ES2214730T3 - Estructura de brazo para robots de trabajo de tipo humano. - Google Patents
Estructura de brazo para robots de trabajo de tipo humano.Info
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Abstract
Una estructura de brazo para un robot antropomórfico que comprende un montaje (5) de articulación de hombro que tiene una primera articulación (11) acoplada a un torso (1) para girar solamente alrededor de un primer eje (10), una segunda articulación (13) acoplada a la primera articulación para girar solamente alrededor de un segundo eje (12), transversal al primer eje, y una tercera articulación (15) acoplada a la segunda articulación para girar solamente alrededor de un tercer eje (14), transversal al segundo eje, intersectando los ejes, primero a tercero, en un punto único, y un montaje (6) de articulación de codo acoplado a la tercera articulación (15) del montaje de articulación de hombro, caracterizada porque la posición y postura de las articulaciones primera a tercera de dicho montaje de articulación de hombro y la posición de dicho montaje de articulación de codo con respecto a la tercera articulación se establecen de modo que dicho montaje (6) de articulación de codo está situadopor encima de un plano horizontal (S) que se extiende a través del punto de intersección de los ejes de dichas juntas primera a tercera, mientras dicho montaje de articulación de hombro funciona en un estado singular en el que el primer eje (10) de dicha primera articulación (11) y el tercer eje (14) de dicha tercera articulación (15) están alineados uno con otro y dicho montaje (6) de articulación de codo está posicionado lateralmente con respecto a dicho torso (1).
Description
Estructura de brazo para robots de trabajo de
tipo humano.
La presente invención se refiere a una estructura
de brazo para robots antropomórficos.
Un robot antropomórfico generalmente conocido que
tiene brazos, en ambos lados del torso como las personas, emplea
una estructura de articulación de brazo como la mostrada en la
figura 7 de los dibujos que se acompañan.
El robot antropomórfico tiene brazos A que tienen
cada uno un montaje a de articulación de hombro, un montaje b de
articulación de codo, y un montaje c de articulación de muñeca. El
montaje a de la articulación de hombro comprende una primera
articulación e acoplada a un torso B para giro alrededor de un
primer eje d que se extiende horizontalmente desde un lado superior
del torso B, una segunda articulación g acoplada a la primer
articulación e para giro alrededor de un segundo eje f
(perpendicular a la hoja de la figura 7) normal al primer eje d, y
una tercera articulación i acoplada a la segunda articulación g para
giro alrededor de un tercer eje h normal al segundo eje f. Las
articulaciones e, g, i, primera a tercera, están relacionadas en
posición entre sí de modo que los ejes d, f, h, primero a tercero,
intersectan en un punto en posiciones de funcionamiento arbitrarias
(posiciones angulares) de las articulaciones e, g, i, primera a
tercera.
El montaje b de la articulación de codo comprende
una cuarta articulación b acoplada a la tercera articulación i de
la articulación a de hombro mediante un brazo superior k para giro
alrededor de un cuarto eje j (perpendicular a la hoja de la figura
7). El montaje c de la articulación de muñeca comprende las
articulaciones p, q, r, de la quinta a la séptima, que están
acopladas sucesivamente al montaje b de articulación de codo para
giro alrededor de los respectivos ejes m, n, o, quinto a séptimo
(que son normales entre sí en el estado ilustrado). Una mano s
está acoplada al extremo distal del montaje c de articulación de
muñeca.
La estructura descrita de cada uno de los brazos
A permite que el montaje a de articulación de hombro, el montaje b
de articulación de codo, y el montaje c de articulación de muñeca
funcionen sustancialmente de la misma manera que los brazos
humanos.
En el robot mostrado en la figura 7, el montaje b
de articulación de codo está posicionado en el tercer eje h de la
tercera articulación i del montaje a de articulación de hombro. No
obstante, el montaje b de articulación de codo puede estar acoplado
a la tercera articulación en una posición espaciada radialmente
del tercer eje de la tercera articulación.
Con el brazo A del robot teniendo la estructura
anterior, como se muestra en la figura 8, el primer eje d de la
primera articulación e y el tercer eje h de la tercera articulación
i del montaje a de articulación de hombro pueden estar alineados
uno con otro, y ese tipo de estado alineado es denominado estado
singular (o postura singular). El estado singular se refiere a un
estado en el que el primer eje el primer eje d de la primera
articulación e y el tercer eje h de la tercera articulación i están
alineados uno con otro independientemente del desplazamiento
angular de la primera articulación e o de la tercera articulación
i. Este estado singular se produce también si el montaje b de la
articulación de codo está acoplado a la tercera articulación en una
posición espaciada radialmente del tercer eje de la tercera
articulación.
En el estado singular, el montaje a de
articulación de hombro permite que la primera articulación e o la
tercera articulación i giren solamente alrededor del primer eje d
(= el tercer eje h) y permite también que la segunda articulación g
gire solamente alrededor del segundo eje f. Por lo tanto, el
montaje b de articulación de codo acoplado a la tercera articulación
i del montaje a de articulación de hombro tiene un reducido número
de grados de libertad en esa postura, con el resultado de un mal
funcionamiento del brazo A.
