CN108393915A

CN108393915A - 运送材料的板层以通过心轴成形的设备、方法及介质

Info

Publication number: CN108393915A
Application number: CN201711379465.2A
Authority: CN
Inventors: 戈采·彼得罗夫斯基; 安德鲁·克利莫夫斯基
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 2017-02-06
Filing date: 2017-12-19
Publication date: 2018-08-14
Anticipated expiration: 2037-12-19
Also published as: CN108393915B; US20180222060A1; US10099385B2

Abstract

提供运送材料的板层以通过心轴成形的设备、方法及介质。一个实施例是一种包括机器人的末端执行器的设备。该设备包括框架、以及附接到框架的固定杯组件。固定杯组件包括用于保持层的吸杯、气动管线、以及与吸杯耦接并容纳气动管线的轴，该轴使得吸杯能够竖直地平移。该设备还包括浮动杯组件。每个浮动杯组件包括：伯努利杯；对伯努利杯施加正压气体的气动管线；与伯努利杯耦接并容纳气动管线的轴，该轴使得伯努利杯能够竖直地平移；以及使得伯努利杯能够围绕轴的端部枢转以与表面一致的轴承。

Description

运送材料的板层以通过心轴成形的设备、方法及介质

技术领域

本发明涉及机器人技术的领域，特别是用于机器人的末端执行器。

背景技术

机器人可用于多种目的和活动。在制造和制作环境中，使用一些机器人来拾取材料的板层并将其运送到心轴以成形。这些机器人可包括拾取板层并对板层施加力以使板层与心轴一致的末端执行器。

例如，在正在制作碳纤维增强聚合物(CFRP)的环境中，机器人可使用末端执行器来拾取板层并在对板层限定复杂表面的心轴上形成板层。此操作可对多个板层执行多次，以构造干燥碳纤维的复合预成型件。然后该复合预成型件可用可固化树脂浸渍，并固化以形成CFRP。在将这些板层放在心轴上的堆叠处理的过程中，仍希望防止在任意板层内形成皱褶，因为皱褶在任何所制作的CFRP中都是不希望有的。而且，由于干燥碳纤维的板层是易损的，所以确保末端执行器不施加将使板层在运输和成形过程中卷曲或损坏的力也仍是重要的。因此，CFRP的制作者继续寻找有用且划算的末端执行器技术。

发明内容

本文中描述的实施例提供增强的机器人末端执行器，其包括多个伯努利杯和一个吸杯(suction cup，吸盘)以运送材料的板层。伯努利杯使得该板层的部分能够在保持至末端执行器的同时水平地浮动，并且还能够枢转和偏转以使该板层的面与该板层位于其上的心轴的表面一致。伯努利杯相对于该板层的浮动确保末端执行器将该板层保持在位，而不损坏该板层或产生皱褶，甚至当使该板层与心轴的表面一致时。

一个实施例是一种包括机器人的末端执行器的设备。该设备包括框架、以及附接到框架的固定杯组件。固定杯组件包括用于保持该板层的吸杯、对吸杯的内部施加负压气体的气动管线、以及与吸杯耦接并容纳气动管线的轴，该轴使得吸杯能够竖直地平移。该设备还包括附接到框架的浮动杯组件。每个浮动杯组件包括：伯努利杯；对伯努利杯施加正压气体的气动管线；与伯努利杯耦接并容纳气动管线的轴，该轴使得伯努利杯能够竖直地平移；以及使得伯努利杯能够围绕轴的端部枢转以与一表面一致的轴承。

另一实施例是一种方法。该方法包括：经由一个吸杯和多个伯努利杯保持干燥碳纤维的板层与机器人的末端执行器接触，而不使该板层成形；将该板层定位在具有弯曲表面的心轴上，而不使该板层成形；以及使该板层与心轴的弯曲表面一致。这导致伯努利杯沿着该板层浮动，并且当该板层改变形状时竖直地偏转。

