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 IMG Innovations-Management GmbHTechnologieangeboteIngenieurswissenschaftenRäumliche Parallelkinematik mit drei rotatorischen Freiheiten 

Räumliche Parallelkinematik mit drei rotatorischen Freiheiten

Für viele Anwendungen, beispielsweise im Bereich der humanoiden Robotik, sind Gelenke bzw. räumliche Getriebe erforderlich, die eine aktive Verstellung der Orientierung im Raum ermöglichen. Zum Aufbau solcher Gelenke sind drei rotatorische Freiheiten erforderlich, die aktiv, also durch zusätzliche Antriebe, verstellt werden müssen. Bisher werden für derartige Anwendungen sogenannte serielle Kinematiken eingesetzt, die ähnlich wie ein menschlicher Arm aufgebaut sind. Bei einer seriellen Kinematik muss jeder Antrieb die Masse des nachfolgenden Antriebs mit bewegen, was zu erhöhten Trägheitskräften führt und wiederum größere und leistungsstärkere Antriebe erfordert. Dieser Teufelskreis begrenzt die Beschleunigung und Geschwindigkeit derartiger Strukturen. Gerade das hohe Gewicht ist bei mobilen Robotersystemen ein Problem, da für die stärkeren Antriebe die notwendige Energieversorgung sichergestellt werden muss.

Eine Alternative zu diesen seriellen Kinematiken bieten Parallelkinematiken. Weil der Endeffektor bei diesen über mehrere Gelenkketten gestützt wird und die Elastizitäten der einzelnen Antriebe sich nicht addieren, weisen Parallelkinematiken im Vergleich zu seriellen eine höhere Steifigkeit auf. Zudem können in bestimmten Positionen mehrere Antriebe zur Realisierung einer Bewegung genutzt werden.

Die Erfindung beschreibt den Aufbau einer räumlichen Parallelkinematik, vergleichbar mit der Funktion eines Kugelgelenkes.

Anwendung
Einsatzmöglichkeiten ergeben sich beispielsweise beim Hüft- oder Fußgelenk humanoider Roboter, Positioniervorrichtungen in Werkzeugmaschinen, Handhabungsmechanismen oder Industrierobotern. Ebenfalls denkbar ist die Reihenschaltung mehrerer solcher Mechanismen,um elefantenrüsselähnliche Handhabungssysteme, eine wirbelsäulenähnliche Struktur, Fische oder Schlangen aufzubauen.

Vorteile 

  • Sehr hohe Dynamik und Energieeffizienz aufgrund der geringen bewegten Massen.
  • Hohe Steifigkeit.
  • Sehr kostengünstiger Aufbau aufgrund vieler Gleichteile.
  • Modularer Aufbau ermöglicht einfaches Ersetzen der Stäbe durch Federn oder Dämpfer und die Integration von Kraftsensoren.
  • Es können weitverbreitete rotatorische Servoantriebe verwendet werden.
  • Im Vergleich zu anderen Parallelkinematiken mit 3 rotatorischen Freiheiten führen Fertigungsungenauigkeiten nicht zu Verspannungen der Struktur.

Stand der Entwicklung
Vollfunktionsfähiger Prototyp vorhanden.

Patentstatus
Deutsche Patentanmeldung, internationale Patentanmeldung möglich.

Zu vergebende Lizenzen
Herstellung und Vertrieb international, exklusiv oder nicht-exklusiv.

Weitere Informationen:
Unser Zeichen: DKI-023
(Bei Anfragen bitte angeben.)

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Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Simon Horoz
Trippstadter Straße 110
67663 Kaiserslautern
Tel        +49 (0) 631 / 316 68 - 95
Fax       +49 (0) 631 / 316 68 - 99
E-Mail   horoz(at)img-rlp(dot)de