CN115443363A - 块传送装置及用于与其一起使用的改进的夹紧组件 - Google Patents

块传送装置及用于与其一起使用的改进的夹紧组件 Download PDF

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CN115443363A CN202180030667.4A CN202180030667A CN115443363A CN 115443363 A CN115443363 A CN 115443363A CN 202180030667 A CN202180030667 A CN 202180030667A CN 115443363 A CN115443363 A CN 115443363A
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clamping
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塞缪尔·托马斯·皮克林
大卫·詹姆斯·纽科姆
鲁道夫·汉斯·奥里
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Abstract

一种用于在块递送系统的上游夹具和下游夹具之间传送块的块传送装置。该装置包括：框架，其枢转地安装到支撑件；夹紧组件，其安装到框架并可相对于框架线性延伸，并包括用于夹紧块的相对侧面的一对夹持器卡爪。该装置在夹持器卡爪中的大致位置接纳块；旋转到掉落位置并释放块，从而允许块自校正基准到正交的第一基准表面和第二基准表面上。该装置在块掉落之后通过向块的相对侧面施加夹紧力来重新夹紧块，以将块对准第三基准表面，从而使块相对于夹紧组件的位置校正基准；以及呈现在校正基准的位置夹紧的块，以用于传送到下游夹具。

Description

块传送装置及用于与其一起使用的改进的夹紧组件
优先权文件
本申请要求于2020年4月22日提交的题为“BLOCK TRANSFER APPARATUS ANDIMPROVED CLAMPING ASSEMBLY FOR USE THEREWITH(块传送装置及用于与其一起使用的改进的夹紧组件)”的澳大利亚临时申请第2020901272号的优先权，该澳大利亚临时申请的内容据此通过引用以其整体并入。
发明背景
本发明涉及一种块传送装置及用于与其一起使用的改进的夹紧组件。在一个特定的示例中，块传送装置和夹紧组件适合于由机器人块铺砌机(robotic block layingmachine)使用。
现有技术描述
在本说明书中，对任何在先公开(或者从其中衍生出的信息)或者对任何已知事物的参考，不是且不应当被认为是对在先公开(或者从其中衍生出的信息)或者已知事物形成本说明书涉及的努力的领域中的公知常识的一部分的认可或承认或任何形式的暗示。
自主和半自主的工业机器人装备越来越多地应用于诸如建造工地、建筑工地、采矿工地和工业工地的外部工作环境中。例如，WO 2007/076581描述了一种用于由多个砖块来建造建筑物的自动砖块铺砌系统，该自动砖块铺砌系统包括设置有砖块铺砌和粘合剂施加的头的机器人、测量系统以及向机器人提供控制数据以在预定位置铺砌砖块的控制器。测量系统实时测量头的位置，并且为控制器产生位置数据。控制器基于位置数据与预先确定或预先编程的头位置之间的比较来产生控制数据，以在建造期间在针对建筑物的预定位置处铺砌砖块。控制器可以控制机器人以逐层的方式来建造建筑物，其中砖块按顺序地铺砌在它们各自的预定位置，并且其中首先要对整个建筑物铺砌一整层砖块，随后再铺砌下一层的砖块。
在申请人开发的机器人建造机器人的一个示例中，提供了安装在卡车上的伸缩式铰接吊杆，以及沿着吊杆将砖块运送到被称为铺砌头的末端执行器的输送系统，铺砌头将砖块铺砌在预定位置。当砖块通过吊杆到达铺砌头时，砖块被夹紧，同时涂覆粘合剂，并且然后它被旋转180度，并呈现被机器人臂拾取，机器人臂将砖块放置在期望的位置，优选地以亚毫米的精度。当砖块铺砌时，假定砖块相对于机器人臂保持特定的姿势。为了让机器人臂将砖块放置在期望的位置，它必须在正确的位置从夹具拾取砖块。
一个问题是，砖块相对于夹具在铺砌头中的精确位置并不能准确得知。该位置可能稍微远离机器人臂的理想拾取位置平移或旋转。基于相机的视觉系统可用于确定砖块在空间中的精确的6个自由度(DOF)的位置。然而，这是一项具有挑战性的任务，因为在铺砌头处放置相机和传感器(而不影响所需功能)存在空间约束，并且必须快速执行处理(例如，少于2秒)，以确保快速砌砖。此外，由于机器人需要在各种不同的室外条件(这包括0-50℃范围的温度、雨、灰尘、风以及全日光、黄昏和黑夜照明条件)下运行，这项任务变得更加困难。这对视觉系统提出了重要的要求，以确定砖块的位置，从而实现砖块的精确放置。
因此，需要开发一种用于夹紧砖块或块的改进系统，使得砖块或块相对于夹具的位置是已知的，而不需要基于视觉的处理技术，或者至少提供现有系统的有用替代方案。
本发明的概述
在一个广义形式中，本发明的一个方面寻求提供一种用于在块递送系统的上游夹具和块递送系统的下游夹具之间传送块的块传送装置，该块传送装置包括：
a)枢转地安装到支撑件的框架；以及
b)安装到框架并可相对于框架线性延伸的夹紧组件，夹紧组件包括一对夹持器卡爪，以用于夹紧块的相对侧面；
其中，块传送装置被配置为：
i)从上游夹具接收块，其中块最初被夹紧在夹持器卡爪中的大致位置；
ii)旋转到掉落位置，由此夹持器卡爪释放块并允许块自校正基准(self-datum)到正交的第一基准表面和第二基准表面上，从而将块的端面和顶面或底面对准在相应的正交的第一平面和第二平面中；
iii)在块掉落之后通过向块的相对侧面施加夹紧力来重新夹紧块，以便将块对准第三基准表面，该第三基准表面限定与第一平面和第二平面都正交的第三平面，从而使块相对于夹紧组件的位置校正基准(datum)；以及
iv)呈现夹紧在校正基准的位置(datumed position)的块以用于传送至下游夹具。
在一个实施例中，对准块的端部的第一基准表面作为夹紧组件的一部分设置在以下位置之一处：
a)夹持器卡爪的远侧端部，
b)夹持器卡爪的靠近卡爪或卡爪支撑结构的近侧端部。
在一个实施例中，对准块的顶表面或底表面的第二基准表面是以下中的至少一项：
a)作为夹紧组件的一部分沿夹持器卡爪的上部纵向延伸边缘设置；以及，
b)作为框架的一部分以纵向延伸的杆或板的形式提供，该杆或板安装到平行于夹持器卡爪的支撑件。
在一个实施例中，第三基准表面由两个夹持器卡爪中的第一个夹持器卡爪提供。
在一个实施例中，第一夹持器卡爪具有一对间隔开的第一夹持器垫，该第一夹持器垫刚性地附接到卡爪的内表面。
在一个实施例中，第一夹持器垫沿第一夹持器卡爪纵向延伸。
在一个实施例中，两个夹持器卡爪中的第二夹持器卡爪包括多个第二夹持器垫，该第二夹持器垫附接到沿卡爪的长度间隔开的柔性指状构件，该柔性指状构件允许垫横向弯曲并补偿块的侧面沿其长度的平坦度的变化。
在一个实施例中，第二夹持器卡爪的至少一行第二夹持器垫大致位于一对间隔开的第一夹持器垫之间的中间，使得当夹紧力被施加到块时，块被推动成与第三基准表面成平面对准。
在一个实施例中，夹持器卡爪被配置为容纳不同长度的块。
在一个实施例中，夹持器卡爪被配置为以下中的一项：
a)在沿夹持器卡爪的长度的不同预定位置处夹紧不同长度的块；以及，
b)在沿夹持器卡爪的长度的同一位置处夹紧不同长度的块。
在一个实施例中，掉落位置与夹紧组件被旋转到以下相对于地面的以下中的至少一项中的角度相一致：
a)在30度至60度之间；
