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Title:
ROBOT SYSTEM FOR RELIEVING ROBOT DEVICES BY MEANS OF A CABLE ROBOT SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/084066
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a robot system (1) comprising a space robot device (2) comprising at least one mobile robot element (4) and at least one actuator (13) for moving the at least one robot element, a support device (3) for supporting the robot device when using the space robot device on earth, and a force application element (30) which is connected to the robot element at at least one point and which applies at least one force to the robot element, said force at least partially compensating for the gravitational force acting on the robot element. According to the invention, the support device is a cable robot system which has at least two cable elements which are connected to the force application element, wherein each cable element is connected to at least one motor that can move the respective cable element such that the direction and the magnitude of the force that can be applied to the robot element via the force application element can be adjusted.

Inventors:
ELHARDT FERDINAND (DE)
SCHEDL MANFRED (DE)
HEUMOS MARTIN (DE)
DE STEFANO MARCO (DE)
VIJAYAN RIA (DE)
BRUCKMANN TOBIAS (DE)
SCHRAMM HERMANN DIETER (DE)
LEMMEN PATRIK (DE)
HEIDEL ROBIN (DE)
BOUMANN ROLAND (DE)
JEZIOREK CHRISTOPH (DE)
LEIDNER DANIEL (DE)
LII NEAL Y (DE)
MAIER MAXIMILIAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/079340
Publication Date:
April 25, 2024
Filing Date:
October 20, 2023
Export Citation:
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Assignee:
DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT UND RAUMFAHRT E V (DE)
International Classes:
B25J19/00; B25J9/00
Attorney, Agent or Firm:
DOMPATENT VON KREISLER SELTING WERNER - PARTNERSCHAFT VON PATENTANWÄLTEN UND RECHTSANWÄLTEN MBB (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Robotersystem, mit einer Robotereinrichtung, insbesondere Weltraumrobotereinrichtung, mit zumindest einem beweglichen Roboterelement und zumindest einem Aktuator zum Bewegen des zumindest einem Roboterelements, einer Unterstützungseinrichtung zum Unterstützen der Robotereinrichtung bei Verwendung der Weltraumrobotereinrichtung auf der Erde, mit zumindest einem Kraftaufbringungselement, das an zumindest einer Stelle mit dem Roboterelement verbunden ist und zumindest eine Kraft auf das Roboterelement aufbringt, welche die auf das Roboterelement wirkende Erdanziehungskraft zumindest teilweise kompensiert, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Unterstützungseinrichtung ein Seilrobotersystem ist, das zumindest zwei Seilelemente aufweist, die mit dem Kraftaufbringungselement verbunden sind, wobei jedes Seilelement mit zumindest einem Motor verbunden ist, der das jeweilige Seilelement bewegen kann, so dass die Richtung und Betrag der Kraft, die über das Kraftaufbringungselement auf das Roboterelement aufbringbar ist, einstellbar ist.

2. Robotersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Seilrobotersystem zumindest drei Seilelemente aufweist.

3. Robotersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Seilelement ein Motor angeordnet ist, der das jeweilige Seilelement bewegen kann.

4. Robotersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Seilelemente mit einem Kraftaufbringungsseil verbunden sind, welches mit dem Kraftaufbringungselement verbunden ist. Ro bote rsy stem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftaufbringungselement um zwei zueinander im Wesentlichen orthogonale Achsen drehbar ist. Robotersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine erste Sensoreinrichtung vorgesehen ist, die den jeweiligen Winkel der ersten und/oder zweiten Achse zu dem Kraftaufbringungsseil detektiert. Robotersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine zweite Sensoreinrichtung vorgesehen ist, welche die Kraft und/oder Bewegung des Kraftaufbringungsseils detektiert. Robotersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Seilelement zumindest eine dritte Sensoreinrichtung angeordnet ist, welche die Kraft und/oder Bewegung des jeweiligen Seilelements detektiert. Robotersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Seilelemente über Umlenkelemente umgelenkt sind, wobei die Umlenkelemente vorzugsweise oberhalb der Robotereinrichtung angeordnet ist. Robotersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Robotereinrichtung, insbesondere Weltraumrobotereinrichtung ein Weltraumroboterarm ist. Robotersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Steuereinrichtung vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, die Motoren, welche die Seilelemente bewegen, zu steuern und damit den Betrag und/oder die Richtung der Kraft, die über das Kraftaufbringungselement auf den Roboterelement aufbringbar ist, zu steuern. Ro bote rsy stem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der ersten Steuereinrichtung die Kraft derart steuerbar ist, dass die Motoren derart gesteuert werden, dass die auf das Roboterelement wirkende Erdanziehungskraft zumindest teilweise, vorzugsweise im Wesentlichen vollständig kompensiert ist. Robotersystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Daten einer Steuereinrichtung der Robotereinrichtung als Eingangsgrößen für die Steuerung der ersten Steuereinrichtung verwendet werden. Robotersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Robotereinrichtung, insbesondere Weltraumrobotereinrichtung an einem im Raum festen Gegenstand befestigt ist. Robotersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Robotereinrichtung an einer bewegbaren Basis befestigt ist, wobei eine Basis-Unterstützungseinrichtung vorgesehen ist wobei die Basis-Unterstützungseinrichtung ein zweites Se il robote rsystem ist, das zumindest zwei Seilelemente aufweist, die mit der Basis verbunden sind, wobei jedes Seilelement mit zumindest einem Motor verbunden ist, der das jeweilige Seilelement bewegen kann, so dass die Richtung und Betrag der Kraft, die auf die Basis aufbringbar ist, einstellbar ist. Robotersystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis-Unterstützungseinrichtung mindestens 8 Seile aufweist, die mit der Basis verbunden sind, wobei jedes Seilelement mit zumindest einem Motor verbunden ist, der das jeweilige Seilelement bewegen kann, so dass die Richtung und Betrag der Kraft, die auf die Basis aufbringbar ist, einstellbar ist. Robotersystem nach einem der Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis 8 Ecken aufweist und die Seilelemente jeweils an den Ecken der Basis mit der Basis verbunden sind. Ro bote rsy stem nach einem der Anspruch 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Basis-Steuereinrichtung vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, die Motoren, welche die Seilelemente der Basis-Unterstützungseinrichtung bewegen, zu steuern und damit den Betrag und/oder die Richtung der Kraft, die auf die Basis aufbringbar ist, zu steuern. Multi -Robotersystem mit mindestens zwei Robotersystemen nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die mindestens zwei Robotersysteme mit mindestens einer gemeinsamen bewegbaren Basis verbunden sind, wobei die gemeinsame Basis eine bewegbare Basis nach einem der Ansprüche 15 bis 18 ist. Multi -Robotersystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gesamtsteuereinrichtung vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, die ersten Steuereinrichtungen der Unterstützungseinrichtungen, die Steuereinrichtungen der Robotersysteme und die Basis- Steuereinrichtung (600) der Basis-Unterstützungseinrichtung (300) sowie die Steuereinrichtung (700) der Basis zu koordinieren.

