NL2021133B1

NL2021133B1 - Vertragingsunit, Armgewricht voorzien van twee respectievelijk drie vertragingsunits, alsmede een robotarm

Info

Publication number: NL2021133B1
Application number: NL2021133A
Authority: NL
Inventors: Johannes Adrianus Stuijt Henricus; Hendrik Antonie Blom Arthur
Original assignee: Exact Dynamics B V
Priority date: 2018-06-15
Filing date: 2018-06-15
Publication date: 2019-12-20
Also published as: EP3807060A1; WO2019240587A1; US20210252722A1; US11691298B2

Abstract

Een armgewricht (10) voorzien van een eerste koppeldeel (12) met een eerste hartlijn (L 1) en een tweede koppeldeel (16) met een tweede hartlijn (L2). Verder omvat het armgewricht (10) en een derde koppeldeel (20) dat roteerbaar rond een derde hartlijn (L3) is verbonden met het eerste koppeldeel (12). De derde hartlijn (L3) sluit een hoek in met de eerste hartlijn (L1) in het bereik van 30-60 graden, bij voorkeur van 45 graden. Het derde koppeldeel (20) is roteerbaar rond een vierde hartlijn (L4) verbonden met het tweede koppeldeel (16). De vierde hartlijn (L4) sluit een hoek in met de tweede hartlijn (L2) in het bereik van 30-60 graden, bij voorkeur van 45 graden. De derde (L3) en de vierde hartlijn (L4) sluiten onderling een hoek in het bereik van 60- 120 graden, bij voorkeur van 90 graden. Tevens wordt een robotarm verschaft met een aantal, bij voorkeur drie van dergelijke armgewrichten.

Description

Θ 2021133 ©B1 OCTROOI (2?) Aanvraagnummer: 2021133 (22) Aanvraag ingediend: 15 juni 2018 (5) Int. Cl.:

B25J 9/10 (2018.01) B25J 17/02 (2018.01) A61G 5/10 (2019.01) B25J 9/06 (2019.01) F16H 1/16 (2019.01) F16H 49/00 (2019.01)

NLB1 2021133 (30) Voorrang:

(4) Aanvraag ingeschreven: 20 december 2019 (43) Aanvraag gepubliceerd:

(47) Octrooi verleend:

december 2019 (45) Octrooischrift uitgegeven:

december 2019 (73) Octrooihouder(s):

Exact Dynamics B.V. te Arnhem (72) Uitvinder(s):

Henricus Johannes Adrianus Stuijt te Arnhem Arthur Hendrik Antonie Blom te Arnhem (74) Gemachtigde:

ir. H.A. Witmans c.s. te Den Haag

54) Vertragingsunit, Armgewricht voorzien van twee respectievelijk drie vertragingsunits, alsmede een robotarm

57) Een armgewricht (10) voorzien van een eerste koppeldeel (12) met een eerste hartlijn (L1) en een tweede koppeldeel (16) met een tweede hartlijn (L2). Verder omvat het armgewricht (10) en een derde koppeldeel (20) dat roteerbaar rond een derde hartlijn (L3) is verbonden met het eerste koppeldeel (12). De derde hartlijn (L3) sluit een hoek in met de eerste hartlijn (L1) in het bereik van 30-60 graden, bij voorkeur van 45 graden. Het derde koppeldeel (20) is roteerbaar rond een vierde hartlijn (L4) verbonden met het tweede koppeldeel (16). De vierde hartlijn (L4) sluit een hoek in met de tweede hartlijn (L2) in het bereik van 30-60 graden, bij voorkeur van 45 graden. De derde (L3) en de vierde hartlijn (L4) sluiten onderling een hoek in het bereik van 60- 120 graden, bij voorkeur van 90 graden. Tevens wordt een robotarm verschaft met een aantal, bij voorkeur drie van dergelijke armgewrichten.

Dit octrooi is verleend ongeacht het bijgevoegde resultaat van het onderzoek naar de stand van de techniek en schriftelijke opinie. Het octrooischrift komt overeen met de oorspronkelijk ingediende stukken.

P117465NL00

Titel: Vertragingsunit, Armgewricht voorzien van twee respectievelijk drie vertragingsunits, alsmede een robotarm

VELD

Deze uitvinding heeft betrekking op een armgewricht, alsmede een robotarm voorzien van ten minste één armgewricht volgens de uitvinding.

ACHTERGROND

Het gebruik van mechanische armen kent vele toepassingen. Ze kunnen worden gebruikt om precieze, repeterende bewegingen snel uit te voeren. Ook kunnen ze gebruikt worden voor de ondersteuning of uitvoering van bewegingen die menselijke armen niet kunnen maken, of niet meer kunnen maken, bijvoorbeeld ten gevolge van een beperking. Een mechanische arm bestaat uit een of meerdere armdelen en een of meerdere armgewrichten. De armdelen worden gebruikt om de mechanische arm lengte (bereik) te geven, de armgewrichten geven de mechanische arm de benodigde flexibiliteit om bewegingen uit te voeren.

SAMENVATTING

In de praktijk bestaat behoefte aan een veilige, modulaire mechanische arm die een groot en flexibel configureerbaar bereik heeft en toch compact is op te vouwen. Daarbij is bestaat er behoefte aan een mechanische arm waarvan het aantal (n) vrijheidsgraden (DOF = degrees of freedom) van de beweging kan worden gekozen door deze op een geschikte wijze te configureren.

Het simpelweg verlengen van de armdelen ter verkrijging van een groot bereik biedt niet de oplossing omdat een dergelijke mechanische arm minder compact is op te vouwen als gevolg van de vergrote lengte van de armdelen.

De uitvinding verschaft daartoe een armgewricht volgens conclusie 1. Meer in bijzonder verschaft de uitvinding een armgewricht voorzien van een eerste koppeldeel dat rond een eerste hartlijn roteerbaar verbindbaar is met een eerste armdeel of een extern object, een tweede koppeldeel dat rond een tweede hartlijn roteerbaar of vast verbindbaar is met een tweede armdeel, en een derde koppeldeel dat roteerbaar rond een derde hartlijn is verbonden met het eerste koppeldeel, waarbij de derde hartlijn een hoek insluit met de eerste hartlijn in het bereik van 30-60 graden, bij voorkeur van 45 graden, en waarbij het derde koppeldeel roteerbaar rond een vierde hartlijn is verbonden met het tweede koppeldeel, waarbij de vierde hartlijn een hoek insluit met de tweede hartlijn in het bereik van 30-60 graden, bij voorkeur van 45 graden, en waarbij de derde en de vierde hartlijn onderling een hoek insluiten in het bereik van 60- 120 graden, bij voorkeur van 90 graden. Het armgewricht is verder voorzien van een aandrijfsamenstel dat is geconfigureerd om de rotatie van het eerste koppeldeel rond de derde hartlijn, ten opzichte van het derde koppeldeel te bekrachtigen en dat is geconfigureerd om de rotatie van het tweede koppeldeel rond de vierde hartlijn ten opzichte van het derde koppeldeel te bekrachtigen.

Het armgewricht volgens de uitvinding maakt het mogelijk daarmee een mechanische arm te maken die zowel compact op te vouwen is, alsook een groot bereik heeft, althans compacter op te vouwen is en/of een groter bereik heeft dan huidige, bekende armgewrichten.

Het armgewricht is in staat twee arm delen compact op elkaar op te vouwen. In uitgevouwen toestand zit het armgewricht tussen twee armdelen in, waardoor het bereik van de mechanische arm groter wordt dan enkel de som van lengtes van de armdelen.

Een veilige mechanische arm wordt het beste geboden door onder meer een uitvoeringsvorm zonder uitstekende en hoekige constructieelementen en zonder kabels die buitenom lopen. De mechanische arm kan met gelijke en/of gelijkvormige armgewrichten worden samengesteld tot een systeem met n vrijheidsgraden (hierna: n-DOF-systeem).

Verder kan elk armgewricht zelf ook weer uit gelijke en gelijkvormige aandrijfelementen worden op gebouwd (waarvan een voorbeeld is weergegeven in fig. 5). Met het armgewricht volgens de uitvinding kan een soort mechanische slang worden gemaakt die zich laat opvouwen en laat vormgeven zoals een slang zich laat opvouwen en voortbewegen.

De uitvinding verschaft tevens een robotarm volgens conclusie 20. Meer in bijzonder verschaft de uitvinding een robotarm omvattend een koppelarmdeel verbonden aan een extern object, een bovenarmdeel, een onderarmdeel, een eerste armgewricht volgens de uitvinding, een tweede armgewricht volgens de uitvinding en een derde armgewricht volgens de uitvinding. Het eerste koppeldeel van het eerste armgewricht is verbonden met het koppelarmdeel en het tweede koppeldeel van het eerste armgewricht is verbonden met een eerste uiteinde van het bovenarmdeel. Het eerste koppeldeel van het tweede armgewricht is verbonden met een tweede uiteinde van het bovenarmdeel en het tweede koppeldeel van het tweede armgewricht is verbonden met een eerste uiteinde van het onderarmdeel. Het eerste koppeldeel van het derde armgewricht is verbonden met een tweede uiteinde van het onderarmdeel.

Omdat de robotarm meerdere armgewrichten volgens de uitvinding omvat, worden de eigenschappen van deze armgewrichten optimaal benut. De robotarm kan door de gebruikte armgewrichten zowel compact worden opgevouwen als deze niet wordt gebruikt, alsook worden gebruikt om objecten te bereiken op een relatief grote afstand en/of moeilijk bereikbare plekken.

