ES2897940T3 - Pinzas robóticas blandas para entornos de agarre desordenados y sistemas de almacenamiento y recuperación automatizados, con movimientos de aceleración elevada y de manipulación de alimentos - Google Patents

Abstract

Sistema robótico blando que comprende: un extremo distal del brazo (204); una pinza (202) que comprende uno o más accionadores robóticos blandos (100); y una barra de extensión (208) que comprende un extremo de pinza fijado a la pinza (202), estando configurada la barra de extensión (208) para situar la pinza (202) a una distancia predeterminada o variable con respecto al extremo distal del brazo (204), presentando la barra de extensión (208) una anchura que es menor que una anchura del extremo distal del brazo (204); un controlador programado con lógica almacenada en un medio no transitorio legible por ordenador, comprendiendo la lógica instrucciones para: acercarse a un contenedor (212) con la pinza (202) orientada en un primer ángulo con respecto a una parte inferior del contenedor (212); disponer al menos parcialmente la pinza (202) dentro del contenedor (212); después de disponer la pinza (202) al menos parcialmente dentro del contenedor (212), reorientar la pinza (202) a un segundo ángulo; y agarrar un objeto de destino (210) dentro del contenedor (212) con la pinza (202) orientada en el segundo ángulo.

Description

DESCRIPCIÓN

Pinzas robóticas blandas para entornos de agarre desordenados y sistemas de almacenamiento y recuperación automatizados, con movimientos de aceleración elevada y de manipulación de alimentos

[0001] La presente invención se refiere a sistemas robóticos blandos para agarre.

ANTECEDENTES

[0002] Las pinzas robóticas se utilizan cada vez más para automatizar la recuperación de objetos de un almacén. Normalmente, un almacén incluye muchos estantes, conteniendo cada uno un número de contenedores o bolsas que almacenan objetos (p. ej., artículos ofrecidos para venta). Cuando se recibe una orden de pedido de objetos, se recuperan los objetos apropiados de los contenedores o bolsas y se empaquetan juntos para su envío.

[0003] Debido al tamaño y la forma de las bolsas o contenedores, el tamaño, el peso y la forma de los objetos en las bolsas o contenedores, la variabilidad de tamaño, peso y forma de los objetos en las bolsas o contenedores, y debido a las limitaciones de almacenamiento relativamente estrechas en un almacén o en una bolsa o contenedor individual, la recuperación de un objeto de una de las bolsas o contenedores puede resultar difícil para los sistemas robóticos convencionales. A menudo, los brazos robóticos incluyen componentes voluminosos, o sistemas que se extienden lateralmente desde el cuerpo del brazo robótico, lo que dificulta su navegación en espacios reducidos.

[0004] Otra situación en la que los sistemas robóticos convencionales pueden sufrir defectos incluye la manipulación de productos alimenticios relativamente delicados, especialmente productos horneados, como masas, bollería o pan. Dichos productos alimenticios pueden incluir ciertos elementos, como glaseado, salpicaduras o una cobertura, que puede dañarse si se manipula bruscamente. Algunos productos alimenticios también pueden ser relativamente resbaladizos o pegajosos, lo que dificulta su colocación precisa mediante un manipulador robótico. Los productos horneados también pueden colocarse en bolsas de plástico que tienen una superficie de fricción relativamente baja, lo que puede dificultar la manipulación del producto envasado final.

[0005] El documento WO 2014/196928 A1 se refiere a un dispositivo de agarre que comprende una cámara dispuesta para contener un fluido, pudiendo deformarse la cámara para permitir el intercambio del fluido entre la cámara y al menos un canal de fluido. El documento WO 2015/191585 A1 se refiere a un accionador robótico blando que se dobla de tal modo que depende de la presión y puede realizar nuevos movimientos esenciales mediante la inclusión de elementos de diseño configurados a través de una lista de parámetros. El documento US 6846029 B1 se refiere a un dispositivo para agarrar, mantener y liberar objetos, que comprende un toro alargado que contiene un material fluido, una barra de control externa y una barra de control interna.

[0006] La presente solicitud aborda estos y otros problemas de los sistemas robóticos. Aunque se describen ejemplos de formas de realización en relación con la selección de contenedores y la manipulación de productos alimenticios, un experto en la materia podrá reconocer que la presente invención no está limitada de este modo, y puede utilizarse en varias aplicaciones.

[0007] Un sistema robótico blando de acuerdo con la invención se define en la reivindicación 1.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[0008] Las figuras 6A, 6B, 7A y 7B muestran formas de realización que no pertenecen a la invención.

Las figuras 1A-1D representan ejemplos de accionadores robóticos blandos adecuados para su uso con ejemplos de formas de realización descritas en el presente documento.

Las figuras 2A-2C representan un ejemplo de un sistema robótico que incluye una barra de extensión para posicionar una pinza robótica blanda con respecto a una base robótica.

Las figuras 3A-3D representan un ejemplo de pinza con bisagras ajustable.

Las figuras 4A-4D representan un ejemplo de pinza con bisagras ajustable que tiene centros de accionamiento conectados por un conjunto de bisagras y barras de extensión.

Las figuras 5A-5B representan un ejemplo de pinzas con bisagra ajustables en las que uno de los centros de accionamiento está conectado a un accionador rotatorio.

Las figuras 6A-6B representan un ejemplo de pinza ajustable que emplea un mecanismo de riel a base de engranajes. Las figuras 7A-7B representan un ejemplo de pinza ajustable que emplea un mecanismo de pistón neumático.

Las figuras 8A-8B representan un ejemplo de pinza que presenta un accionador para asegurar un objeto de destino frágil contra una almohadilla o paleta.

Las figuras 9A-9D representan un ejemplo de pinza que emplea un dispositivo de succión para asegurar un objeto de destino.

Las figuras 10A-10C representan un ejemplo de pinza con succión aumentada que asegura materiales sueltos que rodean un objeto de destino para mejorar la seguridad de agarre con los accionadores blandos de la pinza.

Las figuras 11A-11C representan un ejemplo de pinza que emplea un elemento compatible (en este caso, un fuelle) para asegurar un objeto de destino y/o para aumentar la precisión de colocación.

La figura 12 representa un ejemplo de pinza que emplea un elemento compatible (en este caso, un resorte) para asegurar un objeto de destino y/o para aumentar la precisión de colocación.

