DE2558493A1

DE2558493A1 - Steuerarm fuer einen motorgetriebenen und ferngesteuerten manipulator

Info

Publication number: DE2558493A1
Application number: DE19752558493
Authority: DE
Inventors: Jean-Claude Germond; Paul Marchal; Theodore Le Mouee; Michel Petit; Jean Vertut
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1975-01-20
Filing date: 1975-12-24
Publication date: 1976-07-22
Also published as: US4000819A; FR2297698B1; FR2297698A1; JPS51139062A; BE837712A; DE2558493B2; CH612116A5; GB1537854A; DE2558493C3; IT1058852B

Description

Steuerarm für einen motorgetriebenen und ferngesteuerten

Die Erfindung betrifft einen Steuerarm für einen motorgetriebenen und ferngesteuerten Manipulator mit einer Anordnung für mehrere Bewegungen und mit Stellungsgebern für jede Bewegung.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Lösung des Problems der Steuerung .eines Manipulators dar, der unter der Sichtkontrolle einer Bedienungsperson ferngesteuert wird und seine Energie von einer anderen Quelle als der Kraft der Bedienungsperson empfängt. Dieser Manipulator wird mit einer Genauigkeit und mit Geschwindigkeiten verstellt, bei denen lediglich eine vernachlässigbare Verminderung der Handfertigkeit der Bedienungsperson zu verzeichnen ist, sogar wenn sich der Manipulator durch einen großen und/ oder behinderten Raum in der Weise bewegt, daß er ohne Bewegung der Bedienungsperson visuell nicht ausreichend kontrolliert werden kann.

Es sind Manipulatoren mit unmittelbarer mechanischer Steuerung bekannt, bei denen die von einer Bedienungsperson an einer Master-

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Anordnung ausgeübten Bewegungen unmittelbar von einer Slave-Anordnung ohne Energiezufuhr von der Slave-Anordnung wiedergegeben werden. Die Möglichkeiten dieser Geräte werden offensichtlich gleichzeitig begrenzt durch die Masse der manipulierten Elemente und den Raum, der von diesen Elementen überstrichen werden kann. Außerdem ist deren Anordnung fast nur für Laborarbeiten oder ähnliche Arbeiten entwickelt.

Es sind ebenfalls motorgetriebene Manipulatoren bekannt, bei denen das eigentliche Manipulatorelement von einer Hebel oder Druckknöpfe aufweisenden Steuereinrichtung gesteuert wird, die Drehmomenten- oder Geschwindigkeitsbefehle an jeden einzelnen Motor oder die Bewegungen des Manipulators geben. Diese letzteren Manipulatoren sind v/eitaus langsamer zu kontrollieren als die anderen, die genannt wurden, weil es offensichtlich weitaus, schwieriger ist, unter Verzicht auf spontane Bewegungselemente/die unterschiedlichen erforderlichen Bewegungen zu kombinieren. Diese Bewegungselemente bedingen im ersteren Fall die Wiedergabe eines gleichen Bewegungselements durch Zerlegung mit anschließender Zusammensetzung der gewünschten Bewegung als Elementarbewegungen des Manipulators.

Diese Schwierigkeit wird beseitigt durch Ausführung der Steuerung mittels zweier sich die Hauptbewegungen teilender Hebel, wobei ein Hebel die Verstellbewegungen und der andere Hebel die Orientierungsbewegungen des Manipulators kombiniert. Es sei darauf hingewiesen, daß derartige Manipulatoren dazu gebracht werden, sich in einem großen Raum zu bewegen, während die Bedienungsperson ihrerseits auf diezur Steuerung des Manipulators bestimmten Bewegungselementen begrenzt bleibt. Daher kommt es, daß diese Systeme eine .EIN-AUS- oder progressive Steuerung der Geschwindigkeit jeder Bewegung zur Folge haben, ohne irgendeine Lageregelung auszuführen. Es wurde ebenfalls eine angenäherte Geschwindigkeitsregelung ausgeführt, die bei einem Master-Arm mit mit dem Slave-Arm ähnlicher Ausbildung angewendet, am Slave-Arm die Wiedergabe von Verstellungen zur Folge

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hat, die ungefähr gleich oder proportional denjenigen des Master-Arms sind. Der Master-Arm gewährleistet aufgrund seiner Geometrie die Zerlegung und Wiederzusammensetzung der gewünschten Bewegung in Form der Freiheitsgrade des Manipulators. Ein derartiges System verwendet nur die Bewegungen des Manipulatorarms so gut, daß dort nur eine Teillösung des oben angegebenen Problems vorliegt, wobei die Bewegungen der diesen Arm tragenden Brücke oder des Trägers Ursprungsveränderungen darstellen.