b)在35度至55度之间；
c)在40度至50度之间；以及，
d)大约45度。
在一个实施例中，支撑件包括用于沿着其传送块的吊杆的远侧端部。
在一个实施例中，上游夹具形成用于沿着吊杆递送块的穿梭装置(shuttle)的一部分。
在一个实施例中，下游夹具是机器人块放置臂的末端执行器，该机器人块放置臂被编程为在建筑结构的建造期间放置块。
在一个实施例中，块传送装置包括用于确定夹紧组件和由上游夹具保持的块之间的接近度的距离范围传感器。
在另一广义形式中，本发明的一个方面寻求提供一种用于在建筑结构的建造期间递送用于放置的块的块递送系统，该块递送系统包括：
a)用于沿其传送块的吊杆；
b)上游夹具，其形成沿吊杆递送块的穿梭装置的一部分；
c)下游夹具，其与机器人块放置臂的末端执行器相关联，机器人块放置臂被编程为在建筑结构的建造期间放置块；以及，
d)块传送装置，其用于在上游夹具和下游夹具之间传送块，该块传送装置包括：
i)枢转地安装到吊杆的远侧端部的框架；以及
ii)安装到框架并可相对于框架线性延伸的夹紧组件，夹紧组件包括一对夹持器卡爪，以用于夹紧块的相对侧面；
其中，块传送装置被配置为：
(1)从上游夹具接收块，其中块最初被夹紧在夹持器卡爪中的大致位置；
(2)旋转到掉落位置，由此夹持器卡爪释放块并允许块自校正基准到正交的第一基准表面和第二基准表面上，从而将块的端面和顶面或底面对准在相应的正交的第一平面和第二平面中；
(3)在块掉落之后通过向块的相对侧面施加夹紧力来重新夹紧块，以便将块对准第三基准表面，该第三基准表面限定与第一平面和第二平面都正交的第三平面，从而使块相对于夹紧组件的位置校正基准；以及
(4)呈现夹紧在校正基准的位置的块以用于传送至下游夹具。
在另一个广义形式中，本发明的一个方面寻求提供一种用于夹紧块的夹紧组件，该夹紧组件包括一对夹持器卡爪，该对夹持器卡爪包括在正交的第一平面和第二平面中的基准表面，以相对于其定位块，夹紧组件配置为将块的端面和顶面或底面定位在正交的第一平面和第二平面中，并且然后将夹紧力施加到块的相对侧面，以便将块定位在与第一平面和第二平面都正交的第三平面中，从而使块相对于夹紧组件的位置校正基准。
在一个实施例中，基准表面形成块位于其中的V形楔状物(V-shaped wedge)。
在一个实施例中，每个夹持器卡爪包括至少一个第一基准表面，该第一基准表面至少部分地在夹持器卡爪的顶表面和底表面之间并朝向相对的夹持器卡爪延伸，以用于定位块的端部。
在一个实施例中，至少一个第一基准表面由以下之一提供：
a)与每个夹持器卡爪成一体的表面；以及，
b)安装到与每个夹持器卡爪成一体的表面的板元件。
在一个实施例中，每个夹持器卡爪包括至少一个第二基准表面，该第二基准表面平行于夹持器卡爪的顶表面或底表面，并朝向相对的夹持器卡爪突出，以用于定位块的顶表面或底表面。
在一个实施例中，至少一个第二基准表面由以下其中之一提供：
a)每个夹持器卡爪的顶表面或底表面；以及，
b)安装到每个夹持器卡爪的顶表面或底表面的板元件。
在一个实施例中，至少一个第二基准表面是不连续的。
在一个实施例中，夹持器卡爪被配置为容纳不同长度的块。
在一个实施例中，夹持器卡爪被配置为在沿着夹持器卡爪的长度的不同预定位置处夹持不同长度的块。
在一个实施例中，每个夹持器卡爪包括沿其纵向方向间隔开的多个第一基准表面。
在一个实施例中，多个间隔开的第一基准表面相对于每个夹持器卡爪进一步横向地台阶式隔开，以便在每个夹持器卡爪的纵向方向上不重叠。
在一个实施例中，不同长度的块的端部分别位于每个夹持器卡爪的多个第一基准表面中的一个上。
在一个实施例中，一对夹持器卡爪中的第一夹持器卡爪具有多个第一夹持器垫，该第一夹持器垫布置成限定第三平面，以用于在夹紧时定位块的侧面。
在一个实施例中，一对夹持器卡爪中的第二夹持器卡爪具有在其纵向方向上共线布置的多个第二夹持器垫，使得当夹紧力施加到块时，多个第二夹持器垫用于推动块，使块与由多个第一夹持器垫限定的第三平面成平面对准。
在一个实施例中，多个第一夹持器垫包括一对间隔开的第一夹持器垫行，第一夹持器垫行在第一夹持器卡爪的纵向方向上延伸，并且其中，第二夹持器垫在间隔开的第一夹持器垫行之间的大约中间位于第二夹持器卡爪上。
在一个实施例中，第一夹持器垫和第二夹持器垫布置在每个夹持器卡爪的台阶表面上，使得由组件夹紧的每个不同长度的块由不同的多个第一夹持器垫和第二夹持器垫接触。
在一个实施例中，当施加夹紧力时，由组件夹紧的任何块将与至少四个第一夹持器垫和至少两个第二夹持器垫接触。
在一个实施例中，允许块在重力作用下掉落到楔状物中，以定位到限定正交的第一平面和第二平面的基准表面上。
在一个实施例中，夹紧组件是可枢转的，并且当夹持器卡爪已经枢转到相对于地面的以下中的至少一项中的角度时掉落：
a)在30度至60度之间；
b)在35度至55度之间；
c)在40度至50度之间；以及，
d)大约45度。
在一个实施例中，块：
a)最初被夹紧在夹持器卡爪中的大致位置；
b)旋转到掉落位置，由此夹持器卡爪释放块并允许块掉落到楔状物中；以及，
c)当块位于楔状物中时重新夹紧，使得块位于校正基准的位置。
在一个广义形式中，本发明的一个方面寻求提供一种用于在块递送系统的上游夹具和块递送系统的下游夹具之间传送块的块传送装置，该块传送装置包括：
a)枢转地安装到支撑件的框架；以及
b)安装到框架并可相对于框架线性延伸的夹紧组件，夹紧组件包括一对夹持器卡爪，该对夹持器卡爪包括在正交的第一平面和第二平面中的基准表面，以相对于其定位块，其中夹紧组件配置为至少：
i)从上游夹具接收块，其中块最初被夹紧在夹持器卡爪中的大致位置；
ii)旋转到掉落位置，由此夹持器卡爪释放块并允许块掉落到由基准表面形成的V形楔状物中，从而将块的端面和顶面或底面定位在正交的第一平面和第二平面中；
iii)在块掉落之后通过向块的相对侧面施加夹紧力来重新夹紧块，以便在与第一平面和第二平面都正交的第三平面中定位块，从而使块相对于夹紧组件的位置校正基准。
iv)呈现夹紧在校正基准的位置的块以用于传送至下游夹具。
在一个实施例中，支撑件包括用于沿着其传送块的吊杆的远侧端部。
在一个实施例中，上游夹具形成用于沿着吊杆递送块的穿梭装置的一部分。
在一个实施例中，下游夹具是机器人块放置臂的末端执行器，该机器人块放置臂被编程为在建筑结构的建造期间放置块。
在一个实施例中，块传送装置包括用于确定夹紧组件和由上游夹具保持的块之间的接近度的距离范围传感器。
在又一广义形式中，本发明的一个方面寻求提供一种用于在建筑结构的建造期间递送用于放置的块的块递送系统，该块递送系统包括：
a)用于沿其传送块的吊杆；
b)上游夹具，其形成沿着吊杆递送块的穿梭装置的一部分；
c)下游夹具，其与机器人块放置臂的末端执行器相关联，机器人块放置臂被编程为在建筑结构的建造期间放置块；以及，
d)块传送装置，其用于在上游夹具和下游夹具之间传送块，该块传送装置包括：
i)枢转地安装到吊杆的远侧端部的框架；以及
ii)安装到框架并可相对于框架线性延伸的夹紧组件，夹紧组件包括一对夹持器卡爪，该对夹持器卡爪包括在正交的第一平面和第二平面中的基准表面，以相对于其定位块，其中夹紧组件配置为至少：
(1)从上游夹具接收块，其中块最初被夹紧在夹持器卡爪中的大致位置；
(2)旋转到掉落位置，由此夹持器卡爪释放块并允许块掉落到由基准表面形成的V形楔状物中，从而将块的端面和顶面或底面定位在正交的第一平面和第二平面中；
(3)在块掉落之后通过向块的相对侧面施加夹紧力来重新夹紧块，以便在与第一平面和第二平面都正交的第三平面中定位块，从而使块相对于夹紧组件的位置校正基准；以及
(4)呈现夹紧在校正基准的位置的块以用于传送至下游夹具。
