机器人支承装置的制作方法

本发明涉及一种用于可枢转地支承机器人的机器人支承装置，一种具有该机器人支承装置的机器人设备以及一种用于从机器人设备的工作区域中救助出人员的方法。

背景技术：

在人-机协作时，在发生故障的情况下通常需要利用制动器使机器人停止运转，以免对人员造成伤害。但是在此有可能出现卡住状况，在这些卡住状况下，人员会受到停止运转的机器人的阻碍、特别是被卡住。

由专利文献us7,979,157b2和de102012110193a1可知具有机器人支承装置的机器人设备，通过这些机器人支承装置将多轴机器人支承在操作台的水平导轨上。由此可以使得停止运转的机器人仅线性移动或全部从操作台松开，其中，于是须承载机器人的全部重量。

技术实现要素：

本发明的目的在于更好地从机器人设备的工作区域中救助出人员。

本发明的目的通过具有权利要求1特征的机器人支承装置来实现。权利要求11和权利要求14提供了一种具有在此所述的机器人支承装置的机器人设备，以及一种用于从在此所述的机器人设备的工作区域中救助出人员的方法。从属权利要求涉及有利的扩展方案。

根据本发明的一个方面，用于可枢转地支承机器人的机器人支承装置具有单件式或多件式的基座和单件式或多件式的承载部，该承载部特别是能松开地在机器人的脚部上能紧固、特别是被紧固，或者说被配置或设计用于此目的，其中，该承载部被相对于基座在运行姿态和救助姿态之间可枢转地支承。

根据本发明的一个方面，由此可以从停止运转的机器人的工作区域中救助出人员，该机器人具有至少一个闭合的、特别是机械式的制动器，其中，在机器人的一个或多个、优选所有的制动器闭合期间，承载部带着紧固于其上的机器人脚部从运行姿态被枢转到救助姿态。

在一种实施方式中，承载部相对于基座在运行姿态和救助姿态之间是可手动和/或致动地枢转的，或者被手动和/或致动地枢转，其中，在一种扩展方案中，该枢转运动是与机器人控制无关地(能执行的)或者说被执行的，特别是这种致动被构造得或执行得与机器人控制无关。在一种实施方式中，通过与机器人控制无关的枢转运动，机器人有利地即使在机器人控制失败的情况下也能够被枢转到救助姿态，通过手动枢转，特别是在没有能量供应的情况下。

在一种实施方式中，机器人具有多个、优选至少六个、特别是至少七个远离其脚部的关节或者轴，特别是被马达式致动的转动关节或者转动轴。在一种实施方式中，机器人脚部和承载部具有用于使机器人脚部和承载部特别是可松开地彼此贴靠紧固的紧固器件，在一种扩展方案中，通过所述紧固器件使得机器人脚部和承载部彼此贴靠地能紧固、特别是被紧固，例如通过螺栓和互补的钻孔、侧凹部、卡锁连接等。

在一种实施方式中，机器人支承装置具有单件式或多件式的、优选冗余的和/或可手动操纵的锁定件，用于特别是形状配合和/或摩擦配合和/或磁性、特别是电磁性地将承载部锁定在运行姿态和/或救助姿态。在一种实施方式中，由此可以有利地防止承载部或机器人发生不期望的枢转。

在一种扩展方案中，锁定件具有至少两个可沿闭合方向相对于彼此运动的锁定部件，在一种扩展方案中，这些锁定部件具有相对于闭合方向倾斜的接触面，由此有利地使接触面沿闭合方向相对于彼此的运动或者说夹紧产生楔形作用。在一种扩展方案中，该闭合方向与承载部相对于基座的支承装置的转动轴形成不等于零的角度，在一种扩展方案中，该角度处于45°和135°之间并优选为大约90°。由此使得锁定件的闭合运动能够摩擦配合地夹紧支承装置。在另一种扩展方案中，该闭合方向至少基本上平行于承载部相对于基座的支承装置的转动轴。

在一种实施方式中，一锁定部件可以与承载部集成地构造，或者与承载部固定地连接，或者被可运动地支承在该承载部上。在一种实施方式中，另一锁定部件可以与基座集成地构造，或者与基座固定地连接，或者被可运动地支承在基座上。例如，一锁定部件可以具有可移动地被支承的卡锁螺栓，另一锁定部件可以具有相应的用于卡锁螺栓的容纳部。在另一种实施方式中，承载部或基座可以具有倾斜的接触面，并且为了实现锁定而沿闭合方向相对于基座或者承载部被移动或夹紧，其中，该接触面压靠基座或承载部的倾斜接触面。在一种实施方式中，铰链关节的轴可以同时具有可运动的锁定部件，特别可以就是可运动的锁定部件。