Das gleiche Steuerproblem ist in der Programmierphase von programmierbaren Manipulatoren zu finden. Die Programmierphase wird in fast allen Fällen Punkt für Punkt durch eine mit Druckknöpfen arbeitende Steuervorrichtung durchgeführt, die der Anordnung des Arms mehr oder weniger nahekommt, jedoch die oben beschriebenen Nachteile nicht aufweist.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Steuerarms, der allein die Kontrolle der Anordnung durch eine Bedienungsperson gestattet, und der der Bedienungsperson gestattet, sich so zu verhalten, als ob sie das Werkzeug selbst in der Hand hätte, und die Möglichkeit läßt, die Wechselbeziehung zwischen den Bewegungen des Arms und den Bewegungen des Werkzeugs zu verändern oder Koordinaten- oder Maßstabsverschiebungen auszuführen unter völliger anschließender Zulassung der Wiederherstellung der Übereinstimmung zwischen der Stellung des Arms und derjenigen des Werkzeugs in allen Stellungen.

Dies wird bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die Anzahl der möglichen Bewegungen des Arms gleich der Anzahl der möglichen Bewegungen des Manipulators ist, daß die Steuerungen beliebig unterbrochen werden können, und daß wenigstens einer der Teile des Steuerarms mit einer Einrichtung versehen ist, die unabhängig von anderen Bewegungen den einen Teil gegenüber einem anderen Teil blockiert solange keine völlige Übereinstimmung der Stellungen des Manipulators und des Arms herbeigeführt wurde,

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wobei die Einrichtung bei der Erzielung der völligen Übereinstimmung die Blockierung beendet.

Die menschliche Hand kann eine sehr große Anzahl von unterschiedlichen Bewegungen ausführen. Nun kann die Stellung eines Gegenstands im Raum allein durch sechs Parameter festgelegt werden, die mit drei Verscniebebewegungen und drei Drehbewegungen in Zusammenhang gebracht werden können. Zur Wiederherstellung der Handfertigkeit der Bedienungsperson ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Anzahl der möglichen Bewegungen des Arms gleich der Anzahl der möglichen Bewegungen des Manipulators ist, wobei einige zusätzliche Verstellungen Parametern entsprechen können, etwa dem Fluiddurchsatz im Fall einer Spritzpistole oder dem öffnen von Klemmbacken im Fall einer Zange, und daß jede Bewegung des Arms mit einer Bewegung des Manipulators verbunden ist.

Unter "Bewegung" ist eine Drehung um eine feststehende oder mit einem beweglichen Teil fest verbundene Achse zu verstehen oder eine Verschiebung entlang Schienen oder in feststehenden oder mit einem beweglichen Teil fest verbundenen Gleitbahnen, ohne daß eine Drehung oder Verschiebung des Arms unbedingt mit einer Drehung oder einer Verschiebung des Manipulators verbunden ist, was im folgenden zu sehen ist. Zur Vereinfachung werden hier mit dem Wort "Bewegung" auch Veränderungen von Parametern mit eingeschlossen, etwa des Fluiddurchsatzes oder des Öffnens Von Backen einer Zange sowie die Verstellung von entsprechenden Steuerungen am Steuerarm.

Zur Vereinfachung der Arbeit der Bedienungsperson werden die verschiedenen Bewegungen des Arms vorzugsweise in der Weise gebremst, daß für die Bedienungsperson Eindrücke erzeugt werden, die denjenigen gleichen, die von der Masse des Werkzeugs und von den betätigten Teilen stammen.·

Wie oben angegeben, gehört zu jeder Bewegung des Arms eine Bewegung •des Manipulators. Die gedanklich zuerst auftauchende Anordnung

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zur Ausführung dieser Zugehörigkeit ist diejenige einer kontinuierlichen und wiederholten Regelung, d.h., daß jeder Verstellung eines der Elemente eine ähnliche Verstellung des anderen Elements entspricht. Diese Lösung kommt dem oben angegebenen Manipulator mit unmittelbarer mechanischer Steuerung sehr nahe mit dem folgenden Unterschied, daß die Verstärkungs- oder Verminderungsgrade für jede Bewegung sehr viel leichter verändert werden können. Man kann somit in sehr großen Räumen arbeiten bei einem Betrieb mit geringer Verstärkung in einer Zone, bei einer Bewegung in die benachbarte Zone mit einer durch eine hohe Verstärkung ausgeführten schnellen Verstellung und durch anschließendes Zurückkehren zu einer geringen Verstärkung für ein Arbeiten in einer neuen Zone.

