專利名稱：包括并聯(lián)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的用于傳送運(yùn)動(dòng)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明 一 般來(lái)講涉及用于傳送運(yùn)動(dòng)的裝置(device for transmitting movement)及其部件。
背景技術(shù)：
對(duì)于增強(qiáng)型人機(jī)交互(HCI)的日益增長(zhǎng)的需求正迫切需要新型接口 ， 以允許人機(jī)交換各種各樣的信息。作為這些新型接口中的一個(gè)例子的所謂 觸覺(jué)裝置(haptic device )有希望成為選擇之一，這種裝置是運(yùn)用觸感和控 制來(lái)與計(jì)算機(jī)應(yīng)用交互的主動(dòng)接口裝置。觸覺(jué)裝置在他們產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)和/或力 時(shí)為用戶提供力反饋信息(force-feedback information )。觸覺(jué)交互不僅使困 難的操作任務(wù)變得可能或者更加容易，而且它還使得在模擬和輔助操作人 員領(lǐng)域中的各種新型應(yīng)用成為可能。
從遠(yuǎn)程操作到調(diào)整操作(scaled manipulation),以及模擬器和外科輔助 等，大量應(yīng)用都可以受益于觸覺(jué)技術(shù)。此外，力反饋裝置正在向消費(fèi)者市 場(chǎng)邁進(jìn)，并正進(jìn)入游戲行業(yè)以及無(wú)法預(yù)料的其他領(lǐng)域。
為了將虛擬模型或者遠(yuǎn)程機(jī)器人定位環(huán)境的準(zhǔn)確感覺(jué)提供給用戶，觸 覺(jué)裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)具有低慣性、高剛性，以及低摩擦力和無(wú)后沖。并 耳關(guān)運(yùn)動(dòng)才幾構(gòu)(parallel kinematics mechanism)因其高剛性和低慣性而一皮廣泛 了解，這種機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)大帶寬的力傳送。
然而，已知裝置往往具有復(fù)雜、昂貴和龐大的設(shè)計(jì)，并且在同樣情況 下，具有不可靠和不精確的性能。
現(xiàn)在需要提供一種簡(jiǎn)單、緊湊和/或廉價(jià)的、例如，用于觸覺(jué)裝置、操 》從器、測(cè)量裝置等等的運(yùn)動(dòng)4專送裝置(movement transmission device )或
組件，以及用于這種裝置的部件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一方面涉及一種用于傳送運(yùn)動(dòng)的裝置。該裝置包括提供至
少 一 個(gè)自由度的并耳關(guān)運(yùn)動(dòng)4專送結(jié)才勾 (parallel kinematics transmission structure )。該并耳關(guān)運(yùn)動(dòng)傳送結(jié)構(gòu)包括基座構(gòu)件、可動(dòng)構(gòu)件和至少一個(gè)并聯(lián) 運(yùn)動(dòng)鏈(parallel kinematics chain),該并聯(lián)運(yùn)動(dòng)鏈連接基座構(gòu)件和可動(dòng)構(gòu) 件。并聯(lián)運(yùn)動(dòng)鏈具有可在運(yùn)動(dòng)平面中移動(dòng)的第一臂，該運(yùn)動(dòng)平面與對(duì)稱軸 隔開(kāi)一段距離或呈間隔關(guān)系而延伸。
本發(fā)明的另一方面涉及一種用于傳送運(yùn)動(dòng)的裝置，其包括適合于提供 至少三個(gè)自由度的并聯(lián)運(yùn)動(dòng)傳送結(jié)構(gòu)，該自由度包括三個(gè)平移自由度，所 述并聯(lián)運(yùn)動(dòng)傳送結(jié)構(gòu)還包括基座構(gòu)件、可動(dòng)構(gòu)件和至少一個(gè)并聯(lián)運(yùn)動(dòng)鏈， 所述并聯(lián)運(yùn)動(dòng)鏈連接基座構(gòu)件和可動(dòng)構(gòu)件。每一并聯(lián)運(yùn)動(dòng)《連具有可在一運(yùn) 動(dòng)平面中移動(dòng)的第一臂，其中所述運(yùn)動(dòng)平面與對(duì)稱軸隔開(kāi)一段距離。此外， 每一并聯(lián)運(yùn)動(dòng)鏈包括與可動(dòng)構(gòu)件連接的第二臂，其中第二臂的第一末端適 合于與第一臂連接，且第二臂的第二末端適合于與可動(dòng)構(gòu)件連接。
本發(fā)明的另 一方面涉及一種為用戶提供力反饋信息的觸覺(jué)裝置，其包 括根據(jù)本發(fā)明的第 一 方面的裝置。
本發(fā)明的另 一方面涉及一種用于為操縱構(gòu)件提供具有至少 一個(gè)自由 度的運(yùn)動(dòng)的操縱器，其包括根據(jù)本發(fā)明的第 一方面的裝置。
本發(fā)明的另一方面涉及一種用于為傳感器元件提供至少一個(gè)自由度 的測(cè)量系統(tǒng)，其包括根據(jù)本發(fā)明的第 一方面的裝置。
本發(fā)明的進(jìn)一步的方面涉及用于傳送運(yùn)動(dòng)的裝置的運(yùn)動(dòng)鏈，所述用于 傳送運(yùn)動(dòng)的裝置包括提供至少一個(gè)自由度的并聯(lián)運(yùn)動(dòng)傳送結(jié)構(gòu)。并聯(lián)運(yùn)動(dòng) 傳送結(jié)構(gòu)包括基座構(gòu)件和可動(dòng)構(gòu)件。運(yùn)動(dòng)鏈包括第一臂，該第一臂適合于 與基座構(gòu)件連接且包括彎曲部分。
本發(fā)明的另 一方面涉及一種用于傳送運(yùn)動(dòng)的裝置，該裝置包括提供相 對(duì)于一對(duì)稱軸的至少一個(gè)自由度的并聯(lián)運(yùn)動(dòng)傳送結(jié)構(gòu)，并聯(lián)運(yùn)動(dòng)傳送結(jié)構(gòu)
包括基座構(gòu)件、可動(dòng)構(gòu)件和至少一個(gè)并聯(lián)運(yùn)動(dòng)鏈，該并聯(lián)運(yùn)動(dòng)鏈連接基座 構(gòu)件和可動(dòng)構(gòu)件，每一并聯(lián)運(yùn)動(dòng)鏈都是根據(jù)本發(fā)明第二方面的運(yùn)動(dòng)《連，每 一運(yùn)動(dòng)鏈的第 一臂可在一運(yùn)動(dòng)平面中移動(dòng)，其中所述運(yùn)動(dòng)平面中的至少一 個(gè)以與對(duì)稱軸間隔開(kāi)的關(guān)系而延伸。
本發(fā)明的更進(jìn)一步方面涉及一種用于傳送運(yùn)動(dòng)的裝置的傳送構(gòu)件，該 用于傳送運(yùn)動(dòng)的裝置包括基座構(gòu)件和用于提供待傳送的運(yùn)動(dòng)的致動(dòng)器。傳
送構(gòu)件包括第 一臂和至少 一個(gè)嚙合機(jī)構(gòu)(engagement means ),其中所述第 一臂適合于連接到基座構(gòu)件且包括基座部分和彎曲部分，所述至少一個(gè)嚙 合機(jī)構(gòu)用于與傳送運(yùn)動(dòng)的裝置的致動(dòng)器嚙合以將運(yùn)動(dòng)從致動(dòng)器傳送到傳 送構(gòu)件。
