WO2016134842A1 - Cable robot system for motion simulation - Google Patents

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WO2016134842A1
WO2016134842A1 PCT/EP2016/000307 EP2016000307W WO2016134842A1 WO 2016134842 A1 WO2016134842 A1 WO 2016134842A1 EP 2016000307 W EP2016000307 W EP 2016000307W WO 2016134842 A1 WO2016134842 A1 WO 2016134842A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cable
cable robot
framework
receiving device
robot system
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/000307
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Heinrich H. BÜLTHOFF
Philipp Miermeister
Harald Teufel
Original Assignee
MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. filed Critical MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.
Publication of WO2016134842A1 publication Critical patent/WO2016134842A1/en

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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63GMERRY-GO-ROUNDS; SWINGS; ROCKING-HORSES; CHUTES; SWITCHBACKS; SIMILAR DEVICES FOR PUBLIC AMUSEMENT
    • A63G31/00Amusement arrangements
    • A63G31/16Amusement arrangements creating illusions of travel
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/02Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
    • G09B9/08Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of aircraft, e.g. Link trainer
    • G09B9/12Motion systems for aircraft simulators

Definitions

  • the invention relates to a cable robot system forenforceablessi ⁇ mulation or a motion simulator with a cable robot.
  • Motion simulators are used in industry and research and serve, among other things, the simulation of moving systems, such as vehicles, aircraft or the like. With the motion simulator, the movements of the moving system should be simulated as realistically as possible.
  • the motion simulator generates accelerations or
  • the user who is in a hollow body or a cubicle, can also be given a virtual reality via a large number of artificially created sensory perceptions, for example via visual stimuli, which are supplied to the user via an image reproduction system.
  • visual stimuli which are supplied to the user via an image reproduction system.
  • the human brain interprets virtual states of motion.
  • motion simulators are known in which the user can control the movements of the moving system in the virtual world via parameter input units.
  • the known from practice motion simulators can be divided into two groups. Parallel systems - the most common type is the Stewart platform - have large payloads on, have a high rigidity, have little vibration and vibration and allow high accelerations.
  • 2011/144228 AI disclosed and based on a robot arm motion simulator have larger work spaces and have a large dynamic range, but tend due to their design to vibration and vibration.
  • a motion simulator is known in which a gimbaled holding device for at least one person is rotatable about two different spatial axes and optionally on a Stewart platform, a linearly movable Heave slide or a one-arm centrifuge can be arranged.
  • the holding device has at least one rotary degree of freedom with respect to the image display area.
  • the disadvantage of this is in each case the limited in comparison to the aforementioned systems dynamic range.
  • a cable robot system for motion simulation, i. H. a device for the spatial movement of persons, in particular a movement simulator, based on a
  • the cable robot system comprises a receiving device for receiving at least one person, a casing surrounding the receiving device and a cable robot whose cables engage the casing so that the casing can be moved continuously within a predetermined range of motion by changing the length of at least one of the cables.
  • the advantage of a motion simulator based on a cable robot system is that a cable robot allows a large working space and a high payload, while showing little tendency to oscillations and vibrations.
  • the cable robot is preferably a parallel cable robot.
  • ropes in the context of the present invention is not narrow, but rather broadly construed and should generally be understood to mean floppy connecting elements, in particular cables, bands or cables include.
  • the term "shell” determination in the sense of the present ER in a general sense to understand and is used to describe open or closed structures or hollow body, on the one hand adapted to the Recordin ⁇ me owned and thus the person (driver , Pilot, etc.) and possibly need to input devices and display devices in their interior, and on the other hand, the
  • Ropes of the rope robot can be attached.
  • the term "shell” is intended to include, for example, open or closed cabins or similar types of construction as well as frame structures, three-dimensional framework structures, in particular poles.
  • the sheath can be embodied as a truss structure or surrounding truss structure of rods and Knotenelemen- which surrounds the receiving device spatially, wherein the ends of the rods are attached to the node elements.
  • the ropes of the cable robot attack on at least some of the node elements of the framework.
  • the framework has the advantage that it allows a stable and lightweight frame construction for receiving the receiving device. Furthermore, flexibly different cable configurations can be realized by varying the nodes to which the cables are attached.
  • the open framework structure also allows easy installation and adjustment. tion of the components of the cable robot system located in the interior of the framework.
  • this is convex polyhedron-shaped to allow a good stability.
  • a framework which is executed hexahedral, dodecahedron or icosahedral, since these forms provide a sufficient number of corners for attaching the ropes and a large usable interior space.
  • the framework is executed icosahedral.
  • the icosahedral bar structure makes possible an optimal compromise of the number of knots and edges which, on the one hand, permit a sufficiently flexible arrangement of the cables and, on the other hand, require not too high assembly and material expenditure.
  • the triangular structures formed by the bars and nodes are statically stable, and the icosahedron has the largest volume of any regular diameter polyhedrons that can be used to locate the rotating unit and / or the receiver.
  • the rods of the framework are carbon or carbon fiber reinforced plastic (CFRP) rods with introduced metallic force introduction elements or as aluminum rods and / or to manufacture the node elements of the framework made of aluminum, for example as aluminum milled parts.
  • CFRP carbon or carbon fiber reinforced plastic
  • the node elements of the framework each have an outer piece and a Inside piece on.
  • the outer piece on the periphery contact surfaces with through holes on which the node element associated rods are bolted.
  • This he ⁇ allows a quick installation of the framework.
  • httpsss a bracket for mounting ei ⁇ nes rope of the rope robot pivotally secured to the inner member about two mutually perpendicular axes of rotation to allow an advantageous application of force upon movement of the rod through the drive rope robot.
  • a further advantageous variant of this embodiment provides that the inner piece is inserted with a cone-shaped portion in a cone-shaped recess of the outer piece and is drawn with a clamping screw in the recess, which causes an automatic DZentr mich when attaching the ropes.
  • a positive and frictional connection is generated, which ensures a reliable application of force while stabilizing the outer cone.
  • the longitudinal axes of the rods of a knot i. H. the lines of action of the framework, in the same point, whereby an advantageous application of force is made possible.
  • the line of action of the rope pivot meets the lines of action of the framework at the same point in order to avoid torques in the framework.
  • the rope pivot may be displaced outwards in the direction of the cone axis of the cone-shaped section of the inner piece, so that at least the cone axis of the cone-shaped section of the inner piece also
  • the holder for attaching the ropes can be fixed by means of a screw on the inner piece, such that the Hal ⁇ sion is pivotally mounted on a projecting from the inner piece and the outer piece end portion of the screw relative to the threaded shank of the screw about the two axes of rotation.
  • the holder can always optimally adapt to the respective line of action of the cable traction.
  • the cable robot system may further comprise a rotation unit, by means of which the receiving device in the interior of the shell is rotatable relative to the shell.
  • a rotation unit by means of which the receiving device in the interior of the shell is rotatable relative to the shell.
  • An advantageous embodiment provides in this case that the receiving device is gimballed by means of the rotation unit in the interior of the shell, so that the receiving device can perform rotational movements by at least two, preferably by three different spatial axes. With a gimballed suspension around three different spatial axes, regardless of the movement of the cable robot, all desired rotational movements for the motion simulation can be carried out. Furthermore, it is possible for a person in the reception device to be involved in all aspects of the wegungsraumes the rope robot always in a z. B. to bring horizontal position, so that the movement space can be optimally ⁇ uses.
  • the outer support member is rotatably attached to the shell.
  • the receiving device On the inner support member or in its interior, the receiving device is supported.
  • the rotation unit may be implemented as a two-dimensional or three-dimensional gimbal system.
  • the three-dimensional gimbal system may instead of three also have four nested support elements, which are rotatably connected to each other via respective axes of rotation.
  • the drive unit of each of the carrier elements has a drive ring and a motor.
  • the drive ring is in this case rotatably connected to the respective carrier element and arranged concentrically to the axis of rotation of the respective carrier element.
  • the drive ring is also at its outer peripheral portion with the motor, which is adapted to generate a rotational movement of the drive ring about the respective rotation axis, in operative connection.
  • a rotation of the drive ring about the axis of rotation thus causes a corresponding rotation of that support member to which the drive ring is rotatably attached to this axis of rotation.
  • the engine may be connected to a motor at the outer circumference.
  • the support element itself is annular or at least has an annular portion which intersects the axis of rotation of the support member at two opposite bearing points and is rotatably connected at two connection points with the associated drive ring, which preferably has the same diameter ,
  • the cable robot can in a conventional manner drives, preferably winches, include, which cause the Computingnver Sige the exclusively tensile forces transmitting ropes of the cable robot, each attacking on the sheath rope is connected at the other end with one of the drives and wherein the cables via the drives against each other braced and / or are tense.
  • the cable robot may further comprise deflection rollers and / or pulleys arranged on a fastening structure and pivotable about at least one axis, via which the cables are guided by the respective drive to an attachment point of the sheath and which define the corner points of a three-dimensional movement space within which the cables Admission- device surrounding the housing by means of the cable robot is freely positioned floating.
  • the cable robot may further include a controller configured to calculate the respective lengths of the cables to effect a predetermined movement and to control the drives in concert to vary the envelope in position and / or orientation relative to the attachment structure such that let the shell and the components contained in it move temporally and spatially defined.
  • the number of ropes of the rope robot used to move the sheath is not limited to a certain number and can be adapted to the particular simulation problem.
  • the number of ropes is preferably in the range between six and ten.
  • Each rope is guided over a pivotable deflection roller to the shell, wherein the corresponding eight pivoting pulleys to form eight outer corners of a preferably cuboid movement space around the shell, z. B. the framework, distributed.
  • the cable robot system comprises an energy supply chain for supplying the rotary unit and for supplying power-driven components arranged in the receiving device.
  • the power supply chain may be located at a central area of an upper interface of the movement space be held and / or enter at this point in the movement space and the movable connection point of the Energyzut ⁇ tion chain can be performed over an upper portion of the shell in the interior of the shell.
  • a power supply chain serves to guide cables, hoses or similar conductors between a fixed and a movable connection point for external supply of fürsinstalla ⁇ tions and includes a number of hingedly interconnected chain links, which form a receiving space for the cables and / or hoses.
  • the receiving device of the cable robot may have an open or closed cabin and / or a seat.
  • a display device is provided in the receiving device, by means of which a person to be simulated by the Frevorrich- a visual movement to be simulated, the display device preferably as a portable on the head visual output device (English: Head ounted display) or as a projection device with an associated pro etechnischs character 65 is executed.
  • a manually operable control device may further be provided, for example a steering wheel, a pedal and / or a joystick, by means of which the spatial movement performed by the device can be influenced and / or controlled by the person who is in the receiving device ,
  • the cable robot system in particular its controller, can be set up to adapt the motion to be simulated to the available motion space by means of so-called "motion cueing" algorithms. the is performed by means of the cable robot and / or the rotation unit.
  • the cable robotic system of the present invention according to the first aspect may comprise the framework as described in this document, with or without the rotation unit. According to the first aspect, it is not necessary to combine the cable robot system comprising the framework with a rotation unit. It is also possible within the scope of the invention for the cable robot system according to the second aspect to comprise the rotation unit as described in this document, with or without the framework described in this document. According to the second aspect, it is thus not necessary that the shell of the rotating unit having cable robot system is designed as a framework.
  • FIG. 1 shows a cable robot system for motion simulation according to an embodiment of the invention
  • Figure 2 is a framework according to an embodiment of the invention; 3 shows the framework of Figure 2 with an inscribed
  • FIG. 4 shows a node point of the framework according to an embodiment of the invention
  • Figure 5 is an exploded view of the node
  • FIG. 6 shows the framework of FIG. 2 and a 3D gimbal system according to an embodiment of the invention.
  • Figure 7 shows an inner ball in the framework with projection and projector. Identical parts are provided with the same reference numerals in the figures and will not be described separately.
  • FIG. 1 shows a cable robot system 1 for motion simulation, also referred to below as a motion simulator.
  • the cable robot system 1 comprises a cable robot 10 whose eight cables 11 act on an icosahedral rod structure 20, which will be explained in more detail below.
  • the cable robot further comprises eight winches 12 as drives with 55 kW maximum power, which cause the Consunver Slus exclusively tensile forces transmitting ropes 11 of the cable robot 10.
  • Each cable 11 acting on the framework 20 is fastened to one of the cable winches 12 at the other end.
  • the ropes 11 are braced against each other via the winches.
  • the used wire ropes 11 with 14 mm cross section offer tenfold security with a maximum tensile force of 14.4 per cable winch 12.
  • the wire ropes are guided via pulleys 14 which are fixed to an outer steel frame 4, in the eight corners of the room, of which they eight swivel rollers 13 (in Figure 1, only six of which are visible) to the framework 20 of the Motion simulator 1 are performed.
  • the framework 20 can be moved continuously within a predetermined range of motion 5, wherein the outer corners of the movement space 5 are determined by the position of the eight casters 13.
