DE2754436A1 - Rechnergesteuerter manipulator mit sechs freiheitsgraden - Google Patents

Rechnergesteuerter manipulator mit sechs freiheitsgraden

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DE2754436A1
DE2754436A1 DE19772754436 DE2754436A DE2754436A1 DE 2754436 A1 DE2754436 A1 DE 2754436A1 DE 19772754436 DE19772754436 DE 19772754436 DE 2754436 A DE2754436 A DE 2754436A DE 2754436 A1 DE2754436 A1 DE 2754436A1
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fingers
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Sherman Sheau-Ming Wang
Michael Andrew Wesley
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00Controls for manipulators
    • B25J13/08Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B25J13/081Touching devices, e.g. pressure-sensitive
    • B25J13/082Grasping-force detectors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/02Gripping heads and other end effectors servo-actuated
    • B25J15/0253Gripping heads and other end effectors servo-actuated comprising parallel grippers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0009Constructional details, e.g. manipulator supports, bases
    • B25J9/0015Flexure members, i.e. parts of manipulators having a narrowed section allowing articulation by flexion
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S294/00Handling: hand and hoist-line implements
    • Y10S294/907Sensor controlled device

Description

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Anmelderin: International Business Machines Corporation/ Armonk, N.Y. 10504
heb-bd echnergesteuerter Manipulator mit sechs Freiheitsgraden
■Die Erfindung betrifft einen rechnergesteuerten Manipulator einem asymmetrischen Meßsystem unter Verwendung von
!Dynamometern zur Messung und Oberprüfung der Arbeitsweise des !rechnergesteuerten Manipulators.
Beschreibung des Standes der Technik.
bie in der deutschen Patentanmeldung P 26 28 701.4 offenbarte Fühleranordnung für Manipulatoren mit Kraftmeßfühlern für sechs Freiheitegrade benutzt Paare von Dehnungsneestreifen, die auf Doppel-T-Profilen angebracht sind und lie an den Fingern wirksamen Kräfte messen. Auf einem Doppe1-P-Profil mit planparallelen Flächen des Steges sind die Dehlungsmeßelernente jeweils paarweise angeordnet und zwar für jede der drei orthogonal zueinander verlaufenen Richtungen K-Y-Z gesondert. Die Steifigkeit liegt in allen Richtungen Ln der gleichen Größenordnung. Die Empfindlichkeit für eine gegenseitige Beeinflußung oder Rückwirkung ist gering, und es sind Oberlastanschläge vorgesehen.
Zusammenfassung der Erfindung.
Aufgabe der Erfindung ist es, die durch einen Greifer ausgeübte Kraft und einen Kraftvektor zu messen, die auf einen durch einen Manipulatorfinger gehaltenen Gegenstand einwirken.
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Dabei soll von einer außermittigen Anordnung Gebrauch gemacht werden, so daß zwei Gruppen von Kraftfühlern für je drei Freiheitsgrade einsetzbar sind, um damit den auf einen durch den Finger gehaltenen Gegenstand einwirkenden Kraftvektor mit sechs Freiheitsgraden zu messen. Dadurch wird es möglich, daß durch zwei Finger eines Manipulators ein langer Stab aufgehoben werden kann, ohne daß dadurch ein Eingriff in die kardanische Aufhängung des Manipulators erfolgt. Dies läßt sich durch eine außermittige Anordnung der Fühlerelemente erreichen.
Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mit j Hilfe eines Manipulator-Greifers mit zwei Greifarmen mit Fingern
i erreicht, wobei jeder dieser Greifarme eine Anzahl von Fühlern I zum Messen von Kräften enthält. Die Fühler sind dabei am inneren Ende der Greifarme angeordnet und messen dabei die auf die Finger einwirkenden Kräfte. Ein auf einem der Greifarme angeordneter Fühler ist in seiner Position gegenüber dem Ort des entsprechenden Fühlers auf dem anderen der beiden Finger beträchtlich verschoben. Andere wichtige Merkmale der Erfindung werden noch erwähnt.
Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen im einzelnen beschrieben.
In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines rechnergesteuerten Manipulators unter Verwendung von Kraftfühleinrichtungen gemäß der Erfindung,
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Fig. 1B den Antriebsmechanismus für die Greifarme
in Fig. 1A,
jFig. 2 eine perspektivische Ansicht der Greifarme
! und Finger mit den Kraftfühlern gemäß Fig. 1A,
Fig. 3 den rechten Greifarm und Finger in Fig. 22,
! auf den die Kraft R einwirkt,
!Fig. 4 den linken Greifarm und Finger in Fig. 2 auf
, den die Kraft L einwirkt,
Fig. 5 die Greifarme und Finger in Fig. 2, die einen
: kraftgetriebenen Schraubendreher in der
Nachbarschaft eines Werktisches halten, Fig. 6 einen Manipulatorgreifer gemäß dem Stande
der Technik mit den üblicher Weise ver-' wendeten Fingern,
Fig. 7 eine Draufsicht auf einen Teil des in
Fig. 1 gezeigten Manipulators und den kraftgetriebenen Schraubendreher,
Fig. 8 ein Flußdiagramm für die Bewegung der
Finger in Fig. 7, bis sie den Schraubendreher berühren,
Fig. 9 eine Seitenansicht der Finger in Fig. 1