Description:
Robotersvstem zur Entlastung von Robotereinrichtunqen mittels Seilrobotersvstem

Die Erfindung betrifft ein Robotersystem nach Anspruch 1.

Es sind Robotereinrichtungen bekannt, die insbesondere zur Verwendung im Weltraum hergestellt werden. Weltraumrobotereinrichtungen werden für Bedingungen im Weltraum konstruiert. Da im Weltraum keine Gravitationskräfte auf die Weltraumrobotereinrichtung wirken, kann bei der Auslegung der Weltraumrobotereinrichtung ein großer Teil der aufgrund der Gravitation nötigen Kräfte vernachlässigt werden. Somit können die Gelenke und/oder Aktuatoren kleiner, leichter und energieeffizienter dimensioniert werden.

Allerdings sollen die Robotereinrichtungen auch auf der Erde betrieben werden, um beispielsweise die Robotereinrichtungen zu testen oder zu verbessern. Dafür muss die Robotereinrichtung unterstützt werden, da ansonsten die Gelenke zu stark belastet werden oder die Aktuatoren die Robotereinrichtung nicht bewegen können. Dafür existieren Unterstützungseinrichtungen, welche die Robotereinrichtungen auf der Erde unterstützen. Dies geschieht beispielsweise mit Heliumballons oder über planar fahrbare, aktive oder passive Auflagetische. Heliumballons, welche je nach Traglast mehrere Meter Durchmesser aufweisen können, tragen über ihre Auftriebskraft zu einer Entlastung bei. Diese werden an den vorgesehenen Stellen an der Robotereinrichtung montiert und ziehen die Robotereinrichtung an dieser Stelle mit einer konstanten Kraft nach oben. Planar fahrbare Auflagetische können beispielsweise über glatte Böden gleiten und die Gelenke der Robotereinrichtung stützen. Bei dieser Methode können die Robotereinrichtungen jedoch nur planare Bewegungen ausführen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Robotersystem zu schaffen, das die Robotereinrichtung auf einfache Art und Weise unterstützen kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Anspruchs 1.

Die Erfindung sieht in vorteilhafter Weise vor, dass ein Robotersystem geschaffen wird mit einer Robotereinrichtung, vorzugsweise einer Weltraumrobotereinrichtung, mit zumindest einem beweglichen Roboterelement und zumindest einem Aktuator zum Bewegen des zumindest einem Roboterelements. Ferner weist das Robotersystem eine Unterstützungseinrichtung zum Unterstützen der Robotereinrichtung bei Verwendung der Robotereinrichtung auf der Erde auf, mit einem Kraftaufbringungselement, das an zumindest einer Stelle mit dem Roboterelement verbunden ist und zumindest eine Kraft auf das Roboterelement aufbringt, welche die auf das Roboterelement wirkende Erdanziehungskraft zumindest teilweise kompensiert.

Es ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass die Unterstützungseinrichtung ein Seilrobotersystem ist, das zumindest zwei Seilelemente aufweist, die mit dem Kraftaufbringungselement verbunden sind, wobei jedes Seilelement mit zumindest einem Motor verbunden ist, der das jeweilige Seilelement bewegen kann, so dass die Richtung und der Betrag der Kraft, die über das Kraftaufbringungselement auf das Roboterelement aufbringbar ist, einstellbar ist.