本發(fā)明的又另一方面涉及一種用于傳送運(yùn)動(dòng)的裝置，該用于傳送運(yùn)動(dòng) 的裝置包括提供相對(duì)于一對(duì)稱軸的至少一個(gè)自由度的并聯(lián)運(yùn)動(dòng)傳送結(jié)構(gòu)， 并聯(lián)運(yùn)動(dòng)傳送結(jié)構(gòu)包括基座構(gòu)件、可動(dòng)構(gòu)件、連接基座構(gòu)件和可動(dòng)構(gòu)件的 至少一個(gè)并聯(lián)運(yùn)動(dòng)鏈，每一并聯(lián)運(yùn)動(dòng)鏈包括根據(jù)本發(fā)明的第三方面的傳送 構(gòu)件以作為第一臂，每一個(gè)第一臂可在一運(yùn)動(dòng)平面中運(yùn)動(dòng)，其中所述運(yùn)動(dòng) 平面中的至少 一個(gè)以與對(duì)稱軸間隔開(kāi)的關(guān)系而延伸。
其他特征是所公開(kāi)的方法和產(chǎn)品所固有的，或者是可由本領(lǐng)域技術(shù)人 員根據(jù)實(shí)施方式的以下具體說(shuō)明及其附圖而清楚理解的。


現(xiàn)在將參考附圖，以舉例的方式描述本發(fā)明的實(shí)施方式，其中 圖1至12示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式
圖1和2圖示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的所謂觸覺(jué)裝置形式的用于 傳送運(yùn)動(dòng)的裝置。然而，在對(duì)圖1和2進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明之前，先討論 幾項(xiàng)優(yōu)選實(shí)施方式。根據(jù)實(shí)施方式，本發(fā)明提供用于傳送運(yùn)動(dòng)的裝置或作為用于傳送運(yùn)動(dòng) 的裝置的基礎(chǔ)，優(yōu)選地，所述用于傳送運(yùn)動(dòng)的裝置包括并4關(guān)運(yùn)動(dòng)傳送結(jié)構(gòu)， 且本發(fā)明尤其作為象所謂觸覺(jué)裝置或力反射控制接口系統(tǒng)這樣的裝置的 基礎(chǔ)，比如計(jì)算機(jī)的手動(dòng)控制器、游戲操縱臺(tái)、模擬器或其他系統(tǒng)，且本
發(fā)明還涉及用于并耳關(guān)運(yùn)動(dòng)操:縱器(parallel kinematics manipulator)或并聯(lián)運(yùn) 動(dòng)態(tài)領(lǐng)'J量系統(tǒng)(parallel kinematics measuring system)的運(yùn)動(dòng)傳送裝置。
在下文中，將簡(jiǎn)短闡述根據(jù)本發(fā)明的用于傳送運(yùn)動(dòng)的裝置的優(yōu)選實(shí)施 方式。
運(yùn)動(dòng)平面中的每一個(gè)可以以與對(duì)稱軸隔開(kāi)的關(guān)系來(lái)延伸。
每一個(gè)并聯(lián)運(yùn)動(dòng)鏈可包括第 一臂，所述第 一臂連接到基座構(gòu)件并可在 相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)平面中移動(dòng)。
第 一臂可相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
第一臂可包括彎曲部分。
彎曲部分可形成一環(huán)的一段，其中心與各自的第一臂的旋轉(zhuǎn)軸相交。
第 一臂可包括從彎曲部分的第 一末端延伸的基座部分。
基座部分可沿著相對(duì)于彎曲部分的徑向方向、從彎曲部分的第一末端 延伸。
第一臂可包括旋轉(zhuǎn)地安裝到安裝構(gòu)件的第一末端，該安裝構(gòu)件從基座 構(gòu)件延伸。
第 一臂的旋轉(zhuǎn)軸可延伸貫穿第 一臂的第 一末端。 第一臂的第一末端可以通過(guò)第一臂的基座部分的自由末端來(lái)提供。
相關(guān)聯(lián)于每一并聯(lián)運(yùn)動(dòng)鏈，設(shè)置有一致動(dòng)器以用于在相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)平面 中移動(dòng)相關(guān)聯(lián)的并耳關(guān)運(yùn)動(dòng)鏈。
致動(dòng)器和第一臂可以連接在一起，以移動(dòng)第一臂。
致動(dòng)器可在其彎曲部分與第一臂連接。
致動(dòng)器可包括與相關(guān)聯(lián)的并聯(lián)運(yùn)動(dòng)鏈的運(yùn)動(dòng)平面垂直延伸的致動(dòng)器
旋轉(zhuǎn)軸。
致動(dòng)器可包括輸出軸，該輸出軸從致動(dòng)器的主體延伸并通過(guò)摩擦嚙合 和至少一個(gè)纜索機(jī)構(gòu)之中的至少一種方式與第一臂連接。
致動(dòng)器可安裝到各自的并聯(lián)運(yùn)動(dòng)鏈的安裝構(gòu)件。
每一個(gè)并聯(lián)運(yùn)動(dòng)鏈可包括連接到可動(dòng)構(gòu)件的第二臂。
第二臂可包括至少兩個(gè)并聯(lián)連接桿。
第二臂的第 一末端可連接到第 一臂，第二臂的第二末端可連接到可動(dòng) 構(gòu)件。
所述裝置可進(jìn)一步包括外殼，對(duì)于并聯(lián)運(yùn)動(dòng)鏈中的每一個(gè)來(lái)說(shuō)，所述 外殼具有開(kāi)口，相應(yīng)的并聯(lián)運(yùn)動(dòng)鏈可通過(guò)所述開(kāi)口運(yùn)動(dòng)，并且所述開(kāi)口的 尺寸適應(yīng)于相應(yīng)并聯(lián)運(yùn)動(dòng)鏈的第 一臂的橫截面。
并聯(lián)運(yùn)動(dòng)鏈中的至少 一個(gè)可包括撓性鉸鏈。
第 一臂和基座構(gòu)件可通過(guò)撓性鉸鏈連接。 第二臂和可動(dòng)構(gòu)件可通過(guò)撓性鉸鏈連接。
第 一臂和第二臂可通過(guò)撓性鉸鏈連接。
撓性鉸鏈可以是整體制成的(made from one piece )，或者基座構(gòu)件、 相應(yīng)的第 一臂、相應(yīng)的第二臂和可動(dòng)構(gòu)件中的至少 一個(gè)與撓性鉸鏈?zhǔn)钦w 制成的。
在一個(gè)實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的用于傳送運(yùn)動(dòng)的裝置可被結(jié)合到觸 覺(jué)裝置中，以用于向用戶提供力反饋信息。
在一個(gè)實(shí)施方式中，觸覺(jué)裝置可包括用于測(cè)量每一個(gè)第一臂的孔徑角 的傳感器，其中可動(dòng)構(gòu)件的位置是4艮據(jù)該測(cè)量結(jié)果來(lái)計(jì)算的。
觸覺(jué)裝置可進(jìn)一步包括肘節(jié)模塊，該肘節(jié)模塊與并聯(lián)傳送結(jié)構(gòu)串聯(lián)布 置并適合于提供至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。
肘節(jié)模塊可適合于提供觸覺(jué)反饋。
觸覺(jué)裝置還可包括控制鍵、控制輪、力抓爪，或用于人機(jī)交互的其他 元件。
