用于杂乱抓持环境、高加速度移动、食品操作以及自动化仓储系统的软机器人抓持器技术方案

示例性实施例涉及适于在杂乱环境中抓取目标物体(210)的软机器人抓持器系统。一些实施例提供延长杆(208)、铰链(204、208)和/或轨道(604‑1、604‑2)，其允许软机器人致动器(100)朝向或远离机器人基座和/或其它致动器延伸。因此，包括致动器的抓持器可以被重构成允许改善对杂乱环境的接近的尺寸和/或形状。进一步的实施例涉及用于在使用真空、抓持器和/或波纹管装置的高加速度运动期间支撑被抓取物体的软机器人抓持器系统。更进一步的实施例涉及用于操作食品的专用抓持器。

Soft Robot Grapper for Clutter Grabbing Environment, High Acceleration Moving, Food Operation and Automatic Storage System

An exemplary embodiment relates to a soft robot gripper system suitable for grabbing a target object (210) in a chaotic environment. Some embodiments provide extension rods (208), hinges (204, 208) and/or orbits (604 1, 604 2), which allow the soft robot actuator (100) to extend toward or away from the robot base and/or other actuators. Therefore, the gripper including the actuator can be reconstructed to allow improved proximity to the cluttered environment in size and/or shape. Further embodiments relate to a soft robot gripper system for supporting a grabbed object during high acceleration motion using a vacuum, gripper and/or bellows device. A further embodiment relates to a dedicated gripper for operating food.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于杂乱抓持环境、高加速度移动、食品操作以及自动化仓储系统的软机器人抓持器相关申请本申请要求于2016年1月20日提交的题为“用于杂乱抓持环境、高加速度移动、食品操作以及自动化仓储系统的软机器人抓持器”的美国临时专利申请序列号62/280,802的优先权。上述申请的内容被援引纳入本文。
技术介绍
机器人抓取器越来越多地用于从仓库中自动检索物品。通常，仓库包括许多货架，每个货架包括存储物品(例如待售物品)的多个料箱或周转箱。当收到物品订单时，从料箱或周转箱中取出多个适当的物品并包装在一起以便装运。由于周转箱或料箱的尺寸和形状，周转箱或料箱中物品的尺寸、重量和形状，周转箱或料箱中物品的尺寸、重量和形状的可变性，以及由于在仓库或单个周转箱或料箱中相对紧密的存储限制，从多个周转箱或料箱中的一个中检索物品对于传统的机器人系统来说可能是困难的。通常，机器人臂包括庞大的零件或从机器人臂的主体横向延伸的系统，这使得难以在狭窄的空间中引导。传统机器人系统可能遭受缺陷的另一种情况包括操作相对易碎的食品特别是烘焙食品，例如面团、糕点或面包。这些食品可能包括某些元素如糖霜、碎屑或涂层，如果粗暴处理可能会损坏。一些食品也可能相对光滑或粘稠，使得经由机器人操作器的准确放置变得困难。烘焙食品也可以被放入具有相对低摩擦表面的塑料袋中，这可能使操作最终包装产品变得困难。本申请解决机器人系统的这些和其它问题。虽然结合拣选和操作食品来描述示例性实施例，但是本领域普通技术人员将认识到本专利技术不限于此，并且可以用于各种应用中。附图说明图1A-图1D描绘了适用于本文描述的示例性实施例的示例性软机器人致动器。图2A-图2C描绘了机器人系统的示例，该机器人系统包括用于相对于机器人基座定位软机器人抓持器的延伸杆。图3A-图3D描绘了示例性可调节铰接抓持器。图4A-图4D描绘了示例性可调节铰接抓持器，其具有通过一组铰链和延长杆连接的致动器转毂。图5A-图5B描绘了示例性可调节铰接抓持器，其中致动器转毂中的一个连接至旋转致动器。图6A-图6B描绘了采用基于齿轮的轨道机构的示例性可调节抓持器。图7A-图7B描绘了采用气动活塞机构的示例性可调节抓持器。图8A-图8B描绘了具有致动器的示例性抓持器，该致动器用于将易碎的目标物体固定在垫或桨上。图9A-图9D描绘了采用抽吸装置的示例性抓持器，该抽吸装置用于固定目标物体。图10A-图10C描绘了示例性的抽吸增强抓持器，其固定围绕目标物体的松散材料，以提高抓持器的软致动器的抓取的可靠性。图11A-图11C描绘了采用柔顺元件(在这种情况下为波纹管)的示例性抓持器，该柔顺元件用于固定目标物体和/或增加放置精度。图12描绘了采用柔顺元件(在这种情况下为弹簧)的示例性抓持器，该柔顺元件用于固定目标物体和/或增加放置精度。图13A-图13C描绘了采用可变形弹性膜的示例性抓持器，该可变形弹性膜用于固定目标物体和/或增加放置精度。图14A-图14B描绘了采用刚性膜的示例性抓持器。图15A-图15J描绘了示例性抓持器，其具有附接到该抓持器的致动器的前端的膜，以固定目标物体和/或增加放置精度。图16描绘了包括示例性致动器的抓持器，该示例性致动器具有抓持手指前端。具体实施方式现在将参考附图更详细地描述本专利技术，附图中示出了本专利技术的优选实施例。然而，本专利技术可以许多不同的形式实施并且不应该被解释为限于这里所阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开彻底和完整，并且将本专利技术的范围完全传达给本领域技术人员。