  • a controller is set up by programming to calculate the corresponding lengths of the cables 11 for performing a predetermined movement and to control the winches 12 in a coordinated manner in order to change the position of the framework 20 relative to the outer frame structure 4.
  • a receiving device for receiving at least one person, for. B. in the form of a closed cabin 70 which is rotatably mounted on the framework 20.
  • the receiving device located in the interior of the framework can also be suspended rotatably relative to the framework by means of a rotary unit 50 in the interior of the framework, which will be described in more detail in FIG.
  • Recording device is rotatable relative to the framework 20, via a power supply chain 3.
  • a power supply chain 3 To prevent the energy supply chain 3 obstructs the cable movements, this is at a central region 2 of the upper limit surface of the movement space 5 held stationary and enters at this point in the movement space 5 a.
  • the movable connection point of the energy supply chain 3 is located in the upper region of the framework 20.
  • Figure 2 shows a truss 20 according to a preferred exporting ⁇ approximately of the invention.
  • the framework 20 is formed of bars 21 and node elements 22, the ends of the bars 21 being fixed to the node elements 22.
  • the framework 20 is icosahedral, ie consists of 20 node elements 22 and 30 rods 21.
  • the rods 21 are designed as carbon fiber reinforced plastic (CFRP) rods, in the end of an aluminum thread with screw holes is introduced as force introduction and fastening element, and have at high stiffness low weight. In these rods tensile forces are absorbed by the introduced aluminum thread and compressive forces from the carbon fibers.
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • the node elements 22 are manufactured as aluminum milled parts and each have an outer piece 23 and an inner piece 24. In Figure 2, only the outer piece 23 is shown.
  • the outer piece has on its underside a through hole 28, via which a clamping screw (not shown) can be inserted to secure the inner piece 24 on the outer piece 23.
  • the icosahedral framework 20 provides an optimal compromise of the number of nodes 22 and edges 21, so that on the one hand a sufficiently flexible arrangement of the cables on the framework 20 is made possible and on the other hand the assembly and material costs remain low.
  • the icosahedron possesses of all the regular polyhedra with a given diameter largest volume that can be used to arrange the rotation unit and / or the receiving device.
  • FIG. 4 shows a perspective detail view of a node 22 of the framework 20 according to an embodiment of the invention.
  • the outer piece 23 has five peripheral contact surfaces 26 with through holes 25, wherein the through holes 25 of each contact surface 26 are arranged in a circle.
  • the aluminum thread introduced into the CFRP rods has correspondingly a corresponding circular arrangement of threaded bores, so that a CFRP rod 21 can be screwed to the contact bores 26 via the through bores 25.
  • the inner piece 24 has a cone-shaped portion 24a which is inserted into a shape-corresponding cone-shaped recess 23a of the outer piece 23. With a clamping screw (not shown), which engages through the lower opening 28 (see Figure 2) in an internal thread in the lower part of the cone-shaped portion 24, the inner piece 24 is pulled into the recess 23 a.
  • This biasing of the inner cone 24a creates a positive and frictional connection, which ensures a reliable application of force while stabilizing the outer cone 23.
  • a holder 30 for attaching a cable 11 of the cable robot is attached at the protruding from the outer piece 24 portion of the inner piece.
  • the holder 30 is pivotally mounted on the inner piece 24 about two mutually perpendicular axes of rotation Dl, D2.
  • the holder 30 is fixed by means of a screw 27 on the inner piece 24, wherein the holder 30 is attached to a protruding from the inner piece 24 and the outer piece 23 end portion of the screw 27 relative to the threaded shank of the screw 27 about the two axes of rotation Dl, D2 pivotally mounted.
  • the holder 30 has a passage opening through which a curved hook 15 is guided, which is attached to the rod-side end portion of the cable 11.
  • the longitudinal axes of the bars 21 of a node 22 intersect at the same point.
  • the axis Dl of the cone-shaped portion of the inner piece 24 also intersects this intersection of the longitudinal axes.
  • FIG. 6 shows the framework of FIG. 2 and a 3D gimbal system according to an embodiment of the invention.
  • a receiving device 8, 8a, 9 for receiving at least one person 7.
  • the receiving device comprises a seat which is mounted on a support structure 8, 8a.
  • the receiving device 8, 8a, 9 is gimballed by means of a rotation unit 50 in the interior of the framework 20 such that the receptacle Means 8, 8a, 9 rotational movements to three under defenceli ⁇ che spatial axes Gl, G2, G3 can perform (3D gimbal system).
  • the rotary unit 50 has three nested Susun ⁇ elements (first support member 51, second support member 53, third support member 55a, 55b, 55c, 55d) which G3 connected via jewei ⁇ leaf swing axes Gl, G2, together rotatably are and in each case in operative connection with a drive unit, by means of which they are rotatable about their respective axis of rotation.
  • the outer support member 51 includes an annular bracket and is rotatably suspended at the locations 51a on the framework 20, so that the outer support member 51 can rotate about the first axis of rotation Gl.
  • the drive unit of the first carrier element 51 comprises the drive ring 52, which is non-rotatably connected at the two points 59 with the first carrier element 51 and is arranged perpendicular and concentric to the axis of rotation Gl of the first carrier element.
  • the drive ring 51 is operatively connected at its outer peripheral region to an electric motor which acts on the drive ring 52 via a belt drive.
  • the electric motor can z. B. also be supported on the drive ring.
  • the electric motor and the belt drive are not shown for clarity.
  • a second annular carrier element 53 is provided to form a further rotational degree of freedom.
  • the second carrier element 53 is rotatably mounted on the inside of the connecting region 53a of the first carrier element 51 with the first drive ring 52 to the first carrier element 51, so that the second Support member 53 can rotate about a second axis of rotation G2.
  • the position of the second axis of rotation G2 depends on the current rotational position of the first carrier element 51.
  • the drive unit of the second carrier element 53 comprises the second drive ring 54 which is non-rotatably connected at the two points 60 to the second carrier element 53 and is arranged concentrically and perpendicular to the axis of rotation G2 of the second carrier element 53.
  • the second drive ring 54 is in turn in operative connection with an electric motor which engages via a belt drive on the outer peripheral portion of the drive ring 54 (again not shown in Figure 6 for the sake of clarity).
  • the carrier element of the third rotational degree of freedom (rotation axis G4) is formed from a ring structure of the two ring pairs 55a, 55b and 55c and 55d, which are connected to one another via stabilizing struts 62, and which at the areas 55c, at which the two pairs of rings meet, are rotatably suspended on the second support member 52. In the instantaneous relative rotational position of the carrier elements relative to one another shown in FIG. 6, the carrier element of the third rotational degree of freedom is rotated such that the first axis of rotation G1 and the third axis of rotation G3 just coincide.
  • a driving element for the carrier element of the third rotational degree of freedom is a pair of drive rings 56a, 56b, which are rotatably connected at the points 61 with the ring pairs 55a, 55b and 55c and 55d.
  • the drive rings 56a, 56b are also peripherally in operative connection with an electric motor (again not shown).
  • each support member can be rotated about its axis of rotation.
  • the drive unit or the respective electric motor can be controlled accordingly by a controller of the cable robot system 1, so that the receiving device 8, 8a, 9 and the person 7 ei ⁇ ne perform predetermined rotational movement.
  • FIG. 6 shows by way of example a pair of slip rings 63.
  • the approximately spherical interior of the rotation unit 50 is also well suited for integration of a projection surface, which is shown in FIG.
  • FIG. 7 illustrates an inner sphere in the framework with projection surface and projector.
  • a closed spherical cabin 70 is supported on the framework. Furthermore, it is possible to cardanically unhook the cabin 70 via the rotation unit 50 on the framework 20 (not shown in FIG. 7).
  • the cabin 70 would be fixed to the inner support member of the rotation unit 50 and disposed in the interior thereof.
  • the user 7, who is in the seat 9 during the movement simulation, can visually display a movement to be simulated via a display device.
  • the pointing device may be implemented as a projection device 64 having an associated projection surface or as a head-on-screen visual output device.
  • a steering wheel, a pedal and / or a joystick may be further arranged, by which the running of the rope robot system spatial movement can be influenced and / or controlled (not shown).
  • HMD Mounted Display
  • the closed form of the HMD this is also possible with an open truss structure 20 of the simulator cab) or via a projection by means of a projector 67 on a projection surface within the cabin (closed cabin required).
  • a possible ⁇ lichst large spherical structure of the cabin for the integration of the projection is advantageous.

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Abstract

The invention relates to a cable robot system for motion simulation and a motion simulator with a cable robot. The cable robot system (1) comprises a receiving device for receiving at least one person; a sheath surrounding the receiving device; a cable robot (10), the cables (11) thereof engaging on the sheath so that the sheath can be moved continuously within a predetermined movement area (5) when the length of at least one of the cables (11) is changed; and a rotation unit (50), by which the receiving device can be rotated in the interior of the sheath relative to the sheath.

Description

BESCHREIBUNG SEILROBOTERSYSTEM ZUR BEWEGUNGSSIMULATION  DESCRIPTION ROW ROBOT SYSTEM FOR MOTION SIMULATION
Die Erfindung betrifft ein Seilrobotersystem zur Bewegungssi¬ mulation bzw. einen Bewegungssimulator mit einem Seilroboter. Bewegungssimulatoren werden in Industrie und Forschung eingesetzt und dienen unter anderem der Simulation von bewegten Systemen, wie beispielsweise Fahrzeugen, Flugzeugen oder Ähnlichem. Mit dem Bewegungssimulator sollen die Bewegungen des bewegten Systems möglichst wirklichkeitsnah simuliert werden. Der Bewegungssimulator erzeugt hierzu Beschleunigungen bzw.The invention relates to a cable robot system for Bewegungssi ¬ mulation or a motion simulator with a cable robot. Motion simulators are used in industry and research and serve, among other things, the simulation of moving systems, such as vehicles, aircraft or the like. With the motion simulator, the movements of the moving system should be simulated as realistically as possible. The motion simulator generates accelerations or
Kräfte, die auf einen Benutzer des Bewegungssimulators wirken und die den wahrgenommenen Kräften, die auf einen Benutzer des realen Systems wirken würden, möglichst nahe kommen sollen. Dem Benutzer, der sich in einem Hohlkörper oder einer Kabine befindet, kann ferner über eine Vielzahl an künstlich erzeugten Sinneswahrnehmungen eine virtuelle Realität vorgespiegelt werden, beispielsweise über visuelle Reize, die über ein Bildwiedergabesystem dem Benutzer zugeführt werden. Durch die Kombination aus visuellen und physikalischen Sinnesein- drücken interpretiert das menschliche Gehirn virtuelle Bewe- gungs zustände . Forces that act on a user of the motion simulator and that should come as close as possible to the perceived forces that would act on a user of the real system. The user, who is in a hollow body or a cubicle, can also be given a virtual reality via a large number of artificially created sensory perceptions, for example via visual stimuli, which are supplied to the user via an image reproduction system. Through the combination of visual and physical sensory impressions, the human brain interprets virtual states of motion.
Des Weiteren sind Bewegungssimulatoren bekannt, bei denen der Benutzer über Parametereingabeeinheiten die Bewegungen des bewegten Systems in der virtuellen Welt steuern kann. Furthermore, motion simulators are known in which the user can control the movements of the moving system in the virtual world via parameter input units.
Die aus der Praxis bekannten Bewegungssimulatoren lassen sich in zwei Gruppen unterteilen. Parallele Systeme - der verbreiteste Typ ist die Stewart-Plattform - weisen große Nutzlasten auf, besitzen eine hohe Steifigkeit, weisen kaum Vibrationen und Schwingungen auf und erlauben hohe Beschleunigungen. The known from practice motion simulators can be divided into two groups. Parallel systems - the most common type is the Stewart platform - have large payloads on, have a high rigidity, have little vibration and vibration and allow high accelerations.
Serielle Systeme, wie beispielsweise der in der WO Serial systems, such as those in WO
2011/144228 AI offenbarte und auf einem Roboterarm basierende Bewegungssimulator, weisen größere Arbeitsräume auf und haben einen großen Dynamikumfang, neigen aber aufgrund ihrer Konstruktionsweise zu Schwingungen und Vibrationen. Aus der WO 2012/160022 AI ist ferner ein Bewegungssimulator bekannt, bei dem eine kardanisch aufgehängte Haltevorrichtung für zumindest eine Person um zwei unterschiedliche Raumachsen drehbar ist und wahlweise auf einer Stewart-Plattform, einem linear verfahrbaren Heave-Schlitten oder einer Ein-Arm- Zentrifuge angeordnet werden kann. Hierbei weist die Haltevorrichtung gegenüber der Bildwiedergabefläche zumindest einen Drehfreiheitsgrad auf. 2011/144228 AI disclosed and based on a robot arm motion simulator, have larger work spaces and have a large dynamic range, but tend due to their design to vibration and vibration. From WO 2012/160022 AI further a motion simulator is known in which a gimbaled holding device for at least one person is rotatable about two different spatial axes and optionally on a Stewart platform, a linearly movable Heave slide or a one-arm centrifuge can be arranged. In this case, the holding device has at least one rotary degree of freedom with respect to the image display area.
