DE3637258A1 - Programmierbare automatikanordnung, insbesondere zum nachahmen der koerperlichen, didaktischen, spielenden menschlichen taetigkeiten usw. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine programmierbare Automatikan­ ordnung, insbesondere zum Nachahmen der körperlichen, didaktischen, spielenden menschlichen Tätigkeiten usw., die folgende Teile bzw. Einheiten enthält:
Eintrittsorgane für die ankommenden Signale, um diese Signale für die Einlässe in Rechnerorgane zum Entwickeln von Aktionen, zum Umsetzen der Signale aus einer physika­ lischen Größe in eine andere und zum Umwandeln aus einer kontinuierlichen Form in einen kodifizierten Ablauf oder umgekehrt vorzubereiten,
Messorgane zum Messen von Resultaten,
Vergleichsorgane zum Vergleichen der Kommandosignale und der gemessenen Resultate,
Betätigungsorgane, die sich auf ein Ausgangssignal beziehen und die Operationen zweiter Modalität auf der Grundlage des gewünschten Programms bilden, wobei die vorgenannten Eintrittsorgane und Messorgane Speicher zum Speichern der vorgenannten Kommandosignale und der vorgenannten Resultate besitzen.

Die Regulierung und die Kontrolle bzw. Steuerung der Maschinen stellen einen funktionellen Mechanismus dar, der eng analog zu denselben Regulier- und Kontroll- bzw. Steueroperationen ist, die von einem lebenden Organismus ausgeübt werden, und, weil dieser Mechanismus sich über Kommunikations- oder Informationsübertragungsprozesse abwickelt, fällt das einheitliche Studium der sich auf die Kommunikation oder Übermittlung beziehenden Prozesse in dengroßen allgemeinen Rahmen der Kybernetik.

Die Systeme, an die sich die Kybernetik wendet, sind selbstreguliert, insofern, als in ihnen ein Rückwirkungs- Mechanismus vorhanden ist, durch den der augenblickliche Zustand des Systems mit einem gewünschten Zustand ver­ glichen, konfrontiert wird, und das System wird bewegt, um die sich hierbei ergebende Abweichung zu verringern, woraus sich die Tendenz zum gewünschten Zustand hin ergibt.

Man kann deshalb ein teleologisches Verhalten haben, das verstanden wird als Tendenz zu einem Ziel (der gewünschte Zustand) oder ein Verhalten zur Anpassung an die Umge­ bung.

Über das Studium der Kybernetik kann man eine Hilfe finden, um in Analogie mechanische oder elektronische Systeme sich auszudenken, die das menschliche Verhalten imitieren, nachahmen und die demzufolge die menschliche Tätigkeit ersetzen könnten, vor allem dann, wenn diese zu langsam und für die gesetzten Ziele zu unsicher ist. Es wurden auf diese Weise programmierbare Automatismen (Automatikanordnungen) geschaffen (Industrieroboter), die für das Ersetzen des Menschen in physischen Aktivi­ täten u.dgl. dienen und die vorteilhafterweise auf industriellem Gebiet verwendet werden, für Arbeiten im Bergwerk, für Entdeckungsreisen auf anderen Planeten oder unterseeisch oder auch für didaktische Aktivitäten, für spielerische Tätigkeiten u.dgl., wobei diese letz­ teren Operationen im allgemeinen von den sogenannten "Personalrobotern" ausgeübt bzw. abgewickelt werden.

Die "Personalroboter" finden Anwendung im Verarbeitungs­ sektor, im Manufaktursektor, insbesondere bei den Opera­ tionen, bei denen der Handarbeitsanteil viel größer ist und wenn die Umgebungsbedingungen feindlich sind, ungüns­ tig sind. Die wichtigsten Anwendungen hat man deshalb bis heute auf dem Gebiet der Bearbeitung der Kraftfahr­ zeugaufbauten, in den Gießereien für Leichtlegierungen und beim Spritzlackieren gehabt. Es herrscht trotzdem die weit verbreitete Meinung, daß große Entwicklungs­ möglichkeiten auch auf dem Gebiet der sich wiederholenden Montagen und im allgemeinen bei den Handhabungsoperationen existieren.

Ein Industrieroboter ist gekennzeichnet durch die Anzahl der Freiheitsgrade, die Kinematik und die Speicherungs­ kapazität. Ein anderes vielen Industrierobotern gemein­ sames Merkmal ist die "Selbst-Erlernung" ("teaching by doing"), die darin besteht, daß man den Industrieroboter für eine bestimmte Arbeit programmiert, indem man ihn einen Zyklus mit Hilfe von von Hand gegebenen Kommandos ausführen läßt.

Die Industrieroboter werden im allgemeinen in Genera­ tionen klassifiziert.

Zur ersten Generation gehören diejenigen, die mit einer Speicherkapazität versehen sind, die von einigen Zehnern bis zu einigen Hunderten von Punkten gehen (unter die Industrieroboter fallen nicht die Greifvorrichtungen, die Vorrichtungen zum Transportieren zwischen zwei Punkten und zum Ablegen).