应当理解，本发明的主要形式及其相应的特征可以结合地使用和/或独立地使用，并且对单独的主要形式的提及并不意图是限制性的。
附图简述
现在将参考附图来描述本发明的各种示例和实施例，在附图中：
图1A是夹紧组件的示例的透视图；
图1B是图1A的夹紧组件的另外的透视图；
图1C是图1A的夹紧组件的侧视图；
图1D是图1A的夹紧组件的俯视图；
图2是包含图1A至图1D的夹紧组件的块传送装置的透视图；
图3A是示出为在使用中夹紧第一块类型的夹紧组件的示意性仰视图；
图3B是图3A的夹紧组件的示意性俯视图；
图3C是通过图3A的截面A-A截取的夹紧组件的截面视图；
图4A是示出为在使用中夹紧第二块类型的夹紧组件的示意性仰视图；
图4B是图4A的夹紧组件的示意性俯视图；
图4C是通过图4A的截面B-B截取的夹紧组件的截面视图；
图5A是示出为在使用中夹紧第三块类型的夹紧组件的示意性仰视图；
图5B是图5A的夹紧组件的示意性俯视图；
图5C是通过图5A的截面C-C截取的夹紧组件的截面视图；
图6A是示出为在使用中夹紧第四块类型的夹紧组件的示意性仰视图；
图6B是图6A的夹紧组件的示意性俯视图；
图6C是通过图6A的截面D-D截取的夹紧组件的截面视图；
图7A至图7Q提供了块传送装置图示其受控移动的示意性视图的详细序列；
图8A是块传送装置的另外的示例的透视图；
图8B是图8A的块传送装置的另外的透视图；
图8C是图8A的块传送装置的俯视图；
图8D是图8A的块传送装置的前视图；
图9A至图9F提供了图8A的块传送装置图示其受控移动的示意性视图的详细序列；
图10A是块传送装置的另外的示例的透视图；
图10B是图10A的块传送装置的前视图；
图10C是图10A的块传送装置的另外的透视图；以及，
图11A至图11E提供了图10A的块传送装置图示其受控移动的示意性视图的详细序列。
优选实施例的详细描述
现在将参考图1A至图1D描述用于夹紧块的夹紧组件10的示例。
本文使用的术语“块”是一件材料，通常为多面体的形式，诸如具有六个四边形和更典型的基本上矩形的面的长方体的形式。该块通常由硬材料(hard material)制成，并且可以包括开口或凹部，诸如腔或类似物。该块被配置为用于建造诸如建筑物或类似物的结构，并且具体的示例块包括砖块、贝塞尔(besser)块、混凝土砌体单元或类似物。
在该示例中，夹紧组件10包括一对夹持器卡爪20、30，该夹持器卡爪20、30包括位于正交的第一平面和第二平面中的基准表面21、31和22、32，以相对于该基准表面定位块。夹紧组件10配置为将块的端面和顶面或底面定位在正交的第一平面和第二平面中，并且然后将夹紧力施加到块的相对侧面，以便将块定位在与第一平面和第二平面都正交的第三平面中，从而使块相对于夹紧组件10的位置校正基准。
上述夹紧组件10的优点是其能够为其夹紧的块提供可靠且可重复的机械基准。这在机器人系统中特别有用，在机器人系统中，夹紧组件可用于夹紧块并传送块以便由机器人臂拾取。由于块相对于夹紧组件的位置和方位是已知的，因此块可以被准确地传送到机器人臂，并且机器人臂可以被编程以从相对于夹紧组件的精确位置拾取块。这使得机器人臂的另一个夹具(即末端执行器)能够每次在相同的位置上拾取块，这对于确保块准确地放置在其目标目的地是重要的。使块在夹持器卡爪中机械地校正基准的能力消除了对视觉系统在夹紧组件中对块进行成像以便确定块精确的6个自由度的位置的需要。通过消除对基于相机的视觉系统的需要，机器人块传送系统变得更加可靠和高效。
现在将描述多个进一步的特征。
在一个示例中，基准表面形成块位于其中的V形楔状物。这对应于图1C和图1D中X平面和Z平面的交点。如下面将进一步详细描述的，通常当夹紧组件以锐角(其通常与地面约45度)定向时，允许块在重力作用下掉落到楔状物中。
通常，每个夹持器卡爪包括至少一个第一基准表面，该第一基准表面至少部分地在夹持器卡爪的顶表面和底表面之间并朝向相对的夹持器卡爪延伸，以用于定位块的端部。至少一个第一基准表面由与每个夹持器卡爪成一体的表面或安装到与每个夹持器卡爪成一体的表面的板元件中的一个提供。在示例配置中，例如由钢或类似物制成的薄耐磨板/条固定到与每个夹持器卡爪成一体的表面。当基准表面开始磨损时，这些条或插入件可以定期更换，这就避免了更换整个夹持器卡爪的需要。
此外，每个夹持器卡爪包括至少一个第二基准表面，该第二基准表面平行于夹持器卡爪的顶表面或底表面，并朝向相对的夹持器卡爪突出，以用于定位块的顶表面或底表面。至少一个第二基准表面由每个夹持器卡爪的顶表面或底表面或者安装到每个夹持器卡爪的顶表面或底表面的板元件中的一个提供。因此，可以理解，基准表面可以是加工到每个夹持器卡爪的主体中的表面，而在其他实施例中，基准表面可以由固定到夹持器卡爪的表面的附加板元件提供。
在一个示例中，至少一个第二基准表面是不连续的。在这一点上，每个夹持器卡爪的顶表面或底表面和/或固定到其的板元件可以分段，以便提供间隙，该间隙适合于在块由夹紧组件保持时机器人臂的夹持器夹持块，以实现向机器人臂的传送。应当理解，为了对至少一个第二基准平面中的块进行校正基准，可以使用与一个或更多个表面段或板元件接触的方法。在一些示例中，取决于被夹紧的块的长度，提供第二基准表面的一个以上的表面段或板元件将与块接触，而对于较短的块，只有一个表面段或板元件可以与块接触。
夹紧组件的夹持器卡爪因此可以配置为容纳不同长度的块。在一个示例中，卡爪可容纳长度为L的全尺寸块、长度为0.75L的四分之三尺寸块、长度为0.5L的半尺寸块和长度为0.25L的四分之一尺寸块中的一个或更多个。
通常，夹持器卡爪被配置为在沿着夹持器卡爪的长度的不同预定位置处夹持不同长度的块。就这一点而言，每个夹持器卡爪可以包括沿其纵向方向间隔开的多个第一基准表面。多个间隔开的第一基准表面相对于每个夹持器卡爪进一步横向地台阶式隔开，以便在每个夹持器卡爪的纵向方向上不重叠。在这种布置中，不同长度的块的端部分别位于每个夹持器卡爪的多个第一基准表面中的一个上。因此，当特定块类型被夹紧组件保持在经校正基准的配置中时，多个第一基准表面中只有一个将与块接触。
现在将描述夹持器卡爪的夹紧方法。通常，一对夹持器卡爪中的第一夹持器卡爪具有多个第一夹持器垫，该第一夹持器垫布置成限定第三平面，第三平面用于在块被夹紧时放置块的侧面。多个第一夹持器垫可以安装到第一夹持器卡爪的内部面上，或者安装到形成于该内部面中的凹部中，使得垫略微突出超过内部面。在一个示例中，多个第一夹持器垫包括在第一夹持器卡爪的纵向方向上延伸的一对间隔开的第一夹持器垫行。在优选的布置中，当夹紧时，至少四个第一夹持器垫将接触块的第一侧面。通常，这包括第一行中的两个第一夹持器垫和第二行中的两个第一夹持器垫。这种布置将提供四个接触点，典型地，由此第一行和第二行中的夹持器垫在纵向方向上相等地间隔开。
一对夹持器卡爪中的第二夹持器卡爪通常具有在其纵向方向上共线布置的多个第二夹持器垫，使得当夹紧力施加到块时，多个第二夹持器垫用于推动块，使块与由多个第一夹持器垫限定的第三平面成平面对准。在这方面，第二夹持器垫通常大约在间隔开的第一夹持器垫行之间的中间位于第二夹持器卡爪上。以这种方式，通过第二夹持器垫的夹紧力的作用线将位于通过第一夹持器垫的夹紧力的相应作用线之间的中间。这种布置有助于在第三平面(即，Y平面)中提供平面对准，并防止块在卡爪中成角度地未对准。
第一夹持器垫和第二夹持器垫布置在每个夹持器卡爪的台阶表面上，使得由组件夹紧的每个不同长度的块由不同的多个第一夹持器垫和第二夹持器垫接触。
在一个示例中，当施加夹紧力时，由组件夹紧的任何块将与至少四个第一夹持器垫和至少两个第二夹持器垫接触。在其它布置中，可能的是，可以使块仅与三个第一夹持器垫和一个第二夹持器垫接触。
