DE10100097C1 - Roboter-Gelenk - Google Patents

Abstract

Ein Roboter-Gelenk in Form eines kombinierten Rotations-Translations-Gelenks, das insbesondere für den Einsatz im Weltraum geeignet ist, besteht aus zwei konzentrisch angeordneten, gegeneinander bewegbaren Rohren, einem aus wenigstens einer Rollenkette gebildeten Reibradantrieb sowie einem dem Reibradantrieb und der Einstellung eines vorgebbaren Rotations-Translations-Verhältnisses zugeordneten Elektromotor.

Description

Die Erfindung betrifft ein Roboter-Gelenk in Form eines kombinierten Rotations-Translations-Gelenkes, insbesondere für den Einsatz im Weltraum, mit wenigstens zwei konzentrisch ineinander angeordneten, gegeneinander bewegbaren Rohren sowie wenigstens einer zugeordneten Antriebseinheit.

Bei Weltraum-Missionen, beispielsweise im Zusammenhang mit der internationalen Weltraumstation ISS, müssen unter anderem Satelliten eingefangen und zu ihrer Stauposition bewegt werden. Zwar entfallen bei derartigen Einsätzen im Orbit die Gewichtskräfte, es verbleiben jedoch die - weit geringeren - beschleunigenden oder verzögernden Kräfte, die als Trägheitskräfte auf einen diese Aufgabe verrichtenden Roboterarm einwirken. Wegen der relativ geringen Satellitenmassen sind diese Kräfte allerdings vergleichsweise niedrig.

Roboter-Gelenke sind prinzipiell bereits für eine Vielzahl von Anwendungen im Einsatz. Bei diesen bekannten Roboter-Gelenken sind häufig Linear- und Drehgelenkarme durch eine Hintereinanderschaltung miteinander kombiniert. Es handelt sich dabei dann jeweils um zwei separate Gelenke mit entsprechend hohem baulichen Aufwand, beispielsweise mit einem doppelten Antrieb. So sind auch bei einem in der DD 289 006 A5 beschriebenen Roboter-Gelenk der eingangs genannten Art das in Form eines kombinierten Rotations-Translations- Gelenkes aufgebaut ist, für die Translations- und für die Rotationsbewegung jeweils separate Antriebsmotoren vorgesehen. Bei einem anderen bekannten Zugmittelgetriebe mit profiliertem Synchronriemen, einer Zahnstange und einem Zahnrad ist eine solche Kombination von Translations- und Rotationsbewegung praktisch nicht möglich. Bei einem weiteren bekannten Roboter-Gelenk, das die Form eines Schraubgelenkes aufweist, wird eine Kombination von Translations- und Rotationsbewegung in einem Gelenk dadurch ermöglicht, daß eine quasi als Unterarm ausgebildete Schraubspindel eine Drehbewegung vollführt, mit der jedoch wegen des Gewindes eine Längsbewegung in dem Sinne starr gekoppelt ist, daß das Verhältnis zwischen beiden stets konstant bleibt, da die Gewindesteigung naturgemäß nicht variiert werden kann. Schließlich sind Roboter- Gelenke in Form von Dreh-Schubgelenken bekannt geworden, die infolge der voneinander unabhängigen Translations- und Rotationsbewegung zwei Getriebefreiheitsgrade besitzen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Roboter-Gelenk der eingangs genannten Art so auszubilden, daß es bei einem möglichst einfachen und leichten Aufbau ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit und Variabilität bietet, wie dies insbesondere bei Einsätzen im Weltraum eine unabdingbare Voraussetzung darstellt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1. Eine vorteilhafte Weiterbildung, die einer optimalen Anpassung des erfindungsgemäßen Roboter-Gelenkes an den vorgesehenen Einsatzzweck bei Weltraummissionen dient, ist im weiteren Anspruch angegeben.

