperteiles eines Patien ten ist der Operationstisch 10 mit einer speziellen Hal teeinrichtung 11 ausgerüstet.The robot unit 1 is via adjustable support units 8 and 9 fixedly mounted on an operating table 10 , the operating table 10 being designed in a manner largely exempt from external influences. To fix the corresponding body part of a patient th, the operating table 10 is equipped with a special Hal teeinrichtung 11 .

Die Robotereinheit 1 ist weiterhin mit einer Werkzeug trägereinheit in Form eines Hexapod 12 ausgerüstet, der mit Hilfe der beiden Trageeinheiten 8, 9 aus jeder Rich tung auf einen vorbestimmten Punkt am Körper des Patien ten ausrichtbar ist.The robot unit 1 is further equipped with a tool carrier unit in the form of a hexapod 12 , which can be aligned with the aid of the two carrying units 8 , 9 from each direction to a predetermined point on the patient's body.

Der Hexapod 12 besteht bekanntermaßen aus einer Gestell platte 13 mit einem Führungsschlitten für den Anschluß an die Trageeinheit 9 und aus einer Arbeitsplatte 14 für die Aufnahme eines Werkzeuges 15 sowie aus sechs, die Gestellplatte 13 und die Arbeitsplatte 14 gelenkig mit einander verbindenden Linearantrieben 16. Dabei sind die sechs Linearantriebe 16 in derartiger Weise ausgerichtet und an der Gestellplatte 13 und der Arbeitsplatte 14 an gelenkt, daß sie eine geschlossene Gelenkkette ausbil den. Damit ist die Arbeitsplatte 14 und so auch das auf der Arbeitsplatte 14 befindliche Werkzeug 15 gegenüber der feststehenden Gestellplatte 13 in der Art gelenkig ausgelegt, daß jede vom Eingabegerät 6 der Bedieneinheit 2 eingeleitete und von dem Steuerungsrechner 5 auf ein zelne oder mehrere der Linearantriebe 16 signalisierte Bewegungen mit höchster Genauigkeit auf das Werkzeug 15 übertragbar ist.The Hexapod 12 is known to consist of a frame plate 13 with a guide carriage for connection to the carrying unit 9 and a worktop 14 for receiving a tool 15 and six, the frame plate 13 and the worktop 14 articulated with linear drives 16 . The six linear drives 16 are aligned in such a way and directed to the frame plate 13 and the worktop 14 that they form a closed link chain. Thus, the worktop 14 and thus also the tool 15 located on the worktop 14 are articulated in relation to the fixed frame plate 13 in such a way that each of the input device 6 of the operating unit 2 is initiated and signaled by the control computer 5 to one or more of the linear drives 16 Movements with the highest accuracy on the tool 15 is transferable.

Die einzelnen Linearantriebe 16 eines in der Medizin technik eingesetzten Präzisionsroboters werden in der Regel elektrisch betrieben und besitzen demnach eine ei nerseits angelenkte Gewindespindel mit einer definierten Länge als Meßgröße und eine andererseits angelenkten Ge windemutter und einen von einem Sensor gesteuerten Elek tromotor. Dieser Sensor und der Elektromotor bilden zusammen mit der Meßgröße ein Meß- und Steuersystem für den kontrollierten Bewegungsablauf des jeweiligen Linea rantriebes 16 und damit letztlich des Werkzeuges 15.The individual linear drives 16 of a precision robot used in medical technology are usually operated electrically and accordingly have a threaded spindle with a defined length as a measured variable and a hinged threaded nut on the other hand and a motor controlled by a sensor. This sensor and the electric motor together with the measured variable form a measuring and control system for the controlled movement of the respective linear drive 16 and thus ultimately the tool 15 .

Zur Kontrolle des Meß- und Steuersystems ist zwischen der Gestellplatte 13 und der Arbeitsplatte 14 des Hexa podes 12 ein zusätzliches Überwachungssystem angeordnet. Dieses Überwachungssystem besteht aus mindestens drei Meßstrecken 17, die unabhängig von den Linearantrieben 16 in besonderer Weise an der Gestellplatte 13 und der Arbeitsplatte 14 angeordnet sind.To control the measuring and control system, an additional monitoring system is arranged between the frame plate 13 and the worktop 14 of the Hexa podes 12 . This monitoring system consists of at least three measuring sections 17 , which are arranged independently of the linear drives 16 in a special way on the frame plate 13 and the worktop 14 .

