DE102011084007B4 - Robot and drive module for safely handling a heavy load - Google Patents

Abstract

Es wird ein Roboter und ein Antriebsmodul für ein Robotergelenk offenbart. Gemäß einem Beispiel der Erfindung weist das Antriebsmodul für ein Robotergelenk folgende Komponenten auf: einen dem Gelenk zugeordneten Aktor, der dazu ausgebildet ist, nach Maßgabe eines von einer Robotersteuerung erzeugten Steuersignals eine Bewegung des zugehörigen Arm-Segmentes auszuführen, sowie eine mit dem Aktor mechanisch gekoppelte elastische Kupplung, die dazu ausgebildet ist, eine von dem jeweiligen Aktor entkoppelte Bewegung des Gelenks zu gewährleisten, wobei die Kupplung zwei Kupplungshälften und einen dazwischen angeordneten elastischen Puffer umfasst. Eine mit der Kupplung gekoppelte Winkelsensoreinrichtung ist dazu ausgebildet, eine Verdrehung zwischen den zwei Kupplungshälften zu ermitteln. Schließlich ist eine Auswerteeinrichtung vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, unabhängig von dem Steuersignal und abhängig von der gemessenen Verdrehung, den Aktor anzusteuern.A robot and a drive module for a robot joint are disclosed. According to one example of the invention, the drive module for a robot joint comprises the following components: an actuator associated with the joint, which is designed to execute a movement of the associated arm segment in accordance with a control signal generated by a robot controller, as well as a mechanically coupled to the actuator elastic coupling, which is adapted to ensure a decoupled from the respective actuator movement of the joint, wherein the coupling comprises two coupling halves and an elastic buffer arranged therebetween. An angle sensor device coupled to the clutch is designed to determine a rotation between the two coupling halves. Finally, an evaluation device is provided, which is designed to control the actuator independently of the control signal and depending on the measured rotation.

Description

Standard-Roboter (Manipulatoren) bestehen aus mehreren Arm-Segmenten, die jeweils aneinander angelenkt sind. Bei entsprechend vielen Freiheitsgraden kann ein so genannter Tool-Center-Point (TCP) am Ende des letzen Segmentes innerhalb des Arbeitsbereiches des Manipulators in jedem Raumpunkt positioniert werden. Standard robots (manipulators) consist of several arm segments, each hinged together. With a corresponding number of degrees of freedom, a so-called Tool Center Point (TCP) can be positioned at the end of the last segment within the working area of the manipulator in each room point.

Speziell beim Manipulieren mit schweren Lasten muss der Roboter spezielle Anforderungen im Hinblick auf die Sicherheit erfüllen. Dies gilt in besonderem Maße, wenn der Roboter während des Betriebs mit Menschen interagieren soll (Z.B. ein Roboter positioniert die Last, ein Mensch befestigt diese an der Sollposition). Especially when handling heavy loads, the robot has to fulfill special requirements with regard to safety. This is particularly true if the robot is to interact with humans during operation (eg a robot positions the load, a human attaches it to the target position).

Bei Standard-Industrierobotern kann das Problem auftreten, dass im Fehlerfall (z.B. bei Stromausfall, oder bei einer Fehlsteuerung des Roboters) alle Antriebe starr gebremst werden müssen, so dass, wenn eine Person eingeklemmt wird, eine Selbstbefreiung der Person praktisch unmöglich ist, da die Gewichtskräfte der Last und des Roboters selbst auf die Person wirken können. Des Weiteren ist wegen der hohen Kräfte, die zur freien Bewegung im Raum notwendig sind, das Risiko ernsthafter Verletzungen hoch. In standard industrial robots, the problem may arise that in case of failure (eg in case of power failure, or in a malfunction of the robot) all drives must be rigidly braked, so that when a person is trapped, a self-liberation of the person is virtually impossible because the Weight forces of the load and the robot itself can act on the person. Furthermore, because of the high forces necessary for free movement in space, the risk of serious injury is high.

DE 28 52 821 B1 offenbart einen Roboter mit einer Hubvorrichtung und einem an dieser Hubvorrichtung angelenkten Roboterarm. US 2009/0 233 720 A1 zeigt eine Kupplung mit einer Überlastsicherung. Druckschrift WO 2009/102 088 A1 beschreibt ein Gelenk mit Federelementen zwischen An- und Abtrieb. JP 2011-115 878 A zeigt eine Steuerungsvorrichtung für eine Antriebsvorrichtung, welche ein Kraftübertragungselement mit elastischen Charakteristiken aufweist. DE 28 52 821 B1 discloses a robot with a lifting device and a robot arm articulated on this lifting device. US 2009/0 233 720 A1 shows a coupling with an overload protection. pamphlet WO 2009/102 088 A1 describes a joint with spring elements between input and output. JP 2011-115 878 A shows a control device for a drive device, which has a force transmission element with elastic characteristics.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen Roboter zu schaffen der so konstruiert ist, dass auch bei der Manipulation schwerer Lasten die Gefahr des Einklemmens von Personen gering und im Ernstfall eine Selbstbefreiung eingeklemmter Personen möglich ist.The object underlying the invention is to provide a robot which is constructed so that even in the manipulation of heavy loads, the risk of trapping persons low and in case of emergency self-emption of trapped persons is possible.

Diese Aufgabe wird durch einen Roboter gemäß Anspruch 1 gelöst. Beispielhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This object is achieved by a robot according to claim 1. Exemplary embodiments are subject of the dependent claims.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind Vertikalbewegung (Hubbewegung) und Horizontalbewegung des Tool-Center-Point (TCP) voneinander entkoppelt. Das Gewicht einer (schweren) Last wird von einer Hubvorrichtung aufgenommen, die ausschließlich eine vertikale Hubbewegung dann ausführt, wenn durch Sicherungsmaßnahmen gewährleistet ist, dass Personen dabei keiner Gefahr ausgesetzt werden. Die Hubvorrichtung weist eine Halterung mit einem Gelenk auf, an dem ein erstes Arm-Segment gelagert ist. An dem anderen Ende des Arm-Segments ist über ein weiteres Gelenk ein zweites Arm-Segment angelenkt. Am freien Ende des zweiten Arm-Segmentes befindet sich z.B. ein End-Effektor mit dem TCP. Beide Gelenke sind derart ausgestaltet, dass die beiden Arm-Segmente ausschließlich eine Bewegung in einer horizontalen Ebene ausführen können. Die vertikale Position dieser Bewegungsebene der Roboterarm-Segmente wird durch die Hubvorrichtung festgelegt, an deren beweglichen Teil die Roboterarm-Segmente angelenkt sind. According to one aspect of the invention, vertical movement (lifting movement) and horizontal movement of the tool center point (TCP) are decoupled from each other. The weight of a (heavy) load is picked up by a lifting device, which only carries out a vertical lifting movement if it is ensured by safety measures that persons are not exposed to any danger. The lifting device has a holder with a joint on which a first arm segment is mounted. At the other end of the arm segment, a second arm segment is articulated via another joint. At the free end of the second arm segment is e.g. an end-effector with the TCP. Both joints are designed such that the two arm segments can only perform a movement in a horizontal plane. The vertical position of this plane of movement of the robot arm segments is determined by the lifting device, at the moving part of which the robot arm segments are articulated.

