DE2249894A1

DE2249894A1 - Motorgesteuerter manipulator

Info

Publication number: DE2249894A1
Application number: DE2249894A
Authority: DE
Inventors: Jeanclaude Germond; Charles Glachet; Jean-Pierre Guilbauud; Jean Vertut
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1971-10-11
Filing date: 1972-10-11
Publication date: 1973-04-19
Also published as: US3790002A; DE2249894C2; JPS4849159A; IT975223B; GB1372327A; JPS5613597B2

Description

Patentanwälte DipJ.-fnci. R. QEETZ sen.

MOnuiUtii ίΊ, oioinodorfetr. 10,

110-19.5Ο9Ρ 11.10.1972

Commissariat ä l^fEnergie Atomique, Paris (Prankreich)

Motorgesteuerter Manipulator

Die Erfindung bezieht sich auf einen Manipulator, der wie der größte Teil der Einrichtungen dieser Art, einen an einem Schultergelenk angelenkten Oberarm, einen an einem am freien Ende dieses Oberarmes vorgesehenen Ellbogengelenk angelenkten Unterarm und eine an einem am freien Ende dieses Unterarms vorgesehenen Handgelenk angelenkte Greifzange besitzt, wobei alle Bewegungen des Manipulators, zu denen nicht nur Schwenkbewegungen der oben beschriebenen Bauteile um ihre jeweiligen Gelenkachsen, sondern auch und insbesondere Drehbewegungen der Greifzange, des Unterarmes und des Oberarmes .um ihre eigenen, zu den jeweiligen Gelenkachsen senkrechten Längsachsen und schließlich Schließ- und Öffnungsbewegungen der Greif-

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zange gehören, durch Motore ausgelöst werden, die am Manipulator selbst angebracht sind.

Von solchen gelenkigen Manipulatoren, die gegebenenfalls auch teleskopartig verschiebbare Bauelemente enthalten können, sind bereits eine Reihe von Ausführungsformen bekannt. So kennt man insbesondere Telemanipulatoren mit hoher Tragkraft, die im allgemeinen auf einer rollenden Brücke oder einer analogen Einrichtung ruhen, und ausgehend von irreversiblen Reduktionsgetrieben unter Steuerung durch ein Fernsteuersystem mit Tasten oder Schwinghebeln betätigt werden. Bekannt sind weiter Manipulatoren leichterer Ausführung, die gleich ausgebildete Steuer- und Nachfuhranordnungen aufweisen, von denen die Nachführanordnung die Bewegungen der Steueranordnung genau nachahmt, die wiederum von einem Bedienungsraann vorgenommen werden, der sich außerhalb des Einwirkungsbereichs der Nachführanordnung befindet, wobei die Steuermotore auf der Seite der Steueranordnung mit gleichen Motoren auf der Seite der NachfUhranordnung über KoppeIschleifen verbunden sind, die eine genaue Synchronisierung der beiderseitigen Bewegungen gewährleisten sollen, und die Verbindung zwischen den beiden Anordnungen nur über elektrische Kabel oder über Punkstrecken erfolgt, die eine totale Trennung beider Anordnungen voneinander ermöglichen. Bei diesen Ausführungsformen sind alle Motoren und die damit gekoppelten Untersetzungsgetriebe im Inneren der einzelnen gelenkig miteinander verbundenen Bauteile des Manipulators angeordnet oder auch in einem festen Block vereinigt, der den Oberarm, den Unterarm und die Greifzange trägt und im allgemeinen ein erhebliches Volumen und eine beachtliche Masse aufweist. Bei dieser Ausführungsform begrenzt unter anderem die Notwendigkeit zur Erzielung unabhängiger Verschwenkungen für die einzelnen gelenkig miteinander ver-

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bundenen Bauelemente des Manipulators die Größe der für die einzelnen Bauelemente bei diesen Bewegungen erreichbaren Ausschlagwinkel wegen der damit verbundenen Torsion für die Übertragungsorgane für die Kraftübertragung zwischen den Motoren und den ihnen zugeordneten Bauelementen des Manipulators.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Manipulator der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß er unter Vermeidung der oben geschilderten Nachteile ein ständiges Gleichgewicht der verschiedenen Bauelemente in bezug auf die verschiedenen Drehachsen mit Hilfe von Massen gewährleistet, die beim Betriebe des Manipulators gleichzeitig auch andere Punktionen erfüllen.

Zu diesem Zwecke ist ein motorgesteuerter Manipulator mit einem an einer Schulterachse angelenkten Oberarm, an dessem freien Ende an einer zur Schulterachse parallelen Ellbogenachse ein Unterarm angelenkt ist, der unabhängig von seiner Schwenkbarkeit um die Ellbogenachse um seine Längsachse drehbar ist und an seinem freien Ende eine um eine in einer zur Ellbogenachse parallelen Ebene liegende Handgelenkachse schwenkbare und unabhängig von dieser Schwenkbarkeit um ihre Längsachse drehbare Greifzange mit unabhängig von den Bewegungen der Greifzange selbst betätigbaren Greifbacken trägt, erfindungsgemäß dadurch ge_T kennzeichnet, daß am der Ellbogenachse abgewandten Ende des Oberarmes an einer zur Schulterachse parallelen Schwenkachse ein Tragblock für Steuermotore und Untersetzungsgetriebe angelenkt ist der über durch auf der Schulterachse, der Ellbogenachse und der Handgelenkachse sitzende Führungsrollen geführte Übertragungsorgane wie Kabel, Bänder oder Ketten die Drehung des Unterarms um seine Längsachse und die Verschwenkung der Greifzange um die Handgelenkachse,

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Ihre Drehung um ihre Längsachse und die Betätigung ihrer Greifbacken bestimmt und seinerseits um seine Schwenkachse am schulterseitigen Oberarmende eine der Schwenkbewegung des Unterarmes um die Ellbogenachse am anderen Oberarmende in der Amplitude gleiche und im Drehsinn entgegengesetzte Schwenkbewegung so ausführt, daß er für den Oberarm, den Unterarm und die Greifzange ein parmanentes Gleichgewicht um die Schulterachse gewährleistet.

In Weiterbildung der Erfindung ist für die Verschwenkung des Oberarmes um die Schulterachse auf dem Oberarm ein Motor angeordnet, dessen Ausgangswelle ein Ritzel trägt, das mit einem Zahnkranz kämmt, der mit dem Gehäuse der Schulter fest verbunden und koaxial zur Schulterachse ist. Außerdem kann für die Verschwenkung des Unterarmes um die Ellbogenachse und die entgegengerichtete Parallelverschwenkung des Tragblocks mit gleicher Amplitude ein weiterer Motor vorgesehen sein, der um die Schulterachse mindestens eine Steuerrolle mitnimmt, an der ein Kabel oder eine Kette befestigt ist, das bzw. die über je eine durchmessergleiche Rolle läuft, die auf dem Unterarm an der Ellbogenachse bzw. am Tragblock an dessen Schwenkachse angebracht ist. Vorzugsweise ist dabei die Steuerrolle in zwei parallele Rollen aufgespalten, die zwei Kabel mitnehmen, von denen das eine über die Rolle auf der Ellbogeriachse und das andere, über die Rolle auf der Schwenkachse für den Tragblock läuft.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung sind die von den Motoren auf dem Tragblock mitgenommenen Ubertragungsorgane wie Kabel, Bänder oder Ketten mit Spannungsdetektoren gekoppelt, die auf einer Verlängerung des Oberarmes sitzen und eine überwachung der im Verlaufe der verschiedenen Bewegungen übertragenen Drehmomente gewährleisten.

