DE602005004453T2 - Gelenkmechanismus mit zwei Aktuatoren für eine Roboterhand und dergleichen - Google Patents

Gelenkmechanismus mit zwei Aktuatoren für eine Roboterhand und dergleichen Download PDF

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Description

  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gelenkmechanismus, der in einer Fingereinheit und dergleichen einer Roboterhand verwendet wird, die sich in der Luft bewegende Gegenstände oder dergleichen mit hoher Geschwindigkeit exakt greifen kann; im Spezielleren betrifft die vorliegende Erfindung einen Gelenkmechanismus, bei dem ein Antriebsmoment einer Gelenkachse erhöht werden kann, ohne dass eine Abmessung in einer zu der Gelenkachse orthogonalen Richtung größer wird.
  • 2. Beschreibung des einschlägigen Standes der Technik
  • Fingereinheiten, die bei Roboterhänden verwendet werden, besitzen üblicherweise gelenkige Konstruktionen, wobei Aktuatoren, die klein und leicht sind, hohes Drehmoment aufweisen und Fingergelenke mit einem hohen Maß an Genauigkeit antriebsmäßig bewegen können, erforderlich sind, damit diese gelenkig ausgebildeten Gelenkeinheiten Gegenstände rasch und exakt greifen, halten sowie werfen können. Die Ausbildung eines derartigen Aktuators erfordert einen Motor, der zum unmittelbaren Erzeugen eines maximalen Drehmoments bei hohen Geschwindigkeiten innerhalb der Abmessungen der Finger in der Lage ist, ein Untersetzungsräderwerk mit minimalem Spiel bei hohem Untersetzungsverhältnis sowie einen Präzisionscodierer. Derartige Aktuatoren sind jedoch im Handel nicht erhältlich, und es gibt auch keine zugehörigen Produkte, die als Konstruktionselemente zum Erfüllen von derartigen Spezifikationen verwendet werden könnten. Im Spezielleren ist das momentane maximale Ausgangsmoment eines Servomotors nicht ausreichend, ein Untersetzungsräderwerk weist ein hohes Spiel von nicht weniger als 1° an der Ausgangsachse auf, selbst wenn es mehrstufige Planetenräder besitzt, und es sind keine Produkte verfügbar, die ausreichend klein und leicht sind und eine ausreichend hohe Auflösung für einen Codierer aufweisen.
  • Zum Umwandeln einer Rotationsbewegung, die von einer Drehausgangswelle eines Aktuators in einer gelenkig ausgebildeten Fingereinheit ausgegeben wird, in eine Drehbewegung einer dazu orthogonalen Gelenkachse werden ferner beim Stand der Technik Kombinationen aus Schrauben und Verriegelungsgliedern/Ritzeln, Kurbelmechanismen, Schneckenrädern, Drähten, Seilscheiben und dergleichen verwendet. Alle diese Einrichtungen haben jedoch den Nachteil, dass sie die Abmessungen und die Masse der Gelenke erhöhen, die Schaltgeschwindigkeit zwischen Vorgängen unzulänglich machen sowie noch weitere Probleme verursachen. Die Verwendung eines regulären Kegelrads beinhaltet ebenfalls Probleme hinsichtlich Spiel und einer glatten Drehbewegung.
  • In der JP-A 2004-122339 haben die Erfinder et al. eine gelenkige Fingereinheit für eine Roboterhand vorgeschlagen, die auf eine Lösung derartiger Probleme abzielt. Die 3 und 4 zeigen eine Draufsicht bzw. eine Schnittdarstellung der in dieser Schrift offenbarten gelenkigen Fingereinheit. Wie in diesen Zeichnungen gezeigt ist, besitzt eine gelenkige Fingereinheit 1 einen Befestigungsflansch 2, einen an diesem Befestigungsflansch 2 angebrachten Aktuator 3 sowie eine gelenkige Fingerhauptkörpereinheit 5, die mit einer Drehausgangswelle 4 des Aktuators 3 verbunden ist. Die Fingerhauptkörpereinheit 5 ist gebildet aus einem Fingerbasisgelenkteil 6, der mit einem vorderen Ende der Drehausgangswelle 4 des Aktuators 3 verbunden ist, einem Fingerbasisteil 7, der mit einem vorderen Ende des Fingerbasisgelenkteils 6 verbunden ist, einem Fingerspitzengelenkteil 8, der mit einem distalen Ende des Fingerbasisteils 7 verbunden ist, sowie aus einem Fingerspitzenteil 9, der mit dem vorderen Ende des Fingerspitzengelenkteils 8 verbunden ist.
