CN110936400B - 柔性抽吸装置、使用该柔性抽吸装置的机器人系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种柔性抽吸装置和使用该柔性抽吸装置的机器人系统。柔性抽吸装置包括柔性管部分和连接到柔性管部分的一端的吸盘，使得吸盘可以通过吸力抓取物体。柔性管部分是可控制的，以在笔直状态和至少一个弯曲状态之间切换，使得柔性管部分配置成从笔直状态弯曲到至少一个弯曲状态，以便摆动和翻转被吸盘抓取的物体。在操作中，控制柔性抽吸装置以在笔直状态下抓取和拾起物体，然后切换到弯曲状态以摆动抓取的物体10。因此，柔性抽吸装置可以释放物体，从而翻转物体。

Description

柔性抽吸装置、使用该柔性抽吸装置的机器人系统和方法

交叉引用

在本发明的描述中引用和讨论了一些参考文献，可能包括专利、专利申请和各种公开。提供这些参考文献的引用和/或讨论仅仅是为了阐明本发明的描述，而不是承认任何这类参考文献是本文所述公开的“现有技术”。本说明书中引用和讨论的所有参考文献都以引用方式整体并入本文中，就像每个参考文献都单独以引用方式单独并入本文中一样。

技术领域

本发明一般涉及机器人技术，并且更具体地，涉及一种柔性抽吸装置、一种使用该柔性抽吸装置的机器人系统、以及一种使用该柔性抽吸装置的方法。

背景技术

本文提供的背景描述是为了总体上呈现本发明的背景。在本背景技术部分中描述的程度下目前所述发明人的工作，以及在提交时可能不具有作为现有技术资格的描述的各方面，既不明确也不暗示地被承认为针对本发明的现有技术。

抓取是机器人与物体交互的重要方式。除了用机械手等指状物抓取物体外，还使用吸盘。特别地，当物体上有足够大的光滑表面时，抽吸是操纵物体的可行且有效的方式。

例如，图1示出了常规抽吸装置100，其包括刚性管110，在刚性管110端部处连接有吸盘120。常规抽吸装置100的设计类型易于制造，并且当目标是将物体拾起并将其移动到另一位置时是有效的。然而，当物体的重量不是均匀分布和/或物体很重时，吸盘可能会脱落并导致拾取物体失败。

另外，当使用常规刚性抽吸装置100时，可以操纵物体的方式非常有限。最好将物体拾起，以相同姿势将其移动到另一位置，然后将其放下。使用刚性抽吸装置100几乎不可能上下翻转或翻动物体。

因此，需要解决本领域中的上述缺陷和不足。

发明内容

本发明的一个方面涉及一种用于机器人系统的柔性抽吸装置。柔性抽吸装置包括：柔性管部分；吸盘，连接到柔性管部分的一端并配置成通过吸力抓取物体。柔性管部分可在笔直状态和至少一个弯曲状态之间切换，使得柔性管部分被配置成从笔直状态弯曲到至少一个弯曲状态，以便摆动和翻转被吸盘抓取的物体。在某些实施例中，柔性抽吸装置的弯曲可以通过物体的质量和/或诸如柔性抽吸装置的加速度和速度的操作来控制。在其他实施例中，柔性抽吸装置的弯曲可以由控制装置控制，该控制装置支撑柔性抽吸装置以保持在期望的弯曲状态或改变柔性抽吸装置的弯曲状态。在一个实施例中，控制装置是位于柔性管部分的周边中的弦。

本发明的另一方面涉及一种用于机器人系统的柔性抽吸装置。机器人系统包括：控制器；以及多个柔性抽吸装置，每个柔性抽吸装置都配置成抓取物体。柔性抽吸装置中的每一个包括：柔性管部分；以及吸盘，连接到柔性管部分的一端并配置成通过吸力抓取物体。柔性管部分可在笔直状态和至少一个弯曲状态之间切换，使得控制器被配置成控制柔性管部分以弯曲到至少一个弯曲状态，以便摆动和翻转被吸盘抓取的物体。

在某些实施例中，控制器包括：处理器；以及存储计算机可执行代码的存储装置。控制器被配置成在处理器处执行计算机可执行代码以执行：控制柔性抽吸装置中的一个柔性抽吸装置以通过吸力抓取物体或释放被抓取的物体；控制柔性抽吸装置中的一个柔性抽吸装置以切换到笔直状态；控制柔性抽吸装置中的一个柔性抽吸装置以切换到至少一个弯曲状态；以及控制柔性抽吸装置中的一个柔性抽吸装置以移动。