De uitvinding verschaft verder een rolstoel volgens conclusie 22. Meer in het bijzonder verschaft de uitvinding een rolstoel voorzien van een robotarm volgens de uitvinding, waarbij het externe object waarmee het koppelarmdeel is verbonden wordt gevormd door een framedeel van de rolstoel.

Door het bevestigen van de robotarm op een rolstoel, komen alle beschreven voordelen van deze robotarm ten voordele van gebruikers van de rolstoel.

Nadere uitwerkingen van de uitvinding zijn beschreven in de volgconclusies en zullen hierna, onder verwijzing naar een voorbeeld dat is weergegeven in de figuren, nader worden verduidelijkt.

KORTE AANDUIDING VAN DE FIGUREN

Fig. 1 toont een perspectief-aanzicht van een uitgevouwen robotarm met drie armgewrichten volgens de uitvinding;

Fig. 2 toont een doorsnede van de robotarm uit Fig. 1;

Fig. 3 toont een perspectivisch aanzicht van de robotarm uit Fig.l, in op gevouwen toestand;

Fig. 4 toont een zijaanzicht van de opgevouwen robotarm uit Fig. 3;

Fig. 5 toont een uitvoeringsvorm van een armgewricht volgens de uitvinding omvattende drie gelijkvormige aandrijfsamenstellen;

Fig. 6 toont een andere uitvoeringsvorm van een armgewricht volgens de uitvinding;

Fig. 7 toont een andere uitvoeringsvorm van een armgewricht volgens de uitvinding;

Fig. 8 toont een andere uitvoeringsvorm van een armgewricht volgens de uitvinding;

Fig. 9 toont een andere uitvoeringsvorm van een armgewricht volgens de uitvinding;

Fig. 10 toont een andere uitvoeringsvorm van een armgewricht volgens de uitvinding;

Fig. 11 toont een andere uitvoeringsvorm van een armgewricht volgens de uitvinding;

Fig. 12 toont een andere uitvoeringsvorm van een armgewricht volgens de uitvinding;

Fig. 13 toont een andere uitvoeringsvorm van een armgewricht volgens de uitvinding.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING

In de volgende gedetailleerde beschrijving wordt met behulp van verwijzingscijfers verwezen naar het voorbeeld dat is weergegeven in de figuren. De uitvoeringsvormen die in de gedetailleerde beschrijving worden beschreven zijn echter niet beperkt tot het voorbeeld dat is getoond in de figuren maar kunnen ook op andere wijze zijn uitgevoerd dan getoond in het voorbeeld. De in de gedetailleerde beschrijving beschreven uitvoeringsvormen dienen derhalve ook zonder de verwijzingscijfers te worden gelezen en begrepen. De diverse, hierna te beschrijven uitvoeringsvormen kunnen in combinatie met elkaar of onafhankelijk van elkaar worden toegepast.

In meest algemene zin verschaft de uitvinding een armgewricht 10 dat is voorzien van een eerste koppeldeel 12 dat rond een eerste hartlijn LI roteerbaar verbindbaar is met een eerste armdeel 14 of een extern object 76. Het armgewricht heeft een tweede koppeldeel 16 dat rond een tweede hartlijn L2 roteerbaar of vast verbindbaar is met een tweede armdeel 18. Tot slot heeft het armgewricht 10 een derde koppeldeel 20 dat roteerbaar rond een derde hartlijn L3 is verbonden met het eerste koppeldeel 12 en dat roteerbaar rond een vierde hartlijn L4 is verbonden met het tweede koppeldeel 16. De derde hartlijn L3 sluit een hoek in met de eerste hartlijn LI in het bereik van 30-60 graden, bij voorkeur van 45 graden. De vierde hartlijn L4 sluit een hoek in met de tweede hartlijn L2 in het bereik van 3060 graden, bij voorkeur van 45 graden. De derde L3 en de vierde hartlijn L4 sluiten onderling een hoek in het bereik van 60- 120 graden in, bij voorkeur van 90 graden. Het armgewricht 10 is verder voorzien van een aandrijfsamenstel dat is geconfigureerd om de rotatie van het eerste koppeldeel 12 rond de derde hartlijn L3, ten opzichte van het derde koppeldeel 20 te bekrachtigen. Het aandrijfsamenstel is tevens geconfigureerd om de rotatie van het tweede koppeldeel 16 rond de vierde hartlijn L4 ten opzichte van het derde koppeldeel 20 te bekrachtigen.

Dit armgewricht 10, dat uit drie koppeldelen 12, 16, 20 bestaat, kan door rotaties van de verschillende delen 12, 16, 20 ten opzichte van elkaar de aan de het gewricht 12, 16, 20 gekoppelde armdelen onderling een hoek laten maken variërend tussen de 0 graden in opgevouwen toestand en 180 graden volledig gestrekt. Het armgewricht 10 is derhalve enerzijds in staat een mechanische arm waarin het armgewricht 10 wordt gebruikt compact op te vouwen. Aan de andere kant zit, in uitgevouwen toestand, het armgewricht 10 tussen twee armdelen in. Dit armgewricht 10 heeft derhalve als voordeel dat de grootte, meer in het bijzonder de lengte van het armgewricht 10 in uitgevouwen toestand bijdraagt aan het bereik van de mechanische arm waarin het armgewricht 10 wordt gebruikt. Hierdoor wordt het bereik van de mechanische arm groter dan enkel de som van de lengtes van gebruikte armdelen.

Het eerste koppeldeel 12 kan direct aan een extern object 76 worden gekoppeld maar ook via een armdeel 14.

Voor de goede werking van een mechanische arm is het onontbeerlijk dat de bewegingen van de bewegende delen ten opzichte van elkaar worden bekrachtigd, zodat er ook daadwerkelijk bewegingen gemaakt kunnen worden. Het voordeel van een bekrachtiging in het armgewricht is dat de middelen voor de bekrachtiging compact kunnen worden uitgevoerd. Door een compacte uitvoering van de middelen voor de bekrachtiging kan gewichtsbesparend worden geconstrueerd. En door deze middelen compact bijeen te houden kan de arm worden opgebouwd uit een samenstel van n x armgewrichten (in fig. 1 is een arm getekend bestaande uit 3 x a4rmgewrichtsmodules).

In een uitvoeringsvorm is het aandrijfsamenstel zodanig geconfigureerd dat de rotaties van het eerste en het tweede koppeldeel 12, ten opzichte van het derde koppeldeel 20 onafhankelijk van elkaar bekrachtigbaar zijn.

Een dergelijke onafhankelijke bekrachtiging biedt veel flexibiliteit in de bewegingsmogelijkheden van het armgewricht. De bewegingen kunnen door een besturing van het armgewricht goed op elkaar afgestemd worden.

In een uitvoeringsvorm, zoals weergegeven in figuur 5 (nieuwe figuur), is het aandrijfsamenstel voorzien van een eerste motor 26a waarvan een motorhuis niet roteerbaar is aangebracht in het derde koppeldeel 20. De motor 26a is voorzien van een eerste aandrijfas 90a. Het aandrijfsamenstel is verder voorzien van een eerste overbrenging uitgevoerd als een eerste strain wave gear 46a waarvan een strain-wave-gearhartlijn Lg in hoofdzaak samenvalt met de derde hartlijn L3. De eerste strain wave gear 46a brengt rotatie van de eerste aandrijfas 90a over het eerste koppeldeel 12.

In het in figuur 5 weergegeven voorbeeld is de strain wave gear 46a voorzien van een eerste buitenring 82a met binnenvertanding die vast is verbonden met het derde koppeldeel 20. Verder is de strain wave gear 46a voorzien van een tweede buitenring 84a met binnenvertanding die vast is verbonden met het eerste koppeldeel 12. Het aantal tanden van de eerste buitenring 82a wijkt enigszins af van het aantal tanden van de tweede buitenring 84a. Zo kan bijvoorbeeld de eerste buitenring 82a beschikken over 125 binnentanden en de tweede buitenring 84a over 126 binnentanden. Wanneer de motor 26a wordt bekrachtigd, roteert de centrale as 90a rond de derde hartlijn L3 en daarmee de golfgenerator 80a. Als gevolg van de rotatie van de golfgenerator 80a, vervormt de flexibele tandring 86a en rolt deze af langs de beide buitenringen 82a, 84a. Doordat het aantal binnentanden van deze buitenringen 82a, 84a enigszins verschilt, zal er een onderlinge rotatie tussen de beide buitenringen 82a, 84a optreden en daarmee een onderlinge rotatie tussen het eerste koppeldeel 12 en het derde koppeldeel 20. Deze onderlinge rotatie is sterk vertraagd ten opzichte van de rotatie van de centrale as 90a Opgemerkt zij, dat de vertraging met de strain wave gear

46a ook op andere wijze kan worden gerealiseerd dan door gebruikmaking van twee buitenringen 82a, 84a. Zo kan er bijvoorbeeld sprake zijn van een enkele buitenring die vast is verbonden met het eerste koppeldeel 12 terwijl de flexibele tandring vast is verbonden met het derde koppeldeel 20. De golfgenerator kan in dat geval ook worden aangedreven door de motor 26a. Op gemerkt zij dat ook andere oplossingen dan een strain wave gear kunnen worden toegepast zoals bijvoorbeeld een cycloïde vertragingsconstructie.