Die mittlere Generation zwischen der ersten und der zweiten Generation unterscheidet sich von der vorherge­ henden durch das Vorhandensein eines anpassenden "feed­ back", das mit Hilfe von geeigneten Sensoren erzielt wird.

Das Ablesen dieser letzteren, das zu bestimmten Zeit­ punkten ausgeführt wird, ermöglicht es dem Industriero­ boter, gewisse annormale Situationen festzustellen und zu Erfühlen, die im Arbeitsbereich sich ergeben, und das Programm auszuüben, das für die bestimmte festgestellte, erfühlte Situation am meisten geeignet ist.

Die Industrieroboter der zweiten Generation, die sich noch im Stadium der Untersuchung, der Entwicklung be­ finden,werden zusätzlich die Möglichkeit haben, die äußere Situation kontinuierlich zu ermitteln, zu er­ fühlen.

Schließlich sind noch die Roboter der dritten Generation zu nennen, die von den Techniken der künstlichen Intel­ ligenz Gebrauch machen und demzufolge in der Lage sein werden, automatisch die Verfahren zu schaffen und zu erzeugen, die zum Erreichen des vorbestimmten Zieles am besten geeignet sind.

Die Personalroboter hingegen sind in verschiedenen Formen geschaffen, realisiert worden, die dazu tendieren, ihnen Aussehen und künstliche Intelligenz zu erteilen, die den entsprechenden menschlichen Eigenschaften soweit wie möglich ähnlich sind.

Die Personalroboter werden heutzutage definiert als diejenigen Roboter, deren hauptsächliche Funktion darin besteht, ein vorbestimmtes Ziel in Abhängigkeit von ihrer Verhaltensintelligenz in engem Verhältnis mit den menschlichen Wesen und mit der menschlichen Umgebung, in der sie arbeiten, zu erreichen.

Die Personalroboter sehen als Grundtechnologie Halbleiter und Programme für Mikrorechner und mechanische Übertra­ gungen (Gestänge, Getriebe) in starrer Relation mit einem oder mit mehreren Personalcomputern vor, die nunmehr sozusagen in allen Industriesektoren verwendet werden.

Eines der Ziele, für die ein Personalroboter verwendet wird, besteht darin, über besondere Organe und Aufbauten die Vereinfachung der Verwendung der Personalcomputer zu erreichen und diesen letzteren die Möglichkeit zu geben, beweglich zu sein. Heutzutage besitzen die Personalro­ boter im allgemeinen einen starren Aufbau, insofern, als dieser im wesentlichen mit einem einzigen Körper reali­ siert wird, der bereits aufgebaut und gegliedert worden ist mit spezifischen kinematischen Organen in Abhängig­ keit von dem Bereich, in dem sie verwendet werden. In diesen letzten Jahren hat die technologische Entwick­ lung der Personalroboter die Schaffung von außerordent­ lich gut ausgetüftelten Automatismen ermöglicht, die im allgemeinen in der Lage sind, sich auf ebenen Oberflächen zu bewegen und im übrigen im allgemeinen mit einem einzigen, verschiedentlich geformten, ausgebildeten Arm versehen sind und mit einer veränderlichen Anzahl von Freiheitsgraden, um physische bzw. physikalische Opera­ tionen auszuführen, z.B. Gegenstände abzulegen, zu verstellen oder anzuheben oder andere Operationen in Abhängigkeit von der Programmierart, die sie haben, abzuwickeln.

Unter den vielen Möglichkeiten und Zusatzorganen, die die Personalroboter aufweisen, können z.B. Organe zum Ermitteln der Position der Gegenstände im umgebenden Raum sein, oder es kann in ihrem Bereich ein Video-Gerät vorgesehen werden, das geeignet ist, alle Funktionen zu erklären, in denen dieses Gerät sich als notwendig erweist, oder auch weisen die Personalroboter von heutzu­ tage eine begrenzte sprachliche Interkommunikation auf, weshalb sie mit ErfoIg einerseits für private Einsätze, andererseits auch zu Haushaltszwecken oder auf dem Sektor der Unterhaltung oder schließlich in anderen verwandten Gebieten benutzt werden.

Die enorme Entwicklung, die die Technologie des betref­ fenden Arbeitsgebiets bis heute erfahren hat, gestattet es, mit großer Leichtigkeit und Sicherheit die Hypothese aufzustellen, das im nächsten Jahrfünft die Personal­ roboter eine weit ausgeklügelte Rundtechnologie und einen entsprechenden Aufbau haben werden, derart, daß die heutzutage erzeugten Personalroboter vergessen werden können.