In der US 2010/0279255 AI wird ferner vorgeschlagen, einen Bewegungssimulator auf Basis eines Seilroboters bereitzustellen, umfassend eine an Seilen aufgehängte Plattform, auf der ein Fahrzeug angeordnet ist. Aus der Veröffentlichung Tadoko- ro, S.; urao, Y.; Hiller, M.; Murata, R. ; Kohkawa, H.; It is further proposed in US 2010/0279255 AI to provide a motion simulator based on a cable robot comprising a roped platform on which a vehicle is mounted. From the publication Tadokoro, S .; urao, Y .; Hiller, M .; Murata, R.; Kohkawa, H .;
Matsushima, T. : A motion base with 6-DOF by parallel cable drive architecture, in Mechatronics , IEEE/ASME Transactions on, Vol. 7, Nr. 2, S. 115-123, Jun 2002, ist ein weiterer Bewegungssimulator auf Basis eines Seilroboters bekannt, in dem ein Käfig zur Aufnahme einer Person über eine Längenänderung eines der Seile bewegbar ist. Nachteilig hieran ist jeweils der im Vergleich zu den vorgenannten Systemen eingeschränkte Dynamikumfang . Matsushima, T.: A motion base with 6-DOF by parallel cable drive architecture, in Mechatronics, IEEE / ASME Transactions on, Vol. 7, No. 2, pp. 115-123, Jun 2002, is another motion simulator based a rope robot known in which a cage for receiving a person over a change in length of one of the cables is movable. The disadvantage of this is in each case the limited in comparison to the aforementioned systems dynamic range.
Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Bewegungssimulator bereitzustellen, mit dem Nachteile her- kömmlicher Bewegungssimulatoren vermieden werden. Es ist ins¬ besondere eine Aufgabe der Erfindung, einen Bewegungssimulator bereitzustellen, der einen großen Arbeitsraum, hohen Dy¬ namikumfang und kaum Neigung zu Schwingungen und Vibrationen bei gleichzeitig hoher Nutzlast ermöglicht. It is thus an object of the invention to provide an improved motion simulator with the disadvantages of conventional motion simulators are avoided. It is an ¬ particular object of the invention to provide a motion simulator that allows a large working space, high Dy ¬ namikumfang and little tendency to vibration and vibration at the same time high payload.
Diese Aufgaben werden durch ein Seilrobotersystem zur Bewegungssimulation mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. These objects are achieved by a rope robot system for motion simulation with the features of the independent claim. Advantageous embodiments and applications of the invention will become apparent from the dependent claims and are explained in more detail in the following description with partial reference to the figures.
Gemäß allgemeinen Gesichtspunkten der Erfindung wird ein Seilrobotersystem zur Bewegungssimulation bereitgestellt, d. h. eine Vorrichtung zur räumlichen Bewegung von Personen, insbesondere einen Bewegungssimulator, auf Basis eines In accordance with general aspects of the invention, a cable robot system is provided for motion simulation, i. H. a device for the spatial movement of persons, in particular a movement simulator, based on a
Seilroboters . Das Seilrobotersystem umfasst eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme mindestens einer Person, eine die Aufnahmeeinrichtung umgebende Hülle und einen Seilroboter, dessen Seile an der Hülle angreifen, so dass die Hülle über eine Längenänderung mindestens eines der Seile kontinuierlich innerhalb ei- nes vorgegebenen Bewegungsraums bewegbar ist. Der besondereRope robot. The cable robot system comprises a receiving device for receiving at least one person, a casing surrounding the receiving device and a cable robot whose cables engage the casing so that the casing can be moved continuously within a predetermined range of motion by changing the length of at least one of the cables. The special
Vorzug eines Bewegungssimulators auf Basis eines Seilrobotersystems liegt darin, dass ein Seilroboter einen großen Arbeitsraum und eine hohe Nutzlast ermöglicht und dabei kaum Neigung zu Schwingungen und Vibrationen zeigt. Der Seilrobo- ter ist vorzugsweise ein paralleler Seilroboter. The advantage of a motion simulator based on a cable robot system is that a cable robot allows a large working space and a high payload, while showing little tendency to oscillations and vibrations. The cable robot is preferably a parallel cable robot.
Der Begriff „Seile" ist im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht eng, sondern breit auszulegen und soll allgemein biege- schlaffe Verbindungselemente, insbesondere Seile, Bänder oder Kabel, umfassen. The term "ropes" in the context of the present invention is not narrow, but rather broadly construed and should generally be understood to mean floppy connecting elements, in particular cables, bands or cables include.
Ferner ist der Begriff „Hülle" im Sinne der vorliegenden Er- findung in einem allgemeinen Sinn zu verstehen und wird verwendet, um offene oder geschlossene Strukturen bzw. Hohlkörper zu beschreiben, die einerseits geeignet sind, die Aufnah¬ meeinrichtung und damit die Person (Fahrer, Pilot etc.) sowie die ggf. benötigen Eingabegeräte und Anzeigevorrichtungen in ihrem Innenraum aufzunehmen, und an denen andererseits dieFurther, the term "shell" determination in the sense of the present ER in a general sense to understand and is used to describe open or closed structures or hollow body, on the one hand adapted to the Recordin ¬ meeinrichtung and thus the person (driver , Pilot, etc.) and possibly need to input devices and display devices in their interior, and on the other hand, the
Seile des Seilroboters befestigt werden können. Unter dem Begriff „Hülle" sollen beispielsweise offene oder geschlossene Kabinen oder ähnliche Bauformen fallen sowie Rahmenstrukturen, dreidimensionale Fachwerkstrukturen, insbesondere Stab- werke. Ropes of the rope robot can be attached. The term "shell" is intended to include, for example, open or closed cabins or similar types of construction as well as frame structures, three-dimensional framework structures, in particular poles.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung kann die Hülle als ein die Aufnahmeeinrichtung räumlich umgebendes Stabwerk bzw. umgebende Fachwerkstruktur aus Stäben und Knotenelemen- ten ausgeführt sein, wobei die Enden der Stäbe an den Knotenelementen befestigt sind. Zur Führung des Stabwerks durch den Seilroboter greifen die Seile des Seilroboters an zumindest einigen der Knotenelemente des Stabwerks an. Das Stabwerk bietet den Vorteil, dass es eine stabile und zugleich leichte Rahmenkonstruktion zur Aufnahme der Aufnahmeeinrichtung ermöglicht. Ferner können flexibel unterschiedliche Seilkonfigurationen durch Variation der Knoten, an denen die Seile befestigt werden, realisiert werden. Da die Seile prinzipiell an jedem Knotenpunkt verankert werden können, ergeben sich viele mögliche Konfigurationen, die den Arbeitsraum und die Dynamik des Seilroboters beeinflussen und somit optimal an die jeweiligen Vorhaben (Fahr-, Flugsimulation oder Grundlagenforschung) angepasst werden können. Die offene Stabwerksstruktur ermöglicht ferner eine einfache Montage und Anpas- sung der im Innenraum des Stabwerks befindlichen Komponenten des Seilrobotersystems. According to a first aspect of the invention, the sheath can be embodied as a truss structure or surrounding truss structure of rods and Knotenelemen- which surrounds the receiving device spatially, wherein the ends of the rods are attached to the node elements. To guide the framework by the cable robot, the ropes of the cable robot attack on at least some of the node elements of the framework. The framework has the advantage that it allows a stable and lightweight frame construction for receiving the receiving device. Furthermore, flexibly different cable configurations can be realized by varying the nodes to which the cables are attached. Since the ropes can in principle be anchored at each node, many possible configurations arise which influence the working space and the dynamics of the rope robot and thus can be optimally adapted to the respective projects (driving, flight simulation or basic research). The open framework structure also allows easy installation and adjustment. tion of the components of the cable robot system located in the interior of the framework.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Stabwerks ist dieses konvex polyederförmig, um eine gute Stabilität zu ermöglichen. Besonders vorteilhaft ist hierbei ein Stabwerk, das hexaeder-, dodekaeder- oder ikosaederförmig ausgeführt ist, da diese Formen eine ausreichende Anzahl von Ecken zur Befestigung der Seile und einen großen nutzbaren Innenraum bieten. According to a preferred embodiment of the framework, this is convex polyhedron-shaped to allow a good stability. Particularly advantageous in this case is a framework, which is executed hexahedral, dodecahedron or icosahedral, since these forms provide a sufficient number of corners for attaching the ropes and a large usable interior space.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Stabwerks ist das Stabwerk ikosaederförmig ausgeführt. Versuche im Rahmen der Erfindung haben gezeigt, dass das ikosaederför- mige Stabwerk einen optimalen Kompromiss aus Anzahl von Knoten und Kanten ermöglicht, die einerseits eine ausreichend flexible Anordnung der Seile ermöglichen und andererseits einen nicht zu hohen Montage- und Materialaufwand erfordern. Ferner sind die durch die Stäbe und Knoten gebildeten Drei- ecksstrukturen statisch stabil, und das Ikosaeder besitzt von allen regelmäßigen Polyedern mit gegebenem Durchmesser das größte Volumen, das zur Anordnung der Rotationseinheit und/oder der Aufnahmeeinrichtung genutzt werden kann. Um ein Stabwerk hoher Stabilität bei geringem Gewicht bereitzustellen, ist es vorteilhaft, die Stäbe des Stabwerks als Carbon- oder carbonfaserverstärkte Kunststoff (CFK) -Stäbe mit eingebrachten metallischen Krafteinleitungselementen oder als Aluminiumstäbe auszuführen und/oder die Knotenelemente des Stabwerks aus Aluminium zu fertigen, beispielsweise als Aluminium-Frästeile. According to a particularly preferred embodiment of the framework, the framework is executed icosahedral. Experiments within the scope of the invention have shown that the icosahedral bar structure makes possible an optimal compromise of the number of knots and edges which, on the one hand, permit a sufficiently flexible arrangement of the cables and, on the other hand, require not too high assembly and material expenditure. Furthermore, the triangular structures formed by the bars and nodes are statically stable, and the icosahedron has the largest volume of any regular diameter polyhedrons that can be used to locate the rotating unit and / or the receiver. To provide a framework of high stability with low weight, it is advantageous to perform the rods of the framework as carbon or carbon fiber reinforced plastic (CFRP) rods with introduced metallic force introduction elements or as aluminum rods and / or to manufacture the node elements of the framework made of aluminum, for example as aluminum milled parts.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Stabwerks weisen die Knotenelemente des Stabwerks jeweils ein Außenstück und ein Innenstück auf. Hierbei weist das Außenstück umfangsseitig Kontaktflächen mit Durchgangsbohrungen auf, an denen die dem Knotenelement zugeordneten Stäbe verschraubt sind. Dies er¬ möglicht eine schnelle Montage des Stabwerks. Ferner kann ge- mäß dieser Ausführungsform eine Halterung zur Befestigung ei¬ nes Seils des Seilroboters am Innenstück um zwei zueinander senkrechte Drehachsen verschwenkbar befestigt sein, um eine vorteilhafte Krafteinleitung bei Bewegung des Stabwerks durch den Seilroboter zu ermöglichen. According to a further embodiment of the framework, the node elements of the framework each have an outer piece and a Inside piece on. In this case, the outer piece on the periphery contact surfaces with through holes on which the node element associated rods are bolted. This he ¬ allows a quick installation of the framework. It can further be overall this embodiment Mäss a bracket for mounting ei ¬ nes rope of the rope robot pivotally secured to the inner member about two mutually perpendicular axes of rotation to allow an advantageous application of force upon movement of the rod through the drive rope robot.
