WO2006012919A1 - Robot kit for an autonomous mobile robot and robot assembled by means of said kit - Google Patents
Robot kit for an autonomous mobile robot and robot assembled by means of said kit Download PDFInfo
- Publication number
- WO2006012919A1 WO2006012919A1 PCT/EP2004/014182 EP2004014182W WO2006012919A1 WO 2006012919 A1 WO2006012919 A1 WO 2006012919A1 EP 2004014182 W EP2004014182 W EP 2004014182W WO 2006012919 A1 WO2006012919 A1 WO 2006012919A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- robot
- base plate
- bores
- kit according
- plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63H—TOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
- A63H11/00—Self-movable toy figures
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63H—TOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
- A63H17/00—Toy vehicles, e.g. with self-drive; ; Cranes, winches or the like; Accessories therefor
- A63H17/002—Toy vehicles, e.g. with self-drive; ; Cranes, winches or the like; Accessories therefor made of parts to be assembled
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63H—TOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
- A63H33/00—Other toys
- A63H33/04—Building blocks, strips, or similar building parts
- A63H33/042—Mechanical, electrical, optical, pneumatic or hydraulic arrangements; Motors
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63H—TOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
- A63H17/00—Toy vehicles, e.g. with self-drive; ; Cranes, winches or the like; Accessories therefor
- A63H17/26—Details; Accessories
- A63H17/262—Chassis; Wheel mountings; Wheels; Axles; Suspensions; Fitting body portions to chassis
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63H—TOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
- A63H33/00—Other toys
- A63H33/04—Building blocks, strips, or similar building parts
- A63H33/10—Building blocks, strips, or similar building parts to be assembled by means of additional non-adhesive elements
- A63H33/107—Building blocks, strips, or similar building parts to be assembled by means of additional non-adhesive elements using screws, bolts, nails, rivets, clamps
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63H—TOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
- A63H33/00—Other toys
- A63H33/04—Building blocks, strips, or similar building parts
- A63H33/10—Building blocks, strips, or similar building parts to be assembled by means of additional non-adhesive elements
- A63H33/12—Perforated strips or the like assembled by rods, bolts, or the like
Definitions
- the invention relates to a robot kit or a robot assembly system for the construction of an autonomous, mobile, that is to say the movement in different spatial directions by its own drive force and drive control powerful robot and a constructed from such a kit robot.
- the object of the present invention is therefore to A robot kit or a corresponding Baukasten ⁇ system to make available, which is designed as a modular system so that in the most cost-effective, simple and open, ie flexible way individual components are modular to a robot can be joined together.
- Basis of the robot kit according to the invention forms a preferably made of metal base plate, which has threaded holes and / or guide holes (without thread). With the help of preferably also metallic support elements or Be ⁇ fastening elements, such as spacers, various basic components can be attached to the base plate.
- the fastening is preferably carried out by screwing to the base plate (via the threaded bores) or by performing a section of a retaining element or fastening element through the guide bore and subsequently fastening the element.
- a robot kit according to the invention has as basic components at least wheel elements, in particular wheels, rollers or rollers, a drive device or a motor, a sensor and a control device.
- the sensor is used to detect the position of the robot and / or to record the distance between see the robot or sensor and an obstacle object located in the measuring direction.
- the control device With the control device, the drive device can then be controlled as a function of sensor signals.
- infrared distance sensors or corresponding ultrasonic sensors are used as sensors.
- the sensors advantageously operate in pulse mode.
- the control device may include a programmable controller. It is then possible with a programming language such as Basic, Java, Pascal, C or C ++ to develop a program on a personal computer and to load this with appropriate interface devices or Downloadrait on the controller. The program is then used for autonomous control of the robot constructed or assembled using the robot kit.
- a programming language such as Basic, Java, Pascal, C or C ++
- the robot kit or the robot assembled therefrom advantageously has two drive wheels which can be connected or connected to the base plate and which can be arranged or connected to the base plate in such a way that they have a common axis of rotation and which in each case depend on one Motor can be driven or become (differential drive).
- the two drive wheels are then not steerable in the case of a finished robot, ie fixed on the baseplate so that the common axis of rotation is in a fixed spatial relationship to the baseplate.
- the robot then has a third wheel outside the axis of rotation in the form of a freely movable support wheel.
- On the side opposite to the wheels or above the base plate several sensors are mounted on the base plate with the aid of holding elements. sensors and the control device arranged.
- These distance sensors measure the distance of the respective sensor from an obstacle object arranged in the surroundings of the robot and are arranged such that the measurement can take place in different spatial directions.
- the control device can now be programmed so that in the direction of travel of the robot or in a certain, centered around the adoptedrich ⁇ direction angle range (eg 45 °) obstacles or their removal are detected by the sensors and falls below a bestimm ⁇ th distance value the differential drive is controlled such that the robot independently evades the corresponding obstacle by driving only one of the drive wheels with the aid of the associated motor and temporarily setting the drive of the other drive wheel or setting different engine speeds (differential drive) ,
- the kit allows in particular by the use of the base plate described a simple, modular design of a robot, the individual elements or basic blocks are freely combinable or can be arranged in different relati ⁇ ven positions to each other.
- the kit or the robot makes it possible in a simple manner to charge a control program developed on the PC for the autonomous drive of the robot as a function of signals from the sensor elements.
- the robot can thus virtually any tasks to be performed or
- the motivation to learn a programming language can be considerably increased by not only observing program sequences on the screen but also by making the program sequence playful based on the movement or reaction of a technical device Way can be visualized.
- a robotic kit and its individual components (baseplate, base modules, and support members) as well as a correspondingly constructed robot may be embodied or used in accordance with the present invention as described in any of the following examples.
- baseplate, base modules, and support members as well as a correspondingly constructed robot may be embodied or used in accordance with the present invention as described in any of the following examples.
- identical reference numerals used In the individual figures were ⁇ the same or corresponding components identical reference numerals used.
- FIG. 2 shows a spacer
- FIG. 3 shows a further spacer or a spacer.
- FIG. 4 shows a wheel element holder.
- FIG. 5 shows an oval sensor holder
- FIG. 6 shows a further sensor holder in the form of a sensor base holder.
- FIG. 7 shows a motor holder
- FIG. 8 shows a holding element in the form of a drive connection.
- FIG. 9 shows the top view of a controller board of a control device.
- FIG. 10 shows a perspective view of a robot composed of a robot kit according to the invention.
- FIG. 1 shows a one-piece metal base plate 1.
- FIG. 1A shows a plan view of the base plate or a view in the direction of the perpendicular to the plate plane.
- FIG. 1B shows a section through the base plate in a sectional plane perpendicular to the plane of the plate in the area BB.
- Figure IC shows a corresponding section in the area CC.
- Figure ID shows a perspective view of the base plate 1.
- the square plate in the plane of the base has a size of 100 x 100 x 5 mm (length x width x height).
- the plate has along each outer edge be ⁇ adjacent to these and over the entire circumference of the base plate 1 at regular intervals an ⁇ arranged guide holes Ia.
- this series of guide holes Ia a series of M6 threaded holes Ib is arranged parallel thereto.
- the series of Wind holes Ib also has no gap or missing hole.
- the two rows of Directors ⁇ holes Ia (outside) and tapped holes Ib (inside) have the form of two concentrically arranged squares or square frame.
- threaded bores Ib Within the row of threaded bores Ib, further threaded bores Ib are arranged: their arrangement corresponds to a further three concentrically arranged square-frame-shaped rows of threaded bores, the threaded bores of the outermost of these three rows not being arranged at regular intervals or with gaps are, so that a total of six equally large, each two missing holes comprehensive web portions Ic are formed.
- the guide holes Ia are designed in their diameter so that they can accommodate a M6 thread.
- the corresponding minimum distance for the outermost row of threaded bores Ib is also identical for each threaded hole in this row and denoted by d 2 .
- the guide bores 1a are arranged along the entire circumference of the base plate. As described, a total of 52 threaded bores Ib are arranged toward the center or center of gravity of the base plate 1.
- a first subset or series of threaded bores Ib is likewise arranged along the base plate edges and parallel to them within the guide bores 1a.
- a further subset of threaded bores is arranged in a double-cross-shaped manner such that a total of six free surfaces Ic are formed, which have no bores.
- Basic components can be screwed tightly via the individual guide bores 1a or threaded bores 1b, preferably with the aid of retaining elements which either have M6 external threads or can be passed through the individual bores and which are then fastened on one side or on both sides with the aid of Fastening elements such as nuts can be fastened.
- FIG. 2 shows a one-piece spacer 7 for fastening a base module, in particular the one shown in FIG.
