DE102012006973A1

DE102012006973A1 - Robot arm module for robot arm, has three articulated units provided on module body, and three connection devices are arranged on module body by each articulated unit in pivoting manner, where connecting units are coupled by coupling unit

Info

Publication number: DE102012006973A1
Application number: DE201210006973
Authority: DE
Inventors: Tilo Förster
Original assignee: PI4 ROBOTICS GmbH; PI4_ROBOTICS GmbH
Current assignee: PI4 ROBOTICS GmbH; PI4_ROBOTICS GmbH
Priority date: 2012-04-04
Filing date: 2012-04-04
Publication date: 2013-10-10

Abstract

The robot arm module (14,15) has three articulated units (18) provided on a module body (17), and three connection devices (16) are arranged on the module body by each articulated unit in a pivoting manner. A coupling unit (20,21) is provided for pivotally coupling the connecting units at a connection device of the adjacent module body or of the adjacent drive module. Each connecting unit has two spaced-apart coupling units, where the articulated unit is arranged between the coupling units. A module body of the robot arm module is arranged along a longitudinal axis (X).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Roboterarm-Modul für einen Roboterarm bzw. auf einen Roboterarm mit zumindest einem solchen Modul.The invention relates to a robot arm module for a robot arm or to a robot arm with at least one such module.

Es gibt Roboterarme, bei denen zwischen einem ersten Endabschnitt und einem gegenüberliegenden zweiten Endabschnitt eine Vielzahl von Modulen angeordnet ist, welche eine gelenkige Verbindung zwischen den beiden Endabschnitten ausbilden. Die Module sind dabei über gelenkige Verbindungen miteinander verbunden. Beispielsweise beschreibt EP 2 243 994 A1 eine Armstruktur, bei welcher eine Vielzahl starrer Elemente über elastische Elemente in Art von Federn miteinander verbunden ist.There are robot arms in which between a first end portion and an opposite second end portion, a plurality of modules is arranged, which form an articulated connection between the two end portions. The modules are connected to each other via articulated connections. For example, describes EP 2 243 994 A1 an arm structure in which a plurality of rigid elements via elastic elements in the manner of springs connected to each other.

Zum Bewegen des ersten Endabschnitts relativ zu dem zweiten Endabschnitt dienen üblicherweise Antriebe, welche direkt an einzelnen starren Elementen oder Modulen oder über Zugmechanismen an Modulen oder dem gegenüberliegenden Endabschnitt angreifen. Beispielsweise beschreibt WO 2011/104038 A1 eine Getriebeanordnung, welche zwischen zwei Modulkörpern angeordnet ist. An jedem der Modulkörper sind drei Verbindungseinrichtungen in Richtung des gegenüberliegenden Modulkörpers gelenkig angebracht. Die dem Modulkörper gegenüberliegenden Endabschnitte der Verbindungseinrichtungen sind mit entsprechenden Endabschnitten von Verbindungseinrichtungen des gegenüberliegenden Modulkörpers gelenkig verbunden. Jeweils ein Antrieb ist zwischen einem zentralen Punkt eines der beiden Modulkörper und einem Gelenkpunkt, an dem jeweils zwei solcher Verbindungseinrichtungen miteinander verbunden sind, gelenkig angebunden. Diese Anordnung ermöglicht durch Verstellen zumindest eines der Antriebe ein Verkippen oder gleichmäßiges paralleles Bewegen des ersten Modulkörpers relativ zu dem zweiten benachbarten Modulkörper. Eine solche Anordnung ist jedoch nur geeignet, zwei zueinander benachbarte Modulkörper relativ zueinander zu verstellen. Aufgrund der Anordnung der Antriebe zwischen den Modulkörpern ist außerdem ein großer Raumbedarf erforderlich.To move the first end portion relative to the second end portion are usually used drives which directly on individual rigid elements or modules or via pulling mechanisms on modules or the opposite end portion attack. For example, describes WO 2011/104038 A1 a gear arrangement which is arranged between two module bodies. At each of the module body, three connecting devices are hinged in the direction of the opposite module body. The end portions of the connection means opposite the module body are hinged to corresponding end portions of connection means of the opposite module body. In each case a drive is articulated between a central point of one of the two module body and a hinge point at which two such connecting devices are connected to each other. By adjusting at least one of the drives, this arrangement permits tilting or uniform, parallel movement of the first module body relative to the second adjacent module body. However, such an arrangement is only suitable for adjusting two mutually adjacent module bodies relative to one another. Due to the arrangement of the drives between the module bodies also a large space requirement is required.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Roboterarm-Modul für einen Roboterarm bzw. einen Roboterarm mit zumindest einem solchen Modul weiterzuentwickeln. Insbesondere soll bei einem einfachen Aufbau eine gleichmäßige Verstellung auch einer Abfolge einzelner hintereinander geschalteter Module relativ zu einem Endabschnitt oder einem sonstigen fixen Punkt innerhalb des Roboterarms ermöglicht werden. Insbesondere soll eine Anzahl verstellbarer Komponenten reduziert werden und trotzdem ein stabiler und zugleich raumsparender Aufbau ermöglicht werden.The object of the invention is to further develop a robot arm module for a robot arm or a robot arm with at least one such module. In particular, in a simple structure, a uniform adjustment of a sequence of individual modules connected in series relative to an end section or any other fixed point within the robot arm is to be made possible. In particular, a number of adjustable components should be reduced while still allowing a stable and at the same time space-saving design.

Diese Aufgabe wird durch das Roboterarm-Modul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. durch einen Roboterarm mit zumindest einem solchen Roboterarm-Modul gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by the robot arm module having the features of patent claim 1 or by a robot arm having at least one such robot arm module. Advantageous embodiments are the subject of dependent claims.

Bevorzugt wird demgemäß ein Roboterarm-Modul für einen Roboterarm mit einem Modulkörper, mit zumindest drei Gelenkeinrichtungen am Modulkörper, mit zumindest drei Verbindungseinrichtungen, die mittels jeweils einer der Gelenkeinrichtungen verschwenkbar am Modulkörper angeordnet sind, und mit Koppeleinrichtungen zum verschwenkbaren Ankoppeln der Verbindungseinrichtungen an eine derartige Verbindungseinrichtung eines benachbarten Modulkörpers oder eines benachbarten Antriebsmoduls, wobei jede der Verbindungseinrichtungen zwei zueinander beabstandete solcher Koppeleinrichtungen aufweist und wobei jede der Gelenkeinrichtungen zwischen zwei solchen zueinander beabstandeten Koppeleinrichtungen angeordnet ist.Accordingly, a robot arm module for a robot arm with a module body, with at least three hinge devices on the module body, with at least three connecting devices, which are arranged pivotably by means of one of the hinge means on the module body, and with coupling means for pivotally coupling the connecting means to such a connecting device an adjacent module body or an adjacent drive module, each of the connection means having two mutually spaced such coupling means and wherein each of the hinge means is arranged between two such mutually spaced coupling means.

Mit anderen Worten erstrecken sich die Verbindungseinrichtungen in einer Richtung parallel zur Längsachse jeweils zu beiden Seiten des Modulkörpers. Insbesondere ist der Modulkörper mittig zwischen zwei einander gegenüberliegenden Endabschnitten einer jeder der Verbindungseinrichtungen angeordnet.In other words, the connecting devices extend in a direction parallel to the longitudinal axis in each case on both sides of the module body. In particular, the module body is arranged centrally between two opposite end portions of each of the connection means.