Die oben beschriebene Konstruktion des Roboterarmes hat den Vorteil, dass die Gewichtskraft der tragenden Struktur der Arme und der (schweren) Last, die am TCP angreift, im Wesentlichen von der Hubvorrichtung aufgenommen wird. Die Positionierung der Last in der horizontalen Ebene kann über den Roboterarm (im oben beschriebenen Beispiel bestehend aus zwei Arm-Segmenten) mit sehr geringem Kraftaufwand erfolgen. Im Prinzip müssen die Aktoren, die für die Positionierung in der horizontalen Ebene verantwortlich sind, nur die Reibungskräfte in den Gelenken und (außer bei quasistatischer Bewegung) die Trägheitskräfte kompensieren. Das Limit für eine Überlastabschaltung kann daher verhältnismäßig niedrig angesetzt werden. Sofern eine Person durch den Roboterarm eingeklemmt werden sollte, wirken nur geringe Kräfte auf diese. Die Gewichtskraft der Last wird jedenfalls nur von der Hubvorrichtung aufgenommen (z.B. durch ein selbsthemmendes Getriebe, Bremsen, oder ähnliches) und kann nicht auf eine eingeklemmte Person wirken. The above-described construction of the robot arm has the advantage that the weight of the load-bearing structure of the arms and the (heavy) load acting on the TCP is substantially absorbed by the lifting device. The positioning of the load in the horizontal plane can be done via the robot arm (in the example described above consisting of two arm segments) with very little effort. In principle, the actuators responsible for positioning in the horizontal plane only have to compensate for frictional forces in the joints and (except for quasi-static motion) inertial forces. The limit for an overload shutdown can therefore be set relatively low. If a person should be trapped by the robot arm, only small forces act on it. In any event, the weight of the load is only picked up by the lifting device (e.g., by a self-locking gear, brakes, or the like) and can not act on a trapped person.

Um einer eingeklemmten Person im Fall starr gebremster Antriebe dennoch eine Selbstbefreiung zu ermöglichen umfasst zumindest ein Gelenk ein Antriebsmodul umfassend einen dem betreffenden Gelenk zugeordneten Aktor (z.B. Elektromotor inkl. Getriebe) und eine elastische Kupplung (bzw. allgemein ein elastisches mechanisches Koppelelement), die zwischen dem Gelenk und dem Aktor angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, eine von dem Aktor entkoppelte Bewegung des jeweiligen Arm-Segmentes zu gewährleisten. Dazu kann in dem Antriebsmodul zwischen Gelenk und Aktor beispielsweise eine Kupplung angeordnet sein, die zwei Kupplungsschalen aufweist und einen dazwischen liegenden elastischen Puffer (z.B. ein Gummipuffer), der in einem vorgebbaren Winkelbereich (z.B. ±2° bis ±15°) eine elastisch gefederte Relativbewegung zulässt. Somit ist eine eingeklemmte Person auch bei gebremsten (und damit starren) Aktoren in der Lage, durch Muskelkraft die Arm-Segmente innerhalb eines vorgebbaren Stellbereiches zu bewegen und auf diese Weise die Klemmung zu lösen. Auch bei Unterbrechung der Energieversorgung ist eine Selbstbefreiung auf diese Weise möglich. Ein Fallen der Last wird in jedem Fall durch die der Hubvorrichtung (z.B. durch deren selbsthemmendes Getriebe) verhindert. In order to still allow a trapped person in the case of rigidly braked drives a self-emptying comprises at least one joint drive module comprising an actuator associated with the relevant joint (eg electric motor incl. Gear) and a flexible coupling (or generally an elastic mechanical coupling element), the between the joint and the actuator is arranged and is adapted to ensure a decoupled from the actuator movement of the respective arm segment. For this purpose, in the drive module between the joint and the actuator, for example, be arranged a coupling having two coupling shells and an intermediate elastic buffer (eg a rubber buffer), in a predetermined angular range (eg ± 2 ° to ± 15 °) an elastically sprung relative movement allows. Thus, even with braked (and therefore rigid) actuators, a trapped person is able to move the arm segments within a predeterminable adjustment range by muscular force and in this way release the clamping. Even with interruption of the power supply is a self-liberation this way possible. Falling of the load is in any case prevented by the lifting device (eg by its self-locking gear).

Gemäß einem Beispiel der Erfindung weist das Antriebsmodul für ein Robotergelenk folgende Komponenten auf: einen dem Gelenk zugeordneten Aktor, der dazu ausgebildet ist, nach Maßgabe eines von einer Robotersteuerung erzeugten Steuersignals eine Bewegung eines zugehörigen Arm-Segmentes auszuführen, sowie eine mit dem Aktor mechanisch gekoppelte elastische Kupplung, die dazu ausgebildet ist, eine von dem jeweiligen Aktor entkoppelte Bewegung des Gelenks zu gewährleisten, wobei die Kupplung zwei Kupplungshälften und einen dazwischen angeordneten elastischen Puffer umfasst. Eine mit der Kupplung gekoppelte Winkelsensoreinrichtung ist dazu ausgebildet, eine According to one example of the invention, the drive module for a robot joint comprises the following components: an actuator associated with the joint, which is designed to execute a movement of an associated arm segment in accordance with a control signal generated by a robot controller, and an actuator mechanically coupled to the actuator elastic coupling, which is adapted to ensure a decoupled from the respective actuator movement of the joint, wherein the coupling comprises two coupling halves and an elastic buffer arranged therebetween. An angle sensor device coupled to the clutch is designed to provide a

Verdrehung zwischen den zwei Kupplungshälften zu ermitteln. Schließlich ist eine Auswerteeinrichtung vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, unabhängig von dem Steuersignal und abhängig von der gemessenen Verdrehung, den Aktor anzusteuern. Determine torsion between the two coupling halves. Finally, an evaluation device is provided, which is designed to control the actuator independently of the control signal and depending on the measured rotation.

Auf diese Art wird die Robotersteuerung, die das Steuersignal für den Aktor erzeugt "umgangen" (engl.: by-passed), um risikomindernde Maßnahmen und/oder Notfallmaßnahmen unabhängig von der Steuerungssoftware einzuleiten. In this way, the robot controller that generates the control signal for the actuator is "bypassed" (by-passed) to initiate risk mitigation and / or emergency measures independently of the control software.

Zum besseren Verständnis soll die vorliegende Erfindung anhand von in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen erläutert werden. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder äquivalente Komponenten. Es zeigt: For a better understanding of the present invention will be explained with reference to embodiments shown in the figures. In the figures, like reference characters designate like or equivalent components. It shows:

1 eine schematische räumliche Darstellung der wesentlichen Komponenten des Manipulators; 1 a schematic spatial representation of the essential components of the manipulator;

2 ein Ausführungsbeispiel eines Gelenks mit einer elastischen Kupplung und einem Aktor; 2 an embodiment of a joint with an elastic coupling and an actuator;

3 eine schematische Darstellung einer mit einem Abtrieb verbundenen Kupplung; 3 a schematic representation of an output connected to a clutch;

4 eine schematische räumliche Darstellung einer elastischen Kupplung mit einem Sensor zur Messung der Verschiebung; und 4 a schematic representation of a flexible coupling with a sensor for measuring the displacement; and

5 in einem Schaltplan die wesentlichen Komponenten für eine Gleichstrombremsung einer Asynchronmaschine. 5 in a circuit diagram, the essential components for a DC braking of an asynchronous machine.