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Dabei messen diese Spannungsdetektoren bevorzugt für jede Bewegung die Differenz zwischen den Kräften an zwei antagonistisch über die Führungsrollen auf der Ellbogenachse und auf der Schwenkachse für den Tragblock laufenden Übertragungsorganen.

Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sitzt die Schulterachse in einem Gehäuse, das um eine horizontale Achse drehbar ist, die gegen den Oberarm seitlich versetzt ist und um die Oberarm, Unterarm und Greifzange mittels eines auf einer das Gehäuse tragenden Tragsäule sitzenden Motors gemeinsam mit dem Gehäuse drehbar sind.

Bei einer anderen bevorzugten AusfUhrungsform der Erfindung verläuft die Schulterachse längs eines Durchmessers einer zylindrischen Hülse, die um ihre zur Schulterachse senkrechte und diese schneidende Achse drehbar in einem Träger sitzt.

Bei dieser zweiten Ausführungsform kann außen auf der zylindrischen Hülse eine Führungsrolle befestigt sein, auf der ein Mitnahmeorgan wie ein Kabel, ein Band oder eine Kette läuft, das außerdem über eine Rolle läuft, die durch einen Motor mit Untersetzungsgetriebe für die Drehung der Hülse und des gesamten Manipulators um deren Achse um ihre Achse drehbar ist. Mit Vorteil weist bei dieser Ausführungsform die zylindrische Hülse Verlängerungen auf, auf denen zwei weitere Motore mit Untersetzungsgetriebe montiert sind, von denen der eine dem Antrieb eines mit dem Oberarm verbundenen ersten Ritzels mit mit der Schulterachse zusammenfallender Achse und der andere dem Antrieb eines auf der Schulterachse frei drehbaren zweiten Ritzels dient, das mit einer auf dieser Achse leer laufenden Rolle verbunden 1st, von der ein Übertragungsorgan wie ein Kabel,

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ein Band oder eine Kette zu einer auf dem Unterarm befestigten Steuerrolle mit mit der Ellbogenachse zusammenfallender Achse läuft.

Bei einer weiteren Variante des oben behandelten Falles kann man ein verbessertes Gleichgewicht für den Oberarm und eine Verminderung der trägen Masse des Manipulators in transversalem Sinne dadurch erreichen, daß man eine Anordnung trifft, bei der ein Differentialsystem gleichzeitig die Drehbewegung des gesamten Manipulators um die Achse der Hülse und die Bewegung des Oberarmes um die Schulterachse steuert, ohne dafl der Aufbau der Mittel für die Gewährleistung der Steuerung der Bewegung des Unterarmes um die Ellbogenachse geändert wird. Zu diesem Zwecke weist der Träger für die zylindrische Hülse zwei gleiche und mit gleichem oder entgegengesetztem Drehsinn miteinander synchronisierte Steuermötore mit Untersetzungsgetriebe auf, die getrennt voneinander zwei Treibrollen mitnehmen, die jede mit je einer zur Hülse koaxialen und darauf leer laufenden Führungsrolle, sodann mit je zwei um in auf der Hülse befestigten Gehäusen gehaltenen Achsen frei drehbaren Umlenkrollen und schließlich mit je einer von zwei gleichen, zueinander koaxialen und miteinander fest verbundenen angetriebenen Rollen gekoppelt sind, die mit dem Oberarm verbunden sind und deren gemeinsame Achse mit der Schulterachse zus ammenfalIt.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht auch darin, daß der Träger für die zylindrische Hülse um eine Achse schwenkbar an einem Rahmen angelenkt und mit einem Stellorgan gekoppelt ist, das die Einstellung der Richtung der Achse der Hülse in einer zur Schwenkachse des Trägers am Rahmen senkrechten Ebene bestimmt. Dabei ist das Stellorgan

für die Einstellung des Trägers für die Hülse bevorzugt am

ein/Rahmen befestigter Motor mit Untersetzungsgetriebe,

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dessen Ausgangswelle eine mit einer auf dem Träger sitzenden Mutter zusammenwirkende Schraubenspindel mitnimmt.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele veranschaulicht, die ihre Vorteile sichtbar werden lassen. Dabei zeigen in der Zeichnung:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung für eine erste AusfUhrungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Manipulators, die insbesondere die Steuermechanismen für die verschiedenen Bewegungen des Manipulators-erkennen läßt,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Oberarms des Manipulators von Fig. 1 und des diesen Oberarm tragenden Gehäuses sowie der Steuerorgane für zum einen die Verschwenkung des Oberarmes um die Schulterachse und zum anderen die Parallelbewegungen des Unterarmes und des Tragblockes_s

Fig. 3 iⁿ schematischer Darstellung eine Ausführungsvariante für die in Fig. 1 zur Durchführung der Parallelbewegung mit gleicher Amplitude aber entgegengesetzter Richtung für den Unterarm einer- · seits und den Tragblock andererseits um ihre jeweiligen zueinander parallelen und an den Enden den Oberarmes sitzenden Achsen,

Fig. 4 eine schematisch gehaltene Seitenansicht für eine weitere AusführungsVariante eines erfindungsgemäß ausgebildeten Manipulators, in der vor allem die ■ Einrichtungen für die Drehung des gesamten Manipulators um eine die Schulterachse senkrecht schneidende Achse erkennbar sind,

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Pig. 5 einen bei horizontal eingestelltem Oberarm entlang dessen Achse geführten Schnitt durch die Darstellung In Fig. 4, in dem die beiden Motore mit Untersetzungsgetriebe für die Steue-

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rung der Bewegungen des Oberarmes um die Schulterachse und-des Unterarmes um die Ellbogenachse erkennbar sind,

Fig. 6 ein Prinzipschema für eine AusführungsVariante des Manipulators nach Fig. 4 mit Darstellung der relativen Lage von Oberarm und Unterarm und Festlegung der Begrenzungen für deren Winkelausschläge, die sich zur Erzielung einer annehmbaren Trägheit als erforderlich erweisen,

Flg. 7 und 8 zwei in zueinander senkrechten Ebenen liegende Schnitte durch ein mechanisches Differential für die Verdrehung des gesamten Manipulators und die Verschwenkung des Oberarmes um die Schulterachse mit Hilfe zweier auf einem Träger für den Manipulator sitzender Motoren mit Untersetzungsgetriebe und

Fig. 9 eine perspektivische Darstellung für die Führung der Übertragungsorgane wie Kabel, Bänder oder Ketten bei dem Differential nach Fig. 7 und 8 zur Erläuterung von dessen Betriebsweise*