In der Tat ist unter den Hauptproblemen von Robotern von heutzutage bekannter Art vor allem die Tatsache als fundamental anzusehen, daß der konzipierte Automatismus nicht in Abhängigkeit von den Forderungen des Benutzers und der Evolution der Technologie aufgebaut werden kann und daß demzufolge der Roboter nicht eine solche Flexi­ bilität in der Anwendung aufweisen kann, daß seine Benutzung in verschiedenen Arbeitsgebieten in Abhängig­ keit von den Notwendigkeiten des Benutzers und des Ein­ satzgebietes ermöglicht wird.

Darüberhinaus sind die Personalroboter von heutzutage mit Herstellungskosten und demzufoIge Verkaufskosten verbunden, die extrem hoch sind und die ihre leichte Verbreitung unter den Firmen oder privaten oder allen Personen, die Bedarf haben, verhindern.

Das Ziel, das sich die vorliegende Erfindung stellt, besteht darin, die oben erwähnten Nachteile abzuschaffen und zu elminieren und eine programmierbare Automatik­ anordnung (Automatismus) zu schaffen, die insbesondere zum Nachahmen des Menschen bei seinen physischen, didaktischen, spielerischen Tätigkeiten u.dgl. dient und die in Abhängigkeit von den Notwendigkeiten des Benutzers und in Abhängigkeit auch von der techno­ logischen Entwicklung und Evolution umgebaut werden kann.

Im Umfang der vorliegenden Ausarbeitung besteht ein wichtiges Ziel der Erfindung darin, einen programmier­ baren Automatismus zu schaffen, der geeignet ist, mit dem Ablauf der Zeit und mit dem Fortschreiten der techno­ logischen Entwicklung nicht unnütz zu werden, vergessen zu werden.

Ein anderes Ziel der Erfindung besteht darin, einen programmierbaren Automatismus zu schaffen, der eine hohe Anwendungsflexibilität aufweist, die geeignet ist, die Anordnung für beliebige Arbeitssektoren oder für beliebige Arbeiten des Benutzenden geeignet zu machen.

Ein nicht letztes Ziel der Erfindung besteht darin, einen programmierbaren Automatismus (Automatikanordnung) zu schaf­ fen, der mit außerordentlich zurückhaltenden Herstellungsko­ sten verbunden ist, derart, daß eine weite Verbreitung beim Publikum möglich ist.