Aufgrund der Unterstützungseinrichtung, die aus einem Seilrobotersystem gebildet ist, das zumindest zwei Seilelemente aufweist, die jeweils mit zumindest einem Motor verbunden sind, kann der Betrag und die Richtung der Kraft, mit der das Roboterelement unterstützt wird, beliebig eingestellt werden. Das Seilrobotersystem kann mindestens drei Seilelemente aufweisen. Es können auch mehr als mindestens drei Seilelemente vorgesehen sein. Die Anzahl der Seilelemente bestimmt, in wie vielen Freiheitsgraden die Richtung der Kraft einstellbar ist und welche Ausgestaltung der Robotereinrichtung hat. Wenn die Robotereinrichtung mehrere bewegliche Roboterelemente aufweist, können beispielsweise auch mehrere Kraftanbringungselemente an den Roboterelementen vorgesehen sein, mit denen jeweils mehrere Seilelemente verbunden sind. Auch wenn lediglich ein Kraftanbringungselement vorgesehen ist, können mehr als drei Seilelemente vorgesehen sein.

Ein Kraftaufbringungselement im Sinne der vorliegenden Erfindung ist lediglich ein Element, das mit dem zumindest einem Roboterelement verbunden ist, mit denen die Seilelemente direkt oder indirekt verbunden sein können und an denen die Kräfte, die mit Hilfe der Motoren auf die Seilelemente aufgebracht werden, an dem Roboterelement angreifen können.

An jedem der Seilelemente kann ein Motor angeordnet sein, der das jeweilige Seilelemente bewegen kann.

Die Seilelemente können mit einem Kraftaufbringungsseil verbunden sein, welches mit dem Kraftaufbringungselement verbunden ist.

Auf diese Weise können die Seilelemente indirekt mit dem Kraftaufbringungselement verbunden sein. Die Kraft, die auf das Kraftaufbringungselement und damit auf das Roboterelement ausgeübt wird, wird über das Kraftaufbringungsseil auf das Kraftaufbringungselement ausgeübt. Die Seilelemente sind vorzugsweise an der gleichen Stelle mit dem Kraftaufbringungsseil verbunden. Auf diese Weise bestimmen die Richtung und die Beträge der Kräfte, die über die Seilelemente ausgeübt werden, den Gesamtbetrag und die Gesamtrichtung der Kraft, die in dem Kraftaufbringungsseil wirkt.

Das Kraftaufbringungselement ist um zwei zueinander im Wesentlichen orthogonale Achsen drehbar. Je nachdem in welche Richtung die Kraft wirkt, die auf das Kraftaufbringungselement über die Seilelemente aufgebracht wird, richtet sich das Kraftaufbringungselement aus. Es kann zumindest eine erste Sensoreinrichtung vorgesehen sein, die den jeweiligen Winkel der ersten und/oder zweiten Achse zu dem Kraftaufbringungsseil detektiert.

Es kann zumindest eine zweite Sensoreinrichtung vorgesehen sein, welche die Kraft und/oder Bewegung detektiert, die über das Kraftaufbringungsseil auf das Kraftaufbringungselement wirkt. Somit kann der Betrag der Kraft detektiert werden.

Die erste und die zweite Sensoreinrichtung können auch als eine gemeinsame Sensoreinrichtung ausgebildet sein, die sowohl den Winkel der ersten und zweiten Achse zu dem Kraftaufbringungsseil detektieren als auch den Betrag der Kraft in dem Kraftaufbringungsseil detektieren kann.

Es kann ferner an jedem Seilelement zumindest jeweils eine dritte Sensoreinrichtung angeordnet sein, welche die Kraft und/oder Bewegung des jeweiligen Seilelements detektiert.

Für den Fall, dass die Seilelemente direkt an dem Kraftaufbringungselement angebracht sind, könnte zusätzlich erfasst werden, in welche Richtung die Kraft an den Seilelementen bezogen auf die erste und/oder zweite Achse des Kraftaufbringungselements wirken. Dafür kann beispielsweise eine weitere Sensoreinrichtung vorgesehen sein oder die dritte Sensoreinrichtung kann dazu ausgebildet sein, auch diese Winkel zu erfassen. Alternativ könnte auch die Kraftrichtung in den Seilelementen berechnet werden. Berechnet werden kann sie dadurch, dass bekannt ist, wie die Seile verlaufen und an welcher Stelle an dem Roboterelement sich das Kraftaufbringungselement befindet.

Die Seilelemente können über Umlenkelemente umgelenkt sein.

Die Umlenkelemente können oberhalb der Weltraumrobotereinrichtung angeordnet sein. Die Robotereinrichtung kann ein Roboterarm, insbesondere ein Weltraumroboterarm sein.

Die Robotereinrichtung kann an einem im Raum festen Gegenstand befestigt sein.

Auch die Motoren, die die Seilelemente bewegen, können an jeweils einem im Raum festen Gegenstand befestigt sein.

