追溯到沿着多个自由度在基础或基础平台或固定平台与工作平台 或者说活动平台或最终平台之间足够精确和快速运动的问题的所有最 终的细节问题，早就通过所谓的“串联运动机构”得以解决。在此，在 大多但是不必一定(例如悬挂轨道)空间固定地设置在一个惯性系统 中的基础平台上，一个机构沿着一个自由度运动，在这个机构上，另 一机构绕另一自由度等根据所需自由度的数量和按照多个机构到达最 终平台直到结束，它例如在机床的情况下具有所期望的工具，在输送 机构的情况下具有输送物等。这种串联运动机构已经证实是非常可靠 的，尤其因为能够使相互串联的自由度“正交”，即，沿着一个自由度 的运动只在其方向上影响最终平台的位置，但是相对于所有其它方向 的位置保持恒定。由此能够对于运动实现简单且明确的控制和调节机 构。
但其缺陷是，所有误差在所有相应出现的方向上的叠加、不同中 间平台的待运动的沉重的静质量以及必需设置专门构成的用于各个自 由度的部件。在此只想象一个铣床，其中刀架沿着导轨通过一个丝杠 移动，由此使一个溜板在刀架上通过适合的调整装置正交于丝杠轴线 移动等。
由轮胎测试机(按照其发明者称为所谓的Gough平台)和在用于 驾驶舱(其作为驾驶员座舱)运动的飞行模拟器(按照其发明者称为 Stewart平台)中，早就已知这个基本问题的其它解决方案。这些可选 择的运动机构称为“并联运动机构”，因为为了使最终平台有针对性的 运动，必需并联(实际同步)地操纵沿着所有轴线的所有驱动装置， 并且因为一般也是所有的。为此并联运动学的问题已经基本显示出来， 它对于活动平台的所期望的运动要求高的控制和调节费用(因此也包 括计算费用)。
对于控制没有完善的答案并因此必需迭代计算，因此计算费用特 别高。这一点尤其对于活动平台的长位移、也可能是角度或长度，还 导致大大超线性地增加的计算工作的问题和不(易于)识别的答案分 支的问题。这种分支可能导致，误操作促动器(促动器，大多是杆、 也可能是绳索或类似部件，其长度是可变的或者其作为固定平台上的 铰接点的底点是活动的，(但是由US5,966,991A也已知一种旋转的并 联运动机构)，并且可能导致杆碰撞。
规定每个促动器只能确定一个自由度，但是不应有损其它五个自 由度，由此规定可易于认识到，这个任务对于每个驱动装置都需要极 其耗费的、高精度的且因此昂贵的轴承。
为此要明确下列问题：
对于在固定的与活动的平台之间具有所有六个自由度的装置需要 六个杆，其中每个杆必需在五个自由度中是自由的，因此要尽可能准 确并因此预紧地实现三十个运动方向，例如每个杆具有两个万向接头 和一个轴向径向轴承或者每个杆具有一个万向接头和一个球节。因此 伴随而来的是并联运动机构的校准问题，对此可以理解为：要考虑在 用于控制各个杆的运动的计算模型中的机械误差。在Kenneth J. Waldrom和Gary L.Kinzel的著作《机械的运动学、动力学和设计》 中，致力于几个空间的校准问题。在第419页也示出正交的3-2-1运 动机构，其中六个设计成杆的促动器分别平行于迪耳卡坐标系的轴线， 其中三个杆支承在活动平台的一个点上，另外两个杆支承在活动平台 的另一点上，而仅最后一个杆本身单独支承。这种结构对于特别小的 运动由于以下方法而被视为是有利的，在该方法中，在计算一个杆的 长度可变的结果时所有其它杆的位置和长度被视为保持恒定，由此使 运动方程去耦。这一点只适用于这种微小的变化，如它们在实践中不 出现。
其它在理论上涉及校准的著作是按照这个申请的优先权在2004 年11月公开的研究：“新型6自由度绳索操纵并联机械手结构”，它解 决悬挂在六个绳索上的活动平台的实际位置与相应的计算位置由于不 同的公差和误差造成的偏差问题。运动机构本身总是一个悬挂的 Stuart平台。
由Federrico Thjomas，Erika Ottaviano，Liuis Ros和Marco Ceccarelli撰写的另一文献：“Coodinate-free formulation of a 3-2-1 wire-based tracking device”，仅仅研究悬挂平台的位置确定问题，其 中讲述了一个3-2-1运动机构与一个2-2-2运动机构的比较。在此仅仅 解释不同的奇(异)点及公差的作用和其数学处理。但是必需把握， 确认(第2页，间隙重叠)，可以以封闭的形式确定这种3-2-1运动机 构的运动方程并且导致八个答案，这对于具有六个自由度的直接运动 装置是最少的答案数量
这个公开文献由于其理论特点没有任何对实际实施的说明并且也 没有对可能转换成对于这种运动机构没有大价值的杆式运动机构的说 明。通过这个工作实际上也只能在理论上涉及不同的问题，因此这个 缺陷是不不足的，而且是系统一致的。
由与上述文献的相同作者撰写的文章“Uncertainty model and singularities of 3-2-1 wire-based tracking systems”仅仅涉及所存在的 可能导致奇点的问题，当不能准确地已知确定的绳索长度并出现不同 角位时。因此这个文献对于实际的并联运动机构是不重要的。
源自本申请人的DE10257108A涉及一种用于汽车车身或类似 部件的具有支承机架的起重机小车，其中在起重机小车与支承机架之 间的连接通过两个锯齿形设置的框架实现，它们可以围绕两个水平的、 相互平行的轴线偏转。通过绳索一方面确定下轴线与起重机小车的位 置，另一方面确定支承机架相对于该轴线的位置。如果将这种结构解 释为具有两个自由度的并联运动机构，则它是由绳索运动机构和旋转 的并联运动机构组成的最有意义的两性理论，但是与具有长度可变的 促动器的并联运动机构没有任何关系。
在时间上间隔地发布并且以异议方法有效的EP1106563A公开 了一种具有至少一个倾斜于垂直固定绳索延伸的稳定绳索的绳索运动 机构。在此，绳索的铰接点按照设计上的观点选择：滚子位置需求、 卷扬机和电动机等并且不按照运动学原理。
同样源自本申请人的DE10100377A涉及一种用于汽车车身喷 漆设备的浸液机械手。这个浸液机械手以铰接四边形的形式构成，其 中在车上构成基座而在要被喷漆的汽车上构成连杆，两个曲柄具有相 同的长度，因此能够使铰接四边形按照铰接平行四边形的形式运动。 这一点对于在行驶方向上看位于后面的曲柄是显然的，为此在两个曲 柄中的一个曲柄上使端部本身可以相对于曲柄的其余部分自由旋转， 由此能够实现车身的不同倾斜位置。与操纵后面的曲柄相结合能够实 现完整的运动顺序，但是所有的这些运动仅仅涉及所谓的平面运动机 构。
如果要视这个装置为并联运动机构，则是一个纯粹旋转的并联运 动机构，为此通过后面曲柄的细分还强制出现一个串联运动机构。
同样源自本申请人的DE10103837A，如上述文献所述的那样， 涉及一种用于汽车车身的喷漆装置和一种仅仅平面的运动机构。作为 实际上可以视为一种并联运动机构的特殊性是，汽车重心围绕输送车 的可旋转性与汽车围绕横轴的旋转相结合的形式。
这个旋转一方面通过曲柄实现，另一方面通过铰接平行四边形实 现，它起到使车身围绕曲柄端部旋转的作用，在端部上固定曲柄。由 此可以将这个运动机构视为一种旋转的并联运动机构的类型，但是如 果以这种观察方式考虑到由于下列原因不存在固定平台，则很快地进 入严重的概念难题：位于输送车的一侧上的并且实际上要形成固定平 台的平行四边形的端部同样相对于实际固定的由旋转臂底点构成的平 台运动。在这里也在部分的并联运动机构范围里出现一个串联的运动 机构区段。
WO03/004223A是一个范围广泛的册子，其内容通过参考而并入 本申请的内容，它涉及一种完全特别的装置，即一个中心对称的、并 联的杆式运动机构，它通过底点移动进行操纵。附加地所示实施例具 有一个在活动平台上用于工具平台的旋转机构，这个串联构成的旋转 机构通过一个旋转杆和一个电机经由相应的离合器操纵。也探讨了使 用运动学上一致的系统并且与长度可变的促动器的组合使用底点机构 的可能性。这个装置的结构如下：在固定平台上中心对称地设有用于 底点移动的六个垂直导轨。三个杆较长地构成，三个杆较短地构成， 较短的杆嵌接在活动平台的位于“较低”的部位并且相对于较长的杆错 开60°。
由此实现一种基本上沿着中心轴线可移动的活动平台，这也通过 这个文献的图4证明。这个附图示出上述构型设置在一个Stuart平台 上，以使它可动地构成，因此两个并联运动机构串联的耦联。但是对 于这个实施例以有利的方式使一个并联运动机构的运动根本不用于使 另一并联运动机构的运动，即，第二并联运动机构的整个运动本身在 中间平台上实现，因此在这里实际上只出现一个聚集而没有组合。
WO03/059581A，其内容通过参考并入本申请的内容，涉及一种 独创的运动机构，它以底点移动为基础进行工作，其中设有不同的力 多边形或力剪刀。关于力多边形可以理解为两个作用于一个公共的点 上的杆或促动器，关于力剪刀或简称剪刀可以理解为具有至少一个促 动器的力多边形。但是在这个文献中力多边形或剪刀不在活动的平台 上具有其双铰链，而是在促使底点移动的促动器上。这些促动器基本 上旋转地工作，因此最终通过底点移动的特殊构成而再将一个串联的 单元加入到运动机构里面。这一点也由图2和3的比较中得出，因为 图3几乎完全类似于上述WO03/004223示出底点移动。
由这个文献对于较大负荷的运动或者说较大作用力的传递没有给 出任何示例，因为在运动的底点与执行这个底点运动促动器之间，还 更加是在负责底点移动的杠杆与其固定杆之间的作用力旁通，是特别 不利的。对于较大的工作范围也不使用这个装置，因为其相对位置需 求(位置需求/工作体积的比例)是非常大的。
Illian Bonev在“The Parallel Mechanisms Information Center”的 网页http://www.parallemic.org上的文章“The True Origins of Parallel Robots”中给出关于并联运动装置的历史发展和基础包括最 重要的专利报告的突出概况。
在实践中现实的并联运动装置的所有上述问题和无法达到的原因 可能在于，尽管上述的和公知的优点，带有并联运动机构的机床的第 一原型在1994年在芝加哥IMTS上才展出。
在进一步研究时也发现，并联运动机构受到只允许微小的旋转角 的问题的影响，因为否则各杆相互干扰，并且在两个平台之间存在位 置，对于这些位置，并联运动机构占据一个对应于107、108异点的位 置，由该位置并联运动机构不再能够由自身释放。也要指出按照现有 技术的并联运动机构的相对较大的位置需求，在2003年完成研制并生 产的机床还需要具有0.6×0.6×0.6m的工作空间和3.5×3.5×3.5m的体 积。
尽管这些缺陷，并联运动机构仍然越来越多地在许多应用领域使 用，尤其是当要移动的位置或者说要行驶的路程要求高的动态运动和 高的重复精度的时候，并且尤其特殊的是，当这些要求伴随结构高刚 性要求的时候。在此，可运负荷与自重的突出比例为直到2∶1，而串 联运动机构只能达到1∶20，由此导致明显节省能源，更加希望使用并 联运动机构。