  • Der säulenförmige Aktuator 3 weist nach vorne, wobei ein vorderer Endbereich von diesem in einem Rahmen 2a mit kreisförmiger Öffnung des Befestigungsflansches 2 in seiner Position festgelegt ist, und die Drehausgangswelle 4 ragt von einer vorderen Endfläche von diesem durch den Rahmen 2a mit kreisförmiger Öffnung hindurch nach vorne. Ein Antriebskegelrad 11 ist auf einem distalen Ende der Drehausgangswelle 4 koaxial festgelegt.
  • Ein Paar fingerbasisseitige Lagergehäuseteile 2b, 2c verlaufen parallel zueinander von einem oberen und einem unteren Ende einer vorderen Oberfläche des Befestigungsflansches 2 weg über sowie unter dem Antriebskegelrad 11. Ein oberes Kugellager 12 und ein unteres Kugellager 13 sind jeweils derart angebracht, dass sie sich in koaxialen Positionen an den distalen Enden dieser fingerbasisseitigen Lager gehäuseteile 2b, 2c befinden, die sich weiter nach vorne erstrecken als das Antriebskegelrad 11. Diese Kugellager 12 und 13 erlauben das Abstützen einer fingerbasisseitigen Gelenkachse 14 in einer zu einer Axialrichtung der Drehausgangswelle 4 orthogonalen Richtung oder, bei dem vorliegenden Beispiel, rechtwinkligen Richtung, wobei das obere und das untere Ende drehbar sind.
  • Ein angetriebenes Kegelrad 15 ist an einer äußeren peripheren Fläche an der Oberseite der Gelenkachse 14 in Axialrichtung koaxial in seiner Position festgelegt, und dieses angetriebene Kegelrad 15 kämmt mit dem Antriebskegelrad 11. Eine ringförmige Erhebung 16a eines Verbindungselements 16 ist in Axialrichtung der Gelenkachse 14 in der Mitte in seiner Position festgelegt. Das Verbindungselement 16 besitzt die ringförmige Erhebung 16a, einen Halsbereich 16b, der sich von der ringförmigen Erhebung 16a nach vorne erstreckt, sowie einen gegabelten Bereich 16c, der sich von einem distalen Ende des Halsbereichs 16b in einer U-Form nach vorne erstreckt. Eine zylindrische basisseitige Abdeckung 17 ist mit dem gegabelten Bereich 16c koaxial verbunden.
  • Somit ist der mit dem vorderen Ende der Drehausgangswelle 4 des Aktuators 3 gekoppelte Fingerbasisgelenkteil 6 gebildet aus dem oberen und dem unteren fingerbasisseitigen Lagergehäuseteil 2b, 2c, dem oberen und dem unteren Kugellager 12 und 13, der fingerbasisseitigen Gelenkachse 14, dem fingerbasisseitigen angetriebenen Kegelrad 15 sowie dem fingerbasisseitigen Verbindungselement 16. Weiterhin ist der Fingerbasisteil 7 aus der zylindrischen basisseitigen Abdeckung 17 gebildet, die mit dem gegabelten Bereich 16c des fingerbasisseitigen Verbindungselements 16 verbunden ist.
  • Ferner weisen der Fingerspitzengelenkteil 8 und der Fingerspitzenteil 9, der mit dem distalen Ende des Fingerbasisteils 7 verbunden ist, die gleiche Konstruktion wie der fingerbasisseitige Gelenkteil 6 und der Fingerbasisteil 7 auf. Im Spezielleren ist ein zweiter Aktuator 21 in dem hohlen Teil der basisseitigen Abdeckung 17 koaxial angebracht, und ein vorderes Ende dieses Aktuators 21 ist durch einen ringförmigen Flansch 22 drehbar abgestützt, der in der gleichen Weise in dem hohlen Teil der basisseitigen Abdeckung 17 angebracht ist. Eine äußere Umfangsfläche dieses ringförmigen Flansches 22 ist an einer inneren Umfangsfläche der basisseitigen Abdeckung 17 befestigt.