在一种实施方式中，机器人支承装置具有单件式或多件式的、特别是机械式的和/或气动式的预紧器件，用于将承载部预紧到运行姿态和/或救助姿态中。由此可以有利地支持该运动和/或使承载部特别是附加于锁定之外被保险在运行姿态或救助姿态中。在一种扩展方案中，预紧器件具有至少一个特别是机械式或气动式的弹簧，该弹簧的力作用线在运行姿态和救助姿态中布置在承载部相对于基座的支承装置的转动轴的不同侧上，使得弹簧在运动时在运行姿态和救助姿态之间翻转。

在一种实施方式中，机器人支承装置具有单件式或多件式的、特别是气动式的和/或液压式的碰撞缓冲器，用于抑制承载部运动到运行姿态和/或救助姿态中。

在一种实施方式中，机器人支承装置具有一个或多个铰链关节，所述铰链关节具有轴和毂，承载部通过所述铰链关节可枢转地支承在基座上。在一种扩展方案中，一个或多个铰链关节的轴(分别)与承载部集成地构造，或者与承载部固定地连接，或者特别是沿轴向可运动地被支承在承载部上，并且所述一个或多个铰链关节的毂分别与基座集成地构造，或者与基座固定地连接，或者特别是沿轴向可运动地被支承在基座上。在另一种扩展方案中，一个或多个铰链关节的毂(分别)与承载部集成地构造，或者与承载部固定地连接，或者特别是沿轴向可运动地被支承在承载部上，并且所述一个或多个铰链关节的轴分别与基座集成地构造，或者与基座固定地连接，或者特别是沿轴向可运动地被支承在基座上。

在一种实施方式中，铰链关节的轴可沿径向移动地被支承在一槽中。在一种扩展方案中，由此使得该轴附加于枢转运动之外还可以沿径向方向移动或夹紧，特别是松开或闭合锁定件。在一种实施方式中，该槽相对于锁定件的闭合方向倾斜。

在一种实施方式中，铰链关节的轴、特别是可轴向运动的轴销具有锥形的或截锥形构造的侧表面，该侧表面因此可以特别形成可沿闭合方向运动的锁定部件的相对于闭合方向倾斜的接触面。附加地或替代地，在一种实施方式中，铰链关节的轴、特别是可轴向运动的轴销具有柱体形侧表面。

在一种实施方式中，机器人支承装置具有一个或多个特别是彼此铰接连接的摇臂，其中，至少一个摇臂铰接地与承载部连接并直接或通过一个或多个其它的摇臂与基座连接。在一种扩展方案中，承载部通过一个或多个特别是平行的四连杆可枢转地支承在基座上。在一种扩展方案中，这些四连杆中的一个或多个分别被构造成平坦的，或者说为了它们的关节点的运动而被构造在一平面内，或者说分别形成一平坦机构，其中，这些平面于是在一种实施方式中相互平行。

在一种实施方式中，基座具有特别是马达式致动的线性导向器。由此使得基座除了枢转之外还可以线性行驶。替代地或附加地，在一种实施方式中，基座具有保持器，用于在机器人设备的配对保持器上实现特别是可松开的紧固。在一种扩展方案中，基座、特别是基座的线性导向器的导向部与周围环境固定地，特别是在地板侧、墙壁侧或顶壁侧，或者在可运动的框架上，特别是操作台或者特别是可行驶的车辆上是能紧固的、特别是被紧固的，其中，在一种扩展方案中，可运动的框架、特别是操作台或车辆特别是力配合地和/或形状配合地和/或可松开地可连接、特别是连接周围环境、特别是与周围环境固定的锚固件或可运动的元件。因此在一种实施方式中，基座可以被紧固在特别是可被动或主动行驶的器具车上，在一种扩展方案中，该器具车本身可松开地能连接、特别是可以连接操作台或者特别是地板侧、墙壁侧或顶壁侧的锚固件。

