DE976882C

DE976882C - Ferngesteuerter Manipulator

Info

Publication number: DE976882C
Application number: DEW6941A
Authority: DE
Inventors: Arthur Homer Youmans
Original assignee: General Mills Inc
Current assignee: General Mills Inc
Priority date: 1950-10-16
Filing date: 1951-10-17
Publication date: 1964-09-17
Also published as: FR1050374A; GB706361A; US2861699A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 17. SEPTEMBER 1964

W6₉₄i XI135b

ist in Anspruch genommen

Die Erfindung betrifft einen ferngesteuerten Manipulator mit an einem Träger hängenden, gemeinsam um eine vertikale Achse drehbaren, unab^ hängig voneinander antreibbaren Lenkerteilen, die dem Arm und der Hand eines Menschen entsprechen, wobei die Hand um eine in ihrer Längsrichtung liegende Achse drehbar und mit Haltefingern versehen ist.

Untersuchungen, besonders auf den Gebieten der Kernspaltung, der Chemie, der Explosivstoffe, bei gesundheitsschädigenden biologischen Arbeiten usw., haben einen Bedarf an Verfahren und Geräten zur Ausführung von Experimenten oder Ausführung von Arbeiten an Stellen, die von der Bedienungsperson entfernt sind, geschaffen, damit die Bedienungsperson nicht schädlichen Wirkungen, wie beispielsweise radioaktiver Strahlung, Giften, Gasen, Explosionen usw., ausgesetzt ist. Bei dem bisherigen Stand der Technik hat man dieser Forderung entweder durch Anwendung von außerordentlich spezialisierten Fernsteuermechanismen oder durch Ausbildung von mechanisch gesteuerten Handhabungsvorrichtungen zu begegnen versucht, die durch oder über eine Schutzwand durch Anwendung geeigneter mechanischer Zwischenstücke bedient werden konnten, wobei man Spiegel oder Periskope zur Beobachtung der Arbeiten benutzte. Solche Vorrichtungen sind mit einigem Erfolg angewendet worden, aber es hat sich herausgestellt, daß sie in ihrer Beweglichkeit beschränkt waren, und infolge-

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dessen sind die Arbeiten, die mit solchen Vorrichtungen ausgeführt werden können, sehr beschränkt. Infolge der Beschränkung der Bewegungsfreiheit ist diesei bisher bekannte Art der Vorrichtungen ungeeignet zum Arbeiten, indem sie es einer Bedienungsperson im wesentlichen unmöglich macht, die Bewegungen des Manipulators mit denen seiner Hand in Übereinstimmung zu bringen.

Es ist bereits ein Manipulator bekannt, der teilweise durch direkte mechanische Verbindung mit der Bedienungsperson und teilweise durch elektrische Motoren gesteuert wird. Er besteht in der Hauptsache aus einem großen Rahmen in der Form eines umgekehrten U, der den Oberteil einer zwisehen der Bedienungsperson und dem Manipulator eingeschalteten Schutzwand überbrückt. Die an der dem Manipulator entgegengesetzten Seite der Schutzwand befindliche Bedienungsperson bewegt ein Ende des U-Rahmens, und der Manipulator bewegt sich entsprechend. Eine solche Vorrichtung ist notwendigerweise etwas komplizierter als ein starrer Rahmen, weil die Bewegungen der Bedienungsperson am entfernten Ende des Gerätes mittels eines einzigen langen, senkrechten Teiles sinngemäß reproduziert werden müssen, das beschränkte Längs- und Drehbewegung ausführen kann. Jede Längsbewegung des Gerätes wird von Hand durch direkte mechanische Verbindung zwischen dem Manipulator und der Bedienungsperson ausgeführt. Drehung der Hand des Manipulators um ihre eigene Achse und Drehung um ein dem menschlichen Handgelenk entsprechendes Gelenk wird durch einen Elektromotor ermöglicht. Das Schließen der Finger der Hand des Manipulators wird durch ein Pedal hydraulisch gesteuert.

Es ist offensichtlich, daß dieser Manipulator nicht über große Entfernungen eingesetzt werden kann, weil sich teleskopartig ineinandergeschobene Verbindungsrohre zwischen den Bedienungsmitteln und den arbeitenden Manipulatorteilen nicht ohne weiteres auf große Entfernung ausziehen lassen. Nachteilig ist bei dem bekannten Manipulator auch noch, daß er mit einer größeren Anzahl von Seilzügen arbeitet, die eine Verdrillung erleiden können, wenn eine Rotation mit den Bedienungsmitteln ausgeführt wird. Eine solche Verdrillung begrenzt zwangläufig die Möglichkeiten.

Um die Nachteile der bisher bekanntgewordenen

ferngesteuerten Manipulatoren auszuschalten und ein verbessertes Gerät zu schaffen, welches von einem entfernten Ort betätigt werden kann und bezüglich seiner Arbeitsmöglichkeiten nicht den genannten Beschränkungen unterliegt, wird der Manipulator erfindungsgemäß so ausgebildet, daß der Träger mit den Lenkerteilen in einem Gestell um eine vertikale Achse drehbar ist, daß der Arm ein über seine gestreckte Lage hinaus drehbares Ellbogengelenk mit zum Schulter- und Handgelenk paralleler Achse aufweist und daß der Arm und die Hand bzw. die durch Gelenke verbundenen Teile durch Motoren antreibbar sind.

Zur Betätigung des Manipulators, dessen Arbeitsgeschwindigkeit einstellbar ist, eignet sich vorzugs weise eine Bedienungseinrichtung mit einer horizontalen Stütze für den Unterarm des Bedienenden, die den Bewegungen des Armes durch Schwenken um eine vertikale und eine horizontale, zur Längsrichtung des Armes senkrechte Achse folgen kann und die eine Steuereinheit trägt, die um eine in der Längserstreckung des Unterarmes liegende Achse drehbar ist und von den Fingern des Bedienenden erreichbare Schalter aufnimmt, wobei durch die Bewegungen der Armstütze und der Steuereinheit Schalt- und Steuergeräte verstellbar sind, welche die Glieder des Manipulators entsprechend den Bewegungen des Armes des Bedienenden steuern.

Der erfindungsgemäße Manipulator kann Arbeiten mit jeder Geschwindigkeit und in jeder Weise ausführen, die von der Bedienungsperson ausgewählt werden, und jede Arbeit kann mit dem Maß von Präzision gesteuert werden, das die Bedienungsperson wünscht, indem die Geschwindigkeit der unabhängigen, in ihrem jeweiligen Spielraum beweglichen Teile unabhängig vermindert bzw. gesteigert wird. Da jeder der beweglichen Teile des ■erfindungsgemäßen Manipulators unabhängig bewegt werden kann, lassen sich schwierige Arbeiten ausführen, indem ein Teil zu einer Zeit stark um seine Schwenkachse bewegt wird, während der alle anderen beweglichen Teile der Vorrichtung selbsttätig verhältnismäßig fest bleiben.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist außerordentlich beweglich, indem die Hand des Manipulators mit Greiferelementen versehen ist, welche nach der Lage des zu bearbeitenden Gegenstandes in bezug auf die Drehachse der Hand eingestellt werden können. So kann man z. B. beim Gießen den Rand des Gefäßes festhalten, während man das Gefäß selbst dreht, oder beim Halten eines Schraubenziehers kann man den Schaft in einem Schraubenschlitz während der Umdrehung des Schraubenziehers halten. Dies ist durch Einstellung der Spannweite der Hand möglich, indem ein Satz von Klauen, die einem beweglichen Daumen gegenüber- tos stehen, derart bewegt wird, daß der zu handhabende Gegenstand zur Drehachse der Hand ausgerichtet wird. Zur Betätigung der Greiferklauen der Hand sind Anordnungen vorgesehen, durch welche mit den Klauen jeder gewünschte Druck auf den erfaßten Gegenstand nach dem Willen der Bedienungsperson ausgeübt werden kann.

Die den Arm des Manipulators bildenden Teile sind mit genügender Bewegungsfreiheit ausgestattet, so daß der Arm nicht nur jede Stelle in seinem Arbeitsraum erreichen kann, sondern auch an jeder Stelle von jeder Richtung und bei Neigung der Hand in jeden gewünschten Winkel gelangen kann. Der Manipulator kann beispielsweise einen Becher so ergreifen, daß seine Gießtülle in der riehtigen Lage ist, er kann einen Sperrhahn drehen, wozu es nötig ist, daß die Annäherung an seine Drehachse genau bemessen wird; und bei besonders gestalteten Flächen kann der Manipulator durch jeden irgendwie zugänglichen Weg bewegt werden.

Ein weiterer Vorteil, den der Manipulator nach der Erfindung gegenüber den bisher bekannten hat, Hegt in der Tatsache, daß bei Fernausübung von Arbeiten, wie beispielsweise chemischen Experimenten, welche die Handhabung zahlreicher Stücke von Geräten erfordern, kein besonders entwickelter Zusatz zur Vorrichtung vor jedem Experiment benötigt wird. Der Manipulator kann seinen eigenen Apparat herrichten. Dies ist so aus den obigen

ίο Gründen und auf Grund der Tatsache, daß er als Ganzes leicht zu jedem Teil des gewünschten. Arbeitsbereiches befördert werden kann, wie beispielsweise durch ein Fahrgestell, so daß ihm ein großer Raum zugänglich ist und er Arbeiten von unbegrenzter Verschiedenheit ausführen kann. Tatsächlich ist der Manipulator in der Lage, sich selbst in Gefahrenzonen oder aus diesen heraus zu begeben, z. B. durch eine Tür hinauszugelangen, um mit Ergänzungs- oder Ersatzteilen für die Arbeit

ao versehen oder Verstellungen oder Reparaturen unterzogen zu werden.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Hand automatisch in einer Ebene gehalten wird, während eine Reihe von schwierigen Bewegungen ausgeführt werden, wie beispielsweise das Aufheben eines mit Flüssigkeit gefüllten Bechers und das Heben dieses Bechers auf jede gewünschte Höhe im Bereich des Manipulatorarms, das Vorstrecken oder Zurückziehen von bzw. zu einer gegebenen Stelle, während der Becher gehoben oder heruntergelassen wird, ohne den Becher zu kippen. Die Möglichkeit, mit einem erfaßten Gegenstand weitausladende Bewegungen auszuführen, während die Hand in Bezug zur Waagerechten in ihrer Stellung verbleibt, ist für manche Arbeiten und zu deren Sicherheit sehr wesentlich. Die Stellung der Manipulatorhand ist sowohl in bezug auf die Waagerechte als auch in bezug auf ihre eigene Längsachse verstellbar. Wenn jedoch diese Einstellungen nicht bewußt verändert werden, verbleibt die Hand des Manipulators in ihrer ursprünglichen Lage, ohne Rücksicht auf die Bewegung der anderen Teile des Armes der Vorrichtung in Bezug zueinander bzw. zum Ganzen. Diese Unabhängigkeit der Bewegung wird durch die vorgeschlagene Anordnung der Teile verwirklicht, durch die die Teile für sich oder gleichzeitig bewegt werden können, während sie eine gewollte gegenseitige Stellung zueinander einnehmen.

Eine weitere Möglichkeit des erfindungsgemäßen Manipulators liegt darin, durch Anwendung des Fernsehens Arbeiten in größerer Entfernung ausführen zu können. Hierfür wird dann innerhalb des Manipulatorarbeitsbereiches eine Fernsehkamera und im Blickfeld der Bedienungsperson ein Fernsehempfänger angeordnet. So kann ein einziger Beobachter sowohl eine Mehrzahl von verschiedenen laufenden Verfahren, die gleichzeitig in getrennt voneinander liegenden Orten durchgeführt werden, überwachen und steuern als auch viele weniger schwierige Arbeiten ausführen.

