获取多个不规则物品的机器人臂和使用机器人臂的方法技术

提供一种用于从选自卡车拖车、船运集装箱以及仓库中的一者中获取多个不规则物品的机器人设备和方法。该机器人设备包括：机器人臂；附接至该机器人臂的可移动端上的多个可伸出且可缩回的双作用缸，这些双作用缸各自包括：前腔室、后腔室、以及用于获取物品的真空杯；以及控制器，该控制器将每个前腔室和每个后腔室可切换地连接至加压空气压力和大气空气压力中的所选的一者上。当控制器将伸出的真空杯的该前腔室和该后腔室连接至大气空气压力时，这些双作用缸被配置成用于被动地顺应这些不规则物品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2014年4月28日提交的题为“用于材料搬运的双作用流体缸(DOUBLEACTINGFLUIDICCYLINDERFORMATERIALHANDLING)”的美国临时申请号61/985,417的优先权权益，该申请的全部内容通过援引并入本文。
本披露总体上涉及一种由流体供能的双作用缸、并且更具体地针对一种具有中空移动轴的双作用缸。
技术介绍
多年来一直使用双作用致动器来由单一致动器提供两个相反方向的动力致动。双致动致动器可以被可压缩或不可压缩的流体(例如空气或液压流体)相应地致动。在材料搬运领域，双作用缸具有许多用途。例如，双作用缸可以用来致动转向装置以便将移动的物品从一个传送表面转向至另一个传送表面上、阻挡传送表面上的物品、或者可以用来在物品的装载、卸载、和储存过程中将物品从一个位置移动至另一个位置。材料搬运领域可以涉及范围从小且轻到大且重的物品的获取和移动。因此，材料搬运装备必须是坚固的、耐用的，并且易碎区域必须进行保护以免受无意的冲撞和碰撞。在一些情况下，该材料搬运装备必须小到足以装配到紧密空间中。一些双作用缸可以具有中空杆，该中空杆从缸的前端和后端伸出并且相对于该缸进行纵向地往复运动。这个安排防止该中空轴的中空部与缸内部连通、但是给该双作用缸增加了额外的长度。挠性导管可以附接至该中空杆的后端上以便在该中空杆进行往复运动时将空气或真空传递至其前端，但是这给该双作用缸增加了甚至更多的长度并且将该中空杆和挠性导管的两端暴露在潜在危害下。需要一种长度短且受保护而免于无意的冲撞和碰撞的双作用缸。
技术实现思路
下文中呈现了本创新的简要概述以便提供对本创新的一些方面的基础理解。这个概述不是本创新的详尽综述。它并不旨在确定本创新的关键/重要要素或描绘本创新的范围。其唯一目的是以简化形式呈现本创新的一些概念以作为稍后呈现的更详细描述的前奏。在本主题创新的一方面，披露了一种双作用流体缸，该双作用流体缸包括中空缸，该中空缸具有在其内围成了腔室的前端和后端。杆和活塞是在该腔室内往复地可移动的，其中该杆的尖端伸出穿过该缸的该前端。通路从该后端延伸穿过该双作用缸到达该杆的该伸出尖端。该通路提供了该尖端与该后端之间的开放式连通、并且随着该杆和活塞的移动沿着该往复运动方向改变长度。在本专利技术的第二方面，一种双作用流体缸包括中空缸，该中空缸具有在其内围成腔室的前端和后端。杆和活塞是在该中空缸的该腔室内往复地可移动的，其中该杆的尖端伸出穿过该缸的该前端。该杆和缸具有延伸穿过该杆和该活塞的刚性通路。开放式挠性通路连接在该后端与该活塞中的该刚性通路之间。该挠性部分在该杆和活塞沿往复运动方向移动时改变长度。在本主题创新的第三方面，披露了一种用控制器来控制机器人臂的方法。该机器人臂被配置成用于被动地顺应多个不规则物品。该机器人臂包括随着该机器人臂可移动的操纵器，并且其中多个双作用缸附接至该操纵器上。