Het aandrijfsamenstel is daarnaast voorzien van een tweede motor 26b waarvan een inotorhuis niet roteerbaar is aangebracht in het derde koppeldeel 20 en de motor 26b is voorzien van een tweede aandrijfas 90b. Het aandrijfsamenstel is verder voorzien van een tweede overbrenging uitgevoerd als een tweede strain wave gear 46b waarvan een strain-wavegearhartlijn Lg in hoofdzaak samenvalt met de vierde hartlijn L4 De tweede strain wave gear 46b brengt rotatie van de tweede aandrijfas 90b over op het tweede koppeldeel 16.

Ook kan het aandrijfsamenstel verder zijn voorzien van een derde motor 26c en een derde overbrenging uitgevoerd als een derde strain wave gear 46c. Een motorhuis van de derde motor 26c is niet roteerbaar aangebracht in het tweede armdeel 18 en de motor 26c is voorzien van een derde aandrijafas 90c. Een strain-wave-gearhartlijn Lg van de derde strain wave gear 46c valt in hoofdzaak samen met de tweede hartlijn L2. De derde strain wave gear 46c brengt rotatie van de derde aandrijfas 90c over op het tweede koppeldeel 16, zodat het tweede armdeel 18 roteert ten opzichte van het tweede koppeldeel 16.

Voor de bekrachtiging van de rotatie van het eerste koppeldeel 12 ten opzichte van het derde koppeldeel 20 rond de derde hartlijn L3, en van de rotatie van het tweede koppeldeel 16 ten opzichte van het derde koppeldeel 20 rond de vierde hartlijn L4, worden twee motoren 26a, 26b gebruikt. Dit kunnen bijvoorbeeld torque ring motoren zijn. Een torque ring motor is een elektromotor met een stator en een rotor, waarin zowel de stator als de rotor een open ringvorm kunnen hebben. Dit heeft als voordeel dat de motor 26a, 26b in een asrichting heel compact is uitgevoerd en geschikt is voor een centrale kabeldoorvoer. Voorbeelden van dergelijke motoren die gebuikt zouden kunnen worden zijn de BLM2A van de firma Kolhnorgen. In het algemeen is een torque ring motor een inductiemotor. Het is ook mogelijk bijvoorbeeld borstelloze gelijkstroommotoren of gelijkstroommotoren met borstel of synchrone draaistoommotoren te gebruiken, al dan niet in een ring-uitvoering. Ook is het mogelijk een combinatie van deze motoren te gebruiken. Met een strain wave gear 46a, 46b is het mogelijk een grote vertraging in rotatiesnelheid te realiseren De strain wave gears 46a, 46b zorgen voor een benodigde vertraging in rotatie tussen de motoren 26a, 26b en de rotaties van het eerste en tweede koppeldeel 12, 16. Voor de overbrenging kunnen de flexibele tandringen (e. flexspline) van de eerste en tweede strain wave gears 46a, 46b niet roteerbaar zijn aangebracht in het derde koppeldeel 20. Dit kan worden gerealiseerd door de flexibele tandring 86a evenveel tanden te geven als het aantal binnentanden op de buitenring 82a die is verbonden met het derde koppeldeel 20. De vertraging wordt dan bepaald door de verhouding van een aantal tanden tussen de eerste buitenring 82a en de tweede buitenring 84a. Een voorbeeld van een te gebruiken strain wave gear 46a, 46b is de XB3-50126-000 van Chinese makelaardij. Deze strain wave gear heeft een vertraging van. 1:126.

Als alternatieve overbrenging kan er per strain wave gear ook sprake zijn van een enkele buitenste ringvormige tandring (e. circular spline) die niet roteerbaar is aangebracht in het derde koppeldeel 20. In dat geval moeten de flexibele tandringen (e. flexsplines) van de eerste en tweede strain wave gear 46a, 46b niet roteerbaar zijn verbonden met respectievelijk het eerste en het tweede koppeldeel 12, 16. Dit kan bijvoorbeeld worden gerealiseerd met een strain wave gear van Harmonie Drive AG.

Als het aandrijfsamenstel is voorzien van een derde motor 26c, dan zorgt deze derde motor 26c voor een bekrachtiging van de beweging rond de tweede hartlijn L2 van het tweede koppeldeel 16, en daarmee het hele armgewricht, ten opzicht van het tweede armdeel 18. In dat geval worden de drie bekrachtigde bewegingen feitelijk op een overeenkomende wijze uitgevoerd, namelijk met een (torque ring) motor 26a, 26b, 26c en een strain wave gear 46a, 46b, 46c. Voor de derde strain wave gear 46c is hetgeen hierboven beschreven is in relatie met de eerste en tweede strain wave gear 46a, 46b derhalve van overeenkomstige toepassing.

In een andere uitvoeringsvorm kan het aandrijfsamenstel zodanig zijn geconfigureerd dat de rotaties van het eerste en het tweede koppeldeel 12, 16 zijn gekoppeld in die zin dat, gezien vanuit een snijpunt tussen de derde en de vierde hartlijn L3, L4,, bij rotatie van het eerste koppeldeel 12 ten opzichte van het derde koppeldeel 20 in een rechtse rotatierichting, het tweede koppeldeel 12 ook in een rechtse rotatierichting ten opzichte van het derde koppeldeel 20 roteert en vice versa.

In nog een andere uitvoeringsvorm kan het aandrijfsamenstel zodanig zijn geconfigureerd dat de rotaties van het eerste en het tweede koppeldeel 12, 16 zijn gekoppeld in die zin dat, gezien vanuit een snijpunt tussen de derde en vierde hartlijn L3, L4, bij rotatie van het eerste koppeldeel 12 ten opzichte van het derde koppeldeel 20 in een rechtse rotatierichting, het tweede koppeldeel 12 in een linkse rotatierichting ten opzichte van het derde koppeldeel 20 roteert en vice versa.

De rotaties van het eerste en het tweede koppeldeel 12, 16 ten opzichte van het derde koppeldeel 20 kunnen door het aandrijfsamenstel aan elkaar gekoppeld worden. De koppeling kan zo worden geconfigureerd dat het tweede koppeldeel 16, bekeken vanuit het derde koppeldeel 20, dezelfde kant op roteert als het eerste koppeldeel 12. Deze koppeling kan echter in een alternatieve uitvoering ook zo worden geconfigureerd dat de rotatie van het tweede koppeldeel 16, bekeken vanuit het derde koppeldeel 20, de andere kant op is als die van het eerste koppeldeel 12.

In een uitvoeringsvorm, zoals weergegeven in figuur 6, is het aandrijfsamenstel voorzien van een planeetwieloverbrenging 28 die in het derde koppeldeel 20 is vastgezet, een motor 26 die is aangebracht in het derde koppeldeel 20 waarvan een rotor in een rechte lijn is verbonden met een ingaande as van de planeetwieloverbrenging 28, een eerste tandwiel 30 dat is verbonden met een uitgaande as van de planeetwieloverbrenging 28, een aandrijfas 32 die roteerbaar is rond een aandrijfashartlijn La die zowel de derde L3 als de vierde hartlijn L4 snijdt, en een tweede tandwiel 31 dat rotatievast is bevestigd op de aandrijfas 32 en dat in aangrijping is met het eerste tandwiel 30. De aandrijfas 32 is aan een uiteinde door middel van een eerste hoekkoppeling 34 gekoppeld aan het eerste koppeldeel 12 om de rotatie van de aandrijfas 32 om te zetten in een rotatie van het eerste koppeldeel 12 ten opzichte van het derde koppeldeel 20 rond de derde hartlijn L3. De aandrijfas 32 is aan een ander uiteinde door middel van een tweede hoekkoppeling 36 gekoppeld aan het tweede koppeldeel 16 om de rotatie van de aandrijfas 32 om te zetten in een rotatie van het tweede koppeldeel 16 ten opzichte van het derde koppeldeel 20 rond de vierde hartlijn L4. Beide hoekkoppelingen 34, 36 kunnen elk zijn uitgevoerd als een homokinetische koppeling en/of een cardankoppeling.