- FIG. 2A shows a sectional view in a sectional plane encompassing the central axis Z
- FIG. 2B shows a perspective view.
- This spacer is rotationally symmetrical about the central axis Z builds up and has a total of three cylindrical, anein ⁇ other adjacent arranged portions 7a, 7b and 7c.
- the holder is manufactured in one piece from metal (this also applies to the other components shown in FIGS. 3 to 8).
- the first section 7a represents an M6 external thread.
- the adjoining section Section 7b has a larger diameter perpendicular to the central axis Z, so that the holder with the external thread 7a can be screwed into a threaded bore of the Grund ⁇ plate 1, that the boundary plane G between the male thread part 7a and the Ab ⁇ section 7b directly abuts the surface of the Grund ⁇ plate.
- the section 7c which here has the same outer diameter as the M6 external thread 7a, is provided in the direction of the central axis Z with a rotationally symmetrical about this central axis Z arranged M3 internal thread 7d.
- the Abstands ⁇ shown holder thus serves as a converter or translator of M6 threads on M3 thread.
- FIG. 3 shows a further spacer in the form of a spacer element 8.
- FIG. 3A shows a sectional view in a plane which comprises the central axis Z.
- FIG. 3B shows a perspective view.
- the holder 8 is designed as a hollow cylinder with the cylinder wall 8a and the passage 8b. Through the passage 8b, an M6 external thread can be made in the direction of the symmetry axis Z.
- FIG. 4A shows a first sectional view in a plane perpendicular to the narrow sides of the holder 9
- FIG. 4B shows a second sectional view in a plane perpendicular to the first sectional plane (in the direction BB)
- FIG. 4C shows a perspective view.
- the guide roller holder 9 is designed in the form of a cuboid, which has 3 M6 threaded holes 9b in the direction of its narrow side. Alternatively, however, three guide holes can be used which are suitable for carrying out an M6 external thread (this applies analogously). log also for the other holes shown in FIGS. 2 to 8).
- the threaded holes 9b are mounted so that their central axes form a triangle in a plane perpendicular to the narrow sides of the holder (FIG. 9A).
- the two holes of the short triangle side have, with respect to their central axes, a distance of 10 mm.
- the minimum distance of the central axis of the third hole to a plane through the central axes of the other two threaded holes is 15 mm.
- Figure 5 shows a flat oval sensor holder 10.
- Figure 5A shows a section in the central plane perpendicular to the narrow sides of the holder by the holder.
- FIG. 5B shows a section in the central plane perpendicular thereto and perpendicular to the longitudinal direction L of the holder.
- FIG. 5C shows a perspective view of the sensor holder 10.
- This holder 10 has two first guide bores 10b and 10b2 in the direction of its narrow sides. These are suitable for the passage of M3 threads and are arranged parallel to one another and at the two outer ends (viewed in the longitudinal direction L) of the holder.
- Perpendicular to the bushings 10b and to the longitudinal direction L the holder has a further, centrally arranged bushing or guide bore 10c. This is suitable for the implementation of an M6 thread.
- the two arranged perpendicular to the narrow sides, relievelie ⁇ ing, oval main surfaces of the sensor holder 10 are designated 10dl and 10d2.
- FIG. 6 shows a further holding element 11, which is formed in the basic holder for holding a sensor with the aid of the spacer shown in FIG. 3 and the sensor holder shown in FIG.
- the sensor base holder 11 is a flat cuboid with the two opposite main surfaces (senk ⁇ right to the narrow sides) IIa formed.
- FIG. 6A shows a plan view of one of these main surfaces IIa.
- FIG. 6B shows a plan view of the narrow side IIb perpendicular to the main surfaces IIa.
- Figure 6C shows a perspective view.
- the sensor base holder 11 has three bores 11c perpendicular to the main surfaces IIa (M6 threaded bores). These are arranged in the form of an equilateral triangle.
- FIG. 7 shows a metal motor holder 12.
- the latter is in the form of a flat cuboid with opposing main surfaces 12al and 12a2 (perpendicular to the narrow sides), opposite longitudinal sides.
- FIG. 12A shows a plan view in the direction perpendicular to the main surfaces 12a.
- FIG. 12B shows a plan view of the longitudinal narrow sides 12f.
- FIG. 12C shows an overview of the transverse narrow sides 12g.
- Figure 12D shows a perspective view.
- the motor holder 12 has two at the two ends of the longitudinal narrow sides 12f perpendicular to these guided through the cuboid M ⁇ threaded holes 12bl and 12b2. Perpendicular to the main surfaces 12a is centered by the cuboid a cylindrical opening 12c out. In the direction of its cylinder axis Z, this has two sections of different diameter.
- a region of smaller diameter 12d which extends from the one main surface in the direction of the other main surface over approximately 1/5 of the cuboid expansion, and adjacent to it a region of larger diameter.
- a total of four bores 12e are arranged in the axial direction perpendicular to the main axis. Surfaces 12a arranged.
- two bores 12e lying opposite one another in relation to the center of gravity of the motor holder 12 are offset against the plane E passing through the center of gravity and arranged parallel to the longitudinal side surfaces 12f, such that a motor with eccentric drive axis surrounds the cylinder axis Z
- the implementation 12c can be arranged rotated such that its eccentric drive axis can be arranged as low as possible with respect to the center of gravity of the robot.
- FIG. 8 shows a holding element designed as a drive connecting element 13.
- This consists of a rotationally symmetrical basic body (rotation axis Z) with two cylindrical sections 13a and 13b of different diameters.
- rotation axis Z rotationally symmetrical basic body
- 13a and 13b cylindrical sections
- an M6 internal thread 13c is introduced rotationally symmetrically about the central axis of the cylinder.
- a bore 13d for receiving the
- the bore 13d and the thread 13e are perpendicular to each other.
- the bore 13e extends in the direction of the cylinder center axis Z and symmetrically about it.
- the bore 13e extends from the cylinder jacket surface in the direction of the cylinder axis of symmetry into the bore 13d.
- a wheel can be attached, which can then be fixed by an M ⁇ screw which can be screwed into the thread 13c.
- FIG. 9 shows a control device designed as a controller for controlling the drive devices or motors 3 of a robot as a function of signals which are received by sensors 4.
- the controller has a board 5, which in Supervision is shown.
- the board 5 is subdivided into two sections 5o and 5u.
- Section 5o is formed as an input-output area.
- Section 5u is designed as a user interface area.
- a total of four scanners 5b are arranged in a row parallel to the outer edge 5d of the board 5.
- These buttons are basically freely programmable.
- each push-button 5b is assigned a light-emitting diode (likewise arranged in the user interface area and provided with the reference 5c).
- the switching status of the key can be displayed via the freely programmable LED.
- the controller or the board has 32 pins which can be assigned as input or output. Six pins are provided for two motor outputs 5e each with three pins (two pins determine the direction of rotation of the motor, one pin is provided for the speed clock).
- the controller also has four pins as digital inputs 5f and four pins as analog inputs 5g. Infrared sensors 4 (not shown) are connected to the analog inputs here. Eight additional pins serve as switching outputs.
- Four pins are designed as push-button inputs for the buttons 5b and four pins as LED outputs for the LEDs 5c.
- Two pins serve as extension outputs, eg as bus, here as I 2 C bus extension outputs 5 d, via which a further board or an EPROM can be connected.
- the controller also has a power supply (5V) as well as drivers for the motor outputs (applied battery voltage, 7 - 12 V).
- an interface connector 5h for connecting a PC can be seen with the aid of a download cable.
- bores 5a for receiving an M3 threaded screw for screwing the printed circuit board to the section 7c of the drawing. Standstill 7 in Figure 2.
- a connection 5i for the accumulator for Energyver ⁇ supply and an LED, which indicates the operating state (power LED 5j).
- FIG. 10 shows a robot which has been constructed and screwed from the base plate 1 and the basic components of a described robot kit.
- Below the base plate 1 there are two motors 3a, 3b (not visible), which are connected via motor holders 12 to the two drive wheels 2al and 2a2.
- a total of three infrared distance sensors 4a, 4b, 4c are arranged with the aid of the sensor base holder 11, the spacers 8 and the sensor holder 10.
- the sensors 4 are in the direction of travel, i. with respect to the drive axle of the wheels 2al, 2a2 seen in the base plate plane, arranged in front of the drive axle.
- a freely movable or rotatable support wheel (not shown) is arranged below the base plate 1 behind the drive axle.
- controller board 5 which is arranged above the base plate 1 and at a distance therefrom with the aid of the spacers 7 (not shown).
- spacers 7 not shown.
- a battery pack 6 is also arranged on the board.
- the three sensors 4 are connected to the controller 5 via three of the four analog inputs.
