DE2000013B2

DE2000013B2 - Handbetatigtes Steuerungssystem

Info

Publication number: DE2000013B2
Application number: DE2000013A
Authority: DE
Inventors: Bruce Robert Ballston Lake N.Y. Fick (V.St.A.)
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Canada Co
Priority date: 1969-01-02
Filing date: 1970-01-02
Publication date: 1979-10-04
Also published as: NL164786C; FR2027678A1; DE2000013C3; GB1265291A; DE2000013A1; JPS501067B1; US3618786A; NL7000008A; NL164786B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein handbetätigtes Steuerungssystem für einen Manipulator gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein derartiges Steuerungssystem ist in der US-PS 33 716 beschrieben. Dabei werden jedoch die von der endseitigen Betätigungsvorrichtung auf das gesteuerte Element ausgeübten Kräfte durch mechanische Kopplungen abgetastet, die zwischen dem Steuerelement und dem gesteuerten Element angeordnet sind. Dabei ist zum einen nachteilig, daß der kinematische Aufbau des Manipulators in unnötiger Weise sehr kompliziert wird. Zum anderen ist es in der Praxis häufig problematisch, eine solche mechanische Kraftrückkopplung vorzusehen, die auf das Steuerelement Kräfte ausübt, welche mit den Reaktionskräften an dem gesteuerten Element räumlich übereinstimmen. Um eine wahrheitsgetreue Kraftanzeige zu erreichen, muß die Führungssteuerung dem Mitnahmemechanismus kinematisch ähnlich sein. Außerdem werden bei der mechanischen Kraftrückkopplung das statische Gewicht und die Masse des gesteuerten Elementes zusammen mit den Reaktionskräften gemessen und übertragen. Außerdem handelt es sich bei dem bekannten Manipulator um ein integriertes System, bei dem die Antriebsmittel zwischen dem Steuerelement und dem gesteuerten Elemen· mit den Rückkopplungselementen zwischen dem gesteuerten Element und dem Steuerelement kombiniert bzw. integriert sind. Ein solches System ist kompliziert sowie anfällig und vermag nicht in der erwünschten Weise eine exakte Trennung zwischen den Antriebs- und Rückkopplungsvorgärigen vorzunehmen.

Zwar ist in der US-PS 32 41 687 ein handbetätigtes

ίο Steuerungssystem beschrieben, bei dem eine teilweise Trennung der Rückkopplung vorgesehen ist Dabei werden jedoch die Betätigungsglieder für die Rückkopplung von den Steilzylindern gespeist und die Rückkopplung bezieht sich nur auf die Greifkraft.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung das handbetätigte Steuerungssystem einfacher sowie mit einer klareren Trennung zwischen Antriebs- und Rückkopplungsvorgängen auszubilden und mit einem besseren Kraftgefühl auszustatten, bei dem im wesentlichen das statische Gewicht und die Masse des gesteuerten Elementes eliminiert sind.

Diese Aufgabe wird bei einem handbetätigten Steuerungssystem für einen Manipulator erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ergibt sich aus dem Unteranspruch.

Die mit der Ei findung erzielbarcn Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das Steuerungssystem ohne mechanische Rükkopplungsgestänge arbeitet. Die von den Kraftfühlern erzeugten Reaktionskraftsignale werden auf die Betätigungsglieder des Steuerelementes übertragen, um auf diese Weise am Steuerelement entsprechende, lagerrichtige Reaktionskraftkomponen-

J5 ten zu erzeugen, die nicht von dem Gewicht sowie der Masse des gesteuerten Elementes beeinfluß werden. Nur wenn auf das gesteuerte Element Reaktionskräfte einwirken, werden entsprechende Signale erzeugt. Außerdem sind die Kraftfühler des gesteuerten Elementes und die Betätigungsglieder des Steuerelementes separat ausgebildet. Es handelt sich somit nicht um ein integriertes System, bei dem die Antriebs- und Rückkopplungsrnittel kombiniert sind. Die strenge Trennung zwischen den diesbezüglichen Mitteln führt zu einem klaren, einfach übersichtlichen, leicht zu wartenden und funktionsgenauen Aufbau.

Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht von einem Steuerelement und einem gesteuerten Element gemäß einem Ausführungsheispiel der Erfindung;

Fig. 2 und 3 eine Seiten- und Endansicht eines Meßfühlers zur Messung der Größe und Richtung der entlang einer Koordinate durch die Betätigungseinrichtung des gesteuerten Elementes ausgeübten Kraft;

F i g. 4 und 5 Seiten- und Endansichten eines anderen Ausführungsbeispieles des Meßfühlers gemäß den Fig. 2 und 3;

Fig.6 eine Vorderansicht von mehreren Kraftmeßfühlern, die in einer Reihe verbunden sind, wobei jeder auf eine Kraft entlang einer bestimmten Koordinate anspricht, um mehrere Signale zu erzeugen, die die entlang der verschiedenen Koordinaten ausgeübten

b^r} Kraft darstellen.

In Fig. 1 sind ein Steuerelement 10 und ein gesteuertes Element 11 gezeigl, die an einen gemeinsamen Rahmen 12 befestigt sein können. Die Bewegung

des Steuerelementes 10 in Horizontal-, Vertikal- oder Längsrichtung (axiales Ausfahren) erzeugt eine entsprechende Bewegung des gesteuerten Elementes 11. Die jeweiligen Mittel zur Erzeugung solcher Bewegung sind an sich bekannt und deshalb nicht näher dargestellt. Das Steuerelement umfaßt einen Arm 15, der an einem Ende durch Stifte 16 drehbar befestigt ist, die sich in vertikal erstreckenden Teilen eines quer geformten Zapfens 17 befinden, so daß der Arm 15 eine horizontale oder azimutale Bewegung ausführen kann. Das horizontal sich erstreckende Teil des Zapfens 17 ist seinerseits auf einer Welle 18 drehbar gelagert, die an einem Bügel 19 auf dem Rahmen 12 befestigt ist und die es dem Zapfen 17 erlaubt, sich vertikal um die Welle 18 zu bewegen. Ein zweiter Arm 20 läßt sich in das andere Ende des Armes 15 hineinschieben. Es sind Betäiigungsglieder in dem Steuerelement 10 vorgesehen, um eine Kraftrückkopplui.g auf das Steuerelement in drei zueinander rechtwinklig stehenden Richtungen zu t/möglichen. Das Betätigungsglied 25 befindet sich zwischen dem Arm 15 und dem Zapfen 17, um die Ausübung einer Kraft in azimutaler Richtung zu ermöglichen. In ähnlicher Weise ist das Betätigungsglied 26 zwischen dem Rahmen 12 und dem Zapfen 17 befestigt, um eine Ausübung der Kraft in vertikaler Richtung zu erlauben. Und ebenso ist in ähnlicher Weise das Betätigungsglied 27 zwischen den Armen 15 und 20 befestigt, l ti eine Ausübung der Kraft in Richtung der Achse der Arme 15 und 20 zu ermöglichen.