  • Eine Drehausgangswelle 23 des Aktuators 21 ragt koaxial nach vorne durch einen hohlen Teil des ringförmigen Flansches 22, und ein fingerspitzenseitiges Antriebskegelrad 24 ist an einem distalen Ende von diesem koaxial festgelegt. Ein Paar fingerspitzenseitige Lagergehäuseteile 22a, 22b erstreckt sich parallel zueinander von einem oberen und einem unteren Ende einer vorderen Oberfläche des ringförmigen Flansches 22 weg über die Oberseite und den Boden des Antriebskegelrads 24. Ein oberes Kugellager 25 und ein unteres Kugellager 26 sind an distalen Enden der fingerspitzenseitigen Lagergehäuseteile 22a, 22b angebracht, die weiter nach vorne ragen als das Antriebskegelrad 24, so dass sich die Kugellager in koaxialen Positionen befinden. Diese Kugellager 25 und 26 gestatten das Abstützen einer fingerspitzenseitigen Gelenkachse 27 in einer zu einer Axialrichtung der Drehausgangswelle 23 orthogonalen Richtung oder, bei dem vorliegenden Beispiel, rechtwinkligen Richtung, wobei sich das obere und das untere Ende in einem drehbaren Zustand befinden.
  • Ein angetriebenes Kegelrad 28 ist an einer äußeren Umfangsfläche oben an der Gelenkachse 27 in Axialrichtung koaxial festgelegt, und dieses angetriebene Kegelrad 28 kämmt mit dem Antriebskegelrad 24. Eine ringförmige Erhebung 29a eines fingerspitzenseitigen Verbindungselements 29 ist mittig in der Axialrichtung des angetriebenen Kegelrads 28 in seiner Position festgelegt. Das Verbindungselement 29 besitzt die ringförmige Erhebung 29a, einen Halsbereich 29b, der sich von der ringförmigen Erhebung 29a nach vorne erstreckt, sowie einen gegabelten Bereich 29c, der sich in U-förmiger Weise von einem distalen Ende des Halsbereichs 29b nach vorne erstreckt. Eine zylindrische fingerspitzenseitige Abdeckung 30, deren distales Ende in halbkugelförmiger Weise abgeschlossen ist, ist mit dem gegabelten Bereich 29c koaxial verbunden.
  • Bei der gelenkigen Fingereinheit 1 wird die Drehbewegung der Drehausgangswelle 4 über das Paar der Kegelräder 11 und 15 in eine Drehbewegung der Gelenkachse 14 umgewandelt, und das Verbindungselement 16, das an dem einen Ende an der Gelenkachse 14 festgelegt ist, dreht sich über einen Winkelbereich von 90° oder mehr nach links und rechts um die Gelenkachse 14. Die Gelenkteile 6 und 8 lassen sich derart steuern, dass sie sich um einen Winkel von 90° oder mehr nach vorne und hinten oder nach links und nach rechts biegen lassen, und es lässt sich ein leichter, schneller und äußerst exakter künstlicher Finger erzielen, der in der Lage ist, verschiedene Vorgänge auszuführen.
  • Die Aktuatoren 3 und 21 besitzen einen Servomotor mit hoher Geschwindigkeit, hohem maximalen Drehmoment und kurzer zeitlicher Abstufung auf der Basis einer Wicklung mit hoher Dichte sowie einer Anordnung der Komponenten mit hoher Dichte; eine Wellgetriebeantriebseinheit mit hohem Untersetzungsverhältnis (z. B. 1/50 bis 1/100), kleinen Abmessungen, hohem Drehmoment sowie geringem Spiel; sowie einen kleinen und leichten sowie rasch ansprechenden Codierer mit hoher Auflösung. Ferner werden ölfreie Kegelräder mit minimalem Spiel für die Kegelräder 11, 15, 24 und 28 verwendet. Derartige Kegelräder werden nach dem Schneiden der Zähne einer Oberflächenhärtungsbehandlung unterzogen, es erfolgt eine Läppungsbehandlung unter Verwendung einer Kegelrad-Läppmaschine mit hoher Genauigkeit in einem spielfreien Zustand, eine Zahnoberfläche wird mit einem festen Schmierstoff imprägniert, und die Zahnräder werden derart ausgebildet, dass sie eine spielfreie Bewegung ohne Schmierung ausführen können.
