夹持设备、机器人以及控制方法技术

本发明专利技术涉及一种机器人的用于夹持物体(7；19)的夹持设备，其中，夹持元件(9；15)以能够旋转的方式安装在夹持设备的夹持指状件(8；13)上。上。上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】夹持设备、机器人以及控制方法


[0001]本专利技术涉及一种用于夹持物体的夹持设备，特别是用于机器人和操纵器的夹持设备，还涉及使用该夹持设备的机器人以及借助于机器人的夹持设备用于夹持物体的控制方法。

技术介绍

[0002]在各种设计中已知夹持设备，例如具有两个可线性移动的夹持器或指状元件的平行夹持器、具有至少三个指状元件的同心夹持器或具有以偏移方式夹持的夹持器的有角度夹持器。夹持设备也可以被设计为使得它们能够实现线性夹持或爪式夹持，其中，物体仅在两个单独的点处被夹持设备的夹持器夹持，或者使得它们能够实现利用夹持器基本上完全包围物体的夹持或空间夹持，其中夹持设备的夹持器或指状元件在必要时适应于待夹持的物体的轮廓。
[0003]例如，WO 2013/075245 A1中已知一种夹持设备，其可被设计为平行或同心的夹持器，其中，夹持器设计为双臂，以实现具有平行四边形导向件的准传动或齿轮。这使得一方面可以通过夹具朝向彼此的线性运动来保持物体，或者另一方面通过允许夹具的上部远端围绕物体倾斜而以部分封闭的方式夹持弯曲物体。最终使用哪种类型的夹持取决于待夹持的物体的尺寸和形状以及由于设计(即，传动)而建立的指状元件之间的平衡平面。原则上，这使得能够柔软且适应性地夹持物体，尽管柔软和适应性能力受到设计的显著限制。具有杠杆元件、旋转接头、弹簧、和致动器的传动装置或传动装置的机械设计是复杂且易受影响的，并且还导致整个夹持设备的高重量。
[0004]在WO 2016/141266 A1中公开了用于夹持设备的类似机械设计，其中，指状件的杆元件可以由柔软材料一件式地制成，可能具有嵌入的触觉传感器。
[0005]具有类似于平行四边形齿轮的用于指状元件的引导件的夹持设备是已知的，例如参见WO 2016/037288 A1和美国专利号9,533,419。在该美国专利中示出的夹持设备还具有指状元件，其中，面向物体的内表面由可相对于彼此移动的单独链节的链条构成，从而允许柔软夹持和能够适应于待夹持物体的轮廓的夹持。
[0006]DE 10 2009 015 975 B4中已知一种夹持设备，其中，指状元件或夹持器被设计为所谓的翼梁元件，翼梁元件具有两个弯曲灵活的面，这些面在其自由端部上彼此连接并且彼此间隔地固定在夹持器基座上，以形成三角形布置。这两个表面通过多个彼此平行延伸的薄片彼此连接，每个薄片在其端部区域以铰接或材料互锁的方式弹性地连接到这些表面，使得当物体被夹持时，这些表面与物体的表面一致，因为这些表面可通过薄片相对于彼此移动。然而，这种夹持设备的柔软特性受到设计的限制。此外，为了夹持，必须使指状元件作为整体致动，并因此以可变形的方式移动指状元件，从而导致另外的扭矩和力作用在机构上。
[0007]然而，上述夹持设备本身都不能夹持细线(filigree)而非刚性的平坦物体，特别是固有柔软或弹性的物体，例如布料、织物、箔、纸等，使得已知夹持技术(其中，夹持指状件
在物体上竖直向下移动然后横向移动(平行夹持))是不适合的。如果存在，如前所述的这种夹持设备的固有弹性仅设计用于这种类型的平行夹持。然而，这种类型的夹持对于平坦的、柔软的物体通常失败，因为物体存在于平行接近的手指上方的部分不能被其牢固地夹持。此外，还存在这样的问题，即，当夹持指状件平行移动并以其前端搁置在平坦的柔软物体上时，物体本身位移，但不能被夹持指状件上的夹爪夹持，从而它们实际上能够被提升。此外，存在物体被压碎和撕裂的风险。在控制技术方面，不能通过平行的夹持器或者即使有的话也只能以不成比例的高努力来实现柔软平坦物体的安全的、非破坏性的夹持。
[0008]平行夹持器主要设计用于夹持刚性物体。原则上，使用吸盘来提升这些物体同时短时间产生真空是可能的，但是这需要额外的介质管线，其产生成本和维护并且必须沿着操纵器布线，通常在外部，并且还限制机器人的移动性。