为此还有，并联运动机构的各个部件只具有更低的机械复杂性， 并且在许多情况下对于所有或至少多个要被覆盖的自由度，可以使用 一致的构件，因此并联运动机构的结构本身是简单且经济的。
关于这种简单的和模块化的结构、但也对于其它上述的特性，请 参阅所谓的DELTA机械手、Hexapod和IRB 940 Tricept。
由EP1095549B，对应于DE19951840A，已知一种具有当时 就早已知的Hexapod的运动学上完全一致的结构，但它被授予专利： 它涉及一种用于牵引车的三点悬挂装置，其可以通过六个在其长度上 可以调节的杆在六个自由度上相对于牵引车运动。在该说明书的术语 汇编的意义中，牵引车对应于固定平台而悬挂装置对应于活动平台。
由共同申请引出的US6,671,975B和US6,769,194B已知，在具 有几毫米或更小的运动范围、但为此高行驶精度的107、108微机械手 上使用并联运动机构。该装置基于Hexapod并通过使用压电元件改善 杆长度可变的精度。
由实践中已知一种特殊类型的不属于并联运动机构、但是由其继 续研制而要提出的运动机构，在本说明书的图94中示出并且还在下面 详细地处理：它涉及一种具有一个围绕垂直轴线可旋转的“固定平台” 的机械手。在这个固定平台上围绕水平轴线通过电机可旋转地设置一 个基本在垂直位置与几乎水平位置之间可偏转的支承臂，在其自由端 上围绕一个平行于所述水平轴线的轴线可偏转地装配一个刀夹。对于 这种结构例如KUKA的普通机械手，在臂与刀夹之间设有一个确定角 位的伺服电机。
对于在本说明书中借助于图95详细解释的类似的已知的ABB机 械手，为了避免伺服电机的重量布置在活动的刀夹上，伺服电机设置 在臂的下端部上并且经由径向末端操纵一个调整臂，它平行于支承臂 延伸并且铰接地作用在刀夹的适合位置上。由此可以将调整臂和支承 臂视为杆而刀夹视为活动的平台，但是通过杆的纯粹转矩负荷实现运 动和定位(那么还导致自身的负荷作为压力或者说弯曲负荷)，由此在 这里尽管杆和其布置形式，与在上述的US5,966,991A中所述类似地 出现一个旋转的并联运动机构(如果确实如此是一个并联运动机构)。

由现有技术提出本发明的目的是，创造一种用于开头所述应用领 域的并联运动机构，它以促动器的组合(通过底点移动起作用的恒定 长度的杆或长度可变的杆，也可能是长度可变的绳索或其它牵引机构) 和被动杆为基础，在此尤其要避免或至少明显减少复杂的控制和存储 的问题。
按照本发明这一点由此实现，在运动链中至少在一个位置上，三 个杆直接或间接地作用或者说终止在一个点、一个所谓的三重点或者 说假三重点上。由此限定线性自由度，得出控制的数学答案，由此与 按照现有技术的开放式答案相比更加简化，大多以系数1000简化，并 且例如可以通过角度函数表达。这一点也能够以简单的方式实现运动 的“预控制”。此外，使运动链的运动过程也变得更加清晰并且可以无 需复杂分析地评价各个构件碰撞和出现奇点的问题。
直接或间接地已经选择图例，因为对于实际的技术实施是完全足 够的，如果三个杆中一个(或两个)杆快要作用在另两个杆的端部上 或者所有三个杆直接相互接近地铰接在平台上或者如果出现作用点布 置方法的其它组合。
由此尽管在一个杆中感应弯矩，但是简化轴承的实际结构并且明 显加大其可能的旋转角，不会有损本发明的计算工作或基础的简化， 即限定线性自由度。对于三重点，可以根据适合地限定的力多边形的 运动或者以与第三杆在二重点附近的作用点的组合地构成一个实时的 二重点或者与两个在其附近作用在第一杆上的杆构成一个简单的作用 点。在特殊情况下也可以使两个或所有三个杆最接近地作用在活动的 平台上，那么尽管不能完全放弃迭代的计算，但是这只涉及小的角度/ 位移，并且比现有技术简化和快速多个数量级。
当这个直接的结构对于三重点在固定平台范围中使用时，由此部 分地失去数学上的优点，因为这样连接的杆的底点的位置随着底点铰 接在其上的杆的位置而变化。但是完全保留机械上的优点、尤其是涉 及轴承的优点。必要时可以按照得出的答案对于三重点进行精确的最 终位置的迭代计算，但是这一点仅仅涉及短路径并因此可无需高费用 地并且在任何情况下没有上述问题地迭代实现。由于机械的原因优选 的是，承受弯曲负荷的杆是应该是这个杆，它按照所基于问题的分析 证明是整个运动装置、经常简称为“运动机构”的承受最小负荷的杆。
本发明的有利改进方案是，使用所谓的超限定或者说重复确定的 运动机构。由此增加装置的刚性，可以更轻并因此更小刚性地构造活 动的平台，这经常是有利的，因为它通过重复确定的固定而被稳定并 且因为这一点至少在一定的范围内是必需，以补偿重复确定过程的公 差并由此防止损坏轴承或促动器(驱动装置、减速器和在其整体中的 执行机构)。
本发明的另一有利方案是，它与上述实施例并不矛盾，通过用于 各个杆的不允许各向运动的轴承(万向接头代替球面轴承)，“节省” 杆并为此容忍弯曲负荷。这种附加的机械负荷对于许多应用领域，其 中没有出现大的作用力，例如在导引用于切割材料的激光头时，易于 控制并进一步减少费用和位置需求。
本发明的另一扩展结构是，在确定三个集中于三重点的杆以后， 按照特殊的系统要求布置并选择另外三个所需的杆。在这里特别有利 的是，设有其它的矢量副或者说力多边形(两个杆，它们作用在一个 点)和一个独立杆。由此进一步减小用于控制运动必需的数学费用并 且在机械方面能够使这种布置用于同步运动部件、导轨等。
在下面的描述和权利要求中，为了改善可读性总是谈及“三重点”， 除非是专门描述作用于该点附近的方案，所谓的“假三重点”，或者当 在三重点与假三重点之间的差别具有值得提及的作用时。
在许多情况下可以通过牵引机构如绳索、链条、带等替换单个或 多个杆和/或促动器，这一点不改变本发明本身。在大量应用情况中， 单个或多个促动器是否作为长度可变的杆使用或者是否作为恒定长 度、但是具有底点移动(由于增加的数学费用，极少顶点移动)的杆 使用，这是不重要的。在并联运动机构领域的专业人员可以以本发明 的知识容易地实现相应的选择，因此在本说明书和权利要求中不再详 细述及。

下面借助于附图详细描述本发明。附图中：
图1-7简示出本发明的不同基本结构，
图8示出三重点，
图9示出图8的三重点细节的放大图，
图10以对应于图8视图的视图示出假三重点的方案，
图11示出图10的细节，
图12-24示出按照本发明的升降台方案，
图25-32示出按照本发明的悬挂轨道方案，
图33-38示出升降机械手的第一方案，
图39-42示出升降机械手的第二方案，
图43-49以第一运行模式示出具有弯臂的运动机构，
图50-53以第二运行模式示出上述的运动机构，
图54-64示出具有弯臂的运动机构的第一改进方案，
图65-68示出具有弯臂的运动机构的第二改进方案，
图69-71示出具有弯臂的运动机构的第三改进方案，
图72-79示出具有弯臂的两级运动机构的第一方案，
图80-90示出具有弯臂的两级运动机构的第二方案，
图91示出具有特殊构成的活动平台的第一方案，
图92示出具有特殊构成的活动平台的第二方案，
图93示出具有特殊构成的活动平台的第三方案，
图94-95示出按照现有技术的机械手，
图96-97示出按照本发明的第一机械手，
图98-99示出第一机械手的第一扩展结构，
图100示出第一机械手的第二扩展结构，
图101示出两种扩展结构的组合，
图102-105示出第二机械手的第一方案，
图106-108示出第二机械手的第二方案，
图109-112示出一种特殊的扭转刚性的运动机构，
图113-117示出扭转刚性的运动机构的第一扩展结构，
图118-122示出扭转刚性的运动机构的第二扩展结构，
图123-127示出上述两种扩展结构的组合，
图128-132示出一种特殊的扭转刚性的运动机构的第一扩展结 构，以及
图133-137示出上述扩展结构的改进方案。

在图1中示出按照本发明的并联运动机构的纯示意图，它在其整 体上以1表示。如上所述，这种运动机构使一个固定平台2与一个活 动平台3连接，其中与串联运动机构不同，未设有中间平台。“固定平 台”的名称并不一定意味着这个平台在一个惯性系统中静止，通过这个 名称只是要区别，从哪个平台起在所观察的系统内部进行运动。
以这种方式能够实现，在并联运动机构中，整个运动机构由封闭 的链组成，即，存在不同的封闭的杆件系统，它们在一个路径上从一 个平台到另一平台并且在另一路径上再从该另一平台返回到所述一个 平台。这一点只要联想车床的工具导向，对于串联运动机构是完全排 除的，并且也是并联运动机构更高刚性但是也更复杂的运动数学的原 因。按照本发明现在不放弃并联运动机构的优点地由此快速降低这种 复杂性，即，设有至少一个铰接点，从该铰接点引出三个杆。
在图1中示出一个并联运动机构1，其中一个固定平台2通过六 个杆S1至S6与活动的平台3连接。这个并联运动机构1具有一个所 谓的三重点P3，它位于活动平台3上。通过形成三重点P3，由铰接 在那里的杆S1、S2和S5实现一个机构(Gebilde)，它称为“矢量副” 或“力多边形”并且具有一个附加的杆。事实上在这个点上实际形成三 个矢量副，即相应组合S1-S2、S1-S5和S2-S5。在所示实施例中设有 一个另外的矢量副，它由杆S3和S4构成，这两个杆在与点P3一样 的P2处设置在活动平台3上。另一二重点P2’在固定平台2上由杆 S4和S5构成。
通过适当地布置杆S1、S4或者S2、S3的相应“另一”端部(底点)， 使这两个矢量副对于一完整系列的在技术中常见的应用和运动总是相 互间保持在平行的位置，并且因此也可以处于一个公共的运动描述并 因此进行调节。
最后的单个设置的杆S6不局限于一般性地在所示位置正交地在 两个平台之间延伸，确定最后的自由度并且确定地限定活动平台3相 对于固定平台2的位置。
如果现在从其运动学角度观察这样构成的机构，则明确地得到， 通过杆S1、S2和S5的相应长度确定地限定点P3的位置(无需在以 后的描述中总是引用，与固定平台2相比，这个位置实际上总是一个 惯性系统的一部分或者其本身可在这种惯性系统中活动)，并且其它三 个杆S3、S4和S6的相应长度限定活动平台的角位。
因为要在其中球形地固定三个杆的轴承的实际结构是费事的(图 9)并且由于必需的轴承面明显限制三个杆的允许旋转角，在实践中不 存在3-2-1运动机构，上述的理论文章没有引起好的反响。但是按照 本发明的一个基本观点，能够毫无问题地实现并允许技术的应用性， 并且被视为机械上完全有价值的选择，能够使三个杆中的一个杆作用 于三个杆中的另一个杆上(选择点A)，如这图2中所示的那样。
另一杆作用于其上的杆的机械应力(在所示实施例中为杆S1)， 可以通过在说明书序言中给出的措施保持在允许的界限里，由此整体 良好地保持数学简化并且完全回避杆在平台上的支承问题。在说明书 和附图中三重点P3的这种结构称为假三重点P’3，对于其差别，只在 该差别是有意义的地方进行描述或者具体地解释。