Unter der Längsachse ist dabei eine imaginäre Achse zu verstehen, welche sich in Längsrichtung eines aus einer Vielzahl solcher Module ausgebildeten Arms erstreckt. Insbesondere führt die Längsachse dabei durch jeden der Modulkörper quer zu dessen Haupt-Körpererstreckung hindurch, so dass die Modulkörper mit deren Haupt-Körperstreckung in einer Grundstellung parallel zu der Haupt-Körperstreckung benachbarter Modulkörper angeordnet sind. In der Grundstellung erstreckt sich die Längsachse dabei beispielsweise längs einer geraden Linie. In anderen einstellbaren Stellungen weist die Längsachse jedoch einen gebogenen Verlauf auf.In this case, the longitudinal axis means an imaginary axis which extends in the longitudinal direction of an arm formed from a multiplicity of such modules. In particular, the longitudinal axis thereby passes through each of the module bodies transversely to its main body extension, so that the module bodies with their main body extension are arranged in a basic position parallel to the main body extension of adjacent module bodies. In the basic position, the longitudinal axis extends for example along a straight line. In other adjustable positions, however, the longitudinal axis has a curved course.

Unter einer Koppeleinrichtung wird eine insbesondere gelenkige Verbindung verstanden, welche ein Verschwenken um zumindest eine Achse ermöglicht. Nicht ausgeschlossen sind aber auch Verbindungen, bei welchen die miteinander gekoppelten Verbindungseinrichtungen drehbar zueinander um eine Achse angeordnet sind. Eine solche Koppeleinrichtung kann eine feste und nicht wieder lösbare Verbindung zwischen zwei Verbindungseinrichtungen ausbilden, ist jedoch bevorzugt im Sinne einer zusammen gekoppelten Verbindung zu verstehen, welche wieder lösbar ist. Dies ermöglicht ein nachträgliches Anpassen einer Armlänge eines Roboterarms durch Entfernen einzelner Module oder Hinzufügen weiterer Module.A coupling device is understood to mean a connection which is in particular articulated and which permits pivoting about at least one axis. But are not excluded, but compounds in which the coupled coupling means are rotatably arranged to each other about an axis. Such a coupling device can form a fixed and irreversible connection between two connection devices, but is preferably to be understood in the sense of a coupled connection which is detachable again. This makes it possible to subsequently adjust an arm length of a robot arm by removing individual modules or adding further modules.

Eine Ausgestaltung ist ein Modul, bei dem in einer Grundstellung ein erster solcher Modulkörper eines ersten Moduls längs einer Längsachse parallel zu einem zweiten solchen Modulkörper eines zweiten Moduls angeordnet ist, bei dem die Verbindungseinrichtungen in dem Modulkörper des ersten Moduls unter einem ersten Winkel gegenüber einer zu der Längsachse zumindest parallelen Achse verschwenkbar gelagert sind und bei dem die Verbindungseinrichtungen in dem Modulkörper des zweiten Moduls unter einem zweiten Winkel gegenüber der Längsachse verschwenkbar gelagert sind, wobei der erste Winkel und der zweite Winkel gegenüber deren Längsachsen in zueinander unterschiedlicher Richtung geneigt sind. Mit anderen Worten sind die Verbindungseinrichtungen in dem ersten Modulkörper in Umlaufrichtung gesehen beispielsweise nach links geneigt und die Verbindungseinrichtungen in dem zweiten Modulkörper in Umlaufrichtung gesehen nach rechts geneigt. Dadurch entsteht ein ziehharmonikaförmiger Aufbau der Roboterkinematik bzw. des Arms. One embodiment is a module in which in a basic position a first such module body of a first module is arranged along a longitudinal axis parallel to a second such module body of a second module, wherein the connecting means in the module body of the first module at a first angle to one the longitudinal axis are mounted pivotably at least parallel axis and in which the connecting means are pivotally mounted in the module body of the second module at a second angle relative to the longitudinal axis, wherein the first angle and the second angle relative to their longitudinal axes are inclined in mutually different directions. In other words, the connection devices in the first module body are inclined in the direction of rotation, for example, to the left, and the connection devices in the second module body are inclined to the right in the direction of rotation. This creates a concertina-like structure of the robot kinematics or the arm.

Realisierbar ist auch ein derartiges Modul, bei dem eine erste solche Koppeleinrichtung an einem Endabschnitt einer solchen Verbindungseinrichtung gelagert oder ausgebildet ist und bei dem eine zweite solche Koppeleinrichtung an einem gegenüberliegenden Endabschnitt gelagert oder ausgebildet ist und als Gegen-Koppeleinrichtung zu einer zweiten solchen Koppeleinrichtung ausgestaltet ist. Durch eine solche Ausgestaltung kann ein Abschnitt einer solchen Verbindungseinrichtung mit einem gegenüberliegenden Endabschnitt einer gleichartigen Verbindungseinrichtung eines benachbarten Moduls gekoppelt werden. Insbesondere ist dabei zumindest eine der Koppeleinrichtungen an ihrer Verbindungseinrichtung gelagert oder bildet im Zusammenwirken mit der gegenüberliegenden Koppeleinrichtung eines benachbarten Moduls eine Gelenkverbindung aus. Dadurch sind gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung die zueinander benachbarten Module längs deren Längsachse aufeinander zu und voneinander weg verstellbar. Gemäß der bevorzugten Ausgestaltung sind dadurch zwei zueinander benachbarte Module unter einem Winkel der durch eines der Module führenden Längsachse zueinander verschwenkbar.Such a module can also be implemented, in which a first such coupling device is mounted or formed on an end section of such a connection device and in which a second such coupling device is mounted or formed on an opposite end section and configured as a counter-coupling device to a second such coupling device , By such a configuration, a portion of such a connection device can be coupled to an opposite end portion of a similar connection device of an adjacent module. In particular, at least one of the coupling devices is mounted on its connecting device or forms in cooperation with the opposite coupling device of an adjacent module a hinge connection. As a result, according to a preferred embodiment, the mutually adjacent modules along the longitudinal axis towards and away from each other adjustable. According to the preferred embodiment, two mutually adjacent modules are thereby pivotable relative to one another at an angle of the longitudinal axis leading through one of the modules.