oberhalb eines Werkstückes mit einem Zapfen, auf dem mehrere Unterlagsscheiben liegen,
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Fig. 10 eine Draufsicht eines Teils des in Fig. 1
gezeigten Manipulators mit einem Schraubendreher zwischen den geöffneten Fingern,
Fig. 11 ein Flußdiagramm für den Betrieb des in
Fig. 10 gezeigten Manipulators zum Ergreifen des Schraubendrehers,
Fig. 12 ein typisches Ausgangssignal eines Kraftfühlers von einem der Moduln in Fig. 2 und
Fig. 13 ein Flußdiagramm zur Bestimmung der
zwischen einem Gegenstand und einem Werktisch wirkenden Berührungskraft.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Fig. 1 zeigt ein durch die Zentraleinheit (CPU) 44 gesteuerten Manipulator mit drei zueinander senkrecht verlaufenden Armen 38, 40, 42 für eine Bewegung des Greifers in X-, Y- und Z-Richtung. Die Arme 38, 40 und 42 sind durch Halterung 39, 41 und 43 derart durch gleitende Lagerung miteinander verbunden, daß sich daraus ein Universalgelenk eines aus drei Teilen bestehenden Manipulatorarmes ergibt, wie dies beispielsweise die deutsche Patentanmeldung P 26 14 524.4 der Anmelderin zeigt. Diese Konstruktion ist ähnlich aufgebaut, wie die in der deutschen Patentanmeldung P 19 22 714.6 offenbarte Konstruktion eines Manipulators. Am äußeren Ende des Armes 38 ist ein Greifer 45 mit dem X-Arm 38 über eine Drehachse 46, ein Gelenk 47 und einem Greiferantrieb 48 verbunden. Der X-Arm
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ist dabei gleitend verschiebbar in der Halterung 39 angeordnet, die am Y-Arm 4O befestigt ist. Die Halterung 39 trägt einen daran befestigten Linearmotor 5O mit Betätigungsvorrichtungen, die mit einer parabolischen Nockenbahn 53 zusammenwirken, wie sie beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung P 23 63 143.8 der Anmelderin beschrieben ist. Eine Zahnstange 308 treibt fiber ein Ritzel einen Regelwiderstand an. Dieser Regelwiderstand 114 liefert dabei ein die Position des Armes 38 anzeigendes Signal an die CPU 44. Der Y-Arm 40 ist längs der Y-Achse in einer Halterung 41 gleitend verschiebbar angeordnet und trägt einen Antriebsmotor 51, der mit einer Nockenbahn 54 zusammenwirkt. Ein Regelwiderstand 160 wird durch ein auf einer Zahnstange 110 laufendes Ritzel angetrieben, und wenn sich der Ann 40 bewegt, dann wird die Position des Y-Armes der CPU 44 angezeigt. Der Z-Arm 42 bewegt sich nicht längs der Z-Achse nach oben oder unten. Vielmehr ist die alterung 43 fest mit der Halterung 41 verbunden und die alterung 43 trägt einen Motor 52, der mit einer Nockenahn 55 zusammenwirkt, so daß der Rest des Armes einschließlich der Arme 38 und 40 längs des Armes 42 ange-
oben und abgesenkt werden kann. Die Position in Z-Rich-[tung wird durch einen Regelwiderstand 118 und ein auf der Zahnstange 112 laufendes Ritzel abgefühlt. Die gesamte Konstruktion ist um die Mittelachse des Armes 42 drehbar, der auf einer drehbaren Scheibe befestigt ist und durch einen innerhalb eines Zylinder* 56 angeordneten Antrieb gedreht werden kann. Zum Abfühlen der Drehung des Armes 42 wird ein Regelwiderstand 57 über ein Ritzel durch die Zähne des Zahnkranzes 107 angetrieben. Ein weiterer Antrieb bewirkt eine Drehung der Welle 46. Ebenso sind JMotore zum Schwenken oder Neigen um die Schwenkachse (bzw. die Neigungsachse 59 des Gelenks 47 vorgesehen. Der
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Greiferantrieb 48 bewegt die Finger 10 und 11 des Greifers 45, die durch die in Fig. 1B gezeigte Vorrichtung geöffnet oder geschlossen werden können. Wie aus Fig. 1B zu ersehen, treibt der Motor 74 über Zahnrad 76 ein Paar Zahnstangen 80 zum Antrieb der Fingerantriebsblöcke 23 und 24 entweder in Richtung aufeinander zu oder voneinander weg an. Die Zahnstangen 80 bewegen sich dabei, wie in Fig. 1B durch den Pfeil angezeigt ist, in Längsrichtung nach links und rechts. Ein Regelwiderstand 78 ist mit den auf seiner Welle angebrachten Zähnen in Eingriff mit den Zahnrädern 76 des Motors, so daß die Winkelposition der Motorwelle durch das auf Leitung 86 auftretende Ausgangssignal des RegelwiderStandes 78 dargestellt: wird. Dieses auf der Leitung 86 auftretende Ausgangssignal steht damit in unmittelbarer Beziehung zum Abstand zwischen den Fingerantriebsblöcken 23 und 24.
Gemäß Fig. 2 besteht der Greifer 45 aus zwei Fingern 10 und 11. Ein Kraft-Fühler 12 für drei Freiheitsgrade ist am inneren Ende des rechten Fingers 10 angebracht. Ein weiterer Kraft-Fühler 13 für drei Freiheitsgrade ist mit einem unterschiedlichen Abstand am inneren Ende des linken Fingers angebracht, Mit anderen Worten ist das für die beiden Finger vorgesehene Abfühlsystem nicht symmetrisch angeordnet.
Der Kraft-Fühler 12 besteht aus drei Doppel-T-förmigen Fühlerelementen 14, 15 und 16, während der Kraft-Fühler 13 aus ähnlichen Fühlerelementen 17, 18 und 19 besteht, wobei auf jedem Schenkel jeweils ein Paar von Dehnungsmeßstreifen angebracht ist, wie dies bereits in der deutschen Patentanmeldung P 26 28 701.4 beschrieben und offenbart ist.
