CN111300467A - 用于拾取和定位物品的装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于拾取和定位物品的装置与方法，所述装置包括能够向物品施加吸力的真空组合件。此装置还包括位于第一位置中与真空组合件相邻的物品接合板，其用于接合与拾取物品。接合板可通过一个或多个致动器移动到第二位置，该致动器降低在接合板处承受的吸力以摆放或放置物品。一个或多个风扇可额外地被控制，以限制在摆放或放置物品的脱离操作期间所产生的吸力。

Description

用于拾取和定位物品的装置与方法

技术领域

本方面是涉及一种用于拾取和放置物品的装置与方法。更具体地，本发明涉及一种利用真空力来拾取和放置物品的拾取系统，例如用于鞋面的构造。

背景技术

尽管自动化制造过程已使许多行业受益，但事实证明，由柔韧性物品制成的纺织品的自动化制造对自动化具有挑战性。例如，鞋的制造，尤其是鞋面的制造长期以来涉及大量的手工劳动。由于鞋面通常是由多个柔韧的物品构成的，大部分或全部由固定在一起以形成完整的鞋帮的柔软物品构成，因此，拿起鞋面的零件并相对于其他组合件适当放置该零件的基本制造操作也已成为自动化的挑战。

发明内容

本方面提供了自动系统来拾取和放置柔性物品。更具体地，本发明涉及使用吸力来拾取和放置一个或多个柔韧性物品的系统。使用根据本发明的装置，系统和方法来拾取和放置的柔软物品尤其可以包括柔软商品的组合件，例如鞋面。

一方面包括一种用于拾取和定位物品的装置，该装置包括能够向物品施加吸力的真空组合件。该装置还包括位于真空组合件附近的物品接合板。接合板包括形成在其中的至少一个孔，以便可以通过该孔将吸力施加到物品上。接合板可通过一个或多个致动器定位在邻近真空组合件的第一位置以及与真空组合件分离的至少第二位置。该装置能够在第一位置拾取物品并在第二位置释放物品。本发明还设想与调节物品接合板相对于真空组合件的位置相一致地调节吸力。

另一方面，提供了一种用于将物品从一个位置移动到另一位置的装置，此装置包括能够从一个位置移动到另一位置的机械臂。此装置包括连接到机械臂的拾取头，此拾取头能够接合和分离物品。拾取头包括用于直接接触物品的接合板。接合板分为多个独立致动的拾取区域。每个区域中形成有至少一个孔。拾取头还包括真空机构，此真空机构能够为每个拾取区提供吸力。拾取头还包括多个独立控制的致动器，每个致动器中的至少一个与拾取区域之一相关联。多个致动器允许每个拾取区域在距真空机构第一距离的第一位置到距真空机构更大距离的第二位置之间移动。第一位置有助于拾取头能够拾取物品，且第二位置有助于拾取头能够释放物品。

另一方面，提供了使用具有多个拾取区和真空机构的拾取头将物品从一个位置定位到另一位置的方法。在范例方法中，将吸力选择性地施加到一个或多个拾取区域以拾取物品。此外，通过调节接合板相对于真空机构的定位距离来选择性地调节吸力，以扰乱流过接合板孔的吸力。

提供本概述是为了说明而不是限制下文中所提供的方法和系统的全部详细范围。

附图说明

图1是根据一方面的范例所示出的范例拾取系统。

图2是根据一方面的范例示出的具有八个独立致动区域的范例拾取头的顶部透视图。

图3是根据一方面的范例示出图2的范例拾取头的底部透视图。；

图4是根据一方面的范例示出图3的范例的俯视图。

图5是根据一方面的范例示出图2的范例拾取头的左视图图，其中零件被剖开以揭示构造细节。

图6是根据一方面的范例示出图2的范例拾取头的正视图，其中接合板处于第一位置。

图7是根据一方面的范例示出图2的范例拾取头的正视图，其中接合板处于第二位置。

图8是根据一方面的范例示出图2的范例拾取头的正视图，其中接合板的一个区域处于第二位置且接合板的其他区域处于第一位置。

图9是根据一方面的范例示出接合板位置和相对于时间的吸力产生的范例的曲线图。

图10是根据一的范例示出将物品从一个位置移动到另一位置的范例方法。

【符号说明】

100：系统

102：机械臂

104：位置

106：控制器

108：物品

110：视觉系统

112：耦合器

114：压力源

115：空气供应耦接器

118：壳体

120：上表面

122：风扇

124：区域

126：致动器

128：接合板

130、136：孔

132：底面

134：底表面

138：顶表面

140：活塞

144：区域分隔器

904：水平轴

908：位置线

910：线

912：线

914：时间

916：量

918：最终量

920：第一位置

922：第二位置

1000：范例方法

1002、1004、1006、1008：方块

具体实施方式

一方面提供了拾取和放置一个或多个物品(例如，一块材料或织物)的装置，系统和/或方法。过去已经使用真空结构向物品施加吸力，使得物品接合该结构并且可以通过例如机械手从一个位置移动到另一个位置。但是，通常很难精确地在“开”和“关”位置之间切换吸力。这会导致物品放置不精确。因此，需要中断吸力以更精确放置物品。当头端具有吸力功能时，精确控制吸力的能力对于物品的精确放置是很重要的。

