[发明专利]平面运动装置

说明书

一种定位装置(1)，该定位装置(1)包括：平面表面(3)；移动平台(4，24，34)，其构造成沿着所述平面表面(3)滑动；以及线缆(6)，其用于定位所述移动平台(4，24，34)并使所述移动平台(4，24，34)沿着所述平面表面(3)移动。移动平台(4，24，34)包括平面支承系统(5，25，35)，该平面支承系统(5，25，35)位于构造成沿着平面表面(3)滑动的移动平台(4，24，34)的侧部处，所述平面支承系统(5，25，35)包括用于将移动平台(4，24，34)推靠在平面表面(3)上的装置和用于允许所述平面支承系统(5，25，35)相对于平面表面(3)滑动的装置。

技术领域

本发明涉及平面运动机构的领域，并且具体地涉及平面运动机构和基于平面运动机构的机器人装置，所述机器人装置允许对致动器、操纵器、工具或任何其他元件进行定位，进而用于生产、操纵、修改或检查的行为。

背景技术

无论是基于平行运动学还是基于串联运动学的目前的机器人均由一系列具有固定尺寸的机械致动器和结构形成，所述一系列机械致动器和结构将其工作空间的范围限制于其关节和结构所可以到达的最大限度。更大的工作空间要求涉及尺寸过大的执行器的更大、更重和更动态的结构，这最终使大型零部件的自动化变得困难。

为了消除这些缺点，机器人的结构的零部件已经被替换为与支撑表面组合的线缆。线缆重量轻并且可以在大的工作空间内延伸。张紧线缆可以用于施加拉力。这就是为什么在大多数基于线缆的平行平面机器人中，线缆负责致动的功能。为了实现平面约束，存在不同的解决方案。

德国专利DE102010015530-B4描述了一种具有竖向布置的基于线缆的平面运动机构，在该基于线缆的平面运动机构中，虚拟平面仅可以平行于重力。由竖向平面中的若干线缆致动的移动平台在虚拟竖向平面中抵抗重力而移动。因此，该机构对来自虚拟平面外侧的扰动而言具有非常差的抵抗力。

美国专利US7246445-B2涉及使用物理平面工作台的基于线缆的平面机构。移动平台位于该工作台上，并且若干线缆用于致动移动平台在与工作台平行的平面中的运动。该布置与DE 102010015530-B4的布置相比提供了更好的单边扰动，这是因为移动平台可以推靠工作台。尽管US7246445-B2指示工作台可以被水平地对准并且也可以沿对角线运行至水平位置，最终直到竖向位置为止，实际上没有提到用于在运动期间保持移动平台抵靠工作台的装置。因此，从其描述可以理解，只有重力的部分在移动平台的运动期间保持移动平台抵靠工作台。因而，当例如具有重力的大小的拉力被施加在移动平台上时，难以确保移动平台的平面运动。值得注意的是，在US7246445-B2中，工作台的所提出的实施方式中的一个实施方式被描述为具有位于座部下方的多个毛细孔，所述多个毛细孔可连接至部分真空源，以便能够在到达期望的最终位置之后将座部抵靠工作台抽吸到位。所提到的毛细孔在连接至真空源时具有在到达期望的最终位置之后固定座部的位置的唯一功能，因而不具有下述功能：在运动期间将力施加在座部上用于防止座部与工作台分离进而确保座部沿着工作台的高动态平面运动。

国际专利申请WO2011148004-A1通过提供一种基于线缆的平面运动机构部分地解决了上述问题，在该基于线缆的平面运动机构中，倾斜延伸的线缆保证移动平台抵靠支撑工作台的运动。因此，该机构可以以任何方向工作，这是因为工作台与倾斜的延伸线缆一起提供了双边限制，以保持移动平台在平面中的移动。由于平台与工作表面之间的吸引系统，因此该平台可以在倾斜表面甚至颠倒的表面上工作。该吸引系统由线缆力的垂直分量产生：由于线缆具有相对于工作表面的倾斜取向，因此在平台上产生不断地保持平台抵靠工作表面的力分量。然而，该执行方式需要线缆中的高张力。因此，致动器的功率消耗增加，从而与用以仅产生目标运动所需的致动器相比需要使用更大功率的致动器。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种基于线缆的平面运动机构，该基于线缆的平面运动机构可以抵抗与这种平面垂直的强扰动力和/或与这种平面平行的强扰动力矩，使得与其他现有的基于线缆的平面运动机构相比，该平面机构可以在任何取向上、动态地并且以高精度和高有效负载的情况下正常地工作。