Diese Lösung hat jedoch als Nachteil die Forderung, daß der Arm selbst in der Weise motorgetrieben ist, daß jede Bewegung, sogar nicht gesteuert, des Manipulators sich am Arm wiederfindet, woraus sich eine Verkomplizierung und eine Erhöhung des Herstellungspreises ergibt.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ist von abweichender Bauart: Die Regelungen können nicht nach Belieben unterbrochen werden und der Arm ist dann nicht unbedingt motorgetrieben. Es stellt sich dann folgendes Problem: Wenn die Regelungen unterbrochen werden, verstellen sich der Arm und der Manipulator voneinander unabhängig, und wenn die Regelungen wiederhergestellt werden, kann die Stellung des Manipulators von derjenigen abweichen, die der Stellung des Arms im selben Augenblick entspricht, so daß die Regelmechanismen eine Abweichung registrieren und eine Verstellung des Manipulators bewirken, um ihn in die dem Arm entsprechende Stellung zurückzuführen.

Diese Verstellung läuft Gefahr, plötzlich zu erfolgen, wenn keine Bremsungen vorgesehen sind und weist jedenfalls den schwerwiegenden Nachteil auf, ganz der Kontrolle der Bedienungsperson zu entweichen, da sie unter der einzigen Steuerung von Regelmechanismen ausgeführt wird.

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Zur Vermeidung dieses Nachteils ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß jede Bewegung des Arms, für die sie als erforderlich angesehen wird, mit einem Blockiersystem versehen ist, das den Arm für diese Bewegung festlegt und die Inbetriebnahme von Steuerungen verhindert, solange die Stellungen des Manipulators und des Arms nicht für alle Bewegungen in Übereinstimmung gebracht sind. Diese Übereinstimmung wird selbstverständlich im allgemeinen Fall durch Handverstellung des Arms und aufeinanderfolgende Bewegungen erzielt.

Wenn die vollständige Übereinstimmung erhalten ist, werden alle Blockierungen freigegeben und die Regelungen können in Betrieb treten.

Unter vollständiger Übereinstimmung ist zu verstehen, daß bei jeder Bewegung der Abstand zwischen der tatsächlichen Stellung eines Elements und derjenigen, die der Stellung des anderen Elements entspricht, kleiner als ein vorher gewählter Grenzwert ist, um bei der Inbetriebnahme der Regelungen keine Schäden zu verursachen. Dieser Grenzwert ist jedenfalls ausreichend groß, um mit den Regeltoleranzen verträglich zu sein und sich nicht der Gefahr ungewollter Blockierungen zu unterziehen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Bewegungen des Arms im wesentlichen Drehungen, wobei jeder Teil des Arms an jedem vorhergehenden Teil und der erste Teil an einem Gestell angelenkt ist. Es ist in der Tat leichter, eine Schwenkbewegung auszuführen und zu fassen als eine Gleitbewegung gleicher Genauigkeit.

Es ist anzugeben, daß, wenn sich ein Manipulator in einer kartesischen oder teleskopartigen Anordnung befindet, die durch dieses System bedingte räumliche Wiedergabe verzerrt ist, da die geradlinigen Bewegungen des motorgetriebenen Manipulators gekrümmten Bögen für den Master-Arm entsprechen..

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Die Erfahrung zeigt, daß diese Verzerrungsart für die Bedienungsperson keineswegs eine Schwierigkeit darstellt, umso mehr als keine zu hohen WinkelverZerrungen erreicht werden.

Für die Bremsung der Bewegungen des Arms, die dazu bestimmt ist, den von der Masse des Werkzeugs erzeugten Eindrücken zu gleichen, wurde festgestellt, daß eine Bremse mit flüssiger Reibung bei den praktisch ausgeführten Fällen annehmbare Ergebnisse ergab, wenn auch theoretisch die Wirkung nicht identisch ist, da die Veränderungsgesetze mit der Geschwindigkeit und der Beschleunigung nicht identisch sind.