Voor de bekrachtiging van de rotatie van het eerste koppeldeel 12 ten opzichte van het derde koppeldeel 20 rond de derde hartlijn L3, en van de rotatie van het tweede koppeldeel 16 ten opzichte van het derde koppeldeel 20 rond de vierde hartlijn L4, wordt een motor 26 gebruikt. Dit kan bijvoorbeeld een borstelloze gelijkstroommotor 26 zijn met een rotatiesnelheid van de rotor van 6000-65000 rotaties per minuut (rpm). Een voorbeeld hiervan is de Maxon EC45 flat brushless. Maar ook is het mogelijk gelijkstroommotoren 26 met borstel en synchrone of asynchrone draaistoommotoren 26 te gebruiken. De twee tandwielen 30, 31 brengen de rotatie van de rotor van de motor 26 over op de aandrijfas 32. In het voorbeeld zijn deze tandwielen 30, 31 evenwijdig weergegeven en kunnen ze als cilindrische tandwielen met rechte of ‘helical’ vertanding of als een riemof kettingoverbrenging e.d. zijn uitgevoerd. Het is uiteraard ook mogelijk conische of hypoïde tandwielen te gebruiken, waarbij de assen van de tandwielen niet evenwijdig staan. Met een planeetwieloverbrenging 28 is het mogelijk een grote vertraging in rotatiesnelheid te realiseren De planeetwieloverbrenging 28 zorgt, samen met de verhouding van een aantal tanden van het eerste en tweede tandwiel 30, 31, voor de benodigde vertraging in rotatie tussen de motor 26 en de aandrijfas 32. Bij een rotatiesnelheid van de rotor van 6000-65000 rpm is deze vertraging gelegen in een bereik tussen 1 op 100 en 1 op 1000. Het aantal tanden op het eerste tandwiel 30 kan bijvoorbeeld 20 zijn en het aantal tanden op het tweede tandwiel 31 bijvoorbeeld 40. De tandwielen 30, 31 zorgen dan tezamen voor een vertraging van 1 op 2. Voor de overbrengingsverhonding van de planeetwieloverbrenging kan dan bijvoorbeeld 1 op 250 worden gekozen. In plaats van een planeetwieloverbrenging kan er ook een andere overbrenging worden gebruikt die een grote vertraging kan reahseren, bijvoorbeeld een (combinatie van) strain wave gear(s) 46. Voor een dergelijke overbrenging kan bijvoorbeeld dezelfde vertraging van 1 op 250 worden gekozen. Omdat de aandrijfas 32 niet op één lijn ligt met de rotatiehartlijnen L3, L4 van het eerste 12 en tweede koppeldeel 16 ten opzichte van het derde koppeldeel 20, is er een overbrenging nodig, die de rotatie van de aandrijfas 32 onder een hoek overbrengt. Een dergelijke overbrenging tussen draaiende assen die niet in eikaars verlengde liggen heet een hoekkoppeling. De hoekkoppeling kan bijvoorbeeld een homokinetische koppeling of een car dankoppeling zijn.

In een uitvoeringsvorm, zoals weergegeven in figuur 7, is het aandrijfsamenstel voorzien van een aandrijfas 32 die roteert rond een aandrijfashartfijn die in hoofdzaak loodrecht staat op zowel de derde L3 als de vierde hartlijn L4, een motor 26 die door middel van een aandrijfriem 38 verbonden is met de aandrijfas 32 om deze te doen draaien, een eerste wormwiel 40 dat vast verbonden is met het eerste koppeldeel 12 en is voorzien van een eerste wormwielhartlijn Lwi die in hoofdzaak samenvalt met de derde hartlijn L3, en een tweede wormwiel 42 dat vast verbonden is met het tweede koppeldeel 16 en is voorzien van een tweede wormwielhartlijn Lwz die in hoofdzaak samenvalt met de vierde hartlijn L4. De aandrijfas 32 is voorzien van een worm 44 die aangrijpt op de beide wormwielen 40, 42 om de rotatie van de aandrijfas 32 over te brengen op het eerste 12 en tweede koppeldeel 16.

Bij voorkeur is het aandrijfsamenstel zo geconfigureerd dat het als geheel in het derde koppeldeel 20 is opgenomen. Ook in deze uitvoeringsvorm wordt voor de bekrachtiging een motor 26 gebruikt. En net als in andere uitvoeringsvormen, kunnen hiervoor verschillende types motoren 26 gebruikt worden, met bijvoorbeeld de reeds eerder genoemde specificaties. De benodigde vertraging tussen de rotatiesnelheid van de motor 26 en de rotatiesnelheden van het eerste 12 en tweede koppeldeel 16, wordt bereikt door de verhouding in grootte van een poelie op de motor 26 en een poelie op de aandrijfas 32, alsmede de verhouding van een aantal spiralen op de worm 44 en een aantal tanden op de wormwielen 40, 42. De aandrijfriem 38 kan bijvoorbeeld een platte of een getande riem of een Vriem zijn.

In een uitvoeringsvorm, zoals weergegeven in figuur 8, is het aandrijfsamenstel voorzien van een eerste aandrijfas 32a die roteert rond een eerste aandrijfashartlijn die in hoofdzaak loodrecht staat op de derde (L3) als de vierde hartlijn L4. Een eerste motor 26a is door middel van een eerste aandrijfriem 38a verbonden met de eerste aandrijfas 32a om deze te doen draaien. Het aandrijfsamenstel is verder voorzien van een tweede aandrijfas 32b die roteert rond een tweede aandrijfashartlijn die in hoofdzaak loodrecht staat op de derde L3 en de vierde hartlijn L4. Een tweede motor 26b is door middel van een tweede aandrijfriem 38b verbonden is met de tweede aandrijfas 32b om deze te doen draaien. Een eerste wormwiel 40 is vast verbonden met het eerste koppeldeel 12 en heeft een eerste wonnwielhartlijn die in hoofdzaak samenvalt met de derde hartlijn L3. Een tweede wormwiel 42 is vast verbonden met het tweede koppeldeel 16 en heeft een tweede wonnwielhartlijn die in hoofdzaak samenvalt met de vierde hartlijn L4. De eerste aandrijfas 32a is voorzien van een eerste worm 44a en de tweede aandrijfas 32b is voorzien van een tweede worm 44b. De eerste worm 44a grijpt aan op het eerste wormwiel 40 om de rotatie van de eerste aandrijfas 32a over te brengen op het eerste koppeldeel 12. De tweede worm 44b grijpt aan op het tweede wormwiel 42 om de rotatie van de tweede aandrijfas 32b over te brengen op het tweede koppeldeel 16.

Feitelijk is deze uitvoeringsvorm een verbijzondering van de uitvoeringsvorm zoals weergeven in figuur 7. Ook hiervoor geldt dat het aandrijfsamenstel bij voorkeur zo is geconfigureerd dat het als geheel in het derde koppeldeel 20 is opgenomen. In plaats van één motor 26, één aandrijfriem 38, één aandrijfas 32 en één worm 44, is dat gedeelte van het aandrijfsamenstel dubbel uitgevoerd. Hierdoor ontstaat een per koppeldeel 12, 16 onafhankelijke aandrijving met in totaal twee motoren 26a, 26b, twee aandrijfriemen 38a, 38b, twee aandrijfassen 32a, 32b, twee wormen 44a, 44b en twee wormwielen 40, 42. Deze twee motoren 26a, 26b kunnen van hetzelfde type zijn, of onderling verschillend. Te denken valt aan de reeds eerder genoemde verschillende types motoren, met bijvoorbeeld de reeds eerder genoemde specificaties. Of bijvoorbeeld de Maxon EC32 flat brushless. Per overbrenging van motor 26a. 26b naar koppeldeel 12,16 wordt de benodigde vertraging tussen de rotatiesnelheid van de motoren 26a, 26b en de rotatiesnelheden van het eerste 12 en tweede koppeldeel 16 bereikt door de verhouding in grootte van poelies op de motoren 26a, 26b en poelies op de aandrijfassen 32a, 32b, alsook de verhouding tussen aantallen spiralen op de wormen 44a, 44b en aantallen tanden op de wormwielen 40,

42. De verhouding in grootte tussen de poelie op de eerste motor 26a en de poelie op de eerste aandrijfas 32a, alsmede de verhouding van het aantal spiralen op de eerste worm 44a en het aantal tanden op het eerste wormwiel 40 bepaalt de vertraging tussen de eerste motor 26a en het eerste koppeldeel 12. En de verhouding in grootte tussen de poelie op de tweede motor 26b en de poelie op de tweede aandrijfas 32b, alsmede de verhouding van het aantal spiralen op de tweede worm 44b en het aantal tanden op het tweede wormwiel 42 bepaalt de vertraging tussen de tweede motor 26b en het tweede koppeldeel 16. Wederom kan de aandrijfriem 38a, 38b bijvoorbeeld een platte of een getande riem of een V-riem zijn.

In een uitvoeringsvorm, zoals weergegeven in figuur 9, is het aandrijfsamenstel voorzien van een strain wave gear 46 waarvan een strainwave-gearhartlijn Lg in hoofdzaak samenvalt met de derde hartlijn L3. Een buitenste ringvormige tandring (e. circular spline) van de strain wave gear 46 is vast verbonden met het derde koppeldeel 20. Het aandrijfsamenstel is tevens voorzien van een motor 26 waarvan een motorhuis niet roteerbaar is aangebracht in het eerste koppeldeel 12, waarbij een rotor van de motor 26 vast verbonden is met een golfgenerator (e. wave generator) van de strain wave gear 46 die via een flexibele tandring (e. flexspline) werkzaam is verbonden met de buitenste ringvormige tandring (e. circular spline). Het aandrijfsamenstel is daarnaast ook voorzien van een eerste conisch tandwiel 58 dat rotatievast is verbonden is met het eerste koppeldeel 12 en is voorzien van een eerste tandwielhartlijn Lti die in hoofdzaak samenvalt met de derde hartlijn L3 en een tweede conisch tandwiel 60 dat rotatievast verbonden is met het tweede koppeldeel 16 en is voorzien van een tweede tandwielhartlijn Lt2 die in hoofdzaak samenvalt met de vierde hartlijn L4. Het eerste conische tandwiel 58 en het tweede conische tandwiel 60 grijpen op elkaar aan, zodat een rotatie van het eerste koppeldeel 12 ten opzichte van het derde koppeldeel 20 een overeenkomstige rotatie van het tweede koppeldeel 16 ten opzichte van het derde koppeldeel 20 bewerkstelligt.