图3示出如其在图1与图2之间已经采取的方向上的另一扩展结 构。在这个方案中，二重点P2的去聚集也以与三重点P3的去聚集完 全相似的方式实现，该三重点在图2的方案中变成一个二重点P2和 一个选择点A。在此，杆S4和S5在固定平台2上的二重点P2’也已 经去聚集，由此产生的数学问题在上面已经指出过。因此这个结构只 更多地由常见的本身没有标记符号的固定点和选择点A组成。与三重 点P3到P’3的标记变化类似，将这种正常固定点与选择点的组合称为 P’2。
从与按照现有技术的并联运动机构相比简化的观点出发，图4的 方案与图3的方案完全等价，但是从数学的观点则更加有利，因为杆 S5也具有在固定平台2上的固定底点并因此在数学上比对于按照图3 的活动底点更易于描述。在此，杆S5在固定平台2上的固定点不象图 3中那样设在杆S4上，而是作为自身的固定点设到紧靠杆S4固定点 的附近。由此与现有技术相比保证保留所有的机械优点，也使运动的 数学描述简化和保持完整，这个假二重点的标记以P’2表示。
在图5中示出一种扩展结构，其中使用系统的上述重复确定或者 说冗余。由此在结构的一部分失效的情况下防止损毁，这特别是在输 送技术中极其重要的意义，此外允许，这种重复确定甚至要求，活动 平台3不比各个运动机构元件的公差更刚性，而不会使整个刚性受其 损坏。在这里为了清晰仍然追溯到具有三重点和二重点的原始视图， 而不局限于它，因为不言而喻在这里也可以具有上述优点地使用假二 重点和假三重点。重要的是，通过两个杆S6’替换杆S6，其长度可变 必需这样同步，使得它们共同模拟原始S6的那个自由度。
图6示出与图1类似的状况，只是活动平台3’明显比固定平台2 更小地构成，由此各个杆的位置当然同样变化。不言而喻，各个平台 不必一定是四角形的并且不必一定是平面的，如同由图7看到的那样。
图7以一般透视图示出一种可能性，通过由液压的缸-活塞单元A 表示的长度可变的杆与长度恒定的杆S的组合，在引用按照本发明的 原理的条件下实现按照本发明的并联运动机构，其中运动方程的计算 与现有技术相比明显减少。此外，在构成这种运动机构时能够使活动 平台3旋转360°并且还在其上相对于固定平台2(所有底点的总和) 旋转，这以常见的方式是不能实现的。
在图8和9中以设计上的扩展结构示出一个按照本发明构成的三 重点P3，用以详细解释这个本发明重要的构件。三个会集在一起的杆 S1、S2、S5与图1类似地选出，以下面由图9更清楚地给出的方式相 互耦联：
如上所述形成具有矢量轴线A12的107、108矢量副或力多边形 的杆S1和S2围绕这个矢量轴线可旋转地作用于空心球4的两侧。杆 S5通过球4上的弓形件5作用于与轴线A12正交设置的并与该轴线相 交的轴线A5上。轴线A12与A5的交点位于空心球4的中心点并由 此也位于一个在空心球4中可球面式旋转地支承的销轴6的球形部分 的中心点，该销轴与活动平台3(未示出)固定连接并由此归于该活 动平台。
如同由这个结构看到的那样，在杆S1、S2和S5的长度变化时(或 者在其底点移动时[图8])，球中心点的空间位置总是明确地限定。在 此，弓形件5围绕杆S5的轴线A5可旋转地支承，并且杆S1和S2的 相应弓形件围绕这些杆的轴线可旋转地支承(只在完全特殊的布置情 况下可以取消这一点)，以避免卡紧。
易于看出，按照图8和9的点P3的结构是费事的并且在此还具 有缺陷，只允许围绕球中心点微小的偏转，而不导致构件相互冲击(碰 撞)的问题。
在其视图上基本对应于图8和9的视图的图10和11示出这个问 题的按照本发明的解决方案，如上所述，该方案包括三重点结构的全 部优点，但是完全避免其缺陷。为了达到这一点，杆S5不直接作用于 三重点上，而是在其范围中以与其微小的距离作用于另两个终结在三 重点上的杆中的一个杆上，在所示示例中作用于杆S1上。如上所述， 优选使这个选择作用点A位于供使用的两个杆的那个机械负荷较小的 杆上。由此可以使其超负荷通过减小作用点A上的弯矩而比作用点在 本身已经高负荷的杆上时更易于截获和控制。
由图11清楚地看出现在在其核心中表示一个二重点的假三重点 的简单结构，代替复杂且昂贵的球形几何形状，对于销轴6可以选择 简单的万向节悬挂，该销轴已经是活动平台3(未示出)的一部分。
至此所述的本发明实施例和方案可以用于其所有的应用，但是本 发明当然不局限于此。一个作用点A的构成可以不同于在图10和11 中所示地设计，对于二重点，与是假三重点还是真正的二重点无关， 不必使用万向节悬挂，而是在这里也可以设有球形结构，其中只是比 在图9中所示的更简单地取消在两个作用杆上的铰接。
要构成假三重点的地点，在本发明的意义上，位于如其允许铰接 的那样紧靠在所观察的平台上。因此使加入到连续杆中的转矩和与(理 想的)三重点的几何偏差保持较小。首先由于减轻质量，其次由于装 置的更简单的数学计算，该装置直到运行可以设计成配有(理想的) 三重点，并且对于实际的运行只需考虑适合的运动方程。要在所观察 的杆的长度的20％以内、优选10％以内实现铰接，可以视为一种经验 定律。对于在活动平台上多个作用点的情况，可以从最短杆在其最短 位置的长度的20％、优选10％开始。
当然在这里也可以有例外，尤其是当只产生微小质量和小作用力 并且致力于活动平台的高的速度或加速度的时候。通过一个以离平台 较大距离铰接的促动器可以实现杠杆作用。
本发明的一个重要方面是，它在所有下面的应用示例中可以看出， 撇开目前在并联运动机构(除了纯旋转的)中常见的具有中心轴线的 布置原理。通常这样建立技术上的应用，使运动以相互正交的分量延 伸，其中几乎总是存在一个方向或者至少一个平面，在其中实现主运 动和/或主负荷。通过考虑这个规定本发明能够做到，使大多数连接部 件这样对称地布置，使得它们能最佳地传递在此产生的作用力并且使 主运动特别优选地起作用和控制。由此可以进一步简化并由此加速运 动过程的计算。对于在正交于对称面的方向上的稳定性，大多一个单 独的、因此不对称构成的杆、促动器或牵引部件就足够了。
本发明在升降台上的应用
图12示出一个按照本发明构成的升降台，它以一个平行四边形导 向体为基础。图12示出其总体以11表示的升降台的立体图，如由图 12所示，示出一个基本平台2(在描述中，为了附图的易于比较性， 相互运动的对应部件总是配有相同的标记符号)和一个活动平台3， 包括使这两个平台连接的杆件系统。在此，两个平行四边形在一侧通 过杆S11和S12构成，在另一侧通过杆S13和S14构成。平行四边形 的概念在这里以一般的意义使用，因为严格地说，这些杆只有当活动 平台3占据其纵向中心平面与固定平台2的纵向中心平面重合的位置 时才相互平行。
用于活动平台3的驱动装置，由此升降驱动装置，通过两个在其 长度上可变的杆S15和S16(促动器)构成。这些杆在固定平台2上 在一个高度上作用，该高度基本上对应于杆S11和S14的相应作用点 的高度，但是在对应于杆S12、S13在那里的作用点的高度上作用于 活动平台3。通过这种方式构成所谓的力多边形，它们在升降台11的 主运动方向上对应于本发明的矢量副。
横向力通过倾斜延伸的杆S17承受，它通过活动平台3上的铰接 点位于矢量副的铰接点区域内并由此构成一个假三重点P3’。
图13和14以侧视图示出活动平台3在不同高度位置的状况，图 15-17以侧视图、正视图和俯视图示出活动平台3相对于固定平台2 的倾斜位置的可能性。在实际的结构中对应于升降台的活动平台的倾 斜位置的这种可能性例如可以在输送块状物料时是实用的。通过各个 部件的双重化，在驱动装置同步运行时保证活动平台的平行升起。活 动平台相对于固定平台的运动不象传统升降台那样垂直向上，而是执 行一个圆弧运动，这几乎没有一种情况是不利的并且在所有情况下都 是有利的。通过这种运动和驱动装置在杆S15和S16上的布置，实现 在升降高度上出乎预料的均匀力分布，它甚至不偏离平均值的10％。 与此相比要指出，在现有技术中在从下终端位置抬起时产生作用力， 其大到两倍于平均值。
如同由附图可直接看到的那样，通过各个在其长度上作为恒定给 定的杆(被动杆)同样长度可调节地构成的可能性，能易于实现适配 于需要，如附加地围绕一个轴线的旋转等。
在所示的方案中，倾斜延伸的杆S17的铰接点在固定平台2上(底 点F17)位于直线g2上，该直线穿过非主动杆S12和S13的轴承F12 和F13并因此既不改变其长度也不改变其底点(相同意义地)，因此 倾斜延伸的杆S17可以视为非主动的并且在数学模型中不出现。
图18至22示出按照本发明的具有两个平台相互间纯垂直运动的 升降台的方案21，图23以与图22类似的视图示出一个方案。在图18 中以立体图示出按照本发明的方案，其中与按照图12至17的升降台 相反，活动平台3垂直于固定平台2运动。按照本发明的运动机构在 这里由三个矢量副组成，其中两个杆中的每一个杆以可变的长度并由 此构成为促动器，一个与杆S17类似地构成的倾斜延伸的杆，它在那 里的这种结构在这里也有效，并且为了使这种类似性明显化，该杆配 有标记符号S27。
两个平台相互间垂直或铅垂的运动通过由两个导向臂F1和F2组 成的导向机构实现。在细节上该装置如下构成，如同尤其结合图18 和19可以看出的那样：
在固定平台2上设有三个矢量副22、22’和23。在此矢量副22、 22’与垂直纵向对称平面相互对准和对称地设置，矢量副23位于这个 纵向对称面里面并且以装置的垂直横对称面成镜像。在此恒定长度的 杆的底点相应位于促动器底点下面并且与该底点略微侧向地错开。
在活动平台3的区域内，按照本发明的运动机构的杆作用于横轴 24、25，其中矢量副22、22’作用于横轴24上，矢量副23作用于横 轴25上。这些横轴24、25在其外端部上带有滚轮26，它们在活动平 台3的相应导轨(未示出)中移动。
现在为了使活动平台3在其位置上限定在滚轮26的移动轨道的方 向上，使导向臂F1、F2铰接地铰接在矢量副22、22’的恒定长度的侧 边上，其中从这些杆的底点直到铰接点27、28的长度等于导向臂F1、 F2的在这些铰接点27、28与其在活动平台3上的旋转点之间的长度。
图23的方案与按照图18至22的方案的不同之处只在于，促动器 和被动杆的端点实际上“数学精确地”终结于二重点P2或一个三重点 P3。在此未详细示出这个点的机械结构，视觉上“相互交错移动”的杆 不能被理解为单元或者完全刚性的单元。对于矢量副22、22’，在这 个视图中相互重叠的杆为了清楚而略微倾斜地铰接，这一点能够无问 题地实现，但是同样也在垂直方向完全对准地布置。
对这两个实施例还要指出，由于促动器的非对称驱动，可能使活 动平台3围绕两个主轴线倾转，并且在力平行于对称设置的活动框架 3传导时在被动杆(它是既不长度可变的也不在底点可活动的杆)中 感应转矩。因此这些杆相应地设计尺寸。这个升降台例如可以通过设 有一个倾斜设置的矢量副而这样转换设计，使它具有一个完全活动的 上平台，其中当然省去滚轮和其轨道，并且两个平台之间的连接以在 并联运动机构中常见的方式实现。