Für die Blockierungen des Arms vor der Inbetriebsetzung der Regelungen ist vorgesehen, daß für jede Bewegung die von den Stellungsgebern der verschiedenen Teile des Arms und von den Stellungsgebern der verschiedenen Teile des Manipulators ausgesandten Signale untereinander verglichen werden wie bei jeder Regelvorrichtung, jedoch daß das Abweichsignal statt die Motoren des Manipulators die der betroffenen Bewegung entsprechende Blockiervorrichtung betätigt, wenn dieses Abweichsignal den Wert Null durchläuft. Falls erforderlich, benachrichtigt dann ein Signal die Bedienungsperson, die auf eine andere Bewegung übergehen kann. Die gesamte Verstellung erfordert folglich, daß die Bedienungsperson wenigstens einmal den vollständigen Verlauf durchläuft, der jeder Bewegung entspricht.

Im Rahmen der Erfindung wurde ein besonders einfacher Addierer-Multiplizierer vorgesehen, der die zwischen den Bewegungen des Arms und denjenigen des Manipulators bestehende Beziehung verändert. Diese Vorrichtung weist zwei parallelgeschaltete identische Potentiometer auf, deren Läufer jeweils an eines der Enden eines dritten Potentiometers angeschlossen ist, das den Geber für eine der Bewegungen des Arms darstellt. Diese beiden Läufer können entweder gleichsinnig gemeinsam oder voneinander unabhängig verschoben werden. Wenn sie gleichsinnig gemeinsam verschoben werden,

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wird der Spannungsabfall im Geber verändert, was einer Ursprungsveränderung für die entsprechende Bewegung des Manipulators entspricht. Wenn der Läufer unabhängig vom anderen verschoben wird, wird der Spannungsabfall im Geber verändert, was einer Maßstabsveränderung der entsprechenden Bewegung des Manipulators entspricht. Wenn einer der Läufer während der Verschiebung des anderen Läufers fest bleibt, bildet das Ende des mit dem ersten Läufer verbundenen Gebers einen festen Ursprung für die Maßstabsänderung.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht aer gesamten Steuer-■ vorrichtung für einen Manipulator;

Fig. 2 eine Variante der Vorrichtung von Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht einer Ausführungsform mit einem Steuerarm gemäß der Erfindung;

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Vorderansicht der gleichen Ausführungsform;

Fig. 5 eine schematische Darstellung des Addierers-Multiplizierers für eine Richtung.

Fig. 1 und 2 zeigt eine Steueranordnung für einen Manipulator mit einer Steuerschalttafel 1 und einem Arm 2. Der Arm 2 weist einen Schaft 3 auf, dessen Abstützung 3¹ die Freiheit für eine Schwenkbewegung um seine eigentliche Achse gibt. Am rechten Ende des Schafts 3 befindet sich eine Anlenkung mit einer zum Schaft 3 senkrechten Achse 4, Schulterachse genannt, die einen senkrecht hierzu angelenkten Arm 5 trägt. Am Ende dieses Arms 5 trägt eine neue zum Arm 5 senkrechte und zur Achse 4 parallele Anlenkachse 6 einen angelenkten Vorderarm 7, wobei die drei Segmente 3,5, 7 in derselben Ebene liegen. Am Ende des Vorderarms 7 befindet sich ein Handgriffelement 8, das einen Handgriff 9 trägt. In Höhe

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dieses Handgriffs können die Bewegungen gemäß den Achsen X, Y, Z definiert werden, denen in gekrümmter Weise folgendes entspricht: den Bewegungen X die Drehung um die Achse 4 oder die Drehung der Gesamtanordnung, den Bewegungen Z die Schulterbewegung und den Bewegungen Y die Ellbogenbewegung. Der Vorderarm und der Handgriff können drei Drehbewegungen ausführen: eine Azimutalbewegung mittels Drehung um die Achse des Vorderarms gemäß dem Pfeil 10, eine zweite Hubbewegung des Handgriffs gemäß dem Pfeil 11 und eine dritte Rotationsbewegung gemäß dem Pfeil 12 um eine zum Handgriff 9 senkrechte Achse. Dieser Handgriff 9 könnte sehr wohl durch ein im Detail dargestelltes abgeschnittenes Lenkrad 9¹ am Ende des Vorderarms 7¹ ersetzt werden, das an einem Kniegelenk 8' angelenkt ist und für ein Arbeiten mit beiden Händen günstiger ist.

