CN114096384B - 基于粘合剂的物体抓握 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通过粘性附接来操纵物体的机器人操纵系统。该机器人操纵系统包括连接到抓手臂的抓手棘爪。该抓手棘爪被构造为通过粘性接触抓握要操纵的物体。抓手臂将物体操纵到指定位置，并且抓手棘爪在指定位置释放物体。本发明还涉及相应的方法。

Description

基于粘合剂的物体抓握

技术领域

本发明涉及机械抓手领域。更特别地，本发明涉及一种利用粘性接触来抓握和操纵具有单个或多个粘合点的物体的基于粘合剂的物体抓握。

背景技术

传统的机械抓手使用几个“棘爪”，这些“棘爪”可以是刚性的或非刚性的，并且可以在物体上收缩以形成抓握。这些“棘爪”使用接触力将扳手(力和扭矩)施加到物体上，从而使物体能够被抓握和操纵。这种类型的抓握施加相对于物体“向内”(推)的力，因此抓握通常需要至少两个接触点，并且依赖于接触摩擦。

刚性棘爪抓手能够对所抓握的物体施加任意大的力，从而使该物体非常适合抓握和操纵。可以对重的物体和/或刚性的物体执行这种抓握。棘爪的布置对于抓握功能很重要，因此并非所有物体都可以被任何一个机械抓手使用其刚性棘爪抓握。

US10464218涉及一种包括棘爪的抓手系统。抓手棘爪可连接到抓手臂。抓手棘爪包括：被配置为绕其中心轴线旋转的滚轮或可沿任何方向旋转的球元件；被配置为停止和/或防止滚轮或球元件旋转的止动器。该专利还涉及一种用于抓握和移动物体的相应方法。

使用刚性棘爪抓手的主要缺点是它们很难抓握非刚性的(柔软的、可变形的或柔和的)物体，因为接触位置不断变化。此外，对于复杂的物体，甚至是刚性物体，棘爪布置的设定可能具有挑战性，以至于以这种方式的抓握变得难以置信。由于不能用大的力抓握精细的物体，因此限制了抓握力的大小。因此，刚性棘爪抓手也不太适合这些应用。

另一种常见的抓手机构是真空抓手，它利用真空力，使用真空吸盘(通常由软质材料制成)和真空泵吸附在物体上。这种力与真空吸盘表面积以及真空吸盘内部与环境压力之间的压力差成正比。真空抓手对物体施加的力是“向外”(拉动)，因此通常使用单个真空抓手来提升和移动物体。

真空抓手在“拿起”和“放下”作业中很受欢迎，然而，它们也有缺点。真空抓手需要光滑、相对平坦的接触区域才能实现理想的真空条件。这意味着抓握多孔物体或具有纹理表面(例如，织物表面)的物体可能效率很低。一些软材料(例如塑料)在抽吸过程中可能会变形，这可能导致良好的真空密封，但也可能会损坏被抓握的物品。此外，如果真空吸盘没有正确地放置在物体上，真空质量会显著下降。这意味着即使大部分接触区域是光滑、合适的接触表面，真空吸盘暴露在大气条件下的一小部分也会使真空抓手几乎无用。抓握力受限于系统的抽吸能力，抽吸能力是由系统中适用的大气压差来实现的。这意味着真空抓手能够施加的最大力取决于真空抓手的接触表面积以及系统中适用的压力差。结果，真空抓手不适合提升或拉动重物，特别是当有小面积合适的接触表面时。因此，真空抓手不能有效地用于例如环境压力为零的航空航天条件。零重力空间应用可以是例如空间碎片回收应用。

因此，本发明的目的是提供一种用于基于粘合剂附接的有效抓握和操纵的方法和装置。

本发明的另一个目的是提供一种用于使用粘附和刚性棘爪操纵的组合来稳健地抓握各种物体的方法和装置。

随着描述的进行，本发明的其他目的和优点将变得显而易见。

发明内容

本发明涉及一种用于通过粘合剂附接来操纵物体的机器人操纵系统。该机器人操纵系统包括与抓手臂连接的抓手棘爪。抓手棘爪被构造为通过粘性接触抓握要操纵的物体。抓手臂将物体操纵到指定位置，并且抓手棘爪在指定位置释放物体。本发明还涉及相应的方法。

本发明涉及通过粘合剂附接来操纵/移动物体。本发明涉及一种具有抓手臂的抓手系统，该抓手臂可连接到机器人操纵系统，该机器人操纵系统被构造为操纵所述抓手臂。抓手臂远侧部分连接到抓手棘爪(本文说明的各种实施例)，该抓手棘爪能够通过与所述物体的粘性接触抓握要操纵的物体。臂被构造为通过抓握物体的抓手棘爪(通过粘合剂抓握)进行操纵。

抓手棘爪可以将贴纸元件固定在上面并将贴纸元件贴合在物体上，然后，抓手棘爪可以将贴在物体上的贴纸操纵到所需位置。在放置在所需位置之后，从抓手棘爪释放贴纸元件。可替代地，抓手棘爪可以将粘性材料施加到物体上，与粘性材料贴合，使粘性材料固化(例如，等待特定的固化时间，施加固化力，发出固化紫外线)，从而将物体附接在操纵构件(已经与粘性材料接合)上，并且将所粘附的物体操纵到所需位置。此后，释放物体。

根据优选实施例，抓手棘爪包括紧固/附接/固定单元，紧固/附接/固定单元包括用于将贴纸元件固定到抓手棘爪上的装置。紧固/附接/固定单元包括一个或多个紧固元件(例如，钩)以及被构造为使紧固元件移位(或者有助于紧固元件的移位)的元件，例如旋转元件、带钩的侧臂、螺线管单元、电机。紧固元件的移位可以用于将贴纸元件固定到抓手棘爪上或者从抓手棘爪释放贴纸元件。

本发明涉及一种包括本文所述的任何一个抓手棘爪及其相应的本文所述的装配贴纸的抓手棘爪系统。

本发明还涉及一种机器人操纵系统，该机器人操纵系统包括被构造为操纵物体的抓手臂，其中，所述抓手臂包括本文所述的任何一个抓手棘爪以及可选地本文所述的相应装配贴纸。

本发明涉及一种抓手棘爪，其包括：

可连接到抓手臂的主体部分；

连接到所述主体部分的固定单元，其中，所述固定单元包括一个或多个固定元件；

其中，所述固定单元被构造为将所述一个或多个固定元件移动到第一位置，使得所述一个或多个固定元件被构造为将贴纸元件固定到所述抓手棘爪；并且其中，所述固定单元被构造为将所述一个或多个固定元件移动到第二位置，使得可以从所述抓手棘爪释放所述贴纸元件。

主体部分可以是可连接到抓手臂的基部元件。

优选地，主体部分包括近侧刚性基部和远侧柔性部。

优选地，固定元件是包括具有间隙的圆形部分的可旋转钩；

其中，主体部分包括狭缝，该狭缝被构造为接收贴纸元件的凸耳，所述凸耳包括孔；

其中，可旋转钩被构造为在第一位置插入到所述孔内。

优选地，固定单元包括旋转元件，其中，可旋转钩固定到所述旋转元件并可随其旋转。

优选地，主体部分包括内部通道；

其中，可旋转钩插入到所述内部通道内并可在其中旋转。

本发明涉及一种抓手棘爪系统，其包括：

a.本文所述的抓手棘爪；

b.一个或多个贴纸元件，每个贴纸元件包括：

物体接合部，其包括远侧粘性面；

凸耳，其从所述物体接合部的近侧面向近侧延伸，所述凸耳包括孔；

其中，固定单元被构造为将可旋转钩移动到第一位置，使得可旋转钩插入到所述孔中，从而将贴纸元件固定到所述抓手棘爪；并且其中，所述固定单元被构造为将所述可旋转钩移动到第二位置，使得从所述孔内移除所述钩，从而从所述抓手棘爪释放所述贴纸元件。

优选地，固定单元包括两个侧向倾斜臂，每个侧向倾斜臂的远端包括向内的钩；其中，固定元件是所述钩。

优选地，两个侧向倾斜臂分别通过转动关节连接到主体部分。

优选地，每个侧臂包括靠近转动关节的近侧部分和远离转动关节的远侧部分；

其中，固定单元包括具有延伸位置和收缩位置的两个线性机械致动器单元，每个线性机械致动器单元连接到对应的侧臂近侧部分，并被构造为将侧臂近侧部分侧向移动。

优选地，线性机械致动器单元是电磁线圈。

优选地，抓手棘爪还包括：

近侧头部；

从所述近侧头部向远侧延伸的连杆，所述连杆的远侧面具有弹簧接合部；

其中，主体部分包括具有封闭远端和开放近端的圆柱部分，使得所述连杆经由所述开放近端插入到所述圆柱部分中；和

弹簧，所述弹簧位于连杆弹簧接合部与封闭远端之间。

优选地，每个侧臂包括靠近转动关节的近侧部分和远离转动关节的远侧部分；

其中，固定单元包括旋转元件和用于使所述旋转元件旋转的电机；并且其中，每个近侧部分通过皮带连接到所述旋转元件。加上必要的修改，该实施例的尺寸和材料可以与具有电磁线圈的实施例相似。