- the middle sensor 4b makes it possible to determine distances to obstacles in the direction of travel (direction perpendicular to the drive axis in the baseplate plane).
- the outer sensors 4a and 4c are slightly inclined against this direction, so that they can determine the distance to obstacles, which appear in the direction of travel half-right or half-left. If the If an obstacle to the sensor detecting it has a specific value, a signal is transmitted by the sensor 4 to the controller, which momentarily causes one of the motors 3a, b to stop its operation, so that due to the further operation of the other motor, the robot changes its direction of travel and thus evades the obstacle (differential drive).
- the controller can also be programmed to different reactions via the PC interface (free programmability).
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
Roboterbausatz für einen autonomen mobilen Roboter und mit Hilfe dieses Bausatzes konstruierter Roboter Robot kit for an autonomous mobile robot and robot constructed using this kit
Die Erfindung betrifft einen Roboterbausatz bzw. ein Roboterbaukastensystem zur Konstruktion eines autono¬ men, mobilen, das heißt der Fortbewegung in unter¬ schiedliche Raumrichtungen durch eigene Antriebskraft und Antriebssteuerung mächtigen Roboters sowie einen aus einem solchen Bausatz konstruierten Roboter.The invention relates to a robot kit or a robot assembly system for the construction of an autonomous, mobile, that is to say the movement in different spatial directions by its own drive force and drive control powerful robot and a constructed from such a kit robot.
Autonome mobile Roboter eignen sich hervorragend für den Einsatz in der Ausbildung und Lehre. Ein solcher Einsatz scheitert jedoch meist aufgrund der fehlenden Verfügbarkeit kostengünstiger, aber offener flexibler Systeme. Am oberen Ende des Spielzeugmarktes reicht die Funktionalität für interessante Aufgaben nicht aus, während kommerzielle professionelle Systeme schwer zu beschaffen und zu teuer sind.Autonomous mobile robots are ideal for use in education and teaching. However, such use usually fails due to the lack of availability of cost-effective but open flexible systems. At the top end of the toy market, functionality is not enough for interesting tasks, while commercial professional systems are difficult to obtain and expensive.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ei- nen Roboterbausatz bzw. ein entsprechendes Baukasten¬ system zur Verfügung zu stellen, welches als modula- res System so ausgestaltet ist, dass auf möglichst kostengünstige, einfache und offene, d.h. flexible Art und Weise einzelne Bauteile modular zu einem Ro¬ boter zusammenfügbar sind. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es darüberhinaus, einen entsprechend modular aus einzelnen Bauelementen aufgebauten Robo¬ ter zur Verfügung zu stellen.The object of the present invention is therefore to A robot kit or a corresponding Baukasten¬ system to make available, which is designed as a modular system so that in the most cost-effective, simple and open, ie flexible way individual components are modular to a robot can be joined together. In addition, it is an object of the present invention to make available a robot which is constructed correspondingly modularly from individual components.
Die vorliegende Aufgabe wird gelöst durch einen Robo¬ terbausatz gemäß Anspruch 1, Grundplatten nach den Ansprüchen 32 und 40 sowie einen Roboter gemäß An¬ spruch 41. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen beschrieben.The present object is achieved by a robot kit according to claim 1, base plates according to claims 32 and 40 and a robot according to claim 41. Advantageous embodiments are described in the respective dependent claims.
Basis des erfindungsgemäßen Roboterbausatzes bildet eine vorzugsweise aus Metall gefertigte Grundplatte, welche Gewindebohrungen und/oder Führungsbohrungen (ohne Gewinde) aufweist. Mit Hilfe von vorzugsweise ebenfalls metallischen Halterungselementen bzw. Be¬ festigungselementen, beispielsweise Abstandshaltern, können verschiedene Basisbausteine an der Grundplatte befestigt werden. Die Befestigung erfolgt vorzugswei- se durch Verschrauben mit der Grundplatte (über die Gewindebohrungen) oder durch Durchführen eines Ab¬ schnitts eines Halterungselementes bzw. Befestigungs¬ elementes durch die Führungsbohrung und anschließen¬ des Festschrauben des Elementes.Basis of the robot kit according to the invention forms a preferably made of metal base plate, which has threaded holes and / or guide holes (without thread). With the help of preferably also metallic support elements or Be¬ fastening elements, such as spacers, various basic components can be attached to the base plate. The fastening is preferably carried out by screwing to the base plate (via the threaded bores) or by performing a section of a retaining element or fastening element through the guide bore and subsequently fastening the element.
Ein erfindungsgemäßer Roboterbausatz weist als Basis¬ bausteine zumindest Radelemente, insbesondere Räder, Walzen oder Rollen, eine Antriebsvorrichtung bzw. ei¬ nen Motor, einen Sensor und eine Steuerungsvorrich- tung auf. Der Sensor dient zur Positionserfassung des Roboters und/oder zur Erfassung des Abstandes zwi- sehen dem Roboter bzw. Sensor und einem in Messrich¬ tung gelegenen Hindernisobjektes. Mit der Steuerungs¬ vorrichtung kann dann die Antriebsvorrichtung in Ab¬ hängigkeit von Sensorsignalen gesteuert werden.A robot kit according to the invention has as basic components at least wheel elements, in particular wheels, rollers or rollers, a drive device or a motor, a sensor and a control device. The sensor is used to detect the position of the robot and / or to record the distance between see the robot or sensor and an obstacle object located in the measuring direction. With the control device, the drive device can then be controlled as a function of sensor signals.
In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform werden als Sensoren Infrarot-Abstandssensoren oder entsprechende Ultraschallsensoren eingesetzt. Die Sensoren arbeiten hierbei vorteilhafterweise im Pulsbetrieb.In an advantageous embodiment, infrared distance sensors or corresponding ultrasonic sensors are used as sensors. The sensors advantageously operate in pulse mode.
Die Steuerungsvorrichtung kann einen programmierbaren Controller aufweisen. Es ist dann möglich, mit einer Programmiersprache, wie beispielsweise Basic, Java, Pascal, C oder C++ ein Programm an einem Personal Computer zu entwickeln und dieses mit entsprechenden Interface-Vorrichtungen bzw. Downloadkabeln auf den Controller zu laden. Das Programm dient dann der au¬ tonomen Steuerung des mit Hilfe des Roboterbausatzes konstruierten bzw. assemblierten Roboters.The control device may include a programmable controller. It is then possible with a programming language such as Basic, Java, Pascal, C or C ++ to develop a program on a personal computer and to load this with appropriate interface devices or Downloadkabel on the controller. The program is then used for autonomous control of the robot constructed or assembled using the robot kit.