图24示出一个在其视觉上看上去“传统”的升降台实施例31：一 个其总体以32表示的剪刀式机构负责活动平台3的导向，它出于清晰 的原因未示出，而是只通过剪刀式机构32、33、促动器S31和S32及 横杆S37的自由端表示。
在此剪刀式机构的各侧腿31、32与所属的杆S31或S32构成一 个矢量副并且负责两个平台相互间的主运动。如同在前面描述的实施 例中一样，横向力通过一个倾斜杆、在这里是S37传导，该杆也在活 动平台3上构成三重点。通过两个促动器S31和S32的不同操作可以 实现活动平台3相对于固定平台2的倾斜位置。
本发明在悬挂轨道上的应用：
悬挂轨道与升降台在运动学上是有紧密关系的，其中由于与常见 状况相反，对于升降台和大多其它的运动机构，所述固定平台2、即 悬挂框架设置在活动平台3上方的地球万有引力场即构件支架里面， 因此通常拉力和压力在各个构件中是交换的。因为尤其在常见的并联 运动机构中杆作为促动器和多次以被动形式用于导引或支承，因此这 一点对于悬挂轨道可以以完善和节省空间的方式多次通过绳索进行。
下面详细描述三个方案。
图25至27示出一个完善的、基本在绳索上建立的扩展结构，其 中来自二重点的重力恒定预定无需结构适配地实现三重点。对于所示 装置41，所述固定平台2通过滚轮44悬挂在未示出的轨道上并且沿 着这个轨道通过未示出的驱动装置或者自主地或者与所有平台共有的 运动机构相关地移动；尽管这个位于运动机构以外的运动，它仍然保 持在本发明的意义上的固定平台。
该固定平台2与活动平台3(在所示实施例中是车身45)通过四 个绳索42连接。这些绳索在所示实施例中单独通过电机43经由绞盘 提升或下降。位置稳定性通过三个促动器实现，其中促动器S41和S41’ 在两个平台2、3的所示的、被称为“正常”的位置上相互平行地延伸， 并且一个在所示情况下在该装置的纵向中心平面中延伸的横向促动器 S47导出在这个平面中出现的作用力。
图26示出按照本发明的装置的后视图，图27示出与图26类似的 视图，但是具有在固定平台2与活动平台3之间更小的距离并且具有 两个平台相互间略微倾斜布置的位置。这一点可以通过相应操纵驱动 装置43、因此不同的自由的绳索长度42和通过适合地选择促动器S41 或S41’的长度来实现。在此也保证并且可以利用上述其它的运动方程 计算的简化。
图28-31示出一个悬挂轨道，其运动机构基本上是按照图12-16 的升降台运动机构的反转。在一侧(在图的前侧)上的被动杆S51、 S52和在另一侧(在图的后侧)上的被动杆S53、S54相应形成一个平 行四边形，至少在两个平台的对称位置的情况下和在忽略顶点或底点 与纵向中心平面的不同距离的条件下。
如果通过在平台2、3的对称布置时使相互平行延伸的促动器S55 和S56来操纵这些平行四边形，通过一倾斜延伸的被动杆S57承受横 向力。
显而易见，通过空出矢量副(力多边形)与平行四边形之间的空 间用于容纳待输送的物体(在所示情况下是车身55)的必要性，使横 杆或对角杆S57与附属于它的矢量副(S52、S55)在三重点P3上形 成一个非常尖锐的角度，并因此必需相应实心地构成，以便能够可靠 地承受出现的横向力。
如同已经对于图23所述的那样，对于这个方案的视图也总是要注 意，在附图中看“相互刚性通入”的杆，只是出于清晰的原因才这样表 示，并且在实际上形成三重点或者说假三重点或者二重点或者说假二 重点，其中每个通到那里的杆本身球面地或者以对于其运动必需的自 由度铰接。
由图29-31进一步得出装置51的运动可能性，在这里要特别注意， 通过固定平台2沿着(未示出的)轨道经由支承轮54移动的可能性， 能够实现活动平台3的垂直下降或上升，(与位置固定的坐标系相比)， 因为称谓“固定平台”只是视为在本发明的范围内的用途说明，但是仍 位能解决，这个固定平台是否和如何相对于惯性系统运动。
图30和31示出活动框架3相对于固定框架2倾斜位置的可能性， 在此尤其要指出，在这里在图30(图29也是一样)中承受横向力的 倾斜延伸的杆S57在视觉上被遮盖，但是在图31中可以清楚地看到。
图32仅仅示出一个具有三个自由度的悬挂轨道，通过与图28或 30的视图比较可以看出，通过由促动器S61、S64替换铰接四角形的 两个被动杆S51、S54，能够实现相对于在那里所示的装置的继续旋转。 因为除此没有改变，因此省去运动机构的进一步描述。
本发明不局限于所示和所述的实施例，而是可以不同地变化并且 适配于任务领域。对此特别要指出，对于被动杆、促动器、绳索等的“平 行”规定，根据所述实施例不必严格针对平台2、3相互间的所有位置， 尤其如图15、16；27；30、31所示那样。因此部件的位置总是针对平 台相互间的一个“基础位置”，并且在此也可以使杆、促动器、绳索的 铰接点这样相互错开，使得只grosso modo地满足“平行性”特性。
本发明在升降机械手上的应用
图33-38示出一个可移动的升降机械手，如其例如在喷漆或镀锌 或者在大规格和相应大质量的物体、尤其是汽车车身的其它表面处理 时使用的那样。这种装置如同已经在说明书序言中提到的、例如由DE 10100377A、DE10103847A和DE10257108A中已知的那样。在 那里公开的装置作为串联运动机构或者说铰链机构并且具有上述的缺 陷。
对于在这里下面要描述和详细解释的升降机械手，首先还要描述 如下：
在复杂形体浸入和滴落时总是存在问题，它们由此引起，即，气 泡在浸入过程时被拖带，它们在通过常见的运动机构运动时或多或少 地静止地顶靠在物体表面上并因此导致覆层中的缺陷。在现有技术中 已知，待处理的物体在覆层处理期间围绕一个轴偏转，但是这只能在 一个非常小的角度范围中实现，因为否则将导致物体露出或浸出。尽 管可以实现无空隙地覆层，但是不能防止覆层在气泡部位与没有出现 气泡的部位相比明显地不同。所产生的差别具体地涉及作用时间、所 使用的电流强度、倾转角、气泡大小的函数，和特别复杂时是拖带气 泡部位的表面形状的函数。
对于在两个相互衔接的浸池之间使物体尽可能完全滴落同样重要 的是，没有任何地方使漆形式的液体保留在凹下或盲孔里面。这一点 不只由于覆层质量是重要的，而且也因为由于拖带浸池中的化学药品 不仅在浸池中而且在拖带液体的部位都在待处理的表面上产生其它不 利的并且经常对于整个覆层质量有害的混合物，它们还使电解液难以 处理并因此对环境是不利的。
这个问题可以通过设置第二倾转轴而消除或者至少强烈减小，但 是通过按照现有技术的串联运动机构不能以可替代的方式设置第二倾 转轴。
图33-38示出一个按照本发明的并联运动机构的实施例，它实现 这个目的并且避免上述缺陷：
图33示出一个在滚轮上移动的固定平台2(固定平台本身也可移 动的可能性已经在说明详细描述过)和一个通过按照本发明的运动机 构与这个固定平台连接的活动平台3，它作为目标支架并且在所示实 施例中与纯示意表示的车身4连接。
通过两个铰接四边形15、16和一个所谓的横杆17实现固定平台 2与活动平台3之间的连接。为由促动器构成的铰接四边形15、16分 别配设一个对角延伸的被动杆S15、S16，通过它将铰接四边形分成两 个三角形、即所谓的矢量副或者说力多边形，指示为，每个被动杆S15、 S16属于两个矢量副。
所述铰接四边形不一定必须在数学意义上位于一个平面里面，相 关杆的底点或顶点也可以紧靠地相互错开，但重要的是，在技术意义 上并且与矢量副的大小相比，这种铰接四边形的“厚度”相对于其杆长 度是小的。这一点不仅适用于这个实施例而且也完全普遍地适用于本 发明的实际转化。此外要考虑，在平台2、3之间的倾斜位置时(图 38)在数学意义上根本不再存在由杆构成的“平面”。
在所示示例中活动平台3具有特殊性，所述铰接四边形15、16 在不同角位的位置上作用于活动平台3，这一点与在图7中所示的一 般位置类似。这意味着，在图12中可以看到的活动平台3的杠杆13 不平行于其位于车身后面并因此看不到的对称物延伸，而是形成一个 角度，优选大于45°(在投影上)。由此能够使活动平台3并由此使固 定在其上的车身14“转过(durchdrehen)”，只要车身14的端部不碰 到固定平台2或池槽的横梁、车间的顶等上。
图34示出具有提升的且围绕横轴旋转约90°的活动平台3的状况， 图35示出平台3以不变的角位继续上升到固定平台2以上，图36示 出活动平台3的回转，图37以相对于固定平台3的侧视图示出活动平 台3和装配在其上的车身14的倾斜布置的可能性。在这个视图中，尽 管可明显看到不同的交叉，但是铰接四边形15、16不相互重合，而是 与图面具有略微不同的角度，因为活动平台3的横向延伸的部件现在 处于倾斜，由此铰接四边形的位置也从其平行位置略微相互改变。但 是在整个描述中，为了不影响阅读性，在那些不直接出现这些变化的 地方，没有特别描述和提及这种微小的偏差。
图38示出大致在箭头XXXVIII方向上的按照图37位置的视图， 它明显表示出活动平台3的部段13、18相互间的不同角位和其相对于 固定平台2的倾斜位置。通过这个不同角位(在空间上看“歪斜”)，避 免死点和奇点，并且能够使平台3绕平台侧端部在任意方向上和任意 频繁地转过角度13、18，只要与平台3连接的物体不挡在平台2(或 各个杆)或周围上。在这个视图中也可清楚地看出，所述铰接四边形 15、16不在数学的意义上位于一个平面里面，而是杆的底点在固定平 台2上相互错开地设置，此外由于活动平台3相对于固定平台2的倾 斜位置根本略微歪斜地相互延伸。在说明书和权利要求中这一点出于 更易于阅读性没有特别描述，但是必需这样理解。
图39-42示出一个其它的灵活变型方案，其中在前面示例中在铰 接四边形内部对角延伸的被动杆设计成促动器A15或A16，并由此其 他的自由度、现在总共所有六个，并且通过但是不属于本发明的固定 平台2沿着其移动轨道的移动，达到甚至七个自由度。
第一眼看去不会带来太多印象的这个实施例的最大优点是，活动 平台3和由此车身14的浸入、倾转和旋转动作如同由附图顺序看到的 那样，可以以比在按照图33-38所示的第一实施例短许多的路径进行， 并且由此可以更容易地排除装配在相邻固定平台2上的车身的碰撞危 险。但是特别重要的是，通过这种方式可以在加工线的长度上明显节 省空间，这对于酸洗、底漆和喷漆过程以及接着干燥时由于必需相对 于环境封闭和密封带来大的优点。
当然本发明不局限于所示的实施例。因此对于相应的边界条件也 可以位置固定地使用所示的运动机构，因此固定平台2实际上是一个 固定的或者可旋转的平台。本发明的这种结构例如可以用于工件在加 工线终端上的转换，为此活动平台3只需具有适合的抓取机构或者说 夹持机构。
所述活动平台3的侧腿13、18相互间不必一定形成所示的角度， 在固定平台2上的杆底的点不必一定具有所示的对准或对称的布置， 重要的是，构成一个三重点，它现在是真正的或假的三重点，这优选 在活动平台3上实现，因为在用于活动平台相对于固定平台运动的计 算工作方面的获利与现有技术相比是最大的。
本发明在弯臂运动机构上的应用