优选地，旋转元件被构造为在以下两个位置之间可旋转地移位：

a)第一位置，其中皮带不将近侧部分朝向彼此拉动；

b)第二位置，其中，皮带将近侧部分朝向彼此拉动，从而相对于所述第一位置使钩彼此远离。

优选地，抓手棘爪还包括连接到远侧部分的一个或多个弹簧，使得当旋转元件处于第一位置时，所述一个或多个弹簧将远侧部分朝向彼此拉动。

本发明涉及一种抓手棘爪系统，其包括：

a.本文说明的抓手棘爪；

b.一个或多个贴纸元件，每个贴纸元件包括：

两个侧向物体接合部，每个侧向物体接合部包括远侧粘性面；

向近侧突出的连接桥部分；

其中，桥部分的每一侧附接到物体接合部的对应内侧；

其中，桥部分包括向内凸出的两个侧向凹口；

其中，固定单元被构造为将钩移动到第一位置，使得钩插入到所述凹口内，从而将贴纸元件固定到所述抓手棘爪上；并且

其中，所述固定单元被构造为将所述钩移动到第二位置，使得从所述凹口内移除所述钩，从而从所述抓手棘爪释放所述贴纸元件。

优选地，桥部分呈主体部分的远端部分的形状。

本发明涉及一种抓手棘爪，其包括：

可连接到抓手臂的细长的主体部分；

安装在主体部分的近侧部分上的贴纸卷轴；

具有两个侧表面和多个矩形外表面的贴纸胶带分配器，所述贴纸胶带分配器安装在主体部分的远侧部分上，使得所述矩形外表面可绕轴线旋转；

连接到所述主体部分的远侧部分的远侧可旋转刀片，所述远侧可旋转刀片被构造为切割从所述贴纸卷轴向远侧延伸的胶带部分；

其中，每个所述矩形外表面包括多个突出钩元件。

优选地，每个矩形外表面包括狭缝。

优选地，每个矩形外表面是相似的；

其中，在某一贴纸胶带分配器旋转位置，所述矩形外表面的第一矩形外表面包括：

位于所述第一矩形外表面的远侧边缘附近的多个突出钩元件和位于所述第一矩形外表面的近侧边缘附近的多个突出钩元件；

其中，狭缝位于所述多个突出钩元件的远侧并与之相邻，所述多个突出钩元件位于所述第一矩形外表面的近侧边缘附近。

优选地，在某一贴纸胶带分配器旋转位置，所述刀片被构造为旋转并插入到所述矩形外表面的第二矩形表面的对应狭缝内，其中，所述第二矩形表面在远侧与所述第一矩形表面相邻。

优选地，贴纸胶带缠绕在贴纸卷轴上。

优选地，突出钩元件在远离其开始突出的表面的方向上逐渐变细，使得它们的端部是尖锐的。

优选地，贴纸胶带分配器的侧面具有等长边的多边形形状。

优选地，侧面具有正方形的形状。

优选地，狭缝在与其开始延伸的表面垂直的方向上向内延伸。

优选地，抓手棘爪包括用于使贴纸胶带分配器旋转的第一电机。

优选地，抓手棘爪包括用于使刀片旋转的第二电机。

优选地，矩形外表面分别包括中央凸出元件。

优选地，位于远侧边缘附近的多个突出钩元件对齐，其中，位于近侧边缘附近的多个突出钩元件对齐。

本发明涉及一种抓手棘爪，其包括：

可连接到抓手臂的主体部分，所述主体部分包括从其向远侧延伸的粘性接合构件；

粘性材料涂胶机，其连接到所述主体部分，并包括连接到粘性材料储存器的喷嘴；

泵，所述泵被构造为将粘性材料从储存器输送到喷嘴并输送出喷嘴。

优选地，粘性材料涂胶机通过臂连接到主体部分，

其中，所述臂通过转动关节连接到所述主体部分。

优选地，粘性材料涂胶机通过臂连接到主体部分，

其中，所述臂通过转动关节连接到所述粘性材料涂胶机。

优选地，储存器包括用于混合粘性材料的混合器和/或用于加热粘性材料的加热器。

本发明涉及一种机器人操纵系统，该机器人操纵系统包括用于操纵物体的抓手臂，其中，所述抓手臂包括本文所述的抓手棘爪，所述抓手棘爪连接到所述抓手臂的远端。

优选地，抓手臂包括：

两个或更多个相邻的节段；

一个或多个转动关节；

其中，每两个相邻的节段由所述一个或多个转动关节的对应转动关节连接；

至少一个电机，其被构造为径向地移动所述一个或多个转动关节；和

控制单元。

本发明涉及一种用于抓握和移动物体的方法，该方法包括：

将贴纸元件固定到抓手棘爪上；

操纵所述抓手棘爪，使得所述贴纸元件与要移动的物体贴合，从而将所述贴纸元件粘附到所述物体上；

操纵所述贴纸元件，从而将所述物体操纵到所需位置；

从所述抓手棘爪释放所述贴纸元件，从而释放所述物体。

优选地，将贴纸元件固定到抓手棘爪上包括将钩插入到从所述贴纸元件的物体接合部向近侧延伸的凸耳的孔中；并且

释放所述贴纸元件包括从所述孔移除钩。

优选地，钩是包括有间隙的圆形部分的可旋转钩，

其中，固定和释放贴纸元件包括使所述可旋转钩旋转。

优选地，将贴纸元件固定到抓手棘爪上包括将两个钩朝向彼此移动并且将它们插入到贴纸元件的向近侧突出的连接桥部分的相应侧凹口中，该凹口连接具有远侧粘性面的两个贴纸物体接合部；并且

其中，释放所述贴纸元件包括将所述两个钩远离彼此移动。

优选地，将贴纸元件固定到抓手棘爪上包括：

A)从贴纸卷轴拉伸贴纸胶带并将多个突出钩元件推入拉伸胶带的给定部分中；

B)将所述给定部分移动到抓手棘爪上的远侧位置；并且

其中，释放所述贴纸元件包括从所述贴纸胶带切割所述给定部分。

优选地，将贴纸元件固定到抓手棘爪上包括：

将抓手棘爪贴合到贴纸元件的物体接合部的近侧面；

从所述抓手棘爪向所述物体接合部的所述近侧面施加负压；并且

其中，释放所述贴纸元件包括终止所述负压。

优选地，将贴纸元件固定到抓手棘爪上包括：

将抓手棘爪贴合到贴纸元件的物体接合部的近侧面，其中，所述近侧面包括被磁化的部分；

从所述抓手棘爪向所述物体接合部的所述近侧面施加磁力；并且

其中，释放所述贴纸元件包括终止所述磁力。

本发明涉及一种用于抓握和移动一个或多个物体的方法，该方法包括：

将连接两个或更多个贴纸元件的连杆固定到抓手棘爪：

操纵所述连杆，使得所述两个或更多个贴纸元件与一个或多个要被移动的物体贴合，从而将所述两个或更多个贴纸元件粘附到所述一个或多个物体上；

操纵所述连杆，从而将所述一个或多个物体操纵到所需位置；

从所述抓手棘爪释放所述连杆，从而从所述抓手棘爪释放所述两个或更多个贴纸元件以及所述一个或多个物体。

本发明涉及一种用于抓握和移动物体的方法，该方法包括：

在物体上注入粘性材料；

将棘爪抓手粘性接合构件与注入的粘性材料接合；

通过使粘性材料固化而将粘性接合构件固定到物体上；

将所述物体操纵到所需位置；

通过以下任一方法从所述抓手棘爪释放所述物体：

a)从抓手棘爪上去除粘合剂；

b)从抓手棘爪上切下粘合剂；

c)从棘爪抓手粘性接合构件向粘性材料施加正气压。

本发明涉及一种用于将贴纸元件施加到物体上的方法，该方法包括：

将贴纸元件固定到抓手棘爪上；

操纵所述抓手棘爪，使得所述贴纸元件贴合物体，从而将所述贴纸元件粘附到所述物体上；

从所述抓手棘爪释放所述贴纸元件。

优选地，将贴纸元件粘附到物体上是通过从抓手棘爪经由贴纸元件向物体施加力来执行的。

优选地，棘爪抓手包括远侧柔性部；

其中，将贴纸元件固定到抓手棘爪包括将所述贴纸元件附接到远侧柔性部；并且

其中，当从抓手棘爪向物体施加力时，远侧柔性部与物体的形状相吻合。

本文说明的贴纸元件形成本发明的另一方面。

附图说明

在附图中以示例的方式示出了本发明，在附图中，相似的附图标记始终表示相似的元件，并且在附图中：

图1A-1C示出了本发明的涂胶机实施例。

图2A-2D示出了本发明的实施例。

图2E示出了根据本发明的各种实施例的各种贴纸。

图3A-3E示出了根据本发明的实施例的抓手棘爪。

图4A-4F示出了根据本发明的实施例的抓手棘爪。

图4G示出了根据本发明的实施例的贴纸。

图5A-5H示出了根据本发明的实施例的抓手棘爪。

图6示出了根据本发明的实施例的抓手棘爪。

图7示出了根据本发明的实施例的抓手棘爪。

图8A-8D示出了根据本发明的实施例的图7的抓手棘爪。

图9A-9D示出了根据本发明的实施例的抓手棘爪。

图10A示出了根据本发明的实施例的抓手棘爪。

图10B示出了根据本发明的实施例的抓手棘爪。

图11A-11E示出了根据本发明的实施例的包装站场景。

图12A-12S示出了根据本发明的实施例的机器人包装场景。

图13A-13D示出了根据本发明的实施例的图12A-图12S的机器人包装场景的一部分的特写。

具体实施方式

本发明涉及一种利用粘性接触结合棘爪抓手操纵的抓手系统和方法。粘性接触的优势在于，它们能够提供对根据现有技术操纵技术难以操纵的物体的有效操纵。

根据本发明的实施例，本发明的系统涉及在其接触侧具有粘合剂的单个贴纸(或多个贴纸)，其中接触侧接合并粘附到待抓握和操纵的物体上。在贴上贴纸后，通过刚性或非刚性的机械棘爪或其他抓握机构直接向贴纸施加力，从而对物体进行操纵。以这种方式，来自机械手的力通过贴纸施加到物体上，而不是如刚性机械棘爪抓手或真空抓手的情况直接作用在物体上。

使用这种贴纸操纵方法能够克服当今使用的现有技术方法的几个缺点。操纵贴纸提供了对非刚性(例如，柔软、可变形或柔和)物体的有效操纵，而不会使它们变形或破裂(例如，通过靠近物体的刚性机械棘爪)。可以在诸如具有纹理表面或非平坦表面的物体等复杂物体(例如，不能被吸力抓手操纵)上贴上贴纸以进行有效操纵。

远端方向在本文中被定义为朝向物体、远离抓手棘爪的方向，例如贴纸与物体接合的粘性面是贴纸的远侧。近侧方向在本文中被定义为与远端方向相反，例如朝向抓握抓手棘爪基部(例如，朝向与抓手棘爪连接的臂)的方向。

根据一个实施例，通过涂胶机将贴纸施加到物体上，该涂胶机通过从贴纸的近侧对贴纸施加力(因此通过贴纸施加在物体上)而使粘性的远侧与物体接合，从而将贴纸施加到物体上。涂胶机可以是多层的，具有刚性的近侧基部和位于基部远侧且靠近贴纸的柔性部分。以这种方式，贴纸形状可以符合它所粘附的物体。

图1A-图1C示出了将贴纸6粘附到物体5上的这种涂胶机10。涂胶机10包括位于涂胶机基部的近侧刚性部10b(这三个图中的近端方向为上部)。涂胶机10包括在远侧附接到刚性部10b的柔性部10a。涂胶机10在柔性部10a的远侧处保持有贴纸6(图1A所示)。贴纸的粘性侧是贴纸的背离涂胶机10的远侧。涂胶机10朝向物体5(其是将由抓手棘爪抓握的物体)移动并在远侧的粘性侧隔着贴纸6与物体5接触。进一步施加压力(包括通过贴纸对物体施加的力)。贴纸6和涂胶机10的柔性部10a与物体5的形状相吻合(图1B所示)。根据一个实施例，贴纸6从涂胶机10释放，并且涂胶机10远离物体移动(图1C所示)。贴纸6被粘在物体5上，并且可以(连同粘在其上的物体5)被抓手棘爪用来抓握物体并操纵物体。抓手棘爪保持有贴纸并经由贴纸操纵物体有很大的优势(在本文中说明)。在一些实施例中，涂胶机也可以是抓手棘爪机械手，在此能够对物体进行操纵，而涂胶机10仍然连接到贴纸6，并且贴纸6连接到物体5。

根据本发明的实施例(图2A-图2B中所示)，贴纸16包括通常呈粘性片形式的物体接合部14。贴纸16包括从所述物体接合部14向近侧延伸的凸耳12，其中所述物体接合部14的近侧通常是非粘性的。物体接合部14的远侧(未示出)是粘性的。凸耳可以用作用于操纵贴纸16(以及它所粘住的物品对象)的“手柄”。凸耳12可以包括孔12a。图2B示出了专用钩17，钩17连接到凸耳12并从凸耳12向近侧延伸。钩17被配置为从孔12a伸出，从而连接到贴纸16并操纵贴纸16(以及贴纸16所粘住的物品对象)。施加到凸耳12的力被传递到与物品对象粘附的物体接合部14。图2A-图2B示出了具有矩形物体接合部14和矩形凸耳12的贴纸16。其他实施例可以具有被配置为通过纯摩擦力例如被平行爪抓手抓握的凸耳12(或多个凸耳)(在这种情况下，凸耳12不需要孔12a)。

因此，钩17和贴纸16形成棘爪抓手系统，其中，钩臂17a形成抓手棘爪的主体部分，并且钩弯曲部分17b形成抓手棘爪的固定元件。

根据本发明的实施例(图2C-图2D中所示)，多个贴纸可以连接到一个集群单元以获得各种操纵能力。优选地，多个贴纸可以通过连接杆连接。根据该实施例，单个物体可以被粘附到所连接的贴纸上并被操纵，或者随着连接物连接到操纵单元，多个物体可以作为通过连接物连接的一个单元一起被粘附(每个物体被粘附到所连接的贴纸的单个贴纸上)并被操纵。当操纵连接物时，所有连接的物体作为一个集群进行操纵。