在某些实施例中，控制器被配置成通过以下方式翻转物体：控制柔性抽吸装置中处于笔直状态的一个以通过吸力抓取物体；控制柔性抽吸装置以拾起被抓取的物体；控制柔性抽吸装置以从笔直状态切换到至少一个弯曲状态，以便摆动被抓取的物体；以及控制处于至少一个弯曲状态的柔性抽吸装置以释放被抓取的物体，使得物体被翻转。

在某些实施例中，当柔性抽吸装置处于笔直状态时，物体的质心的垂直投影位于物体的底面上，并且当柔性抽吸装置切换到至少一个弯曲状态时，物体的质心的垂直投影位于与物体的底面不同的表面上，使得当柔性抽吸装置释放物体时物体被翻转。

本发明的另一方面涉及一种使用机器人系统翻转物体的方法，该方法包括：为机器人系统提供柔性抽吸装置，其中柔性抽吸装置包括：柔性管部分；吸盘，连接到柔性管部分的一端并配置成通过吸力抓取物体，其中柔性管部分可在笔直状态和至少一个弯曲状态之间切换；控制处于笔直状态的柔性抽吸装置以通过吸力抓取物体；控制柔性抽吸装置以拾起被抓取的物体；控制柔性抽吸装置以从笔直状态切换到至少一个弯曲状态，以便摆动被抓取的物体；以及控制处于至少一个弯曲状态的柔性抽吸装置30以释放被抓取的物体，使得物体被翻转。

在某些实施例中，柔性管部分包括：彼此柔性连接的多个柔性段；以及控制装置，诸如多个弦，每个弦穿过柔性段的周边，以控制柔性段在笔直状态和至少一个弯曲状态之间切换。

在某些实施例中，每个弦的一端固定到吸盘。

在某些实施例中，每个柔性段是在周边具有多个孔的环形结构，并且每个弦穿过孔中对应的一个孔。

在某些实施例中，柔性管部分包括：多个段；以及至少一个连接结构，连接多个段以控制其中一个段相对于另一个段旋转。

在某些实施例中，机器人系统包括控制器，并且控制器包括：处理器；以及存储计算机可执行代码的存储装置。控制器被配置成在处理器处执行计算机可执行代码以执行：控制柔性抽吸装置中的一个柔性抽吸装置以通过吸力抓取物体或释放被抓取的物体；控制柔性抽吸装置中的一个柔性抽吸装置以切换到笔直状态；控制柔性抽吸装置中的一个柔性抽吸装置以切换到至少一个弯曲状态；以及控制柔性抽吸装置中的一个柔性抽吸装置以移动。

在某些实施例中，当柔性抽吸装置处于笔直状态时，物体的质心的垂直投影位于物体的底面上，并且当柔性抽吸装置切换到至少一个弯曲状态时，物体的质心垂直投影位于与物体的底面不同的表面上，使得当柔性抽吸装置释放物体时物体被翻转。