Las figuras 13A-13C representan un ejemplo de pinza que emplea una membrana elástica deformable elemento para asegurar un objeto de destino y/o para aumentar la precisión de colocación.

Las figuras 14A-14B representan un ejemplo de pinza que emplea una membrana rígida.

Las figuras 15A-15J representan un ejemplo de pinza con una membrana adherida a las puntas de los accionadores de la pinza para asegurar un objeto de destino y/o para aumentar la precisión de colocación.

La figura 16 representa una pinza que incluye ejemplos de accionadores que presentan puntas de dedos de agarre.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

[0009] En las figuras y en la descripción que las acompaña, las designaciones "a", "b" y "c" (e indicadores similares) pretenden ser variables que representan cualquier número entero positivo. Por lo tanto, por ejemplo, si una implementación configura un valor para a = 5, entonces un conjunto completo de componentes 122 representados como componentes 122-1 a 122-a puede incluir los componentes 122-1, 122-2, 122-3, 122-4 y 122-5. Las formas de realización no están limitadas en este contexto.

Antecedentes sobre pinzas robóticas blandas

[0010] Las pinzas o accionadores robóticos convencionales pueden resultar caros y ser incapaces de funcionar en ciertos entornos, donde la incertidumbre y la variedad de peso, tamaño y forma del objeto manipulado hayan impedido que las soluciones automatizadas funcionen en el pasado. La presente solicitud describe aplicaciones de accionadores robóticos blandos novedosos que son adaptativos, económicos, ligeros, personalizables y fáciles de usar.

[0011] Los accionadores robóticos blandos pueden estar formados por materiales elastoméricos, como goma, o paredes finas de plástico dispuestas en una estructura de acordeón que está configurada para desplegarse, estirarse y/o doblarse bajo presión, u otros materiales adecuados relativamente blandos. Pueden crearse, por ejemplo, moldeando una o más piezas del material elastomérico en una forma deseada. Los accionadores robóticos blandos pueden incluir un interior hueco que puede llenarse con un fluido, como aire, agua o solución salina para presurizar, inflar y/o accionar el accionador. Tras el accionamiento, la forma o el perfil del accionador cambia. En el caso de un accionador de tipo acordeón (descrito más detalladamente abajo), el accionamiento puede provocar que el accionador se curve o se enderece en una forma objetivo predeterminada. Se pueden conseguir una o más formas objetivo intermedias entre una forma completamente no accionada y una forma completamente accionada inflando parcialmente el accionador. Alternativamente, o además, el accionador puede accionarse utilizando un vacío para retirar el fluido de inflado del accionador y para cambiar así el grado en el que el accionador se dobla, se retuerce o se extiende.

[0012] El accionamiento también puede permitir que el accionador ejerza una fuerza en un objeto, tal como agarrar o empujar un objeto. No obstante, a diferencia de los accionadores robóticos duros tradicionales, los accionadores blandos mantienen propiedades adaptativas cuando se accionan, por ejemplo, que el accionador blando pueda conformarse parcial o completamente con la forma del objeto que se va a agarrar. También pueden desviarse por el choque con un objeto, lo cual puede ser particularmente relevante a la hora de elegir un objeto de una pila o de un contenedor, ya que es probable que el accionador choque con objetos cercanos en la pila que no son el objetivo de agarre, o con los lados del contenedor. Asimismo, la cantidad de fuerza aplicada puede extenderse sobre una mayor superficie de manera controlada, ya que el material puede deformarse fácilmente. De este modo, los accionadores robóticos blandos pueden agarrar objetos sin dañarlos.

[0013] Además, los accionadores robóticos blandos permiten distintos tipos de movimientos o combinaciones de movimientos (incluyendo flexión, torsión, extensión y contracción) que pueden ser difíciles de conseguir con accionadores robóticos duros tradicionales.

[0014] Las figuras 1A-1D representan ejemplos de accionadores robóticos blandos. Más concretamente, la figura 1A representa una vista lateral de una porción de un accionador robótico blando. La figura 1B representa la porción de la figura 1A desde arriba. La figura 1C representa una vista lateral de una porción del accionador robótico blando que incluye una bomba que puede ser manipulada por un usuario. La figura 1D representa una forma de realización alternativa para la porción representada en la figura 1C.

[0015] Un accionador puede ser un accionador robótico blando 100, según lo representado en la figura 1A, que puede inflarse con un fluido de inflado como aire, agua o solución salina. El fluido de inflado puede proporcionarse mediante un dispositivo de inflado 120 a través de una conexión fluida 118.

[0016] El accionador 100 puede estar en un estado no inflado en el que una cantidad limitada del fluido de inflado está presente en el accionador 100 con sustancialmente la misma presión que el entorno ambiental. El accionador 100 también puede estar en un estado completamente inflado en el que hay presente una cantidad predeterminada de fluido de inflado en el accionador 100 (la cantidad predeterminada correspondiente a una fuerza máxima predeterminada que se aplica mediante el accionador 100 o una presión máxima predeterminada aplicada por el fluido de inflado en el accionador 100). El accionador 100 también puede estar en un estado de vacío completo, en el que todo el fluido se retira del accionador 100, o un estado de vacío parcial, en el que parte del fluido está presente en el accionador 100, pero con una presión que es menor que la presión ambiental. Asimismo, el accionador 100 puede estar en un estado parcialmente inflado en el que el accionador 100 contiene menos de la cantidad predeterminada de fluido de inflado que está presente en el estado completamente inflado, pero más de ningún fluido de inflado (o muy limitado).

[0017] En el estado inflado, el accionador 100 puede mostrar una tendencia a curvarse alrededor de un eje central como se muestra en la figura 1A. Para facilitar el análisis, en el presente documento se definen varias direcciones. Una dirección axial pasa a través del eje central alrededor del cual se curva el accionador 100, como se muestra en la figura 1B. Una dirección radial se extiende en una dirección perpendicular a la dirección axial, en la dirección del radio del círculo parcial formado por el accionador inflado 100. Una dirección circunferencial se extiende a lo largo de una circunferencia del accionador inflado 100.

[0018] En el estado inflado, el accionador 100 puede ejercer una fuerza en la dirección radial a lo largo del borde circunferencial interior del accionador 100. Por ejemplo, el lado interior de la punta distal del accionador 100 ejerce una fuerza hacia dentro, hacia el eje central, que puede ser aprovechada para permitir que el accionador 100 agarre un objeto (potencialmente junto con uno o más accionadores adicionales 100). El accionador robótico blando 100 puede permanecer relativamente conformado cuando está inflado, debido a los materiales utilizados y a la configuración general del accionador 100.