In den Zeichnungen sind bevorzugte Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Manipulators beispielsweise veranschaulicht. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. ι eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Manipulators mit Übertragungsmittel, Steuervorrich- tung und Bedienungsperson an der Steuervorrichtung,

Fig. 2 eine Darstellung einer abgeänderten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Manipulators, die nur insofern von der in Fig. 1 dargestellten abweicht, als hier die Bedienungsperson an einer Seite eines undurchsichtigen Strahlenfängers sitzt und der Manipulator an der entgegengesetzten Seite angeordnet ist, wobei die Bedienungsperson mittels eines Fernsehgerätes die vom Manipulator ausgeführten Arbeitsgänge überwacht,

Fig. 3 eine vergrößerte Seitenansicht des Manipulators, teilweise im Schnitt,

Fig. 4 a und 4 b, zusammengesetzt, eine vergrößerte Vorderansicht des Manipulators in einer anderen Stellung als in Fig. 3, teilweise im Schnitt,

Fig. 5 eine vergrößerte Teilvorderansicht der drei Einheiten des Armes vom Manipulator, teilweise im senkrechten Schnitt,

Fig. 6 eine vergrößerte Teilansicht der Verbindung von Elementen, die das freie Ende des Manipulators bilden und im wesentlichen dem Handgelenk und der Hand eines Menschen entsprechen, teilweise im senkrechten Schnitt,

Fig. 7 eine vergrößerte Teildraufsicht der Verbindung von Elementen gemäß Fig. 6, teilweise im Schnitt;

Fig. 8 a und 8 b zeigen die freie Beweglichkeit des Manipulators im Vergleich zu der des menschlichen Arms,

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht der Steuervorrichtung für den Manipulator, wobei mit gestrichelten Linien eine auf ihr liegende Hand und ein Arm einer Bedienungsperson in Arbeitsstellung dargestellt sind,

Fig. 10 einen Schaltplan einer typischen Schaltung für die Ausführung und Regelung der Bewegung eines einzelnen Elements des Manipulators,

Fig. 11 eine vergrößerte Seitenansicht der Steuervorrichtung zur Ausführung und Regelung der Bewegung eines der Elemente des Manipulators in neutraler Lage,

Fig. 12 eine gleiche Ansicht wie Fig. 11, jedoch in betätigter Stellung,

Fig. 13 eine vergrößerte Seitenansicht der Steuervorrichtung, teilweise im senkrechten Schnitt,

Fig. 14 eine vergrößerte Rückansicht der Steuervorrichtung, teilweise im senkrechten Schnitt, bei entferntem Ellbogenanschlag,

Fig. 15 eine vergrößerte Vorderansicht der Steuervorrichtung gemäß Fig. 13, teilweise im senkrechten Schnitt,

Fig. 16 einen Schaltplan zur Veranschaulichung der elektrischen Stromkreise und Elemente zur Betätigung des Manipulators und zur Regelung der Tätigkeit des letzteren,

Fig. 17 eine vergrößerte Draufsicht der Elemente zum Schließen und Unterbrechen des Stromkreises,

welcher die waagerechte Einstellung des Manipu-. lators regelt,

Fig. 18 ein vergrößerter Aufriß der Mittel zum Schließen und Unterbrechen des Stromkreises, der die Drehbewegung derjenigen Elemente des Manipulators regelt, die dem menschlichen Unterarm entsprechen, und

Fig. 19 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, durch welche die Betätigung des Daumens des Manipulators ausgeführt und der Druck für die Anpassung an die Größe eines Objekts ausgeübt werden kann.

In Fig. ι ist schematisch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Manipulators dargestellt, wie sie bei Ausführung eines chemischen Experiments angewendet werden würde, bei dem die Behandlung und das Ausgießen von bzw. aus Testrohren, Bechern und ähnlichen Gegenständen vorgenommen wird. Bei dieser Darstellung befindet sich der Manipulator 10 in einem Raum 11 mit einem Fenster 12, das so ausgebildet ist, daß es eine durchsichtige Trennwand zwischen der Bedienungsperson und dem Manipulator bildet. Diese Trennwand kann aus parallelen dicken Glasscheiben 13 bestehen, die im Abstand voneinander liegen, so daß ein Hohlraum 14 entsteht, der mit einer geeigneten Flüssigkeit gefüllt sein kann. Der Manipulator ist bei dieser Ausführung auf einer Rollbahn gelagert, die aus Schienen 15 und 15' (Fig. 3) besteht, die an der Decke des Raumes 11 aufgehängt sind. Diese Rollbahnen können durch die gesamte Länge des Raumes in einer Richtung parallel zu dem Fenster 12 laufen, oder sie können so angeordnet sein, daß der Manipulator an jede beliebige Stelle des Raumes gelangen kann. Der Manipulator 10 kann durch Stromzuleitungen elektrisch angetrieben werden, die in einem biegsamen Kabel 16 und einer Leitung 17 liegen, Die Leitung 17 führt zu einer Abzweigdose 18, die bei der Steuervorrichtung 19 liegt. Durch Leitungen 20 kann über die Steuervorrichtung 19 und ein biegsames Kabel 21 Strom in die Abzweigdose 18 geführt werden, die ihrerseits die Verbindung zu den Drähten in der Leitung 17 herstellt. Die Steuervorrichtung 19 hat ein Gehäuse 22, das außer seinem Zweck der Unterbringung elektrischer Leiter und Elemente als Sitz für eine Bedienungsperson 23 dienen kann. Eine Bedienungseinrichtung 24 für die Steuerung wird von dem Gehäuse 22 getragen und ist so angeordnet, daß der Arm der Bedienungsperson vom'Ellbogen bis zur Hand einschließlich auf ihr ruht und so mit ihr zusammenarbeitet, daß die Bedienungseinrichtung 24 von ihm bedient werden kann. Die Steuervorrichtung ist vorzugsweise auf Rädern 25 gelagert, die nach Wunsch der Bedienungsperson angetrieben werden können und die Einrichtung so bewegen, daß die Bedienungsperson die vom Manipulator 10 ausgeführten Arbeitsgänge am besten übersehen und regeln kann. Selbstverständlieh können die Räder 25 auf Schienen laufen oder nicht.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform können die Greiferklauen oder -krallen durch pneumatische Mittel betätigt und eingestellt werden. Ein Medium wie Luft zur Betätigung der pneumatischen Mittel kann in einem Tank 26 untergebracht und dem Manipulator 10 durch ein biegsames Rohr 27 zugeführt werden.

Eine abgeänderte Ausführungsform ist in Fig. 2 dargestellt. Diese Ausführungsform weicht von der in Fig. ι dargestellten insofern ab, als hierbei kein durchsichtiger Schirm zwischen der Bedienungsperson 23 und dem Manipulator 10 benötigt wird. Bei dieser Ausführungsform wird die Anwendungsmöglichkeit des Fernsehens ausgenutzt. An der Decke 29 des Raumes 11 ist eine Fernsehkamera 28 befestigt. Selbstverständlich kann die Fernsehkamera 28 so eingerichtet werden, daß sie den Bewegungen des Manipulators 10 durch den Raum folgen kann, indem sie auf geeigneten Rollbahnen angebracht ist, die parallel zu denen liegen, auf welchen der Manipulator 10 läuft. Die Bedienungsperson 23, die gemäß Fig. 2 in der Nähe des Raumes 11 ist, in dem mit dem Manipulator 10 gearbeitet wird, ist mit einem Fernsehempfänger 30 ausgerüstet. Sie könnte auch weit weg vom Raum 11 sein, z. B. sich in einer anderen Stadt befinden. Der Fernsehempfänger 30 und die Steuervorrichtung 19 sind mit geeigneten elektrischen Leitungen versehen, die sie mit der Fernsehkamera 28 und dem Manipulator 10 verbinden.

Wie in Fig. 3 und 4 dargestellt ist, wird das Antriebsgehäuse 10' des Manipulators 10 von einem Gestell 31 getragen, das mit Rädern 32 und 33 versehen ist, welche auf Schienen 15 und 15' laufen. Das Gestell 31 kann in der Form rechteckig und mit vier Rädern versehen sein. Wenigstens eins der auf der Schiene 15 laufenden Räder 32 ist mit einem Zahnkranz versehen, der mit einem Ritzel 34 kämmt. Das Ritzel 34 wird über eine Welle 35 von einem umschaltbaren Elektromotor 36 angetrieben, der seinen Strom auf eine später noch ausführlich beschriebene Weise erhält. Um einen Schlupf zwischen dem getriebenen Rad 32 und der Schiene 15 zu verhindern, ist längs der Schiene und mit deren Seite verbunden eine Zahnstange 37 angeordnet, auf der der von dem Rad 32 getragene oder mit ihr aus einem Stück bestehende Zahnkranz sich abwälzt. Ein auf diese Weise angeordneter Manipulator kann gewünschtenfalls über die ganze Länge auf den Schienen entlangbewegt werden.

Zum Drehen des Manipulators 10 um eine senkrechte Achse ist auf dem Gestell 31 ein großer Zahnkranz 38 angeordnet. Der Zahnkranz 38 ist auf dem Gestell mittels Bolzen 39 befestigt. Er wird vom Gestell 31 durch über die Bolzen 39 geschobene Abstandhalter 40 im Abstand vom Gestell gehalten. Innerhalb des Zahnkranzes 38 befindet sich eine Lagerplatte 41 (Fig. 4 a). Einerseits dient diese Lagerplatte 41 zur Lagerung eines Elektromotors 42, der über ein in einem Gehäuse 43 angeordnetes Getriebe eine Welle 44 antreibt, die ihrerseits ein mit dem Zahnkranz 38 kämmendes Ritzel antreibt. Die Lagerplatte 41 ist, wie dargestellt, oberhalb des Gestells 31 befestigt. Unter dem Ge-

stell ist eine ähnliche Platte 46 vorgesehen, die parallel zur Lagerplatte 41 liegt und durch Ringflansche 47 und 48 sowie einen Kugellagerlaufring 49 mit Kugellager 53 im Abstand von dieser gehalten wird. Der Kugellagerlaufring ist in Ringnuten in den Außenrändern und den einander zugekehrten Flächen der Ringfiansche 47 und 48 gelagert. Die Ringflansche 47 und 48 klemmen den Kugellagerlaufring 49 mittels Bolzen 50 fest. Die Lagerplatte 41 ist mit dem Ringflansch 47 durch Schrauben 51 verbunden. Die Platte 46 ist mit dem Ringflansch 48 durch Schrauben 52 verbunden. Die verbundenen Teile, wie Lagerplatte 41, Ringflansch 47, Kugellagerlaufring 49, Ringflansch 48 und Platte 46, sitzen durch das Kugellager 53 drehbar auf dem Gestell 31. Durch diese Anordnung bewirkt eine Umdrehung des Ritzels 45 durch den Motor 42 eine Drehung der Lagerplatte 41 in Bezug zum Gestell 31. Der Motor 42 ist vorzugsweise ao umschaltbar und wird auf später noch ausführlich beschriebene Weise mit Strom versorgt.

Im Zusammenwirken dienen diese Teile, Platten 41 und 46, Ringflansche 47 und 48 sowie Kugellagerlaufring 49, als Lager für die Arbeitselemente des Manipulators 10. Der Manipulator ist, soweit bisher beschrieben, in der Lage, Längsbewegung auszuführen, indem er auf der von den Schienen 15 und 15' gebildeten Rollbahn entlangläuft, und er kann sich ferner um eine senkrechte Achse drehen und dadurch in jede gewünschte Richtung gebracht werden.

Unten an der Platte 46 des oben beschriebenen Lagers sind Flansche 54 und 55 angebracht, die an ihren unteren Enden Lager 56 bzw. 57 tragen. Eine Welle 58, die dem menschlichen Schultergelenk entspricht, ist in den Lagern 56 und 57 drehbar gelagert. An der Welle 58 ist ein Rahmenwerk befestigt, das dem menschlichen Oberarm entspricht. Dieses Rahmenwerk besteht aus Rohrstücken 59 und 60, die durch Spannschlösser 63 bzw. 64 mit gleichen Rohrstücken 61 und 62 verbunden sind. Das Rahmenwerk wird untereinander und mit einem Schneckenrad 65 durch einen Bügel 66 verbunden, der mit seinen entgegengesetzten Enden die Rohrstücke 59 und 60 umgreift und an einer mittleren Stelle in das Schneckenrad 65 eingreift. Der Bügel 66 kann mit dem Schneckenrad 65 durch Schrauben oder Bolzen 67 verbunden sein. Das Schneckenrad 65 ist an einer mittleren Stelle der Welle 58 befestigt und treibt, wenn es durch eine Schnecke 68 gedreht wird, das oben beschriebene Rohrrahmenwerk an. Die Schnecke 68 ist auf einer Welle 69 verkeilt. Außer der Schnecke 68 ist auf der Welle 69 ein Kegelrad 70 befestigt, das mit einem am unteren Ende einer Welle 72 befestigten ähnlichen Kegelrad 71 kämmt. Das obere Ende der Welle 72 sitzt an einer gelenkigen Kupplung 73, die sie mit einer Welle 74 verbindet. Die Welle 74 führt zu einem Getriebekasten 75, der mit einem Elektromotor 76 verbunden ist. Der Elektromotor 76 kann umschaltbar sein, damit das oben beschriebene Rahmenwerk, das dem menschlichen Oberarm entspricht, in jeder Richtung um die als Schwenkachse dienende Welle 58 in einem Winkel von wenigstens i8o° geschwenkt werden kann. Das Rohrrahmenwerk wird im nachfolgenden als Oberarm des Manipulators bezeichnet.