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Rechter Finger
In Fig. 3 ist der rechte Finger 10 an seinem inneren Ende mit dem Fühlerelement 14, A verbunden, das eine sich von oben nach unten erstreckende, rechteckige senkrechte Schneide trägt. Das Fühlerelement 14, A ist über einen Block 21 mit dem Fühlerelement 15, B verbunden, das eine mit einer recht-I eckigen Oberfläche versehene, sich von einer Seite zur anderen erstreckende waagrechte Schneide aufweist. Das Fühler- !element 15, B ist über ein Kniestück 22 mit einem Fühlerelejment 16, C verbunden, das eine senkrecht zu den Ebenen der i Schneiden 14 und 15 verlaufende sich senkrecht erstreckende Schneide 16 aufweist, die sich von einer Seite zur anderen erstreckt. Das Fühlerelement 16, C ist mit dem Antriebsblock !23 verbunden, der an dem Antrieb 48 befestigt ist. Wenn der rechte Finger keinen Gegenstand hält, dann läßt sich ein an einem willkürlich gewählten Punkt R angreifender Kraftvektor FR in seine drei Komponentenvektoren F„p, FyR und F_R auflösen. Der Kraftfühler 12 ist dabei so aufgebaut, daß jedes der den Kraftfühler 12 bildenden Fühlerelemente A, B und C nur
!auf ein Moment in einer bestimmten Richtung anspricht. Bei-I spielsweise mißt im Punkt A in Fig. 3 das Fühlerelement 14 I nur das in Richtung M& wirkende Moment. Das Ausgangssignal
I des Fühlerelements 14 am Punkt A kann zu dem externen Kraft-
i _
!vektor FR in Beziehung gesetzt werden durch:
MA = - FXR * (YR - V + FYR X (XR - XA> (1)
wobei YR und Yft die Y-Koordinaten der Punkte R und A und XR und XA die X-Koordinaten dieser Punkte sind. In gleicher Weise liefert das Ausgangssignal der Fühlerelemente
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15 und 16 an den Punkten B und C:
MB - FXR *"R
MC - FXR
(ZR- 2B) - F
ZR
- F
ZR
- V
- V
(2)
(3)
Gleichungen (1), (2) und (3) können in Matrixform geschrieben werden:
"MA = -(Y-Y ) (XR-YA (XR-V
(Z -Z ) O
.Mc. Finger .(2R-2C) O
Linker
XR YR
ZR
(4)
Wie in Fig. 4 gezeigt, ist der linke Finger 11 an seinem
inneren Ende mit einem Fühlerelement 17, D verbunden, das eine waagrechte sich in seitlicher Richtung erstreckende Schneide aufweist. Das Fühlerelement 17, D ist mit einem
Block 26 verbunden, an den sich das Fühlerelement 18, E
anschließt, das eine in senkrechte Richtung von oben nach unten längs der Achse des Fingers 11 erstreckende Schneide aufweist. Ein Kniestück weist einen waagrechten Abschnitt 27 und einen senkrechten Abschnitt 20 auf, der wesentlich langer ist als die vertikale Ausdehnung des Kniestücks 22 des rechten Fingers 10. Fühlerelement 19, G verbindet den Schenkel 20 mit dem Antriebsblock 24, der am anderen Ende des Antriebs 48 angebracht ist. Das FühleieLement 19, C
weist eine sich quer zum Schenkel 20 erstreckende, senkrecht von oben nach unten verlaufende Schneide auf, die
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senkrecht zur Achse des Fingers 11 in einer Ebene parallel zu der des Fühlerelementes 16 und senkrecht zu der des Fühlerelements 17, D und 18, E liegt. Somit ist also das Fühlerelement 19, G gegenüber dem Fühlerelement 16, C beträchtlicl verschoben. Für den linken Finger 11 ist ein Kraftfühler mit drei Freiheitsgraden am inneren Ende des Fingers angebracht. Der Ort des Fühlers unterscheidet sich jedoch von dem Ort des entsprechenden Fühlers am rechten Finger. Dieser beabsichtigte Abstand ergibt sich aus den sich oberhalb des Kniestückec 21 erstreckenden etwa 25,4 oder 50,8 mm langen Schenkel 20. Ein am Punkt L am linken Finger 11 einwirkender Kraftvektor Fx
j läßt sich wiederum in drei Komponenten aufspalten, nämlich FLXf FLY 1^ FLZ' wie dies Fi4 zeigt. Es sei darauf hingewiesen, daß die Koordinaten des Punktes L in Fig. 4 sich von denen des Punktes R in Fig. 3 unterscheiden kann. Die Kraftfühlerausgangssignale an den Punkten D, E und G der Fühlerelemente 17, 18 bzw. 19 können zu dem an dem Finger angelegten Kraftvektor in Beziehung gesetzt werden durch die folgende Matrix:
-(W FLX
MG
L(xL-v
LY
LZ
(5)
Gemäß Fig. 5 hält ein Paar parallel liegender Finger 10 und 11 einen Gegenstand, beispielsweise einen kraftgetriebenen Schraubendreher 28. Die Berührungskraft zwischen dem Schraubendreher 28 und dem Arbeitstisch 29 läßt sich immer in
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einen Kraftvektor überführen, der am Schwerpunkt (Punkt H) des von den Fingern 10 und 11 gehaltenen Gegenstandes 28 angreift. Der Kraftvektor besteht aus sechs Komponenten
FXH' FYH Und FZH Und den drei Momenten Μχπ' **ΥΗ Und MZH* Es sei angenommen, daß der Berührungspunkt zwischen dem Gegenstand (z.B. ein Schraubendreher) und dem rechten Finger 10 der Punkt R sei. Der Berührungspunkt zwischen dem Gegenstand und dem linken Finger 11 sei der Punkt L. Nimmt man den Gegenstand als einen freien Körper an, dann sind die, das Kräftegleichgewicht des Gegenstandes bestimmenden Gleichungen:
FXH = FXR + FXL -v h -v (6A)
FYH = FYR + FYL R"2H) - 2H5 (6B)
FZH = FZR + FZL (XR-XH) (xL-xH) (6C)
MXH = FZR ' <YR (2R-2H5 T H' (6D)
+FYR ' (Z (VYH} (W
"yH " (-FZR> (XR-XH) (X11-Xh)
+ (FXR> (6E)
MZH = {-FXR>
+ <FYR ) ' (6F)
h FZL * (YL
FYL ' (2L -
+ <-pZL} *
+ (fxl) ' (
+ ("51XL5 *
1 + (FYL> *
Ganz allgemein tritt an den Berührungspunkten zwischen dem Finger und dem Gegenstand ebenfalls ein Moment auf. Wenn die Oberfläche des Greifers in besonderer Weise ausgestaltet ist, d.h. wenn beispielsweise auf den Greifoberflächen der Finger 10 und 11 eine zur Momenten-Isolation dienende Oberfläche 88 aus einem Elastomeren vorgesehen ist, dann kann nur eine Kraft an den Finger übertragen werden.