Fig. 1 ist eine Gesamtansicht für einen erfindungsgemäß ausgebildeten Manipulator und seine verschiedenen Steuermechanismen gemäß einer ersten Ausführungsvariante. Der dargestellte Manipulator weist an seinem einen Ende eine Greifzange 1 mit zwei Greifbacken 2 und 3 auf, die an einer Hülse 4 befestigt ist, die ihrerseits an einem Kniestück 5 um eine Handgelenkachse 6 verschwenkbar angelenkt ist und sich um ihre eigene Längsachse 7 drehen läßt. Das die Hülse 4 mit der Greifzange

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tragende Kniestück 5 ist an einem Ende eines Unterarmes 8 angebracht, der ein Rohr 9 mit einer Längsachse 10 aufweist, das drehbar in eine am anderen Ende des Unterarmes 8 angeordnete zylindrische Hülse 11 eingesetzt ist. Die Hülse 11 ist mit einer Gabel 12 versehen, die sich um eine Ellbogenachse 13 verschwenken läßt, die ihrerseits in einer analogen Gabel 14 gehalten ist, die' am Ende eines einen Oberarm 15 für den Manipulator bildenden Rohres sitzt. Der Oberarm 15 trägt etwa in seinem Mittelstück eine Tragklammer 16, die so an einer Schulterachse 17 angelenkt ist, daß sich der Oberarm 15 selbst und die mit ihm verbundenen Teile des Manipulators unter Steuerung durch weiter unten beschriebene Mittel um die Schulterachse 17 verschwenken lassen.

An seinem der Ellbogenachse I3 entgegengesetzten Ende weist der Oberarm 15 eine Gabel 18 auf, die relativ zu seiner Längsachse 19 seitlich versetzt ist und eine zur Ellbogenachse 13 und zur Schulterachse 17 parallele Schwenkachse 20 trägt, die in der gleichen Ebene liegt wie die Ellbogenachse 13 und die Schulterachse 17. An der Schwenkachse 20 ist wiederum ein Tragblock 21 mit einer Anordnung von vier Antriebsmotoren 22, 23, 24 und 25 für die Ausführung der verschiedenen Bewegungen des Manipulators und insbesondere der Greifzange 1 und des Unterarmes 8 angelenkt, welche Motoren als Elektromotoren oder auch als hydraulische oder pneumatische Motoren ausgebildet sein können. Jeder dieser vier Motoren 22 bis 25 ist mit einem Untersetzungsgetriebe 26 gekoppelt, von denen in der Zeichnung nur das zum Motor 22 gehörige dargestellt ist, das über seine zur Schwenkachse 20 für den Tragblock 21 parallele Ausgangswelle eine Rolle 27 antreibt, in deren Kehlung ein Übertragungsorgan wie ein Kabel, ein Band oder eine Kette läuft, dessen beide antagonistisch laufende Trume die· Ausführung der entsprechenden Bewegung im einen oder im anderen Sinne gewährleisten. Die Gesamtheit der Übertragungsorgane von den vier Motoren 22 bis 25 läuft anschließend über eine auf der Schwenkachse 20 sitzende

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gemeinsame Holle 28, sodann über zwei am Oberarm 15 (siehe Fig. 3) angebrachte weitere Rollen 29 und 30 und schließlich parallel zueinander über eine weitere auf der Ellbogenachse 13 sitzende Rolle 31. Anschließend laufen drei der vier Ubertragungsorgane im Unterarm 8 weiter zur Greifzange 1, während die beiden Trume des vierten übertragungsorganes nach dem Vorbeigang an einer Umlenkroll· an einer transversalen Rollen 33 befestigt sind, die mit dem Rohr 9 des Unterarmes 8 fest verbunden ist und dessen Azimuthalbewegung, d.h. seine Rotation um seine Längsachse bewirkt. Die drei übrigen Ubertragungsorgane bewirken ihrerseits in üblicher Welse die Verschwenkung der Greifzange um die Handgelenkachse 6, οihre Verdrehung um ihre eigene Längsachse 7 und die Schließ- bzw. Öffnungsbewegung ihrer Greifbacken 2 und 3.

Abgesehen von den vier oben beschriebenen Bewegungen lassen sich an dem dargestellten Manipulator mit Hilfe weiterer, Insbesondere als Elektromotor· ausgeführter Antriebsmotore noch drei komplementäre Bewegungen vornehmen, die einer Verschwenkung des Unterarmes 8 um die Ellbogenachse 13, einer gemeinsamen Verschwenkung des Oberarmes und der davon getragenen Manipulatorteile um die Schulterachse 17 und schließlich einer Verdrehung der Schulterachse 17 selbst um eine zweite Achse 34, die in einer Tragsäule 35 für den gesamten Manipulator gehalten ist und bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine seitliche Versetzung gegenüber dem Oberarm 15 des Manipulators aufweist, entsprechen.

Wie insbesondere Fig. 2 zeigt, erfolgt die erste dieser Bewegungen unter Antrieb durch einen Motor 36» der eine zur Schulterachse 17 parallele Ausgangswelle 37 aufweist, auf deren Ende ein Ritzel 38 aufgekeilt ist, das mit einem Zahnkranz 39 kämmt, der seinerseits fest mit einem Gehäuse

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verbunden ist, das auf der Tragsäule 35 ruht und dessen Achse mit der bereits erwähnten Achse 34 zusammenfällt. Der Motor J>6, der auf der Tragklammer 16 am Oberarm 15 montiert ist, versetzt das Ritzel 38 in Drehung, und dieses nimmt wiederum den Oberarm I5 mit und dreht ihn in einer unbegrenzten und sich über 360° oder mehr erstreckenden Drehbewegung um die Schulterachse 17. Die zweite der oben erwähnten Bewegungen, nämlich die Verschwenkung des Unterarmes 8 um die Ellbogenachse I3 erfolgt unabhängig von der eben erwähnten Verdrehung des Oberarmes I5 um die Schulterachse I7 in der Weise, daß mit ihr eine in der Amplitude gleiche, jedoch im Drehsinn entgegengesetzte Drehbewegung für den Tragblock 21 mit ' den Motoren 22 bis 25 verbunden ist, wobei die Masse dieser Motore 22 bis 25 und der mit ihnen verbundenen Untersetzungsgetriebe 26 sowie des Tragblockes 21 selbst dem aus dem Oberarm 15* dem Unterarm 8 und der Greifzange 1 zusammengesetzten Gelenkgestänge stets das Gleichgewicht um die Schulterachse I7 hält.