Die obigen Aufgaben werden gemäß der Erfindung dadurch ge­ löst, daß bei einer programmierbaren Automatikanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 die Auto­ matikanordnung eine Mehrzahl von Funktionsmoduln enthält, die jeweils mindestens eines der vorgenannten Organe enthal­ ten und die zum Zwecke der Herstellung der Automatikanord­ nung miteinander lösbar verbindbar sind. Die Anordnung kann hierbei z.B. so getroffen sein, daß mindestens einer der Funktionsmoduln ein Grundelement darstellt, das mit Trans­ portorganen für die Fortbewegung der Gesamtanordnung auf ei­ ner Oberfläche oder ähnlichen Unterlage versehen ist, wobei das Grundelement mit einem Datenrechner über U-Infrarot­ strahlen oder unter Vermittlung von Radiofrequenz-Signalen oder unter Vermittlung von optischen Signalen verbunden sein kann. Das Grundelement kann z.B. mindestens eine Vorrich­ tung zur Datenkontrolle enthalten oder eine Vorrichtung zum Übermitteln und zum Empfang von Daten, es kann z.B. auch ei­ ne Umhüllung besitzen, die an ihrer Oberfläche Fühlerorgane zum Feststellen von Schlägen und/oder von Kontakt aufweist, wobei z.B. die Fühlerorgane am Außenumfang der Umhüllung entlang angeordnet sein können. Vorzugsweise kann das Grund­ element mindestens einen Akkumulator und Mittel zum Verbin­ den des Akkumulators mit einem Ladegerät enthalten, mit dem Grundelement kann mindestens ein Tragbügel lösbar und ab­ nehmbar verbunden sein, der seitlich vom Grundelement vor­ steht und zum Halten mindestens eines Gegenstandes dient, der z.B. ein Schreiber oder Schreibkörper sein kann. Der Tragbügel kann z.B. ein Gestänge oder Getriebe abnehmbar tragen, das zum Verschieben des Schreibers (oder Schreibkör­ pers) in einer Richtung parallel zur Oberfläche und in einer Richtung rechtwinkelig hierzu dient. Mindestens einer der Funktionsmoduln kann z.B. einen lösbar und abnehmbar am Grundelement angebrachten Modularblock enthalten, der an der dem Grundelement entgegengesetzten Seite Verbindungsmittel aufweist, die geeignet sind, mindestens einen Funktionsmodul abnehmbar und lösbar aufzunehmen. Vorteilhafterweise kann das Grundelement ein Tragelement zum Tragen einer Mehrzahl von Verbindungsleitungen enthalten, wie Speiseleitungen, Kontrolleitungen und zur Herstellung der Verbindung zwi­ schen dem Grundelement und den Moduln des Modularblockes dienende Leitungen. Mindestens ein Modul des Modularblockes ist zweckmäßigerweise eine Modul für das physische bzw. phy­ sikalische Zusammenwirken mit der äußeren Umgebung, der Ver­ bindungsmittel aufweist, die zur Herstellung in einer belie­ bigen peripheren Lage einer Verbindung mit dem Tragelement dienen. Die Anordnung kann z.B. so getroffen sein, daß der mindestens eine Modul für das physische Zusammenwirken Verbindungsorgane für die Herstellung einer elektrischen und mechanischen Verbindung mit dem Tragelement und den Moduln des Modularblockes enthält, oder es kann vorgesehen sein, daß mindestens ein Organ zum physischen Zusammenwirken eine elektrische Interface bzw. Schnittstelle aufweist oder min­ destens ein Modul des Modularblockes ein Datenrechner ist. Zweckmäßigerweise kann der mindestens eine Modul für das physische Zusammenwirken Sensoren zum Erfühlen des Zustandes der Umgebung enthalten oder Sensoren, die zum Erfühlen von Notstandssituationen, z.B. Temperaturerhöhung, Vorhandensein von Wasser, Rauchgasen oder sonstigen Gasen, dienen oder Organe der Vokalsynthese oder Organe zum Erkennen der Töne. Hierbei können vorteilhafterweise die Moduln für das physi­ sche Zusammenwirken untereinander austauschbar sein. Die An­ ordnung kann z.B. auch so getroffen sein, daß mindestens ein Spitzen-Modul enthalten ist, der abnehmbar bzw. entfernbar in den Verbindungsmitteln untergebracht ist und der z.B. eine kinematische Übertragungsvorrichtung (Gestänge, Getrie­ be) mit mehreren Freiheitsgraden für die Bewegung der Gegen­ stände sein kann oder ein kopfförmiges Element, das schwenk­ bzw. oszillierbar und drehbar mit dem Modularblock für das Vortäuschen oder die Simulation eines menschlichen Kopfes ist, wobei er dann zweckmäßigerweise mit dem Modularblock verbundene Empfangsorgane zum Empfangen des Lichtes und der Töne oder ein Sichtgerät enthalten kann. Der Modul für das physische Zusammenwirken kann z.B. Verbindungsorgane zum Herstellen einer Verbindung mit dem Modularblock enthalten, der Spitzen-Modul kann z.B. ein Rumpf- oder Stumpfmodul mit Trägern für Gelenke mit mehreren Bewegungsgraden sein, der den kopfförmigen Modul trägt bzw. unterstützt. Dieser Rumpf- oder Stumpfmodul kann z.B. kinematische Übertragungsvorrich­ tungen (Gestänge, Getriebe) besitzen, die eine Neigung nach vorne und/oder eine Drehung um die eigene Achse bewirken können, er kann z.B. eine Aufnahme besitzen, die eine Tasta­ tur abnehmbar aufnehmen kann, oder eine Aufnahme, die einen Schirm für die Übertragung von Video-Bildern aufnehmen kann und innen eine Höhlung besitzt, die zum Unterbringen von Körpern od. dgl. dient. Die Moduln für das physische Zusam­ menwirken und die Spitzen-Moduln können z.B. mechanisch und elektrisch miteinander verbunden sein. Insgesamt kann sich z.B. eine programmierbare Automatikanordnung, insbesondere zum Nachahmen (Vortäuschen, Simulieren) der körperlichen, di­ daktischen, spielenden menschlichen Tätigkeiten ergeben, die eine oder mehrere der in den vorhergegangenen Ansprüchen be­ schriebenen Merkmale bzw. Eigenschaften enthält.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeich­ nung, in der mehrere Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 ein Grundelement der Anordnung gemäß der Er­ findung mit Weiterbewegungsmitteln in einer Seitenansicht in schematischer Darstellung,

Fig. 2 das Grundelement gemäß Fig. 1, an dem oben ein Modularblock gemäß der Erfindung lösbar und abnehmbar angebracht ist, wiederum in ei­ ner Seitenansicht in schematischer Darstel­ lung,

Fig. 3 die Anordnung nach Fig. 2, wobei jedoch an dem Modularblock ein Arm oben abnehmbar ange­ bracht ist, der zum Ergreifen und Bewegen von Gegenständen dient, wiederum in einer Seiten­ ansicht in schematischer Darstellung,

Fig. 4 die Anordnung nach Fig. 3, wobei jedoch an­ stelle des Arms an der Oberseite des Modular­ blockes ein oszillierbarer und drehbarer Kopf gemäß der Erfindung abnehmbar angebracht ist, in derselben Darstellungsweise wie in Fig. 3,

Fig. 5 eine Anordnung, bei der auf dem Grundelement ein Modularblock und auf dessen Oberseite, entgegengesetzt zum Grundelement ein rumpf- oder stumpfförmiges Element abnehmbar ange­ bracht ist, das den Kopf trägt, der bereits in Fig. 4 gezeigt worden ist, ebenfalls in einer Seitenansicht in schematischer Darstel­ lung und

Fig. 6 die Anordnung gemäß der Erfindung, so wie sie z.B. in Fig. 5 dargestellt ist, jedoch er­ gänzt durch Merkmale, die mehrere Bewegungs­ grade haben.