Das gesteuerte Element 11 besitzt einen Arm 30, der an einem Ende in einen Zapfen 31 schwenkbar gehaltert ist, und der es dem Element 11 ermöglicht, sich horizontal oder azimutal zu bewegen. Der Zapfen 31 wird seinerseits von der Welle 32 di ehbar getragen, die an dem Bügel 33 befestigt ist, welcher sich an dem Rahmen 12 befindet, der eine vertikale Bewegung des Elementes um die Welle 32 erlaubt. In dem Arm 30 ist ein weiterer Arm 35 verschiebbar angeordnet, um eine Bewegung in Längsrichtung zu ermöglichen. Am anderen Ende des Armes 35 ist ein Glied 36 befestigt, das drei Kraftfühler 37, 38 und 39 besitzt, an denen eine endseitige Betätigungsvorrichtung 40 befestigt ist, die als eine Stange 41 dargestellt ist, welche in einem Bügel 42 schwenkbar ist. Der Aufbau jedes Kraftfühlers und die Art ihrer Verbindung untereinander wird im Zusammenhang mit den Fig. 2—6 beschrieben. Jeder Kraftfühler erzeugt entsprechende hydraulische Drucksignale, weiche der Größe und Richtung der entlang einer bestimmten Koordinate ausgeübten Kraft entsprechen. Die Kraftfühler sind so aufgebaut, daß sie die Kraft entlang Koordinaten abtasten, die zueinander senkrecht stehen. Der Kraftfühlcr 37 tastet die Kraftkomponente ab, die durch die Betätigungsvorrichtung 40 auf ein Objekt in einer Richtung ausgeübt wird, die das Objekt in Richtung der Achse des gesteuerten Elementes 11 bewegen würde. Der Kraftfühler 38 tastet die Kraftkomponente ab, die durch die Betätigungsvorrichtung 40 auf ein Objekt in einer Richtung ausgeübt wird, die das Objekt vertikal bewegen würde. Der Kraftfühler 39 tastet die Kraftkomponente ab, die durch die Betätigungsvorrichtung 40 auf ein Objekt in einer Richtung ausgeübt wird, die das Objekt in horizontaler oder azimutaler Richtung bewegen würde. Jedes dieser Drucksignale aus den Kraftfühlern wird einer entsprechenden Betätigungsvorrichtung auf dem Steuerelement zugeleitet, um auf diese eine Kraft in einer Richtung auszuüben, die der Bewegung des Steuerelementes entgegengerichtet ist, welche die Kraftausübung durch die Betätigungsvorrichtung ausgelöst hat. Die Hydrauliköffnung für das Druckausgangssignal des Kraftfühlers 37 ist mit einer Steueröffnung der Betätigungsvorrichtung 27 verbunden. Die Hydrauliköffnung für das Druckausgangssignal des Kraftfühlers 38 ist mit einer Steueröffnung der Betätigungsvorrichtung 26 verbunden. Entsprechend ist die Hydrauliköffnung für das Druckausgangssignal des Kraftfühlers 39 mit einer Steueröffnung der Betätigungsvorrichtung 25

ίο verbunden. Jeder Kraftfühler 37,38 und 39 besitzt einen Druckversorgungsanschluß 5, dem ein unter Druck stehendes Strömungsmitte! zugeführt wird, und ferner eine Auslaßöffnung R, die mit der Strömungsmittelrückflußleitung der Druckquelle verbunden ist. Die Steueröffnung jeder Betätigungsvorrichtung, die sich auf der Seite der Kolbenstange befindet, ist ebenfalls mit der Hochdruckseite der Druckquelle verbunden. Die Kraftfühler erzeugen im Nullzustand, d. h. wenn keine Kraft auf sie wirkt, ein Drucksignal, das etwa dem halben Druck der Quelle entspricht. Die Kolbenfläche auf der Kolbenstangenseite ist halb so groß wie die Fläche der anderen Kolbenseite. Wenn durch den Kraftfühler also keine Kraft abgetastet wird, so wird durch die entsprechenden Betätigungsglieder keine Kraft ausge-

2^r> übt. Jedes dieser Drurksignale ist in bezug auf die durch jede der Betätigungsvorrichtungen auf dem Steuerelement ausgeübten Kraft phasenrichtig, um der Bewegung des Steuerelementes in der entsprechenden Richtung entgegenzuwirken. Die Auslegung der Druck-

!Ii Charakteristiken der Kraftfühler und der Kolbenfläche der Betätigungsvorrichtungen wird natürlich so vorgenommen, daß derartig reflektierte Kraftkomponenten hinsichtlich ihrer Größe verringert sind, um der Bedienungsperson, welche das Steuerelement handhabt,

ίο ein entsprechendes Kraftgefühl /ι geben.