[0019] El accionador 100 puede estar hecho de uno o más materiales elastoméricos que permiten una configuración relativamente blanda o conformada. En función de la aplicación, los materiales elastoméricos pueden seleccionarse de un grupo de materiales aptos para alimentos, biocompatibles o médicamente seguros y aprobados por la FDA. El accionador 100 puede fabricarse en una instalación capaz de realizar un buen proceso de fabricación («GMP», siglas en inglés de «Good Manufacturing Process»).

[0020] El accionador 100 puede incluir una base 102 que es sustancialmente plana (aunque se pueden añadir varias modificaciones o apéndices en la base 102 para mejorar las capacidades de flexión y/o agarre del accionador). La base 102 puede formar una superficie de agarre que agarra un objeto de destino.

[0021] El accionador 100 puede incluir una o más extensiones de acordeón 104. Las extensiones de acordeón 104 permiten que el accionador 100 se doble o se flexione cuando se infle, y ayudan a definir la forma del accionador 100 cuando está en un estado inflado. Las extensiones de acordeón 104 incluyen una serie de crestas 106 y valles 108. El tamaño de las extensiones de acordeón 104 y la colocación de las crestas 106 y valles 108 puede variar para obtener distintas formas o perfiles de extensión.

[0022] Aunque el ejemplo de accionador de las figuras 1A-1D se representa con forma ovalada o de «C» cuando está desplegado, un experto en la materia podrá reconocer que la presente invención no está limitada de este modo. Al cambiar la forma del cuerpo del accionador 100, o el tamaño, posición o configuración de las extensiones de acordeón 104, pueden conseguirse diferentes tamaños, formas y configuraciones. Además, al modificar la cantidad de fluido de inflado proporcionado al accionador 100, se permite que el retractor adopte uno o más tamaños o formas intermedias entre el estado no inflado y el estado inflado. Por lo tanto, un accionador individual 100 puede ser ampliable en tamaño y forma modificando la cantidad de inflado, y un accionador puede ser, además, ampliable en tamaño y forma sustituyendo un accionador 100 por otro accionador 100 que presenta un tamaño, forma o configuración distinto.

[0023] El accionador 100 se extiende desde un extremo proximal 112 hasta un extremo distal 110. El extremo proximal 112 se conecta a una interfaz 114. La interfaz 114 permite que el accionador 100 se una de manera liberable a otras partes del retractor de incisión. La interfaz 114 puede estar hecha de un material seguro desde el punto de vista médico, como polietileno, polipropileno, policarbonato, polieteretercetona, acrilonitrilo butadieno estireno («ABS», u homopolímero de acetal. La interfaz 114 puede estar unida de manera liberable a uno o a ambos del accionador 100 y el tubo flexible 118. La interfaz 114 puede tener un puerto para conectarse al accionador 100. Diferentes interfaces 114 pueden presentar distintos tamaños, números o configuraciones de puertos de accionador, con el fin de alojar accionadores más grandes o más pequeños, números distintos de accionadores, o accionadores en diferentes configuraciones.

[0024] El accionador 100 puede inflarse con un fluido de inflado suministrado desde un dispositivo de inflado 120 a través de una conexión fluida, tal como un tubo flexible 118. La interfaz 114 puede incluir o puede estar unida a una válvula 116 para permitir que el fluido entre en el accionador 100, pero impidiendo que el fluido salga del accionador (a no ser que la válvula esté abierta). El tubo flexible 118 puede unirse también, o alternativamente, a una válvula de inflador 124 en el dispositivo de inflado 120 para regular el suministro de fluido de inflado en la ubicación del dispositivo de inflado 120.

[0025] El tubo flexible 118 también puede incluir una interfaz de conexión de accionador 122 para conectarse de manera liberable a la interfaz 114 en un extremo y al dispositivo de inflado 120 en el otro extremo. Al separar las dos partes de la interfaz de conexión de accionador 122, pueden conectarse distintos dispositivos de inflado 120 a diferentes interfaces 114 y/o accionadores 100.

[0026] El fluido de inflado puede ser, por ejemplo, aire o solución salina. En caso de que sea aire, el dispositivo de inflado 120 puede incluir una pera o fuelle manual para suministrar aire ambiente. En caso de que sea solución salina, el dispositivo de inflado 120 puede incluir una jeringa u otro sistema apropiado de distribución de fluido. Alternativamente, o además, el dispositivo de inflado 120 puede incluir un compresor o bomba para suministrar el fluido de inflado.

[0027] El dispositivo de inflado 120 puede incluir un suministro de fluido 126 para suministrar un fluido de inflado. Por ejemplo, el suministro de fluido 126 puede ser un depósito para almacenar aire comprimido, dióxido de carbono licuado o comprimido, nitrógeno licuado o comprimido o solución salina, o puede ser un respiradero para suministrar aire ambiente al tubo flexible 118.

[0028] El dispositivo de inflado 120 incluye, además, un dispositivo de distribución de fluido 128, tal como una bomba o compresor, para suministrar fluido de inflado desde el suministro de fluido 126 hasta el accionador 100 a través del tubo flexible 118. El dispositivo de distribución de fluido 128 puede ser capaz de suministrar fluido al accionador 100 o de retirar el fluido del accionador 100. El dispositivo de distribución de fluido 128 puede funcionar con electricidad. Para suministrar la electricidad, el dispositivo de inflado 120 puede incluir una fuente de alimentación 130, tal como una batería o una interfaz para una toma de corriente.

[0029] La fuente de alimentación 130 también puede suministrar energía a un dispositivo de control 132. El dispositivo de control 132 también permite que un usuario controle el inflado o desinflado del accionador, por ejemplo, a través de uno o más botones de accionamiento 134 (o dispositivos alternativos, como un interruptor). El dispositivo de control 132 puede incluir un controlador 136 para enviar una señal de control al dispositivo de distribución de fluido 128 para provocar que el dispositivo de distribución de fluido 128 suministre fluido de inflado, o retire fluido de inflado, al/del accionador 100. El controlador 136 puede estar programado con lógica adecuada o instrucciones codificadas en un medio no transitorio legible por ordenador para realizar los procesos descritos en el presente documento.