在第一方面，提供了一种用于拾取和定位物品的装置，此装置包括能够向物品施加吸力的真空组合件。该装置还包括物品接合板，此物品接合板位于真空组合件附近并且具有形成在其中的至少一个孔，从而可以通过此孔将吸力施加到物品上。物品接合板定位在邻近真空组合件的第一位置(例如，从真空组合件偏移的第一距离)，并且物品接合板被定位成远离真空组合件的第二位置。第一位置允许装置拾取物品，并且第二位置允许装置释放物品。

另一方面，提供了一种用于将物品从一个位置移动到另一位置的装置，此装置包括能够从一个位置移动到另一位置的机械臂。此装置包括连接到机械臂的拾取头，此拾取头能够接合和分离物品。拾取头包括用于直接接触物品的接合板。接合板分为多个独立致动的拾取区域。每个区域中形成有至少一个孔。拾取头还包括真空机构，此真空机构能够为每个拾取区提供吸力。拾取头还包括多个独立控制的致动器，每个致动器中的至少一个与拾取区域之一相关联。多个致动器允许每个拾取区域在距真空机构第一距离的第一位置到距真空机构更大距离的第二位置之间移动。第一位置有助于拾取头能够拾取物品，且第二位置有助于拾取头能够释放物品。

提供了使用具有多个拾取区和真空机构的拾取头将物品从一个位置定位到另一位置的方法。在范例方法中，将吸力选择性地施加到一个或多个拾取区域以拾取物品。此外，通过调节接合板相对于真空机构的定位距离来选择性地调节吸力，以扰乱流过接合板孔的吸力。

根据一方面的系统和方法可提供可在三个维度上定位的工具头，以接合物品，移动物品并将物品放置在不同的位置。各种装置可被采用(例如机械手，x-y工作台，摆臂等)来在三个维度上定位工具头。此外，包括基本上平行于由物品限定的平面的平面的二维中的工具头的定位可以独立于工具头相对于垂直于该平面的线的运动来被执行。例如，可以使用x-y工作台将工具头定位在水平面中的所需位置。同时，工具头可以相对于x-y工作台(或任何其他参考点，例如保持或接收物品的表面)移动到不同的高度，而与它的水平位置无关。此外，工具头可以旋转以允许物品在保持的同时旋转，以便以预期方位将物品放在布置位置。使用根据一方面的系统和方法放置物品的预期布置位置可以相对于完全或部分组装的产品的其他组合件(例如鞋面)来被定义。

可以使用多种系统来定义和/或识别工具头应接合和/或脱离项目的位置。例如，利用照相机，激光器或其他类型的检测器的视觉系统(例如，图1中示出的视觉系统110)可以用于识别要拾取的物品和/或定位最终放置物品的位置。替代地/附加地，计算装置(例如，图1的控制器106)可以被提供在预定位置，以根据一方面来拾取和/或放置物品以控制系统和/或方法的操作。可以使用任何类型的预定位置系统，位置检测系统或其他技术来根据一方面确定和/或定义用于拾取物品的起始位置(和方向)和/或用于放置物品的布置位置(和方向)。

请参考图1，根据一方面描述了范例的拾取系统100。系统100包括能够在第一制造位置104和第二制造位置之间旋转的可旋转机械臂102。机械臂102可以是由计算器处理器控制或由手动操作员远程控制或以任何其他合适方式控制的机械臂。位置104可以是制造过程中的任何合适的位置，例如鞋面制造的位置。拾取系统100可用于将物品108(例如鞋面部)从位置104移动到第二位置，反之亦然。物品108可以是任何类型的材料，例如但不限于织物(针织，编织，编织，无纺)，橡胶，塑料，金属，复合材料或木材。物品108还可以具有任何合适的形状，例如平面，弯曲或不规则形状。实际上，系统100可以拾取任何类型的材料。

控制器106逻辑上耦接(例如，有线或无线)到系统100的一个或多个组合件。控制器包括处理器和存储器(诸如计算设备之类的)，其能够控制系统100的一个或多个组合件。例如，控制器106可以处理用于控制拾取头组合件116的一个或多个组合件的计算器可读指令，其将详细描述如下。另外，控制器106通过耦合器112与视觉系统110逻辑地耦接，这在范例中是可选的。控制器106可以从视觉系统110接收信息，以确定要拾取的物品，要拾取的物品的位置，相对于拾取头组合件116的物品的位置(在拾取之前或之后)。此外，控制器106可用于协调机械臂102的位置。这样，控制器106(或多个控制器)可有效地控制和协调系统100的一个或多个组合件/组合件，以帮助系统100对物品进行拾取，定位和放置。

压力源114是诸如空气压力的流体压力源。压力源114可以是能够产生供一个或多个组合件(例如，气动致动器)使用的加压流体的压缩机。在范例中，压力源114可以是压缩气体罐。在其他范例中，压力源114是液压泵或其他能量源，以使系统100的一个或多个组合件的运动或动作。