Erfindungsgemäß wird nahezu die gesamte Gewichtskraft der (schweren) Last von einer Hubvorrichtung 10 (siehe 1) aufgenommen. According to the invention, almost the entire weight of the (heavy) load of a lifting device 10 (please refer 1 ).

In 1 ist als Beispiel eine mögliche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch gezeigt. Die dargestellte Anordnung orientiert sich an kartesischen Koordinaten (x, y, z). Die Halterung 11 einer Hubvorrichtung 10 ist auf einem (nicht näher dargestellten) Schlitten so gelagert, dass sie auf geeignete Weise vertikal in der (x, z)-Ebene 1 entlang einer in der z-Achse ausgerichteten Führungseinheit 13 gleiten kann. Es ist möglich, dass die Vertikalbewegung der Hubvorrichtung 10 über einen pneumatischen Antrieb, einen elektrischen Antrieb, mittels eines Keil- oder Zahnriemens oder einen elektrischen Direktantrieb, beispielsweise mittels einer Linearmotoranordnung, realisiert wird. Unabhängig von dem für die Vertikalbewegung verwendeten Antriebstyp muss sicher gestellt sein, dass im Falle einer Fehlfunktion des vertikalen Antriebs die Halterung 11, welche die Gewichtskraft der zu positionierenden Last aufnehmen muss, abgebremst bzw. blockiert wird. Wird beispielsweise kein Direktantrieb, z.B. eine Linearmotoranordnung, verwendet, so lässt sich eine Blockierung der Haltung zum Beispiel über ein geeignetes selbsthemmendes Getriebe (z.B. Spindelgetriebe) realisieren. Es ist hierbei aber auch jede andere geeignete Vorrichtung denkbar. In 1 For example, one possible embodiment of the present invention is shown schematically. The arrangement shown is based on Cartesian coordinates (x, y, z). The holder 11 a lifting device 10 is mounted on a carriage (not shown) so as to be suitably vertical in the (x, z) plane 1 along a guide unit aligned in the z-axis 13 can slide. It is possible that the vertical movement of the lifting device 10 via a pneumatic drive, an electric drive, by means of a wedge or toothed belt or an electric direct drive, for example by means of a linear motor assembly is realized. Regardless of the drive type used for vertical movement, it must be ensured that in the event of a malfunction of the vertical drive, the bracket 11 , which must absorb the weight of the load to be positioned, is braked or blocked. If, for example, no direct drive, for example a linear motor arrangement, is used, blockage of the position can be achieved, for example, by way of a suitable self-locking gearbox (eg spindle gearbox). However, any other suitable device is conceivable here as well.

Die 1 zeigt weiter eine beispielhafte Ausführungsform eines Roboterarms 20, der erfindungsgemäß zumindest über ein erstes Gelenk 31 ausschließlich in einer horizontalen (x, y)-Ebene 2 beweglich ist. Das erste Gelenk 31 kann an der Halterung 11 angebracht oder auf geeignete Weise in die Halterung 11 integriert sein. Das erste Gelenk 31 kann (muss jedoch nicht zwangsläufig) so ausgeführt sein, dass eine 360° Drehung um die z-Achse möglich ist. Am ersten Gelenk 31 ist ein erstes Arm-Segment 21 des Roboterarms 20 befestigt. The 1 further shows an exemplary embodiment of a robot arm 20 according to the invention, at least via a first joint 31 exclusively in a horizontal (x, y) plane 2 is mobile. The first joint 31 can be attached to the bracket 11 attached or in a suitable manner in the holder 11 be integrated. The first joint 31 can (but need not necessarily) be designed so that a 360 ° rotation about the z-axis is possible. At the first joint 31 is a first arm segment 21 of the robot arm 20 attached.

Ein Roboterarm 20 mit nur einem Arm-Segment 21 an einem ersten Gelenk 31 erlaubt die Positionierung einer an einem „Tool Center Point“ (TCP) angebrachten Last lediglich entlang einer Kreisbahn. In 1 hingegen ist eine Anordnung gezeigt, die zwei Freiheitsgrade in der horizontalen (x, y)-Ebene 2 aufweist. Der erste Freiheitsgrad in der Horizontalen wird durch das erste Gelenk 31 ermöglicht, der zweite Freiheitsgrad entsprechend durch ein am ersten Arm-Segment 21 angebrachtes zweites Gelenk 32, an dem ein weiteres (zweites) Arm-Segment 22 schwenkbar gelagert ist. Im beispielhaft dargestellten Ausführungsbeispiel ist der TCP an dem die (Nutz-)Last angebracht ist an der vom zweiten Gelenk 32 abgewandten Seite des zweiten Arm-Segments 22 angeordnet. Obwohl in der Abbildung der 1 lediglich zwei Freiheitsgrade in der Horizontalen 2 über ein erstes und ein zweites Gelenk 31, 32 realisiert sind, können gemäß auch beliebig viele Freiheitsgrade in der horizontalen Ebene 2 möglich sein, die durch die Anordnung entsprechender zusätzlicher Gelenke im Roboterarm 20 realisiert werden können. Sämtliche Freiheitsgrade, die eine Bewegung des Roboterarmes 20 außerhalb der Ebene 2 zulassen würden sind jedoch durch die Gelenke 31 und 32 gesperrt. A robotic arm 20 with only one arm segment 21 at a first joint 31 allows the positioning of a load attached to a Tool Center Point (TCP) only along a circular path. In 1 whereas an arrangement is shown which has two degrees of freedom in the horizontal (x, y) plane 2 having. The first degree of freedom in the horizontal is through the first joint 31 allows, the second degree of freedom by a on the first arm segment 21 attached second joint 32 at which another (second) arm segment 22 is pivotally mounted. In the exemplary embodiment shown, the TCP is attached to the (useful) load on the second joint 32 opposite side of the second arm segment 22 arranged. Although in the picture the 1 only two degrees of freedom in the horizontal 2 over a first and a second joint 31 . 32 are realized, according to any number of degrees of freedom in the horizontal plane 2 be possible by the arrangement of corresponding additional joints in the robot arm 20 can be realized. All Degrees of freedom, which is a movement of the robot arm 20 outside the plane 2 but would allow through the joints 31 and 32 blocked.

Das Gelenk 31 ermöglicht eine Bewegung des ersten Arm-Segments 21 um den Winkel α, wobei der Winkel von der x-Achse und der Symmetrieachse des ersten Arm-Segments aufgespannt wird. Das Gelenk 32 ermöglicht eine Bewegung des zweiten Arm-Segments 22 relativ zum ersten Arm-Segment um den Winkel β, wobei der Winkel β von der Symmetrieachse des ersten Arm-Segments 21 sowie der Symmetrieachse des zweiten Armsegments 22 aufgespannt wird. The joint 31 allows movement of the first arm segment 21 by the angle α, wherein the angle is spanned by the x-axis and the axis of symmetry of the first arm segment. The joint 32 allows movement of the second arm segment 22 relative to the first arm segment by the angle β, wherein the angle β from the symmetry axis of the first arm segment 21 and the symmetry axis of the second arm segment 22 is spanned.

