SE528238C2 - Varierbar rörelse av en frigående robot - Google Patents

Description

0 0 0 00 00 0 0 0000 0 0 0 0 00 000 0000 000 000 00 0000 00 0 0 0 CIO 0 0 10 15 20 25 30 35 528 258 REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Den föreliggande uppfinningen är således inriktad mot att lösa problemet med att erhålla- ett stötstångutslag med högre hastighet och större styrkaän vad som är möjligt med konventionella servon,_där storleken på stötstångsutslaget är varierbart och begränsas av hur kraftig och snabb dess framdrivnlngsmekanism är för att driva en frigående robot.

Detta syfte uppnås enligt uppfinningen med en drlvanordnlng för att åstadkomma varierbar rörelse av en frigående robot och innefattande: en roterande enhet anordnad att kopplas till och drivas av en vridmomentgenererande global drivenhet runt en rotationsaxel och innehållande: en lokal drivenhet, och en förflyttningsbar stånghållare som är anordnad att hålla en stötstång och förflyttas av den lokala drivenheten, för att möjliggöra en föränderlig symmetrisk rörelse av stötstången som ger ett i beroende av stånghållarens position varierbart utslag.

Syftet uppnås dessutom med en frigående robot innefattande: en första vridmomentgenererande global drivenhet, minst en första stång som drives av den första drivenheten för åstadkommande av en rotationsaxel, och minst en roterande enhet kopplad till den första stången innehållande: en andra lokal drivenhet, och en förflyttningsbar stånghållare anordnad att hålla en andra stötstång och förflyttas av den andra lokala drivenheten, för att möjliggöra en föränderlig symmetrisk rörelse av den andra stötstången som ger ett i beroende av stånghållarens position varierbart utslag.

Syftet uppnås också med ett förfarande för att för att åstadkomma varierbar rörelse av en frigående robot, innefattande stegen: rotering av en första stång runt en rotationsaxel, och radiell förflyttning av en ände av en till den första stången ansluten andra stötstång i förhållande till den första stångens rotationsaxel, för att möjliggöra en föränderlig symmetrisk rörelse av den andra stötstången som ger ett i beroende av positionen för den andra stångens ände varierbart utslag.

Enligt uppfinningen användes en kontinuerligt roterande rörelse som får en stötstång att ta ut kraften som alstras av den roterande rörelsen. Stötstångens position i förhållande till O oo o o q I I oo o ooøo 0 I 0 no too oouo tot 10 15 20 25 30 35 I o no oo uooooo o n 3 rotationscentrum kan varieras inom bestämda punkter, så att slagländen på stötstången styrbart kan ändras. Stötstångens position i förhållande till rotationscentrum kan ändras under den roterande rörelsens gång genom yttre påverkan exempelvis genom elektriska signaler. uppfinningen har de följande fördelarna. Genom det varlerbara stångutslaget kan man ge en robot en naturligare och mer naturtrogen rörelse. Genom att använda en global drivenhet till vilken man kopplar minst en drivanordning enligt uppfinningen, så kan drivenheten göras väldigt kraftfull och snabb, som leder till kraftfulla stångutslag samtidigt som drivanordningen enligt uppfinningen åstadkommer variation av dessa stångutslag.

Därmed kan en mycket effektivare och mycket snabbare stötstångsrörelse åstadkommas än vad som är möjligt med ett konventionellt servo. Genom att variera hastigheten som den roterande enheten roterar med kan stötstångsrörelsens slaghastighet varieras från noll och ”steglöst” till full hastighet.

Det ska också nämnas att ovan nämnda konventionella servo kan användas som andra drivenhet för att styra stötstångens fästpunkt i den roterande enheten genom att vara monterad i den roterande enheten.

Med uttrycket ”kontinuerligt roterande” menas att den roterande enheten roterar runt sin egen axel såsom exempelvis en axel i en elmotor eller bränslemotor och kan således styras som en sådan exempelvis med en rotation från noll till kontinuerlig rotation.