觸覺(jué)裝置還可包括力傳感器，該力傳感器位于可動(dòng)構(gòu)件上，優(yōu)選地在 肘節(jié)模塊下面。
在一個(gè)實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的用于傳送運(yùn)動(dòng)的裝置可被結(jié)合到操 縱器中，以用于為操縱構(gòu)件提供至少三個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。
在一個(gè)實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的用于傳送的運(yùn)動(dòng)裝置可被結(jié)合到測(cè) 量系統(tǒng)中，以用于為傳感器元件提供至少三個(gè)自由度。
現(xiàn)在參看圖1和2，描述根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的所謂觸覺(jué)裝置形
式的用于傳送運(yùn)動(dòng)的裝置。僅僅為了說(shuō)明性的目的，假定觸覺(jué)裝置可以用 作力反射控制接口，比如計(jì)算機(jī)的手動(dòng)控制器。進(jìn)一步的可能應(yīng)用包括用 于游戲操縱臺(tái)、模擬器或者其他相當(dāng)系統(tǒng)的力反射控制接口，以及用于并 聯(lián)運(yùn)動(dòng)操縱器或者并聯(lián)運(yùn)動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的力反射控制接口 。
根據(jù)本優(yōu)選實(shí)施方式的裝置包括基座構(gòu)件或底板2，以及可動(dòng)構(gòu)件4。 基座構(gòu)件2和可動(dòng)構(gòu)件4經(jīng)由三個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈6而連接起來(lái)。
每一個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈6包括第一臂或主臂8和第二臂或輔助臂10。下面將參 考圖6和7來(lái)更加詳細(xì)地描述該第一臂8、其操作及其功能。
每一個(gè)第二臂IO可以被認(rèn)為是包括兩個(gè)連接桿(linkingbar) 12的平 行四邊形。在一個(gè)末端14處，每一個(gè)連接桿12與可動(dòng)構(gòu)件4通過(guò)接頭(joint) 或鉸鏈16連接。在它們的相對(duì)末端18處，每一個(gè)連接桿12與它的相關(guān) 聯(lián)的第一臂8的一末端20通過(guò)連接件或鉸鏈22連接。
每一個(gè)第二臂10,特別是每一個(gè)連接桿12在兩個(gè)末端都具有兩個(gè)旋 轉(zhuǎn)自由度。為了提供這種功能，第二臂10與可動(dòng)構(gòu)件4以及相關(guān)聯(lián)的第 一臂8的連4妄可以通過(guò)萬(wàn)向元件(cardanic element)或者成對(duì)的非平4亍可 旋轉(zhuǎn)連接或活接頭(articulation)來(lái)實(shí)現(xiàn)，比如滾珠軸承，普通軸承或撓 性鉸鏈。在一個(gè)實(shí)施方式中，在非平行可旋轉(zhuǎn)連接或活接頭的情況下，最 好是它們各自的軸垂直，并且它們確實(shí)相交，但在兩個(gè)軸之間可容許一段 偏移距離(參見(jiàn)圖12)。每一個(gè)連接桿的最靠外側(cè)的可旋轉(zhuǎn)連接，即將桿 連接到 一側(cè)上的可動(dòng)構(gòu)件的那個(gè)可旋轉(zhuǎn)連接以及將桿連接到另 一側(cè)上的
第一臂的那個(gè)可旋轉(zhuǎn)連接，需要具有彼此平行、并且與第一臂的可旋轉(zhuǎn)連 接的軸相平行的軸。在一個(gè)實(shí)施方式中，每一個(gè)連接桿的最靠?jī)?nèi)側(cè)的可旋 轉(zhuǎn)連接必須具有彼此平行的軸，優(yōu)選地垂直于最靠外側(cè)的可旋轉(zhuǎn)連接。由 于連接桿中的每一個(gè)都必須符合這些條件，因此對(duì)于給定側(cè)來(lái)說(shuō)，每一個(gè) 連接桿的最靠外側(cè)的可旋轉(zhuǎn)連接必須具有重合的軸，并且進(jìn)行相同的旋 轉(zhuǎn)。因此，如圖12所示，在本實(shí)施方式中，可以使這個(gè)最靠外側(cè)的連接 至少為兩個(gè)桿所共用。
可替代地，每一個(gè)第二臂10,特別是每一個(gè)連接桿12,在一側(cè)具有 兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，而在另一側(cè)具有三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。為了提供這種功能， 可以通過(guò)一個(gè)末端或兩個(gè)末端的球形球接頭來(lái)實(shí)現(xiàn)第二臂10與可動(dòng)構(gòu)件4 以及相關(guān)聯(lián)的第一臂8的連接。因此，連接桿12可以繞著它們自己的軸 來(lái)旋轉(zhuǎn)，但是對(duì)于操作該裝置來(lái)說(shuō)，這種附加的自由度并不是必需的。
第二臂10到可動(dòng)構(gòu)件4和相關(guān)聯(lián)的第一臂8的連接還可以包括在朝 向第二臂10的一側(cè)具有公共基座、而在朝向可動(dòng)構(gòu)件4和/或第一臂8的 一側(cè)具有至少兩個(gè)基座的連接。
然而，無(wú)論在哪種情形下，優(yōu)選的都是使用撓性鉸鏈或者鉸鏈活接頭 來(lái)作為接頭22,以便將第二臂10連接到可動(dòng)構(gòu)件4和相關(guān)聯(lián)的第一臂8， 例如可通過(guò)EP1113191A1獲知的例子。
下面參考圖12來(lái)說(shuō)明用于第一臂8、第二臂10、基座構(gòu)件2和可動(dòng) 構(gòu)件4的撓性連接的優(yōu)選實(shí)施方式。
在每一個(gè)第一臂8的、與其相關(guān)聯(lián)的第二臂10連接的末端20相對(duì)的 末端24處，每一個(gè)第一臂8與安裝構(gòu)件26連接，而該安裝構(gòu)件26又被 固定地安裝到基座構(gòu)件2，并由此與基座構(gòu)件2連接。安裝構(gòu)件26和基座 構(gòu)件2也可以整體形成。
每一個(gè)第一臂8與它的相關(guān)聯(lián)的安裝構(gòu)件26被連接成使得每一個(gè)第 一臂8可以相對(duì)于該相關(guān)聯(lián)的安裝構(gòu)件26、并由此相對(duì)于該基座構(gòu)件2旋 轉(zhuǎn)或樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。在本優(yōu)選實(shí)施方式中，每一個(gè)第一臂8與它的相關(guān)聯(lián)的安 裝構(gòu)件26通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸28連接，該旋轉(zhuǎn)軸28延伸貫穿與第一臂8相關(guān)聯(lián)
的安裝構(gòu)件26和第一臂8的末端24。
安裝構(gòu)件26沿著基本垂直于基座構(gòu)件的平面的方向，從基座構(gòu)件2 延伸。在被安裝到基座構(gòu)件2的部位28與相對(duì)的自由末端20之間的一部 分處，旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器32被安裝到每一個(gè)安裝構(gòu)件26上，其中所述自由末端 20與第一臂8連接。
旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器32可以是例如標(biāo)準(zhǔn)的直流電動(dòng)機(jī)或無(wú)刷電動(dòng)機(jī)。為了減 少供運(yùn)動(dòng)鏈6進(jìn)行期望運(yùn)動(dòng)所必需的輸出扭矩和功率損耗，本發(fā)明使用了 一種新的單級(jí)傳送，下面將參考圖6至12對(duì)其進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。
每一個(gè)致動(dòng)器32包括延伸貫穿其各自的安裝構(gòu)件26的旋轉(zhuǎn)輸出軸 34。每一個(gè)輸出軸34與相應(yīng)的一個(gè)第一臂8連接，以便移動(dòng)相應(yīng)的第一 臂8。下面將參考圖8-10來(lái)說(shuō)明關(guān)于輸出軸34和第一臂8的連接的優(yōu)選 實(shí)施方式。
優(yōu)選地，使用于第一臂的角度位置檢測(cè)的裝置或單元，比如電位計(jì)、 光學(xué)編碼器、磁編碼器，與輸出軸34或致動(dòng)器32的任何其他適合于提供 角度信息的部分(例如，轉(zhuǎn)子)關(guān)聯(lián)起來(lái)。
正如可以從圖1中看出的，本優(yōu)選實(shí)施方式包括外殼35。外殼35可 連接到基座構(gòu)件2 ，或者在其下側(cè)包括基座構(gòu)件2 。
外殼35具有三個(gè)開(kāi)口 36,可以通過(guò)這些開(kāi)口 36來(lái)導(dǎo)引第一臂8。由 于正如下文將詳細(xì)闡述的第一臂8的設(shè)計(jì)和梯:作，沿著從其中導(dǎo)引相應(yīng)的 第一臂的方向來(lái)看，這些開(kāi)口 36中的每一個(gè)的橫截面都僅僅比將要在其 中導(dǎo)引的第一臂的部位的橫截面稍大?？梢砸赃@樣的方式來(lái)設(shè)計(jì)開(kāi)口 36 是因?yàn)?，在操作中，在開(kāi)口 36的區(qū)域中，第一臂8沿著一條幾乎筆直的 直線來(lái)運(yùn)動(dòng)。因此，可以將該開(kāi)口 36的橫截面設(shè)計(jì)成盡可能接近第一臂8 的橫截面。在這里，"盡可能接近"表示第一臂8并不充分嚙合或者并不 接觸開(kāi)口的所有邊緣(即，界定該開(kāi)口 36的外殼35的部位)，使得第一 臂8的運(yùn)動(dòng)受到比如摩擦的影響。
例如，如果第一臂8具有矩形或圓形橫截面，則開(kāi)口 36也可以分別 具有僅僅稍大一點(diǎn)的矩形或圓形橫截面。這增強(qiáng)了對(duì)于外殼35內(nèi)部部件 可能導(dǎo)致內(nèi)部部件和整個(gè)裝置出現(xiàn)故障的 異物(例如，灰塵，濕氣，水分，小顆粒等)可以進(jìn)入外殼35。并由此進(jìn) 一步減少了傷害到用戶的風(fēng)險(xiǎn)(例如擠到或夾到手指)。
在圖中沒(méi)有示出的進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施方式中，開(kāi)口 36具有彈性的、 順從性環(huán)或者涂層，該環(huán)或者涂層與相應(yīng)的第一臂8接觸，使得臂運(yùn)動(dòng)(基 本)不受影響，卻又可以實(shí)現(xiàn)第一臂8和外殼35之間的流體緊密封。也 可以通過(guò)波紋管(bellow)(未示出)來(lái)實(shí)現(xiàn)流體緊密封。
參考圖3至5來(lái)說(shuō)明，根據(jù)本發(fā)明的第一臂8、安裝構(gòu)件26和致動(dòng)器 32的根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的布置。
為便于理解，此處先說(shuō)一些前言。本發(fā)明所涉及的裝置與一些現(xiàn)有技 術(shù)中的用于傳送運(yùn)動(dòng)的裝置都具有分別相對(duì)于其可動(dòng)構(gòu)件的可能運(yùn)動(dòng)或 者該可動(dòng)構(gòu)件的自由度的對(duì)稱中心。
在基座構(gòu)件和可動(dòng)構(gòu)件之間連接的每一個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈可以沿著運(yùn)動(dòng)平面 來(lái)運(yùn)動(dòng)。具體來(lái)講，通常，運(yùn)動(dòng)鏈的第一臂或主臂，即運(yùn)動(dòng)鏈連接到基座 構(gòu)件的部位，可以沿著各自的運(yùn)動(dòng)平面來(lái)運(yùn)動(dòng)。
運(yùn)動(dòng)鏈的第二臂，即運(yùn)動(dòng)鏈連接到可動(dòng)構(gòu)件的部位的運(yùn)動(dòng)可能通常發(fā) 生在不同的平面中或發(fā)生在運(yùn)動(dòng)空間中。
在 一 個(gè)實(shí)施方式中，對(duì)稱中心被定位成使得垂直延伸貫穿基座構(gòu)件中 心的線與該對(duì)稱中心相交。僅僅為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，在下文中假定優(yōu)選實(shí)施方 式具有這一關(guān)系。然而，對(duì)稱軸的任何其他關(guān)系或定位也是可能的。
圖3示出在不是用于本發(fā)明而是為現(xiàn)有技術(shù)裝置所公用的一種布置中 的第一臂8。應(yīng)當(dāng)注意到，圖3可以被認(rèn)為是僅僅關(guān)于第一臂的空間布置 的現(xiàn)有技術(shù)方案。但是應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的第一臂8并不是根據(jù)現(xiàn)有 技術(shù)而得知的。
每一個(gè)第一臂8都可在運(yùn)動(dòng)平面38中運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)平面38中中的每一 個(gè)都通過(guò)圖3中的虛線表示。正如已知的，第一臂被布置成使得它們的運(yùn) 動(dòng)平面38在垂直延伸貫穿基座構(gòu)件，在這里是貫穿基座構(gòu)件的中心42的 公共線或軸40 (被稱為"對(duì)稱軸，，)處相交。在本實(shí)施方式中，相交或?qū)?br> 稱軸恰好分別穿過(guò)相對(duì)于可動(dòng)構(gòu)件4 (未示出)的可能運(yùn)動(dòng)或可動(dòng)構(gòu)件的 自由度的對(duì)稱中心。
在本發(fā)明中并未使用這一現(xiàn)有技術(shù)方案。而是根據(jù)本發(fā)明，按照如圖
4中所示出的方式來(lái)布置第一臂8以及與之相關(guān)聯(lián)的安裝構(gòu)件26和致動(dòng)器 32。
具體來(lái)講，與圖3中的運(yùn)動(dòng)平面38相比，第一臂8中的至少一個(gè)被 定位成使得其運(yùn)動(dòng)平面在產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)平面44的垂直方向上偏移。這是通過(guò) 圖4中的箭頭46來(lái)示出的。
進(jìn)一步來(lái)講，第一臂8 (多于一個(gè)的第一臂8 )被定位成使得它的(或 它們各自的)旋轉(zhuǎn)軸(多于一個(gè)的旋轉(zhuǎn)軸)沿著向內(nèi)的方向或向著基座構(gòu) 件2的中心42的方向在運(yùn)動(dòng)平面44中運(yùn)動(dòng)。這是通過(guò)圖4中的箭頭50 來(lái)示出的。