如上所述，使用系统100的一种合适制造过程是在鞋面(例如，鞋类脚固定部分的制品)的制造中。鞋面可以由多个部分组成，一个部分重迭在另一个顶部。例如，不同类型的材料可用于鞋面的脚趾，侧面和脚跟部分。通常，这些特定的不同材料将需要精确地放置和重迭，以便以后可以以任何合适的方式将它们缝制，密封，粘附，融合和/或粘合在一起。

请参考图2-图8，以下将描述拾取头组合件116。如图2所示，拾取头组合件116包括具有上表面120的壳体118，上表面120可旋转地连接至图1的机械臂102。上表面120还包括安装在其上的多个抽吸风扇122a-122h。风扇122a-122h中的每一个能够提供吸力/真空力(例如，相对于环境条件的减压)以拾取图1的物品108。此外，风扇122a-122h中的每一个都与可独立致动的拾取区域124a-124h相关联，如图3所示出。如将在以下更全面描述的，这些区域124a-124h中的每一个可以根据拾取系统100的需要被选择性地致动。例如，取决于物品108，可能仅需要经由风扇122b和122f致动区域124b和124f中的吸力。作为另一范例，再次取决于物品108的形状，大小和重量，可能仅需要经由风扇122a，122f，122c和122h来致动区域124a，124f，124c和124h。因此，如在任何时候显而易见的，区域124a-124h中的任何一个或全部可以被选择性地致动以容纳任何类型的物品108。如以下更描述的，可以调节每个区域处的接合板部分的位置以影响吸力。

与风扇122a–122h的致动相关的一个限制是，当打开和关闭风扇以提供吸力时，在风扇断电时，风扇会产生滞后力，以使物品108从拾取头组合件116上脱离。如下面将更全面说明的，为了解决与每个区域124a–124h相关的滞后吸力，可以通过调整接合板的位置来更精确地控制区域124。另外，在一些方面中，可以调节风扇的速度以进一步提高物品从其释放的精准度。

如在具有切去部分的图5中所示，壳体118可被形成为具有多个离散的壳体区域。在一个范例中，壳体区域是与接合板128的区域相对应。区域分隔器144被示出为将壳体118的一部分与壳体118的另一部分隔离。这样，在外壳的区域中对风扇122的独立控制不会受到来自单独独立控制的风扇122的影响。例如，如图5所示，壳体118的区域由多个区域分隔器144和围绕风扇122a并与区域124a相对应的壳体壁部分所建立。虽然未藉由剖切示出，但是风扇122e还通过区域分隔器144和壳体壁部分与外壳118的离散区域相关联，以与区域124e相对应。可以考虑在单个区域中使用任何数量的风扇122。此外，可以想到，单个风扇可以服务于由区域分隔件144和/或接合板128的一部分形成的多个区域。区域分隔器144可以是将壳体118的内部与壳体118的另一部分分隔开的墙壁或其他障碍物。通过隔离，可以防止给定区域或区域之间的吸力交叉污染，从而分别控制给定区域或区域的吸力。换句话说，区域划分器144通过将由一个或多个风扇在特定区域中产生的吸力与由一个或多个风扇在一个特定区域中产生的吸力分开，从而使共享壳体118在第二特定区域中具有离散的真空吸力区域。

拾取头组合件116包括定位在壳体118的底部上的大致平面的接合板128。接合板可以被分成称为区域(例如，区域124a-h)的多个离散的板部分。这些可独立定位的板部分中的每一个整体形成接合板128。接合板128可以由任何数量的区域形成。单个区域，2个区域，3个区域，4个区域，5个区域，6个区域，7个区域，所示的8个区域或任意数量的区域。任何区域都可以独立放置，或者任何区域都可以与任何其他区域协同放置或共同放置。区域124可以是任何大小，形状，方向。区域124在尺寸，形状和/或方向上可以相似。区域124可以在尺寸，形状和/或方向上不同。

接合板128包括多个孔130，其允许风扇122a-122h产生的吸力/真空力接合物品108。接合板128包括底面132，如在图3中所示，用于放置物品108。接合板128被描述为大体上是平面的，但是可以是任何类型的形状，例如弯曲的，成角度的或拋物线的。在一个范例中，接合板128被成形为适应物品108的形状和所得到的定位。接合板128的形状和轮廓可基于涉及物品108的制造过程而无限制的。底表面132直接接合物品108。孔130允许风扇122a-122h产生的吸力直接施加到物品108上。接合板可以由任何材料形成。在一个范例中，接合板128是金属材料，例如铝。在另一范例中，接合板128是聚合物材料。此外，可以预期的是，接合板是相对于要拾取的物品相符或不相符的非一致材料(例如，基本上刚性)。在其他范例中，接合板128可以包括贴合的底表面，使得接合板128顺应待拾取物品的至少一部分，从而形成密封，从而增强在其上产生的吸力。在在图3的范例中，壳体的底表面134被示出为具有多个孔136。多个孔136是可选的，并且可以省略而取而代之的是另一种多孔结构(例如，一起省略的结构，筛网，网格状图案)，其允许通过壳体向风扇抽吸真空。在图3的范例中，可以预期，多个孔136中的每一个与接合板128的相应孔130配合并可能与它们对齐，以最小化空气流的干扰。在一方面中，内含多个孔136是用作防止异物进入壳体和风扇的防护装置。