Die Gelenke im Roboterarm 20, beispielsweise das dargestellte erste oder zweite Gelenk 31, 32, lassen keine Bewegungskomponenten des TCP und/oder des gesamten Roboterarms 20 in der vertikalen Achse z zu. Gerade auf diese Weise wird die Gewichtskraft der schweren am TCP angebrachten Last sowie die Gewichtskraft des Roboterarmes 20 in die Halterung 11, von der Halterung 11 in die Führungseinheit 13 und von der Führungseinheit 13 in das Fundament 12 der Hubvorrichtung 10 eingeleitet. Bewegungen in der horizontalen Ebene (z.B. durch den Roboterarm 20), und in der Vertikalen (z-Achse) durch die Hubvorrichtung 11) sind damit voneinander entkoppelt. Das gilt auch für die am TCP angreifenden Kräfte. Kräfte auf den TCP in vertikaler Richtung werden vollständig von den Gelenken 31, 32 und der Hubvorrichtung 11 aufgenommen werden, wohingegen Kräfte auf den TCP in der horizontalen Ebene 2 eine entsprechende Bewegung zur Folge haben können. The joints in the robot arm 20 , For example, the illustrated first or second joint 31 . 32 , do not leave movement components of the TCP and / or the entire robot arm 20 in the vertical axis z too. In this way, the weight of the heavy weight attached to the TCP and the weight of the robot arm 20 in the holder 11 , from the bracket 11 in the leadership unit 13 and from the leadership unit 13 in the foundation 12 the lifting device 10 initiated. Movements in the horizontal plane (eg by the robot arm 20 ), and in the vertical (z-axis) by the lifting device 11 ) are thus decoupled from each other. This also applies to the forces attacking the TCP. Forces on the TCP in the vertical direction are completely from the joints 31 . 32 and the lifting device 11 while forces on the TCP in the horizontal plane 2 can cause a corresponding movement.

Durch diese Entkoppelung wird ein Vorteil der vorliegenden Erfindung erreicht. Die an den Gelenken 31, 32 des Roboterarms 20 angreifenden Aktoren (Antriebe) müssen bei Durchführung einer Bewegung in der horizontalen (x, y)-Ebene 2, über die Trägheit hinaus, lediglich die Reibung in den Gelenken, Lagern, und im Antriebsstrang überwinden, nicht aber die Gewichtskraft der Last und des Roboterarms tragen. Diese werden von der Hubvorrichtung 10 aufgenommen. By this decoupling, an advantage of the present invention is achieved. The at the joints 31 . 32 of the robot arm 20 Acting actuators (drives) must, when moving in the horizontal (x, y) plane 2 Beyond inertia, only overcome friction in the joints, bearings, and driveline, but not support the weight of the load and robotic arm. These are from the lifting device 10 added.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist zumindest eines der Gelenke im Roboterarm 20, beispielsweise das Gelenk 32, eine elastische Kupplung 33 auf (siehe 2). Diese elastische Kupplung 33 ermöglicht es, die Position des Roboterarms 20 bzw. des TCP durch äußere mechanische Einwirkung geringfügig in der Horizontalen 2 zu verändern (z.B. durch Muskelkraft einer Person), da die Gewichtskraft der Last und des Roboterarmes zu jedem Zeitpunkt von der Hubvorrichtung 10 aufgenommen wird. Unter einer elastischen Kupplung 33 wird ganz allgemein ein beliebiges elastisches Koppelelement verstanden, welches im Antriebsstrang angeordnet ist. In accordance with another aspect of the present invention, at least one of the hinges is in the robotic arm 20 For example, the joint 32 , an elastic coupling 33 on (see 2 ). This elastic coupling 33 allows the position of the robot arm 20 or the TCP by external mechanical action slightly in the horizontal 2 to change (eg, by a person's muscular strength), since the weight of the load and the robot arm at any time by the lifting device 10 is recorded. Under an elastic coupling 33 is understood in general any elastic coupling element, which is arranged in the drive train.

Beim industriellen Einsatz einer erfindungsgemäßen Manipulator-Anordnung wie sie exemplarisch in 1 dargestellt ist, kann es dazu kommen, dass durch einen Unfall oder einen Fehler eine Person durch den Roboterarm 20 eingeklemmt wird. Ein Gelenk, beispielsweise das Gelenk 32, ist in der 2 näher dargestellt. Eine im Gelenk 32 angeordnete elastische Kupplung 33 erlaubt es dieser Person, den Roboterarm 20 in der horizontalen Ebene 2 geringfügig zu bewegen und sich so zu befreien, da er, um diese geringfügige Bewegung durchzuführen, lediglich die Reibung und die elastischen Rückstellkräfte der Kupplung 33 überwinden muss. When industrial use of a manipulator arrangement according to the invention as exemplified in 1 is shown, it can happen that by an accident or a mistake a person through the robot arm 20 is trapped. A joint, for example the joint 32 , is in the 2 shown in more detail. One in the joint 32 arranged elastic coupling 33 allows this person to use the robotic arm 20 in the horizontal plane 2 to move slightly and thus to liberate because he, to perform this slight movement, only the friction and the elastic restoring forces of the clutch 33 must overcome.

Eine wichtige Komponente einer elastischen Kupplung 33 ist ein elastischer Puffer 34, der zwischen zwei ineinander greifenden Kupplungsschalen angeordnet sein kann. Wird im Normalbetrieb nicht mechanisch auf den Roboterarm 20 eingewirkt (d.h. keine externen Kräfte außer der Last), so befindet sich der elastische Puffer 34 in einer definierten Ruhelage. Dieser Puffer 34 ist so in der Kupplung 33 angeordnet, dass der Puffer 34 im Falle einer äußeren mechanischen Einwirkung eine elastische Verformung erfährt, wodurch die Kupplung auch bei einem statischen (z.B. gebremsten) Roboterarm 20 eine Bewegung des Gelenks 32 ermöglicht. In der Regel erlauben erfindungsgemäß eingesetzte elastische Kupplungen im Falle einer äußeren mechanischen Einwirkung eine Auslenkung um ca. 2° aus ihrer Ruhelage (wobei die Ruhelage jene Lage sei, in der die der elastische Puffer 34 nicht verformt wird). Je nach Konstruktion kann durch die elastische Kupplung 33 auch eine viel größere Auslenkung (z.B. um 5°, 10° oder sogar 15° und mehr) ermöglicht werden. In der Robotertechnik werden die Begriffe "elastischer Flansch" oder "elastischer Puffer" gleichermaßen verwendet. Der elastische Puffer kann wie oben erwähnt z.B. ein Gummipuffer sein. Alternativ kann der elastische Puffer auch mit Hilfe von Federn, bzw. Feder/Dämpfer-Elementen realisiert sein. An important component of an elastic coupling 33 is an elastic buffer 34 which can be arranged between two interlocking coupling shells. Does not mechanically touch the robot arm during normal operation 20 acted (ie no external forces except the load), so is the elastic buffer 34 in a defined rest position. This buffer 34 is so in the clutch 33 arranged that the buffer 34 in the case of an external mechanical action experiences an elastic deformation, whereby the coupling also in a static (eg braked) robot arm 20 a movement of the joint 32 allows. In general, elastic couplings used according to the invention in the case of an external mechanical action allow a deflection of about 2 ° from its rest position (the rest position being that position in which the elastic buffer 34 not deformed). Depending on the construction can be due to the elastic coupling 33 Also, a much larger deflection (eg by 5 °, 10 ° or even 15 ° and more) are possible. In robotics, the terms "elastic flange" or "elastic buffer" are used equally. As mentioned above, the elastic buffer may be, for example, a rubber buffer. Alternatively, the elastic buffer can also be realized by means of springs or spring / damper elements.