Por ejemplo, incluso para cambiar ligeramente la
orientación del cuarto eje j del montaje b de articulación de codo
alrededor del eje vertical en el estado singular mostrado en la
figura 8, es necesario accionar el montaje a de articulación de
hombro haciendo girar la primera articulación e y la tercera
articulación i del montaje a de articulación de hombro 90º en
direcciones opuestas, respectivamente, alrededor del primer eje d
y el tercer eje h, y después de ello hacer girar la segunda
articulación g ligeramente alrededor del segundo eje f.
En el estado singular del montaje a de la
articulación de hombro, por lo tanto, el montaje a de la
articulación de hombro necesita ser accionado considerablemente
para cambiar ligeramente la posición o postura del montaje b de la
articulación de codo, con el resultado de que la flexibilidad y
rapidez para cambiar el montaje b de la articulación de codo a una
posición o postura deseada se reducen grandemente.
El inconveniente anterior no existe en un estado
distinto al estado singular del montaje a de la articulación de
hombro (estado no singular). Por ejemplo, en el estado mostrado en
la figura 7, la orientación del cuarto eje j del montaje b de la
articulación de codo puede ser cambiada ligeramente a una
orientación deseada haciendo girar ligeramente la primera
articulación e o la tercera articulación i o ambas.
Los inventores han hallado que los brazos A del
robot antropomórfico del tipo descrito anteriormente funcionan
realizando varios procedimientos mientras el montaje b de
articulación de codo está posicionado a la misma altura, o
inferior, que el centro del montaje a de articulación de hombro, es
decir, el punto de intersección de los ejes d, f h de las
articulaciones e, g, i, primera a tercera. Esta tendencia es
particularmente fuerte para los robots antropomórficos cuyos brazos
son accionados de la misma manera que los brazos de una persona,
debido a la capacidad de trabajo de los brazos humanos.
Con el robot antropomórfico, no obstante, la
disposición y la postura de las articulaciones primera a tercera
del montaje a de articulación de hombro han sido diseñadas teniendo
en cuenta la posición del montaje b de la articulación de hombro
del brazo A en el funcionamiento real. Por lo tanto, el estado
singular del montaje a de la articulación de hombro se produce en
posiciones en las que el montaje b de articulación de codo puede
funcionar cuando el robot antropomórfico trabaja. Con el robot
antropomórfico mostrado en la figura 7, por ejemplo, el estado
singular se produce cuando el montaje b de la articulación de codo
se extiende lateralmente con respecto al torso B a la misma altura
que el centro del montaje a de la articulación de hombro. Esa
posición del montaje b de la articulación de codo se produce
normalmente cuando el robot antropomórfico está trabajando.
Consecuentemente, mientras el brazo A del robot antropomórfico
convencional está trabajando normalmente, el estado singular del
montaje a de la articulación de hombro es probable que se produzca,
con el resultado de una pérdida de operatividad del brazo A durante
el funcionamiento normal del robot.
Una estructura de brazo antropomórfico se muestra
también en el documento DE 22 28 598A.
A la vista de los expuesto anteriormente, un
objeto de la presente invención es proporcionar una estructura de
brazo para robots antropomórficos que minimice la posibilidad de
que se produzca un estado singular de un montaje de articulación de
hombro mientras el brazo del robot antropomórfico está trabajando
normalmente, para conseguir de ese modo que el brazo funcione
suavemente.
Para lograr el objeto anterior, se proporciona de
acuerdo con la presente invención una estructura de brazo para un
robot antropomórfico, que comprende un montaje de la articulación
de hombro que tiene una primera articulación acoplada a un torso
para giro solamente alrededor de un primer eje, una segunda
articulación acoplada a la primera articulación para giro solamente
alrededor de un segundo eje, transversal al primer eje, y una
tercera articulación acoplada a la segunda articulación para giro
solamente alrededor de un tercer eje, transversal al segundo eje,
intersectando los ejes primero a tercero en un punto único, y un
montaje de articulación de codo acoplado a la tercera articulación
del montaje de articulación de hombro, caracterizado porque la
posición y postura de las articulaciones primera a tercera del
montaje de la articulación de hombro y la posición del montaje de
la articulación de codo con respecto a la tercera articulación se
establecen de modo que el montaje de la articulación de codo está
situado por encima de un plano horizontal que se extiende a través
del punto de intersección de los ejes de las articulaciones primera
a tercera, mientras el montaje de la articulación de hombro es
accionado en un estado singular en el que el primer eje de la
primera articulación y el tercer eje de la tercera articulación
están alineados uno con otro y el montaje de la articulación de
codo está posicionado lateralmente con respecto al torso.