图2C-图2D示出了通过弧形连杆11互连的两个贴纸16'，弧形连杆11连接到两个贴纸16'的近侧。每个贴纸16'是粘性片的形式。弧形连杆11的每一侧从其对应的贴纸16'向近侧延伸，其中所述贴纸16'的近侧通常是非粘性的。贴纸16'的远侧(未示出)是粘性的。连杆11可以是柔性(或刚性)而坚固的。

因此，贴纸16'可以独立放置在不同位置的物体上。连杆11可以由钩、吸力抓手或机械抓手抓住，因此可以通过连杆11对贴纸16'施加力。

图2D示出了连接到连杆11并且从连杆11向近侧延伸的专用钩17'。贴纸16'的远侧粘性侧各自接合到对应的鞋19并粘附到对应的鞋19上。钩17'被构造为钩住连杆11并因此操纵两个贴纸16'，从而操纵两个贴纸16'所粘附的两只鞋19。

因此，钩17'、连杆11和贴纸16'形成棘爪抓握系统，其中钩臂17a'形成抓手棘爪的主体部分，并且钩弯曲部分17b'形成固定元件。

图2E示出了可以使用的各种贴纸类型和形状，强调贴纸的几何形状能够根据预期用途来确定。贴纸类型可以是不同的形状(例如，矩形、圆形、椭圆形等)、不同的抓握方法(例如，凸耳、连杆、平面)、不同的粘性接触区域(不一定覆盖整个贴纸表面区域)、以及各种尺寸或构造。贴纸单元的示例如下。如本文所说明的那样示出贴纸16。示出了具有圆形贴纸的与贴纸16'的连杆单元类似的连杆单元16”。贴纸20是圆形贴纸。贴纸21与贴纸16类似，只是贴纸21带有圆形贴纸和圆形凸耳。贴纸22与贴纸16类似，只是贴纸22的凸耳中具有矩形孔。贴纸23具有方形形状。贴纸24具有六边形形状和弧形凸耳。贴纸25具有细长的圆形形状。贴纸26具有椭圆形状，带有两个近侧凸耳。示出了具有4个互连的圆形贴纸的连杆单元27，其中连杆包括两个相交的弧，使得每个弧末端连接到一个贴纸。

根据本发明的实施例，图3A-图3E示出了包括抓手棘爪100的棘爪抓握系统，抓手棘爪100具有抓手棘爪的主体部分110，该主体部分110被构造为用作贴纸涂胶机并且可选地还被构造为用作抓手棘爪操纵器。可选地，主体部分110是细长的。优选地，主体部分110包括近侧刚性基部110b和在远侧附接到刚性部110b的柔性部110a。贴纸116包括物体接合部114(通常以粘性片的形式)和从所述物体接合部114向近侧延伸的近侧凸耳112。近侧凸耳112包括凸耳孔112a。物体接合部114的远侧是粘性的。在这些图中，示出了物体接合部114的远侧粘性面。贴纸116可以具有上文说明的贴纸16的形式。

棘爪100包括连接到主体部分110的固定单元。固定单元包括固定元件，其中，固定单元被构造为将固定元件移动到第一位置，从而将贴纸元件固定到棘爪100，并且固定单元被构造为将固定元件移动到第二位置，使得贴纸元件可以从棘爪100释放。

棘爪抓握系统的固定单元包括圆形可旋转的刚性钩117(固定元件)，刚性钩117具有圆形部分117c(例如，形成圆形的四分之三)和直线部分117s，直线部分117s从圆形部分117c的一个边缘朝着形成的部分圆的中心向内延伸。因此，间隙121(图3B中的虚线所示)由圆形部分117c的所述一个边缘(从此处直线部分117s开始延伸)和圆形部分117c的另一个边缘形成(间隙121例如是圆形部分117c的圆的假想四分之一圆)。棘爪抓握系统的固定单元包括旋转元件119。钩的直线部分117s固定在旋转元件119上，使得形成的部分圆(117c)的中心和旋转元件119的旋转轴线在同一点重合(在同一点重叠)。优选地，钩117和旋转元件119至少部分地放置在主体部分110内。

根据一个实施例，旋转元件119具有圆柱形状并且可围绕其中心(圆柱)轴线(旋转元件119的旋转轴线为其圆柱中心轴线)旋转。钩的直线部分117s例如通过插入在旋转元件119内的专用通道内的直线部分117s固定到旋转元件119上。旋转元件119中的通道通常沿其直径(平行于圆柱形状的底部的相应直径)横跨圆柱形状的内部(优选在圆柱形状的中间)。

主体部分110包括狭缝118，该狭缝118从主体部分110的远侧延伸穿过柔性部110a并终止于刚性基部部分110b内。贴纸凸耳112被构造为插入到狭缝118内(优选地一直在狭缝118中)。在应用之前和应用过程中，贴纸116优选地与主体部分110的柔性部110a接触。主体部分110包括内部通道120(图3C中所示)，该内部通道120被构造为容纳钩117，使得当旋转元件119旋转时，钩117穿过内部通道120，即，钩117插入到内部通道120内并可在其中旋转。

图3A和图3E示出了整块主体部分110。图3B-图3D示出了主体部分110的横截面(示出了主体部分110的一半)，但为了更好地理解(为了示出贴纸116由穿过凸耳112中的孔112a的钩117固定到主体部分110上)，示出了钩117和贴纸116的整个部分(未剖开)。

当凸耳112完全插入时，凸耳孔112a处于通道120中适当的位置，使得钩117被构造为穿过凸耳孔112a。钩117被构造为在如下两个位置之间移动：(1)钩117穿过贴纸凸耳孔112a的确保固定位置，在该位置贴纸被附接到主体部分110上并随之移动；和(2)贴纸116从主体部分110释放的释放位置，当钩117旋转使得间隙121位于凸耳孔112a的位置时，主体部分110被构造为释放贴纸116。

图3A示出了整个主体部分110，其中贴纸116完全插入主体部分110中。当钩117在适当的位置使得狭缝118在间隙121内时(狭缝118也穿过通道120)，插入贴纸116。然后，旋转元件119旋转而使钩117旋转，使得钩117插入在孔112a内(图3B中所示)，从而将贴纸116紧固和固定到主体部分110上。可以操纵贴纸116并将贴纸116应用到物体上。图3C示出了在旋转元件119已经旋转并且钩117处于适当的位置使得狭缝118位于间隙121内并且贴纸可以被释放之后的主体部分110。图3D示出了在主体部分110已经向近侧移动之后释放的贴纸116。图3E示出了处于图3D的位置的主体部分110和贴纸116，且仅具有主体部分110的整个部分(而不是横截面)。

根据本发明的实施例，旋转元件119由主体部分110内的专用电机(未示出)驱动。电机被构造为使旋转元件119绕其中心轴线旋转。例如，电机被构造为使从其延伸的可旋转轴(未示出)旋转，该可旋转轴连接并固定到旋转元件119上，从而使旋转元件119绕其中心轴线旋转。

根据一个实施例，主体部分110可以只是用于将贴纸116施加到物体上的贴纸涂胶机，或者也可以是操纵目标物体的抓手棘爪操纵器。根据只是涂胶机的选择，如本文所说明的，贴纸116插入到主体部分110内。钩117将贴纸固定到主体部分110上(如本文所说明的)，并且主体部分110向目标物体移动(其中贴纸将被施加到该目标物体上)。主体部分110接近目标物体，并且将贴纸116贴合在物体上且将贴纸116牢固地粘在物体上(例如，根据关于本文实施例所说明的)。然后，从主体部分110释放贴纸116(贴纸116保留在物体上)，并且主体部分110继续移动以插入将被施加在下一个物体上的下一个贴纸。

根据主体部分110也是被粘住物体的抓手棘爪操纵器的选择，贴纸116被插入到主体部分110内，如本文所说明的。钩117是将贴纸固定到主体部分110上的固定元件(如本文所说明的)，并且主体部分110向目标物体移动。主体部分110接近目标物体，并且将贴纸116贴合在物体上且将贴纸116牢固地粘在物体上(例如，根据关于本文实施例所说明的)。然后，主体部分110通过将仍然粘附在物体上的贴纸116和粘附在贴纸116上的目标物体移动至物体将被放置的位置来操纵物体。此后，(通过钩117旋转)，贴纸116从主体部分110释放，从而物体也在所要求的位置处被释放(其中贴纸116保留在物体上)。此后，主体部分110继续移动至下一个贴纸位置，下一个贴纸插入主体部分110中，并且主体部分110向将被操纵的下一个物体移动。

根据本发明的另一个实施例，图4A-图4F示出了包括抓手棘爪200的棘爪抓握系统，抓手棘爪200具有抓手棘爪主体部分210，该主体部分210被构造为用作贴纸涂胶机并且还被构造为用作抓手棘爪操纵器。主体部分210是细长的。

抓手棘爪200包括连接到主体部分210的固定单元，其中，固定单元包括具有远侧固定元件的两个侧向可倾斜臂(如本文所说明的两个远侧钩)。固定单元包括用于使可倾斜臂倾斜的装置(例如，螺线管单元)，使得固定单元被构造为将远侧钩移动到第一位置以将贴纸元件固定到棘爪200上并且将远侧钩移动到第二位置，使得贴纸元件可以从棘爪200释放。

主体部分210连接到两个细长的可倾斜侧臂230，该可倾斜侧臂230被构造为侧向倾斜。每个侧臂230通过转动关节连接232在相应的中点连接到主体部分210，使得臂230各自可围绕相应的转动关节232的相应轴线(臂的旋转轴线是转动关节232的旋转轴线)旋转。例如，每个侧臂230(以转动关节的方式)安装在相应的轴上，该轴固定在两个对应的侧向突出平行面235之间。每对对应的侧向突出平行面235从主体部分210的侧面突出。

每个侧臂230包括靠近转动关节232的近侧部分230p和远离转动关节232的远侧部分230d。侧臂近侧部分230p分别连接到具有两个位置(伸出或收缩)的相应线性机械致动单元。该线性机械致动器可以是气动致动器，例如双位置气动缸。图4A-图4F示出了如下实施例，其中线性机械致动器是电动的，具体地是双位置电磁螺线管240(例如，其利用电磁感应来施加力以延伸杆，并且其通常是使杆返回的弹簧)。每个螺线管240包括可移动的杆240r，使得当杆240r被向外推时，螺线管240处于伸出位置，而当杆240r被向内拉动时，螺线管240处于收缩位置。每个杆240r具有固定到其对应近端部分230p的近端部分(例如，近端)的端部。杆240r被构造为使近端部分230p的近端沿垂直于远近方向的线性方向横向移动。

侧臂远端部分230d的远端分别包括钩217。每个钩217面向内。螺线管240彼此同步(例如，两者都与公共控制单元接触)，并且被构造为同时向外推动近端部分230p(当螺线管杆240r伸出时)，并且还被构造为同时向内拉动近端部分230p(当螺线管杆240r收缩时)，从而以钩217同时朝向彼此移动或同时远离彼此移动的方式同时使侧臂230倾斜。当一个侧臂230顺时针倾斜时，另一个侧臂230逆时针倾斜。