In den an den unteren Enden der Rohrstücke 61 und 62 gebildeten Lagern ist eine Welle yy drehbar gelagert. Die Welle ¹J¹J dient dazu, den Oberarm des Manipulators mit einem weiteren Rohrrahmenwerk zu verbinden, das mit dem menschlichen Unterarm verglichen werden, kann. Dieses Rahmenwerk wird im nachfolgenden als Unterarm des Manipulators bezeichnet. Der Unterarm besteht aus Rohrstücken 78 und 79, die mittels Spannschlössern 82 und 83 mit gleichen Rohrstücken 80 bzw. 81 verbunden sind. Die oberen Rohrstücke 78 und 79 sitzen, wie in Fig. 5 dargestellt, fest auf der Welle yy, so daß eine Verdrehung der Welle yj eine Bewegung des Unterarms um die Welle yy hervorruft. Um dem Unterarm des Manipulators Festigkeit zu verleihen, sind die Rohrstücke 80 und 81 mittels eines Bügels 84 fest verbunden. Zur Bewirkung der Drehung des Unterarms um die Welle 77 ist am Oberende des Rohrstückes 79 an dessen Innenseite ein Kettenrad

85 befestigt. Das Kettenrad wird durch eine Kette

86 bewegt, die über den Oberarm des Manipulators läuft. Die Kette 86 wird durch ein Kettenrad 87 angetrieben, das konzentrisch mit einem Schneckenrad 88 verbunden ist. Kettenrad 87 und Schneckenrad 88 sind drehbar auf der Welle 58 befestigt, die das Schultergelenk des Manipulators bildet. Das Schneckenrad 88 kämmt seinerseits mit einer Schnecke, die normal auf einer Welle 89 verkeilt ist. Die Anordnung der Schnecke zu dem Schneckenrad 88 ist identisch mit der der Schnecke 68 zum Schneckenrad 65. Sie ist in Fig. 4a nicht dargestellt, damit zwei Kegelräder 90 und 91 gezeigt werden können. Das auf der Welle 89 festgekeilte Kegelrad 90 wird von dem Kegelrad 91 angetrieben, das seinerseits auf einer Welle 92 festgekeilt ist. Die Welle 92 erstreckt sich senkrecht nach oben bis zu einer Gelenkkupplung 93. Die Gelenkkupplung 93 wird von einer Welle 94 angetrieben, die oben in einem Getriebekasten 95 läuft. Der Getriebekasten ist wiederum mit einem Elektromotor 96 verbunden. Der Motor 96 ist umschaltbar und erhält seinen Strom auf eine später noch beschriebene Weise. Eine Drehung des Motors 96 bewirkt durch die oben angeführten Teile eine Drehung des Unterarms um die Welle 77, wobei der Winkel der Drehung durch den Anschlag des Unterarms an dem Oberarm begrenzt wird, wenn der Unterarm in einer Richtung in seine äußerste Stellung geschwenkt worden ist. Die unteren Enden der den Unterarm des Manipulators bildenden Rohrstücke sind mit Lagern 97 und 98 versehen, in denen eine Welle 99 drehbar gelagert ist. Die Welle 99 dient als Lager und Achse für die Drehung des Teiles des Manipulators, der der menschlichen Hand entspricht. In der Tat wirken die Welle 99 und die Lager 97 und 98 entsprechend dem menschlichen Handgelenk. Der Oberteil der

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Hand des Manipulators besteht aus stangenartigen Teilen ioo und ιοί, deren Oberenden verkeilt auf der Welle 99 sitzen. Durch diese Anordnung bewirkt eine Verdrehung der Welle 99 eine Drehung der Hand des Manipulators um die Welle 99. Diese Verdrehung wird durch ein Kettenrad 102 bewirkt, das auf der Welle 99 befestigt und verkeilt ist. Das Kettenrad 102 wird von einer Kette 103 angetrieben, die über den Unterarm des Manipulators läuft. ίο Die Kette 103 wird von einem Kettenrad 104 angetrieben, das auf einer um die Welle 77 drehbaren Lagerbuchse 105 verkeilt ist. Die Lagerbuchse 105 und das Kettenrad 104 werden von einem Kettenrad 106 angetrieben, das ebenfalls auf der Lagerbuchse 105 gelagert und auf dieser verkeilt ist. Das Kettenrad 106 wird durch eine Kette 107 angetrieben, die über den Oberarm des Manipulators läuft. Die Kette 107 wird ihrerseits von einem auf der Welle 58 drehbar befestigten Kettenrad 108 angeao trieben. Das Kettenrad ist konzentrisch mit einem Schneckenrad 109 mittels geeigneter Schrauben oder Bolzen 110 verbunden. Das Schneckenrad 109 und das Kettenrad 108 sind mit einer gewöhnlichen Lagerbuchse 111 versehen, die zwischen der Welle 58 und der Einheit Kettenrad 108-Schneckenrad 109 angeordnet ist. Das Schneckenrad 109 wird von einer Welle 112 über eine Schnecke und Kegelräder in derselben Weise angetrieben, wie dies im Zusammenhang mit den Schneckenrädern 65 und 88 beschrieben wurde. Die Welle 112 läuft senkrecht nach oben zu einer Gelenkkupplung 113, die sie mit einer Welle 114 verbindet. Die Welle 114 ist an ihrem oberen Ende durch geeignete Zahnräder in einem Getriebekasten 115 mit dem Anker eines Elektromotors 116 verbunden. Der Elektromotor 116 ist umschaltbar und wird in später beschriebener Weise mit Strom versorgt. Durch das System von Zahnrädern, Kettenrädern und endlosen Ketten, wie es oben beschrieben wurde, wird der Motor eine Drehung der Hand des Manipulators um die Welle 99 bewirken, wenn er angeschaltet wird, wobei diese Bewegung nur durch den Anschlag der Hand am Unterarm des Manipulators in jeder seiner äußeren Stellungen beschränkt wird.

Die stangenförmigen Teile 100 und 101, die einen Teil der Hand des Manipulators bilden, sind mit ihren unteren Enden an einem Gehäuse 117 befestigt. Das Gehäuse 117 dient als Lager für einen zylindrischen Teil 118, der sich in dem Lager um seine Längsachse drehen kann. Am oberen Ende des Teiles 118 ist ein Zahnkranz 119 befestigt Der Zahnkranz wird von einem Zahnrad 120 angetrieben. Das Zahnrad 120 ist auf einer Buchse 121 befestigt oder mit dieser einstückig, die ihrerseits auf dem stangenförmigen Teil 100 drehbar gelagert ist. Das Oberende der Buchse 121 trägt ein Kegelrad 122. Das Kegelrad 122 kann auf der Buchse 121 in jeder geeigneten Weise befestigt sein. DasKegelrad 122 wird von einem Kegelrad 123 angetrieben, das auf einem seinerseits auf der Welle 99 befestigten Lager 124 sitzt. Das Kegelrad 123 ist mittels geeigneter Schrauben 126 an einem Kettenrad 125 konzentrisch befestigt. Das Kettenrad 125 wird durch eine endlose Kette 127 angetrieben, die über den Unterarm des Manipulators läuft. Die Kette 127 wird durch ein Kettenrad 128 angetrieben, das beispielsweise durch ein Kugellager 129 auf der die Welle JJ umgebenden Lagerbuchse 105 drehbar befestigt ist. An dem Kettenrad 128 ist mittels geeigneter Schrauben 130 ein zweites Kettenrad 131 befestigt. Das Kettenrad 131 wird von einer endlosen Kette 132 angetrieben, die den Oberarm des Manipulators umläuft. Die Kette 132 wird von einem Kettenrad 133 angetrieben, das durch ein Kugellager 134 drehbar auf der Welle 58 gelagert ist. Das Kettenrad 133 ist mit einem Kettenrad 135 verbunden, das mit ihm gemeinschaftlich auf dem Kugellager 134 sitzt. Das Kettenrad 135 wird durch eine endlose Kette 136 angetrieben, die senkrecht nach oben durch die Lagerplatte 41 zu einem auf einer Welle 138 sitzenden Kettenrad 137 läuft. Die Welle 138 wird von einem Elektromotor 139 über einen Getriebekasten mit einem üblichen Schneckenrad und Schnecke angetrieben. Der Motor 139 ist umschaltbar und wird in einer später noch beschriebenen Weise mit Strom versorgt. Drehung des Motors 139 bewirkt durch die eben beschriebenen Verbindungsmittel eine Verdrehung des zylindrischen Teils 118 um seine eigene Achse. Der Drehwinkel des Teils 118 ist nicht beschränkt, sondern der Teil 118 kann gewünschtenfalls in jeder Richtung beliebig viele Umdrehungen machen. Die Hand des Manipulators ist mit Greifklauen 140, 162 versehen. Von diesen Greifklauen entsprechen die Teile 140 den Fingern der menschlichen Hand. Die sogenannten Finger 140 werden auf später noch im einzelnen beschriebene Weise durch ein Zahnrad 141 betätigt. Das Zahnrad 141 wird durch ein längliches Ritzel 142 angetrieben, das an einer Buchse 143 befestigt oder mit dieser aus einem Stück gefertigt ist. Die Buchse 143 trägt in der Nähe ihres oberen Endes ein festsitzendes Kegelrad 144. Die verbundenen Teile, Ritzel 142, Buchse 143 und Kegelrad 144, werden von einem Kegelrad 145 getrieben, das auf einem die Welle umgebenden Buchsenlager 146 befestigt ist. An dem Kegelrad 145 ist durch Schrauben ein Kettenrad 147 konzentrisch befestigt. Das Kettenrad 147 wird durch eine endlose Kette 148 angetrieben, die den Unterarm des Manipulators umläuft. Die Kette 148 wird durch ein Kettenrad 149 angetrieben, das auf der Lagerbuchse 105 durch ein Kugellager 150 drehbar gelagert ist. Ein zweites Kettenrad 151 ist an dem Kettenrad 149 durch Schrauben 152 befestigt und sitzt gemeinsam mit dem Kettenrad 149 auf dem Kugellager 150. Das Kettenrad 151 wird von einer endlosen Kette 152' angetrieben, die über den Oberarm des Manipulators läuft. Die Kette 152' wird von einem Kettenrad 153 angetrieben, das mittels eines Kugellagers 154 drehbar auf der Welle 58 befestigt ist. Auf demselben Laufring des Kugellagers 154 ist ein zweites Kettenrad 155 gelagert. Das Kettenrad 155 wird durch eine endlose Kette 156 angetrieben, die über eine Spannrolle 1*5 läuft, welche die Kette in richtiger senkrechter

Lage und Spannung hält. Eine gleiche Rolle ist für die Kette 136 vorgesehen. Die Kette 156 wird durch ein Kettenrad 158 angetrieben, das an der Drehwelle 159 eines Elektromotors 160 sitzt. Der Motor 160 ist umschaltbar und wird in einer später beschriebenen Weise betrieben. Das Ingangsetzen des Motors 160 erzeugt durch die oben beschriebenen Verbindungsteile ein Schwenken der Finger 140 um eine Welle 161, wodurch sie gegenüber der Längsachse des zylindrischen Teils 118 verlagert werden.

Von den Greifklauen entspricht der Teil 162 dem Daumen der menschlichen Hand und wird ähnlich durch Drehung um die Welle 161 verschwenkt. Das Verschwenken des Daumens 162 wird durch später noch im einzelnen beschriebene pneumatische Mittel bewirkt. Ein Medium, beispielsweise Luft, kann mittels einer Leitung 163 den in dem Gehäuse 117 und Teil 118 enthaltenen pneumatischen Mitteln zugeführt werden. Die Leitung 163 ist mit der Hand durch eine Muffe 164, die über der Achse des Zahnrades 141 angeordnet ist, verbunden. Die Leitung 163 ist vorzugsweise starr und stellt die Verbindung zu einer biegsamen Leitung 165 her, die zu einem Verbindungsstück 166 innerhalb der durch das Spannschloß 82 verbundenen Rohrstücke 80 und 78 führt. Das Verbindungsstück in dem Rohrstück 78 steht mit dem vom oberen Ende dieses Rohrstückes 78 getragenen Lager durch eine geeignete Bohrung 167 in Verbindung. Da das dem Unterarm des Manipulators entsprechende Rahmenwerk an der Welle 77 verkeilt ist, ist für Mitdrehung ein Verbindungskanal, beispielsweise durch eine Bohrung der Welle Jj, vorgesehen, der mit der Bohrung 167 in Verbindung steht. Das obere Ende des so gebildeten Kanals endet in einer Kammer, die durch ein Kappenstück 168 gebildet wird, das über das Ende der Welle Jj gesteckt ist und am unteren Ende des Rohrstückes 61 durch nicht dargestellte Schrauben befestigt ist. Die durch die Kappe 168 gebildete Kammer steht mit dem Inneren der Rohrstücke 61 und 59 und des Spannschlosses 63 in Verbindung. Das Innere dieser Teile dient als Kanal, der zu dem vom oberen Ende des Rohrstückes 59 getragenen Lager führt. Ein Druckmittel wird in den durch die Rohrstücke 59 und 61 und ihr Spannschloß 63 gebildeten Kanal von einer nicht dargestellten Quelle über eine biegsame Leitung 169 und den in dem von dem Oberende des Rohrstückes 59 und der Welle 58 getragenen Lager gebildeten Kanal 170 eingeführt. Selbstverständlich befinden sich zwischen der Druckmittelquelle und der Leitung 169 geeignete Kontrollmittel und Ventile, die auf später noch beschriebene Weise elektrisch bedient werden.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 6 und 7 der mechanische Aufbau und die Wirkung der Hand des Manipulators ausführlich beschrieben. Zur Verstärkung und Versteifung der Hand sind Stützen 171 und 172 vorgesehen, die klarer in Fig. 4b zu erkennen sind. Diese Stützen bilden mit den von den oberen Enden der stangenförmigen Teile 100 bzw. 101 getragenen Lagern ein Stück. Die Außenenden der Stützen sind an dem zylindrischen Teil 118 mittels Schrauben 173 befestigt, die durch Abstandhalter 174 hindurchgehen. Die Abstandhalter 174 dienen dazu, das Gehäuse 117 in der richtigen Lage zu den anderen Teilen des Manipulators zu halten.