拾取头组合件116包括多个可独立控制的致动器126a-126p，以下将详细描述。致动器126被示为气缸，但是可以是能够线性运动的任何其他类型的致动器，例如液压缸，螺线管或机械联动装置等。每个致动器126包括安装到接合板128的顶表面138的基座。致动器126还包括其中具有可移动活塞140的气缸。每个活塞包括附接端，该附接端通过任何合适的连接结构142(例如销，粘合剂，螺栓，螺母等)固定至物品接合板128。活塞140可在缩回位置和伸出位置之间移动。缩回位置对应于区域124的拾取位置(例如，第一位置)，并且伸出位置对应于区域124的释放位置(例如，第二位置)。致动器126可通过任何合适的结构例如弹簧，橡皮筋，偏转板等朝其缩回位置偏置。如果致动器126在单个方向上被供电，例如被朝向伸展位置供电，则这特别有用。更具体地，例如，如果致动器126是气动致动器并且具有单作用气缸，则当通过例如空气供应耦接器115和压力源114向气缸施加气压时，活塞140将移动至其伸出位置。因为气缸可以是单作用的，所以一旦不再向气缸提供足够的气压，偏置结构就可以有效地使活塞返回到其缩回位置。活塞的伸出位置对应于区域124的释放位置。

因此，例如，如果没有气压施加到气缸，则活塞140通过与气缸相关联的偏压结构而保持在其缩回位置。圆柱体的这种未致动状态导致接合板128的孔130被定位成与真空组合件相邻，在一个范例中，使得吸力流体地穿过孔130，而不是当被定位释放位置的扩展方式时的偏置孔130。在图6中，圆柱体是被示出在缩回位置，其对应于相应区域124的第一位置。在图2、图3、图5和图7中，圆柱体是被示出在伸出位置示，其对应于相应区域124的第二位置。

通过致动器126的运动在接合板128的顶表面138与壳体118的底表面134之间产生的距离可以是任何距离。在一范例方面中，在第一位置和第二位置之间产生的距离是1mm，2mm，3mm，4mm，5mm，10mm，15mm，20mm，25mm，30mm，35mm，40mm，45mm，50mm或它们之间的任何距离。接合板128和壳体118之间的分离距离可以用于调节由风扇122产生的在底表面132处承受的吸力量。接合板128与壳体118之间的距离越大，风扇122在底表面132处产生的吸力越小。所承受的吸力的减小是由于用于流体流到风扇122的替代导管的结果，例如通过一个或多个致动器的延伸而通过接合板128和外壳118之间形成的空间。

通过致动远离壳体118的一个或多个区域124，在底表面132处承受的吸力的调节可以接近瞬时。吸力的调整可在拾取或放置操作期间使用。例如，在通过区域124对物品进行初始捕获之后，区域124可以稍微延伸以立即减小在区域124的底表面132处承受的吸力，以防止物品被标记，损坏，变形，否则会因长时间承受过多的吸力而损坏。一个范例可以是易碎的箔，聚合物，纸，轻质织物等，其可以开始顺应底表面132的一个或多个孔(例如孔130)，通过该孔引入吸力。换句话说，可以使用较大量的吸力将物品最初粘附到接合板128上，但是该物品可以以与用于获取物品相同水平的持续吸力开始变形至孔130。由于风扇装置的动量滞后，可能不会以足够快的方式使风扇变慢，以使其在变形之前降低吸力。因此，接合板128从壳体118的立即延伸会导致在底表面132处受到的吸力的立即减小。

多个致动器可与一个公用区域关联。例如，多个致动器126中的两个致动器与每个区域124一起示出。当多个致动器与公用区域124相关联时，预期致动器协同操作，以使得它们在公用时间处于缩回位置和伸出位置，以确保在运动和伸展期间区域124的平行放置。整体上，任何数量的致动器可以与给定区域124或接合板128相关联。与不同区域124相关联的致动器126会被独立地控制，使得一个区域可以处于伸出位置，而相邻区域可以处于缩回位置，如图8所示。相对于其他区域独立控制区域的位置的能力允许对拾取头组合件116进行分区使用，以便在单个拾取和放置操作期间，公用拾取头组合件可以维护多个物品。可以有选择地将不同的物品放置在与保持在拾取头组合件上不同的方向上。另外，具有分区方法允许与接合板128的其上没有物品的部分相关的较小量的运动。换句话说，接合板上与要释放的物品不接触的部分不需要移动以实现物品从接合板的释放，这减少了每次放置操作期间被移动的量，从而节省了能量并减少了磨损在组合件上。

