DE10000096A1

DE10000096A1 - Mobiler Roboter, insbesondere zur Anwendung auf glatten und geneigten Flächen, wobei diese modular aufgebaut sein können

Info

Publication number: DE10000096A1
Application number: DE2000100096
Authority: DE
Inventors: Ridha Azaiz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-01-04
Filing date: 2000-01-04
Publication date: 2001-07-05

Description

Es ist bekannt, daß sich Roboter mittels Saugnäpfen fortbewegen (EP 00 84 012 A1). Bei diesen Robotern, insbesondere bei diesem (EP 00 84 012 A1) stellen sich die Probleme, daß während Anheben des äußeren Teils der Roboter Schwankungen unterzogen wird. Dies tritt im Allgemeinen aufgrund hohen Gewichts des Roboters sowie hohen Gewichts der Zuleitung ein. Da die Schreitwerke der und insbesondere dieses Roboters nicht symmetrisch in Länge und Breite aufgebaut sind/ist, ist die Erreichbarkeit auf der diese/dieser Roboter angewandt werden/wird eingeschränkt. Dies läßt sich damit begründen, daß wenn solche unsymmetrischen Roboter in einer Ecke drehen und nicht weit genug von einer der Seitenwände sind, an diese während eines Drehvorgangs anstoßen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß solche Roboter meistens nicht unabhängig arbeiten können und eine Zuleitung bzw. einen Versorgungsschlauch benötigen.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, glatte und geneigte Flächen und/oder Räumlichkeiten zu erreichen.

Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale (ggf wörtliche Zitierung der Merkmale) gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen u. a. darin, daß der Roboter aufgrund von speziell um einen Saugnapf angeordneten Rädern bei ablaufenden Bewegungen die eine Gewichtsverlagerung verursachen nicht neigt bzw. kippt. Des weiteren besteht eine hohe mobile und somit auch universelle Anwendbarkeit, da der Roboter über verschiedene Medien gesteuert werden kann. Ein weiterer Vorteil läßt sich aus der Begehbarkeit modular aufgebauter Flächen und/oder Räumlichkeiten herleiten, was durch die entsprechende Sensorik und einem passenden Schreitwerk ermöglicht wird. Somit kann er montagebedingte Unebenheiten auf Flächen und/oder Räumlichkeiten überschreiten. Des weiteren läßt sich durch die Anordnung der Teile und den Aufbau des Roboters die vorteilhafte Eigenschaft herleiten, daß der Roboter keinen Lenkweg hat. Er dreht also punktuell bzw. auf der Stelle. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Roboter nicht bzw. nicht wesentlich Bewegungen von zusätzlich angebrachten Apparaturen übernimmt, da er sich mittels Saugnäpfen fortbewegt. Da es sich aber um Balkensaugnäpfe handelt, können diese auf der Fläche auftretenden Unebenheiten ausgleichen. Tritt auf der Fläche auf der der Roboter angewandt wird Rauheit auf, läßt sich ein weiter Vorteil aus der breiten Auflagefläche der Saugnäpfe schließen, da diese in diesem Fall trotzdem ansaugen. Vorteilhaft wirkt sich auch die Beschaffenheit der Beine aus, da diese so hergestellt und/oder montiert sind, daß die Luft die den Saugnäpfen entnommen wird durch die Beine befördert wird. Somit wird höchstmögliche Rationalität mit ihren Auswirkungen erzielt. Hierzu ist auch die Eigenschaft dienlich, daß der Tragrahmen so hergestellt und/oder montiert ist, daß dieser dienlich zur Fortbewegung bzw. als Antriebselement fungiert. Der symmetrische Aufbau des Roboters hat die vorteilhafte Eigenschaft zufolge, daß der Roboter eine größere Fläche erreichen kann. Der Energiebezug des Roboters bringt es mit sich, daß der Roboter unabhängig sowie umweltfreundlich betrieben werden kann. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß den Saugnäpfen Ventile vorgeschaltet sind, die einen Zusammenbruch des Vakuums, welches sich ggf. im Aufbau befinden kann, an den Saugnäpfen verhindert wird.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt jeweils

Fig. 1 den Roboter in der Ansicht von vorne, wobei nur das Schreitwerk mit Saugnäpfen und Motoren mit anderen Teilen dargestellt ist

Fig. 2 den Roboter in der Ansicht von oben, wobei nur das Schreitwerk mit Saugnäpfen und Motoren mit anderen Teilen dargestellt ist

Fig. 3 den Roboter in der Ansicht von unten, wobei nur das Schreitwerk mit Saugnäpfen und Motoren mit anderen Teilen dargestellt ist

Fig. 4 den Roboter ohne das äußere Modul des Schreitwerks

Fig. 5 die Drehvorrichtung des Roboters

Fig. 6 ein Bein des Roboters

Fig. 7 den Roboter in Position 1 eines Fortbewegungsvorganges

Fig. 8 den Roboter in Position 2 eines Fortbewegungsvorganges

Fig. 9 den Roboter in Position 3 eines Fortbewegungsvorganges

Fig. 10 den Roboter in Position 4 eines Fortbewegungsvorganges

Fig. 11 den Roboter in Position 5 eines Fortbewegungsvorganges

Fig. 12 den Roboter in Position 6 eines Fortbewegungsvorganges

In den Zeichnungen wird ein Roboter der auf einer Glasplatte verfährt dargestellt.