在附图中，相同的附图标记始终表示相同的元件。现在参考附图，其中相同的附图标记始终用于表示相同的元件。在以下描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以便提供对其的透彻理解。然而，在没有这些具体细节的情况下可以实践新颖实施例。在其它情况下，众所周知的结构和装置以框图形式示出，以便于其描述。其目的是涵盖与所要求保护的主题一致的所有修改、等同和替代。在附图和随附描述中，名称“a”和“b”和“c”(以及类似的符号)旨在表示任何正整数的变量。因此，例如如果实施设置a＝5的值，则示为部件122-1到122-a的完整部件组122可以包括部件122-1、122-2、122-3、122-4和122-5。本文中实施例不限于此。软机器人抓持器的
技术介绍
传统的机器人抓持器或致动器可能是价格昂贵的且不能在某些环境操作，其中待处理物体的重量、尺寸和形状的不确定性和多样性已经导致无法采用如过去那样的自动化解决方案。本申请描述了自适应、廉价、重量轻、可定制的并且易于使用的新型软机器人致动器的应用。软机器人致动器可由例如为橡胶的弹性材料或以构造成在压力下展开、拉伸和/或弯曲的手风琴式结构布置的塑料薄壁或其它适用的相对软的材料形成。例如它们可通过将一片或多片弹性材料成型为期望的形状来制造。软机器人致动器可包括可用例如为空气、水或盐水的流体填充以使该致动器加压、膨胀和/或致动的中空内部。在致动时，致动器的形状或轮廓会改变。在手风琴式致动器的情况下(下文进行更详细地描述)，致动可以使致动器弯曲或拉直成预定的目标形状。处于完全未致动形状和完全致动形状之间的一个以上的中间目标形状可通过使致动器局部地膨胀来实现。替代地或另外地，可利用真空来致动致动器以使膨胀流体流出致动器，从而改变致动器弯曲、扭转和/或延伸的程度。致动也可允许致动器在被抓持或被推动的物体上施加力。但是，与传统的硬机器人致动器不同，软致动器在被致动时保持自适应性，以使软致动器可以部分地或完全地适形于要被抓持的物体的形状。它们还可以在与物体碰撞时偏转，这在从一堆或料箱中取出物体时尤其重要，因为致动器很可能与一堆物体中的不是抓取目标的相邻物体或料箱的边碰撞。此外，因为材料可容易变形，所以所施加的力的大小可以可控的方式在整个更大表面区域分布。通过这种方式，软机器人致动器可抓持物体而不损坏它们。此外，软机器人致动器允许难以或不可能用传统硬机器人致动器实现的新型的运动或运动组合(包括弯曲、扭转、拉伸、收缩)。图1A-图1D示出了示例性软机器人致动器。具体地说，图1A示出了软机器人致动器的部分侧视图。图1B示出了图1A中的部分俯视图。图1C示出了包括可被使用者操作的泵的软机器人致动器的部分侧视图。图1D示出了图1C所示部分的替代实施例。致动器可为如图1A所示出的软机器人致动器100，其可利用例如为空气、水或盐水的膨胀流体而膨胀。膨胀流体可经由膨胀装置120通过流体连接器118来提供。致动器100可处于未膨胀状态，其中在致动器100内存在基本与周围环境压力相同的有限量的膨胀流体。致动器100也可处于完全膨胀的状态，其中在致动器100内存在预定量的膨胀流体(预定量对应于待由致动器100施加的预定的最大力或由膨胀流体施加到致动器100上的预定的最大压力)。致动器100也可处于完全真空的状态，其中所有的流体从致动器100中流出，或处于部分真空的状态，其中部分流体存在于致动器100中，但是处于小于周围环境压力的压力。进一步，致动器100可处于部分膨胀的状态，其中致动器100包含的流体量少于在完全膨胀状态下存在的预定量的膨胀流体，但是比没有膨胀流体(或非常有限量的膨胀流体)更多。在膨胀状态，致动器100表现出如图1A所示绕着中心轴弯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种软机器人系统，包括：臂远端；抓持器，其包括一个或多个软机器人致动器；和延长杆，其包括固定到所述抓持器的抓持器端部，所述延长杆被构造成距所述臂远端预定距离或可变距离地定位所述抓持器，所述延长杆的宽度小于所述臂远端的宽度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.20 US 62/2808021.一种软机器人系统，包括：臂远端；抓持器，其包括一个或多个软机器人致动器；和延长杆，其包括固定到所述抓持器的抓持器端部，所述延长杆被构造成距所述臂远端预定距离或可变距离地定位所述抓持器，所述延长杆的宽度小于所述臂远端的宽度。2.根据权利要求1所述的系统，其中，基座包括用于容纳所述延长杆的开口以及用于使所述延长杆从所述臂远端延伸出可变距离的延长器。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述延长杆从所述臂远端延伸出固定长度。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述延长杆通过第一铰链被固定到基座，所述延长杆绕所述铰链是可旋转的以改变所述抓持器和所述臂远端之间的距离。5.根据权利要求4所述的系统，还包括位于所述延长杆的抓持器端部处的第二铰链。6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述延长杆绕所述铰链的旋转进一步改变第一致动器和相邻致动器之间的距离。7.根据权利要求1所述的系统，还包括被构造成承重由所述抓持器抓取的物品的抽吸装置。8.根据权利要求1所述的系统，还包括被构造成承重由所述抓持器抓取的物品的膜。9.根据权利要求1所述的系统，还包括波纹管，所述波纹管被构造成支持由所述抓持器抓取的物品的取出或释放。10.根据权利要求1所述的系统，还包括柔顺垫，所述柔顺垫被构造为与被抓取物体面对面接触，所述柔顺垫...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·莱辛，R·克诺夫，K·阿尔塞多，D·V·哈勃格，S·P·辛格，
申请(专利权)人：软机器人公司，
类型：发明
国别省市：美国,US