Zu diesem Zwecke ist die Schulterachse 17 selbst mit einem am Gehäuse 40 befestigten Elektromotor 41 fest verbunden, dessen Ausgangswelle über eine Kupplung 42 mit einer Hülse 43 in Verbindung steht, die sich zum einen in Lagern 44 und 45 auf der Schulterachse 17 und zum anderen in Lagern 46 und 47 auf der Innenseite einer in axialer Richtung in das Gehäuse 40 eingearbeiteten Ausnehmung 48 (Fig. 2) drehen kann. Die Hülse 43 trägt zwei zueinander parallele Rollen und 50 von gleichem Durchmesser, die miteinander verbunden und auf der Schulterachse 17 aufgekeilt sind. Auf der Rolle läuft ein Steuerorgan 5I in Form ein Kabels oder einer Kette, das durch eine mit dem Oberarm I5 verbundene Umlenkrolle zu einer auf der Gabel 12 des Unterarmes 8 an der Ellbogenachse 13 befestigten Rolle 53 umgelenkt wird, die mit Vor-

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tell in zwei parallele Rollen aufgeteilt ist, um die in Richtung der aufgezwungenen Bewegung ausgeübten Kräfte zu begrenzen. In gleicher Weise ist die zweite Rolle 50 mit einem Steuerlcabel 54 gekoppelt, das, an einer auf dem Oberarm 15 sitzenden Rolle 55 zu einer auf der Schwenkachse 20 für den Tragblock 21 sitzenden doppelten Rolle 56 umgelenkt wird. Die Rollen 53 und 56 weisen die gleichen Durchmesser auf wie die Rollen 49 und 50, so daB über die Kabel 5I und 54 die der Hülse 43 vom Motor 41 aufgeprägte Bewegung in gleicher Größe, aber in umgekehrter Richtung . auf den Unterarm 8 einerseits und den Tragblock 21 andererseits übertragen wird.

Die dritte Bewegung des Manipulators schließlich, nämlich die Verdrehung des Gehäuses 40 um die Achse Jh gegenüber der Tragsäule 35, erfolgt mit Hilfe eines dritten Motors 57, der das Gehäuse 40 und über dieses den Oberarm 15, den Unterarm 8 und die Greifzange 1 bei seiner Drehung um die Achse 34 mitnimmt, wobei er durch ein auf der tragsäule 35 befestigtes Lager 58 gehalten wird.

In Fig. 3 ist eine vorteilhafte Ausführungsvariante für einen Teil des in Flg. 1 und 2 dargestellten und oben beschriebenen Manipulators veranschaulicht, bei der die von den Motoren 22 bis 25 auf dem Tragblock 21 angetriebenen Ubertragungsorgane mit Spannungsdetektoren gekoppelt sind, die eine Messung der durch die während der verschiedenen Bewegungen ausgeübten Drehmomente hervorgerufenen Kräfte ermöglichen. Zu diesem Zwecke ist am Ende des Oberarmes 15 für jedes übertragung sorgan, also für jede Bewegung außer den beiden bereits erwähnten Rollen 29 und 30 getrennt,davon eine das jeweilige Übertragungsorgan zu einer Schleife 59 ausziehende Flaschenzugrolle 60 angeordnet, die über eine Traggabel 6l mit einem Spannungsdetektor 62 in Verbindung steht, der beiderseits in einer jenseits der Tragplatte l8 für den Trag-

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block 21 am Ende des Oberarmes 15 befestigten Halterung gehalten ist. Bei den parallelen, aber entgegengesetzten Bewegungen des Unterarmes 8 einerseits und des Tragblockes andererseits, bei denen sich ein bestimmtes Stück des Tragorgans auf die Rolle 31 auf der Ellbogenachse 13 aufwickelt und gleichzeitig ein gleich langes Stück des Tragorgans von der Rolle 28 auf der Schwenkachse 20 abwickelt, da die beiden Rollen 28 und 31 mit gleichem Durchmesser gebaut sind, ändert sich die Zugspannung in den beiden antagonistisch laufenden Trumen des Übertragungsorganes durch diese Bewegungen nicht. Diese Zugspannung, die sich mit Hilfe einer an der Halterung 63 angebrachten Mutter 64 einstellen läßt und die auf die Traggabel 6l für die Flaschenzugrolle 60 wirkt, wird durch den entsprechenden Spannungsdetektor 62 gemessen. Insbesondere bei Ausübung eines Drehmoments durch einen der Motore 22 bis 25 mißt der entsprechende Sparinungsdetektor 62 die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Trumen des entsprechenden Ubertragungsorgans, und diese Spannungsdifferenz kann ohne weiteres über die den jeweiligen Motor des Manipulators mit einem von einem Bedienungsmann betreuten Steuerstand verbindende Nachführschleife ausgewertet werden. Angemerkt sei dazu, daß die Untersetzungsgetriebe 26, die mit den einzelnen Motoren bis 25 gekoppelt sind, mit Vorteil so ausgelegt werden können, daß sie die Drehung dieser Motore 22 bis 25 relativ zu der der Rollen 28, 29, 30 und 3I-, die davon über die Übertragungsorgane mitgenommen werden, in einem zwischen den Werten 5 und 10 liegenden Verhältnis untersetzen, das dem wegen der durch die Nachführschleife festgelegten Bedingungen hinsichtlich Reibung und Trägheit erforderlichen Drehmoment entspricht. Erwähnt sei weiter, daß die verschiedenen Motore vorzugsweise mit Bremsen versehen sind, die eine Beendigung der jeweiligen Elementarbewegung in jedem Augenblick ermöglichen,

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Die Vorteile des oben beschriebenen Manipulators lassen sich aus der vorangehenden Darstellung ohne weiteres ersehen: in erster Linie ermöglicht die seitliche Versetzung der Schulterachse 17 gegenüber dem Oberarm 15 ebenso wie die der Schwenkachse 20 für den Tragblock 21 ohne weiteres die Freigabe eines ausreichenden Volumens für die VerSchwenkungen dieses Tragblockes 21 entsprechend denen des Unterarmes 8, die von seiner Ausrichtung auf den Oberarm 15 bis zu einer abgeknickten Stellung variieren können, in der dieser und der Unterarm 8 einen Winkel von etwa 30° miteinander bilden. Angemerkt sei dazu* daß sich dieser Bewegung dann, wenn man die Drehung der auf der Ellbogenachse 13 befestigten Steuerrolle 53 betrachtet und den Motor 41 außer Betrieb setzt, die Bewegung des Oberarmes 15 um die Schulterachse 17 hinzuaddiert. Ein weiterer Vorteil der relativen Versetzung der Schulterachse 17 ergibt sich aus daraus, daß sie eine unmittelbare Befestigung des Motors 36 für die Steuerung einer Bewegung um die Schulterachse 17 auf der Tragklammer 16 zuläßt.

Ein weiterer Vorteil des beschriebenen Manipulators besteht darin, daß die durch den Motor 36 gesteuerte Bewegung um die Schulterachse 17 einerseits und die durch den Motor ausgelöste Bewegung um die Ellbogenachse I3 andererseits mit im wesentlichen gleichen Drehmomenten ablaufen. Bei einer beliebigen Bewegung in der Schulter bei vertikal und parallel zu sich selbst bleibendem Unterarm 8 übt nämlich eine von der Greifzange 1 getragene Last auf den Motor 36 ein Drehmoment an der Schulter aus, das dem Abstand proportional ist, der die Ellbogenachse I3 von der Schulterachse I7 trennt Weiterhin übt bei unbeweglich bleibender Schulter jede Bewegung im Ellbogen auf den Motor 41 über die Rollen 49 und 50 ein unabhängiges Drehmoment aus, das sich dem oben erwähnten Drehmoment um die Schulterachse 17 hinzuaddiert.