Generalmente, el brazo del robot antropomórfico
no trabaja mientras el montaje de la articulación de codo está
posicionado lateralmente con respecto al torso y el montaje de la
articulación de codo está situado por encima del plano horizontal
que se extiende a través del punto de intersección de los ejes de
las articulaciones primera a tercera, es decir, el centro del
montaje de la articulación de hombro. Por lo tanto, estableciendo
la posición y postura de las articulaciones primera a tercera del
montaje de la articulación de hombro y la posición del montaje de
la articulación de codo con respecto a la tercera articulación de
modo que el montaje de la articulación de codo esté situada por
encima de un plano horizontal que se extiende a través del punto de
intersección de los ejes de las articulaciones primera a tercera,
mientras el montaje de la articulación de hombro es accionado en el
estado singular y el montaje de la articulación de codo está
posicionado lateralmente con respecto al torso, es posible impedir
que se produzca el estado singular del montaje de la articulación
de hombro en la posición en la que el montaje de la articulación de
codo es accionado normalmente cuando el brazo del robot
antropomórfico realmente trabaja.
Por lo tanto, el hecho de que se produzca el
estado singular del montaje de la articulación de hombro es
minimizado mientras el brazo del robot antropomórfico está
trabajando normalmente, permitiendo de ese modo que el brazo
funcione suavemente.
Si el montaje de la articulación de codo está
acoplado con la tercera articulación en el tercer eje de la tercera
articulación, entonces la primera articulación del montaje de
articulación de hombro está acoplada al torso estando el primer eje
orientado oblicuamente hacia arriba lateralmente con respecto al
torso, y la segunda articulación y la tercera articulación están
acopladas, respectivamente, a la primera articulación y la segunda
articulación para estar así dispuestas sobre el primer eje
sucesivamente a partir de la primera articulación con el montaje de
articulación de codo en el estado singular del montaje de la
articulación de hombro.
Con la disposición anterior, el montaje de la
articulación de codo está situado por encima del plano horizontal
lateralmente con respecto al torso en el estado singular del
montaje de la articulación de hombro.
Si el montaje de la articulación de hombro está
acoplado a la tercera articulación en una posición espaciada del
tercer eje de la tercera articulación, entonces la posición y
postura de las articulaciones primera a tercera del montaje de la
articulación de hombro están establecidas de modo que el montaje de
la articulación de codo está situado por encima del plano
horizontal mientras el montaje de hombro es accionado en el estado
singular y el montaje de la articulación de codo es hecho girar
alrededor del tercer eje a una posición arbitraria lateralmente con
respecto al torso.
Concretamente, si el montaje de la articulación
de codo está acoplado a la tercera articulación en una posición
espaciada del tercer eje de la tercera articulación, cuando la
primera articulación y la tercera articulación se hacen girar,
respectivamente, alrededor del primer eje y el tercer eje (que están
alineados uno con otro en el estado singular) en el estado
singular, la posición del montaje de la articulación de codo se
mueve en un círculo cuyo radio es igual a la distancia entre el
montaje de la articulación de codo y los ejes primero y tercero, y
el montaje de articulación de hombro está en el estado singular en
cualquier posición angular del montaje de articulación de codo.
Estableciendo la posición y la postura de las articulaciones primera
a tercera del montaje de la articulación de hombro de modo que el
montaje de articulación de hombro esté situado por encima del plano
horizontal mientras el montaje de hombro se acciona en el estado
singular y el montaje de la articulación de codo se hace girar
alrededor del tercer eje a una posición arbitraria lateralmente con
respecto al torso, es posible minimizar el suceso del estado
singular del montaje de la articulación de hombro cuando el brazo
del robot antropomórfico realmente trabaja.
La figura 1 es una vista en alzado frontal
esquemática de un robot antropomórfico según una primera
realización de la presente invención;
la figura 2 es una vista ilustrativa del
funcionamiento de una parte central del robot mostrado en la figura
1;
la figura 3 es una vista lateral esquemática de
una parte central de un robot antropomórfico según una modificación
de la primera realización de la presente invención;
la figura 4 es una vista en alzado frontal
esquemática de una parte central de un robot antropomórfico según
una segunda realización de la presente invención;
la figura 5 es una vista en alzado frontal
esquemática de una parte central de un robot antropomórfico según
una modificación de la segunda realización de la presente
invención;
la figura 6 es una vista en alzado frontal
esquemática de una parte central de un robot antropomórfico según
una tercera realización de la presente invención;
la figura 7 es una vista en alzado frontal
esquemática de un robot antropomórfico convencional; y
la figura 8 es una vista ilustrativa del
funcionamiento de una parte central del robot mostrado en la figura
7.
Una primera realización de la presente invención
se describirá a continuación con referencia a las figuras 1 y 2. La
figura 1 es una vista en alzado frontal esquemática de un robot
antropomórfico según una primera realización de la presente
invención, y la figura 2 es una vista ilustrativa del
funcionamiento del robot antropomórfico mostrado en la figura 1.
Como se muestra en la figura 1, el robot
antropomórfico comprende un torso 1, una cabeza 2 montada en una
superficie superior del torso 1, un par de brazos 3 que se
extienden desde ambos lados superiores del torso 1, y un par de
piernas 4 que se extienden desde el extremo inferior del torso 1.
Los brazos 3 son de una estructura idéntica, y las piernas 4 son
también de una estructura idéntica.
Cada uno de los brazos 3 comprende un montaje 5
de articulación de hombro, un montaje 6 de articulación de codo, un
montaje 7 de articulación de muñeca, y una mano 9 acoplados
sucesivamente en el orden a partir del torso 1.