KORT RITNINGSBESKRIVNING Den föreliggande uppfinningen kommer i det följande att närmare beskrivas med hänvisning till de medföljande ritningarna, där fig. 1 schematiskt visar en perspektivvy av en exemplifierande frigående robot enligt uppfinningen, fig. 2 visar schematiskt drivningen av en drivanordning enligt uppfinningen i en vy uppifrån, fig. 3 visar schematiskt drivanordningen enligt uppfinningen i en vy rakt framifrån, fig. 4 visar ett flödesschema av ett förfarande enligt uppfinningen, fig. 5 visar schematiskt en alternativ drivanordning enligt uppfinningen i en vy rakt framifrån, och fig. 6 visar olika rörelseriktningar för den exemplifierande roboten. 10 15 20 25 30 35 528 238 4 BESKRIVNING AV FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM Fig. 1 visar en perspektivvy av en robot 10 enligt uppfinningen. I fig. 1 visas schematiskt en frigående robot som är avsedd att fungera som en spindel. Detta är bara ett exempel på en frigående robot, där principen enligt uppfinningen kommer till sin fördel. uppfinningen kan även användas på andra frigående robotar, antingen självgående eller fjärrstyrda, i form av mänskliga eller i djurform, exempelvis dinosaurier eller olika former av däggdjur. I fig. 1 visas fem olika chassin 12, visade som kuber, vilka vart och ett innehåller en drivanordning enligt uppfinningen innefattande en roterande enhet i form av en roterbar vagga 24. Dessa vaggor 24 visas som streckade cylindrar för att indikera att de är anordnade inuti respektive chassi 12. Mellan dessa chassin är ihåliga sammankopplande balkar 14 anordnade, där en av balkarna, exempelvis en längst till vänster, innehåller en första global drivenhet (ej visad) för att driva hela roboten 10. Det skall inses att en eller flera av balkarna 14 alternativt kan innehålla en eller flera sammankopplade globala drivenheter för att driva hela roboten. Den första globala drivenheten används som drivkälla för att röra roboten 10. En drlvaxel (ej heller den visad) sträcker sig genom alla chassin 12 och sammankopplande balkar 14 för att möjliggöra effektiv drift av roboten 10. Det skall dock inses att denna drlvaxel ej behöver gå genom dessa balkar 14, utan exempelvis kan vara anordnade utanför dessa. Fyra av nämnda chassin 12 är kopplade till vardera två uppsättningar balkar 16, 18, 20, vilka två uppsättningar tillsammans utgör ett spindelbenpar som ska flyttas, där ett ben är anordnat på varsin sida av motsvarande chassi 12. Valje ben är här bildat av en undre horisontal balk 18 och en övre horisontal balk 16, samt en vertikal balk 20. Den övre horisontala balken är l en första ände fäst vid en lämpad hållare 22 på chassit 12. Den undra horisontala balken är också kopplad med en första ände till chassit 12. Den vertikala balken 20 är fäst vid de både horisontala balkarnas 16 och 18 yttre ändar längst från chassit 12.

Två chassin 12 längst till vänster i figuren är kopplade till vardera två ben, två chassin 12 längst till höger i figuren är också kopplade till vardera två ben, medan ett chassi 12 i mitten av figuren ej är kopplat till något benpar. För att få ett ben att röra sig är drivorganet enligt uppfinningen, där vaggan 24 är en visad del, kopplad till en stång 26 också benämnd stötstång, som i varje chassi 12 är fäst i den undre vertikala balken 18 av ett ben, vilket påverkar benet att utföra en rörelse genom att stången 26 fås att förflyttas i en föränderlig symmetrisk rörelse som kan ses som pendlande vertikalt fram och tillbaka.