下面借助于几个涉及不同形状的107、108弯臂的实施例，如它们 在工业加工中的机械手时使用的那样，公开本发明。这种结构以其它 名称也应用于起重机制造、升降工具、所谓的机械手等。这种机构 (Gebilde)由一个基础、一个固定在其上的上臂、一个设于其上的铰 链(经常称为肘)和一个具有工具支架的下臂、抓取器等组成。现在 本发明的基本思想是，用至少一个按照本发明的并联运动机构替换至 少一个、优选两个子单元：基础-臂-肘或者说肘-下臂-工具支架。
图43至49示出弯臂的第一方案，如它可以例如用于一个机械手 或者一个特殊的升降装置、例如起重机等。实现弯臂时的基本思想除 了使用三重点或假三重点以外尤其在于，通过两个并联运动装置的串 联组合避免以并联运动机构为基础的机械系统的现有缺陷。
如开头所述，已知的并联运动机构存在大的缺陷，具有大的位置 需求并且只获得非常微小的工作范围。本发明建议两个并联运动系统 串联连接，其中第一系统的活动平台作为第二系统的固定平台并因此 变成一个中间平台，通过本发明实现极其活动的并且具有大动作半径 的装置。通过运动机构的串联布置以令人惊奇的方式不再出现常见的 缺陷，因为一方面只实现一个两级串联，但是尤其也因为通过串联运 动机构的两级并联运动的构成，使静质量特别小，并且因为通过通常 使用的轴承，如上所述，大多预紧的并因此高精度的轴承使串联运动 机构的主要问题、即定位误差的叠加不起到实际作用。
在图43至49中示出这种弯臂的第一方案，它可以在其活动平台 上抓取、夹持、加工、导引、提升工具、升降装置、抓取装置、工件 等。
在此，图43示出按照本发明的弯臂101的俯视图，它主要由一个 固定平台102、一个第一并联运动机构105、一个中间平台104、一个 第二并联运动机构106和一个活动平台103组成。第一平台102可以 实际上固定地锚接在例如车间的基础里面或者加工机器上，当弯臂作 为起重机使用时，可以使固定平台102沿着轨道移动或者至少围绕其 垂直中心轴线可旋转地支承；当弯臂101作为挖掘机挖斗的导向时， 固定平台102与汽车的支承装置连接，类似地有更多。
第一并联运动机构105在所示实施例中包括两个矢量副或力多边 形107、108，它们分别由一个促动器和一个被动杆组成，并且在中间 平台104上构成二重点。在一个二重点上通过横杆109构成一个三重 点110，由此实现在说明书序言中详细描述的所有优点。
不仅对于图43、而且对于所有其它附图也要再次指出，为了简化 视图，参与二重点、三重点或假三重点的杆或连接部件作为简单地通 到这个点并由此也作为相互通入地表示，而不示出运动机构在这个部 位的实际机械结构。这一点在图1至11中详细示出并描述，因此为了 更清晰起见，在以其不同结构示出整个运动机构的附图中不示出这些 细节。
上述第一并联运动机构105使中间平台104如同借助于图1至11 所述那样运动。现在这个中间平台104作为或者说视为用于第二并联 运动机构106的固定平台，它与第一并联运动机构105类似地构成， 但是更简单，即具有只一个促动器122。在这里三重点或假三重点120 也设于活动平台103上，因此这个并联运动机构也按照本发明构成并 且包括所有由此可实现的优点。特别要指出，对于按照现有技术的并 联运动机构，这种级联系统的计算费用是绝对不可控的，其中每个系 统本身只能迭代地解算。
如同由图43至49同样易于看到的那样，按此原因第二并联运动 机构106由一种延续(Fortsatz)的中间平台104组成，并且只要不操 纵促动器122就简单地形成这个中间平台104的一部分，因此它与活 动平台103一起作为第一并联运动装置105的“外来的活动平台”。
通过将第二并联运动机构106的一个杆构成为促动器122和将其 它杆在活动平台103的铰接点(顶点)的适当布置作为二重点或作为 三重点，现在能够实现围绕通过活动平台上的铰接点限定的轴线121 旋转的可能性，并且由第一并联运动机构105的上述外来活动平台实 现带有连接的第二并联运动机构106的中间平台104。
由下面的附图描述这个运动机构的多重运动可能性，在附图中为 了清晰只示出各有意义的标记符号。在此，图44示出弯臂在图43位 置的侧视图，图45示出在这个位置的正视图。图46示出立体图，图 47、48和49示出在其它位置的视图，其中可以清楚地不同地看出第 二并联运动机构106的横杆119(图47)，该横杆与一矢量副共同构成 第二并联运动机构106的三重点120。
如果将这个运动性与常见的并联运动机构的运动性如Hexapod 和tricept进行比较，可以看到令人惊奇的作用半径多重性和活动平台 的多种多样的方位可能性，活动平台只能通过按照本发明的弯臂构成 来实现。
图43至49示出当两个矢量副107、108同步运动时弯臂可以达到 的位置。尤其如图47所示，对于这种运动可以使活动平台103与地面 正交地定位。图50至53示出两个矢量副107、108不同步而是相互独 立操纵的运动并且由这些附图的顺序可以看出，尽管获得活动平台 103的附加运动性，但是对此要付出代价，活动平台103不再能够正 交或平行于地面，在这里地面是指在其中设置第一并联运动机构105 的连接元件(杆、促动器)的底点的平面。下面描述，如何按照本发 明在这种条件下也能够实现这种定位。
由图50(它对应于图43至49的按照本发明的弯臂的俯视图)可 以看出，矢量副107和矢量副108不再相互对称地延伸(矢量副的非 同步操纵)，即，矢量副107的促动器比矢量副108的促动器更长，由 此起到使中间平台104并由此使整个第二运动机构106旋转的作用。 但是这种在许多情况下所致力的倾斜位置和由此实现的较大的作用半 径由于中间平台104的倾斜位置导致，如上简述的那样，活动平台103 不再可能被置于正交或平行于固定平台102平面的平面里面。这一点 尤其结合图51至53可以看到。
图54至64示出弯臂的第二方案，该方案与第一方案101的不同 之处只是，(对应于第一实施例的矢量副108的布置的)矢量副208 由两个促动器组成，而第一方案101的矢量副(力多边形)108由一 个促动器和一个被动杆组成。这种简单措施的结果可以直接由附图看 出，在这里对于不同步的矢量副(力多边形)207、208总是能够使活 动平台203正交或平行于固定平台202的平面定位，这由在所示位置 总是水平延伸的轴221可以看出，以使活动平台203通过操纵促动器 222而偏转。这一点尤其结合图27至33可清楚地看出。
当然通过弯臂201的这个扩展结构，在每个所示位置也可以在宽 的界限内实现活动平台203的其它定位，也可以实现所有的位置，它 们可以通过上述的方案101实现，并且当然也包括活动平台203的倾 斜位置，但是要通过视图示出在图中完全确定占据可能性的地点和位 置，固定平台202和活动平台203的同样可实现的相对歪斜的位置作 为按照这一侧的视图的中间位置无需详细描述。
在图65至68中示出按照本发明的弯臂的这种特殊形式。图65 以立体图示出一个弯臂301，它在原理上与弯臂101和210类似地构 成。作为特殊性，所有三个导向三重点310的杆由促动器构成，从矢 量副307(图67)导引一个杆、一个促动器、另一被动杆。如同对于 弯臂201一样，横杆309也是一个促动器并且作用于三重点301上。
通过这个扩展结构现在容易地仅仅由被动杆这样构成第二并联运 动机构，通过相应地定位中间平台304，使通过作用于其上的第二并 联运动机构306的杆的铰接点限定的活动平台303的平面总是平行于 通过作用于其上的第一并联运动机构305的作用点限定的第一平台 302的平面延伸。这种布置对于切割机或定位焊接机、对于平面表面 的检验装置、对于起重机、起重电磁铁等，由于微少的静止重量是有 利的并且对于规定的作业是完全足够的。在这里还要指出这个装置的 工作半径，尤其是当固定平台302围绕其垂直轴可旋转和/或沿着一个 直线的或圆形的轨迹可移动地构成的时候。
图69至71示出按照本发明的弯臂的特殊扩展结构，它尤其在应 用于希望快速且准确定位工具的情况是有利的。这一点例如可以是激 光切割设备、水射流切割设备、监控摄象机或类似的设备。
该装置包括一个第一运动机构405，它与借助于第一示例描述的 第一运动机构105一样地构成。在中间平台404上固定一个第二运动 机构，它与第二运动机构206或306类似地构成，只是缺少促动器222 或占据其位置的被动杆(没有标记符号)。因此活动平台403退化成一 个与轴221(图59)类似的轴421并且位于这个轴上，万向地支承的 一个工作平台431。这个工作平台431在所示实施例中配有一个象征 性的工具。一个平行四边形导向装置作用于万向节悬挂上，该平行四 边形导向装置负责工具的总是垂直取向(相对于固定平台402的平 面)。
平行四边形导向装置430围绕一个垂直轴可旋转地支承在固定平 台402上并且由两个相互排列的、具有一个公共边的平行四边形组成， 因此在万向节悬挂上的固定总是平行于固定平台402上的悬挂延伸。 通过围绕固定平台402上的垂直轴的旋转可能性，使平行四边形导向 装置430总是跟随退化成轴421的活动平台403的运动。
结合图69和70可以清楚地看出，如何通过万向节悬挂即使是对 于倾斜布置的活动平台403，对应于轴421使工具平台431垂直定位。 还要指出，对于两个并联运动机构405、406的相应倾斜位置，平行四 边形导向装置430在俯视图中夹成通过两个运动机构展成的三角形， 因此得到一个空间上很不寻常的位置。
从图72至79得到本发明基本思想的另一灵活的扩展结构。在此， 对于弯臂501设有一个第一并联运动机构505，它与在第一实施例中 的第一并联运动机构105一样地构成，并因此在这里不再描述，但是 第二并联运动机构506复杂地构成并且在下面详细描述。
从中间平台504延伸到活动平台503的第二并联运动机构506与 上述实施例不同地还原和变性，活动平台503缩成一个轴，在其上万 向支承地具有一个工具支架531。通过两个促动器532和533实现这 个工具支架在轴503上和围绕该轴的定位。在所示实施例中，促动器 532作用于一个万向轴的延长线上，促动器533作用于一个从万向节 悬挂突出来的杠杆上。这个促动器533也铰接在一个与中间平台504 固定连接的杠杆533’上。
由各个附图明显看出这个装置的特别大的运动性和作用半径，对 此特别要参照图77，它以俯视图示出，如何在活动平台503强烈下降 和远离的位置也可以使工具悬挂531这样导引，使工具实际上以直角 从活动平台503中突出来。这个突出的灵活性由图78也可以看出，它 示出一个侧视图。
图80至90示出具有特别灵活的第二运动机构部件606的弯臂的 第六方案。基本结构如下：第一并联运动机构605与上述实施例一样 地构成并因此不再需详细解释。中间平台604对于在这些附图中所示 的方案与明确至此所示的实施例不同，它具有一个支承板635，其任 务和作用在下面还要描述。在这个实施例中活动平台603不受一般性 的限制同样具有平台并且作为工具支架。