El montaje 5 de articulación de hombro comprende
una primera articulación 11 acoplada al torso 1 para giro alrededor
de un primer eje 10 que se extiende oblicuamente hacia arriba
lateralmente desde el torso 1, una segunda articulación 13 acoplada
a la primera articulación 11 para giro alrededor de un segundo eje
12 normal al primer eje 10, y una tercera articulación 15 acoplada a
la segunda articulación 13 para giro alrededor de un tercer eje 14
normal al segundo eje 12. En el estado ilustrado, el segundo eje 12
se extiende en una dirección anterior posterior (normal a la hoja
de la figura 1) y el tercer eje 14 se extiende en una dirección
vertical. Las articulaciones primera a tercera, 11, 13, 15, están
dispuestas en una relación de posiciones tal que sus ejes 10, 12,
14 intersectan en un punto en el segundo eje 12 en sus posiciones
angulares arbitrarias.
El montaje 6 de articulación de codo comprende
una cuarta articulación acoplada a la tercera articulación 15
mediante un brazo superior 16 en el tercer eje 14. La cuarta
articulación 6 (el montaje 6 de articulación de codo) puede hacerse
girar alrededor de un cuarto eje 17 (que se extiende en la dirección
anterior posterior como se muestra) normal al tercer eje 14.
El montaje 7 de articulación de muñeca comprende
una quinta articulación 19 acoplada a la cuarta articulación 6
(montaje 6 de articulación de codo) para giro alrededor de un
quinto eje 18 que se extiende en una dirección (dirección vertical
en la figura 1) normal al cuarto eje 17, una sexta articulación 21
acoplada a la quinta articulación 19 parta giro alrededor de un
sexto eje 20 que se extiende en una dirección (la anterior
posterior como se muestra) normal al quinto eje 18, y una séptima
articulación 23 acoplada a la sexta articulación 21 para giro
alrededor de un séptimo eje 22 que se extiende en una dirección (una
dirección lateral como se muestra) normal al sexto eje 20. La mano 9
está acoplada a la séptima a la séptima articulación 23.
Cada una de las articulaciones 11, 13, 15, 6, 19,
21, 23, primera a séptima, comprende un accionador giratorio tal
como un motor o similar. Estas articulaciones son accionadas
basándose en órdenes de un dispositivo (por ejemplo, un dispositivo
director) de control de robot, no mostrado, o en datos técnicos
dados previamente, para realizar un cierto trabajo. Cada una de las
articulaciones 11, 13, 15, 6, 19, 21, 23 puede comprender un
accionador lineal tal como un cilindro o similar, en vez de un
accionador giratorio, para giro alrededor de los respectivos ejes
10, 12, 14, 17, 18, 20, 22.
Con la estructura anterior del montaje 5 de
articulación de hombro, el montaje 6 de articulación de codo, y el
montaje 7 de articulación de muñeca, el montaje 5 de articulación
de hombro puede girar alrededor de tres ejes a excepción de durante
un estado singular, y el montaje 6 de articulación de codo y el
montaje 8 de articulación de muñeca pueden girar alrededor de un eje
único y de tres ejes, respectivamente. Basado en estos movimientos
giratorios, cada brazo 3 puede funcionar de la misma manera que un
brazo humano.
Cada uno de las piernas 4 comprende una
articulación 24 de cadera, una articulación 25 de rodilla, una
articulación 26 de tobillo, y un pie 27 acoplados sucesivamente en
este orden desde el torso 1. Aunque no se muestra detalladamente,
la articulación 24 de cadera está dispuesta para girar alrededor de
tres ejes en las direcciones anterior posterior, lateral y vertical,
la articulación 25 de rodilla está dispuesta para girar alrededor
de un eje único en la dirección lateral, y la articulación 26 de
tobillo está dispuesta para girar alrededor de dos ejes en las
direcciones anterior posterior y lateral.
Con el brazo 3 de la estructura anterior, cuando
la segunda articulación 13 del montaje 5 de articulación de hombro
se hace girar desde el estado mostrado en la figura 1 en sentido
contrario al del reloj alrededor del segundo eje 12 un ángulo
\theta, el primer eje 10 de la primera articulación 11 y el
tercer eje 14 de la tercera articulación 15 están alineados entre sí
como se muestra en la figura 2, originando la existencia de un
estado singular del montaje 5 de la articulación de hombro. En este
estado singular, para cambiar ligeramente la orientación del cuarto
eje 17 del montaje 6 de la articulación de codo en un plano que
incluya el segundo eje 12 y el tercer eje 14, es necesario hacer
girar la primera articulación 11 y la tercera articulación 15 del
montaje 5 de articulación de hombro en direcciones opuestas, y
después de ello hacer girar la segunda articulación 13. Por lo
tanto, la primera articulación 11 y la tercera articulación 15 han
de ser accionadas considerablemente.