Bei dem Roboter-Gelenk nach der Erfindung handelt es sich um ein kombiniertes Rotations-Translations-Gelenk, bei dem sich zwei konzentrische Rohre gegeneinander bewegen. Der Antrieb erfolgt über einen aus einer Rollenkette gebildeten Reibradantrieb, wobei sowohl dieser Antrieb als auch die Stellbewegungen zur Einstellung eines vorgegebenen Verhältnisses von Translations- und. Rotationsbewegung von nur einem Elektromotor vorgenommen werden können.

Zwar sind bei dem Roboter-Gelenk nach der Erfindung die Aktionskräfte, die letztlich aus der Rollreibung resultieren, vergleichsweise gering, wegen der im Orbit ebenfalls nur geringen zu bewegenden Satellitenmassen ist das erfindungsgemäß vorgesehene Antriebskonzept für dieses Anwendungsgebiet jedoch hervorragend geeignet.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Roboter- Gelenkes besteht darin, daß für den Translationsfreiheitsgrad beliebige Hublängen möglich sind. Anders als beispielsweise bei einem Antrieb über eine Zahnstange oder einen Hydraulikzylinder sind bei dem erfindungsgemäß vorgesehenen Kombinationsgelenk der Hublänge durch konstruktive Gegebenheiten, wie Zahnstangen- oder Hubzylinderlänge, keine Grenzen gesetzt.

Um bei terrestrischen Anwendungen des Roboter-Gelenkes nach der Erfindung, beispielsweise als Service-Roboter, auch größere Kräfte aufbringen zu können, ist es ferner möglich, zu diesem Zweck Befestigungs- oder Bewegungsgewinde zu lösen/spannen oder zu verstellen. Sofern durch das erfindungsgemäße Roboter-Gelenk Reinigungsarbeiten auszuführen sind, können beispielsweise Schabekräfte aufgebracht werden, um Schmutz zu entfernen. Durch die antriebsseitig zu beeinflussende Ungleichförmigkeit der Geschwindigkeit der Bewegung ergeben sich zudem stoßartige Beschleunigungskräfte für das verwendete Greifwerkzeug, die ähnlich wie bei einer Schlagbohrmaschine vorteilhaft eingesetzt werden können.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Kombination eines rotatorischen und eines translatorischen Gelenkes macht etwa nur die Hälfte des ansonsten bei derartigen Vorrichtungen üblichen konstruktiven Aufwandes erforderlich, der häufig dadurch bedingt ist, daß für den gleichen Einsatzzweck zwei separate Gelenke mit entsprechendem Aufwand an Antrieb und Steuerung vorzusehen sind. Durch die bei dem erfindungsgemäßen Roboter-Gelenk mögliche schnelle und einfache Variation des Einstellverhältnisses des Kettenantriebes bei konstanter Antriebsdrehzahl ist zudem eine schnelle Bewegung des Unterarms möglich.

Wird an Stelle nur einer Antriebseinheit zusätzlich eine zweite, diametral zur ersten angeordnete Antriebseinheit verwendet, so kann zusätzlich eine Geschwindigkeitsvariation unter Last vorgenommen werden. In einer solchen Steuerungsphase wird jeweils eine Antriebseinheit konstant weiterbetrieben und der Antriebskraftfluß aufrechterhalten, während die andere Antriebseinheit stufenweise verändert und anschließend weiterbetrieben wird. Auf diese Weise werden beide Antriebseinheiten alternierend verändert, bis für beide die endgültige Einstellung erreicht worden ist.

Durch Fehlsteuerungen kann es bei Roboter-Gelenk- Anordnungen zu einem Überschuß entweder an Antriebskraft oder Gegenkaft kommen. Üblicherweise muß deshalb eine Überlastkupplung, z. B. in Form einer Rutschkupplung, vorgesehen werden. Bei dem Roboter- Gelenk nach der Erfindung stellen jedoch bereits die Antriebsrollen eine spezielle Art der Rutschkupplung dar, so daß auf eine gesonderte Überlastkupplung verzichtet werden kann.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 ein Roboter-Gelenk in Form eines kombinierten Rotations-Translations- Gelenkes,