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Die Gleichungen (6Ά) bis (6F) lassen sich in Matrixform schrei ben:
XH YH
ZK
1 0 0
0 0
1
0
0
0 1 0
VV
ί_-(νν νν
|L(YL-YH> VV
0 FXR J
0 FYR
f-l FZR
VV FXL
VV FYL
0 FZL
oder
= A · F
(7)
Gleichungen (4) und (5) können kombiniert werden zu:
FXR
YR
ZR
XL YL ZL
VV O -1 O
VV O -w
_(ZR-ZC> O o -(Xl-X0)"
"(zl"zd) (xL-x£) ο
O -(νΥΕ>
_(VXG>
MA
M
B
Mc
-1
ME
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fRL - 1*1 ' fm >
Kombiniert man Gleichungen (7) und (8), so erhält man:
Gleichung (9) liefert die allgemeine Beziehung zwischen dem Meßvektor F , (das Ausgangssignal der sechs Fühlerelemente) und dem an dem durch die Finger gehaltenen Gegenstand angreifenden Kraftvektor F„. Hat man die von den sechs Fühler-
ti
elementen abgegebenen Meßwertausgangssignale, dann kann man den an dem Finger angreifenden Kraftvektor abschätzen, man kann jedoch den an dem von den Fingern gehaltenen Gegenstand angreifenden allgemeinen Kraftvektor nicht abschätzen. Gleichung 9 zeigt, daß das Fühlersignal eine Funktion der folgenden Parameter ist:
1. Gewicht des durch die Finger gehaltenen Gegenstandes (eine Unbekannte)
2. Position der Teile und Ausrichtung des Gegenstandes I {€ Unbekannte)
3. Länge zwischen den Berührungspunkten eines durch die Finger gehaltenen Gegenstandes {eine Unbekannte)
4. Berührungskraft und Moment zwischen dem Finger und dem Gegenstand <€ unbekannte)
. Berührungskraft und Ort der Berührung zwischen dem durch die Finger gehaltenen Gegenstand 28 xmd dem Werkstück oder Werktisch 29 gemäß Fig. 5 (6 Unbekannte).
Mit anderen Worten erhält man von den sechs Fühlerelementen (A, B, C, D, E und G in Fig. 5) sechs Meßwertausgangssignale, doch gibt es mindestens 20 mögliche Unbekannte. Es gibt eine
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Anzahl von RechneraIgorithmen und fest verdrahteten Schaltungen zur Bestimmung einiger der mehr als 20 Unbekannten von einer sehr begrenzten Anzahl von Abfühlelementen (sechs Abfühlelemente A, B, C, D, E und G gemäß Fig. 5).
Diese Verfahren sollen im einzelnen nacheinander beschrieben werden:
Verfahren 1t Ort des Fühlersystems
Ein übliches Fühlersystem für einen Kraftfühler mit sechs Freiheitsgraden ist am Verbindungspunkt zwischen dem Gelenk und den Armen des Manipulators am Punkt U vorgesehen (vergleiche Fig. 1A). (Vergleiche Scheinmann V. D. Design of a Computer Controlled Manipulator, AIM 92, Juni 1962). Der Vorteil eines solchen konventionellen Systems liegt darin, daß das Ausgangssignal des Fühlers von der zwischen den Fingern und dem dadurch gehaltenen Gegenstand aufgebrachten Kraft unabhängig ist. Der Nachteil einer derartigen Lösung liegt darin, daß zum Messen der Greifkraft ein getrennter Kraftfühler erforderlich ist. Der weitere Nachteil dieses bekannten Systems besteht darin, daß das Fühlerausgangssignal eine Funktion der Motorpositionen des Gelenks 47 ist. Die Kraft-Fühler 12 und 13 liegen an den inneren Enden der Finger in Fig. 1A und 2. Durch Programmierung und entsprechende Schaltungen kann man die unbekannten Kräfte und Momente alle bestimmen, die an den durch die Finger 10 und 11 gehaltenen Gegenstand angreifen.
Verfahren 2: Relativposition zwischen den Fingern und dem Gelenk
Das übliche Fingersystem zeigt Fig. 6 (vergleiche z.B. Gill Aharon, Visual Feedback and Related Problems in Computer Controlled Hand Eye Coordination, Report No. STAN-CS-72-312, Stanford University, Oktober 1972). Das Fingersystem
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der Fign. 1A bis 5 ermöglicht es, daß der Manipulator einen langen Stab aufnimmt, ohne daß dabei das Gelenk bewegt wird. Die L-förmige Ausgestaltung der Finger läßt sich ebenfalls in der Konstruktion mit den versetzt angeordneten Kraftfühlern unterbringen.
Verfahren 3; Unsymmetrische Fingeranordnung
Wenn der Kraftfühler eines rechten Fingers identisch ist mit dem Kraftfühler eines linken Fingers eines Greifers, dann wäre die Matrix [Ä] in Gleichung (7) eine singuläre Matrix. Mit der asymmetrischen Anordnung der Fign. 1A bis 5, wird die Singularität der Matrix [Ä] beseitigt und man kann Kraftfühlerinformation für sechs Freiheitsgrade ableiten.
Verfahren 4: Suchen eines Gegenstandes mit einem Finger
Ein Anwendungsgebiet des in Fig. 5 dargestellten Fühlersystems besteht darin, ein Werkzeug (z.B. einen Griffel, einen Schraubendreher und dgl.) zu finden. Gemäß Fig. 7 muß die Ausrichtung der Mittellinie eines Werkzeuges in der Form eines Schraubendrehers 28 bekannt sein. In Fig. 7 fällt beispielsweise die Mittellinie des Schraubendrehers 28 mit der Z-Achse zusammen. Der Durchmesser t1 des Schraubendrehers 28 ist in dem Rechner abgespeichert, während der genaue Ort des Schraubendrehers unbekannt ist. Das Flußdiagramm für ein Rechnerprogramm für die automatische Bestimmung des Ortes des Schraubendrehers zeigt Fig. 8. Gemäß Fig. 7 und 8 bewegt sich der Motor 51 so lange, bis der Finger 10 den Schraubendreher 28 berührt. In dem Augenblick, wenn der Finger den Schraubendreher 28 berührt, überschreitet das Ausgangssignal AMft des Kraftfühlers einen vorbestimmten Wert E und die Position des Y-Armes zu diesem Zeitpunkt wird durch den Regelwiderstand 16 registriert. Die
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j Relativposition zwischen der Fingeroberfläche und dem Y-j Arm wird durch den Regelwiderstand 114 für den Y-Arm am ; Punkt M in Fig. 7 gemessen. Der genaue Ort des Schrauben-I drehers läßt sich berechnen durch:
! y_ = γ +γ - 1 Mo)
i W *M f 2 UUi
; In gleicher Weise kann der Manipulator eine Unterlagscheibe 40 auf einem die Unterlagscheiben tragenden Zapfen 41 gemäß Fig. 9 feststellen. In diesem Fall ist die vorbekannte
■ Information die Dicke t~ der Unterlagsscheibe und die Rich- ! tung der Mittellinie des Zapfens 41.