通过下面结合附图对优选实施例的描述，本发明的这些和其它方面将变得显而易见，但在不脱离本发明的新概念的精神和范围的情况下，可以实现其中的变化和修改。

附图说明

附图示出了本发明的一个或多个实施例，并与书面描述一起用于解释本发明的原理。只要有可能，在整个附图中使用相同的附图标记来表示实施例的相同或相似的元件。

图1是根据现有技术的抽吸装置的示意图。

图2A是根据本发明的一个实施例的柔性抽吸装置的示意图，其中柔性抽吸装置的柔性管部分处于笔直状态。

图2B是图2A中所示的柔性抽吸装置的柔性管部分的局部放大图。

图2C是图2A中所示的柔性抽吸装置的示意图，其中柔性抽吸装置的柔性管部分处于弯曲状态。

图3A是根据本发明的一个实施例的柔性抽吸装置和物体的示意图。

图3B是抓取图3A中的物体的柔性抽吸装置的示意图。

图3C是如图3A中所示的柔性抽吸装置的示意图，其拾起被抓取的物体并同时弯曲。

图3D是如图3B中所示的柔性抽吸装置的示意图，其摆动被抓取的物体。

图3E是如图3C中所示的柔性抽吸装置的示意图，其进一步摆动被抓取的物体。

图3F是如图3D中所示的柔性抽吸装置的示意图，其释放被抓取的物体。

图4A是根据本发明的一个实施例的抓取物体的柔性抽吸装置的示意图。

图4B是如图4A中所示的柔性抽吸装置的示意图，其弯曲并拾起被抓取的物体。

图4C是如图4B中所示的柔性抽吸装置的示意图，其摆动被抓取的物体。

图4D是如图4C中所示的柔性抽吸装置的示意图，其进一步摆动被抓取的物体。

图4E是如图4D中所示的柔性抽吸装置的示意图，其释放被抓取的物体。

图5是根据本发明另一实施例的柔性抽吸装置的示意图。

图6是根据本发明的一个实施例的机器人系统的示意图。

图7是示出根据本发明的一个实施例的使用机器人系统的柔性抽吸装置翻转物体的方法的流程图。

具体实施方式

现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明，附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式具体实施，并且不应该被解释为限于本文阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本发明全面和完整，并且向本领域技术人员充分传达本发明的范围。相同的附图标记在全文中表示相同的元件。

本说明书中使用的术语在本发明的上下文中以及在使用每个术语的特定上下文中通常具有其在本领域中的普通含义。用于描述本发明的某些术语在下面或说明书中的其他地方讨论，以向从业者提供关于本发明的描述的额外指导。应当理解，可以以不止一种方式论述同样的事情。因此，替代语言和同义词可以用于本文所讨论的任何一个或多个术语，并且无论是否在本文中详细阐述或讨论术语，对其也没有任何特殊意义。提供了某些术语的同义词。一个或多个同义词的叙述不排除使用其他同义词。本说明书中任何地方的示例(包括本文所讨论的任何术语的示例)的使用仅是说明性的，并且绝不限制本发明或任何示例性术语的范围和含义。同样，本发明不限于本说明书中给出的各种实施例。

应当理解，当一个元件被称为在另一个元件“上”时，它可以直接在另一个元件上，或者在它们之间可以存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接在”另一个元件上时，不存在中间元件。如本文所使用，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。

应当理解，尽管本文可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、部件、区域、层和/或段，但是这些元件、部件、区域、层和/或段不应该受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件、组件、区域、层或段与另一个元件、组件、区域、层或段区分开。因此，下面讨论的第一元件、组件、区域、层或段可以被称为第二元件、组件、区域、层或段，而不脱离本发明的教导。

本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不是要限制本发明。如本文所使用，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确说明。将进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”、“包含”或“具有”指定所述特征、区域、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、区域、整数、步骤、操作、元件和/或组件和/或这些项的组的存在或添加。

此外，本文可以使用诸如“下”或“底部”、“上”或“顶部”以及“左”和“右”之类的相对术语来描述如图中所示的一个元件与另一个元件的关系。应当理解，相对术语旨在包括装置的除了图中所示的定向之外的不同定向。例如，如果其中一个图中的装置被翻转，则被描述为位于其他元件的“下”侧的元件将被定向在其他元件的“上”侧。因此，示例性术语“下”可以包括“下”和“上”两个定向，这取决于附图的特定定向。类似地，如果其中一个图中的装置被翻转，则描述为在其他元件“以下”或“下方”的元件将被定向在其他元件“上方”。因此，示例性术语“在......以下”或“在......下方”可以包括上方和下方两个定向。

除非另外定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。将进一步理解，诸如在常用词典中定义的那些术语应当被解释为具有与其在相关领域和本发明的上下文中的含义一致的含义，并且将不被解释为理想化或过于正式的意义，除非在本文中明确定义。

将结合附图对本发明的实施例进行描述。根据本发明的目的，如本文所具体实施和广义描述，在某些方面，本发明涉及柔性抽吸装置、使用该抽吸装置的机器人系统、以及使用该抽吸装置翻转物体的方法。

如上所述，当使用如图1中所示的常规刚性抽吸装置100来抓取物体时，应该应用吸盘以对准物体的质心。由于(尤其是使用计算视觉系统)难以计算任意物体的质心，因此经常使用物体的几何中心而不是真实的质心。当真实质心接近物体的几何中心或者物体与吸盘施加的力相比较轻时，物体可以被可靠地拾起和移动。然而，当物体的重量不均匀分布和/或物体很重时，常规抽吸装置100可能不能很好地工作。在某些实施例中，对于许多逻辑操作，被抓取的物体可以是包裹，其可以松散地包裹在塑料袋中，因此，如果使用吸盘，则质心可以取决于包裹的拾取方式而移动。在这种情况下，抓取(或抽吸)物体的位置可以由物体或包裹的质心确定。此外，为了分类和其他目的，如果包裹的标签没有朝上，则可能需要翻转包襄。然而，使用刚性吸盘翻转或翻动物体是困难的并且几乎不可能。

