用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的方法、機(jī)械手、平移機(jī)械手、機(jī)械手系統(tǒng)以及用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械手系統(tǒng)的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的方法，所述機(jī)械手包括具有至少兩個(gè)聯(lián)接元件的元件鏈，其中第一聯(lián)接元件在第二旋轉(zhuǎn)軸上旋轉(zhuǎn)鉸接地與受驅(qū)動(dòng)可以繞第一旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的曲柄元件相連，第二聯(lián)接元件在第三旋轉(zhuǎn)軸上旋轉(zhuǎn)鉸接地連接到所述第一聯(lián)接元件，其中在所述第二旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有用于所述第一聯(lián)接元件的驅(qū)動(dòng)裝置，所述第二聯(lián)接元件在其與所述第一聯(lián)接元件相對(duì)的末端區(qū)域具有執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)，其中所述方法如此設(shè)計(jì)：如此驅(qū)動(dòng)所述曲柄元件和所述第一聯(lián)接元件：所述執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)在所述曲柄元件旋轉(zhuǎn)期間按照確定的角度范圍停留在靜止位置上。根據(jù)本發(fā)明規(guī)定：為了縮短所述執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)在所屬靜止位置上的停留時(shí)間，借助在所述第二旋轉(zhuǎn)軸上的驅(qū)動(dòng)裝置在所述第一聯(lián)接元件上施加轉(zhuǎn)矩，所述轉(zhuǎn)矩在期望的停留時(shí)間的時(shí)期內(nèi)最大為所述轉(zhuǎn)矩的5%，而這對(duì)于在縮短的停留時(shí)間情況下實(shí)現(xiàn)所述執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)的停留而言是必需的。本發(fā)明還涉及一種用于執(zhí)行該方法的機(jī)械手。
【專利說明】用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的方法、機(jī)械手、平移機(jī)械手、機(jī)械手系統(tǒng)以及用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械手系統(tǒng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的方法、機(jī)械手本身、平移機(jī)械手、機(jī)械手系統(tǒng)以及用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械手系統(tǒng)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]如今在不同的工業(yè)生產(chǎn)過程中會(huì)使用機(jī)械手，這些機(jī)械手根據(jù)它們的使用而具有不同的運(yùn)動(dòng)學(xué)原理。在此，機(jī)械手經(jīng)常承擔(dān)所謂的“拾取與放置”作業(yè)，在這些作業(yè)中，機(jī)械手必須在一個(gè)地方抓取物體并在另一地方將其放下。在此希望快速地抓起物體(貨物)、運(yùn)送并在盡可能短的時(shí)間內(nèi)在保持較高定位精度的前提下能夠?qū)⒃撈湓谀繕?biāo)地方放下。還希望使得機(jī)械手空載運(yùn)行的比重盡可能的小。
[0003]從以上描述可知，機(jī)械手根據(jù)作業(yè)不同而按照不同的方式和待作業(yè)的物體(貨物)進(jìn)行接觸。和物體的這種接觸通過機(jī)械手的至少一個(gè)執(zhí)行器來實(shí)現(xiàn)，該執(zhí)行器例如可以是鐳射或抓取裝置?？墒菆?zhí)行器還可以是特殊的裝置，機(jī)械手通過該裝置按照合適的方式作用在待作業(yè)(或待運(yùn)送)的物體上。
[0004]在所謂的SCARA機(jī)械手(該機(jī)械手例如根據(jù)US4702668可知)中，使用兩條可相互旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)地相連的水平操作臂來對(duì)執(zhí)行器進(jìn)行定位。在此，在其第一末端上的第一臂可旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)地和底座以及旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置相連，其中第一臂的第二末端可旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)地和第二臂的末端相連。這兩條臂的公共軸也具有第二旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置。在第二臂的另一末端上設(shè)置有執(zhí)行器。借助該至少兩個(gè)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置采用諸如“點(diǎn)到點(diǎn)”、“同步點(diǎn)到點(diǎn)”或“連續(xù)路徑”的已知的方法來對(duì)機(jī)械手的執(zhí)行器進(jìn)行定位。通過受驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置使得SCARA機(jī)械手的慣性力矩相對(duì)較高，而該驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)于接納高的作業(yè)力量而言是必須裝備的。
[0005]在SCARA機(jī)械手中，由于以上提到的缺點(diǎn)，經(jīng)常要避免具有相連的全體臂的1800的“拾取和放置”作業(yè)，從而為了能夠使得待操作的區(qū)域(從中拿取物體的區(qū)域以及將物體放入其中的區(qū)域)直接相鄰而要選擇更大尺寸的SCARA機(jī)械手。
[0006]從US6275748B1和US6593718B1可知，機(jī)械手具有三條剛性的、設(shè)置為可運(yùn)動(dòng)的臂，其中該臂固定在三條旋轉(zhuǎn)軸上，每條旋轉(zhuǎn)軸具有旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)裝置。特別是，第一臂和第二臂以及第二臂和第三臂每組都具有公共的旋轉(zhuǎn)軸。也可以采用諸如“點(diǎn)到點(diǎn)”、“同步點(diǎn)到點(diǎn)”或“連續(xù)路徑”的已知的方法來對(duì)設(shè)置在第三臂的末端上的執(zhí)行器進(jìn)行定位。這一構(gòu)想和SCARA機(jī)械手相似，僅僅是現(xiàn)在規(guī)定是三條臂而非兩條臂。
[0007]還已知所謂的delta機(jī)械手，其具有大致并行的運(yùn)動(dòng)學(xué)理論和相對(duì)較小的重量，由此delta機(jī)械手能夠?qū)崿F(xiàn)極其短的、位于0.4秒范圍內(nèi)的循環(huán)周期。該delta機(jī)械手包括安裝在平板上的不可運(yùn)動(dòng)的底座。該delta機(jī)械手還包括四條臂以及四個(gè)(可旋轉(zhuǎn)地)驅(qū)動(dòng)裝置。三條由上臂和下臂組成的臂將底座和位于下末端上的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)相連，該平臺(tái)承載有執(zhí)行器。在此，臂的幾何形狀使得平臺(tái)始終和底座平行。臂的并行運(yùn)動(dòng)學(xué)理論可實(shí)現(xiàn)較高的剛性和加速度。第四臂用來轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)矩并實(shí)現(xiàn)執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)。由于delta機(jī)械手強(qiáng)制性的平板安裝使得其使用領(lǐng)域受到限制。而且，三條臂在相對(duì)很多作業(yè)位置處要伸出超過執(zhí)行器很遠(yuǎn)。因此，delta機(jī)械手不可能進(jìn)入到僅僅具有一個(gè)側(cè)面入口的作業(yè)空間中去。即使在靠近側(cè)壁的情況下也不可以使用delta機(jī)械手。而這是有缺陷的，因?yàn)樵诤芏喟惭b過程或者加工過程中存在從機(jī)器中(側(cè)面的)拾取工件，在拾取中，為了能夠在所有以后過程中保持所定義的地方位置，要通過機(jī)械手或機(jī)械手系統(tǒng)一次性地確保該工件的定位。針對(duì)這樣的作業(yè)，delta機(jī)械手由于以上提到的缺陷而不可以被使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)在于通過使用根據(jù)本發(fā)明的機(jī)械手來提供機(jī)械手、用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的方法、機(jī)械手系統(tǒng)以及用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械手系統(tǒng)的方法，采用方法或系統(tǒng)能夠按照高效節(jié)能的、成本低廉的、時(shí)間最優(yōu)化的方式來運(yùn)送貨物，其中運(yùn)送應(yīng)當(dāng)運(yùn)送貨物的接收和放置或分類。