I Verfahren 5: Ergreifen eines Gegenstandes mit genau ge-
steuerter Greifkraft '
ι Wenn gemäß Fig. 7 die ungefähre Lage des Gegenstandes 28 : (z.B. ein Schraubendreher) bestimmt ist, dann kann der ] Manipulator die Greiferarme 10, 11 in die in Fig. 10 ge-' zeigte Stellung verfahren. Wenn man den Y-Motor 51 und die '' Fingermotoren, wie dies beispielsweise im Flußdiagramm ! Fig. 11 dargestellt ist, gleichzeitig bewegt, dann berührt : der Finger 10 den Schraubendreher beispielsweise am Punkt Q in Fig. 10. Die Y-Koordinate des Berührungspunktes Q ist:
YQ=YM+YMQ+dQ <11>
! wobei Y„ und Y„_. die Positionen des Y-Armes es 40 und des
j « Mu
; Fingermotorsystems sind und durch die Regelwiderstände j 116 bzw. 78 gemessen werden können. Der Wert d_ ist die : Auslenkung des Fingers, die noch beschrieben wird. Nachdem
der Finger 10 eine Seite des Gegenstandes 28 (Schrauben-I dreher) berührt, werden der Motor 74 für die Finger 10 und j 11 und der Y-Motor gleichzeitig so lange betätigt, bis ι der rechte und der linke Finger 10 und 11 den Gegenstand j 28 (z.B. den Schraubendreher) an den Punkten Q und H in
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Fig. 10 berühren, wobei die Position des linken Fingers gestrichelt eingezeichnet ist. Die Y-Koordinate des Punktes H ist:
Y=Y-Y-d (12)
H M MH H y '
wobei Y„„ die Position des Motors für den linken Finger
MxI
und d„ die Fingerauslenkung am Punkt H ist. Ist die Geometrie des Gegenstandes einfach, beispielsweise ein Schraubendreher 28 wie in Fig. 10, dann müssen die X-Koordinaten der Berührungspunkte Q und H die gleichen sein. (d.h. XQ = X„). Die Greifkraft zwischen dem Gegenstand 28 und den Fingern 10 und 11 läßt sich zum Ausgangssignal des Kraft-Fühlers in Beziehung setzen durch:
MA - <-V ' (XQ - XA> (13)
. Me ■ (V * (XH - V = ("Fq) * (XH - V
= ("Fq) * (Xq "V Π«)
Die Koordinaten X7. und X^ der Fühlerelemente A und E waren schon zuvor gemessen worden. Daher läßt sich die Greifkraft und der Berührungspunkt zwischen dem Finger und den durch den Finger gehaltenen Gegenstand aus den Gleichungen (13) und (14) bestimmen:
11E " MA
(-F) = (15)
Q XA XE
(M )
XQ - XA + ——
Aus Gleichungen {15) und {16) lägt sich die genau gesteuerte Greifkraft ableiten, die an das Manipulatorsystem zum Ergreifen eines Gegenstandes angelegt werden muß. Das Flußdiagramm zeigt Fig. 11. Ist die Greifkraft xmu der Ort des Berührvmgs-
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punktes bekannt, dann läßt sich die Verformung des Fingers ganz aus der Biegemomentengleichung eines Trägers, und dem Durchmesser des Schraubendrehers, t.. aus Gleichungen (11) und (12) genau berechnen. Es sei hier darauf verwiesen, das Fühlersystem aus drei orthogonalen dünnen Trägern besteht und die Verformung der Finger 10 und 11 genau berechnet werden kann. Im Gegensatz dazu, weisen bekannte Manipulatorfühlersysteme eine komplexe Form auf, so daß die Verformung der Finger weder leicht zu messen noch zu berechnen ist, wenn der Manipulator zusammengebaut wird.
Verfahren 6; Wiegen eines Gegenstandes
Das Kraftfühlersystem kann zum Wiegen eines Gegenstandes eingesetzt werden. Gemäß Fig. 5 sind in einer bestimmten Po sition, bei der die Z-Koordinate mit der Linie der Schwerkraft zusammenfällt, die Fühler B, C, D und G alle für das Gewicht des durch die Finger gehaltenen Gegenstandes empfindlich. Demgemäß kann das Gewicht eines Gegenstandes bestimmt werden durch:
MC ·-■ "b - MG ·-·
_ C b H *C - *B XG -
wobei Mg M8, MQ und M_ die Ausgangssignale der Fühler C, B, G bzw. D sind. Man achte auf die Einfachheit der Gleichung (17) im Vergleich mit anderen Fühlern, bei denen das Wiegen eines Gegenstandes keine so einfache Aufgabe sein mag.
Verfahren 7: Feststellen des Schwerpunktes eines Gegenstandes
Sobald das Gewicht des Gegenstandes festgestellt ist, kann der Ort des Schwerpunktes des Gegenstandes ebenso bestimmt werden. Gemäß Fig. 5 kann in der Position, in der die Z-Achse des Koordinatensystems mit der Richtung der Schwerkraft zusammenfällt, der Gewichtsvektor W„ in die beiden
976 op? 809828/0546
Komponenten W„_. und W„T aufgeteilt werden. W„_, ist das am
UK HL· HK
rechten Finger 10 angreifende Gewicht und WTTT ist das am
HL·
linken Finger 11 angreifende Gewicht. Von den Ausgangssignalen der Fühlerelemente B und C bzw. 14 und 16 läßt sich der Wert von W„D und die X-Koordinate des Punktes H
HK
bestimmen. Aus den Ausgangssignalen der Fühlerelemente 17, D, 19, G kann man wiederum den Wert von W„, und die X-Ko-
HJj
ordinate des Punktes H berechnen. Mit anderen Worten läßt sich die X-Koordinate des Schwerpunktes (Punkt H) entweder aus den Ausgangssignalen der Fühlerelemente des rechten oder des linken Fingers bestimmen. Dadurch erhält man für die Überprüfung der Genauigkeit des Fühlersystems geeignete Kriterien.
In gleicher Weise kann man das Fingersystem so bewegen, daß die Y- oder Z-Koordinate mit der Linie der Schwerkraft zusammenfällt, um damit die Y- und Z-Koordinaten des Schwerpunktes des Gegenstandes (beispielsweise Punkt H in Fig. 5) zu bestimmen.