Fig. 2 einen waagerechten Schnitt durch die Antriebseinheit der Anordnung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 und 4 Detaildarstellungen eines Reibradantriebes der Anordnung gemäß Fig. 1,

Fig. 5 bis 8 weitere Details des Reibradantriebes der Anordnung gemäß Fig. 1,

Fig. 9 einen vertikalen Schnitt durch eine Antriebseinheit der Anordnung gemäß Fig. 1,

Fig. 10 bis 12 Details der Lagerblöcke zur Aufnahme des Unterarmes im Oberarm und

Fig. 13 bis 15 weitere Ausführungsformen eines Roboter- Gelenkes in Form eines kombinierten Rotations-Translations-Gelenkes

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Roboter-Gelenk handelt es sich um ein kombiniertes Rotations-Translations- Gelenk, bei dem sich zwei konzentrische Rohre 10, 11 gegeneinander bewegen. Der Antrieb erfolgt über einen von einer Rollenkette gebildeten Reibradantrieb. Hierbei können sowohl dieser Antrieb als auch die Stellbewegungen zur Einstellung eines gewünschten Rotations-Translations-Verhältnisses von einer in einem Gehäuse 35 angeordneten elektrischen Antriebseinheit 1 mit Untersetzungsgetriebe vorgenommen werden. Wie die Figur zeigt, ist dabei der aus Motor-Getriebe-Einheit und Antriebseinheit bestehende Antriebsblock in der Mitte der Vorrichtung plaziert. Symmetrisch zu diesem Antriebsblock sind jeweils oben und unten zwei Lagerblöcke 202, 203 angeordnet. An den oberen Lagerblock 202 ist weiterhin eine Bremse 204 angeflanscht. Vervollständigt wird die Anordnung durch einen Ständer 200 sowie einen Greifer 201.

Die Kraftübertragung vom äußeren Rohr 10, dem sogenannten Oberarm, auf das innere Rohr 11, dem sogenannten Unterarm erfolgt, wie nachfolgend näher erläutert wird, über eine antreibende Rollenkette 15. Der gesamte Kettentrieb befindet sich in einem erweiterten Ringraum 34, der an den Oberarm 10 angeflanscht ist. Im Bereich einer Aussparung 101 des Oberarms 10 ist, wie in Fig. 2 zu erkennen, die Rollenkette 15 in Auf- und Abwärtsfaltung zur Bildung einer Art von Zickzackprofil angeordnet. Jedes Glied der Rollenkette 15 besitzt dabei drei Rollen 16, 16' und 17, wobei die jeweils mittlere Rolle 17 einen etwas geringeren Durchmesser als die beiden äußeren Rollen 16, 16' aufweist, um auf diese Weise eine Krümmung des antreibenden Kettentrums zu ermöglichen, und wobei die beiden äußeren Rollen. 16, 16' jeweils zwei Kettengliedern gemeinsam zugeordnet sind. Die Rollen 16, 16' sowie 17 der Rollenkette 15 befinden sind in Kontakt mit dem Unterarm 11, einer Biegefeder 18 sowie mit zwei Kettenrädern 14 und 22.

Die Kette 15 wird vom Antriebskettenrad 14 angetrieben, während das Abtriebskettenrad 22 ein Gegenmoment erzeugt, das das Lasttrum im gefalteten Zustand unter Druck hält. Dieses Gegenmoment wird, wie in Fig. 4 im Detail zu erkennen, durch einen an die Achse des Abtriebskettenrades 22 angekoppelten elektromagnetischen Retarder 26 in Form einer Wirbelstrombremse erzeugt. Die vom Antriebskettenrad 14 bewegten Kettenglieder pressen die Rollen 16, 16' und 17 derartig zusammen, daß die jeweils innere Rolle 16 die Rotationsgeschwindigkeit der äußeren Rolle 16' annimmt. Somit wird der Unterarm 11 gegenüber dem Oberarm 10 bewegt. Als antreibende Kraft wirkt die von der anpressenden Normalkraft abhängige Rollreibungskraft jeder der mit dem Unterarm 11 in Kontakt stehenden Rollen 16, 16'. Die Reaktionskräfte stützen sich über einige der Rollen auf der Biegefeder 18 ab. Die resultierende Antriebskraft ist in der Y-Z- Ebene dadurch richtungsmäßig einstellbar, daß eine Drehung des gesamten Kettentriebes um 360 Grad um die X-Achse (Fig. 2) möglich ist. Daraus resultiert, daß neben reinen Rotationsbewegungen der Anordnung um die Z-Achse auch reine Translationsbewegungen in Richtung der Z- Achse sowie beliebige Mischformen in Form von Spiralbewegungen realisierbar sind.

