DE4441586A1 - Laufmaschine - Google Patents

Description

Bei technischen Anwendungen sind Rotationsgelenke (RG) häufig eingesetzte Konstruktionselemente. Derartige Gelenke bestehen aus einer fixierten Basis und einem daran befestigten, jedoch um eine oder mehrere Achsen drehbaren Körper (i.F. als Drehkörper bezeichnet), der Lagerung und der Gelenkachse, die mit der Basis fest verbunden ist und auf der der Drehkörper drehend lagert (Müller, H.W. Kompendium Maschinenelemente, Darmstadt-Eberstadt: 1980, S. 7/1). Grundsätzlich unterscheidet man dabei zwischen Rotationsgelenken mit fluchtender und nicht fluchtender Drehachse (Richtlinie VDI 2861).

In der Technik werden häufig mehrere RG durch Glieder aneinandergekoppelt. Man spricht in solchen Fällen von kinematischen Ketten (Warnecke, H.-J.; Schraft, R.D. [Hrsg.]: Industrieroboter. Handbuch für Industrie und Wissen­ schaft, Berlin usw.: 1990, S. 9). Ein Beispiel für eine derartige kinematische Kette ist der Gelenkarmroboter, auch Universalroboter genannt (Warnecke, H.- J.; Schraft, R.D.: a.a.O., S. 25). Die Gelenke von kinematischen Ketten haben die Aufgabe, Drehbewegungen zu ermöglichen und auch Belastungen in Form auftretender Kräfte und Momente zu übertragen. Charakterisierend für ein RG ist sein Schwenkbereich. Es gibt RG, ausgeführt als Gabelgelenke, die schmal bauen, aber einen relativ geringen Schwenkbereich besitzen (z. B. Ellenbogen­ gelenk am ABB-Roboter IRB 2000) und solche mit einem Versatz zwischen den benachbarten Armgliedern, die breit bauen und einen Schwenkbereich von 360 Grad und mehr besitzen (z. B. Ellenbogengelenk am MANUTEC-R3-Roboter, s.a. Warnecke, H.-J.; Schraft, R.D.: a.a.O., S. 109). Derartige kinematische Ketten sind prinzipiell auch als Beine für Laufmaschinen verwendbar, wobei man in der Regel mit zwei bis drei Bewegungsachsen pro Bein und einer "Insektenbauweise" Laufmaschinen realisieren kann (s.a.: PORTESCAP, News, Views, Applications, Info #8: Sechsbeinige Laufmaschine. Pforzheim: 1994, S. 3; s.a.: Dechau, C.-P.: Die Käfer kommen. In: GEO 4/91, s. 44 ff.). Wie bei vielen Insekten besteht jedoch daß Problem, daß nach einem Umstürzen in die Rückenlage eine Fortbewegung nicht mehr möglich ist.

Die eingereichten Schutzansprüche behandeln ein Gestaltungsprinzip für insektenartige Laufmaschinen, bei denen die Beine umgeschwenkt werden können, so daß die Maschine sowohl in Bauch- als auch in Rückenlage glei­ chermaßen laufen kann (Bild 4, Bild 5). Ermöglicht wird dies durch die Verwen­ dung von speziellen Rotationsgelenken in den Beinen der Laufmaschine. Das kinematische Grundprinzip der Gelenke beruht auf zwei aufeinander abwälzen­ den zylindrischen Grundkörpern. Die beiden Längsachsen der zylindrischen Grundkörper (1 und 2 in Bild 1) stellen kinematisch je eine der beiden Drehach­ sen des ZDG dar. Die Rotationswinkel der beiden Drehachsen sind in jedem ZDG für jede Gelenkstellung identisch und bilden zusammen den Gelenkwinkel q (Bild 1). Durch Verwendung von Einzweckelementen, die mögliche Kräfte und Momente durch das Gelenk leiten, erhält man zudem sehr leichte Beinkon­ struktion (s.a. Schröter, W.: Neuartige Bauweisen für Gelenkarmroboter. In: Tagungsband zur 25. Internationalen AVK-Tagung. Berlin: November 1993, S. S5-2 ff.). Leichtbau von kinematischen Ketten hat besonders bei Laufmaschi­ nen positiven Einfluß auf den Energieverbrauch.

Diese Bauweise, angewendet auf die Beine von Laufmaschinen (Bild 2, Bild 3), erlaubt, daß eine damit ausgerüstet Laufmaschine nach einem Umstürzen in Rückenlage die Beine umschwenken und mit dem Rücken zur Bodenseite ge­ richtet weiterlaufen kann (Bild 4 und Bild 5). Zudem kann der Körper der Lauf­ maschine auch vertikal gestellt werden (Bild 4), so daß die Maschine z. B. durch schmale Öffnungen mit entsprechend verminderter Bewegungsgeschwindigkeit gehen kann. Auch ist ein rollende Fortbewegung in Richtung senkrecht zur Längsachse der Maschine möglich (Rotation um die Längsachse, Bild 4).

Claims (1)

1. Mehrbeinige Laufmaschinen, in ihrer Bauweise mehrbeinigen Insekten ähnlich (Bild 2, Bild 3), gekennzeichnet dadurch, daß die Beine als ki­ nematische Ketten mit Rotationsgelenken ausgebildet sind, wobei diese Rotationsgelenke aus aufeinander abwälzenden zylindrischen Grund­ körpern (1 und 2 in Bild 1) mit je einem Schwenkbereich von bis zu 360 Grad bestehen, so daß die Laufmaschine nach einem Umstürzen in Rückenlage die Beine umschwenken oder aber selbstständig von der Bauch in die Rückenlage drehen (Bild 4) und sich jetzt mit der Rücken­ seite bodenseitig gerichtet weiter fortbewegen kann (Bild 5).