In der 2 sind weitere Komponenten eines in einem Gelenk 32 integrieren Antriebsmoduls gezeigt. So sind exemplarisch Aktoren 41, insbesondere elektrische und/oder pneumatische Aktoren, dargestellt, die Arm-Segmente 21, 22 über Keil- und/oder Zahnriemengetriebe 42 relativ zueinander bewegen. Die 2 zeigt anschaulich, wie zwei Armsegmente 21, 22 eines Roboterarms 20 über eine elastische Kupplung 33 in einer (z.B. horizontalen) Ebene zueinander verdrehbar angeordnet sein können. Eine derartige oder ähnliche Gelenkanordnung kann für beliebig viele Gelenke im Roboterarm 20 verwendet werden. In the 2 are other components of one in a joint 32 integrate drive module shown. So are exemplary actuators 41 , in particular electrical and / or pneumatic actuators, shown, the arm segments 21 . 22 via wedge and / or toothed belt transmission 42 move relative to each other. The 2 shows vividly how two arm segments 21 . 22 a robot arm 20 via a flexible coupling 33 in a (eg horizontal) plane can be arranged rotatable to each other. Such or similar joint arrangement can for any number of joints in the robot arm 20 be used.

Eine Überlastung der erfindungsgemäßen Manipulator-Anordnung ist z.B. im industriellen Betrieb nicht auszuschließen. Es kann vorkommen, dass durch ein Hindernis eine gewünschte Bewegung in eine vertikale und/oder horizontale Richtung nicht vollendet werden kann. In einem derartigen Überlast-Fall sollen die Aktoren abgeschaltet und/oder starr geschaltet werden. Wenn beispielsweise ein Elektromotor ein Stoßmoment durch Kollision des Roboterarms 20 mit einem Hindernis erfährt, so steigt in gleichem Maße der Ankerstrom des Motors an. Auch bei einer einfachen Steuerung des Motors können Schwellwerte für den Ankerstrom festgelegt werden, bei deren Überschreiten die Regelung den Strom zurückregelt oder den Antrieb durch eine Bremse starr in Position hält. Bei Verwendung pneumatischer Antriebe in den Aktoren, kann zu diesem Zweck ein Drucksensor realisiert werden, bei dem entsprechend Schwellwerte für den angelegten Druck festgelegt werden. Es sind darüber hinaus im Falle elektrischer wie pneumatischer Antriebe eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Handhabung des Überlastbetriebs denkbar. Die vorliegende Erfindung erschöpft sich nicht in den explizit erwähnten Optionen. An overload of the manipulator arrangement according to the invention can not be excluded in industrial operation, for example. It may happen that an obstacle can not complete a desired movement in a vertical and / or horizontal direction. In such an overload case, the actuators are to be switched off and / or rigidly connected. For example, when an electric motor is an impact torque by collision of the robot arm 20 with an obstacle, the armature current of the motor increases to the same extent. Even with a simple control of the motor threshold values can be set for the armature current, when exceeded, the regulation regulates the power back or rigidly holds the drive by a brake in position. When using pneumatic actuators in the actuators, a pressure sensor can be realized for this purpose, are set in accordance with thresholds for the applied pressure. In addition, in the case of electrical and pneumatic drives, a large number of possibilities for handling the overload operation are conceivable. The present invention is not exhausted in the explicitly mentioned options.

Die Kupplung 33 umfasst, wie in 4 dargestellt, ein Oberteil 331 und ein Unterteil 332. Bei einer Bewegung eines Roboterarms verschieben sich diese beiden Teile gegeneinander. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Kupplung 33 mit einem daran befestigten Abtrieb 5. Durch eine Verdrehung der Kupplung 33 bewegt sich auch der Abtrieb 5 (z.B. in eine Position 5'). The coupling 33 includes, as in 4 represented, a shell 331 and a lower part 332 , When moving a robot arm, these two parts move against each other. 3 shows a schematic representation of a coupling 33 with an attached output 5 , By a rotation of the clutch 33 the downforce is also moving 5 (eg in a position 5 ' ).

Ist die Verdrehung der Kupplung 33 (Winkel φ) bekannt, kann daraus das wirkende Moment berechnet werden. Das Moment M_P ist im Allgemeinen das Kreuzprodukt M_P = r × F_A (1) einer vektoriellen Größe F_A bezüglich eines Punktes P. Dabei ist r der Ortsvektor von P zum Angriffspunkt A der Kraft F_A. Konkret wird hier M_P aus der skalaren Multiplikation des Verdrehwinkels φ und der Federsteifigkeit des elastischen Puffers c gebildet M_P = φ·c (2). Is the twist of the clutch 33 (Angle φ) known, it can be calculated from the acting moment. The moment M _P is generally the cross product M _P = r × F _A (1) a vectorial quantity F _A with respect to a point P. Here, r is the position vector of P to the point of application A of the force F _A. Specifically, here M _{P is formed} from the scalar multiplication of the angle of rotation φ and the spring stiffness of the elastic buffer c M _P = φ · c (2).

Die Federsteifigkeit ist meist konstant, kann aber auch variabel (z.B. temperatur- oder winkelabhängig, d.h. nichtlinear) sein. Von dem so erhaltenen Moment wird danach das für eine Beschleunigung benötigte Moment subtrahiert. Bleibt nach der Subtraktion noch ein Rest, so wird dieser von der Regelung des Abtriebs als Störmoment interpretiert. The spring stiffness is usually constant but may be variable (e.g., temperature or angle dependent, i.e., non-linear). The moment thus obtained is then subtracted from the moment thus obtained for an acceleration. Remains after the subtraction still a remainder, this is interpreted by the regulation of the output as a disturbance torque.

Auf diese Art und Weise kann eine Kraftregelung sehr weich durchgeführt werden. Zudem ist weniger Rechenleistung notwendig, da die Kupplung eventuell auftretende Spitzen "schluckt". Bei einer Kollision wird die dabei auftretende Kraftspitze stark verringert, indem hohe Frequenzen stark gedämpft werden. Durch das Dämpfen von hohen Frequenzen kann die Regelung langsamer erfolgen, weswegen weniger Rechenleistung benötigt wird. In this way, a force control can be performed very soft. In addition, less computing power is necessary because the clutch "swallows" any peaks occurring. In a collision, the resulting force peak is greatly reduced by high frequencies are strongly attenuated. By damping high frequencies, the control can be slower, so less processing power is needed.