应当理解，当块被上述夹紧组件夹紧时，该块可以最初保持在未校正基准且未知的位置。为了对卡爪中的块进行校正基准，通常允许块在重力作用下掉落到楔状物中，以定位在限定正交的第一平面和第二平面的基准表面上。
为了实现这种掉落，通常夹紧组件是可枢转的(直接地或间接地)，并且当夹持器卡爪已枢转到相对于地面的以下中的至少一项中的角度时掉落：在30度至60度之间；在35度至55度之间；在40度至50度之间；以及，大约45度。由于卡爪必须打开，以便允许块掉落，因此为特定的块类型选择角度，以确保块不会无意中从夹紧组件中掉落。
在操作中，在一个示例中，块最初被夹紧在夹持器卡爪中的大致位置。然后，块被旋转到掉落位置，由此夹持器卡爪释放块并允许块掉落到楔状物中。然后，当块位于楔状物中时，块被重新夹紧，使得块随后被夹紧在校正基准的位置。
在另一个广义形式中，提供了一种块传送装置，用于在块递送系统的上游夹具和块递送系统的下游夹具之间传送块。块传送装置包括：枢转地安装到支撑件的框架；以及，安装到框架并可相对于框架线性延伸的夹紧组件，夹紧组件包括一对夹持器卡爪，该对夹持器卡爪包括在正交的第一平面和第二平面中的基准表面，以相对于该基准表面定位块。夹紧组件被配置为至少：从上游夹具接收块，其中块最初被夹紧在夹持器卡爪中的大致位置；旋转到掉落位置，由此夹持器卡爪释放块并允许块掉落到由基准表面形成的V形楔状物中，从而将块的端面和顶面或底面定位在正交的第一平面和第二平面中；在块掉落之后通过向块的相对侧面施加夹紧力来重新夹紧块，以便在与第一平面和第二平面都正交的第三平面中定位块，从而使块相对于夹紧组件的位置校正基准。最后，块传送装置呈现夹紧在校正基准的位置的块以用于传送至下游夹具。
在一个示例中，支撑件包括用于沿着其传送块的吊杆的远侧端部，并且上游夹具形成用于沿着吊杆递送块的穿梭装置的一部分。
下游夹具可以是机器人块放置臂的末端执行器，机器人块放置臂被编程为在建筑结构的建造期间放置块。
在一些布置中，块传送装置包括用于确定夹紧组件和由上游夹具保持的块之间的接近度的距离范围传感器。可以使用任何合适的距离范围感测技术，诸如超声波、激光等。来自距离传感器的反馈可用于控制块传送装置从上游夹具拾取块。
在另一个广义形式中，提供了一种块递送系统，用于在建筑结构的建造期间递送用于放置的块。块递送系统包括：用于沿其传送块的吊杆；上游夹具，其形成沿着吊杆递送块的穿梭装置的一部分；下游夹具，其与机器人块放置臂的末端执行器相关联，机器人块放置臂被编程为在建筑结构的建造期间放置块；以及块传送装置，其用于在上游夹具和下游夹具之间传送块，该块传送装置包括：枢转地安装到吊杆的远侧端部的框架；以及安装到框架并可相对于框架线性延伸的夹紧组件，夹紧组件包括一对夹持器卡爪，该对夹持器卡爪包括在正交的第一平面和第二平面中的基准表面，以相对于其定位块，其中夹紧组件配置为至少：从上游夹具接收块，其中块最初被夹紧在夹持器卡爪中的大致位置；旋转到掉落位置，由此夹持器卡爪释放块并允许块掉落到由基准表面形成的V形楔状物中，从而将块的端面和顶面或底面定位在正交的第一平面和第二平面中；在块掉落之后通过向块的相对侧面施加夹紧力来重新夹紧块，以便在与第一平面和第二平面都正交的第三平面中定位块，从而使块相对于夹紧组件的位置校正基准；以及呈现夹紧在校正基准的位置的块以用于传送至下游夹具。
再次参考图1A至图1D，将进一步详细描述夹紧组件10。夹紧组件10包括框架11，夹持器卡爪20、30通过支承块(bearing blocks)或导轨引导件可滑动地安装到导轨14、16上，以用于在横向方向上线性移动，以便打开和关闭卡爪。卡爪20、30由伺服马达17带驱动，伺服马达17转动连接卡爪的丝杠15，从而沿着导轨14、16移动卡爪，以便对块施加和释放夹紧力。另外的支承块或导轨引导件12、13也安装到框架11的一侧，并且这些引导件可接合到块传送装置的导轨上，如下面将进一步详细描述的。
如图1A和图1B所示，第一夹持器卡爪20包括沿第一夹持器卡爪20的长度间隔开的两行夹持器垫41、42，而第二夹持器卡爪30包括沿第二夹持器卡爪30的长度间隔开的单行夹持器垫43。当夹紧块时，这些夹持器垫对块施加夹紧力，并且这些夹持器垫被布置成使得第二夹持器卡爪30的夹持器垫43推动块，使块在由与块接触的第一夹持器卡爪20的夹持器垫41、42所限定的Y平面内平面对准。就此而言，第二夹持器卡爪30的单行夹持器垫43通常位于分别由第一夹持器卡爪20的夹持器垫41、42限定的两行的高度之间的大约中间。这种布置防止卡爪中的块的角度不对准或扭曲。
夹紧组件的每个夹持器卡爪20、30具有在纵向方向上延伸的主体。在平面视图中，夹持器卡爪20、30各自具有中心部分25、35以及前部26、36和后部27、37，前部26、36和后部27、37从中心部分25、35朝向每个卡爪20、30的各自相对端部向内渐缩。在内部，每个夹持器卡爪的主体具有中心凹入部分，主体从该中心凹入部分在朝向每个卡爪的各自端部的相反方向上限定台阶状轮廓。因此，每个卡爪的内部面限定多个横向地台阶式隔开的凹入部分，每个凹入部分限定凹入的内表面和相应的唇部段，如下面将参照图3A至图3C、图4A至图4C、图5A至图5C和图6A至图6C所示的示意图进一步详细描述的。
在图1D中，应注意夹紧组件10包括多个第一基准表面21、31，这些第一基准表面21、31在夹持器卡爪20、30的纵向方向上台阶式隔开。有利地，这实现了夹紧组件10能够夹紧不同长度的块和使不同长度的块校正基准，这增加了夹紧组件的实用性。还可以提供多个第二基准表面22、32，如图所示，在第二基准表面22、32之间具有间隙，该间隙适合于在块由夹紧组件10保持时机器人的夹具夹持块，以用于传送到机器人。
图2中提供了块传送装置200的示例。在该示例中，块传送装置200包括纵向延伸的框架或支架210，夹紧组件10可平移地安装到该框架或支架210，以便沿着导轨215、216线性延伸和缩回。安装到夹紧组件10的框架11的导轨12、13在其中接纳导轨215、216，并且夹紧组件10由伺服马达220沿着导轨进行带驱动。在使用中，块传送装置200枢转地安装到支撑件(诸如吊杆的远侧端部)上，以实现围绕枢转轴线P的受控旋转。在所示的示例中，支架210具有附接到其的结构交叉撑条支撑件(structural cross bracing support)212，并且枢转安装件213设置在该支撑件上。在相对侧上，枢转安装件214可以是高精度减速机构的形式，其被设置为安装到支架210。用于将建造粘合剂分配到块1上的粘合剂涂覆器230安装在支架210下面。在使用中，块在粘合剂涂覆器的喷嘴下面平移，以便沿着块表面的相当长的长度涂覆粘合剂。下面参照图7A至图7Q描述块传送装置200的操作的进一步细节。
现在参考图3A至图3C、图4A至图4C、图5A至图5C和图6A至图6C，示出了用于将各种块类型夹紧在校正基准的位置的夹紧组件100的详细示意图。在这些图中，第一夹持器卡爪和第二夹持器卡爪的命名与关于图1A至图1D所使用的命名不同。
在下面的描述中，夹紧组件的每个夹持器卡爪具有在纵向方向上延伸的主体。在平面视图中，夹持器卡爪具有中心部分和前部和后部，前部和后部从中心部分朝向每个卡爪的各自相对端部向内渐缩。在内部，每个夹持器卡爪的主体具有中心凹入部分，主体从该中心凹入部分在朝向每个卡爪的各自端部的相反方向上限定台阶状轮廓。因此，每个卡爪的内部面限定多个横向台阶式隔开的凹入部分，每个凹入部分限定凹入的内表面和相应的唇部段。