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Umgekehrt wird ein über die Rolle 53 auf der- Ellbogenachse Ij5 ausgeübtes Drehmoment über die beiden-Trume des Kabels 51 auf die Schulterachse I7 übertragen. Daraus folgt, daß die beiden Motore 36 und 41 für die Anhebung des Oberarmes I5 bei einem festen Winkel im Ellbogengelenk zwischen Oberarm I5 und Unterarm 8 zusammenwirken, woraus sich bei Gleichheit der durch den Unterarm 8 und den Oberarm I5 gebildeten Hebel gleich große anliegende Drehmomente ergeben. Die Gleichheit dieser Drehmomente, die insbesondere die Verwendung von Motoren und Untersetzungsgetrieben mit gleichem Verhalten ermöglicht, stellt eine für die Ausführung und den Betrieb der mit dem Manipulator gekoppelten Nachfuhrschleife öehr nützliche Eigenschaft dar.

Wenn das permanente Gleichgewicht für den Oberarm I5 und den Unterarm 8 und die Greifzange 1 um die Schulterachse 17 im übrigen durch die erfindungsgemäße Anordnung erreicht wird, bei der sich der Tragblock 21 mit den Motoren 22 bis 25 ständig auf dem Unterarm 8 verschiebt, ist noch ein weiteres Gleichgewicht für das zuvor erwähnte Gelenksystem um die Achse j54 des Gehäuses 40 erforderlich, die seitlich gegen den Oberarm I5 versetzt ist. Dies läßt sich jedoch mit Hilfe jeder an sich dafür bekannten Vorrichtung und insbesondere mit Hilfe von Federn oder Gegengewichten erreichen, die in passender Weise auf dem Gehäuse 40 selbst in bezug auf das Lager 58 angeordnet sind, um das sich dieses drehen kann. Angemerkt sei jedoch, daß dann, wenn die Achse J4 nicht wie in der Zeichnung horizontal, sondern vertikal verläuft, kein weiteres Gleichgewicht erforderlich ist.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsvariante für einen erfindungsgemäß ausgebildeten Manipulator in einem. Vertikalschnitt dargestellt, wobei der Manipulator als

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Ganzes mit der Bezugszahl 71 bezeichnet ist und wie bei der oben in Verbindung mit Fig. 1 bis 3 erläuterten Variante einen Oberarm 72, einen Unterarm 73 und eine daran angelenkte Greifzange 74 besitzt. Der Unterarm 73 ist an einem Ende des Oberarmes 72 an einer Ellbogenachse 75 angelenkt, während der Oberarm 72 an seinem anderen Ende eine zur Ellbogenachse 75 parallele Achse 76 trägt, an der ein Tragblock: 77 mit Motoren 78 angelenkt ist, von denen in der Zeichnung nur zwei sichtbar sind. Die Motore 78, von denen es insgesamt vier gibt, dienen zur Erzeugung von Antriebskräften, dank deren der Unterarm 73 und die Greifzange 74 vier unabhängige Bewegungen, nämlich eine Drehung des Unterarmes 73 um seine eigene Achse, eine Verschwenkung der Greif· zange JH relativ zum Unterarm 73, eine Drehung der Greifzange 74 um ihre eigene Achse und schließlich eine Schließ- und Öffnungsbewegung für die Greifbacken der Greifzange Jk ausführen können. Wie bei der oben beschriebenen Ausführung^- variante ist der Tragblock 77 so gelagert, daß er dem Unterarm 73 und der Greifzange 74 in bezug auf die Schulterachse 79, um die sich der Oberarm 72 des Manipulators verschwenken läßt, insbesondere ohne ein von der Greifzange 7^ getragenes Objekt ständig das Gleichgewicht hält.

Bei dem nunmehr zu betrachtenden AusfUhrungsbeispiel wird die Abstützung des Oberarmes 72 und der davon getragenen Bauelemente in der Weise gewährleistet, daß sie für den gesamten Manipulator eine Ausgleichsbewegung oder eine transversale Rotation um eine zur Schulterachse senkrechte Achse ohne die Einführung eines um diese Achse wirkenden Rückstellmomentes herbeiführt. Zu diesem Zwecke ist vorgesehen, den um die Schulterachse 79 drehbaren Oberarm JP. mit großem Spiel in das Innere einer zylindrischen Hülse 80 einzubauen, die sich ihrerseits auf Rollenlagern 8l innerhalb eines TrK-

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gers 82 verdrehen läßt, wobei die Achse 83 der zylindrischen Hülse 80 die Schulterachse 79 in einem Punkte schneidet, der den Schwerpunkt für das gesamte Gebilde aus Oberarm 72, Unterarm 73 und Tragblock 77 bildet.

Zur Ausführung einer Drehbewegung des gesamten Manipulators um die Achse 83 der Hülse 80 dient mit Vorteil ein fest mit dem Träger 82 verbundener Motor 84 mit Untersetzungsgetriebe, dessen Ausgangswelle ein Kegelrad 85 trägt, das mit einem weiteren Kegelrad 86 kämmt, dessen Achse 87 eine vorzugsweise mit zwei Kehlungen versehene Rolle 88 trägt, die ein Übertragungsorgan wie ein Kabel, ein Band oder eine Kette antreibt, das zu einer fest auf der Außenseite der Hülse 80 sitzenden zweiten Rolle 89 läuft, die in einer zur Achse 83 der Hülse 80 senkrechten Ebene liegt. Der Antrieb der Rolle 89 durch die Rolle 88 über Bänder oder Kabel erfolgt vorzugsweise außerdem und in an sich bekannter Weise unter deren Anordnung gemäß einer doppelten Schleife mit einem antreibenden und einem antagonistisch dazu laufenden angetriebenen Trum, welche beiden Trume in den beiden parallelen Kehlungen der Rollen 88 und 89 laufen.

Damit die Achse 83* um die sich der gesamte Manipulator drehen kann, gewünschtenfalls eine beliebige Richtung erhalten kann und nicht unbedingt horizontal verlaufen muß, die Achse 83 der zylindrischen Hülse 80 also insbesondere mehr oder weniger geneigt werden kann, ist bei dem in Fig. dargestellten Ausführungsbeispiel der Träger 82 mit einer Schwenkachse 90 an einem feststehenden Rahmen 9i angelenkt, an dem ein Motor 92 mit Untersetzungsgetriebe angebracht ist, der über ein Ritzel 93, das mit einem Kegelrad 94 kämmt, eine Schraubenspindel 95 antreibt, die mit einer an einer Verlängerung 97 ctes Trägers 82 angebrachten Mutter 96 zusammenwirkt. Dank dieser Anordnung kann der Motor 92

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die Schraubenspindel 95 in Drehung versetzen, woraus sich eine Kippbewegung für den Träger 82 um die Achse 90 und damit eine Verstellung der Ausrichtung der Achse 83 ergibt, eine zusätzliche Verstellmoglichkeit, deren Vorteil im folgenden noch näher erläutert wird.