  • Diese spielfreie Bewegungskonstruktion der Kegelräder 11 und 15 sowie der Kegelräder 24 und 28, die bei den Gelenkteilen verwendet werden, ist aus Federplatten gebildet. Zum Beispiel sind in dem fingerbasisseitigen Gelenk 6 Federplatten 31 und 32 zum Aufbringen von Axialdruck, der das Ausmaß der axialen Verschiebung in der Gelenkachse 14 in Richtung eines konischen Zentrums der Kegelräder begrenzt, an einer oberen Oberfläche des oberen Kugellagers 12 und einer unteren Oberfläche des unteren Kugellagers 13 angebracht, an denen das obere und das untere Ende der Gelenkachse 14 drehbar abgestützt sind. Federplatten 33 und 34 mit einer ähnlichen Funktion sind in der gleichen Weise in dem fingerspitzenseitigen Gelenkteil 8 angebracht.
  • Ein weiterer Gelenkmechanismus ist aus der US-A-6,658,962 bekannt, der zwei Aktuatoren aufweist, die an einem Abstützelement angebracht sind und entlang der Mittenlinie einer Gelenkachse mittels zwei Antriebskegelrädern parallel wirken, die mit zwei angetriebenen Kegelrädern kämmen.
  • Kurzbeschreibung der Erfindung
  • Bei einem Gelenkmechanismus für eine Roboterhand und dergleichen gemäß der JP-A-2004-122339 ist es als ein Verfahren zum Steigern des Drehmoments von Gelenkachsen allgemein üblich, eine höhere Größe (Modellzahl) für einen Motor und ein Untersetzungsräderwerk zu verwenden, die einen Aktuator bilden. Ein Motor und ein Untersetzungsräderwerk mit einer höheren Modellzahl weisen jedoch normalerweise auch größere Außendurchmesserabmessungen auf. Daher werden die Abmessungen des Gelenkmechanismus an sich unweigerlich größer.
  • Eine Vergrößerung der Abmessungen des Gelenkmechanismus ist nicht bevorzugt, da dann auch ein Durchmesser oder eine Dicke der Fingereinheiten der Roboterhand größer wird, in die diese Mechanismen integriert sind. Im Spezielleren gibt es gelegentlich keinen zusätzlichen Raum in einer horizontalen Breitenrichtung orthogonal zu der Gelenkachse in dem Gelenkmechanismus. Selbst wenn zusätzlicher Montageraum in einer vertikalen Richtung (Axialrichtung) der Gelenkachse vorhanden ist, kann in diesem Fall kein großer Aktuator verwendet werden, da Einschränkungen hinsichtlich des Montageraums in der Breitenrichtung vorhanden sind, und es ist schwer, ein erforderliches Antriebsmoment zu erzielen.
  • Ferner ist bei dem Gelenkmechanismus mit zwei Aktuatoren, wie er in der US-A-6,658,962 offenbart ist, zusätzlicher Raum für den Kraftübertragungsmechanismus erforderlich.
  • Ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Gelenkmechanismus für eine Roboterhand und dergleichen, bei dem ein Antriebsmoment einer Gelenkachse gesteigert werden kann, und zwar insbesondere ohne gleichzeitige Vergrößerung der Abmessungen in einer zu der Gelenkachse orthogonalen Richtung.