另一实施例是包含编程指令的非暂时性计算机可读介质，当由处理器执行时，该编程指令用来执行一种方法。该方法包括：经由一个吸杯和多个伯努利杯保持干燥碳纤维的板层与机器人的末端执行器接触，不使该板层成形；将该板层定位在具有弯曲表面的心轴上，不使该板层成形；以及使该板层与心轴的弯曲表面一致。这导致伯努利杯沿着该板层浮动、枢转，并且当该板层改变形状时竖直地偏转。

下面可描述其他代表性实施例(例如，与上述实施例相关的方法和计算机可读介质)。已经讨论的特征、功能和优点可在各种实施例中独立地实现，并且可在其他实施例中组合，参考以下描述和附图可看到这些实施例的进一步细节。

附图说明

现在仅通过实例并参考附图描述本发明的一些实施例。在所有图上，相同的参考数字代表相同的元件或相同类型的元件。

图1是一个代表性实施例中的在制造单元内操作的机器人的框图。

图2至图3是举例说明了一个代表性实施例中的用于运输并成形干燥碳纤维的板层的机器人的末端执行器的图示。

图4至图5是举例说明了一个代表性实施例中的将碳纤维的板层放在心轴上的图示。

图6至图7是举例说明了一个代表性实施例中的末端执行器的浮动杯组件的图示。

图8至图9是举例说明了一个代表性实施例中的末端执行器的固定杯组件的图示。

图10是举例说明了一个代表性实施例中的用于操作机器人的末端执行器的方法的流程图。

图11是一个代表性实施例中的用于运输并成形干燥碳纤维的板层的机器人的框图。

图12是一个代表性实施例中的飞机制造和维护方法的流程图。

图13是一个代表性实施例中的飞机的框图。

具体实施方式

这些图和以下描述举例说明了本发明的具体代表性实施例。因此将理解，本领域技术人员能够设计各种虽然未在本文中明确描述或示出但是包含本发明的原理且包括在本发明的范围内的布置。而且，本文描述的任何实例旨在帮助理解本发明的原理，并且应被解释为不限于这种具体列举的实例和条件。结果，本发明不限于下面描述的具体实施例或实例，而是由权利要求书及其等同物限制。

图1描绘了一个代表性实施例中的在制造单元100内操作以将干燥碳纤维的板层170放在心轴160上的机器人150。制造单元100包括任何体积的空间，预期机器人150在该空间中操作以便于CFRP零件的制造、制作和/或装配。例如，制造单元100可包括工厂地面上的封闭空间、或者开放体积的空间。根据图1，制造单元100包括体积102、底座110、安装到底座110的机器人150、板层170、以及心轴160。底座110可包括占据制造单元100内的固定位置的结构部件，或者可包括移动特征(例如推车)，其能够被驱动穿过工厂地面，以将机器人和/或工具根据需要布置成各种构造。因此，在一些实施例中，底座110、板层170和心轴160是可移动和/或可驱动穿过工厂地面的。机器人150安装到底座110，并且包括多个致动器112、114、116、118和刚性体120、130，其共同限定运动链156。机器人150还包括布置(dressing)140(例如布线)、以及末端执行器132，其在将板层170运输并成形到心轴160上的过程中将板层170保持在位。在运输过程中，将板层170保持是平的，以确保在板层170中不会出现皱褶或翘曲。

控制器152指导机器人150的操作，包括末端执行器132和成像系统134。控制器152可作为例如定制电路执行，作为执行编程指令的处理器执行，或者作为其一些组合执行

将板层170描述为干燥碳纤维的板层，但是可包括任何合适的干燥纤维预成型件，其用于用可固化树脂浸渍以形成复合零件。例如，板层170可包括玻璃纤维、木质纤维，等等，并甚至可包括具有小于“预浸渍”量的量的增粘剂(例如，热固性或热塑性增粘剂)。

图2至图3举例说明了末端执行器132的视图，其利用压力差将板层170固定到末端执行器132。具体地，图2是用图1的视图箭头2指示的末端执行器132的透视图，而图3是用图2的视图箭头3指示的末端执行器132的底视图。在此实施例中，末端执行器132包括支撑部210，其附接到机器人150的刚性体。框架220附接到支撑部210，并且包括构件230和240。浮动杯组件250在轨道242处经由联接器252安装到构件240。末端执行器132进一步包括固定杯组件260，其以与浮动杯组件250类似的方式牢固地附接到框架220。