Der Roboter besteht aus einem Tragrahmen (1) der teilweise auch als Antriebsteil fungiert, da ihm die Schienen zweier Linearführungssysteme (2/3) sowie eine Zahnstange (37) integriert sind. Dieser ist über zwei Winkel (4/5) mit zwei weiteren Linearführungssystemen durch deren Führungswagen (6/7) sowie den Führungswagen (8/9) verbunden. Am Führungswagen (6) sind auf beiden Seiten Endschalter (10/11) angebracht. Weitere Endschalter (12/13) sind oberhalb des Winkels (4) an dem Halter (14) montiert. Die Beine (15/16/17/18) sind außen am Tragrahmen montiert. Sie weisen entsprechend Fig. 6 ein Außengewinde (20) auf, das in das Innengewinde (21) des Arms (22) paßt. Dieses Innengewinde wird mit passender Windung für die Luftanschlüsse (23/24/25/26) fortgesetzt. Auf der anderen Seite sind die mechanisch wirkenden Ventile (27/28/29/30) montiert. Sie verhindern, daß das Vakuum das sich aufbaut oder welches aufgebaut wurde zusammenbricht. Ihnen folgen die Balkensaugnäpfe (31/32/33/34). An den vertikal montierten Schienen (35/36) ist an der Schiene (35) eine Zahnstange (38) aufzufinden. In diese Zahnstange (38) greift ein Ritzel (39) das am Motor (40) angebracht ist. Dieser ist durch den Winkel (41) mit dem Führungswagen (8) verbunden. Somit kann die Höhe der an den Führungsschienen (35/36) über die Winkel (48/49) angebrachte Grundplatte (42) durch Ansteuern des Motors (40) variiert werden. Der Motor (40) ist so montiert, daß er nicht an den Tragrahmen anstoßen kann. Die horizontale Ausrichtung dieser Grundplatte (42) kann mit dem Motor (43), welcher über einen weiteren Winkel (44) mit dem Führungswagen (6) verbunden ist, verrichtet werden. Zentral auf der Grundplatte (42) ist das Kugellager (45) über die Halter (46) montiert. Der größere Balkensaugnapf (47) ist mit seinem Außengewinde in das Innengewinde (51) des Ventils (50) verschraubt. Die Scheibe (52) sorgt dafür, daß der Balkensaugnapf (47) fest verschraubt ist. Über das Adaptermodul (53) das auf das Außengewinde (54) des Ventils (50) geschraubt ist, ist diese Drehvorrichtung mit dem Motor (55) verbunden. Auf der Unterseite der Grundplatte (42) sind die Räder (56/57/58/59) montiert. Diese bewirken, daß bei Gewichtsverlagerung oder anderen Einflüssen auf den Roboter der Balkensaugnapf (47) und somit der ganze Roboter nicht kippt bzw. neigt, da diese auf die Fläche stoßen auf der der Roboter angewandt wird.

Auf der Grundplatte (42) sind außerdem die Elektronik (60), die pneumatischen Ventile (61/62/63) sowie der Kompressor (64) aufzufinden. Unter dem Solarmodul (65) sind die Akkumulatoren (66) angebracht.

Im Folgenden werden die Fortbewegungsvorgänge des Roboters beschrieben:

