包括铰接臂的机器人系统
本发明涉及机器人臂的领域，该机器人臂用于在有限的空间中，例如在深的架子或搁架中，物品的表层和架子或位于物品容器上方的表面之间留有很小的空间时，用于抓握和移动物品、操控用于制造任务的工具。
本发明涉及物体的抓取应用，特别地但不限于物流和仓库、或存储架、或用于存储工业部件或码垛/卸垛的架等。
应注意的是，仓库是旨在将产品运送给客户之前进行存储的物流建筑。仓库中实施的主要处理是接收订单、贮存、准备订单、运送和管理库存。通常，本发明涉及以下情况：必须回收产品并将其放置在另一个点，该点的可用空间在高度和宽度上都可能受到非常大的限制或约束，而相反地深度是显著的。
对于物流应用，仓库的进货流一般包括通过货车在货盘上输送货物放在平台上。
操作员从货车上卸下货盘，然后将其存放在架子上待用。出货流包括同种货盘(每个货盘单个参考)或异种货盘，其中聚集了不同类型的参考产品。因此，必须从一般配置在架子下地面上某个地方的使用中的货盘中回收不同的产品，称为“拾取”操作。当托盘为空时，发出重新供应请求，并且操作员操纵叉车以将高处的托盘回收，并将其放置在架子下方的地面上。
本发明更具体地涉及一种组件，该组件包括用于准备订单的工位(也称为“拾取工位”)，特别是但不限于的情况是，该工位形成了一个自动存储系统的一部分，该系统包括一个存储架和一个或多个用于准备订单的工位。
本发明可以应用于所有类型的订单准备，尤其是：
*通过对存储容器中的产品进行取样来准备订单：操作员(或自动机，即机器人)接收物品列表(在纸上，在终端的屏幕上，又或者以声音形式)，该物品列表向它们指示要运送的每个包裹(也称为运送容器)、它们必须收集在运送容器中的每种类型产品的数量，并将它们在待运送的包裹中分组；以及
*通过将装有产品的存储容器码垛来准备订单：操作员(或自动机)接收物品列表(纸上、终端的屏幕上、语音形式、又或者在自动机的情况下以计算机任务的形式)，该物品列表向它们指示每个待运送的货盘(也称为运送容器)、必须收集并在待运送的货盘上卸载的每种类型的存储容器(例如，盒子)的数量。
一般区分两种用于准备订单的工位：移动工位和固定工位。
移动工位实施“人到货”原则，根据该原则，准备人员移动至采样地点，并从那里获取订购的产品数量。
固定工位实施“货到人”原则，根据该原则，每个装有给定类型产品的存储容器(例如，盒子或板)都自动从存储库中取出(在称为托架或梭的转移设备上)并到达必须从每个存储容器获取订购的产品数量的准备人员的前方或附近。
移动工位和固定工位之间的这种区别也适用于码垛的情况：或者移动准备人员前往并寻找在待运送的货盘上待卸载的存储容器，或者将这些存储容器自动带往准备人员(例如，通过自动存储和检索系统)。
本发明也能仅在机器人臂的框架固定到地面时固定工位用于准备订单的情况下使用，就像机器人臂的主框架固定在托架或移动机器人上的移动工位的情况一样。
在本说明书中，电梯是指用于将一个或多个负载(存储或运送容器)带到给定水平并将它/它们放在另一水平的任何系统。
仓库一般由存储物品的成排的架子构成。
地面上的下排架子旨在用于根据管理顺序移走物品。称为“拾取”的操作是手动完成的，或者越来越多地通过使用安装在移动托架上的机器人臂完成。
本发明还涉及其他应用领域，诸如在受限空间中用于制造任务的工具的运动，其中工具的引入和定位不允许在一个方向上的大幅度的运动，而需要垂直于受限方向的平面中的幅度更大的运动。这是例如两个表面之间的干预、例如放置在地面上的车辆底盘的下表面上、两个彼此靠近的板之间的干预，等等。