应当理解的是，至少一些唇部限定沿着每个卡爪的纵向方向间隔开并横向地台阶式隔开的多个第一基准表面，以便在每个卡爪的纵向方向上不重叠。
在图3A至图3C中，夹紧组件100被示出为夹紧四分之一长度的块1，该块具有穿过其中的单个芯或腔，尽管这仅是为了说明的目的。
在这种布置中，块1被夹紧在卡爪110、150的中心凹入部分中，夹紧在第一凹入内表面111、151之间。块1的端面3与在X平面中限定第一基准表面的第一唇部段121、161接触。在该示例中，第一插入耐磨条140、180固定到相应的第一唇部段121、161上，并且块1保持与这些耐磨条接触。块1的顶面或底面6与板元件144、184接触，板元件144、184固定到相应卡爪110、150的靠近其中心部分的顶表面上。这些板元件144、184向内突出，以便至少部分地在卡爪的中心凹入部分上方延伸。板元件144、184在Z平面中限定第二基准表面，并因此在所示的夹紧配置中，块1在X平面和Z平面中校正基准。
块1的各个侧面4和5分别由固定在第一夹持器卡爪110的第一凹入内表面111近侧的第一夹持器垫130、131和130'、131'以及固定在第二夹持器卡爪150的第一凹入内表面151近侧的第二夹持器垫170、171夹紧。如图3B所示，第一夹持器垫被布置成间隔开的行，其中第一夹持器垫130、131在上行，并且第一夹持器垫130'、131'在下行，以便将第一夹持器垫130定位在第一夹持器垫130’上方，并且将第一夹持器垫131定位在第一夹持器垫131’上方。第二夹持器垫170、171共线布置成单行，该单行居中设置在两行第一夹持器垫之间。
以这种方式，当夹紧力施加到块1时，多个第二夹持器垫170、171用于推动块，使块与由多个第一夹持器垫130、131、130'、131'的表面限定的第三平面(Y平面)平面对准。由于块1的侧面4具有四个接触点且侧面5具有设置在另一侧上的相对接触点之间的中间的两个接触点，因此夹持器垫的这种布置防止当块被夹紧时的角度不对准。因此，在该配置中，块1相对于夹紧组件100在X、Y和Z平面中的位置被校正基准。
在图4A至图4C中，夹紧组件100被示出为夹紧半长块1，该块具有穿过其中的两个芯或腔，尽管这仅是为了说明的目的。
在这种布置中，块1被每个夹持器卡爪110、150的相应前部和后部夹紧在后部中的第二凹入内表面112、152和前部中的第二凹入内表面113、153之间。块1的端面3与在X平面中限定第一基准表面的第二唇部段123、163接触。在该示例中，第二插入耐磨条141、181固定到相应的第二唇部段123、163上，并且块1保持与这些耐磨条接触。块1的顶面或底面6与板元件145、185接触，板元件145、185固定到夹持器卡爪110、150的相应前部的顶表面，以便向内突出越过第二凹入内表面113、153。此外，块1的顶面或底面6还与板元件146、186接触，板元件146、186固定到夹持器卡爪110、150的相应后部分的顶表面，以便向内突出越过第二凹入内表面112、152。板元件145、146、184、186在Z平面中限定第二基准表面，并因此在所示的夹紧配置中，块1在X平面和Z平面中被校正基准。
块1的侧面4分别由固定在第一夹持器卡爪110的第二凹入内表面112近侧的第一夹持器垫132、132'和固定在第一夹持器卡爪110的第二凹入内表面113近侧的第一夹持器垫133、133'夹紧。块1的侧面5分别由固定在第二夹持器卡爪150的第二凹入内表面152近侧的第二夹持器垫172和固定在第二夹持器卡爪150的第二凹入内表面153近侧的第二夹持器垫173夹紧。相应的第一夹持器垫和第二夹持器垫基本上如先前描述的那样布置，除了在夹持器卡爪的纵向方向上进一步间隔开之外。当块1被夹紧时，多个第二夹持器垫172、173用于推动块，使块与由多个第一夹持器垫132、133、132’、133’的表面限定的第三平面(Y平面)平面对准。因此，在该配置中，块1相对于夹紧组件100在X、Y和Z平面中的位置被校正基准。
在图5A至图5C中，夹紧组件100被示出为夹紧四分之三长度的块1，该块具有穿过其中的三个芯或腔，尽管这仅是为了说明的目的。
在这种布置中，块1被每个夹持器卡爪110、150的相应前部和后部夹紧在后部中的第三凹入内表面114、154和前部中的第三凹入内表面115、155之间。块1的端面3与在X平面中限定第一基准表面的第三唇部段125、165接触。在该示例中，第三插入耐磨条142、182固定到相应的第三唇部段125、165上，并且块1保持与这些耐磨条接触。块1的顶面或底面6与板元件145、185接触，板元件145、185固定到夹持器卡爪110、150的相应前部的顶表面，以便向内突出越过第三凹入内表面115、155。此外，块1的顶面或底面6还与板元件146、186接触，板元件146、186固定到夹持器卡爪110、150的相应后部分的顶表面，以便向内突出越过第三凹入内表面114、154。板元件145、146、184、186在Z平面中限定第二基准表面，并因此在所示的夹紧配置中，块1在X平面和Z平面中被校正基准。
块1的侧面4分别由固定在第一夹持器卡爪110的第三凹入内表面114近侧的第一夹持器垫134、134'和固定在第一夹持器卡爪110的第三凹入内表面115近侧的第一夹持器垫135、135'夹紧。块1的侧面5分别由固定在第二夹持器卡爪150的第三凹入内表面154近侧的第二夹持器垫174和固定在第二夹持器卡爪150的第三凹入内表面155近侧的第二夹持器垫175夹紧。相应的第一夹持器垫和第二夹持器垫基本上如先前描述的那样布置，除了在夹持器卡爪的纵向方向上比先前的示例进一步间隔开之外。当块1被夹紧时，多个第二夹持器垫174、175用于推动块，使块与由多个第一夹持器垫134、135、134’、135’的表面限定的第三平面(Y平面)平面对准。因此，在该配置中，块1相对于夹紧组件100在X、Y和Z平面中的位置被校正基准。
在图6A至图6C中，夹紧组件100被示出为夹紧全长块1，该块具有穿过其中的四个芯或腔，尽管这仅是为了说明的目的。
在这种布置中，块1被每个夹持器卡爪110、150的相应前部和后部夹紧在后部中的第四凹入内表面116、156和前部中的第四凹入内表面117、157之间。块1的端面3与在X平面中限定第一基准表面的第四唇部段127、167接触。在该示例中，第四插入耐磨条143、183固定到相应的第四唇部段127、167上，并且块1保持与这些耐磨条接触。块1的顶面或底面6与板元件145、185接触，板元件145、185固定到夹持器卡爪110、150的相应前部的顶表面，以便向内突出越过第四凹入内表面117、157。此外，块1的顶面或底面6还与板元件146、186接触，板元件146、186固定到夹持器卡爪110、150的相应后部分的顶表面，以便向内突出越过第四凹入内表面116、156。板元件145、146、184、186在Z平面中限定第二基准表面，并因此在所示的夹紧配置中，块1在X平面和Z平面中被校正基准。
块1的侧面4分别由固定在第一夹持器卡爪110的第四凹入内表面116近侧的第一夹持器垫136、136'和固定在第一夹持器卡爪110的第四凹入内表面117近侧的第一夹持器垫137、137'夹紧。块1的侧面5分别由固定在第二夹持器卡爪150的第四凹入内表面156近侧的第二夹持器垫176和固定在第二夹持器卡爪150的第四凹入内表面157近侧的第二夹持器垫177夹紧。相应的第一夹持器垫和第二夹持器垫基本上如先前描述的那样布置，除了在夹持器卡爪的纵向方向上比先前的示例进一步间隔开之外。当块1被夹紧时，多个第二夹持器垫176、177用于推动块，使块与由多个第一夹持器垫136、137、136’、137’的表面限定的第三平面(Y平面)平面对准。因此，在该配置中，块1相对于夹紧组件100在X、Y和Z平面中的位置被校正基准。