Die in den Figuren der Zeichnung gezeigte programmierbare Automatikanordnung gemäß der Erfindung enthält ein Grund­ element 1, das in geeigneter Weise mit Fortbewegungsmitteln ausgerüstet ist, die es ermöglichen, daß das Grundelement auf einer ebenen Oberfläche 2, die evtl. mit leichten Erhe­ bungen versehen sein kann, verschoben, verstellt und allge­ mein fortbewegt wird. Genauer gesagt enthalten diese Fortbe­ wegungsmittel Räder 3, die einander diametral gegenüberlie­ gen und in geeigneter Weise jeweils von einem Elektromotor bekannter Art betätigt werden, damit man auf diese Weise eine Rotation der Räder erhält und diese Drehbewegungen der Räder miteinander übereinstimmen oder auch nicht in Abhän­ gigkeit davon, ob das Grundelement nach vorne fortbewegt werden muß, nach hinten oder sich um eine beliebige, recht­ winkelig zur Oberfläche 2 verlaufende Achse drehen soll. Das Grundelement 1 enthält darüberhinaus zwei pirouettierende kleine Rollen oder zwei Kugeln 4, die an einer Achse angeord­ net sind, die im wesentlichen rechtwinkelig zur Achse der Räder 3 verläuft, derart, daß dem Grundelement eine einwand­ freie Stabilität auf der Unterstützungsebene erteilt wird. Das Grundelement ist dann mit einem Datenrechner an sich be­ kannter Art, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist, verbunden über eine Verbindung durch Infrarotstrahlen, oder über Radiofrequenzen-Signalen oder optische Signale, es ent­ hält in seinem Inneren eine Vorrichtung zur Kontrolle der eingehenden und ausgehenden Daten, eine Vorrichtung zur Über­ mittlung und zur Aufnahme von Daten und eine Vorrichtung zur Betätigung der Motoren.

An der seitlichen Oberfläche besitzt im übrigen das Grund­ element Fühlerorgane 5, die in geeigneter Weise am Umfang entlang angeordnet sind und demzufolge dazu dienen, in einer beliebigen Zone des Grundelementes einen evtl. Stoß oder Kontakt mit Gegenständen oder Hindernissen, die im Raum oder in der Umgebung des Grundelementes vorhanden sein könnten, festzustellen und zu ermitteln.

Im Inneren des Grundelementes 1 ist ein Akkumulator vorge­ sehen und wiederum an der Seitenfläche sind Mittel für die Verbindung des vorgenannten Akkumulators mit einer Ladevor­ richtung, einem Ladegerät vorgesehen, die z.B. den elektri­ schen Strom der Anlage eines Gebäudes dazu verwenden kann.

In einer Zone in der Nähe der Unterstützungs- oder Laufebene ist mit dem Grundelement ein Tragbügel 20 abnehmbar verbun­ den, der von der Seitenfläche sich in einer Richtung er­ streckt, die im wesentlichen rechtwinkelig hierzu ist, und der dazu dient, einen beliebigen Gegenstand, z.B. einen Schreibkörper oder Schreiber zu unterstützen und zu tragen, damit eine beliebige Art von graphischen Darstellungen auf einem Blatt oder einem für diesen Zweck geeigneten anderen Element ausgeführt werden kann, insofern, als eine Übertra­ gung (Gestänge, Getriebe) vorhanden ist, die mit dem Trag­ bügel abnehmbar verbunden ist und es gestattet, daß der Schreibkörper oder Schreiber entweder parallel zur Oberflä­ che 2 oder rechtwinkelig hierzu bewegt und verstellt werden kann.

An einer den Rädern 3 entgegengesetzten Seite ist mit dem Grundelement abnehmbar ein Modularblock 6 verbunden, der aus mehreren Moduln besteht, von denen einige zum physischen Zu­ sammenwirken mit der Umgebung rund um die Automatikanordnung dienen, wobei jeder Motor mit 7 bezeichnet ist, präziser gesagt han­ delt es sich hier um Kontrollmoduln, Rechnermoduln, Telekom­ munikations-Moduln, für Infrarotstrahlen oder Radiosignale und u.dgl. in Abhängigkeit von den Anforderungen beim Ge­ brauch.

Jeder dieser Moduln 7 enthält Mittel, damit er in einer be­ liebigen Umfangsstellung - unter den Stellungen, die vorbe­ stimmt sind - mit einem Unterstützungs- oder Tragelement 8 für eine Mehrzahl von Verbindungslinien zum Speisen, für die Kontrolle und die Verbindung zwischen dem Grundelement 1 und den Moduln 7 des Modularblockes 6 verbunden werden kann.