Eine weitere vorteilhafte Variante dieser Ausführungsform sieht vor, dass das Innenstück mit einem konusförmigen Abschnitt in eine konusförmige Ausnehmung des Außenstücks gesteckt ist und mit einer Spannschraube in die Ausnehmung ge- zogen ist, was eine automatische SelbstZentrierung beim Befestigen der Seile bewirkt. Durch das Vorspannen des Innenkonus wird eine form- und reibschlüssige Verbindung erzeugt, die eine zuverlässige Krafteinleitung bei gleichzeitiger Stabilisierung des Außenkonus gewährleistet. A further advantageous variant of this embodiment provides that the inner piece is inserted with a cone-shaped portion in a cone-shaped recess of the outer piece and is drawn with a clamping screw in the recess, which causes an automatic SelbstZentrierung when attaching the ropes. By biasing the inner cone a positive and frictional connection is generated, which ensures a reliable application of force while stabilizing the outer cone.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Stabwerks schneiden sich die Längsachsen der Stäbe eines Knotens, d. h. die Wirkungslinien des Stabwerks, im selben Punkt, wodurch eine vorteilhafte Krafteinleitung ermöglicht wird. Ferner ist es vor- teilhaft, wenn die Wirkungslinie des Seildrehpunktes die Wirkungslinien des Stabwerks im gleichen Punkt treffen, um Drehmomente im Stabwerk zu vermeiden. Zur Maximierung der möglichen Seilwinkel kann der Seildrehpunkt jedoch in Richtung der Kegelachse des konusförmigen Abschnitts des Innenstücks nach außen verschoben sein, so dass zumindest die Kegelachse des konusförmigen Abschnitts des Innenstücks ebenfalls den According to another embodiment of the framework, the longitudinal axes of the rods of a knot, i. H. the lines of action of the framework, in the same point, whereby an advantageous application of force is made possible. Furthermore, it is advantageous if the line of action of the rope pivot meets the lines of action of the framework at the same point in order to avoid torques in the framework. However, in order to maximize the possible cable angles, the rope pivot may be displaced outwards in the direction of the cone axis of the cone-shaped section of the inner piece, so that at least the cone axis of the cone-shaped section of the inner piece also
Schnittpunkt der Längsachsen der Stäbe schneidet. Die Halterung zur Anbringung der Seile kann mittels einer Schraube am Innenstück befestigt sein, derart, dass die Hal¬ terung an einem aus dem Innenstück und dem Außenstück herausragenden Endbereich der Schraube relativ zum Gewindeschaft der Schraube um die zwei Drehachsen verschwenkbar befestigt ist. Dadurch kann sich die Halterung immer optimal an die jeweilige Wirkungslinie der Seilzugkraft anpassen. Intersection of the longitudinal axes of the bars cuts. The holder for attaching the ropes can be fixed by means of a screw on the inner piece, such that the Hal ¬ sion is pivotally mounted on a projecting from the inner piece and the outer piece end portion of the screw relative to the threaded shank of the screw about the two axes of rotation. As a result, the holder can always optimally adapt to the respective line of action of the cable traction.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung kann das Seilrobotersystem ferner eine Rotationseinheit aufweisen, mittels der die Aufnahmeeinrichtung im Innenraum der Hülle relativ zur Hülle drehbar ist. Dies bietet den Vorteil, dass unabhängig vom Betrieb des Seilroboters mindestens ein rota- torischer Freiheitsgrad bereitgestellt wird, um den Dynamikumfang des Bewegungssimulators zu erhöhen. Je nach Ausführung des Seilroboters ist es zwar möglich, mit diesem neben der Position auch die Orientierung der Kabine im niedrigen zweistelligen Gradbereich zu variieren. Für viele Simulationssze- narien ist dies jedoch nicht ausreichend (beispielsweiseAccording to a second aspect of the invention, the cable robot system may further comprise a rotation unit, by means of which the receiving device in the interior of the shell is rotatable relative to the shell. This offers the advantage that at least one rotatory degree of freedom is provided, independently of the operation of the cable robot, in order to increase the dynamic range of the motion simulator. Depending on the design of the cable robot, it is possible to use it to vary not only the position but also the orientation of the cabin in the low two-digit degree range. However, this is not sufficient for many simulation scenarios (for example
Rundkurs in der Fahrsimulation, Autorotationstraining beim Helikopter, Kunstflugtrainer, Upset-Recovery Training für Piloten etc . ) . Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht hierbei vor, dass die Aufnahmeeinrichtung mittels der Rotationseinheit im Innenraum der Hülle kardanisch aufgehängt ist, so dass die Aufnahmeeinrichtung Drehbewegungen um mindestens zwei, vorzugsweise um drei unterschiedliche Raumachsen ausführen kann. Bei einer kardanischen Aufhängung um drei unterschiedliche Raumachsen können unabhängig von der Bewegung des Seilroboters alle gewünschten Rotationsbewegungen für die Bewegungssimulation durchgeführt werden. Ferner ist es möglich, eine in der Aufnahmeeinrichtung befindliche Person in allen Punkten des Be- wegungsraumes des Seilroboters stets in eine z. B. waagrechte Position zu bringen, so dass der Bewegungsraum optimal ausge¬ nutzt werden kann. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Rotationseinheit weist diese zur Ausbildung von n Rotationsfreiheitsgraden, n = 2 oder 3, n ineinander geschachtelte Trägerelemente auf, die über jeweilige Drehachsen miteinander drehbar verbunden sind und die jeweils mit einer Antriebseinheit in Wirkverbin- dung stehen, mittels der sie um ihre jeweilige Drehachse drehbar sind. Das äußere Trägerelement ist an der Hülle drehbar befestig. Am inneren Trägerelement bzw. in dessen Innenraum ist die Aufnahmeeinrichtung gehaltert. Mit anderen Worten kann die Rotationseinheit als ein zweidimensionales oder dreidimensionales Gimbal-System ausgeführt sein. Zur Vermeidung des sog. Gimbal-Lock-Effektes kann das dreidimensionale Gimbal-System statt drei auch vier ineinander geschachtelte Trägerelemente aufweisen, die über jeweili- ge Drehachsen miteinander drehbar verbunden sind. Circuit in driving simulation, autorotation training for helicopters, aerobatic trainer, upset recovery training for pilots etc. ). An advantageous embodiment provides in this case that the receiving device is gimballed by means of the rotation unit in the interior of the shell, so that the receiving device can perform rotational movements by at least two, preferably by three different spatial axes. With a gimballed suspension around three different spatial axes, regardless of the movement of the cable robot, all desired rotational movements for the motion simulation can be carried out. Furthermore, it is possible for a person in the reception device to be involved in all aspects of the wegungsraumes the rope robot always in a z. B. to bring horizontal position, so that the movement space can be optimally ¬ uses. According to a preferred embodiment of the rotation unit, this has, for the formation of n rotational degrees of freedom, n = 2 or 3, n nested carrier elements, which are rotatably connected to each other via respective axes of rotation and which are in operative connection with a drive unit, by means of them their respective axis of rotation are rotatable. The outer support member is rotatably attached to the shell. On the inner support member or in its interior, the receiving device is supported. In other words, the rotation unit may be implemented as a two-dimensional or three-dimensional gimbal system. To avoid the so-called gimbal-lock effect, the three-dimensional gimbal system may instead of three also have four nested support elements, which are rotatably connected to each other via respective axes of rotation.
Eine vorteilhafte Variante der erfindungsgemäßen Realisierung sieht hierbei vor, dass die Antriebseinheit jedes der Trägerelemente einen Antriebsring und einen Motor aufweist. Der An- triebsring ist hierbei drehfest mit dem jeweiligen Trägerelement verbunden und konzentrisch zur Drehachse des jeweiligen Trägerelements angeordnet. Der Antriebsring steht ferner an seinem äußeren Umfangsbereich mit dem Motor, der eingerichtet ist, eine Drehbewegung des Antriebsrings um die jeweilige Ro- tationsachse zu erzeugen, in Wirkverbindung. Eine Rotation des Antriebsring um die Drehachse bewirkt somit eine korrespondierende Rotation desjenigen Trägerelements, an dem der Antriebsring drehfest befestigt ist, um diese Drehachse. Der Motor kann hierbei beispielsweise über einen am äußeren Um- fangsbereich des Antriebsrings angreifenden Seiltrieb, Riementrieb oder ein Antriebsrad mit dem Antriebsring in Wirk¬ verbindung stehen. Dies ist vorteilhaft, weil sich durch die umfangsseitige Krafteinleitung vorteilhafte Überset zungsver- hältnisse realisieren lassen und die Antriebseinheit platzsparend ausgeführt sein kann, da die Tragstruktur selbst als Antriebsstruktur genutzt wird. An advantageous variant of the realization according to the invention provides here that the drive unit of each of the carrier elements has a drive ring and a motor. The drive ring is in this case rotatably connected to the respective carrier element and arranged concentrically to the axis of rotation of the respective carrier element. The drive ring is also at its outer peripheral portion with the motor, which is adapted to generate a rotational movement of the drive ring about the respective rotation axis, in operative connection. A rotation of the drive ring about the axis of rotation thus causes a corresponding rotation of that support member to which the drive ring is rotatably attached to this axis of rotation. For example, the engine may be connected to a motor at the outer circumference. catch region of the drive ring attacking rope drive, belt drive or a drive wheel with the drive ring in Wirk ¬ connection are. This is advantageous because advantageous transmission ratios can be achieved by the circumferential force introduction and the drive unit can be designed to save space, since the support structure itself is used as a drive structure.
Alternativ besteht auch die Möglichkeit, die Antriebskraft für ein Tragelement jeweils direkt an der Aufhängung bzw.Alternatively, it is also possible, the driving force for a support element respectively directly to the suspension or
Drehachse des Tragelements einzubringen und die Antriebseinheit an dieser Stelle anzuordnen. To introduce the axis of rotation of the support element and to arrange the drive unit at this point.
Gemäß einer weiteren Variante besteht die Möglichkeit, dass das Trägerelement selbst ringförmig ist oder zumindest einen ringförmigen Abschnitt aufweist, der an zwei gegenüberliegenden Lagerstellen die Drehachse des Trägerelements schneidet und an zwei Anbindungsstellen mit dem zugeordneten Antriebsring, der vorzugsweise den gleichen Durchmesser aufweist, drehfest verbunden ist.  According to a further variant, there is the possibility that the support element itself is annular or at least has an annular portion which intersects the axis of rotation of the support member at two opposite bearing points and is rotatably connected at two connection points with the associated drive ring, which preferably has the same diameter ,
Der Seilroboter kann in an sich bekannter Weise Antriebe, vorzugsweise Seilwinden, umfassen, die die Längenveränderlichkeit der ausschließlich Zugkräfte übertragenden Seile des Seilroboters bewirken, wobei jedes an der Hülle angreifende Seil anderenends mit einem der Antriebe verbunden ist und wobei die Seile über die Antriebe gegeneinander verspannbar und/oder verspannt sind. The cable robot can in a conventional manner drives, preferably winches, include, which cause the Längenveränderlichkeit the exclusively tensile forces transmitting ropes of the cable robot, each attacking on the sheath rope is connected at the other end with one of the drives and wherein the cables via the drives against each other braced and / or are tense.
Der Seilroboter kann ferner an einer Befestigungsstruktur an- geordnete und um mindestens eine Achse schwenkbare Umlenkrollen und/oder Flaschenzüge aufweisen, über die die Seile vom jeweiligen Antrieb zur einer Anbindungsstelle der Hülle geführt sind und die die Eckpunkte eines dreidimensionalen Bewegungsraumes festlegen, innerhalb dessen die die Aufnahme- einrichtung umgebende Hülle mittels des Seilroboters räumlich frei schwebend positionierbar ist. The cable robot may further comprise deflection rollers and / or pulleys arranged on a fastening structure and pivotable about at least one axis, via which the cables are guided by the respective drive to an attachment point of the sheath and which define the corner points of a three-dimensional movement space within which the cables Admission- device surrounding the housing by means of the cable robot is freely positioned floating.
Der Seilroboter kann ferner eine Steuerung aufweisen, die eingerichtet ist, zur Durchführung einer vorgegebenen Bewegung die entsprechenden Längen der Seile zu berechnen und die Antriebe aufeinander abgestimmt anzusteuern, um die Hülle in ihrer Position und/oder Orientierung relativ zur Befestigungsstruktur zu verändern, so dass sich die Hülle und die darin befindlichen Komponenten zeitlich und räumlich definiert bewegen lassen. The cable robot may further include a controller configured to calculate the respective lengths of the cables to effect a predetermined movement and to control the drives in concert to vary the envelope in position and / or orientation relative to the attachment structure such that let the shell and the components contained in it move temporally and spatially defined.
Es wird betont, dass die Anzahl der Seile des Seilroboters, die zur Bewegung der Hülle verwendet werden, nicht auf eine bestimmte Anzahl beschränkt ist und an das jeweilige Simulationsproblem angepasst werden kann. Die Anzahl der Seile liegt vorzugsweise im Bereich zwischen sechs und zehn. It is emphasized that the number of ropes of the rope robot used to move the sheath is not limited to a certain number and can be adapted to the particular simulation problem. The number of ropes is preferably in the range between six and ten.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsvariante, bei der acht Seile verwendet werden, die jeweils endseitig an derParticularly advantageous is a variant in which eight ropes are used, each end to the
Hülle und an einer von acht Seilwinden angreifen. Jedes Seil wird über eine schwenkbare Umlenkrolle zur Hülle geführt, wobei die entsprechenden acht schwenkbaren Umlenkrollen zur Ausbildung von acht äußeren Ecken eines vorzugsweise quader- förmigen Bewegungsraumes um die Hülle, z. B. das Stabwerk, verteilt angeordnet sind. Cover and attack at one of eight winches. Each rope is guided over a pivotable deflection roller to the shell, wherein the corresponding eight pivoting pulleys to form eight outer corners of a preferably cuboid movement space around the shell, z. B. the framework, distributed.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante umfasst das Seilrobotersystem eine Energiezuführungskette zur Versor- gung der Rotationseinheit und zur Versorgung von in der Aufnahmeeinrichtung angeordneten strombetriebenen Komponenten. Um zu verhindern, dass die Energiezuführungskette die Seilbewegungen behindert, kann die Energiezuführungskette an einem mittigen Bereich einer oberen Grenzfläche des Bewegungsraums gehaltert sein und/oder an dieser Stelle in den Bewegungsraum eintreten und der bewegliche Anschlusspunkt der Energiezufüh¬ rungskette kann über einen oberen Bereich der Hülle in den Innenraum der Hülle geführt sein. Eine Energiezuführungskette dient zur Führung von Kabeln, Schläuchen oder dergleichen Leitern zwischen einem ortsfesten und einem beweglichen Anschlusspunkt zur externen Versorgung von Anwendungsinstalla¬ tionen und umfasst eine Anzahl gelenkig miteinander verbundener Kettenglieder, die einen Aufnahmeraum für die Kabel und/oder Schläuche bilden. In a further advantageous embodiment variant, the cable robot system comprises an energy supply chain for supplying the rotary unit and for supplying power-driven components arranged in the receiving device. In order to prevent the power supply chain from hindering the cable movements, the power supply chain may be located at a central area of an upper interface of the movement space be held and / or enter at this point in the movement space and the movable connection point of the Energiezufüh ¬ tion chain can be performed over an upper portion of the shell in the interior of the shell. A power supply chain serves to guide cables, hoses or similar conductors between a fixed and a movable connection point for external supply of Anwendungsinstalla ¬ tions and includes a number of hingedly interconnected chain links, which form a receiving space for the cables and / or hoses.
