CN109383976B - 末端操纵器、末端操纵器系统和使用末端操纵器的方法 - Google Patents

Abstract

提供一种末端操纵器，其包括真空源和多个抓持表面，其中，每个抓持表面包括：多个真空区，其具有用于分配真空的非光滑部分；和多个开口，其限定于非光滑部分上，以便使用真空源来将真空分配于抓持表面上。多个抓持表面大体上布置成多边形形状。多个真空区大体上构造成抓持具有多个形状的切除部。还提供用于使用具有多个抓持表面的末端操纵器来将切除部从材料片材移除的方法。

Description

末端操纵器、末端操纵器系统和使用末端操纵器的方法

技术领域

本主题大致涉及自动化制造过程。更具体地，本主题涉及可适应于对各种各样的形状的相对较薄的构件进行搬运的设备。

背景技术

复合材料更普遍地用于制备多种多样的构件。例如，碳纤维复合材料具有高强度和低重量，这导致碳纤维复合材料对于要求这些功能性的航空应用中的使用，具有吸引力。作为另一示例，陶瓷基质复合(CMC)材料能够耐受相对极端的温度；因此，对如下的方案特别感兴趣：以由CMC材料制成的构件，代替燃气涡轮发动机的燃烧气体流动路径内的构件。许多复合材料(诸如，碳纤维和 CMC材料)由层片形成，并且，可以将层片铺叠，以形成预成形构件，然后，该预成形构件可以进行各种处理循环，以达成由复合材料制成的构件。

典型地，由层片制成的复合材料构件包括许多层片。从片材(例如，纺织材料片材)切割出每个层片，且然后，将所切割出的层片铺叠，以形成一个或多个层片堆叠件，这些层片堆叠件形成构件预成形件。如本文中所使用的，堆叠件或层片堆叠件描述彼此叠放的不止一个层片。通常，将所切割出的层片从片材手动地移除，且手动地放置于层片存放区域中，或手动地堆叠。类似地，用于在其它应用(诸如，汽车、电子设备以及电信应用)中使用的构件可以由许多堆叠的切除部形成，这些切除部是从相对较薄的材料切割出的节段，且可以手动地操纵。因而，预成形件或切除部堆叠件的搬运和形成是一个耗时且劳动密集的过程，这增加构件成本。

使预成形过程的移除和存放或堆叠自动化的方案不但能够降低零件成本，且缩短循环时间，而且还减少起因于层片移除和搬运的重复性而造成的对员工健康的顾虑。然而，必须克服若干障碍，以使如下的过程自动化：将层片从材料片材移除，并且，将层片移动到层片存放区域，或移动层片，以便堆叠。例如，为了使材料使用最大化，且使材料浪费最小化，将各种各样的形状和尺寸的层片嵌套于片材内，且然后切割，之后移除。因此，用于将层片移除的自动化设备必须能够适应于各种各样的层片形状。同样地，自动化设备必须能够在不使留下或剩余的片材材料移位的情况下，将该层片从嵌套的层片移除。作为另一示例，对于大的层片，自动化设备必须能够将层片在移除且移动时维持为基本上笔直或平坦的构造，以防止层片在移除或移动时损伤或扭曲。

因此，克服这些及其它障碍的自动化切除部或层片操纵设备将为理想的。例如，如下的用于机器人臂的末端操纵器将为有益的：能够抓持一个或多个切除部或层片，且将其从材料片材移除。具体地，如下的末端操纵器将为有用的：其具有多个抓持表面，使得末端操纵器可以抓持具有各种各样的形状和/或尺寸的切除部或层片。另外，如下的方法将为有帮助的：其用于使用具有多个抓持表面的末端操纵器，来将切除部或层片移除。

发明内容

将在下文的描述中部分地阐明本发明的方面和优点，或可以从描述显而易见本发明的方面和优点，或可以通过实践本发明而得知本发明的方面和优点。

在本主题的一个示范性实施例中，大体上提供一种末端操纵器，该末端操纵器包括真空源和多个抓持表面，其中，每个抓持表面包括：多个真空区，其具有用于分配真空的非光滑部分；和多个开口，其限定于非光滑部分上，以便使用真空源，来将该真空分配于抓持表面上。多个抓持表面大体上布置成多边形形状。多个真空区大体上构造成抓持具有多个形状的切除部。

在本主题的另一示范性实施例中，大体上提供一种末端操纵器系统。末端操纵器系统可以包括：切割台，在该切割台上，从材料片材切割出多个切除部；自动化机器；以及末端操纵器，其附接到自动化机器。末端操纵器大体上可以包括真空源和多个抓持表面，其中，每个抓持表面包括：多个真空区，其具有用于分配真空的非光滑部分；和多个开口，其限定于非光滑部分上，以便使用真空源，来将真空分配于抓持表面上。多个抓持表面大体上布置成多边形形状。多个真空区大体上构造成抓持具有多个形状的切除部。

在本主题的又一示范性实施例中，大体上提供用于使用具有多个抓持表面的末端操纵器，来将切除部从材料片材移除的方法。该方法可以包括使末端操纵器定向成使得多个抓持表面中的一个抓持表面定向为朝向切除部；促使定向为朝向切除部的这一个抓持表面与材料片材中的切除部接触；在这一个抓持表面上产生真空，其中，所述一个抓持表面的至少一个真空区抓持切除部；以及将切除部从材料片材移除。每个抓持表面可以包括多个真空区，每个真空区具有非光滑部分，并且，多个开口可以限定于非光滑部分上，以便在抓持表面上产生真空。