Eine Ausgestaltung besteht darin, dass am Modulkörper zumindest ein Verschwenkantrieb zum Verschwenken einer diesem zugeordneten der Verbindungseinrichtungen angeordnet oder fest ausgebildet ist, insbesondere drei Verschwenkantriebe angeordnet oder fest ausgebildet sind, und jeder derartige Verschwenkantrieb mit einer der Verbindungseinrichtungen verbunden oder gekoppelt ist. Ein solches Modul bildet somit ein Antriebsmodul aus, welches durch gleichmäßige Aktivierung von drei Antrieben alle drei Verbindungseinrichtungen relativ zum Modulkörper verschwenkt. Dadurch wird eine Abfolge von parallel zueinander verbundenen Modulen längs der durch diese führenden Längsrichtung geradlinig voneinander weg oder aufeinander zu bewegt. Durch das feste Anordnen der Antriebe an dem Modulkörper und die derartige Lagerung der einzelnen Verbindungseinrichtungen mit insbesondere mittiger Gelenkeinrichtung ist eine äußere Einspannung oder sonstige feste Führung dazu nicht erforderlich. Werden nur ein Antrieb oder zwei Antriebe aktiviert, bewirkt dies eine Verschwenkung der zueinander benachbarten Modulkörper und damit eine Krümmung eines durch diese ausgebildeten Arms. Durch unterschiedlich starke Aktivierung von drei Antrieben kann gleichzeitig eine überlagerte Bewegung erfolgen, bei welcher ein aus einer Vielzahl zueinander benachbarter Module ausgebildeter Arm sowohl hinsichtlich seiner Längenerstreckung als auch hinsichtlich seines gebogenen Verlaufs verstellbar ist.One embodiment consists in that at least one pivoting drive is arranged or rigidly formed on the module body for pivoting an associated one of the connecting devices, in particular three pivoting drives are arranged or fixed, and each such pivoting drive is connected or coupled to one of the connecting devices. Such a module thus forms a drive module, which pivots all three connecting devices relative to the module body by uniform activation of three drives. As a result, a sequence of modules connected in parallel is moved away from one another or toward one another in a straight line along the longitudinal direction leading therethrough. Due to the fixed arrangement of the drives on the module body and the such storage of the individual connection devices with, in particular, central articulation means, an external restraint or other fixed guidance is not required. If only one drive or two drives are activated, this causes a pivoting of the mutually adjacent module body and thus a curvature of an arm formed by this. By varying degrees of activation of three drives, a superimposed movement can take place at the same time, in which a arm formed from a multiplicity of mutually adjacent modules is adjustable both with regard to its longitudinal extent and also with respect to its curved course.

Eine Weiterbildung besteht in einer am Modul, bei dem zumindest ein Endabschnitt einer solchen Verbindungseinrichtung zur Längserstreckung der Verbindungseinrichtung einen schräg verlaufenden Bereich aufweist, an dem die Koppeleinrichtung angeordnet oder gelagert ist. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht einen einfachen und zugleich Platz sparenden Aufbau. Jedoch sind bei einer solchen Anordnung die Verbindungseinrichtungen zweier zueinander benachbarter angeordneter Module mit jeweils entgegengesetzter Neigungsrichtung der Verbindungseinrichtungen auszugestalten.A further development consists in a module on which at least one end section of such a connecting device for longitudinal extension of the connecting device has an obliquely extending region, on which the coupling device is arranged or mounted. Such a design allows a simple and space-saving design. However, in such an arrangement, the connecting means of two mutually adjacent arranged modules with opposite direction of inclination of the connecting devices are to be designed.

Gemäß einer Ausgestaltung wird bevorzugt, wenn bei dem Modul die Gelenkeinrichtungen längs sternförmig angeordneter Bahnen im Modulkörper angeordnet sind und die Gelenkeinrichtungen die Verbindungseinrichtungen zum Verschwenken längs einer kreisförmigen Bahn angeordnet lagern. Eine solche Anordnung ermöglicht eine besonders gut abgestimmte Anpassung der Verbindungseinrichtungen in einem Module zu denen in einem im eingebauten Zustand benachbarten Modul.According to one embodiment, it is preferred if, in the module, the articulation devices are arranged along star-shaped paths in the module body and the articulation devices support the connection devices for pivoting along a circular path. Such an arrangement allows a particularly well-matched adaptation of the connecting devices in a module to those in a module adjacent in the installed state.

Eine weitere Ausgestaltung ist, dass die Gelenkeinrichtungen die Verbindungseinrichtungen in durch den Modulkörper hindurchführenden Durchtrittsöffnungen lagern. Äquivalent dazu ist, dass von dem Modulkörper gegebenenfalls zu den Durchtrittsöffnungen benachbart Vorsprünge emporragen, in welchen die Gelenkeinrichtungen angeordnet sind.A further embodiment is that the hinge devices store the connecting devices in through openings passing through the module body. Equivalent to this is that protruding from the module body optionally adjacent to the passage openings protrusions in which the hinge means are arranged.

Gemäß einer Ausgestaltung führt durch den Modulkörper zumindest eine Durchführungsöffnung hindurch. Eine solche Durchführungsöffnung dient vorteilhaft zur Durchführung von Leitungen oder Kabeln im Innenraum eines Roboterarms von einem Modul zum nächsten Modul.According to one embodiment, at least one leadthrough opening passes through the module body. Such a passage opening is advantageously used for the passage of cables or cables in the interior of a robot arm from one module to the next module.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung sind die Koppeleinrichtungen ausgelegt für ein Verdrehen und/oder Verschenken um zumindest zwei Achsen. Mit anderen Worten werden durch eine solche Anordnung zwei kinematische Freiheitsgrade geboten, was beispielsweise durch Ausgestaltung als ein Kardan- bzw. Wellengelenk umsetzbar ist. Auf einfache Art und Weise kann eine derartige Gelenkverbindung auch durch eine Seilverspannung ermöglicht werden, wenn beispielsweise ein Ende eines Stahlseils an dem Endabschnitt einer Verbindungseinrichtung und das andere Ende des Stahlseils an einem gegenüberliegenden Endabschnitt der Verbindungseinrichtung des benachbarten Moduls fest montiert ist. Durch die Bereitstellung von zwei Freiheitsgraden wird nicht nur eine Ausdehnung des Arms in einer geradlinigen Längserstreckung ermöglicht, sondern zusätzlich auch eine Verschwenkung des Arms ermöglicht.According to another embodiment, the coupling devices are designed for a Twisting and / or giving away around at least two axes. In other words, two kinematic degrees of freedom are offered by such an arrangement, which can be implemented, for example, by design as a gimbal or shaft joint. In a simple manner, such a hinge connection can also be made possible by a cable tension, for example, when one end of a steel cable is fixedly mounted on the end portion of a connecting device and the other end of the steel cable is fixedly mounted on an opposite end portion of the connecting device of the adjacent module. The provision of two degrees of freedom not only allows an extension of the arm in a straight longitudinal extent, but also allows a pivoting of the arm.

Gemäß eigenständiger Ausgestaltung wird bevorzugt ein Roboterarm mit zumindest einem derartigen Modul, insbesondere einer Vielzahl von der Art ausgestalteten Modulen. Bei einer Ausgestaltung in einfachster Art ist ein solches Modul zwischen zwei Endmodule gesetzt, welche lediglich von einem Modulkörper ausgehend drei daran verschwenkbar gelagerte Verbindungseinrichtungen aufweisen, wobei diese Verbindungseinrichtungen nicht durch den Modulkörper hindurchführen müssen. Bevorzugt werden jedoch Roboterarme mit einer Vielzahl solcher bevorzugter Module.According to an independent embodiment, a robot arm with at least one such module, in particular a multiplicity of modules of the type, is preferred. In an embodiment of the simplest kind, such a module is placed between two end modules which, starting from a module body, have three connecting devices pivotably mounted thereon, said connecting devices not having to pass through the module body. However, robotic arms with a plurality of such preferred modules are preferred.

Insbesondere ist bei einem solchen Roboterarm zumindest ein solches Modul als ein Antriebsmodul ausgebildet und ein solches Antriebsmodul ist oder mehrere solche Antriebsmodule sind von Endabschnitten des Arms beabstandet angeordnet.In particular, in such a robot arm, at least one such module is designed as a drive module and such a drive module is or several such drive modules are arranged at a distance from end sections of the arm.