  • Mittel zum Erreichen der Zielsetzungen
  • Zum Erreichen der vorstehenden sowie weiterer Ziele besitzt ein Gelenkmechanismus für eine Roboterhand und dergleichen gemäß der vorliegenden Erfindung eine Gelenkachse, ein Abstützelement zum Abstützen der Gelenkachse in drehbarer Weise um eine Mittenlinie von dieser, ein Drehelement, das mit der Gelenkachse verbunden ist und sich zusammen mit der Drehung der Gelenkachse drehen kann, zumindest einen ersten und einen zweiten Aktuator, die an dem Abstützelement angebracht sind, zumindest ein erstes und ein zweites angetriebenes Kegelrad, die an der Gelenkachse in feststehender, koaxialer Weise angebracht sind, ein erstes Antriebskegelrad, das mit einer Drehausgangswelle des ersten Aktuators koaxial verbunden ist und das mit dem ersten angetriebenen Kegelrad kämmt, und ein zweites Antriebskegelrad, das mit einer Drehausgangswelle des zweiten Aktuators koaxial verbunden ist und das mit dem zweiten angetriebenen Kegelrad kämmt; wobei der erste und der zweite Aktuator parallel zu der Mittenlinie der Gelenkachse angeordnet sind.
  • Bei einer typischen Konfiguration der vorliegenden Erfindung weist das Abstützelement einen Befestigungsrahmen zum Befestigen des ersten und des zweiten Aktuators sowie ein Paar Abstützarme auf, die sich parallel zueinander von beiden Enden des Befestigungsrahmens weg erstrecken. Ferner stützen distale Enden dieser Abstützarme die beiden Endbereiche der Gelenkachse über Lager drehbar ab und sind das erste und das zweite angetriebene Kegelrad jeweils an innenseitig von den Lagern der Gelenkachse gelegenen Stellen fest angebracht. Darüber hinaus weist das Drehelement einen Verbindungsarm auf, der mit einem zentralen Bereich der Gelenkachse zwischen den Lagern verbunden ist.
  • Bei der Gelenkkonstruktion für die Roboterhand und dergleichen gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Gelenkachse unter Verwendung von Kegelrädern rotationsmäßig angetrieben, eine Mehrzahl von Aktuatoren ist entlang der Mittenlinienrichtung der Gelenkachse parallel angeordnet, und die Rotationskräfte dieser Aktuatoren können über einen Getriebezug, der aus Kegelrädern gebildet ist, auf die Gelenkachse übertragen werden.
  • Somit kann das Antriebsmoment der Gelenkachse durch gleichzeitiges Antreiben dieser Aktuatoren erhöht werden. Da ferner die Mehrzahl von Aktuatoren parallel zu der Richtung der Gelenkachse angeordnet sind, nimmt die Abmessung in der zu der Gelenkachse orthogonalen Richtung nicht zu, obwohl die Abmessung in Richtung der Gelenkachse zunimmt. Diese Verfahrensweise ist somit extrem nützlich, wenn die Abmessung des Gelenkmechanismus in der Breitenrichtung von diesem nicht erhöht werden kann.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Es zeigen:
  • 1 eine Draufsicht, eine Frontansicht und eine Seitenansicht, gesehen von dem distalen Ende eines Gelenkmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine Schnittdarstellung eines Bereichs, der in 1 entlang einer Linie a-a geschnitten ist;
  • 3 eine Draufsicht unter Darstellung eines Beispiels einer gelenkigen Fingereinheit; und
  • 4 eine Längsschnittdarstellung der gelenkigen Fingereinheit der 3.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
  • Beispiele eines Gelenkmechanismus für eine Roboterhand und dergleichen gemäß der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • 1 zeigt eine Draufsicht, eine Frontansicht und eine Seitenansicht, gesehen von dem distalen Ende und unter Darstellung des Gelenkmechanismus einer Fingereinheit in einer Roboterhand, und 2 zeigt eine Schnittdarstellung eines Bereichs, der in 1 entlang der Linie a-a geschnitten ist.