In Fig. 5 t die einen Transversalschnitt durch den in Pig. 4 dargestellten Manipulator entlang einer durch die als horizontal angenommene Achse 83 hindurchgehenden Ebene wiedergibt, sind wesentliche Bauteile der oben beschriebenen Konstruktion erneut gezeigt, und insbesondere gibt es die im Träger 82 in Rollenlagern 8l um die Achse drehbar gelagerte zylindrische Hülse 80 wieder. In Fig. 5 fällt die Schulterachse 79 für den Oberarm 72 mit der Achse einer den Oberarm 72 tragenden transversalen Welle 100 zusammen, deren Enden in auf der Innenseite der Hülse 80 angeordneten Lagern 101 drehbar gelagert sind. Auf der Welle ist außerdem ein Antriebsritzel 102 befestigt, das relativ zum Oberarm 72 mit Hilfe eines Keiles IO3 festgelegt ist und über ein auf der Innenseite der Hülse 80 angebrachtes zweites Ritzel 104 mit einem am Ende 106 der Ausgangswelle eines an einer Verlängerung I08 der Hülse 80 angebrachten Motors mit Untersetzungsgetriebe befestigten dritten Ritzel 105 in Verbindung steht. Der Motor IO7 versetzt auf diese Weise über die Ritzel 105, 104 und 102 den Oberarm 72 im Inneren der Hülse 80 in Drehung um die Schulterachse 79, wobei diese Drehbewegung zwar begrenzt ist, aber dank der Abstimmung der Länge der Hülse 80 einerseits und des Spieles zwischen der Hülse 80 und dem sie durchquerenden Oberarm 72 andererseits in ausreichendem Maße zur Ausführung kommen kann.

Auf dem entgegengesetzten Ende der Welle 100 ist ein darauf frei drehbares weiteres Ritzel 109 montiert, das seinerseits über ein Zwischenritzel 110 mit einem Steuer-

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ritzel 111 kämmt, das durch einen zweiten Motor 112 mit Untersetzungsgetriebe angetrieben werden kann, der auf einer Verlängerung 113 der Hülse 80 sitzt, die in etwa parallel zu der den ersten Motor 107 tragenden Verlängerung 108 verläuft und ihr gegenübersteht. Das frei drehbare Ritzel 109 ist fest mit einer Rolle 114 verbunden, die auf der Welle 100 in einem Lager 115 leer läuft und der Übertragung der dem Ritzel 109 aufgezwungenen Bewegung mit Hilfe eines über Führungsrollen II7 laufenden und beispielsweise als Band, Kette oder Kabel ausgeführten Übertragungsorgans II6 auf eine Steuerrolle II8 dient, die am Unterarm 73 des Manipulators rund um die Ellbogenactise 75 befestigt ist. Dank dieser Anordnung nimmt der Motor 112 unter Zwischenschaltung der Ritzel 111 und das Ritzel 109 mit, das seinerseits über das Übertragungsorgan 116 die Rolle II8 mitnimmt, die den Unterarm 73 unabhängig von den weiteren durch die Motoren 107, 92 oder 84 ausgelösten Bewegungen um die Ellbogenachse 75 schwenken läßt.

Die oben beschriebene AusführungsVariante bringt eine erhebliche Verbesserung, da der gesamte Manipulator, das heißt der Oberarm 72, der Unterarm 73 und die Greifzange einerseits sowie der Tragblock 77 mit den Motoren 78 andererseits um eine Achse drehbar sind, die ständig durch die Schulterachse 79 hindurchgeht und dank dessen für alle Leerlaufbewegungen, d.h. alle Bewegungen ohne eine Last an der Greifzange 74 das bei einer seitlichen Versetzung dieser Achse gegenüber dem Oberarm 72 auftretende Drehmoment zu Null macht. Anzumerken ist jedoch, daß wie bereits erwähnt, die Anbringung einer tragenden Hülse 80 notwendigerweise eine Begrenzung für die Winkelversehwenkbarkeit des Oberarmes 72 um die Schulterachse 79 mit sich bringt, jedoch ist diese Begrenzung tatsächlich von Vorteil für den

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Betrieb des Manipulators, da sie die zu überwindende Trägheit verringert.

Aue Fig. 6 ist weiter erkennbar, wie sich eine Winkelverschwenkung auf eine seitlich auf die Greifzange 74 ausgeübte Kraft für ein gegebenes Drehmoment auswirkt, das eine transversale Rotation des gesamten Oberarmes 72 um die als horizontal angenommene Achse 83 hervorruft, wobei der Oberarm 7? und der Unterarm 73 in der Zeichnung in der durch die Achse 83 hindurchgelegten Vertikalebene dargestellt sind.

In Fig. 6 ist zunächst für eine Lage des Oberarmes 72, in der dieser mit der Achse 83 einen nach unten gerichteten Winkel von ^5° bildet, der Unterarm 73 in zwei Stellungen gezeigt, die nach beiden Seiten hin um jeweils 45° gegen die Stellung verdreht sind, die einer zueinander senkrechten Lage von Oberarm 72 und Unterarm 73 entsprechen würde. Die am Ende des Unterarmes 72 angelenkte Greifzange 74 nimmt in diesen beiden Lagen die schematisch angedeuteten Stellungen a bzw. b ein. Bei der Stellung a der Greifzange 74 verläuft der Unterarm 73 vertikal, und der Abstand der Greifzange 7^ von der Achse 83 ißt maximal. Dieser Abstand bestimmt auf diese Weise den Maximalwert für das Drehmoment bei der Rotationsbewegung des gesamten Manipulators um die vorerwähnte Achse mit einer vorgegebenen nominalen Kraft. In der Stellung b ist der Abstand der Greifzange 74 von der Achse 83 erheblich kleiner, und für die Ausübung des gleichen Drehmoments ist eine im Verhältnis der Abstände der Greifzange 74 von der Achse 83 in den Stellungen a und b größere Kraft erforderlich. In gleicher Weise steigt auch die auf den Steuermotor zurückgehende Trägheit, die dem Quadrat der ausgeübten Kraft proportional ist, in noch größerem. Verhältnis. So steigen bei einem Abstandsverhältnis von 2

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die Kraft auf das Doppelte und die Trägheit auf das Vierfache. Daraus folgt, daß die Trägheit umso größer wird, je mehr sich die Greifzange 74 der Achse 83 nähert, wie dies beispielsweise dann auftritt, wenn die Greifzange 7^ in Fig. die Stellung c einnimmt,

man Zur Vermeidung dieses Nachteils kann sich daher einer

Begrenzung des Ausschlages des Oberarmes 72 oberhalb der Achse 83 auf einen Wert in der Größenordnung von I5⁰ bedienen, der bei einer Verstellbarkeit des Unterarmes 73 zu beiden Seiten des Oberarmes 72 gegenüber dessen Mittellage einen Schwenkwinkel von - 45° festlegt, woraus,sich ein annehmbares Aktionsfeld bei gleichfalls akzeptablen Trägheitsverhältnissen ergibt. Der Punkt d in Fig. 6 markiert dann die Extremstellung für die Greifzange 74, und dieser Stellung entspricht eine Trägheit, wie sie bereits für die Lage b festgestellt worden ist. Dieses Arbeitsfeld, innerhalb dessen die maximale Kraft um den Faktor 2 und daher die Trägheit um den Faktor 4 variiert, ist für eine Ausführung mit bilateraler Nachführung des Manipulators besonders nützlich. In Fig. 6 veranschaulichen die gestrichelt dargestellten Bereiche die für die Greifzange 74 verbotenen Zonen, durch welche Begrenzung sich die Gesamtträgheit innerhalb tragbarer Werte hält. Selbstverständlich kann man sich auch zusätzlicher Einrichtungen bedienen, wie sie in Fig. 4 veranschaulicht sind, wo der Träger 82 für die Hülse 80 selbst um eine Achse 90 verschwenkbar an einem festen Rahmen 91 angelenkt ist, wodurch eine Verschwenkung der die Drehachse für den gesamten Manipulator darstellenden Achse 83 der Hülse 80 möglich wird, durch die sich der Oberarm 72 in eine gewünschte Arbeitszone bringen läßt und die globale Trägheic immer noch auf einen bei der Transversalbewegung überwindbaren Wert begrenzt bleibt.