Prinzipiell reicht ein einziges Antriebsmodul aus, um den Arm hinsichtlich seiner Längserstreckung und zumindest einer Krümmungsbewegung zu verstellen. Das Antriebsmodul kann dabei an beliebiger Position innerhalb des Arms angeordnet sein und ist nicht zwingend auf die Anordnung als erster oder letzter Modulkörper beschränkt.In principle, a single drive module is sufficient to adjust the arm with respect to its longitudinal extent and at least one curvature movement. The drive module can be arranged at any position within the arm and is not necessarily limited to the arrangement as the first or last module body.

Der Einsatz von mehr als einem Antriebsmodul, wobei mehrere derartige Antriebsmodule vorzugsweise jeweils eine Vielzahl von weiteren Modulen ohne Verschwenkantrieb zwischen sich aufweisen, ermöglicht zusätzliche Krümmungen. So ist mit beispielsweise zwei Antriebsmodulen einen S-förmiger Bogen einstellbar. Um einen S-förmiger Bogen zu ermöglichen, wird die Gliederkette beim Wechsel von dem ersten in den zweiten, entgegengesetzt krümmbaren „C”-Bogen insbesondere unterbrochen. Mit anderen Worten wird, wenn zwei Antriebe an einer Gliederkette vorhanden sind, irgendwo zwischen den Antrieben die Gliederkette als solche unterbrochen.The use of more than one drive module, wherein a plurality of such drive modules preferably each have a plurality of further modules without Verschwenkantrieb between them, allows additional curvatures. Thus, for example, with two drive modules an S-shaped arc adjustable. In order to allow an S-shaped arc, the link chain is in particular interrupted when changing from the first to the second, oppositely bendable "C" bow. In other words, when two drives are present on a link chain, somewhere between the drives, the link chain is broken as such.

Gemäß einer Ausgestaltung wird ein solcher Roboterarm oder eine Vorrichtung mit einem solchen Roboterarm mit einer Steuereinrichtung zum Ansteuern von Verschwenkantrieben an dem zumindest einen Antriebsmodul ausgestattet. Eine solche Steuereinrichtung kann zwar Bestandteil des Roboterarms selber sein, jedoch können einzelne Komponenten einer geeigneten Steuereinrichtung oder eine gesamte Steuereinrichtung auch in einer übergeordneten Vorrichtung oder externen von einem Roboter mit dem Roboterarm angeordnet sein.According to one embodiment, such a robot arm or a device with such a robot arm is equipped with a control device for actuating pivoting drives on the at least one drive module. Although such a control device may be part of the robot arm itself, individual components of a suitable control device or an entire control device may also be arranged in a higher-level device or external by a robot with the robot arm.

Gemäß einer Ausgestaltung ist ein zwischen anderen Modulen oder neben einem Endmodul angeordnetes der Module fest, insbesondere starr mit einer externen ortsfesten Komponente in der Umgebung des Roboterarms verbunden. Ermöglicht wird somit die Befestigung eines insbesondere beliebigen Modules als Fixpunkt im Raum. Alle anderen Module bewegen sich in einem solchen Fall relativ zu diesem Modul.According to one embodiment, a module arranged between other modules or next to an end module is fixed, in particular rigidly connected to an external stationary component in the vicinity of the robot arm. It is thus possible to attach a particular arbitrary module as a fixed point in space. All other modules move relative to this module in such a case.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist an einem Ende des Roboterarms ein Greifer oder Werkzeug befestigt.According to an advantageous embodiment, a gripper or tool is attached to one end of the robot arm.

Ermöglicht wird mit diesen Komponenten der Aufbau einer bionisch inspirierten Roboterkinematik ähnlich einem Wurm, einer Schlange oder einem Rüssel. Durch den modularen Aufbau ist insbesondere die Länge eines derartigen Roboterarms frei gestaltbar. Auch können durch Einsatz von mehreren Antriebsmodulen innerhalb der Länge des Roboterarms Biegungen in unterschiedlichen Richtungen erzeugt werden, so dass nicht nur eine einfache Krümmung ermöglicht wird, sondern auch S-förmige Biegungen oder noch komplexere Biegungsmuster ermöglicht werden. Im Wesentlichen besteht dabei ein Modul aus einer Grundplatte als Modulkörper und daran drei drehbar angebrachten Hebeln in Art der Verbindungseinrichtungen mit jeweils einem Verbindungsstück und am ersten Gelenk bzw. ersten Modul vorzugsweise zusätzlich drei Antrieben zum Bewegen der Hebel. Ein modulartiger Baukasten kann insbesondere aus einem Modul mit dem Grundkörper und den Verbindungseinrichtungen als Standardmodul sowie einem weiteren Modul als Antriebsmodul mit einem bis vorzugsweise drei Antrieben zum Verstellen der jeweiligen Verbindungseinrichtungen relativ zum Modulkörper. bereitgestellt werden. Je nach Ausgestaltung, beispielsweise bei abgeschrägten Endabschnitten oder speziell angeordneten Koppeleinrichtungen kann auch das Bereitstellen eines zweiten Standardmoduls mit einem Grundkörper und drei Verbindungseinrichtungen sowie entsprechenden modifizierten Koppeleinrichtungen vorgesehen sein.These components enable the construction of a bionically inspired robot kinematics similar to a worm, a snake or a trunk. Due to the modular structure, in particular the length of such a robot arm can be freely designed. Also, by using multiple drive modules within the length of the robotic arm, bends in different directions can be created, not only allowing for a simple curvature, but also allowing for S-shaped bends or even more complex bend patterns. Essentially, a module consists of a base plate as a module body and three rotatably mounted levers in the manner of the connecting means, each with a connecting piece and at the first joint or first module preferably additionally three drives for moving the lever. A module-like modular system can in particular consist of a module with the main body and the connecting devices as a standard module and another module as a drive module with one to preferably three drives for adjusting the respective connecting devices relative to the module body. to be provided. Depending on the configuration, for example in the case of beveled end sections or specially arranged coupling devices, provision may also be made of providing a second standard module having a base body and three connecting devices as well as corresponding modified coupling devices.

Gemäß einem derartigen besonders einfachen Aufbau gibt es verschiedene Bewegungsmöglichkeiten des ersten Endabschnitts relativ zum zweiten Endabschnitt. So ist eine Veränderung der Länge einfach umsetzbar, indem alle drei Antriebe gleichmäßig angesteuert werden. Eine Flexion bzw. Krümmung kann durch ein ungleichmäßiges Ansteuern der Antriebe erzielt werden. Insbesondere ist auch eine kombinierte Bewegung mit Längenänderung und Krümmung möglich, indem die drei Antriebe entsprechend angesteuert werden. Dadurch kann eine Kinematik mit nur einem Antriebsmodul bereits einen ”C”-Bogen mit variabler Länge und variablem Krümmungsradius erzeugen. Werden zwei Kinematiken hintereinander gekoppelt bzw. zwei Antriebsmodule innerhalb der Gesamtlänge des Arms angeordnet, kann beispielsweise ein ”S”-Bogen erzeugt werden.According to such a particularly simple structure, there are various Movement possibilities of the first end portion relative to the second end portion. Thus, a change in length is easy to implement by all three drives are driven uniformly. A flexion or curvature can be achieved by an uneven driving of the drives. In particular, a combined movement with change in length and curvature is possible by the three drives are driven accordingly. As a result, kinematics with only one drive module can already produce a "C" bend with variable length and variable radius of curvature. If two kinematics coupled in succession or arranged two drive modules within the total length of the arm, for example, an "S" arc can be generated.