显而易见的是，上述结构使得能够将区域124a-124h中的任何一个独立地定位在第一位置，第二位置或它们之间的中间位置。区域124相对于壳体118的位置与穿过区域124的一个或多个孔的吸力量是和在接合板128与壳体118之间传递的吸力量与在通过使接合板128远离壳体118的底表面134延伸而形成的空间具有直接关系。换句话说，当致动器126处于缩回位置时，由风扇122产生的吸力通过相应区域124的孔130被吸引，从而产生有效地用于在接合板128的底表面132上拾取的真空力。这是由于在缩回位置时能够在接合板顶面138与壳体底面134之间吸入最少的空气。一个范例考虑了当处于缩回位置时有助于密封壳体118和接合板128之间的连接的密封件(例如，诸如泡沫，硅树脂或橡胶之类的合适材料)。当致动器126在远离(例如，垂直于接合板128延伸的平面)的方向上延伸区域124(即，接合板128的一部分)时，在壳体118的底表面134与壳体118的接合板顶面138之间形成间隙。该形成的间隙为风扇122的吸力提供了替代的途径，以使风扇122的吸力流动不是现在通过区域124的孔130处于伸展或非缩回位置。该用于吸力的替代导管限制了风扇122通过区域124提供的拾取力。正是这种增加的空间允许物品从接合板128脱离，而不会停止从风扇产生的真空。随着在底表面132上受到的吸力减小，与接合板128接合的物品的质量导致物品从接合板128脱离，从而被放置。因此，通过延伸致动器的一个或多个组合件以使接合板远离壳体118延伸，物品从吸力的附着中释放并被放置在表面、物体和/或位置上。因此，限定接合板区域的板部分的这种延伸有效地快速地从风扇122的吸力释放物品，而无需等待风扇122本身完全降低吸力。

除了使接合板128的区域124远离壳体118延伸以引起物品的释放之外，可以预期的是，风扇122的速度也可以被调节。例如，预期或作为致动器延伸以移动区域124的结果或结果，控制器106可以控制风扇122以降低风扇速度(例如，这可以通过调节器，电压控制，和其他速度控制机制)。风扇速度的减小允许在先前与接合板128接合的物品的放置(例如，放置)操作期间风扇速度的另外减小。风扇水平处产生的吸力的这种减小限制了在放置操作期间在接合板128从壳体118伸出时在接合板128与壳体118之间产生的间隙中发生的二次吸力。二次吸力会在系统100周围产生意外的空气运动，从而改变物品的位置或位置。因此，为了防止由于二次吸力引起的物品意外移动，降低风扇速度是有利的。风扇速度的降低导致风扇产生的吸力的降低。因此，风扇速度的降低导致当接合板128远离壳体118延伸时所承受的二次吸力的降低。

在范例中，控制器106指示致动器126来延伸区域124，同时还指示(或引起)风扇122的速度降低。风扇122可以在物品的捕获操作期间以第一速度操作，并且控制器106可以在物品的释放操作期间使风扇速度降低到第二速度。第二速度产生的吸力小于第一速度。在另一个范例中，第一速度导致的吸力为风扇产生的最大持续吸力的60％至100％。第二速度产生的吸力为最大持续吸力的0％至60％。最大持续吸力是在风扇122的正常建议运行条件下运行时，真空组合件(例如风扇122)产生的吸力。例如，当电风扇在预期最大电压或其他最大电气条件下运行时，产生持续吸力，该持续吸力建立了产生的最大持续吸力，由此可以测量第一吸力量和第二吸力量。

图9是根据一方面示出接合板位置和相对于时间的吸力产生的范例的曲线图。接合板的区域的位置表示在曲线图的最左侧的轴902上。该位置是接合板的位置。操作中的时间在水平轴904中表示。在最右边的轴线906上表示在风扇处产生的真空量。观察从第一位置920开始并在第二位置922结束的接合板位置，第一位置920可以是致动器的缩回位置，该致动器允许物品的拾取。第二位置922是致动器的延伸位置，其允许物品的放置。如在查看位置线908时所看到的，在时间914，接合板开始从第一位置920过渡到第二位置922。该位置改变可以由控制器或操作员通过信号或其他输入来实现，该信号或其他输入是将接合板连接到壳体的一个或多个致动器的信号。

当接合板的位置开始变化时，由风扇产生的吸力量的第一范例由线910表示。通过线910产生真空的该第一范例设想控制风扇速度以减少与位置线908所代表的位置改变有关或协调地产生的吸力量。在时间914之后，线910中的吸力产生量被显示为减少，以进一步帮助从拾取工具放置或放置物品。线910的第一个范例中产生的吸力(也称为真空产生)从初始量减小到最终量918。

线912示出了吸力产生的第二范例。在该第二范例中，所产生的吸力量保持恒定在量916。因此，第二范例没有相对于接合板的位置调整风扇速度或与吸力的产生有关的其他变量。在该范例中，接合板远离壳体的运动以产生供真空通过而不是穿过接合板的替代导管，足以沉积或放置附接的物品。

根据要拾取和放置的物品，可以使用不同的位置和吸力配置。例如，当接合板远离壳体延伸以露出真空的替代导管并因此吸引时，具有较大质量和较小表面积的物品受风扇产生的次级真空或湍流的影响较小。可以保持力的产生，同时仍然实现物品的足够精确的放置。另一方面，较低质量和较大表面积的物品可能会受到在接合板和外壳之间形成的导管所产生的二次真空或湍流的影响更大，因此，吸力的减小可提供物品更可控和精确的放置位置