抓手棘爪200被构造为通过固定元件(在该实施例中为钩217)将贴纸元件216(图4G所示)固定到上面。贴纸元件包括通常呈粘性片形式的两个侧面物体接合部214。贴纸元件216包括向近侧突出的连接桥部分212(通常呈片状)。桥部分212的每一侧附接到物体接合部214的对应内侧。桥部分212包括通常靠近物体接合部214的所述附接处的两个侧凹口212n。侧凹口212n向内凸出，并且当钩217朝向彼此移动时(当臂230被螺线管移位时)，钩217的边缘被构造为与凹口212n接合(钩217的边缘插入凹口212n中)，从而将贴纸元件217固定到主体部分210上。当主体部分210移动时，固定在主体部分210上的贴纸元件217随之移动。当钩217远离彼此移动时(当臂230通过螺线管沿相反方向移动时)，钩217离开凹口212n，并且贴纸元件217从主体部分210释放。

优选地，桥部分212呈主体部分210的底部(近端)的形状(其优选地向近端凸出)。这有助于在主体部分210的底部与桥部分212接合时将贴纸元件216固定在精确的正确位置。

根据优选实施例，棘爪200包括可固定到棘爪抓手系统的操纵臂(未示出)的近侧头部250。头部250具有从头部向远侧延伸的连杆260。主体部分210包括具有封闭远端和开放近端的圆柱部分270(沿远-近轴对齐)，使得连杆260经由所述开放的近端插入到圆柱部分270中。连杆260的远侧具有弹簧接合部(未示出)，该弹簧接合部被构造为推动放置在连杆弹簧接合部和封闭远端之间的弹簧(未示出)。以这种方式，系统操纵臂可以粗略地移动棘爪200，并且甚至可以在超过需要的压力下(在固定位置)与贴纸元件216接合，这是因为当贴纸元件216在固定位置处保持与主体部分210接合的同时，施加额外的压力，弹簧将收缩。弹簧主要用作缓冲器，其允许在放置时出现小错误而不会损坏手或物体。

图4A、图4C和图4E示出了抓手棘爪200的立体图。图4B、图4D和图4F示出了抓手棘爪200的前视图。本实施例中的远侧方向是向下，近侧方向是向上。图4A和图4B示出了棘爪200向下朝向贴纸元件216移动的场景。图4C和图4D示出了棘爪200向下移动、与贴纸元件216接合并处于固定位置(准备通过钩217的移动来固定)的场景。图4E和图4F示出了钩217已经向内移动到凹口212n中从而将贴纸元件216固定到棘爪200上的场景。加上必要的修改，释放贴纸元件216以相反的顺序进行。

根据本发明的另一个实施例(与棘爪200的实施例类似)，图5A-图5H示出了包括抓手棘爪300的棘爪抓握系统，该抓手棘爪300具有抓手棘爪主体部分310，该主体部分310被构造为用作贴纸涂胶机并且还被构造为用作抓手棘爪操纵器。主体部分310是细长的。

抓手棘爪300包括连接到主体部分310的固定单元，其中，固定单元包括具有远侧固定元件的两个侧面可倾斜臂(如本文所说明的两个远侧钩)。固定单元包括用于使可倾斜臂倾斜的装置，使得固定单元被构造为将远侧钩移动到第一位置以将贴纸元件固定到棘爪300上并且将远侧钩移动到第二位置，使得贴纸元件可以从棘爪300释放。

主体部分310连接到两个细长的可倾斜侧臂330，该可倾斜侧臂330被构造为侧向倾斜。每个侧臂330通过转动关节连接332在相应的中点连接到主体部分310，使得臂330各自可围绕相应的转动关节332的相应轴线(臂的旋转轴线是转动关节332的旋转轴线)旋转。例如，每个侧臂330(以转动关节的方式)安装在相应的轴上(例如，安装在主体部分310的侧面)。每个侧臂330包括靠近转动关节332的近侧部分330p和远离转动关节332的远侧部分330d。侧臂远侧部分330d的远端分别包括钩317。每个钩317面向内。

主体部分310包括旋转电机，该旋转电机被构造为驱动旋转元件340旋转(例如，旋转元件340安装在从电机延伸的轴上并由电极可旋转地驱动)。两个连接带341(例如，电缆、绳)的一端分别附接到旋转元件340的对应部分，并且另一端附接到对应近侧部分330p的近侧部分(例如，近端)。旋转元件340被构造为在两个位置之间可旋转地移位。在第一位置，旋转元件340处于使得带341不拉动臂330的位置，并且连接在远侧部分之间的弹簧(未示出)将远侧部分330d朝向彼此拉动，使得钩317以闭合方式保持彼此相对靠近。可选地，每个臂可以附接到专用弹簧(该专用弹簧连接在臂与主体部分之间)上，当旋转元件340处于第一位置时，所述专用弹簧向内拉动相应的远侧部分330d。当旋转元件340旋转至第二位置时，带341拉动近侧部分330p而使臂330倾斜，使得钩317彼此分开。因此，倾斜的臂330以钩317同时朝向彼此移动或同时远离彼此移动的方式同时逐步移动。当一个侧臂330顺时针倾斜时，另一个侧臂330逆时针倾斜。

抓手棘爪300被构造为通过固定元件(在该实施例中为钩317)将贴纸元件216(图4G中所示)固定到抓手棘爪300上。本文已经说明了贴纸元件216。钩317以与钩217连接到贴纸元件216类似的方式，加上必要的修改，与贴纸元件216连接或断开连接，并且为了简洁将不再进行说明。

图5C示出了即将与贴纸元件216的层叠体216s(一个在另一个上面)接合的棘爪300的实施例(如上文关于棘爪200所说明的)。优选地，贴纸元件216是半刚性的。棘爪300准备好定位自身以从层叠体216s抓握单个贴纸元件216(最上的贴纸)。因为层叠体216s中的贴纸的近侧是非粘性的，或者因为层叠体216s中的贴纸元件216的几何形状使得层叠体216s中的给定贴纸不能与层叠体216s中的相邻贴纸的粘性部分接触(例如，层叠体216s中的给定贴纸的物体接合部214不与层叠体216s中的相邻贴纸的物体接合部214接合)，因此它们彼此不粘附。

图5D示出了下降到层叠体216s上并且与层叠体216s中最上面的贴纸元件216接合并固定的棘爪300。

图5E示出了从层叠体216s操纵最上面的贴纸元件216的棘爪300。现在准备好从层叠体216s移除下一个贴纸(排在最上面的贴纸之后)并对其进行操纵。

图5F示出了通过对贴纸元件216施加力而将贴纸元件216直接粘附到物体355(锡罐)上的棘爪300。

图5G示出了由棘爪300操纵的物体355。由于贴纸元件216通过粘附刚性地附接到物体355上并且通过上述固定刚性地附接到棘爪300上，因此力和扭矩能够经由棘爪300施加到物体。物体355以期望的位置和取向被操纵到期望的位置。当棘爪300以任何方式重新定位时，由于贴纸元件216连接到物体355，因此物体355也相应地重新定位。

图5H示出了从棘爪300释放贴纸元件216并从贴纸元件216缩回的棘爪300。棘爪300向外移动其钩317，从而从凹口212n释放自身。然后，棘爪300安全地从贴纸元件216缩回而不需要对贴纸元件216施加进一步的力。在该过程完成之后，贴纸元件216保留在物体355上，并且棘爪300可以对下一个贴纸和下一个物体重复如图5C-图5H中所说明的阶段。

根据本发明的另一个实施例(图6中所示)，棘爪抓手具有贴纸卷轴，上面缠着一条长的贴纸带。在这种构造中，有一种可以在要求的位置切割贴纸带的切割构件。棘爪贴纸卷轴提供一定长度的贴纸带，与将被操纵的物体接合，操纵物体并切割贴纸带，从而将贴纸带留在物体上。此后，从贴纸卷轴上提供一段新的贴纸带用于下一个将被操纵的物体。

图7示出了这样的棘爪抓握系统的示例，其包括具有抓手棘爪主体部分410的抓手棘爪400，该主体部分410被构造为连接到抓手系统的臂。棘爪400可以用作贴纸涂胶机并且还被构造为用作抓手棘爪操纵器。主体部分410是细长的。

抓手棘爪400包括在其近侧的贴纸卷轴416和在其远侧的贴纸带分配器415。贴纸卷轴416是圆形的(通常是圆形的)并且具有围绕其缠绕的贴纸带416t。如本文所说明的，贴纸带416t的粘性面是外侧(而不是常见胶带卷中的内侧)。贴纸卷轴416安装在主体部分410的近侧部分上，其中心固定在形成轴线的轴418上，贴纸卷轴416可围绕轴418自由地旋转。主体部分410的远侧部分(通常在其远端)包括连接在其上的旋转刀片422。

贴纸带分配器415具有两个侧表面和多个“外部”矩形表面(与侧表面相反)。矩形外表面可围绕轴旋转。优选地，两个侧表面可以具有等长边的多边形形状。

由于矩形外表面改变位置(和方向，即，一个位置的“远侧”方向是另一个位置的近侧方向)，因此本发明可以如下定义：

矩形外表面是相似的，因此在某个贴纸带分配器旋转位置，矩形外表面的第一给定矩形外表面(与从卷轴416延伸的胶带部分基本对齐)包括：

·放置在第一给定矩形外表面的远侧边缘附近的多个突出钩元件以及放置在第一给定矩形外表面的近侧边缘附近的多个突出钩元件；

·放置在多个突出钩元件远侧并与之相邻的狭缝，所述多个突出钩元件放置在给定矩形外表面的近侧边缘附近。狭缝通常在与它们延伸的表面垂直的方向上向内延伸。

·优选地，矩形外表面分别包括中央凸起元件。

刀片422被构造为旋转并插入在矩形外表面的第二给定矩形表面的对应狭缝内，其中，第二给定矩形表面在远侧与所述第一给定矩形表面相邻(即，通常在远侧方向上的相邻外部表面)。如下将更容易地说明方形长方体实施例的分配器415。

根据优选实施例，贴纸带分配器415具有方形长方体的形式(方形形状在其两个侧表面)。可选地，贴纸带分配器415是中空的，例如，在其中心有一个圆柱形凹槽(例如，为了节省使用的材料和重量轻)。在任何情况下，中空圆柱形凹槽的内侧具有连接到主体部分410的内表面(内侧面423a的一部分)。因此，贴纸带分配器415具有方形的完整内侧面423a以及位于相反侧(即，远离主体部分)的外侧面423b(为可能具有所述凹槽的方形形状)。

棘爪400包括第一电机(未示出)和从第一电机延伸的可旋转轴(未示出)。第一电机被构造为驱动轴并使轴旋转。内表面423a在其方形中心处安装在主体部分410的远侧部分上，从而固定到从第一电机延伸的可旋转轴上，形成围绕其旋转(使所有分配器415旋转)的轴线428。近侧轴线418和远侧轴线428平行。

除了两个方形的侧面423a和423b之外，贴纸带分配器415还具有围绕轴线428旋转的四个矩形表面。表面420都是相同的(相似的)。如本文所说明的，第一电机被构造为在每个操纵周期内将各外部矩形表面420移动90°。

每个旋转的外部矩形表面420可以位于如下四个位置中的任意一个位置(如相关附图所示)：

·朝着近侧卷轴416面向近侧的最近侧的外部表面位置420a(指示但未实际示出的方向)。

·面朝上的顶部外表面位置420b。

·面向远侧的最远侧的外表面位置420c。

·面朝下的底部外表面位置420d(指示但未实际示出的方向)。

下面将说明顶部表面位置420b中的外表面420，但如上所述，面420都是相同的，并且当每个面在特定的操纵周期到达顶部位置420b时，该面就会被表示为表面420b。表面420b包括在其远侧边缘附近的多个突出钩元件417以及在其近侧边缘附近的多个突出钩元件417。突出钩元件417优选地在远侧边缘和近侧边缘处呈直线对齐。突出钩元件417在远离它们突出的表面的方向上逐渐变细，使得突出钩元件417的端部通常是尖锐的，换句话说，相对于表面420b，突出钩元件417向上突出并且向上逐渐变细，使得突出钩元件417的顶部是尖锐的。