Realisierbar ist dadurch eine sichere Mensch-Roboter-Interaktion, welche einen gemeinsamen Arbeitsbereich für Mensch und Roboter ermöglicht. Eine derartige biokinetische Ausgestaltung der einzelnen Komponenten kann insbesondere mit einer Hülle, beispielsweise in Art eines Faltenbalgs, umgeben werden, so dass die einzelnen Komponenten der Module gegenüber Umgebungseinflüssen geschützt sind. Zugleich bewirkt eine Hülle, dass keine Klemmstellen und keine Scherstellen entstehen, welche zu Verletzungen von Menschen oder zu Beschädigungen von umgebenden sonstigen Gegenständen führen können. Im Gegensatz zu einem einfachen Knickarm-Roboter mit nur einem Gelenk zwischen zwei länglichen Gestängen bestehen keine Klemmstellen und keine Scherstellen. Ermöglicht wird beim Einsatz eines derartigen Roboterarms ein nachvollziehbarer Bewegungsraum und keine Umkonfiguration, wie sie beim Knickarm-Roboter erforderlich ist. Da die Antriebe innerhalb des Systems bevorzugt feststehen, ist nur eine sehr kleine bewegte Masse zu bewegen, wodurch eine Kollisionsenergie reduziert wird.This enables a safe human-robot interaction, which enables a common workspace for humans and robots. Such a biokinetic embodiment of the individual components can be surrounded, in particular, with a sleeve, for example in the manner of a bellows, so that the individual components of the modules are protected against environmental influences. At the same time causes a shell that no nips and no shearing, which can lead to injury to people or damage to surrounding other objects. In contrast to a simple articulated arm robot with only one joint between two elongated rods there are no nips and no shearing points. When using such a robot arm, a traceable movement space and no reconfiguration, as is required with the articulated arm robot, is made possible. Since the drives are preferably fixed within the system, only a very small moving mass is to move, whereby a collision energy is reduced.

Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:An embodiment will be explained in more detail with reference to the drawing. Show it:

1 einen Roboterarm, der aus einer Vielzahl aneinander gekoppelter Module ausgebildet ist, wobei eine länglich erstreckte Stellung des Roboterarms skizziert ist, 1 a robotic arm formed from a plurality of modules coupled to each other, wherein an elongate extended position of the robotic arm is outlined,

2 den Roboterarm gemäß 1 in einer gekrümmten Stellung, 2 according to the robot arm 1 in a curved position,

3 den Roboterarm in einer geradlinig zusammengezogenen Stellung und 3 the robot arm in a straight-line contracted position and

4A–4F verschieden ausgestaltete Modulkörper mit unterschiedlichen Lageranordnungen für Verbindungseinrichtungen. 4A - 4F differently configured module body with different bearing arrangements for connecting devices.

Wie aus 1 ersichtlich, erstreckt sich zwischen einem ersten Endabschnitt 11 und einem zweiten Endabschnitt 12 ein Arm 13, der aus einer Vielzahl erster Module 14 und zweiter Module 15 ausgebildet ist. Beispielsweise dient der erste Endabschnitt 11 dazu, an einen stationären Körper angekoppelt zu werden, während der zweite Endabschnitt 12 dazu dient, ein Werkzeug 29 oder einen Greifer zu halten.How out 1 can be seen extends between a first end portion 11 and a second end portion 12 an arm 13 which consists of a large number of first modules 14 and second modules 15 is trained. For example, the first end section is used 11 to be coupled to a stationary body, while the second end portion 12 this serves a tool 29 or to hold a gripper.

Die verschiedenen Module 14, 15, 22 bestehen jeweils aus einem starren Modulkörper 17. Vorzugsweise, jedoch nicht zwingend erforderlich, sind die Modulkörper 17 scheibenförmig ausgebildet. Jeweils zwei zueinander benachbarte Modulkörper 17 sind untereinander mittels jeweils drei Verbindungseinrichtungen 16 miteinander verbunden. Die Verbindungseinrichtungen 16 sind jeweils aus einem starren Material ausgebildet und haben eine längliche, beispielsweise stabförmige, Ausgestaltung. Jede der Verbindungseinrichtungen 16 ist mittels einer Gelenkeinrichtung 18 an dem ihr zugeordneten Modulkörper 17 verschwenkbar gelagert.The different modules 14 . 15 . 22 each consist of a rigid module body 17 , Preferably, but not mandatory, are the module body 17 disc-shaped. Two mutually adjacent module body 17 are interconnected by means of three connecting devices 16 connected with each other. The connecting devices 16 are each formed of a rigid material and have an elongated, for example, rod-shaped, configuration. Each of the connecting devices 16 is by means of a hinge device 18 at the module body assigned to it 17 pivoted.

Dabei ist die Verbindungseinrichtung 16 durch eine Durchtrittsöffnung 19 des Modulkörpers 17 hindurchgeführt. Die Verbindungseinrichtung 16 ragt somit auf beiden Seiten aus dem Modulkörper 17 heraus und ist an bzw. in dessen Durchtrittsöffnung 19 so mittels der Gelenkeinrichtung 18 gelagert, dass eine Verschwenkung der Verbindungseinrichtung 16 relativ zum Modulkörper ermöglicht wird. Durch eine Verschwenkung kippt bei axialer Betrachtung durch die Gelenkeinrichtung beispielsweise der oberseitige Teil der Verbindungseinrichtung 16 nach rechts, während der unterseitige Teil der Verbindungseinrichtung 16 nach links verschwenkt. Bei umgekehrter Verschwenkungsrichtung ist der Ablauf entgegengesetzt.In this case, the connection device 16 through a passage opening 19 of the module body 17 passed. The connection device 16 thus protrudes on both sides of the module body 17 out and is at or in its passage opening 19 so by means of the hinge device 18 stored that a pivoting of the connecting device 16 relative to the module body is made possible. By pivoting tilts when viewed axially through the hinge device, for example, the upper-side part of the connecting device 16 to the right, while the lower part of the connecting device 16 swung to the left. In reverse pivoting the flow is opposite.

Bevorzugt sind alle drei Verbindungseinrichtungen 16 in einer solchen Art und Weise am Modulkörper 17 gelagert. Die Gelenkeinrichtungen 18 sind dabei insbesondere sternförmig von einem Mittelpunkt des Modulkörpers 17 führend, so dass die drei Verbindungseinrichtungen 16 längs einer imaginären kreisförmigen Bahn um die Gelenkeinrichtungen 18 verschwenkbar sind.All three connecting devices are preferred 16 in such a way on the module body 17 stored. The joints 18 are in particular star-shaped from a center of the module body 17 leader, so the three connecting devices 16 along an imaginary circular path around the hinge devices 18 are pivotable.