Bei einer Kollision wird zusätzlich die Trägheit der einzelnen Roboterarme in Wirkrichtung der Kupplung entkoppelt. Somit wirkt lediglich die Trägheit des jeweils letzten Roboterarmes voll, die Wirkung der Trägheit der vorhergehenden Arme wird durch die Kupplung gedämpft, d.h. abgeschwächt. In the event of a collision, the inertia of the individual robot arms in the effective direction of the coupling is additionally decoupled. Thus, only the inertia of the last robot arm is full, the effect of the inertia of the preceding arms is damped by the coupling, i. weakened.

An der Kupplung können, wie in 3 gezeigt, so genannte "rote" Bereiche R (z.B. die Intervalle φ ∊ [–5°, –1°] ∪ [1°, 5°]) und "grüne" Bereiche G (z.B. das Intervall φ ∊ [–1°, 1°]) festgelegt werden, die jeweils einen Bereich eines gewisse Winkelversatz φ zwischen den beiden Kupplungshälften 331, 332 definieren. Diese Bereiche zeigen an, wie groß die Relativbewegung aufgrund eines von außen angreifenden Gegenmoments (z.B. aufgrund eines Kontakts mit einem anderen Gegenstand oder einer Person) ist und die Bereichsgrenzen (im erwähnten Beispiel ±1°) können somit als Sicherheitsschwellwerte verwendet werden. Die Schwellwerte können hierbei einstellbar sein. Die Bereiche können auch weiter unterteilt werden, so kann der "rote Bereich" (z.B. |φ| > 1°) beispielsweise in einen (inneren, z.B. |φ| < 3°) "Alarm-Bereich" (zweiter Bereich) und in einen (äußeren, |φ| > 3°) "Notfall-Bereich" eingeteilt werden. At the clutch, as in 3 shown, so-called "red" areas R (eg the intervals φ ε [-5 °, -1 °] ∪ [1 °, 5 °]) and "green" areas G (eg the interval φ ε [-1 °, 1 °]), each having a range of a certain angular misalignment φ between the two coupling halves 331 . 332 define. These ranges indicate how large the relative movement is due to an external counteracting moment (eg due to contact with another object or person) and the range limits (± 1 ° in the example mentioned) can thus be used as safety thresholds. The threshold values can be adjustable here. The areas can also be further subdivided, for example, the "red area" (eg, | φ |> 1 °) in an (inner, eg | φ | <3 °) "alarm area" (second area) and in a (outer, | φ |> 3 °) "emergency area" are divided.

Ist das Moment sehr hoch und die resultierende Winkelverdrehung φ befindet sich im äußeren roten Bereich R (Notfall-Bereich, d.h. der Winkelversatz ist größer als z.B. 3°), so kann eine Notfallmaßnahme eingeleitet werden. Notfallmaßnahmen können zum Beispiel ein Unterbrechen der Energiezufuhr ("Not-Halt"), ein gezieltes, vollständiges Stoppen des Antriebs oder das aktive Einleiten einer Gegenbewegung sein. Nach einem sicher erkannten Stillstand können die Bremsen wieder gelöst werden, z.B. um eine großräumige passive Gegenbewegung zu erlauben. Ein Beispiel für die Einleitung eines Bremsmoments bei einem Asynchronmotor 41 ist in 5 gegeben. Hier wird im Notfall-Bereich die Energieversorgung des Motors 41 unterbrochen (Schalter S2) und gleichzeitig der Motor (vgl. Ziffer 41 in 2) durch Gleichstrom (Gleichrichter GR) gebremst (der Gleichstrom wird mit Schalter S1 eingespeist). Aus Sicherheitsgründen sind die Gleichstromquellen doppelt ausgeführt. If the moment is very high and the resulting angular rotation φ is in the outer red area R (emergency area, ie the angular offset is greater than eg 3 °), an emergency measure can be initiated. Emergency measures can be, for example, an interruption of the power supply ("emergency stop"), a targeted, complete stopping of the drive or the active initiation of a countermovement. After a safely recognized standstill, the brakes can be released again, for example, to allow a large-scale passive counter-movement. An example of the initiation of a braking torque in an asynchronous motor 41 is in 5 given. Here, in the emergency area, the power supply of the engine 41 interrupted (switch S2) and at the same time the engine (see 41 in 2 ) by DC (rectifier GR) braked (the DC is fed with switch S1). For safety reasons, the DC sources are duplicated.

Ist das Moment gering (d.h. der resultierende Winkelversatz φ ist kleiner als z.B. 1°) befindet sich die resultierende Verdrehung φ entsprechend im grünen Bereich G (erster Bereich) und es sind keine Maßnahmen erforderlich. If the moment is small (i.e., the resulting angular displacement φ is less than, for example, 1 °), the resulting rotation φ will be in the green region G (first region) and no action is required.

Bei etwas höherem Moment kann der Winkelversatz φ im inneren roten Bereich ("Alarm-Bereich", z.B. zwischen 1° und 3°) liegen. In diesem Fall können risikomindernde Maßnahmen vorgesehen sein, die bewirken sollen, dass das Moment (und damit der Winkelversatz φ) nicht noch weiter in Richtung des Schwellwerts zum Notfall-Bereich zunimmt. Beispielsweise kann, abhängig vom gemessenen Winkelversatz φ, ein Bremsmoment erzeugt werden, das gegen die Roboterbewegung wirkt. Alternativ, kann abhängig vom gemessenen Winkelversatz φ, das Antriebsmoment des Motors im jeweiligen Gelenk begrenzt werden (z.B. durch eine Strombegrenzung im Motor). Je nach Art der Risikobegrenzung kann auch ein Warnsignal (meist optisch oder akustisch) abgegeben werden. At a slightly higher moment, the angular offset φ may be in the inner red area ("alarm area", e.g., between 1 ° and 3 °). In this case, risk-reducing measures can be provided which are intended to ensure that the moment (and therefore the angular offset φ) does not increase further in the direction of the threshold value for the emergency area. For example, depending on the measured angular offset φ, a braking torque can be generated which acts against the robot movement. Alternatively, depending on the measured angular offset φ, the drive torque of the motor in the respective joint can be limited (for example by a current limitation in the motor). Depending on the type of risk limitation, a warning signal (usually visual or audible) can also be given.

Der Eingriff durch risikomindernde Maßnahmen und Notfallmaßnahmen hat Vorrang gegenüber der programmierten Roboterregelung. So werden vom Nutzer programmierte Bewegungen des Roboters "überstimmt", falls ein Schwellwert überschritten wird, und sich das Moment im roten bereich R befindet. The intervention by risk-reducing measures and emergency measures takes precedence over the programmed robot control. For example, user-programmed movements of the robot are "overruled" if a threshold is exceeded and the moment is in the red region R.