Selbstverständlich sind die verschiedenen Teile des Arms 2 mit nicht gezeigten üblichen Gleichgewichtseinrichtungen versehen.

Fig. 3 und 4 beziehen sich auf eine praktische Ausführungsform gemäß dem angegebenen Grundschema mit dem einzigen Unterschied, daß eine der Bewegungen des Handgriffs weggelassen ist, nämlich diejenige, die dem Pfeil 12 der Fig. 1 entspricht. In Fig. 3 und sowie in Fig. 1 enthalten gleiche Teile gleiche Bezugszeichen.

Die verschiedenen Grundbewegungen des Arms 5 und des Vorderarms werden durch Seile und Bänder bis zur Achse des Schafts 3 übertragen, wo zwei gegenläufige Seile 13, 13' um zwei Rollen 14 gewickelt sind, und an je einer Treibrolle 15' angreifen. Ebenso weist der Schaft 3 seinerseits eine Rolle 16 auf, an der zwei Seile, etwa 17, angreifen, die eine Treibrolle 18 antreiben.

Die Treibrolle 18 ist fest verbunden mit einer Bremse 19 mit mechanischer Reibung, mit einer zweiten Bremse 20 mit Flüssigkeitsreibung und mit einem Stellungsmeßumformer 21. In gleicher Weise ist jede Treibrolle, etwa 15, ebenfalls fest mit einer Bremse mit mechanischer Reibung, mit einer zweiten Bremse mit Flüssigkeits-

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reibung und mit einem Stellungsmeßumformer verbunden, die nicht ■ dargestellt sind.

Die Drehbewegung des Handgriffs um die Achse des Vorderarms wird über eine Achse 40 übertragen auf eine Bremse 41 mit mechanischer Reibung, auf eine Bremse 4 2 mit Flüssigkeitsreibung und auf einen Stellungsmeßumformer 43, die im Körper des Vorderarms 70 angeordnet sind, vgl. Fig. 4. Der Handgriff 9 schwenkt ebenfalls um die beiden Drehzapfen 44, 44', die senkrecht zur Achse des Vorderarms 7 ausgefluchtet sind, wobei diese Bewegung übertragen wird auf eine Bremse 45 mit mechanischer Reibung, eine Bremse 46 mit Flüssigkeitsreibung und über ein Zwischengetriebe 47 auf einen Stellungsmeßumformer 48. Diese Vorrichtungen sind beiderseits des Handgriffs angeordnet.

Unter der Voraussetzung, daß die Anordnung für jede Grundbewegung die gleiche ist, werden im folgenden nur die sich auf eine dieser Grundbewegungen beziehenden Geräte beschrieben.

Jede am Handgriff 9 oder am Lenkrad 9' ausgeübte Bewegung überträgt auf alle Stellungsmeßumformer, etwa 12, veränderliche Stellungseingaben, die die SteuerSollwerte der Stellungsregelung für die entsprechenden Bewegungen des Manipulators darstellen. Es ist darauf hinzuweisen, daß, wenn sich ein Manipulator in einer kartesischen oder teleskopartigen Anordnung befindet, die durch dieses System bedingte räumliche Wiedergabe verzerrt wird, da die geradlinigen Bewegungen des motorgetriebenen Manipulators gekrümmten Bögen beim Master-Arm entsprechen.

Die Erfahrung zeigt, daß diese Art der Verzerrung keinerlei Schwierigkeit für die Bedienungsperson darstellt, zumal ja keine zu hohen Winkelverzerrungen erreicht werden. Es ist somit zu sehen, daß die Meßumformer, etwa 21, die für gewöhnlich Potentiometer sein können, die Befehlssender für die Regelung darstellen. Jedenfalls führt das so abgegrenzte Steuersystem die Bedienunfs-

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person zu schwerwiegenden Risiken für eine falsche Bedienung. Das erste ist die zu schnelle Betätigung des Steuerarms,die die Möglichkeiten des motorgetriebenen Arms fertigen kann. Daher kommt es, daß die Bremse 20 eine Flüssigkeitsreibung beisteuert und die Funktion einer Einlaufbremse ausführt. Dies ist eine Besonderheit der Erfindung, die für die den Handgriff 9 betätigende Bedienungsperson eine angenäherte Massenempfindung herstellt.