Verfahren 8: Ausgangssignal des Fühlers aufgrund des Gewichtes des Gegenstandes bei beliebiger Aus-
richtung
Während des Zusammenbaus kann das Manipulatorsystem in jede beliebige Lage rotiert werden. Die auf das Gewicht des Gegenstandes zurückzuführenden Ausgangssignale des Fühlers werden daher für die verschiedenen Ausrichtungen verschieden sein. Befolgt man das Verfahren in Schritt 6 und 7, dann kann man damit das Gewicht und den Ort des Schwerpunktes des durch die Finger des Manipulators gehaltenen Gegenstandes bestimmen. Gemäß Fig. 1A läßt sich die absolute Ausrichtung des Fingersystems aus der Ausgangsspannung der Regelwiderstände der zum Schwenken,
Y0 976 °07 809828/0545
Drehen und Neigen benutzten Motoren berechnen und man kann die Größe W11, die auf das Gewicht des Gegenstandes zu-
Il
rückzuführen ist, berechnen. Das Ausgangssignal des Fühlers !läßt sich berechnen aus:
jwobei [Ö] durch Gleichung (9) definiert ist. F ist ein aus
ι rl
ιden sechs Ausgangssignalen des Fühlers bestehender Vektor (ebenso in Gleichung (9) definiert).
!verfahren 9: Auswahl des Nullbezugspunktes für das Aus- \ gangsSignal des Fühlers und für Systemani Wendungen
JEin typisches Ausgangssignal eines Fühlers ist in Fig. 12 !gezeigt (ausgezogene Linie). Hat sich die Temperatur ver- ;ändert, dann wird sich der Nullbezugspunkt vom Punkt O1 inach Punkt O2 verschieben. Der Nullbezugspunkt verschiebt 'sich außerdem bei einer Änderung der Ausrichtung des Fingersystems. Wenn beispielsweise gemäß Fig. 5 die Ausrichtung des Fingersystems gedreht wurde, dann ist auf der auf das Ruhegewicht des durch die Finger gehaltenen Gegenstandes zurückzuführende Kraftvektor W„ von der ausgezogenen Linie W11 nach der gestrichelten Linie W11 in
Π £1
!Fig. 5 verschoben. Das Fühlerausgangssignal muß daher ;gemäß Verfahren 8 einen Ausgleich für die durch das Gejwicht hervorgerufene Wirkung liefern. Eine weitere Eichung, ;die in diesem Manipulatorsystem durchgeführt wurde, ergibt isich aus dem Wert der Steigung in Fig. 12. Die Gleichung (9) kann daher wie folgt abgewandelt werden:
] = [AQ] · [AFH] (13)
Dabei ist [ AF^| der differentielle Kraftvektor der auf den durch die Finger gehaltenen Gegenstand einwirkt und
Y0 976 007 8 0 9 8 2 8/0545
- 24 ist der differentielle Ausgangsvektor des Fühlers.
Wenn die [AQ] Matrix gebildet ist, kann sie in dem Rechner abgespeichert und dazu benutzt werden, die zwischen einem Gegenstand (z.B. einem Schraubendreher in Fig. 5) und einem Werktisch wirkende Berührungskraft zu bestimmen. Dies ist in Fig. 13 dargestellt.
Gemäß Fign. 3, 4 und 5 sei angenommen, daß auf den Finger nur Kräfte einwirken (z.B. FXR, FyR, FZR, F^ und FZL) . Das selbe Verfahren wird jedoch ebenfalls angewandt werden, wenn auch noch Momente auf den Finger einwirken. Für die Berücksichtigung der Nachgiebigkeit und der Greiffläche müssen weitere Gleichungen aufgestellt werden.
Verfahren 10:
In der deutschen Patentanmeldung P 26 14 524. 4 war ein Verfahren zur Bestimmung der ungefähren Ausrichtung von Teilen abgeleitet worden. Wird an dem Finger eine steife pneumatische Sonde befestigt, dann mißt der Kraftfühler die an die Sonde angelegte Kraft. Daher kann das Fühlersystem auch zur Bestimmung der Ausrichtung von Teilen benutzt werden. Dieses Kraftfühlersystem liefert dann ein Analogsignal und mißt die X-, Y- und Z-Komponente der auf die Sonde einwirkenden Kraft. Dels Sondensystem liefert somit nur das Digitalsignal, d.h. ob die Sonde den Gegenstand berührt oder nicht berührt.
Zusammenfassung;
Diese Fühlersysteme und diese Analyseverfahren für die Daten wurden zur Messung einer großen Anzahl von Parametern beim Zusammenbau entwickelt. In diesen Parametern sind enthalten 1. die Greifkraft, 2. ein an dem durch den
Y0 976 °07 8098 28/05 4 5
Manipulator gehaltenen Gegenstand angreifender Kraftvektor mit sechs Freiheitsgraden, 3. das Gewicht des Gegenstandes 4. der Schwerpunkt des Gegenstandes, 5. angenähert Ort und Ausrichtung eines Gegenstandes auf einem Werktisch. Mit diesem System kann man komplexe Baugruppen einer Schreibmaschine zusammenbauen.
Dieses Fühlersystem wirkt mit einem Rechner zusammen. Es lassen sich dabei leicht besondere Steuerschaltungen aufbauen, die diesen Zusammenbau bewirken, der im vorliegenden Fall durch Rechnersteuerung durchgeführt wurde. Diese Programme eignen sich für fast alle wichtigen Aufgaben beim Zusammenbau. Diese Programme sind :
a. bestimmen des Gewichtes des durch den Finger gehaltenen Gegenstandes,
b. Ergreifen eines Gegenstandes mit genau bestimmter Kraft,
c. Aufsuchen eines Zapfens oder Bolzens, allgemein eines Werkzeuges,
d. Auffinden eines Gegenstandes mit einem Finger,
e. Auffinden eines Gegenstandes mit zwei Fingern,
f. Aufheben eines Gegenstandes aus in einem Behälter oder Kasten enthaltenen verschiedenen Gegenständen,
g. Anziehen einer Schraube durch ein Manipulatorsystern.
Das System kann dabei ein Analogsignal zum Messen der durch eine am Finger befestigten Sonde ausgeübten Kraft in X-, Y- und Z-Richtung messen.
In der Literatur sind die meisten Kraftfühler zwischen dem Gelenk und den Armen angeordnet, wodurch die Koppelwirkung zwischen der Greifkraft und dem an dem Gegenstand angreifenden Kraftvektor beseitigt ist. Der Nachteil dieser Art von Systeme liegt darin, daß das Ausgangesignal des
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275A
Kraftfühlers eine Funktion der Position des Gelenks und der Finger ist. Die hier verwendeten Kraft-Fühler sind an den Enden der Finger angebracht. Es wurde ein neues Verfahren zur Minimierung der Koppelwirkung zwischen den Greifkräften und den Kraftvektoren bestimmt, die an dem durch die Finger gehaltenen Gegenstand angreifen.