Die als Greifklauen dienenden Finger 140 sind im wesentlichen in der Form von Winkelhebeln gebaut, die um die Welle 161 drehbar sind. Jeder der Finger 140 ist durch Hebel 175 und Schrauben

177 mit einem zylindrischen Gußstück 176 gelenkig verbunden.

Das zylindrische Gußstück 176 ist in dem Ende eines kolbenartigen Gußstückes 178 drehbar befestigt, das seinerseits gleitend auf der Innenwand des zylindrischen Teiles 118 sitzt. Das Gußstück

178 ist an seinem entgegengesetzten Ende mit einem länglichen Teil von geringerem Durchmesser mit Außengewinde 179 versehen. Das Außengewinde 179 greift in ein Innengewinde in dem Ende des Teiles 118 ein, das von den Greifklauen am weitesten entfernt ist.

Zur Verstellung des Gußstückes 178 in seiner Achsrichtung ist auf seinem Außenende das Zahnrad 141 befestigt. Da das Zahnrad 141 an dem Gußstück 178 befestigt ist, wird dieses bei Umdrehung des Zahnrades entlang der Achse der Hand verschoben, weshalb das Ritzel 142 länglich ausgeführt ist. Daraus geht hervor, daß das Außengewinde 179 bei Umdrehung des Zahnrades 141 durch das längliche Ritzel 142 das drehbar in dem zylindrischen Gußstück 176 sitzende Gußstück 178 veranlaßt, die Finger 140 zu betätigen. Die Stellung der Finger 140 kann daher nach dem Willen der Bedienungsperson der Größe eines Objekts, das mit dem Manipulator zu erfassen ist, angepaßt werden.

Die Greifklaue 162, welche dem Daumen der menschlichen Hand entspricht und beim Ergreifen eines Gegenstandes den Fingern 140 gegenübersteht, hat die gleiche Form wie die Finger 140. Der Daumen 162 sitzt drehbar auf der Welle 161. Das dem Daumenende entgegengesetzte Ende des Winkelhebels ist durch mechanische Verbindungsstücke, die aus Teilen 180 und 181 bestehen, mit einer Betätigungsstange 182 verbunden. Das entgegengesetzte Ende der Betätigungsstange sitzt schwenkbar an einem Kolben 183, der sich in einem von der Innenwand des Gußstückes 178 gebildeten Zylinder bewegt.

Ein Ende einer Feder 184 hängt schwenkbar an der Muffe 164. Das entgegengesetzte Ende der Feder 184 ist an dem Kolben 183 befestigt. Die Spannung der Feder ist so eingestellt, daß die Feder bestrebt ist, den Kolben in eine solche Richtung zu ziehen, daß er den Daumen in Klemm- iao stellung hält. Die Feder 184 ist auf einem Teil ihrer Länge von einem Gehäuse 185 umgeben. Das Gehäuse 185 ist mit dem Kolben 183 aus einem Stück gefertigt oder an ihm befestigt und dient als Führung für den Kolben. Das Gehäuse 185 ist mit geeigneten Bohrungen 186 versehen, so daß eine

Verbindung des Druckmittels zwischen der das gelenkig gelagerte Ende der Feder 184 aufnehmenden Kammer und der links vom Kolben 183 befindlichen Kammer hergestellt wird, wie in Fig. 6, 7 dargestellt. Diese öffnungen sind so bemessen, daß die Geschwindigkeit, mit der dem Kolben 183 Druck zugeleitet wird, geregelt werden kann, um die Geschwindigkeit, mit der sich der Daumen beim Ergreifen eines Gegenstandes bewegt, einzustellen. Beim Arbeiten wird das Druckmittel in die Kammer, die das gelenkige Ende der Feder 184 aufnimmt, eingeführt, dadurch entsteht ein Druck gegen den Kolben 183, der ihn vorwärts treibt und den Daumen zum Ergreifen eines Gegenstandes gegen die Finger bewegt. Der vom Daumen auf einen Gegenstand ausgeübte Druck kann durch Einstellung des Druckes des den Kammern der Hand zugeführten Druckmittels geregelt werden. Obwohl die dem Daumen und den Fingern des Manipulators entsprechenden Greifklauen 140 und 162 in einer besonderen Form dargestellt worden sind, ist es selbstverständlich, daß ihnen jede zur Ausführung einer besonderen Arbeit erforderliche Form gegeben werden kann.

In den Fig. 8 a und 8 b der Zeichnung wird die freie Beweglichkeit des Manipulators 10 mit der des menschlichen Armes verglichen. Gemäß Fig. 8 a entspricht die Schwenkachse 187 dem Schultergelenk eines Armes 188. Die Schwenkachse 189 entspricht dem Ellbogen des Armes 188. Der Pfeil A zeigt die freie Beweglichkeit des Armes an, d. h. daß sich der Oberarm in der durch den Pfeile bezeichneten Richtung um die Schwenkachse 187 drehen kann. In ähnlicher Weise bezeichnet der Pfeil B die freie Beweglichkeit des Unterarmes, der sich um die Schwenkachse 189 bewegen kann. Der Pfeil C zeigt an, daß die Hand um die Schwenkachse 190 schwenken kann. Die Schwenkachsen 187, 189 und 190 sind senkrecht zur Ebene der Zeichnung stehend aufzufassen, und alle Bewegungen des Armes, auf die in diesen Figuren Bezug genommen wird, liegen in der Ebene der Zeichnung. In Fig. 8 b sind entsprechende Bezugszeichen angeordnet, und die Pfeile beziehen sich auf Bewegungsmöglichkeiten analoger Teile des Manipulators 10. Aus dem Vergleich der Fig. 8 a und 8b geht hervor, daß alle Bewegungen der Teile des Armes um die gezeichneten Achsen von dem Manipulator nachgeahmt werden können.
In Fig. 8 b ist der Manipulator mit gestrichelten Linien in verschiedenen Arbeitsstellungen gezeichnet, die zeigen, daß die Beweglichkeit des Armes sowohl verdoppelt werden kann,, wenn der Arm in der Zeichnungsebene bewegt wird, als auch, daß er solche Bewegungen ausführen kann, die der Fähigkeit des menschlichen Armes unzugänglich sind. Das kommt daher, daß, wie im vorhergehenden beschrieben, der maximale Drehwinkel des Ellbogens und des Handgelenks nicht auf einen so kleinen Winkel wie der des Unterarmes und der Hand eines Menschen beschränkt ist.

Mit besonderer Bezugnahme auf die Fig. 8b wird nun der Mechanismus beschrieben, der zum Beugen der Teile des Manipulators benutzt wird. Wenn eine Drehung des Manipulators um die dem menschlichen Schultergelenk entsprechende Schwenkachse 187' gewünscht wird, wird das Schneckenrad 192, das am Rahmenwerk 193 des Oberarmes des Manipulators befestigt ist, mittels Schnecke 191 durch einen geeigneten Motor gedreht. Der Unterarm des Manipulators kann um die Schwenkachse 189' durch Antrieb der Schnecke 194 mittels eines geeigneten Motors über ein Schneckenrad und das Kettenrad 195 bewegt werden. Die endlose Kette 196 überträgt diese Drehung auf das Kettenrad 197, das am Rahmenwerk 198 des Unterarmes befestigt ist. Auf diese Weise kann der Unterarm um seine Schwenkachse 189' geschwenkt werden, unabhängig von der Drehung des Oberarmes um dessen Schwenkachse 187'. Die Hand des Manipulators kann unabhängig um die Schwenkachse 190' durch Antrieb der Schnecke

199 geschwenkt werden, die ein an dem Kettenrad

200 befestigtes Schneckenrad antreibt. Eine Kette 201, die über das Kettenrad 200 läuft, überträgt die Drehung auf ein gleiches Kettenrad 202. Das Kettenrad 202 ist an einem zweiten Kettenrad 203 befestigt, das sich mit dem Kettenrad 202 dreht, um die Drehbewegung mittels der Kette 204 auf das Kettenrad 205 zu übertragen.

Somit ist gezeigt worden, daß die Teile des Armes des Manipulators unabhängig um ihre jeweiligen Schwenkachsen gedreht werden können. Bei der praktischen Ausführung des Manipulators können die Kettenräder 195 und 197 den gleichen Durchmesser haben. Die Kettenräder 203 und 205 können ebenfalls den gleichen Durchmesser haben, der jedoch von dem der Kettenräder 195 und 197 abweichen kann. Die Kettenräder 200 und 202 haben gleichfalls die gleiche Größe, aber sie brauchen nicht denselben Durchmesser wie eins der vorher behandelten Paare zu haben. In Fig. 8 b sind diese Kettenräder so dargestellt, daß sie paarweise stark, abweichende Durchmesser haben, um den Mechanismus und die Wirkungsweise des Manipulators darstellen und beschreiben zu können.

Die Kettenräder und die Ketten zum Antrieb des Manipulators sind so gewählt und angeordnet, daß eine Drehung des Manipulators um die Schwenkachse 187' ausgeführt werden kann, ohne die jeweilige Orientierung des Unterarmes und der Hand des Manipulators mit Bezug auf die ausgewählte Vergleichsebene D-D zu stören, die in Fig. 8 b senkrecht zur Zeichenebene dargestellt ist. Bei der vorgeschlagenen Bauart des Manipulators geschieht dies automatisch.

Der Oberarm des Manipulators kann um die Schwenkachse 187' gedreht werden, während der Unterarm des Manipulators gleichzeitig um seine Schwenkachse 189' gedreht wird, indem die Schnecken 191 und 194 gleichzeitig angetrieben werden. Diese Bewegungen der beiden Armteile werden, obgleich sie unabhängig voneinander erolgen, die Orientierung der Hand in Bezug zu der ausgewählten Vergleichsebene D-D nicht stören. Es sei wohlverstanden, daß sowohl der Oberarm als

auch der Unterarm unabhängig bewegt werden können, ohne die Orientierung der Hand in bezug auf die Vergleichsebene zu stören. Weiter ist ersichtlich, daß Bewegungen jedes der Manipulatorteile ohne Störung der Orientierung des oder der anderen Teile in bezug auf die Vergleichsebene D-D ausgeführt werden kann.

Die in Fig. 8 b dargestellten Grade der Bewegungsfreiheit sind derart, daß der Manipulator im ίο wesentlichen alle Stellen in der Ebene des Manipulators erreichen kann. Die Ausbildung einer unabhängig gesteuerten Hand ermöglicht es dem Manipulator, jeden Gegenstand zu erreichen, der mit der Hand in jeder gewünschten Richtung ergriffen werden soll. Durch die in Fig. 3 und 4 dargestellte Aufhängung des Manipulators, die es möglich macht, ihn um eine senkrechte, durch die Schwenkachse 187 gehende Achse zu drehen, erstreckt sich das Arbeitsfeld des Manipulators im Bereich einer Kugel. Dieses kugelförmige Wirkungsfeld des Manipulators wird offensichtlich durch Anbringung geeigneter Rollbahnen erweitert, durch welche dem Manipulator Längsbewegung erteilt werden kann. Solch eine Schienenanordnung ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt.

Die eben beschriebenen Arbeitsgänge des Manipulators können durch die in Fig. 9 dargestellte Steuervorrichtung leicht eingeleitet und gesteuert werden. Die zum Einleiten und Steuern der Arbeit des Manipulators nötigen Betätigungen der Steuervorrichtung werden erst ohne Bezugnahme auf die damit verbundenen elektrischen Stromkreise beschrieben. Die Steuervorrichtung besteht aus einem schrankförmigen Gehäuse 206, das auf Rädem 207 laufen kann. Die Räder 207 können ohne Schienen laufen, oder sie können mit einem Spurkranz versehen sein und auf Schienen laufen, damit die Bedienungsperson der Längsbewegung des Manipulators folgen kann.

Von der Oberseite des Gehäuses 206 erstreckt sich senkrecht eine Lagerwelle 208, auf der eine Armstütze 209 drehbar gelagert ist. Die Welle 208 ist um ihre senkrechte Achse drehbar. Die Armstütze 209 ist um eine waagerechte Welle 210 schwenkbar. Der Arm der Bedienungsperson ist mit gestrichelten Linien auf der Armstütze 209 liegend dargestellt. Auf der Oberseite der Armstütze 209 ist in der Nähe ihres rechten Endes ein Anschlag 211 vorgesehen, der den Ellbogen des Armes der Bedienungsperson umfassen soll. In der Nähe des entgegengesetzten Endes der Armstütze 209 ist auf deren Oberseite eine Steuereinheit 212 vorgesehen, die sich folgendermaßen zusammensetzt: aus einem Handgriff 213 und einer Mehrzahl von verbundenen Schaltern. Die Steuereinheit 212 ist um eine parallel zur Längsebene der Armstütze 209 laufende Achse schwenkbar. Die Armstütze 209 ist in ihrer Längsebene ohne Rücksicht auf ihre Stellung auf der durch die Welle 210 gebildeten Schwenkachse verschiebbar.