Pinzas montadas sobre barras de extensión

[0030] Las pinzas robóticas blandas son expertas en agarrar objetos en entornos desordenados y no estructurados, como agarrar una parte individual de una pila de partes en un contenedor de almacenamiento. Por otra parte, muchos brazos robóticos son grandes y voluminosos, y como consecuencia chocarán con el contenedor conforme el efector de extremo se aproxima a la parte. Este problema puede mitigarse uniendo la pinza robótica blanda al brazo mediante una barra de extensión. Esta barra tiene un perfil estrecho y, como consecuencia, es menos probable que choque con un contenedor mientras la pinza se aproximada a un objeto en ese contenedor.

[0031] Las figuras 2A - 2C representan un ejemplo de un sistema robótico blando que emplea una barra de extensión 208 para permitir que una pinza robótica blanda 202 alcance espacios estrechos, como una bolsa o un contenedor en un almacén. Cabe destacar que todos los accionadores blandos en las figuras 2A-2C se representan en su estado no accionado.

[0032] La figura 2A representa un brazo robótico 206 con una pinza robótica blanda 202 unida. La pinza 202 puede incluir uno o más accionadores robóticos blandos 100 (véase la figura 2B). En la forma de realización representada, dos de dichos accionadores se unen al brazo robótico 206 a través de un extremo distal 204 del brazo robótico que presenta accesorios de montaje adecuados para conectar la pinza 202 al extremo distal 204. El brazo robótico 206 puede presentar una o más articulaciones que pueden ser manipuladas para localizar la pinza en una ubicación y/u orientación concreta en el espacio tridimensional.

[0033] El brazo robótico 206 puede estar limitado en términos de las ubicaciones en las que puede desplegarse la pinza 202. Por ejemplo, la pinza 202 presenta una anchura wpnza, que representa la distancia máxima a la que se extiende la pinza (p. ej., en una dirección perpendicular al extremo distal 204). El extremo distal también puede presentar una anchura wbrazo, que representa la extensión del extremo distal del brazo robótico en la misma dirección que la anchura de la pinza wpinza. En función de los valores de wbrazo y wpnza, puede ser difícil o imposible insertar la pinza 202 en un contenedor que presenta una abertura de tamaño limitado.

[0034] Por lo tanto, de acuerdo con ejemplos de formas de realización, el sistema robótico puede estar provisto de una barra de extensión 208 que permite ajustar una distancia d desde el extremo distal 204 del brazo robótico hasta el extremo proximal de la pinza 202. La barra de extensión puede tener una anchura que es menor que la anchura de la pinza wpinza y/o la anchura de la base wbase. Por lo tanto, como se muestra en la figura 2C, cuando la pinza 202 se inserta en un contenedor 212, la anchura más pequeña de la barra de extensión permite reorientar la pinza 202 en ángulos que habrían sido imposibles sin la barra de extensión 208.

[0035] Más concretamente, la figura 2C representa una pinza robótica blanda en una barra de extensión situada para agarrar un objeto 210 en un contenedor o recipiente 212. La barra de extensión 208 permite que la pinza blanda 202 alcance espacios estrechos sin que el brazo robótico 206 voluminoso choque con el contenedor 212.

[0036] En algunas formas de realización, la barra de extensión 208 puede tener una longitud fija. Dicho de otro modo, la barra de extensión puede estar permanentemente fija para mantener la pinza 202 a la distancia d desde el extremo distal 204 del brazo robótico. Alternativamente, la barra de extensión puede ser retráctil/extensible. Por ejemplo, la barra de extensión 208 puede retraerse en el extremo distal 204, o puede ser una barra telescópica. La barra de extensión 208 puede ajustarse manualmente, mecánicamente, neumáticamente o hidráulicamente.

[0037] La barra de extensión 208 puede estar configurada con cualquier material adecuado para sostener la pinza 202 desde el extremo distal 204 del brazo robótico a la distancia d definida por la barra de extensión 208. La barra de extensión 208 puede deslizarse hacia dentro y hacia fuera de una abertura u orificio en el extremo distal 204. Alternativamente, la barra de extensión 208 puede estar montada en un lado o en otra porción externa del extremo distal 204. El sistema robótico puede emplear una o múltiples barras de extensión 208.

[0038] En algunas situaciones, se puede acercar mejor al objeto de destino 210 en un ángulo (por ejemplo, cuando el objeto de destino 210 está rodeado o muy cerca de otro objeto no de destino). En dichos casos, el sistema robótico puede estar programado para acercarse inicialmente al contenedor 212 en un ángulo relativamente pronunciado (p. ej., un ángulo que permita insertar la pinza 202 en el contenedor 212 sin chocar con los lados del contenedor 212 y/o los objetos en el contenedor 212; dicho ángulo puede ser, por ejemplo, de sustancialmente noventa grados). Posteriormente (por ejemplo, después de haber depositado total o parcialmente la pinza 202 dentro del contenedor 212), el extremo distal 204 del brazo robótico puede reorientarse para doblar la pinza 202 con respecto al contenedor 212. Antes, durante o después de la reorientación, la barra de extensión 208 puede extenderse para acercarse al objeto de destino 210, de tal manera que pueda no ser posible si la pinza 202 estuviera extendida en el contenedor 212 al mismo tiempo que unida directamente al extremo distal 204. Por ejemplo, puede observarse que, si la barra de extensión 208 no estuviera presente en la forma de realización de la figura 2C, la pinza no sería capaz de acercarse directamente al objeto de destino 210 debido a la anchura de la pinza 202 y/o del extremo distal del brazo robótico 204; la pinza 202 y/o el extremo distal del brazo robótico 204 estarían bloqueados por la pared superior del contenedor 212. Por ejemplo, incluso aunque el extremo distal del brazo robótico fuera capaz de aproximarse al objeto, la anchura del extremo distal del brazo robótico puede limitar el ángulo desde el cual el objeto puede agarrarse sin que una porción del sistema golpee las paredes del contenedor. En algunas situaciones, puede ser deseable agarrar un objeto de destino desde un lado concreto o en un ángulo particular, por ejemplo, para evitar el choque con objetos circundantes o utilizar los mejores puntos de agarre del objeto. Al reorientar la pinza y/o al extender la barra de extensión 208, puede evitarse este problema. Se puede programar un controlador configurado para controlar el brazo robótico 206 con lógica adecuada almacenada en un medio no transitorio legible por ordenador para ejecutar dichas instrucciones.