[0009]為了完成以上任務(wù)，根據(jù)本發(fā)明提出一種用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的方法，所述機(jī)械手包括具有至少兩個(gè)聯(lián)接元件的元件鏈，其中第一聯(lián)接元件在第二旋轉(zhuǎn)軸上旋轉(zhuǎn)鉸接地與受驅(qū)動(dòng)可以繞第一旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的曲柄元件相連，第二聯(lián)接元件在第三旋轉(zhuǎn)軸上旋轉(zhuǎn)鉸接地連接到所述第一聯(lián)接元件，其中在所述第二旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有用于所述第一聯(lián)接元件的驅(qū)動(dòng)裝置，所述第二聯(lián)接元件在其與所述第一聯(lián)接元件相對(duì)的末端具有執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)。所述方法如此設(shè)計(jì):如此驅(qū)動(dòng)所述曲柄元件和所述第一聯(lián)接元件:所述執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)在所述曲柄元件旋轉(zhuǎn)期間按照確定的角度范圍停留在靜止位置上，其中，為了縮短所述執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)在所屬靜止位置上的停留時(shí)間，借助在所述第二旋轉(zhuǎn)軸上的驅(qū)動(dòng)裝置在所述第一聯(lián)接元件上施加轉(zhuǎn)矩，所述轉(zhuǎn)矩在期望的停留時(shí)間的時(shí)期內(nèi)最大為所述轉(zhuǎn)矩的5%，而這對(duì)于在縮短的停留時(shí)間情況下實(shí)現(xiàn)所述執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)的停留而言是必需的。在執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)上連接有諸如夾具或吸氣裝置的末端執(zhí)行器。執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)因此是夾具或吸氣裝置的旋轉(zhuǎn)軸的位置。應(yīng)當(dāng)選擇對(duì)于產(chǎn)生非縮短的或者最大的停留時(shí)間而言是必需的力矩曲線范圍，以便縮短執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)在靜止位置上的停留時(shí)間以在該時(shí)間窗內(nèi)實(shí)現(xiàn)諸如0.03秒的停留時(shí)間，該力矩曲線具有最小的轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值。該受限的或者經(jīng)削減的轉(zhuǎn)矩通過在第二軸上的驅(qū)動(dòng)裝置施加在第一聯(lián)接元件上，確切地說就是在剛剛到達(dá)靜止位置以后并通過執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)來施加。和機(jī)械手在非縮短的停留時(shí)間情況下(即在這樣的停留時(shí)間的情況下:在執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)或者末端執(zhí)行器具有確定的轉(zhuǎn)速和質(zhì)量關(guān)系時(shí)，其在第二旋轉(zhuǎn)軸沒有進(jìn)汽沖擊(Beaufschlagung)時(shí)在一定轉(zhuǎn)矩下將會(huì)停留在靜止位置(在只有曲柄元件和/或第一曲柄元件運(yùn)行的情況下))的運(yùn)行相反，通過根據(jù)本發(fā)明的方法來實(shí)現(xiàn)，較多地縮短停留時(shí)間并且僅僅必須在第一聯(lián)接元件上施加非常小的轉(zhuǎn)矩以使得機(jī)械手運(yùn)行。因此，該方法是節(jié)能高效的，并且在第二旋轉(zhuǎn)軸上僅僅設(shè)置相對(duì)較小的定位的驅(qū)動(dòng)裝置是可行的。
[0010]優(yōu)選地如此實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法:如此驅(qū)動(dòng)在所述第一旋轉(zhuǎn)軸和在所述第二旋轉(zhuǎn)軸上的驅(qū)動(dòng)裝置:將所述執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)從第一靜止位置移動(dòng)到第二靜止位置，其中所述執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)和所述第三旋轉(zhuǎn)軸在所述第一靜止位置和所述第二靜止位置之間的理論直線連接的各個(gè)相對(duì)側(cè)的它們各自路徑的至少80%上運(yùn)動(dòng)。第一靜止位置和第二靜止位置位于相對(duì)第一旋轉(zhuǎn)軸大致完全相反的位置處。因此，所謂的拉伸的內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可行的，在該內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)中會(huì)實(shí)現(xiàn)執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)的接近直線的運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)的路徑長度大約為第一靜止位置和第二靜止位置之間的理論上的直線連接長度的11/10。
[0011]根據(jù)本發(fā)明停留時(shí)間得到極大地縮短，從而與具有非縮短的停留時(shí)間的運(yùn)行相t匕，機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)鏈不再具有執(zhí)行所謂的拉伸的外部轉(zhuǎn)動(dòng)的意圖，在該外部轉(zhuǎn)動(dòng)中執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)繞第一旋轉(zhuǎn)軸呈大致圓弧形狀來回轉(zhuǎn)動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)依據(jù)縮短的停留時(shí)間的這樣的外部轉(zhuǎn)動(dòng)，相對(duì)很多的能量是必需的，以在這些轉(zhuǎn)動(dòng)軸上施加轉(zhuǎn)矩。除去上述缺陷以外，該外部轉(zhuǎn)動(dòng)還具有相對(duì)較大的空間需求。因此在根據(jù)本發(fā)明的方法的有利設(shè)計(jì)中規(guī)定，執(zhí)行器轉(zhuǎn)動(dòng)支點(diǎn)執(zhí)行所謂的拉伸的內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)而不是在靜止位置上依據(jù)縮短的停留時(shí)間的外部轉(zhuǎn)動(dòng)，在拉伸的內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)中，在第一旋轉(zhuǎn)軸和第二旋轉(zhuǎn)軸上的驅(qū)動(dòng)裝置需要相對(duì)較少的能量。