Beim Aneinander-Ankoppeln eines ersten Moduls 14 und eines zweiten Moduls 15 werden die jeweiligen einander benachbarten Endabschnitte je zweier der Verbindungseinrichtungen 16 miteinander gekoppelt bzw. gelenkig verbunden. Die Verbindung erfolgt dabei so, dass bei einem Aufeinander-Zubewegen der beiden miteinander gekoppelten benachbarten Module 14, 15 die drei Verbindungseinrichtungen 16 des ersten Moduls 14 längs der imaginären Kreisbahn beispielsweise in Richtung des Uhrzeigersinns verschwenken, während von der Kopplungsstelle aus betrachtet die entsprechend damit gekoppelten Verbindungseinrichtungen 16 des zweiten Moduls 15 entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenken. Mit anderen Worten sind bei dieser Ausgestaltung aus Sicht des Zwischenraums zwischen dem ersten und dem zweiten Modul 14, 15 die Verbindungseinrichtungen 16 in dem Modulkörper 17 des ersten Moduls 14 unter einem ersten Winkel α gegenüber einer zu der Längsachse X, welche mittig senkrecht durch den Modulkörper 17 führt, zumindest parallelen Achse bzw. Längsachse X' verschwenkbar gelagert. Entsprechend sind aus Sicht des Modulkörpers 17 des zweiten Moduls 15 dessen Verbindungseinrichtungen 16 unter einem zweiten Winkel β gegenüber der Längsachse X bzw. einer dazu parallelen Längsachse X'' verschwenkbar gelagert. Durch ein Bewegen der beiden zueinander benachbarten Modulkörper 17 des ersten und des zweiten Moduls 14, 15 werden deren Verbindungseinrichtungen 16 derart geneigt, dass der erste Winkel α und der zweite Winkel β gegenüber deren jeweiligen Längsachsen X', X'' in zueinander unterschiedlicher Richtung geneigt sind.When coupling a first module together 14 and a second module 15 become the respective adjacent end portions of each two of the connecting means 16 coupled together or articulated. The connection takes place in such a way that, when the two adjacent modules are coupled with one another, the two modules are coupled to one another 14 . 15 the three connecting devices 16 of the first module 14 pivot along the imaginary circular path, for example, in the clockwise direction, while viewed from the coupling point of the accordingly coupled coupling means 16 of the second module 15 pivot counterclockwise. In other words, in this embodiment, from the perspective of the gap between the first and the second module 14 . 15 the connecting devices 16 in the module body 17 of the first module 14 at a first angle α with respect to one to the longitudinal axis X, which center vertically through the module body 17 leads, at least parallel axis or longitudinal axis X 'pivotally mounted. Accordingly, from the perspective of the module body 17 of the second module 15 its connecting devices 16 at a second angle β relative to the longitudinal axis X and a longitudinal axis parallel thereto X '' pivotally mounted. By moving the two mutually adjacent module body 17 of the first and the second module 14 . 15 become their connecting devices 16 inclined so that the first angle α and the second angle β relative to their respective longitudinal axes X ', X''are inclined in mutually different directions.

Die Enden der beiden jeweils miteinander gekoppelten Verbindungseinrichtungen 16 sind durch verschiedenartige Ausgestaltungen von Koppeleinrichtungen 20, 21 miteinander verbindbar. Dabei ist die Kopplung so, dass die beiden aneinander gekoppelten Verbindungseinrichtungen 16 einerseits relativ zueinander verschwenkbar und/oder verdrehbar sind und andererseits eine in Längsrichtung des Arms 13 ausreichend feste Verbindung bilden. Neben Ausgestaltungen mit einer nicht oder nicht ohne Aufwand lösbaren Kopplung der beiden miteinander verbundenen Verbindungseinrichtungen 16 sind auch Kupplungen ausgestaltbar, welche durch Aneinanderkoppeln und Auseinanderkoppeln mit gegebenenfalls nur geringem Aufwand wieder voneinander trennbar sind.The ends of the two interconnected coupling devices 16 are by various configurations of coupling devices 20 . 21 connectable with each other. The coupling is such that the two coupling devices coupled to each other 16 on the one hand relative to each other are pivotable and / or rotatable and on the other hand in the longitudinal direction of the arm 13 form a sufficiently strong connection. In addition to embodiments with a no or not easily releasable coupling of the two interconnected connecting devices 16 are also couplings ausgestaltbar, which can be separated again by coupling and uncoupling with possibly only a small amount of effort.

Die beispielhaft skizzierten Koppeleinrichtungen 20, 21 greifen U-förmig ineinander ein und sind beispielsweise durch hindurchführende Bolzen miteinander verbunden. Auch Ausgestaltungen mit einem kugelförmigen oder teilkugelförmigem Endabschnitt einer der Koppeleinrichtungen und einem die Kugel zumindest teilweise umgreifenden schalenförmigen Aufbau oder ringförmigen Aufbau der gegenüberliegenden Koppeleinrichtung sind ausgestaltbar.The example sketched coupling devices 20 . 21 engage in a U-shaped one another and are connected to each other for example by passing bolts. Embodiments with a spherical or partially spherical end section of one of the coupling devices and a cup-shaped construction or annular structure of the opposing coupling device which surrounds the ball at least partially can also be configured.

Zur Unterstützung einer möglichst eng aneinander anliegenden zusammengezogenen Stellung der beiden zueinander benachbarten Module 14, 15 und einer dafür erforderlichen starken Neigung der Verbindungseinrichtungen sind die Endabschnitte der Verbindungseinrichtungen 16 mit schräg verlaufenden Bereichen 27 ausgebildet. Die entsprechenden schräg verlaufenden Bereiche 27 der aneinander angekoppelten Endabschnitte zweier solcher Verbindungseinrichtungen 16 laufen dabei vorzugsweise entgegengesetzt zur Verschwenkungsrichtung der jeweiligen Verbindungseinrichtung 16 geneigt. Bei dieser Ausgestaltung werden somit zwei zueinander verschiedene erste und zweite Module 14, 15 bereitgestellt, welche in abfolgendem Wechsel innerhalb des Arms 13 eingesetzt werden.To support a close together as possible contracted position of the two modules adjacent to each other 14 . 15 and a required strong inclination of the connecting means are the end portions of the connecting means 16 with sloping areas 27 educated. The corresponding sloping areas 27 the mutually coupled end portions of two such connecting devices 16 run preferably opposite to the direction of pivoting of the respective connecting device 16 inclined. In this embodiment, therefore, two mutually different first and second modules 14 . 15 provided, which in successive change within the arm 13 be used.