现在参考图7A至图7Q，将在用于在建筑结构的建造期间递送用于放置的块的块递送系统300的上下文中描述块传送装置200的受控操作。
在该示例中，将描述通过块传送装置200在块递送系统300的下游夹具80和上游夹具55之间的块传送的操作。在图7A中，块1被传送到下游夹具80，该下游夹具是机器人块放置臂(未示出)的机器人夹持器。一旦下游夹具80已经夹持块1，块传送装置200的夹紧组件10就可以释放块。在该块移交位置，块传送装置200处于水平方位，其中夹紧组件10在纵向方向上完全延伸。
在图7B中，块传送装置200释放块并开始围绕支撑件52旋转离开下游夹具80，支撑件52是位于吊杆50的远侧端部处的安装件，支撑件52限定块传送装置200能够围绕其枢转的旋转轴线或枢转轴线。在旋转的这个初始阶段，夹紧组件10保持完全延伸。
在图7C中，当块传送装置200继续旋转时，夹紧组件10开始缩回并沿着块传送装置200的框架或支架210的导轨线性移动。在图7D中，在块传送装置200旋转的同时，夹紧组件10继续缩回，并且在该状态下，夹紧组件10现在充分缩回以处于在框架或支架210的封壳内。
在图7E中，当块传送装置200接近几乎竖直的方位时，夹紧组件10被示出为相对于框架210完全缩回。在图7F中，块传送装置200已经旋转超过竖直方向，并且夹紧组件10已经开始远离其完全缩回位置延伸。在这种状态下，夹紧组件10的方位已经从图7A所示的初始方位“翻转”。
如图7F所示，块传送装置200继续旋转，直到框架210的纵向轴线与吊杆50的纵向方向对准。在这种状态下，夹紧组件10几乎完全延伸，以便伸进吊杆50的远侧端部的开口51中。通常，在吊杆的远侧端部的下侧部分中存在凹部或切口，使得块传送装置200可以进入吊杆的封壳而没有任何物理碰撞。根据切口的大小，夹紧组件10可能能够在旋转期间达到完全延伸。否则，块传送装置200首先旋转成与吊杆50对准，并且然后将夹紧组件10延伸到吊杆50中。
如图7H所示，夹紧组件10然后完全延伸到一个位置，在该位置，该夹紧组件夹紧由设置在吊杆50内的下游夹具55保持的块。下游夹具55通常形成在内部通过吊杆50递送块的穿梭机构的一部分。一旦夹紧组件10已经夹紧块，下游夹具55就可以释放其对块的夹持。应当理解，在此阶段不会精确地知道块相对于夹紧组件10的夹持器卡爪的位置。
在图7I和图7J中，夹紧组件10被示出为开始远离其完全延伸位置缩回，同时框架210保持与吊杆50对准。在图7J中，夹紧组件10已经充分缩回，使得它位于吊杆的远侧端部的下侧的切口部分内，处于块传送装置200开始旋转的安全位置。
在图7K中，块传送装置200旋转到水平方位，同时夹紧组件10保持在延伸状态(在离开吊杆时仅缩回足够的量以离开吊杆的远侧端部)。然后，安装到块传送装置200的粘合剂涂覆器(见图2A)开始将粘合剂分配到块的上部面上，同时夹紧组件10缩回块，从而使块在粘合剂涂覆器的喷嘴下面线性平移。一旦粘合剂分配完成并且当夹紧组件10几乎完全缩回时，如图7L所示，块传送装置200就旋转到掉落位置，在掉落位置块被校正基准。
掉落位置如图7M所示。在该示例中，块传送装置200和夹紧组件10以与地面成大约45度的角度定向。在该位置，夹紧组件10释放其对块的夹紧，并允许块在重力作用下掉落到由之前描述的第一基准表面和第二基准表面限定的楔状物70中，从而使块在夹紧组件10中相对于X平面和Z平面校正基准，如图所示。一旦已经执行了掉落并且块在这些平面中被校正基准，夹紧组件10的夹持器卡爪就重新夹紧块，从而将块定位在与第一平面和第二平面都正交的第三平面中，从而使块相对于夹紧组件10的位置完全校正基准。
在完成掉落并且块被重新夹紧在夹持器卡爪中之后，块传送装置200开始以安全速度进一步旋转，如图7N所示。块传送装置200继续旋转，同时夹紧组件10延伸到框架210的边缘，如图7O所示。然后，当夹紧组件10继续延伸超过框架210时，旋转速度减小，如图7P所示。
在图7Q中，块传送装置200的旋转和夹紧组件10的延伸的最后阶段完成，导致块被保持在基本上水平的位置，以用于传送到上游夹具80，如图7A所示。然后，当由块递送系统传送更多的块以便由机器人放置臂在建造工地上铺砌时，循环重复，以便建造建筑物。应当注意的是，在图7A所示的传送位置，当粘合剂被涂覆到图7L所示的块时，夹紧组件10已经从其方位翻转180度。因此，块现在在夹紧组件100中定向，使得涂覆有粘合剂的面现在面向下，准备好铺砌。
现在将参考图8A至图8D和图9A至图9F来描述块传送装置500的第二示例。
在该示例中，块传送装置500用于在块递送系统的上游夹具(未示出)和块递送系统的下游夹具80之间传送块1。块传送装置500包括枢转地安装到支撑件的框架510和安装到框架510并可相对于框架510线性延伸的夹紧组件400，夹紧组件400包括用于夹紧块的相对侧面的一对夹持器卡爪420、430。
块传送装置500被配置为从上游夹具接收块1，其中块1最初被夹紧在夹持器卡爪420、430中的大致位置；旋转到掉落位置，由此夹持器卡爪420、430释放块1并允许块1自校正基准到正交的第一基准表面424、434和第二基准表面518上，从而将块的端面和顶面或底面对准在相应的正交的第一平面和第二平面中；在块掉落之后通过向块的相对侧面施加夹紧力来重新夹紧块1，以便将块1对准第三基准表面422、423，该第三基准表面限定与第一平面和第二平面都正交的第三平面，从而使块1相对于夹紧组件400的位置校正基准；以及，呈现被夹紧在校正基准的位置的块1，以用于传送到下游夹具80。
在该示例中，夹紧组件400包括框架411，夹持器卡爪420、430通过支承块或导轨引导件可滑动地安装到导轨441、442上，以用于在横向方向上线性移动，以便打开和关闭卡爪。卡爪420、430可以由伺服马达带驱动，伺服马达转动连接卡爪的丝杠443，从而使卡爪沿着导轨441、442移动，以便对块施加和释放夹紧力。
第一夹持器卡爪420包括沿第一夹持器卡爪420的长度刚性地安装到内部面421的两行间隔开的夹持器垫422、423，而第二夹持器卡爪430包括沿第二夹持器卡爪430的长度安装到柔性指状物或压条432、432'的远侧端部的单行间隔开的夹持器垫431、431'。当夹紧块时，夹持器垫对块施加夹紧力，并且这些夹持器垫被布置成使得第二夹持器卡爪430的夹持器垫431、431'推动块，使块在由与块接触的第一夹持器卡爪420的夹持器垫422、423所限定的Y平面内平面对准。就此而言，第二夹持器卡爪430的单行夹持器垫431、431'通常位于分别由第一夹持器卡爪420的夹持器垫422、423限定的两行的高度之间的大约中间。这种布置防止卡爪中的块的角度不对准或扭曲。
沿第二夹持器卡爪430的长度间隔开的柔性指状构件或压条432、432'允许垫431、431'横向弯曲，并补偿块的侧面沿其长度的平坦度变化(例如可以稍微弯曲)以及夹持器卡爪本身中的任何横向弯曲。这确保了沿块的长度施加相等的夹紧力，因为每个指状物将根据平坦度的变化弯曲到不同的程度。一些柔性指状物432'被用于预张紧指状构件的保持夹433部分地限制。每个柔性指状物在其基部处位于第二夹持器卡爪430的凹入部分436中。