[0012]根據(jù)在機(jī)械手上的轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)加速度和質(zhì)量關(guān)系并且根據(jù)在靜止位置中所期望的定位精度，可以如此設(shè)計(jì)該方法:為了實(shí)現(xiàn)所述執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)從所述第一靜止位置運(yùn)動(dòng)到所述第二靜止位置，還要驅(qū)動(dòng)在用于移動(dòng)所述第二聯(lián)接元件的第三旋轉(zhuǎn)軸上的驅(qū)動(dòng)裝置。
[0013]第三聯(lián)接元件在第四旋轉(zhuǎn)軸上可旋轉(zhuǎn)地連接到所述執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)，在所述第三聯(lián)接元件上設(shè)置有末端執(zhí)行器，其中在所述執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)從所述第一靜止位置到所述第二靜止位置的運(yùn)動(dòng)中如此轉(zhuǎn)動(dòng)所述末端執(zhí)行器:在所述末端執(zhí)行器的末端區(qū)域的加速度小于所述執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)的加速度。末端執(zhí)行器進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)以平衡從第一靜止位置到第二靜止位置的運(yùn)動(dòng)中的至少某一路段的加速周期，其中經(jīng)平衡的加速度可以是正的或負(fù)的。第三聯(lián)接元件因此在第四旋轉(zhuǎn)軸上具有可旋轉(zhuǎn)地進(jìn)行設(shè)置的懸臂，這樣第三聯(lián)接元件的末端區(qū)域能夠在環(huán)繞軌道中繞第四旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。第三聯(lián)接元件的末端區(qū)域因此是第三聯(lián)接元件相對(duì)第四旋轉(zhuǎn)軸具有最大間隔的區(qū)域。第三聯(lián)接元件在執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)從第一靜止位置到第二靜止位置的運(yùn)動(dòng)開始時(shí)設(shè)計(jì)成相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌道是成角度的，在這種情況末尾時(shí)，第三聯(lián)接元件和運(yùn)動(dòng)軌道之間的角度會(huì)變大，這樣在每個(gè)時(shí)間單元內(nèi)執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)經(jīng)過的路徑大于在相同時(shí)間單元內(nèi)第三聯(lián)接元件的末端區(qū)域經(jīng)過的路徑。只要這種運(yùn)動(dòng)是可執(zhí)行的，就會(huì)實(shí)現(xiàn)第二聯(lián)接元件和第三聯(lián)接元的拉伸的布置。
[0014]根據(jù)本發(fā)明還提出了一種機(jī)械手，所述機(jī)械手包括具有至少兩個(gè)聯(lián)接元件的元件鏈，其中第一聯(lián)接元件在第二旋轉(zhuǎn)軸上旋轉(zhuǎn)鉸接地與受驅(qū)動(dòng)可以繞第一旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的曲柄元件相連，第二聯(lián)接元件在第三旋轉(zhuǎn)軸上旋轉(zhuǎn)鉸接地連接到所述第一聯(lián)接元件，其中在所述第二旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有用于所述第一聯(lián)接元件的驅(qū)動(dòng)裝置，所述第二聯(lián)接元件在其與所述第一聯(lián)接元件相對(duì)的末端上具有執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)，其中所述機(jī)械手還包括控制裝置，通過所述控制裝置如此控制所述曲柄元件和所屬第一聯(lián)接元件的驅(qū)動(dòng)裝置:所述執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)在所述曲柄元件旋轉(zhuǎn)期間按照確定的角度范圍停留在靜止位置上，并且為了縮短所述執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)在所屬靜止位置上的停留時(shí)間，可以借助在所述第二旋轉(zhuǎn)軸上的驅(qū)動(dòng)裝置在所述第一聯(lián)接元件上施加轉(zhuǎn)矩，所述轉(zhuǎn)矩在期望的停留時(shí)間的時(shí)期內(nèi)最大為所述轉(zhuǎn)矩的5%，而這對(duì)于在縮短的停留時(shí)間情況下實(shí)現(xiàn)所述執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)的停留而言是必需的。為了實(shí)現(xiàn)個(gè)別元件彼此相對(duì)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，選擇鉸鏈顯而易見地設(shè)置在曲柄元件和聯(lián)接元件之間。
[0015]有利地如此規(guī)定:第三聯(lián)接元件可繞第四旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)地與所述執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)相連，第一末端執(zhí)行器與所述第四聯(lián)接元件相連。第三聯(lián)接元件因此包括圍繞第四旋轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)成懸臂的聯(lián)接或者搖臂。優(yōu)選地將用以轉(zhuǎn)動(dòng)第三聯(lián)接元件的驅(qū)動(dòng)裝置連接到第三旋轉(zhuǎn)軸上。
[0016]為了使得運(yùn)送能力翻倍如此規(guī)定:第四聯(lián)接元件可繞所述第四旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)地與所述執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)相連，第二末端執(zhí)行器與所述第四聯(lián)接元件相連。
[0017]也就是說，在與執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)相適應(yīng)的接合中心上可以連接兩個(gè)聯(lián)接元件，其在具有末端執(zhí)行器的配置中能夠作為所謂的加倍抓取器來運(yùn)行。
[0018]優(yōu)選地如此規(guī)定:所述第三聯(lián)接元件和所述第四聯(lián)接元件每個(gè)都設(shè)置在驅(qū)動(dòng)軸上，所屬傳動(dòng)軸被設(shè)置成與所述第四旋轉(zhuǎn)軸共軸。也就是說，軸中的縱向軸或旋轉(zhuǎn)軸在第四旋轉(zhuǎn)軸方向上。在此驅(qū)動(dòng)軸中的至少一個(gè)可以配置成空心軸，這樣驅(qū)動(dòng)軸可以設(shè)置成共軸的。通過驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，末端執(zhí)行器可以繞第四旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0019]所述末端執(zhí)行器中的至少一個(gè)在其末端區(qū)域具有可繞軸旋轉(zhuǎn)的操作工具，其中所述操作工具和具有驅(qū)動(dòng)單元的傳動(dòng)裝置相連，所述傳動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)軸運(yùn)行時(shí)和所述第四旋轉(zhuǎn)軸平行。操作工具例如可以是吸盤或夾具，其借助諸如可以是牽拉傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)裝置是可轉(zhuǎn)動(dòng)的。
[0020]在第三聯(lián)接元件和第四聯(lián)接元件具有共軸設(shè)置的驅(qū)動(dòng)軸的設(shè)計(jì)中優(yōu)選地如此規(guī)定:所述驅(qū)動(dòng)軸中的至少一個(gè)可沿軸向移動(dòng)。在特別方便的設(shè)計(jì)中，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)軸可以共軸地移動(dòng)。例如可以借助螺栓傳動(dòng)裝置來實(shí)現(xiàn)所定義的移動(dòng)。