Beispielhaft ist das allererste Modul des Arms 13 als ein Antriebsmodul 22 ausgebildet. Bei dem Antriebsmodul 22 sind an dessen Modulkörper 17 bis zu insbesondere drei Verschwenkantriebe 23 fest angeordnet. Als Verschwenkantriebe 23 sind insbesondere Elektromotoren vorteilhaft einsetzbar, wobei jedoch auch andere Antriebsarten, beispielsweise hydraulische Antriebe, realisierbar sind. Die Verschwenkantriebe 23 weisen Antriebswellen 30 auf, welche vorzugsweise zugleich als Gelenkwelle ausgebildet sind und fest an dem Körper der in Längsrichtung befindlichen Verbindungseinrichtung 16 durch dessen Verschwenkungsachse führend angekoppelt oder damit verbunden oder damit einstückig ausgebildet sind. Wenn die Antriebswelle 30 einer der Verschwenkantriebe 23 durch den Verschwenkantrieb 23 in Drehung versetzt wird, dreht sich somit automatisch die daran verbundene Verbindungseinrichtung 16, was eine zwangsweise Verschwenkung der daran befestigten Verbindungseinrichtung 16 des benachbarten ersten Moduls 14 zur Folge hat. Die Verschwenkung setzt sich durch die Ausgestaltung des Arms 13 durch die gesamte Abfolge aller damit gekoppelter Verbindungseinrichtungen 16 fort, was bei Antrieb eines einzelnen dieser Antriebe zu einer Verschwenkung des Arms in einer Richtung zum Antrieb oder von dem Verschwenkantrieb 23 weg führt. Bei gleichmäßigem Antrieb aller drei Verschwenkantriebe 23 führt dies zu einer Bewegung des gesamten Arms 13 längs einer zentral durch diesen führenden Längsachse X. Jeder der Verschwenkantriebe 23 steuert somit eine erste, zweite bzw. dritte Gliederkette 24, 25, 26 aus jeweils einer Vielzahl aneinander in Reihe gekoppelter Verbindungseinrichtungen 16 an. Während 1 und 3 eine geradlinige Erstreckung des Arms 13 durch gleichmäßiges Ansteuern aller drei Verschwenkungsantriebe 23 skizziert, zeigt 2 eine Situation, welche sich durch ungleichmäßiges Ansteuern der drei Verschwenkantriebe 23 relativ zueinander ergibt. In diesem Fall biegt sich der Arm 13 um seine zentrale Längsachse X bzw. mit dieser von Modulkörper 17 zu Modulkörper 17.Exemplary is the very first module of the arm 13 as a drive module 22 educated. In the drive module 22 are on the module body 17 up to three pivoting drives in particular 23 firmly arranged. As pivoting drives 23 In particular, electric motors are advantageously used, but other types of drives, such as hydraulic drives, can be realized. The pivoting drives 23 have drive shafts 30 which are preferably at the same time designed as a propeller shaft and fixed to the body of the longitudinal connection device 16 are leader coupled by the Verschwenkungsachse or connected thereto or formed integrally therewith. When the drive shaft 30 one of the pivoting drives 23 through the pivoting drive 23 is rotated, thus automatically rotates the associated connection device 16 what a forced pivoting of the attached connection device 16 of the adjacent first module 14 entails. The pivoting is due to the design of the arm 13 through the entire sequence of all coupled coupling devices 16 which, when driving a single one of these drives to a pivoting of the arm in one direction to the drive or from the pivot drive 23 leads away. With even drive of all three swiveling drives 23 This leads to a movement of the entire arm 13 along a central through this leading longitudinal axis X. Each of the pivoting drives 23 thus controls a first, second or third link chain 24 . 25 . 26 each of a plurality of interconnected in series coupling means 16 at. While 1 and 3 a linear extension of the arm 13 by uniform control of all three Verschwenkungsantriebe 23 sketched, shows 2 a situation which results from uneven driving of the three pivoting drives 23 relative to each other. In this case, the arm bends 13 about its central longitudinal axis X or with this of modular body 17 to module body 17 ,

An den beiden Endabschnitten 11, 12 sind beispielhaft Modulkörper 17 dargestellt, durch welche durch deren Durchtrittsöffnungen 19 die jeweiligen Verbindungseinrichtungen 16 hindurchragen. Anstelle einer solchen Ausgestaltung können an den Endabschnitten jedoch auch beliebige andere Körper angesetzt sein, an welchen derartige drei Verbindungseinrichtungen lediglich verschwenkbar gelagert sind, wobei diese nicht durch den jeweiligen Körper zu dessen Rückseite hindurchragen. Dadurch wird ein platzsparenderer Aufbau ermöglicht, auch wenn gegebenenfalls ein weiterer End-Modultyp bereitzustellen ist.At the two end sections 11 . 12 are exemplary module body 17 represented by which through the passage openings 19 the respective connecting devices 16 protrude. Instead of such a configuration, however, any other body can be attached to the end portions, on which such three connection means are only pivotally mounted, which do not protrude through the respective body to the back. This will be a Space-saving design allows, even if another end module type is to be provided if necessary.

Die dargestellten Modulkörper 17 weisen jeweils eine Durchtrittsöffnung 19 für jede der Verbindungseinrichtungen 16 auf, wobei dieses Merkmal ebenfalls nicht als zwingend erforderliches Merkmal zu sehen ist. Solche Durchtrittsöffnungen 19 bieten den Vorteil einer Lagerung der Verbindungseinrichtungen 16 zu beiden Seiten ihrer Verschwenkungsachse. Insbesondere können solche Durchtrittsöffnungen 19 auch an anderen Positionen im Modulkörper 31–34 ausgebildet sein. Wie dies anhand 4A skizziert ist, liegen die Durchtrittsöffnungen 19 längs einer insbesondere kreisförmigen Bahn angeordnet. Wie dies anhand 4B skizziert ist, liegen die Durchtrittsöffnungen 19 sternförmig verlaufend angeordnet. Wie dies anhand 4C und 4D skizziert ist, liegen die Durchtrittsöffnungen 19 parallel zueinander angeordnet mit dabei 2 direkt parallel zueinander bzw. zwei auf einer Linie hintereinander angeordnet. Wie dies anhand 4E skizziert ist, liegen die Durchtrittsöffnungen 19 ohne erkennbares System angeordnet, wobei natürlich eine ausreichende Verschwenkbarkeit der daran gelagerten Verbindungseinrichtungen gegeben ist. Wie dies anhand 4A skizziert ist, liegen die Durchtrittsöffnungen 19 längs einer insbesondere kreisförmigen Bahn angeordnet. Die bei diesen Ausgestaltungen nicht skizzierten Gelenkeinrichtungen verlaufen dabei wieder entsprechend quer zu den Durchtrittsöffnungen 19 und lagern die Verbindungseinrichtungen so, dass die Verbindungseinrichtungen in einer Ebene verschwenkbar sind, welche insbesondere mit einer Ebenenachse durch die Längserstreckung der Durchtrittsöffnungen 19 verläuft.The illustrated module body 17 each have a passage opening 19 for each of the connecting devices 16 This feature is also not seen as a mandatory feature. Such passages 19 offer the advantage of storage of the connecting devices 16 on both sides of their pivot axis. In particular, such passage openings 19 also at other positions in the module body 31 - 34 be educated. Like this 4A is sketched, are the openings 19 arranged along a particular circular path. Like this 4B is sketched, are the openings 19 arranged in a star shape. Like this 4C and 4D is sketched, are the openings 19 arranged parallel to each other with 2 directly parallel to each other or two arranged on a line one behind the other. Like this 4E is sketched, are the openings 19 arranged without recognizable system, of course, a sufficient pivotability of the mounted thereon connection devices is given. Like this 4A is sketched, are the openings 19 arranged along a particular circular path. The hinge devices not sketched out in these embodiments in this case again run correspondingly transversely to the passage openings 19 and store the connecting means so that the connecting means are pivotable in a plane, which in particular with a plane axis through the longitudinal extension of the passage openings 19 runs.

Prinzipiell können aber auch Modulkörper bereitgestellt werden, welche außenseitig eine abstehende Achse oder Lagerverbindung als eine derartige Gelenkeinrichtung 36 aufweisen, so dass entsprechende Verbindungseinrichtungen außen am Modulkörper 35 ansitzend gelagert sind, wie dies anhand 4F skizziert ist. Bei rahmenartigen Ausgestaltungen können solche Verbindungseinrichtungen aber auch innenseitig an Rahmenelementen einseitig gelagert angeordnet sein.In principle, however, it is also possible to provide module bodies which on the outside have a projecting axle or bearing connection as such a hinge device 36 have, so that corresponding connection means outside the module body 35 are stored ansitzend, as shown by 4F outlined. In the case of frame-like embodiments, however, such connection devices can also be arranged on one side on frame elements on the inside.

