独立型机器人抓持器系统技术方案

实施例涉及软机器人系统的改进，其允许软机器人末端执行器成为独立型系统，而不依赖于系接件将膨胀流体递送到末端执行器的(多个)致动器。根据一些实施例，可以提供包括软致动器和转毂的机器人系统。转毂的主体可以包括集成式压力源，该集成式压力源被构造成通过致动器接口将膨胀流体供应到软致动器。压力源可以是例如压缩机(如双头压缩机)或反应室，该反应室被构造成蒸发燃料以产生高温加压气体并将加压气体递送到致动器。一个以上的蓄压器可随时间从压缩机接收膨胀流体(或部分真空)，并储存处于压力的膨胀流体，从而允许在相对短的时间段内致动。

Independent robot gripper system

The implementation involves the improvement of the soft robot system, which allows the soft robot terminal actuator to become an independent system without relying on the connector to deliver the expansive fluid to the terminal actuator (multiple) actuators. According to some embodiments, a robot system including a soft actuator and a hub can be provided. The main body of the hub can include an integrated pressure source, which is configured to supply the expansion fluid to the soft actuator through the actuator interface. A pressure source can be a compressor (such as a double head compressor) or a reaction chamber, which is constructed as an evaporative fuel to produce high temperature pressurized gas and deliver the pressurized gas to the actuator. More than one accumulator can receive an expansion fluid (or part of a vacuum) from a compressor at a time and store an expanded fluid in pressure, allowing for action within a relatively short period of time.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】独立型机器人抓持器系统相关申请本申请要求于2015年7月30日提交的、题为“独立型软机器人抓持器系统”的美国临时专利申请序列号62/199,029的优先权。上述申请的内容被援引纳入本文。
技术介绍
机器人系统可以在一些不同环境中被采用并可被要求执行各种不同任务。机器人通常使用机器人操纵器如单个致动器、抓持器或末端执行器来操纵它们周围的物体。最近，软机器人致动器已在许多环境中被采用。不同于由金属或硬塑料形成的传统的硬机器人致动器，软机器人致动器可以由弹性材料如橡胶、或以构造成在压力下展开、拉伸、扭转和/或弯曲的手风琴式结构布置的薄壁塑料、或其它合适的相对软的材料形成。软机器人材料自适应、廉价、重量轻、可定制并且易于使用。软机器人致动器可能出现的一个问题是致动器须被加压，这通常通过用膨胀流体填充致动器来实现。通常，该膨胀流体经由将机器人系统(如机器人臂)系结到加压系统的流体管线供应。这个问题以及本文所更详述的其它问题可能会阻止软机器人系统完全独立。
技术实现思路
实施例涉及软机器人系统的改进，其允许软机器人末端执行器成为不依赖于用于将膨胀流体递送到末端执行器的(多个)致动器的独立型系统的系接件。根据一些实施例，可以提供包括软致动器和转毂的机器人系统。软致动器可以包括被构造成接收膨胀流体的弹性囊。转毂可以包括具有致动器接口的第一端，该致动器接口被构造成接收软致动器。转毂的第二端可以包括被构造成安装到机器人臂或其它机器人系统的安装凸缘。转毂的主体可包括集成式压力源，该集成式压力源被构造成通过致动器接口将膨胀流体供应到软致动器。该压力源可以是如直接或间接地对致动器加压(如通过蓄压器)的压缩机。在一些实施例中，压力源可以是与致动器分开的反应室并被构造为执行化学试剂的反应(如燃料燃烧)，从而产生并储存反应的气体产物，随后作为膨胀流体被直接或间接地递送。蓄压器可随时间从压缩机接收膨胀流体并储存处于压力的膨胀流体。因此，与单独使用压缩机的情况相比，致动器的致动可以在更短的时间段内进行。在一些实施例中，可以采用多个蓄压器。第一蓄压器可以用作正压力容器用于加压致动器，而第二蓄压器可以用作负压力容器用于减压致动器。一个以上的蓄压器可以连接到致动器(并且彼此连接)，并且可以与致动器一起共同设定尺寸，以便在(多个)蓄压器和集成的末端执行器之间产生流体传导路径时，由于膨胀流体在现在较大的连接体积内达到平衡，所以可以获得预定的致动压力或部分真空。在压力源和致动器之间可设置方向控制阀，以允许膨胀流体沿第一方向流动和/或移除膨胀流体以在第二方向上产生部分真空。流量控制阀也可用于控制膨胀流体进入或离开致动器的速度。根据一些实施例，可以使用双头压缩机。根据控制阀的形态，双头压缩机可以被构造成并联或串联地操作。控制器可被构造成在对应于每个压缩机头的流量分布相交的时间启动控制阀。压缩机可以由电机供电。在一些实施例中，电机可以在其正常规格之外操作，例如通过在升高的电压或电流下驱动。因此，对于不频发的致动，致动器可以更快速地膨胀，同时仍然允许足够的时间来耗散由过电的电机产生的额外热量。通过在电机附近提供换热器可以进一步耗散热量。换热器可以在电机和膨胀流体之间交换热量。由于膨胀流体在进入致动器时膨胀，膨胀流体可能迅速冷却。