以上述方式來(lái)定位每一個(gè)第一臂8，便得到了圖5中的優(yōu)選實(shí)施方式。
結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明定位的每一個(gè)臂的運(yùn)動(dòng)平面44沒(méi)有和運(yùn)動(dòng)平面的 公共對(duì)稱軸相交，而是以與之間隔開(kāi)的關(guān)系來(lái)延伸，即在運(yùn)動(dòng)平面44和 對(duì)稱軸之間存在距離d>0。
換句話說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明定位的第一臂8的運(yùn)動(dòng)平面44與另一個(gè)第一 臂的運(yùn)動(dòng)平面38/44(可能是根據(jù)本發(fā)明來(lái)定位的，也可能不是)的相交形成 了 一條與它們的公共對(duì)稱軸不相交的線，而是以與之間隔開(kāi)的關(guān)系來(lái)延 伸，即在平面的相交線和對(duì)稱軸之間存在距離d>0。因此，在圖5中的實(shí) 施方式中，全部是根據(jù)本發(fā)明來(lái)定位的每一個(gè)運(yùn)動(dòng)平面44都按照相互間 隔開(kāi)的關(guān)系來(lái)延伸。
這尤其能夠?qū)崿F(xiàn)更緊湊的設(shè)計(jì)，因?yàn)榈谝槐?的旋轉(zhuǎn)軸與基座構(gòu)件2 的中心或?qū)ΨQ軸之間的距離可以被減少。結(jié)果，與現(xiàn)有技術(shù)裝置相比，根 據(jù)本發(fā)明的裝置所占據(jù)的橫向空間減少了 ，并因此允許例如使用更小的外殼。
對(duì)于其中第一臂的運(yùn)動(dòng)的有效半徑大約等于第一臂的徑向長(zhǎng)度的觸 覺(jué)桌面裝置(haptic desktop device)的典型例子來(lái)說(shuō)，通過(guò)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的
橫向空間減少在直徑上達(dá)到大約2倍；而對(duì)于表面來(lái)說(shuō)，通過(guò)本發(fā)明實(shí)現(xiàn) 的減少達(dá)到大約4倍。
現(xiàn)在將參考圖6和7來(lái)解釋第一臂8的優(yōu)選實(shí)施方式以及它們?cè)诟鶕?jù) 本發(fā)明的裝置內(nèi)的布置。
第一臂8包括彎曲部分52，這里是一段環(huán)的形式。無(wú)論彎曲部分52 的曲率如何，優(yōu)選的是第一臂8的旋轉(zhuǎn)中心54與連接彎曲部分52的末端 的虛擬線的中點(diǎn)重合或幾乎重合。在圖6和7中示出的實(shí)施方式中，彎曲 部分52的中心進(jìn)一步對(duì)應(yīng)于具有該彎曲部分52的曲率的虛擬環(huán)的中心 (中點(diǎn))；對(duì)于彎曲部分52的不同曲率也可以存在這一 關(guān)系。
第一臂8的基座部分56從彎曲部分52的第一末端58延伸，并可旋 轉(zhuǎn)地連接到安裝構(gòu)件26，其中基座部分56和安裝構(gòu)件26在基座部分上的 連接位置界定第一臂8的旋轉(zhuǎn)中心54。在本優(yōu)選實(shí)施方式中，基座部分 56是筆直部分。然而，基座部分56也可以是彎曲部分。
圖6和7的實(shí)施方式包括第一臂8的從彎曲部分52的第二末端62延 伸的可選末端部分60。末端部分60通過(guò)例如鉸《連來(lái)連4妻彎曲部分52和相 應(yīng)的第二臂IO。具體來(lái)講，在撓性鉸鏈的情況下，末端部分58和鉸鏈可 整體形成，或者可將它們作為整體形成的構(gòu)件來(lái)提供。在不包括末端部分 60的進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施方式中，可以直接連接彎曲部分52和第二臂10。 在這里，在用于這種連接的鉸鏈的情況下，鉸鏈和彎曲部分52的第二末 端62和/或鉸鏈和第二臂10可整體形成。
圖6示出在第一末端位置中的第一臂8,圖7示出在第二末端位置中 的第一臂8。末端位置之間的轉(zhuǎn)換是通過(guò)第一臂8的旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。正如 可從這些圖中得到的，第一臂8的運(yùn)動(dòng)是這樣的運(yùn)動(dòng)即彎曲部分52在 穿過(guò)外殼34期間的各部位的運(yùn)動(dòng)可以被認(rèn)為是在該位置的線性運(yùn)動(dòng)。因 此，外殼34的開(kāi)口 36可以具有與彎曲部分52的(最大)橫截面相適應(yīng) 的尺寸。
在相同的應(yīng)用中，第一臂8、特別是彎曲部分52的優(yōu)選實(shí)施方式可以 實(shí)現(xiàn)第一臂8的次最佳的扭轉(zhuǎn)和連接剛性(binding stiffoess )。如果是這樣
的情況，則可以使用彎曲部分52的適當(dāng)橫截面來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。用于影響第
二臂的運(yùn)動(dòng)范圍的進(jìn)一步手段包括將第一臂8和第二臂10之間的連接定 位在小于、等于或大于旋轉(zhuǎn)中心54的距離處。這可以通過(guò)末端部分60的 適當(dāng)設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如朝著旋轉(zhuǎn)中心54、或沿著相反的方向從彎曲部分 54的第二末端62延伸。
下面將描述移動(dòng)第一臂8的優(yōu)選實(shí)施方式，其中一部分描述將參考圖 8至10。
在一沒(méi)有示出的優(yōu)選實(shí)施方式中，致動(dòng)器32的輸出軸34和彎曲部分 52處于摩擦接觸或摩擦嚙合。優(yōu)選地，輸出軸34和彎曲部分52之間的摩 擦確保輸出軸34的旋轉(zhuǎn)被充分地(優(yōu)選的是始終)傳送到彎曲部分52, 并由此傳送到第一臂8。輸出軸34的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致第一臂8的運(yùn)動(dòng)，并由此導(dǎo) 致整個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈6的運(yùn)動(dòng)。為了改善輸出軸34和第一臂8的嚙合，輸出軸 34自身或形成在其上的涂層可具有高的摩擦系數(shù)。額外地或可代替地，彎 曲部分52中的為與輸出軸34接觸而設(shè)置的部位或形成在其上的涂層可具 有高的摩擦系數(shù)。
進(jìn)一步的，設(shè)想相對(duì)于彼此來(lái)偏置輸出軸34和第一臂8。這補(bǔ)償了由 于重力引起的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩?fù)p失，而且也可以例如增強(qiáng)它們的摩擦嚙合。偏 置例如可以通過(guò)在輸出軸34上施加沿著朝向第一臂8的方向和/或沿反向 方向作用的力來(lái)實(shí)現(xiàn)。這可以例如通過(guò)撓性軸承和/或彈性彈簧(elastic spring)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，也可以為根據(jù)本發(fā)明的任何其他實(shí)施方式來(lái) 設(shè)想這一點(diǎn)。