Die Aufnahmeeinrichtung des Seilroboters kann eine offene o- der geschlossene Kabine und/oder einen Sitz aufweisen. Ferner kann in der Aufnahmeeinrichtung eine Anzeigevorrichtung vorgesehen ist, mittels der für eine durch die Aufnahmevorrich- tung aufgenommene Person eine zu simulierende Bewegung visuell darstellbar ist, wobei die Anzeigevorrichtung vorzugsweise als ein auf dem Kopf tragbares visuelles Ausgabegerät (engl. Head ounted Display) oder als eine Projektionsvorrichtung mit einer zugeordneten Pro ektionsfläche 65 ausgeführt ist. In der Aufnahmeeinrichtung kann ferner eine manuell betätigbare Steuereinrichtung vorgesehen sein, beispielsweise ein Lenkrad, ein Pedal und/oder ein Steuerknüppel, mittels der die von der Vorrichtung ausgeführte räumliche Bewegung von der Person, die sich in der Aufnahmeeinrichtung befindet, beeinflussbar und/oder steuerbar ist. The receiving device of the cable robot may have an open or closed cabin and / or a seat. Furthermore, a display device is provided in the receiving device, by means of which a person to be simulated by the Aufnahmevorrich- a visual movement to be simulated, the display device preferably as a portable on the head visual output device (English: Head ounted display) or as a projection device with an associated pro ektionsfläche 65 is executed. In the receiving device, a manually operable control device may further be provided, for example a steering wheel, a pedal and / or a joystick, by means of which the spatial movement performed by the device can be influenced and / or controlled by the person who is in the receiving device ,
Gemäß einem weiteren Aspekt kann das Seilrobotersystem, insbesondere dessen Steuerung, eingerichtet sein, die zu simu- lierende Bewegung mittels sog. „Motion Cueing"-Algorithmen an den verfügbaren Bewegungsraum anzupassen. Beispielsweise kann eine zu simulierende langanhaltende Linearbeschleunigung durch Kippungen der Aufnahmeeinrichtung simuliert werden, die mittels des Seilroboters und/oder der Rotationseinheit durchgeführt wird. According to a further aspect, the cable robot system, in particular its controller, can be set up to adapt the motion to be simulated to the available motion space by means of so-called "motion cueing" algorithms. the is performed by means of the cable robot and / or the rotation unit.
Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Es wird insbesondere betont, dass das Seilrobotersystem der vorliegenden Erfindung gemäß dem ersten Gesichtspunkt das Stabwerk, wie in diesem Dokument beschrieben, umfassen kann, mit der oder ohne die Rotationseinheit. Gemäß dem ersten Ge- sichtspunkt ist es nicht erforderlich, das das Stabwerk aufweisende Seilrobotersystem mit einer Rotationseinheit zu kombinieren. Ebenfalls besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass das Seilrobotersystem gemäß dem zweiten Gesichtspunkt die Rotationseinheit, wie in diesem Dokument be- schrieben, umfassen kann, mit oder ohne dem in diesem Dokument beschriebenen Stabwerk. Gemäß dem zweiten Gesichtspunkt ist es somit nicht erforderlich, dass die Hülle des die Rotationseinheit aufweisenden Seilrobotersystems als Stabwerk ausgeführt ist. The preferred embodiments and features of the invention described above can be combined with one another as desired. It is particularly emphasized that the cable robotic system of the present invention according to the first aspect may comprise the framework as described in this document, with or without the rotation unit. According to the first aspect, it is not necessary to combine the cable robot system comprising the framework with a rotation unit. It is also possible within the scope of the invention for the cable robot system according to the second aspect to comprise the rotation unit as described in this document, with or without the framework described in this document. According to the second aspect, it is thus not necessary that the shell of the rotating unit having cable robot system is designed as a framework.
Ein Seilrobotersystem gemäß dem ersten Aspekt und ein Seilrobotersystem gemäß dem zweiten Aspekt sollen somit auch unabhängig voneinander offenbart und beanspruchbar sein. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen: A cable robot system according to the first aspect and a cable robot system according to the second aspect should therefore also be disclosed and claimed independently of each other. Further details and advantages of the invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Show it:
Figur 1 ein Seilrobotersystem zur Bewegungssimulation gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; 1 shows a cable robot system for motion simulation according to an embodiment of the invention;
Figur 2 ein Stabwerk gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; Figur 3 das Stabwerk der Figur 2 mit einer einbeschriebenenFigure 2 is a framework according to an embodiment of the invention; 3 shows the framework of Figure 2 with an inscribed
Kugel zur Illustration des Innenvolumens; Sphere for illustration of the internal volume;
Figur 4 einen Knotenpunkt des Stabwerks gemäß einer Ausfüh- rungsform der Erfindung; FIG. 4 shows a node point of the framework according to an embodiment of the invention;
Figur 5 eine Explosionsdarstellung des Knotenpunkts; Figure 5 is an exploded view of the node;
Figur 6 das Stabwerk aus Figur 2 und ein 3D-Gimbal-System gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und FIG. 6 shows the framework of FIG. 2 and a 3D gimbal system according to an embodiment of the invention; and
Figur 7 eine Innenkugel im Stabwerk mit Projektionsfläche und Projektor. Gleiche Teile sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen und werden nicht gesondert beschrieben. Figure 7 shows an inner ball in the framework with projection and projector. Identical parts are provided with the same reference numerals in the figures and will not be described separately.
Figur 1 zeigt ein Seilrobotersystem 1 zur Bewegungssimulation, nachfolgend auch als Bewegungssimulator bezeichnet. Das Seilrobotersystem 1 umfasst in der in Figur 1 dargestellten Ausführungsvariante einen Seilroboter 10, dessen acht Seile 11 an einem ikosaederförmigen Stabwerk 20 angreifen, was nachfolgend noch detaillierter erläutert wird. Der Seilroboter umfasst ferner acht Seilwinden 12 als Antriebe mit je 55 kW maximaler Leistung, die die Längenveränderlichkeit der ausschließlich Zugkräfte übertragenden Seile 11 des Seilroboters 10 bewirken. Jedes am Stabwerk 20 angreifende Seil 11 ist anderenends an einer der Seilwinden 12 befes- tigt. Die Seile 11 werden über die Seilwinden gegeneinander verspannt . FIG. 1 shows a cable robot system 1 for motion simulation, also referred to below as a motion simulator. In the embodiment variant shown in FIG. 1, the cable robot system 1 comprises a cable robot 10 whose eight cables 11 act on an icosahedral rod structure 20, which will be explained in more detail below. The cable robot further comprises eight winches 12 as drives with 55 kW maximum power, which cause the Längenveränderlichkeit exclusively tensile forces transmitting ropes 11 of the cable robot 10. Each cable 11 acting on the framework 20 is fastened to one of the cable winches 12 at the other end. The ropes 11 are braced against each other via the winches.
Die verwendeten Drahtseile 11 mit 14 mm Querschnitt bieten zehnfache Sicherheit bei einer maximalen Zugkraft von 14,4 pro Seilwinde 12. Die Drahtseile werden über Umlenkrollen 14, die an einer äußeren Rahmenkonstruktion 4 aus Stahl befestigt sind, in die acht Raumecken geführt, von denen sie über acht Schwenkrollen 13 (in Figur 1 sind nur sechs davon sichtbar) zu dem Stabwerk 20 des Bewegungssimulators 1 geführt werden. The used wire ropes 11 with 14 mm cross section offer tenfold security with a maximum tensile force of 14.4 per cable winch 12. The wire ropes are guided via pulleys 14 which are fixed to an outer steel frame 4, in the eight corners of the room, of which they eight swivel rollers 13 (in Figure 1, only six of which are visible) to the framework 20 of the Motion simulator 1 are performed.
Über eine Längenänderung der Seile 11 kann das Stabwerk 20 kontinuierlich innerhalb eines vorgegebenen Bewegungsraums 5 bewegt werden, wobei die äußeren Eckpunkte des Bewegungsraums 5 durch die Position der acht Schwenkrollen 13 festgelegt werden . About a change in length of the cables 11, the framework 20 can be moved continuously within a predetermined range of motion 5, wherein the outer corners of the movement space 5 are determined by the position of the eight casters 13.
Eine nicht dargestellte Steuerung ist programmtechnisch eingerichtet, zur Durchführung einer vorgegebenen Bewegung die entsprechenden Längen der Seile 11 zu berechnen und die Seilwinden 12 aufeinander abgestimmt anzusteuern, um das Stabwerk 20 in seiner Position und/oder Orientierung relativ zur äußeren Rahmenkonstruktion 4 zu verändern. Im Innenraum des Stabwerks 20 befindet sich eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme mindestens einer Person, z. B. in Form einer geschlossenen Kabine 70, die drehfest am Stabwerk 20 befestigt ist. Alternativ kann die im Innenraum des Stabwerks befindliche Aufnahmeeinrichtung auch mittels einer Rotations- einheit 50 im Innenraum des Stabwerks relativ zum Stabwerk drehbar aufgehängt sein, was in Figur 6 noch detaillierter beschrieben wird. A controller, not shown, is set up by programming to calculate the corresponding lengths of the cables 11 for performing a predetermined movement and to control the winches 12 in a coordinated manner in order to change the position of the framework 20 relative to the outer frame structure 4. In the interior of the framework 20 is a receiving device for receiving at least one person, for. B. in the form of a closed cabin 70 which is rotatably mounted on the framework 20. Alternatively, the receiving device located in the interior of the framework can also be suspended rotatably relative to the framework by means of a rotary unit 50 in the interior of the framework, which will be described in more detail in FIG.
Die Energieversorgung der im Stabwerk 20 befindlichen Aufnah- meeinrichtung und einer Rotationseinheit, mittels der dieThe power supply of the recording device located in the framework 20 and a rotation unit, by means of which the
Aufnahmeeinrichtung relativ zum Stabwerk 20 drehbar ist, erfolgt über eine Energiezuführungskette 3. Um zu verhindern, dass die Energiezuführungskette 3 die Seilbewegungen behindert, ist diese an einem mittigen Bereich 2 der oberen Grenz- fläche des Bewegungsraums 5 ortsfest gehaltert und tritt an dieser Stelle in den Bewegungsraum 5 ein. Der bewegliche Anschlusspunkt der Energiezuführungskette 3 befindet sich im oberen Bereich des Stabwerks 20. Recording device is rotatable relative to the framework 20, via a power supply chain 3. To prevent the energy supply chain 3 obstructs the cable movements, this is at a central region 2 of the upper limit surface of the movement space 5 held stationary and enters at this point in the movement space 5 a. The movable connection point of the energy supply chain 3 is located in the upper region of the framework 20.
Figur 2 zeigt ein Stabwerk 20 gemäß einer bevorzugten Ausfüh¬ rungsform der Erfindung. Das Stabwerk 20 wird aus Stäben 21 und Knotenelementen 22 gebildet, wobei die Enden der Stäbe 21 an den Knotenelementen 22 befestigt sind. Das Stabwerk 20 ist ikosaederförmig, d. h. besteht aus 20 Knotenelementen 22 und aus 30 Stäben 21. Die Stäbe 21 sind als carbonfaserverstärkte Kunststoff (CFK) -Stäbe ausgeführt, in die endseitig ein Aluminiumgewinde mit Schraubenlöchern als Krafteinleitungs- und Befestigungselement eingebracht ist, und besitzen bei hoher Steifigkeit ein geringes Gewicht. Bei diesen Stäben werden Zugkräfte von dem eingebrachten Aluminiumgewinde und Druckkräfte von den Carbonfasern aufgenommen. Derartige Stäbe werden beispielsweise von der Fa. Schütze GmbH & Co. KG, 38110 Braunschweig, Deutschland angeboten. Figure 2 shows a truss 20 according to a preferred exporting ¬ approximately of the invention. The framework 20 is formed of bars 21 and node elements 22, the ends of the bars 21 being fixed to the node elements 22. The framework 20 is icosahedral, ie consists of 20 node elements 22 and 30 rods 21. The rods 21 are designed as carbon fiber reinforced plastic (CFRP) rods, in the end of an aluminum thread with screw holes is introduced as force introduction and fastening element, and have at high stiffness low weight. In these rods tensile forces are absorbed by the introduced aluminum thread and compressive forces from the carbon fibers. Such rods are offered for example by the company. Sagittarius GmbH & Co. KG, 38110 Braunschweig, Germany.