制造任务是例如喷漆、拧紧、焊接，修整、铆接、机械加工、3d打印(增材制造)、蚀刻、激光切割、电蚀等。
背景技术：
从专利申请wo2018086748的现有技术水平已知一种移动机器人，专利申请wo2018086748描述了一种机器人臂，包括底架和安装在底架上的机器人臂，以及包括用于临时存储货物的货物支承件的物流系统，包括自引导车辆以及对应的移动机器人，该车辆被设计成用于运输货物支承件。
中国专利申请cn106112952a公开了一种旨在用于航空运输期间迅速装载包裹的机器人装载和转移双臂。机器人臂包括包含机械臂、磁盘机构和导轨机构的夹紧模块以及用于转移的传送皮带模块。
现有技术缺陷
现有技术的解决方案具有不同的缺陷。
首先，机器人臂必须能够在通常非常受限的空间中操作：所要抓握的容器或物品的顶部与随后的搁架之间的高度仅为几厘米。该臂还必须能够侧向定位在高度不等的物品堆之间，这限制了侧向关节运动。
此外，串联型机器人臂一般需要在臂的长度上延伸的机动关节。这是由显著的移动设备传送的，涉及坚固且笨重的体系架构。
最后，相对于它们的总移动质量，大多串联式保持臂一般携带相当低的有用负载。由于要运输的负载可能相当显著，有几十公斤，这需要使用强劲而沉重的电机，并导致显著的能源成本。
本发明提供的解决方案
为了克服这些缺陷，根据本发明的最一般意义，本发明涉及一种包括铰接臂的机器人系统，其特征在于，所述铰接臂具有可变形的组件，该组件包括通过平行的枢转轴线连接形成至少一个可变形结构的多个条，所述可变形组件的远侧端支承机械接口，所述系统还包括使两个所述条旋转的两个致动器，所述系统还包括第三致动器，其控制所述可变形组件在平行于所述枢转轴线的方向上的平移运动。
在本专利的意义上，“机械接口”是指由机器人系统移动，提供用于联接工具的器件，该工具诸如待移动物体的夹持或抓持机构、或进行制造操作的工具。
在本专利的意义上，“条”是指长的且刚性的零件，该零件的任何横截面相对于其长度具有低厚度。
可变形组件由可变形四边形组成，其优选为可变形平行四边形，甚至更优选为可变形菱形。
根据独立或组合在一起的实施例的变型，本发明的特征还在于以下特征：
-所述铰接臂具有可变形组件，可变形组件包括通过平行枢转轴线连接以形成至少一个可变形结构的多个条，可变形组件的远侧端支承机械接口，可变形组件的近侧端包括两个近侧条，该近侧条的角定位由两个致动器控制，凭借第三致动器，近侧端可沿平行于枢转轴线的方向平移运动。
-所述可变形组件包括至少两个连续的可变形平行四边形，它们共享公共条；
-所述可变形组件包括两个共享共同条的可变形菱形，该两个可变形的菱形通过中央枢轴连接并且由包括垂直于所述条限定平面的z轴的枢转连接组装的六个条；
-所述可变形组件包括n个可变形菱形的组件，该n个可变形菱形的组件通过中央枢轴连接并共享共同条，并且包括通过轴线z的枢转连接组装的2n+2个条；
-所述近侧条由全部坐落于主框架上的三个致动器控制；
-所述机器人系统包括至少一个中间框架，并且所述近侧条由全部坐落于主框架上的致动器控制；
-通过垂直于所述可变形组件的平面的轴线z的机器人臂的高度通过第一致动器驱动的螺纹杆所致动的板来调节；
-所述第一近侧条由致动器借助轴驱动，并且所述第二近侧条由另外的致动器借助一系列空心轴角度驱动，该空心轴可彼此抵靠自由滑动；
-所述第一近侧条由致动器借助轴驱动，并且所述第二近侧条由另外的致动器借助第二轴和滑动带齿小齿轮或滑动带齿皮带的系统驱动；
