用于机器人末端执行器的结构制造技术

描述了用于机械臂末端工具比如机器人抓持器的各种增稳装置。增稳装置设置在臂末端工具的手掌区中并且用作止挡件，臂末端工具的致动器可推动柔性或光滑的目标物体抵靠止挡件。取决于应用，增稳装置可采取各种各样的形状。基于增稳装置的形状和对目标物体的机器人抓持器的动作，目标物体可以以更稳定的形态移动或转动，从而允许致动器施加更少的力同时仍然对物体维持牢固的抓取。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于机器人末端执行器的结构相关申请本申请要求提交于2017年5月1日的题为“用于机器人末端执行器的结构”的美国临时专利申请序列号62/492,627的优先权、提交于2018年3月16日的题为“龙骨及其使用方法”的美国临时专利申请序列号62/643,859的优先权以及提交于2018年3月19日的题为“新龙骨及其使用方法”的美国临时专利申请序列号62/644,690的优先权。上述申请的内容通过引用纳入本文中。
技术介绍
本专利技术基本涉及机器人领域，尤其涉及适于在抓取尤其是柔性物体(比如袋装物品)方面协助机器人末端执行器的新型结构。常见地，机器人末端执行器可包括抓取目标的多根机械手指。通常，在多个手指之间抓取目标，然后从一个地方移到另一个地方。当提起柔性物体(比如在袋中或松散包装中的物体)时，物体可能在提起、加速或减速物体时滑脱出手指的抓取。当袋或包装充满能够在其容器内移位的产品时，该问题可能是复杂的；在物体移动期间，产品的移位会使力不均匀地施加至袋或包装，使得更难牢固地抓取目标。结果，手指必须相当紧地抓取物体以免目标滑出或移位。这会损坏袋或包装中含有的产品，并且不可能保证物体不会继续滑出或移位。附图说明图1A-1D描绘了适于与本文描述的示例性实施例一起使用的软机器人致动器的示例。图2A-2D描绘了用于机械臂末端工具的增稳结构的示例。图3A-3B描绘了采用示例性增稳结构以抓取目标柔性物体。图4A-4J描绘了抓取过程的各个阶段，示出增稳结构、目标物体和致动器的交互。图5是描绘出用于抓取目标柔性物体的示例性方法的流程图。图6描绘了在抓取形态中的目标物体。图7A-7F描绘了用于增稳结构的各种替代形态。图8A-8B描绘了增稳结构，其具有用于抓取的两个脊和用于将增稳结构固定至机器人末端执行器的固定装置。图9A-9C描绘了相对于机器人致动器的远端的用于增稳结构的替代形态。图10A-10D描绘了用于抓取柔性物体的替代抓取过程。具体实施方式现在将参阅附图更详细地描述本专利技术，其中示出本专利技术的实施例。但是本专利技术可以以许多不同的形式来实施，并且不应理解为受到本文阐述的实施例限制。相反，提供的这些实施例使得本文更加透彻和完整，并且将本专利技术的范围完全地传达给本领域技术人员。在附图中，相同的附图标记始终指代相同的元件。软机器人抓持器的
技术介绍
传统的机器人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工作的自动化解决方案。本申请描述了自适应、便宜、轻质、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以构造成在压力下展开、拉伸、扭转、弯曲、延伸和/或收缩的手风琴式结构布置的例如为橡胶的弹性材料、涂层织物或塑料薄壁或其它适用的相对软的材料形成。作为手风琴式结构的替代或附加，可以利用采用弹性材料的软致动器的其它类型和形态。例如它们可通过将一片或多片弹性材料成型或结合为期望的形状来制造。替代地或附加地，不同的多片弹性材料可被热结合或缝接。软机器人致动器可包括中空内部，其可用例如为空气、水或盐水的流体填充以使该致动器加压、膨胀和/或致动。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)，致动可以使致动器卷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或多个中间目标形状可通过使致动器局部地膨胀来实现。替代地或附加地，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物体上(比如被抓取或被推动的物体上)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取的物体的形状。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，因为材料可易于变形，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。更进一步，软致动器是自适应的，并且因此单个夹具可以抓持多种物体。因为软致动器的外表面是相对脆弱的，它们可用作例如用作容易擦伤或损坏的物品(例如，番茄)的重定向器，而硬夹具可能限于操纵更坚固的物品(例如，黄铜阀)。此外，软致动器通常不会在待抓持的表面上留下痕迹。通常，当容易留下痕迹的表面(例如饰面)被硬夹具抓持时，可施加防护涂层或膜以免该部分留下痕迹；这增加了制造成本。利用软致动器，该步骤可以省略并且可以在没有特殊涂层或膜的情况下保护该部分。而且，软机器人致动器允许用于传统的硬机器人致动器难以实现的各种类型的运动或运动的组合(包括弯曲、扭转、延伸和收缩)。图1A-图1D描绘了示例性软机器人致动器。具体地说，图1A描绘了软机器人致动器的部分侧视图。图1B描绘了图1A中部分的俯视图。图1C描绘了包括可被使用者操纵的泵的软机器人致动器的部分侧视图。图1D描绘了图1C所描绘的部分的替代实施例。致动器可为如图1A所描绘的软机器人致动器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(预定量可响应于待由致动器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下。此外，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膨胀流体的预定量，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可表现出如图1A所示围绕中心轴线卷曲的趋势。为便于讨论，本文定义了几个方向。如图1B所示，轴向穿过致动器100围绕其卷曲的中心轴线。径向在垂直于轴向的方向上在由膨胀的致动器100形成的部分圆的半径方向上延伸。周向沿着膨胀的致动器100的外周延伸。在膨胀状态，致动器100可沿着致动器100的内周边缘在径向上施加力。例如致动器100的远侧末端的内侧向内朝着中心轴线施力，这可被利用以允许致动器100抓取物体(可能与一个以上的附加致动器100相结合)。由于致动器100所使用的材料以及总体结构，软机器人致动器100可在膨胀时保持相对地适形。致动器100可由允许相对软或适形结构的一种以上弹性材料制成。取决于应用，弹性材料可以从一组食品药品监督管理局(FDA)批准的食品安全的、生物相容的或医疗安全的材料中选择。致动器100可采用符合药品生产质量管理规本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于机器人末端执行器的增稳装置，该机器人末端执行器包括能够通过沿着转动中心轴线卷曲在未展开状态和展开状态之间移动的一个以上的机器人致动器，当一个以上的致动器处于展开状态时，使一个以上的机器人致动器的远端靠近末端执行器基座的手掌区，所述增稳装置包括：/n增稳装置基座，其尺寸和形状被设计成与所述机器人末端执行器的手掌区配合；和/n延伸远离所述基座一定高度的至少一个脊，所述脊平行于一个以上的所述机器人致动器的转动中心轴线延伸一定长度，其中所述至少一个脊限定出如此定位的目标区，当一个以上的所述机器人致动器处于展开状态时，目标物体的至少一部分设置在所述目标区内并且固定就位在一个以上的所述致动器的所述远端和所述至少一个脊之间。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170501 US 62/492627;20180316 US 62/643859;2018031.一种用于机器人末端执行器的增稳装置，该机器人末端执行器包括能够通过沿着转动中心轴线卷曲在未展开状态和展开状态之间移动的一个以上的机器人致动器，当一个以上的致动器处于展开状态时，使一个以上的机器人致动器的远端靠近末端执行器基座的手掌区，所述增稳装置包括：
增稳装置基座，其尺寸和形状被设计成与所述机器人末端执行器的手掌区配合；和
延伸远离所述基座一定高度的至少一个脊，所述脊平行于一个以上的所述机器人致动器的转动中心轴线延伸一定长度，其中所述至少一个脊限定出如此定位的目标区，当一个以上的所述机器人致动器处于展开状态时，目标物体的至少一部分设置在所述目标区内并且固定就位在一个以上的所述致动器的所述远端和所述至少一个脊之间。