[0021]所述機(jī)械手還可以包括至少一個(gè)齒輪傳動(dòng)裝置，通過所述齒輪傳動(dòng)裝置可以驅(qū)動(dòng)末端執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)軸中的至少一個(gè)。為實(shí)現(xiàn)該目的可以在驅(qū)動(dòng)軸上設(shè)置外部齒輪裝置，該裝置通過齒輪與槽軸相嚙合，該槽軸反過來可以通過驅(qū)動(dòng)單元進(jìn)行驅(qū)動(dòng)并且可以在其共軸位置上和驅(qū)動(dòng)軸的每個(gè)共軸位置相適應(yīng)。
[0022]根據(jù)本發(fā)明還提出一種平移機(jī)械手，該平移機(jī)械手包括具有第一聯(lián)接元件的元件鏈，所述第一聯(lián)接元件在第二旋轉(zhuǎn)軸上旋轉(zhuǎn)鉸接地與受驅(qū)動(dòng)可以繞第一旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的曲柄元件相連?？衫@第三旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)地末端執(zhí)行器作為第二聯(lián)接元件連接到第一聯(lián)接元件。所述曲柄元件可以在平移自由度內(nèi)移動(dòng)。平移自由度優(yōu)選地在曲柄元件旋轉(zhuǎn)軸的方向上。平移機(jī)械手也還可以具有在多個(gè)層面上相重疊的所提到的元件鏈中的兩個(gè)。
[0023]在一個(gè)實(shí)施方式中，還被描述成底座軸的第一旋轉(zhuǎn)軸表現(xiàn)為豎直地設(shè)計(jì)并固定的螺紋-槽-軸(例如2米長)。在該軸上按照相互間固定的間隔安裝有開槽螺母(僅僅用于豎直運(yùn)動(dòng))和螺母(僅僅用于螺旋形運(yùn)動(dòng))。
[0024]螺母設(shè)計(jì)為具有伺服電機(jī)，其實(shí)現(xiàn)性能驅(qū)動(dòng)。具有兩個(gè)聯(lián)接元件和夾具或末端執(zhí)行器的水平設(shè)計(jì)的機(jī)械手臂通過支架和行動(dòng)模塊(螺母-開槽螺母-組合)相連。因此對(duì)于旋轉(zhuǎn)而言，該臂基本上與行動(dòng)模塊是非聯(lián)接的。可是也存在有目的地將該臂和螺母、開槽螺母或“非(nicht)”嚙合的可能性。
[0025]通過豎直螺線管和豎直彈簧來實(shí)現(xiàn)嚙合。在嚙合中運(yùn)送每個(gè)齒輪對(duì)，該齒輪對(duì)指向?yàn)樨Q直方向并設(shè)置在第一旋轉(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)軸的方向上。該臂由此或者(可能通過行動(dòng)模塊的抬升部件)執(zhí)行自由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，或者在通過螺母的嚙合中執(zhí)行螺旋形運(yùn)動(dòng)，或者在通過開槽螺母的嚙合中執(zhí)行抬升運(yùn)動(dòng)。
[0026]在該臂的元件之間存在豎直的第二旋轉(zhuǎn)軸(水平旋轉(zhuǎn)地)，該軸通過同一嚙合原理可以進(jìn)行嚙合或非嚙合。也可以通過這樣的“嚙合軸”或傳統(tǒng)意義上的軸或者不通過任何軸來實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器和第二聯(lián)接元件的連接。
[0027]齒輪對(duì)的每個(gè)構(gòu)件都具有特殊性。其具有通過迷你驅(qū)動(dòng)裝置(壓力驅(qū)動(dòng)裝置，線形的或旋轉(zhuǎn)的)進(jìn)行嚙合的可能性，以準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)動(dòng)少于一個(gè)齒。在伺服電機(jī)領(lǐng)域或者更低的精度使得兩個(gè)齒輪可以嚙合，可是沒有相關(guān)的力經(jīng)由該迷你驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行傳遞，該力而是經(jīng)經(jīng)由摩擦聯(lián)接器進(jìn)行傳遞，該摩擦聯(lián)接器就在齒輪嚙合前不久本身開始嚙合，并提升迷你電機(jī)的自由度。通過豎直彈簧來施加摩擦力。通過諸如啟動(dòng)缸的簡易的線形驅(qū)動(dòng)裝置來施加豎直向上的嚙合力。
[0028]在嚙合軸的齒輪對(duì)具有較小的相對(duì)速度時(shí)，該軸因此能夠在不改變轉(zhuǎn)向角的情況下準(zhǔn)確地進(jìn)行嚙合或者停止并最終傳遞力矩。
[0029]通過對(duì)嚙合軸的發(fā)明解決了欠驅(qū)動(dòng)操作的問題:可控制性就在靜止?fàn)顟B(tài)前由于系統(tǒng)動(dòng)力的喪失而變?yōu)闊o效。由于軸設(shè)置形成圓柱形的作業(yè)空間。
[0030]嚙合軸位于末端執(zhí)行器和第二聯(lián)接元件之間，這樣末端執(zhí)行器的重心距離嚙合軸的旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)越遠(yuǎn)，其可以越好的轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，當(dāng)有效負(fù)載的慣性增加時(shí)(例如，該有效負(fù)載是偏長形的，其重心因此也會(huì)距離末端執(zhí)行器一嚙合軸較遠(yuǎn))，該系統(tǒng)運(yùn)行的會(huì)特別好。
[0031]平移機(jī)械手優(yōu)選的應(yīng)用領(lǐng)域是支座，比如托板(尤其是歐式托板)或者緩沖器支座(Pufferlagern)的裝載與卻載，其例如具有智能車輛塔臺(tái)(Smart-Center-Prinzip)。歐式托板運(yùn)輸具有百萬倍的應(yīng)用場合。價(jià)格低廉地、分散地在較低速度下執(zhí)行歐式托板運(yùn)輸看起來尤其便利的。此外，在每個(gè)待移動(dòng)的物件以及其重心的設(shè)置能夠包含在平移機(jī)械手的設(shè)計(jì)和控制中的情況下，平移機(jī)械手的運(yùn)行是非常高效的。
[0032]因此提出一種平移機(jī)械手，其僅僅具有一個(gè)性能驅(qū)動(dòng)裝置，制造起來非常低廉，具有較大的作業(yè)空間并且實(shí)現(xiàn)較高的精度。
[0033]此外根據(jù)本發(fā)明提出一種機(jī)械手系統(tǒng)，所述機(jī)械手系統(tǒng)具有作為第一機(jī)械手的根據(jù)本發(fā)明的機(jī)械手以及平移機(jī)械手。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的機(jī)械手系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)尤其在于:和僅僅使用一個(gè)所提到的機(jī)械手而可能完成的運(yùn)送作業(yè)相比，通過第一機(jī)械手和平移機(jī)械手的共同作用可以在不同的層面和大體上更多自由度的情況下完成運(yùn)送作業(yè)。有利地，采用第一機(jī)械手可以實(shí)施托盤給送，采用平移機(jī)械手可以實(shí)施臺(tái)架給送。
[0035]此外根據(jù)本發(fā)明還提出一種用于驅(qū)動(dòng)根據(jù)本發(fā)明的機(jī)械手系統(tǒng)的方法，其中借助所述平移機(jī)械手如此放置至少一個(gè)運(yùn)送貨物:所述運(yùn)送貨物位于所述第一機(jī)械手的靜止位置區(qū)域中，并由所述第一機(jī)械手接收位于該位置的所述運(yùn)送貨物，或者其中，位于所述靜止位置區(qū)域的運(yùn)送貨物由所述第一機(jī)械手來放置，并由所述平移機(jī)械手來接收。第一機(jī)械手的目標(biāo)區(qū)域相對(duì)較小，也就是說，在其中根據(jù)本發(fā)明可節(jié)能高效地實(shí)現(xiàn)靜止階段或零空間運(yùn)動(dòng)的平面區(qū)域相對(duì)較小。該目標(biāo)區(qū)域的移動(dòng)將會(huì)和高的能量消耗和設(shè)備費(fèi)用相關(guān)。可是在目標(biāo)區(qū)域或目標(biāo)地段內(nèi)部，采用第一機(jī)械手可以取得非常精確的定位。平移機(jī)械手同樣具有相對(duì)較小的定位精度。可是通過位置確定裝置能夠非常精確地確定平移機(jī)械手的操作構(gòu)件或末端執(zhí)行器的每個(gè)位置。該確定可以通過測量技術(shù)和/或通過計(jì)算來實(shí)現(xiàn)。平移機(jī)械手的定位精度是足夠的，以在第一機(jī)械手的目標(biāo)區(qū)域或目標(biāo)地段內(nèi)部足夠精確地對(duì)運(yùn)送貨物進(jìn)行定位:平移機(jī)械手能夠接收運(yùn)送貨物，或者反過來說，平移機(jī)械收能夠足夠精確地在第一機(jī)械手的目標(biāo)區(qū)域中對(duì)操作工具進(jìn)行定位，這樣能夠從第一機(jī)械手來接收運(yùn)送貨物。借助位置確定裝置能夠像第一機(jī)械手傳達(dá)平移機(jī)械手的操作構(gòu)件的每個(gè)位置，并因此通過第一機(jī)械手實(shí)現(xiàn)該位置的開動(dòng)。也就是說，通過第一機(jī)械手和平移機(jī)械手的組合能夠補(bǔ)償單個(gè)機(jī)械手的每個(gè)缺陷，其中通過平移機(jī)械手實(shí)施相對(duì)粗略的定位并通過第一機(jī)械手在該機(jī)械手的合作下實(shí)現(xiàn)精確調(diào)準(zhǔn)。