Es kann eine erste Steuereinrichtung vorgesehen sein, die dazu ausgebildet ist, die Motoren, welche die Seilelemente bewegen, zu steuern und damit den Betrag und/oder die Richtung der Kraft, die über das Kraftaufbringungselement auf das Roboterelement aufbringbar ist, zu steuern.

Die Steuereinrichtung kann die Kraft derart steuern, dass die Motoren derart gesteuert werden, dass die auf dem Roboterelement wirkende Erdanziehungskraft zumindest teilweise kompensiert ist. Das heißt, dass zumindest die Robotereinrichtung zumindest teilweise entlastet wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung derart ausgelegt ist, dass die auf das Roboterelement wirkende Erdanziehungskraft vollständig kompensiert wird. Der Betrag und die Richtung der Kraft, die auf das Roboterelement wirkt und welche die auf das Roboterelement wirkende Erdanziehungskraft zumindest teilweise kompensiert, wird abhängig von der Ausgestaltung der Robotereinrichtung festgelegt. Die Geometrien und Ausgestaltung sowie Massen der Roboterelemente der Robotereinrichtung sind bekannt. Der Betrag der Kraft wird derart ausgelegt, dass zumindest der Aktuator das Roboterelement bewegen kann. Der Betrag der Kraft kann durch Berechnungen oder Tests mit Robotereinrichtungen bestimmt werden.

Daten der Steuereinrichtung der Robotereinrichtung können als Eingangsgröße für die Steuerung der ersten Steuereinrichtung verwendet werden.

Die Robotereinrichtung kann an einer bewegbaren Basis befestigt sein, wobei eine Basis-Unterstützungseinrichtung vorgesehen ist, wobei die Basis- Unterstützungseinrichtung ein zweites Seilrobotersystem ist, das zumindest zwei Seilelemente aufweist, die mit der Basis verbunden sind, wobei jedes Seilelement mit zumindest einem Motor verbunden ist, der das jeweilige Seilelement bewegen kann, so dass die Richtung und Betrag der Kraft, die auf die Basis aufbringbar ist, einstellbar ist.

Die Basis-Unterstützungseinrichtung kann mindestens 8 Seile aufweisen, die mit der Basis verbunden sind, wobei jedes Seilelement mit zumindest einem Motor verbunden ist, der das jeweilige Seilelement bewegen kann, so dass die Richtung und Betrag der Kraft, die auf die Basis aufbringbar ist, einstellbar ist.

Die Basis kann 8 Ecken aufweisen und die Seilelemente können jeweils an den Ecken der Basis mit der Basis verbunden sein.

Es kann zumindest eine Basis-Steuereinrichtung vorgesehen sein, die dazu ausgebildet ist, die Motoren, welche die Seilelemente der Basis- Unterstützungseinrichtung bewegen, zu steuern und damit den Betrag und/oder die Richtung der Kraft, die auf die Basis aufbringbar ist, zu steuern.

Gemäß der vorliegenden Erfindung können ferner Multi-Robotersystem mit mindestens zwei Robotersystemen nach einem der Ansprüche 1-18 vorgesehen sein, wobei die mindestens zwei Robotersysteme mit mindestens einer gemeinsamen bewegbaren Basis verbunden sind, wobei die gemeinsame Basis eine bewegbare Basis nach einem der Ansprüche 15 bis 18 ist.

Ein Multi -Robotersystem gemäß der vorliegenden Erfindung kann zumindest zwei Robotersysteme aufweisen, wobei die zumindest zwei Robotersysteme jeweils zumindest die folgenden Merkmale aufweist

- zumindest einer Robotereinrichtung mit zumindest einem beweglichen Roboterelement und zumindest einem Aktuator zum Bewegen des zumindest einem Roboterelements,

- zumindest einer Unterstützungseinrichtung zum Unterstützen der Robotereinrichtung, mit zumindest einem Kraftaufbringungselement, das an zumindest einer Stelle mit dem Roboterelement verbunden ist und zumindest eine Kraft auf das Roboterelement aufbringt, welche die auf das Roboterelement wirkende Gravitationskraft zumindest teilweise kompensiert, wobei - die Unterstützungseinrichtung ein Seilrobotersystem ist, das zumindest zwei Seilelemente aufweist, die mit dem Kraftaufbringungselement verbunden sind, wobei jedes Seilelement mit zumindest einem Motor verbunden ist, der das jeweilige Seilelement bewegen kann, so dass die Richtung und Betrag der Kraft, die über das Kraftaufbringungselement auf das Roboterelement aufbringbar ist, einstellbar ist, wobei die mindestens zwei Robotersysteme mit mindestens einer gemeinsamen bewegbaren Basis verbunden sind, wobei die gemeinsame Basis eine Basis ist, bei der eine Basis-Unterstützungseinrichtung vorgesehen ist wobei die Basis- Unterstützungseinrichtung ein zweites Seilrobotersystem ist, das zumindest zwei Seilelemente aufweist, die mit der Basis verbunden sind, wobei jedes Seilelement mit zumindest einem Motor verbunden ist, der das jeweilige Seilelement bewegen kann, so dass die Richtung und Betrag der Kraft, die auf die Basis aufbringbar ist, einstellbar ist.