Eine einmal eingestellte Lage des Kettentriebes hat dabei einen festen Antriebsquotienten zur Folge, der das Verhältnis von Translations- zu Rotationsgeschwindigkeit festlegt. Konstruktiv ermöglicht wird dies durch einen Anschluß zweier Aufnahmeböcke 23, 23' für die Kettenräder 14, 22 an die Biegefeder 18. Der Antriebsquotient kann auch variiert werden: Ist der Antriebsstrang, wie nachfolgend noch näher erläutert wird, über eine Schaltkupplung entkoppelt, so kann der Kettentrieb im Leerlauf, also lastfrei, in die gewünschte Position gedreht werden.

Konstruktionsbedingt haben, abhängig vom Drehwinkel, zwei bis drei Kettenrollen 16, 16 Kontakt mit dem Unterarm 11. Die wechselnden winkelgeschwindigkeiten der An- und Abtriebskettenrräder 14 und 22 bedingen eine wechselnde Länge und Spannung des Kettenleertrums. Um Schwierigkeiten beim Bewegen dieses Leertrums zu vermeiden, ist ferner vorgesehen, daß dieses von einem elastischen Hüllrohr 102 umgeben ist, das von wenigstens einer Feder 20 fixiert wird.

Insgesamt vier Speichen 103 bis 106 des Antriebskettenrades 14 sind an ihren Enden, den Kontaktstellen mit den Rollen 16, 16' der Kettenbolzenrolle 37, unterschiedlich ausgebildet. In der Phase der Aufwärtsfaltung, dargestellt in den Fig. 5a und b, wird ein Kontakt mit dem Unterarm 11 eingeleitet. Die Speichenenden sind gabelförmig ausgebildet, so daß sie in der Anfangsphase der Aufwärtsfaltung die Rolle 37 nach oben drücken und aus einer Gabelführung hinausgleiten lassen. Dieser Vorgang wiederholt sich nach einer halben Umdrehung des Kettenrades 14. Daher ist jedes zweite Speichenende 104, 106 in Form eines symmetrischen U ausgebildet. In der Phase der Abwärtsfaltung wird gemäß der Darstellung in den Fig. 6a und b eine Aufwärtsfaltung dadurch vermieden, daß die U-förmige Bolzenführung entgegen Drehrichtung leicht verdreht ist. Somit wird die Rolle 37 von dem Kettenrad 14 mitgenommen, bis die Rolle 16' mit der Biegefeder 18 in Kontakt kommt. Danach wird die Rolle 37 aus ihrer Führung gedrückt und zu einer Translation parallel zur Biegefeder 18 gezwungen. Da sich diese Abwärtsfaltung nach einer halben Umdrehung wiederholt, sind auch hier zwei gegenüberliegende Speichenenden 103, 105 gleichartig ausgebildet.

Am Ende der Abwärtsfaltung ergibt sich ein Stoß in der translatorischen Geschwindigkeit im Lasttrum der Kette. Um diesen Stoß abzumildern, sind die Speichen 103 und 105 gegen Speichen 104 und 106 einzeln abgefedert. Vier Federn 107 dienen zur Abmilderung des Antriebsmomentes und können entweder, wie in der Figur dargestellt als Zug-Druck-Federn, aber auch als Schenkelfedern oder Flachspiralfedern ausgebildet sein.