图3举例说明了固定到构件230的构件240。图3进一步举例说明了构件320，支撑部210和构件230附接到构件320。气动歧管330附接到构件320，和排出器340一样。一个气动歧管330可在浮动杯组件250处将加压空气供应到伯努利杯370，而另一气动歧管330可在浮动杯组件250处将加压空气供应到气动致动器(下面描述)。排出器340在此实施例中包括文丘里真空发生器，其产生用于由固定杯组件260使用的负压。当经由气动歧管330对浮动杯组件250施加气流时，气流350离开浮动杯组件250的伯努利杯370，导致在仍允许板层170水平地浮动的同时将板层170抽吸成与浮动杯组件250接触的负压。还举例说明了固定杯组件260的入口362，并且其在一个实施例中可用来从固定杯组件260抽空气，以产生将板层170保持在末端执行器132处固定在位的负压(即吸力)。

通过所述末端执行器132的结构，将在图4至图5中举例说明并讨论末端执行器132在板层170的运输和成形过程中的操作。

图4是用图1的视图箭头4举例说明的心轴160的侧视图。具体地，图4举例说明了末端执行器132，其将板层170在心轴160上保持是平的。板层170的表面172由于在浮动杯组件250处利用伯努利原理产生的压力差的原因及由于在固定杯组件260产生的吸力的原因而接触浮动杯组件250和固定杯组件260。将板层170放在心轴160上并使板层170成形为与弯曲的表面162一致。使板层170的中点174与固定杯组件260对准，并且与心轴160的表面162的中点164对准。当使末端执行器132朝向心轴160移动时，固定杯组件260将是使板层170与心轴160接触的第一部件。

如对应于图4所示的视图的图5所示，当使末端执行器132在方向510上向下朝向心轴160移动时，使板层170成形为与表面162一致，产生弯曲形状。在成形过程中，浮动杯组件250相对于板层170的表面172沿着X和Y水平地滑动(即，浮动)。而且，浮动杯组件250可沿着Z方向进一步偏转到位，并且枢转以与表面162一致。这确保板层170在整个成形过程中与浮动杯组件250保持接触，因为心轴160的表面162迫使在板层170上形成轮廓。而且，其使得由心轴160在板层170上强加的弯曲形成，而没有皱褶。如果板层170在无法自由地水平浮动的情况下固定到浮动杯组件250，那么在板层170上强加弯曲将导致沿着板层170起皱。当将板层170放在心轴160上时，固定杯组件260和浮动杯组件250之间的距离增加，因为浮动杯组件250与表面162一致。这导致在仍允许相对于浮动杯组件250浮动的同时拉动板层170。因此，通过使得板层170内的材料能够相对于末端执行器132滑动来处理增加的距离。因此，浮动杯组件250确保板层170可与表面162一致，而不形成皱褶。同时，如果仅由末端执行器132利用浮动杯组件250，那么整个板层170可相对于末端执行器132水平地浮动，在成形过程中导致板层170中的位置偏离和角偏离。通过将一个固定杯组件260与多个浮动杯组件250组合，末端执行器132有利地确保在成形过程中适当地定位并定向板层170，同时还使得板层在应用于心轴160的过程中能够与心轴160一致，而不形成皱褶。

图6至图7进一步举例说明了浮动杯组件250的部件。具体地，图6对应于图4的区域6，并且图7是区域6的透视图。如图6所示，浮动杯组件250包括气动管线600，其经由气动歧管330接收加压气体(例如空气)。将加压气体从浮动杯组件250的伯努利杯370吹出。浮动杯组件250进一步包括支架610，支架610具有可在其中插入联接器的切口612，以将浮动杯组件250固定到图2的轨道242。