In den Fig. 2 und 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines Kraftfühlers 50 beschrieben, das sich besonders für eine Verwendung in dem in Fig. 1 beschriebenen Steuerungssystem eignet. Der Kraftfühler 50 besieht aus

4(1 einem kastenähnlichen Rahmenelement 51, das vier Vorsprünge 52 besitzt, die sich auf einer Seite desselben befinden, damit das Rahmenelement mit der endseitigen Betätigungsvorrichtung zu einem Endelement oder mit einem anderen Kraftfühler verbunden werden kann, wie

4ί es in Verbindung mit F i g. 6 noch beschrieben wird. Der Kruftfühler 50 besitzt auch ein Chassis 53, das in bezug auf den Rahmen 51 beweglich ist. Das Chassis 53 hat vier Vorsprünge 54, um eine Befestigung des Chassis mit einem anderen Kraftfühler zu einer Betätigungsvorrich-

« tung oder zu einem Endelement zu ermöglichen. Das Chassis wird in dem Rahmen mit Hilfe zweier koaxial ausgerichteter Stäbe 55 und 56 gehalten, deren Enden in einen Zylinder 57 in dem Chassis 53 reichen. Das andere Ende des oberen Stabes 55 ist mit dem oberen Teil des

γ-, kastenähnlichen Rahmens 51 befestigt. Das andere Ende des unteren Stabes 56 ist an dem unteren Teil des kastenähnlichen Rahmens 51 befestigt. Die benachbarten Enden der Stäbe 55 und 56 sind an einem Kolben 58 befestigt, der in einem Zylinder 57 gleitet. An jedem

bo Ende des Zylinders 57 sind Dichtungen 59 und 60 vorgesehen, und zwischen diesen und einer entsprechenden Seite des Kolbens 58 befinden sich Federn 61 und u2. Eine auf den oberen Teil des Rahmens 51 entlang der Achse der Stäbe 55 und 56 ausgeübte Kraft

b^rj zur Bewegung des Rahmens 51 bezüglich des Chassis 53 erzeugt eine Verschiebung zwischen den Elementen 51 und 53. Die Verschiebung ist proportional der Kraft und eine Funktion des Gradienten der Federn 61 und 62.

Eine Dämpfung der Bewegung des Rahmens 51 in bezug auf das Chassis 53 wird durch ein Fluidsystem bewirkt, das ein Ventil 65 zur Steuerung der Strömungsgeschwindigkeit von der Kammer 63 auf einer Seite des Kolbens zur Kammer 64 auf der anderen Seite desselben besitzt. Das Ventil 65 besteht aus einem Zylinder 66, der mit einer öffnung 67, die zur Kammer 63 führt, und einer anderen Öffnung 68, die zur anderen Kammer 64 führt, versehen ist. In dem Zylinder befindet sich ein Schieber 70 mit einer zentralen Bohrung 71 und einem Steg 72, deren zentrales Teil 73 auf dem Umfang geschlitzt ist und das mil Löchern versehen ist, so daß ein Strömungsmittel von dem geschlitzten Teil durch die zentrale Bohrung 71 des Schiebers fließen kann. Der Schieber 70 wird an einem Ende durch eine Feder 74 und am anderen Ende durch eine andere Feder 75 getragen, deren Ende gegen die Kappe 76 stößt, welche einen Betätigungsstab 77 besitzt. Das entfernte Ende des Betätigungsstabes 77 stößt gegen das untere Teil des Rahmenelementes 51. Eine Öffnungsstellschraube 78 kann zur Einstellung des Querschnittes der Öffnung 68 vorgesehen sein. Der Schlitz 73 in dem Schieber stimmt in der neutralen Position mit der oberen öffnung 67 überein. Bei der beschriebenen Anordnung erzeugt eine große Verschiebung des Rahmens 51 in bezug auf das Chassis 53 eine größere Strömungsbegrenzung der Kaiiiiner 63 durch den geschützten Teil 73 in den Zylinder 66 und von dort in die untere Kammer 64 demzufolge ist die Dämpfung der Größe der auf den Rahmen wirkenden Kraft proportional. Im unteren Teil des Rahmens 51 kann zur Einstellung der Dämpfung eine Schraube 79 vorgesehen sein.