在一未示出的進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施方式中，致動(dòng)器32的輸出軸34被形 成為齒緣輪(toothedwheel )、齒輪(gear )、大齒輪(gearwheel),或者可 具有波形表面，同時(shí)，彎曲部分52的為與輸出軸34接觸而設(shè)置的部位被 形成為具有互補(bǔ)的表面。這將避免第一臂8和輸出軸34之間的打滑或使 打滑最小化。
在圖8至10中示出的優(yōu)選實(shí)施方式中，輸出軸34和第一臂8的連接 是基于纜索或基于線的。
在圖8的優(yōu)選實(shí)施方式中，第一臂8具有纜索64。也可將其設(shè)想為使 用齒形皮帶(toothed belt)或齒輪傳動(dòng)裝置(gear transmission),來(lái)分別代 替纜索64和下文中將說(shuō)明的另外的纜索。
以從基座部分56沿著彎曲部分52的外表面向著它的第二末端62的 方向來(lái)看，纜索64從基座部分56沿著彎曲部分52延伸到彎曲部分52的 一個(gè)超出輸出軸34的位置處。纜索64的兩端66和68都一皮固定地安裝到 第一臂8上。
為了連接第一臂8和輸出軸34，纜索64至少圍繞輸出軸34巻繞一次， 如圖8中的右側(cè)部分所示。
為了獲得纜索64與輸出軸34的外表面之間的足夠的摩擦，期望拉緊 或張緊纜索64。為此目的，優(yōu)選的是使用夾具70和夾具72以用于將纜索 64的末端66和末端68分別連4妻到第一臂8。
為了改善輸出軸34和第一臂8的嚙合，輸出軸34自身或形成在其上 的涂層可具有高的摩擦系數(shù)。額外地或可代替地，索纜64中的為與輸出 軸34接觸而設(shè)置的部位或形成在其上的涂層可具有高的摩擦系數(shù)。
除了以下區(qū)別之外，圖9中示出的優(yōu)選實(shí)施方式與圖8中的實(shí)施方式 基本一致，并且不再描述相似的特征。
如圖9中所示，彈簧74被設(shè)置在纜索64的末端66和在第一臂8的 基座部分56上提供的支座76之間。彈簧74永久地使纜索64偏置或張緊 到使得纜索64穩(wěn)固地嚙合輸出軸34的程度。這一方面確保了輸出軸34 的牢固連接，另一方面也確保了纜索64的牢固連接，并因此確保了第一 臂8的牢固連接。彈性張緊裝置可以是螺旋形牽引彈簧，如圖9中所示， 但也可以使用任何其他彈性元件(例如，螺旋狀壓縮彈簧，梁式元件(beam element),膜片等等)。
除了以下區(qū)別之外，圖10中示出的優(yōu)選實(shí)施方式與圖8和9中的實(shí) 施方式基本一致，并且不再描述相似的特征。
如圖10 (右側(cè))中所示，纜索64通過(guò)例如軟焊(soldering )、焊接 (welding )、粘合劑、夾具等固定或錨固到輸出軸34。這是用于確保輸出軸34和纜索64穩(wěn)固地連接，并由此確保輸出軸34和第一臂8穩(wěn)固地連 接的進(jìn)一步的手段。
除了以下區(qū)別之外，圖11中示出的優(yōu)選實(shí)施方式與圖8至10中的實(shí) 施方式基本一致，并且不再描述相似的特征。
在圖11圖示出的優(yōu)選實(shí)施方式中(具體在圖11的右側(cè)示出)，使用了 兩才艮纜索64a和64b,而不是使用纜索64。
類似于圖lO和ll實(shí)施方式中的纜索64的末端66，纜索64a的一個(gè) 末端66a與第一臂8的基座部分56連接，即，彈簧74被設(shè)置在纜索64 的末端66a和在第一臂8的基座部分56上提供的支座76之間。此外，纜 索64a被引導(dǎo)圍繞滑動(dòng)絞盤(pán)(slipping capstan) 77至少一次。從致動(dòng)器來(lái) 看，由于絞盤(pán)摩〗察，這實(shí)現(xiàn)了明顯更高的纜索剛性，并且允許了更小的張 力(并因此允許使用更小的彈性元件)。
還可以設(shè)想將如圖11中所示的絞盤(pán)用于圖8至IO的實(shí)施方式。
可替^U也，也可以以與圖8至10中的實(shí)施方式相當(dāng)?shù)姆绞?，將末?66a連接到基座部分。
通過(guò)例如軟焊、焊接、粘合劑、夾具等將纜索64a的另一末端78固定 地連接到輸出軸34。
纜索64a以巻繞方向圍繞輸出軸34巻繞。
纜索64b中的一個(gè)末端68a連接到第一臂8的彎曲部分52，類似于圖 9和10的實(shí)施方式中纜索64的末端68連接到第一臂8。
通過(guò)例如軟焊、焊接、粘合劑、夾具等將纜索64b的另一末端80固 定地連接到輸出軸34。
纜索64b也圍繞輸出軸34巻繞，然而是沿著相同的巻繞方向從相對(duì) 側(cè)開(kāi)始的。
結(jié)果，輸出軸34的旋轉(zhuǎn)的效果是纜索64a從輸出軸34展開(kāi)，纜索 64b被巻繞到輸出軸34上，反之亦然。這使得能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的裝置 的更窄的設(shè)計(jì)。
特別是由于減少了打滑風(fēng)險(xiǎn)和改善了摩擦，纜索64a和64b與輸出軸 34的這種連接進(jìn)一步增強(qiáng)了第一臂8和輸出軸34之間的連接質(zhì)量。
作為一種可替代方案，纜索64a和纜索64b的末端78和末端80可以 不必固定到輸出軸34，而是通過(guò)如上所述地在輸出軸34上巻繞纜索64a 和纜索64b而將末端78和末端80連接到輸出軸34，以引導(dǎo)纜索64a和纜 索64b中的至少一根纜索經(jīng)過(guò)一條沿垂直于其縱軸的方向延伸貫穿輸出軸 34的通if各，并將末端78和末端80連接在一起。
對(duì)于所有上述實(shí)施方式，還設(shè)想，將已經(jīng)被描述為設(shè)置在基座部分上 的連接裝置設(shè)置在彎曲部分上，將已經(jīng)被描述為設(shè)置在彎曲部分上的連接 裝置設(shè)置在基座部分上。
然而，參考圖8至11解釋的原理不僅僅適用于本發(fā)明所涉及的用于傳 送運(yùn)動(dòng)的裝置的類型。而是，概括地講，該原理和潛在的教義提供了一種
文中關(guān)于第 一臂的基座部分、彎曲部分和末端部分給出的細(xì)節(jié)同樣適用于這里。
運(yùn)動(dòng)傳送構(gòu)件具有延伸貫穿基座構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸，同時(shí)末端部分適合于 提供將要被傳送到進(jìn)一步的構(gòu)件，例如第二臂10的運(yùn)動(dòng)。
彎曲部分與運(yùn)動(dòng)傳送構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸間隔開(kāi)，并且經(jīng)由基座部分與轉(zhuǎn)動(dòng) 軸連接在一起。因此，運(yùn)動(dòng)傳送構(gòu)件圍繞其轉(zhuǎn)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致彎曲構(gòu)件的 旋轉(zhuǎn)，反之亦然。
彎曲部分適合于被提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的裝置或單元來(lái)嚙合，所述提供旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)的裝置或單元比如是旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器、電動(dòng)機(jī)、輸出軸等等。優(yōu)選的是， 彎曲部分和上述實(shí)施例之一所結(jié)合的此類裝置的嚙合，涉及到第一臂8和 致動(dòng)器32的連接。