为了解决这种缺陷，本发明的一个方面涉及一种柔性抽吸装置。图2A至图2C中示出了柔性抽吸装置的一个示例。具体而言，图2A是根据本发明的一个实施例的柔性抽吸装置的示意图，其中柔性抽吸装置的柔性管部分处于笔直状态(其通常是柔性抽吸装置的默认状态)。图2B是如图2A中所示的柔性抽吸装置的柔性管部分的局部放大图。图2C是如图2A中所示的柔性抽吸装置的示意图，其中柔性抽吸装置的柔性管部分处于弯曲状态。如图2A中所示，柔性抽吸装置200包括柔性管部分210和吸盘220。吸盘220连接到柔性管部分210的底端。柔性抽吸装置200与如图1中所示的常规刚性抽吸装置之间的差异在于柔性管部分210是柔性的并且可以弯曲。具体地，柔性管部分210可由机器人系统控制，以在笔直状态(如图2A中所示)和一个或多个弯曲状态(诸如图2C中所示的弯曲状态)之间切换，使得柔性管部分210可以从笔直状态弯曲到至少一个弯曲状态，以便摆动和翻转被吸盘220抓取的物体。可以逐个地控制柔性管部分210的柔性。在某些实施例中，通过压缩机在吸盘220内部形成真空或低压而生成吸力，该压缩机通过图2B中所示的柔性管部分210连接。

在某些实施例中，柔性抽吸装置200的笔直状态和弯曲状态可以是由诸如弦的控制装置控制的限定状态。在其他实施例中，控制装置可处于松弛状态，使得柔性抽吸装置200处于柔性状态而不受控制装置的约束。在该柔性状态下，柔性抽吸装置200的弯曲可能受到待操作物体和柔性抽吸装置200的操作参数的影响。例如，当处于柔性状态下的柔性抽吸装置200通过真空附接到物体的表面，并且附接位置不是物体的中心时，那么由于物体的质心，在向上拾起物体的同时柔性抽吸装置200会弯曲。此外，如果柔性抽吸装置200高速移动，则由于其对移动操作的惯性柔性抽吸装置200也会弯曲。因此，处于柔性状态下的柔性抽吸装置200的弯曲不受控制装置的主动操作的控制，而是由于物体的质量分布和移动速度、移动加速度和移动方向引起的被动作用。

在某些实施例中，笔直状态和弯曲状态可以覆盖主动控制的笔直条件/弯曲条件和被动控制的笔直条件/弯曲条件。换句话说，当柔性抽吸装置200处于笔直状态时，可以通过诸如弦之类的控制装置来控制笔直状态，或者在柔性抽吸装置200松弛的情况下，可以简单地通过柔性抽吸装置200的重力来控制笔直状态。类似地，当柔性抽吸装置200处于弯曲状态时，可以由诸如弦之类的控制装置来控制弯曲状态，或者在柔性抽吸装置200松弛的情况下，可以简单地通过物体的质量分布、移动速度、加速度和由与柔性抽吸装置200连接的机械臂定义的移动角度来控制弯曲状态。

如图2B中所示，柔性管部分210包括：彼此柔性连接的多个柔性段212，穿过柔性段212的中部以使空气流过的半刚性管214，以及多个弦216，每个弦穿过柔性段212的周边使得弦216可用于控制柔性段212以在笔直状态和至少一个弯曲状态之间切换。在某些实施例中，弦216可以是柔性段212的壁内的导线，并且每个弦216的底端可以固定到吸盘220。如图2B中所示，每个柔性段212可以是具有用于保持半刚性管214的一个中心孔的环形结构，并且半刚性管214可在柔性段212的中心孔中移动。图2B中所示的柔性段212是独立的板。在某些实施例中，柔性段212例如从周边连接，然后形成的柔性段212是在管内配备有板的管状结构，并且每个板具有中心孔。如图2B中所示，每个柔性段212可以是在周边具有多个孔218的环形结构。在这种情况下，每个弦216可以穿过孔218中对应的一个孔，以便通过施加到弦216的力来控制柔性管部分210。例如，当如图2A中所示柔性抽吸装置200处于笔直状态时，柔性管部分210的刚度可以通过施加到所有弦216的均匀力来控制。当如图2C中所示柔性抽吸装置200要切换到弯曲状态时，可以通过施加施加到每个弦216的不同力来控制柔性管部分210以不同的角度和/或形状弯曲。在某些实施例中，可以基于需要来确定柔性段212和弦216的材料，使得柔性段212和弦216在操作期间不容易损坏。在其他实施例中，孔218可以位于柔性段212的壁的内部或外部。在这种情况下，弦216位于柔性段212的壁的内部或外部，而不是套在柔性段212的壁内。