图10是根据一方面示出将物品从一个位置移动到另一位置的范例方法1000。在方块1002处，拾取头组合件，诸如图2-图8的拾取头组合件116，被定位在物品上方。拾取头组合件的定位可以通过机械臂(例如机器人)或人工操作员的手动方法来完成。可以想到的是，视觉系统可以引导拾取头组合件的定位以在拾取操作期间定位拾取头组合件，从而将物品在拾取头组合件上的适当位置处捕获以用于后续的释放或放下。

在方块1004，将吸力选择性地施加到一个或多个拾取区域以拾取物品。例如，控制器可使与一个或多个离散区域相关联的一个或多个风扇开始产生吸力。可以例如通过风扇速度来控制所产生的吸力的量，以向要拾取的物品的区域施加适当量的吸力。用于拾取已作动物品的区域的选择可限于在拾取与放置操作期间将与该物品相关联的那些区域。或者，也可以作动靠近但不一定与物品接合的区域，以在物品周围提供边距。此外，可以预期，所有区域均被作动以施加吸力，而与物品在接合板上的接合位置无关。

在方块1006，将拾取头组合件移动到其他位置，同时保持物品。拾取头组合件的移动可以通过使用机械臂或通过手动操作来完成。在一个范例中，控制器或单独的控制器负责控制拾取头组合件的移动和位置以有效地放置物品。具有照相机或其他视觉检测机构的视觉系统可以帮助放置拾取头组合件，以使保持在其上的物品的放置适当地位于存放位置。

在方块1008，在一个或多个拾取区域选择性地调节吸力，以使物品与拾取头组合件脱离。调节接合板上的吸力的第一种方式是将接合板从靠近或接触壳体的第一位置移动到与壳体隔开的第二位置。该第二位置在接合板和壳体之间形成间隙，该间隙用作吸力的替代导管，而不是穿过接合板。如在接合板项目接触表面上所经历的那样，调节吸力的另一种或替代方式是通过改变由风扇产生的吸力。例如，可以降低风扇速度，以使风扇产生较小的吸力，该吸力被转移到接合板项目接触表面。

尽管在一方面提供了特定的配置，组合件，尺寸，方向和数量，但是它们是范例而不是限制性的。相反，例如，在范例实施例中示出了与八个区域中的每个区域关联的专用风扇。本公开内容在未明确描述该布置的变化的同时进行了构思。例如，拾取头组合件可以由一个具有多个风扇的区域组成，两个区域每个区域具有一个风扇，两个区域每个区域具有多个风扇，三个区域每个区域具有一个或多个风扇，四个区域具有一个风扇，每个区域有更多的风扇等等。此外，可以调节与区域或板相关联的致动器的数量。例如，附图示出了两个致动器，其将每个区域与壳体耦接。然而，可以预期，任何数量的致动器可以与每个区域相关联。此外，尽管接合板被示出为具有独立定位的离散区域，但是可以预期的是，接合板可以是连续的组合件，使得所有区域一致地移动，而不管通过一个或多个壳体中透过区域分隔线形成的相关区域是如何

从前述内容可以看出，本发明非常适合于实现上述所有目的和目的以及其他显而易见的优点和结构固有的优点。

将理解的是，某些特征和子组合是有用的，并且可以在不参考其他特征和子组合的情况下被采用。这是权利要求所预期的并且在权利要求书的范围内。

尽管结合彼此讨论了特定的组合件和步骤，但是应当理解，本范例实施例提供的任何组合件和/或步骤都被认为可与任何其他组合件和/或步骤组合，而不论它们的明确规定如何，同时仍在本发明的范围之内。由于在不脱离本范例实施例公开的范围的情况下可以做出许多可能的实施例，所以应理解，本范例实施例阐述或在附图中示出的所有内容均应解释为说明性的，而不是限制性的。

如本范例实施例所使用以及结合下文所列出的权利要求，术语“任何子句”或所述术语的类似变化旨在被解释为使得权利要求/条款的特征可以以任何组合来组合。例如，范例条款4可以指示条款1至条款3中的任一个的方法/装置，其旨在被解释为使得条款1和条款4的特征可以被组合，条款2和条款4的元素可以被组合。第3和4条的元素可以组合，第1、2和4条的元素可以组合，第2、3和4条的元素可以组合，第1、2、3和4条的元素可以组合和/或其他变化。此外，如上述范例实施例所提供的一些范例所示，术语“任何条款”或所述术语的类似变化旨在包括“任何条款”或此类术语的其他变化。

以下条款是所关注的方面。

第1条：一种用于拾取和定位物品的装置，包括：真空组合件，能够产生吸力；物品接合板，定位在邻近真空组合件的第一位置定位，并在第二位置与真空组合件偏移，其中物品接合板具有形成在其中的至少一个孔，使得当物品接合板至少处于第一位置时吸力可以通过该孔施加到物品；致动器，连接真空组合件和物品接合板并且能够在至少第一位置和第二位置之间调节物品接合板。