技术方案1. 一种末端操纵器，其包括：

真空源；

多个抓持表面，每个抓持表面包括：

多个真空区，每个真空区具有用于分配真空的非光滑部分，和

多个开口，其限定于所述非光滑部分上，以便使用所述真空源来将所述真空分配于所述抓持表面上，

其中，所述多个抓持表面布置成多边形形状，并且，

其中，所述多个真空区构造成抓持具有多个形状的切除部。

技术方案2. 根据技术方案1所述的末端操纵器，还包括：

框架，其用于将所述多个抓持表面相对于彼此而保持于合适的位置处。

技术方案3. 根据技术方案1所述的末端操纵器，其中，每个抓持表面为基本上平面的。

技术方案4. 根据技术方案3所述的末端操纵器，其中，每个抓持表面为柔性的，以适应于所述抓持表面所抵靠定位的表面的轮廓。

技术方案5. 根据技术方案1所述的末端操纵器，其中，密封件围绕每个真空区的周缘延伸。

技术方案6. 根据技术方案1所述的末端操纵器，其中，所述末端操纵器包括至少四个抓持表面。

技术方案7. 根据技术方案1所述的末端操纵器，其中，在所述多个抓持表面之间，真空区的形状和数量是不同的。

技术方案8. 根据技术方案1所述的末端操纵器，其中，每个真空区构造成独立地启用。

技术方案9. 根据技术方案1所述的末端操纵器，其中，所述末端操纵器构造成同时地抓持不止一个切除部。

技术方案10. 根据技术方案1所述的末端操纵器，其中，所述多个切除部中的每个是由复合前驱体材料形成的层片。

技术方案11. 一种末端操纵器系统，包括：

切割台，在所述切割台上，从材料片材切割出多个切除部；

自动化机器；以及

末端操纵器，其附接到所述自动化机器，所述末端操纵器具有：

真空源；

多个抓持表面，每个抓持表面包括：

多个真空区，每个真空区具有非光滑部分，和

多个开口，其限定于所述非光滑部分上，以便使用所述真空源来在所述抓持表面上产生真空，

其中，所述多个抓持表面布置成多边形形状，并且，

其中，所述多个真空区构造成抓持具有多个形状的切除部，以将所述切除部从所述材料片材移除。

技术方案12. 根据技术方案11所述的末端操纵器系统，还包括：

真空传感器，其用于检测所述真空源的真空度；和

真空控制单元，其用于控制所述真空源的所述真空度。

技术方案13. 根据技术方案11所述的末端操纵器系统，其中，所述自动化机器包括处理器，所述处理器用于对所述末端操纵器的位置进行控制。

技术方案14. 根据技术方案13所述的末端操纵器系统，其中，所述处理器构造成用于控制所述多个抓持表面中的哪个抓持表面定向为朝向所述切割台。

技术方案15. 根据技术方案11所述的末端操纵器系统，还包括：

堆叠区域，其用于堆叠从所述材料片材移除的切除部。

技术方案16. 一种用于使用具有多个抓持表面的末端操纵器来将切除部从材料片材移除的方法，所述方法包括：

使所述末端操纵器定向成使得所述多个抓持表面中的一个抓持表面定向为朝向所述切除部；

促使定向为朝向所述切除部的所述一个抓持表面与所述材料片材中的所述切除部接触；

在所述一个抓持表面上产生真空，其中，所述一个抓持表面的至少一个真空区用以抓持所述切除部；以及

将所述切除部从所述材料片材移除，

其中，每个抓持表面包括多个真空区，每个真空区具有非光滑部分，并且，

其中，多个开口限定于所述非光滑部分上，以便在所述抓持表面上产生所述真空。

技术方案17. 根据技术方案16所述的方法，还包括：

从所述材料片材切割多个切除部，所述切除部具有多个构造。

技术方案18. 根据技术方案16所述的方法，还包括：

将所述切除部相互上下堆叠于堆叠区域中。

技术方案19. 根据技术方案16所述的方法，其中，所述末端操纵器附接到自动化机器，所述自动化机器包括处理器，所述处理器用于对所述末端操纵器进行控制。

技术方案20. 根据技术方案16所述的方法，还包括：

同时地抓持至少两个切除部，

其中，所述至少两个切除部连续地相互上下堆叠于堆叠区域中。

参考下文的描述和所附权利要求，将更好地理解本发明的这些及其它特征、方面以及优点。合并于本说明书中且组成本说明书的一部分的附图图示本发明的实施例，并且，附图连同描述一起用来解释本发明的原理。

附图说明

在说明书中，对针对本领域普通技术人员的本发明的详尽且使得能够实现的公开(包括本发明的最佳模式)进行阐明，说明书参考了附图，在附图中：

图1提供根据本主题的各种实施例的示范性燃气涡轮发动机的示意横截面图。

图2提供根据本主题的示范性实施例的从材料片材切割出的任意地成形的切除部的顶视图。

图3提供根据本主题的示范性实施例的末端操纵器系统的示意图。

图4提供根据本主题的示范性实施例的末端操纵器的侧视图。

图5A至图5D提供根据本主题的各种实施例的图4的末端操纵器的抓持表面的示意图。

图6提供根据本主题的示范性实施例的方法的流程图，该方法用于使用图4的末端操纵器，来将切除部从材料片材移除。

参考标号列表

10 高旁通涡扇喷气发动机

12 纵向中心线

14 风扇区段

16 核心涡轮发动机

18 管状外壳

20 环形入口

22 低压(LP)压缩机/增压器

24 高压(HP)压缩机/增压器

26 燃烧区段

28 高压(HP)压缩机

30 低压(LP)涡轮

32 喷气排气喷嘴区段

34 高压(HP)轴/轴杆

36 低压(LP)轴/轴杆

38 风扇

40 风扇叶片

42 盘

48 前部机舱

50 风扇壳/外部机舱

52 出口导叶

54 下游区段

56 旁通空气流通道

58 空气

60 入口

62 箭头(空气的第一部分)

64 箭头(空气的第二部分)

66 燃烧气体

68 高压(HP)涡轮定子导叶

70 高压(HP)涡轮转子叶片

72 低压(LP)涡轮定子导叶

74 低压(LP)涡轮转子叶片

76 风扇喷嘴排气区段

78 热气路径

100 任意地成形的层片

100a 第一切除部

100b 第二切除部

100c 第三切除部

101 边缘/周缘

102 自动化机器

104 片材

105 顶表面

106 切割台

108 层片存放区域

110 层片铺叠/堆叠区域

112 机器人臂

114 处理器

116 凸缘

118 真空源

120 真空控制单元

122 真空传感器

124 阀

150 末端操纵器系统

200 末端操纵器

202 抓持表面

202a 第一抓持表面

202b 第二抓持表面

202c 第三抓持表面

202d 第四抓持表面

204 非光滑部分

206 真空区

206a 第一真空区

206b 第二真空区

206c 第三真空区

206d 第四真空区

206e 第五真空区

206f 第六真空区

206g 第七真空区

208 开口

212 框架

214 边缘

216 密封件

218 传感器

228 致动器

600 方法

602 方法步骤

604 方法步骤

606 方法步骤

608 方法步骤

610 方法步骤

612 方法步骤。

具体实施方式

现在，将详细地参考本发明的本实施例，在附图中，图示本发明的一个或多个示例。详述使用数字标示和字母标示来表示附图中的特征。附图和描述中的相同或类似的标示已用于指本发明的相同或类似的零件。如本文中所使用的，术语“第一”、“第二”以及“第三”可以能互换地用于将构件彼此区分开，并且，不旨在表明个别的构件的方位或重要性。术语“上游”和“下游”指相对于流体通路中的流体流的相对方向。例如，“上游”指流体流自的方向，并且，“下游”指流体流至的方向。

现在参考附图，其中，在所有的图中，完全相同的标号指示相同的元件，图1是根据本公开的示范性实施例的燃气涡轮发动机的示意横截面图。更具体地，对于图1的实施例，燃气涡轮发动机是高旁通涡扇喷气发动机10(其在本文中被称为“涡扇发动机10”)。如图1中所示，涡扇发动机10限定轴向方向A(其平行于纵向中心线12而延伸，其中，提供纵向中心线12，以供参考)和径向方向R。大体上，涡扇10 包括风扇区段14和核心涡轮发动机16，核心涡轮发动机16安置于自风扇区段14起的下游。