轴632是可压缩的，支撑头部670，并且对气动管线600提供通过浮动杯组件250的通路。当迫使板层170与表面162一致时，弹簧634允许轴632沿着Z压缩，并且弹簧634使轴632返回到默认位置和/或静止时的长度。偏压装置(在此实施例中是压缩弹簧620)使头部670经由枢转返回到静止时的默认(例如平的)方位，确保头部670保持水平。衬套630将压缩弹簧620保持在位。可使用配件660安装头部670和从轴632卸下头部670。头部670包括伯努利适配器640和伯努利延伸器650。伯努利延伸器650用作杠杆臂，其响应于与一表面接触而减小使头部670(及由此伯努利杯370)枢转到与该表面正交的新方向所需的力的量。

在此实施例中，头部670进一步包括固定到伯努利适配器640的加热元件690(例如，热屏蔽加热元件)。气动致动器692致动加热元件690，以使加热元件690与板层170接触和不接触，并且气动管线680从气动歧管330对气动致动器692供应空气。在板层170的成形过程中，末端执行器132可致动加热元件690以与表面172接触。这将板层170加热至至少180华氏温度(例如190°F)的固定温度，在该温度下，板层170固定至之前已经放在心轴160上的板层170(或者在该温度下，板层170固定至心轴160本身)。这确保，即使板层170在堆叠过程中在基本上竖直的方向上堆叠在心轴160上，板层170也将不会在移除末端执行器132之后从心轴160滑动或落下(例如，以获得和成形另一板层以形成用于多层复合零件的预成型件)。加热元件690因为其与头部670集成而能够当使板层170成形时偏转至与板层170的表面正交的方位，并且能够在不需要独立的轴承和支撑结构的情况下这样做。图7举例说明了与图6所示的那些特征类似的特征，但是进一步举例说明了轴承710，期使得头部670能够枢转以与心轴160的表面162一致。

图8至图9进一步举例说明了固定杯组件260的部件。具体地，图8与图5的区域8对应，并且图9是区域8的透视图。固定杯组件260包括支架820，其固定地附接到图3的构件320。气动管线810控制固定杯组件260处的压力，并因此可用来施加负压气体(例如空气)，其在吸杯830处产生吸力，以确保牢固地保持板层170与末端执行器132接触。在此实施例中，固定杯组件260进一步包括配件840，其使得吸杯830能够螺纹连接到位。轴850与弹簧852组合使得吸杯830能够在使板层170在心轴160处成形的同时竖直地(即，在Z方向上)平移。

通过充分描述的末端执行器132的技术部件的细节，将关于图10讨论末端执行器132的操作的说明性细节。对于此实施例，假设末端执行器132使干燥碳纤维的板层堆叠在心轴160上，以形成将用可固化树脂浸渍并固化以形成CFRP零件的多层装料。

图10是举例说明了一个代表性实施例中的用于操作末端执行器132以堆叠干燥碳纤维的板层的方法1000的流程图。参考图1的末端执行器132和机器人150描述方法1000的步骤，但是本领域技术人员将认识到，方法1000可在其他系统中执行。本文描述的流程图的步骤并不是包含全部的，而是可包括未示出的其他步骤。本文描述的步骤还可以替代的顺序执行。

使末端执行器132在板层170(例如，一堆中的许多板层170中的一个)上移动到位。例如可根据在控制器152处保持在存储器中的数字控制(NC)程序中的指令来定位末端执行器132。将末端执行器132进一步放置成与板层170接触。为了牢固地保持板层170与末端执行器132接触，操作固定杯组件260和多个浮动杯组件250以产生压力差。具体地，伯努利杯370产生将板层170抽吸成与末端执行器132接触的气流，并且吸杯830施加吸力以将板层170固定至末端执行器132，在吸杯830处产生吸力(步骤1002)。这些操作保持板层170与末端执行器132接触，不使板层170成形。可这样执行此操作，即，使得将固定杯组件260与板层170的中点174对准。通过牢固地保持板层170与末端执行器132接触，使末端执行器132这样移动，即，使得将板层170的中点174定位在心轴160上方，如上所述，心轴160具有弯曲表面162(步骤1004)。这通过浮动杯组件250的动作来执行，而不使板层170成形。也就是说，在将板层170应用于心轴160之前，末端执行器132不引起板层170的成形。也就是说，板层170当其移动到心轴160时保持平坦的和平面的，直到由将板层170推到心轴160上的末端执行器132使其成形为止。在一个实施例中，使中点174与心轴160的表面162的中点164对准。