使用如图2A至图2C中所示的柔性抽吸装置200，柔性管部分210的角度和形状可以改变以切换到不同的弯曲状态。例如，可以根据被抓取物体的真实质心控制柔性管部分210弯曲，以便实现相对均匀地分布在吸盘220周围的吸力。在这种情况下，可以大大减少吸盘220从物体上脱落的可能性。此外，柔性抽吸装置200及其组件(例如，柔性管部分210和吸盘220)的尺寸可以取决于要被抓取的物体的尺寸、重量和其他特征的情况而变化。柔性抽吸装置200的设计者可以基于实际需要优化柔性抽吸装置200的特征。

在某些实施例中，柔性抽吸装置200可以应用于物体的侧面或拐角，以便摆动和翻转物体。例如，图3A至图3F示出了柔性抽吸装置上下反转物体的示意图。这里，定义了柔性抽吸装置200的三种状态：笔直状态，其中柔性抽吸装置200由诸如弦之类的控制装置控制为笔直；多个弯曲状态，其中柔性抽吸装置200由控制装置控制以成所需角度弯曲；以及柔性状态，其中控制装置松弛并且不约束柔性抽吸装置200，并且柔性抽吸装置200可以通过柔性抽吸装置的重力、物体的重力以及操作的加速度和速度而自由弯曲。在某些实施例中，如果仅需要柔性状态，则柔性抽吸装置200可以不包括诸如弦之类的控制装置，只要抽吸装置200的一部分是柔性的即可。在某些实施例中，如图3A中所示，柔性抽吸装置200包括：不会变形或弯曲的刚性部分213，以及可弯曲且可被压缩的柔性部分215。然后，柔性部分215可以处于伸展状态或压缩状态。

在这种情况下，如图3A所示的开始处，柔性抽吸装置200在没有任何约束的情况下处于柔性状态，并且由于其质量而保持在垂直方向。柔性部分215处于伸展状态。物体310设置有顶面A和底面B，并且假设物体310的质心位于物体310的几何中心。一旦如图3B中所示柔性抽吸装置200放置在顶面A的左侧并施加真空，柔性抽吸装置的柔性部分215就通过吸力被压缩，并且柔性抽吸装置200牢固地抓取物体310。然后，柔性抽吸装置200可以将物体310从地面向上拾起。在物体310的拾起期间，如图3C中所示，由于吸盘附接部位与物体310的质量中心之间的差异，柔性抽吸装置200弯曲，从而确保了对物体310的紧密抓取。如图3D和图3E中所示，一旦物体310被拾起并向右移动，柔性抽吸装置200可以响应于物体310的重力和施加到柔性抽吸装置200的移动力(加速度和移动速度)而具有不同的弯曲角度，使得柔性抽吸装置200对物体310执行摆动。如图3F中所示，当柔性抽吸装置200释放物体310时，物体310被翻转。