这些双作用缸各自具有前腔室和后腔室、并且各自具有随着该双作用缸的伸出和缩回而可移动的真空杯。这些真空杯各自连接至延伸穿过该双作用缸的通路上，其中每条通路随着该双作用缸的伸出和缩回而改变长度。真空源通过该通路可切换地连接至这些真空杯上。压缩空气源可切换地连接至该前腔室和后腔室中的每一者上以便相应地使这些真空杯缩回和伸出。该方法包括以下步骤：首先通过将该后腔室加压来使这些双作用缸从该操纵器伸出。接下来，通过将前缸和后缸向大气开放来准备使这些双作用缸向近侧被动地移动。接着，致动每个双作用缸的每个真空源来向相应真空杯提供抽吸。并且接着，使该操纵器与该机器人臂一起向远侧移动以顺应该多个不规则物品。该移动致使每个双作用缸被动地且向近侧缩回到使该真空杯不与相应的不规则物品相接触、并且使这些真空杯和双作用缸被动地顺应而与该多个不规则物品相接触。虽然在此所描述的实施例包括机器人车辆，但是应理解的是，本创新的使用或应用不局限于此。附图说明被结合在此并构成本说明书的一部分的这些附图展示了本专利技术主题的示例性实施例，并且连同上文给出的对本专利技术主题的总体描述和下文给出的对实施例的详细说明一起，用于解释本专利技术主题的示意性实施例的原理。图1展示了用于装载和卸载物品的第一自主机器人车辆的等距视图。图2展示了用于卸载物品的第二自主机器人车辆的等距视图。图3展示了底侧视图，示出了在图2所示的第二自主机器人车辆的机器人臂的末端处多个双作用缸附接至一个操纵器上，该多个双作用缸各自是可伸出且可缩回的，并且各自具有延伸穿过其中的可伸出且可缩回的真空通路，其中在该真空通路的一端处具有真空杯。图4展示了图3所示的双作用缸的第一实施例的分解视图。图5展示了图4的双作用缸的第一实施例的缩回后的截面图，其中纵向地延伸穿过其中的真空通路穿过了其可伸出且可缩回的盘绕软管部分。图6展示了图5的双作用缸的第一实施例的伸出后的截面图，示出了在内部伸出的盘绕软管部分。图7展示了图3中所示的双作用缸的第二实施例的缩回后的截面图，其中纵向地延伸穿过其中的真空通路穿过了其可伸出且可缩回的嵌套导管部分。图8展示了该双作用缸的第二实施例的伸出后的截面图，示出了伸出的嵌套导管部分。图9展示了第一方法步骤，其中图3的操纵器的多个双作用缸在缩回位置中是该自主机器人车辆的可移动臂。图10展示了第二方法步骤，其中图9的该多个双作用缸通过将这些双作用缸各自的后腔室加压而移动至伸出位置。图11展示了第三方法步骤，其中每个双作用缸的前腔室和后腔室中的压力被排放至大气并且该机器人臂向前移动以便将真空杯带到与一排不规则物品相接触，其中这些双作用缸接近并且被动地顺应这排不规则物品。图12展示了第四方法步骤，其中空气压力被施加到该双作用缸的前腔室并且这些物品开始朝向操纵器移动。是流程图，示出了使用这些双作用缸的方法步骤。图13展示了第五方法步骤，其中该机器人臂和操纵器正将物品放到传送表面上。图14是方法流程图，示出了使用这些双作用缸来获取物品并且将这些物品移动至传送表面的方法步骤。具体实施方式图1和图2分别描绘了第一机器人车辆100和第二机器人车辆200。第一机器人车辆100被配置成用于装载和卸载物品50，并且第二机器人车辆200被配置成用于快速地卸载大量的物品50。第一和第二机器人车辆100、200两者可以自主地操作、并且其大小可以被确定为在卡车拖车或船运集装箱(未示出)或在仓库环境内操作。如以下将描述的，第一自主机器人车辆100和第二机器人车辆200各自包括多个本创新的双作用缸300，以便通过其来获取和释放物品50。如图1所示，第一机器人车辆100可以包括具有传送表面102的移动式本体120、并且包括附接至其上的控制器124、压缩空气源126、至少一个观察仪127、以及机器人臂140。