En el estado singular anterior, debido a la
disposición de las articulaciones 11, 13, 15 primera a tercera del
montaje 5 de articulación de hombro y a la conexión del montaje 6
de articulación de codo a la tercera articulación 15, las
articulaciones 11, 13, 15, primera a tercera, y el montaje 6 de
articulación de codo están alineados sucesivamente sobre el primer
eje 10 (= el tercer eje 14) que se extiende oblicuamente hacia
arriba lateralmente desde el torso 1. Por lo tanto, el montaje 6 de
articulación de codo en el estado singular está posicionado por
encima del plano horizontal S que se extiende a través del punto de
intersección de los ejes 10, 12, 14 de las articulaciones 11, 13,
15, primera a tercera, lateralmente con respecto al torso 1.
El brazo 3 del robot antropomórfico según la
presente invención trabaja básicamente con el montaje 6 de
articulación de codo posicionado en o por debajo del plano
horizontal S. Por lo tanto, el brazo 3 no trabaja básicamente con el
montaje 6 de articulación de codo por encima del plano horizontal
S. Consecuentemente, el estado singular del montaje 5 de
articulación de hombro no se produce mientras el brazo 3 está
trabajando. Expuesto de otra manera, el funcionamiento del montaje
5 de articulación de hombro mientras el brazo 3 está trabajando no
está en un estado singular. Como resultado, el brazo 3 puede
trabajar suavemente al mismo tiempo que su suave operatividad está
garantizada.
Teóricamente, se produce un estado singular
cuando la segunda articulación 13 se hace girar 180 grados
alrededor del segundo eje 12 a partir del estado del brazo 3
mostrado en la figura 2. Realmente, no obstante, ese estado no se
produce debido a una interferencia entre el brazo 3 y el torso 1 o a
una interferencia entre la primera articulación 11 y la tercera
articulación 13.
En esta realización, el primer eje 10 de la
primera articulación 11 acoplado al torso 1 se extiende hacia
arriba de modo directamente lateral desde el torso 1. No obstante,
como se muestra en la figura 3, el primer eje 10 puede estar
ligeramente inclinado en la dirección anterior posterior del robot
(en la figura 3, el primer eje 10 está ligeramente inclinado hacia
atrás).
Una segunda realización de la presente invención
se describirá más adelante con referencia a la figura 4. La figura
4 es una vista en alzado frontal esquemática de la parte central
del robot antropomórfico según la segunda realización de la
presente invención.
El robot antropomórfico según la segunda
realización difiere del robot antropomórfico según la primera
realización mostrada en las figuras 1 y 2 debido a la disposición
de las articulaciones primera a tercera del montaje de articulación
de hombro y la conexión del montaje de la articulación de codo a la
tercera articulación. Las partes del robot se designan mediante
números de referencia idénticos a los del robot según la primera
realización.
Según la figura 4, el montaje 5 de la
articulación de hombro de cada brazo 3 (se muestra solamente el
brazo izquierdo 3 del robot) del robot antropomórfico según la
segunda realización tiene las articulaciones 11, 13, 15, primera a
tercera acopladas sucesivamente en el orden desde el torso 1, como
con el robot según la primera realización. La primera articulación
11 está acoplada al torso 1 con el primer eje 10 extendiéndose
verticalmente hacia arriba desde el torso 1.
El montaje 6 de articulación de codo de cada
brazo 3 está acoplado a la tercera articulación 15 mediante el
brazo superior 16 en una posición espaciada del tercer eje 14. Como
se muestra en la figura 4, el montaje 6 de articulación de codo
está posicionado con respecto a la tercera articulación 15 de modo
que el montaje 6 de la articulación de codo está situado por encima
del plano horizontal X que se extiende a través del punto de
intersección de los ejes 10, 12, 14 de las articulaciones 11, 13,
15, primera a tercera, mientras el montaje 5 de articulación de
hombro se mueve al estado singular del mismo en el que el primer
eje 10 de la primera articulación 11 y el tercer eje 14 de la
tercera articulación 15 están alineados uno con otro y el montaje 6
de la articulación de codo se hace girar alrededor del primer eje
10 (= el tercer eje 14) por medio del giro de la primera
articulación 11 o de la tercera articulación 15 de modo que esté
posicionado lateralmente con respecto al torso 1. Expuesto de otra
manera, la relación de posiciones de las articulaciones 11, 13, 15,
primera a tercera, (concretamente, las distancias entre las
articulaciones 11, 13, 15 primera a tercera) están establecidas de
modo que el montaje 6 de la articulación de codo está situado por
encima del plano horizontal S cuando el montaje 5 de articulación
de hombro ha sido movido al estado singular del mismo y el montaje
6 de articulación de codo ha sido posicionado lateralmente con
respecto al torso 1.
En la presente realización, puesto que el primer
eje 10 de la primera articulación 11 se extiende verticalmente, el
montaje 6 de articulación de codo está situado por encima del plano
horizontal S independientemente de la posición a la que el montaje
6 de articulación de codo haya sido girado alrededor del primer eje
10 (= tercer eje 14) en el estado singular ilustrado.
Otros detalles del robot según la segunda
realización son idénticos a los del robot mostrado en las figuras 1
y 2.