[0036]可以如此實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械手系統(tǒng)節(jié)能高效的驅(qū)動(dòng):所述平移機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)裝置僅僅在其第一旋轉(zhuǎn)軸上實(shí)現(xiàn)，以使得所述曲柄元件轉(zhuǎn)動(dòng)。此外，借助制動(dòng)固定在第二和/或第三旋轉(zhuǎn)軸上的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，或者停止每個(gè)固定效果并因此允許旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0037]下面借助在附圖描繪的實(shí)施方式描述本發(fā)明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1是第一機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)鏈的俯視圖。
[0039]圖2是第一機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)鏈的側(cè)視圖。
[0040]圖3是當(dāng)執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)在靜止位置上停留時(shí)第一機(jī)械手的單個(gè)元件的運(yùn)動(dòng)的俯視圖。
[0041]圖4是在第一靜止位置上縮短的零空間運(yùn)動(dòng)期間在第一、第二和第三旋轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)矩的力矩示意圖。
[0042]圖5是在第二靜止位置上縮短的零空間運(yùn)動(dòng)期間在第一、第二和第三旋轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)矩的力矩示意圖。
[0043]圖6是拉伸的內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)的側(cè)視圖。
[0044]圖7是在受限的零空間運(yùn)動(dòng)的情況下在靜止位置上兩種零空間運(yùn)動(dòng)的位置示意圖。
[0045]圖8是在在第二旋轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)矩受到限制的情況下第一零空間運(yùn)動(dòng)的力矩示意圖。
[0046]圖9是在在第二旋轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)矩受到限制的情況下第二零空間運(yùn)動(dòng)的力矩示意圖。
[0047]圖10是外部轉(zhuǎn)動(dòng)的位置示意圖。
[0048]圖11是外部轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩示意圖。
[0049]圖12圖示了連接到第四旋轉(zhuǎn)軸的兩個(gè)末端執(zhí)行器。
[0050]圖13是平移機(jī)械手的側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0051]圖1和圖2描繪了第一機(jī)械手，該機(jī)械手具有可繞第一旋轉(zhuǎn)軸112轉(zhuǎn)動(dòng)的曲柄元件110。第一聯(lián)接元件120通過旋轉(zhuǎn)鉸鏈102與第二旋轉(zhuǎn)軸122相連。在與第二旋轉(zhuǎn)軸122相對(duì)的一側(cè)，第一聯(lián)接元件120在另一旋轉(zhuǎn)鉸鏈102上具有第三旋轉(zhuǎn)軸132，第二聯(lián)接元件130可旋轉(zhuǎn)地連接到第三旋轉(zhuǎn)軸132。在第二聯(lián)接元件130的末端設(shè)置有第四旋轉(zhuǎn)軸142，其與執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)160相符合。如下面還將進(jìn)行描述地，第三聯(lián)接元件和/或第四聯(lián)接元件可以與該執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)160相連。特別從圖2可以看出，在第二旋轉(zhuǎn)軸122上設(shè)置有驅(qū)動(dòng)裝置124，在第三旋轉(zhuǎn)軸132上設(shè)置有驅(qū)動(dòng)裝置134。通過這些驅(qū)動(dòng)裝置可以不依靠由曲柄元件110的轉(zhuǎn)動(dòng)而引起的運(yùn)動(dòng)來驅(qū)動(dòng)聯(lián)接元件120和聯(lián)接元件130。在圖2中，第三聯(lián)接元件140在第二聯(lián)接元件130的末端處連接到執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)160，然而第三聯(lián)接元件140可以不具有在圖2中所描繪的配置，而是具有這樣的懸臂:其可以引起第三聯(lián)接元件140圍繞執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)160的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0052]圖3描繪了第一機(jī)械手100的零空間運(yùn)動(dòng)，正如在說明相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)進(jìn)行基本地描述的?？梢钥闯觯瑘?zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)160在曲柄元件110以及聯(lián)接元件120與聯(lián)接元件130運(yùn)動(dòng)期間可以具有兩個(gè)靜止位置，即第一靜止位置164和第二靜止位置166，其大體上位于針對(duì)第一旋轉(zhuǎn)軸112的相對(duì)位置處。如圖3所描繪的，在曲柄元件110轉(zhuǎn)動(dòng)以及至少第一聯(lián)接元件120執(zhí)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)期間，執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)160占據(jù)這些靜止位置164和靜止位置166。
[0053]與此同時(shí)，靜止位置164和靜止位置166會(huì)保持相當(dāng)長的時(shí)間?？墒轻槍?duì)時(shí)間最優(yōu)化的運(yùn)送和給送過程而言，希望較短的停留時(shí)間。因此，在到達(dá)第一靜止位置164和第二靜止位置I “以后，執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)160必須較快地離開該靜止位置。也就是說，不應(yīng)該實(shí)現(xiàn)常見的零空間運(yùn)動(dòng)(機(jī)械手的原件在執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)位于平衡位置期間的運(yùn)動(dòng))，而是實(shí)現(xiàn)縮短的零空間運(yùn)動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明，在該縮短的零空間運(yùn)動(dòng)期間(也就是說為了實(shí)現(xiàn)在靜止位置164和靜止位置166處的縮短的停留時(shí)間)，應(yīng)該通過在旋轉(zhuǎn)軸上的驅(qū)動(dòng)裝置來產(chǎn)生力矩，該力矩使得第一機(jī)械手進(jìn)行有效操作。