優(yōu)選實(shí)施方式可以是觸覺(jué)裝置、操縱器或測(cè)量系統(tǒng)的形式。
在觸覺(jué)裝置的情況下，可動(dòng)構(gòu)件4與手柄連接。在操縱器的情況下， 可動(dòng)構(gòu)件4與操縱構(gòu)件連接。在測(cè)量系統(tǒng)的情況下，第一臂與傳感元件連 接，其中可動(dòng)構(gòu)件的位置是根據(jù)測(cè)量結(jié)果來(lái)計(jì)算的。在圖1中，手柄、操
縱構(gòu)件和傳感元件是通過(guò)由附圖標(biāo)記82指定的部件來(lái)圖示的。
根據(jù)本發(fā)明的觸覺(jué)裝置實(shí)施方式包括上述實(shí)施方式之一中的根據(jù)本 發(fā)明的裝置。這種觸覺(jué)裝置可以用作運(yùn)用觸感和控制來(lái)與計(jì)算機(jī)應(yīng)用等交 互的主動(dòng)接口 。觸覺(jué)裝置在他們產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)和/或力的期間為用戶提供力反饋 信息。根據(jù)本發(fā)明的觸覺(jué)或力反饋裝置提供三個(gè)平移自由度。此外，可以
通過(guò)與根據(jù)本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)傳送裝置串聯(lián)連接的旋轉(zhuǎn)肘節(jié)(wrist)模塊82 提供多達(dá)三個(gè)的旋轉(zhuǎn)自由度?？梢酝ㄟ^(guò)肘節(jié)模塊82和可動(dòng)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)連 接84來(lái)提供旋轉(zhuǎn)。用戶可以借助于肘節(jié)模塊82或位于肘節(jié)模塊82頂部 的手柄來(lái)與觸覺(jué)裝置交互。優(yōu)選的，肘節(jié)模塊適合于提供觸覺(jué)反饋。
根據(jù)本發(fā)明的觸覺(jué)裝置可以進(jìn)一步包括用于測(cè)量每一個(gè)第一臂8的孔 徑角的傳感器，和用于^f艮據(jù)測(cè)量結(jié)果來(lái)計(jì)算可動(dòng)構(gòu)件4的位置的處理器。
還設(shè)想提供控制鍵、控制輪、力抓爪(force gripper)或其他用于人機(jī) 交互的元件，和/或設(shè)置在可動(dòng)構(gòu)件處、并優(yōu)選地位于肘節(jié)模塊82下面的 力傳感器。
結(jié)合有根據(jù)本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)傳送裝置的實(shí)施方式的、根據(jù)本發(fā)明的操縱 器提供了對(duì)于抓爪的三個(gè)平移自由度和一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度的運(yùn)動(dòng)。并聯(lián)運(yùn)動(dòng) 鏈6將三個(gè)平移自由度提供到可動(dòng)構(gòu)件4。諸如抓爪組件的操縱構(gòu)件82與 可動(dòng)構(gòu)件4串聯(lián)連接，使得操縱構(gòu)件82可相對(duì)于基座構(gòu)件2旋轉(zhuǎn)。這可 通過(guò)旋轉(zhuǎn)連接84和/或通過(guò)為可動(dòng)構(gòu)件4提供允許繞整體結(jié)構(gòu)的垂直軸旋 轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的操縱器還可以包括力傳感器， 以便檢測(cè)每一方向中的力或扭矩。顯然，根據(jù)本發(fā)明的操縱器可以包括任 何其他種類的抓爪、工具或其他末端執(zhí)行器(end effector )。
例如用于測(cè)量坐標(biāo)系的根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)包括根據(jù)本發(fā)明的運(yùn) 動(dòng)傳送裝置，用于將三個(gè)平移自由度的運(yùn)動(dòng)提供到探針或傳感元件82。在 這里，可以省略4^轉(zhuǎn)連4妻84。
圖12示出用于第一臂8和第二臂10以A/或者第二臂IO和可動(dòng)構(gòu)件 4的彈性連接的優(yōu)選實(shí)施方式。在這里，第二臂10包括三個(gè)連接桿12,
圖14示出了其末端。連接桿12的末端通過(guò)三個(gè)彈性鉸鏈或彈性鉸鏈活接
頭86與第一臂8或可動(dòng)構(gòu)件4連接。彈性鉸鏈86可以形成為分離部件， 或者與連接桿12整體形成。第二臂10和第一臂10和/或可動(dòng)構(gòu)件4也是 有可能是整體形成的。在整體的實(shí)施方式的情況下，彈性鉸鏈86可以以 材料錐形(material tapering)的形式來(lái)形成。
把所附權(quán)利要求書(shū)視為局限于這些實(shí)施例，而應(yīng)當(dāng)包括所屬領(lǐng)域普通技術(shù) 人員可能做出的任何修改和變更。
權(quán)利要求
1.一種用于傳送運(yùn)動(dòng)的裝置，其包括并聯(lián)運(yùn)動(dòng)傳送結(jié)構(gòu)，其適合于提供至少三個(gè)自由度，所述自由度包括三個(gè)平移自由度，所述并聯(lián)運(yùn)動(dòng)傳送結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括基座構(gòu)件、可動(dòng)構(gòu)件，以及連接所述基座構(gòu)件和所述可動(dòng)構(gòu)件的至少一個(gè)并聯(lián)運(yùn)動(dòng)鏈；每一個(gè)并聯(lián)運(yùn)動(dòng)鏈具有可在一運(yùn)動(dòng)平面中移動(dòng)的第一臂，其中所述運(yùn)動(dòng)平面與一對(duì)稱軸隔開(kāi)一段距離；每一個(gè)并聯(lián)運(yùn)動(dòng)鏈包括連接到所述可動(dòng)構(gòu)件的第二臂，其中所述第二臂的第一末端適合于連接到所述第一臂，且所述第二臂的第二末端適合于連接到所述可動(dòng)構(gòu)件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第二臂包括至少兩個(gè)并聯(lián)連 接桿。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一臂連接到所述基座構(gòu)件 并可在各自的所述運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述第一臂可相對(duì)于一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述第一臂包括彎曲部分。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述彎曲部分形成環(huán)的一段，其 中心與各自的所述第一臂的旋轉(zhuǎn)軸相交。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述第一臂包括從所述彎曲部分 的第 一末端延伸的基座部分。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述基座部分沿著相對(duì)于所述彎 曲部分的徑向方向、從所述彎曲部分的所述第一末端延伸。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述第一臂包括旋轉(zhuǎn)地安裝到一 安裝構(gòu)件的第一末端，所述安裝構(gòu)件從所述基座構(gòu)件延伸。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中相關(guān)聯(lián)于每一并聯(lián)運(yùn)動(dòng)鏈，設(shè) 置有 一致動(dòng)器以用于在所述相關(guān)聯(lián)的并聯(lián)運(yùn)動(dòng)鏈的第 一臂的各自的所述 運(yùn)動(dòng)平面中移動(dòng)所述相關(guān)聯(lián)的并聯(lián)運(yùn)動(dòng)4連。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的裝置，其中所述致動(dòng)器和所述第一臂連接 以移動(dòng)所述第一臂。
12. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的裝置，其中所述致動(dòng)器在所述第一臂的彎 曲部分與所述第一臂連接。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述致動(dòng)器包括致動(dòng)器轉(zhuǎn)動(dòng) 伸。
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14. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的裝置，其中所述致動(dòng)器包括輸出軸，所述 輸出軸從所述致動(dòng)器的主體延伸并通過(guò)摩擦嚙合或者至少 一個(gè)纜索或線 機(jī)構(gòu)之中的至少 一種方式來(lái)與所述第 一臂連接。
15. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的裝置，其中所述致動(dòng)器安裝到各自的所述 并聯(lián)運(yùn)動(dòng)鏈的所述安裝構(gòu)件。
16. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，還包括外殼，其中所述第一臂的所 述彎曲部分適合于可通過(guò)所述外殼的開(kāi)口而運(yùn)動(dòng)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，還包括所述外殼，對(duì)于所述并聯(lián)運(yùn) 動(dòng)鏈中的每一個(gè)，所述外殼具有一開(kāi)口，各自的并聯(lián)運(yùn)動(dòng)鏈可通過(guò)所述開(kāi) 口而運(yùn)動(dòng)，并且所述開(kāi)口具有適應(yīng)于各自的所述并if關(guān)運(yùn)動(dòng)^t連的所述第 一臂 的橫截面的尺寸。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述并聯(lián)運(yùn)動(dòng)鏈中的至少一個(gè) 包括撓性鉸鏈。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一臂和所述基座構(gòu)件通 過(guò)至少 一個(gè)撓性鉸鏈連接。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第二臂和所述可動(dòng)構(gòu)件通 過(guò)至少 一個(gè)撓性鉸鏈連接。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一臂和所述第二臂通過(guò) 至少一個(gè)撓性鉸鏈連接。
22. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中所述撓性鉸鏈?zhǔn)钦w制成的，或者所述基座構(gòu)件、各自的所述第一臂、各自的所述第二臂和所述可動(dòng)構(gòu) 件中的至少 一個(gè)與所述撓性鉸鏈?zhǔn)钦w制成的。
23. 用于為用戶提供力反饋信息的觸覺(jué)裝置，其包括根據(jù)前述權(quán)利要 求中的一項(xiàng)的裝置。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的觸覺(jué)裝置，還包括傳感器，所述傳感器用 于測(cè)量每一個(gè)第一臂的孔徑角，可動(dòng)構(gòu)件的位置根據(jù)所述測(cè)量的結(jié)果而被 計(jì)算。
25. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的觸覺(jué)裝置，還包括肘節(jié)模塊，所述肘節(jié)模 塊與并聯(lián)傳送結(jié)構(gòu)串聯(lián)布置且適合于提供至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的觸覺(jué)裝置，其中所述肘節(jié)模塊適合于提供 觸覺(jué)反々赍。
27，根據(jù)權(quán)利要求23所述的觸覺(jué)裝置，還包括控制鍵、控制輪、力抓 爪或用于人機(jī)交互的其他元件。
28. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的觸覺(jué)裝置，還包括連接到可動(dòng)構(gòu)件的力傳感器。
29. —種用于為操縱構(gòu)件提供具有至少一個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)的操縱器， 其包括根據(jù)權(quán)利要求1至22中的一項(xiàng)的裝置。
30. —種用于為傳感元件提供至少一個(gè)自由度的測(cè)量系統(tǒng)，其包括根 據(jù)權(quán)利要求1至22中的一項(xiàng)的裝置。
全文摘要
一種用于傳送運(yùn)動(dòng)的裝置包括適合于提供至少一個(gè)自由度的并聯(lián)運(yùn)動(dòng)傳送結(jié)構(gòu)，該自由度包括三個(gè)平移自由度，該并聯(lián)運(yùn)動(dòng)傳送結(jié)構(gòu)還包括基座構(gòu)件(2)、可動(dòng)構(gòu)件(4)，以及連接基座構(gòu)件(2)和可動(dòng)構(gòu)件(4)的至少一個(gè)并聯(lián)運(yùn)動(dòng)鏈(6)，每一個(gè)并聯(lián)運(yùn)動(dòng)鏈(6)具有可在一運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的第一臂(8)，其中該運(yùn)動(dòng)平面與對(duì)稱軸(40)隔開(kāi)一段距離，并且每一個(gè)并聯(lián)運(yùn)動(dòng)鏈(6)包括與可動(dòng)構(gòu)件(4)連接的第二臂(10)，其中第二臂(10)的第一末端(18)適合于與第一臂(8)連接，且第二臂(10)的第二末端(16)適合于與可動(dòng)構(gòu)件(4)連接。
文檔編號(hào)B25J17/02GK101180163SQ200680011575
公開(kāi)日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2006年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月11日
發(fā)明者塞巴斯蒂安·格蘭哥, 帕特里克·海爾默, 帕特里斯·羅伊勒, 弗朗索瓦·康蒂 申請(qǐng)人:諾文特技術(shù)公司