Der Roboterbausatz bzw. der aus ihm zusammengefügte Roboter weist vorteilhafterweise zwei mit der Grund¬ platte verbindbare bzw. verbundene Antriebsräder 'auf, welche so angeordnet werden können bzw.. mit der Grundplatte verbunden sind, dass sie eine gemeinsame Drehachse aufweisen und welche jeweils von einem Mo¬ tor angetrieben werden können bzw. werden (Differen- zialantrieb) . Die beiden Antriebsräder sind beim fer¬ tig konstruierten Roboter dann nicht lenkbar, d.h. so an der Grundplatte fixiert, dass die gemeinsame Dreh¬ achse in fester räumlicher Beziehung zur Grundplatte steht. Der Roboter weist dann außerhalb der Drehachse ein drittes Rad in Form eines frei beweglichen Stütz¬ rades auf. Auf der den Rädern gegenüberliegenden Sei- te bzw. oberhalb der Grundplatte sind auf der Grund¬ platte mit Hilfe von Halterungselementen mehrere Sen- soren sowie die Steuerungsvorrichtung angeordnet. Diese Abstandssensoren messen den Abstand des jewei¬ ligen Sensors von einem in der Umgebung des Roboters angeordneten Hindernisobjektes und sind so angeord- net, dass die Messung in unterschiedliche Raumrich¬ tungen erfolgen kann. Die Steuerungsvorrichtung kann nun so programmiert werden, dass in Fahrtrichtung des Roboters bzw. in einem bestimmten, um die Fahrtrich¬ tung zentrierten Winkelbereich (z.B. 45°) liegende Hindernisse bzw. deren Entfernung von den Sensoren erfasst werden und bei Unterschreitung eines bestimm¬ ten Abstandswertes der Differentialantrieb so gesteu¬ ert wird, dass der Roboter dem entsprechenden Hinder¬ nis selbständig ausweicht, indem er nur eines der An- triebsräder mit Hilfe des zugehörigen Motors antreibt und den Antrieb des anderen Antriebsrades kurzzeitig einstellt oder unterschiedliche Motorgeschwindigkei¬ ten einstellt (Differentialantrieb) .The robot kit or the robot assembled therefrom advantageously has two drive wheels which can be connected or connected to the base plate and which can be arranged or connected to the base plate in such a way that they have a common axis of rotation and which in each case depend on one Motor can be driven or become (differential drive). The two drive wheels are then not steerable in the case of a finished robot, ie fixed on the baseplate so that the common axis of rotation is in a fixed spatial relationship to the baseplate. The robot then has a third wheel outside the axis of rotation in the form of a freely movable support wheel. On the side opposite to the wheels or above the base plate, several sensors are mounted on the base plate with the aid of holding elements. sensors and the control device arranged. These distance sensors measure the distance of the respective sensor from an obstacle object arranged in the surroundings of the robot and are arranged such that the measurement can take place in different spatial directions. The control device can now be programmed so that in the direction of travel of the robot or in a certain, centered around the Fahrtrich¬ direction angle range (eg 45 °) obstacles or their removal are detected by the sensors and falls below a bestimm¬ th distance value the differential drive is controlled such that the robot independently evades the corresponding obstacle by driving only one of the drive wheels with the aid of the associated motor and temporarily setting the drive of the other drive wheel or setting different engine speeds (differential drive) ,
Ein erfindungsgemäßer Roboterbausatz bzw. ein mitAn inventive robot kit or with a
Hilfe eines solchen Roboterbausatzes gebauter Roboter weise eine Reihe von Vorteilen auf:The help of such a robotic kit built robot has a number of advantages:
• Der Bausatz erlaubt insbesondere durch die Ver- Wendung der beschriebenen Grundplatte eine ein¬ fache, modulare Gestaltung eines Roboters, wobei die einzelnen Elemente bzw. Basisbausteine frei kombinierbar bzw. in unterschiedlichsten relati¬ ven Positionen zueinander anordenbar sind. • Der Bausatz bzw. der Roboter ermöglicht auf ein¬ fache Art und Weise das Aufladen eines am PC entwickelten Steuerprogramms für den autonomen Antrieb des Roboters in Abhängigkeit von Signa¬ len der Sensorelemente. Dem Roboter können somit praktisch beliebige auszuführende Aufgaben oderThe kit allows in particular by the use of the base plate described a simple, modular design of a robot, the individual elements or basic blocks are freely combinable or can be arranged in different relati¬ ven positions to each other. The kit or the robot makes it possible in a simple manner to charge a control program developed on the PC for the autonomous drive of the robot as a function of signals from the sensor elements. The robot can thus virtually any tasks to be performed or
Funktionsabläufe einprogrammiert werden. Die Re- aktion des Roboters ist somit nicht fest vorge¬ geben, sondern in weiten Grenzen variierbar.Functional sequences are programmed. The re- The action of the robot is thus not fixed but can be varied within wide limits.
• Insbesondere im Lehr- oder Ausbildungsbereich kann die Motivation, eine Programmiersprache zu erlernen, dadurch erheblich gesteigert werden, dass nicht nur Programmabläufe am Bildschirm be¬ obachtet werden können, sondern dass der Pro¬ grammablauf anhand der Bewegung bzw. Reaktion einer technischen Vorrichtung auf spielerische Art und Weise visualisiert werden kann.Particularly in the field of teaching or education, the motivation to learn a programming language can be considerably increased by not only observing program sequences on the screen but also by making the program sequence playful based on the movement or reaction of a technical device Way can be visualized.
• Es ist jedoch auch denkbar, einen erfindungsge¬ mäßen Roboterbausatz bzw. Roboter im Consumer- bzw. Spielwarenbereich oder auch für industriel¬ le Anwendungen (beispielsweise im Bereich der Automatisierungstechnik) einzusetzen.However, it is also conceivable to use a robot kit or robot according to the invention in the consumer or toy sector or else for industrial applications (for example in the field of automation technology).
• Wird eine entsprechende Hochsprache als Program¬ miersprache eingesetzt, so ist eine Steuerung der Reaktionen des Roboters durch einfache Pro¬ gramme bzw. Programmbefehle möglich.If a corresponding high-level language is used as the programming language, it is possible to control the reactions of the robot by means of simple programs or program instructions.
Ein Roboterbausatz und dessen einzelne Bauteile (Grundplatte, Basisbausteine und Halterungselemente) sowie ein entsprechend konstruierter Roboter können gemäß der vorliegenden Erfindung wie in einem der nachfolgenden Beispiele beschrieben, ausgeführt sein oder verwendet werden. In den einzelnen Figuren wer¬ den für dieselben oder sich entsprechende Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.A robotic kit and its individual components (baseplate, base modules, and support members) as well as a correspondingly constructed robot may be embodied or used in accordance with the present invention as described in any of the following examples. In the individual figures wer¬ the same or corresponding components identical reference numerals used.
Es zeigt Figur 1 eine Grundplatte.1 shows a base plate.
Es zeigt Figur 2 einen Abstandshalter.FIG. 2 shows a spacer.
s zeigt Figur 3 einen weiteren Abstandshalter bzw. ein Distanzstück. Es zeigt Figur 4 einen Radelementhalter.FIG. 3 shows a further spacer or a spacer. FIG. 4 shows a wheel element holder.
Es zeigt Figur 5 einen ovalen Sensorhalter.FIG. 5 shows an oval sensor holder.
Es zeigt Figur 6 einen weiteren Sensorhalter in Form eines Sensorgrundhalters.FIG. 6 shows a further sensor holder in the form of a sensor base holder.
Es zeigt Figur 7 einen Motorhalter.FIG. 7 shows a motor holder.
Es zeigt Figur 8 ein Halterungselement in Form einer Antriebsverbindung.FIG. 8 shows a holding element in the form of a drive connection.
Es zeigt Figur 9 die Aufsicht auf eine Controller- Platine einer Steuerungsvorrichtung.FIG. 9 shows the top view of a controller board of a control device.
Es zeigt Figur 10 eine perspektivische Ansicht eines aus einem erfindungsgemäßen Roboterbausatz zusammen¬ gesetzten Roboters.FIG. 10 shows a perspective view of a robot composed of a robot kit according to the invention.
Es zeigt Figur 1 eine einstückige metallene Grund¬ platte 1. Figur IA zeigt eine Aufsicht auf die Grund¬ platte bzw. eine Sicht in Richtung der Senkrechten auf die Plattenebene. Figur IB zeigt einen Schnitt durch die Grundplatte in einer Schnittebene senkrecht zur Plattenebene im Bereich B-B. Figur IC zeigt einen entsprechenden Schnitt im Bereich C-C. Figur ID zeigt eine perspektivische Ansicht der Grundplatte 1. Die in der Plattenebene quadratische Grundplatte weist eine Größe von 100 x 100 x 5 mm auf (Länge x Breite x Höhe) . Die Platte weist entlang jeder Außenkante be¬ nachbart zu diesen und über den gesamten Umfang der Grundplatte 1 in regelmäßigen Abständen lückenlos an¬ geordnete Führungsbohrungen Ia auf. Innerhalb, d.h. in Richtung zur Plattenmitte hin, dieser Reihe von Führungsbohrungen Ia ist parallel dazu eine Reihe von M6-Gewindebohrungen Ib angeordnet. Die Reihe der Ge- windebohrungen Ib weist ebenfalls keine Lücke bzw. fehlende Bohrung auf. Die beiden Reihen von Führungs¬ bohrungen Ia (außen) und Gewindebohrungen Ib (innen) haben die Form zweier ineinander konzentrisch ange- ordneter Quadrate bzw. quadratischer Rahmen. Inner¬ halb besagter Reihe von Gewindebohrungen Ib sind wei¬ tere Gewindebohrungen Ib angeordnet: Ihre Anordnung entspricht weiteren drei ineinander konzentrisch an¬ geordneter quadratrahmenförmiger Reihen von Gewinde- bohrungen, wobei die Gewindebohrungen der äußersten dieser drei Reihen nicht in regelmäßigen Abständen bzw. mit Lücken angeordnet sind, so dass insgesamt sechs gleich große, jeweils zwei fehlende Bohrungen umfassende Stegbereiche Ic ausgebildet sind. Der zentrale Bereich der Grundplatte 1 (bestehend aus den beiden inneren quadratumfangsförmigen Reihen von Ge¬ windebohrungen) weist hier insgesamt 4x4=16 Gewinde¬ bohrungen Ib auf. Die Führungsbohrungen Ia sind in ihrem Durchmesser so ausgeführt, dass sie ein M6- Gewinde aufnehmen können.FIG. 1 shows a one-piece metal base plate 1. FIG. 1A shows a plan view of the base plate or a view in the direction of the perpendicular to the plate plane. FIG. 1B shows a section through the base plate in a sectional plane perpendicular to the plane of the plate in the area BB. Figure IC shows a corresponding section in the area CC. Figure ID shows a perspective view of the base plate 1. The square plate in the plane of the base has a size of 100 x 100 x 5 mm (length x width x height). The plate has along each outer edge be¬ adjacent to these and over the entire circumference of the base plate 1 at regular intervals an¬ arranged guide holes Ia. Within, ie towards the center of the plate, this series of guide holes Ia, a series of M6 threaded holes Ib is arranged parallel thereto. The series of Wind holes Ib also has no gap or missing hole. The two rows of Führungs¬ holes Ia (outside) and tapped holes Ib (inside) have the form of two concentrically arranged squares or square frame. Within the row of threaded bores Ib, further threaded bores Ib are arranged: their arrangement corresponds to a further three concentrically arranged square-frame-shaped rows of threaded bores, the threaded bores of the outermost of these three rows not being arranged at regular intervals or with gaps are, so that a total of six equally large, each two missing holes comprehensive web portions Ic are formed. The central region of the base plate 1 (consisting of the two inner square-peripheral rows of threaded holes) here has a total of 4 × 4 = 16 threaded holes 1 b. The guide holes Ia are designed in their diameter so that they can accommodate a M6 thread.