所描绘的示范性核心涡轮发动机16大体上包括基本上管状的外壳18，外壳18限定环形入口20。外壳18以串流关系包覆：压缩机区段，其包括增压器或低压(LP)压缩机22和高压(HP)压缩机24；燃烧区段26；涡轮区段，其包括高压(HP)涡轮28和低压(LP)涡轮30；以及喷气排气喷嘴区段32。高压(HP)轴或轴杆34将HP涡轮28传动地连接到HP压缩机24。低压(LP)轴或轴杆36将LP涡轮30传动地连接到LP压缩机22。

对于所描绘的实施例，风扇区段14包括风扇38，风扇38具有多个风扇叶片40，这些风扇叶片40以间隔开的方式联接到盘42。如所描绘的，风扇叶片40大体上沿着径向方向R从盘42向外延伸。风扇叶片40和盘42可一起通过LP轴36而围绕纵向轴线12旋转。在一些实施例中，可以包括动力齿轮箱，动力齿轮箱具有多个齿轮，以便使LP轴36的旋转速度逐步降低至更高效的旋转风扇速度。

仍然参考图1的示范性实施例，盘42由可旋转式前部机舱48覆盖，前部机舱48依据空气动力学而设定轮廓，以促进空气流通过多个风扇叶片40。另外，示范性风扇区段14包括环形风扇壳或外部机舱50，其周向地环绕风扇38和/或至少一部分的核心涡轮发动机16。应当意识到，机舱50可以构造成由多个周向地隔开的出口导叶52相对于核心涡轮发动机16而支撑。此外，机舱50的下游区段54可以在核心涡轮发动机16的外部部分上延伸，以便于在其间限定旁通空气流通道56。

在涡扇发动机10的运行的期间，一定体积的空气58通过机舱50和/或风扇区段14的相关联的入口60而进入涡扇10。随着该一定体积的空气58横穿风扇叶片40，如箭头62所指示的空气58的第一部分被引导或导引至旁通空气流通道56中，并且，如箭头64所指示的空气58的第二部分被引导或导引至LP压缩机22中。空气的第一部分62与空气的第二部分64之间的比一般被称为旁通比。然后，随着空气的第二部分64导引通过高压(HP)压缩机24，且导引至燃烧区段26中，空气的第二部分64的压力增大，在燃烧区段26中，空气的第二部分64与燃料混合且燃烧，以提供燃烧气体66。

燃烧气体66导引通过HP涡轮28，在HP涡轮28中，经由相继的多级HP涡轮定子导叶68(其联接到外壳18)和 HP涡轮转子叶片70(其联接到HP轴或轴杆34)，提取来自燃烧气体66的热能和/或动能的一部分，因而致使HP轴或轴杆34旋转，从而支持HP压缩机24的运行。然后，燃烧气体66导引通过LP涡轮30，在LP涡轮30中，经由相继的多级LP涡轮定子导叶72(其联接到外壳18)和LP涡轮转子叶片74(其联接到LP轴或轴杆36)，从燃烧气体66提取热能和动能的第二部分，因而致使LP轴或轴杆36旋转，从而支持LP压缩机22的运行和/或风扇38的旋转。

随后，燃烧气体66导引通过核心涡轮发动机16的喷气排气喷嘴区段32，以提供推进推力。同时地，随着空气的第一部分62导引通过旁通空气流通道56，空气的第一部分62的压力基本上增大，之后空气的第一部分62从涡扇10的风扇喷嘴排气区段76排出，从而同样地提供推进推力。HP涡轮28、LP涡轮30以及喷气排气喷嘴区段32至少部分地限定热气路径78，热气路径78用于导引燃烧气体66通过核心涡轮发动机16。

在一些实施例中，涡扇发动机10的构件(具体地，热气路径78内的构件，诸如，燃烧区段26、HP涡轮28或LP涡轮30的构件)可以包括陶瓷基质复合(CMC)材料、聚合物基质复合(PMC)材料或其它合适的具有高温能力的非金属材料。复合材料大体上包括嵌入基质材料中的纤维增强材料(诸如，聚合物或陶瓷材料)。增强材料充当复合材料的承载组成部分，而复合材料的基质用来使纤维结合在一起，且起到如下的介质的作用：外加应力通过介质而传递且分配至纤维。

示范性的CMC材料可以包括碳化硅(SiC)、硅、二氧化硅或氧化铝基质材料或这些材料的组合以及嵌入基质材料内的陶瓷纤维。陶瓷纤维可以嵌入基质内，基质为诸如氧化稳定增强纤维，包括单丝(如蓝宝石和碳化硅)(例如，美国德事隆集团的SCS-6)、以及粗纱和纱线(包括碳化硅)(例如，日本碳素公司的NICALON®、日本宇部兴产公司的TYRANNO®和美国道康宁公司的SYLRAMIC®)、硅酸铝(例如，Nextel公司的440和480)、以及短切晶须和纤维(例如，Nextel公司的440和SAFFIL®)、以及任选地陶瓷颗粒(例如，Si、Al、Zr、Y及这些元素的组合的氧化物)和无机填料(例如，叶蜡石、硅灰石、云母、滑石、蓝晶石和蒙脱石)。例如，在某些实施例中，纤维束(其可以包括陶瓷耐火材料涂层)形成为增强带(诸如，单向增强带)。可以将多个带铺叠在一起(例如，作为层片)，以形成预成形构件。可以在形成预成形件之前，或在形成预成形件之后，用浆料成分浸渍纤维束。然后，预成形件可以进行热处理(诸如，固化或烧尽，以产生预成形件中的高炭残留量)和随后的化学处理(诸如，利用硅来进行的熔渗，以达成由具有期望的化学成分的CMC材料形成的构件)。在其它实施例中，CMC材料可以形成为例如碳纤维布，而不是形成为带。

类似地，典型地，通过以树脂(预浸料)浸渍织物或单向带，随后固化，从而制备PMC材料。在浸渍之前，织物可以被称为“干燥” 织物，且典型地，包括两个或更多个纤维层(层片)的堆叠件。纤维层可以由各种各样的材料形成，这些材料的非限制性示例包括碳(例如，石墨)、玻璃(例如，玻璃纤维)、聚合物(例如，Kevlar®)纤维以及金属纤维。纤维增强材料能够以相对较短的短切纤维(大体上在长度上小于两英寸，且更优选地小于一英寸)或长连续纤维的形式使用，其后者通常用于生产机织织物或单向带。能够通过使干燥纤维分散到模具中，且然后，使基质材料围绕增强纤维流动，或通过使用预浸料，从而生产PMC材料。例如，可以使多层预浸料堆叠成适于该零件的厚度和定向，且然后，可以使树脂固化且凝固，从而提供纤维增强复合材料零件。用于PMC基质材料的树脂能够大体上分类为热固性材料或热塑性材料。热塑性树脂大体上归类为如下的聚合物：由于发生物理变化(而不是化学变化)，因而能够在加热时，反复地软化且流动，并且，在充分地冷却时，硬化。热塑性树脂的值得注意的示例分类包括尼龙、热塑性聚酯、聚芳醚酮以及聚碳酸酯树脂。已预期用于在航空应用中使用的高性能热塑性树脂的具体示例包括聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚酰亚胺(PEI)以及聚苯硫醚(PPS)。与此相反，一旦完全地固化成刚硬固体，在加热时，热固性树脂就不进行显著软化，而相反，在充分地加热时，热分解。热固性树脂的值得注意的示例包括环氧树脂、双马来酰亚胺树脂(BMI)以及聚酰亚胺树脂。