Das in den Fig. 7 und 8 im Detail dargestellte Abtriebskettenrad 22 wird von dem auf der gleichen Welle angeordneten Retarder 26 durch ein einstellbares Gegenmoment konstant abgebremst. Dadurch kann auf die Kettenglieder eine der Antriebskraft angepaßte Gegenkraft aufgebracht werden, um über das gefaltete Kettentrum Rollreibungskräfte auf den Unterarm 11 zu übertragen. Pro Umlauf sind jeweils zwei bis drei Kettenglieder mit den Speichen in Kontakt. Zwischen diesen Kontaktstellen ist jeweils ein Gliederpaar aufgefaltet. An den Speichenenden angeordnete Flachformfedern 39 umfassen die Kettenbolzen 37 und halten diese fest. Vom ablaufendem Trum werden die Kettenbolzen 37 aus diesen Federhalterungen herausgezogen.

Während eines Umlaufes ergeben sich für das Leertrum der Kette relativ starke Längenänderungen. Um dieses unbelastete Leertrum zu stabilisieren, laufen die betreffenden Kettenglieder in dem elastischen metallischen Hüllrohr 102. Auf diese Weise werden Stauungen, Schwingungen und ein Abspringen vom Antriebskettenrad vermieden.

Die in Fig. 9 dargestellte Motor-Getriebe-Einheit besteht aus einem Elektromotor 1, der über eine durchgehende Antriebswelle zwei Funktionen erfüllt: Die erste Funktion ist der Antrieb des Kettentriebes. Voraussetzung dafür ist, daß eine Schaltkupplung 2 ein- und eine zweite Schaltkupplung 4 ausgeschaltet ist. Der Elektromotor 1 treibt zunächst über ein Stirnradgetriebe 3 ein im Innengehäuse 35 angeordnetes Kegelradgetriebe 12 an, und zwar immer im gleichen Drehsinn. Über dieses Kegelradgetriebe 12 erfolgt dann ein Antrieb des Antriebskettenrades 14.

Die zweite Funktion der Motor-Getriebe-Einheit besteht im Antrieb des Stellmechanismus. Hierzu muß die Schaltkupplung 4 ein- und die Schaltkupplung 2 ausgeschaltet sein. Weiterhin muß eine Scheibenbremse 7 gelöst sein. Die Welle des Elektromotors 1 treibt dann zunächst das Getriebe 5 an, ein sogenanntes Harmonic- Drive-Getriebe, das sehr stark ins Langsame übersetzt. Anschließend verläuft der Kraftfluß über ein nicht schaltbares Kegelradgetriebe 6, das seinerseits ein schaltbares Doppel-Kegelradgetriebe 8 antreibt. Diese Schaltbarkeit ist erforderlich, um eine Veränderung einer Stellwelle 9 in zwei Richtungen zu ermöglichen. Das Abtriebsdrehmoment wird über ein Keilwellenprofil auf die Stellwelle 9 übertragen. Dadurch ist eine Verstellmöglichkeit des Kettentriebes um 360 Grad gegeben.

Der Antrieb ist während der Verstellung entkoppelt, das Lasttrum der Kette somit entlastet, so daß die Stellkräfte gering sind. Ist der Stellvorgang beendet, wird über die Scheibenbremse 7 die Lage der Kettenbahn fixiert. Der Unterarm 11 wird nun mit einem neuen Verhältnis zwischen Translation und Rotation angetrieben.