通过对准板层170，末端执行器132下降到心轴160上，如图5所示。用足够的力来执行此动作，以使板层170成形至心轴160的表面162。当施加力时，浮动杯组件250沿着表面162偏转(即，相对于表面162滑动)，并且与表面162正交地定向。因此，末端执行器132使板层170与心轴160的弯曲表面162一致(步骤1006)。在此过程期间，伯努利杯370响应于与弯曲表面的接触而沿着三条轴线移动，并且响应于与弯曲表面的接触而枢转。也就是说，浮动杯组件250能够沿着板层170的表面172的X轴和Y轴自由地滑动和/或浮动，同时仍施加向下的使板层170与表面162一致的压力。而且，压缩弹簧620使得伯努利杯370能够沿着Z轴偏转，并且浮动杯组件250的轴承710使得伯努利杯370能够枢转，确保与表面162的成角度部分一致。简单地说，当使板层170与弯曲表面162一致时，这导致伯努利杯370沿着板层170浮动、枢转，并且当板层170改变形状时竖直地偏转。以此方式利用浮动杯组件250，板层170在由末端执行器132牢固地保持的同时经历形状的变化。而且，因为伯努利杯370沿着板层170浮动并枢转，使板层170重新成形，而不产生皱褶。

该方法可进一步包括，在已经使板层170成形之后致动加热元件690，并且加热板层170以使板层170的温度升高至固定温度(例如，190°F)，在该温度下，板层170将固定至心轴160。方法1000可进一步重复，以使干燥碳纤维的多个板层堆叠成干燥的预成型件。根据末端执行器的NC程序指导操作，可执行全部的保持、定位、一致和其他步骤。

实例

在以下实例中，在利用增强的末端执行器堆叠干燥碳纤维的板层的机器人的背景中描述附加的过程、系统和方法。

图11是一个代表性实施例中的用于运输和成形干燥碳纤维的板层的机器人的框图。根据图11，制造单元1100包括附接到底座1102的机器人1110。通过在位置1164与位置1174对准的位置中使表面1172与表面1162一致，利用机器人1110使板层1170与心轴1160一致。机器人1110包括控制器1111，控制器1111管理调节刚性体1115和1117的致动器1113、1114和1116的操作，以调节末端执行器1120的位置和/或方位。机器人1110进一步包括布置1112，其可对末端执行器132提供电功率和/或加压气体(例如空气)。

末端执行器1120包括支撑部1121和框架1155。框架1155包括构件1122，固定杯组件1150和构件1123附接到构件1122。排出器1156和气动歧管1157也附接到构件1123。浮动杯组件1140沿着构件1124的轨道1125滑动。虽然为了清楚起见仅举例说明了一个浮动杯组件1140，但是在末端执行器1120处利用多个这种装置。

在此实施例中，浮动杯组件1140经由联接器1126附接到轨道1125，联接器1126经由切口1127安装在支架1128处，以将浮动杯组件1140保持在位。气动管线1129提供空气，并且轴1130物理地支撑伯努利杯1135。衬套1131将压缩弹簧1132保持在位，并且配件1133使得如果需要能够移除伯努利杯1135。轴承1134使得伯努利杯1135能够根据需要枢转。伯努利杯1135包括适配器1136和延伸器1137。浮动杯组件1140进一步包括屏蔽加热元件1141、气动致动器1142和管线1143。图11进一步举例说明了固定杯组件1150，其包括气动管线1151、将固定杯组件1150安装至构件1122的支架1152、以及使得能够替换杯1154的配件1153。