Dargestellt sind rahmenartig aufgebaute Verbindungseinrichtungen 16 aus zwei zueinander parallel verlaufenden Platten, welche an ihren äußeren Endabschnitten durch die jeweiligen Koppeleinrichtungen 20, 21 miteinander fest verbunden sind. Anstelle dessen können auch vollprofilförmige Stäbe oder sonstige Ausgestaltungen eingesetzt werden.Shown are frame-like connection devices 16 of two mutually parallel plates, which at their outer end portions through the respective coupling devices 20 . 21 are firmly connected to each other. Instead, fully profiled rods or other configurations can be used.

Anstelle eines oder mehrerer Antriebe an einem einzelnen Modulkörper 17, welcher als Antriebsmodul 22 am Anfang oder am Ende des Arms 13 angeordnet ist, können derartige oder zusätzliche Antriebsmodule 22 auch an beliebigen weiteren Positionen innerhalb des Arms 13 angeordnet sein. Dadurch lassen sich dann Verschwenkungen des Arms 13 nicht nur in 'C'-Form ermöglichen. Prinzipiell können die insbesondere drei Verschwenkantriebe auch verteilt auf verschiedene derartige Module sein und müssen nicht zwingend alle drei am selben Modulkörper 17 angeordnet sein. Anstelle der elektrischen Antriebe am Grundkörper können auch Antriebe außerhalb des eigentlichen Arms 13 angeordnet sein und mit beispielsweise Gestängen oder Hydraulikanordnungen mit jeweils einer der Gliederkette 24–26 verbunden sein.Instead of one or more drives on a single module body 17 , which as a drive module 22 at the beginning or end of the arm 13 can be arranged, such or additional drive modules 22 also at any other positions within the arm 13 be arranged. This then allows pivoting of the arm 13 not just in 'C' form. In principle, the particular three pivoting drives can also be distributed to different such modules and not necessarily all three on the same module body 17 be arranged. Instead of the electric drives on the body can also drives outside of the actual arm 13 be arranged and with, for example, linkages or hydraulic arrangements with one of the link chain 24 - 26 be connected.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1111: erster Endabschnittfirst end section
1212: zweiter Endabschnittsecond end section
1313: Armpoor
1414: erste Modulefirst modules
1515: zweite Modulesecond modules
1616: Verbindungseinrichtungenconnecting devices
1717: Modulkörpermodule body
1818: Gelenkeinrichtungjoint device
1919: DurchtrittsöffnungThrough opening
2020: erste Koppeleinrichtungfirst coupling device
2121: zweite Koppeleinrichtungsecond coupling device
2222: Antriebsmoduldrive module
2323: Verschwenkantriebpivot drive
2424: erste Gliederkettefirst link chain
2525: zweite Gliederkettesecond link chain
2626: dritte Gliederkettethird link chain
2727: schräg verlaufender Bereichsloping area
2828: DurchführungsöffnungDuct opening
2929: WerkzeugTool
3030: Antriebswellendrive shafts
31–3531-35: Modulkörpermodule body
3636: Gelenkeinrichtungjoint device
XX: zentrale Längsachsecentral longitudinal axis
X'X ': Längsachse in 14 parallel zur zentralen LängsachseLongitudinal axis in 14 parallel to the central longitudinal axis
X''X '': Längsachse in 15 parallel zur zentralen LängsachseLongitudinal axis in 15 parallel to the central longitudinal axis
αα: erster Winkel gegenüber Längsachse Xfirst angle with respect to longitudinal axis X
ββ: zweiter Winkel gegenüber Längsachse Xsecond angle with respect to longitudinal axis X.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2243994 A1 [0002]
WO 2011/104038 A1 [0003]

Claims

Robot arm module ( 14 . 15 ) for a robot arm ( 13 ) with - a module body ( 17 ), - at least three articulation devices ( 18 ) on the module body ( 17 ), - at least three connecting devices ( 16 ) by means of one of the joint devices ( 18 ) pivotable on the module body ( 17 ), and - coupling devices ( 20 . 21 ) for pivotally coupling the connecting devices ( 16 ) to such a connection device ( 16 ) of an adjacent module body ( 17 ) or an adjacent drive module ( 21 ), Each of the connecting devices ( 16 ) two mutually spaced such coupling devices ( 20 . 21 ) and wherein each of the hinge devices ( 18 ) between two such mutually spaced coupling devices ( 20 . 21 ) is arranged.

Module according to claim 1, wherein - in a basic position a first such module body ( 17 ) of a first module ( 14 ) along a longitudinal axis (X) parallel to a second such module body ( 17 ) of a second module ( 15 ), - the connecting devices ( 16 ) in the module body ( 17 ) of the first module ( 14 ) are mounted pivotably at a first angle (α) with respect to an axis at least parallel to its longitudinal axis (X '), and 16 ) in the module body ( 17 ) of the second module ( 15 ) are pivotally mounted at a second angle (β) with respect to the longitudinal axis (X '') thereof, - wherein the first angle (α) and the second angle (β) with respect to their longitudinal axes (X ', X'') in mutually different directions are inclined.

Module according to Claim 1 or 2, in which a first such coupling device ( 20 ) at an end portion of such a connection device ( 16 ) is mounted or formed and in which a second such coupling device ( 21 ) is mounted or formed at an opposite end portion and as a counter-coupling device to a second such coupling device ( 21 ) is configured.

Module according to any preceding claim, wherein on the module body ( 17 ) at least one pivoting drive ( 23 ) is arranged for pivoting a associated therewith the connecting means or fixed, in particular three pivoting drives ( 23 ) are arranged or fixed, and each such pivoting drive ( 23 ) with one of the connecting devices ( 16 ) is connected or coupled.

Module according to any preceding claim, wherein the hinge means ( 18 ) along star-shaped arranged tracks in the module body ( 17 ) and the hinge devices ( 18 ) the connecting devices ( 16 Store for pivoting along a circular path arranged.

Module according to any preceding claim, wherein the hinge means ( 18 ) the connecting devices ( 16 ) in through the module body ( 17 ) passing through openings ( 19 ) to store.

Module according to any preceding claim, in which the module body ( 17 ) at least one implementation opening ( 28 ) passes through.

Module according to any preceding claim, in which the coupling devices ( 20 . 21 ) are designed for twisting and / or giving away by at least two axes.

Robotic arm ( 13 ) with at least one module according to any preceding claim, in particular with a plurality of modules ( 14 . 15 . 22 ) according to any preceding claim.

Robotic arm ( 13 ) according to claim 9, wherein at least one such module is used as a drive module ( 22 ) is formed and such a drive module or more such drive modules ( 22 ) of end portions of the arm ( 13 ) is arranged at a distance.

Robot arm or device with a robot arm ( 13 ) according to claim 10 or 11 and with a control device for controlling pivoting drives ( 23 ) on the at least one drive module ( 22 ).

Robotic arm ( 13 ) according to one of claims 9 to 11, in which a module arranged between other modules or adjacent to an end module is fixed, in particular rigidly connected to an external stationary component in the vicinity of the robot arm.