Der minimale Abstand der Zentralachse einer Führungs¬ bohrung Ia zu der nächstliegenden Randfläche, hier mit di bezeichnet, ist für jede der Führungsbohrungen (ohne Gewinde) gleich. Der entsprechende minimale Ab¬ stand für die äußerste Reihe der Gewindebohrungen Ib ist für jede Gewindebohrung dieser Reihe ebenfalls identisch und mit d2 bezeichnet. Die zentralen Boh¬ rungsachsen zweier in einer Richtung parallel zu ei- ner Außenkante der Platte 1 benachbarter Bohrungen haben jeweils einen Abstand von d3=10 mm. Die Füh¬ rungsbohrungen Ia sind entlang des gesamten Umfangs der Grundplatte angeordnet. Zur Mitte bzw. zum Schwerpunkt der Grundplatte 1 hin sind wie beschrie- ben insgesamt 52 Gewindebohrungen Ib angeordnet. Wie beschrieben ist eine erste Teilmenge bzw. Reihe von Gewindebohrungen Ib ebenfalls längs der Grund¬ plattenkanten und parallel zu diesen innerhalb der Führungsbohrungen Ia angeordnet. Innerhalb dieser ersten Teilmenge von Gewindebohrungen Ib ist eine weitere Teilmenge von Gewindebohrungen doppelkreuz¬ förmig so angeordnet, dass insgesamt sechs Freiflä¬ chen Ic entstehen, welche keine Bohrungen aufweisen.The minimum distance between the central axis of a guide bore 1a to the nearest edge surface, here denoted by di, is the same for each of the guide bores (without thread). The corresponding minimum distance for the outermost row of threaded bores Ib is also identical for each threaded hole in this row and denoted by d 2 . The central bore axes of two bores adjacent in one direction parallel to an outer edge of the plate 1 each have a spacing of d3 = 10 mm. The guide bores 1a are arranged along the entire circumference of the base plate. As described, a total of 52 threaded bores Ib are arranged toward the center or center of gravity of the base plate 1. As described, a first subset or series of threaded bores Ib is likewise arranged along the base plate edges and parallel to them within the guide bores 1a. Within this first subset of threaded bores Ib, a further subset of threaded bores is arranged in a double-cross-shaped manner such that a total of six free surfaces Ic are formed, which have no bores.
Über die einzelnen Führungsbohrungen Ia bzw. Gewinde¬ bohrungen Ib können Basisbausteine festgeschraubt werden, vorzugsweise mit Hilfe von Halterungselemen¬ ten, welche entweder M6-Außengewinde aufweisen oder durch die einzelnen Bohrungen durchsteckbar sind und welche dann an einer Seite oder an beiden Seiten mit Hilfe von Befestigungselementen wie Schraubenmuttern befestigbar sind.Basic components can be screwed tightly via the individual guide bores 1a or threaded bores 1b, preferably with the aid of retaining elements which either have M6 external threads or can be passed through the individual bores and which are then fastened on one side or on both sides with the aid of Fastening elements such as nuts can be fastened.
Da die einzelnen Basisbausteine grundsätzlich an je- der der Führungsbohrungen oder Gewindebohrungen be¬ festigt werden können, ist eine freie Konfigurierung des Robotersystems möglich.Since the individual basic components can basically be fastened to each of the guide bores or threaded bores, free configuration of the robot system is possible.
Figur 2 zeigt einen einstückigen Abstandshalter 7 zur Befestigung eines Basisbausteins, insbesondere derFIG. 2 shows a one-piece spacer 7 for fastening a base module, in particular the one shown in FIG
Platine eines Controllers, an der Grundplatte 1. Fi¬ gur 2A zeigt eine Schnittansicht in einer die Zent¬ ralachse Z umfassenden Schnittebene, Figur 2B zeigt eine perspektivische Ansicht. Dieser Abstandshalter ist rotationssymmetrisch um die Zentralachse Z aufge¬ baut und weist insgesamt drei zylinderförmige, anein¬ ander angrenzend angeordnete Abschnitte 7a, 7b und 7c auf. Der Halter ist einstückig aus Metall gefertigt (dies gilt auch für die weiteren, in den Fig. 3 bis 8 gezeigten Bauteilen) . Der erste Abschnitt 7a stellt ein M6-Außengewinde dar. Der daran angrenzende Ab- schnitt 7b weist einen größeren Durchmesser senkrecht zur Zentralachse Z auf, so dass der Halter mit dem Außengewinde 7a so in eine Gewindebohrung der Grund¬ platte 1 eingeschraubt werden kann, dass die Grenz- ebene G zwischen dem Außengewindeteil 7a und dem Ab¬ schnitt 7b unmittelbar an der Oberfläche der Grund¬ platte anliegt. Der Abschnitt 7c, der hier denselben Außendurchmesser wie das M6-Außengewinde 7a aufweist, ist in Richtung der Zentralachse Z mit einem rotati- onssymmetrisch um diese Zentralachse Z angeordneten M3-Innengewinde 7d versehen. Der gezeigte Abstands¬ halter dient also als Umsetzer bzw. Übersetzer von M6-Gewinden auf M3-Gewinde.FIG. 2A shows a sectional view in a sectional plane encompassing the central axis Z, FIG. 2B shows a perspective view. This spacer is rotationally symmetrical about the central axis Z builds up and has a total of three cylindrical, anein¬ other adjacent arranged portions 7a, 7b and 7c. The holder is manufactured in one piece from metal (this also applies to the other components shown in FIGS. 3 to 8). The first section 7a represents an M6 external thread. The adjoining section Section 7b has a larger diameter perpendicular to the central axis Z, so that the holder with the external thread 7a can be screwed into a threaded bore of the Grund¬ plate 1, that the boundary plane G between the male thread part 7a and the Ab¬ section 7b directly abuts the surface of the Grund¬ plate. The section 7c, which here has the same outer diameter as the M6 external thread 7a, is provided in the direction of the central axis Z with a rotationally symmetrical about this central axis Z arranged M3 internal thread 7d. The Abstands¬ shown holder thus serves as a converter or translator of M6 threads on M3 thread.
Figur 3 zeigt einen weiteren Abstandshalter in Form eines Distanzelementes 8. Figur 3A zeigt eine Schnittansicht in einer Ebene, welche die Zentralach¬ se Z umfasst. Figur 3B zeigt eine perspektivische An¬ sicht. Der Halter 8 ist als Hohlzylinder mit der Zy- linderwand 8a und der Durchführung 8b ausgestaltet. Durch die Durchführung 8b kann in Richtung der Sym¬ metrieachse Z ein M6-Außengewinde durchgeführt wer¬ den.FIG. 3 shows a further spacer in the form of a spacer element 8. FIG. 3A shows a sectional view in a plane which comprises the central axis Z. FIG. 3B shows a perspective view. The holder 8 is designed as a hollow cylinder with the cylinder wall 8a and the passage 8b. Through the passage 8b, an M6 external thread can be made in the direction of the symmetry axis Z.