Um eine translatorische und rotatorische Bewegung des Unterarms 11 gegenüber dem Oberarm 10 zu ermöglichen, werden, wie in den Fig. 10 bis 12 zu erkennen, zwei verschiedene Führungselemente verwendet. Der Unterarm 11 führt gegenüber einer Zwischenhülse 27 eine Translationsbewegung aus. Hierfür sind drei Rollenumlaufschuhe 28 entsprechend der Darstellung in Fig. 12 vorgesehen, die im Abstand von jeweils 120 Grad auf dem Umfang verteilt angeordnet sind. Das Längsspiel ist über eine Schraube 29 einstellbar. Die gegenüber dem Unterarm 11 axial bewegbare Zwischenhülse 27 wird bei einer Rotation vom Unterarm 11 mitgenommen. Über ein Nadellager 30 wird dann eine Rotation der inneren Teile gegenüber dem Oberarm 10 ermöglicht. Geschmierte Axial- und Radialführungen werden mittels Radialdichtringen 31 abgedichtet. Ein Deckel 32 ist in ein Basisgehäuse 33 eingeschraubt. Die als Wälzlager ausgebildeten Axial- und Radialführungen nehmen dabei gleichzeitig Kräfte auf. Dabei sind im wesentlichen radial wirkende Normalkräfte von den beiden Führungselementen aufzunehmen, und zwar nur dann, wenn der Unterarm 11 bewegt wird.

Der Kraftfluß wird über die folgenden Bauteile geschlossen: Oberarm 10, Zwischengehäuse 34, Außengehäuse 35, Elektromotor 1, Getriebe 3, 12, und 13, Antriebskettenrad 14, Rollen des Lasttrums 16, 17, 16', Unterarm 11, Rollenumlaufschuhe 28, Zwischenhülse 27, Nadellager 30, Basisgehäuse 33 und Oberarm 10. Ist der Unterarm 11 in Ruhe, so werden die Kräfte von der aktivierten Bremse 7 auf das Basisgehäuse 33 übertragen, so daß die Führungen entlastet werden.

Der Unterarm 11 ist gegen den Oberarm 10 dadurch fixiert, daß die Bremse 204 ständig wirksam ist. Nur bei Bewegungen des Unterarms 11 wird diese Bremse 204 ausgeschaltet. Bei dieser Bremse 204 handelt es sich um eine Doppelbackenbremse mit beweglichen Backen, bei der die Bremskraft durch eine in einen Bremslüfter, d. h. den Motordrücker, eingebaute Feder erzeugt wird. Ist der Motor des Motordrückers eingeschaltet, werden die Backen gelüftet und Unterarmbewegungen ermöglicht. Bei ausgeschaltetem Motor drückt eine innere Feder die Backen gegen den Unterarm 11 und hält diesen fest. Die Bremse ist dabei auf dem Deckel 32 des oberen Lagerblockes 202 angebracht.

Eine gewisse Ungleichförmigkeit der Unterarmbewegungen kann bei Transferbewegungen auf Teiltrajektorien in der Regel toleriert werden. In den Anfangs- und Endphasen von Bewegungen im Weltraum können hingegen strengere Anforderungen an die Geschwindigkeitskonstanz gestellt werden. In diesen Fällen kann über eine Bewegungsplanung das Kombinationsgelenk stillgesetzt und es können stattdessen andere Gelenke aktiviert werden. Nur für die längere Mittelphase der Bewegung ist dann das Kombinationsgelenk einzusetzen. Es kann für das Kombinationsgelenk aber auch ein Schrittmotor verwendet werden, bei dem diese Ungleichförmigkeit ausgeregelt werden kann.

Anstelle nur eines Antriebesaggregates kann auch ein Zwei-Aggregate-Antrieb vorgesehen werden. In diesem Fall werden diese beiden Aggregate in X-Richtung diametral gegenüberliegend angeordnet. Hierbei kann der Antriebsquotient auch unter Last verändert werden. Wechselweise muß dann einer der beiden Antriebe die Last abstützen, während im gleichen Rhythmus die Richtung der Antriebskraf durch Drehung des Kettentriebes um die X-Achse (Fig. 2) verändert wird. Dieser Einstellbarkeit ist nur dadurch eine Grenze gesetzt, daß die Einstellgeschwindigkeit nicht zu groß werden darf. Würde sie zu groß, so ergäben sich zu starke Beschleunigungen, die im Extremfall zu einem Abreißen des Kraftflusses, also zu einem Durchdrehen der Rollen des Antriebstrums, führen würden. Eine ständige diesbezügliche Kontrolle ist daher von Vorteil.