[0039] En algunas formas de realización, no es necesario que la barra de extensión se extienda necesariamente en una dirección directamente hacia fuera desde la base. Por ejemplo, en algunas aplicaciones, es deseable poder agarrar objetos de tamaño variable que están situados en un entorno desordenado, como un contenedor.

[0040] Un enfoque para agarrar objetos de tamaño variable se basa en diseñar pinzas capaces de reconfigurar la distancia entre los accionadores blandos (ya sea con motores rotativos o lineales, solenoides, accionadores hidráulicos o neumáticos duros convencionales, o ajuste manual). En el caso de la selección de objetos de un contenedor (u otros entornos desordenados), existe el requisito adicional de que la pinza sea capaz de reducir su sección transversal para minimizar la posibilidad de una colisión entre el efector del extremo y el contenedor.

[0041] Por ejemplo, las figuras 3A-3D representan una pinza con bisagras ajustable. La pinza puede incluir uno o más accionadores 100-1, 100-2, fijado cada uno a una interfaz o base de accionador 302-1, 302-2. Las bases del accionador 302-1, 302-2 pueden incluir o estar unidas a un primer mecanismo de bisagra 304-1, 304-2, respectivamente, que conecta en rotación las bases 302-1, 302-2 a una primera y segunda barra de extensión 306-1, 306-2. Las barras de extensión 306-1, 306-2 pueden incluir o estar unidas a un segundo mecanismo de bisagra 308-1, 308-2 que conecta en rotación las barras de extensión 306-1, 306-2 a un centro de agarre 310.

[0042] Los mecanismos de bisagra 304-1, 304-2, 308-1, 308-2 pueden ajustarse manualmente, mecánicamente, neumáticamente o hidráulicamente para modificar una distancia interior entre los accionador (idacconadores). Por ejemplo, puede haber motores o accionadores rotatorios neumáticos o hidráulicos situados dentro de las bisagras con el fin de ajustar la distancia relativa. Pueden utilizarse los mismos mecanismos para dirigir las bisagras 304-1, 304-2, 308-1, 308­ 2 para ajustar los ángulos de los accionadores 100-1, 100-2. El hecho de colocar las bisagras tanto sobre la base del centro 310 como en las bases de accionador 302-1, 302-2 permite ajustar la distancia relativa de accionador independientemente del ángulo de accionador relativo.

[0043] El tamaño de las barras de extensión 306-1, 306-2 y/o las cantidades mínimas y máximas de rotación de las bisagras 304-1, 304-2, 308-1, 308-2 se pueden seleccionar para permitir un rango de valores para idaccionadores en función de un rango de tamaños de objetos de destino que se van a agarrar. Por lo tanto, la pinza puede moverse entre un estado contraído (figura 3A) y un estado extendido (figura 3B).

[0044] En consecuencia, se puede ajustar el tamaño de la pinza para permitir que se agarren objetos de destino con diferente tamaño cuando los accionadores 100-1, 100-2 estén accionados (figura 3C). Alternativamente, o además, la pinza contraída puede moverse hacia una abertura relativamente estrecha o en un ángulo determinado para su inserción en un contenedor, y después ensancharse para agarrar un objeto de destino. Por ejemplo, dicha configuración permitiría insertar la pinza en una placa u otro obstáculo con una abertura relativamente pequeña, tal como un agujero. En esta situación, la distancia entre los accionadores puede minimizarse atrayendo los accionadores entre sí utilizando los mecanismos de bisagra. La pinza puede presentar entonces una anchura lo suficientemente pequeña como para ajustarse a través de la abertura. En el otro lado de la abertura, los accionadores de la pinza pueden extenderse para que estén en una posición adecuada para agarrar un objeto.

[0045] Aunque las figuras 3A-3C representan un único segmento con bisagra por accionador (por ejemplo, el segmento con bisagra definido por la barra de extensión 306-1 entre las bisagras 304-1, 308-1), pueden emplearse múltiples segmentos de bisagra por accionador. Esto puede permitir, por ejemplo, un control más preciso sobre la posición, ángulo, distancia, etc., del accionador.

[0046] En una forma de realización adicional con bisagra representada en las figuras 4A-4D, los centros de accionamiento pueden estar conectados juntos mediante un conjunto de bisagras. En este ejemplo, se fija un primer accionador 100-1 a un primer centro de accionamiento 402-1, y un segundo accionador 100-2 se fija a un segundo centro de accionamiento 402-2. Cada centro de accionamiento puede estar unido a una o más primeras bisagras (en este caso, bisagras 406-1, 406-2, 406-3, 406-4), que pueden estar unidas a una o más segundas bisagras 404-1,404-2 a través de una o más barras de extensión 408-1, 408-2, 408-3, 408-4. Las figuras 4A y 4B representan dicha forma de realización desde el lado y desde arriba, respectivamente, mientras que la pinza está en un estado contraído. Las figuras 4C y 4D representan esta forma de realización desde el lado y desde arriba, respectivamente, cuando la pinza está en un estado extendido.

[0047] Al igual que en ejemplos anteriores, las bisagras se pueden controlar mediante cualquier medio adecuado, y pueden configurarse varios parámetros del sistema (longitud de la barra de extensión, ángulo mínimo de la bisagra, ángulo máximo de la bisagra, tamaño del centro de accionamiento, etc.) para proporcionar un rango deseado de valores para idaccionadores.

[0048] En todavía otra forma de realización representada en las figuras 5A-5B, las barras de extensión pueden estar fijadas a un accionador rotatorio para cambiar un ángulo relativo entre los respectivos lados del sistema de agarre. Como se muestra en la figura 5A, hay dos o más accionadores opuestos 100-1, 100-2, 100-3, 100-4 unidos respectivamente a centros de accionamiento 502-1, 502-2. Los centros 502-1, 502-2 están unidos a barras de extensión 504-1, 504-2, que están fijadas ellas mismas a un accionador rotatorio 506.

[0049] El accionador rotatorio 506 puede ser mecánico, neumático, hidráulico, etc. Una o ambas de las barras de extensión 504-1, 504-2 pueden ser manipulables mediante el accionador rotatorio 506 con el fin de manipular alguno o ambos de los idaccionadores y el ángulo entre los respectivos accionadores. En algunas formas de realización, una de las barras de extensión 504-1 puede ser estática o fija, y la otra barra de extensión 504-2 puede ser manipulable mediante el accionador rotatorio 506 para acercar el/los accionador(es) no fijo(s) 100-1, 100-2 al/a los accionador(es) fijo(s) 100-3, 100-4, como se muestra en la figura 5B.