Bei einem Multi-Robotersystem existiert somit jeweils zumindest eine Unterstützungseinrichtung für jede Robotereinrichtung und zumindest eine Basis- Unterstützungseinrichtung für die gemeinsame Basis.

Das Multi-Robotersystem kann eine Gesamtsteuereinrichtung aufweisen, die dazu ausgebildet ist, die ersten Steuereinrichtungen der Unterstützungseinrichtungen, die Steuereinrichtungen der Robotersysteme und die Basis-Steuereinrichtung zu koordinieren.

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher erläutert.

Es zeigen schematisch

Fig. 1 das Robotersystem,

Fig. 2 ein Ausschnitt aus Figur 1, der das Kraftaufbringungselement zeigt,

Fig. 3 ein Multi-Robotersystem, Fig. 4 eine Gesamtsteuereinrichtung eines M u Iti - Robote rsystem.

In Fig. 1 ist ein Robotersystem 1 dargestellt. Das Robotersystem 1 weist eine Robotereinrichtung 2 auf. Die Robotereinrichtung 2 ist vorzugsweise eine Weltraumrobotereinrichtung. Die Robotereinrichtung 2 weist zumindest ein bewegliches Roboterelement 4 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zumindest drei bewegliche Roboterelemente 6, 4 und 8 vorgesehen. Das zumindest eine bewegliche Roboterelement 4 kann mit zumindest einem Aktuator 13 bewegt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Aktuator 15 vorgesehen, der das Roboterelement 6 bewegen kann. Ferner ist ein Aktuator 11 vorgesehen, der das Roboterelement 8 bewegen kann. Es sind ferner Gelenke 14, 12 und 10 vorgesehen um die sich die jeweiligen Roboterelemente 6, 4 und 8 drehen können.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Robotereinrichtung 2 vorzugsweise ein Roboterarm. Ferner ist die Robotereinrichtung vorzugsweise an einem im Raum festen Gegenstand an der Stelle 16 montiert. Alternativ kann die Robotereinrichtung auch an einer bewegbaren Basis befestigt sein.

Das Robotersystem 1 weist eine Unterstützungseinrichtung 3 auf, die die Robotereinrichtung 2 bei Verwendung der Robotereinrichtung auf im Gravitationsfeld der Erde unterstützen kann. Die Unterstützungseinrichtung 3 weist zumindest ein Kraftaufbringungselement 30 auf, das an zumindest einer Stelle mit dem zumindest einem Roboterelement 4 verbunden ist und an dem zumindest eine Kraft auf das zumindest eine Roboterelement 4 aufbringbar ist, die die auf das eine Roboterelement 4 wirkende Gravitationskraft bzw. Erdanziehungskraft zumindest teilweise kompensiert. Dies bedeutet, dass zumindest ein Anteil der Kraft, die über das Kraftaufbringungselement 30 auf das Roboterelement 4 ausgeübt wird, entgegen der Gravitationskraft bzw. Erdanziehungskraft wirkt. Durch das Aufbringen der Kraft und die teilweise Kompensierung der Gravitationskraft bzw. Erdanziehungskraft wird die Robotereinrichtung 2 unterstützt. Die Robotereinrichtung 2 sollte zumindest so viel unterstützt werden, dass die Aktuatoren 12 und 15 die Roboterelemente 6, 4 und 8 bewegen können. Die dargestellte Unterstützungseinrichtung 3 ist ein Seilrobotersystem, das zumindest zwei Seilelemente, im vorliegenden Ausführungsbeispiel vier Seilelemente 18, 20, 22, 24 aufweist, die mit dem Kraftaufbringungselement 30 verbunden sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier Seilelemente 18, 20, 22 und 24 vorgesehen und jedes Seilelement 18, 20, 22, 24 ist mit jeweils zumindest einem Motor 38, 36, 34, 32 verbunden, der das jeweilige Seilelement 18, 20, 22, 24 bewegen kann. Durch Betätigen des jeweiligen Motors 38, 36, 34, 32 kann beispielsweise das jeweilige Seilelement 18, 20, 22, 24 eingerollt werden und so kann das jeweilige Seilelement 18, 20, 22, 24 bewegt werden. An der Stelle 48 sind die vier Seilelemente 18, 20, 22, 24 mit einem Kraftaufbringungsseil 26 verbunden. Das Kraftaufbringungsseil 26 ist mit einem Kraftbringungselement 30 verbunden. Somit sind im dargestellten Ausführungsbeispiel die Seilelemente 18, 20, 22, 24 indirekt mit dem Kraftaufbringungselement 30 verbunden.

Je nachdem, wie stark die einzelnen Seilelemente 18, 20, 22, 24 eingerollt werden, wird eine Kraft auf das Kraftaufbringungselement 30 und damit auf das Roboterelement 4 ausgeübt. Durch Verstellen der Motoren und Bewegen der Seilelemente 18, 20, 22, 24 kann somit der Betrag und die Richtung der Kraft, die auf das Kraftaufbringungselement 30 und damit auf das zumindest eine Roboterelement 4 wirkt, eingestellt werden. Die Seilelemente 18, 20, 22, 24 sind über Umlenkelemente 41, 43, 45 und 47 umgelenkt. Die Umlenkelemente 41, 43, 45 und 47 sind vorzugsweise oberhalb des Roboterelementes 4 angeordnet.