Diese Funktion kann ganz allgemein wie folgt zusammengefasst werden: Eine die Sensorsignale empfangende Auswerteeinrichtung ist dazu ausgebildet, risikominimierende Maßnahmen (wie oben beschrieben) einzuleiten, sobald die gemessene Verdrehung φ zwischen den beiden Kupplungshälften 331, 332 außerhalb eines vordefinierten ersten Bereichs (d.h. außerhalb des "grünen" Bereichs) liegt. Dies sind beispielsweise das verschiebungsabhängige Begrenzen des Antriebsmoments oder das Abgeben eines optischen oder akustischen Warnsignals, jedoch nicht das vollständige Stoppen der Bewegung (bzw. Blockieren der Motoren), d.h. kein Not-Halt. Die Auswerteeinrichtung kann des weiteren dazu ausgebildet sein, die oben erwähnten Notfallmaßnahmen einzuleiten, sobald die gemessene Verdrehung φ zwischen den beiden Kupplungshälften 331, 332 außerhalb eines vordefinierten zweiten Bereichs (unterer "roter" Alarm-Bereich) liegt, der an den ersten, "grünen" Bereich angrenzt. Die Notfallmaßnahmen sind beispielsweise die Unterbrechung der Energiezufuhr und/oder eine gezielte Einleitung eines Bremsmoments und/oder das Blockieren des Antriebs des betreffenden Moduls oder aller Antriebe des Roboters. This function can generally be summarized as follows: An evaluation device receiving the sensor signals is designed to initiate risk-minimizing measures (as described above) as soon as the measured rotation φ between the two coupling halves 331 . 332 outside a predefined first range (ie outside the "green" range). These are, for example, the displacement-dependent limiting of the drive torque or the issuing of an optical or acoustic warning signal, but not the complete stopping of the movement (or blocking of the motors), ie no emergency stop. The evaluation device can also be designed to initiate the above-mentioned emergency measures as soon as the measured rotation φ between the two coupling halves 331 . 332 is outside a predefined second area (lower "red" alarm area) adjacent to the first "green" area. The emergency measures are, for example, the interruption of the power supply and / or a targeted initiation of a braking torque and / or the blocking of the drive of the relevant module or all drives of the robot.

Um die Verdrehung der Kupplung zu messen, kann am Unterteil 332 der Kupplung ein Sensor 62 (z.B. Magnet-Winkelsensor) angebracht sein, wie in 4 gezeigt. Am Oberteil 331 kann dazu ein Magnet 61 befestigt sein. Je weiter der Sensor 61 von der Rotationsachse der Kupplung radial nach außen verschoben angebracht ist, umso größer ist der Messweg. Bei einem großen Messweg wird generell keine hohe Auflösung benötigt. Die Verschiebung der Kupplung beträgt meist einige Grad. Der Messbereich ist demnach relativ groß wodurch der verwendete Sensor nicht hoch genau sein muss. To measure the rotation of the coupling, can be on the lower part 332 the clutch is a sensor 62 (eg magnetic angle sensor), as in 4 shown. At the top 331 can be a magnet 61 be attached. The further the sensor 61 from the axis of rotation of the clutch is moved radially outward, the larger the measuring path. With a large measuring path, generally no high resolution is required. The shift of the clutch is usually a few degrees. The measuring range is therefore relatively large, which means that the sensor used need not be highly accurate.

Es ist jedoch auch möglich, anstatt der Verschiebung der Kupplung die Flächenpressung der Kupplung zu messen. Die Flächenpressung ist die Kraft pro Kontaktfläche zwischen zwei Festkörpern. Ist die Flächenpressung bekannt, so kann demnach direkt auf die wirkende Kraft und das wirkende Moment (sowie den korrespondierenden Winkel) geschlossen werden. Da der Zusammenhang zwischen Verdrehwinkel und Moment bekannt ist können Winkelbereiche ("rote" und "grüne" Bereiche) in Momentenbereiche umgerechnet werden. Liegt ein Moment in einem bestimmten Momentenbereich, liegt der Verdrehwinkel in einem korrespondierenden Winkelbereich. However, it is also possible to measure the surface pressure of the clutch instead of the displacement of the clutch. The surface pressure is the force per contact surface between two solids. If the surface pressure is known, then it is possible to directly deduce the acting force and the acting moment (and the corresponding angle). Since the relationship between the angle of rotation and the moment is known, angular ranges ("red" and "green" ranges) can be converted into torque ranges. If a moment lies in a certain torque range, the angle of rotation lies in a corresponding angular range.

Ein in einem Robotergelenk integriertes Antriebsmodul, das wie oben beschrieben aufgebaut ist, erlaubt im Stillstand trotz Bremse eine Selbstbefreiung einer eingeklemmten Person. Nach Stillstand (nach einem Nothalt) können die Bremsen auch wieder gelöst werden. Nach einem Nothalt – beim Neustart der Steuerung – stellen sich die zwei Kupplungsteile (bei Freischaltung des Motors) selbst in eine „unverspannte“ Lage zurück. So startet der Roboter frei von Störeinflüssen.An integrated in a robot joint drive module, which is constructed as described above, allows at standstill despite the brake self-emptying a trapped person. After a standstill (after an emergency stop), the brakes can be released again. After an emergency stop - when the controller is restarted - the two coupling parts (when the motor is released) return to a "relaxed" position. This is how the robot starts free from interferences.

Claims (10)