Ook in deze uitvoeringsvorm wordt voor de bekrachtiging een motor 26 gebruikt. En net als in andere uitvoeringsvormen, kunnen hiervoor verschillende types motoren gebruikt worden, met bijvoorbeeld de reeds eerder genoemde specificaties. De benodigde vertraging tussen de rotatiesnelheid van de motor 26 en de rotatiesnelheiden van het eerste 12 en het tweede koppeldeel 16, wordt bereikt door het gebruik van de strain wave gear 46. Een voorbeeld van een dergelijke strain wave gear 46 is de CSD-202A van Harmonie Drive. De feitelijke vertraging wordt bepaald door de verhouding van een aantal tanden op een flexibele tandring (e. flexspline) van de strain wave gear 46 en een aantal tanden op de buitenste ringvormige tandring (e. circular spline) van de strain wave gear 46. In deze uitvoeringsvorm wordt de rotatie van het eerste koppeldeel 12 door middel van de conische tandwielen 58, 60 overgebracht op het tweede koppeldeel 16. Een voorbeeld van een dergelijk paar conische tandwielen zijn de Madler 38561600. Een voordeel van het gebruik van conische tandwielen 58, 60 is dat er bij de bevestiging tussen het derde 20 en tweede koppeldeel 16 ruimte overblijft. In deze ruimte kan bijvoorbeeld een codeschijf bevestigd worden. Daarmee kan de draaiing/draaisnelheid van het tweede koppeldeel 16 ten opzichte van het derde koppeldeel 20 gemeten worden. Een andere mogelijkheid om zowel het eerste 12 als het tweede koppeldeel 16 door een eigen motor 26 te laten bekrachtigen is het aandrijfsamenstel te voorzien van twee motoren 26 en twee strain wave gears 46, namelijk voor elk koppeldeel 12, 16 één. Het eerste 12 en het tweede koppeldeel 16 kunnen dan onafhankelijk van elkaar bekrachtigd worden. In een alternatieve uitvoering kan, in plaats van de bevestiging van de motor 26 in het eerste koppeldeel 12, de motor 26 uiteraard ook in het derde koppeldeel 20 worden aangebracht. De buitenste ringvormige tandring (e. circular spline) is dan vast verbonden met het eerste koppeldeel 12. De beweging van het tweede koppeldeel 16 kan dan wederom worden bewerkstelligd door het overbrengen van de rotatie van het eerste koppeldeel 12 door middel van twee conische tandwielen 58, 60. Of, ook in dit geval, door het aandrijfsamenstel te voorzien van twee motoren 26 en twee strain wave gears 46.

In een uitvoeringsvorm, zoals weergegeven in figuur 10, is het aandrijfsamenstel voorzien van een torque ring motor 48 en een strain wave gear 46. Een golfgenerator (e. wave generator) van de strain wave gear 46 is daarbij vast verbonden met een rotor van de torque ring motor 48. Een buitenste ringvormige tandring (e. circular spline) van de strain wave gear 46 is vast verbonden met een aandrijfas 32 die roteerbaar is rond een aandrijfashartlijn La die zowel de derde L3 als de vierde hartlijn L4 snijdt. De aandrijfas 32 is aan een uiteinde door middel van een eerste hoekkoppeling 34 gekoppeld aan het eerste koppeldeel 12 om de rotatie van de aandrijfas 32 om te zetten in een rotatie van het eerste koppeldeel 12 ten opzichte van het derde koppeldeel 20 rond de derde hartlijn L3. De aandrijfas 32 is aan een ander uiteinde door middel van een tweede hoekkoppeling 36 gekoppeld aan het tweede koppeldeel 16 om de rotatie van de aandrijfas 32 om te zetten in een rotatie van het tweede koppeldeel 16 ten opzichte van het derde koppeldeel 20 rond de vierde hartlijn L4. Beide hoekkoppelingen 34, 36 kunnen elk een homokinetische koppeling en/of een cardankoppeling omvatten.

Ook in deze uitvoeringsvorm wordt voor de bekrachtiging een motor gebruikt, maar nu is het weer een torque ring motor 48. Zoals gezegd, is een torque ring motor 48 een elektromotor met een stator en een rotor, waarin zowel de stator als de rotor een open ringvorm hebben. Dit heeft als voordeel dat de motor 48 in een asrichting heel compact is uitgevoerd. Voorbeelden van dergelijke motoren die gebuikt zouden kunnen worden zijn de MF0076008 en de MF0060008 van de firma Allied Motion. Bij een torque ring motor 48 is ook een vertraging noodzakelijk tussen de rotatiesnelheid van de motor 48 en de rotatiesnelheid van aandrijfas 32. Deze vertraging wordt bewerkstelligd door de strain wave gear 46. De benodigde vertraging tussen de rotatiesnelheid van de motor 48 en de rotatiesnelheid van de aandrijfas 32 wordt bepaald door de verhouding van een aantal tanden op een flexibele tandring (e. flexspline) van de strain wave gear 46 en een aantal tanden op de buitenste ringvormige tandring (e. circular spline) van de strain wave gear 46. Omdat ook in deze uitvoeringsvorm de aandrijfas 32 niet op één lijn met de rotatiehartlijnen L3, L4 van het eerste 12 en tweede koppeldeel 16 ten opzichte van het derde koppeldeel 20 ligt, is de hoekkoppeling nodig voor de overbrenging van de rotatie van de aandrijfas 32 naar de koppeldelen 12, 16. De hoekkoppeling kan bijvoorbeeld een homokinetische koppeling of een car dankoppeling zijn.

In een uitvoeringsvorm, zoals weergegeven in figuur 11, is het aandrijfsamenstel voorzien van een door een, in het derde koppeldeel 20 rotatievast opgenomen motor aangedreven aandrijfas 32 die roteert rond een aandrijfashartlijn La die in hoofdzaak loodrecht staat op zowel de derde L3 als de vierde hartlijn L4 en die is voorzien van een aandrijfpoelie 50. Een eerste riempoelie 52 is vast verbonden met het eerste koppeldeel 12 en is voorzien van een eerste riempoeliehartlijn Lpi die in hoofdzaak samenvalt met de derde hartlijn L3. Een tweede riempoelie 54 is vast verbonden met het tweede koppeldeel 16 en is voorzien van een tweede riempoeliehartlijn Lp₂ die in hoofdzaak samenvalt met de vierde hartlijn L4. Verder is het aandrijfsamenstel voorzien van een aandrijfriem 38 die de aandrijfpoelie 50 verbindt met de eerste 52 en tweede riempoelie 54 om de rotatie van de aandrijfas 32 over te brengen op het eerste 12 en het tweede koppeldeel 16.

Ook in deze uitvoeringsvorm wordt een motor voor de bekrachtiging gebruikt. En net als in andere uitvoeringsvormen, kunnen hiervoor verschillende types motoren gebruikt worden, met bijvoorbeeld de reeds eerder genoemde specificaties. De benodigde vertraging tussen de rotatiesnelheid van de motor 26 en de rotatiesnelheid van het eerste 12 of tweede koppeldeel 16, wordt bereikt door de verhouding van een diameter van de aandrijfpoelie 50 enerzijds en diameters van de eerste 52 en tweede riempoelie 54 anderzijds. Het voordeel van het gebruik van een aandrijfriem 38 is dat de aandrijfpoelies 50, 52, 54 niet in eenzelfde vlak hoeven te liggen, maar bijvoorbeeld ook loodrecht op elkaar kunnen staan.

In een uitvoeringsvorm, zoals weergegeven in figuur 12, is het aandrijfsamenstel voorzien van een eerste conisch tandwiel 58 dat vast verbonden is met het eerste koppeldeel 12 en dat een eerste tandwielhartlijn Lti heeft die in hoofdzaak samenvalt met de derde hartlijn L3. Het aandrijfsamenstel is tevens voorzien van een tweede conisch tandwiel 60 dat vast verbonden is met het tweede koppeldeel 16 en dat een tweede tandwielhartlijn Lts heeft die in hoofdzaak samenvalt met de vierde hartlijn L4. Een van beide conische tandwielen 58, 60 wordt door een motor 26 aangedreven. Het eerste conische tandwiel 58 en het tweede conische tandwiel 60 grijpen op elkaar aan, zodat een rotatie van het eerste koppeldeel 12 ten opzichte van het derde koppeldeel 20 een overeenkomstige rotatie van het tweede koppeldeel 16 ten opzichte van het derde koppeldeel 20 bewerkstelligt.

Ook in deze uitvoeringsvorm wordt voor de bekrachtiging een motor 26 gebruikt. En net als in andere uitvoeringsvormen, kunnen hiervoor verschillende types motoren gebruikt worden, met bijvoorbeeld de reeds eerder genoemde specificaties. Voor de koppeling tussen de motor en het eerste 58 of tweede conische tandwiel 60 is een vertraging tussen de rotatie van beide nodig. Om deze vertraging te bewerkstelligen kan één van de eerder genoemde vertragingswijzen in andere uitvoeringsvormen gebruikt worden. Vanwege de koppeling tussen het eerste 58 en tweede conische tandwiel 60 bekrachtigt de motor 26 beide tandwielen 58, 60 tegelijkertijd. Als conisch tandwiel kan bijvoorbeeld een tandwiel van de firma Koppe met als productnummer 36210700 worden gebruikt.