Jeder der Moduln für das physische Zusammenwirken besitzt Organe für die elektrische und mechanische Verbindung für die entsprechenden Verbindungen mit dem Unterstützungs- oder Tragelement 8 und mit den übrigen Moduln für das physische Zusammenwirken des Modularblockes 6.

Bei dem vorgewählten in der Zeichnung dargestellten Beispiel sind sechs Moduln für das physische Zusammenwirken vorgese­ hen, diese Zahl kann jedoch je nach den Erfordernissen zwi­ schen einem Minimum von einem Modul bis zu einer extrem ho­ hen Anzahl von Moduln variieren, die mit den Außenabmessun­ gen der Automatikanordnung vereinbar ist.

Lediglich als Beispiel kann man präzisieren, daß ein Modul für das physische Zusammenwirken z.B. eine elektrische Inter­ face vorsehen kann, ein anderer Modul 7 kann ein Datenrech­ ner sein, ein anderer schließlich kann Sensoren zum Erfüh­ len des Zustandes der Umgebung enthalten, die z.B. Hygro­ meter, Barometer od. dgl. sein können.

Ein anderer Modul für das physische Zusammenwirken kann z.B. Sensoren oder Fühler aufweisen, die zum Erfühlen eines Not­ standes dienen, z.B. wenn unvorhergesehenerweise die Tempe­ ratur wegen der Entwicklung eines Brandes ansteigt, wenn Wasser bei Beginn einer Überschwemmung, z.B. wenn Elektro­ haushaltsgeräte oder eine Wasseranlage Wasser verlieren, auf­ tritt oder auch bei einem Notfall, der auf das Auftreten von Rauchgasen oder auf Gasverlusten zurückzuführen ist.

Andere Moduln für das physische Zusammenwirken 7 können auch noch Organe für die Vokalsynthese, Organe zum Erkennen der Töne usw. besitzen. Vorteilhafterweise sind alle diese Mo­ duln für physische Interaktion untereinander und mit anderen Mo­ duln austauschbar je nach den Erfordernissen des Benutzers und des besonderen Einsatzfeldes der in Frage stehenden Automatikanordnung, so daß dieser eine höhere Flexibilität bei der Anwendung erteilt wird.

An der dem Grundelement entgegengesetzten Seite besitzt der Modularblock 6 Verbindungsmittel, die geeignet sind, andere Modularblöcke 6 oder in Abhängigkeit von den jeweiligen An­ forderungen mindestens einen Spitzen-Modul für die physische Interaktion abnehmbar aufzunehmen, z.B. eine Übertragung 9 (Gestänge, Getriebe), die einen Aufbau in Gestalt eines Armes mit mehreren Freiheitsgraden besitzt, derart, daß man einen beliebigen Gegenstand mit großer Einfachheit bewegen kann.

Die Übertragung 9 und hierbei insbesondere der Arm 9 kann im übrigen mit einem der Moduln 7 für das physische Zusam­ menwirken verbunden werden, wie in Fig. 5 gezeigt ist, damit auf diese Weise möglich gemacht wird, mit dem Modularblock 6 ein kopfförmiges Element 10 abnehmbar zu verbinden, welches das charakteristische Merkmal hat, daß es parallel zu einer Ebene oszillieren bzw. schwenken kann, die im wesentlichen rechtwinkelig zur Unterstützungsebene des Grundelementes 1 ist, und daß es im übrigen um seine eigene Achse rotieren, sich drehen kann, damit auf diese Weise die Bewegungen eines menschlichen Kopfes simuliert werden.

Das kopfförmige Element 10 kann im übrigen mit einem Sicht­ gerät 11 versehen werden, das geeignet ist, dem Benutzer Informationen und Daten beliebiger Art visuell zugänglich zu machen, oder es kann mit Empfangsorganen zum Empfangen des Lichts oder von Tönen, versehen sein, Organe, die mit dem Modularblock 6 in solcher Weise verbunden sind, daß sie Ope­ rationen erläutern bzw. erklären können, die von den vorge­ nannten Empfangsorganen abhängig sind.

Mindestens einer der Moduln für die Interaktion kann z.B. ein Rumpf- oder Stumpfmodul 12 sein, der an seinen beiden oberen Enden, dem Modularblock 6 gegenüberliegend bzw. entgegenge­ setzt, Träger oder Unterstützungen 13 aufweist, die zur Her­ stellung der Verbindung mit mechanischen Mitteln 14 mit meh­ reren Freiheitsgraden dienen. Der Rumpf- oder Stumpfmodul 12 kann auch Neigungen nach vorn und Drehungen um die eigene Achse ausführen, um die Bewegungen des menschlichen Rumpfes zu simulieren.