Bei der mit gestrichelten Linien in Fig. 9 gezeichneten Stellung des Armes der Bedienungsperson kann die Schalteinrichtung durch normale Bewegungen des menschlichen Armes betätigt werden, um die Bewegungen des Manipulators 10 einzuleiten und zu steuern. Wenn gewünscht wird, eine Drehung um die in Fig. 8 b dargestellte Achse 187' zu erzeugen, ist es nur notwendig, die Armstütze 209 in der Längsrichtung zu bewegen. Durch diese Bewegung werden Stromkreise geschlossen, und entsprechend dem Maß der Längsverschiebung des Armes wird die Geschwindigkeit eingestellt, mit der sich der Manipulator um die Achse 187' dreht. Die Richtung der Längsverschiebung der Armstütze 209 bestimmt die Richtung, in der sich der Manipulator um die Achse 187' dreht. Mit anderen Worten, wenn die Bedienungsperson ihren Arm vorwärts bewegt, wird der Manipulator seinen Arm ausstrecken, und wenn die Bedienungsperson ihren Arm rückwärts bewegt,, wird der Manipulator seinen Arm zurückziehen, und die Geschwindigkeit, mit der der Manipulator reagieren wird, ist durch das Maß der Vor- bzw. Rückbewegung der Armstütze in der Längsrichtung begrenzt. Diese Tätigkeit der Bedienungsperson ist eine natürliche Bewegung über das Schultergelenk mit dem Ziel, ihren Arm in einer bestimmten Weise zu halten. Die Tätigkeit des Manipulators folgt dieser natürlichen Bewegung des Armes der Bedienungsperson und bezweckt gleichfalls, den Unterarm in der gewünschten Weise zu halten, obgleich die Armstütze wohlbemerkt in etwas anderer Weise bewegt wird.

Wenn gewünscht wird, den Unterarm des Manipulators um seine Schwenkachse 189'zu schwenken, ohne den Oberarm zu bewegen, braucht die Bedienungsperson nur ihren Unterarm in gleicher Weise durch Auf- oder Abschwenken der Armstütze um die Welle 210 zu bewegen, je nachdem, in welcher Richtung der Unterarm des Manipulators 10 bewegt werden soll. Wieder bestimmt der Winkelbetrag beim Schwenken der Armstütze um die Welle 210 die Geschwindigkeit, mit der sich der Unterarm um seine Schwenkachse 189' bewegt. Durch Bewegung des Unterarms des Manipulators in der eben beschriebenen Weise wird die Orientierung der Hand des Manipulators nicht verändert, wenn die Bedienungsperson nicht zur gleichen Zeit, während sie die Armstütze um die durch die Welle 210 gebildete Achse kippt, bewußt noch eine andere Bewegung ausführt.

Wenn die Orientierung der Hand gegenüber der Waagerechten verändert werden soll, so braucht die Bedienungsperson nur mit ihrem Daumen auf einen Schalterknopf 214 zu drücken, wodurch elektrische Stromkreise geschlossen werden, durch die ein Schwenken der Armstütze um die Welle 210 nicht mehr eine Drehung des Unterarmes, sondern eine Drehung der Hand um ihre Schwenkachse 190' bewirkt. Hierbei wird wieder die Drehgeschwindigkeit der Hand um ihre Schwenkachse 190' durch den Betrag der Winkelverdrehung bei der Schwenkung der Armstütze um die Welle 210 gesteuert. Diese Bewegung der Hand des Manipulators kann unabhängig von der Bewegung des Unterarmes oder Oberarmes und auch gleichzeitig mit der Be-

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wegung des Oberarmes ausgeführt werden. Selbstverständlich könnte die Hand des Manipulator; auch gleichzeitig mit der Drehung des Unterarmes des Manipulators durch Anbringung eines anderen elektrischen Steuerstromkreises um ihre Achse 190' gedreht werden.

Wenn dies Hand des Manipulators gedreht werden soll, um einen von seinen Fingern ergriffenen Becher auszugießen, so braucht die Bedienungsperson nur ihre um einen Griff 213 fassende Hand zu verdrehen. Dadurch wird die Steuereinheit 212 um ihre Achse geschwenkt, wobei sie einen elektrischen Stromkreis schließt, der eine Drehung der Hand des Manipulators einleitet. Die Schwenkrichtung des Griffes 213 bestimmt die Drehrichtung der Hand des Manipulators, und die Geschwindigkeit, mit der sich die Hand in jener Richtung bewegt, wird durch die Winkelverdrehung des Griffes 213 bstimmt. Wie oben in der Beschreibung des Aufbaues der Hand hervorgehoben wurde, kann sie veranlaßt werden, sich in vielen Umdrehungen in jeder von der Bedienungsperson gewünschten Richtung zu drehen.

Soll der Manipulator 10 um seine eigene senkrechte Achse gedreht werden, beispielsweise um einen Gegenstand hinter sich zu erreichen, so ist es nur erforderlich, eine solche Winkelverdrehung der Armstütze zu bewirken, daß eine Drehung der Welle 208 um ihr eigene Achse entsteht. Die Richtung der Winkelverdrehung der Armstütze bestimmt die Richtung der Drehung des Manipulators um seine eigene Achse, und die Drehgeschwindigkeit des Manipulators wird durch den Betrag der Winkelverdrehung der Armstütze bestimmt.

Wie oben beschrieben, ist der Aktionsbereich des Manipulators durch die Lagerung auf geeigneten Schienen und Anordnung eines Antriebs, der ihn auf den Schienen entlangbewegt, erweitert. Zu diesem Zweck ist auf dem Gehäuse 206 ein Schalter 215 zum Schließen eines elektrischen Stromkreises vorgesehen, wodurch der Manipulator in der gewünschten Richtung angetrieben und auch seine Fahrgeschwindigkeit festgelegt werden kann. Eine geeignete Schaltung ist vorgesehen, mittels der durch Betätigung der Teile der Steuerung, die normalerweise eine Drehung des Manipulators um seine senkrechte Achse bewirken, eine Verschiebung des Manipulators längs seiner Schienen herbeigeführt wird. Wenn bei dieser Anordnung der Steuervorrichtung der Manipulator auf den Schienen verschoben werden soll, betätigt die Bedienungsperson zuerst den Schalter 215 und bewegt dann ihren Arm entweder im oder gegen den Uhrzeigersinn, j e nachdem, in welcher Richtung sie den Manipulator auf den Schienen verschieben will. Hierbei wird die Fahrgeschwindiikeit des Manipulators auf den Schienen wieder durch die Größe der Winkelverdrehung der Armstütze 209 gesteuert. Es sei bemerkt, daß es in der Technik bekannt ist, besondere Steuervorrichtungen für die Längsbewegung des Manipulators vorzusehen.

Die Steuervorrichtung ist so eingerichtet, daß der Manipulator dann am besten bedient werden kann, wenn er sich im wesentlichen in derselben Stellung wie der Arm der Bedienungsperson befindet. Wird aber der Manipulator in eine solche Stellung bewegt, die durch den Arm der Bedienungsperson nicht vorgegeben werden könnte, beispielsweise wenn die Hand in einem Winkel von annähernd i8o° um die Achse 190' gedreht wird, wie dies in Fig. 8 b dargestellt ist, so ergibt eine Vorbewegung des Armes der Bedienungsperson auf der Steuervorrichtung nicht mehr eine Bewegung in der ursprünglichen Richtung der Hand des Manipulators, sondern vielmehr eine Rückwärtsbewegung. Das heißt, die Vorwärtsbewegung kann, da der Manipulator im wesentlichen symmetrisch gebaut ist, nur auf die Richtung bezogen werden, in der die Hand des Manipulators liegt. Daher arbeiten die Steuervorrichtungen zur Betätigung der der Hand, dem Unterarm und dem Oberarm entsprechenden Teile, wenn die Hand in dieser verdrehten Stellung bewegt werden soll, umgekehrt wie beabsichtigt. Auf dem Gehäuse 206 ist ein »Hauptschalter« 216 vorgesehen, der bei Betätigung die Stromzuführung zu den einzelnen Motoren für die Betätigung der Teile umkehrt, um die Wechselbeziehung zwischen den Bewegungen der Manipulatorteile und dem Arm der Bedienungsperson wiederherzustellen.

Ein Umsteuern der Motoren 76, 96 und 116 ist normalerweise ausreichend, um die Übereinstimmung wiederherzustellen.

Bei einigen Arbeiten kann es notwendig sein, den Unterarm aus der in Fig. 8 b mit ausgezogenen Linien dargestellten Stellung um die Schwenkachse 189' um einen Winkel von ungefähr i8o° zu drehen, um so die Hand in einer diametral entgegengesetzten Richtung auszustrecken. Um mit der Hand in dieser neuen Stellung arbeiten zu können, ist es erwünscht, sie in Übereinstimmung mit den normalen vom Arm der Bedienungsperson ausgeführten Bewegungen bewegen zu können. In diesem Falle kann der »Hauptschalter« 216 betätigt werden, um die Wirkung der Steuervorrichtung auf eines oder mehrere der Manipulatorteile umzukehren. Weitere Einzelheiten der Steuervorrichtung werden im Zusammenhang mit dem Schaltschema beschrieben.

Fig. 10 zeigt einen Schaltplan der elektrischen Stromkreise und Teile, die zur Steuerung der Drehung des Manipulators 10 um sein Schultergelenk betätigt werden. Wie oben hervorgehoben, ist der Motor 76, der die Drehung des Oberarms des Manipulators um sein Schultergelenk bewirkt, umschaltbar. Er kann entweder mit Wechselstrom oder mit Gleichstrom gespeist werden. Für die Beschreibung einer Ausführungsform der für den Motor in Erwägung gezogenen elektrischen Stromkreise wird er als Wechselstrommotor behandelt. In dem Schaltplan der Fig. 10 ist der Motor 76 schematisch durch eine Statorwicklung 217 und einen Rotor 218 dargestellt. Stator und Rotor können aus einer nicht dargestellten Stromquelle über Leitungen 219 und 220 mit elektrischem Strom versorgt werden. Diese Leitungen sind durch die

Wicklung eines verstellbaren Spartransformators 221 überbrückt und mit Kontakten 222 und 223 von einpoligen Doppelumschaltern 224 bzw. 225 verbunden. Die gegenüberliegenden Kontakte 226 und 227 der einpoligen Doppelumschalter 224 und 225 sind untereinander und über eine Sicherung 228 mit einem mittleren Kontakt eines zweipoligen Doppelumschalters 229 verbunden. Der verstellbare Abgreifer an der Wicklung des Spartransformators ist mit dem anderen mittleren Kontakt des zweipoligen Doppelumschalters 229 verbunden. Ein benachbarter Satz von äußeren Kontakten des zweipoligen Doppelumschalters 229 ist über Kreuz mit dem Rotor 218 verbunden. Der zweite äußere Satz von Kontakten des Doppelumschalters 229 ist so verbunden, daß er bei Betätigung des Doppelumschalters die umgekehrte Stromzuführung zu dem Rotor 218 bewirkt, um diesen in entgegengesetzte Umlaufrichtung zu bringen. Der mittlere

so Kontakt des Doppelumschalters 224, der entweder den Kontakt 222 oder den Kontakt 226 berührt, ist über eine Sicherung 230 mit einer Seite der Statorwicklung 217 verbunden. Die andere Seite der Statorwicklung 217 ist mit dem mittleren Kontakt des Doppelumschalters 225 verbunden und wird entweder mit dem Kontakt 223 oder 227 verbunden. Die Schalter 224 und 225 können von der im Handel als »Mikroschalter« bezeichneten Art sein. Sie werden durch die in Fig. 9 dargestellte Armstütze 209 betätigt, wenn diese von der Bedienungsperson in der Längsrichtung bewegt wird. Diese Mikroschalter sind in den Fig. 11 und 12 in vergrößerter Teilansicht dargestellt. Wenn sich die Armstütze, wie in Fig. 11 und 13 dargestellt, in neutraler Stellung befindet, hält eine Feder 231 die Doppelumschalter 224 und 225 in der in Fig. 10 dargestellten Arbeitsstellung. Die sogeschlossenen Motorstromkreise sind nicht mit der Stromquelle verbunden, und daher kann der Motor in keiner Richtung arbeiten.