In een uitvoeringsvorm, zoals weergegeven in figuur 13, is het aandrijfsamenstel voorzien van een eerste conisch tandwiel 58 dat vast verbonden is met het eerste koppeldeel 12 en dat een eerste tandwielhartlijn

Lti heeft die in hoofdzaak samenvalt met de derde harthjn L3. Het aandrijfsamenstel is tevens voorzien van een tweede conisch tandwiel 60 dat vast verbonden is met het tweede koppeldeel 16 en dat een tweede tandwielhartlijn Lt2 heeft die in hoofdzaak samenvalt met de vierde hartlijn L4. Een door een motor 26 aangedreven aandrijfas 32 roteert rond een aandrijfashartlijn La die in hoofdzaak ligt in het vlak waarin de derde L3 en vierde hartlijn L4 zich uitstrekken. De aandrijfas 32 is voorzien van een conisch aandrijftandwiel 62dat aangrijpt op het eerste conische tandwiel 58 en het tweede conische tandwiel 60 zodat een rotatie van het eerste koppeldeel 12 ten opzichte van het derde koppeldeel 20 een overeenkomstige rotatie van het tweede koppeldeel 16 ten opzichte van het derde koppeldeel 20 bewerkstelligt.

Ook in deze uitvoeringsvorm wordt voor de bekrachtiging een motor 26 gebruikt. En net als in andere uitvoeringsvormen, kunnen hiervoor verschillende types motoren gebruikt worden, met bijvoorbeeld de reeds eerder genoemde specificaties. Bij voorkeur wordt de reeds genoemde Maxon EC45 flat brushless gebruikt. De benodigde vertraging tussen de rotatiesnelheid van de motor 26 en de rotatiesnelheid van het eerste 12 en tweede koppeldeel 16, wordt mede bereikt door de verhouding van een aantal tanden op het derde conische tandwiel 62 en een aantal tanden op het eerste 58 en het tweede conische 60 tandwiel.

In alle hiervoor genoemde uitvoeringsvormen kan het aandrijfsamenstel tevens geconfigureerd worden om de rotatie van het eerste koppeldeel 12 rond de eerste hartlijn LI ten opzicht van het eerste armdeel 14 of het externe object 76 te bekrachtigen. In aanvulling daarop , of als alternatief, kan het aandrijfsamenstel tevens geconfigureerd worden om de rotatie van het tweede koppeldeel 16 rond de tweede hartlijn L2 ten opzichte van het tweede armdeel 18 te bekrachtigen. Het voordeel van het gebruik van het aandrijfsamenstel voor het tevens bekrachtigen van de rotatie van het eerste koppeldeel 12 ten opzichte van het eerste armdeel 14 of het externe object 76 en/of de rotatie van het tweede koppeldeel 16 ten opzichte van het tweede armdeel 14 is dat een voor de bekrachtiging gebruikte motor 26 alle bewegingen kan bekrachtigen. Voor de beweging van de armdelen 14, 18 is een extra motor dan niet noodzakelijk. Dit scheelt ruimte. Wel moet er een mechanische overbrengen van de rotatie van de motor naar het eerste 14 en tweede armdeel 18 zijn. Als alternatief kan de rotatie van het eerste koppeldeel 12 rond de eerste hartlijn LI ten opzicht van het eerste armdeel 14 of het externe object 76 worden bekrachtigd door een extra motor 26 en/of kan de rotatie van het tweede koppeldeel 16 rond de tweede hartlijn L2 ten opzichte van het tweede armdeel 18 worden bekrachtigd door een extra motor 26. Voor deze extra motoren kunnen, net als in de hiervoor beschreven uitvoeringsvormen, verschillende types motoren gebruikt worden, met bijvoorbeeld de reeds eerder genoemde specificaties.

In een uitvoeringsvorm is een verbinding tussen het eerste koppeldeel 12 en het derde koppeldeel 20 en/of het tweede koppeldeel 16 en het derde koppeldeel 20 voorzien van een lager 22, bij voorkeur maar niet noodzakelijkerwijs een kruisrollager.

Een rollager is een constructie die zorgt voor een goede draaiing rond een rotatie-as. Het gebruik van een rollager verlaagt de wrijving tussen de draaiende onderdelen. Een kruisrollager is een rollend, symmetrische lager, dat als voordeel heeft dat het een zeer nauwkeurige lagerverbinding verschaft en in elke richting kan worden belast. Dit zorgt ervoor dat de beweging van het armgewricht 10 nauwkeurig is en dat krachten op het gewicht 10 en op de daarop aangesloten onderdelen, die aan het armgewricht 10 worden doorgeven, geen nadelige invloed hebben op de werking van het lager en dus de draaiing.

De uitvinding verschaft tevens een mechanische arm of robotarm 66, waarvan een voorbeeld is getoond in figuren 1-4. De mechanische arm 66 omvat een koppelarmdeel 78 dat is verbonden aan een extern object 76, een bovenarmdeel 68, een onderarmdeel 70, een eerste armgewricht 10 volgens de uitvinding, een tweede armgewricht 10’ volgens de uitvinding, en een derde armgewricht 10” volgens de uitvinding. Van het eerste armgewricht 10 is het eerste koppeldeel 12 verbonden met het koppelarmdeel 78 en is het tweede koppeldeel 16 verbonden met een eerste uiteinde van het bovenarmdeel 68. Van het tweede armgewricht 10’ is het eerste koppeldeel 12’ verbonden met een tweede uiteinde van het bovenarmdeel 68 en is het tweede koppeldeel 16’ verbonden met een eerste uiteinde van het onderarmdeel 70. Van het derde armgewricht 10” is het eerste koppeldeel 12” verbonden met een tweede uiteinde van het onderarmdeel 70. De robotarm 66 kan verder een grijper 72 omvatten. De grijper 72 kan worden verbonden met het tweede koppeldeel 16” van het derde armgewricht 10”.

Meerdere armgewrichten kunnen tot n-maal toe in een robotarm worden gebruikt waardoor er bijvoorbeeld een robotslang kan worden geconcipieerd. Bij toepassing van drie armgewrichten kunnen de eigenschappen van deze armgewrichten 10, 10’, 10” optimaal worden benut. De robotarm 66 is uitgevoerd naar het voorbeeld van een menselijke arm, met een boven- 68 en een onderarmdeel 70. De robotarm 66 kan door de gebruikte armgewrichten 10, 10’, 10” zowel compact worden opgevouwen als deze niet wordt gebruikt, alsook worden gebruikt om objecten te bereiken op een relatief grote afstand. Het koppelarmdeel 78 zorgt voor de verbinding tussen de robotarm 66 en het externe object 76. Het bevat daartoe bijvoorbeeld gleuven en/of gaten, mogelijk met schroefdraad, om deze bijvoorbeeld op het externe object 76 te schroeven. Het koppelarmdeel 78 kan ook zijn voorzien van een klem waarmee het koppelarmdeel 78 op het externe object 76 geklemd kan worden. De robotarm 66 kan ook zonder koppelarmdeel 78 worden uitgevoerd. Het eerste koppeldeel 12 van het eerste armgewricht 10 kan dan direct aan het externe object 76 worden verbonden.

De uitvinding verschaft tenslotte een rolstoel 74 die is voorzien van een robotarm 66 volgens de uitvinding. Het externe object 76 waarmee het koppelarmdeel is verbonden wordt gevormd door een framedeel van de rolstoel.

Door het bevestigen van de robotarm 66 op een rolstoel 74, kan deze worden gebruikt om gebruikers van de rolstoel 74 te ondersteunen. Te denken valt aan gebruikers waarbij de armfunctie verminderd of weggevallen is. De robotarm 66 kan onder de arm van de gebruiker geplaatst worden om deze te ondersteunen en om bewegingen van de arm van de gebruiker te faciliteren. De grijper 72 van de robotarm 66 kan gebruikt worden om objecten te grijpen, vast te houden, te verplaatsen en/of neer te zetten. Iets wat voor een gebruiker met verminderde of weggevallen armfunctie problematisch kan zijn.

De uitvinding is niet beperkt tot het in de figuren getoonde voorbeeld. De hierboven beschreven uitvoeringsvormen kunnen, zoals reeds aangegeven ook anders zijn uitgevoerd dan getoond in het voorbeeld van de figuren. De beschermingsomvang wordt bepaald door de hierna volgende conclusies waarin de verwijzingscijfers geen beperkende werking hebben.

Legenda

- armgewricht

- eerste koppeldeel

- eerste armdeel

- tweede koppeldeel

- tweede armdeel

- derde koppeldeel

- kruisrollager

- motor

26a - eerste motor

26b - tweede motor

26c - derde motor

- planeetwieloverbrenging

- eerste tandwiel

- tweede tandwiel

- aandrijfas

32a - eerste aandrijfas

32b - tweede aandrijfas

- eerste hoekkoppeling

- tweede hoekkoppeling

- aandrijfriem

38a - eerste aandrijfriem

38b - tweede aandrijfriem

- eerste wormwiel

- tweede wormwiel

- worm

44a - eerste worm

44b - tweede worm

- strain wave gear a - eerste strain wave gear

46b - tweede strain wave gear

46c - derde strain wave gear

- torque ring motor

- aandrijfpoelie

- eerste riempoelie

- tweede riempoelie

- eerste conisch tandwiel

- tweede conisch tandwiel

- conisch aandrijftandwiel

- robotarm

- een bovenarmdeel

- een onderarm deel

- een grijper

- rolstoel

- extern object

- koppelarmdeel

- aandrijfas

LI - eerste hartlijn

L2 - tweede hartlijn

L3 - derde hartlijn

L4 - vierde hartlijn

La - aandrijfashartlijn

Lwi - eerste wormwielhartlijn

Lw2 - tweede wormwielhartlijn

Lg - strain-wave-gearhartlijn

Lpi - eerste riempoeliehartlijn

Lp₂ - tweede riempoeliehartlijn

Lti - eerste tandwielhartlijn

Lt2 - tweede tandwielhartlijn

Claims

CONCLUSIES

1. Een armgewricht (10) voorzien van:

een eerste koppeldeel (12) dat rond een eerste hartlijn (LI) roteerbaar verbindbaar is met een eerste armdeel (14) of een extern object (76);