在这个实施例中第二并联运动机构606由三个被动杆641、642 和643及三个促动器642、633和634组成。对于并联运动机构606 的这六个连接部件的标记符号在各个附图中只根据其可见性标出，还 要参照在二重点、三重点和假三重点区域内的杆的简化表示形式。
三个被动杆641、642和643在活动平台603上、在所示实施例中 在基本圆形工具支架盘的中心点构成一个三重点，促动器632和633 构成一个具有在活动平台603的周边上的二重点的矢量副。最后，促 动器634以其在活动平台603上的作用点限定最后保留的自由度并由 此限定活动平台603在空间上相对于中间平台604的位置。
通过具有两个矢量副和一个三重点的第一并联运动机构605的扩 展结构，使两个并联运动机构的两级组合提供一个用于控制工具支架、 抓取臂等在空间中的位置和运动的特别有利的系统。附图明确示出， 不仅突出弯臂的作用半径，而且它也能够直接在固定平台602区域、 因此靠近其基础定位，并且在所有这些区域也可以实现活动平台603 的不同定向。
尤其由图88和89可以看到多种可能性，在那里可以看到，即使 在第一并联运动机构605完全对称操纵时，也只能通过第二并联运动 机构606实现活动平台603的明确偏转，并且由以俯视图和立体图明 显示出的图86和87也看出，在即使明显伸出和弯曲的状态，活动平 台603也可以被置于一个正交于固定平台602的平面里面。
图90以放大比例示出并联运动机构的部段606。在这里明显看出 三个被动杆641、642和643向在盘形的活动平台603中心的三重点的 会聚和促动器632、633向在活动平台603周边上的二重点的会聚。促 动器634和其作用点在这个视图中被遮盖并且基本位于促动器633的 后面。
本发明不局限于所示的实施例，而是可以不同地变型。因此只有 弯臂的两个部段中的一个部段能够配有按照本发明的运动机构，对于 两个这种运动机构也可以选择两个并联运动机构相互间的其它长度 比，这一点当然取决于相应的应用场合。当然在所示实施例中对于不 同的第一和第二并联运动机构可以与所示不同地相互组合，以本发明 的知识，专业人员在这里易于发现有利的组合。
当然活动平台603可以具有对于相应使用目适合的形状，这同样 适用于固定平台602，它不必真正地空间固定，还要指出，也可以移 动或旋转或偏转地构成。
并联运动机构的所有连接机构也不一定必须是杆或促动器，因此 这些部件可以通过绳索、链条、钢丝等替换，尤其是当涉及装置的悬 挂布置(起重机小车、悬挂轨道等)时。
在所述实施例中，中间平台除了最后的是一个基本上四面体形杆 结构，这一点当然不是必需的，而是只由于这种结构的更轻的运动学 和动力学的操作性才这样示出和选择。
本发明在并联运动机构-活动平台结构上的应用
通过本发明的这个方面明显加大装配在活动平台上的工具的作用 半径和定位范围，下面借助于几个实施例、部分地追溯到已经描述的 附图详细描述本发明的该方面。因为在这里描述本发明的一个独立方 面，因此可能出现，图示的部件与其第一描述不同地命名。
图91简示出按照本发明的机械手701的第一实施例。该机械手 701主要由固定平台702、一个建立在其上的并联移动装置705、一个 由其移动的活动平台703包括固定与其连接的臂706和一个具有工具 支架707的尖端组成。
并联运动机构705在所示实施例中是一个所谓的3-2-1运动机构， 它具有三个促动器和三个固定长度的杆。在固定平台702上，三个促 动器A1、A2和A3与三个固定长度的杆S1、S2和S3支承在各个铰 链(底点)里面。其在活动平台703上的作用点(顶点)由一个三重 点TP、一个二重点DP和一个单点EP组成。
所示臂706与活动平台703固定连接并由此是其一部分，它在其 前端部上支承一个具有工具支架707和示意的工具708的活动尖端。 在工具支架707与臂706之间设置一个具有多个相互平行的轴709’的 节连链709。节连链709的链节和相关的工具支架可以围绕这些轴按 照人手指的形式弯曲。
此外，在所示实施例中尖端705、主要是节连链709包括工具支 架707和工具可以围绕臂轴线706’旋转，由此在围绕这个轴线706’旋 转约90°时工具根据旋转方向基本正交于图面向着观察者或者离开观 察者定位。
所示装置的特殊性是，通过促动器A1，A2，A3的相对微小的长 度变化，由于臂3的大长度，对于工具支架707实现一个大的工作范 围。但是这个工作范围只能由此得到利用，即工具支架707相对于臂 706、或者相对于其前端面的定位，通过节连链709和优选地相对于臂 轴线706’的旋转可能性能够在宽的界限内变化，由此对于工具708尖 端可以移动到的每个工作点也可以实现对于工具轴线708’的可接近方 向的大范围，这对于实际使用是一定需要的。
为此只要指出，在焊接、喷漆、抓取或者取下物体时，相应工具 在工作点的取向与工作点的到达性是同样重要的。
按照本发明的组合有利于实现并联运动装置运动的高精度和这个 运动的准确重复性，因为通过常见的串联运动机构不能达到所致力的 目的。只有这种与有效负荷与静止负荷的突出比例相结合的高精度以 及臂轴线或者说手指轴线706’和709’靠近工具708的布置、由此只需 克服微少的惯性矩和不再传递可能的位置误差，才能够实现这个目的。
图92示出一个与图91类似的装置，其中只有节连链710的结构 略微不同，与图91相比还示出，如何通过促动器A1，A2，A3的微 小长度变化实现臂706前端部位置的明显变化，和如何使工具轴线 708’的定位可易于并以大程度变化。
考虑到并联运动装置的一致性，已经省去大部分标记符号的标注， 而且尖端705也只对重要的部件配有标记符号。
还要简述，在图92中节连链710通过齿轮段运动地相互耦联，而 这个耦联对于节连链709通过在图91中清楚看出的同步杆实现。最后， 尖端705的结构不局限于所示的实施例，而是可以通过各种形式的铰 链替换，例如通过由US2005/0040664A已知的铰链。
也不必一定要求并联运动装置701是一个3-2-1运动机构，在这 里可以使用各种并联运动装置，如同借助于图128至137要描述的那 样，它们示出具有本发明这个方面的两个装置：
图128至132示出一个可特殊承载的并且也扭转刚性的、三轴并 联运动机构1106的第一方案，它具有对称面并通过一个臂1113长形 构成的活动平台1103。在此，在必要时可以相对于惯性系统可移动的 或者围绕垂直轴可旋转构成的活动平台1102上活动地支承两个促动 器A1，A2，其顶点形成在活动平台上的对称面中的一个二重点。不 受一般性局限，两个恒定长度的杆S1、S2铰接在与促动器A1，A2 相同的底点里面。它们终结在一个三重点TP1，在该三重点处一个位 于对称面中的促动器A3具有其顶点。两个杆S3，S4从三重点TP1 导引到活动平台1103上的二重点。由这些二重点使恒定长度的加宽的 杆S5，S6导引到固定平台1102上的一个公共二重点。
构成为杆件系统的活动平台1103与同样构成为杆件系统的在其 自由端上具有一个工具支架1107的臂1113固定连接。这个臂以较大 长度构成，这个长度以典型的方式至少对应于并联运动装置的在底点 与顶点之间的长度，作为下限可以以这个长度的50％估算，上限通过 臂1113的重量和刚性确定。这意味着，在使用轻的工具(它可以是探 针、测量仪、喷枪、光源等)时可以非常长地构成。
如同看到的那样，这个装置在活动平台1103上具有三个二重点， 两个促动器A1，A2导引到其中一个二重点，杆S3，S5或S4，S6导 引到另两个二重点。在此杆S3，S4通过三重点TP1的移动而被底点 激励，促动器A3通过两个杆S1、S2促使该底点移动。
通过并联运动装置1106的几何结构使这个装置尽管只三轴的运 动性不仅具有大的动作半径、如同由附图直接看到的那样，而且配有 高的刚性、尤其是扭转刚性。该装置保留其对称的构型，只要两个促 动器A1和A2具有相同长度。
由图133-137示出这个装置的改进方案。在此只是通过一个促动 器A4替换按照图128-132的装置的杆S4，因此该装置1206可四轴地 运动。由于上述和由附图看到的结构这意味着，活动平台1203也从对 称位置开始活动，当促动器A1和A2具有相同长度并且促动器A4也 具有与杆S3相同的长度时，它也只占据这个长度。通过改变促动器 A4的长度，对于给定的几何形状实现一个基本围绕臂1213纵轴线的 旋转并且由此能在宽范围内实现工具支架1207的位置和定位。附图示 出所获得的活动性的程度。
要注意，两个装置只通过促动器替换杆而不同，因此这种装置可 简单且经济地制成，当一次性确定尺寸和负荷的时候。对于按照现有 技术(见图93和94)的运动机构，完全不能实现事后配备，而对于 按照本发明的装置是容易的。也直接看出，可以统一地实现二重点的 设计上的结构，这实现数倍地批量并由此特别减少加工成本并且彻底 简化库存管理。
在工具支架1107或1207上当然可以例如按照图91-93装配一个 活动的刀夹，用于进一步提高工具定位的可能性；臂1113或1213不 必由杆件系统构成，而是可以与图91-93的臂类似或者也可以完全不 同地构成，对于本发明的这个方面重要的是，并联运动机构/臂的长度 比至少达到0.5，优选至少1。
图43至53也示出按照本发明原理的一个方案，用于使一个长臂 与并联运动机构的活动平台连接，以使大的作用半径与机械手或类似 机构的各种运动可能性连接。运动机构总体上仍然由一个在固定平台 102上构成的并联运动部位101和活动平台104组成，在活动平台上 固定地设置一个由杆件系统组成的臂106或者形成这个活动平台104 的一部分。围绕臂106自由端上的一个臂轴线121可偏转地固定一个 工具支架103，在所示实施例中通过一个液压缸-活塞单元122实现围 绕这个轴线121的偏转。
所述并联运动机构101由三个促动器和三个固定长度的杆组成， 如同按照图91和92的示例那样设计成3-2-1运动机构。为了清晰起 见省去示出三重点和二重点，这一点对于专业人员在与这个描述的其 它装置类似的结构方面能够不损失信息地实现。
图54至64示出一个方案，其中并联运动的装置201由四个促动 器A1至A4和两个相同长度的杆S1、209组成。臂206如同前面的示 例那样地构成，但是如图所示能够通过并联运动装置201的附加自由 度进一步提高工具支架203的定位和作用半径。尤其是结合附图清楚 地看出，对于微小的促动器调整也能够实现横向于优选运动方向的运 动，并且在此同样能够使工具支架203的定位以所期望的方式或者保 持或者变化。附图也示出活动平台204的高度运动性，它一起负责工 具支架7的定位。
作为促动器可以使用气动或液压的缸-活塞单元或者电的直线驱 动装置、螺杆传动装置或其它直线驱动装置。
图80至90示出一个按照本发明的方案，它因此是重要的，因为 臂606具有一个并联运动装置的形状，其中工具支架603的点相对于 活动平台604的位置通过三个恒定长度的杆固定，它们在工具支架上 构成一个三重点。相对于保留的自由度的位置、在所示实施例中围绕 三个相互正交延伸的、通过三重点的轴线的偏转，通过三个促动器 632、633和634可变地调节。