Es kann zumindest eine zweite Sensoreinrichtung 28 vorgesehen sein, welche den Betrag der Kraft misst, der in dem Kraftaufbringungsseil wirkt und damit dem Betrag der Kraft entspricht, der auf das Roboterelement 4 einwirkt. Zusätzlich oder alternativ können auch Sensoreinrichtungen 42, 44, 40 und 46 vorgesehen sein, die die Kräfte in den Seilelementen 18, 20, 22 und 24 messen. Die Gesamtkraft, die mit der zweiten Sensoreinrichtung 28 messbar ist, kann auch alternativ mit Hilfe der dritten Sensoreinrichtungen 42, 44, 40 und 46 gemessenen Kräfte berechnet werden. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel kann auch das Kraftaufbringungsseil 26 weggelassen sein und die Seilelemente 18, 20, 22 und 24 direkt mit dem Kraftaufbringungselement 30 verbunden sein.

Die Erfindung ist auch nicht auf vier Seilelemente 18, 20, 22 und 24 beschränkt, sondern kann auch mit mehr oder weniger Seilelementen ausgeführt werden. Es sollten dabei jedoch zumindest zwei Seilelemente vorgesehen sein, damit die Kraftrichtung und der Betrag der Kraft verändert werden kann.

In Fig. 2 ist ein Ausschnitt der Figur 1 gezeigt, bei dem das Kraftaufbringungselement 30 näher dargestellt ist. Das Kraftaufbringungselement 30 ist an zwei zueinander im Wesentlichen orthogonalen Achsen 50, 52 drehbar. Je nachdem, wo sich das Roboterelement 4 befindet und je nachdem, wie die Motoren 38, 36, 34, 32 betätigt wurden und damit die Seilelemente 18, 20, 22, 24 bewegt wurden, hat das Kraftaufbringungsseil 26 eine unterschiedliche Stellung zu dem Roboterelement 4. Das Kraftaufbringungselement 30 richtet sich abhängig davon aus.

Das Kraftaufbringungselement 30 wird somit passiv bewegt, je nach Stellung der Seilelemente und des Roboterelements 4. Die erste Achse 50 des Kraftaufbringungselementes 30 ist vorzugsweise koaxial zu der Achse des Roboterelementes 4 angeordnet. Es kann zumindest eine erste Sensoreinrichtung 100, 102 vorgehen sein, die den jeweiligen Winkel der ersten und zweiten Achse 50, 52 zu dem Kraftaufbringungsseil 26 detektiert. Im vorliegenden Fall sind zwei erste Sensoreinrichtungen 100, 102 vorgesehen, die die jeweiligen Winkel detektiert. Damit kann die Stellung des Kraftaufbringungsseil 26 bezogen auf das Roboterelement 4 festgestellt werden, um festzustellen, in welche Richtung die aufgebrachte Kraft auf das Roboterelement 4 wirkt.

Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäßes Multi-Robotersystem 100. Das Multi- Robotersystem 100 weist zumindest zwei Robotersysteme 1, 1 ' auf.

Die zumindest zwei Robotersysteme 1, 1 ' sind jeweils ähnlich zu dem Robotersystem 1 wie in Fig. 1. In Fig. 3 sind jeweils zwei Robotersysteme 1, 1 ' dargestellt. Die jeweiligen Robotersysteme 1, 1 ' weisen jeweils eine Robotereinrichtung 2, 2 ' auf. Die Robotereinrichtung 2, 2 ' weisen jeweils zumindest ein bewegliches Roboterelement 4,4 ' auf.

Es können beispielsweise genauso wie bei dem Robotersystems 1 aus Fig. 1 auch beispielsweise zumindest drei bewegliche Roboterelemente 6, 4 und 8 vorgesehen sein. Diese sind allerdings in Fig. 3 nicht näher dargestellt. Auch kann genauso wie bei Fig. 1 das zumindest eine bewegliche Roboterelement 4,4 ' mit zumindest einem Aktuator 13 bewegt werden. Der Aktuator ist in Fig. 3 nicht näher dargestellt. Genauso wie bei Fig.l kann ebenfalls jeweils ist ein Aktuator 15 vorgesehen, der das Roboterelement 6 bewegen kann, ein Aktuator 13 vorgesehen sein, der das Roboterelement 4, 4 ' bewegen kann und ein Aktuator 11 vorgesehen sein, der das Roboterelement 8 bewegen kann. Auch diese Aktuatoren sind in Fig. 3 nicht näher dargestellt. Es können ferner, genauso wie in Fig.l, Gelenke 14, 12 und 10 vorgesehen um die sich die jeweiligen Roboterelemente 6, 4 und 8 drehen können. Auch diese Gelenke sind in Fig. 3 nicht näher dargestellt.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Robotereinrichtungen 2 vorzugsweise Roboterarme. Ferner sind die Robotereinrichtung auch an einer gemeinsamen bewegbaren Basis 200 befestigt sein. Wie die bewegbare Basis bewegt werden kann, wird weiter unten genauer beschrieben.