Con el robot antropomórfico según la segunda
realización, cuando el montaje 5 de la articulación de hombro ha
sido movido a la estado singular del mismo, para cambiar
ligeramente la orientación del cuarto eje 17 del montaje 6 de
articulación de codo alrededor de una dirección perpendicular al
segundo eje 12 y al tercer eje 14, es necesario hacer girar la
primera articulación 11 y la tercera articulación 15, 90 grados
cada una, en sentidos opuestas, y después de ello hacer girar la
segunda articulación 13. Por lo tanto, la primera articulación 11 y
la tercera articulación 15 han de ser accionadas
considerablemente.
No obstante, en el estado singular del montaje 5
de la articulación de hombro, incluso cuando el montaje 6 de la
articulación de codo se hace girar a cualquier posición alrededor
del primer eje 10 (= el tercer eje 14), incluyendo posiciones
lateralmente con respecto al torso 1, el montaje 6 de la
articulación de codo está situado por encima del plano horizontal
S. No obstante, el brazo 3 no trabaja básicamente con el montaje 6
de articulación de codo por encima del plano horizontal S.
En la presente realización, por lo tanto, aunque
el brazo 3 trabaja, el montaje 5 de articulación de hombro está
básicamente en un estado no singular durante todo el tiempo, con el
resultado de que el brazo 3 puede trabajar suavemente mientras su
operatividad está garantizada.
En esta realización, el primer eje 10 de la
primera articulación 11 se extiende verticalmente. No obstante,
para mantener el montaje 6 de articulación de codo situado por
encima del plano horizontal S incluso cuando el montaje 6 de la
articulación de codo se hace girar a cualquier posición alrededor
del primer eje 10 (= tercer eje 14), incluyendo posiciones situadas
lateralmente con respecto al torso 1 en el estado singular del
montaje 5 de la articulación de hombro, el primer eje 10 de la
primera articulación 11 puede estar ligeramente inclinado hacia el
interior del torso 1 como se muestra en la figura 5 o, inversamente,
ligeramente inclinado lateralmente con respecto al torso 1. Si el
primer eje 10 está inclinado como se muestra en la figura 5,
entonces cuando el montaje 6 de articulación de codo se hace girar
180 grados alrededor del primer eje 10 (= tercer eje 14) desde la
posición lateral con respecto al torso 1 como se indica mediante
las líneas imaginarias en el estado singular del montaje 5 de
articulación de hombro (realmente, ese estado del robot mostrado en
la figura 5 no se produce porque el brazo 3 interfiere con la
cabeza 2), la altura del montaje 6 de articulación de codo es la
menor. Incluso en este estado, el montaje 6 de articulación de
codo está situado por encima del plano horizontal S.
Una tercera realización de la presente invención
se describirá a continuación con referencia a la figura 6. La
figura 6 es una vista en alzado frontal esquemática de una parte
central de un robot antropomórfico según la tercera realización de
la presente invención.
El robot antropomórfico según la tercera
realización difiere del robot antropomórfico según la primera
realización mostrada en las figuras 1 y 2 en cuanto a la
disposición de las articulaciones primera a tercera del montaje de
la articulación de hombro y la conexión del montaje de la
articulación de codo a la tercera articulación. Las partes del
robot se designan por números de referencia idénticos a los del
robot según la primera realización.
Como se muestra en la figura 6, el montaje 5 de
articulación de hombro de cada brazo 3 (se muestra solamente el
brazo izquierdo 3 del robot) del robot antropomórfico según la
tercera realización tiene las articulaciones 11, 13, 15 primera a
tercera acopladas sucesivamente en este orden desde el torso 1, como
con el robot según la primera realización. La primera articulación
11 está acoplada al torso 1 con el primer eje 10 extendiéndose
oblicuamente hacia arriba desde el torso 1 hacia el interior del
torso 1, como con el robot mostrado en la figura 5.
El montaje 6 de articulación de codo de cada
brazo 3 está conectado a la tercera articulación 15 mediante el
brazo superior 16 en una posición espaciada del tercer eje 14 de la
tercera articulación 15 de modo que un segmento lineal L (indicado
con línea de trazos en la figura 6) que interconecta el centro del
montaje 6 de la articulación de codo (en el cuarto eje 17) y el
punto de intersección de los ejes 10, 12, 14, primero a tercero, es
normal al primer eje 10 y al tercer eje 14 en el estado singular
ilustrado del montaje 5 de articulación de hombro (en el que el
primer eje 10 y el tercer eje 14 están alineados entre sí).
Otros detalles del robot según la tercera
realización son idénticos a los del robot según la primera
realización.
Con los brazos 3 del robot antropomórfico de la
estructura anterior, cuando el montaje 5 de articulación de hombro
ha sido movido al estado singular del mismo, y el montaje 6 de
articulación de codo se hace girar alrededor del primer eje 10 (=
el tercer eje 14) del montaje 5 de articulación de hombro de modo
que esté posicionado lateralmente con respecto al torso 1 como se
muestra (más concretamente, en el lado izquierdo del robot a partir
del segundo eje 12), el montaje 6 de articulación de codo está
situado por encima del plano horizontal S que se extiende a través
del punto de intersección de los ejes 10, 12, 14, primero a
tercero.