优选地，突出钩元件417呈大头钉的形式。表面420b包括中央凸出元件421，该中央凸出元件421有助于将胶带416t推向将被操纵的物体并将其固定在该物体上(当处于本文所说明的表面420c的位置时)。图中未示出在外部表面420b和420c上拉伸的胶带(如同在操纵操作期间那样)。优选地，中央凸出元件421是柔性的。表面420b包括近侧狭缝425，该近侧狭缝425位于近侧边缘附近的突出钩元件417的远侧(通常靠近并相邻)。狭缝425向下延伸(与它延伸的表面垂直)。

棘爪400包括第二电机(未示出)和从第二电机延伸的第二可旋转轴(未示出)。第二电机被构造为驱动第二轴并使第二轴旋转。刀片422的一端(以转动关节的方式)安装在所述第二轴上，使得刀片422被构造为围绕轴线450旋转(轴线450通常垂直于轴418和428并且垂直于远侧-近侧方向)。

贴纸带分配器415的远端被放置在远侧，使得当表面420处于420c的位置时，刀片422被构造为旋转并进入狭缝425(远侧的表面位置420c的狭缝425)。图8A-图8D示出了刀片422旋转时处于不同位置的刀片422。图8A示出了在旋转之前的位置中的刀片422。图8B示出了在旋转时处于某一位置的刀片422。图8C示出了处于部分进入狭缝425的位置中的刀片422。图8D示出了处于完全进入狭缝425内的位置中的刀片422。加上必要的修改，以相反的顺序，刀片422返回至起始位置。

棘爪400可以如下操纵物体。在起始位置，贴纸带416t的边缘(其缠绕在贴纸卷轴416上)从卷轴416延伸并伸展，使得它围绕处于位置420b和420c的两个表面420。处于位置420b和420c的表面420上的突出钩元件417在其对应的胶带周围位置处被钉入/推入胶带416t内。此外，在位置420d处的表面420的(现在)远侧突出钩元件417(与420d的狭缝425相邻)也在靠近其最远的边缘部分被钉入/推入胶带416t中。胶带416t的远侧是胶带416t的粘性面，其被推到位置420c处的表面420的现在上部突出钩元件417和下部突出钩元件417之间。当棘爪400与将被操纵的物体接合时，(在420c的中央凸出元件421的帮助下)，胶带416t的所述远侧粘性面(在420c处)与物体牢固地接合，从而将物体固定到胶带416t上进而固定到棘爪400上。然后，棘爪400将物体操纵到所请求的位置。当物体处于所请求的位置时，第二电机驱动第二轴，使得刀片422旋转(并进入位置420c处的表面420的狭缝425)，从而在所述旋转期间切割胶带416t，并且从棘爪400释放物体(和胶带部分)。此后，第二电机驱动第二轴，使得刀片422沿相反方向旋转回到起始位置，并且棘爪400缩回。

被切断的胶带416t的边缘部分(在位置420c处的表面420上的部分)留在物体上。粘在物体上的切断的贴纸胶带416t的粘附力比突出钩元件417被推入胶带416t内(在位置420c处的表面420的“底部”和位置420d处的表面420的“远”端)的胶带416t的边缘部分的推力更强，特别是当突出钩元件417大体上远离切断的胶带缩回时。

此后，第一电机驱动第一轴，并将贴纸带分配器415旋转90°，使得在位置420b处的表面420(靠近刀片422)向远侧移动。因此，在位置420b的表面420变成在位置420c的表面420；在位置420c的表面420变成在位置420d的表面420；在位置420d的表面420变成在位置420a的表面420；在位置420a的表面420变成在位置420b的表面420。

由于(在分配器415旋转之前)(通过相关的突出钩元件417)牢固地连接到位置420b的表面420的胶带部分416t也随着其所连接的表面(420b)旋转，因此旋转导致胶带416t从卷轴416拉伸和延伸到新的位置420b(旋转之前是位置420a)的表面420上。对应的突出钩元件417在对应的位置(旋转之后的新位置420b)处被推入拉伸胶带416t的新增部分，如本文所说明的。现在沿着表面420的长度其上具有胶带的表面420是在位置420b和420c(以前分别在位置420a和420b)处的表面420。因此，棘爪400现在准备好与下一个物体接合以进行下一个操纵。

该实施例已经说明了带有两个侧向方形面的长方体形状的分割器，然而，加上必要的修改，本发明也可以以其他形状来实现，例如两侧多边形具有等长边、两个侧向三角形、两个侧向五边形、六边形、八边形、其他多边形…。

本发明涉及一种与粘性贴纸相结合的真空抓手系统。真空抓手可以仅用作将贴纸施加到要操纵的物体上的贴纸涂胶机，或者也可以用作抓手棘爪操纵器，该抓手棘爪操纵器也通过向贴纸施加负压、将贴纸(和贴纸所粘附的物体)附接在操纵器上来操纵贴纸所粘附的物体。然后，真空抓手将物体操纵到其要求的位置并(通过停止负压)释放它，从而使贴纸粘附在物体上。

图9A-图9D示出了本发明的真空抓手实施例。可以使用具有近侧光滑面和远侧粘性面的光滑贴纸。图9A示出了与贴纸20接合的吸力抓手棘爪500(例如，具有作为物体接合部的圆形平板形式，具有远侧粘性面)。吸力抓手棘爪500内部连接到真空负压系统。真空系统被构造为施加本领域已知的负压。负压通常在0.1到1个大气压之间。抓手棘爪500通常是细长的，并且包括与内部负压系统连接的远侧开口。贴纸20的远侧面是粘性的，近侧面是光滑的并被构造为被抽吸且附接到真空抓手棘爪500的远侧开口。

如图9B所示，当真空抓手棘爪500的远侧开口与贴纸20的近侧面接合时，负压系统施加负压(吸力)，从而将贴纸20牢固地附接到真空抓手棘爪500的远侧开口上。然后，真空抓手棘爪500连同附接的贴纸一起与目标鞋19接合。图9C示出了真空抓手棘爪500连同附接的贴纸一起与目标鞋19接合，牢固地推动贴纸20使其粘附在目标鞋19上。

由于鞋的质地通常是多孔的、柔软的和弯曲的，因此如果没有贴纸，标准的真空抓手将很难直接提起这个目标鞋19。本发明能够使得贴纸20牢固地粘附到目标鞋19柔软多孔的表面上。贴纸20的近侧光滑面为强力真空附接提供了极好的表面。由于贴纸的远侧面也牢固地附接在鞋19上，因此施加到贴纸20的真空力也有效地施加到目标鞋19上(吸力通过贴纸20传递到目标鞋19)。真空抓手500现在能够提起目标鞋19并将其操纵到不同的位置和所需的方向。这是有利的，因为它能够对多孔物体、非平面物体、不光滑物体或最初真空操纵不起作用的其它物体进行有效的基于真空的操纵。贴纸20为这类物体提供了极好的连接，并且为强力真空附接和操纵提供了极好的表面。在操纵到所需位置之后，真空负压系统停止负压，目标鞋19(以及仍然附接在鞋19上的贴纸20)从抓手棘爪500中释放。然后，抓手棘爪500从目标鞋19缩回(图9D所示)以进行另一个物体的下一个操纵周期。

在其它实施例中，加上必要的修改，抓手棘爪500可以附接到连接多个贴纸/物体的连杆(例如，本文所说明的图2C中的连杆11)上，并且操纵集群。

本发明涉及一种结合粘性贴纸的磁性抓手系统。该磁性抓手系统具有磁性抓手棘爪，磁性抓手棘爪可以只用作将贴纸施加到要被操纵的物体上的贴纸涂胶机，或者也可以用作通过对贴纸施加磁力、将贴纸(以及贴纸所粘附的物体)附接在上面来操纵该贴纸所粘附的物体的抓手棘爪操纵器。然后，磁性抓手将物体操纵到所要求的位置并(通过停止磁力)释放它，使贴纸粘在物体上。

根据该实施例使用的合适的贴纸可以包括具有被磁化的近侧部分的贴纸，例如具有磁性的贴纸。另一个示例可以包括远侧面是粘性的、近侧面附接有磁体的贴纸。所使用的其它贴纸可以是带有金属/磁性近侧面的贴纸。磁性抓手棘爪通常是细长的，并且具有连接到本领域公知的磁性应用系统的远侧电磁元件。电磁系统可以以电磁元件施加磁性拉力的方式被激活。磁性抓手棘爪与贴纸结合。贴纸的远侧面是粘性的，其近侧面包括金属/磁性元件。当磁性抓手棘爪远侧磁性元件与贴纸的近侧面结合时，磁性应用系统施加磁力，从而将贴纸牢固地附接到磁性抓手棘爪的远侧电磁元件上。然后，磁性抓手棘爪与附着的贴纸一起与物体结合，用力推动贴纸使其粘在物体上。

由于物体的质地可以是多孔的、柔软的和弯曲的，因此本发明提供了使得贴纸牢固地粘附到物体的柔软、多孔的表面上。贴纸近侧面上的金属/磁性元件为强磁性附着提供了极好的装置。由于贴纸的远侧面也牢固地粘附在物体上，因此施加到贴纸的磁力也有效地施加到物体上(磁力通过贴纸传递到物体上)。磁力抓手现在能够提起物体并将其操纵到不同的位置和所需的方向。这是有利的，因为它能够对多孔物体、非平面物体、非光滑物体或最初磁性操纵不起作用的其它物体进行有效的基于磁的操纵。贴纸为这类物体提供了极好的连接，并且为磁性附着和操纵提供了极好的近侧底座。在操纵到所需位置之后，磁性应用系统控制磁力(停用电磁元件)，从磁性抓手棘爪中松开物体(以及仍然附接在物体上的贴纸)。然后，磁性抓手棘爪从物体缩回以进行另一个物体的下一个操纵周期。

在其它实施例中，加上必要的修改，磁性抓手棘爪可以附接到连接多个贴纸/物体的金属/磁性连杆(例如，具有本文所说明的图2C中的连杆11的形状)上，并且操纵集群。

本发明涉及将粘性材料直接施加到物体上，然后将刚性抓握棘爪粘附到所施加的粘性材料上并操纵物体。与吸力相比，粘附提供了几个优势，例如对于相同的接触面积有更高的“拉”力，以及粘附不需要光滑表面、压力梯度或气体不渗透性。对物体的操纵是通过将力直接施加到粘性材料上来实现的。

图10A示出了该实施例的示例。图10A示出了包括主体部分610的抓手棘爪600。主体部分610通过连接臂640连接到粘性材料涂胶机650。连接臂640例如通过转动关节连接610j连接到主体部分610。连接臂640例如通过转动关节连接650j连接到粘性材料涂胶机650。抓手棘爪600可以包括电机(未示出)来驱动转动关节610j和650j。材料涂胶机650被构造为将粘性材料施加到物体619的顶部(近侧面)。材料涂胶机650包括连接到粘性材料储存器(未示出)的喷嘴650a。储存器可以包括用于制备施加的粘性材料的装置，例如用于混合粘性材料的混合器、用于加热粘性材料的加热器、或者任何辅助用于制备施加的粘性材料所需的工艺的其它元件。注入(例如，包括将粘性材料从储存器输送到物体)通常由电机或专用泵(本领域已知的)提供动力。泵被构造为将粘性材料从储存器输送到喷嘴和输送出喷嘴。移动材料涂胶机650(通过关节610j和650j)，使得喷嘴650a接合物体619的顶部(或顶部附近的位置)，并且直接将粘性材料注入其上。