在一种实施方式中，机器人的脚部至少部分地设置在承载部的背向基座的表面的下方。通过这种方式可以使机器人有利地较紧凑地受支承。

在一种实施方式中，承载部具有一个或多个楔形支承面，该楔形支承面在运行姿态中与基座的对应的楔形配对支承面形状配合地接触，特别是嵌入到该配对支承面中，尤其是至少基本上沿重力方向。附加地或替代地，在一种实施方式中，基座具有一个或多个楔形支承面，该楔形支承面在运行姿态中与承载部的对应楔形配对支承面形状配合地接触，特别是嵌入到该配对支承面中，特别是至少基本上逆着重力方向。可运动的框架、特别是在一种实施方式中基座被紧固在其上的车辆可以特别是根据涉及医疗机器人系统的、申请人的平行德国专利申请的医疗机器人系统的可移动基座，该德国专利申请在同一天提交，根据本发明的机器人相应于该医疗机器人系统的机器人臂。相应地请补充参考申请人的该平行德国专利申请，并且其内容被明确地、全面地补入到本发明的公开内容中。

附图说明

其他的优点和特征由从属权利要求和实施例获得。为此，局部示意性地示出了：

图1：具有根据本发明的一种实施方式的机器人支承装置的机器人设备的一部分；

图2：具有根据本发明的另一种实施方式的机器人支承装置的机器人设备的一部分；

图3：具有根据本发明的另一种实施方式的机器人支承装置的机器人设备的一部分；

图4：具有根据本发明的另一种实施方式的机器人支承装置的机器人设备的一部分；和

图5：具有根据本发明的另一种实施方式的机器人支承装置的机器人设备的一部分。

具体实施方式

图1示出了具有根据本发明的一种实施方式的机器人支承装置的机器人设备的一部分。

该机器人支承装置具有：基座10，其具有仅部分示出的线性导向器11；以及承载部20，其余部分未示出的六轴或更多轴的机器人30的脚部被可松开地紧固在该承载部上。

线性导向器11的导向部11a与周围环境固定地被紧固，特别是被紧固在地板侧、墙壁侧或顶壁侧，或者被紧固在可运动的框架上、特别是作业台或(器具)车上(未示出)。

承载部20通过两个对齐的铰链关节40在图1中实线所示的运行姿态和图1中虚线简示的救助姿态之间相对于基座10可枢转地受支承。

在救助姿态上，与基座固定的止挡件15限界了带有机器人(脚部)的承载部超过救助姿态的进一步运动。附加地，可以在救助姿态中使用互补的底座，以便能够形状配合地阻止向回枢转进入运行姿态(未示出)。

在图1中示例性地示出了用于在运行姿态上将承载部20锁定在基座上的两个锁定件。在一种变型中，该锁定件具有螺栓50，这些螺栓穿过承载部20嵌入到基座10中的互补钻孔中。在为较紧凑表示而同样在图1中示出的变型中，锁定件包括四连杆51，该四连杆使得承载部20同样沿径向相对于铰链关节40的转动轴以及垂直于该转动轴地夹紧到基座10上，并为此形状配合地嵌入到承载部20中。在锁定件的另一种未示出的变型中，锁定件例如也可以具有卡口闭锁件、电磁体、例如已知为磁体卡盘的可机械式切换的磁体等。

机器人支承装置具有用于抑制承载部20运动到运行姿态中的碰撞缓冲器70和以两个平行的拉力弹簧或气体弹簧60形式的机械式预紧器件，该预紧器件用于将承载部20预紧到运行姿态和救助姿态中。从虚线图示可以看出，弹簧60在枢转到救助姿态时将翻转，并然后将承载部预紧到该救助姿态中。

图2示出了具有根据本发明的另一种实施方式的机器人支承装置的机器人设备的一部分。彼此对应的特征通过相同的附图标记来标识，从而使得可以参考其余部分的说明且下面将仅讨论差异。

在图2的实施方式中，承载部20具有楔形的支承面21，该支承面沿重力方向(图2中从上向下)嵌入到基座10的对应的楔形配对支承面上，并与该配对支承面形状配合地接触。

借助于该楔形支承面21，承载部20可以通过在图2中向下指向的夹紧力分量被有利地固定在基座10上。有利地，为此可以通过在图2中以黑色填充简示的两个轴销浮动地支承承载部20，以实现在静力学上被确定的支承。该方案可以直接被使用到后面将要详细说明的如图3至图5所示的实施例上。