Um eine genaue Abtastung des richtigen Kraftvektors durch den Kraftfühler zu erreichen und um eine Bewegung des Rahmens 51 und des Chassis 53 in bezug zueinander nur entlang einer Richtung parallel zur Achse der Stäbe 55 und 56 zu erlauben, d. h. vertikal auf und nieder gemäß der zeichnerischen Darstellung, ist jedes Paar der gegenüberliegenden Seiten der rahmenähnlichen Konstruktion mit einem Schlitz oder einer Spurbahn 80 versehen. Mit jedem Schlitz wirken zwei Rollenlager 8! zusammen, die an Stiften 82 mit dem Chassis befestigt sind, um eine Bewegung der Rollenlager 81 in den Schlitzen mit einem geringen Reibungswiderstand zu ermöglichen und die Bewegung des Chassis in bezug auf den Rahmen auf eine Aufwärts- und Abwärtsrichtung, wie aus der Zeichnung ersichtlich, zu begrenzen. In ähnlicher Weise ist das andere Paar der gegenüberliegenden Seiten des Rahmens 51 mit ähnlichen Schlitzen 80 und das Chassis 53 mit ähnlichen Rollenlagern 81 auf Stiften 82 versehen. Die oben beschriebene Konstruktion tastet die auf den Rahmen 51 in bezug auf das Chassis 53 in Aufwärts- und Abwärtsrichtung wirkende Kraft ab und erzeugt eine Verschiebung des Rahmens in bezug auf das Chassis, die der Größe der Kraft proportional ist.

Die Verschiebung des Chassis 53 in bezug auf den Rahmen 51 wird mit Hilfe der Ventilanordnung 85, welche durch die gestrichelte Kiste 69 angedeutet ist in ein Drucksignal umgewandelt Die Ventilanordnung 85 besteht aus einem Zylinderteil 86, da„ einen Anschluß 87 zur Quelle, einen Abfluß- oder Rückflußanschluß 88 und einen Signalanschluß 89 besitzt Ein Schieber 90 ist mit zwei Stegen 91 und 92 versehen, ist innerhalb des Zylinders 96 befestigt und wird in der neutralen oder Nullstellung mit Hilfe von zwei Federn 93 und 94 gehalten, wobei sich eine an dem einen Ende und die andere an dem anderen Ende des Zylinders befindet Ein Ende der Feder 93 stößt gegen eine Scheibe, die an de Nulleinstellschraube 95 befestigt ist, und das ander Ende der Feder 93 liegt über einer Scheibe 96 a,i de Welle des Schiebers 90 an. Das eine Ende der Feder 9

■> drückt gegen den Gleitstößel 97 am Ende des Zylinder und das andere Ende; gegen eine Scheibe 98, welch ihrerseits über eine Welle und ein Dichtungsglied gegei einen Steg 92 des Schiebers 90 stößt. Ein Rückkopp lungskanal 100 mit einer Dämpfungsöffnung 101 ist voi

in dem Signalanschluß 89 zu einer Endkammer zwischei dem Steg 91 und der Nulleinstellschraube 95 vorgese hen. Zur Aufnahme der Leckage um den Steg 92 herun ist ferner ein Kanal 102 von dem Anschluß 88 zu anderen Endkammer neben dem Steg 92 vorgeseher Die Bewegung des Rahmens 51 in bezug auf das Chassi 53 wird mit Hilfe eines exzentrischen Hebelarmes 10! der um einen Punkt 106 auf dem Chassis 53 drehba gelagert ist und dessen anderes Ende 107 gegen dei Rahmen 51 stößt, zur Endabnahme übertragen. Ein Stif 108 und eine Feder 109, die sich in einer zylindrische!

öffnung UO des Chassis 53 befinden, bewirken eim Federrückführung für den exzentrischen Hebelarm 105.