Bei der in Fig. 13 dargestellten Ausführungsform handelt es sich um einen zweiarmigen Säulenroboter, der bei zwei Antriebsaggregaten 301, 302 insgesamt vier Freiheitsgrade besitzt. Der durch die maximale und minimale radiale Greiferposition sowie die Säulenhöhe definierte Arbeitsraum 303 ergibt einen Hohlzylinder. Geeignet ist dieser Roboter zur Beschickung von zylindrisch angeordneten Lagerregalen. Durch Rotation des Greifers um seine Achse kann jede gewünschte Ausrichtung des Greiferobjektes vor einer Ablage ins Regalfach erfolgen. Das Kombinationsgelenk ermöglicht in diesem Fall sehr direkte, einfach zu steuernde Spiralbewegungen um die senkrechte oder waagerechte Achse.

Die in Fig. 14 gezeigte Anwendung stellt eine Abwandlung in Form einer 90-Grad-Drehung der ersten Achse des vorangehend beschriebenen Säulenroboters dar. Während die waagerechte Verfahrachse beliebig lang gestaltet werden kann, hängt die Länge der beweglichen Achse von der Höhe der ersteren ab. Die bewegliche Achse kann bei diesem Portalroboter um die feste geschwenkt werden, wobei die Betätigungskräfte durch ein Gegengewicht 401 klein gehalten werden können.

Fig. 15 schließlich zeigt einen Teleskoparm. Hier wird der Arbeitsraum durch eine senkrechte, d. h. in Z- Richtung verlaufende Gerade definiert. Die höhenmäßige Reichweite dieser Anordnung ist von der Anzahl und Länge der Unterarme abhängig. Vorteilhaft ist eine Anwendung dieser Anordnung beim Lösen und Spannen von Schraubverbindungen. Die hierbei erforderliche Spiralbewegung kann durch das Parallelschalten zweier Antriebsaggregate 501, 502, d. h. unter Addition der Antriebskräfte, realisiert werden. Dieses ist steuerungstechnisch ohne großen Aufwand zu lösen.

Da als Antriebskräfte Rollreibungskräfte zur Anwendung kommen, sind diese naturgemäß gering. Für beträchtliche statische Lasten oder Trägheitskräfte, d. h. große Massen und Beschleunigungen, kann jedoch im Rahmen der Erfindung durch eine Variation der verwendeten Werkstoffpaarung für die Rollen und den Unterarm eine vergrößerte Rollreibung erzeugt und es können damit größere Antriebskräfte erreicht werden.

Claims (2)

1. Roboter-Gelenk in Form eines kombinierten Rotations-Translations-Gelenkes, insbesondere für den Einsatz im Weltraum, mit wenigstens zwei konzentrisch ineinander angeordneten, gegeneinander bewegbaren Rohren sowie wenigstens einer zugeordneten Antriebseinheit, dadurch gekennzeichnet, daß über die aus einem Antriebsmotor mit nachgeschaltetem Untersetzungsgetriebe bestehende Antriebseinheit (1) ein aus wenigstens einer Rollenkette (15) bestehender Kettentrieb beaufschlagbar ist, der an einem äußeren Rohr (10) derart angeordnet ist, daß sich zumindest ein Teil der Rollen (16, 16', 17) der Rollenkette (15) in reibschlüssigem Kontakt mit einem inneren Rohr (11) befindet, wobei die Rollenkette (15) zugleich in Eingriff mit einem Antriebskettenrad (14) und einem Abtriebskettenrad (22) steht und wobei der Kettentrieb um 360 Grad um eine zur Längsachse der Rohre (10, 11) senkrechte Achse schwenkbar gehaltert ist.

2. Roboter-Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zwei Schaltkupplungen (2, 4), zwei Stirnradgetriebe (3, 13), drei Kegelradgetriebe (6, 8, 12), eine Scheibenbremse (7), ein Harmonic-Drive-Getriebe (5), eine elektromagnetische Wirbelstrombremse (26) sowie eine Biegefeder (18) vorgesehen sind.