更具体地参考这些图，可在如图12所示的飞机制造和维护方法1200及如图13所示的飞机1202的背景中描述本发明的实施例。在生产前的过程中，代表性方法1200可包括飞机1202的规格及设计1204和材料采购1206。在生产过程中，发生部件和子组件制造1208及飞机1202的系统集成1210。然后，飞机1202可通过认证和交付1212以投入使用1214。在由顾客使用的同时，安排飞机1202定期维修和维护1216(这也可包括改造、重构、翻新，等等)。在生产和维修方法1200的任意一个或多个合适的阶段的过程中(例如，规格和设计1204、材料采购1206、部件和子组件制造1208、系统集成1210、认证和交付1212、投入使用1214、维修和维护1216)、和/或飞机1202的任意合适的部件中(例如，机身1218、系统1220、内部1222、推进系统1224、电气系统1226、液压系统1228、环境系统1230)，可使用本文包含的设备和方法。

可由系统集成商、第三方组织和/或运营商(例如顾客)执行或进行方法1200的每个过程。为了此描述的目的，系统集成商可不限制地包括任意数量的飞机制造商和主系统转包商；第三方组织可不限制地包括任意数量的承包商、转包商和供应商；并且运营商可以是航空公司、租赁公司、军事单位、服务机构，等等。

如图13所示，用代表性方法1200生产的飞机1202可包括机身1218，其带有多个系统1220和内部1222。高水平系统1220的实例包括推进系统1224、电气系统1226、液压系统1228和环境系统1230中的一个或多个。可包括任意数量的其他系统。虽然示出了航空航天实例，但是本发明的原理可应用于其他行业，例如汽车行业。

如以上已经提到的，在生产和维护方法1200的任意一个或多个阶段的过程中可使用本文包含的设备和方法。例如，可以与在飞机1202在投入使用的同时制造的部件或子组件类似的方式制作或制造对应于生产阶段1208的部件或子组件。而且，在生产阶段1208和1210的过程中可使用一个或多个设备实施例、方法实施例或者其组合，例如，通过大幅加快飞机1202的装配或者降低飞机1202的成本。类似地，在飞机1202在投入使用的同时可使用一个或多个设备实施例、方法实施例或者其组合，例如且不限于，维护和维修1216。例如，本文描述的技术和系统可用于步骤1206、1208、1210、1214和/或1216，并且可用于机身1218和/或内部1222。这些技术和系统甚至可用于系统1220，包括例如推进系统1224、电气系统1226、液压系统1228和/或环境系统1230。

在一个实施例中，板层170包括复合零件的层，其用于形成机身1218的一部分，并且在部件和子组件制造1208的过程中制造。然后可在系统集成1210中将复合零件装配到飞机中，然后在投入使用1214中使用直到磨损导致复合零件不可用为止。然后，在维修和维护1216中，可丢弃该复合零件并用新制造的零件替换。在部件和子组件制造1208过程中可使用末端执行器132，以将用于用树脂浸渍并固化的预成型件堆叠成复合零件。

可将图中示出或本文描述的各种控制元件(例如电气部件或电子部件)中的任意控制元件实现为硬件、执行软件的处理器、执行固件的处理器、或者这些设备的一些组合。例如，可将元件实现为专用硬件。专用硬件元件可叫做“处理器”、“控制器”、或者一些类似的术语。当由处理器提供时，这些功能可由单个专用处理器提供，由单个共享处理器提供，或者由多个单独的处理器提供，其中一些可共享。而且，术语“处理器”或“控制器”的明确用途不应解释为专有地指的是能够执行软件的硬件，可以暗示地不限制地包括，数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、特定用途集成电路(ASIC)或其他电路、现场可编程门阵列(FPGA)、用于储存软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、非易失性存储器、逻辑电路、或者一些其他的物理硬件部件或模块。

而且，可将控制元件实现为可由处理器或计算机执行的指令，以执行元件的功能。这些指令的一些实例是软件、程序代码和固件。该指令当由处理器执行时是可操作性的，以指导处理器执行元件的功能。可将该指令储存在可由处理器读取的存储装置上。存储装置的一些实例是数字存储器或固态存储器、诸如磁盘和磁带的磁性存储介质、硬盘驱动器、或者光可读数字数据存储介质。