Roboter zum sicheren Handhaben einer schweren Last, der folgendes aufweist: eine Hubvorrichtung (10) mit einer Halterung (11), wobei die Hubvorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, die Halterung (11) ausschließlich in einer vertikalen Richtung zu positionieren; einen mit der Halterung (11) der Hubvorrichtung verbundenen Roboterarm (20) umfassend mindestens zwei über ein erstens Gelenk (32) verbundene Arm-Segmente (21, 22), wobei eines der beiden Arm-Segmente (21) über ein zweites Gelenk (21) an der Halterung (11) gelagert ist, wobei das erste und das zweite Gelenk (21, 22) derart ausgebildet sind, dass eine Bewegung des Roboterarms (20) relativ zur Hubvorrichtung ausschließlich in einer horizontalen Ebene möglich ist, sodass sämtliche vertikal wirkenden Kräfte von den Gelenken (31, 32) und der Hubvorrichtung (10) aufgenommen werden; jeweils einem Gelenk zugeordnete Aktoren (41, 42), die dazu ausgebildet sind, nach Maßgabe eines Steuersignals eine Bewegung des jeweiligen Arm-Segmentes (21, 22) auszuführen; und eine in zumindest einem der beiden Gelenke (32) angeordnete elastische Kupplung (33), die zwischen dem Gelenk und dem Aktor angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, eine von dem jeweiligen Aktor entkoppelte Bewegung des jeweiligen Arm-Segmentes (22) zu gewährleisten, wobei die Kupplung (33) zwei Teile (331, 332) mit einem dazwischen angeordneten elastischen Puffer (34) aufweist; eine mit der Kupplung (33) gekoppelte Winkelsensoreinrichtung, die dazu ausgebildet ist, eine Verdrehung (φ) zwischen den zwei Teilen (331, 332) der Kupplung (33) zu ermitteln wobei risikominimierende Maßnahmen ergriffen werden, wenn die Verdrehung (φ) außerhalb eines vorgebbaren ersten Bereichs (G) liegt. A robot for safely handling a heavy load, comprising: a lifting device ( 10 ) with a holder ( 11 ), wherein the lifting device ( 10 ) is adapted to the holder ( 11 ) exclusively in a vertical direction; one with the bracket ( 11 ) associated robotic arm of the lifting device ( 20 ) comprising at least two via a first joint ( 32 ) connected arm segments ( 21 . 22 ), wherein one of the two arm segments ( 21 ) via a second joint ( 21 ) on the bracket ( 11 ), wherein the first and the second joint ( 21 . 22 ) are formed such that a movement of the robot arm ( 20 ) is possible relative to the lifting device only in a horizontal plane, so that all vertically acting forces from the joints ( 31 . 32 ) and the lifting device ( 10 ) are recorded; each associated with a joint actuators ( 41 . 42 ) which are designed to move a respective arm segment in accordance with a control signal ( 21 . 22 ) execute; and one in at least one of the two joints ( 32 ) arranged elastic coupling ( 33 ), which is arranged between the joint and the actuator and is adapted to a decoupled from the respective actuator movement of the respective arm segment ( 22 ), whereby the coupling ( 33 ) two Parts ( 331 . 332 ) with an elastic buffer ( 34 ) having; one with the clutch ( 33 ) coupled angle sensor device which is adapted to a rotation (φ) between the two parts ( 331 . 332 ) of the coupling ( 33 ), whereby risk-minimizing measures are taken when the rotation (φ) is outside a predeterminable first range (G). Roboter gemäß Anspruch 1, wobei Notfallmaßnahmen, die insbesondere die Unterbrechung der Energiezufuhr und/oder eine gezielte Einleitung eines Bremsmoments und/oder das Blockieren des Antriebs umfassen, eingeleitet werden, sobald die gemessene Verdrehung (φ) zwischen den beiden Kupplungshälften (331, 332) außerhalb eines vordefinierten zweiten Bereichs (R) liegt, der an den ersten Bereich (G) angrenzt. Robot according to claim 1, wherein emergency measures, in particular the interruption of the power supply and / or a targeted initiation of a braking torque and / or blocking the drive to be initiated as soon as the measured rotation (φ) between the two coupling halves ( 331 . 332 ) is outside a predefined second area (R) adjacent to the first area (G). Roboter gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Verdrehung (φ) zwischen einem ersten und einem zweiten Teil (331, 332) der Kupplung (33) mittels eines an einem der beiden Teile angebrachten Sensors gemessen wird. Robot according to claim 1 or 2, wherein the rotation (φ) between a first and a second part ( 331 . 332 ) of the coupling ( 33 ) is measured by means of a sensor attached to one of the two parts. Roboter gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Verdrehung (φ) indirekt über die Flächenpressung der Kupplung (33) zu messen. Robot according to claim 1 or 2, wherein the rotation (φ) indirectly via the surface pressure of the coupling ( 33 ) to eat. Roboter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Hubvorrichtung über ein selbsthemmendes Getriebe angetrieben wird oder bei dem die Hubvorrichtung eine Bremsvorrichtung aufweist, welche bei Stromausfall aktiv bremst. Robot according to one of claims 1 to 4, wherein the lifting device is driven by a self-locking gear or in which the lifting device has a braking device which actively brakes in case of power failure. Roboter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, der zusätzlich Mittel aufweist, die dazu ausgebildet sind, die Aktoren im Falle einer Überlast zu deaktivieren und/oder zu bremsen und/oder starr zu schalten. Robot according to one of claims 1 to 5, further comprising means adapted to disable the actuators in case of overload and / or to brake and / or rigid. Roboter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Gelenke derart ausgebildet sind, dass die den Roboterarm bewegenden Aktoren keine Gewichtskräfte des Roboters oder der Last kompensieren müssen, sondern von den Gelenken aufgenommen werden. Robot according to one of claims 1 to 6, wherein the joints are formed such that the robot arm moving actuators need not compensate for weight forces of the robot or the load, but are absorbed by the joints. Antriebsmodul für ein Robotergelenk, das aufweist: einen dem Gelenk (32) zugeordneten Aktor (41), der dazu ausgebildet ist, nach Maßgabe eines von einer Robotersteuerung erzeugten Steuersignals eine Bewegung eines zugehörigen Arm-Segmentes (22) auszuführen, eine mit dem Aktor (41) mechanisch gekoppelte elastische Kupplung (33), die dazu ausgebildet ist, eine von dem jeweiligen Aktor (41) entkoppelte Bewegung des Gelenks (32) zu gewährleisten, wobei die Kupplung (33) zwei Kupplungshälften (331, 332) und einen dazwischen angeordneten elastischen Puffer (34) umfasst, eine mit der Kupplung (33) gekoppelte Winkelsensoreinrichtung, die dazu ausgebildet ist, eine Verdrehung (φ) zwischen den zwei Kupplungshälften zu ermitteln; und eine Auswerteeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, unabhängig von dem Steuersignal und abhängig von der gemessenen Verdrehung (φ), den Aktor anzusteuern. Drive module for a robot joint, comprising: a joint ( 32 ) associated actuator ( 41 ) which is adapted to move a corresponding arm segment in accordance with a control signal generated by a robot controller ( 22 ), one with the actuator ( 41 ) mechanically coupled elastic coupling ( 33 ), which is designed to be one of the respective actuator ( 41 ) decoupled movement of the joint ( 32 ), whereby the coupling ( 33 ) two coupling halves ( 331 . 332 ) and an elastic buffer ( 34 ), one with the coupling ( 33 ) coupled angle sensor means adapted to detect a twist (φ) between the two coupling halves; and an evaluation device, which is designed to control the actuator independently of the control signal and depending on the measured rotation (φ). Antriebsmodul gemäß Anspruch 8, bei dem die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet ist, risikominimierende Maßnahmen einzuleiten, die insbesondere das von der gemessenen Verdrehung abhängige Begrenzen des Antriebsmoments oder das Abgeben eines optischen oder akustischen Warnsignals umfassen, sobald die gemessene Verdrehung zwischen den beiden Kupplungshälften außerhalb eines vordefinierten ersten Bereichs liegt. Drive module according to claim 8, wherein the evaluation device is adapted to initiate risk-minimizing measures, in particular the dependent of the measured rotation limiting the drive torque or the delivery of an optical or audible warning signal as soon as the measured rotation between the two coupling halves outside a predefined first Area lies. Antriebsmodul gemäß Anspruch 8 oder 9, bei dem die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet ist, Notfallmaßnahmeneinzuleiten, die insbesondere die Unterbrechung der Energiezufuhr und/oder eine gezielte Einleitung eines Bremsmoments und/oder das Blockieren des Antriebs umfassen, sobald die gemessene Verdrehung zwischen den beiden Kupplungshälften außerhalb eines vordefinierten zweiten Bereichs liegt, der an den ersten Bereich angrenzt. Drive module according to claim 8 or 9, wherein the evaluation device is adapted to initiate emergency measures, in particular the interruption of the power supply and / or a targeted initiation of a braking torque and / or blocking the drive as soon as the measured rotation between the two coupling halves outside of one predefined second area adjacent to the first area.

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