  • Ein Gelenkmechanismus 100 des vorliegenden Beispiels weist eine zylindrische, vertikal verlaufende, senkrechte Gelenkachse 101 auf, und die senkrechte Gelenkachse 101 ist durch einen Abstützhalter 102 drehbar abgestützt. Der Abstützhalter 102 weist einen Befestigungsrahmen 103 sowie ein Paar aus einem oberen und einem unteren Abstützarm 104 und 105 auf, die sich von einem oberen und einem unteren Bereich des Befestigungsrahmens 103 horizontal nach vorne erstrecken. Lager 106 und 107 sind an distalen Endbereichen dieser Abstützarme 104 und 105 horizontal angebracht, und die senkrechte Gelenkachse 101 ist über die se Lager 106 und 107 drehbar abgestützt. In dem Befestigungsrahmen 103 des Abstützhalters 102 sind eine erste und eine zweite kreisförmige Halterung 103A und 103B oben und unten in diesem ausgebildet (in Richtung einer Mittenlinie 101A der senkrechten Gelenkachse 101). Ein vorderer Endbereich eines ersten Aktuators 110 ist in die obere erste Halterung 103A von einer Rückseite her eingesetzt sowie mit dieser verbunden und festgelegt. Ein vorderer Endbereich eines zweiten Aktuators 120 ist in die untere zweite Halterung 103B von einer Rückseite her eingesetzt sowie mit dieser verbunden und festgelegt.
  • Ein drehbarer Halter bzw. Drehhalter 130, der an einer Vorderseite der senkrechten Gelenkachse 101 angeordnet ist, ist mit dieser verbunden und auf ihr festgelegt. Der Drehhalter 130 weist einen Verbindungsarm 131 sowie ein Paar Befestigungsarme 132 und 133 auf, die vertikal gegabelt sind, so dass sie sich von einem vorderen Ende des Verbindungsarms 133 parallel zueinander nach vorne erstrecken. Der Verbindungsarm 133 ist mit einem vertikal zentralen Bereich der senkrechten Gelenkachse 101 verbunden und an dieser festgelegt. Daher dreht sich der Drehhalter 130 gemeinsam mit der Drehbewegung der senkrechten Gelenkachse 101 nach links und nach rechts um die Mittenlinie 101A von dieser.
  • Der erste und der zweite Aktuator 110 und 120 sind in dem Abstützhalter 102 derart angebracht, dass Achsenlinien 110A und 120A von diesen von der Mittenlinie 101A der senkrechten Gelenkachse 101 nach hinten weisen und in einer orthogonalen Richtung (horizontalen Richtung) dazu verlaufen. Der erste Aktuator 110 besitzt einen koaxial verbundenen Motor 111 und ein Untersetzungsräderwerk 112, wobei eine untersetzende Drehausgangswelle 113 des Untersetzungsräderwerks 112 von der ersten Halterung 103A des Abstützhalters 102 nach vorne ragt, und ein erstes Antriebskegelrad 114 ist mit einem distalen Ende von diesem koaxial verbunden und in seiner Position festgelegt. Der zweite Aktuator 120 besitzt die gleiche Konfiguration mit einem koaxial verbunden Motor 121 und einem Untersetzungsräderwerk 122, wobei eine Untersetzungs-Drehausgangswelle 123 des Untersetzungsräderwerks 122 von der zweiten Halterung 103B des Abstützhalters 102 nach vorne ragt und ein zweites Antriebskegelrad 124 mit einem distalen Ende von dieser koaxial verbunden und in seiner Position festgelegt ist.
  • Ein erstes angetriebenes Kegelrad 141 und ein zweites angetriebenes Kegelrad 142 sind in koaxialer Weise an innenseitig von dem oberen und dem unteren Lager 106 und 107 der senkrechten Gelenkachse 101 gelegenen Stellen fest angebracht. Das erste angetriebene Kegelrad 141 kämmt mit dem ersten Antriebskegelrad 114, und das zweite angetriebene Kegelrad 142 kämmt mit dem zweiten Antriebskegelrad 124.
  • Bei dem Gelenkmechanismus 100 mit dieser Konfiguration ist der Abstützhalter 102 in seiner Position festgelegt, und wenn der erste und der zweite Aktuator 110 und 120 in diesem Zustand rotationsmäßig angetrieben werden, kann die senkrechte Gelenkachse 101 durch die beiden Aktuatoren 110 und 120 rotationsmäßig angetrieben werden. Wenn sich die senkrechte Gelenkachse 101 dreht, dreht sich der Drehhalter 130, der mit dieser fest verbunden ist, ausgehend von einer neutralen Stellung in der Darstellung nach links und nach rechts.