Die Robotersysteme 1, 1 ' weisen jeweils eine Unterstützungseinrichtung 3, 3 ' auf, die die Robotereinrichtung 2 bei Verwendung der Robotereinrichtung im Gravitationsfeld der Erde unterstützen kann. Die Unterstützungseinrichtungen 3, 3 ' weisen jeweils zumindest ein Kraftaufbringungselement 30, 30 ' auf, das an zumindest einer Stelle mit dem jeweilen zumindest einem Roboterelement 4, 4 ' verbunden ist und an dem zumindest eine Kraft auf das jeweilige zumindest eine Roboterelement 4, 4 ' aufbringbar ist, die die auf das eine Roboterelement 4 wirkende Gravitationskraft bzw. Erdanziehungskraft zumindest teilweise kompensiert. Dies bedeutet, dass zumindest ein Anteil der Kraft, die über das jeweilige Kraftaufbringungselement 30, 30 ' auf das jeweilige Roboterelement 4,4 ' ausgeübt wird, entgegen der Gravitationskraft bzw. Erdanziehungskraft wirkt. Durch das Aufbringen der Kraft und die teilweise Kompensierung der Gravitationskraft bzw. Erdanziehungskraft wird die jeweilige Robotereinrichtung 2, 2 ' unterstützt. Die jeweiligen Robotereinrichtungen 2,2 ' sollten zumindest so viel unterstützt werden, dass das zumindest eine jeweiligen Roboterelemente 4, 4 ' bewegt werden kann.

Die dargestellten Unterstützungseinrichtung 3,3 ' sind jeweils ein erstes Seilrobotersystem, das jeweils zumindest zwei Seilelemente, im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils vier Seilelemente 18, 20, 22, 24 bzw. 18 ', 20 ', 22 ', 24 ' aufweist, die mit dem jeweiligen Kraftaufbringungselement 30, 30 ' verbunden sind.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind jeweils vier Seilelemente 18, 20, 22 und 24 bzw. 18 ', 20 ', 22 ', 24 ' vorgesehen und jedes Seilelement 18, 20, 22, 24 bzw. 18 ', 20 ', 22 ', 24 ' ist mit jeweils zumindest einem Motor 38, 36, 34, 32 bzw. 38 ', 36 ', 34 ', 32 ' verbunden, der das jeweilige Seilelement 18, 20, 22, 24 bzw. 18 ', 20 ', 22 ', 24 'bewegen kann. Durch Betätigen des jeweiligen Motors 38, 36, 34, 32 bzw. 38 ', 36 ', 34 ', 32 ' kann beispielsweise das jeweilige Seilelement 18, 20, 22, 24 eingerollt werden und so kann das jeweilige Seilelement 18, 20, 22, 24 bzw. 18 ', 20 ', 22 ', 24 ' bewegt werden.

Genauso wie in Fig. 1 könnte auch jeweils ein Kraftaufbringungsseil 26, wie in Fig. 1 vorgesehen sein, über das die Seilelement 18, 20, 22, 24 bzw. 18 ', 20 ', 22 ', 24 ' auch indirekt mit einem Kraftbringungselement 30 verbunden sein können. Die Seilelement 18, 20, 22, 24 bzw. 18 ', 20 ', 22 ', 24 ' können jedoch auch, wie dargestellt direkt mit dem Kraftaufbringungselement 30 mit dem jeweiligen Roboterelement 4, 4 'verbunden sein.

Je nachdem, wie stark die einzelnen Seilelemente 18, 20, 22, 24 bzw. 18 ', 20 ', 22 ', 24 ' vom jeweiligen Motor 38, 36, 34, 32 bzw. 38 ', 36 ', 34 ', 32 ' eingerollt werden, wird eine Kraft auf das jeweilige Kraftaufbringungselement 30, 30 ' und damit auf das Roboterelement 4, 4 ' ausgeübt. Durch Verstellen der Motoren 38, 36, 34, 32 bzw. 38 ', 36 ', 34 ', 32 ' und Bewegen der Seilelemente 18, 20, 22, 24 bzw. 18 ', 20 ', 22 ', 24 'kann somit der Betrag und die Richtung der Kraft, die auf das jeweilige Kraftaufbringungselement 30, 30 'und damit auf das zumindest eine jeweilige Roboterelement 4,4 ' wirkt, eingestellt werden. Die Seilelemente 18, 20, 22, 24 bzw. 18 ', 20 ', 22 ', 24 'sind über jeweilige Umlenkelemente 41, 43, 45 und 47 bzw. 41 ', 43 ', 45 ', 47 ' umgelenkt. Die jeweiligen Umlenkelemente 41, 43, 45 und 47 bzw. 41 ', 43 ', 45 ', 47 ' sind vorzugsweise oberhalb des jeweiligen Roboterelementes 4, 4 'angeordnet.