een tweede koppeldeel (16) dat rond een tweede hartlijn (L2) roteerbaar of vast verbindbaar is met een tweede armdeel (18);

een derde koppeldeel (20) dat roteerbaar rond een derde hartlijn (L3) is verbonden met het eerste koppeldeel (12), waarbij de derde hartlijn (L3) een hoek insluit met de eerste hartlijn in het bereik van 30-60 graden, bij voorkeur van 45 graden, en waarbij het derde koppeldeel (20) roteerbaar rond een vierde hartlijn (L4) is verbonden met het tweede koppeldeel (16), waarbij de vierde hartlijn (L4) een hoek insluit met de tweede hartlijn (L2) in het bereik van 30-60 graden, bij voorkeur van 45 graden, en waarbij de derde (L3) en de vierde hartlijn (L4) onderling een hoek insluiten in het bereik van 60- 120 graden, bij voorkeur van 90 graden; en een aandrijfsamenstel dat is geconfigureerd om de rotatie van het eerste koppeldeel (12) rond de derde hartlijn (L3), ten opzichte van het derde koppeldeel (20) te bekrachtigen en dat is geconfigureerd om de rotatie van het tweede koppeldeel (16) rond de vierde hartlijn (L4) ten opzichte van het derde koppeldeel (20) te bekrachtigen.
2. Het armgewricht volgens conclusie 1, waarbij het aandrijfsamenstel zodanig is geconfigureerd dat de rotaties van het eerste en het tweede koppeldeel (12, 16) ten opzichte van het derde koppeldeel (20) onafhankelijk van elkaar bekrachtigbaar zijn.
3. Het armgewricht volgens conclusie 2, waarbij het aandrijfsamenstel is voorzien van:

een eerste motor (26a) waarvan een inotorhuis niet roteerbaar is aangebracht in het derde koppeldeel (20) en die is voorzien van een eerste aandrijfas (90a);

een eerste overbrenging uitgevoerd als een eerste strain wave gear (46a) waarvan een strain-wave-gearhartlijn (Lg) in hoofdzaak samenvalt met de derde hartlijn (L3), waarbij de eerste strain wave gear (46a) rotatie van de eerste aandrijfas (90a) met vertraging overbrengt op het eerste koppeldeel (12);

een tweede motor (26b) waarvan een motorhuis niet roteerbaar is aangebracht in het derde koppeldeel (20) en die is voorzien van een tweede aandrijfas (90);

een tweede overbrenging uitgevoerd als een tweede strain wave gear (46b) waarvan een strain-wave-gearhartlijn (Lg) in hoofdzaak samenvalt met de vierde hartlijn (L4), waarbij de tweede strain wave gear (46b) rotatie van de tweede aandrijfas (90) overbrengt op het tweede koppeldeel (16).
4. Het armgewricht volgens één van de conclusies 1-3, waarbij het aandrijfsamenstel tevens is geconfigureerd om de rotatie van het eerste koppeldeel (12) rond de eerste hartlijn (LI) ten opzichte van het eerste armdeel (14) of het externe object (76) te bekrachtigen en/of waarbij het aandrijfsamenstel tevens is geconfigureerd om de rotatie van het tweede koppeldeel (16) rond de tweede hartlijn (L2) ten opzichte van het tweede armdeel (18) te bekrachtigen.
5. Het armgewricht volgens conclusie 4, waarbij het aandrijfsamenstel verder is voorzien van:

een derde motor (26c) waarvan een motorhuis niet roteerbaar is aangebracht in het tweede armdeel (18) en die is voorzien van een derde aandrijfas (90c);

een derde overbrenging uitgevoerd als een derde strain wave gear (46c) waarvan een strain-wave-gearhartlijn (Lg) in hoofdzaak samenvalt met de tweede hartlijn (L2), waarbij de derde strain wave gear (46c) rotatie van de derde aandrijfas (90) overbrengt op het tweede koppeldeel (16), zodat het tweede armdeel (18) roteert ten opzichte van het tweede koppeldeel (16).
6. Het armgewricht volgens conclusie 1, waarbij het aandrijfsamenstel zodanig is geconfigureerd dat de rotaties van het eerste en het tweede koppeldeel (12, 16) zijn gekoppeld in die zin dat, gezien vanuit een snijpunt tussen de derde en de vierde hartlijn (L3, L4), bij rotatie van het eerste koppeldeel (12) ten opzichte van het derde koppeldeel (20) in een rechtse rotatierichting, het tweede koppeldeel (12) ook in een rechtse rotatierichting ten opzichte van het derde koppeldeel (20) roteert en vice versa.
7. Het armgewricht volgens conclusie 1, waarbij het aandrijfsamenstel zodanig is geconfigureerd dat de rotaties van het eerste en het tweede koppeldeel (12, 16) zijn gekoppeld in die zin dat, gezien vanuit een snijpunt tussen de derde en de vierde hartlijn (L3, L4), bij rotatie van het eerste koppeldeel (12) ten opzichte van het derde koppeldeel (20) in een rechtse rotatierichting, het tweede koppeldeel (12) in een linkse rotatierichting ten opzichte van het derde koppeldeel (20) roteert en vice versa.
8. Het armgewricht volgens één van de conclusies 6-7, waarbij het aandrijfsamenstel is voorzien van:

een overbrenging die in het derde koppeldeel (20) is vastgezet;

een motor (26) die is aangebracht in het derde koppeldeel (20) waarvan een rotor is verbonden met een ingaande as van de overbrenging;

een eerste tandwiel (30) dat is verbonden met een uitgaande as van de overbrenging;

een aandrijfas (32) die roteerbaar is rond een aandrijfashartlijn (La) die zowel de derde (L3) als de vierde hartlijn (L4) snijdt; en een tweede tandwiel (31) dat rotatievast is bevestigd op de aandrijfas (32) en dat in aangrijping is met het eerste tandwiel (30);

waarbij de aandrijfas (32) aan een uiteinde door middel van een eerste hoekkoppeling (34) is gekoppeld aan het eerste koppeldeel (12) om de rotatie van de aandrijfas (32) om te zetten in een rotatie van het eerste koppeldeel (12) ten opzichte van het derde koppeldeel (20) rond de derde hartlijn (L3), waarbij de aandrijfas (32) aan een ander uiteinde door middel van een tweede hoekkoppeling (36) is gekoppeld aan het tweede koppeldeel (16) om de rotatie van de aandrijfas (32) om te zetten in een rotatie van het tweede koppeldeel (16) ten opzichte van het derde koppeldeel (20) rond de vierde hartlijn (L4), waarbij beide hoekkoppelingen (34, 36) elk een homokinetische koppeling en/of een car dankoppeling omvatten, en waarbij de overbrenging een planeetwieloverbrenging (28) of een strain wave gear (46) omvat.
9. Het armgewricht volgens conclusie 8, waarbij de motor (26) een gelijkstroommotor is met een relatief hoge rotatiesnelheid van de rotor van nominaal 6000-65000 rotaties per minuut (rpm), en waarbij de planeetwieloverbrenging (28) en de verhouding van een aantal tanden van het eerste en tweede tandwiel (30, 31), zorgen voor een vertraging van de aandrijfas (32) gelegen tussen 1 op 100 en 1 op 1000 ten opzichte van de rotatie van de rotor van de motor (26).
10. Het armgewricht volgens conclusie 7, waarbij het aandrijfsamenstel is voorzien van:

een aandrijfas (32) die roteert rond een aandrijfashartlijn (La) die in hoofdzaak loodrecht staat op zowel de derde (L3) als de vierde hartlijn (L4);

een motor (26) die door middel van een aandrijfriem (38) verbonden is met de aandrijfas (32) om deze te doen draaien;

een eerste wormwiel (40) dat vast verbonden is met het eerste koppeldeel (12) en dat een eerste wormwielhartlijn (Lwi) heeft die in hoofdzaak samenvalt met de derde hartlijn (L3); en een tweede wormwiel (42) dat vast verbonden is met het tweede koppeldeel (16) en dat een tweede wormwielhartlijn (Lw2) heeft die in hoofdzaak samenvalt met de vierde hartlijn (L4), waarbij de aandrijfas (32) is voorzien van een worm (44) die aangrijpt op de beide wormwielen (40, 42) om de rotatie van de aandrijfas (32) over te brengen op het eerste (12) en tweede koppeldeel (16).
11. Het armgewricht volgens conclusie 2, waarbij het aandrijfsamenstel is voorzien van:

een eerste aandrijfas (32a) die roteert rond een eerste aandrijfashartlijn (La_a) die in hoofdzaak loodrecht staat op de derde hartlijn (L3);

een eerste motor (26a) die door middel van een eerste aandrijfriem (38a) verbonden is met de eerste aandrijfas (32a) om deze te doen draaien;

een tweede aandrijfas (32b) die roteert rond een tweede aandrijfashartlijn (Lab) die in hoofdzaak loodrecht staat op de vierde hartlijn (L4);