如果例如通过三重点轴承的相应结构防止工具支架603围绕臂 606轴线的旋转，或者固定另一自由度，因此可以省去三个促动器中 的一个促动器。通过在两种情况下工具支架603的高运动性，本身的 并联运动机构605对于具有三个促动器和三个恒定长度杆的宽工作范 围也够用，因此简单且经济地制成。
由附图的相互比较，即使在工作点实际不变化也得到工具支架 603定向的高运动性。
图72至79也示出本发明的这个方面的一个方案。所述工具支架 531围绕两个轴线铰接地设置在臂506上，并联运动的部段505如同 上述示例一样由三个恒定长度杆和三个促动器组成，臂506由五个恒 定长度杆组成，它们限定手轴线503相对于活动平台504的位置。围 绕这个手轴线503可偏转地使另一手轴线可旋转地支承。工具支架7 相对于这两个相互间以直角相交的轴线的位置通过两个驱动装置 532、533确定。这些驱动装置一端适配地作用于活动平台504并且通 过其另一端作用于工具支架503。
由所述实施例的附图可以看出，并联运动机构在其不同的实施例 中适配于各自的工作领域，并且对于并联运动机构不常见使用的恒定 长度杆与促动器相结合，在适当选择这些部件的布置时得到足够高的 运动性供使用。尤其是与3-2-1运动机构和使用假三重点和假二重点 相结合，以意想不到简单且经济的方式实现运动装置，它们在其精度 和功能上对应于现有技术的并联运动装置，但是在此能够使其运动以 封闭的数学答案的形式给出，因此能够实现比现有技术更快和更准确 的移动性。
通过活动平台的特殊扩展结构，因为所述臂按照本发明的这个方 面是这个平台的固定组成部件，并且通过在从臂到工具支架的过渡范 围里设置至少一个用于工具支架的旋转轴，实现工作范围的规模与工 具支架及由此工具的定位的灵活性，在现有技术中目前没有装置能够 实现这一点。
图93示出一个机械手的方案，它与图92的机械手类似构成。在 此由于机械的原因，在三重点TP上具有其顶点并因此只能围绕其底 点连接线旋转的固定长度的两个杆S1和S2组合成一个平面F。由此 极大提高机械强度并由此进一步减轻重量包括简化三重点TP的机械 结构。当然对于本说明书的所有实施例可以使固定长度杆的矢量副(力 多边形)包围成这种平面。
当然本发明不局限于所示的实施例并且可以不同地变化。因此例 如对于按照图91至93的实施例，代替由封闭的管形结构组成的臂 706，由单个的杆、因此由杆件系统构成臂。由于使工具支架围绕不同 的供其使用的旋转轴偏转的操纵机构和驱动装置可以与所示示例不同 地构成并且当然也可以使用并联运动装置，它们代替通过长度可变的 促动器通过位置变化的底点运动。这种形式的并联运动装置由现有技 术已知，同样已知应用领域或运动原理，它们对于运动机构领域的专 业人员能够形成对于各自的应用领域最有利的运动装置形式。
如同前面多次提到的，在附图中三重点或假三重点和二重点或假 二重点一般不以其设计结构示出，为了避免过多视图大多选择杆轮廓 的融和作为视图。当然这不意味着，这样彷佛作为一个单元示出的杆 相互间不运动，因此只示出其在一个公共点或一个假公共点上的作用。
如同由附图明显看到的那样，活动平台可以具有不同的形状，并 且如图91至93所示事实上与一个平台相似，但是它也可以如同对应 于图72等的装置那样变成一个刚性杆件系统，并联运动机构的杆作用 于其节点上。最后也能够使活动平台6具有一种板类型或类似结构， 如同在按照图86的示例那样，以实现足够稳定但是轻的、用于构成臂 的杆的固定和作用方法，并且实现使工具支架偏转的操纵装置。
最后，所述固定平台不必一定真的空间固定或者相对于惯性系统 固定，而是其本身可以在滚子、车轮和类似部件上移动，尤其是当机 械手1具有大尺寸并且例如在加工汽车时，作为起重机在船舶结构或 类似结构中使用。
对于本发明的这个方面重要的是，并联运动结构与一个长形臂的 组合，该臂装配在活动平台上，和至少一个在从臂到工具支架的过渡 部位里的旋转轴。其它旋转轴的设置或轴的多重性已经是扩展结构， 臂同样相对于活动平台可能地活动。由运动学专业人员以本发明和应 用领域的知识易于确定，要实现本发明所致力的目的所需的臂长度， 由于无数的扩展结构和方案，在其间测量长度的点的限定可以变化。 事实上总是使用并联运动机构的底点或顶点的几何重心和旋转轴的位 置，它在示例中对应于工具支架的旋转轴。这个旋转轴当然不一定必 须与臂轴(如果存在这个轴)相交，但是总是能够找到一个基准点(在 工具支架上的三重点，万向节的中心)，它使刀夹相对于臂的运动性具 体化。
可以将在并联运动机构最短配置中促动器和杆的平均长度的 50％、优选这个长度的至少100％，视为按照本发明所需的这样限定 的臂长度的下限值。如同由附图看到的那样，在实践中也可以有益地 使用明显更高的值。
本发明在力多边形结构方面的应用
在下面所述的本发明方面涉及并联运动装置，其中活动平台通过 杆与固定平台连接，其中杆的底点和顶点在各自的平台上位置固定并 且至少两个杆在一个平台、优选活动平台上具有一个公共的作用点、 因此也是一个二重点或假二重点、一个所谓的力多边形。
这种运动的基本结构形式按照本发明由一个固定长度的杆、下面 简称为杆和一个长度可变的杆、即一个促动器组成，并在下面称为力 多边形。这种结构的主要优点是能够以封闭的形式计算公共顶点相对 于固定平台运动的方法，另一同样非常重要的点是，这种结构以不同 的组合能够个性地实现适配于现实性和必要性的并联运动机构，因此 按照积木式原理的形式可以明显减少用于研发、验证、仓库管理等方 面的费用。
在此要特别指出，并联运动装置不一定只由仅仅承受拉力或压力 的杆组成，而是也存在并联运动装置，其中省去公知必需的六个杆中 的一个或多个杆并且通过相应限制其它杆的运动性实现自由度的确 定，但是其中通过限制在作用点上的铰接性，相应的杆也处于弯曲应 力和/或扭转应力下。
上述的、由实践中已知的旋转并联运动装置(KUKA、ABB)在 这个上下文中不作为杆式运动机构描述并因此不属于相关的装置，但 是由于这个不同性要借助于图94和95描述：
图94示出一个按照现有技术的机械手。这个机械手具有一个固定 平台802，它必要时围绕垂直轴线814相对于与基础连接的或者可移 动的结构组件801可旋转地装配或者连接。围绕水平轴线815可旋转 地装配一个杠杆811，在其另一端上围绕轴线812可偏转地固定一个 臂3。在其尖端上，臂具有一个工具支架803，在其上可以装配一个工 具。两个轴线815、812相互平行地延伸。这是一种传统的串联运动机 构。
这个已知的机械手具有用于使臂813围绕杠杆811上的轴线812 旋转的驱动装置，因此这个驱动装置必需始终与杠杆811一起运动， 这增加了静负荷并且明显增加用于使杠杆811围绕轴线815旋转和整 个机械手围绕轴线814旋转所需的驱动力。此外也必需相应加强地构 成所有构件，这也带来其它不利的副面效应，它不仅增加所有轴承的 负荷而且也明显提高所需的驱动功率。
在图95中简示的、类似构成的机械手实现这个问题的某种补救， 它同样由现有技术所公知。因此类似的构件配有相同的标记符号。这 个机械手也具有一个基础部分801，在其上围绕垂直轴线814可旋转 地放置“固定平台”802。围绕这个固定平台802的水平轴线815可旋转 地设置一个杠杆811，它在其自由端上围绕平行于轴线815延伸的轴 线812可旋转地支承一个臂813。与按照图94的机械手不同，在固定 平台802上设有一个驱动装置816，它以与杠杆811的旋转和相对于 这个旋转的一致性使一个驱动杠杆817相对于杠杆811旋转。这个驱 动杠杆与一个调整机构818铰接地连接，其另一端铰接地作用于臂813 上并因此将它置于所期望的相对于杠杆811的角位。在此杠杆811、 驱动杠杆817、调整机构818和臂813的旋转点形成一个平行四边形 形式的铰接四边形，其中从固定平台802开始相对于可自由选择的坐 标系可以调整臂811的角位和驱动杠杆817的角位。
由此不再需要输送用于使臂相对于杠杆通过杠杆旋转的驱动装 置，上述铰接四边形可以视为非常特殊的并联运动装置：部分旋转： 驱动杠杆817和臂813，部分作为被动杆：调整机构818的底点移动。
与按照现有技术的这些实心的和复杂的结构相比，下面描述按照 本发明的具有至少相似的运动自由性和可能性的机械手：
图96和97以示意图示出一个按照本发明的机械手，基本对应于 这两个工业机械手。这个机械手具有一个按照本发明构成的并联运动 装置906，它固定在一个固定平台902上。该固定平台902可以与按 照图94或95的工业机械手的固定平台802类似地必要时围绕一个垂 直轴可旋转地设置，但是为了清晰起见在附图中未示出这种可能性。
并联运动装置906具有一个由杆S1和促动器A1组成的力多边形。 这两个部件的底点支承只允许围绕相对于固定平台902位置固定的且 相互平行延伸的轴915偏转，两个部件的顶点由二重点构成并且能够 实现围绕一个平行于轴线915延伸的轴线912的旋转。轴线912和由 此支承在其上的活动平台903的机械实体的位置通过促动器A1相对 于固定平台902的目前长度明确地确定。这意味着，活动平台903只 更加围绕这个轴线912偏转，围绕这个轴线的相应角位通过促动器A2 的长度明确地确定并由此也使与活动平台903固定连接的臂913定向。 刚性或活动地设置在臂913自由端上的刀夹907可以与工业机械手的 刀夹类似地构成。
三个结构的比较表明按照本发明装置的轻且有利的结构，它特别 有利地使用可在市场上得到的标准部件，它们可以以高精度低成本提 供或制造。所有部件都可以良好地接进到并且方便地维护，待移动的 静质量明显减少。
由图98和99示出本发明的一个方案，其中活动平台903和由此 刀夹907的运动性与工业机械手相比更加提高。这两个附图示出与图 96、97类似的机械手901，具有在固定平台902与活动平台903之间 的并联运动装置906，其中与按照图96，97的机械手相比，通过两个 促动器A2、A3替换促动器A2。
在由杆S1和促动器A1构成的力多边形上，只改变顶点K1的结 构，万向节围绕垂直轴917可旋转地与活动平台903连接，在其上作 用两个促动器A2，A3的万向接头同样围绕与其平行的轴线917’。这 一点能够使活动平台903不仅围绕轴线912(图917)而且围绕与其正 交的轴线运动。为了避免夹紧，促动器A1的底点通过万向悬挂构成， 但是这一点单纯从结构上不是必需的。
图100示出一个进一步提高运动性的方案：源自对应于图98、99 的机械手901，在这里底点不由具有相互平行的旋转轴线的轴向铰链 构成，而是具有万向接头的形状，其中当然可以使用所有运动并由此 等效的铰链。通过一个促动器A3实现并联运动装置和由此活动平台 903围绕由三个对准设置的底点构成的倾转轴线916的倾转。