[0054]從圖4和圖5可以看到力矩曲線，通過第一旋轉(zhuǎn)軸112、第二旋轉(zhuǎn)軸122和第三旋轉(zhuǎn)軸132上的驅(qū)動(dòng)裝置針對(duì)在0.03秒內(nèi)的縮短的零空間運(yùn)動(dòng)必定可以實(shí)現(xiàn)該力矩曲線。同時(shí)將各個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的附圖標(biāo)記提供給各個(gè)在圖4和圖5中描繪的功能。在此，圖4圖示了旋轉(zhuǎn)軸112、旋轉(zhuǎn)軸122和旋轉(zhuǎn)軸132在第一靜止位置164的力矩曲線，圖5圖示了在第二靜止位置166的力矩曲線。
[0055]在第二旋轉(zhuǎn)軸122上而在圖4和圖5中所描繪的轉(zhuǎn)矩根據(jù)本發(fā)明最大僅僅為轉(zhuǎn)矩的5%，為了實(shí)現(xiàn)具有非縮短停留時(shí)間的執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)的停留，該轉(zhuǎn)矩是必要的。通過這種方式來實(shí)現(xiàn)第一機(jī)械手100的轉(zhuǎn)動(dòng)，其中執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)160在第一靜止位置164和第二靜止位置166處具有在0.03秒內(nèi)的縮短的停留時(shí)間或縮短的零空間運(yùn)動(dòng)的停留。
[0056]通過這種方式:第一機(jī)械手可以通過縮短在靜止位置164和靜止位置166的停留時(shí)間來不進(jìn)行運(yùn)動(dòng)過程(第一機(jī)械手可以在非縮短停留時(shí)間的情況下使用盡可能少的能量供給來實(shí)現(xiàn)該運(yùn)動(dòng)過程)，還會(huì)非高效節(jié)能地造成如圖10所描繪的外部轉(zhuǎn)動(dòng)。此外，這樣的外部轉(zhuǎn)動(dòng)具有相對(duì)較大的空間需求的缺點(diǎn)。
[0057]因此根據(jù)本發(fā)明，執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)160按照這樣的方式從在第一靜止位置164轉(zhuǎn)動(dòng)到第二靜止位置166:執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)160執(zhí)行近乎直線運(yùn)動(dòng)來通過長路徑。這一直線運(yùn)動(dòng)還被稱作拉伸的內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)170。在拉伸的內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)170中，第一聯(lián)接元件120和第二聯(lián)接元件130在軌道運(yùn)動(dòng)過程中如同在外部轉(zhuǎn)動(dòng)中那樣相對(duì)拉伸，可是曲柄元件110和第一聯(lián)接元件120相對(duì)成一角度，相反地他們?cè)谕獠哭D(zhuǎn)動(dòng)中同樣被拉伸。由此，設(shè)置在執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)160上的末端執(zhí)行器162能夠沿著第一靜止位置164和第二靜止位置166之間的理想線路附近運(yùn)動(dòng)。因此減小了末端執(zhí)行器160的返回路徑。該路徑越短，為了在規(guī)定的時(shí)間窗內(nèi)從第一靜止位置164到達(dá)第二靜止位置166的加速度必定越小。
[0058]圖7描繪了第一機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)過程，其中為了避免第二旋轉(zhuǎn)軸上的驅(qū)動(dòng)裝置過載而將第二旋轉(zhuǎn)軸122上的轉(zhuǎn)矩限制為一個(gè)確定的值，例如170Nm。為了避免通過聯(lián)接元件拉伸的位置時(shí)在理論上產(chǎn)生無限大的轉(zhuǎn)矩，這是必需的。
[0059]此外，圖8和圖9描繪了第二旋轉(zhuǎn)軸122在第一靜止位置164 (圖8)以及第二靜止位置166 (圖8)上的各自的力矩曲線。可以清楚地看出，在到達(dá)各自靜止位置之前的力矩曲線在在各自靜止位置中以及在該靜止位置后的停留過程中不超過在第二旋轉(zhuǎn)軸122上的170Nm的轉(zhuǎn)矩。
[0060]為了圖示內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)的效果，圖10描繪了外部轉(zhuǎn)動(dòng)的示意圖，從中可以看出，與圖6所描繪的拉伸的內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)相比，在這種形式的運(yùn)動(dòng)中存在大體上更多的空間需求。
[0061]從圖11可以看出，在大體上更長的時(shí)間段上要再第二旋轉(zhuǎn)軸122上施加相對(duì)較大的轉(zhuǎn)矩。
[0062]參考圖12來說明在第一機(jī)械手上的末端執(zhí)行器在結(jié)構(gòu)上的配置。第三聯(lián)接元件140以及第四聯(lián)接元件150通過轉(zhuǎn)軸連接到在圖1中可以清楚看出的第四旋轉(zhuǎn)軸142或者執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)160,其中第一執(zhí)行器162與第三聯(lián)接兀件140相連,第二執(zhí)行器163與第四聯(lián)接元件150相連。通過螺紋軸3，與其聯(lián)接的第四聯(lián)接元件150可旋轉(zhuǎn)地運(yùn)動(dòng)。第四聯(lián)接元件150設(shè)計(jì)為偏心臂15。在此，通過開槽螺母7來實(shí)現(xiàn)螺紋軸3的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。此外，螺紋軸3還與螺母5相嚙合，螺母5能夠?qū)崿F(xiàn)螺紋軸3在第四旋轉(zhuǎn)軸142上的平移運(yùn)動(dòng)。在螺紋軸3上帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸2，在轉(zhuǎn)軸2的軸末端18上聯(lián)接有皮帶傳動(dòng)裝置17，該裝置與第二末端執(zhí)行器163有效連接，這樣在轉(zhuǎn)軸2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過皮帶傳動(dòng)裝置17第二末端執(zhí)行器163同樣也會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)送貨物。
[0063]在螺紋軸上可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置有空心軸11，設(shè)計(jì)為第三聯(lián)接元件140的偏心臂14連接到該空心軸。第一末端執(zhí)行器162可旋轉(zhuǎn)地連接到第三聯(lián)接元件140上。此外，第一執(zhí)行器162與皮帶傳動(dòng)裝置13相嚙合，同時(shí)皮帶傳動(dòng)裝置13與設(shè)置在空心軸11上的空心軸12相嚙合?？招妮S12與齒輪相嚙合，該齒輪設(shè)置在槽軸4上?？梢酝ㄟ^開槽螺母8驅(qū)動(dòng)槽軸4。通過開槽螺母8的操作來使槽軸4旋轉(zhuǎn)，因而驅(qū)動(dòng)空心軸12，空心軸12反過來驅(qū)動(dòng)皮帶傳動(dòng)裝置13，皮帶傳動(dòng)裝置13來驅(qū)動(dòng)第一末端執(zhí)行器162。第三聯(lián)接元件140或者它的偏心臂14的轉(zhuǎn)動(dòng)反過來通過齒輪10的嚙合來與空心軸11相連，其中齒輪10設(shè)置在槽軸I上,通過開槽螺母6來驅(qū)動(dòng)槽軸I。此外，槽軸I以及槽軸4穿過外殼9突起。