En el estado singular del montaje 5 de
articulación de hombro, cuando el montaje 6 de articulación de codo
se hace girar alrededor del primer eje 10 (= el tercer eje 14)
hacia el interior del torso 1 (más concretamente, en el lado
derecho del robot a partir del segundo eje 12), el montaje6 de
articulación de codo está situado por debajo del plano horizontal
S. Realmente, no obstante, debido a que el brazo 3 interfiere con
la cabeza 2 y el torso 1, el montaje 6 de articulación de codo no
puede ser hecho girar a cualquier posición arbitraria hacia el
interior del torso 1 en el estado singular del montaje 5 de la
articulación de hombro. Por tanto, el margen en el que el montaje 6
de la articulación de codo puede ser hecho girar hacia el interior
del torso 1 está limitado a un margen relativamente pequeño. En
adición, cualquier oportunidad para que el robot trabaje con el
montaje 6 de articulación de codo posicionado hacia el interior del
torso 1 en el estado singular del montaje 5 de la articulación de
hombro se considera muy pequeña. Cuando el montaje 6 de
articulación de codo se hace girar a una posición situada
lateralmente con respecto al torso 1, en el estado singular del
montaje 5 de la articulación de hombro, puesto que el montaje 6 de
la articulación de codo está posicionado por encima del plano
horizontal S, el brazo 3 no trabaja básicamente en ese estado.
En esta realización, por lo tanto, el brazo 3
trabaja normalmente casi exclusivamente en un estado no singular
del montaje 5 de articulación de hombro, garantizando por tanto el
funcionamiento suave del brazo 3.
La estructura de brazo del robot antropomórfico
según la presente invención es útil para robots antropomórficos
maestro/esclavo cuyos brazos sean accionados de la misma manera que
los brazos humanos.
Claims (3)
1. Una estructura de brazo para un robot
antropomórfico que comprende un montaje (5) de articulación de
hombro que tiene una primera articulación (11) acoplada a un torso
(1) para girar solamente alrededor de un primer eje (10), una
segunda articulación (13) acoplada a la primera articulación para
girar solamente alrededor de un segundo eje (12), transversal al
primer eje, y una tercera articulación (15) acoplada a la segunda
articulación para girar solamente alrededor de un tercer eje (14),
transversal al segundo eje, intersectando los ejes, primero a
tercero, en un punto único, y un montaje (6) de articulación de
codo acoplado a la tercera articulación (15) del montaje de
articulación de hombro, caracterizada porque
la posición y postura de las articulaciones
primera a tercera de dicho montaje de articulación de hombro y la
posición de dicho montaje de articulación de codo con respecto a la
tercera articulación se establecen de modo que dicho montaje (6) de
articulación de codo está situado por encima de un plano horizontal
(S) que se extiende a través del punto de intersección de los ejes
de dichas juntas primera a tercera, mientras dicho montaje de
articulación de hombro funciona en un estado singular en el que el
primer eje (10) de dicha primera articulación (11) y el tercer eje
(14) de dicha tercera articulación (15) están alineados uno con
otro y dicho montaje (6) de articulación de codo está posicionado
lateralmente con respecto a dicho torso (1).
2. Una estructura de brazo para un robot
antropomórfico según la reivindicación 1, caracterizada
porque dicho montaje de articulación de codo está acoplado a dicha
tercera articulación en el tercer eje de la tercera articulación,
la primera articulación de dicho montaje de articulación de hombro
está acoplada a dicho torso con el primer eje estando dirigido
oblicuamente hacia arriba desde dicho torso, lateralmente con
respecto a dicho torso, y dicha segunda articulación y dicha
tercera articulación están acopladas respectivamente a dicha primera
articulación y dicha segunda articulación de modo que están
dispuestas en dicho primer eje sucesivamente desde dicha primera
articulación hasta dicho montaje de articulación de codo en el
estado singular del montaje de la articulación de hombro.
3. Una estructura de brazo para un robot
antropomórfico según la reivindicación 1, caracterizada
porque dicho montaje de articulación de codo está acoplado a dicha
tercera articulación en una posición espaciada del tercer eje de la
tercera articulación, y la posición y postura de las articulaciones
primera a tercera de dicho montaje de articulación de hombro son
establecidas de modo que dicho montaje de articulación de codo está
situado por encima de dicho plano horizontal mientras dicho montaje
de hombro se hace funcionar en dicho estado singular y dicho
montaje de articulación de codo ha sido hecho girar alrededor de
dicho tercer eje a una posición arbitraria situada lateralmente con
respecto a dicho torso.