  • Der Gelenkmechanismus 100 des vorliegenden Beispiels kann z. B. bei dem Fingerspitzengelenkteil 8 in der Fingereinheit 1 einer Roboterhand verwendet werden, wie diese in den 3 und 4 gezeigt ist. in diesem Fall sind die beiden Aktuatoren 110 und 120 in dem Fingerbasisteil 7 angebracht, und der Fingerspitzenteil 9 wird durch diese beiden Aktuatoren 110 und 120 rotationsmäßig bewegt. Auf diese Weise ist es möglich, den Fingerspitzenteil 9 mit einem Antriebsmoment rotationsmäßig zu bewegen, das im Wesentlichen das 2-fache im Vergleich zu dem Fall beträgt, in dem der Fingerspitzenteil 9 durch einen einzigen Aktuator rotationsmäßig bewegt wird, wie dies in den 3 und 4 gezeigt ist. Ferner nehmen die horizontalen Abmessungen der Gelenkachse nicht zu, obwohl die Abmessungen des Gelenkmechanismus in der vertikalen Richtung der Gelenkachse zunehmen. Der Gelenkmechanismus des vorliegenden Beispiels kann somit zum Erhöhen des Antriebsmoments der Gelenkachse verwendet werden, wenn kein zusätzlicher Montageraum in der horizontalen Richtung vorhanden ist. Da zwei Aktuatoren vorhanden sind, ist es ferner möglich, die Konfiguration derart auszubilden, dass der Antrieb des Fingerspitzenteils 9 durch den anderen Aktuator sichergestellt wird, wenn einer der Aktuatoren 110 und 120 ausfällt.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Beispiel sind zwei Aktuatoren vorhanden, jedoch kann der Gelenkmechanismus der vorliegenden Erfindung auch verwendet werden, wenn drei oder mehr Aktuatoren vorgesehen sind. Es versteht sich auch, dass der Gelenkmechanismus der vorliegenden Erfindung in einer anderen Vorrichtung als einer gelenkigen Fingereinheit mit der in den 3 und 4 dargestellten Konstruktion verwendet werden kann.

Claims (2)

  1. Gelenkmechanismus (100) für eine Roboterhand und dergleichen, aufweisend: eine Gelenkachse (101); ein Abstützelement (102) zum Abstützen der Gelenkachse (101) in drehbarer Weise um eine Mittenlinie (101A) von dieser; ein Drehelement (130), das mit der Gelenkachse (101) verbunden ist und sich zusammen mit der Drehung der Gelenkachse (101) um die Mittenlinie (101A) drehen kann; zumindest einen ersten und einen zweiten Aktuator (110, 120), die an dem Abstützelement (102) angebracht sind; zumindest ein erstes und ein zweites angetriebenes Kegelrad (141, 142), die an der Gelenkachse (101) in feststehender, koaxialer Weise angebracht sind; ein erstes Antriebskegelrad (114), das mit einer Drehausgangswelle des ersten Aktuators (110) koaxial verbunden ist und das mit dem ersten angetriebenen Kegelrad (141) kämmt; und ein zweites Antriebskegelrad (124), das mit einer Drehausgangswelle des zweiten Aktuators (120) koaxial verbunden ist und das mit dem zweiten angetriebenen Kegelrad (142) kämmt; wobei der erste und der zweite Aktuator (110, 120) parallel entlang der Mittenlinie (101A) der Gelenkachse (101) angeordnet sind.
  2. Gelenkmechanismus für eine Roboterhand und dergleichen nach Anspruch 1, wobei das Abstützelement (102) einen Befestigungsrahmen (103) zum Befestigen des ersten und des zweiten Aktuators (110, 120) sowie ein Paar Abstützarme (104, 105) aufweist, die sich parallel zueinander von beiden Enden des Befestigungsrahmens weg erstrecken; wobei distale Enden der Abstützarme (104, 105) die beiden Endbereiche der Gelenkachse (101) über Lager (106, 107) drehbar abstützen; wobei das erste und das zweite angetriebene Kegelrad (141, 142) jeweils an innenseitig von den Lagern (106, 107) der Gelenkachse (101) gelegenen Stellen fest angebracht sind; und wobei das Drehelement (130) einen Verbindungsarm (131) aufweist, der mit einem zentralen Bereich der Gelenkachse (101) zwischen den Lagern (106, 107) der Gelenkachse (101) verbunden ist.
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