-第一致动器固定在主框架上，并且确保对第一中间框架的定向的控制；机动滑动连接放置在第一中间框架上，确保沿轴线z放置支承可变形组件的近侧端的第二中间框架，轴线z垂直于可变形组件限定的平面；第三致动器固定在第二中间框架上或第一中间框架上或主框架上，借助轴控制近侧条的定向，该近侧条相对于第二中间框架保持固定。
-第一致动器固定在主框架上，并确保借助轴控制中间框架的定向，从而确保控制两个近侧条中的一个的定向，第二致动器固定在主框架上或中间框架上，借助轴控制第二近侧条的方向；
-凭借滑动连接和第一致动器，所述可变形组件的近侧条组装在沿z平移控制的中间框架上，所述近侧条的定向由固定在主框架或中间框架上的两个致动器控制；
-凭借滑动连接和第一致动器，所述可变形组件的近侧条组装在平移受控的中间框架上，所述近侧条的定向由固定在主框架或中间框架上的两个致动器控制；
-所述可变形组件由通过枢转连接的条形成，所述可变形组件的近侧关节之间的相对距离通过致动器控制，所述可变形组件的定向在垂直于所述枢转轴线的平面中的定向取决于中间框架由致动器控制的定向；
-所述铰接条具有由通过枢转轴线连接的条形成的可变形组件，所述可变形组件的远侧端支承抓持构件或工具，所述可变形组件的近侧端包括两个条，其旋转近侧轴线平行且不重合，并且其角定位由两个致动器控制；
-机器人臂的远侧端包括电机和沿轴线z并支承抓持器件或工具的枢转连接；
-机器人臂的远侧端包括腕部，该腕部包括至少一个机动关节，并支承机械接口诸如抓持器件或工具；
-机器人臂的远侧端包括电机，该电机允许控制沿轴线z铰接并支承机械接口的附加臂的定向；
-机器人系统包括组装在托架或移动机器人上的主框架；
-机器人系统包括固定在地面上的主框架。
本发明的非限制性实例的详细描述
通过阅读以下说明，参考示出实施方式的非限制性示例的附图，将更好地理解本发明，其中：
-图1代表本发明的第一实施例变型的示意性立体图，
-图2代表本发明的第二变型的示意性俯视图，其包括共享公共条的两个可变形菱形，
-图3代表本发明的第三实施例变型的示意图，其具有用于驱动机器人臂的机构，该机器人臂实现了固定在同一框架上的三个齿轮电机，这两个齿轮电机致动位于同一轴线上的可变形组件，
-图4代表根据本发明的机器人臂的动力学的替代变型的示意图，其中可变形组件的近侧端的关节的轴线不再同轴线，
-图5和6代表根据本发明的机器人臂的驱动机构的第二实施例变型的两个示意图，
-图7代表根据本发明的机器人臂的驱动机构的第三实施例变型的示意图，
-图8代表根据本发明的机器人臂的驱动机构的第四实施例变型的示意图，
-图9代表根据本发明的可变形组件的驱动机构的第五实施例变型的示意图，
-图10代表根据本发明的机器人臂的驱动机构的第六实施例变型的示意图，
-图11代表根据本发明的机器人臂的驱动机构的第七实施例变型的示意图，
-图12代表，当附加臂被附加到远侧端，由齿轮电机控制并在其远侧端支承一个夹持器件或工具时的本发明的动力学示意图，
-图13和图14代表本发明的特别变型的动力学的示意图。
发明背景
根据本发明的机器人操纵器具有3个自由度，其中：
-由可变形的铰接组件形成的臂(100)在平面内的运动，该组件在其远侧端处具有机械接口，诸如工具或夹具(20)，
-特别是沿着与臂(100)垂直的轴线相对于支承件(200)的运动。
根据本发明的机器人操纵器具有提供以下优点的架构：
-它可以消除显著的载荷，