So besitzt jede Meßstrecke 17 einerseits einen an der Arbeitsplatte 14 befindlichen Endpunkt 18, wobei die Endpunkte 18 aller Meßstrecken 17 möglichst auf einem konstruktiv kleinstmöglichen Kreis angeordnet sind. Theoretisch kann dieser kleinste Kreis einen Durchmesser von Null aufweisen und so als ein gemeinsamer Endpunkt ausgebildet sein, wie es die Fig. 2 darstellt. Dieser kleinste Kreis der Endpunkte 18 bzw. der gemeinsame End punkt befindet sich vorzugsweise im Bereich des geome trischen Mittelpunktes der Arbeitsplatte 14, kann aber auch außerhalb der Arbeitsplatte 14 liegen, wenn mit konstruktiven Mitteln eine synchrone Bewegung der Arbeitsplatte 14 und des Kreises gewährleistet werden kann.Thus, each measuring section 17 has, on the one hand, an end point 18 located on the worktop 14 , the end points 18 of all measuring sections 17 being arranged on a structurally smallest possible circle. Theoretically, this smallest circle can have a diameter of zero and can be designed as a common end point, as shown in FIG. 2. This smallest circle of the end points 18 or the common end point is preferably in the area of the geometric center of the worktop 14 , but can also lie outside the worktop 14 if a synchronous movement of the worktop 14 and the circle can be ensured with constructive means .

Jede Meßstrecke 17 besitzt auch andererseits einen End punkt 19, der sich an der Gestellplatte 13 befindet, wo bei die Endpunkte 19 aller Meßstrecken 17 auf der Gestellplatte 13 ein Vieleck ausbilden und vorzugsweise, wie es die Fig. 3 zeigt, ebenfalls auf einem gemeinsamen Kreis liegen. Die Durchmesser der beiden Kreise für die Endpunkte 18 und die Endpunkte 19 sind unterschiedlich groß ausgeführt. Vorzugsweise ist der Durchmesser der auf der Gestellplatte 13 liegenden Endpunkte 19 größer als der Durchmesser der Endpunkte 18 auf der Arbeits platte 14. Mit der Differenz der beiden Durchmesser er gibt sich eine Schrägstellung jeder Meßstrecke 17 zu der Hauptachse zwischen der Gestellplatte 13 und der Ar beitsplatte 14, die jeweils zur Gestellplatte 13 und zur Arbeitspatte 14 einen rechten Winkel einschließt. Die Schrägstellung jeder Meßstrecke 17 besitzt vorzugsweise einen Winkel zwischen 30 und 60°. Dabei können die Win kel aller Meßstrecken 17 gleich oder unterschiedlich ge wählt sein, wobei von Vorteil ist, wenn sich die Achsen aller Meßstrecken 17 in einem Brennpunkt treffen. Dieser Brennpunkt kann sich, wie es aus der Fig. 2 ersichtlich ist, in der Arbeitsplatte 14 befinden oder räumlich au ßerhalb des Hexapods liegen.Each measuring section 17 also has an end point 19 , which is located on the frame plate 13 , where at the end points 19 of all measuring sections 17 form a polygon on the frame plate 13 and preferably, as shown in FIG. 3, also on a common circle lie. The diameter of the two circles for the end points 18 and the end points 19 are of different sizes. Preferably, the diameter of the end points 19 lying on the frame plate 13 is larger than the diameter of the end points 18 on the work plate 14 . With the difference of the two diameters he skew are each measuring section 17 beitsplatte to the main axis between the base plate 13 and the Ar 14 each forms a right angle to the base plate 13 and work flap fourteenth The inclination of each measuring section 17 preferably has an angle between 30 and 60 °. The angle of all measuring sections 17 can be selected to be the same or different, and it is advantageous if the axes of all measuring sections 17 meet at a focal point. This focal point can, as can be seen from FIG. 2, be in the worktop 14 or be spatially outside the hexapod.

Die Länge jeder Meßstrecke 17 ist als Meßgröße für einen Sensor ausgelegt, der über den Steuerungsrechner 5 mit einem Meßwertausgabegerät verbunden ist.The length of each measuring section 17 is designed as a measured variable for a sensor which is connected to a measured value output device via the control computer 5 .

Zur Anpassung der Meßstrecken 17 an den konstruktiv er forderlichen Abstand der Gestellplatte 13 von der Ar beitsplatte 14 kann die Arbeitsplatte 14 mit einem fest verankerten Podest 20 ausgerüstet sein.To adapt the measuring sections 17 to the constructively required spacing of the frame plate 13 from the working plate 14 , the worktop 14 can be equipped with a firmly anchored pedestal 20 .

In Vorbereitung auf eine medizinische Operation werden zunächst Befehle vom Eingabegerät 2 über den Steuerungs rechner 5 zur Einrichtung der Robotereinheit 1 auf die Trageeinrichtungen 8, 9 übertragen, wodurch das Werkzeug 15 auf die zu operierende Stelle am Patienten ausgerich tet wird. In dieser Position sind der Körper des Patien ten und die Robotereinheit 1 fest verankert.In preparation for a medical operation, commands are first transmitted from the input device 2 via the control computer 5 for setting up the robot unit 1 to the carrying devices 8 , 9 , as a result of which the tool 15 is aligned with the site to be operated on the patient. In this position, the patient's body and the robot unit 1 are firmly anchored.