块传送装置500还包括纵向延伸的框架510，夹紧组件400可平移地安装到该框架510，以便沿着导轨515、516线性延伸和缩回。安装到夹紧组件400的框架411的导轨引导件或支承块在其中接纳导轨515、516，并且夹紧组件400由伺服马达520沿导轨进行带驱动。在使用中，块传送装置500枢转地安装到支撑件(诸如吊杆的远侧端部)，以实现围绕枢转轴线P的受控旋转。在所示的示例中，框架510具有附接到其的结构交叉撑条支撑件512，并且枢转安装件513设置在该支撑件上。在相对侧上，枢转安装件514可以是高精度减速机构的形式，其被设置为安装到框架510。另外，基准杆或板517安装到结构支撑件512，使得其在平行于夹持器卡爪420、430的纵向方向的方向上延伸。该基准杆517用于使块的顶面或底面校正基准，如下面将进一步详细描述的。在该示例中，夹持器卡爪的远侧端部424、434提供基准表面，该基准表面对准块的端面。
现在参考图9A至图9F，将在用于在建筑结构的建造期间递送用于放置的块的块递送系统的上下文中描述块传送装置500的受控操作。
在该示例中，将描述通过块传送装置500在块递送系统的下游夹具和上游夹具之间的块传送的操作。
在图9A中，示出了块传送装置500，其夹紧组件400延伸出来并伸进吊杆50中以从下游夹具(未示出)接收块1，该下游夹具诸如是沿着吊杆元件50运行的穿梭式夹具。在该示例中，夹紧组件400已经绕轴线52在逆时针方向上旋转通过吊杆的远侧端部的下侧部分中的凹部或切口，使得块传送装置500可以进入吊杆的封壳而没有任何物理碰撞。根据切口的大小，夹紧组件400可能能够在旋转期间达到完全延伸。否则，块传送装置500首先旋转成与吊杆50对准，并且然后将夹紧组件400延伸到吊杆50中。一旦夹紧组件400已经夹紧块，下游夹具就可以释放其对块的夹持。应当理解，在此阶段不会精确地知道块相对于夹紧组件400的夹持器卡爪的位置。
在图9B和图9C中，夹紧组件400被示出为在顺时针方向上旋转出吊杆并开始远离其完全延伸位置缩回，以准备块校正基准操作。在图9D中，当块传送装置500处于掉落位置(以与地面成大约45度的角度定向)时，夹紧组件400释放其对块的夹紧并允许块在重力作用下掉落，使得块自校正基准到正交的第一基准表面(424、434)和第二基准表面518上，从而将块的端面和顶面或底面对准在相应的正交的第一平面和第二平面中。如图8C和图8D中描绘的，这使块相对于X平面和Z平面校正基准。一旦已经执行了掉落并且块在这些平面中被校正基准，夹紧组件400的夹持器卡爪就通过向块的相对侧面施加夹紧力来重新夹紧块，以便将块对准第三基准表面，该第三基准表面限定与第一平面和第二平面都正交的第三平面(Y平面)，从而使块相对于夹紧组件400的位置校正基准。
在完成掉落并且块被重新夹紧在夹持器卡爪中之后，块传送装置500开始在顺时针方向上进一步旋转，同时以图9E所示的水平布置向外延伸夹持组件400。在本示例中，在延伸期间，块可以在传送粘合剂涂覆器上平移，以将粘合剂涂覆到块的底表面。在该位置，块被伸出以用于传送到上游夹具80(例如，机器人块放置臂的末端执行器)，如图9F所示，块随后从上游夹具80铺砌到适当位置。
现在将参考图10A至图10C和图11A至图11E来描述块传送装置700的第三示例。
在该示例中，如先前所描述的，块传送装置700用于在块递送系统的上游夹具和块递送系统的下游夹具之间传送块1。块传送装置700包括枢转地安装到支撑件的框架710和安装到框架710并可相对于框架710线性延伸的夹紧组件600，夹紧组件600包括用于夹紧块的相对侧面的一对夹持器卡爪620、630。
块传送装置700被配置为从上游夹具接收块1，其中块1最初被夹紧在夹持器卡爪620、630中的大致位置；旋转到掉落位置，由此夹持器卡爪620、630释放块1并允许块1自校正基准到正交的第一基准表面626和第二基准表面718上，从而将块的端面和顶面或底面对准在相应的正交的第一平面和第二平面中；在块掉落之后通过向块的相对侧面施加夹紧力来重新夹紧块1，以便将块1对准第三基准表面622、623，该第三基准表面限定与第一平面和第二平面都正交的第三平面，从而使块1相对于夹紧组件600的位置校正基准；以及，呈现被夹紧在校正基准的位置的块1，以用于传送到下游夹具。
在该示例中，夹紧组件600包括框架611，夹持器卡爪620、630通过支承块或导轨引导件可滑动地安装到导轨641、642上，以用于在横向方向上线性移动，以便打开和关闭卡爪。卡爪620、630可以由伺服马达带驱动，伺服马达转动连接卡爪的丝杠643，从而沿着导轨641、642移动卡爪，以便对块施加和释放夹紧力。
第一夹持器卡爪620包括沿第一夹持器卡爪620的长度刚性地安装到内部面621的两行间隔开的夹持器垫622、623，而第二夹持器卡爪630包括沿第二夹持器卡爪630的长度安装到柔性指状物或压条633、635的远侧端部的两行间隔开的夹持器垫632、634。当夹紧块时，夹持器垫对块施加夹紧力，并且夹持器垫被布置成使得第二夹持器卡爪630的夹持器垫632、634推动块，使块在由与块接触的第一夹持器卡爪620的夹持器垫622、623所限定的第三基准平面中平面对准。就这一点而言，第二夹持器卡爪630的两行夹持器垫632、634紧贴在一起，并且通常位于分别由第一夹持器卡爪420的夹持器垫622、623限定的两行的高度之间的大约中间。这种布置防止卡爪中的块的角度不对准或扭曲。
沿第二夹持器卡爪430的长度间隔开的柔性指状构件或压条633、635允许垫634、636横向弯曲并补偿块的侧面沿其长度的平坦度变化(例如可以稍微弯曲)。这确保了沿块的长度施加相等的夹紧力，因为每个指状物将根据平坦度的变化弯曲到不同的程度。每个柔性指状物在其基部处位于相应的上部帽636和下部帽637中，上部帽636和下部帽637沿第二夹持器卡爪430的相应的顶边缘和底边缘安装，以便预张紧夹持器垫。在这种布置中，夹持器垫432、434在第一行和第二行之间位置交替。
块传送装置700还包括纵向延伸的框架710，夹紧组件600可平移地安装到该框架710，以便沿着导轨715、716线性延伸和缩回。安装到夹紧组件600的框架611的导轨引导件或支承块在其中接纳导轨715、716，并且夹紧组件600由伺服马达沿导轨进行带驱动。在使用中，块传送装置700枢转地安装到支撑件(诸如吊杆的远侧端部)，以实现围绕枢转轴线P的受控旋转。在所示的示例中，框架710具有安装到框架710的U形支撑件712，基准杆或板717安装到该U形支撑件712，使得基准杆或板在平行于夹持器卡爪620、630的纵向方向的方向上延伸。该基准杆717用于使块的顶面或底面校正基准，如下面将进一步详细描述的。在该示例中，基准支架626安装到夹持器卡爪620的支撑结构的近侧端部，并且该支架提供基准表面，该基准表面对准块的端面。在其他示例中，另一基准支架626可以以类似的方式与夹持器卡爪630相关联地安装。
现在参考图11A至图11E，将在用于在建筑结构的建造期间递送用于放置的块的块递送系统的上下文中描述块传送装置700的受控操作。
在该示例中，将描述通过块传送装置700在块递送系统的下游夹具和上游夹具之间的块传送的操作。
在图11A中，示出了块传送装置700，其夹紧组件600延伸出来并伸进吊杆50’中，以从下游夹具55'接收块1，该下游夹具诸如是沿着吊杆元件55'运行的穿梭式夹具。在这个示例中，夹紧组件600已经绕轴线52'在顺时针方向上旋转通过吊杆的远侧端部的顶侧部分中的凹部或切口，使得块传送装置700可以进入吊杆的封壳而没有任何物理碰撞。根据切口的大小，夹紧组件600可能能够在旋转期间达到完全延伸。否则，块传送装置700首先旋转成与吊杆50'对准，并且然后将夹紧组件600延伸到吊杆50'中。一旦夹紧组件600已经夹紧块，下游夹具55’就可释放其对块的夹持。应当理解，在此阶段不会精确地知道块相对于夹紧组件600的夹持器卡爪的位置。