-它消耗很少的能量，特别是当通过不可逆的丝杠/螺母系统提供垂直平移时，保持重物几乎不消耗任何能量，因此，操纵器不需要制动件来确保操纵器的安全性。实际上，该臂实际上特别旨在携带显著的载荷，该载荷跌落会给使用者构成风险，这需要操纵器中根据现有技术的制动件，
-多个条(1至4)中的至少两个(1、2)条，优选所有条，每个条能由通过间隔件连接的两个轮廓的组件组成；这降低了生产成本并优化了材料的使用，
-条(1)的两个轮廓可以在平行于枢转轴线的方向上被另一个条(2)的两个轮廓围绕；这种新的机械设计可以限制扁平可变形机构在其远侧端受到显著垂直载荷时由于弯折力而产生的变形，并且因为由于这种机械设计，每个条的两个支承件之间都获得了显著的空间，因此可以减小近侧端条的枢转连接支承件的长度；因此控制了支撑现象，并且在相等的有用载荷下，每个支承件上的反作用力都比现有技术中低得多；
-u形主框架，其每个侧向分支(直接或间接)拾取平行枢转轴线的力；这样可以确保更好的刚度，从而可以通过获得更高的远侧端精度来移动中间框架或直接移动机械接口，因为在远侧端上具有相等的竖直载荷时，中间框架的变形是由于竖直滑动连接上的弯折力小于根据现有技术的操纵器中的弯折力而导致的，
-主框架，并且至少两个所述致动器配置在所述主框架上；因此改善了操纵器的动态性能；当主框架支承至少两个致动器时，“有用质量”/“运动质量”相比于现有技术更有利；
-与通常的拟人化机器人臂相比，臂(100)端在工作平面中可到达的区域更加显著，
-当臂(100)折叠时，体积减小，
-控制设备简单，可以分析解析反向几何模型。
特别地，由于该设备的工作空间被延伸并且其可以被部署在具有减少的自由空间的区域中以执行拾取和放置任务，该设备对于进行码垛/卸垛操作是非常有利的。
特别是，由于大工作空间、操控性以及低能耗，该臂对于进行需要从移动机器人执行的“拾取和放置”操作非常有利。
根据本发明的该设备还特别适合用于在固定到臂(100)的远侧端的工具的受限空间中的运动，用于在困难的情况下的干预，例如，可用高度低并且需要将工具精确且可重复地定位在大表面上。
由臂(100)支承的工具可以是用于喷漆涂覆的喷嘴，添加剂印刷头或机械加工或组装工具。
简化示例
图1代表本发明的动力学的示意图，其中动臂形(pantograph-shaped)的铰接臂(100)受限于可变形的四边形。
该动臂(pantograph)由四个刚体或“条”(1至4)组成，这些条通过垂直于动臂限定的平面的枢转关节(10至13)连接，以形成可变形的扁平四边形。
在本说明书中，“动臂”是指限定一系列可变形扁平四边形的条的铰接组件或通过垂直于所述平面的轴线的枢转连接组装的连续共面可变形四边形组件。在后一种情况下，两个连续的四边形具有共同的峰，并且共享相对于该共同的峰枢转的两个共同的条。
“近侧”是指臂(100)最靠近支承件(200)的部分，而“远侧”或“末端”是指其动作受到控制的机械接口(20)所位于的最远部分。
三个枢转关节(11至13)是被动的，并且枢转关节(10)是机动的，并且集成了各自独立控制每个近侧条(1、2)的角运动的两个致动器。可变形四边形的近侧端沿垂直于该平面的轴线(7)平移，从而允许可变形四边形的远侧端沿轴线z在高度上定位。臂(100)在其远侧端具有抓握器件(20)，例如吸盘或工具。
两个近侧条(1、2)由致动器独立旋转。在本说明书中，“致动器”是指确保运动的设备，该运动通常在角度上小于360°，由电线或射频传输的电信号控制。
以非限制性的方式，对于本专利来说，旋转或线性电动机将被认为是致动器，特别是电磁、液压、气动、压电类型、电磁致动器、齿轮电机。