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Fig. 8 und 9 veranschaulichen eine weitere aus der oben beschriebenen Ausführuhgsform abgeleitete Variante, bei der entweder für die Drehbewegung des gesamten Manipulators um die Achse 83 der Hülse 80 oder für die Verschwenkung des Oberarmes 72 um die Schulterachse 79 eine Steuerung mit einem mechanischen Differential verwendet wird. Dieses Differential weist insbesondere zwei gleiche und synchron zueinander gesteuerte Motoren 121 und 122 mit Untersetzungsgetriebe auf, die sich entweder gleichsinnig oder gegensinnig drehen können. Die Ausgangswellen der Motoren 121 und 122 tragen kegelförmige Antriebsritzel bzw. 124, die mit zwei Umlenkritzeln 125 bzw. 126 kämmen, die wiederum mit zwei Rollen 127 bzw. 128 verbunden sind, deren Achsen vorzugsweise in der Verlängerung der Achse des Trägers 82 liegen. Beide Rollen 127 und 128, die Antriebsrollen darstellen, sind mit je einer Führungsrolle 129 bzw. 130 von großem Durchmesser gekoppelt, die sich auf der Außenseite der zylindrischen Hülse 80 in Lagern I3I bzw. 132 frei drehen können. Die Rollen 129 und I3I ihrerseits sind mit je zwei Umlenkrollen I33 und 134 bzw. I35 und 136, die leerlaufend in mit der Hülse 80 verbundenen Gehäusen sitzen und weiterhin mit je einer angetriebenen Rolle 137 bzw. I38 gekoppelt, wobei die Rollen 137 und gleiche Durchmesser aufweisen und auf die Welle 100 aufgekeüt sind, deren Achse mit der Schulterachse 79 für den Oberarm 72 (Fig. 8) zusammenfällt.

Die schematische Darstellung in Fig. 9 ermöglicht eine Erläuterung der Funktionsweise der so mit äquivalenten Kabeln oder auch in klassischer Weise mit Kegelrädern realisierten mechanischen Differentiale. In Fig. 9* in der zur Vereinfachung der Darstellung nur die Umrisse der verschiedenen verwendeten Rollen dargestellt sind, findet man insbesondere die Antriebsrollen 127 und 128, die durch

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die Motoren 121 bzw. 122 angetrieben werden. Mit der Rolle ist ein Ubertragungsorgan in Form eines Kabels, eines Bandes oder einer Kette gekoppelt, von dem ein Trum I39 zunächst auf die Rolle 129 und sodann auf die Umlenkrolle I33 aufläuft, von der aus es in tangentialer Richtung auf die angetriebene Rolle I37 gelangt, deren Achse mit der Schulterachse 79 für den Oberarm 72 zusammenfällt. In ähnlicher Weise gelangt das antagonistisch laufende Trum 14O des gleichen Antriebsorgans nach dem Auflaufen auf eine parallele Kehlung der Rolle 129 auf die Umlenkrolle 135, von der aus es in tangentialer Richtung zur angetriebenen Rolle läuft. Was die zweite Antriebsrolle 128 anbelangt, so ist sie in analoger Weise mit einem Übertragungsorgan gekoppelt, dessen beide Trume 141 und 142 unter Führung durch die Rollen 130, I34 und I36 zur angetriebenen Rolle I38 laufen, die fest mit der angetriebenen Rolle 137 verbunden ist.

Bei dieser Anordnung ist ohne weiteres einzusehen, daß bei einer gleichsinnigen Rotation der beiden Antriebsrollen 127 und 128 auf die Trume I39 und 141 parallele und gleichgerichtete Kräfte einwirken, die über die Rollen 129 und einerseits und I30 und 134 andererseits auf die angetriebenen Rollen 137 und I38 übertragen werden, die bei fester Verbindung miteinander mit antagonistischen Kräften beaufschlagt werden. Unter diesen Bedingungen rufen die beiden Trume und 141, die weder auf die Rollen auflaufen noch von ihnen ablaufen können, eine Drehung des gesamten Manipulator um die Achse 83, also die Achse der zylindrischen Hülse 80 hervor. Umgekehrt sieht man, daß bei einem Antrieb der Antriebsrollen 127 und 128 im Sinne einer Drehung in entgegengesetzter Richtung die auf die Trume I39 und l4l ausgeübten Kräfte immer noch parallel zueinander verlaufen, aber einander entgegengesetzt gerichtet sind, wodurch die angetriebenen Rollen I37 und I38 über die Zwischenrollen

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in gleichem Sirine mit Kraft beaufschlagt werden Und sich eine Drehbewegung des Oberarmes 72 um die Schulterachse einstellt, wobei die zylindrische Hülse 80 unbeweglich bleibt. Durch eine passende Bestimmung der Werte für die Durchmesser der Antriebsrollen 127 und ,128 einerseits und der auf der zylindrischen Hülse 80 angeordneten Übertragungsrollen 129 und 130 andererseits kann man dme weiteres das für die seitliche Drehung des gesamten Manipulators erforderliche Drehmoment auf einen im Vergleich zum Drehmoment um die Schulterachse passenden Wert bringen. Dabei wird ersichtlich, daß die für die Ausführung dieser Bewegung zu überwindende Trägheit bei dieser Anordnung nur die Hälfte der Trägheit beträgt, die bei der früheren Anordnung zu überwinden ist.

Selbstverständlich kann auch bei dieser letzten AusführungsVariante ein in der Zeichnung nicht dargestellter dritter Antriebsmotor mit Untersetzungsgetriebe Verwendung finden, um eine Bewegung des Unterarmes 73 relativ zum Oberarm 72 um die Ellbogenachse 75 auszulösen, wie dies oben In Verbindung mit den Ausführungsbeispielen nach Pig. 4 und 5 beschrieben ist, wobei diese Bewegung durch- parallele und entgegengesetzte Ausschläge des Unterarmes 73 und des Tragblockes 77 mit den Steuermotoren 78 in ständigem Gleichgewicht gehalten wird. Schließlich kann man bei allen beschriebenen Ausführungsformeη Jedem Motor für den Antrieb des Manipulators sowie den auf dem Tragblock sitzenden Motoren zwischen der Ausgangswelle des jeweiligen Übersetzungsgetriebes und dem Träger für die betreffenden Motoren angeordnete Drehmomentdetektoren zuordnen.