En stång 26 i chassit 12 kan här vara kopplad till två ben, dvs. två undre horisontala balkar 18, och i fig. 1 är stången 26 längst till vänster kopplad till de två främre undre horisontala balkarna 18 på de två chassin 12 som visas längst till vänsteri figuren, som motsvarar två högerben och som är ett benpar, medan stången 26 i det andra chassit 12 I n! o 0 OO Il OIIU Il O n Q I o 00 u n O OI CIO IOIO 10 15 20 25 30 35 528 238 O I IDO O I OI O ll IIOI il QUQQ Q I O! ...:'.::::.::.'::.°:-. :ÛÛ zßl. Il O OIIOCQI Q pg' g g 5 II I I O Ü OO I I ll I I I o o o oo u oc oo oo oo o 5 från vänster är kopplat till de två bakre undre horisontala balkarna 18 på de två chassin 12 som visas längst till vänster i figuren, som motsvarar två vänsterben och som är ett benpar. Stängerna 26 på de två chassin som vlsas till höger i figuren är kopplade på motsvarande sätt. Chasslt 12 i mitten åstadkommer ändring av röreiseriktningen och är därför ej kopplat till något ben. Det skall inses att detta bara är ett exempel på hur ben kan realiseras l roboten och att dessa kan realiseras på många andra sätt.

I exemplet med en spindel ovan rör sig benen på samma sida på så sätt att två flflgfäflf-ade ben På e" Sida ä' lïslsënisis:.syrilsfeniäsraësuüíšiíêoêí9_l0¥@d§faä!9e-9sh ner i förhållande till varandra (om ett av benen är nere är det arrdramuppei. Trots att alla ben i på detta sättwfhör att uppnå att vartannat ben på en sida alltid ska vara l marken kan varje benpar styras steglöst individuellt i förhållande till de andra benparen i de olika rörelserna. Spindelroboten kan då röra sig i flera olika riktningar, där dessa möjliga riktningar schematisk visas i fig. 6.

Enligt uppfinningen utnyttjas stångens 26 rörelse fram och tillbaka för att åstadkomma en rörelse som kan användas för att röra två ben på roboten. Det skall inses att denna stångs rörelse kan användas för rörelse av andra delar av en robot än ben och även av mer än ett ben eller bara ett ben.

På grund av att en drivanordning enligt uppfinningen användes för två ben i taget, så är det möjligt att reducera antalet drlvanordningar till 5 l exemplet ovan.

Fig. 2 visar en exempliflerande vy uppifrån av drivmetodlken enligt uppflnningen. En första global vridmomentgenererande drivanordning 28 l form av en elektrisk motor eller en bränslemotor har en axel 30 som användes som drivkälla för roboten. Axeln 30 är försedd med ett första hjul 32 och en första stång i form av en drivande axel 38 för en drivanordning enligt uppfinningen är försedd med ett andra hjul 34. Över hjulen är en drivrem 36 trädd, så att drivanordningen 28 får axeln 38 att rotera runt en punktstreckat visad rotatlonsaxel 27. På axeln 38 är drivenheten enligt uppflnningen anordnad, där vaggan 24 i denna visas. För att tillhandahålla styrslgnaler för en i vaggan 24 anordnad drivenhet (ej visad) är en släpring 40 ansluten till axeln 38. Till släpringen 40 är en kabel 42 ansluten som avger styrslgnaler för att styra drivanordningen enligt uppfinningen. På vaggan 24 syns slutligen ett fäste 44 för den stång som ska få ett varierbart utslag. Det skall inses att en släpring bara är ett exempel på en lämplig enhet för att överföra styrslgnaler till drivanordningen enligt uppfinningen. Denna är lämplig eftersom de elektriska kablarna ej tvinnas på grund av axelns 38 rotation. oo 0000 ao 0 0 o one 0 I 000 Ino 10 15 20 25 30 35 6 I fig. 3 visas en vy rakt framifrån av drivenheten enligt uppfinningen. Den innefattar en roterande enhet i form av en roterbar vagga 24, vilken är anordnad på rotationsaxelns yttersta ände och är i det här fallet cirkelformig. Rotationsaxeln sträcker sig således genom vaggans mittpunkt och rakt in i papperets plan. Vaggan 24 innefattar ett inre hålrum 54, i vilket en andra lokal drivenhet 56 i form av ett servo är anordnad. Detta servo kan exempelvis vara ett servo av en typ som angivits i avsnittet benämnt Teknikens ståndpunkt. Det skall dock inses att en annan typ av drivenhet kan vara anordnad I stället som exempelvis en elmotor. Hålrummet 54 innefattar också en stånghållare 52 innefattande ett fäste 44 som håller en första ände av stången 26, också benämnd andra stötstång. Fästet 44 är ledat för att möjliggöra rörelse av stången 26. Vaggans 24 hålrum innefattar också en gängad stav 46 som definierar en axel vinkelrät mot rotationsaxeln samt två stödstänger 48 och 50 på varsin sida om den gängade staven 46. Stånghållaren 52 har genomgående håligheter som är anpassade efter formerna på stängerna 48, 50 och staven 46 och således en hålighet med spår anpassade efter stavens 46 gängor. Staven 46 och stånghållaren 52 är här anordnade som glidskruv respektive glidmutter , men de kan även vara anordnade som kulskruv respektive kulmutter. Staven 46 kan roteras av den lokala drivenheten 56 för att förflytta stånghållaren 52 upp och ned, här visat i vertikalled.