Im Betrieb wird das Ventil 85 zunächst mit Hilfe de

Schraube 95 auf Null gestellt. Der Signaldruck an Anschluß 89 würde bei einer solchen Nulleinstelluni zwischen dem Druck der Quelle und dem Abflußdrucl liegen, und zwar vorzugsweise auf dem halben Wegi dazwischen. Die Bewegung des Rahmens nach obei verstärkt die Federkraft, die auf den Schieber 90 durcl

jo die Feder 94 wirkt, wodurch der Schieber sich nach obei verschiebt, den Versorgungsanschluß 87 öffnet und dei Abflußanschluß 88 schließt, so daß der Signaldruck an Signalanschluß 89 ansteigt. Der Signaldruck wiederun wird durch die stabilisierenden Öffnungen 10t in den Kanal 100 auf das benachbarte Ende des Schieber: übertragen und steigt solange an, bis der an diesem EnJi anstehende Signaldruck die Federkräfte, welche auf dei Schieber 90 wirken, ausgleicht. Der Abfluß- ode Rückflußanschluß 88 wird mit dem gegenüberliegender Ende des Schiebers 90 durch den Kanal 102 verbunder damit sich an diesem Ende des Schiebers wegen de; Leckflusses durch den Steg 92 des Schiebers 90 keir Druck aufbaut. Die Bewegung des Rahmens 51 nacl unten verringert die auf den Schieber 90 wirkend«

•si Federkraft und entsprechend senkt sich der Ausgangs druck arn Anschluß 89. Bei einer richtigen Einstellung ändert sich der Eingangs- oder Signaldruck arr Anschluß 89 etwa linear von Null bis zum Versorgungs druck, wenn der Rahmen sich bei umkehrendei Belastung von der einen Endlage zur gegenüberliegen den Endlage bewegt. Die Einstellung der Federvorspan nung mit Hilfe der Schraube 95 sorgt für der notwendigen Ausgleich irgendwelcher unerwünschte! statischer Kräfte und bringt das Servoventil auf Null.

Anstelle des mechanisch-hydraulischen Ventils 85 zui Umwandlung der Verschiebungen des Rahmens 51 ir bezug auf das Chassis 53 in Drucksignale kann in den Kraftfühler ein Potentiometer 115 vorgesehen sein. Die Verbindung dieses Potentiometers in dem Kraftfühlei ist in den F i g. 4 und 5 gezeigt, wobei der in den F i g. Ί und 3 durch ein gestricheltes Kästchen 69 dargestellt« Abschnitt in den Fig.4 und 5 durch das gestrichelt« Kästchen 116 ersetzt ist In dieser Figur ist ein« Grundplatte 117 gezeigt auf der ein Potentiometer 115 mit zwei Endanschlüssen 118 und 119 und einen-Schleifer 120 befestigt ist. Ein Stab 121 ist an eineir Ende mit dem Schleifer 120 des Potentiometers und am anderen Ende mit dem verschiebbaren Gestänge 97

verbunden, das gegen die Nockenfläche des Hebels 105 stößt. Für eine Federrückführung sorgt eine Feder 122, die zwischen der oberen Basis des Zylinders 123 und der oberen Oberfläche des Zapfens 97 angeordnet ist. Demzufolge bewirken Verschiebungen des Chassis 23 in bezug auf den Rahmen 51 eine Veränderung des Widerstandes zwischen dem Schleifer 120 und einem der Endanschlüsse 118 und 119. Bei dem in F i g. 4 und 5 gezeigten Fühler werden zur Umwandlung der elektrischen Signale in Drucksignale zur Verwendung bei der Betätigungsvorrichtung nach Fig. 1 natürlich elektrohydraulische Servoventile vorgesehen. Die von dem Fühler der in den F i g. 4 und 5 gezeigten Art erzeugten elektrischen Signale können direkt in dem System nach F i g. 1 verwendet werden, wenn dieses mit Betätigungsvorrichtungen versehen ist, die auf elektrische Signale ansprechen, um eine Reaktionskraft zu erzeugen.