Die Knotenelemente 22 sind als Aluminiumfrästeile gefertigt und weisen jeweils ein Außenstück 23 und ein Innenstück 24 auf. In Figur 2 ist nur das Außenstück 23 gezeigt. Das Außenstück hat an seiner Unterseite eine Durchgangsbohrung 28, über die eine Spannschraube (nicht gezeigt) eingeführt werden kann, um das Innenstück 24 am Außenstück 23 zu befestigen. The node elements 22 are manufactured as aluminum milled parts and each have an outer piece 23 and an inner piece 24. In Figure 2, only the outer piece 23 is shown. The outer piece has on its underside a through hole 28, via which a clamping screw (not shown) can be inserted to secure the inner piece 24 on the outer piece 23.
Das ikosaederförmige Stabwerk 20 bietet einen optimalen Kom- promiss aus Anzahl von Knoten 22 und Kanten 21, so dass ei- nerseits eine ausreichend flexible Anordnung der Seile an dem Stabwerk 20 ermöglicht wird und andererseits der Montage- und Materialaufwand gering bleibt. Das Ikosaeder besitzt von allen regelmäßigen Polyedern mit gegebenem Durchmesser das größte Volumen, das zur Anordnung der Rotationseinheit und/oder der Aufnahmeeinrichtung genutzt werden kann. The icosahedral framework 20 provides an optimal compromise of the number of nodes 22 and edges 21, so that on the one hand a sufficiently flexible arrangement of the cables on the framework 20 is made possible and on the other hand the assembly and material costs remain low. The icosahedron possesses of all the regular polyhedra with a given diameter largest volume that can be used to arrange the rotation unit and / or the receiving device.
Dies ist anhand von Figur 3 illustriert, die das Stabwerk der Figur 2 mit einer einbeschriebenen Kugel 70 zur Illustration des Innenvolumens zeigt. Die Kugel 70 kann auch als geschlos¬ sene Kabine dienen, in der der Benutzer des Bewegungssimula¬ tors sitzt. Figur 4 zeigt in einer perspektivischen Detailansicht einen Knotenpunkt 22 des Stabwerks 20 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. This is illustrated with reference to Figure 3, which shows the framework of Figure 2 with an inscribed ball 70 to illustrate the internal volume. The ball 70 may also serve as a CLOSED ¬ sene cabin in which the user of the Bewegungssimula ¬ door sits. FIG. 4 shows a perspective detail view of a node 22 of the framework 20 according to an embodiment of the invention.
Die Knotenelemente 22 weisen, wie vorstehend erwähnt, jeweils ein Außenstück 23 und ein Innenstück 24 auf. Dies ist in Figur 5 deutlicher anhand einer Explosionsdarstellung zu erkennen . The node elements 22, as mentioned above, each have an outer piece 23 and an inner piece 24. This can be seen more clearly in FIG. 5 on the basis of an exploded view.
Das Außenstück 23 hat fünf umfangsseitige Kontaktflächen 26 mit Durchgangsbohrungen 25, wobei die Durchgangsbohrungen 25 jeder Kontaktfläche 26 kreisförmig angeordnet sind. Das in die CFK-Stäbe eingebrachte Aluminiumgewinde weist hierzu entsprechend eine korrespondierende kreisförmige Anordnung von Gewindebohrungen auf, so dass ein CFK-Stab 21 über die Durch- gangsbohrungen 25 an einer der Kontakt flächen 26 verschraubt werden kann. The outer piece 23 has five peripheral contact surfaces 26 with through holes 25, wherein the through holes 25 of each contact surface 26 are arranged in a circle. For this purpose, the aluminum thread introduced into the CFRP rods has correspondingly a corresponding circular arrangement of threaded bores, so that a CFRP rod 21 can be screwed to the contact bores 26 via the through bores 25.
Das Innenstück 24 hat einen konusförmigen Abschnitt 24a, der in eine formkorrespondierende konusförmige Ausnehmung 23a des Außenstücks 23 gesteckt ist. Mit einer Spannschraube (nicht gezeigt), die durch die untere Öffnung 28 (siehe Figur 2) in ein Innengewinde im unteren Teil des konusförmigen Abschnitts 24 eingreift, wird das Innenstück 24 in die Ausnehmung 23a gezogen. Dieses Vorspannen des Innenkonus 24a erzeugt eine form- und reibschlüssige Verbindung, die eine zuverlässige Krafteinleitung bei gleichzeitiger Stabilisierung des Außenkonus 23 gewährleistet. An dem aus dem Außenstück 24 herausragenden Abschnitt des Innenstücks ist eine Halterung 30 zur Befestigung eines Seils 11 des Seilroboters befestigt. Die Halterung 30 ist am Innenstück 24 um zwei zueinander senkrechte Drehachsen Dl, D2 verschwenkbar befestigt. Die Halterung 30 ist mittels einer Schraube 27 am Innenstück 24 befestigt, wobei die Halterung 30 an einem aus dem Innenstück 24 und dem Außenstück 23 herausragenden Endbereich der Schraube 27 relativ zum Gewindeschaft der Schraube 27 um die zwei Drehachsen Dl, D2 verschwenkbar befestigt ist. Hierzu ist die Hülse 28, an der die Halterung 30 schwenkbar um die Achse D2 befestigt ist, über ein Gleit- oder Wälzlager an der Schraube 27 befestigt. The inner piece 24 has a cone-shaped portion 24a which is inserted into a shape-corresponding cone-shaped recess 23a of the outer piece 23. With a clamping screw (not shown), which engages through the lower opening 28 (see Figure 2) in an internal thread in the lower part of the cone-shaped portion 24, the inner piece 24 is pulled into the recess 23 a. This biasing of the inner cone 24a creates a positive and frictional connection, which ensures a reliable application of force while stabilizing the outer cone 23. At the protruding from the outer piece 24 portion of the inner piece a holder 30 for attaching a cable 11 of the cable robot is attached. The holder 30 is pivotally mounted on the inner piece 24 about two mutually perpendicular axes of rotation Dl, D2. The holder 30 is fixed by means of a screw 27 on the inner piece 24, wherein the holder 30 is attached to a protruding from the inner piece 24 and the outer piece 23 end portion of the screw 27 relative to the threaded shank of the screw 27 about the two axes of rotation Dl, D2 pivotally mounted. For this purpose, the sleeve 28 to which the holder 30 is pivotally mounted about the axis D2, attached via a sliding or rolling bearing on the screw 27.
Die Halterung 30 hat eine Durchgangsöffnung, durch die ein gebogener Haken 15 geführt ist, der am stabwerkseitigen Endbereich des Seils 11 befestigt ist. The holder 30 has a passage opening through which a curved hook 15 is guided, which is attached to the rod-side end portion of the cable 11.
Die Längsachsen der Stäbe 21 eines Knotens 22 schneiden sich im selben Punkt. Die Achse Dl des konusförmigen Abschnitts des Innenstücks 24 schneidet diesen Schnittpunkt der Längsachsen ebenfalls. The longitudinal axes of the bars 21 of a node 22 intersect at the same point. The axis Dl of the cone-shaped portion of the inner piece 24 also intersects this intersection of the longitudinal axes.
Figur 6 zeigt das Stabwerk aus Figur 2 und ein 3D-Gimbal- System gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. FIG. 6 shows the framework of FIG. 2 and a 3D gimbal system according to an embodiment of the invention.
Im Innern des Stabwerks 20 befindet sich eine Aufnahmeein- richtung 8, 8a, 9 zur Aufnahme mindestens einer Person 7. Die Aufnahmeeinrichtung umfasst einen Sitz, der auf einer Stützstruktur 8, 8a gehaltert ist. Die Aufnahmeeinrichtung 8, 8a, 9 ist mittels einer Rotationseinheit 50 im Innenraum des Stabwerks 20 kardanisch aufgehängt, derart, dass die Aufnah- meeinrichtung 8, 8a, 9 Drehbewegungen um drei unterschiedli¬ che Raumachsen Gl, G2, G3 ausführen kann ( 3D-Gimbalsystem) . In the interior of the framework 20 is a receiving device 8, 8a, 9 for receiving at least one person 7. The receiving device comprises a seat which is mounted on a support structure 8, 8a. The receiving device 8, 8a, 9 is gimballed by means of a rotation unit 50 in the interior of the framework 20 such that the receptacle Means 8, 8a, 9 rotational movements to three unterschiedli ¬ che spatial axes Gl, G2, G3 can perform (3D gimbal system).
Zur Ausbildung von drei Rotationsfreiheitsgraden weist die Rotationseinheit 50 drei ineinander geschachtelte Trägerele¬ mente (erste Trägerelement 51, zweites Trägerelement 53, dritte Trägerelement 55a, 55b, 55c, 55d) auf, die über jewei¬ lige Drehachsen Gl, G2 , G3 miteinander drehbar verbunden sind und die jeweils mit einer Antriebseinheit in Wirkverbindung stehen, mittels der sie um ihre jeweilige Drehachse drehbar sind . For the formation of three degrees of rotational freedom, the rotary unit 50 has three nested Trägerele ¬ elements (first support member 51, second support member 53, third support member 55a, 55b, 55c, 55d) which G3 connected via jewei ¬ leaf swing axes Gl, G2, together rotatably are and in each case in operative connection with a drive unit, by means of which they are rotatable about their respective axis of rotation.
Das äußere Trägerelement 51 umfasst einen ringförmigen Bügel und ist an den Stellen 51a drehbar am Stabwerk 20 aufgehängt, so dass sich das äußere Trägerelement 51 um die erste Drehachse Gl drehen kann. The outer support member 51 includes an annular bracket and is rotatably suspended at the locations 51a on the framework 20, so that the outer support member 51 can rotate about the first axis of rotation Gl.
Die Antriebseinheit des ersten Trägerelements 51 umfasst den Antriebsring 52, der drehfest an den beiden Stellen 59 mit dem ersten Trägerelement 51 verbunden und senkrecht und konzentrisch zur Drehachse Gl des ersten Trägerelements angeordnet ist. Der Antriebsring 51 steht an seinem äußeren Umfangs- bereich mit einem Elektromotor in Wirkverbindung, der über einen Riementrieb am Antriebsring 52 angreift. Der Elektromo- tor kann z. B. ebenfalls am Antriebsring gehaltert sein. Der Elektromotor und der Riementrieb sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. The drive unit of the first carrier element 51 comprises the drive ring 52, which is non-rotatably connected at the two points 59 with the first carrier element 51 and is arranged perpendicular and concentric to the axis of rotation Gl of the first carrier element. The drive ring 51 is operatively connected at its outer peripheral region to an electric motor which acts on the drive ring 52 via a belt drive. The electric motor can z. B. also be supported on the drive ring. The electric motor and the belt drive are not shown for clarity.
Innenliegend zum ersten Trägerelement 51 ist zur Ausbildung eines weiteren Rotationsfreiheitsgrades ein zweites ringförmiges Trägerelement 53 vorgesehen. Das zweite Trägerelement 53 ist an der Innenseite des Verbindungsbereichs 53a des ersten Trägerelements 51 mit dem ersten Antriebsring 52 drehbar zum ersten Trägerelement 51 gelagert, so dass sich das zweite Trägerelement 53 um eine zweite Drehachse G2 drehen kann. Die Lage der zweite Drehachse G2 hängt von der aktuellen Drehstellung des ersten Trägerelements 51 ab. Die Antriebseinheit des zweiten Trägerelements 53 umfasst den zweiten Antriebsring 54, der drehfest an den beiden Stellen 60 mit dem zweiten Trägerelement 53 verbunden und konzentrisch und senkrecht zur Drehachse G2 des zweiten Trägerelements 53 angeordnet ist. Der zweite Antriebsring 54 steht wiederum mit einem Elektromotor in Wirkverbindung, der über einen Riementrieb am äußeren Umfangsbereich des Antriebsring 54 angreift (wiederum in Figur 6 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt) . Das Trägerelement des dritten Rotationsfreiheitsgrades (Drehachse G4) wird aus einer Ringstruktur aus den zwei Ringpaaren 55a, 55b und 55c und 55d gebildet, die jeweils über Stabilisierungsstreben 62 miteinander verbunden sind, und die an den Bereichen 55c, an denen sich die beiden Ringpaare treffen, drehbar an dem zweiten Trägerelement 52 aufgehängt sind. In der in Figur 6 gezeigten momentanen relativen Verdrehstellung der Trägerelemente zueinander ist das Trägerelement des dritten Rotationsfreiheitsgrades so gedreht, dass die erste Drehachse Gl und die dritte Drehachse G3 gerade zusammenfallen. Inwardly of the first carrier element 51, a second annular carrier element 53 is provided to form a further rotational degree of freedom. The second carrier element 53 is rotatably mounted on the inside of the connecting region 53a of the first carrier element 51 with the first drive ring 52 to the first carrier element 51, so that the second Support member 53 can rotate about a second axis of rotation G2. The position of the second axis of rotation G2 depends on the current rotational position of the first carrier element 51. The drive unit of the second carrier element 53 comprises the second drive ring 54 which is non-rotatably connected at the two points 60 to the second carrier element 53 and is arranged concentrically and perpendicular to the axis of rotation G2 of the second carrier element 53. The second drive ring 54 is in turn in operative connection with an electric motor which engages via a belt drive on the outer peripheral portion of the drive ring 54 (again not shown in Figure 6 for the sake of clarity). The carrier element of the third rotational degree of freedom (rotation axis G4) is formed from a ring structure of the two ring pairs 55a, 55b and 55c and 55d, which are connected to one another via stabilizing struts 62, and which at the areas 55c, at which the two pairs of rings meet, are rotatably suspended on the second support member 52. In the instantaneous relative rotational position of the carrier elements relative to one another shown in FIG. 6, the carrier element of the third rotational degree of freedom is rotated such that the first axis of rotation G1 and the third axis of rotation G3 just coincide.