Genauer gesagt kann der Rumpf- oder Stumpfmodul 12 einen Kopf 10 drehbar und oszillierbar oder schwenkbar tragen, der dem oben beschriebenen Kopf ganz ähnlich ist, und im übri­ gen weist jeder Modul an seinem Frontabschnitt eine Aufnahme 15 auf, die geeignet ist, eine Tastatur 16 abnehmbar aufzu­ nehmen, auf der Funktionen und Kommandos direkt eingegeben werden können, die sich auf die Operationen beziehen, die man mit Hilfe des Automatismus (Automatikanordnung) ausführen will. Oberhalb der Tastatur 16 ist im übrigen ein Bereich vorgesehen, in dem z.B. ein Bildschirm 17 für die Über­ mittlung von Video-Bildern angeordnet werden kann. Es ist noch zu sagen, daß das Innere des Rumpf- oder Stumpfmoduls auch noch als Abstellraum oder Träger für beliebige, ganz verschiedenartige Gegenstände benutzt werden kann; im übri­ gen wird noch präzisiert, daß alle oben erwähnten Moduln untereinander verbunden sind, damit man Informationen be­ liebiger Art übermitteln, empfangen, annalysieren und ver­ gleichen kann, die ihnen über die Tastatur 16 oder unter Vermittlung von Infrarotstrahlen von einem Personalcompu­ ter her zugesandt werden. Aus dem obigen ist leicht zu ver­ stehen, daß die Automatikanordnung gemäß der Erfindung des­ wegen, weil sie vollständig aus miteinander leicht verbind­ baren und untereinander leicht austauschbaren Moduln zusam­ mengesetzt ist, eine beliebige Konfiguration in Abhängig­ keit von den Forderungen des Benutzers haben kann und im übrigen kontinuierlich in Abhängigkeit von der Entwicklung der Technik umgebaut werden kann, damit sie auf diese Weise nicht überflüssig wird.

Die auf diese Weise konzipierte Erfindung kann zahlreiche Varianten erfahren, die alle in den Schutzumfang der erfin­ derischen Konzeption liegen; im übrigen können alle Einzel­ heiten durch Elemente ersetzt werden, die technisch äquiva­ lent sind. In der Praxis können die verwendeten Materialien und auch die Abmessungen beliebig sein, wiederum in Abhän­ gigkeit von den Anforderungen des Standes der Technik.

Claims (36)

1. Programmierbare Automatikanordnung, insbesondere zum Nachahmen der körperlichen, didaktischen, spielenden menschlichen Tätigkeiten usw., die folgende Teile bzw. Einheiten enthält:
Eintrittsorgane für die ankommenden Signale, um diese Signale für die Einlässe in Rechnerorgane zum Entwickeln von Aktionen, zum Umsetzen der Signale aus einer physika­ lischen Größe in eine andere und zum Umwandeln aus einer kontinuierlichen Form in einen kodifizierten Ablauf oder umgekehrt vorzubereiten,
Messorgane zum Messen von Resultaten,
Vergleichsorgane zum Vergleichen der Kommandosignale und der gemessenen Resultate,
Betätigungsorgane, die sich auf ein Ausgangssignal beziehen und die Operationen zweiter Modalität auf der Grundlage des gewünschten Programms bilden, wobei die vorgenannten Eintrittsorgane und Messorgane Speicher zum Speichern der vorgenannten Kommandosignale und der vorgenannten Organe enthalten und die zum Zwecke der Herstellung der Automatikanordnung miteinander lösbar verbindbar sind.

2. Automatikanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens einer der Funktionsmoduln ein Grundelement darstellt, das mit Transportorganen für die Fortbewegung der Gesamtanordnung auf einer Oberfläche oder ähnlichen Unterlage versehen ist.

3. Automatikanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Grundelement mit einem Datenrechner über Infrarotstrahlen verbunden ist.

4. Automatikanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Grundelement mit einem Datenrechner unter Vermittlung von Radiofrequenz-Signalen verbunden ist.

5. Automatikanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Grundelement mit einem Datenrechner unter Vermittlung von optischen Signalen verbunden ist.

6. Automatikanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Grundelement mindestens eine Vor­ richtung zur Datenkontrolle enthält.

7. Automatikanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Grundelement mindestens eine Vor­ richtung zum Übermitteln und zum Empfang von Daten enthält.

8. Automatikanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Grundelement eine Umhüllung besitzt, die an ihrer Oberfläche Fühlorgane zum Feststellen von Schlägen und/oder Kontakt aufweist.

9. Automatikanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Fühlerorgane am Außenumfang der Umhül­ lung entlang angeordnet sind.

10. Automatikanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Grundelement mindestens einen Akkumula­ tor und Mittel zum Verbinden des Akkumulators mit einem Ladegerät enthält.

11. Automatikanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mit dem Grundelement mindestens ein Trag­ bügel lösbar und abnehmbar verbunden ist, der seitlich vom Grundelement vorsteht und zum Halten mindestens eines Gegenstands dient.

12. Automatikanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der mindestens eine Gegenstand ein Schrei­ ber oder Schreibkörper ist.

13. Automatikanordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragbügel ein Gestänge oder Getriebe abnehmbar trägt, das zum Verschieben des Schrei­ bers in einer Richtung parallel zur Oberfläche und in einer Richtung rechtwinkelig hierzu dient.

14. Automatikanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens einer der Funktionsmoduln einen lösbar und abnehmbar am Grundelement angebrachten Modularblock ("modulario") enthält, der an der dem Grundelement entgegengesetzten Seite Verbindungsmittel aufweist, die geeignet sind, mindestens einen Funktions­ modul abnehmbar und lösbar aufzunehmen.

15. Automatikanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Grundelement ein Tragelement zum Tragen einer Mehrzahl von Verbindungsleitungen enthält, wie Speiseleitungen, Kontrolleitungen und zur Herstellung der Verbindung zwischen dem Grundelement und den Moduln des Modularblocks dienende Leitungen.

16. Automatikanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens ein Modul des Modularblocks ein Modul für das physische bzw. physikalische Zusammenwirken ("interazione fisica") mit der äußeren Umgebung ist, der Verbindungsmittel aufweist, die zur Herstellung in einer beliebigen peripheren Lage einer Verbindung mit dem Tragelement dienen.

17. Automatikanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der mindestens eine Modul für das physische Zusammenwirken Verbindungsorgane für die Herstellung einer elektrischen und mechanischen Verbindung mit dem Tragelement und den Moduln des Modularblocks enthält.

18. Automatikanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das mindestens eine Organ zum physischen Zusammenwirken eine elektrische Interface bzw. Schnitt­ stelle aufweist.

19. Automatikanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der mindestens eine Modul des Modularblocks ein Datenrechner ist.

20. Automatikanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnetm daß der mindestens eine Modul für das physische Zusammenwirken Sensoren zum Erfühlen des Zustandes der Umgebung enthält.

21. Automatikanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der mindestens eine Modul für das physische Zusammenwirken Sensoren enthält, die zum Erfühlen von Notstandssituationen, z.B. Temperaturerhöhung, Vorhanden­ sein von Wasser, Rauchgasen oder sonstigen Gasen, dienen.

22. Automatikanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der mindestens eine Modul für das physische Zusammenwirken Organe der Vokalsynthese enthält.

23. Automatikanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der mindestens eine Modul für das physische Zusammenwirken Organe zum Erkennen der Töne enthält.

24. Automatikanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Moduln für das physische Zusammenwirken untereinander austauschbar sind.

25. Automatikanordnung nach Anspruch 19, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie mindestens einen Spitzen-Modul ("modulo di sommita") enthält, der abnehmbar bzw. entfernbar in den Verbindungsmitteln untergebracht ist.

26. Automatikanordnung nach Anspruch 25, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Spitzen-Modul eine kinematische Über­ tragungsvorrichtung (Gestänge, Getriebe) mit mehreren Freiheitsgraden für die Bewegung der Gegenstände ist.

27. Automatikanordnung nach Anspruch 25, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Spitzen-Modul ein kopfförmiges Element ist, das schwenk- bzw. oszillierbar und drehbar mit dem Modularblock für das Vortäuschen oder die Simulation eines menschlichen Kopfes ist.

28. Automatikanordnung nach Anspruch 27, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das kopfförmige Element ein Sichtgerät enthält.

29. Automatikanordnung nach Anspruch 27, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das kopfförmige Element mit dem Modular­ block verbundene Empfangsorgane zum Empfangen des Lichtes und der Töne enthält.

30. Automatikanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Modul für das physische Zusammenwirken Verbindungsorgane zum Herstellen einer Verbindung mit dem Modularblock enthält.

31. Automatikanordnung nach Anspruch 25, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Spitzen-Modul ein Rumpf- oder Stumpf­ modul mit Trägern für Gelenke mit mehreren Bewegungsgra­ den ist, der den kopfförmigen Modul trägt bzw. unter­ stützt.

32. Automatikanordnung nach Anspruch 31, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rumpf-oder Stumpfmodul kinematische Übertragungsvorrichtungen (Gestänge, Getriebe) besitzt, die eine Neigung nach vorn und/oder eine Drehung um die eigene Achse bewirken können.

33. Automatikanordnung nach Anspruch 31, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rumpf- oder Stumpfmodul eine Aufnahme besitzt, die eine Tastatur abnehmbar aufnehmen kann.

34. Automatikanordnung nach Anspruch 31, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rumpf- oder Stumpfmodul eine Aufnahme besitzt, die einen Schirm für die Übertragung von Video- Bildern aufnehmen kann und immer eine Höhlung besitzt, die zum Unterbringen von Körpern od.dgl. dient.

35. Automatikanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Moduln für das physische Zusammenwirken und die Spitzen-Moduln mechanisch und elektrisch miteinander verbunden sind.

36. Programmierbare Automatikanordnung, insbesondere zum Nachahmen (Vortäuschen, Simulieren) der körperlichen, didaktischen, spielenden menschlichen Tätigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine oder mehrere der in den vorhergegangenen Ansprüchen beschriebenen Merkmale bzw. Eigenschaften enthält.