另外或备选地，涡扇发动机10的构件(诸如，风扇28)可以包括碳纤维复合材料或另一复合材料。如本文中所讨论的，这样的复合材料(例如，CMC、碳纤维、PMC等)大体上被称为“复合材料”或“复合物”。

因而，由复合材料制成的构件可以由复合前驱体材料形成的层片形成，将这些层片铺叠，以形成预成形件，且然后，对这些层片进行处理，以生产复合材料构件。例如，复合前驱体材料可以制成薄型片材，并且，可以从每个片材切割出层片。通常，要求数百或数千个层片，以形成一个复合材料构件。典型地，将每个层片从材料片材手动地(即，用人手)移除，且手动地移动到层片存放区域，或移动到层片铺叠区域，在该层片铺叠区域处，将层片铺叠，以形成预成形件。因此，用于将层片从复合前驱体材料形成的片材移除且移动的自动化过程能够帮助缩短制备时间，且降低成本，并且，还可以帮助减少制备过程中的错误。

一些复合材料构件利用如下的层片：可以在尺寸上相对较大，且/或可以具有任意形状。例如，层片可以具有在大约15厘米(cm)至大约300 cm的范围内变动的长度和在大约4cm至大约120 cm的范围内变动的宽度。作为构件的示例，用于形成风扇38的风扇叶片40的层片可以在长度上高达大约150 cm(或1.5米)。然而，同样地可以使用其它尺寸的层片。而且，一些层片可以具有大体上几何图形的形状(诸如，大体上矩形、圆形或另一几何图形的形状)，但其它层片可以具有任意形状。例如，一些层片可以在形状上为大体上非几何图形的，且可以例如包括一个或多个弯曲处、曲线和/或角。在图2中，图示示范性的任意地成形的层片100，层片100具有长度L、宽度W以及边缘或周缘101，但将意识到，用于形成复合材料构件的层片100可以具有任何形状和/或尺寸。本文中所提到的每个层片100具有任意或无形的形状和尺寸。无论形状如何，在一个具体的实施例中，切割都形成层片之间的完全分离，使得一个层片的拾起未对相邻的层片产生影响。

参考图3，末端操纵器系统150可以用于例如通过将切除部从片材移除，且将切除部运输到堆叠或铺叠区域，从而从材料片材操纵切除部。在本主题的示范性实施例中，一个或多个自动化机器102(诸如，机器人等)用于将切除部100移除，其中，切除部100是已从材料片材104(例如，材料片材104定位于切割台106上)切割出的多段或多块材料。如在本文中更详尽地描述的，在示范性实施例中，材料片材104可以相对较薄，且为非刚性的，使得切除部100相对较薄，且为非刚性的。

如图3中所图示的，可以从材料片材104切割出具有多个形状的多个切除部100(诸如，具有非相似形状的第一切除部100a、第二切除部100b以及第三切除部100c)。在具体的示范性实施例中，切除部100是已从复合前驱体材料形成的片材104切割出的层片100。切割台106可以限定：第一水平方向X；第二水平方向Y，垂直于第一水平方向X；以及竖直方向Z。材料片材104可以定位于台106的顶表面105上，使得片材104为大体上平面的，沿着第一水平方向X和第二水平方向Y延伸。可以从片材104切割出多个层片100，且然后，自动化机器102可以用于将层片100从片材104移除。如本文中所描述的，自动化机器102具有一个或多个特征，使得对于机器的将层片100从片材104移除的能力，每个层片100的形状和/或尺寸为无关紧要的；机器102构造成适应于每个层片100的形状和/或尺寸，以将层片从片材移除。照此，层片100可以被称为任意地成形的层片100。在将层片100从材料片材104移除之后，自动化机器102可以将层片移动到层片存放区域108、层片铺叠或堆叠区域110或另一合适的远离片材104的方位。因而，将从材料片材切割出的层片移除且移动的过程可以是通过一个或多个机器而执行的自动化过程，而不是用人手执行的手动过程。

在一些实施例中，材料片材104定位于切割台106上，切割台106将真空装置放置于片材104上，以将片材在台上保持于适当的位置处。照此，可以在切割台106与从材料片材104切割出的切除部或层片100之间，形成真空密封，这可能增加将层片100从片材104且远离切割台106移除的难度。更具体地，当将层片100从片材移除，例如，以将片材104和/或剩余的层片100 在台106上保持于适当的位置处时，应用于片材104的真空可以保持不变。

而且，应当理解到，虽然在本文中关于用于形成复合材料构件的层片100而描述，但本主题不限于复合前驱体材料形成的层片的操纵或搬运。此外，本主题在应用上不限于涡扇发动机10。更确切地说，本主题还可以适用于搬运其它薄的物体，这些物体可以由各种各样的材料形成；可以为刚性、柔性或半刚性的；且/或可以是制成的构件或制成的构件的元件。例如，本主题可以适用于从材料片材切割出的预浸渍(预浸)带、纸、膜、箔等的切除部的搬运。这样的切除部可以用于生产用于汽车应用、膝上型电脑或个人计算装置、移动电话、其它类型的燃气涡轮发动机(诸如，涡轮螺桨、工业或船舶发动机)、其它航空应用(诸如，飞机机翼、机身等)等的构件或构件元件。

参考图4，在一个示范性实施例中，末端操纵器200接纳于自动化机器102的机器人臂112上。将意识到，在不偏离本公开的范围的情况下，自动化机器102可以包括任何适合于对机器的特征进行控制的控制系统。例如，自动化机器102可以具有各种适合于进行如下的过程的构造和/或控制电路系统：将一个或多个切除部或层片100从材料片材104移除，将一个或多个切除部或层片100移动到合适的方位，或执行本文中所描述的各种运行中的任何运行。在图3的示意描绘中，例如，自动化机器102包括可铰接的机器人臂112和末端操纵器200，机器人臂112和末端操纵器200用于将切除部或层片100移除且移动，但机器102可以包括任何适合于执行本文中所描述的功能的特征和构件。而且，虽然在本文中关于铰接式或六轴式工业型机器人而描述，但应当意识到，同样地可以使用任何合适的机器人或自动化机器102。例如，双臂机器人、SCAR机器人、笛卡尔或高架式机器人、平行或德尔塔机器人、圆柱形机器人、冗余机器人等以及移动机器人或操纵器可以适合于与本文中所描述的主题一起使用。