[0050] En algunas formas de realización, las barras de extensión pueden tener forma de rieles u otros dispositivos similares capaces de conducirse juntos o de alejarse para modificar una distancia entre los accionadores de la pinza. Las figuras 6A-7B representan varias formas de realización que permiten modificar una distancia entre accionadores adyacentes al mismo tiempo que se limita la cantidad de espacio ocupado por el sistema de accionador/centro. Cuando están en una configuración cerrada, los componentes de estas formas de realización, que pueden incluir rieles u otros componentes duros de centro similares, se extienden solo a un pequeño grado, en todo caso, del sistema, lo que permite que el sistema permanezca compacto. Cuando están desplegados, los accionadores pueden alejarse a un grado suficiente como para permitir que la pinza agarre objetos de destino relativamente más grandes.

[0051] Las figuras 6A-6B representan una forma de realización en la que hay dos o más accionadores (en este caso, cuatro accionadores indicados como 100-1, 100-2, 100-3, 100-4) montados sobre uno o más centros de agarre 602-1, 602-2. Cada uno de los centros de agarre 602-1,602-2 está montado sobre uno o más rieles con engranajes 604-1, 604­ 2 y conectado en una ubicación central por un motor 606.

[0052] Los rieles 604-1, 604-2 pueden incluir un mecanismo con engranajes que coincide con los correspondientes engranajes del motor 606. Cuando el motor 606 se impulsa en una dirección, el movimiento de los engranajes puede provocar que los rieles con engranajes se aparten, alejando los centros 602-1,602-2 entre sí (figura 6A). Cuando el motor 606 se impulsa en una dirección diferente, el movimiento de los engranajes puede provocar que los rieles con engranajes se acerquen, juntando los centros 602-1,602-2 (figura 6B).

[0053] Las figuras 7A-7B representan un sistema neumático similar en funcionamiento al sistema a base de motor de las figuras 6A-6B. En este sistema, los accionadores están montados en centros 702-1, 702-2 que están unidos a rieles de guía 704-1, 704-2. Un sistema neumático, como un accionador lineal neumático 706, puede funcionar para recibir un fluido neumático, como aire, para separar los centros 702-1, 702-2 conforme se guían los centros a lo largo de los rieles de guía 704-1, 704-2 (figura 7A), o para expulsar el fluido para acercar los centros 702-1, 702-2 conforme los centros se guían a lo largo de los rieles de guía 704-1, 704-2 (figura 7B). Un tubo de suministro de fluido neumático 708 puede distribuir el fluido neumático hacia o desde el accionador lineal neumático 706. Cabe destacar que pueden utilizarse distintos sistemas de válvulas para controlar el movimiento del sistema neumático.

[0054] Alternativamente, o además de con un sistema neumático, la pinza puede ser ajustable hidráulicamente mediante un fluido hidráulico.

Pinza con una paleta o almohadilla flexible

[0055] A continuación, se describe una pinza o herramienta similar que usa uno o más accionadores blandos 100 para empujar un objeto de destino 804 contra una almohadilla o paleta 802 opuesta flexible y/o estriada, tal como una espátula o una almohadilla o paleta compatible pasivamente, en referencia a las figuras 8A-8B.

[0056] La acción del accionador blando 100 contra el objeto 804 permite que el objeto 804 se mantenga firmemente en la almohadilla o paleta 802. Esta configuración permite levantar objetos muy frágiles 804 que son incapaces de soportar su propio peso cuando se agarran desde los lados, desde arriba o desde abajo, deslizando la almohadilla o paleta 802 por debajo del objeto 804 y asegurándolo después con el accionador opuesto 100. Asimismo, esta configuración resulta útil cuando los lados o la parte superior de un objeto son pegajosos o frágiles, como en el caso de una cobertura de chocolate fácilmente agrietable en todos los lados excepto en la parte inferior de un objeto. Este enfoque puede emplearse también para la manipulación de objetos con perfil bajo en superficies planas (p. ej., una mesa), objetos estrechos en espacios reducidos, o simplemente para mejorar la rentabilidad.

[0057] La paleta 802 y el accionador 100 pueden fijarse a un centro 806, que puede incluir también una interfaz para suministrar o retirar fluido de inflado del accionador. El centro 806 puede estar unido a un brazo robótico. El centro 806 puede tener una anchura seleccionada wcentro que corresponde a un tamaño o forma del objeto de destino 804 que se quiere agarrar. Por ejemplo, en función de la anchura del objeto de destino, la anchura del centro wcentro se puede seleccionar para que la paleta 802 y el accionador 100 estén separados de manera apropiada con el fin de agarrar el objeto con una fuerza dentro de un determinado intervalo de fuerzas objetivo cuando se acciona el accionador 100.

[0058] Durante el funcionamiento, la paleta 802 se desliza por debajo de un objeto frágil (p. ej., alimentos horneados y bollería, productos agrícolas, materiales esponjosos, productos de carne floja, etc.) mientras que el accionador opuesto 100 está libre y retraído (p. ej., en estado de vacío, véase la figura 8A). El hecho de desplegar el accionador 100 en el estado retraído permite apartar el accionador 100 mientras la paleta 802 se desliza bajo el objeto de destino 804.

[0059] A continuación, el accionador 100 puede inflarse parcial o completamente, poniendo el accionador 100 en contacto de apoyo con el objeto 804 (figura 8B). Una vez que la pinza ha sostenido completamente el objeto y el objeto 804 está asegurado contra la paleta 802, el objeto 804 puede moverse entonces a velocidades relativamente altas y/o reorientarse.

[0060] Cabe destacar que la pinza puede estar dispuesta en otras configuraciones. Por ejemplo, si un producto horneado está recubierto con glaseado, puede no ser deseable agarrar el producto horneado desde arriba. En consecuencia, la paleta puede deslizarse por debajo del producto horneado mientras uno o más accionadores agarran el producto horneado desde los lados. En otro ejemplo, una paleta puede deslizarse por debajo de una hamburguesa u otro sándwich para soportar su peso, y se pueden aplicar uno o más accionadores desde el lado para impedir que el sándwich se deslice fuera de la paleta durante la aceleración o desaceleración.