在不与权利要求书混淆的以下条款中也提到本发明。

A1.一种设备，包括：

机器人(150)的末端执行器(132)，包括：

框架(220)；

固定杯组件(260)，其附接到框架，包括：

吸杯(830)，用于保持板层(170)；

气动管线(810)，对吸杯的内部施加负压气体；以及

轴(850)，其与吸杯耦接并容纳气动管线，轴使得吸杯能够竖直地平移；以及

浮动杯组件(250)，其附接到框架，每个浮动杯组件(250)包括：

伯努利杯(370)；

气动管线(600)，对伯努利杯施加正压气体；

轴(632)，其与伯努利杯耦接并容纳气动管线，轴使得伯努利杯能够竖直地平移；以及

轴承(710)，其使得伯努利杯能够围绕轴的端部枢转以与表面(172)一致。

A2.还提供，根据段落A1的设备进一步包括：

至少一个加热元件(690)，其将板层加热至至少180华氏温度的固定温度。

A3.还提供，根据段落A2的设备，其中：

该至少一个加热元件中的每个安装在不同的浮动杯组件处。

A4.还提供，根据段落A3的设备，其中：

每个浮动杯组件进一步包括气动致动器(692)，其可控地致动对应的加热元件(690)与板层接触。

A5.还提供，根据段落A1的设备，其中：

在静止时，固定杯组件的吸杯与浮动杯组件的伯努利杯共面。

A6.还提供，根据段落A1的设备，其中：

固定杯组件将碳纤维的板层(170)固定到吸杯；并且

每个浮动杯组件在相对于板层水平地浮动的同时将板层抽吸至伯努利杯(370)。

A7.还提供，根据段落A1的设备，其中：

每个伯努利杯包括用作杠杆臂的延伸器(650)，从而减小使伯努利杯枢转到新方位所需的力的量。

B1.一种方法，包括：

经由一个吸杯和多个伯努利杯保持干燥碳纤维的板层与机器人的末端执行器接触，而不使板层成形(1002)；

将板层定位在具有弯曲表面的心轴上，而不使板层成形(1004)；以及

使板层与心轴的弯曲表面一致，导致伯努利杯沿着板层浮动、枢转，并且当板层改变形状时竖直地偏转(1006)。

B2.还提供，根据段落B1的方法进一步包括：

当使板层与心轴的弯曲表面一致时经由吸杯施加吸力，从而防止板层移动和旋转。

B3.还提供，根据段落B1的方法，其中：

根据末端执行器的数字控制(NC)程序指导操作来执行保持、定位和一致。

B4.还提供，根据段落B1的方法，其中：

使板层与心轴的弯曲表面一致包括，经由末端执行器将板层压在心轴的弯曲表面上。

B5.还提供，根据段落B1的方法，其中：

通过伯努利杯的动作来执行将板层定位在心轴上。

B6.还提供，根据段落B1的方法进一步包括：

将板层加热至至少180华氏温度的固定温度。

B7.还提供，根据段落B6的方法，其中：

经由位于每个浮动杯组件处的加热元件来执行加热板层。

B8.还提供，根据段落B7的方法进一步包括：

将加热元件气动地致动成与板层接触。

B9.还提供，根据段落B1的方法进一步包括：

在已经使伯努利杯偏转之后，使用压缩弹簧使伯努利杯回到默认位置。

C1.一种包含编程指令的非暂时性计算机可读介质，当由处理器执行时，该编程指令用来执行一种方法。该方法包括：

C2.还提供，根据段落C1的介质，其中，该方法进一步包括：

C3.还提供，根据段落C1的介质，其中：

C4.还提供，根据段落C1的介质，其中：

C5.还提供，根据段落C1的介质，其中：

通过伯努利杯的动作来执行将板层定位在心轴上。

C6.还提供，根据段落C1的介质，其中，该方法进一步包括：

将板层加热至至少180华氏温度的固定温度。

C7.还提供，根据段落C6的介质，其中：

经由位于每个浮动杯组件处的加热元件来执行加热板层。

C8.还提供，根据段落C7的介质，其中，该方法进一步包括：

将加热元件气动地致动成与板层接触。