在一个实施例中，自动化机器102包括控制电路，该控制电路具有如下的一个或多个处理器114和相关联的存储器装置：构造成执行各种各样的由计算机实现的功能(例如，执行本文中所公开的方法、步骤、运算等)。如本文中所使用的，术语“处理器”不仅指在本领域中被称为包括在计算机中的集成电路，而且还指控制器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路以及其它可编程电路。另外，存储器装置可以大体上包括存储器元件，其包括(但不限于)计算机可读介质(例如，随机存取存储器(RAM))、计算机可读非易失性介质(例如，闪速存储器)、软盘、压缩盘-只读存储器(CD-ROM)、磁光盘(MOD)、数字通用盘(DVD)和/或其它合适的存储器元件。

这样的存储器装置可以大体上构造成存储合适的计算机可读指令，这些指令在由处理器114实现时，将控制电路构造成执行各种功能，这些功能包括(但不限于)：将一个或多个切除部或层片100从材料片材104移除；将一个或多个切除部或层片100移动到合适的方位(例如，存放区域或铺叠或堆叠区域)；沿着末端操纵器表面建立且控制真空；对末端操纵器的位置和末端操纵器表面的定向进行控制；或其它功能。更具体地，指令可以将控制电路构造成执行诸如以下的功能：从一个或多个传感器(例如，电压传感器、电流传感器和/或其它传感器)直接地或间接地接收指示各种输入条件的信号；和/或各种其它合适的由计算机实现的功能，其允许自动化机器102实行本文中所描述的各种功能。接口能够包括用于发送和接收控制信号的一个或多个电路、终端、引脚、接触件、导体或其它构件。此外，控制电路可以包括传感器接口(例如，一个或多个模拟数字转换器)，以许可从系统内的任何传感器传递的信号转换成能够由处理器114理解且处理的信号。

图4提供根据本主题的示范性实施例的末端操纵器200的侧视图。末端操纵器200限定纵向方向L、横向方向T以及竖直方向V，这些方向彼此正交。末端操纵器200包括大体上布置成多边形形状的多个抓持表面202。例如，在图4中所图示的实施例中，末端操纵器200包括四个抓持表面202，这四个抓持表面202形成长方体的四个面。更具体地，所描绘的示范性的末端操纵器200的抓持表面202为长方体的矩形侧面，而长方体的两个正方形端面提供：表面，其用于将末端操纵器例如附接到机器人臂112；和区域，其用于收集末端操纵器的其它构件，或为其提供空间。在其它实施例中，然而，末端操纵器200的每一个面可以包括抓持表面202，且/或末端操纵器200可以包括少于或多于四个抓持表面202。而且，如图4中所描绘的，每个抓持表面202为基本上平面的。抓持表面202可以由Plexiglas®、另一塑性材料、金属材料或任何其它合适的材料制成。优选地，每个抓持表面202具有足以适应于抓持表面所抵靠定位的表面的轮廓的柔性。例如，如在本文中进一步描述的，抓持切除部100的抓持表面202可以抵靠堆叠表面定位，其中，切除部100将沉积于该堆叠表面上。堆叠表面可以具有非平面的轮廓，而示范性的抓持表面202大体上为平面的，抓持表面还具有足以适应于堆叠表面的轮廓的柔性，使得当切除部100沉积于堆叠表面上时，抓持表面202与堆叠表面接触。

继续图4，每个抓持表面202包括多个真空区206，并且，每个真空区206包括非光滑部分204。多个开口208限定于非光滑部分204上，以便使用真空源118来在抓持表面202上产生真空。真空源118可以是例如泵或其它适合于产生真空的装置，并且，末端操纵器系统150可以包括：真空控制单元120，其用于控制真空源118的真空度；以及真空传感器122，其用于检测真空源118的真空度。真空传感器122可以定位于自动化机器102上(例如，机器人臂112上)。备选地，真空传感器122可以定位于末端操纵器200上或其内部，或定位成远离自动化机器和/或末端操纵器200(例如，真空控制单元120处或其附近)。在其它实施例中，末端操纵器系统150可以包括多个真空传感器122，这些真空传感器122定位于系统内的各种方位处(诸如，自动化机器102 以及末端操纵器200和真空控制单元120上)。末端操纵器系统150和/或末端操纵器200还可以包括一个或多个阀124，阀124用于对在抓持表面202上产生的真空的真空度进行控制。此外，在利用真空切割台106的末端操纵器系统150的实施例中，将意识到，在抓持表面202上产生的真空足以克服应用于片材104的真空且将切除部100从片材104和切割台106提起。而且，对于末端操纵器200，真空足以稳固地保持切除部100，且维持切除部100基本上平坦。

框架212围绕每个抓持表面202的周缘延伸，或大体上沿着末端操纵器200的边缘214延伸。框架212例如帮助将多个抓持表面202 相对于彼此而保持于适当的位置处，并且，支撑末端操纵器200的各种特征(诸如，管、阀等)，以便在抓持表面202上产生真空。另外，框架212可以使抓持表面212稳固，因为，抓持表面212具有柔性，以适应于层片。如图4中所图示的，框架212限定末端操纵器200的周缘，但在其它实施例中，框架212可以具有不同的构造，即，框架212可能并非围绕末端操纵器200的周缘延伸或限定末端操纵器200的周缘，但例如可以在末端操纵器200的内部内的抓持表面202之间延伸。框架212可以具有任何适合于支撑末端操纵器200的各种构件且/或为其提供附接结构的形状(例如，正方形、矩形或其它多边形或适当的形状)。

带纹路或非光滑的部分204可以激光雕刻、蚀刻或以其它方式制造成正方形、菱形、圆形、蜂窝或其它图案。非光滑部分204是抓持表面的大体上粗糙或不光滑的区域，而抓持表面202的其余部分基本上光滑。非光滑或带纹路的区域包括限定至如下的程度的图案：在通过真空而将切除部抵靠非光滑部分204抓持时，充分地描画抓持表面202的非光滑区域，但未对切除部100进行压印。即，图案并未精细地限定成使得通过将切除部保持到抓持表面202的真空的力而将图案压印于切除部100上，但非光滑部分204的图案充分地限定，以将非光滑部分204与抓持表面202的其余部分区分开，且分配真空。更具体地，非光滑部分204帮助将真空分配于其区域和真空区206上，这可以帮助使在抓持表面202上产生真空所需要的开口的数量最小化。将意识到，每个真空区206的非光滑部分204不需要遍布于整个真空区206，而是非光滑部分204在真空区206的每个开口208之间延伸，以将真空分配于真空区内。然而，在示范性实施例中，整个真空区206可以为非光滑或带纹路的，例如，以将真空分配于真空区206的整个区域上。即，非光滑部分204可以包括真空区206的整个区域，以帮助将真空分配于真空区区域上。

如先前所阐明的，每个抓持表面202分成多个真空区206。真空区206构造成抓持具有多个形状的切除部或层片100。更具体地，每个真空区206构造成独立地启用，例如，以使在抓持表面202上产生的真空适应于每个切除部100的形状(其可以具有如上所述的任意或无形的形状)。如图4中所示，密封件216围绕每个真空区206的周缘延伸。密封件216帮助建立每个真空区206，即，密封件216描画分离的真空区206。密封件216还提供切除部100与末端操纵器200之间的密封；即，密封件216抵抗环境压力而密封，以帮助在切除部100与末端操纵器200的抓持表面202之间，建立真空。在一个实施例中，通过密封件216而分离的不同的真空区206的使用允许使用一个区，而不损失其中的真空，同时同样地防止相邻的区拾起不需要的区域(例如，与目标区相邻的层片)。密封件216可以由多层绝缘带或任何其它适当的材料形成。