Als Antriebselement für das Trägerelement des dritten Rotationsfreiheitsgrades dient ein Paar von Antriebsringen 56a, 56b, die an den Stellen 61 drehfest mit den Ringpaaren 55a, 55b und 55c und 55d verbunden sind. Die Antriebsringe 56a, 56b stehen ebenfalls umfangsseitig in Wirkverbindung mit einem Elektromotor (wiederum nicht dargestellt) . As a driving element for the carrier element of the third rotational degree of freedom is a pair of drive rings 56a, 56b, which are rotatably connected at the points 61 with the ring pairs 55a, 55b and 55c and 55d. The drive rings 56a, 56b are also peripherally in operative connection with an electric motor (again not shown).
Über die Antriebseinheit jedes Trägerelements kann jedes Trägerelement um seine Drehachse gedreht werden. Die Antriebs- einheit bzw. der jeweilige Elektromotor kann entsprechend von einer Steuerung des Seilrobotersystem 1 angesteuert werden, so dass die Aufnahmevorrichtung 8, 8a, 9 und die Person 7 ei¬ ne vorgegebene Rotationsbewegung ausführen. About the drive unit of each support member, each support member can be rotated about its axis of rotation. The drive unit or the respective electric motor can be controlled accordingly by a controller of the cable robot system 1, so that the receiving device 8, 8a, 9 and the person 7 ei ¬ ne perform predetermined rotational movement.
Die Stromversorgung und Signalübertragung zwischen den einzelnen Drehebenen des 3D-Gimbalsystem erfolgt über Schleifringe, die jeweils zwischen den Trägerelementen angeordnet sind. In Figur 6 ist beispielhaft ein Paar von Schleifringen 63 dargestellt. The power supply and signal transmission between the individual planes of rotation of the 3D gimbal system via slip rings, which are each arranged between the support elements. FIG. 6 shows by way of example a pair of slip rings 63.
Der annähernd kugelförmige Innenraum der Rotationseinheit 50 ist ferner gut zur Integration einer Projektionsfläche geeignet, was in Figur 7 dargestellt ist. The approximately spherical interior of the rotation unit 50 is also well suited for integration of a projection surface, which is shown in FIG.
Das in Figur 6 dargestellte 3D-Gimbalsystem auf Basis dreier ineinander geschachtelter Trägerelemente und zugeordneter Antriebsringe, die umfangsseitig angetrieben werden, ermöglicht eine baulich besonders kompakte Realisierung dreier Rotati- onsfreiheitsgrade . Es wird betont, dass prinzipiell auch andere aus dem Stand der Technik bekannte 3D-Gimbalsysteme bzw. kardanische Aufhängungen zur Realisierung dreier Rotationsfreiheitsgrade verwendet werden können. Figur 7 illustriert eine Innenkugel im Stabwerk mit Projektionsfläche und Projektor. Als Aufnahmeeinrichtung für eine Person ist am Stabwerk eine geschlossene kugelförmige Kabine 70 gehaltert. Ferner besteht die Möglichkeit, die Kabine 70 über die Rotationseinheit 50 am Stabwerk 20 kardanisch auszuhängen (in Figur 7 nicht dargestellt) . In diesem Fall wäre die Kabine 70 am inneren Trägerelement der Rotationseinheit 50 befestigt und in dessen Innenraum angeordnet. Dem Benutzer 7, der sich während der Bewegungssimulation in dem Sitz 9 befindet, kann über eine Anzeigevorrichtung eine zu simulierende Bewegung visuell dargestellt werden. Die An- Zeigevorrichtung kann als eine Proj ektionsvorrichtung 64 mit einer zugeordneten Projektionsfläche oder als ein auf dem Kopf tragbares visuelles Ausgabegerät (engl. Head ounted Display) ausgeführt sein. In der Kabine können ferner manuell betätigbare Steuerelemen¬ te angeordnet sein, beispielsweise ein Lenkrad, ein Pedal und/oder ein Steuerknüppel, mittels derer die von dem Seilrobotersystem ausgeführte räumliche Bewegung beeinflussbar und/oder steuerbar ist (nicht dargestellt). The illustrated in Figure 6 3D gimbal system based on three nested support elements and associated drive rings, which are driven circumferentially, allows a structurally particularly compact realization of three rotational degrees of freedom. It is emphasized that, in principle, other known from the prior art 3D gimbal systems or gimbal suspensions can be used to realize three rotational degrees of freedom. FIG. 7 illustrates an inner sphere in the framework with projection surface and projector. As a receiving device for a person a closed spherical cabin 70 is supported on the framework. Furthermore, it is possible to cardanically unhook the cabin 70 via the rotation unit 50 on the framework 20 (not shown in FIG. 7). In this case, the cabin 70 would be fixed to the inner support member of the rotation unit 50 and disposed in the interior thereof. The user 7, who is in the seat 9 during the movement simulation, can visually display a movement to be simulated via a display device. The pointing device may be implemented as a projection device 64 having an associated projection surface or as a head-on-screen visual output device. In the cabin manually operable Steuerelemen ¬ te for example, a steering wheel, a pedal and / or a joystick may be further arranged, by which the running of the rope robot system spatial movement can be influenced and / or controlled (not shown).
Trotz des großen Arbeitsraumes des Bewegungssimulators 1 werden die Bewegungen des zu simulierenden Objektes den Arbeitsraum 5 des Simulators 1 in vielen Fällen überschreiten, so dass die Bewegungen - wie bei allen Simulatoren - über „Moti- on Cueing Algorithmen" an den Arbeitsraum 5 des Simulators angepasst werden müssen. Um die Wahrnehmung der Bewegung innerhalb des Simulators möglichst realistisch erscheinen zu lassen, wird oft die Methode der sogenannten „tilt- coordination" verwendet. Despite the large working space of the motion simulator 1, the movements of the object to be simulated will exceed the working space 5 of the simulator 1 in many cases, so that the movements - as in all simulators - are adapted to the working space 5 of the simulator via "motion cueing algorithms" In order to make the perception of the movement within the simulator as realistic as possible, the so-called "tilt-coordination" method is often used.
Dabei werden langanhaltende Linearbeschleunigungen durch Kippungen des Simulators ersetzt. Dieser „Trick" funktioniert nur, solange die Kippung des Simulators nicht über das visuelle System wahrgenommen wird. Aus diesem Grund erfolgt die visuelle Darstellung der Simulation entweder über ein „HeadLong-lasting linear accelerations are replaced by tilting the simulator. This "trick" only works as long as the tilt of the simulator is not perceived through the visual system, so the visual representation of the simulation is done either via a "head
Mounted Display (HMD) " (durch die geschlossene Form des „HMD" ist dies auch mit einer offenen Fachwerkstruktur 20 der Simulatorkabine möglich) oder über eine Projektion mittels eines Beamers 67 auf eine Projektionsfläche innerhalb der Kabine (geschlossene Kabine nötig) . Im zweiten Fall ist eine mög¬ lichst große, kugelförmige Struktur der Kabine zur Integration der Projektion vorteilhaft. Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen ausgeführt werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Zusätz- lieh können viele Modifikationen ausgeführt werden, ohne den zugehörigen Bereich zu verlassen. Folglich soll die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele begrenzt sein, sondern soll alle Ausführungsbeispiele umfassen, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen. Mounted Display (HMD) "(by the closed form of the" HMD "this is also possible with an open truss structure 20 of the simulator cab) or via a projection by means of a projector 67 on a projection surface within the cabin (closed cabin required). In the second case A possible ¬ lichst large spherical structure of the cabin for the integration of the projection is advantageous. Although the invention has been described with reference to particular embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes may be made and equivalents may be substituted for without departing from the scope of the invention. In addition, many modifications can be made without leaving the pertinent area. Accordingly, the invention should not be limited to the disclosed embodiments, but should include all embodiments which fall within the scope of the appended claims. In particular, the invention also claims protection of the subject matter and the features of the subclaims independently of the claims referred to.

Claims

Ansprüche 1. Seilrobotersystem (1) zur Bewegungssimulation, umfassend : Claims 1. A robotic motion robotic system (1) comprising:
eine Aufnahmeeinrichtung (8, 8a, 9) zur Aufnahme min¬ destens einer Person (7); a receiving device (8, 8a, 9) for receiving min ¬ least one person (7);
eine die Aufnahmeeinrichtung (8, 8a, 9) umgebende Hül- le;  a sleeve surrounding the receiving device (8, 8a, 9);
einen Seilroboter (10) , dessen Seile (11) an der Hülle angreifen, so dass die Hülle über eine Längenänderung mindestens eines der Seile (11) kontinuierlich innerhalb eines vorgegebenen Bewegungsraums (5) bewegbar ist;  a cable robot (10), the ropes (11) engage the shell, so that the shell over a change in length of at least one of the cables (11) is continuously movable within a predetermined movement space (5);
gekennzeichnet durch  marked by
eine Rotationseinheit (50) , mittels der die Aufnahmeeinrichtung im Innenraum der Hülle relativ zur Hülle drehbar ist .  a rotation unit (50), by means of which the receiving device in the interior of the shell is rotatable relative to the shell.
2. Seilrobotersystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung (8, 8a, 9) mittels der Rotationseinheit (50) im Innenraum der Hülle kardanisch aufgehängt ist, so dass die Aufnahmeeinrichtung (8, 8a, 9) Drehbewegungen um drei unterschiedliche Raumachsen (Gl, G2, G3) ausführen kann. 2. cable robot system (1) according to claim 1, characterized in that the receiving device (8, 8a, 9) by means of the rotary unit (50) is gimbaled in the interior of the shell, so that the receiving device (8, 8a, 9) rotational movements to three different spatial axes (Gl, G2, G3) can perform.
3. Seilrobotersystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, 3. cable robotic system (1) according to claim 1 or 2, characterized
(a) dass die Hülle als Stabwerk (20) aus Stäben (21) und Knotenelementen (22) ausgeführt ist, wobei die Enden der Stäbe (21) an den Knotenelementen (22) befestigt sind; und  (A) that the shell is designed as a framework (20) of rods (21) and node elements (22), wherein the ends of the rods (21) are fastened to the node elements (22); and
(b) dass zur Führung des Stabwerks (20) durch den Seilroboter (10) die Seile (11) des Seilroboters (10) an zumindest einigen der Knotenelemente (22) des Stabwerks (20) angreifen. (B) that for guiding the framework (20) by the cable robot (10), the ropes (11) of the cable robot (10) engage at least some of the node elements (22) of the framework (20).
4. Seilrobotersystem (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, 4. cable robotic system (1) according to claim 3, characterized
(a) dass das Stabwerk (20) konvex polyederförmig ist;  (a) that the framework (20) is convex polyhedral;
und/oder and or
(b) dass das Stabwerk (20) ikosaederförmig ist.  (b) that the framework (20) is icosahedral.
5. Seilrobotersystem (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, 5. cable robotic system (1) according to claim 3 or 4, characterized
(a) dass die Stäbe (21) des Stabwerks Carbon- oder carbonfaserverstärkte Kunststoff (CFK) -Stäbe mit eingebrachten metallischen Krafteinleitungselementen oder Aluminiumstäbe sind; und/oder  (a) that the rods (21) of the framework are carbon or carbon fiber reinforced plastic (CFRP) rods with metallic force introduction elements or aluminum rods inserted; and or
(b) dass die Knotenelemente (22) des Stabwerks aus Alumi- nium gefertigt sind.  (B) that the node elements (22) of the framework are made of aluminum.