2.根据权利要求1所述的增稳装置，其中所述致动器的远侧末端围绕所述增稳装置的所述脊推动所述目标的相应端。


3.根据权利要求1所述的增稳装置，其中所述致动器的远侧末端将所述目标物体的至少一部分推入所述脊。


4.根据权利要求1所述的增稳装置，其中所述至少一个脊是第一脊并且还包括平行于所述第一脊延伸的第二脊。


5.根据权利要求1所述的增稳装置，其中所述至少一个脊是第一脊并且还包括垂直于所述第一脊延伸的第二脊。


6.根据权利要求1所述的增稳装置，其中所述至少一个脊是第一脊，并且还包括多个垂直延伸的第二脊，多个第二脊定位成使得在多个所述第二脊之间形成间隙，一个以上的所述机器人致动器被构造成将所述目标物体推入所述间隙中以将包含在所述目标物体中的物料分配入所述间隙。


7.根据权利要求1所述的增稳装置，其中一个以上的所述机器人致动器包括第一机器人致动器和第二机器人致动器，所述第一机器人致动器在所述第一机器人致动器的径向内侧具有第一致动器基座，所述第二机器人致动器在所述第二机器人致动器的径向内侧具有第二致动器基座，所述第一机器人致动器和所述第二致...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·柯尔汉，T·沃默斯利，
申请(专利权)人：软机器人公司，
类型：发明
国别省市：美国;US