根据物体的重量、形状、表面特性等来确定物体上所需的抓握/接触点。所确定的点应该能保证牢固的抓握。在此阶段，还确定了接触点的类型和尺寸，这是因为一个抓握构件可能具有使用不同类型的粘合剂或不同量的粘合剂的能力，具体取决于物体和所需任务。

主体部分610包括从其向远侧延伸的粘性接合构件620，该粘性接合构件620被构造为粘住物体619和/或其上的粘性材料。粘性接合构件620粘住所注入的粘合剂，从而(最终)将抓手棘爪600粘附到物体619上。在粘附过程中，可以将粘性接合构件620向远侧推向物体619。粘合剂能够通过多种方式固化(在操纵之前)，例如经过对所使用的特定粘性材料已知的固化时间、温度变化(例如，对于热熔粘合剂)、化学反应、压力、紫外光的照射、干燥等。粘性接合构件620可以是固化过程中的催化剂。例如，如果使用热熔粘合剂，则可以使粘性接合构件620冷却以便从粘合剂去除热量，从而加速固化过程。

在粘合剂固化之后，棘爪600操纵物体(通过固化的粘性材料粘附到粘性接合构件620上)。例如，可以通过粘性接合构件620将操纵力施加到粘合剂上，使得扳手通过粘性接触施加到物体上，从而操纵物体619。在所需位置完成操纵之后，抓手棘爪600释放物体619。释放可以例如通过从抓手棘爪600去除粘合剂或从抓手棘爪600上切断粘合而使粘合剂粘在物体619上等来实现。根据一个实施例，由可在棘爪下摆动的刀片切割粘合剂，从而将胶水从棘爪上切断(例如，加上必要的修改，采用类似于旋转刀片422的构件，放置在粘性接合构件620的远端附近)。

根据另一个实施例，可以从粘性接合构件620向粘性材料(例如，胶水)施加正压，以从粘性材料释放粘性接合构件620。粘性接合构件620可以具有连接到气压系统的空气输出端，气压系统被构造为施加正气压并将其引导至粘性接合构件620的空气输出端，从而吹动粘性材料并从空气输出端释放粘性材料。

如果要去除粘合剂，可以通过改变温度、超过粘附力阈值(导致粘附失效的力)、化学反应等来进行。然后，抓手棘爪600从物体619缩回，以对另一个物体进行下一个操纵周期。图10B示出了棘爪600的元件的另一个示例结构。

该抓手棘爪600的实施例可以用于操纵多孔、柔软、非平坦物体、非光滑物体和其它各种类型的物体等。

根据该实施例(但不限于)使用的可能的粘性材料可以选自以下的组：氰基丙烯酸酯粘合剂、热塑性热熔粘合剂、食品基(食用)热熔粘合剂、压敏粘合剂(例如，具有高粘性、永久性、可剥离或冷冻特性的丙烯酸、橡胶或有机硅基)、环氧树脂、聚氨酯、光固化粘合剂、纳米纤维粘合剂、粘扣带(魔术贴)、喷胶、医用级仿生粘合剂。所使用的另一种粘合剂可以是例如3M的VHB^TM。

根据另一个实施例，粘性接合构件可能具有附加的能力，例如抽吸(连接到抽吸系统)或磁性牵引(连接到磁激活系统，在粘性材料能够被磁化的情况下尤其有用)。

棘爪600的粘性抓握也优于真空抓握系统。为了增加真空系统的负压，需要对系统工作空间加压，因此这是一个限制因素。如关于棘爪600所说明的，由于气压在粘附过程中没有影响，因此粘附力与环境气压无关。

如本文所说明的，本发明涉及包括带有远侧抓手棘爪的机械臂的抓手系统。机械臂通常具有3至6个自由度，以通过其所连接的远侧棘爪(如本文所说明的)以及通过相应的贴纸来操纵物体。机械臂可以包括多个相邻的节段(例如，本领域公知的臂、杆、连杆等)，每两个相邻的节段通过关节(例如，转动关节)连接。系统可以包括：至少一个电机，该电机被构造为径向地移动转动关节；和控制单元(包括处理器)，该控制单元连接到所述至少一个电机和远侧棘爪，并且被构造为为所述臂和棘爪提供操作命令。控制单元对棘爪的操作命令可以包括本文说明的所有固定单元的控制命令以及所有其他元件位移功能或本文说明的关于任何一个抓手棘爪所说明的其他功能(例如，操作关于棘爪500的负压、相对于棘爪600的粘接剂分离的正压、关于磁性附接棘爪实施例的磁力)。

图11A-图11E示出了包装站场景的示例，其中，机械臂700的多个节段之间有关节，并且远侧抓手棘爪200将物体710从包装面720操纵到传送带740上的包装箱750。图11A示出了与面720上的物体710接合的臂700。图11B-11C示出了向包装箱750操纵物体710的臂700。图11D示出了将物体710放置在包装箱750内的臂700。图11E示出了将物体710放置在包装箱750中之后缩回的臂700。

图12A-图12S示出了具有可在传送带840上移动的移动传送机基座805的机器人包装场景的实施例。机械臂800放置在杆815上，杆815固定在传送机基座805上。机械臂800可在所述杆815上垂直移动。抓手棘爪200附接到臂800的远端。臂800包括三段(杆)，每两个相邻段由转动关节附接。

图12A-图12C示出了朝向待提取的物体810移动的机器人，在所示的情况下，物体810是搁板870上的食品包装箱。图12D示出了与物体810接合的远侧臂棘爪200(具有如本文说明的附接到其上的贴纸216)。图12E-图12G示出了被从搁板870操纵到基座805的物体810。在图12H中，示出了从臂800释放物体810(相应的贴纸保持在物体810上)。

图12I-图12N示出了从贴纸层叠体216s获得另一个贴纸216的臂800。图12I示出了附接到杆815上的一种弹匣形式的贴纸层叠体216s。图12J示出了接近层叠体216s的棘爪200。图12K示出了与层叠体216s贴合的棘爪200。图12L示出了其上连接有贴纸元件216后从层叠体216s缩回的棘爪200。图12M-图12N示出了向下一个物体移动的臂800。

图12O示出了与下一个物体811贴合的远侧臂棘爪200(其上附接有贴纸216)。图12P-图12Q示出了被从搁板870操纵到基座805的下一个物体811。在图12R中，示出了从臂800释放物体811(相应的贴纸保持在物体811上)。图12S示出了缩回的其上具有物体810和811的基座805。

图13A-图13D示出了将物体-食品包装箱810从搁板870操纵到基座805的臂800的棘爪200(连同贴在上面的贴纸216)的特写。图13A示出了接近物体810的棘爪200。图13B示出了与物体810贴合的棘爪200。图13C示出了放置在基座805上的物体810。图13D示出了从物体810缩回的棘爪200，其中贴纸216留在物体810上。

物体接合部14(贴纸16的物体接合部14)的长度通常在40mm至300mm之间。其宽度通常在20mm至150mm之间。其厚度通常在10mm至100mm之间。

凸耳12的长度通常在20mm至50mm之间。其宽度通常在20mm至50mm之间。其厚度通常在0.5mm至2mm之间。孔12a的直径通常在3mm至20mm之间。

钩17的长度通常在50mm至100mm之间。钩臂17a的厚度/直径通常在2mm至5mm之间。弯曲部分17b的曲线直径通常在10mm至30mm之间。

弧11的长度通常在100mm至300mm之间。其宽度通常在20mm至50mm之间。其厚度通常在0.5mm至2mm之间。

抓手棘爪100的长度通常在30mm至50mm之间。其宽度通常在50mm至80mm之间。其厚度通常在15mm至40mm之间。

内部通道120的直径/厚度通常在2mm至5mm之间。由圆形部分117c形成的圆的直径通常在10mm至30mm之间。狭缝118的厚度通常在0.6mm至3mm之间。

旋转元件119的直径通常在5mm至15mm之间。其厚度通常在2mm至5mm之间。

抓手棘爪200的总长度通常在80mm至180mm之间。其宽度通常在60mm至100mm之间。其厚度通常在30mm至70mm之间。

可倾斜侧臂230的大体长度通常在60mm至150mm之间。其宽度通常在40mm至100mm之间。其厚度通常在2mm至5mm之间。

贴纸元件216的大体长度通常在60mm至100mm之间。其宽度通常在30mm至70mm之间。其高度通常在10mm至30mm之间。其厚度通常在1mm至3mm之间。凹口212n的长度通常在0.4mm至3mm之间。

抓手棘爪400的总长度通常在150mm至400mm之间。其总宽度通常在70mm至160mm之间。其总厚度通常在40mm至80mm之间。

贴纸卷轴416的半径通常在50mm至150mm之间。其厚度通常在30mm至60mm之间。

方形的贴纸带分配器415的长度和宽度通常在70mm至120mm之间。其厚度通常在30mm至60mm之间。中央凸出元件421的长度通常在30mm至90mm之间。其宽度通常在20mm至50mm之间。其厚度通常在3mm至20mm之间。突出钩417的高度通常在1mm至4mm之间。

刀片422的长度通常在40mm至70mm之间。其厚度通常在1mm至3mm之间。狭缝425的厚度通常在2mm至5mm之间。

抓手棘爪500的远侧开口的开口直径通常在15mm至50mm之间。

贴纸20的直径通常在18mm至65mm之间。其厚度通常在0.5mm至3mm之间。

物体粘性接合构件620的长度通常在50mm至90mm之间。其宽度/厚度/直径通常在15mm至40mm之间。

臂640的长度通常在180mm至240mm之间。其宽度通常在10mm至25mm之间。其厚度通常在10mm至25mm之间。

涂胶机650可以具有长方体的形状，通常长度在50mm至110mm之间，宽度在40mm至100mm之间，厚度在30mm至60mm之间。

贴纸和凸耳(例如贴纸元件16)优选包括选自以下材料的材料：

·塑料，例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯、高密度聚乙烯、聚氯乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、苯乙烯、聚丙交酯、丙烯酸、丙烯腈丁二烯、苯乙烯、玻璃纤维、尼龙；

·带有金属线的薄金属片或聚合物(用于磁性、机械和导电性能)；

·聚合物(其也能够掺入碳纤维以增强其机械、磁性和导电性能)；

·织物(例如，用于贴纸基材，包括碳纤维织物)；

·纸；和

·木制品。

此处参考直接粘合实施例详述的粘合材料也可以用于贴纸的粘合材料。例如，贴纸的粘合材料可以是3M的VHB^TM。

钩17和117优选包括选自以下的材料：不锈钢合金、铝合金。

弧11优选包括选自以下的材料：纺织品、塑料和金属线。

刚性基部110b优选包括选自以下的材料：塑料(例如，ABS、PLA)、铝合金、黄铜和不锈钢合金。

柔性部110a优选包括选自以下的材料：多孔塑料(例如，聚氨酯泡沫)和有机多孔材料(例如，海绵)。

旋转元件119优选包括选自以下的材料：塑料(例如，ABS、PLA)、铝合金、黄铜和不锈钢合金。

主体部分210、臂230、头部250和连杆260优选包括选自以下的材料：塑料(例如，ABS、PLA)、不锈钢合金和铝合金。

主体部分410、贴纸卷轴416、贴纸带分配器415、中央凸出元件421和突出钩417优选包括选自以下的材料：塑料(例如，ABS、PLA)、不锈钢合金和铝合金。

卷轴416上的胶带416t优选包括例如塑料等材料，其层叠有压敏粘合剂。

刀片422优选包括选自以下的材料：不锈钢合金和普通碳钢。

物体粘性接合构件620、臂640和涂胶机650优选包括选自以下的材料：铝合金、钢合金和塑料(例如，ABS、PLA)。

如本文说明的贴纸元件(可能包括连杆)(例如，16、116、216，图2E中描述的贴纸元件)形成本发明的另一个方面。

如本文说明的所有抓手棘爪电机(和抓手棘爪泵)都连接到电源(例如，电池、抓手系统所连接的电源)。电机和泵还连接到处理器(例如，CPU)，电机和泵从处理器中接收操作命令。通常，激活整个抓握系统(例如，包括抓手系统操纵臂)的处理器和给整个抓手系统(例如，包括抓手系统操纵臂)提供动力的电源也激活电机并给电机提供动力。