当四边形形成菱形时，并且当两个条(1、2)在相对方向上移动相同角度时，远侧端(20)在连接轴线(10)和轴线(12)的交点的直线轨迹上移动，具有水平平面，该水平平面使得可以将夹持器件(20)定位在待夹持的物品上方。
当近侧条(1)的移动角度不同于另一近侧条(2)的移动角度时，远侧端(20)根据具有侧向分量的弯曲运动而移动。
因此，可以通过在减小的空间内和低的高度处调节近侧条(1、2)的角度来用抓持器件或工具扫描工作表面。
图2代表本发明的动力学的示意图，其中动臂包括两个相邻的可变形四边形(110、120)，在这种情况下为菱形，它们通过轴线z的中央枢轴(12)连接。动力链由通过轴线z的枢转连接组装的六个条(1至6)组成；条(1、2、5、6)具有相同的长度l；两个可变形四边形(110、120)共同的条(3和4)的长度为2l。
组件根据两个同样的菱形变形，变形是通过条(1)和(2)相对于主框架的纵向轴线x形成的角度θ1和θ2的机械控制来控制的。
当然，动臂的四边形单元的数量可以增加。
在扁平机构的替代版本中，动臂动力链的折叠可通过将轴线(7)上的旋转机构与插入动臂动力链精心挑选的任意两点之间的平移机构相关联来实现，例如通过控制由电机机构和丝杠和丝杠/螺母系统获得的枢轴(11、13)之间的距离。甚至可以移除两个近侧条(1和2)，这将在后续变型中进行详细说明。
本发明的操作
机器人操纵器臂由动力链和控制系统组成。
动力链确保两个功能：
1)根据平移参考xyz的空间的3个自由度来定位机械接口；
2)当将支承该机械接口的机动腕部附加到动力链的末端时，在物体的旋转中根据空间的3个自由度来定向机械接口。
机械接口是指工具、腕部、抓握器或效应器。
使用以下原理获得第一个功能：
a)扁平动臂类型机构沿轴线z的平移，允许将动力链的远侧端定位在z中；
b)凭借控制两个第一条1和2的旋转以及由其最简单版本中的4个条、其通常版本中的6个条和更发达版本中的2n个条组成的动力链，扁平动臂类型机构允许在平面xy上定位。
实施例变型
图3代表一个实施例变型，其中两个条(1、2)由定位于同一框架(25)上的两个电机(29、32)控制。该框架(25)被称为主框架或固定框架。它可以固定在地面上，也可以固定在托架或移动机器人上。
凭借丝杠/螺母机构，通过由第一齿轮电机(28)驱动的螺杆(27)致动的板(26)来调节臂(100)的高度。由于板(26)在轴(30)上自由滑动并且受到螺杆(27)的约束，因此其在平面xy上的定向是恒定的并且提供了纵向轴线。
第一条(1)由第二齿轮电机(29)借助轴(30)驱动。在所描述的示例中，该轴(30)与第一条(1)成一体，以驱动其相对于附连到框架(25)的参考点的角运动。由于机械连接通过狭缝或销/槽设备受到约束，或者由于轴(30)或任何其他等效设备使用非圆形横截面，因此臂(100)的支承件可以通过滑动连接(30)沿轴(30)滑动。轴(30)延伸到确保板(26)端部的定位的带狭缝的凸缘(40)，支承可自由滑动在该轴(30)上的第二条(2)和一组空心轴(41至42)。
第二条(2)通过第三齿轮电机(32)借助第二轴(31)角度驱动。该第二轴(31)与条(2)成一体旋转，凭借在由抵接系统限制的最大轴向关节的限制内在它们之间自由地轴向滑动的一系列空心轴(40至42)，所述空心轴的相对旋转通过销/槽系统、狭缝、非圆形横截面的使用或其他等效设备来防止，从而允许平移而不旋转。最后的空心轴(42)通过丝杠或其他等效的机械设备固定在第二条(2)上。计算不同空心轴的累积轴向关节的总和，以使末端(20)可以根据所需距离在竖直轴线上移动。