虽然本文描述了具体的实施例，但是本发明的范围不限于那些具体的实施例。本发明的范围由以下权利要求书及其任意等同物定义。

Claims

1.一种运送材料的板层以通过心轴成形的设备，包括：

机器人(150)的末端执行器(132)，包括：

框架(220)；

固定杯组件(260)，所述固定杯组件附接到所述框架，包括：

吸杯(830)，用于保持板层(170)；

气动管线(810)，对所述吸杯的内部施加负压气体；以及

轴(850)，所述固定杯组件的所述轴与所述吸杯耦接并容纳所述气动管线，所述固定杯组件的所述轴使得所述吸杯能够竖直地平移；以及

浮动杯组件(250)，所述浮动杯组件附接到所述框架，每个浮动杯组件(250)包括：

伯努利杯(370)；

气动管线(600)，对所述伯努利杯施加正压气体；

轴(632)，所述浮动杯组件的所述轴与所述伯努利杯耦接并容纳所述气动管线，所述浮动杯组件的所述轴使得所述伯努利杯能够竖直地平移；以及

轴承(710)，所述轴承使得所述伯努利杯能够围绕所述浮动杯组件的所述轴的端部枢转以与表面(172)一致。

2.根据权利要求1所述的设备，进一步包括：

至少一个加热元件(690)，所述加热元件将所述板层加热至至少180华氏温度的固定温度。

3.根据权利要求2所述的设备，其中：

所述至少一个加热元件中的每个安装在不同的浮动杯组件处。

4.根据权利要求1所述的设备，其中：

在静止时，所述固定杯组件的所述吸杯与所述浮动杯组件的所述伯努利杯共面。

5.根据权利要求1所述的设备，其中：

所述固定杯组件将碳纤维的板层(170)固定到所述吸杯；并且

每个浮动杯组件在相对于所述板层水平地浮动的同时将所述板层抽吸至伯努利杯(370)。

6.根据权利要求1所述的设备，其中：

每个伯努利杯包括用作杠杆臂的延伸器(650)，从而减小使所述伯努利杯枢转到新方位所需的力的量。

7.一种运送材料的板层以通过心轴成形的方法，包括：

经由一个吸杯和多个伯努利杯保持干燥碳纤维的板层与机器人的末端执行器接触，而不使所述板层成形(1002)；

将所述板层定位在具有弯曲表面的心轴上，而不使所述板层成形(1004)；以及

使所述板层与所述心轴的所述弯曲表面一致，导致所述伯努利杯沿着所述板层浮动、枢转，并且当所述板层改变形状时竖直地偏转(1006)。

8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：

当使所述板层与所述心轴的所述弯曲表面一致时经由所述吸杯施加吸力，从而防止所述板层移动和旋转。

9.根据权利要求7所述的方法，其中：

使所述板层与所述心轴的所述弯曲表面一致包括，经由所述末端执行器将所述板层压在所述心轴的所述弯曲表面上。

10.根据权利要求7所述的方法，其中：

通过所述伯努利杯的动作来执行将所述板层定位在所述心轴上。

11.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：

将所述板层加热至至少180华氏温度的固定温度；其中：

经由位于每个浮动杯组件处的加热元件来执行加热所述板层。

12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：

将所述加热元件气动地致动成与所述板层接触。

13.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：

在已经使所述伯努利杯偏转之后，使用压缩弹簧使所述伯努利杯回到默认位置。

14.一种包含编程指令的非暂时性计算机可读介质，当由处理器执行时，所述编程指令用来执行一种方法，所述方法包括：

15.根据权利要求14所述的介质，其中，所述方法进一步包括：

当使所述板层与所述心轴的弯曲表面一致时经由所述吸杯施加吸力，从而防止所述板层移动和旋转。