Wenn jedoch die Bedienungsperson die Armstütze in Richtung des in Fig. 12 ■ dargestellten Pfeiles bewegt, schaltet die Feder den Doppelumschalter 225, wodurch ein Stromkreis über seinen Kontakt 223 geschlossen wird, um damit den Rotor- und Statorstromkreisen des Motors 76 Strom zuzuführen. Durch diese Schaltung wird das Ende der Wicklung des verstellbaren Spartransformators, das mit dem Doppelumschalter 225 verbunden ist, mit der Statorwicklung 217 des Motors, der Sicherung 230 und dem am Kontakt 226 liegenden Doppelumschalter 224, der Sicherung 228, dem Doppelumschalter 229, dem Rotor 218 und dem verstellbaren Abgreifer des Spartransformators 221 verbunden. Die Größe des dem Motor zugeführten Stroms wird verändert, indem der verstellbare Abgreifer auf der Wicklung des Spartransformators verschoben wird, um dem Stromkreis mehr oder weniger Spannung zuzuführen. Die Strecke, um die der verstellbare Abgreifer der Wicklung des Spartransformators verschoben wird, ist eine direkte Funktion der Längsverschiebung der in Fig. 9 und 13 dargestellten Armstütze 209.

Umgekehrt wird, wenn die Steuervorrichtung aus ihrer in Fig. 11 und 13 dargestellten neutralen Stellung in der Längsrichtung entgegengesetzt zu der in Fig. 12 gezeigten Richtung bewegt wird, der Kontakt 222 des Doppelumschalters 224 geschlossen. Dadurch wird ein Stromkreis geschlossen, der das mit der Leitung 219 verbundene Ende des Spartransformators mit der Sicherung 230, der Statorwicklung 217, dem auf dem Kontakt 227 liegenden Doppelumschalter 225, der Sicherung 228, dem Doppelumschalter 229, dem Rotor 218 und dem mittleren Abgreifer der Wicklung des Spartransformators verbindet. Durch diese Schaltung muß der Motor in der umgekehrten Richtung wie oben beschrieben arbeiten. Hierbei hängt wiederum die Arbeitsgeschwindigkeit des Motors 76 von der Längsverschiebung der Armstütze 209 der Steuer-Vorrichtung, in entgegengesetzter Richtung, wie in Fig. 12 gezeigt, ab.

Die Art, wie der verstellbare Abgreifer auf der Wicklung des Spartransformators verschoben wird, ist in Fig. 13, 14 und 15 dargestellt. Um leichter verständlich zu machen, wie dies vor sich geht, wird auf bauliche Einzelheiten des Betätigungsgliedes der Steuervorrichtung Bezug genommen. Es besteht aus Stützen 232, die mit die Welle'210 umfassenden Lagern 233 versehen sind. An den Stützen 232 sind längliche Seitenteile 234, 235 angebracht. In die Innenflächen der Seitenteile 234 und 235 sind lange Nuten eingearbeitet, die zur Aufnahme von Rädern 236 und 237 dienen, die ihrerseits Winkeleisen 238 und 239 halten, welche wiederum ein Bett für die Befestigung der Grundplatte 240 des Betätigungsgliedes bilden. Wie in Fig. 9 hervorgehoben, ist die Steuereinheit 212 auf dem vorderen Ende der Grundplatte 240 befestigt, und auf dem anderen Ende der Grundplatte ist ein Anschlag für den Ellbogen befestigt. Wie in Fig. 11, 12 und 13 dargestellt, ist an der Unterseite der Grundplatte 240 ein im wesentlichen U-förmiger Teil 241 vorgesehen. Der U-förmige Teil liegt im wesentlichen in der Mitte der Armstütze, und zwisehen seinen Schenkeln ist eine Stange 242 befestigt. Die Stange 242 ist von der Feder 231 umwickelt, die beim Arbeiten die Armstütze in ihre neutrale Lage zu ziehen bestrebt ist. Die Spannung der Feder 231 ist so gewählt, daß sie die Arm- no stütze in ihre neutrale Lage zurückbringen kann, sobald sie von der Bedienungsperson freigegeben wird und sich in einer verschobenen Lage befindet. Wie in Fig. 11 dargestellt, liegen die entgegengesetzten Enden der Feder 231 an den als Mikroschalter ausgebildeten Doppelumschaltern 224 und 225 an, wenn sich die Armstütze in neutraler Lage befindet, und halten die Mikroschalter in der Arbeitsstellung, wie im Schaltplan der Fig. 10 dargestellt.

Wie aus Fig. 11 und 12 ersichtlich, ist zwischen den unteren Rändern der Seitenteile 234 und 235 ein Querstück 243 angeordnet. Das Querstück 243 bildet ein Lager für ein nach oben offenes, etwa U-förmiges Stück 244. Das U-förmige Stück 244 dient einem doppelten Zweck, indem es ein Lager

für die Mikroschalter 224 und 225 bildet und als Mittel zum Zusammendrücken der Feder 231 dient, wenn die Armstütze in der Längsrichtung verschoben, wird.

An der Innenseite des Winkeleisens 239, nahe seiner Unterkante, ist eine Zahnschiene 245 befestigt (Fig. 13), die zusammen mit dem Winkeleisen verschoben wird. Die Zahnschiene dreht ein Ritzel 246, wenn die Armstütze längs verschoben wird. Das Ritzel 246 sitzt fest auf einer Welle 247 eines verstellbaren Spartransformators 248. Die Welle 247 betätigt in üblicher Weise den verstellbaren Abgreifer des Spartransformators. Der Spartransformator 248 ist an einem Querstück 249 (Fig. 14) befestigt, das zwischen den Unterkanten der Seitenteile 234 und 235 sitzt. Durch diese Anordnung wird ermöglicht, daß eine Bewegung der Armstütze in jeder Längsrichtung das Ritzel 246 verdreht und dadurch die Stellung des Abgreifers ao auf der Wicklung des Spartransformators 248 verstellt. Die Betätigungsteile für den Spartransformator sind derart angeordnet, daß der verstellbare Abgreifer im wesentlichen in der Mitte der Wicklung steht, wenn sich die Steuerung in neutraler Lage befindet. Durch diese Anordnung sind sowohl hohe als auch niedrige Spannungen zum Antrieb des Motors 76 in jeder Richtung erhältlich. Eine bestimmte Verschiebung in Richtung nach vorn wird die Zuführung einer gleichen Spannung zu dem Motor 76 ergeben wie eine gleiche Verschiebung nach hinten, aber, wie oben bereits erwähnt, wird dadurch die Drehrichtung des Motors gesteuert.

Die Motoren 36, 42, 96, 116, 139 und 160 werden durch elektrische Stromkreise gespeist und gesteuert, die den in Fig. 10 dargestellten ähnlich sind. Die Stromkreise zur Bewirkung und Steuerung der verschiedenen Bewegungen, die der Manipulator ausführen kann, sind in dem Schaltplan der Fig. 16 dargestellt. Der in Fig. 10 dargestellte Stromkreis ist in dem Schaltplan nach Fig. 16 enthalten, und seine einzelnen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 10 benannt

Der in Fig. 16 dargestellte Schaltplan bezieht sich auf eine Ausführungsform der Steuereinrichtung, die sich für die Betätigung und Steuerung des Manipulators als befriedigend erwiesen hat. Nach dem Schaltplan wird der Motor 42 durch eine Anordnung von Elementen und Stromkreisen gespeist und gesteuert, die gleich den in Fig. 10 dargestellten ist. Dieser Motor bewirkt bei Einschaltung eine Drehung des Manipulators um seine senkrechte Achse. Der Motor 42 hat nach Fig. 16 einen Stator 250 und einen Rotor 251, die von Hauptleitungen 252 und 253 über einen verstellbaren Spartransformator 254, Doppelumschalter 255 und 256, einen Umkehrschalter 257 und Sicherungen 258 und 259 mit Strom versorgt werden. Die Doppelumschalter und 256 sitzen in einem in Fig. 13 und 15 dargestellten Gehäuse 260 und werden durch Umdrehung der Welle 208 betätigt. Die Befestigungsart der Doppelumschalter für Betätigung durch die Welle 208 kann gemäß Fig. 17 erfolgen. Für die

Doppelumschalter 255 und 256 sind Stützen 261 bzw. 262 vorgesehen. Die Schalter werden durch die Enden einer Feder 263 betätigt, wenn die Steuervorichtung in ihrer neutralen Lage steht, wodurch die Stromkreise gemäß Fig. 16 geschlossen werden. Die Feder 263 ist eine um die Welle 208 gewickelte Schraubenfeder. Sie dient einem doppelten. Zweck, indem sie den einen oder anderen Doppelumschalter 255 bzw. 256 bei Drehung der Welle 208 betätigt und indem sie ferner die Steuervorichtung in ihre neutrale Lage zurückschwenkt, wenn die Bedienungsperson sie freigibt. Das Zurückschwenken der Steuervorrichtung in ihre neutrale Lage wird dadurch ermöglicht, daß auf der Welle geeignete Arme vorgesehen werden, welche die entsprechenden Enden der Feder 263 festhalten, wenn das Betätigungselement der Steuerung auf der Welle 208 verstellt wird. Der verstellbare Spartransformator 254 kann auf geeigneten Stützen innerhalb des Gehäuses 206 befestigt sein und durch Kettenräder 264 bzw. 265 über eine Kette 266 angetrieben werden. Das Kettenrad 265 ist auf der Welle 208 befestigt und wird von dieser gedreht. Durch diese Anordnung wird bei Veränderung des Winkels, den die Steuervorichtung mit der Ebene der Armstütze bildet, einer der Doppelumschalter 255 oder 256 so betätigt, daß er die Stromzuführungskreise des Motors 42 schließt; weiteres Verschwenken der Steuervorrichtung in der gleichen Richtung vergrößert die Geschwindigkeit des den Manipulator um seine eigene senkrechte Achse drehenden Motors 42. Da viele der vom Manipulator ausgeführten Arbeitsgänge keine Verdrehung des Manipulators um seine eigene Achse bei gleichzeitiger Längsverschiebung des Manipulators auf der von den Schienen 15 und 15' gebildeten Rollbahn erfordern, kann der Motor 36 durch dieselben Bewegungen der Steuervorrichtung gespeist und gesteuert werden, die sonst Drehung des Manipulators um seine eigene senkrechte Achse hervorrufen. Dies wird durch die Anwendung eines als zweipoligen Doppelumschalter ausgebildeten Schalters2i5 ermöglicht. Der Schalter 215 kann auf der Oberseite des Gehäuses 206 an einer der Bedienungsperson leicht zugänglichen Stelle befestigt sein. Wenn der Schalter 215 in die Stellung gebracht worden ist, die zur Betätigung des Motors für die Längsverschiebung des Manipulators auf seiner Rollbahn benötigt wird, sind die Stromzuführungen für den Rotor und den Stator des Motors 42 unterbrochen und die Stromkreise für den Rotor 267 und den Stator 268 des Motors 36 geschlossen. Diese neu geschlossenen Stromkreise für den Rotor und Stator des Motors 36 gehen über Sicherungen 269 und 270 und den Umkehrschalter 271.

Der Motor 96, der eine Drehung des Manipulatorunterarm.es erzeugt, wird über elektrische Stromkreise und Teile gespeist und gesteuert, die ähnlich wie jene in Fig. io· angeordnet sind. Der Motor 96 hat nach Fig. 16 einen Stator 272 und einen Rotor 273, die von den Hauptleitungen 252 und 253 über einen verstellbaren Spartransformator 274, Mikro-

schalter 275 und ²76, Umkehrschalter 277 und Sicherungen 278 und 279 mit Strom versorgt werden. Die Mikroschalter 275 und 276 sind in einem Gehäuse 280 untergebracht, das auf dem oberen Ende der Welle 208 sitzt, wie dies in Fig. 13, 15 und 18 dargestellt ist. Die Mikroschalter 275 und 276 sind so angeordnet, daß die Enden einer um die Welle 210 gewickelten Schraubenfeder 281 die Schaltglieder der Schalter berühren. Die Schraubenfeder 281 dient einem doppelten Zweck, indem sie die Schalter 275 und 276 betätigt und das Steuerglied der Steuervorrichtung in seine neutrale Lage zurückbringt, wenn dieses freigegeben wird und es dann in seiner neutralen Stellung hält. Mittels, dieser Anordnung der Elemente bewirkt eine Bewegung des Steuergliedes der Steuervorrichtung beim Beugen des Ellbogens der Bedienungsperson, daß der eine oder der andere der Mikroschalter 275 oder 276 die Stromzuführungen zur Rotor- und Stator-

ao wicklung des Motors 96 schließt, wodurch eine Drehung des Manipulatorunterarmes um seine Schwenkachse erzeugt wird. Die Drehrichtung des Motors 96 wird von der Drehrichtung bestimmt, in der der Unterarm der Bedienungsperson um seinen Ellbogen schwenkt. Der erste Winkelausschlag des Steuergliedes der Steuerung erregt den Motor und veranlaßt ihn, sich zu drehen; ein weiterer Ausschlag des Steuergliedes in der gleichen Richtung führt dem Motor höheren Strom zu, indem die Stellung des Abgreifers an dem Spartransformator 274 in solch einer Richtung verschoben wird, daß die Spannung wächst. Im Aufbau der Steuervorrichtung ist der Spartransformator 274 in dem Gehäuse 280 untergebracht, und die verstellbare Abgreiferwelle ist mit einem Zahnrad 282 versehen, das über die Zahnräder 283, 284 und 285 von einem Zahnsektor 286 angetrieben wird. Der Zahnsektor 286 sitzt fest auf der Welle 210 und wird auf dieser durch Verdrehung des Steuergliedes der Steuervorrichtung verschwenkt. Auf der Welle 210 sitzen ferner Anschläge 287 und 288 und begrenzen je nach ihrer Einstellung den Ausschlagwinkel des Steuergliedes, so daß durch außerordentliches Ausschwenken der Steuerung der Spartransformator nicht beschädigt wird. Einzelheiten der Schaltelemente und die Feder 281 sind in Fig. 18 dargestellt. Die beweglichen Teile der Mikroschalter 275 und 276 stoßen gegen Stoßstangen 289 und 290. Diese Stoßstangen sind mit verbreiterten flachen Köpfen versehen, die mit den Enden der Schraubenfeder 281 zusammenarbeiten. Um die Stoßstangen von den Stellgliedern der Mikroschalter abzuheben, sobald sich die Schraubenfeder in einer der gestrichelt gezeichneten Stellungen befindet, ist eine Blattfeder 291 an dem Gehäuse 280 mittels Schrauben 292 befestigt. Diese Blattfeder wird durch die Enden der Schraubenfeder 281 in gebogener Lage gehalten.