具有两个非同轴近侧旋转轴线的实施例变型
图4代表根据本发明的机器人臂的动力学的替代变型的示意图，其中扁平机构的近侧致动轴线不再同轴。
齿轮电机(29)使轴(17)旋转。条(1)与为带狭缝或带槽轴的轴(17)成一体旋转。
齿轮电机(32)使轴(18)旋转。条(2)与为带狭缝或带槽轴的轴(18)成一体旋转。
齿轮电机(28)借助例如丝杠/螺母系统的方式使轴(7)旋转，从而使板(26)竖直运动。板(26)可以相对于轴(17)和(18)自由地平移滑动，而不受相对于这两个轴的旋转的约束。在该变型中，简化了机械实施方式，并且不需要空心轴的组件。然而，更难以获得将机器人的关节坐标θ1、θ2、z与操作坐标x、y、z连结起来的正向和反向几何模型，并且相对于第一变型而言工作空间减小了。
包括在臂之一上借助带齿小齿轮的扭矩传递的实施例变型
图5和图6代表根据本发明的机器人臂的驱动机构的第二实施例变型的两个示意图，包括固定在同一框架(25)上的三个齿轮电机(28、29、32)。凭借齿轮电机(28)致动丝杠/螺母系统，中间框架(23)沿z平移驱动。该中间框架(23)也被称为移动框架。致动动臂的近侧条(1、2)的两个齿轮电机(29)和(32)坐落于两个不同的轴线上，动臂的两个主动枢转连接凭借提出的小齿轮系统(33、34)保持同轴。近侧条(1)由齿轮电机(32)借助带狭缝的轴(31)控制，而近侧条(2)由齿轮电机(29)借助带狭缝的轴(30)和两个带齿小齿轮(33，34)控制。近侧条(2)在轴线(31)上自由平移和旋转滑动。带齿小齿轮(34)沿带狭缝的轴(30)自由平移滑动，同时相对于该轴的旋转受到约束。带齿小齿轮(33)沿带狭缝的轴(31)自由平移滑动，且相对于该轴的旋转不受约束；小齿轮(33)通过丝杠类型或等效类型的机械固定与近侧条(2)成一体。间隔件(21)将小齿轮(34)的定位约束在小齿轮(33)允许齿永久接触的相同高度。中间框架(23)在轴(30)和(31)上自由地平移和旋转滑动；其内部宽度确保了机械元件(臂、小齿轮、间隔件等)放置的连贯性。由齿轮电机(28)控制的螺纹轴(27)可以通过丝杠/螺母系统确保板的竖直运动。
图7代表根据本发明的机器人臂的驱动机构的第三实施例变型的示意图，其中凭借滑动连接和与固定框架(25)成一体的线性电机(24)，沿z驱动动臂的中间框架(23)平移移动。
条(1)由齿轮电机(32)借助带狭缝的轴(31)控制，而条(2)由齿轮电机(29)借助带狭缝的轴(30)和两个带齿小齿轮(33，34)控制。
包括从固定框架旋转受控的中间框架的变型
图8代表根据本发明的机器人臂的驱动机构的第四实施例变型的示意图，其中中间框架(35)可旋转地移动，并且致动坐落于主框架(25)上动臂的两个齿轮电机(29)和(32)旋转。
齿轮电机(28)与中间框架(35)成一体，并允许通过其相关联的螺纹轴(27)，凭借条(2)和螺纹轴(27)之间的丝杠/螺母系统，来控制条(1)和(2)的组件沿z的定位。轴(27)和(30)允许阻止条(2)相对于中间框架(35)的旋转，条(2)的定向因此由于轴(30)和(31)是同轴的而由齿轮电机(32)控制。然而，在某些变型中，轴(30)和(31)能不是同轴的，但是它们的轴线保持平行。
齿轮电机(32)固定在固定框架(25)上，并凭借将其输出轴(31)固牢到框架(35)而确保对中间框架(35)的朝向进行控制。