承载部20还具有翅片22，该翅片可以通过与基座固定的夹爪12摩擦配合地锁定。

图2中左边的铰链关节40的轴或者说在图2中以黑色填充简示的轴销是可沿轴向运动的，并通过弹簧来预紧。该因此被沿着闭合方向(图2中从左到右)可运动支承的轴具有旋转对称的并相对于闭合方向倾斜的接触面，该接触面嵌入到承载部20中的截锥形钻孔中。通过沿闭合方向的夹紧，承载部20可以因此附加或替代于翅片22被摩擦配合地锁定。

在图2所示的实施方式中，机器人30的脚部被部分地设置在承载部20的背向基座的表面(图2中的上方)的下方。

在如图2所示实施方式的未示出的第一种变型中(该变型除了如下所述的差异之外与根据图2的实施方式相符)，铰链关节40的在图2中以黑色填充简示的轴或者轴销不仅如所示出的那样被构造为截锥形或锥形，而且附加地两者与基座10相对地以可沿轴向方向移动的方式受支承。承载部20可以有利地通过这两个螺栓40的轴向夹紧被卡住。

为了获得在图2中向下指向的夹紧力分量，该夹紧力分量通过楔形支承面21使得承载部20被有利地固定在基座10上，在第一种变型中，承载部20中的截锥形的或锥形的钻孔可以在运行姿态中相对于通过铰链关节40的两个轴销在图2中所限定的转动轴向上移动或沿径向远离配对支承面地移动，由此使得两个铰链关节40的嵌入到钻孔中的轴销将承载部20的楔形支承面21按压到基座10的配对支承面中。

在图2所示实施方式的同样未示出的第二种变型中(该变型除了如下所述的差异之外与根据图2的实施方式或第一种变型相符)，特别是为了有利地不强制地固定承载部20，承载部20的支承面21没有构造为楔形，而是被构造为平的。

在图2所示实施方式的同样未示出的第三种变型中(该变型除了如下所述的差异之外与根据图2的实施方式或第一种或第二种变型相符)，两个铰链关节40的两个轴销没有构造为截锥形或锥形，而是被构造为柱体形，由此使得承载部20浮动地受支承。轴销40和承载部20中的对应钻孔可以有利地形成游隙配合，以便承载部20能够在支承面21中被夹紧。替代地，承载部20也可以具有长孔作为配对支承面，用于铰链关节40的轴销。

在图2中以虚线简示的变型中(该变型除了如下所述的差异之外与根据图2的实施方式或第一种、第二种或第三种变型相符)，轴销除了锥形的侧表面或者说接触面之外还分别具有一肩部，该肩部具有柱体形的侧表面。由此可以有利地改善支承的稳定性。附加地或替代地，该锥形的侧表面或者说接触面有利地基本上仅还承担卡紧功能。

在图2中，为了较紧凑地示出，铰链关节40的锥形轴销示出得与能通过夹爪12锁定的翅片22组合。在如图2所示实施方式的(另一种)变型或上述的第一种、第二种或第三种变型中，一方面可以放弃使用翅片22和夹爪12，或者另一方面可以不将两个铰链关节40的两个轴销和承载部20中的对应钻孔构造为截锥形或锥形，而是构造为柱体形。

在一种实施方式中，结合锥形轴销40，两个夹爪12可以沿垂直于翅片22的侧表面的方向浮动地被支承，以便有利地防止对部件的夹紧。

为此，在一种变型中，夹爪12可以产生在图2中至少基本上向下起作用的夹紧力，以便利用支撑面21来夹紧承载部20，或者当承载部20的轴向位置通过对锥形轴销40夹紧来预先给定时，产生至少基本上垂直作用到翅片22的侧向接触面上的夹紧力(图2中为水平的)。在这种情况下，支承面21有利地通过机器人30的自重被夹紧。

图3示出了具有根据本发明另一种实施方式的机器人支承装置的机器人设备的一部分。彼此对应的特征通过相同的附图标记来标识，因此可以参考其余部分的说明并且下面将仅讨论差异。

在如图3所示的实施方式中，铰链关节40的轴沿径向可移动地支承在槽41中。

此外，如图3所示实施方式中的锁定件在这里具有卡锁销，该卡锁销沿闭合方向(图2中从左向右)可运动地受支承并通过弹簧被预紧，该卡锁销具有相对于闭合方向倾斜的接触面52；该锁定件还具有集成地构造于承载部20中的互补接触面25，其中，槽41相对闭合方向倾斜。因此，接触面52的轴向力将图2中的承载部20竖直地夹紧到基座10上，并使该承载部相对于位于倾斜的槽41中的铰链关节40的轴水平或者说沿径向地夹紧，并由此将承载部20锁定在基座10上。