6. Seilrobotersystem (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Knotenelemente (22) jeweils ein Außenstück (23) und ein Innenstück (24) aufweisen, wobei 6. rope robotic system (1) according to one of claims 3 to 5, characterized in that the node elements (22) each have an outer piece (23) and an inner piece (24), wherein
(a) das Außenstück (23) umfangsseitig Kontaktflächen (26) mit Durchgangsbohrungen (25) aufweist, an denen die dem Kno¬ tenelement (22) zugeordneten Stäbe (21) verschraubt sind, und(A) the outer piece (23) peripherally contact surfaces (26) with through holes (25), to which the Kno ¬ tenelement (22) associated rods (21) are screwed, and
(b) eine Halterung (30) zur Befestigung eines Seils (11) des Seilroboters (10) am Innenstück (24) um zwei zueinander senkrechte Drehachsen (Dl, D2 ) verschwenkbar befestigt ist. (B) a holder (30) for attaching a rope (11) of the cable robot (10) on the inner piece (24) about two mutually perpendicular axes of rotation (Dl, D2) is pivotally mounted.
7. Seilrobotersystem (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenstück (24) mit einem konusförmigen Abschnitt (24a) in eine konusförmige Ausnehmung (23a) des Außenstücks (23) gesteckt ist und mit einer Spannschraube in die Ausnehmung (23a) gezogen ist. 7. A cable robot system (1) according to claim 6, characterized in that the inner piece (24) with a conical portion (24 a) in a conical recess (23 a) of the outer piece (23) is inserted and with a clamping screw in the recess (23 a) is drawn.
8. Seilrobotersystem (1) nach einem der Ansprüche 3 bis8. cable robotic system (1) according to one of claims 3 to
7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Längsachsen der Stä¬ be (21) eines Knotens (22) im selben Punkt schneiden. 7, characterized in that the longitudinal axes of the Stä ¬ be (21) intersect a node (22) in the same point.
9. Seilrobotersystem (1) nach Anspruch 8, wenn abhängig von Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (Dl) des konusförmigen Abschnitts des Innenstücks (24) den 9. A cable robot system (1) according to claim 8, when dependent on claim 7, characterized in that the axis (Dl) of the conical portion of the inner piece (24) the
Schnittpunkt der Längsachsen schneidet. Intersection of the longitudinal axes intersects.
10. Seilrobotersystem (1) nach einem der Ansprüche 6 bis10. cable robotic system (1) according to one of claims 6 to
9, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (30) mittels einer Schraube (27) am Innenstück (24) befestigt ist, wobei die Halterung (30) an einem aus dem Innenstück (24) und dem Außenstück (23) herausragenden Endbereich der Schraube (27) relativ zum Gewindeschaft der Schraube (27) um die zwei Drehachsen (Dl, D2) verschwenkbar befestigt ist. 9, characterized in that the holder (30) by means of a screw (27) on the inner piece (24) is fixed, wherein the holder (30) on one of the inner piece (24) and the outer piece (23) projecting end portion of the screw ( 27) relative to the threaded shank of the screw (27) about the two axes of rotation (Dl, D2) is pivotally mounted.
11. Seilrobotersystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationseinheit (50) zur Ausbildung von n Rotationsfreiheitsgraden, n = 2 oder 3, n ineinander geschachtelte Trägerelemente (51; 53; 55a, 55b, 55c, 55) aufweist, die über jeweilige Drehachsen (Gl, G2, G3) miteinander drehbar verbunden sind und die jeweils mit einer Antriebseinheit in Wirkverbindung stehen, mittels der sie um ihre jeweilige Drehachse drehbar sind. 11. A cable robot system (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the rotation unit (50) for forming n rotational degrees of freedom, n = 2 or 3, n nested support elements (51; 53; 55a, 55b, 55c, 55) has, which are rotatably connected to each other via respective axes of rotation (Gl, G2, G3) and which are each in operative connection with a drive unit, by means of which they are rotatable about their respective axis of rotation.
12. Seilrobotersystem (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit jedes der Trägerelemente (51; 53; 55a, 55b, 55c, 55d) einen Antriebsring und ei- nen Motor aufweist, wobei der Antriebsring (52; 54; 56a, 56b) drehfest mit dem jeweiligen Trägerelement (51; 53; 55a, 55b, 55c, 55d) verbunden und konzentrisch zur Drehachse des jeweiligen Trägerelements angeordnet ist und an seinem äußeren Um- fangsbereich mit dem Motor, der eingerichtet ist, eine Dreh- bewegung des Antriebsrings um die jeweilige Rotationsachse zu erzeugen, in Wirkverbindung steht. 12. A cable robot system (1) according to claim 11, characterized in that the drive unit of each of the carrier elements (51; 53; 55a, 55b, 55c, 55d) comprises a drive ring and a motor, wherein the drive ring (52; 54; 56a , 56b) rotatably connected to the respective carrier element (51; 53; 55a, 55b, 55c, 55d) and is arranged concentrically to the axis of rotation of the respective carrier element and at its outer peripheral region with the motor which is set up, a rotary movement of the drive ring to produce the respective axis of rotation, is in operative connection.
13. Seilrobotersystem (1) nach Anspruch 12, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Motor über einen bzw. ein am äußeren Umfangsbereich des Antriebsrings (52; 54; 56a, 56b) angrei¬ fenden Seiltrieb, Riementrieb oder Antriebsrad mit dem An¬ triebsring in Wirkverbindung steht. 13. rope robot system (1) according to claim 12, characterized indicates overall that the motor via one or a at the outer peripheral portion of the drive ring (52; 54; 56a, 56b) angrei ¬ fenden rope drive, belt drive or drive-wheel with the on ¬ drive ring is in active connection.
14. Seilrobotersystem (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement einen ringförmigen Abschnitt (51; 53; 55a, 55b, 55c, 55d) aufweist, der an zwei gegenüberliegenden Lagerstellen (51a; 53a; 55c) seine Drehachse schneidet und an zwei Anbindungsstellen (59; 60; 61) mit dem zugeordneten Antriebsring (52; 54; 56a, 56b), der vorzugsweise den gleichen Durchmesser aufweist, drehfest verbunden ist. 14. A cable robot system (1) according to any one of claims 11 to 13, characterized in that the carrier element has an annular portion (51; 53; 55a, 55b, 55c, 55d) which at two opposite bearing points (51a; 53a; 55c) its axis of rotation cuts and at two connection points (59; 60; 61) with the associated drive ring (52; 54; 56a, 56b), which preferably has the same diameter, is rotatably connected.
15. Seilrobotersystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Seilrobotor (10) umfasst : 15. A cable robot system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the cable robot (10) comprises:
(a) Antriebe (12), vorzugsweise Seilwinden, die die Längenveränderlichkeit der ausschließlich Zugkräfte übertragenden Seile (11) des Seilroboters (10) bewirken, wobei jedes an der Hülle angreifende Seil (11) anderenends mit einem der Antriebe (12) verbunden ist und wobei die Seile (11) über die Antriebe (12) gegeneinander verspannbar und/oder verspannt sind;  (A) drives (12), preferably winches, which cause the Längenveränderlichkeit exclusively tensile forces transmitting ropes (11) of the cable robot (10), each attacking on the shell rope (11) at the other end with one of the drives (12) is connected and wherein the cables (11) via the drives (12) are mutually braced and / or braced;
(b) an einer Befestigungsstruktur (4) angeordnete und um mindestens eine Achse schwenkbare Umlenkrollen (13) und/oder (B) arranged on a mounting structure (4) and pivotable about at least one axis pulleys (13) and / or
Flaschenzüge, über die die Seile (11) vom jeweiligen Antrieb (12) zur einer Anbindungsstelle der Hülle (22) geführt sind und die die Eckpunkte eines dreidimensionalen Bewegungsraumes (5) festlegen, innerhalb dessen die die Aufnahmeeinrichtung umgebende Hülle mittels des Seilroboters (10) positionierbar ist; und/oder Pulleys, over which the ropes (11) from the respective drive (12) to a connection point of the sheath (22) are guided and define the vertices of a three-dimensional movement space (5), within which the receiving device surrounding shell by means of the cable robot (10) can be positioned; and or
(c) eine Steuerung, die eingerichtet ist, zur Durchführung einer vorgegebenen Bewegung die entsprechenden Längen der Seile (11) zu berechnen und die Antriebe (12) aufeinander ab¬ gestimmt anzusteuern, um die Hülle in ihrer Position und/oder Orientierung relativ zur Befestigungsstruktur (4) zu verändern . (C) a controller which is adapted to perform a predetermined movement to calculate the corresponding lengths of the cables (11) and the drives (12) tuned to each other ¬ controlled to the envelope in position and / or orientation relative to the mounting structure (4) to change.
16. Seilrobotersystem (1) nach Anspruch 15, wenn abhängig von Anspruch 3 gekennzeichnet durch, 16. A robotic cable system (1) according to claim 15, when dependent on claim 3 characterized by,
(a) acht Seile (11), die jeweils endseitig am Stabwerk (20) und einer Seilwinde (12) angreifen, und  (A) eight ropes (11), each attacking the end of the framework (20) and a winch (12), and
(b) acht schwenkbare Umlenkrollen (13) und/oder Flaschen- züge, die zur Ausbildung von acht äußeren Ecken des Bewegungsraums (5) um das Stabwerk (20) verteilt angeordnet sind, wobei der Bewegungsraum (50) vorzugsweise quaderförmig ist.  (B) eight pivotable pulleys (13) and / or pulleys, which are distributed around the truss (20) to form eight outer corners of the movement space (5), wherein the movement space (50) is preferably cuboidal.
17. Seilrobotersystem nach einem der vorhergehenden An- sprüche, gekennzeichnet durch eine Energiezuführungskette (3) zur Versorgung der Rotationseinheit (50) und von in der Aufnahmeeinrichtung angeordneten strombetriebenen Komponenten, wobei die Energiezuführungskette (3) an einem mittigen Bereich (2) einer oberen Grenzfläche des Bewegungsraums (5) gehaltert ist und/oder an dieser Stelle in den Bewegungsraum (5) eintritt und wobei der bewegliche Anschlusspunkt der Energiezuführungskette über einen oberen Bereich der Hülle (20) in den Innenraum der Hülle (20) geführt ist. 17. A cable robot system according to one of the preceding claims, characterized by an energy supply chain (3) for supplying the rotary unit (50) and arranged in the receiving device current-driven components, wherein the energy supply chain (3) at a central region (2) of an upper interface the movement space (5) is held and / or at this point in the movement space (5) enters and wherein the movable connection point of the energy supply chain over an upper portion of the sheath (20) in the interior of the shell (20) is guided.
18. Seilrobotersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 18. Cable robot system according to one of the preceding claims, characterized in that
(a) dass die Aufnahmeeinrichtung eine offene oder geschlossene Kabine und/oder einen Sitz (9) aufweist; und/oder (A) that the receiving device has an open or closed cabin and / or a seat (9); and or
(b) dass in der Aufnahmeeinrichtung eine Anzeigevorrich- tung vorgesehen ist, mittels der für eine durch die Aufnahmeeinrichtung aufgenommene Person eine zu simulierende Bewegung visuell darstellbar ist, wobei die Anzeigevorrichtung vorzugsweise als ein auf dem Kopf tragbares visuelles Ausgabege- rät (engl. Head ounted Display) oder als eine Projektions¬ vorrichtung (64) mit einer zugeordneten Projektionsfläche ausgeführt ist; und/oder (b) that in the receiving device a display device by means of which a person to be simulated by the receiving device is simulated a movement to be simulated, the display device preferably as a head-on-portable visual Ausgabgerät (English: Head ounted display) or as a projection ¬ device (64 ) is executed with an associated projection surface; and or
(c) dass in der Aufnahmeeinrichtung eine manuell betätigbare Steuereinrichtung, beispielsweise ein Lenkrad, ein Pedal und/oder ein Steuerknüppel, vorgesehen ist, mittels der die von dem Seilrobotersystem (1) ausgeführte räumliche Bewegung beeinflussbar und/oder steuerbar ist.  (C) that in the receiving device, a manually operable control device, such as a steering wheel, a pedal and / or a joystick, is provided, by means of which the cable robot system (1) executed spatial movement can be influenced and / or controlled.
19. Seilrobotersystem nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass das Seilrobotersystem (1), insbesondere dessen Steuerung, eingerichtet ist, 19. A cable robot system according to one of the preceding claims, characterized in that the cable robot system (1), in particular its control, is set up,
(a) die zu simulierende Bewegung mittels sog. „Motion Cueing"-Algorithmen an den verfügbaren Bewegungsraum (5) anzupassen; und/oder (a) adapting the motion to be simulated to the available motion space (5) by means of so-called "motion cueing" algorithms; and / or
(b) eine zu simulierende langanhaltende Linearbeschleunigung durch Kippungen der Aufnahmeeinrichtung zu simulieren, die mittels des Seilroboters (10) und/oder der Rotationseinheit (50) durchgeführt werden. (b) to simulate a long-term linear acceleration to be simulated by tilts of the receiving device, which are performed by means of the cable robot (10) and / or the rotary unit (50).
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