操纵器142附接至机器人臂140的自由端上并且包括多个双作用缸300，这些双作用缸各自具有用于在装载或卸载过程中将物品50拾起和或放下的可伸出真空杯302，在此还称为抽吸杯。控制器124可以使用观察仪127来使第一机器人车辆100在多个车轮121上自主地移动至拖车或集装箱(未示出)中。一旦就位，控制器124就可以通过协调机器人臂140、操纵器142、双作用缸300的移动并且向真空杯302施加真空来自主地控制物品50的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双作用流体缸，包括：中空缸，该中空缸具有在其内围成了腔室的前端和后端；杆和活塞，该杆和活塞是在该腔室内往复地可移动的，并且其中该杆的尖端伸出穿过该缸的该前端；以及通路，该通路从该后端延伸穿过该双作用缸到达该杆的该伸出尖端，其中，该通路在该尖端与该后端之间提供开放式连通、并且随着该杆和活塞的移动而沿着往复运动方向改变长度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.28 US 61/985,4171.一种双作用流体缸，包括：中空缸，该中空缸具有在其内围成了腔室的前端和后端；杆和活塞，该杆和活塞是在该腔室内往复地可移动的，并且其中该杆的尖端伸出穿过该缸的该前端；以及通路，该通路从该后端延伸穿过该双作用缸到达该杆的该伸出尖端，其中，该通路在该尖端与该后端之间提供开放式连通、并且随着该杆和活塞的移动而沿着往复运动方向改变长度。2.如权利要求1所述的双作用流体缸，其中，该通路具有延伸穿过该杆和活塞的刚性部分以及在该后端中的开口与该活塞之间延伸的挠性部分，其中该通路的该挠性部分随着该杆和活塞的往复运动而沿着该往复运动方向改变长度。3.如权利要求2所述的双作用流体缸，其中，止挡件位于该缸内、在该活塞与该后端之间，以便阻挡该活塞的向后移动，该止挡件的大小被确定为用于将挠性部分接纳在内。4.如权利要求2所述的双作用流体缸，其中，该通路的该挠性部分是挠性导管。5.如权利要求4所述的双作用流体缸，其中，该挠性导管是盘绕的并且在往复运动过程中伸出和缩回。6.如权利要求1所述的双作用流体缸，其中，该尖端包括附接至其上的真空杯并且是与该通路处于开放式连通的。7.如权利要求6所述的双作用流体缸，其中，真空源附接至延伸穿过该后端的该通路上以便将真空传递至该真空杯。8.如权利要求1所述的双作用流体缸，其中，该前腔室与第一加压流体管线连通以便使该活塞和杆沿第一方向移动。9.如权利要求8所述的双作用流体缸，其中，该后腔室与第二加压流体管线连通以便使该活塞和杆沿与该第一方向相反的第二方向移动。10.如权利要求1所述的双作用流体缸，其中，该中空缸是磁性金属并且该活塞包括与该中空缸相接触的磁体以便将该活塞磁性地保持在位。11.一种双作用流体缸，包括：中空缸，该中空缸具有在其内围成了腔室的前端和后端；在该中空缸的该腔室内往复地可移动的杆和活塞，其中该杆的尖端伸出穿过该缸的该前端；该杆和缸具有延伸穿过该杆和该活塞的开放式刚性通路；以及连接在该后端与在该活塞中的该刚性通路之间的开放式挠性通路，该挠性部分在该杆和活塞沿往复运动方向移动时改变长度...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·格特曼，科奈斯·S·威尔士，
申请(专利权)人：因特利格兰特总部有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US