第2条：根据条款1所述的装置，其中真空组合件包括用于产生吸力的风扇。

第3条：根据条款中任何一项的装置，其中真空组合件包括多个风扇，用于在物品接合板的多个离散拾取区域中产生吸力。

第4条：根据条款中任一项所述的装置，其中物品接合板通常是平面的。

第5条：根据条款中任一项所述的装置，还包括控制器，该控制器能够调节由真空组合件产生的吸力的量。

第6条：条款5所述的装置，其中，所述控制器还能够控制所述致动器，以在所述第一位置和所述第二位置之间调节所述物品接合板的位置。

第7条：根据条款6所述的装置，其中，所述控制器将由所述真空组合件产生的吸力的量控制为当所述物品接合板处于所述第一位置时产生的第一吸力的量，并且控制由所述真空组合件产生的吸力的量当物品接合板位于第二位置时产生较小的第二吸力。

第8条：根据条款7所述的装置，其中，所产生的第一吸力的量在由所述真空组合件产生的最大持续吸力的60％至100％的范围内，并且所产生的第二吸力的量在在由所述真空组合件产生的最大持续吸力的0％至60％的范围内。

第9条.：根据权利要求8所述的装置，其中，所述真空组合件包括与其相关联的电动风扇，以产生所述吸力，并且所产生的第一吸力的量与以第一速度操作的所述电动风扇和所产生的吸力的所述第二量相关联，并且所产生的第二吸力量与以较小的第二速度运行的电风扇相关联。

第10条：条款中所述的装置，其中，物品接合板包括多个独立定位的板部分，每个板部分定义了物品接合板的不同区域。

第11条：根据条款10所述的装置，其中，所述多个板部分中的每个板部分可在至少第一位置和第二位置之间独立地调节。

第12条：根据条款11所述的装置，其中，所述致动器将所述多个板部分的第一板部分结合到所述真空组合件，并且第二致动器将所述多个板部分的第二板部分结合到所述真空组合件，使得所述第一板部分和第二板部分可在第一位置和第二位置之间独立移动。

第13条：根据条款12所述的装置，其中，所述真空组合件包括能够通过所述第一板部的孔产生吸力的第一电风扇，并且所述真空组合件包括能够通过所述第二板部的孔产生吸力的第二电风扇。

第14条：根据条款13所述的装置，其中，控制器与所述第一电风扇，所述第二电风扇，所述致动器和所述第二致动器逻辑耦接，并且能够独立地控制所述第一电风扇，所述第二电风扇，所述致动器和第二个致动器。

第15条：一种用于将物品从一个位置移动到另一位置的装置，包括：机械臂，能够从一个位置移动到另一位置；拾取头，其耦接至机械臂并能够接合和脱离物品，该拾取头包括：用于直接接触物品的接合板，其中接合板被分成多个独立致动的拾取区域，并且其中每个区域中形成有至少一个孔；能够向每个拾取区域提供吸力的真空机构；多个独立控制的致动器，其中每个致动器与一个拾取区域相关联，并且其中每个所述拾取区域在定位于离所述真空机构能允许所述吸力通过各别区域的第一距离的拾取区域的第一位置和定位于离所述真空机构能降低通过至少一个所述各别区域的孔所承受的吸力的较大第二距离的拾取区域的第二位置之间被相关联的致动器独立地致动。

第16条：根据条款15所述的装置，其中，所述真空机构包括多个风扇，并且其中每个区域具有与其相关联的风扇。

第17条：根据条款16所述的装置，进一步包括控制器，该控制器能够独立地控制多个风扇中的每一个以及独立控制的致动器中的每一个。

第18条：根据条款17所述的装置，其中，所述多个风扇中的每个风扇的速度在至少第一速度和第二速度之间可调节，其中所述第一速度大于所述第二速度。

第19条：根据条款18所述的装置，其中，当所述多个独立致动的拾取区域中的第一拾取区域是在相对于所述第一风扇和所述第一风扇的第一距离时，所述多个风扇中的第一风扇是以所述第一速度运转。当第一拾取区是在相对于第一风扇的第二距离时，第一风扇是以第二速度运行。

第20条：一种使用具有多个拾取区域和真空机构的拾取头拾取物品以从一个位置定位到另一位置的物品的方法，该方法包括：将吸力选择性地施加到一个或多个拾取区域以拾取物品；选择性地将吸力调节到一个或多个拾取区域以使物品与拾取头脱离，其中调节吸力是通过调节接合板位置相对于真空机构的距离并且能够破坏流过接合板孔的吸力。

Claims (20)

1.一种用于拾取和定位物品的装置，其特征在于，包括：

真空组合件，用于产生吸力的；

物品接合板，定位在邻近真空组合件的第一位置，并在第二位置与真空组合件偏移，其中所述物品接合板具有形成在其中的至少一个孔，以致于当所述物品接合板至少处于所述第一位置时所述吸力可以通过所述孔施加到所述物品；以及