[0064]因此，可以在執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)160加速階段中這樣來驅(qū)動(dòng)末端執(zhí)行器162和末端執(zhí)行器163中的每一個(gè):末端執(zhí)行器162和末端執(zhí)行器163中的每個(gè)特別在運(yùn)動(dòng)進(jìn)程開始或者結(jié)束時(shí)相比執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)160保持較小的加速度。而這通過如下方式實(shí)現(xiàn):由于最初的第三聯(lián)接元件140或者第四聯(lián)接元件150相對(duì)第二聯(lián)接元件130的角度位置將會(huì)在執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)160的運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生相對(duì)第二聯(lián)接元件130的拉伸位置，這樣將第二聯(lián)接元件130以及第三聯(lián)接元件140或者第四聯(lián)接元件150調(diào)整為大體上與每條運(yùn)動(dòng)路徑相切。這減小了末端執(zhí)行器162和末端執(zhí)行器163的機(jī)械負(fù)載以及制動(dòng)力，而這對(duì)于在執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)160運(yùn)動(dòng)期間通過末端執(zhí)行器來將每個(gè)運(yùn)送貨物固定在執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)160上而言是必需的。
[0065]圖13描繪了平移機(jī)械手200，該平移機(jī)械手200在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中應(yīng)當(dāng)和第一機(jī)械手100共同使用。該平移機(jī)械手200包括曲柄元件210，該曲柄元件可繞第一旋轉(zhuǎn)軸A2轉(zhuǎn)動(dòng)。第一聯(lián)接元件220可旋轉(zhuǎn)聯(lián)接地連接到曲柄元件210，第二聯(lián)接元件230可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在第一聯(lián)接元件220的第二旋轉(zhuǎn)軸A3上。在設(shè)置在第二聯(lián)接元件230上的第三旋轉(zhuǎn)軸A4上連接有平移機(jī)械手200的末端執(zhí)行器300。此外，可以這樣來涉及平移機(jī)械手200:其曲柄元件210可以在平移自由度內(nèi)(即沿著第一旋轉(zhuǎn)軸A2)移動(dòng)。平移機(jī)械手200還可以具有更多個(gè)相互設(shè)置的元件鏈，其包括曲柄元件210、第一聯(lián)接元件220以及第二聯(lián)接元件230。該平移機(jī)械手特別適合給送臺(tái)架。在適當(dāng)?shù)脑O(shè)備花費(fèi)情況下，它的定位精度可僅僅是較小的。
[0066]在靜止位置164和靜止位置166中的每一個(gè)都位于其中的目標(biāo)區(qū)域中，第一機(jī)械手具有相對(duì)較高的定位精度?？墒窃谀繕?biāo)區(qū)域以外，定位精度相對(duì)較小。通過位置確定裝置或者控制裝置可以實(shí)現(xiàn)第一機(jī)械手100和平移機(jī)械手200之間的最優(yōu)化合作，而采用位置確定裝置或者控制裝置可以很精確地確定平移機(jī)械手200中末端執(zhí)行器300的位置。借助該平移機(jī)械手可以在第一機(jī)械手100的目標(biāo)區(qū)域內(nèi)在足夠的精度下放置運(yùn)送貨物。借助位置確定裝置可以將平移機(jī)械手200放置的運(yùn)送貨物的準(zhǔn)確位置告知第一機(jī)械手。通過運(yùn)送貨物位于第一機(jī)械手100的目標(biāo)區(qū)域，第一機(jī)械手100可以很精確地得知運(yùn)送貨物的位置并接收該運(yùn)送貨物。顯而易見，相反的運(yùn)動(dòng)過程也是可行的，其中，借助第一機(jī)械手100將運(yùn)送貨物放置在目標(biāo)區(qū)域中，并由平移機(jī)械手200進(jìn)行接收。通過平移機(jī)械手200的曲柄元件210在平移自由度Al以及因此在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)的可行性，可以通過兩個(gè)機(jī)械手100和200的組合來實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)過程。 [0067]附圖標(biāo)記列表
[0068]槽軸I
[0069]軸2
[0070]螺紋軸3
[0071]槽軸4
[0072]螺母5
[0073]開槽螺母6
[0074]開槽螺母7
[0075]開槽螺母8
[0076]外殼9
[0077]齒輪10
[0078]空心軸11
[0079]空心軸12
[0080]皮帶傳動(dòng)裝置13
[0081]偏心臂14
[0082]偏心臂15
[0083]末端執(zhí)行器 16
[0084]皮帶傳動(dòng)裝置17
[0085]軸末端18
[0086]末端執(zhí)行器 19
[0087]第一機(jī)械手 100
[0088]旋轉(zhuǎn)鉸鏈 102
[0089]曲柄元件110[0090]第一旋轉(zhuǎn)軸 112
[0091]第一聯(lián)接元件120
[0092]第二旋轉(zhuǎn)軸122
[0093]第二旋轉(zhuǎn)軸上的驅(qū)動(dòng)裝置124
[0094]第二聯(lián)接元件130
[0095]第三旋轉(zhuǎn)軸132
[0096]第三旋轉(zhuǎn)軸上的驅(qū)動(dòng)裝置134
[0097]第三聯(lián)接元件140
[0098]第四旋轉(zhuǎn)軸142
[0099]第四聯(lián)接元件150
[0100]執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)160
[0101]第一末端執(zhí)行器162
[0102]第二末端執(zhí)行器163
[0103]第一靜止位置164
[0104]第二靜止位置166
[0105]拉伸的內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)170
[0106]平移機(jī)械手200
[0107]曲柄元件210
[0108]第一旋轉(zhuǎn)軸A2
[0109]第一聯(lián)接元件220 [0110]第二旋轉(zhuǎn)軸A3
[0111]第二聯(lián)接元件230
[0112]第三旋轉(zhuǎn)軸A4
[0113]平移自由度Al
[0114]末端執(zhí)行器300
【權(quán)利要求】
1.用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的方法，所述機(jī)械手包括具有至少兩個(gè)聯(lián)接元件的元件鏈，其中第一聯(lián)接元件在第二旋轉(zhuǎn)軸上旋轉(zhuǎn)鉸接地與受驅(qū)動(dòng)可以繞第一旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的曲柄元件相連，第二聯(lián)接元件在第三旋轉(zhuǎn)軸上旋轉(zhuǎn)鉸接地連接到所述第一聯(lián)接元件，其中在所述第二旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有用于所述第一聯(lián)接元件的驅(qū)動(dòng)裝置，所述第二聯(lián)接元件在其與所述第一聯(lián)接元件相對(duì)的末端區(qū)域上，優(yōu)選地在相對(duì)的接合中心上，具有執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)， 其中所述方法如此設(shè)計(jì): 如此驅(qū)動(dòng)所述曲柄元件和所述第一聯(lián)接元件:所述執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)在所述曲柄元件旋轉(zhuǎn)期間按照確定的角度范圍停留在靜止位置上， 其特征在于， 為了縮短所述執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)在所屬靜止位置上的停留時(shí)間，借助在所述第二旋轉(zhuǎn)軸上的驅(qū)動(dòng)裝置在所述第一聯(lián)接元件上施加轉(zhuǎn)矩，所述轉(zhuǎn)矩在期望的停留時(shí)間的時(shí)期內(nèi)最大為所述轉(zhuǎn)矩的5%，而這對(duì)于在縮短的停留時(shí)間情況下實(shí)現(xiàn)所述執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)的停留而言是必需的。 