Das Ausgangssignal des Kraftfühlers ist eine Funktion der folgenden Koppelparameter:
a. Gewicht des durch die Finger gehaltenen Gegenstandes,
b. Ort der Teile und Ausrichtung des Gegenstandes,
c. Durchmesser des Gegenstandes
d. Greifkräfte zwischen Gegenstand und Finger
e. äußere auf den durch die Finger gehaltenen Gegenstand einwirkende Kräfte.
Es sind Verfahren für eine Entkopplungg dieser Koppelwirkungen entwickelt worden. Mehr als zwanzig unbekannte Parameter können aus den zwei Gruppen von Kraftfühlern mit je drei Freiheitsgraden abgeleitet werden.
Zusammenfassung der bevorzugten Ausfuhrungsform Gemäß Fig. 1A enthält der Manipulatorgreifer 45 Kraftfühler A, B, C, D, E und G mit mehreren Freiheitsgraden, die Daten bezüglich Kraft und Moment zur Bestimmung der Position und Ausrichtung eines mit den Fingern 11 und 12 eines Manipulators gehaltenen Gegenstandes bestimmen. Diese Fühler enthalten Dehnungsmeßstreifen-Anordnungen, die an einem ersten Ende mit einem Finger und einem zweiten Ende mit dem Antrieb 48 für die Finger starr verbunden sind. Die Dehnungsmeßstreifen-Anordnungen bestehen aus einer Anzahl von miteinander verbundenen mit Dehnungsmeßstreifen ausgerüsteten Fühlerelementen. Jeder dieser Dehnungsmeßstreifenfühler besteht aus einem im allgemeinen als Doppel-T-Profil
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"2 7 5 STJB"
ausgebildeten Bauteil mit einem relativ dünnen Mittelteil j für die Anbringung der Dehnungsmeßstreifen auf den relativ j breiten flachen Oberflächen. Die Endabschnitte des Doppe1-i T-Profils dienen der starren Verbindung der Meßstreifenjfühler, wobei die Doppel-T-Profile im allgemeinen senk-I recht zueinander liegen oder um 90° gegeneinander verdreht : sind. Die Dehnungsmeßstreifenfühler sind blockartig aufi gebaut und liefern eine Dehnungsmeßstreifenanordnung mit drei Freiheitsgraden für die Abfühlung eines jeden Fingers, ; wobei mindestens einer der Doppel-T-Profilfühler (Modul G) i der Dehnungsmeßstreifenanordnung eines Fingers 11 in seiner I Lage in Bezug auf die Dehnungsmeßstreifenanordnung (Modul C)
• des Fingers 10 versetzt angeordnet ist, der mit dem Finger I 11 zusammen arbeitet. Der Mittelschenkel eines jeden Moduls I hat die Form einer im allgemeinen rechteckigen Platte, so i daß jedes der Dehnungsmeßstreifen-Moduls im wesentlichen i für Momente um die sich quer zum Mittelschenkel erstreckende
i Achse und durch ihren Mittelpunkt verlaufende Achse empfind- ! lieh ist und ebenso empfindlich auf Kräfte, die senkrecht j auf der relativ breiten flachen Oberfläche des Mittel-I schenkeis stehen. Auf jeder der breiten flachen Oberflächen ; des Mittelschenkels ist ein Paar von Dehnungsmeßstreifen : angeordnet, so daß jedes Modul insgesamt vier Dehnungsmeßstreifen enthält. Die vier Dehnungsmeßstreifen sind !elektrisch zu einer Widerstandsbrücke zusammengeschaltet, ι wobei die gegensinnig angeschlossenen Elemente der Schal-I tung aus dem auf der gleichen Oberfläche des Mittelschenkels iliegenden Paar von Dehnungsmeßstreifen besteht. Die Deh-I nungsmeßstreifen-Anordnung besteht aus einem oder mehreren Dehnungsmeßstreifen-Moduln für die einzelne Abfühlung von Kräften in Bezug auf die X-, Y- und Z-Richtung und zum Abfühlen der Momente um die X-, Y- und Z-Achse, so daß bei der Abfühlung von Kräften sechs Freiheitsgrade bestehen.
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2754ATB
Solche Dehnungsmeßstreifen-Moduls sind in der deutschen Patentanmeldung P 26 28 701.4 offenbart.
Die Schenkel 23, 24 verbinden die Finger 10 und 11 mit dem Antrieb 48. Jedem der Finger ist eine Anzahl von Fühlerelementen A, B, C oder D, E, G zugeordnet, wobei entsprechende Fühlerelemente ähnliche Momentarme aufweist, mit Ausnahme des einen Fühlerelements (G) auf einem der Finger (11), welcher gegenüber dem entsprechenden auf dem Finger 10 angeordneten Fühlerelement versetzt angeordnet ist und damit eine wesentlich andere Kraftmomentkomponente liefert.
Gemäß Fig. 2 haben die Finger 10 und 11 im wesentlichen zueinander parallele Greifflächen. Am Finger 10 ist ein erstes Doppel-T-Profil 14 angebracht, das in senkrechter Richtung sich erstreckende parallel zur Achse des Fingers 10 verlaufende Seitenwände aufweist und an einem Verbindungsstück 21 mit einem zweiten Doppel-T-Profil 15 verbunden ist, das sich in waagrechter Richtung erstreckende Seitenwände aufweist. Das zweite Doppel-T-Profil 15 ist am inneren Ende an einem Kniestück 22 befestigt, das mit einem dritten Doppel-T-Profil 16 verbunden ist, das sich in einer senkrecht zur Ebene des ersten Doppel-T-Profils verlaufenden Ebene erstreckt. Das dritte Doppel-T-Profil 16 ist an seinem inneren Ende mit einem Schenkel 23 verbunden, der sich nach oben in Richtung auf den Antrieb 48 erstreckt. Der zweite Finger 11 weist ein viertes aus einem Doppel-T-Profil bestehenden Fühlelement 17 auf, dessen waagrechte Ebene parallel zum zweiten Doppel-T-Profil 15 verläuft. Ein fünftes Doppel-T-Profil 18 ist mit dem vierten Doppel-T-Profil 17 verbunden und weist eine parallel zum ersten Doppel-T-Profil 14 liegende Ebene auf
Y0 976 °07 80982 8 /05U 5
und ein Kniestück mit einem Schenkel 20 beträchtlicher Länge liegt rechtwinklig zur Achse des zweiten Fingers 11. Ein sechstes Doppel-T-Profil 19 ist am inneren Ende des Kniestückes und des Schenkels 20 angebracht und weist eine zur Ebene des dritten Doppel-T-Profils parallel verlaufende Ebene auf. Das sechste Doppel-T-Profil ist in vertikalerer Richtung gegenüber dem dritten Doppel-T-Profil 16 wesentlich versetzt angeordnet, und ist damit wesentlich weiter von dem Kniestück entfernt, so daß sich ein vollkommen anderer Momentarm ergibt.