参考图5A至图5D，在多个抓持表面202之间，每个抓持表面202的真空区206可以在形状上不同。而且，在多个抓持表面202之间，真空区206的数量还可以不同。在本主题的示范性实施例中，图5A图示末端操纵器200的第一抓持表面202a，图5B图示第二抓持表面202b，图5C图示第三抓持表面202c，并且，图5D图示第四抓持表面202d。如图5A至图5D中所示，每个抓持表面202可以具有不同形状的真空区206以及不同数量的真空区206。照此，如在本文中更详细地描述的，每个抓持表面202构造成抓持具有多个形状的切除部或层片100。而且，多个抓持表面202和真空区206允许末端操纵器200同时地抓持不止一个切除部或层片100，并且，同时地由末端操纵器200抓持的切除部或层片100可以具有不同形状。

在示范性实施例中，每个真空区206可以单独地控制，使得可以在将切除部100从材料片材104移除的过程中，选择性地利用真空区206。即，并非需要使用每一个真空区206来将具体的切除部100从片材移除。例如，如图5A中所图示的，第一抓持表面202a可以包括三个真空区206a、206b、206c。可以使第一真空区206a启用，以抓持具有第一形状和/或尺寸范围内的形状和/或尺寸的切除部100，可以使第二真空区206b启用，以抓持具有第二形状和/或尺寸范围内的形状和/或尺寸的切除部100，并且，可以使第三真空区206c启用，以抓持具有第三形状和/或尺寸范围内的形状和/或尺寸的切除部100。可以同时地使第一和第二真空区206a、206b启用，以抓持具有第四形状和/或尺寸范围内的形状和/或尺寸的切除部100，可以同时地使第一和第三真空区206a、206c启用，以抓持具有第五形状和/或尺寸范围内的形状和/或尺寸的切除部100，并且，可以同时地使第二和第三真空区206b、206c启用，以抓持具有第六形状和/或尺寸范围内的形状和/或尺寸的切除部100。可以同时地使所有这三个真空区206a、206b、206c都启用，以抓持具有第七形状和/或尺寸范围内的形状和/或尺寸的切除部100。因而，可以选择性地使抓持表面202的多个真空区206中的每个启用，使得针对具体的切除部或层片构造，使用适当的数量的真空区206。

另外，末端操纵器200包括用于将通过在抓持表面202上产生的真空而抓持的切除部或层片100 从真空释放的特征。例如，增压空气或其它非机械手段可以用于将切除部100从末端操纵器200释放。作为另一示例，可以包括真空释放阀，以释放抓持表面202的真空。在其它实施例中，一个或多个机械装置可以使切除部100与末端操纵器200分离。机械装置可以是末端操纵器200的一部分，或可以与末端操纵器分离。

在一些实施例中，处理器114可以自动地控制末端操纵器200的位置和/或定向。例如，参考图3和图4的实施例，可以对切除部移除图案进行预编程，使得处理器114存储用于移除第一切除部100a的末端操纵器200的位置和定向、用于移除第二切除部100b的末端操纵器200的位置和定向、用于移除第三切除部100c的末端操纵器200的位置和定向等等，以便每个切除部或层片100从材料片材104移除。末端操纵器200的位置大体上指末端操纵器相对于片材104的方位，例如，末端操纵器200在图3的X-Y平面上的方位。末端操纵器200的定向大体上指哪个抓持表面202定向为朝向或面向片材104，例如，是第一、第二、第三还是第四抓持表面202a、202b、202c、202d定向为朝向片材104。因而，处理器114可以自动地改变末端操纵器200和面向片材104的抓持表面202的X-Y方位，使得具体的一个真空区206或一组真空区206定位于片材104上，以拾起具体的切除部100。例如，末端操纵器200可以定位成与片材104和台平行，以确保完全拾起。而且，处理器114能够使用末端操纵器200的预编程的位置和定向，来控制致动器或其它装置，以在末端操纵器200释放一个切除部100和位于片材104上以拾起下一个切除部100时之间对末端操纵器200进行重新定位和/或重新定向。

此外，在一些实施例中，末端操纵器200可以包括一个或多个传感器218，例如，传感器218感测在片材104中切割出的每个切除部100的相对位置且向处理器114提供关于在片材104中切割出的每个切除部100的相对位置的输入。例如，传感器218可以定位于每个抓持表面202上，或与抓持表面202相邻的框架212上，并且，每个传感器218可以向处理器114提供关于切除部100的形状、切除部100相对于材料片材104的边缘或另一参考点的方位等的输入。合适的传感器218可以包括边缘传感器、激光距离传感器、颜色传感器、光学传感器(诸如，相机)或任何其它适当的传感器。然后处理器114可以使用来自每个传感器218的输入，来根据例如切除部100的形状和方位，控制末端操纵器200的位置和定向。将意识到，处理器114包括任何适当的存储器装置、传感器接口、子系统等(诸如，相机图像处理子系统等)，以便使用来自一个或多个传感器218的输入，来控制末端操纵器200。

因而，处理器114可以自动地控制末端操纵器200，以对末端操纵器200进行重新定位和/或重新定向，以便抓持将拾起的下一个切除部100。末端操纵器200位置的这样的自动控制可以帮助缩短将切除部100从材料片材104移除所要求的时间，因为，例如，处理器能够对末端操纵器200进行重新定位和/或重新定向，以便在末端操纵器200移动，以拾起下一个切除部时，拾起下一个切除部100。因此，在末端操纵器200位于适当的位置处，以拾起下一个切除部100以前，适当的抓持表面202位于合适的位置处，以接合下一个切除部。在一些实施例中，可以将多个切除部移除图案预编程到处理器114中，或备选地，可以例如通过操作人员，或基于来自一个或多个传感器218的输入，基本上实时地将末端操纵器200的位置和/或定向发送到处理器114。当然，处理器114可以同样地以其它方式控制末端操纵器200。

如图3和图4中所示，末端操纵器200经由凸缘116而附接到自动化机器102的机器人臂112。例如，末端操纵器200的框架212可以联接到凸缘116，以将末端操纵器200附接到机器人臂112。凸缘116允许末端操纵器200围绕机器人臂112旋转。即，自动化机器102的处理器114可以向致动器228发送一个或多个信号，以通过改变凸缘116的位置，从而对末端操纵器200相对于机器人臂112的角位置进行控制。例如，凸缘116可以相对于臂112而旋转，从而改变附接到凸缘116的末端操纵器200相对于臂112的角位置。作为具体示例，凸缘116可以相对于臂112而旋转，以改变哪个抓持表面202定向为朝向或面向材料片材104(将从其移除切除部100)。此外，机器人臂112可以对末端操纵器200相对于片材104和将从片材104移除的切除部或层片100的纵向、横向和竖直方位或位置进行控制。如上所述，处理器114可以自动地控制致动器228，从而根据预编程的切除部移除图案，将末端操纵器200相对于机器人臂112而重新定位和/或重新定向。在其它实施例中，可以提供一个或多个传感器218，使得处理器114可以自动地控制致动器228，从而例如基本上实时地根据来自传感器218的一个或多个输入，重新定位或调节末端操纵器200的位置。