在此，促动器A3的顶点K3适合地设置在杆S1上，由此形成一 个假三重点，因此杆S1根据观察方式可以视为由杆S1和促动器A1 构成的力多边形的一部分或者由杆S1和促动器A3构成的力多边形的 一部分。当然能够使顶点K3与顶点K1共同地构成为真正的三重点。 顶点也可旋转地围绕轴线917或917’支承在活动平台903里面。
这个组合的结构既不在运动的计算和控制方面也不在动态或静态 负荷方面带来困难，在机械上可以轻松地控制弯曲力在杆S1里面的导 入。通过这种多重运动性也不限制装置的接进性和检验性，特别要提 到，通过这个改进方案没有使活动平台903包括臂913和工具支架907 的质量发生变化，这对于串联机械手是不可想象的。
图101示出一个更突出的活动机械手1，它由一个按照图98，99 的机械手与按照图100的机械手的组合组成，但是其中其促动器A3 通过一个具有固定长度的杆S2替换，因此这个机械手只具有由杆S1 和促动器A1构成的力多边形。由于杆S1、S2的恒定长度，还能够使 两个杆包括其底点与在图93中所示类似地通过平面的结构替换，该结 构围绕固定平台5的轴线915可旋转地构成。
图102和103示出图101的机械手901的另一扩展结构，但是其 中并联运动装置906已经变化，活动平台903围绕两个顶点K1、K2 的连接线(图103)可旋转地设置并且其相对于这个旋转轴线的位置 通过恒定长度的杆S3确定。
因此对于这个并联运动装置906，活动平台903顶点K1相对于固 定平台902的位置通过由杆S1和促动器A1结合杆S2构成的力多边 形确定。顶点K2的位置取决于促动器A2，A3的相应长度，其中其 相对于固定平台902的固定底点和在活动平台903上顶点K1与K2 之间恒定的距离明确地确定顶点K2相对于固定平台5的位置。通过 杆S3确定活动平台6还唯一保留的自由度、即相对于通过两个顶点 K1，K2的轴线的角位。
在图104和105中所示的机械手906是图102，103的机械手的合 乎逻辑的改进：在这个机械手中，在并联运动装置906中通过促动器 A4替换杆S2，由此进一步实现顶点K1相对于固定平台902的运动性， 如同按照图100的机械手已经描述的那样。还要指出，顶点K1和K3 的不完全重合对于运动性、简单的结构和简单地建立机械手1的运动 方程不是不利的，弯矩加入到杆S1里面在实践中不是明显的缺陷，因 为这个弯曲力的数量级，如同由图96至104对于强度理论领域的专业 人员直接看到的那样，远小于所有其它作用于杆S1上的作用力。也还 要指出，活动平台尽管所有这些扩展结构也具有实际上不变化的质量。
在图104和105中还示出杆S3的顶点K4，它例如可以由球形轴 承组成，它显示出特别紧凑的结构。
在图106至108中示出本发明的另一扩展结构，在这里通过设置 三个实际上平等的顶点K1，K2，K3使并联运动结构906变成一种 Gouph平台类型，但是其中对于传统的Gouph平台，所有杆构成为 促动器，而在所示实施例中设有一个由杆S1和促动器A1构成的力多 边形、一个所谓的由两个促动器A2，A3构成的剪刀和另一由两个杆 S2，S3构成的剪刀。
如同由附图清楚看到的那样，底点和顶点可以相互一致地构成， 因此按照本发明的机械手可以按照积木式系统制造，由此通过更大批 量有利地保持库存管理和单位成本。尤其是由示出按照本发明的机械 手的俯视图的图108可以看到，以很大程度给出对各个构件的接近性， 这使按照本发明的机械手在根本上和以非常有利的方式与按照现有技 术的串联机械手不同。
本发明不局限于所示的实施例，而是当然可以不同地变化。因此 可以包括杆与促动器组合成其它本发明意义上的力多边形，底点可以 与所示不同地设置在固定平台902上，如果所示的尽可能正交的且在 底点细组合中对准地布置也是有利的。
这一点也在其不需要运动的、例如因为由于轴承的扩展结构限制 自由度(图97中的轴线915)的位置上实现，因为这一点对于并联运 动装置的计算和清晰性带来优点并且大多也在加工上是更有利的，因 为在加工过程中避免固定平台的变换卡具或者使用复杂的分度装置。
当然也能够使所示并联运动装置通过杆与促动器的组合实现，它 们由绳索构成或者只通过绳索实现，当负荷在由绳索构成的部件中不 产生压力负荷的时候。
作为促动器可以使用气动或液压的缸-活塞单元或者可以使用电 或气动驱动的螺杆传动装置，根据应用领域也可以使用滚珠丝杠和电 的直线驱动装置。
在选择驱动装置时重要的当然是促动器工作范围的长度、其负荷 和其范围，对于搬运自动机或起重机或并联运动装置制造领域的专业 人员，一般可以根据使用领域以本发明的知识轻松地确定适合的驱动 装置。
本发明在特别扭转稳定的方案中的应用，具有微小的且在运动路 径上尽可能线性的驱动力
图109至112示出一个特别扭转刚性的且同时轻的机械手或起重 机结构的第一方案，它具有下面的结构：
在一个必要时围绕一个垂直轴可旋转或者沿着一个(未示出)的 行驶轨道可行驶的固定平台1002上，与装置1006的中心平面对称地 万向地铰接两个杆S5、S5’，并且通过其顶点与位于对称面中的、但 是在这个对称面中围绕其底点可旋转的促动器A1的顶点共同构成一 个三重点TP1。由一个在固定平台上位于对称面中的、构成为三重点 的底点TP2导引两个固定长度的杆S6和与其对称的S6’，到活动平台 1003的两个铰接点上。一个位于装置对称面中的促动器A2从三重点 TP2同样导引到活动平台1003上的一个作用点。活动平台1003在所 示实施例中构成为空间的杆件系统，由此易于工具、测量探针、抓取 器、滑车组等的装配并且使重量保持较轻。一个同样由杆件系统构成 的臂1013属于活动平台1003，它具有一个在其自由端上简示的工具 支架1007。
杆S6和S6’在活动平台1003上的两个顶点构成为二重点并且通 过杆S4，S4’与三重点TP1连接。这个点在附图中第一眼看上去作为 五个杆的连接点，但是必需考虑到，一方面杆S5，S5’而另一方面杆 S4，S4’分别如同一个刚性体那样移动并因此不可双重计算。
此外按照图109-112的装置具有一个非对称延伸的杆S3，它在所 示实施例中从活动平台1103的铰接点之一导引到固定平台1002对称 面以外的自身底点并且使所示结构的位置对称于对称面固定。
此外在所示实施例中可以看到，杆S5和S5’的底点通过一个杆S7 相互连接，这个杆只用于承受通过杆S5，S5’的三角形结构产生的横 向力。
如同对于所有运动机构以其整体示出的本说明书附图那样，纯简 示地实现底点和顶点的视图，这个点的实际结构可以从如上所述的不 同实施例或者在图91-108给出的示例中得出。
从图111与112的比较对于这个简单结构得出大的动作半径，在 这个纯侧面的视图中要注意到，杆S3遮盖杆S6，S6’。因此标记符号 TP2在图112中的表示要理解为，基准线导引到被遮盖的底点。
图113-117示出与上述的类似的方案，其中通过一个促动器A3 只替换固定长度的杆S3，由此能够使活动平台1003由对称面移动。 因此如同上述几个示例所述的那样，对称面涉及活动平台的相应定位。 因此也使用相同的标记符号，这个替换的结果如下：
并联运动装置1006可以通过三重点TP2与促动器A3的组合和围 绕三重点TP1的旋转性从对称面中转出来，由此明显提高其作用半径 和尤其当它围绕(未示出的)垂直轴可以旋转时也明显提高工具支架 1007定位的范围。如同一方面使图109-112与图113-117比较另一方 面直接所示的那样，活动平台1003包括臂113和工具支架1007在结 构上一点都不改变，尤其是其质量保持不变，因此能够使这种并联运 动装置按照积木式原理的形式构成，只要已经确定尺寸和要承受的负 荷。
图113以与图109视图类似的视图示出处于其对称位置中的装置， 图114示出移动位置的侧视图，明显看出活动平台1003和由此臂1013 和刀夹1007的倾斜位置。实际上关于固定平台1002涉及一个由杆S5， S5’的对准位置给出的侧视图。图115以后视图示出可以在杆S5，S5’ 的对称视图中看到的后视图，并且明显表示，可以如何强烈地通过简 单的方式实现与对称布置的偏差。
图116示出与图114类似的侧视图，但是具有处于对称位置的装 置，在这里一个与按照图111的双轴结构的比较也示出结构的一致性 和由此积木式结构的可能性。最后图117示出一个俯视图，以明显表 示可实现的角度和位置变化。
由图118至122的视图得出一个具有三个促动器的方案，但是其 中工具支架主要不是围绕基本轴线而是围绕垂直轴导引。在这里源自 按照图109-112的具有两个促动器的方案，通过一个促动器A4替换固 定长度的杆S4。在将图111与图118比较时直接看出这一点。还要注 意，促动器A4在图118的视图中对准地位于杆S4’后面并因此只通过 表明促动器的加厚突出于杆S4’的轮廓。结合图118-122得出活动平台 1003和与其刚性连接的臂1013的大运动性，该臂具有工具支架1007。 在这里也直接看出，在运动装置本身上除了通过促动器A4替换杆S4 以外没有变化，但是为此还要注意，促动器A4在其尺寸上当然一般 与促动器A3不同。但是铰接点本身在大多数情况下仍然可以一致地 构成，由此得到大批量并且在加工和库存管理时节省成本。
尤其由图121可以看到在减少促动器A4长度时旋转的大范围。 具有一个按照图118-122构成的搬运机械手的运动性尤其在汽车车身 喷漆时和在沿着纵向移动轨道移动的机械手时(除了固定平台1002 围绕其垂直轴的旋转性)是有价值的并因此非常值得赏识。在这里它 们可以以最小的结构和运动空间实现高度灵活性。
图123-127示出上述并联移动装置的符合逻辑的改进，在这个方 案中不仅按照图109-112的装置的杆S3而且杆S4都可以通过促动器 替换。这种四轴运动机构在串联机械手中只能以最大的费用和与此相 关的成本实现并且导致有效负荷与静负荷的特别低的比例，因为如上 所述，所有驱动装置和导轨都离开工具支架直到固定平台必需与相应 下一个导轨和下一个驱动装置一起携带和一起输送。如同由附图和这 个实施例与上述三个实施例的比较得出的那样，只需通过促动器更换 上述的杆，而不会略微改变在结构上、构件和由此活动平台1003的质 量及运动装置的其它组成部分。
结合图123-127可以看到各种运动和定向可能性，其中尤其要指 出，图125是一个侧视图(杆S5与由其覆盖的杆S5’对准)并且图126 是一个后视图(杆S5和S5’关于装置的“对称面”对称，如同它总是具 有变化的装置系列的第一装置和它具有其它装置那样，当促动器A3 和A4占据其正常位置的时候)。
本发明不局限于所示和所述的示例，而是可以以不同的方式转移 到大量的应用领域。在此当然也能够实现与上述装置的组合，例如小 至在微操作领域或在医疗技术领域，大至在起重机和土方机械方面。
在说明书中解释的本发明的不同方面，如力多边形、对称面的选 择、假三重点的利用等，可以以其它方式相互关联地描述，这些方面 的选择和组合对于专业人员可以通过本发明的知识轻松地适用于各应 用领域。