In F i g. 6 ist eine Anordnung 125 für drei Kraftfühler gezeigt, die jeweils ein Aufbau der in den F i g. 2 und 3 oder 4 und 5 gezeigten Art haben und den zusammengesetzten Kraftfühler 36 darstellen können, der in F i g. 1 gezeigt ist, um eine Kraft abzutasten, die in drei zueinander senkrecht stehenden Komponenten auf die endseitige Betätigungsvorrichtung einwirkt. Der in Fig.6 gezeigte Kraftfühler 126 ist so ausgerichtet, daß er die Kraftkomponente entlang der Achse des gesteuerten Elementes 11 gemäß F i g. 1 abtastet, wie es durch die Pfeile 140 angedeutet ist. Der Kraftfühler 127 ist so angeordnet, daß er die Bewegung rechtswinklig zum gesteuerten Element und in Aufwärts- und Abwärtsrichtung oder in vertikaler Richtung abtastet, wie es durch die Pfeile 141 angedeutet ist. Der Kraftfühler 128 tastet die Kraftkomponente ab, die durch die Betätigungsvorrichtung senkrecht zum gesteuerten Element und auch senkrecht zur Zeichnungsebene ausgeübt wird, wie es durch die Pfeile 142 angedeutet ist. Das Chassiselement 129 des Kraftfühlers

ίο ist an dem unteren Teil eines L-förmigen Rahmens 130 befestigt, dessen Seitenteil an dem Arm 35 des gesteuerten Elementes 11 befestigt ist. Ein anderes L-förmiges Element 131 ist vorgesehen, dessen oberer Teil an den Vorsprüngen des Rahmens 132 des Kraftfühlers 126 befestigt ist, während das Seitenteil des L-förmigen Elementes 131 an dem Rahmen 133 des Kraftfühlers 127 befestigt ist. Das Chassis 134 des Kraftfühlers 127 ist an dem Rahmen 135 des Kraftfühlers 128 befestigt. Die einzelnen Kraftfühler sind daher in Reihe geschaltet, und sie sind richtig orientiert, um Kräfte in drei zueinander senkrecht stehenden Achsen abtasten zu können. Die Drucksignale oder, bei Verwendung der Anordnung nach Fig.4 und 5, die elektrischen Signale werden geeigneten Kraftrückkopplungsgliedern auf dem Steuerelement zugeleitet, um Rückkopplungskräfte zu erzeugen, wie es in Verbindung mit F i g. 1 beschrieben ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Handbetätigtes Steuerungssystem für einen Manipulator mit einem Haiterungsteii, mit einem Steuerelement, dessen eines Ende mit dem Halterungsteil schwenkbar verbunden ist und dessen anderes Enae in bezug auf das Halterungsteil entlang mehreren Koordinaten bewegbar ist, mit einem gesteuerten Element, dessen eines Ende mit dem Halterungsteil schwenkbar verbunden ist und dessen anderes Ende in bezug auf das Halterungsteil entlang mehreren Koordinaten bewegbar ist, mit auf die Lage des Steuerelements ansprechenden Mitteln zum Erzeugen einer bezüglich der Lage des Halterungsteils übereinstimmenden Lage des gesteuerten Elementes, mit einer Betätigungsvorrichtung, die mit dem gesteuerten Element verbanden ist, zum Ausüben einer Kraft auf einen Gegenstand bei einer Bewegung des anderen Elementes des Steuerelementes und mit Mitteln zum Rückführen von an dem gesteuerten Element in verschiedenen Richtungen auftretenden Kraftkomponenten auf das Steuerelement, dadurch gekennzeichnet, daß an dem gesteuerten Element (11) in der Nähe der Betätigungsvorrichtung (40) separate Kraftfühler (37,38,39) angebracht sind, die jeweils in Größe und Richtung den auftretenden Reaktionskraftkomponenten entsprechende Kraftsignale erzeugen, und daß das Steuerelement (10) mit separaten Betätigungsgliedern (25, 26, 27) verbunden ist, die auf die Reaktionskraftsignale ansprechen und diesen entsprechende Hemmkraftkomponenten zum Bremsen der Bewegungen des Steuerelements (10) in zu den Reaktionskraftkomponenten parallelen Richtungen auf das Steuerelement (10) ausüben.

2. Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die separaten Kraftfühler (37, 38, 39) zwischen einem ausfahrbaren Endelement (35) sowie einer hieran befindlichen endseitigen Betätigungsvorrichtung (40) des gesteuerten Elements (11) angebracht sind.