转到图6，本主题还提供用于使用如上所述的末端操纵器，来将一个或多个切除部从材料片材移除的方法。在示范性实施例中，提供用于使用具有多个抓持表面202的末端操纵器200，来将切除部100从材料片材104移除的方法600。末端操纵器200附接到自动化机器102，自动化机器102包括处理器114，处理器114用于对末端操纵器200进行控制。

如在图6中以602示出的，方法600包括从材料片材104切割出具有多个构造(即，多个形状和尺寸)的多个切除部100。片材104支撑于切割台106上，切割台106可以是如上所述的真空切割台106。如在图6中以604示出的，方法600还包括使末端操纵器200定向成使得多个抓持表面202的一个抓持表面202定向为朝向切除部100。如先前所描述的，处理器114可以构造成自动地调节末端操纵器200的位置和/或定向，使得具体的抓持表面202定向为朝向具体的切除部100，且位于具体的切除部100处，以便抓持该切除部100。

另外，如在图6中以606示出的，方法600包括促使末端操纵器200与材料片材104中的切除部100接触。然后，如以608示出的，方法600包括在抓持表面202与将从片材104移除的切除部100之间，产生真空。通过使真空源118启用(例如，通过使真空泵或其它真空产生装置启用)而产生真空，这通过限定于抓持表面202的非光滑部分204中的开口208而建立真空。而且，可以在定向为朝向将移除的切除部100的抓持表面202的一个或多个真空区206中，产生真空。即，取决于将从材料片材104移除的切除部100的构造，可以使某些真空区206启用，而不使其它真空区206启用。如上所述，抓持表面202的非光滑部分204帮助使用最小数量的开口208来将真空分配在真空区206上。在示范性实施例中，处理器114使用一个或多个传感器218来感测片材104中的切除部100的形状和/或尺寸，并且，使进行如下的过程所需要的真空区206启用：将具有所感测的形状和/或尺寸的切除部100 从片材104移除，而未将骨架(即，片材104的留下或剩余的材料)与切除部100一起提起。

末端操纵器200(即，抓持表面202)依然与切除部100接触，直到在末端操纵器200与切除部100之间，逐步建立对于末端操纵器200，足以将切除部100 从片材104移除的真空为止。真空足以稳固地将切除部100保持到抓持表面202，并且，当由末端操纵器200保持切除部100时，基本上平面的抓持表面202维持切除部100基本上平坦。而且，构建真空时的在末端操纵器200的抓持表面202与切除部100之间的接触帮助防止切除部100相对于抓持表面202的位移，这可以帮助确保不造成切除部100的变形，就将切除部100从片材104移除。

如在图6中以610示出的，一旦由末端操纵器200抓持切除部100，就将切除部100从材料片材104移除。通过使末端操纵器200远离片材104升起，从而将切除部100移除。如先前所描述的，通过启用的真空区206而产生的真空足以不移除片材104的骨架材料，就将切除部100移除。而且，将意识到，末端操纵器200可以在将切除部100从片材104移除时，维持切除部100的位置和定向。此外，由于末端操纵器200维持沿着切除部100的连续真空连接，因而当将切除部100从片材104移除且运输时，末端操纵器200维持切除部100稳定。

当然，末端操纵器200还可以同时地抓持两个切除部100。在一些实施例中，在使用一个抓持表面202(例如，第一抓持表面202a)，来将一个切除部100(例如，第一切除部100a)从材料片材104移除之后，末端操纵器200可以旋转，以使另一抓持表面202(例如，第二抓持表面202b)朝向片材104和另一切除部100(例如，第二切除部100b)定向。然后，使末端操纵器200的第二抓持表面202b降低而与第二切除部100b接触，并且，如先前所描述的，例如，通过使第二抓持表面202b的一个或多个真空区206启用，从而可以在第二抓持表面202b上产生真空。然后，末端操纵器200抓持切除部100b，且远离片材104升起，以将切除部100b移除。将理解到，在第一抓持表面202a上，维持真空，使得当末端操纵器200抓持第二切除部100b时，末端操纵器200继续抓持第一切除部100a。而且，末端操纵器200可以继续旋转(例如，如处理器114所控制那样)，以同时地将其它切除部100与第一和第二切除部100a、100b一起抓持。

在其它实施例中，末端操纵器200的同一抓持表面202可以同时地抓持不止一个切除部100。例如，在将一个切除部100(例如，第一切除部100a)从材料片材104移除之后，可以调整末端操纵器200的位置，以将抓持表面202抵靠下一个将移除的切除部100(例如，第二切除部100b)定位。可以使抓持表面202的附加真空区206启用，从而在抓持表面202的另一区段上产生真空，以抓持第二切除部100b。在第一真空区206中，维持真空，从而当同一抓持表面202还利用第二真空区206来抓持第二切除部100b时，抓持第一切除部100a。

仍然参考图6，如以612示出的，方法600还包括在一个堆叠区域110或多个堆叠区域 110中，将从片材104移除的切除部100相互上下堆叠。例如，在将一个或多个切除部100从材料片材104移除之后，自动化机器102可以将末端操纵器200移动到堆叠区域110。更具体地，例如，如果切除部100是将定位于堆叠表面上的第一切除部，或沉积于堆叠区域110中的最后一个切除部100，则末端操纵器200可以定位于堆叠区域110的堆叠表面111上。然后，使末端操纵器200降低而与表面111或最后一个切除部100接触，并且，由定向为朝向堆叠区域100的抓持表面202抓持切除部100所借助于的真空可以如上所述地释放，以将切除部100从抓持表面100拆卸。末端操纵器200与使切除部100沉积于上面的表面之间的接触帮助防止如下的状况：在释放切除部100时，或在已释放切除部100之后，切除部100发生位移。以这种方式，多个切除部100可以相互上下堆叠于堆叠区域110中。当然，末端操纵器200可以使第一多个切除部100沉积于第一堆叠区域110中，使第二多个切除部100沉积于第二堆叠区域100中等。处理器114可以包括用于对如下进行控制的指令：末端操纵器200使具体的切除部100沉积于多个堆叠区域 110中的哪个堆叠区域110中。