技术实现思路

[0009]基于这一点，本专利技术的目的是提供一种改进的夹持设备，特别是用于轻型构造的机器人的夹持设备，其易于操作、用途多样。此外，制造成本低廉，并且特别地，其允许夹持主要是平坦的并且形状方面柔软的物体。
[0010]该目的通过根据权利要求1所述的夹持设备以及根据权利要求14所述的方法来解决。
[0011]因此，本专利技术提出了一种用于夹持物体的夹持设备，其包括至少两个夹持单元，夹持单元分别具有夹持指状件并且能够通过在释放位置和夹持物体的夹持位置之间的受控制的运动而转变，其中，夹持单元分别包括夹持元件，夹持元件在夹持位置中能够与待夹持的物体接触，并且其中，夹持元件以能可旋转的方式安装在夹持指状件的远端处。
[0012]特别地，根据本专利技术的夹持设备被设置用于从平坦基部夹持非固定或非刚性的物体。
[0013]在本专利技术的意义上，非刚性的物体在此应理解为本身柔韧或弹性的并且具有平面延伸的物体，例如任何种类的织物、织物网、塑料膜、纸片、绝缘材料等。
[0014]夹持元件作为独立元件，即，所谓的一种旋转爪，被设置在夹持指状件上，由此根据本专利技术的可旋转支撑件允许当夹持元件与待夹持的物体接触时，这些物体与支撑件本身一起用作一种支座，夹持元件可在中间存储或物体的夹持下抵靠该支座滚动，其中待夹持的物体通常从诸如传送带之类的平坦的支撑件上拾取。
[0015]在夹持作用下的力(即，夹持指状件经由额外的夹持元件作用在物体或支撑件上的力)以及夹持指状件朝向彼此的横向移动，由于物体和夹持元件之间的摩擦效应，导致这些夹持元件的旋转移动，可以以优选的方式通过阻抗受控且因此灵敏的机器人来执行，特别是轻质设计的机器人。这种机器人的控制行为能够被调整为这种功能，使得能够无损地夹持诸如织物的软材料。特别地，机器人能够“感觉”夹持元件是否适当地搁置在这样的物体上以及物体是否能够实际上借助于在抓具指朝向彼此平行移动的过程中旋转的夹持元件来夹持。
[0016]在夹持设备的一个实施例中，夹持元件被配置为，当夹持元件在到达夹持位置的条件下相互接触时，朝向彼此和远离待夹持的物体旋转。
[0017]在夹持设备的优选实施例中，夹持元件具有第一区段，该第一区段的外轮廓相对
于其旋转轴线被配置为，在夹持元件已经朝向彼此移动之后，持元件之间以直线的方式的接触。
[0018]根据本专利技术，第一区段的外轮廓相对于其旋转轴线部分地遵循数学螺旋的形状，其特征在于，相互接触点位于由两个夹持元件的旋转轴线占据的公共平面上方，例如阿基米德螺旋(Archimedes spiral)。
[0019]另外，根据本专利技术的夹持元件可包括第二区段，该第二区段的外轮廓相对于其旋转轴线被设计，在完全处于所述夹持位置的条件下防止夹持元件的进一步旋转，特别是在完全处于所述夹持位置的条件下，夹持元件至少部分地以平面方式彼此相对，与物体接合。
[0020]为了在与物体接触时在预期的旋转方向上支持旋转运动，夹持元件可以被偏置。此外，夹持元件可包括被布置为防止夹持元件在不接触时旋转的设备。该设备还可以被布置为当夹持元件之本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于夹持物体(7；19)的夹持设备，所述夹持设备包括至少两个夹持单元，所述夹持单元分别包括夹持指状件(8；13)并且能够通过在释放位置和夹持所述物体(7；19)的夹持位置之间的受控制的运动而转变，其中，所述夹持单元分别包括夹持元件(9；15)，所述夹持元件(9；15)在所述夹持位置中能够与待夹持的所述物体(7；19)接触，其特征在于，所述夹持元件(9；15)以能够旋转的方式安装在所述夹持指状件(8；13)的远端处。2.根据权利要求1所述的夹持设备，其中，所述夹持元件(9)被配置为：当所述夹持元件(9)在到达所述夹持位置的条件下相互接触时，朝向彼此并且远离待夹持的所述物体(7)旋转。3.根据权利要求2所述的夹持设备，其中，所述夹持元件(9)包括第一区段(9.1)，所述第一区段(9.1)的外轮廓相对于其旋转轴线(D)被配置为以直线形的方式实现所述夹持元件(9)之间的接触。4.根据权利要求2或3所述的夹持设备，其中，所述第一区段(9.1)的外轮廓相对于所述旋转轴线(D)部分地遵循数学螺旋的形状。5.根据权利要求3或4所述的夹持设备，其中，所述夹持元件(9)包括第二区段(9.2)，所述第二区段(9.2)的外轮廓相对于其旋转轴线(D)被设计为，在完全处于所述夹持位置时防止所述夹持元件(9)的进一步旋转。6.根据权利要求5所述的夹持设备，其中，在完全处于所述夹持位置时，所述夹持元件(9)在接合所述物体(7)的条件下至少部分平坦地彼此相对放置。7.根据权利要求1至6中任一项所述的夹持设备，其中，所述夹持元件(9)被偏压。8.根据权利要求2至7中任一项所述的夹持设备，其中，所述夹持元件(9)包括装置(11)，所述装置(11)被配置为在所述夹持元...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔，
申请(专利权)人：弗兰卡埃米卡有限公司，
类型：发明
国别省市：