致动器，连接所述真空组合件和所述物品接合板并且能够在至少所述第一位置和所述第二位置之间调节所述物品接合板。

2.根据权利要求1所述用于拾取和定位物品的装置，其特征在于，所述真空组合件包括用于产生所述吸力的风扇。

3.根据权利要求1所述用于拾取和定位物品的装置，其特征在于，所述真空组合件包括多个风扇，用于在所述物品接合板的多个离散拾取区域中产生吸力。

4.根据权利要求1所述用于拾取和定位物品的装置，其特征在于，所述物品接合板是平面的。

5.根据权利要求1所述用于拾取和定位物品的装置，其特征在于，还包括控制器，用于调节由所述真空组合件产生的吸力的量。

6.根据权利要求5所述用于拾取和定位物品的装置，其特征在于，所述控制器更用以控制所述致动器，以在所述第一位置和所述第二位置之间调节所述物品接合板的位置。

7.根据权利要求6所述用于拾取和定位物品的装置，其特征在于，所述控制器将由所述真空组合件产生的吸力的量控制为当所述物品接合板处于所述第一位置时产生的第一吸力量，并且将由所述真空组合件产生的吸力的量控制为当物品接合板位于第二位置时产生的较小第二吸力量。

8.根据权利要求7所述用于拾取和定位物品的装置，其特征在于，所产生的第一吸力量在由所述真空组合件产生的最大持续吸力的60％和100％的范围内，并且所产生的第二吸力量在由所述真空组合件产生的最大持续吸力的0％至60％的范围内。

9.根据权利要求8所述用于拾取和定位物品的装置，其特征在于，所述真空组合件包括与其相关联的电风扇，以产生所述吸力，并且所产生的第一吸力量与以第一速度操作的所述电风扇相关联并且所产生的第二吸力量与以较低第二速度操作的所述电风扇相关联。

10.根据权利要求1所述用于拾取和定位物品的装置，其特征在于，所述物品接合板包括多个独立定位的板部分，每个板部分定义所述物品接合板的不同区域。

11.根据权利要求10所述用于拾取和定位物品的装置，其特征在于，所述多个板部分中的每个板部分可在至少所述第一位置和所述第二位置之间独立地调节。

12.根据权利要求11所述用于拾取和定位物品的装置，其特征在于，所述致动器将所述多个板部分的第一板部分结合到所述真空组合件，并且第二致动器将所述多个板部分的第二板部分结合到所述真空组合件，使得所述第一板部分和所述第二板部分可在所述第一位置和所述第二位置之间独立移动。

13.根据权利要求12所述用于拾取和定位物品的装置，其特征在于，所述真空组合件包括能够通过所述第一板部的孔产生吸力的第一电风扇，并且所述真空组合件包括能够通过所述第二板部的孔产生吸力的第二电风扇。

14.根据权利要求13所述用于拾取和定位物品的装置，其特征在于，控制器与所述第一电风扇，所述第二电风扇，所述致动器和所述第二致动器逻辑上耦接，并且所述控制器能够独立地控制所述第一电风扇，所述第二电风扇，所述致动器和所述第二致动器。

15.一种用于将物品从一个位置移动到另一位置的装置，其特征在于，包括：

机械臂，用以从一个位置移动到另一位置；

拾取头，耦接至所述机械臂并用以接合和脱离所述物品，所述拾取头包括：

接合板，用于直接接触所述物品，其中所述接合板被分成多个独立致动的拾取区域，并且其中每个所述区域中形成有至少一个孔；

真空机构，用以向每个所述拾取区域提供吸力；及

多个独立控制的致动器，其中每个所述致动器与其中一个所述拾取区域相关联，并且其中每个所述拾取区域在定位于离所述真空机构能允许所述吸力通过各别区域的第一距离的拾取区域的第一位置和定位于离所述真空机构能降低通过至少一个所述各别区域的孔所承受的吸力的较大第二距离的拾取区域的第二位置之间被相关联的致动器独立地致动。

16.根据权利要求15所述用于将物品从一个位置移动到另一位置的装置，其特征在于，所述真空机构包括多个风扇，并且其中每个所述区域具有与其相关联的风扇。

17.根据权利要求16所述用于将物品从一个位置移动到另一位置的装置，其特征在于，还包含控制器，用以独立地控制所述多个风扇中的每一个以及所述独立地控制的致动器中的每一个。

18.根据权利要求17所述用于将物品从一个位置移动到另一位置的装置，其特征在于，所述多个风扇中的每个风扇的速度是在至少第一速度和第二速度之间可调节，其中所述第一速度大于所述第二速度。

19.根据权利要求18所述用于将物品从一个位置移动到另一位置的装置，其特征在于，当所述多个独立致动的拾取区域中的第一拾取区域是在相对于第一风扇的第一距离时，所述多个风扇中的第一风扇是以所述第一速度运转，并且当所述第一拾取区域是在相对于所述第一风扇的第二距离时，所述第一风扇是以所述第二速度运转。

20.一种使用具有多个拾取区域和真空机构的拾取头来拾取物品以从一个位置定位到另一位置的方法，该方法包括：

选择性地向一个或多个拾取区域施加吸力以拾取所述物品；以及

选择性地将所述吸力调节到一个或多个拾取区域，以使所述物品与所述拾取头脱离，其中所述吸力的调节是通过调节接合板位置相对于真空机构的距离，并且破坏流过所述接合板的孔的吸力。

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