Bei vielen Arbeitsgängen, die vom Manipulator ausgeführt werden können, ist eine Drehung des Handgelenks gleichzeitig mit dem Schwenken des Unterarmes um seine Schwenkachse nicht erforderlich. In Fig. 16 sind elektrische Stromkreise und Teile dargestellt, durch die der Motor 116 durch dieselben Bewegungen der Steuervorrichtung gespeist und gesteuert werden kann, die sonst eine Drehung des Unterarms des Manipulators um seine eigene Schwenkachse bewirken. Der Motor 116 erzeugt nach Einschaltung eine Drehung der Manipulatorhand um ihre Schwenkachse, die von der in Fig. 5 dargestellten Welle 99 gebildet wird. Das wird durch die Anbringung eines zweipoligen Doppelumschaltrelais 293 ermöglicht. Wenn dieses Relais von seiner Wicklung 294 durch Betätigung des Schalters 214 erregt wird, unterbricht es die Stromzuführung zum Rotor und Stator des Motors 96 und schließt die Stromkreise des Rotors und des Stators des Motors 116 in genau derselben Weise, wie im Hinblick auf den Umkehrschalter 215 beschrieben wurde. Der Schalter 214 ist, wie in Fig. 9, 13 und 14 dargestellt, oben an dem Handgriff des Steuergliedes der Steuervorrichtung angebracht. Wenn die Bedienungsperson den Schalter 214 schließt, wird der Motor 116 in der gleichen Weise gespeist und gesteuert, wie es in Verbindung mit dem Motor 96 beschrieben wurde.

In Fig. 16 ist der Motor 139 zur Drehung der Hand des Manipulators um seine eigene Längsachse mit einem Rotor 295 und einem Stator 296 dargestellt. Dieser Motor wird durch elektrische Stromkreise und Teile in gleicher Weise wie in Verbindung mit Fig. 10 beschrieben gespeist und gesteuert. Der Rotor und der Stator des Motors 139 werden von den Hauptleitungen 252 und 253 über einen verstellbaren Spartransformator 297, Mikroschalter 298 und 299, Umkehrschalter 300 und Sicherungen 301 und 302 mit Strom versorgt. Die Mikroschalter 298 und 299 sind auf geeigneten Lagern in der drehbaren Steuereinheit 212 angebracht und werden durch eine Schraubenfeder 303 bedient. Diese Mikroschalter sind von der in Fig. 17 dargestellten Art und werden von der Feder in gleicher Weise betätigt, wie dies bei den MikroSchaltern beschrieben wurde, die in dem Gehäuse 260· untergebracht 10g sind. Die Schraubenfeder 303 ist um eine Welle 304 gewickelt, die drehbar in einem Lager an einer Endwand 305 eines Gehäuses 306 sitzt. Das Gehäuse 306 sitzt an dem vorderen Ende der Steuervorrichtung. Die Wände 305 und 307 des Gehäuses no 306 halten die Welle 304 in geeigneten Lagern.. Die Welle 304 greift durch die Wand 307 des Gehäuses und ist mit der Steuereinheit 212 verbunden. Zum Abheben der Enden der Schraubenfeder 303 von ihrer Anlage an den Schaltgliedern der Mikroschalter ist ein Brückenstück 308 angeordnet, das über den Windungen, aber vor den Enden der Schraubenfeder liegt. Das Brückenstück ist auf der Welle 304 und an der Vordewand der Steuereinheit 212 befestigt. Bei dieser Anordnung schließt eine iao Drehung der Steuereinheit 212 um ihre eigene Längsachse durch den Handgriff 213 den einen oder anderen der Mikroschalter 298 und 299. Jede Drehung der Steuereinheit 212 bewirkt ferner ein Spannen der Schraubenfeder 303, derart, daß diese bestrebt ist, die Steuereinheit 212 in eine neutrale

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Lage zurückzubringen. Anschläge 309 sind vorgesehen, um die Drehung der Steuereinheit 212 zu begrenzen. Die soweit beschriebene Anordnung betätigt entweder den. Mikroschalter 298 oder 299 S zur Einschaltung des Motors 139, der sich dann in der gewünschten Richtung dreht. Beim weiteren Verlagern der Steuereinheit 212 in der gleichen Richtung wird der Abgreifer des Spartransformators 297 verschoben, um die dem Motor 139 zugeführte Spannung zu regeln und dadurch die Drehgeschwindigkeit der Manipulatochand um ihre eigene Achse einzustellen. Die Verschiebung des Abgreifers des Spartransformators wird durch Kettenräder 310 und 311 und eine Kette 312 bewirkt, wobei das Kettenrad 311 mit der Welle 304 drehfest verbunden ist.

Bei der besonderen Anordnung der Hand, wie sie in. Fig. 6 und 7 dargestellt ist, bewirkt eine große Zahl von Umdrehungen der Hand in der ao gleichen Richtung um ihre eigene Längsachse eine Lagerveränderung der Finger 140 in bezug auf die Längsachse der Hand Bei vielen Arbeiten ist das unwichtig, weil der Daumen durch pneumatischen Druck gegen die Finger gedruckt wird. Jedoch bei einigen Arbeiten, beispielsweise beim Drehen eines Schraubenziehers, wo es erwünscht ist, daß das Werkzeug axial zur Hand ausgerichtet wird, müssen Veränderungen in der Lage der Finger 140 in bezug auf die Längsachse der Hand ausgeglichen werden. Zu diesem Zweck sind die in Fig. 16 dargestellten elektrischen Stromkreise und; Teile vorgesehen, die eine Form der automatischen Mittel für dieses Ausgleichen bilden. Diesem Ausgleich dient der Motor 160, der einen Rotor 313 und einen Stator 314 hat. Es sind Stromkreise und Teile vorgesehen, durch welche der Motor 160 genau so wie der Motor 139 arbeiten muß. Die Drehgeschwindigkeit des Motors 160 hängt in einer bestimmten Beziehung von der Drehung des Motors. 139 ab und läuft in solch einer Richtung, daß die Verlagerung der Finger 140, die eine Folge der Umdrehungen der Hand um ihre Längsachse ist, ausgeglichen wird. Der Motor 160 wird durch dieselben Steuermittel mit Strom versorgt, die in Verbindung mit dem Motor 139 beschrieben wurden, so daß er mit derselben Geschwindigkeit wie der Motor 139 umläuft. Dies wird durch Betätigung eines vierpoligen Doppelumschaltrelais 315 erreicht. Das Relais 315 kann von einer Wicklung 316 erregt werden, die zwischen die Hauptleitungen 252 und 253 geschaltet ist. Wenn das Relais 315 in eine Stellung gebracht wird, die der in Fig. 16 dargestellten entgegengesetzt ist, dann werden Rotor und Stator des Motors 160 parallel zum Rotor bzw. Stator des Motors 139 geschaltet. Daher wird mit denselben Steuermitteln, die die Arbeit des Motors 139 einleiten und steuern, die Arbeit des Motors 160 eingeleitet und gesteuert. Ein Umkehrschalter 317 ist vorgesehen, um die Drehrichtung des Motors 160 in Bezug zur Umdrehung des Motors 139 umzukehren. Die Motoren 36, 42, 76, 96, 116 und 139 können nur betätigt werden, wenn ein in der Hauptleitung 253 liegender Meisterschalter 318 geschlossen ist. Ferner kann der Motor 160, wenn er mit dem Motor 139 parallel geschaltet ist, wie oben erwähnt, nur betätigt werden, wenn der Meisterschalter 318 geschlossen ist. Wenn die: Spannweite der Hand durch Verstellung der Finger 140 in Bezug zur Längsachse der Hand durch Betätigung des Motors 160 verstellt werden soll, ohne daß die Hand durch den Motor 139 um ihre Längsachse gedreht wird, dann kann dies durch einen Teil der Steuervorrichtung erreicht werden, der aus Schaltern 319, 320, 321 und 322 besteht, vorausgesetzt, daß das Relais 315 sich in der in Fig. 16 gezeichneten Stellung befindet. Das ist der Fall, wenn der Meisterschalter 318 offen ist. Diese Schalter regeln die Stromversorgung des Motors 160 aus den Hauptleitungen 252 und 253 in einer später noch beschriebenen Weise.

Die Schalter 319, 320, 321 und 322 werden paarweise nach Wunsch betätigt, um die gewünschte Drehrichtung des Motors i6o< zu erzeugen. Wenn die Schalter die im Schaltplan dargestellte Lage einnehmen, kann dem Motor 160 keine Spannung zugeführt werden. Ist jedoch der Schalter 319 offen und der Schalter 320 geschlossen, dann wird dem Motor 160 von der Hauptleitung 252 und einer weiteren Speiseleitung 323 über die geschlossenen Stromkreise des Rotors und des Stators Strom zugeführt. Diese Stromkreise umfassen einen Leiter 324, einen Leiter 325, eine Sicherung 326, den Rotor 313, einen Leiter 327, einen Leiter 328, den Schalter 320, einen Leiter 329, einen Leiter 330, eine Sicherung 331, die Statorwicklung 314, einen Leiter 332, einen Leiter 333, den Schalter 321 und einen Leiter 334. Soll der Motor 160 in der entgegengesetzten Richtung angetrieben werden, so würden die Schalter 319 und 320 die im Schaltplan dargestellten Stellungen einnehmen, und der Schalter 321 würde offen und der Schalter 322 geschlossen sein. Die Betätigung der Schalter 321 und 322 bilden in ähnlicher Weise, wie oben beschrieben, Stromkreise für den Motor 160, aber zu dieser Zeit ist die Statorwicklung im umgekehrten Sinne angeschlossen, wodurch der Motor 160 in umgekehrter Richtung läuft.

Wie oben hervorgehoben, werden die Schalter 319 bis 322 einschließlich paarweise betätigt. Diese Paare, beispielsweise 319 und 320, können einpolige Doppelumschalter von der Mikroschaltersorte sein. Diese Schalter sind in den Fig. 13 und 14 in der Steuereinheit 212 in der Nähe ihrer Rückwand untergebracht. Die Rückwand der Steuereinheit 212 ist mit einer öffnung 335 versehen, so daß die Bedienungsperson ihren Finger hindurchstecken und die Schalter betätigen kann. Diese Schalter sind so angeordnet, daß ein Schalthebel 336, der mittels Drehachse 337 gelenkig gelagert ist, vom Finger der Bedienungsperson nach links oder rechts verstellt werden kann, um die Finger des Manipulators in der einen oder anderen Richtung zu betätigen.