如特别是图3中虚线所示，在一种实施方式中，承载部20通常可以在运行姿态中通过可转动支承的滚动体、特别是滚子可移动地支承在基座10处、特别是基座上，这种滚动体可以在运行姿态中在承载部和基座之间限定一支承件。由此可以有利地减少摩擦，并因此特别是进一步改善前述的锁定件。滚动体特别是可以如虚线所示地被可转动地支承在基座上并在运行姿态中接触承载部，或者可以反过来被可转动地支承在承载部上并在运行姿态中接触基座。

图4示出了具有根据本发明另一种实施方式的机器人支承装置的机器人设备的一部分。彼此对应的特征通过相同的附图标记来标识，因此可以参考其余部分的说明并且下面将仅讨论差异。

在如图4所示的实施方式中，承载部20通过两个平行的四连杆42可枢转地支承在基座10上。四连杆42的在图4中位于右边的、基座侧的转动关节43通过弹簧被夹紧。这使得通过四连杆42被可枢转地支承的承载部20被夹紧到基座侧支承件13上，并由此使承载部20被锁定在所示出的运行姿态中。附加地，承载部也可以通过销钉50被形状配合地锁定在该运行姿态中。

这种夹紧可以借助于偏心件90被松开。如情况可能，在销钉50被拉出之后，承载部20于是可以相对于基座10被枢转到救助姿态。在该救助姿态中同样可以通过预紧器件、锁等来锁定承载部(未示出)。

在一种未示出的变型中，也可以通过偏心件90代替弹簧使四连杆42或其转动关节43被夹紧。为此，在该变型中，偏心件90可以被设置在支承元件43的图4中的右侧上。由此可以有利地节省构件和/或提高刚度。

图5示出了具有根据本发明另一种实施方式的机器人支承装置的机器人设备的一部分。彼此对应的特征通过相同的附图标记来标识，因此可以参考其余部分的说明并且下面将仅讨论差异。

在如图5所示的实施方式中，铰链关节40的轴一侧被支承在滑动块44中，滑动块本身沿径向可移动地在承载部20中的槽41中被引导。此外，铰链关节40的轴通过各一个摇臂45与基座10铰接地连接。

摇臂45通过弹簧张紧，并由此使承载部侧的接触面25相对互补的基座侧接触面52被夹紧。

这种张紧可以借助于偏心件90来松开。于是，承载部20可以在图5中首先从左向右移动，其中，相对于水平闭合方向倾斜的接触面25、52彼此远离。接下来，承载部20可以相对于基座10被枢转到救助姿态中。在该救助姿态中，承载部同样可以通过预紧器件、锁等被锁定(未示出)。

正如根据图3所描述的并在图5中同样以虚线示出的那样，在如图5所示的实施方式中，承载部20也可以在运行姿态中可移动地通过滚动体、特别是滚子支承在基座10处、特别是基座上。由此能够有利地减少摩擦，并因此特别是可以进一步改善上述的锁定件。

在一种未示出的变型中，正如前面参照图4所述，也可以通过偏心件90代替弹簧使摇臂被张紧。为此，在一种变型中，偏心件90可以设置在摇臂45的图5中的右侧上。

为了将人员从这里示出的机器人设备的工作区域中救出，在机器人的至少一个制动器闭合期间，承载部20从运行姿态被枢转到救助姿态。

尽管在前面的说明中已经阐释了示例性的实施方式，但是需要指出的是还可能存在许多种变型。此外应当指出的是，这些示例性的实施方式仅仅是示例，它们对保护范围、应用和结构不应构成任何形式的限制。确切地说，本领域技术人员将通过之前的说明获得针对至少一种示例性的实施方式的转换的启示，其中，在不脱离上述例如由权利要求以及与其等效的特征组合所获得保护区域的情况下，特别是关于所描述的组件的功能和结构能够获得各种变化。

附图标记列表

10基座

11线性导向器

11a导向部

12夹爪

13支承件

15止挡件

20承载部

21支承面

22翅片

25接触面

30机器人脚部

40铰链关节(轴)/轴销

41槽

42四连杆

43转动关节

44滑动块

45摇臂

50螺栓/销钉

51四连杆

52接触面

60弹簧(预紧器件)

70碰撞缓冲器

90偏心件