I figuren är även en centrumlinje 58 punktstreckat angiven, vllken stötstången förflyttas l förhållande till på grund av den lokala drivenheten 56 och staven 46. Den möjliga rotationen av vaggan 24 är angiven med stora pilar över och under enheten, medan stånghållarens 52 möjliga rörelse är angiven med en dubbelrlktad pil till vänster i figuren.

Sättet att drlva anordningen i fig. 2 och 3 kommer nu även att beskrivas med hänvisning till fig. 4 som visar ett flödesschema över ett förfarande för att driva anordningen enligt uppfinningen. Först åstadkommes rotering av axeln 38 runt sin rotationsaxel 27, vilket åstadkommes av den första drivenheten 28 med hjälp av axeln 30 och drivremmen 36, steg 60. För en viss position av stånghållaren 52 utför stötstången då en symmetrisk rörelse, vilken förändras när stånghållaren 52 förflyttas längs axeln 46. Därefter påverkas stångens 26 utslag genom att förflytta den radiellt i förhållande till rotationsaxeln, det vill säga längs staven 46, och horisontellt visat i fig. 3. Denna påverkan gör således att den symmetriska rörelsen förändras. När stången 26 förs in mot centrumlinjen 58 innebär detta en minskning av stångutslaget, medan när stången förs i riktning från centrumlinjen 58 så ökas stångutslaget. Är stånghållaren 52 positionerad exakt i mitten av vaggan 24 så erhålles inte något stångutslag alls.

De olika stångutslagen användes då enligt det beskrivna exemplet till att variera rörelsen hos två ben av spindeln. Genom lämplig styrning av de olika drivanordningarna för roboten i fig. 1 kan dess ben således fås att röra sig och roboten förflyttar sig. Som nämnts ovan kan denna princip användas till att styra rörelsen av även andra delar av en robot. 0 00000 0 0 0 0 0 00 0 0 0000 0 0 l 00 0000 00 0 0 0 000 0 0 00 000 0000 0 0 000 0 000 0 0000 10 15 20 25 30 35 528 258 000000 I 0 000000 Styrningen av rörelsen kan ske genom fjärrkontroll. Det är också möjligt att roboten är självgående, l vilket fall denna fås att röra sig genom lämpliga logikkretsar anordnade inuti roboten .

Genom att styra stötstångens fästpunkt över den roterande enhetens mittpunkt kan denna varieras från den roterande enhetens centrum till en förskjuten position åt båda hållen i förhållande till rotationsaxeln. Därigenom kan stötstångens slag inverteras och simulera en ändring i den roterande rörelsens riktning. Om således stötstångens fästpunkt är styrd att vara i centrum av den roterande mekanismen utförs ingen rörelse av stötstången, stötstångens utslag kan således styras och genom att styra stötstångens fästpunkt längre och längre från den roterande rörelsens centrum, kan stötstångens utslag varieras steglöst, eller i små diskreta steg, mellan de bestämda punkter som stötstångens fästpunkt förflyttas emellan.