Figur 4 zeigt einen flachen quaderförmigen metalli¬ schen Lenkrollenhalter 9. Figur 4A zeigt eine erste Schnittansicht in einer Ebene senkrecht zu den Schmalseiten des Halters 9, Figur 4B zeigt eine zwei¬ te Schnittansicht in einer Ebene senkrecht zur ersten Schnittebene (in Richtung B-B) und Figur 4C zeigt ei¬ ne perspektivische Ansicht. Der Lenkrollenhalter 9 ist in Form eines Quaders ausgeführt, welcher in Richtung seiner Schmalseite 3 M6-Gewindebohrungen 9b aufweist. Alternativ können jedoch auch drei Füh- rungsbohrungen verwendet werden, die zur Durchführung eines M6-Außengewindes geeignet sind (dies gilt ana- log auch für die anderen in den Figuren 2 bis 8 ge¬ zeigten Bohrungen) . Die Gewindebohrungen 9b sind so angebracht, dass ihre Zentralachsen in einer Ebene senkrecht zu den Schmalseiten des Halters (Fig. 9A) ein Dreieck ausbilden. Die zwei Bohrungen der kurzen Dreiecksseite weisen, bezogen auf ihre Zentralachsen, einen Abstand von 10 mm auf. Der minimale Abstand der Zentralachse der dritten Bohrung zu einer Ebene durch die Zentralachsen der beiden anderen Gewindebohrungen beträgt 15 mm.FIG. 4A shows a first sectional view in a plane perpendicular to the narrow sides of the holder 9, FIG. 4B shows a second sectional view in a plane perpendicular to the first sectional plane (in the direction BB) and FIG FIG. 4C shows a perspective view. The guide roller holder 9 is designed in the form of a cuboid, which has 3 M6 threaded holes 9b in the direction of its narrow side. Alternatively, however, three guide holes can be used which are suitable for carrying out an M6 external thread (this applies analogously). log also for the other holes shown in FIGS. 2 to 8). The threaded holes 9b are mounted so that their central axes form a triangle in a plane perpendicular to the narrow sides of the holder (FIG. 9A). The two holes of the short triangle side have, with respect to their central axes, a distance of 10 mm. The minimum distance of the central axis of the third hole to a plane through the central axes of the other two threaded holes is 15 mm.
Figur 5 zeigt einen flachen ovalen Sensorhalter 10. Figur 5A zeigt einen Schnitt in der zentralen Ebene senkrecht zu den Schmalseiten des Halters durch den Halter. Figur 5B zeigt einen Schnitt in der Zentral¬ ebene senkrecht dazu und senkrecht zur Längsrichtung L des Halters. Figur 5C zeigt eine perspektivische Ansicht des Sensorhalters 10. Dieser Halter 10 weist in Richtung seiner Schmalseiten zwei erste Führungs- bohrungen 1ObI und 10b2 auf. Diese sind zur Durchfüh¬ rung von M3-Gewinden geeignet und parallel zueinander und an den beiden äußeren Enden (in Längsrichtung L gesehen) des Halters angeordnet. Senkrecht zu den Durchführungen 10b und zur Längsrichtung L weist der Halter eine weitere, mittig angeordnete Durchführung bzw. Führungsbohrung 10c auf. Diese ist zur Durchfüh¬ rung eines M6-Gewindes geeignet. Die beiden senkrecht zu den Schmalseiten angeordneten, sich gegenüberlie¬ genden, ovalen Hauptoberflächen des Sensorhalters 10 sind mit 10dl und 10d2 bezeichnet.Figure 5 shows a flat oval sensor holder 10. Figure 5A shows a section in the central plane perpendicular to the narrow sides of the holder by the holder. FIG. 5B shows a section in the central plane perpendicular thereto and perpendicular to the longitudinal direction L of the holder. FIG. 5C shows a perspective view of the sensor holder 10. This holder 10 has two first guide bores 10b and 10b2 in the direction of its narrow sides. These are suitable for the passage of M3 threads and are arranged parallel to one another and at the two outer ends (viewed in the longitudinal direction L) of the holder. Perpendicular to the bushings 10b and to the longitudinal direction L, the holder has a further, centrally arranged bushing or guide bore 10c. This is suitable for the implementation of an M6 thread. The two arranged perpendicular to the narrow sides, gegenüberlie¬ ing, oval main surfaces of the sensor holder 10 are designated 10dl and 10d2.
Figur 6 zeigt ein weiteres Halterungselement 11, wel¬ ches im Grundhalter zur Halterung eines Sensors mit Hilfe des in Figur 3 gezeigten Distanzstücks und des in Figur 5 gezeigten Sensorhalters ausgebildet ist. Der Sensorgrundhalter 11 ist als flacher Quader mit den zwei gegenüberliegenden Hauptoberflächen (senk¬ recht zu den Schmalseiten) IIa ausgebildet. Figur 6A zeigt eine Aufsicht auf eine dieser Hauptoberflächen IIa. Figur 6B zeigt eine Aufsicht auf die senkrecht zu den Hauptoberflächen IIa stehende Schmalseite IIb. Figur 6C zeigt eine perspektivische Ansicht. Der Sen¬ sorgrundhalter 11 weist drei Bohrungen 11c senkrecht zu den Hauptoberflächen IIa auf (M6-Gewindebohrun- gen) . Diese sind in Form eines gleichseitigen Drei- ecks angeordnet.FIG. 6 shows a further holding element 11, which is formed in the basic holder for holding a sensor with the aid of the spacer shown in FIG. 3 and the sensor holder shown in FIG. The sensor base holder 11 is a flat cuboid with the two opposite main surfaces (senk¬ right to the narrow sides) IIa formed. FIG. 6A shows a plan view of one of these main surfaces IIa. FIG. 6B shows a plan view of the narrow side IIb perpendicular to the main surfaces IIa. Figure 6C shows a perspective view. The sensor base holder 11 has three bores 11c perpendicular to the main surfaces IIa (M6 threaded bores). These are arranged in the form of an equilateral triangle.
Figur 7 zeigt einen metallenen Motorhalter 12. Dieser ist in Form eines flachen Quaders mit gegenüberlie¬ genden Hauptoberflächen 12al und 12a2 (senkrecht zu den Schmalseiten) , gegenüberliegenden Längs-FIG. 7 shows a metal motor holder 12. The latter is in the form of a flat cuboid with opposing main surfaces 12al and 12a2 (perpendicular to the narrow sides), opposite longitudinal sides.
Schmalseiten 12fl, 12f2 und gegenüberliegenden Quer- Schmalseiten 12gl, 12g2 ausgeführt. Figur 12A zeigt eine Aufsicht in Richtung senkrecht auf die Haupt¬ oberflächen 12a. Figur 12B zeigt eine Aufsicht auf die Längs-Schmalseiten 12f. Figur 12C zeigt eine Auf¬ sicht auf die Quer-Schmalseiten 12g. Figur 12D zeigt eine perspektivische Ansicht. Der Motorhalter 12 weist zwei an den beiden Enden der Längs-Schmalseiten 12f senkrecht zu diesen durch den Quader geführte Mβ- Gewindebohrungen 12bl und 12b2 auf. Senkrecht zu den Hauptoberflächen 12a ist zentriert durch den Quader eine zylinderförmige Öffnung 12c geführt. Diese weist in Richtung ihrer Zylinderachse Z zwei Abschnitte un¬ terschiedlichen Durchmessers auf. Einen Bereich ge- ringeren Durchmessers 12d, welcher sich von der einen Hauptoberfläche in Richtung zur anderen Hauptoberflä¬ che über etwa 1/5 der Quaderausdehnung erstreckt so¬ wie daran angrenzend einen Bereich größeren Durchmes¬ sers. In dem durch den Bereich geringeren Durchmes- sers ausgebildeten Ring 12d sind insgesamt vier Boh¬ rungen 12e mit Achsrichtung senkrecht zu den Haupt- Oberflächen 12a angeordnet. Jeweils zwei sich in Be¬ zug auf den Schwerpunkt des Motorhalters 12 gegenü¬ berliegende Bohrungen 12e sind so gegen die durch den Schwerpunkt führende und parallel zu den Längs- Seitenflächen 12f angeordnete Ebene E versetzt, dass ein Motor mit außerzentrischer Antriebsachse so um die Zylinderachse Z der Durchführung 12c gedreht an¬ geordnet werden kann, dass seine außerzentrische An¬ triebsachse in Bezug auf den Schwerpunkt des Roboters so niedrig wie möglich angeordnet werden kann.Narrow sides 12fl, 12f2 and opposite transverse narrow sides 12gl, 12g2 executed. FIG. 12A shows a plan view in the direction perpendicular to the main surfaces 12a. FIG. 12B shows a plan view of the longitudinal narrow sides 12f. FIG. 12C shows an overview of the transverse narrow sides 12g. Figure 12D shows a perspective view. The motor holder 12 has two at the two ends of the longitudinal narrow sides 12f perpendicular to these guided through the cuboid Mβ threaded holes 12bl and 12b2. Perpendicular to the main surfaces 12a is centered by the cuboid a cylindrical opening 12c out. In the direction of its cylinder axis Z, this has two sections of different diameter. A region of smaller diameter 12d, which extends from the one main surface in the direction of the other main surface over approximately 1/5 of the cuboid expansion, and adjacent to it a region of larger diameter. In the ring 12d, which is formed by the region of smaller diameter, a total of four bores 12e are arranged in the axial direction perpendicular to the main axis. Surfaces 12a arranged. In each case, two bores 12e lying opposite one another in relation to the center of gravity of the motor holder 12 are offset against the plane E passing through the center of gravity and arranged parallel to the longitudinal side surfaces 12f, such that a motor with eccentric drive axis surrounds the cylinder axis Z The implementation 12c can be arranged rotated such that its eccentric drive axis can be arranged as low as possible with respect to the center of gravity of the robot.