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Claims

- 25 Patentansprüche

Jl,) Motorgesteuerter Manipulator mit einem'an einer Schulterachse angelenkten Oberarm, an dessen freiem Ende an einer zur Schulterachse parallelen Ellbogenachse ein Unterarm angelenkt ist, der unabhängig von seiner Schwenkbarkeit um die Ellbogenachse um seine Längsachse drehbar ist und an seinem freien Ende eine um eine in einer zur Ellbogenachse parallelen Ebene liegende Handgelenkachse schwenkbare und unabhängig von dieser Schwenkbarkeit um ihre Längsachse drehbare Greifzange mit unabhängig von den Bewegungen der Greifzange selbst betätigbaren Greifbacken trägt, dadurch gekennzeichnet, daß am der Ellbogenachse (13> 75) abgewandten Ende des Oberarmes (15; 72) an einer zur Schulterachse (17; 79) parallelen Schwenkachse (20; 7β) ein Tragblock (21; 77) für Steuermotore (22 bis 25; 78) mit Untersetzungsgetriebe angelenkt ist, der über durch auf der Schulterachse (17; 79), der Ellbogenachse (135; 75) und der Handgelenkachse (6) sitzende Führungsrollen geführte Übertragungsorgane wie Kabel, Bänder oder Ketten die Drehung des Unterarmes (8; 73) um seine Längsachse und die Verschwenkung der Greifzange (1; 74) um die Handgelenkachse (6), ihre Drehung um ihre Längsachse (7) und die Betätigung ihrer Greifbacken (2, 3) bestimmt und seinerseits um seine Schwenkachse (20; 76) am schulterseitigen Oberarmende eine der Schwenkbewegung des Unterarmes (8, 73) um die Ellbogenachse (13; 75) am anderen Oberarmende in der Amplitude gleiche und im Drehsinn entgegengesetzte Schwenkbewegung so ausführt, daß er für den Oberarm (15; 72) den Unterarm (8, 73) und die Greifzange (1; 74) ein permanentes Gleichgewicht um die Schulterachse (17; 79) gewährleistet.

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2. Manipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Verschwenkung des Oberarmes (15) um die Schulterachse (17) auf dem Oberarm (15) ein Motor (36) angeordnet ist, dessen Ausgangswelle ein Ritzel (38) trägt, das mit einem Zahnkranz (39) kämmt, der mit dem Gehäuse (40) der Schulter fest verbunden und koaxial zur Schulterachse (17) ist.
3. Manipulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Verschwenkung des Unterarmes (8) um die Ellbogenachse (I3) und die entgegengerichtete Parallelverschwenkung des Tragblocks (21) mit gleicher Amplitude ein weiterer Motor (41) vorgesehen ist, der um die Schulterachse (17) mindestens eine Steuerrolle (49) mitnimmt, an der ein Kabel oder eine Kette befestigt ist, das bzw. die über je eine durchmessergleiche Rolle (53 bzw. 56) läuft, die auf dem Unterarm (8) an.der Ellbogenachse (13) bzw. am Tragblock (21) an dessen Schwenkachse (20) angebracht ist.
4. Manipulator nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerrolle (49) in zwei parallele Rollen aufgespalten ist, die zwei Kabel mitnehmen, von denen das eine über die Rolle (53) auf der Ellbogenachse (13) und das andere über die Rolle (56) auf der Schwenkachse (20) für den Tragblock (21) läuft.
5. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Motoren (22 bis 25) auf dem Tragblock (21) mitgenommenen Ubertragungsorgane wie Kabel, Bänder oder Ketten mit Spannungsdetektoren (62) gekoppelt sind, die auf einer Verlängerung des Oberarmes (15) sitzen und eine Überwachung der im Verlaufe der verschiedenen Bewegungen übertragenen Drehmomente gewährleisten.
6. Manipulator nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsdetektoren (62) für jede Bewegung die

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Differenz zwischen den Kräften an zwei antagonistisch über die Führungsrollen (53 bzw. 56) auf der Ellbogenachse (13) und auf der Schwenkachse (20) für den Tragblock (21) laufenden Übertragungsorganen messen.
7. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulterachse (I7) in einem Gehäuse (40) sitzt, das um eine horizontale Achse (34) drehbar ist, die gegen den Oberarm (15) seitlich versetzt ist und um die Oberarm (15), Unterarm (8) und Greifzange (1) mittels eines auf einer das Gehäuse (40) tragenden Tragsäule (35) sitzenden Motors (57) gemeinsam mit dem Gehäuse (40) drehbar sind (Pig. 1 bis 3).
8. Manipulator nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß die Schulterachse (79) längs eines Durchmessers einer zylindrischen Hülse (80) verläuft, die um ihre zur Schulterachse (79) senkrechte und diese schneidende Achse (83) drehbar in einem Träger (82) sitzt (Fig. 4 bis 9)
9. Manipulator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß außen auf der zylindrischen Hülse (80) eine Führungsrolle (89) befestigt ist, auf der ein Mitnahmeorgan wie ein Kabel, ein Band oder eine Kette läuft, das außerdem über eine Rolle (88) läuft, die durch einen Motor (84) mit Untersetzungsgetriebe für die Drehung der Hülse (80) und des gesamten Manipulators um deren Achse (83) um ihre Achse (87) drehbar ist.
10. Manipulator nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Hülse (80) Verlängerungen (108 und

' 113) aufweist, auf denen zwei weitere Motore (107 bzw. 112) mit Untersetzungsgetriebe montiert sind, von denen der eine (I07) dem Antrieb eines mit dem Oberarm (72) verbundenen

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11. Manipulator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (82) für die zylindrische" Hülse (80) zwei gleiche und mit gleichem oder entgegengesetztem Drehsinn miteinander synchronisierte Steuermotore (121 und 122) mit Untersetzungsgetriebe aufweist, die getrennt voneinander zwei Treibrollen (127 bzw. 128) mitnehmen, die Jede mit je einer zur Hülse (80) koaxialen und darauf leer laufenden Führungsrolle (129 bzw. 1.30), sodann mit je zwei um in auf der Hülse (80) befestigten Gehäusen gehaltenen Achsen frei drehbaren Umlenkrollen (133 und 135 bzw. 134 und 136) und schließlich mit je einer von zwei gleichen, zueinander koaxialen und miteinander fest verbundenen angetriebenen Rollen (137 bzw. 138) gekoppelt sind, die mit dem Oberarm (72) verbunden sind und deren gemeinsame Achse mit der Schulterachse (79) zusammenfällt.
12. Manipulator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (82) für die zylindrische Hülse (80) um eine Achse (90) schwenkbar an einem Rahmen (9I) angelenkt und mit einem Stellorgan (99) gekoppelt ist, das die Einstellung der Richtung der Achse (83) der Hülse (80) in einer zur Schwenkachse (90) des Trägers (82) am Rahmen (91) senkrechten Ebene bestimmt.
13. Manipulator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan für die Einstellung des Trägers (82)

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für die Hülse (80) ein am Rahmen (91) befestigter Motor (92) mit Untersetzungsgetriebe ist, dessen Ausgangswelle eine mit einer auf dem Träger (82) sitzenden Mutter (96) zusammenwirkende Schraubenspindel (95) mitnimmt.

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