在示范性实施例中，可以将复合前驱体材料形成的多个层片100堆叠于堆叠区域110中，以形成层片铺叠件，可以对层片铺叠件进行处理，以形成复合材料构件。在这样的实施例中，当末端操纵器200释放层片时，末端操纵器200对层片100施加一定的力，以便将层片定位于最后一个沉积的层片100的顶部上。例如，最后一个沉积的层片100可以具有粘性表面，例如，由于通过末端操纵器200或其它合适的装置而移除纸、膜等的垫层，因而使粘性表面暴露，并且，末端操纵器200必须施加足以将末端操纵器目前抓持的层片100粘贴到最后沉积于堆叠区域110中的层片100的力。照此，当层片100放置于堆叠区域110中时，层片100进行由末端操纵器200施加的力所导致的基本压实。

将意识到，如果末端操纵器200同时地抓持不止一个切除部或层片100，则末端操纵器200可以连续地将每个切除部100堆叠于堆叠区域110中。而且，处理器114可以包括如下的指令：用于对末端操纵器200进行控制，使得将切除部100按期望的顺序堆叠。在末端操纵器200已将每个切除部100从其相应的抓持表面202释放之后，末端操纵器200可以返回到与材料片材104相邻的方位，从而继续将切除部100从片材104移除，例如，返回到方法600的604。

因此，本主题提供如下的末端操纵器、末端操纵器系统以及一个或多个方法：用于将切除部或层片从材料片材移除，具有一个或多个益处或优点。例如，本主题提供一种末端操纵器，该末端操纵器将一个或多个切除部抵靠末端操纵器的抓持表面稳固地保持平坦。而且，末端操纵器具有多个抓持表面，每个抓持表面具有一个或多个真空区，使得末端操纵器能够将各种各样的形状和/尺寸的切除部从切割台拾起，从而减少或排除用以拾起不同的切除部的工具更换。此外，末端操纵器可以一次将不止一个切除部运输到堆叠区域，这连同工具更换的减少一起帮助缩短构建切除部的堆叠件的时间。另外，切除部可按关于切除部的位置和定向的高准确度放置于切除部的堆叠件中，因为，从切割台到堆叠区域，末端操纵器维持或复现切除部的位置和定向。即，末端操纵器构造成将切除部抓持于一个或多个抓持表面上，使得可以使切除部以与切除部在从切割台上的材料片材移除时所处于的位置和定向相同的位置和定向沉积于堆叠区域中。而且，末端操纵器维持切除部上的连续真空，以防止切除部的扭曲和切除部相对于末端操纵器的位移，这提高末端操纵器的拾起和放置准确度(即，末端操纵器在将切除部从材料片材移除的方面和使切除部沉积于合适的方位处的方面的准确度)。更进一步，末端操纵器可以在未将骨架材料与切除部一起拾起的情况下，将切除部抓持且移除。另外，当末端操纵器将切除部或层片堆叠于堆叠区域中时，末端操纵器可以执行切除部或层片的基本压实。当然，还可以从本主题实现其它益处和优点。

本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且，还允许本领域任何技术人员实践本发明，包括制作并使用任何装置或系统和执行任何合并的方法。本发明的可专利范围由权利要求定义，并且，可以包括本领域技术人员所想到的其它示例。如果这样的其它示例包括并非与权利要求的字面语言不同的结构元件，或如果这些示例包括与权利要求的字面语言无实质的差异的等效的结构元件，则这些示例旨在属于权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种末端操纵器，其包括：

真空源；

多个抓持表面，每个抓持表面包括：

多个真空区，每个真空区具有用于分配真空的非光滑部分，和

多个开口，其限定于所述非光滑部分上，以便使用所述真空源来将所述真空分配于所述抓持表面上，

其中，所述多个抓持表面布置成多边形形状，并且，

其中，所述多个真空区构造成抓持具有多个形状的切除部。

2.根据权利要求1所述的末端操纵器，还包括：

框架，其用于将所述多个抓持表面相对于彼此而保持于合适的位置处。

3.根据权利要求1所述的末端操纵器，其中，每个抓持表面为基本上平面的。

4.根据权利要求3所述的末端操纵器，其中，每个抓持表面为柔性的，以适应于所述抓持表面所抵靠定位的表面的轮廓。

5.根据权利要求1所述的末端操纵器，其中，密封件围绕每个真空区的周缘延伸。

6.根据权利要求1所述的末端操纵器，其中，所述末端操纵器包括至少四个抓持表面。

7.根据权利要求1所述的末端操纵器，其中，在所述多个抓持表面之间，真空区的形状和数量是不同的。

8.根据权利要求1所述的末端操纵器，其中，每个真空区构造成独立地启用。

9.根据权利要求1所述的末端操纵器，其中，所述末端操纵器构造成同时地抓持不止一个切除部。

10.根据权利要求1所述的末端操纵器，其中，所述多个切除部中的每个是由复合前驱体材料形成的层片。

11.一种末端操纵器系统，包括：

切割台，在所述切割台上，从材料片材切割出多个切除部；

自动化机器；以及

末端操纵器，其附接到所述自动化机器，所述末端操纵器具有：

真空源；

多个抓持表面，每个抓持表面包括：

多个真空区，每个真空区具有非光滑部分，和

多个开口，其限定于所述非光滑部分上，以便使用所述真空源来在所述抓持表面上产生真空，

其中，所述多个抓持表面布置成多边形形状，并且，

其中，所述多个真空区构造成抓持具有多个形状的切除部，以将所述切除部从所述材料片材移除。

12.根据权利要求11所述的末端操纵器系统，还包括：

真空传感器，其用于检测所述真空源的真空度；和

真空控制单元，其用于控制所述真空源的所述真空度。

13.根据权利要求11所述的末端操纵器系统，其中，所述自动化机器包括处理器，所述处理器用于对所述末端操纵器的位置进行控制。

14.根据权利要求13所述的末端操纵器系统，其中，所述处理器构造成用于控制所述多个抓持表面中的哪个抓持表面定向为朝向所述切割台。

15.根据权利要求11所述的末端操纵器系统，还包括：

堆叠区域，其用于堆叠从所述材料片材移除的切除部。

16.一种用于使用具有多个抓持表面的末端操纵器来将切除部从材料片材移除的方法，所述方法包括：

使所述末端操纵器定向成使得所述多个抓持表面中的一个抓持表面定向为朝向所述切除部；

促使定向为朝向所述切除部的所述一个抓持表面与所述材料片材中的所述切除部接触；

在所述一个抓持表面上产生真空，其中，所述一个抓持表面的至少一个真空区用以抓持所述切除部；以及

将所述切除部从所述材料片材移除，

其中，每个抓持表面包括多个真空区，每个真空区具有非光滑部分，并且，

其中，多个开口限定于所述非光滑部分上，以便在所述抓持表面上产生所述真空。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括：

从所述材料片材切割多个切除部，所述切除部具有多个构造。

18.根据权利要求16所述的方法，还包括：

将所述切除部相互上下堆叠于堆叠区域中。

19.根据权利要求16所述的方法，其中，所述末端操纵器附接到自动化机器，所述自动化机器包括处理器，所述处理器用于对所述末端操纵器进行控制。

20.根据权利要求16所述的方法，还包括：

同时地抓持至少两个切除部，

其中，所述至少两个切除部连续地相互上下堆叠于堆叠区域中。

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