Figur 8 zeigt ein als Antriebs-Verbindungselement 13 ausgeführtes Halterungselement. Dieses besteht aus einem rotationssymmetrischen Grundkörper (Rotations- achse Z) mit zwei zylinderförmigen Abschnitten 13a und 13b unterschiedlichen Durchmessers. Im Bereich geringeren Durchmessers 13b ist ein M6-Innengewinde 13c rotationssymmetrisch um die Zylinderzentralachse eingebracht. In den Zylinderbereich größeren Durch- messers 13a ist eine Bohrung 13d (zur Aufnahme derFIG. 8 shows a holding element designed as a drive connecting element 13. This consists of a rotationally symmetrical basic body (rotation axis Z) with two cylindrical sections 13a and 13b of different diameters. In the region of smaller diameter 13b, an M6 internal thread 13c is introduced rotationally symmetrically about the central axis of the cylinder. In the cylinder region of larger diameter 13a is a bore 13d (for receiving the
Motorachse) und ein Gewinde 13e (für eine Feststell¬ schraube) eingebracht. Die Bohrung 13d und das Gewin¬ de 13e stehen senkrecht zueinander. Die Bohrung 13e erstreckt sich hierbei in Richtung der Zylinderzen- tralachse Z und symmetrisch um diese. Die Bohrung 13e erstreckt sich von der Zylindermantelfläche in Rich¬ tung der Zylindersymmetrieachse bis in die Bohrung 13d. Auf den Bereich 13b ist ein Rad aufsteckbar, welches dann durch eine in das Gewinde 13c ein- schraubbare Mβ-Schraube fixierbar ist.Motor axis) and a thread 13e (for a Feststell¬ screw) introduced. The bore 13d and the thread 13e are perpendicular to each other. In this case, the bore 13e extends in the direction of the cylinder center axis Z and symmetrically about it. The bore 13e extends from the cylinder jacket surface in the direction of the cylinder axis of symmetry into the bore 13d. On the area 13b, a wheel can be attached, which can then be fixed by an Mβ screw which can be screwed into the thread 13c.
Figur 9 zeigt eine als Controller ausgebildete Steue¬ rungsvorrichtung zur Steuerung der Antriebsvorrich¬ tungen bzw. Motoren 3 eines Roboters in Abhängigkeit von Signalen, welche von Sensoren 4 empfangen werden. Der Controller weist eine Platine 5 auf, welche in Aufsicht gezeigt ist. Die Platine 5 ist in zwei Ab¬ schnitte 5o und 5u unterteilt. Abschnitt 5o ist als Ein-Ausgabebereich ausgebildet. Abschnitt 5u ist als Benutzer-Schnittstellenbereich ausgebildet. Im Benut- zer-Schnittstellenbereich 5u sind insgesamt vier Tas¬ ter 5b in einer Reihe parallel zur Außenkante 5d der Platine 5 angeordnet. Diese Taster sind grundsätzlich frei programmierbar. Im dargestellten Fall ist jedem Taster 5b eine Leuchtdiode (ebenfalls im Benutzer- Schnittstellenbereich angeordnet und mit dem Bezugs¬ zeichen 5c versehen) zugeordnet. Über die frei pro¬ grammierbare LED kann z.B. der Schaltzustand des Tas¬ ters angezeigt werden. Der Controller bzw. die Plati¬ ne weist 32 als Ein- oder Ausgang belegbare Pins auf. Sechs Pins sind für zwei Motorausgänge 5e mit je drei Pins vorgesehen (zwei Pins bestimmen die Drehrichtung des Motors, ein Pin ist für den Geschwindigkeitstakt vorgesehen) . Der Controller weist darüberhinaus vier Pins als Digitaleingänge 5f und vier Pins als Analog- eingänge 5g auf. An den Analogeingängen sind hier Infrarotsensoren 4 (nicht gezeigt) angeschlossen. Acht weitere Pins dienen als Schaltausgänge. Vier Pins sind als Tastereingänge für die Taster 5b ausge¬ bildet sowie vier Pins als LED-Ausgänge für die LEDs 5c. Zwei Pins dienen als Erweiterungsausgänge, z.B. als Bus, hier als I2C-Bus-Erweiterungsausgänge 5d, über die eine weitere Platine oder ein EPROM ange¬ schlossen werden können. Der Controller weist darü¬ berhinaus eine Spannungsversorgung (5V) sowie Treiber für die Motorausgänge (anliegende Akku-Spannung, 7 - 12 V) auf. Darüberhinaus ist eine Interface-Steck¬ verbindung 5h zum Anschluss eines PCs (zum Übertragen von Computerprogrammen) mit Hilfe eines Download- Kabels zu sehen. Ebenfalls zu sehen sind Durchbohrun- gen 5a zur Aufnahme einer M3-Gewindeschraube zur Ver- schraubung der Platine mit dem Abschnitt 7c des Ab- standshalters 7 in Figur 2. Ebenfalls zu sehen ist ein Anschluss 5i für den Akkumulator zur Energiever¬ sorgung sowie eine LED, welche den Betriebszustand anzeigt (Power LED 5j) .FIG. 9 shows a control device designed as a controller for controlling the drive devices or motors 3 of a robot as a function of signals which are received by sensors 4. The controller has a board 5, which in Supervision is shown. The board 5 is subdivided into two sections 5o and 5u. Section 5o is formed as an input-output area. Section 5u is designed as a user interface area. In the user interface area 5u, a total of four scanners 5b are arranged in a row parallel to the outer edge 5d of the board 5. These buttons are basically freely programmable. In the case shown, each push-button 5b is assigned a light-emitting diode (likewise arranged in the user interface area and provided with the reference 5c). For example, the switching status of the key can be displayed via the freely programmable LED. The controller or the board has 32 pins which can be assigned as input or output. Six pins are provided for two motor outputs 5e each with three pins (two pins determine the direction of rotation of the motor, one pin is provided for the speed clock). The controller also has four pins as digital inputs 5f and four pins as analog inputs 5g. Infrared sensors 4 (not shown) are connected to the analog inputs here. Eight additional pins serve as switching outputs. Four pins are designed as push-button inputs for the buttons 5b and four pins as LED outputs for the LEDs 5c. Two pins serve as extension outputs, eg as bus, here as I 2 C bus extension outputs 5 d, via which a further board or an EPROM can be connected. The controller also has a power supply (5V) as well as drivers for the motor outputs (applied battery voltage, 7 - 12 V). In addition, an interface connector 5h for connecting a PC (for transmitting computer programs) can be seen with the aid of a download cable. Also shown are bores 5a for receiving an M3 threaded screw for screwing the printed circuit board to the section 7c of the drawing. Standstill 7 in Figure 2. Also shown is a connection 5i for the accumulator for Energiever¬ supply and an LED, which indicates the operating state (power LED 5j).
Figur 10 zeigt einen Roboter, welcher aus der Grund¬ platte 1 und den Basisbausteinen eines beschriebenen Roboterbausatzes aufgebaut und verschraubt wurde. Un¬ terhalb der Grundplatte 1 sind zwei Motoren 3a, 3b (nicht sichtbar) angeordnet, welche über Motorhalter 12 mit den beiden Antriebsrädern 2al und 2a2 verbun¬ den sind. Oberhalb der Grundplatte 1 sind mit Hilfe der Sensorgrundhalter 11, der Distanzstücke 8 und der Sensorhalter 10 insgesamt drei Infrarot-Abstandssen- soren 4a, 4b, 4c angeordnet. Die Sensoren 4 sind in Fahrtrichtung, d.h. in Bezug auf die Antriebsachse der Räder 2al, 2a2 in der Grundplattenebene gesehen, vor der Antriebsachse angeordnet. Hinter der An¬ triebsachse ist ein frei bewegliches bzw. drehbares Stützrad (nicht gezeigt) unterhalb der Grundplatte 1 angeordnet. Sichtbar ist desweiteren ein Abschnitt der Controller-Platine 5, welche Oberhalb der Grund¬ platte 1 und beabstandet zu dieser mit Hilfe der Ab¬ standshalter 7 (nicht gezeigt) angeordnet ist. Mit . Hilfe eines Klettverschlusses ist darüberhinaus auf der Platine ein Batteriepack 6 angeordnet.FIG. 10 shows a robot which has been constructed and screwed from the base plate 1 and the basic components of a described robot kit. Below the base plate 1 there are two motors 3a, 3b (not visible), which are connected via motor holders 12 to the two drive wheels 2al and 2a2. Above the base plate 1, a total of three infrared distance sensors 4a, 4b, 4c are arranged with the aid of the sensor base holder 11, the spacers 8 and the sensor holder 10. The sensors 4 are in the direction of travel, i. with respect to the drive axle of the wheels 2al, 2a2 seen in the base plate plane, arranged in front of the drive axle. A freely movable or rotatable support wheel (not shown) is arranged below the base plate 1 behind the drive axle. Also visible is a section of the controller board 5, which is arranged above the base plate 1 and at a distance therefrom with the aid of the spacers 7 (not shown). With . Help of a hook and loop fastener, a battery pack 6 is also arranged on the board.