een tweede motor (26b) die door middel van een tweede aandrijfriem (38b) verbonden is met de tweede aandrijfas (32b) om deze te doen draaien, een eerste wormwiel (40) dat vast verbonden is met het eerste koppeldeel (12) en is voorzien van een eerste wormwielhartlijn (Lwi) die in hoofdzaak samenvalt met de derde hartlijn (L3); en een tweede wormwiel (42) dat vast verbonden is met het tweede koppeldeel (16) en is voorzien van een tweede wormwielhartlijn (Lwa) die in hoofdzaak samenvalt met de vierde hartlijn (L4), waarbij de eerste aandrijfas (32a) is voorzien van een eerste worm (44a) en de tweede aandrijfas (32b) is voorzien van een tweede worm (44b), waarbij de eerste worm (44a) aangrijpt op het eerste wormwiel (40) om de rotatie van de eerste aandrijfas (32a) over te brengen op het eerste koppeldeel (12), en waarbij de tweede worm (44b) aangrijpt op het tweede wormwiel (42) om de rotatie van de tweede aandrijfas (32b) over te brengen op het tweede koppeldeel (16).
12. Het armgewricht volgens conclusie 7, waarbij het aandrijfsamenstel is voorzien van:

een strain wave gear (46) waarvan een strain-wave-gearhartlijn (Lg) in hoofdzaak samenvalt met de derde hartlijn (L3), waarbij een buitenste ringvormige tandring (e. circular spline) van de strain wave gear (46) vast is verbonden met het derde koppeldeel (20);

een motor (26) waarvan een motorhuis niet roteerbaar is aangebracht in het eerste koppeldeel (12), waarbij een rotor van de motor (26) vast verbonden is met een golfgenerator (e. wave generator) van de strain wave gear (46) die via een flexibele tandring (e. flexspline) werkzaam is verbonden met de buitenste ringvormige tandring (e. circular spline);

een eerste conisch tandwiel (58) dat rotatievast is verbonden met het eerste koppeldeel (12) en is voorzien van een eerste tandwielhartlijn (Lti) die in hoofdzaak samenvalt met de derde hartlijn (L3); en een tweede conisch tandwiel (60) dat rotatievast verbonden is met het tweede koppeldeel (16) en is voorzien van een tweede tandwielhartlijn (Lts) die in hoofdzaak samenvalt met de vierde hartlijn (L4), waarbij het eerste conische tandwiel (58) en het tweede conische tandwiel (60) op elkaar aangrijpen, zodat een rotatie van het eerste koppeldeel (12) ten opzichte van het derde koppeldeel (20) een overeenkomstige rotatie van het tweede koppeldeel (16) ten opzichte van het derde koppeldeel (20) bewerkstelligt.
13. Het armgewricht volgens één van de conclusies 6-7, waarbij het aandrijfsamenstel is voorzien van:

een torque ring motor (48);

een strain wave gear (46), waarbij een golfgenerator (e. wave generator) van de strain wave gear (46) vast is verbonden met een rotor van de torque ring motor (48); en een aandrijfas (32) die roteerbaar is rond een aandrijfashartlijn (La) die zowel de derde (L3) als de vierde hartlijn (L4) snijdt, waarbij de aandrijfas (32) vast is verbonden met een buitenste ringvormige tandring (e. circular spline) van de strain wave gear (46), waarbij de aandrijfas (32) aan een uiteinde door middel van een eerste hoekkoppeling (34) is gekoppeld aan het eerste koppeldeel (12) om de rotatie van de aandrijfas (32) om te zetten in een rotatie van het eerste koppeldeel (12) ten opzichte van het derde koppeldeel (20) rond de derde hartlijn (L3), waarbij de aandrijfas (32) aan een ander uiteinde door middel van een tweede hoekkoppeling (36) is gekoppeld aan het tweede koppeldeel (16) om de rotatie van de aandrijfas (32) om te zetten in een rotatie van het tweede koppeldeel (16) ten opzichte van het derde koppeldeel (20) rond de vierde hartlijn (L4), en waarbij beide hoekkoppelingen (34, 36) elk een homokinetische koppeling en/of een car dankoppeling omvatten.
14. Het armgewricht volgens conclusie 6, waarbij het aandrijfsamenstel is voorzien van:

een door een, in het derde koppeldeel (20) rotatievast opgenomen motor (26) aangedreven aandrijfas (32) die roteert rond een aandrijfashartlijn (La) die in hoofdzaak loodrecht staat op zowel de derde (L3) als de vierde hartlijn (L4) en die is voorzien van een aandrijfpoelie (50);

een eerste riempoelie (52) die vast verbonden is met het eerste koppeldeel (12) en is voorzien van een eerste riempoeliehartlijn (Lpi) die in hoofdzaak samenvalt met de derde hartlijn (L3);

een tweede riempoelie (54) die vast verbonden is met het tweede koppeldeel (16) en is voorzien van een tweede riempoeliehartlijn (Lps) die in hoofdzaak samenvalt met de vierde hartlijn (L4); en een aandrijfriem (38) die de aandrijfpoelie (50) verbindt met de eerste (52) en tweede riempoelie (54) om de rotatie van de aandrijfas (32) over te brengen op het eerste (12) en het tweede koppeldeel (16).
15. Het armgewricht volgens conclusie 7, waarbij het aandrijfsamenstel is voorzien van:

een eerste conisch tandwiel (58) dat vast verbonden is met het eerste koppeldeel (12) en dat een eerste tandwielhartlijn (Lti) heeft die in hoofdzaak samenvalt met de derde hartlijn (L3); en een tweede conisch tandwiel (60) dat vast verbonden is met het tweede koppeldeel (16) en dat een tweede tandwielhartlijn (Lts) heeft die in hoofdzaak samenvalt met de vierde hartlijn (L4), waarbij een van beide conische tandwielen (58, 60) door een motor (26) wordt aangedreven, en waarbij het eerste conische tandwiel (58) en het tweede conische tandwiel (60) op elkaar aangrijpen, zodat een rotatie van het eerste koppeldeel (12) ten opzichte van het derde koppeldeel (20) een overeenkomstige rotatie van het tweede koppeldeel (16) ten opzichte van het derde koppeldeel (20) bewerkstelligt.
16. Het armgewricht volgens conclusie 6, waarbij het aandrijfsamenstel is voorzien van:

een eerste conisch tandwiel (58) dat vast verbonden is met het eerste koppeldeel (12) en dat een eerste tandwielhartlijn (Lti) heeft die in hoofdzaak samenvalt met de derde hartlijn (L3);

een tweede conisch tandwiel (60) dat vast verbonden is met het tweede koppeldeel (16) en dat een tweede tandwielhartlijn (Lt2) heeft die in hoofdzaak samenvalt met de vierde hartlijn (L4); en een door een motor (26) aangedreven aandrijfas (32) die roteert rond een aandrijfashartlijn (La) die in hoofdzaak ligt in het vlak waarin de derde (L3) en vierde hartlijn (L4) zich uitstrekken en waarbij de aandrijfas (32) is voorzien van een conisch aandrijftandwiel (62), waarbij het conische aandrijftandwiel (62) aangrijpt op het eerste conische tandwiel (58) en het tweede conische tandwiel (60) zodat een rotatie van het eerste koppeldeel (12) ten opzichte van het derde koppeldeel (20) een overeenkomstige rotatie van het tweede koppeldeel (16) ten opzichte van het derde koppeldeel (20) bewerkstelligt.
17. Het armgewricht volgens één van de conclusies 4-16, waarbij het aandrijfsamenstel tevens is geconfigureerd om de rotatie van het eerste koppeldeel (12) rond de eerste hartlijn (LI) ten opzichte van het eerste armdeel (14) of het externe object (76) te bekrachtigen.
18. Het mechanische armgewricht volgens een van de conclusie 4-17, waarbij het aandrijfsamenstel (24) tevens is geconfigureerd om de rotatie van het tweede koppeldeel (16) rond de tweede hartlijn (L2) ten opzichte van het tweede armdeel (18) te bekrachtigen.
19. Het armgewricht volgens één van de conclusies 1-18, waarbij een verbinding tussen het eerste koppeldeel (12) en het derde koppeldeel (20) en/of het tweede koppeldeel (16) en het derde koppeldeel (20) voorzien van een lager (22), bij voorkeur een kruisrollager.
20. Een robotarm (66) omvattend:

een koppelarmdeel (78) verbonden aan een extern object (76);

een bovenarmdeel (68);

een onderarm deel (70);

een eerste armgewricht (10) volgens één van de conclusies 1-19 waarvan het eerste koppeldeel (12) is verbonden met het koppelarmdeel (78) en waarvan het tweede koppeldeel (16) is verbonden met een eerste uiteinde van het bovenarmdeel (68);

een tweede armgewricht (10’) volgens één van de conclusies 1-19 waarvan het eerste koppeldeel (12’) is verbonden met een tweede uiteinde van het bovenarmdeel (68) en waarvan het tweede koppeldeel (16’) is verbonden met een eerste uiteinde van het onderarmdeel (70); en een derde armgewricht (10”) volgens één van de conclusies 1-19 waarvan het eerste koppeldeel (12”) is verbonden met een tweede uiteinde van het onderarmdeel (70).
21. De robotarm volgens conclusie 20, verder omvattend een grijper (72), waarbij de grijper (72) is verbonden met het tweede koppeldeel (16”) van het derde armgewricht (10”).
22. Een rolstoel (74) voorzien van een robotarm (66) volgens conclusie 20 of 21, waarbij het externe object (76) waarmee het koppelarmdeel is verbonden wordt gevormd door een framedeel van de rolstoel (74).

2Π

eeu-zoz

L3, Lg L4, Lg

1.0

5/7

1.0