Da der Steuerarm 2 nicht motorgetrieben ist, ist es überdies von Bedeutung, daß der motorgetriebene Manipulator nach einem Anhalten wieder in Betrieb genommen werden kann, ohne daß ihm eine Rücklaufbewegung übertragen wird. Diese Funktion wird von der Bremse 19 mit mechanischer Reibung ausgeführt. Diese Bremse wird gesteuert, wenn die Bedienungsperson entscheidet, den Steuerarm mit dem Manipulator wieder in ihrer Lage zu verbinden. Das Ausgangssignal des Potentiometers 21 wird mit dem vom entsprechenden Potentiometer 21' am Manipulator stammenden Signal verglichen. Diese beiden Signale münden an einer elektronischen Regelschaltung 22. Die Bedienungsperson verschiebt dann den Steuerarm und wenn die von 21 und 21' stammenden Spannungen gleich sind, wird über eine Verbindung 23 ein Signal zur elektrisch arbeitenden Bremse 19 geliefert, die die Bewegung blockiert. Die Bedienungsperson kann dann durch aufeinanderfolgende Grundbewegungen beim Anfahren den Steuerarm in seiner Lage an die wirksame Lage des Manipulators anschließen, wodurch somit jede Gefahr einer ungeordneten Verstellung des Manipulators vermieden wird. Bei der Inbetriebnahme der Regelung werden alle Bremsen in derselben Ordnung freigegeben, die ihre Blockierung in dem Augenblick aufheben, in dem die Regelanordnungen in Betrieb treten.

Es soll überdies angegeben werden, daß der Handgriff mit Steuerdruckknöpfen und -auslösern versehen ist, die weiteren Parametern des ausgeführten Vorgangs entsprechen.

In Fig. 5 ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform des Addierers-Multiplizierers gezeigt, die zusammen mit dem Steuerarm die

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Steuerung von Amplituden für den Manipulatorarm gestattet, die sehr viel größer sind als die auf die Bewegungen des Steuerarms ausgeübten. Diese Figur zeigt die Vorrichtung für eine vom Steuerarm unabhängige einzige Bewegung und die entsprechende Bewegung des Manipulators. Der Geber besteht aus· dem Potentiometer 21, dessen Läufer sich gemäß den Bewegungen des Steuerarms verschiebt. Die beiden Enden des Widerstands dieses Potentiometers werden über Folgeverstärker 24 und 25 gespeist, wobei diese Ausführungsform eine elastische Anpassung der Impedanz gestattet. Die beiden Enden des Potentiometers 21 empfangen ihre Spannung an den Läufern 36 und 37 der beiden identischen Potentiometer 26 und 27, die unter den gleichen Bedingungen von einer nicht dargestellten elektrischen

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Gleichstromquelle versorgt^ Da die beiden Potentiometer 26 und identisch sind, wird bei Ausübung von identischen Verschiebungen an ihren Läufern 36 und 37 der zwischen ihnen herrschende Spannungsunterschied, nämlich, an den Klemmen des Potentiometers 21,konstant gehalten. Demgegenüber verändert sich für eine gleiche Bewegung des Arms die Spannung am Läufer 31 des Potentiometers 21 in der gleichen Weise und um den gleichen Wert, was folglich eine geradlinige Veränderung der Sollspannung nach sich zieht, die in der Regelschaltung 22 im Hinblick auf ihren Vergleich mit dem vom Manipulator stammenden Wert 21' angelegt ist. Diese einzige Steuervorrichtung arbeitet daher nach Art eines Addierers, überdies bildet die Verstellung der Endänschläge der einzigen Steuerung der beiden Potentiometer 26 und 27 die Einstellung des Werts 0 als Maximalwert für die Grenzstellungen des Manipulators, die für das gute Funktionieren des Potentiometers 21 diese Einstellung erfordern.

Es kann auch der Läufer eines einzigen der beiden Potentiometer oder 27 verschoben werden, was zur Folge hat, daß ohne Veränderung einer der Speisespannungen.des Potentiometers 21 die andere Speisespannung verändert wird. Unter diesen Bedingungen hat sich die dem ganzen Hub des Potentiometers 21 entsprechende Spannung verändert, was eine Multiplizierung der Wirkung der gleichen Winkel-.