在某些实施例中，柔性抽吸装置200可以应用于物体的侧面或拐角，以便摆动和翻转物体。例如，图4A至图4E示出了柔性抽吸装置上下翻转物体的示意图。图4A至图4E所示的实施例和图3A至图3F中所示的实施例的区别在于代替或除了通过物体的质量和操作参数控制弯曲之外，如图4A至图4E中所示，使用诸如弦之类的控制装置来控制柔性抽吸装置的弯曲。如图4A中所示，柔性抽吸装置200被控制为处于笔直状态，并且用于通过吸力抓取物体310。在这种情况下，由于柔性抽吸装置200处于笔直状态，所以物体310的质心的垂直投影位于物体310的底面上。一旦柔性抽吸装置200牢固地抓取物体310，柔性抽吸装置200就可以拾起物体310。如图4B中所示，可以控制柔性抽吸装置200以弯曲并切换到弯曲状态，使得被抓取的物体310被拾起。应当注意，柔性抽吸装置200可以基于物体310的不同尺寸、重量和其他地理特征，通过弯曲或通过直接向上移动，或通过弯曲和向上移动的组合来拾起物体310。如图4C和图4D所示，一旦物体310被拾起，就可以进一步控制柔性抽吸装置200以在不同的弯曲状态(即，不同的弯曲角度)之间切换，使得柔性抽吸装置200对物体310执行摆动。在这种情况下，由于柔性抽吸装置200被切换到弯曲状态，所以物体310的质心的垂直投影可以位于与物体310的原始底面不同的表面上，使得当柔性抽吸装置200释放物体310时，可以翻转物体310。例如，如图4D中所示，物体310处于几乎上下颠倒的位置。当物体310摆动到这个期望位置时，如图4E中所示，可以控制柔性抽吸装置200以释放物体310。在这种情况下，释放的物体310被翻转。同时，可以控制柔性抽吸装置200以切换回笔直状态。在某些实施例中，柔性抽吸装置200的操作可以不从如图4A中所示的笔直状态开始。相反，柔性抽吸装置200的操作可以从笔直或弯曲状态中的任何一个开始，并且移动到笔直或弯曲状态中的另一个。例如，如果物体310当前处于倾斜姿势，则柔性抽吸装置200可以在与倾斜物体310的状态匹配的弯曲状态下操作，例如，使吸盘220垂直于倾斜物体310的目标表面，以便获得倾斜物体310的最佳抓取。然后，柔性抽吸装置200配置成根据操作的目的移动或旋转倾斜物体310。

应该注意，柔性抽吸装置的结构不限于图2A至图2C中所示的结构。例如，图5是根据本发明另一实施例的柔性抽吸装置的示意图。如图5中所示，柔性管部分510包括两个段512和514，并且设置连接结构516以连接段512和514，使得一个段514可以相对于另一段512旋转。在这种情况下，柔性管部分510也可以在笔直状态和弯曲状态之间切换。在某些实施例中，连接结构516主动控制柔性抽吸装置500的弯曲角度。在其他实施例中，连接结构516由于待拾取物体的质量分布、移动速度和加速度以及移动角度而被动弯曲。移动速度、加速度和移动角度可以通过机械臂来控制，该机械臂通过段512的顶端连接。

在本发明的另一方面，可以提供一种机器人系统。例如，图6是根据本发明的一个实施例的机器人系统的示意图。如图6中所示，机器人系统600包括控制器610，该控制器连接到一个或多个柔性抽吸装置620、630和640，因此控制器610可以控制柔性抽吸装置620、630和640中的每一个以抓取物体。在某些实施例中，柔性抽吸装置620、630和640中的一些或全部可具有如图2A至图2C中所示的结构，或者可以具有如图5中所示的结构。

在某些实施例中，如图6中所示的控制器610可以是计算装置，其包括处理器612、存储器614和存储计算机可执行代码618的存储装置616。

处理器612控制控制器610的操作。在某些实施例中，处理器612可以是中央处理单元(CPU)。存储器614可以是用于在控制器610的操作期间存储数据和信息的易失性存储器，诸如随机存取存储器(RAM)。在某些实施例中，存储器614可以是易失性存储器阵列。在某些实施例中，控制器610可以在一个以上的处理器612和/或一个以上的存储器114上运行。

存储装置616是用于存储控制器610的计算机可执行代码618的非易失性数据存储介质或装置。存储装置616的示例可以包括闪存、存储卡、USB驱动器或其他类型的非易失性存储装置，诸如硬盘驱动器、软盘、光盘驱动器或任何其他类型的数据存储装置。在某些实施例中，控制器110可以具有一个以上的存储装置116。

计算机可执行代码618包括代码或指令，当在处理器612处执行时，代码或指令可执行某些特征以控制柔性抽吸装置620、630和640的操作。这些特征的示例可包括但不限于此：控制柔性抽吸装置中的一个柔性抽吸装置以通过吸力抓取物体或释放被抓取的物体；控制柔性抽吸装置中的一个柔性抽吸装置以切换到笔直状态；控制柔性抽吸装置中的一个柔性抽吸装置以切换到至少一个弯曲状态；以及控制柔性抽吸装置中的一个柔性抽吸装置以移动。