根据本发明的实施例，条形码可以印刷或雕刻在本文说明的贴纸上，以提供有关贴纸类型或贴纸所粘附的物品的信息，即用于识别贴上贴纸的物品。类似地，RFID标签能够粘附在贴纸上，或者直接集成在贴纸上，以进行识别。在美学上，能够在贴纸上印刷图像和/或文字，例如公司徽标、产品信息，或者甚至是简单的短语，例如“由机器人包装”。

实际上，这些材料和上述粘合剂的任何组合都能够产生可行的贴纸。

其他实施例可以涉及用于抓握物体的半刚性贴纸，使得贴纸的几何形状用于与设计成利用贴纸几何形状的抓握装置连接。

本发明适用于各种物体操纵(例如，提起、拉动和推动)、工具操作、分箱和打包操作、仓库订单的物流分拣和再分配、邮件包裹分拣和打包、航空航天操作、零重力物体检索和空间操纵、生物组织操纵和医疗程序、农业和工业装配线。

本发明的粘合剂抓握系统可以使用如下程序，该程序根据预先编写的算法来观察物体并确定要粘附的最佳点，例如该算法与物体上期望的抓握点、物体重量、形状、表面特性等有关。

本发明涉及粘合剂操纵的方法。本发明的方法包括：对要被操纵的物体施加粘性产品(贴纸元件、粘性材料)、将操纵构件固定/附接到粘性产品上并将物体操纵到所需位置。操纵由连接到抓手系统的臂的抓手棘爪来执行。本发明的方法(及其所有实施例)也在本文中结合抓手棘爪装置/系统说明进行了部分说明。

通过操纵构件对贴纸元件(或粘性材料)施加力，导致扳手经由粘合触点(例如，贴纸元件或粘性材料)施加到物体上，从而操纵物体。

本发明涉及一种抓握和移动物体的方法，其包括：

将贴纸元件固定到抓手棘爪上；

操纵所述抓手棘爪，使得所述贴纸元件与要移动的物体贴合，从而将所述贴纸元件粘附到所述物体上；

操纵所述贴纸元件，从而将所述物体操纵到所需位置；

从所述抓手棘爪释放所述贴纸元件，从而释放所述物体。

根据本发明方法的一个实施例，将贴纸元件固定到抓手棘爪上包括将钩(例如，钩17、117)插入到凸耳的孔(例如，12a、112a)中，所述凸耳从所述贴纸元件的物体接合部向近侧延伸；和

释放所述贴纸元件包括从所述孔移除钩。

优选地，钩是包括有间隙(例如，121)的圆形部分的可旋转钩(例如，117)；

其中，固定和释放贴纸元件包括使所述可旋转钩旋转。固定包括将钩插入孔中，释放包括从孔中移除钩，例如在孔位置具有间隙(例如，121)。

根据本发明方法的一个实施例，将贴纸元件固定到抓手棘爪上包括将两个钩(例如，钩217、317)朝向彼此移动并且将它们插入到贴纸元件(例如，216)的向近侧突出的连接桥部分的相应侧凹口(例如，212n)中，该凹口连接具有远侧粘性面的两个贴纸物体接合部；并且

其中，释放所述贴纸元件包括将所述两个钩远离彼此移动。

根据本发明方法的一个实施例，将贴纸元件固定到抓手棘爪上包括：

A)从贴纸卷轴(例如，416)拉伸贴纸胶带(例如，416t)并将多个突出钩元件(例如，417)推入拉伸胶带的给定部分(例如，图7中的位置420b)中；

B)将所述给定部分移动到抓手棘爪上的远侧位置(例如，图7中的位置420c)；并且

其中，释放所述贴纸元件包括从所述贴纸胶带切割(例如，通过刀片422)所述给定部分(例如，现在在图7中的位置420c)。结合相关的抓手棘爪装置说明来说明该实施例的其他方面。

根据本发明方法的一个实施例，将贴纸元件固定到抓手棘爪上包括：

将抓手棘爪贴合到贴纸元件(例如，贴纸20)的物体接合部的近侧面；

从所述抓手棘爪(例如，棘爪500的远侧开口，连接到内部负压系统)向所述物体接合部的所述近侧面施加负压；并且

其中，释放所述贴纸元件包括终止所述负压。

根据本发明方法的一个实施例，将贴纸元件固定到抓手棘爪上包括：

将抓手棘爪贴合到贴纸元件的物体接合部的近侧面，其中，所述近侧面包括被磁化的部分(例如，附接到近侧面的金属/磁铁，近侧面是金属/磁性材料或包括金属/磁性材料)；

从所述抓手棘爪(例如，从连接到磁性应用系统的远侧电磁元件)向所述物体接合部的所述近侧面施加磁力；并且

其中，释放所述贴纸元件包括终止所述磁力。

本发明涉及一种用于抓握和移动一个或多个物体的方法，该方法包括：

将连接两个或更多个贴纸元件的连杆(连杆11)固定到抓手棘爪：

操纵所述连杆，使得所述两个或更多个贴纸元件与一个或多个要被移动的物体贴合，从而将所述两个或更多个贴纸元件粘附到所述一个或多个物体上；

操纵所述连杆，从而将所述一个或多个物体操纵到所需位置；

从所述抓手棘爪释放所述连杆，从而从所述抓手棘爪释放所述两个或更多个贴纸元件以及所述一个或多个物体。两个或更多个贴纸元件可以都粘附到一个物体的不同位置，或者可替代地，两个或更多个贴纸元件中的每一个可以粘附到不同的对应物体上。当然，两个或更多个贴纸元件的第一组可以粘附到第一物体上，两个或更多个贴纸元件的第二组可以粘附到第二物体上。

本发明涉及一种用于抓握和移动物体的方法，该方法包括：

在物体上注入粘性材料；

将棘爪抓手粘性接合构件(例如，620)与注入的粘性材料接合；

通过使粘性材料固化而将粘性接合构件固定到物体上；

将所述物体操纵到所需位置；

通过以下任一方法从所述抓手棘爪释放所述物体：a)从抓手棘爪上去除粘合剂；或b)从抓手棘爪上切下粘合剂。

本发明涉及一种用于将贴纸元件应用于物体(例如，贴纸分配器构件)的方法，该方法包括：

将贴纸元件固定到抓手棘爪上；

操纵所述抓手棘爪(用作涂胶机)，使得所述贴纸元件贴合物体，从而将所述贴纸元件粘附到所述物体上；

从所述抓手棘爪释放所述贴纸元件。该方法可以包括通过抓手棘爪执行的将贴纸固定、操纵和粘附到物体上(根据本文详细说明的所有实施例)。

优选地，将贴纸元件粘附到物体上是通过从抓手棘爪经由贴纸元件向物体施加力来执行的。

优选地，棘爪抓手包括远侧柔性部(例如，10a、110a)；

其中，将贴纸元件固定到抓手棘爪包括将所述贴纸元件附接到远侧柔性部；并且

其中，当从抓手棘爪向物体施加力时，远侧柔性部与物体的形状相吻合(例如，如图1B所示)。

本发明的贴纸分配器机构可以包括用于涂胶机的“弹匣”型补充装置，使得根据要求将新的贴纸机械地传送到涂胶机；或者用于涂胶机的“弹匣”型补充装置，使得在释放之前的贴纸时，新的贴纸自动地传送到涂胶机(类似于抽纸盒)。

可替代地，可以从预定地点(例如，层叠体216s)收集贴纸。贴纸的收集可以通过从一叠贴纸或一排贴纸中取走贴纸来进行。

其他实施例可以包括通过使用刚性操纵器和涂胶机，例如抓住从贴纸元件物体接合部(例如，贴纸元件16、116、21、22、24、26)向近侧延伸的贴纸元件凸耳的抓手系统抓握臂，来应用贴纸元件和操纵贴纸元件。连杆(例如，连杆11、连杆单元16”、连杆单元27)也可以由刚性操纵器和涂胶机抓住。在操纵完成之后，操纵构件通过物理释放凸耳或连杆来释放物体。

用于施加(以及可能用于操纵)的贴纸元件的准备可以是机械的，即朝向涂胶机操纵贴纸。

贴纸或多个贴纸可以通过涂胶机或多个涂胶机在选定点处粘附到物体。涂胶机可以使物体的表面准备好，然后在施加贴纸的同时向物体施加一些“推”力。

如果操纵与粘合剂应用同时进行，则是有利的。这节省了将抓手朝向所施加的粘性物品(例如，贴纸或贴纸连杆)操纵并建立固定抓握的时间。

虽然已经通过示例的方式说明了本发明的一些实施例，但是很明显，在不偏离本发明的主旨或权利要求的范围的情况下，本发明能够通过许多修改、变化和调整并且使用在本领域技术人员的范围内的许多等效物或替代解决方案来付诸实践。

Claims (46)

1.一种机器人的抓手，其能够连接到机器人的臂并且被构造成为所述机器人提供将物体抓住、提升并从一个位置移动到另一个位置的能力，

其中所述抓手被构造成通过以下之一来粘性地抓住所述物体：

a.利用可连接到所述抓手并且可粘性地附接到所述物体的贴纸元件，其中所述抓手被构造成在将所述物体移动到所述另一个位置之后，在所述贴纸元件仍然附接到被抓住的所述物体的同时电动地释放所述贴纸元件；

b.利用提供可粘性地附接到所述物体的贴纸的位于所述抓手内的贴纸卷轴；或者

c.将粘性材料倒在所述物体上，从而使所述抓手能够通过所述粘性材料粘性地附接到所述物体。

2.根据权利要求1所述的机器人的抓手，包括：

可连接到所述机器人的臂的主体部分；

固定单元，其连接到所述主体部分并且包括一个或多个固定元件；

其中，所述固定单元被构造为将所述一个或多个固定元件移动到第一位置，使得所述一个或多个固定元件被构造为将所述贴纸元件固定到所述机器人的臂；并且其中，所述固定单元被构造为将所述一个或多个固定元件移动到第二位置，使得从所述抓手释放所述贴纸元件。