Der nach Fig. 16 in der Hauptleitung 253 liegende Meisterschalter 318 kann im Handgriff 213 des Steuergliedes derart angebracht sein, daß er

durch eine angelenkte Platte 338 betätigt wird, wenn die Bedienungsperson den Griff 213 ergreift. Dadurch öffnet sich der Schalter 318 automatisch, sobald die Bedienungsperson den Griff 213 losläßt. Im nachstehenden wird beschrieben, wie der Daumen des Manipulators veranlaßt wird, Gegenstände zu ergreifen oder loszulassen, und zwar unter Bezugnahme auf den Schaltplan Fig. 16, die schematische Darstellung des pneumatischen Systems nach Fig. 19 und die Teilansichten des Steuerungsgliedes Fig. 13 und 14. Nach Fig. 19 kann ein Medium, beispielsweise Luft, dem Zylinder zur Bewegung des Kolbens und des mit ihm verbundenen Daumens aus einem Speisebehälter, beispielsweise einer Drucknasche 339, über einen Druckregler 340, ein Kontrollventil 341 und Verbindungsrohre zugeführt werden. Das Kontrollventil 341 kann durch eine Magnetspule betätigt werden und bei Abschaltung der Spule normalerweise geschlossen sein.

ao Zum Ablassen des Mediums aus dem Kolbenraum ist ein zweites Ventil 342 mit elektromagnetischer Steuerung vorgesehen. Das Ventil 342 ist normalerweise bei abgeschalteter Spule geschlossen. Soll Druckmittel aus dem Kolbenraum abgelassen werden, so wird das Ventil 342 geöffnet. Elektrische Leitungen 343, die vom Ventil 341 kommen, entsprechen den Leitungen mit den gleichen Bezugszeichen in Fig. 16. Leitungen 344, die vom Ventil 342 kommen, führen die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 16. Zur Betätigung des Daumens für das Ergreifen eines Gegenstandes wird ein Schalter

345 in eine Lage geschwenkt, die der in Fig. 16 dargestellten entgegengesetzt ist, um einen Stromkreis durch die Spule zu leiten, die das Kontrollventil 341 öffnet. Die Stromzuführung für das Ventil 342 wird dadurch unterbrochen, und infolgedessen wird das Ventil 342 geschlossen. Soll ein Gegenstand freigegeben werden, so wird der Schalter 345 in die Stellung nach Fig. 16 geschwenkt, wobei die Spule erregt wird, die das Ventil 342 in die Offenstellung bringt. Gleichzeitig ist die Spule für die Verstellung des Ventils 341 abgeschaltet und hält so das Ventil geschlossen. Die Lage des Schalters 345 an der Steuereinheit ist in Fig. 13 und 14 dargestellt. Er ist an der Rückwand der Steuereinheit 212 in solcher Lage befestigt, daß ihn die Bedienungsperson mit ihrem Daumen bedienen kann, während sie den Griff der Steuervorrichtung umfaßt.

Ein zweites elektromagnetisch betätigtes Ventil

346 ist parallel zum Ventil 341 vorgesehen. Dieses Ventil wird bei Erregung seiner Spule in der Schließlage gehalten und ist unbeteiligt an der Steuerung des Daumens. Von diesem Ventil kommende Leitungen 347 sind in Fig. 16 mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Dort ist ersichtlich, daß die Stellspule für das Ventil 346 direkt mit den Hauptstromleitungen verbunden und immer erregt ist, wenn dem System Strom zugeführt wird.

Würde die Stromversorgung unterbrochen werden, so würde das Ventil 346 den Hauptdruck auf den Kolben zur Betätigung der Hand öffnen. Das ist aus dem Grunde nötig, daß das Ventil 341 unmittelbar bei Störungen in der Stromzuführung die Leitung zu dem Druckraum am Kolben öffnet, da sonst der Druck des Daumens auf den von ihm gehaltenen Gegenstand nachlassen würde.

Der Druckregler 340 kann durch einen Motor 348 verstellt werden, um jeden gewünschten Druck des Mediums zur Betätigung des Daumens herstellen zu können. Vom Motor 348 kommende Leitungen 349 sind in Fig. 16 mit denselben Bezugszeichen versehen. Diese Leitungen sind mit den Hauptstromleitungen durch einen Umkehrschalter 350 verbunden, der betätigt werden kann, um den Motor 348 in jeder Richtung anzutreiben und den gewünschten Druck für die Betätigung des Daumens zu erhalten.

Man könnte den Daumen des Manipulators ohne die Feder 184 betätigen, wenn der Auslaß des elektromagnetisch betätigten Ventils 342 mit einer Vakuumpumpe oder einem Äquivalent davon verbunden werden würde. Ferner könnte der Teil zur Betätigung des Daumens durch Zuführung von Druckmittel zu einem Blasebalg oder einer Membran bewegt werden, die an Stelle des Kolbens 183 angewendet werden könnte. Es ist offensichtlich, daß das Druckmittel durch den rohrförmigen Teil über die Muffe 164 zugeführt werden kann, welcher das Rahmenwerk des Unterarms bildet, und zwar durch eine Anordnung, die im wesentlichen dieselbe ist wie jene, die zur Zuleitung des Druckmittels aus dem Kanal in dem Oberarm zu den Kanälen im Unterarm benutzt wird. Das Druckmittel kann von jedem anderen gebräuchlichen Mittel als dem in Fig. 19 dargestellten zugeführt werden. Zum Beispiel kann eine Pumpe mit veränderlicher Geschwindigkeit vorgesehen werden, deren Regelung in genau derselben Weise bewirkt wird wie die Regelung der Betätigungsmotoren des Manipulators.

Wie aus Fig. 3 und 4 a ersichtlich, können alle Motoren zur Betätigung der verschiedenen Teile des Manipulators außer dem Motor 36, der den Manipulator auf den Schienen 15 und 15' entlang bewegt, von einem Deckel 351 eingeschlossen sein. Dieser Deckel dient einem nützlichen Zweck, indem er die Motoren schützt und für sie einen im wesentlichen isolierten Raum schafft, der mit einer Ventilationseinrichtung versehen ist. So könnte z. B., wenn der Manipulator unter atmosphärischen Verhältnissen arbeitet, die dem Motor schädlich sind, eine nicht dargestellte Luftquelle Luft in die vom Deckel gebildete Kammer leiten und in Umlauf bringen. Mit dieser Ausrüstung kann der Manipulator unter extremen Verhältnissen von Temperatur oder Druck bzw. in giftiger oder ätzender Atmosphäre betätigt werden.

Es ist für den Fachmann selbstverständlich, daß die Anzahl von Motoren, die im Deckel 351 untergebracht sind, durch andere Mittel zum Betätigen der verschiedenen Teile des Manipulators ersetzt werden können. Eine Möglichkeit, die Motoren zu ersetzen, wäre die, daß man an Stelle jedes Motors einen selbstsynchronisierenden Motor setzt, der von einem entfernten Ort durch übliche elektrische

Übertragungsmittel angetrieben wird. Die Elektromotoren könnten ferner durch Preßluftmotoren ersetzt werden. Ferner könnte gewünschtenfalls ein einziger Motor mit Spindelwellen und Umschaltkupplungen verwendet werden. Hydraulische oder pneumatische Zylinder, die Zahnstangen verschieben, welche ihrerseits auf Wellen (beispielsweise 72, 92 und 112 in Fig. 4 a) sitzende Ritzel antreiben, könnten ebenfalls Anwendung finden. Falls hydraulische oder pneumatische Zylinder zur Betätigung des Manipulators benutzt werden, müssen entsprechend geänderte Steuerungsmittel vorgesehen werden.

Das Schneckenrad 65 und die Schnecke 68 könnten durch ein an der Stelle des Schneckenrades auf der Welle 58 angebrachtes Ritzel ersetzt werden, das durch eine Zahnstange od. dgl. betätigt wird. Die Zahnstange könnte gegenüber dem Ritzel senkrecht verschoben und über eine senkrechte Stange von einem hydraulischen Zylinder oder einem Elektromotor betätigt werden. Diese Abänderung würde ohne Einfluß auf die Wendigkeit des Manipulators sein. Dies gilt auch für das Schneckenrad 109 und die zugehörige Schnecke sowie für das Schneckenrad 88 und die zugehörige Schnecke.

Selbstverständlich könnten die Ketten 136 und 156 durch Wellen und Kegelräder ersetzt werden, wie beispielsweise die Welle 92 und die Kegelräder 90 und 91, die eine geeignete Schnecke und ein Schneckenrad an Stelle der Kettenräder antreiben. Dabei könnten wiederum die Schnecke und das Schneckenrad durch eine Zahnstange und ein Ritzel in der oben beschriebenen Art ersetzt werden.

Die Ketten 107, 132, 152' und 86 sowie ihre zugehörigen Kettenräder können durch äquivalente Mittel, wie Kabel, Riemen usw., ersetzt werden. Ferner könnten diese gleichen Ketten und ihre zugehörigen Kettenräder durch geeignete starre Teile und Betätigungsklinken ersetzt werden. Dies wird erreicht, indem jedes Paar der durch eine endlose Kette verbundenen Kettenräder durch ein Paar von Winkelhebeln ersetzt wird, die so lang sind wie der jeweilige Radius der Kettenräder, welche sie ersetzen sollen. Diese Winkelhebel wären genauso zu befestigen wie die Kettenräder. Die freien Enden jedes Winkelhebelpaares wären durch starre Teile zu verbinden, deren Länge gleich dem Achsenabstand der Winkelhebelpaare ist. Diese Auswechselung würde die Wendigkeit des Manipulators nicht beträchtlich einschränken. Weiter könnten die endlosen Ketten durch geeignete Wellen ersetzt werden, die an ihren entgegengesetzten Enden geeignete Kegelräder treiben, welche genauso wie die Kettenräder angebracht werden könnten.

Der Motor zur Erzeugung der Handumdrehung um ihre Längsachse könnte auf den Aufhängern der Hand befestigt sein und durch geeignete Leitungen gesteuert werden, die am Arm des Manipulators entlang zu einem Stromzuführungskabel führen. Ferner könnte der Motor, der eine Verlagerung der Finger in bezug auf die Längsachse der Hand bewirkt, auch auf den Aufhängern der Hand sitzen und mit ähnlichen Stromzuführungen versehen sein.

Es. ist auch möglich, daß ein Teil des Manipulators entfernt oder gewünschtenfalls ein weiterer Teil an den Manipulator angebaut wird.

Die Spannschlösser, die einen Teil der Rahmenkonstruktion der Manipulatorteile bilden, sind angebracht worden, um die Spannung der endlosen Ketten zu verstellen. Die Spannschlösser werden überflüssig, wenn man die Rahmenteile nach der Länge der verwendeten Ketten bemißt oder wenn geeignete Spannrollen zum Spannen der Ketten vorgesehen werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Ferngesteuerter Manipulator mit an einem Träger hängenden, gemeinsam um eine vertikale Achse drehbaren, unabhängig voneinander antreibbaren Lenkerteilen, die dem Arm und der Hand eines Menschen entsprechen, wobei die Hand um eine in ihrer Längsrichtung liegende Achse drehbar und mit Haltefingern versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (Lagerplatte 41) mit den Lenkerteilen in einem Gestell (31) um eine vertikale Achse drehbar ist, daß der Arm ein über seine gestreckte Lage hinaus drehbares Ellbogengelenk (Welle 77) mit zum Schulter- (Welle 58) und Handgelenk (Welle 99) paralleler Achse aufweist und daß der Arm und die Hand bzw. die durch Gelenke verbundenen Teile durch Motoren antreibbar sind.
2. Manipulator nach Anspruch 1,, gekennzeichnet durch eine Bedienungseinrichtung (24) mit einer horizontalen Armstütze (209) für den Unterarm des Bedienenden, die den Bewegungen des Armes durch Schwenken um eine vertikale (Welle 208) und eine horizontale (Welle 210), zur Längsrichtung des Armes senkrechte Achse folgen kann und die eine Steuereinheit (212) trägt, die um eine in der Längserstrekkung des Unterarmes liegende Achse drehbar ist und von den Fingern des Bedienenden erreichbare Schalter aufnimmt, wobei durch die Bewegungen der Armstütze und der Steuer- no einheit Schalt- und Steuergeräte verstellbar sind, welche die Glieder des Manipulators entsprechend den Bewegungen des Armes des Bedienenden steuern.
3. Manipulator nach Anspruch 1 und 2, da- "5 durch gekennzeichnet, daß die Arbeitsgeschwindigkeit der Glieder des Manipulators über durch die Bedienungseinrichtung verstellbare Steuereinrichtungen einstellbar ist.
4. Manipulator nach Anspruch 3, dadurch ¹^o gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Motors (76) zum Verschwenken des Oberarmes (59 bis 62) durch ein Steuergerät (Spartransformator 221) veränderlich ist, das durch Verschieben der Armstütze des Bedienungsgerätes in Richtung des Unterarmes verstellbar ist.
5. Manipulator nach Anspruch ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (31) bewegbar ist.
6. Manipulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (31) mit veränderlicher Geschwindigkeit antreibbar ist.
7. Manipulator nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch Haltevorrichtungen, mit denen die unabhängig voneinander beweglichen Lenkerteile in vorgegebenen Einstellungen festgehalten werden.
8. Manipulator nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb seines Arbeitsbereiches eine Fernsehkamera (28) und im Blickfeld der Bedienungsperson ein Fernsehempfänger (30) angeordnet sind, um die Arbeitsgänge durch Bildübertragung überwachen zu können.
9. Manipulator nach Anspruch 1 bis 8, geao kennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Reversieren der Bewegungsrichtung der Steuerelemente in bezug auf ihre Wirkung auf die Antriebsmittel der Lenkerteile.
10. Manipulator nach Anspruch ι bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel in dem Träger (Lagerplatte 41) des Armes gelagert sind.
11. Manipulator nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Antriebsübertragung endlose Ketten vorgesehen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 809 946, 828 291, 044;

USA.-Patentschrift Nr. 2476249;

Zeitschrift »The Review of Scientific Instruments«, November 1949, Blatt XIII;

Zeitschrift »Nucleonics«, Mai 1950, S. 73, 74, und Juli 1950, S. 35;

Zeitschrift »Power Generation«, Juni 1948, S. 69, 70.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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