Genom uppfinningen kan en mycket effektivare och snabbare stötstångsröreise åstadkommas än vad som är möjligt med ett konventionellt servo. Genom att variera hastigheten som den roterande enheten roterar med kan stötstångsrörelsens slaghastighet varieras från noll och "steglös " till full hastighet.

Uppfinningen kan liknas vid exempelvis en förbränningsmotors kolvar och vevaxel, där exempelvis vevaxelns roterande rörelse överför en stötstångs rörelse till vevstaken, och där vevstakens längd kan justeras under rotation för att erhålla högre eller mindre kompression.

Materialet för vaggan, stånghållaren, stödstängerna, den gängade staven och rotationsaxeln kan vara något lämpligt material. Exempel på lämpliga material är aluminium, glasfiberarmerad nylon, acetal, titan eller olika typer av aluminiumlegerlngar.

Den föreliggande uppfinningen har många fördelar. Genom den beskrivna anordningen och förfarandet erhålles ett varierbart stångutslag för att kunna ge roboten en naturligare och mer naturtrogen rörelse. Genom att använda en första drlvenhet till vilken man kopplar en drivanordning enligt uppfinningen så kan denna enhet göras väldigt kraftfull och snabb, som leder till kraftfulla och snabba stångutslag samtidigt som drivanordningen enligt uppfinningen åstadkommer variation av stångutslagen. Både hastigheten och kraften är i detta fallet mångdubbelt större än vad som kan erhållas med konventionella servon. Man kan då erhålla stångutslagen med hjälp av en motor istället för med servon, vilka annars kan bli onödigt stora och dyra. Är det dessutom så att det är många olika sådana stångutslag som behöver åstadkommas insparas dessutom antalet erforderliga drlvanordningar. I det föreliggande exemplet med en spindel användes således endast fem ul Qccc 00 I 0 n n a 000 o o u I: 000 0040 l I 10 15 20 25 30 35 528 drivanordningar enligt uppfinningen och en första drivenhet. Medan om man istället bara skulle använda servon, skulle detta kräva 24 sådana drivanordningar. På grund av att man ej behöver så många servon, så kan enklare processorer användas. Detta leder också till att man erhåller en lägre kostnad i förhållande till den prestanda man uppnår för roboten.

Ytterligare fördelar är att man erhåller en låg vikt i förhållande till prestanda. uppfinningen är dessutom skalbar så att man enkelt kan åstadkomma större eller mindre varianter av robotar.

Uppfinningen kan varieras på många sätt förutom de redan beskrivna. Exempelvis behöver inte drivanordningen vara utformad som i fig. 3. Man kan också tänka sig att använda en drivrem, såsom schematiskt visas i fig. 5. I detta fall får den lokala drivenheten driva en rem 68 som vilar på två axlar 64 och 66 anordnade i vaggan. På remmen 68 är då stånghållaren 52 fastsatt för att förflytta stötstången 26. I denna figur har dessutom stödstängerna och den andra drivenheten utelämnats. Stånghållaren 52 fås att flyttas upp och ned för att åstadkomma det önskade stångutslaget. Även andra typer av drift är dock möjliga som exempelvis kuggdrift eller direktdrift.