与固定框架(25)成一体的齿轮电机(29)使得可以借助带狭缝或带槽的轴(30)来控制条(1)的绝对定向。在某些变型中，该齿轮电机(29)可以与中间框架(35)成为一体，从而允许控制条(1)相对于条(2)的相对定向。
图9具有根据本发明的机器人臂的驱动机构的第五实施例变型的示意图。
第一致动器(32)控制相对于主框架(25)沿轴线z枢转的第一中间框架(35)的定向。该第一中间框架(35)旋转移动，移除第二框架(23)。该第二框架(23)通过借助于线性电动机(24)的滑动连接而相对于第一中间框架(35)平移地运动。它移除了齿轮电机(29)，该齿轮电机允许控制动臂的两个近侧条(1、2)的相对定向。
固定在框架(23)上的齿轮电机(29)使得凭借与近侧条(1)成一体的轴(30)，近侧条(2)相对于框架(23)固定，可以控制条(1)相对于条(2)的相对定向。齿轮电机(32)借助轴(31)控制中间框架(35)的旋转。中间框架(23)的平移运动也可以根据与图8相同的原理通过丝杠/螺母系统、轴(27)和齿轮电机(28)进行控制。
根据第五变型的实施例的变型(未示出)，提供了一种实施例仅就其与所述变型的不同之处进行描述，其中第二致动器(29)固定在第一中间框架(35)上或固定在主框架(25)上。
从安全的角度出发，在前述变型中提出的螺杆/螺母系统一般是令人感兴趣的，由于螺杆/螺母系统的不可逆性，它避免了在不再向电机提供能量的情况下必须实施机械制动。必须谨慎考虑这种可能性，因为该臂旨在移除显著的负载，如果这些负载掉落，会对用户、或待移动的产品、或机械系统本身构成风险。
然而，可以实施另一种滚珠丝杠类型的平移系统或滑动连接上的线性电动机来管理臂沿z的平移。
该操纵器机器人的首选安装方向是方向z对应于竖直轴线。
因此在重负载的运动处于水平运动期间，不需要齿轮电机(28)，并且齿轮电机(29、32)相对于由执行相同轨迹的拟人类型机器人支承的转矩仅支承低的转矩。能耗大大降低。
机械结构设计用于支承在拾取/放置大质量物体期间产生的显著的静态和动态力。
条(1、2)的横截面的惯性矩被计算以便能够支承显著的载荷，特别是臂的几何形状，诸如图9中示意性描述的允许设置最佳的尺寸。条(1、2)的这种结构使用标准部件形成，例如由通过间隔件周期性连接的两个轮廓，并且使得可以通过组件获得对整个机构的弯折和扭转的高抵抗力。
包括相对于固定框架平移受控的中间框架实施例变型
图10代表根据本发明的机器人臂的驱动机构的第六实施例变型的示意图。
动臂(1、2)的近侧条从中间框架(23)铰接。
凭借滑动连接(36)和丝杠/螺母类型驱动器，沿z驱动动臂的中间框架(23)平移运动，固定在主框架(25)上的齿轮电机(32)允许借助带狭缝的轴(31)控制动臂的第一近侧条(1)，而嵌入在中间框架(23)上的第二齿轮电机(29)使得可以凭借齿轮(33)和(34)的系统，借助轴(30)控制动臂的第二条(2)。
由齿轮电机(28)驱动的螺纹轴(27)通过丝杠/螺母系统确保沿着框架(23)的z的平移引导。
带齿小齿轮系统(33)和(34)可以用等效的皮带、缺口皮带或其他类型的系统代替，这些系统旨于在两个非同轴的轴之间传递旋转运动。根据第六变型的实施例的变型(未示出)，提供了一种实施例仅就其与所述变型的不同之处进行描述，其中第二致动器(29)固定在主框架(25)上。