[0061] Asimismo, como alternativa o además de una almohadilla o paleta flexible, la pinza puede dirigir objetos hacia una caja, bandeja u otra forma de receptáculo. Por ejemplo, una herramienta robótica puede incluir una caja de tipo recogedor con uno o más accionadores robóticos blandos que barren los objetos hacia la caja.

Pinzas asistidas por succión y/o fuelle

[0062] Las figuras 9A-9D representan un ejemplo de una pinza que emplea una ventosa 902.

[0063] Hay muchos escenarios en los que una pinza de ventosa puede resultar hábil para retirar objetos de entornos abarrotados. Una ventosa 902 puede servir para proporcionar una capacidad de agarre mejorada, asegurando mejor un objeto de destino mantenido por uno o más accionadores 100.

[0064] En algunos casos, el agarre que obtiene la ventosa 902 puede no ser lo suficientemente fuerte como para retener el objeto, ya que la pinza es reorientada o acelerada o desacelerada rápidamente mediante un robot. En estos casos, puede resultar útil usar una ventosa para retirar inicialmente el objeto de un entorno abarrotado, y agarrar y sostener después el objeto con accionadores blandos 100 que asegurarán el objeto mientras la pinza se reorienta o se acelera o desacelera rápidamente.

[0065] La ventosa 902 y los accionadores 100-1, 100-2 pueden estar montados en un centro de agarre 904. En algunas formas de realización, un extremo distal de la ventosa 902 puede extenderse más allá del/de los extremo(s) distal(es) de los accionadores 100-1, 100-2. En consecuencia, cuando la pinza desciende sobre un objeto de destino que se quiere agarrar (figura 9B), la ventosa 902 hace contacto inicial con el objeto de destino.

[0066] Opcionalmente, el centro de agarre 904 puede ser capaz de aplicar un vacío a la ventosa 902 para enganchar la ventosa 902 (provocando que la ventosa 902 se retire hacia el centro de agarre 904, como se muestra en la figura 9C). Más concretamente, siempre que haya una abertura bloqueada en el extremo de la ventosa 902 (por ejemplo, por el objetivo de agarre), la succión aplicada a la ventosa 902 tendrá el efecto de derrumbar uno o más pliegues de acordeón de la ventosa 902.

[0067] Una vez que el objeto de destino se haya apartado de otros objetos en el entorno, los accionadores 100-1, 100-2 pueden accionarse para agarrar y asegurar más el objeto de destino (figura 9D).

[0068] En algunas formas de realización, la ventosa 902 puede estar unida a una barra retráctil. En estos casos, la ventosa 902 puede extenderse hacia un objetivo de agarre por la acción de la barra. La ventosa 902 puede sellarse con el objetivo de agarre, momento en el que la barra puede retraerse de nuevo hacia el centro de agarre 904, retirando así el objetivo de agarre hacia los accionadores 100-1, 100-2 unidos al centro de agarre 904. Los accionadores 100-1, 100-2 pueden accionarse entonces para sostener y soportar el objetivo de agarre.

[0069] En algunas formas de realización, la ventosa 902 no cambia sustancialmente la longitud tras aplicar vacío. En estos casos, los accionadores 100-1, 100-2 pueden enrollarse a la inversa para que no interfieran con la capacidad de la ventosa de estar en contacto con el objeto y conseguir un agarre inicial. Después de que el objeto haya sido agarrado y apartado de su entorno desordenado mediante la ventosa 902, el vacío en los accionadores blandos 100-1, 100-2 puede sustituirse por presión positiva para permitir que los accionadores blandos 100-1, 100-2 apliquen una fuerza de agarre en el objetivo de agarre.

[0070] Un ejemplo de esta configuración se representa en las figuras 10A-10C. Además de representar el rizo inverso de los accionadores 100-1, 100-2, esta configuración también muestra la ventosa 902 o ventosas usadas para preparar un objeto para su manipulación. Por ejemplo, la ventosa 902 puede utilizarse para soportar parcialmente el peso del objeto, posicionándolo de tal manera que ayude a agarrar el objeto con accionadores blandos 100-1, 100-2, o (en el ejemplo representado) a asegurar materiales sueltos que rodean el objeto para mejorar la seguridad de agarre con los accionadores blandos 100-1, 100-2 reduciendo la posibilidad de que los contenidos puedan moverse o deslizarse en el agarre durante el movimiento (p. ej., que el embolsado, envoltorio, tela o malla se tensen mediante succión antes de agarrar el objeto mediante los accionadores blandos que lo rodean).

[0071] Por ejemplo, la figura 10A representa una pinza en la que la ventosa 902 está activada mientras que los accionadores blandos 100-1, 100-2 que la rodean se retraen conforme se aproxima el objeto de destino agarrado. La figura 10B representa la pinza en un estado en el que la ventosa ha tensado el material de embolsado o envoltorio. Opcionalmente, la ventosa también puede sostener, o alternativamente sostener parcialmente, el peso del objeto de destino agarrado. La figura 10C representa la pinza en un estado en el que los accionadores blandos circundantes 100­ 1, 100-2 están activados y aseguran el objeto de destino agarrado. La manipulación de alta velocidad del objeto embolsado o envuelto holgado puede realizarse ahora con un riesgo reducido de deslizamiento contra el material embolsado o envoltorio o de movimiento del objeto contenido.

[0072] Pueden utilizarse otros sistemas en lugar de ventosas, o además de las ventosas. Por ejemplo, las figuras 11A-11C representan una pinza blanda con un elemento compatible (un fuelle 1102 unido a una almohadilla compatible 1104 y un centro de agarre 1106, en este ejemplo).

[0073] Un sistema de fuelle 1102 puede resultar útil para permitir que el objeto agarrado sea colocado de forma precisa por la pinza tras su liberación. Un ejemplo en el que dicho control puede resultar útil implica poner bolas de masa de galleta sobre una bandeja para hornear. En este ejemplo, la masa de galletas puede ser relativamente pegajosa y, como resultado, la bola tiende a pegarse en uno de los dedos de la pinza más que en los otros cuando los dedos liberan la bola de masa. En estos casos, la bola de masa tiende a ser empujada en la dirección del dedo en el que está más atascada y, por lo tanto, cae en la bandeja para hornear descentrada con respecto a la posición de colocación deseada. Esto genera un problema durante la cocción, ya que, si hay una bola de masa de galletas cerca de una bola próxima durante el proceso de horneado, estas se fusionarán formando una galleta grande deforme.