Die drei Sensoren 4 sind über drei der vier Analog¬ eingänge mit dem Controller 5 verbunden. Der mittlere Sensor 4b ermöglicht es, Abstände zu Hindernissen in Fahrtrichtung (Richtung senkrecht zur Antriebsachse in der Grundplattenebene) zu bestimmen. Die äußeren Sensoren 4a und 4c sind leicht gegen diese Richtung geneigt, so dass sie den Abstand zu Hindernissen, welche in Fahrtrichtung halb rechts oder halb links auftauchen, bestimmen können. Unterschreitet der Ab- stand eines Hindernisses zu dem ihn erfassenden Sen¬ sor einen bestimmten Wert, so wird von dem Sensor 4 ein Signal an den Controller übermittelt, welcher ei¬ nen der Motoren 3a, b kurzzeitig veranlasst, seinen Betrieb einzustellen, so dass aufgrund des Weiterbe¬ triebs des anderen Motors der Roboter seine Fahrt¬ richtung ändert und so dem Hindernis ausweicht (Dif¬ ferentialantrieb) . Der Controller kann jedoch über das PC-Interface auch zu andersartigen Reaktionen programmiert werden (freie Programmierbarkeit). The three sensors 4 are connected to the controller 5 via three of the four analog inputs. The middle sensor 4b makes it possible to determine distances to obstacles in the direction of travel (direction perpendicular to the drive axis in the baseplate plane). The outer sensors 4a and 4c are slightly inclined against this direction, so that they can determine the distance to obstacles, which appear in the direction of travel half-right or half-left. If the If an obstacle to the sensor detecting it has a specific value, a signal is transmitted by the sensor 4 to the controller, which momentarily causes one of the motors 3a, b to stop its operation, so that due to the further operation of the other motor, the robot changes its direction of travel and thus evades the obstacle (differential drive). However, the controller can also be programmed to different reactions via the PC interface (free programmability).
Claims
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE200420011766 DE202004011766U1 (en) | 2004-07-28 | 2004-07-28 | Robot kit for an autonomous mobile robot and robot constructed using this kit |
| DE202004011766.5 | 2004-07-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2006012919A1 true WO2006012919A1 (en) | 2006-02-09 |
Family
ID=33305474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2004/014182 Ceased WO2006012919A1 (en) | 2004-07-28 | 2004-12-13 | Robot kit for an autonomous mobile robot and robot assembled by means of said kit |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE202004011766U1 (en) |
| WO (1) | WO2006012919A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2370298C2 (en) * | 2007-08-08 | 2009-10-20 | Николай Владимирович Кореньков | Preengineered construction set |
| US8822472B2 (en) | 2006-06-06 | 2014-09-02 | Cornerstone Therapeutics, Inc. | Piperazines, pharmaceutical compositions and methods of use thereof |
| US8907099B2 (en) | 2005-07-26 | 2014-12-09 | Bial-Portela & Ca, S.A. | Nitrocatechol derivatives as COMT inhibitors |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105225594A (en) * | 2015-10-08 | 2016-01-06 | 韩端科技(深圳)有限公司 | Assembling teaching mode |
| DE102020113249A1 (en) | 2020-05-15 | 2021-11-18 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Modular system for a handling device and handling device |
| US12172093B1 (en) * | 2022-03-09 | 2024-12-24 | Versari Robotics Technology LLC | Modular fastening system |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB383087A (en) * | 1931-12-14 | 1932-11-10 | Ver Spielwaren Fabriken Andrea | Toy construction sets |
| US4712184A (en) * | 1984-09-12 | 1987-12-08 | Haugerud Albert R | Computer controllable robotic educational toy |
| GB2344770A (en) * | 1998-12-03 | 2000-06-21 | David Eckold | Construction kit |
| US20030176142A1 (en) * | 2001-12-31 | 2003-09-18 | Mimlitch Robert H. | Components for rapidly constructing a user-definable apparatus |
-
2004
- 2004-07-28 DE DE200420011766 patent/DE202004011766U1/en not_active Expired - Lifetime
- 2004-12-13 WO PCT/EP2004/014182 patent/WO2006012919A1/en not_active Ceased
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB383087A (en) * | 1931-12-14 | 1932-11-10 | Ver Spielwaren Fabriken Andrea | Toy construction sets |
| US4712184A (en) * | 1984-09-12 | 1987-12-08 | Haugerud Albert R | Computer controllable robotic educational toy |
| GB2344770A (en) * | 1998-12-03 | 2000-06-21 | David Eckold | Construction kit |
| US20030176142A1 (en) * | 2001-12-31 | 2003-09-18 | Mimlitch Robert H. | Components for rapidly constructing a user-definable apparatus |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8907099B2 (en) | 2005-07-26 | 2014-12-09 | Bial-Portela & Ca, S.A. | Nitrocatechol derivatives as COMT inhibitors |
| US9550759B2 (en) | 2005-07-26 | 2017-01-24 | Bial—Portela & Ca, S.A. | Nitrocatechol derivatives as COMT inhibitors |
| US8822472B2 (en) | 2006-06-06 | 2014-09-02 | Cornerstone Therapeutics, Inc. | Piperazines, pharmaceutical compositions and methods of use thereof |
| RU2370298C2 (en) * | 2007-08-08 | 2009-10-20 | Николай Владимирович Кореньков | Preengineered construction set |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE202004011766U1 (en) | 2004-10-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102013019869B4 (en) | Robot arm with input module | |
| DE2628701C2 (en) | ||
| US8696399B2 (en) | Components for rapidly constructing a user-definable apparatus | |
| DE102014217568A1 (en) | Arrangement and method for monitoring a position of a hand tool | |
| EP3149439B1 (en) | Torque sensor and method for detecting torques occurring on or in a joint of an articulated arm robot | |
| EP2431977B1 (en) | Robot platform for remotely controlled and/or autonomous inspection of technical facilities | |
| EP2546711B1 (en) | Method for programming a robot | |
| US8337270B2 (en) | Components for rapidly constructing a user-definable apparatus | |
| EP3541582B1 (en) | Handheld robot operating device, associated coupling apparatus, robot, and method | |
| CH643668A5 (en) | SELF-DRIVING VEHICLE. | |
| DE102013020347B4 (en) | Bicycle control device | |
| DE102018216692B3 (en) | Robot hand guiding device | |
| EP2759325B1 (en) | Toy construction set | |
| US20030175669A1 (en) | Product cycle project development | |
| DE112006000444T5 (en) | Bearing with rotation detection device | |
| WO2006012919A1 (en) | Robot kit for an autonomous mobile robot and robot assembled by means of said kit | |
| EP1813244B1 (en) | Portable display device for the haptic display of orientation information | |
| WO2022112484A1 (en) | Module block and module kit for providing a robot vehicle or logistics vehicle | |
| DE112017006658B4 (en) | Robot training device | |
| WO2022053664A1 (en) | Robot | |
| DE102019128202B4 (en) | System and method for ad-hoc configuration of a modular multicopter | |
| US20040077257A1 (en) | Construction set for constructing a user-definable apparatus | |
| WO2004019834A1 (en) | Device for influencing movement with a parallel mechanism | |
| WO2018218265A1 (en) | Method for operating a production plant, and structure of the production plant | |
| DE202005020915U1 (en) | Multi-finger hand for robot, comprises exchangeable thumb holder and angle sensors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| AK | Designated states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW |
|
| AL | Designated countries for regional patents |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application | ||
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 04803812 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| WWW | Wipo information: withdrawn in national office |
Ref document number: 4803812 Country of ref document: EP |