图11代表根据本发明的机器人臂的驱动机构的第七实施例变型的示意图，其中沿z驱动动臂的中间框架(23)凭借滑动连接和丝杠/螺母类型驱动经由螺纹轴(27)和齿轮电机(28)平移运动。凭借轴线为同轴的带狭缝的轴(30)和(31)，固定在中间框架(23)上的两个齿轮电机(29、32)允许控制动臂的两个近侧臂的定向。
齿轮电机(29)凭借带狭缝的轴(30)控制条(1)的定向，而齿轮电机(32)凭借带狭缝的轴(31)控制条(2)的定向。条(1)相对于轴(31)自由旋转运动，而条(2)相对于轴(30)自由旋转运动。
齿轮电机的输出轴也可以不是同轴的，并且旋转运动的传递可以借助带齿小齿轮系统或等效系统获得。
在该变型中，可以认为驱动中间框架的滑动连接是在不同于z的方向上产生的，例如平行于动臂平面的方向。竖直移动性也可以附加到远侧端。
在拥挤的环境中进行作业的机器人臂使用
图12代表，当附加臂(51)被附加到远侧端，由齿轮电机(50)控制并在其远侧端支承一个夹持器件或工具(20)时的本发明的动力学示意图。
在这种情况下，较后部段的旋转使得可以在高度和宽度都非常狭窄且受约束的空间中工作。
在将夹具或工具直接固定在齿轮电机(50)上的情况下，终端(或固定在端部或工具上的夹具所夹持的物体)可能会发生在文献中称为
由于scara操纵器是最早提供类似运动的操纵器之一，因此经常提到scara类型的运动。如今，工业界使用了许多机器人操纵器，其中一些具有平行的动力学架构，其应用范围从电子产品的制造工业到食品转化和包装工业。
该版本使得可以拥有一种操纵器机器人，该机器人可以进行拾取/放置、码垛/卸垛任务，其效率要比市场上的scara机器人更高。
还可以在远侧端(20)处附加三个机动机械连接用作腕部。在这种情况下，操纵器臂可以通过控制xyz中的三个自由度和定向上的三个自由度来放置物体。
其他实施例变型
另一实施例变型涉及一种机构，该机构与前述变型的区别在于，移除了两个第一近侧条并且通过控制其余动力链的两个点之间的距离来控制动臂的打开。
图13和14代表本发明的动力学的示意图。
动臂从两个近侧条(1、2)处截断。控制截断的动臂的两个近侧峰之间的距离的致动器可以控制其打开。
齿轮电机(32)能够通过轴(31)控制第一中间框架(35)的朝向。
滑动连接和线性电机(24)允许控制第二中间框架(23)在z上的平移。
条(3)的被动枢转关节(13)铰接在固定在螺母(52)上的轴(57)和(58)上，该螺母(52)被第一轴(59)和由具有向右螺纹的螺纹轴(55)组成的第二机械组件、带齿的小齿轮(54)和具有向左螺纹的螺纹轴(56)平移地约束。螺母(52)在轴(59)上自由滑动，具有内螺纹，允许与螺纹轴(55)进行丝杠/螺母类型连接。
相同的原理调节条(4)在螺母(53)上的被动连接(11)的关节。
与框架(23)成一体的齿轮电机(29)可以凭借带齿小齿轮(60、54)控制机械组件(54至56)的旋转。带齿小齿轮(54)只能旋转运动并将该旋转运动传递到两个螺纹轴(55)和(56)、条(3)和(4)的关节(11)和(13)，由于两个螺纹轴(55)和(56)的倒转螺纹，它们将以相同的长度接近或远离地运动。
轴(31)的轴线在一个点上穿过小齿轮(54)，该点构成由关节(11至13)的突出部形成的等腰三角形的底的中间，标记为b。
方向x和直线(ba’)之间的角度由齿轮电机(32)的旋转控制，而距离ba’由齿轮电机(29)的旋转控制。
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