Genauso wie in Fig. 1 beschrieben kann auch eine zweite Sensoreinrichtung 28 vorgesehen sein, welche den Betrag der Kraft misst, der in dem Kraftaufbringungsseil wirkt und damit dem Betrag der Kraft entspricht, der auf das Roboterelement 4 einwirkt. Zusätzlich oder alternativ können auch, genauso wie in Fig. 1 beschrieben Sensoreinrichtungen 42, 44, 40 und 46 vorgesehen sein, die die Kräfte in den Seilelementen 18, 20, 22 und 24 bzw. 18 ', 20 ', 22 ', 24 ' messen. Die Gesamtkraft, die mit der zweiten Sensoreinrichtung 28 messbar ist, kann auch alternativ mit Hilfe von dritten Sensoreinrichtungen 42, 44, 40 und 46 gemessenen Kräfte berechnet werden. Die Sensoreinrichtungen 28, 42, 44, 40 und 46 sind in Fig. 3 nicht dargestellt. Diese können genauso ausgestalten sein, wie in Fig. 1 beschrieben wurde

Die Erfindung ist auch nicht auf vier Seilelemente 18, 20, 22 und 24 bzw. 18 ', 20 ', 22 ', 24 ' pro Unterstützungseinrichtung 3, 3 'beschränkt, sondern kann auch mit mehr oder weniger Seilelementen ausgeführt werden. Es sollten dabei jedoch zumindest zwei Seilelemente vorgesehen sein, damit die Kraftrichtung und der Betrag der Kraft verändert werden kann.

Das jeweilige Kraftaufbringungselement 30, 30 'kann so ausgestaltet sein wie in Fig. 2 dargestellt und bezüglich Fig. 2 näher beschrieben wurde.

Die mindestens zwei Robotersysteme 1,1 'sind in Fig. 3 mit mindestens einer gemeinsamen bewegbaren Basis 200 verbunden, wobei die gemeinsame Basis 200 eine Basis ist, bei der eine Basis-Unterstützungseinrichtung 300 vorgesehen ist wobei die Basis-Unterstützungseinrichtung 300 ein zweites Seilrobotersystem ist, das zumindest zwei , vorzugsweise acht Seilelemente 118, 120, 122, 124, 128, 130, 132, 134, aufweist, die mit der Basis verbunden sind, wobei jedes Seilelement 118, 120, 122, 124, 128, 130, 132, 134 mit zumindest einem Motor 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, verbunden ist, der das jeweilige Seilelement 118, 120, 122, 124, 128, 130, 132, 134 bewegen kann, so dass die Richtung und Betrag der Kraft, die auf die Basis aufbringbar ist, einstellbar ist. Die Basis 200 lässt sind somit beliebig im Raum bewegen.

Die Basis-Unterstützungseinrichtung 300 kann, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellt, mindestens 8 Seilelemente aufweisen, die mit der Basis 200 verbunden sind, wobei jedes Seilelement 118, 120, 122, 124, 128, 130, 132, 134, mit zumindest einem Motor 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, verbunden ist, der das jeweilige Seilelement 118, 120, 122, 124, 128, 130, 132, 134, bewegen kann, so dass die Richtung und Betrag der Kraft, die auf die Basis 200 aufbringbar ist, beliebig einstellbar ist.

Die Basis 200 kann, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel gezeigt, 8 Ecken aufweisen und die Seilelemente 118, 120, 122, 124, 128, 130, 132, 134, können jeweils an den Ecken der Basis 200 mit der Basis 200 verbunden sein.

Es kann zumindest eine Basis-Steuereinrichtung 600 der Basis- Unterstützungseinrichtung 300 vorgesehen sein, die dazu ausgebildet ist, die Motoren 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116, welche die Seilelemente 118, 120, 122, 124, 128, 130, 132, 134, der Basis-Unterstützungseinrichtung 300 bewegen, zu steuern und damit den Betrag und/oder die Richtung der Kraft, die auf die Basis aufbringbar ist, zu steuern.

Das Multi-Robotersystem 100 kann, wie in Fig. 4 dargestellt, eine Gesamtsteuereinrichtung 500 aufweisen, die dazu ausgebildet ist, die ersten Steuereinrichtungen 610, 620, der Unterstützungseinrichtungen 3. 3 ', die Steuereinrichtungen 710, 720 der Robotersysteme und die Basis-

Steuereinrichtung 600 der Basis-Unterstützungseinrichtung 300 sowie die Steuereinrichtung 700 der Basis zu koordinieren.

Die die ersten Steuereinrichtungen 610, 620, der Unterstützungseinrichtungen 3. 3 ' steuern die Unterstützungseinrichtungen 3. 3 ' . Die Steuereinrichtungen 710, 720 der Robotersysteme steuern die Aktuatoren der Robotersysteme 1, 1 ', um die Roboterelemente zu bewegen. Die Steuereinrichtung 700 der Basis steuert die Basis. Daten der Steuereinrichtungen 710, 720 der Robotersysteme und/oder der Steuereinrichtung 700 der Basis 200 können jeweils als Eingangsgröße für die Steuerung der ersten Steuereinrichtungen 610, 620, der

Unterstützungseinrichtungen 3. 3 ' und/oder der Basis-Steuereinrichtung 600 der Basis-Unterstützungseinrichtung 300 verwendet werden.