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Verschiebung mit einem konstanten Faktor ergibt, der durch Verschieben der Läufer 36 oder 37 kontinuierlich regelbar ist. Es ist leicht verständlich, daß die Endlagen der gegenüberliegend angeordneten Läufer 36 und 37 dem Gesamthub des Manipulators entsprechen, d.h. der gesamten Spannungsamplitude der Eingabe 21'.

Im Gegensatz hierzu ergibt die gleichzeitige Verschiebung der beiden in verhältnismäßig konstantem gegenseitigen Abstand bleibenden Läufer 36, 3 7 die gleiche Amplitude beim gewünschten minimalen Maßstab, wodurch bei dem für den Manipulator erforderlichen Gesamthub die vom Steuerarm stammende Sollspannung verstellt wird, was den Ursprung der Stellungsregelung verändert, die den Steuerarm mit dem Manipulator verbindet, während die andere Weise zu arbeiten dabei eine Maßstabsänderung darstellt.

Bei einer praktischen sehr einfachen Ausführungsform sind die Potentiometer 26 und 27 Seite an Seite angeordnete lineare Potentiometer, wobei ein abnehmbarer Steg die Läufer 36 und 37 miteinander verbinden kann. Es gibt so viel Paare von Läufern 36, 37 wie Bewegungen, bei denen man eine Veränderung der Verstärkung und/oder des Ursprungs vornehmen will.

Eine besonders interessante Anwendung des Arms nach der vorliegenden Erfindung ist diejenige der Steuerung eines programmierten Manipulators, dessen Programm durch Speicherung von Signalen erzielt wird, die von einem handbetätigten Steuerorgan ausgesendet werden.

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Claims

Ansprüche

[1.)Steuerarm für einen motorgetriebenen und ferngesteuerten Manipulator mit einer Anordnung für mehrere Bewegungen und mit Stellungsgebern für jede Bewegung, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der möglichen Bewegungen des Steuerarms (2) gleich der Anzahl der möglichen Bewegungen des Manipulators ist, daß die Regelungen beliebig unterbrochen werden können, und daß wenigstens einer der Teile des Steuerarms· (2) mit einer Einrichtung (41) versehen ist, die unabhängig von anderen Bewegungen den einen Teil gegenüber dem anderen Teil blockiert solange keine völlige Übereinstimmung der Stellungen des Manipulators und des Steuerarms (2) herbeigeführt wurde, wobei die Einrichtung (41) bei Erzielung der völligen Übereinstimmung die Blockierung beendet.
2. Steuerarm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Schwenkbewegung des Steuerarms (2) einer Verschiebebewegung des Manipulators entspricht.
3. Steuerarm nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle oder beinahe alle Bewegungen des Steuerarms (2) Drehbewegungen sind.
4. Steuerarm nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Bewegung des Steuerarms (2) in der Weise gebremst wird, daß für die Bedienungsperson gleichartige Eindrücke erzeugt werden wie diejenigen, die von der Masse eines Werkzeugs und von betätigten Teilen stammen.
5. Steuerarm nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch wenigstens eine Bremse (42) mit Flüssigkeitsreibung.
6. Steuerarm nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch wenigstens eine Bremse (41) mit mechanischer Reibung und durch eine linrichtung, die diese Bremse (41) mit einer Vergleichsvorrichtung

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für die Signale verbindet, die von den auf die entsprechenden Bewegungen des Steuerarms (2) und des Manipulators ansprechenden Stellungsgebern (21) ausgesandt werden, wobei die Verbindung in der Weise erfolgt, daß die Bremse (41) blockiert ist, wenn die von den Stellungsgebern (21) ausgesandten Signale übereinstimmen .
7. Steuerarm nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch mehrere mechanische Bremsen (19, 41, 45) und durch eine Einrichtung, die bei Erzielung der vollständigen Übereinstimmung die Blockierung der Bremsen (19, 41, 45) beendet.
8. Steuerarm nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen Addierer-Multiplizierer mit zwei parallelgeschalteten identischen Potentiometern (26, 27), deren Läufer (36, 37) jeweils mit einem Ende eines einen Geber bildenden dritten Potentiometers (21) verbunden sind, wobei die beiden Läufer (36, 37) gemeinsam und gleichsinnig oder voneinander unabhängig verschoben werden können.
9. Steuerarm nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerarm (2) zur Steuerung eines programmierten Manipulators vorgesehen ist, dessen Programm durch Speichern der von einem von Hand gelenkten Steuerorgan (9; 9¹) ausgesandten Signale erhalten wird.

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