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|---|---|---|---|
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Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19940603B4 (de) * | 1999-08-27 | 2004-02-12 | Schäfer, Christian, Dipl.-Ing. M.Sc. | Manipulator |
| JP2002154076A (ja) * | 2000-11-17 | 2002-05-28 | Honda Motor Co Ltd | ロボットの腕 |
| US6922034B2 (en) | 2000-11-17 | 2005-07-26 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Method for designing a robot arm |
| RU2257995C2 (ru) * | 2000-11-17 | 2005-08-10 | Хонда Гикен Когё Кабусики Кайся | Двуногий робот |
| JP4628602B2 (ja) * | 2001-04-05 | 2011-02-09 | ナブテスコ株式会社 | ロボットアーム |
| US6845295B2 (en) * | 2002-03-07 | 2005-01-18 | Fanuc Robotics America, Inc. | Method of controlling a robot through a singularity |
| JP3804780B2 (ja) * | 2002-04-25 | 2006-08-02 | ナブテスコ株式会社 | ロボットアーム及びロボット |
| CN1317109C (zh) * | 2002-12-26 | 2007-05-23 | 哈尔滨工业大学 | 多关节仿人型机器人手臂 |
| JP4525325B2 (ja) * | 2004-12-08 | 2010-08-18 | トヨタ自動車株式会社 | 超冗長自由度ロボットの動作制御方法 |
| DE502005003478D1 (de) | 2005-08-16 | 2008-05-08 | Brainlab Ag | Anthropomorpher medizintechnischer Roboterarm mit Bewegungseinschränkung |
| US8160743B2 (en) * | 2005-08-16 | 2012-04-17 | Brainlab Ag | Anthropomorphic medical robot arm with movement restrictions |
| US20070105070A1 (en) * | 2005-11-08 | 2007-05-10 | Luther Trawick | Electromechanical robotic soldier |
| KR100749878B1 (ko) | 2006-05-30 | 2007-08-16 | 한양대학교 산학협력단 | 휴머노이드 로봇용 로봇 암 |
| KR101457147B1 (ko) * | 2008-05-14 | 2014-11-03 | 삼성전자 주식회사 | 인간형 로봇과 그 어깨관절 어셈블리 |
| US8511964B2 (en) * | 2009-09-22 | 2013-08-20 | GM Global Technology Operations LLC | Humanoid robot |
| US8712602B1 (en) | 2011-05-24 | 2014-04-29 | Timothy S. Oliver | Mobile target system |
| JP6208102B2 (ja) * | 2014-09-04 | 2017-10-04 | 富士ソフト株式会社 | 人型ロボット |
| JP6645741B2 (ja) | 2015-02-17 | 2020-02-14 | 本田技研工業株式会社 | ロボット |
| CN105437234B (zh) * | 2016-01-25 | 2017-09-22 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种多奇异点处理方法、系统和工业机器人 |
| JP6565752B2 (ja) * | 2016-03-17 | 2019-08-28 | 株式会社安川電機 | ロボット制御装置及びロボット制御方法 |
| RU173813U1 (ru) * | 2016-07-12 | 2017-09-12 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Антропоморфный робот |
| CN106041957B (zh) * | 2016-07-20 | 2019-03-01 | 北京光年无限科技有限公司 | 一种人形机器人的上肢结构及人形机器人 |
| CN111599100B (zh) * | 2020-04-17 | 2021-11-30 | 温州大学 | 一种智能无人售货系统 |
| WO2022269693A1 (ja) * | 2021-06-21 | 2022-12-29 | 東京ロボティクス株式会社 | リンク機構、ロボットアーム及び双腕ロボット |
| CN114147745A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-03-08 | 浙江大学湖州研究院 | 一种基于3d打印的空间站舱内活动人形机器人 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2228598A1 (de) * | 1972-06-12 | 1974-01-03 | Jens Dr Rer Nat Geerk | Anthropomorpher manipulator |
| JPS5275760A (en) * | 1975-12-19 | 1977-06-25 | Hitachi Ltd | Manipulator joints mechanism |
| EP0097191B1 (de) * | 1981-12-24 | 1986-08-27 | Hans Richter | Montageroboter |
| JP2625432B2 (ja) | 1987-07-01 | 1997-07-02 | ヤマハ発動機株式会社 | 自動二輪車のタンクレールカバー取付構造 |
| JPH0544072Y2 (es) * | 1987-07-03 | 1993-11-08 | ||
| JPH01252380A (ja) * | 1988-03-29 | 1989-10-09 | Agency Of Ind Science & Technol | 多次元アクチュエータを用いたマニピュレータ |
| US5142803A (en) * | 1989-09-20 | 1992-09-01 | Semborg-Recrob, Corp. | Animated character system with real-time contol |
| JPH04315589A (ja) * | 1991-04-16 | 1992-11-06 | Fanuc Ltd | ７自由度関節形マニプレータ |
| WO1997002520A1 (en) * | 1995-06-30 | 1997-01-23 | Ross-Hime Designs, Inc. | Robotic manipulator |
| US5624398A (en) * | 1996-02-08 | 1997-04-29 | Symbiosis Corporation | Endoscopic robotic surgical tools and methods |
| US6155960A (en) * | 1998-05-01 | 2000-12-05 | Roberts; Donald | Training dummy assembly in human form |
| KR100299210B1 (ko) * | 1999-03-12 | 2001-09-22 | 박호군 | 인간팔 장착형 힘 재현기능을 갖는 마스터 장치 |
| US6198247B1 (en) * | 1999-04-20 | 2001-03-06 | Steven Barr | Servo-articulated modules and robotic assemblies incorporating them |
-
1997
- 1997-12-24 JP JP35460497A patent/JP3908366B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-10-20 WO PCT/JP1998/004734 patent/WO1999033617A1/ja active IP Right Grant
- 1998-10-20 KR KR10-2000-7007050A patent/KR100525648B1/ko not_active IP Right Cessation
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