可利用这种现象来积极地冷却过电的电机。通过这种构造产生的膨胀流体温度升高具有进一步增加致动器上产生的压力的功能益处。在更进一步的实施例中，转毂可以是三件式转毂，其中这些部分可连接以形成转毂。靠近机器人臂的第一部分可以包括泵和控制阀，用于接收膨胀流体并将膨胀流体供应到第二部分。第二部分可以由集成式蓄压器组成或可以包括集成式蓄压器。蓄压器可以适形于转毂的形状，因此可以节省转毂/末端执行器系统中的空间。例如，蓄压器可以是矩形的，具有异形空穴；它可能是非圆柱形或非球形的。隔膜可以设置在蓄压器中，以将转毂的第二部分的内部结构分成正压力腔室和负压力腔室。转毂的第三部分可以包括用于将膨胀流体从蓄压器供应到一个以上的连接的软机器人致动器的阀。气动流动路径可以被集成到转毂的结构体中，因此减少或消除了对不必要地增加转毂占据的总体积的内部气动连接和传导路径的需要。尽管结合布置在机器人臂末端的软机器人致动器描述了实施例，但是本领域的普通技术人员将认识到，这些技术也可以应用于其它环境中的软致动器。附图说明图1A-1D示出了适用于本文描述的实施例的示例性软机器人致动器。图2示出了简单的独立型软机器人控制系统的实施例，其经由微型方向控制阀直接从微型压缩机驱动集成致动器转毂。图3示出了安装在轻型机器人操纵器上并抓握目标物体的示例性气动独立型软机器人控制系统。图4A-4D示出了一个实施例，其中双压缩机与螺线管驱动的方向控制阀结合操作以产生组合的目标流量分布。图5A-5C示出了一个实施例，其中一个蓄压器致动软机器人致动器。图6A-6B示出了集成泵、阀和蓄压器的示例性转毂组件。图7示出了示例性的三件式转毂组件。具体实施方式实施例涉及被设计或构造成提供独立型软机器人末端执行器系统的机器人系统。软机器人臂端工具(EOAT)可以安装在机器人操纵器的末端。这些操纵器具有规定的有效负载能力，它们能够操纵而不会对臂的动态产生负面影响。这种允许的有效负载大小、重量和惯性矩通常比控制操纵器本身小许多倍，因此较小的可实现的有效负载产生不成比例地提高的安装能力和空间需求。此外，在安装软机器人EOAT之后，必须保留足够的能力用于操纵目标(将被移动或重新取向的物体)。独立型软机器人末端执行器系统在其设计中必须非常高效，以确保其最终的物理性能与传统的系留软机器人末端执行器相当。虽然独立型系统可能稍大或更重，但它们不得在狭窄和拥挤的空间内损害上一级的操作系统进行操纵和抓取的能力。除了物理特性之外，创建完全独立型软机器人控制系统还受到许多其它挑战和制约。在EOAT本身的形状因素内，发出足够的电力来压缩气体或存储压缩的或液化的气体的空间是困难的。然而，当与作为主机的移动机器人平台配对时，可以将这些子系统分布在移动机器人平台中，以从EOAT本身移除更大的系统部件。例如，用于储存压缩气体或液化气体的较大的压缩机和储罐可定位在移动机器人平台的基座内，在那里平台的电池和驱动系统已经被定位以作为压载物。只有较小的集成系统例如方向控制阀、流量控制阀或传感部件将留在包括EOAT的软致动器和接口转毂附近。为了减轻主机平台的空间、重量和电力需求，必须显著地优化压缩机尺寸和动力消耗或致动流体的存储和传递。以下部分描述了几种用于提供独立型软机器人控制系统的技术以及集成它们的移动系统。首先将提供软机器人致动器和抓持器的简要概述，随后是实施例的各个方面的详细描述。除非另有说明，否则可想到所述每个实施例可以以彼此的任何组合使用。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弹性材料例如橡胶或以构造成在压力下打开、拉伸、扭转和/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。例如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人系统，包括：软致动器，其包括被构造成接收膨胀流体的弹性囊；转毂，其包括：第一端，其具有被构造成接收所述软致动器的致动器接口，第二端，其具有被构造成安装到机器人臂的安装接口，以及转毂体，其具有被构造成通过所述致动器接口将所述膨胀流体供应到所述软致动器的压力源。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.30 US 62/199,0291.一种机器人系统，包括：软致动器，其包括被构造成接收膨胀流体的弹性囊；转毂，其包括：第一端，其具有被构造成接收所述软致动器的致动器接口，第二端，其具有被构造成安装到机器人臂的安装接口，以及转毂体，其具有被构造成通过所述致动器接口将所述膨胀流体供应到所述软致动器的压力源。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述压力源是压缩机。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述压力源是根据阀的形态而并联或串联地操作的双头压缩机。4.根据权利要求3所述的系统，还包括控制器，所述控制器被构造成在对应于每个压缩机头的流量分布相交之时的时刻启动所述阀。5.根据权利要求1所述的系统，还包括用于操作所述压力源的电机，其中所述电机被构造成在所述致动器的致动期间以超电力模式操作。6.根据权利要求5所述的系统，还包括设置在所述电机附近以在所述电机和所述膨胀流体之间换热的换热器。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述压力源是不同于所述致动器的反应室，所述反应室被构造成接受产生气态产物的化学反应。8.根据权利要求1所述的系统，还包括方向控制阀，所述方向控制阀用于选择性允许膨胀流体沿着第一方向流入所述致动器或沿第二方向流出所述致动器。9.根据权利要求1所述的系统，还包括流量控制阀，所述流量控制阀用于控制所述膨胀流体流入或流出所述致动器的流量。10.根据权利要求1所述的系统，还包括蓄压器，所述蓄压器用于接收来自所述压力源的膨胀流体并储存处于压力的膨胀流体。11.根据权利要求1所述的系统，还包括多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·克诺夫，J·莱辛，D·哈伯格，G·塞勒斯，
申请(专利权)人：软机器人公司，
类型：发明
国别省市：美国,US