Die Ausgangsposition des Roboters ist in Fig. 7 dargestellt. Die Balkensaugnäpfe (31/32/33/34) saugen nicht, aber der Balkensaugnapf (47) saugt an. Der Motor (40) führt entsprechend der Verkleinerung des Balkensaugnapfes (47) nach. Nach Ansaugen wird der äußere Teil des Schreitwerks durch den Motor (40) angehoben, wie in Fig. 8 ersichtlich ist. Da die Balkensaugnäpfe (31/32/33/34) nun nicht mehr den Boden berühren, kann der äußere Teil des Schreitwerke durch den Motor (43) ausgerichtet werden. Die jetzige Position ist in Fig. 9 ersichtlich. Nach diesen Vorgängen setzt der Motor (40) das äußere Teil des Schreitwerks auf den Boden, sodaß die Saugnäpfe (31/32/33/34) ansaugen können. Gleichzeitig löst sich der Balkensaugnapf (47) und wird entsprechend seiner Vergrößerung eingezogen, damit keine mechanischen Verspannungen auftreten (Fig. 10). Wenn er gelöst ist, wird er eingezogen, bis er nicht mehr den Boden berührt (Fig. 11). Daraufhin verfährt er mittels dem Motor (43) in eine Position, wie sie in Fig. 12 ersichtlich ist. Jetzt wird der Balkensaugnapf (47) durch Ansteuern des Motors (40) auf die Fläche gesetzt und die Position wie sie in Fig. 7 ersichtlich ist, ist wieder angefahren, womit ein Schreitvorgang getätigt ist. Muß der Roboter aufgrund der Werte der Ultraschallsensoren (19/67/68), die jeweils an die Winkel (68/69/70) angebracht sind, drehen, so fährt er eine Stellung an, bei der der äußere Teil angehoben ist, also wie z. B. in Fig. 9, wenn er noch nicht in dieser Stellung ist. Danach dreht der Roboter durch Ansteuern des Motors (55). Der Winkel der Drehung wird durch eine Taktscheibe (71) und der Gabellichtschranke (72) überwacht. Die Ventile (61/ 62/63) werden entsprechend der Saugvorgänge geschaltet.

Claims

1. Mobiler Roboter, insbesondere zur Anwendung auf glatten und geneigten Flächen, wobei diese modular aufgebaut sein können dadurch gekennzeichnet,

a) daß der Roboter aufgrund seines Aufbaus, der Anordnung der Teile und der im Roboter verwendeten Teile universell einsetzbar ist, wobei die Anwendung in Räumlichkeiten und/oder auf Flächen erfolgen kann
b) daß der Roboter sich auf modular aufgebauten Flächen fortbewegen kann, da jeder Saugnapf mit einer entsprechenden Sensorik und einem passendem Schreitwerk ausgestattet ist
c) daß der Roboter aufgrund speziell angeordneter Räder in verschiedenen Stellungen nicht kippen kann bzw. geneigt wird
d) daß der Roboter aufgrund seines Aufbaus, der Anordnung der Teile sowie der enthaltenen Teile völlig unabhängig und autark angewandt werden kann, also auch keine Zuleitung benötigt wird
e) daß der Roboter aufgrund seines Aufbaus sowie der Anordnung der Teile auf der Stelle bzw. punktuell drehen kann, also kein Lenkweg beim Drehvorgang benötigt wird
f) daß der Roboter über Sprache, über das Internet und/oder über eine Tastatur gesteuert werden kann, da er optional an eine entsprechende Elektronik angeschlossen werden kann
g) daß der Roboter bei betätigten zusätzlich angebrachten Apparaturen, die eine eigene Bewegung verursachen, diese nicht wesentlich oder gar nicht seine Bewegungen beeinflussen bzw. von ihm übernommen werden, da der Roboter sich mittels Saugnäpfen fortbewegt
h) daß der Roboter sich auf modular aufgebauten Flächen fortbewegen kann, da er die auftretenden Abstände dieser Flächen sowie sonstige montagebedingte Unebenheiten, die auf Flächen sowie in Räumlichkeiten auftreten, überschreiten kann
i) daß der Roboter sich auf glatten Flächen fortbewegen kann, wobei diese geringe Unebenheiten aufweisen können, da sich der Roboter mittels Saugnäpfen fortbewegt, wobei diese über Balken verfügen
j) daß der Roboter sich auf glatten Flächen fortbewegen kann, wobei diese eine Rauheit aufweisen können, da sich der Roboter mittels Saugnäpfen fortbewegt, die eine verhältnismäßig breite Auflagefläche aufweisen
k) daß die Teile des Roboters, insbesondere die Beine, so hergestellt und/oder montiert sind, daß diese die Luft der Saugnäpfe befördern können
l) daß die Teile des Roboters, insbesondere der Tragrahmen, so hergestellt und/oder montiert sind/ist, daß diese/dieser dienlich zur Fortbewegung sind/ist, bzw. diese/dieser als Antriebselement(e) fungieren/fungiert
m) daß der Roboter seine Energie von an ihm angebrachten Solarzellen bezieht
n) daß das Schreitwerk des Roboters symmetrisch aufgebaut ist, wodurch sich eine größere Fläche erreichen läßt
o) daß das Vakuum der am Roboter angebrachten Saugnäpfe bei teilweiser Abdichtung dieser nicht zusammenbricht, was durch die den Saugnäpfen vorgeschalteten Ventile bewirkt wird, und so der Roboter von der Fläche auf der er angewandt wird nicht abfällt.