Konzept und Realisierung des Universalmasters

Zusammenfassung

Nach den Spezifikationen des vorausgehenden Kapitels muß der Universalmaster als eine 6-achsige aktive Kinematik konzipiert werden. Um dem Grundgedanken der modularen Bauweise nachzukommen, wird die Gesamtkinematik aufgeteilt in einen Positionier- und in einen Orientierungsteil. Der letztere soll gemäß den Voruntersuchungen als Kardangelenk konzipiert werden, um den Forderung nach ungekoppelter Bewegungsvorgabe nachzukommen. Wichtig dabei ist, daß der Schnittpunkt der Handachsen ungefähr im Mittelpunkt des Handgriffes zu liegen kommt. Bei der Lagerung des inneren und äußeren Kardangelenks (Achse 4 und 6) gibt es prinzipiell 2 Möglichkeiten, eine symmetrische bzw. 2-PunktLagerung oder eine fliegende Lagerung. Die erstere ist gewählt worden zugunsten einer steiferen Handkonstruktion und einer besseren Ausbalancierung der 4. Achse. Der Positionierteil muß die drei Verschiebefreiheitsgrade in x-, y- und z-Richtung bereitstellen. Hierfür ist ein kartesisches Achsensystem gewählt worden, um insbesondere die Baugröße und den Aufwand für die Gewichtskompensation der vertikalen z-Achse klein zu halten sowie einen gleichförmigen Arbeitsraum zur Verfügung zu stellen. Das kinematische Ersatzmodell des somit entstandenen Handsteuergerätes zeigt Bild 8.1.