在某些实施例中，如图6中所示的机器人系统600可用于执行物体的翻转。例如，图7是示出根据本发明的一个实施例的使用机器人系统的柔性抽吸装置翻转物体的方法的流程图。在某些实施例中，如图7中所示的方法可以在如图6中所示的机器人系统上实现，该机器人系统具有多个柔性抽吸装置。应特别注意，除非在本发明中另有说明，否则该方法的步骤可以以不同的顺序排列，因此不限于如图7中所示的顺序。

如图7中所示，当提供如图6中所示的机器人系统时，在过程710处，控制器610可以控制处于笔直状态或柔性状态的柔性抽吸装置中的一个柔性抽吸装置(该装置可以由于附接物体25的质心而弯曲)以通过吸力抓取物体。然后，在过程720处，控制器610可以控制柔性抽吸装置以拾起被抓取的物体。一旦物体被拾起，在过程730处，控制器610可以控制柔性抽吸装置以从笔直状态切换到弯曲状态，以便摆动被抓取的物体。最后，在过程740处，控制器610可以控制柔性抽吸装置30以释放物体，使得物体被翻转。在某些实施例中，笔直状态和弯曲状态之间的切换可以由诸如弦之类的控制装置主动控制。在其他实施例中，笔直状态和弯曲状态之间的切换可以由物体的质量以及控制器610的移动速度、移动加速度、移动角度等被动地控制。

已经仅出于说明和描述的目的呈现了本发明的示例性实施例的前述描述，并且不旨在穷举或将本发明限制于所公开的精确形式。鉴于上述教导，许多修改和变化都是可能的。

选择和描述实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，以便使本领域的其他技术人员能够利用本发明和各种实施例以及适合于预期的特定用途的各种修改。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本发明所属领域的技术人员将显而易见替代实施例。因此，本发明的范围由所附权利要求限定，而不是前面的描述和其中描述的示例性实施例。

Claims (15)

1.一种用于机器人系统的柔性抽吸装置，包括：

柔性管部分；以及

吸盘，连接到所述柔性管部分的一端并配置成通过吸力抓取物体，

其中所述柔性管部分能够在笔直状态和至少一个弯曲状态之间切换，使得所述柔性管部分被配置成从所述笔直状态弯曲到所述至少一个弯曲状态，以便摆动和翻转被所述吸盘抓取的所述物体；

所述柔性管部分包括：

彼此柔性连接的多个柔性段，所述柔性段包括管内配置有板的管状结构；以及

多个弦，每个弦穿过所述柔性段的周边，以控制所述柔性段根据所述物体的真实质心在所述笔直状态和所述至少一个弯曲状态之间切换；

当所述柔性抽吸装置处于所述笔直状态时，所述物体的质心的垂直投影位于所述物体的底面上，并且当所述柔性抽吸装置切换到所述至少一个弯曲状态时，所述物体的所述质心的所述垂直投影位于与所述物体的所述底面不同的表面上，使得当所述柔性抽吸装置释放所述物体时所述物体被翻转。

2.根据权利要求1所述的柔性抽吸装置，其中所述弦中每一个的一端固定到所述吸盘。

3.根据权利要求1所述的柔性抽吸装置，其中所述柔性段中每一个是在周边具有多个孔的环形结构，并且所述弦中的每一个穿透所述孔中对应的一个孔。

4.根据权利要求1所述的柔性抽吸装置，其中所述柔性管部分包括：

多个段；以及

至少一个连接结构，连接所述多个段以控制所述段中的一个段使其相对于所述段中的另一个段旋转。

5.一种机器人系统，包括：

控制器；以及

多个柔性抽吸装置，每个柔性抽吸装置都配置成抓取物体，其中所述柔性抽吸装置中的每一个包括：

柔性管部分；以及

吸盘，连接到所述柔性管部分的一端并配置成通过吸力抓取所述物体，

其中所述柔性管部分能够在笔直状态和至少一个弯曲状态之间切换，使得所述控制器被配置成控制所述柔性管部分以弯曲到所述至少一个弯曲状态，以便摆动和翻转被所述吸盘抓取的所述物体；

所述柔性管部分包括：

彼此柔性连接的多个柔性段，所述柔性段包括管内配置有板的管状结构；以及

多个弦，每个弦穿过所述柔性段的周边，以控制所述柔性段根据所述物体的真实质心在所述笔直状态和所述至少一个弯曲状态之间切换；

当所述柔性抽吸装置处于所述笔直状态时，所述物体的质心的垂直投影位于所述物体的底面上，并且当所述柔性抽吸装置切换到所述至少一个弯曲状态时，所述物体的所述质心的所述垂直投影位于与所述物体的所述底面不同的表面上，使得当所述柔性抽吸装置释放所述物体时所述物体被翻转。