Det är möjligt att ha en första global enhet som enbart kan drivas i en riktning. När detta sker är det fortfarande möjligt att få stångutslag i olika riktningar genom att driva stånghållaren till motsatt sida av centrumlinjen 58 än den har i ett första läge, vilket leder till omvänd rörelse och stångutslag. Kan den globala drivenheten drivas i två riktningar behövs ej detta utan då kan stångutslaget varieras genom att enbart förflytta stånghållaren på en sida av centrumlinjen. Av detta skäl kan alltså remmen eller staven som beskrives ovan endast vara placerad på en sida av centrumlinjen. Av detta skäl kan alltså den första drivenheten vara en elektrisk motor, men den kan även vara en bränslemotor som bara kan drivas i en rotationsriktning. Detta möjliggör alltså att flera olika typer av motorer kan användas Det skall också inses att kraften från den globala drivenheten till drivanordningen enligt uppfinningen inte behöver använda remdrift, även andra typer av drift är möjliga såsom kuggdrift eller direktdrift.

Det är möjligt att de olika drivanordningarna enligt uppfinningen som är anordnade i roboten i fig. 1 kan vara olika inkopplade mot den globala drivenheten för att möjliggöra en likadan rörelse som är förskjuten i tiden från varandra. På detta sätt kan man åstadkomma likadana steg från ben som är i tiden förskjutna efter varandra.

En annan möjlighet är att man kan koppla fler stötstänger till drivanordningen enligt uppfinningen, exempelvis två sofn rör sig åt varsitt håll. Självfallet behöver den globala 0 0 00 000 0000 0 0 528 238 0 0 000 0 0 00 0 00 0000 00 0000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 000 000 0 0 0 0 0000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 00 00 00 00 0 drivenheten dessutom inte driva flera drivanordningar enligt uppfinningen, utan den kan exempelvis driva endast en.

Claims (10)

528 238 10 PATE NTK RAV

1. Frigående robot (10) innefattande: en första vridmomentgenererande global drivenhet (28), 5 minst en första stång (38) som drlves av den första drivenhetenför åstadkommande av en rotationsaxel (27), och minst en roterande enhet (24) kopplad till den första stången innehållande: en andra lokal drivenhet (56), och en förflyttningsbar stånghållare (52) anordnad att hålla en andra stötstång 10 (26) och förflyttas av den andra lokala drivenheten, för att möjliggöra en föränderlig symmetrisk rörelse av den andra stötstången som ger ett i beroende av stånghållarens position varierbart utslag. 15

2. Frigående robot enligt patentkrav 1, varvid stånghållaren är förflyttningsbar längs en axel (46) som är vinkelrät mot den roterande enhetens rotatlonsaxel.

3. Frigående robot enligt patentkrav 2, varvid axeln sträcker sig över en mlttlinje (58) som är definierad igenom håiiaren. 20

4. Frigående robot enligt patentkravet 2, varvid axeln sträcker sig på en sida av en mittlinje (58) som är definierad igenom den roterande enheten.

5. Frigående robot enligt något föregående patentkrav, dessutom innehållande en 25 släpring (40) elektriskt kopplad till den lokala drivenheten i den roterande enheten.

6. Frigående robot enligt något föregående patentkrav, varvid den roterande enheten innefattar en av den lokala drivenheten vriden gängad stav (46) och stånghållaren innefattar spår anpassade efter stångens gängor. 30

7. Frigående robot enligt något av patentkraven 1 -5, varvid den roterande enheten innefattar en drivrem (68) kopplad till stånghållaren och som fås att förflyttas av den lokala drivenheten. 35

8. Förfarande för att för att åstadkomma varlerbar rörelse av en frlgående robot, innefattande stegen: rotering av en första stång (38) runt en rotationsaxel (27), och radiell förflyttning av en ände av en till den första stången ansluten andra stötstång (26) i förhållande till den första stångens rotationsaxel, 528 238 11 för att möjliggöra en föränderlig symmetrisk rörelse av den andra stötstången som ger ett i beroende av positionen för den andra stångens ände varierbart utslag.

9. Förfarande enligt patentkrav 8, varvld den andra stötstångens ände förflyttas i riktning 5 från rotationsaxeln för att öka dess utslag.

10. Förfarande enligt patentkrav 8 eller 9, varvid den andra stötstångens ände förflyttas i riktning möt rotationsaxeln för att minska dess utslag.