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Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    Rechnergesteuerter Manipulator mit einem angetriebenen Greifer mit mindestens einem Paar einander gegenüber liegender Greifarme, mit jeweils einem eine Greiffläche aufweisenden Finger und einer Wirkverbindung zwischen dem Greiferantrieb und den Fingern, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der Finger (10, 11) mehrere Kraftfühlerelemente (A, B, C, D, E, G) zugeordnet sind, wobei einander entsprechende Kraftfühlerelemente gleichartige Momentarme aufweisen, mit der Ausnahme, daß mindestens eines der Kraftfühlerelemente (G) auf einem der Greifarme (13) gegenüber den restlichen Fingern wesentlich versetzt angeordnet ist und damit eine wesentlich andere Kraftmomentkomponente aufweist.
    2. Manipulator nach Anspruch 1, wobei jeder Greifarm (12, 13) eine Gruppe von Kraftfühlerelementen mit mehreren Freiheitsgraden aufweist, die Kräfte und Momente ; kennzeichnende Daten zur Bestimmung der Position und : der Ausrichtung eines innerhalb der Finger des Mani pulators liegenden Gegenstandes kennzeichnen, dadurch
    ! gekennzeichnet, daß eine Dehnungsmeßstreifenanord- ; nung mit einem ersten Ende mit einem Finger und mit ! dem zweiten Ende mit dem Greiferantrieb starr verbunden ist, daß dabei die Dehnungsmeßstreifenanordnung aus einer Anzahl miteinander verbundener Dehnungsmeßstreifenfühler besteht, wobei jeder der Dehnungsmeßstreifenfühler aus einem etwa Doppel-T-förmigen Profil mit einem schmalen Steg (14, 15, 16, 17, 18, 19) für eine Befestigung von Dehnungsmeßstreifen auf den relativ breiten flachen Ober-
    YO 976 007
    609828/0546 oh*qinal
    275U38
    flächen des Steges besteht, daß die Endabschnitte der Doppel-T-Profile eine starre Verbindung zwischen den einzelnen Fühlern bilden, daß auch die einzelnen Fühler gegeneinander um 90 verdreht und/oder rotiert sind, so daß die einzelnen Dehnungsmeßstreifenfühler insgesamt eine Dehnungsmeßstreifenanordnung mit der gewünschten Anzahl von Freiheitsgraden bilden.
    13. Manipulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Finger im wesentlichen parallele Greifflächen aufweisen, daß an dem ersten Finger (10) ein erstes Doppel-T-Profil mit senkrecht und parallel zur Achse des Fingers (10) verlaufenden Seitenwännden angebracht ist, der mit einem zweiten Doppel-T-Profil mit im Wesentlichen sich horizontal erstreckenden Seitenflächen verbunden ist, daß das zweite Doppel-T-Profil an seinem inneren Ende mit einem Kniestück (22) verbunden ist, das mit einem dritten Doppel-T-Profil verbunden ist, das sich in senkrechter Richtung in einer zum ersten Doppel-T-Profil senkrechten Ebene erstreckt, daß das andere Ende dieses dritten Doppel-T-Profils mit einem die Verbindung zu dem Greiferantrieb (48) herstellenden Schenkel (23) verbunden ist, daß ferner mit dem zweiten Finger ein viertes Doppel-T-Profil (17) verbunden ist, dessen horizontale Ebene parallel zu dem zweiten Finger liegt, daß mit dem vierten Doppel-T-Profil ein fünftes Doppel-T-Profil (18) verbunden ist, dessen Ebene parallel zum ersten Doppel-T-Profil verläuft, daß sich daran ein Kniestück (27) und ein senkrecht verlaufender Schenkel (20) anschließen, der eine wesentliche Längenaus-
    yo 976 007 809828/054 Γ
    2754438
    dehnung in senkrechter Richtung aufweist, daß am anderen Ende dieses Schenkels (20) ein sechstes Doppel-T-Profil (19) mit einer parallel zum dritten Doppel-T-Profil (16) verlaufenden Ebene angebracht ist, wobei das sechste Doppel-T-Profil um eine beträchtliche Strecke gegenüber dem Ort des dritten Doppel-T-Profils weiter von dem Kniestück entfernt angeordnet ist.
    4. Manipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn die 7-Koordinate mit der Richtung der Schwerkraft zusammenfällt, das Gewicht durch Kombination der Momentwerte der einzelnen Fühler gemäß der Gleichung:
    M_ M U _ M
    C ö G i)
    H XC ~ XB XG "
    ermittelbar ist.
    5. Manipulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach Ermittlung des Gewichts eines Gegenstandes (W„) die Koordinate des Schwerpunktes (H) des Gegenstandes aus den Ausgangssignalen der Fühler B, C, 14, 16) oder der Fühler (D, G, 17, 19) ermittelbar ist.
    6. Manipulator nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Fühler in Richtung einer bevorzugten Achse anspricht, die auf dem breiten und flachen Mittelsteg (14, 15, 16, 17, 18, 19) des jeweiligen Doppel-T-Profiles senkrecht steht.
    7. Manipulator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, ■ daß auf jeder Seite der breiten, flachen Mittel-
    YO 976 007 Bo982
    Stege eines jeden Fühlers zwei zueinander parallel liegene Dehnungsmeßstreifen angeordnet sind, so daß jeder Fühler insgesamt vier Dehnungsmeßstreifen enthält.
    8. Manipulator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungsmeßstreifen zu einer Widerstandsbrücke zusammengeschaltet sind, und daß dabei gegenüberliegende Elemente der Brücke durch die auf der gleichen Seite des Steges des Doppel-T-Profils liegenden Dehnungsmeßstreifen gebildet sind.
    9. Manipulator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Fühler mit ihren Dehnungsmeßstreifen jeweils für die Abfühlung der in Richtung der X-/Y- und Z-Achse wirkenden Kräfte sowie der Momente um die X-, Y- und Z-Achse vorgesehen sind.
    80982/54Γ
    YO 976 007
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