3.根据权利要求2所述的机器人的抓手，其中，所述主体部分包括在与所述机器人的臂的连接点的近侧的刚性基部和在与所述机器人的臂的所述连接点的远侧的柔性部。

4.根据权利要求2所述的机器人的抓手，其中，所述固定元件是包括具有间隙的圆形部分的可旋转钩；

其中，所述主体部分包括狭缝，所述狭缝被构造为接收所述贴纸元件的凸耳，所述凸耳包括孔；并且

其中，所述可旋转钩被构造为在所述第一位置插入到所述孔内。

5.根据权利要求4所述的机器人的抓手，其中，所述固定单元包括旋转元件；并且

其中，所述可旋转钩固定到所述旋转元件并可随所述旋转元件旋转。

6.根据权利要求4所述的机器人的抓手，其中，所述主体部分包括内部通道；并且

其中，所述可旋转钩插入到所述内部通道内并可在所述内部通道内旋转。

7.根据权利要求2所述的机器人的抓手，其中，所述固定单元包括两个侧向倾斜臂，每个所述侧向倾斜臂的远端包括向内的钩；其中，所述固定元件是所述钩。

8.根据权利要求7所述的机器人的抓手，其中，所述两个侧向倾斜臂分别通过转动关节连接到所述主体部分。

9.根据权利要求8所述的机器人的抓手，其中，每个侧臂包括靠近连接到所述机器人的臂的头部的近侧部分和远离连接到所述机器人的臂的所述头部的远侧部分；并且

其中，所述固定单元包括具有延伸位置和收缩位置的两个线性机械致动器单元，每个所述线性机械致动器单元连接到对应的侧臂近侧部分，并被构造为将所述侧臂近侧部分侧向移动。

10.根据权利要求9所述的机器人的抓手，其中，所述线性机械致动器单元是电磁线圈。

11.根据权利要求7所述的机器人的抓手，还包括：

可连接到所述机器人的臂的头部；

从所述头部向远侧延伸的连杆，所述连杆的远侧面具有弹簧接合部；

其中，所述主体部分包括具有封闭远端和开放近端的圆柱部分，使得所述连杆经由所述开放近端插入到所述圆柱部分中；和

弹簧，所述弹簧位于所述连杆的弹簧接合部与所述封闭远端之间。

12.根据权利要求8所述的机器人的抓手，其中，每个侧臂包括靠近旋转元件的近侧部分和远离所述旋转元件的远侧部分；

其中，所述固定单元还包括用于使所述旋转元件旋转的电机；并且

其中，每个近侧部分通过相应的皮带连接到所述旋转元件，并且在其另一端连接到所述侧臂的相应的近侧部分。

13.根据权利要求12所述的机器人的抓手，其中，所述旋转元件被构造为在以下两个位置之间可旋转地移位：

a)第一位置，其中，所述皮带不将所述近侧部分朝向彼此拉动；

b)第二位置，其中，所述皮带将所述近侧部分朝向彼此拉动，从而相对于所述第一位置使所述钩彼此远离。

14.根据权利要求13所述的机器人的抓手，还包括连接到所述侧臂的所述远侧部分的一个或多个弹簧，使得当所述旋转元件处于所述第一位置时，所述一个或多个弹簧将所述远侧部分朝向彼此拉动。

15.根据权利要求1所述的机器人的抓手，其包括：

可连接到所述机器人的臂的细长的主体部分；

安装在所述主体部分的近侧部分上的所述贴纸卷轴；

具有两个侧表面和多个矩形外表面的贴纸胶带分配器，所述贴纸胶带分配器安装在所述主体部分的远侧部分上，使得所述矩形外表面可绕轴线旋转；

连接到所述主体部分的远侧部分的远侧可旋转刀片，所述远侧可旋转刀片被构造为切割从所述贴纸卷轴向远侧延伸的胶带部分；

其中，每个所述矩形外表面包括多个突出钩元件。

16.根据权利要求15所述的机器人的抓手，其中，每个所述矩形外表面包括狭缝。

17.根据权利要求16所述的机器人的抓手，其中，每个所述矩形外表面是相似的；

其中，在某一贴纸胶带分配器旋转位置，所述矩形外表面的第一矩形外表面包括：

位于所述第一矩形外表面的远侧边缘附近的所述多个突出钩元件和位于所述第一矩形外表面的近侧边缘附近的所述多个突出钩元件；

其中，所述狭缝位于所述多个突出钩元件的远侧并且与之相邻，所述多个突出钩元件是位于所述第一矩形外表面的近侧边缘附近的所述多个突出钩元件。

18.根据权利要求17所述的机器人的抓手，其中，在所述某一贴纸胶带分配器旋转位置，所述刀片被构造为旋转并插入到所述矩形外表面的第二矩形表面的对应狭缝内；

其中，所述第二矩形表面在远侧与所述第一矩形表面相邻。

19.根据权利要求15所述的机器人的抓手，其中，所述贴纸胶带缠绕在所述贴纸卷轴上。

20.根据权利要求15所述的机器人的抓手，其中，所述突出钩元件在远离其开始突出的表面的方向上逐渐变细，使得其端部是尖锐的。

21.根据权利要求15所述的机器人的抓手，其中，所述贴纸胶带分配器的侧面具有等长边的多边形形状。

22.根据权利要求21所述的机器人的抓手，其中，所述侧面具有正方形的形状。

23.根据权利要求16所述的机器人的抓手，其中，所述狭缝在与其开始延伸的表面垂直的方向上向内延伸。

24.根据权利要求15所述的机器人的抓手，其包括用于使所述贴纸胶带分配器旋转的第一电机。

25.根据权利要求15所述的机器人的抓手，其包括用于使所述刀片旋转的第二电机。

26.根据权利要求15所述的机器人的抓手，其中，所述矩形外表面分别包括中央凸出元件。

27.根据权利要求17所述的机器人的抓手，其中，位于所述远侧边缘附近的所述多个突出钩元件对齐，并且其中，位于所述近侧边缘附近的所述多个突出钩元件对齐。

28.根据权利要求1所述的机器人的抓手，其包括：

可连接到所述机器人的臂的主体部分，所述主体部分包括从其向远侧延伸的粘性接合构件；

粘性材料涂胶机，其连接到所述主体部分，并包括连接到粘性材料储存器的喷嘴；

泵，其被构造为将所述粘性材料从所述储存器输送到所述喷嘴并输送出所述喷嘴。

29.根据权利要求28所述的机器人的抓手，其中，所述粘性材料涂胶机通过臂连接到所述主体部分；

其中，所述臂通过转动关节连接到所述主体部分。

30.根据权利要求28所述的机器人的抓手，其中，所述粘性材料涂胶机通过臂连接到所述主体部分；

其中，所述臂通过转动关节连接到所述粘性材料涂胶机。

31.根据权利要求28所述的机器人的抓手，其中，所述储存器包括用于混合所述粘性材料的混合器和/或用于加热所述粘性材料的加热器。

32.一种机器人系统，其包括：

a.根据权利要求4-6中任一项所述的机器人的抓手；

b.所述贴纸元件或多个贴纸元件，每个所述贴纸元件包括：

物体接合部，其包括远侧粘性面；

凸耳，其从所述物体接合部的近侧面向近侧延伸，所述凸耳包括孔；

其中，所述固定单元被构造为将所述可旋转钩移动到第一位置，使得所述可旋转钩插入到所述孔中，从而将所述贴纸元件固定到所述抓手；并且其中，所述固定单元被构造为将所述可旋转钩移动到第二位置，使得从所述孔内移除所述钩，从而从所述抓手释放所述贴纸元件。

33.一种机器人系统，其包括：

a.根据权利要求7-14中任一项所述的抓手；

b.一个或多个所述贴纸元件，每个所述贴纸元件包括：

两个侧向物体接合部，每个所述侧向物体接合部包括远侧粘性面；

向近侧突出的连接桥部分；

其中，所述桥部分的每一侧附接到所述物体接合部的对应内侧；

其中，所述桥部分包括向内凸出的两个侧向凹口；

其中，所述固定单元被构造为将所述钩移动到第一位置，使得所述钩插入到所述凹口内，从而将所述贴纸元件固定到所述抓手上；并且

其中，所述固定单元被构造为将所述钩移动到第二位置，使得从所述凹口内移除所述钩，从而从所述抓手释放所述贴纸元件。

34.根据权利要求33所述的机器人系统，其中，所述桥部分呈所述主体部分的远端部分的形状。

35.一种机器人操纵系统，其包括用于操纵物体的机器人的臂，其中，所述机器人的臂附接到根据权利要求2-31中任一项所述的机器人的抓手。

36.根据权利要求35所述的机器人操纵系统，其中，所述机器人的臂包括：

两个或更多个相邻的节段；

一个或多个转动关节；

其中，每两个相邻的所述节段由所述一个或多个转动关节的对应转动关节连接；

至少一个电机，其被构造为径向地移动所述一个或多个转动关节；和

控制单元。

37.一种用于抓住、提升和移动物体的机器人方法，所述方法包括：

提供抓手，所述抓手被构造成在其两侧中的第一侧连接到机器人的臂，并且将所述物体直接地或者间接地粘性地附接到其两侧中的与所述第一侧相对的第二侧；以及

通过以下之一来粘性地抓住所述物体：

a.利用可连接到所述抓手并且可粘性地附接到所述物体的贴纸元件，其中所述抓手被构造成在将所述物体移动到所述另一个位置之后，在所述贴纸元件仍然附接到被抓住的所述物体的同时电动地释放所述贴纸元件；

b.利用提供可粘性地附接到所述物体的贴纸的位于所述抓手内的贴纸卷轴；或者

c.将粘性材料倒在所述物体上，从而使所述抓手能够通过所述粘性材料粘性地附接到所述物体；

以及

利用所述机器人提升附接到所述抓手的所述物体、将其操纵到另一个位置并且释放所述物体。

38.根据权利要求37所述的方法，包括：

将贴纸元件固定到抓手上；

操纵所述抓手，使得所述贴纸元件与要提升和移动的物体贴合，从而将所述贴纸元件粘附到所述物体上；

操纵所述贴纸元件，从而将所述物体操纵到所需位置；

从所述抓手释放所述贴纸元件，从而释放所述物体。

39.根据权利要求38所述的方法，其中，将所述贴纸元件固定到所述抓手上包括将钩插入到从所述贴纸元件的物体接合部向近侧延伸的凸耳的孔中；并且释放所述贴纸元件包括从所述孔移除所述钩。

40.根据权利要求39所述的方法，其中，所述钩是包括有间隙的圆形部分的可旋转钩；

其中，固定和释放所述贴纸元件包括使所述可旋转钩旋转。

41.根据权利要求38所述的方法，其中，将所述贴纸元件固定到所述抓手上包括将两个钩朝向彼此移动并且插入到所述贴纸元件的向近侧突出的连接桥部分的相应侧凹口中，所述凹口连接具有远侧粘性面的两个贴纸物体接合部；并且

其中，释放所述贴纸元件包括将所述两个钩远离彼此移动。

42.根据权利要求38所述的方法，其中，将所述贴纸元件固定到所述抓手上包括：

A)从所述贴纸卷轴拉伸贴纸胶带并将多个突出钩元件推入拉伸的所述贴纸胶带的给定部分中；

B)将所述给定部分移动到所述抓手上的远侧位置；

其中，释放所述贴纸元件包括从所述贴纸胶带切割所述给定部分。

43.根据权利要求38所述的方法，其中，将所述贴纸元件固定到所述抓手上包括：

将所述抓手贴合到所述贴纸元件的物体接合部的近侧面；

从所述抓手向所述物体接合部的所述近侧面施加负压；并且

其中，释放所述贴纸元件包括终止所述负压。

44.根据权利要求38所述的方法，其中，将所述贴纸元件固定到所述抓手上包括：

将所述抓手贴合到所述贴纸元件的物体接合部的近侧面，其中，所述近侧面包括被磁化的部分；

从所述抓手向所述物体接合部的所述近侧面施加磁力；并且

其中，释放所述贴纸元件包括终止所述磁力。

45.根据权利要求37所述的方法，用于通过分别利用通过连杆连接的两个以上贴纸元件来同时抓住、提升和移动两个以上物体。

46.根据权利要求37所述的方法，所述方法包括：

在物体上注入粘性材料；

将抓手粘性接合构件与注入的粘性材料接合；

通过使所述粘性材料固化而将所述粘性接合构件固定到所述物体上；

提升所述物体并且将所述物体操纵到所需位置；

通过以下任一方法从所述抓手释放所述物体：a)从所述抓手上去除所述粘性材料；b)从所述抓手上切下所述粘性材料；c)从所述抓手粘性接合构件向所述粘性材料施加正气压。