在第二旋轉(zhuǎn)軸122上而在圖4和圖5中所描繪的轉(zhuǎn)矩根據(jù)本發(fā)明最大僅僅為轉(zhuǎn)矩的5%，為了實(shí)現(xiàn)具有非縮短停留時(shí)間的執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)的停留，該轉(zhuǎn)矩是必要的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的方法，其中如此驅(qū)動(dòng)在所述第一旋轉(zhuǎn)軸和在所述第二旋轉(zhuǎn)軸上的驅(qū)動(dòng)裝置:將所述執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)從第一靜止位置移動(dòng)到第二靜止位置，其中所述執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)和所述第三旋轉(zhuǎn)軸在所述第一靜止位置和所述第二靜止位置之間的理論直線連接的各個(gè)相對(duì)側(cè)的它們各自路徑的至少80%上運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的方法，其中為了實(shí)現(xiàn)所述執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)從所述第一靜止位置運(yùn)動(dòng)到所述第二靜止位置，還要驅(qū)動(dòng)在用于移動(dòng)所述第二聯(lián)接元件的第三旋轉(zhuǎn)軸上的驅(qū)動(dòng)裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2和3其中之一所述的用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的方法，在所述機(jī)械手中第三聯(lián)接元件在第四旋轉(zhuǎn)軸上可旋轉(zhuǎn)地連接到所述執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)，在所述第三聯(lián)接元件上設(shè)置有末端執(zhí)行器，其中在所述執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)從所述第一靜止位置到所述第二靜止位置的運(yùn)動(dòng)中如此轉(zhuǎn)動(dòng)所述末端執(zhí)行器:在所述末端執(zhí)行器的末端區(qū)域的加速度小于所述執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)的加速度。
5.機(jī)械手，所述機(jī)械手包括具有至少兩個(gè)聯(lián)接元件的元件鏈，其中第一聯(lián)接元件在第二旋轉(zhuǎn)軸上旋轉(zhuǎn)鉸接地與受驅(qū)動(dòng)可以繞第一旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的曲柄元件相連，第二聯(lián)接元件在第三旋轉(zhuǎn)軸上旋轉(zhuǎn)校接地連接到所述第一聯(lián)接元件，其中在所述第二旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有用于所述第一聯(lián)接元件的驅(qū)動(dòng)裝置，所述第二聯(lián)接元件在其與所述第一聯(lián)接元件相對(duì)的末端區(qū)域上，優(yōu)選地在相對(duì)的接合中心上，具有執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)， 其中所述機(jī)械手還包括控制裝置，通過所述控制裝置如此控制所述曲柄元件和所屬第一聯(lián)接元件的驅(qū)動(dòng)裝置:所述執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)在所述曲柄元件旋轉(zhuǎn)期間按照確定的角度范圍停留在靜止位置上，并且 為了縮短所述執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)在所屬靜止位置上的停留時(shí)間，可以借助在所述第二旋轉(zhuǎn)軸上的驅(qū)動(dòng)裝置在所述第一聯(lián)接元件上施加轉(zhuǎn)矩，所述轉(zhuǎn)矩在期望的停留時(shí)間的時(shí)期內(nèi)最大為所述轉(zhuǎn)矩的5%，而這對(duì)于在縮短的停留時(shí)間情況下實(shí)現(xiàn)所述執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)的停留而目是必需的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的機(jī)械手，其中第三聯(lián)接元件可繞第四旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)地與所述執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)相連，第一末端執(zhí)行器與所述第四聯(lián)接元件相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機(jī)械手，其中第四聯(lián)接元件可繞所述第四旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)地與所述執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)相連，第二末端執(zhí)行器與所述第四聯(lián)接元件相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機(jī)械手，其中所述第三聯(lián)接元件和所述第四聯(lián)接元件每個(gè)都設(shè)置在驅(qū)動(dòng)軸上，所屬傳動(dòng)軸被設(shè)置成與所述第四旋轉(zhuǎn)軸共軸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的機(jī)械手，其中所述末端執(zhí)行器中的至少一個(gè)在其末端區(qū)域具有可繞軸旋轉(zhuǎn)的操作工具，其中所述操作工具和具有驅(qū)動(dòng)單元的傳動(dòng)裝置相連，所述傳動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)軸運(yùn)行時(shí)和所述第 四旋轉(zhuǎn)軸平行。
10.根據(jù)權(quán)利要求8和9其中之一所述的機(jī)械手，其中所述驅(qū)動(dòng)軸中的至少一個(gè)可沿軸向移動(dòng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10其中之一所述的機(jī)械手，其中所述機(jī)械手包括至少一個(gè)齒輪傳動(dòng)裝置，通過所述齒輪傳動(dòng)裝置可以驅(qū)動(dòng)末端執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)軸中的至少一個(gè)。
12.平移機(jī)械手，所述平移機(jī)械手包括具有第一聯(lián)接元件的元件鏈，所述第一聯(lián)接元件在第二旋轉(zhuǎn)軸上旋轉(zhuǎn)鉸接地與受驅(qū)動(dòng)可以繞第一旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的曲柄元件相連， 其中可繞第三旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)地末端執(zhí)行器作為第二聯(lián)接元件連接到第一聯(lián)接元件，并且 其中所述曲柄元件可以在平移自由度內(nèi)移動(dòng)。
13.機(jī)械手系統(tǒng)，所述機(jī)械手系統(tǒng)包括根據(jù)權(quán)利要求5至11其中之一所述的機(jī)械手以及根據(jù)權(quán)利要求12所述的平移機(jī)械手。
14.用于驅(qū)動(dòng)根據(jù)權(quán)利要求13所述的機(jī)械手系統(tǒng)的方法， 其中借助所述平移機(jī)械手如此放置至少一個(gè)運(yùn)送貨物:所述運(yùn)送貨物位于所述第一機(jī)械手的靜止位置區(qū)域中，并由所述第一機(jī)械手接收位于該位置的所述運(yùn)送貨物，或者其中，位于所述靜止位置區(qū)域的運(yùn)送貨物由所述第一機(jī)械手來放置，并由所述平移機(jī)械手來接收。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械手系統(tǒng)的方法，其中所述平移機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)裝置僅僅在其第一旋轉(zhuǎn)軸上實(shí)現(xiàn)，以使得所述曲柄元件轉(zhuǎn)動(dòng)。
【文檔編號(hào)】B25J9/04GK103648731SQ201280026517
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2012年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月15日
【發(fā)明者】托拜厄斯·布雷特, 霍爾格·奎爾奧 申請(qǐng)人:柏林工業(yè)大學(xué)