Räumliche Parallelkinematik mit drei rotatorischen Freiheiten

Für viele Anwendungen, beispielsweise im Bereich der humanoiden Robotik, sind Gelenke bzw. räumliche Getriebe erforderlich, die eine aktive Verstellung der Orientierung im Raum ermöglichen. Zum Aufbau solcher Gelenke sind drei rotatorische Freiheiten erforderlich, die aktiv, also durch zusätzliche Antriebe, verstellt werden müssen. Bisher werden für derartige Anwendungen sogenannte serielle Kinematiken eingesetzt, die ähnlich wie ein menschlicher Arm aufgebaut sind. Bei einer seriellen Kinematik muss jeder Antrieb die Masse des nachfolgenden Antriebs mit bewegen, was zu erhöhten Trägheitskräften führt und wiederum größere und leistungsstärkere Antriebe erfordert. Dieser Teufelskreis begrenzt die Beschleunigung und Geschwindigkeit derartiger Strukturen. Gerade das hohe Gewicht ist bei mobilen Robotersystemen ein Problem, da für die stärkeren Antriebe die notwendige Energieversorgung sichergestellt werden muss. Eine Alternative zu diesen seriellen Kinematiken bieten Parallelkinematiken. Weil der Endeffektor bei diesen über mehrere Gelenkketten gestützt wird und die Elastizitäten der einzelnen Antriebe sich nicht addieren, weisen Parallelkinematiken im Vergleich zu seriellen eine höhere Steifigkeit auf. Zudem können in bestimmten Positionen mehrere Antriebe zur Realisierung einer Bewegung genutzt werden. Die Erfindung beschreibt den Aufbau einer räumlichen Parallelkinematik, vergleichbar mit der Funktion eines Kugelgelenkes.

[Ref. DKI-023]

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Dr. Klaus Kobek

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