6.根据权利要求5所述的机器人系统，其中所述弦中每一个的一端固定到所述吸盘。

7.根据权利要求5所述的机器人系统，其中所述柔性段中每一个是在周边具有多个孔的环形结构，并且所述弦中的每一个穿过所述孔中对应的一个孔。

8.根据权利要求5所述的机器人系统，其中所述柔性管部分包括：

多个段；以及

至少一个连接结构，连接所述多个段以控制所述段中的一个段使其相对于所述段中的另一个段旋转。

9.根据权利要求5所述的机器人系统，其中所述控制器包括：

处理器；以及

存储计算机可执行代码的存储装置，

其中所述控制器被配置成在所述处理器处执行所述计算机可执行代码以执行：

控制所述柔性抽吸装置中的一个柔性抽吸装置以通过吸力抓取所述物体或释放被抓取的所述物体；

控制所述柔性抽吸装置中的一个柔性抽吸装置以切换到所述笔直状态；

控制所述柔性抽吸装置中的一个柔性抽吸装置以切换到所述至少一个弯曲状态；以及

控制所述柔性抽吸装置中的一个柔性抽吸装置以移动。

10.根据权利要求5所述的机器人系统，其中所述控制器被配置成通过以下方式翻转所述物体：

控制所述柔性抽吸装置中处于所述笔直状态的一个柔性抽吸装置以通过吸力抓取所述物体；

控制所述柔性抽吸装置以拾起被抓取的物体；

控制所述柔性抽吸装置以从所述笔直状态切换到所述至少一个弯曲状态，以便摆动被抓取的所述物体；以及

控制处于所述至少一个弯曲状态下的所述柔性抽吸装置以释放被抓取的所述物体，使得所述物体被翻转。

11.一种使用机器人系统翻转物体的方法，包括：

为所述机器人系统提供柔性抽吸装置，其中所述柔性抽吸装置包括：

柔性管部分；以及

吸盘，连接到所述柔性管部分的一端并配置成通过吸力抓取所述物体，其中所述柔性管部分能够在笔直状态和至少一个弯曲状态之间切换；

控制处于所述笔直状态的所述柔性抽吸装置以通过吸力抓取所述物体；

控制所述柔性抽吸装置以拾起被抓取的所述物体；

控制所述柔性抽吸装置以从所述笔直状态切换到所述至少一个弯曲状态，以便摆动被抓取的所述物体；以及

控制处于所述至少一个弯曲状态的所述柔性抽吸装置以释放被抓取的所述物体，使得所述物体被翻转；

所述柔性管部分包括：

彼此柔性连接的多个柔性段，所述柔性段包括管内配置有板的管状结构；以及

多个弦，每个弦穿过所述柔性段的周边，以控制所述柔性段根据所述物体的真实质心在所述笔直状态和所述至少一个弯曲状态之间切换；

当所述柔性抽吸装置处于所述笔直状态时，所述物体的质心的垂直投影位于所述物体的底面上，并且当所述柔性抽吸装置切换到所述至少一个弯曲状态时，所述物体的所述质心的所述垂直投影位于与所述物体的所述底面不同的表面上，使得当所述柔性抽吸装置释放所述物体时所述物体被翻转。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述弦中每一个的一端固定到所述吸盘。

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述柔性段中每一个是在周边具有多个孔的环形结构，并且所述弦中的每一个穿过所述孔中对应的一个孔。

14.根据权利要求11所述的方法，其中所述柔性管部分包括：

多个段；以及

至少一个连接结构，连接所述多个段以控制所述段中的一个段使其相对于所述段中的另一个段旋转。

15.根据权利要求11所述的方法，其中所述机器人系统包括控制器，并且所述控制器包括：

处理器；以及

存储计算机可执行代码的存储装置，

其中所述控制器被配置成在所述处理器处执行所述计算机可执行代码以执行：

控制所述柔性抽吸装置以通过吸力抓取所述物体或释放被抓取的所述物体；

控制所述柔性抽吸装置以切换到所述笔直状态；

控制所述柔性抽吸装置以切换到所述至少一个弯曲状态；以及

控制所述柔性抽吸装置以移动。

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