在图11B中，夹紧组件600被示出为在逆时针方向上旋转出吊杆并开始远离其完全延伸位置缩回，以准备块校正基准操作。在图11C中，当块传送装置700处于掉落位置(以与地面成大约45度的角度定向)时，夹紧组件600释放其对块的夹紧并允许块在重力作用下掉落，使得块自校正基准到正交的第一基准表面626和第二基准表面718上，从而将块的端面和顶面或底面对准在相应的正交的第一平面和第二平面中。一旦已经执行了掉落并且块在这些平面中被校正基准，夹紧组件600的夹持器卡爪就通过向块的相对侧面施加夹紧力来重新夹紧块，以便将块对准第三基准表面，该第三基准表面限定与第一平面和第二平面都正交的第三平面，从而使块相对于夹紧组件600的位置校正基准。
在完成掉落并且块被重新夹紧在夹持器卡爪中之后，块传送装置700开始在逆时针方向上进一步旋转，同时以图11D和图11E所示的水平布置向外延伸夹持组件600。在本示例中，在延伸期间，块可以在传送粘合剂涂覆器上平移，以将粘合剂涂覆到块的底表面。在此位置，块被伸出以用于传送到上游夹具(未示出)。
在至少一个示例中，上述夹紧组件提供了可靠且可重复的装置，以使被夹紧的块的相对于夹紧组件的位置校正基准。在机器人系统中，这使得夹紧组件或其可安装到的块传送装置能够以已知的位置和方位呈现块以用于传送到机器人臂。用于对块进行自校正基准的该机械系统实现了几何块的位置和方位的置信度，而不需要基于相机的视觉系统对夹紧组件中的块进行成像并确定其姿态，而后者在振动、光线和不一致的块几何形状可能导致问题的室外操作环境中具有固有的局限性。
在该说明书和所附的权利要求中，除非上下文要求，否则词语“包括(comprise)”及变体例如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”将被理解为意指包括所陈述的整数或者整数或步骤的组，但不排除任何其它整数或者整数的组。如本文所用，除非另有说明，术语“大约”是指±20％。
本领域技术人员应当理解的是，多种变体和修改将变得明显。对本领域技术人员变得明显的所有的这些变体和修改应该被认为落在本发明的前面所描述的广泛的出现的精神和范围之内。

Claims (16)

1.一种块传送装置，所述块传送装置用于在块递送系统的上游夹具和所述块递送系统的下游夹具之间传送块，所述块传送装置包括：
a)框架，其枢转地安装到支撑件；以及
b)夹紧组件，其安装到所述框架并能够相对于所述框架线性延伸，所述夹紧组件包括用于夹紧所述块的相对侧面的一对夹持器卡爪；
其中，所述块传送装置被配置为：
i)从所述上游夹具接收块，其中所述块最初被夹紧在所述夹持器卡爪中的大致位置；
ii)旋转到掉落位置，由此所述夹持器卡爪释放所述块并允许所述块自校正基准到正交的第一基准表面和第二基准表面上，从而将所述块的端面和顶面或底面对准在相应的正交的第一平面和第二平面中；
iii)在所述块掉落之后通过向所述块的相对侧面施加夹紧力来重新夹紧所述块，以便将所述块对准第三基准表面，所述第三基准表面限定与所述第一平面和所述第二平面都正交的第三平面，从而使所述块相对于所述夹紧组件的位置校正基准；以及
iv)呈现夹紧在校正基准的位置的所述块以用于传送到所述下游夹具。
2.根据权利要求1所述的块传送装置，其中，对准所述块的端部的所述第一基准表面作为所述夹紧组件的一部分设置在以下之一处：
a)所述夹持器卡爪的远侧端部，以及
b)所述夹持器卡爪的靠近所述卡爪或卡爪支撑结构的近侧端部。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的块传送装置，其中，对准所述块的顶表面或底表面的所述第二基准表面是以下中的至少一项：
a)作为所述夹紧组件的一部分沿所述夹持器卡爪的上部纵向延伸边缘设置；以及，
b)作为所述框架的一部分以纵向延伸的杆或板的形式提供，所述杆或板安装到平行于所述夹持器卡爪的支撑件。
4.根据权利要求3所述的块传送装置，其中，所述第三基准表面由所述两个夹持器卡爪中的第一夹持器卡爪提供。
5.根据权利要求4所述的块传送装置，其中，所述第一夹持器卡爪具有刚性地附接到所述卡爪的内表面的一对间隔开的第一夹持器垫。
6.根据权利要求5所述的块传送装置，其中，所述第一夹持器垫沿所述第一夹持器卡爪纵向延伸。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的块传送装置，其中，所述两个夹持器卡爪中的第二夹持器卡爪包括多个第二夹持器垫，所述多个第二夹持器垫附接到沿所述卡爪的长度间隔开的柔性指状构件，所述柔性指状构件允许所述垫横向弯曲并补偿所述块的侧面沿其长度的平坦度的变化。
8.根据权利要求7所述的块传送装置，其中，所述第二夹持器卡爪的至少一行第二夹持器垫大致位于所述一对间隔开的第一夹持器垫之间的中间，使得当夹紧力被施加到所述块时，所述块被推动成与所述第三基准表面成平面对准。
9.根据前述权利要求中任一项所述的块传送组件，其中，所述夹持器卡爪配置为容纳不同长度的块。
10.根据权利要求9所述的块传送组件，其中，所述夹持器卡爪配置为以下中的一项：
a)在沿所述夹持器卡爪的长度的不同预定位置处夹紧不同长度的块；以及，
b)在沿所述夹持器卡爪的长度的同一位置处夹紧不同长度的块。
11.根据前述权利要求中任一项所述的块传送装置，其中，所述掉落位置与所述夹紧组件旋转到相对于地面的以下中的至少一项中的角度相一致：
a)在30度至60度之间；
b)在35度至55度之间；
c)在40度至50度之间；以及，
d)大约45度。
12.根据支撑权利要求中任一项所述的块传送装置，其中，所述支撑件包括用于沿着吊杆传送块的所述吊杆的远侧端部。
13.根据支撑权利要求中任一项所述的块传送装置，其中，所述上游夹具形成用于沿着所述吊杆传送块的穿梭装置的一部分。
14.根据支撑权利要求中任一项所述的块传送装置，其中，所述下游夹具是机器人块放置臂的末端执行器，所述机器人块放置臂被编程以在建筑结构的建造期间放置块。
15.根据前述权利要求中任一项所述的块传送装置，其中，所述块传送装置包括用于确定所述夹紧组件和由所述上游夹具保持的所述块之间的接近度的距离范围传感器。
16.一种块递送系统，所述块递送系统用于在建筑结构的建造期间递送用于放置的块，所述块递送系统包括：
a)吊杆，其用于沿所述吊杆传送块；
b)上游夹具，其形成沿所述吊杆递送块的穿梭装置的一部分；
c)下游夹具，其与机器人块放置臂的末端执行器相关联，所述机器人块放置臂被编程为在所述建筑结构的建造期间放置块；以及，
d)块传送装置，其用于在所述上游夹具和所述下游夹具之间传送块，所述块传送装置包括：
i)框架，其枢转地安装到所述吊杆的远侧端部；以及
ii)夹紧组件，其安装到所述框架并能够相对于所述框架线性延伸，所述夹紧组件包括用于夹紧所述块的相对侧面的一对夹持器卡爪；
其中，所述块传送装置被配置为：
(1)从所述上游夹具接收块，其中所述块最初被夹紧在所述夹持器卡爪中的大致位置；
(2)旋转到掉落位置，由此所述夹持器卡爪释放所述块并允许所述块自校正基准到正交的第一基准表面和第二基准表面上，从而将所述块的端面和顶面或底面对准在相应的正交的第一平面和第二平面中；
(3)在所述块掉落之后通过向所述块的相对侧面施加夹紧力来重新夹紧所述块，以便将所述块对准第三基准表面，所述第三基准表面限定与所述第一平面和所述第二平面都正交的第三平面，从而使所述块相对于所述夹紧组件的位置校正基准；以及
(4)呈现夹紧在校正基准的位置的所述块以用于传送到所述下游夹具。
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