Zur Durchführung der Operation werden die am Eingabege rät 2 eingegebenen Befehle für die erforderlichen Bewe gungen wieder über den Steuerungsrechner 5 auf die einzelnen Linearantriebe 16 gegeben. Dabei vergleicht der Steuerungsrechner 5 die von den einzelnen Sensoren der Lineareinheiten 16 ermittelten Längenpositionen der Gewindespindeln mit den geforderten Längenpositionen und veranlaßt eine entsprechende Korrektur der Länge jeder Gewindespindel.To carry out the operation, the commands entered on the input device 2 for the required movements are again given via the control computer 5 to the individual linear drives 16 . The control computer 5 compares the length positions of the threaded spindles determined by the individual sensors of the linear units 16 with the required length positions and initiates a corresponding correction of the length of each threaded spindle.

Die unterschiedlichen Längenveränderungen der einzelnen Linearantriebe 16 führen zu einer definierten Bewegung der Arbeitsplatte 14 und damit des Werkzeuges 15. Dabei bewegt sich die Arbeitsplatte 14 auch definiert zur feststehenden Gestellplatte 13. Diese relative Bewegung der Arbeitsplatte 14 gegenüber der Gestellplatte 13 wird auf der Grundlage der mindestens drei Meßstrecken 17 überwacht, in dem am Steuerungsrechner 2 jede Abweichung vom Sollwert der Meßgrößen erfaßt, ausgewertet und in ein entsprechendes Ausgabesignal umgewandelt wird. Die ses Ausgabesignal führt zum sofortigen Stop des Präzisi onsroboters. The different changes in length of the individual linear drives 16 lead to a defined movement of the worktop 14 and thus of the tool 15 . The worktop 14 also moves in a defined manner toward the fixed frame plate 13 . This relative movement of the worktop 14 relative to the frame plate 13 is monitored on the basis of the at least three measuring sections 17 , in which every deviation from the desired value of the measured variables is detected, evaluated and converted into a corresponding output signal on the control computer 2 . This output signal leads to an immediate stop of the precision robot.

List of reference numbers

11

Robotereinheit
Robot unit

22nd

Bedieneinheit
Control unit

33rd

Datenleitung
Data line

44th

Datenleitung
Data line

55

Steuerungsrechner
Control computer

66

Eingabegerät
Input device

77

Monitor
monitor

88th

Trageeinheit
Carrying unit

99

Trageeinheit
Carrying unit

1010th

Operationstisch
Operating table

1111

Halteeinrichtung
Holding device

1212th

Hexapod
Hexapod

1313

Gestellplatte
Frame plate

1414

Arbeitsplatte
Countertop

1515

Werkzeug
Tool

1616

Linearantrieb
linear actuator

1717th

Meßstrecke
Measuring section

1818th

Endpunkt an der Arbeitsplatte
End point on the worktop

1919th

Endpunkt an der Gestellplatte
End point on the rack plate

2020th

Podest
Pedestal

Claims

1. Precision robot with parallel kinematics and redundant sensors, consisting of a robot unit ( 1 ) with a control computer ( 5 ) and a tool carrier unit, wherein

- The tool carrier unit consists of a lockable Ge adjusting plate ( 13 ) and a movable worktop ( 14 ) with a tool ( 15 ) and the frame plate ( 13 ) and the worktop ( 14 ) by several, forming an articulated chain and driven by measurement linear drives ( 16 ) are connected and
- The tool carrier unit is equipped with a monitoring device for the movement of the worktop ( 14 ),

characterized in that the monitoring device consists of at least three separate and sensor-monitored measuring sections ( 17 ), where at

- The measuring sections ( 17 ) are arranged between the frame plate ( 13 ) and the worktop ( 14 ) and are articulated via end points ( 18 ) on the worktop ( 14 ) and via end points ( 19 ) on the frame plate ( 13 ) and
- The measuring sections ( 17 ) are aligned in an inclined position to the main axis extending at right angles to the frame plate ( 13 ) and to the worktop ( 14 ).

2. Precision robot according to claim 1, characterized in that the length of the measuring sections ( 17 ) forms the measured variable.

3. Precision robot according to claim 2, characterized in that all measuring sections ( 17 ) with their axes in the neutral central position form a common focal point and this common focal point is set up in the area of the worktop ( 14 ).

4. Precision robot according to claim 1, characterized in that the inclination of all measuring sections ( 17 ) with respect to the perpendicular to the frame plate ( 13 ) and the worktop ( 14 ) extending main axis is performed at an angle between 30 ° and 60 °.

5. Precision robot according to claim 1, characterized in that the measuring sections ( 17 ) are aligned with each other in egg ner equal angular division.

6. Precision robot according to one of claims 1 to 5, characterized in that the frame plate ( 13 ) for shortening the measuring sections ( 17 ) is equipped with a platform ( 20 ).

7. Precision robot according to one of claims 1 to 6, characterized in that the monitoring device is designed as a black box and has devices for subsequent attachment to an existing robot unit ( 1 ).