[0074] En algunas aplicaciones, la precisión de colocación se puede mejorar utilizando una función de ubicación en el entorno que ubica el objeto después de que este haya sido liberado del agarre. Sin embargo, esto no es posible en el caso de las galletas, ya que han de hornearse sobre una bandeja plana (de lo contrario, la estructura del entorno se integrará en la forma del producto horneado final). Alternativamente, se podría compensar la imprecisión de la colocación añadiendo más espacio entre las bolas de masa sobre una bandeja para hornear. Sin embargo, esta puede ser una solución inaceptable debido a la reducción de eficiencias, incluyendo un rendimiento de panificación inferior debido al menor número de bolas de masa por área de bandeja de horneado. Por lo tanto, un control de colocación preciso puede resultar especialmente importante en esta aplicación.

[0075] La figura 11A representa un fuelle 1102 con una almohadilla compatible 1104. El material de la almohadilla 1104 puede escogerse en función de los objetos con los que interactúa o, en algunas formas de realización, la almohadilla 1104 puede eliminarse por completo en favor de un fuelle de acordeón 1102. En la forma de realización representada, el fuelle 1102 se proporciona inicialmente en una posición neutral y con una longitud neutral.

[0076] En la figura 11B, la pinza ha agarrado un objeto. Inicialmente, el centro 1106 se desplaza hacia abajo, provocando que el fuelle 1102 se comprima gracias a la fuerza ejercida entre el objeto agarrado (transmitida por la almohadilla 1104) y el centro de agarre 1106. Los accionadores 100-1, 100-2 pueden accionarse entonces para agarrar firmemente el objeto.

[0077] En la figura 11C, la pinza suelta el objeto desactivando los accionadores 100-1, 100-2. El fuelle 1102 se empuja hacia atrás pasando por la posición neutral gracias a la fuerza acumulada, ayudando así a posicionar el objeto de forma precisa.

[0078] Para el agarre y posicionamiento, se pueden utilizar una serie de métodos. Por ejemplo, se puede utilizar un fuelle 1102 sin suministrar una fuerza complementaria (p. ej., sin aplicar un vacío o presión positiva en el fuelle 1102). En dicha forma de realización, puede colocarse un objeto de destino en una ubicación de destino gracias a la fuerza restauradora de la estructura compatible. En otra forma de realización, el fuelle 1102 puede emplearse con un vacío para mantener el objeto en el sitio. En este caso, el vacío puede ayudar a proporcionar un mejor agarre del objeto. En otra forma de realización adicional, el fuelle puede utilizarse con una presión positiva (p. ej., para liberar el objeto). En este caso, puede generarse una fuerza adicional tras la liberación del objeto, permitiendo que el objeto se coloque de forma más precisa. Es más, una almohadilla compatible 1104 puede unirse a una barra que es impulsada por un mecanismo de accionamiento (p. ej., un motor, un sistema neumático, un sistema hidráulico, etc.). Cuando el objetivo de agarre está a punto de soltarse, los accionadores pueden retraerse (p. ej., mediante la aplicación de un vacío o presión negativa) y la barra puede extenderse para alejar el objeto de destino de la pinza. La barra puede extenderse al mismo tiempo que se retraen los accionadores, o poco antes. En este caso, el momento del movimiento de extensión de la barra de accionamiento con respecto al momento del movimiento de apertura de los accionadores puede ajustarse para proporcionar un retraso deseado para una aplicación determinada. Un controlador de hardware puede programarse con lógica adecuada para controlar la apertura de los accionadores y el accionamiento de la barra en momentos apropiados para liberar el objeto de destino.

[0079] Estas técnicas pueden emplearse juntas (por ejemplo, usando un vacío para mejorar el agarre y complementando la fuerza de liberación con presión positiva añadida).

[0080] El posicionamiento del objeto cuando se libera también se puede conseguir mediante otros elementos compatibles, tales como resortes 1202, como se muestra en la figura 12. La teoría de funcionamiento de dichos elementos es similar a la que se representa en las figuras 11A-11C.

[0081] El concepto de utilizar estructuras compatibles, como se representa en las figuras 11A-12, puede conseguirse usando múltiples estructuras compatibles en serie o en paralelo, o en cualquier combinación adecuada para conseguir el valor deseado de compatibilidad/rigidez.

[0082] En algunos casos, puede ser necesario que las pinzas blandas agarren objetos de tamaños mayores que la longitud de los accionadores. Para dichas aplicaciones, puede emplearse una membrana deformable 1302, como se muestra en las figuras 13A-13C. La membrana deformable 1302 puede formar parte del centro de agarre 1304, o puede ser una parte separada situada entre al menos una porción de los accionadores 100-1, 100-2 y el centro de accionamiento 1304. Si la membrana 1302 es elástica, no solo se deforma para alojar el objeto grande durante el agarre, sino que también ayuda a posicionarlo durante la liberación gracias a la fuerza restauradora que ejerce hacia atrás en el objeto (durante la liberación).

[0083] Además, en el caso de objetivos de agarre compatibles, como bolas de masa, la membrana 1302 puede utilizarse también para dar forma al objeto agarrado debido a la fuerza aplicada en el objetivo de agarre por la membrana deformada 1302.

[0084] La figura 13A representa una pinza que presenta una membrana 1302 con una longitud inicial. En esta posición neutral, la membrana 1302 puede estar sometida a algo de tensión para permanecer horizontal y no ceder por su propio peso (la membrana 1302 puede estar pretensada o no en función del requisito de la aplicación).

[0085] La figura 13B representa la pinza sosteniendo un objeto, con los accionadores 100-1, 100-2 en un estado accionado. La membrana 1302 se estira (gracias a la fuerza ejercida por el objeto) para alojar la forma del objeto agarrado.

[0086] En la figura 13C, la pinza suelta el objeto. La membrana 1302 recupera su forma inicial. Puesto que la membrana 1302 es elástica, devuelve la fuerza que ha acumulado empujando el objeto agarrado, ayudando así a posicionar el objeto.

[0087] El agarre de objetos grandes también puede conseguirse utilizando una membrana no elástica, como se muestra en las figuras 14A-14B. En esta forma de realización, la membrana 1402 puede estar hecha de un material como tela o tejido. La teoría de funcionamiento es similar a la de la membrana elástica, excepto porque la membrana 1402, al no ser elástica, no puede estirarse para alojar el objeto. En su lugar, la membrana 1402 puede voltearse al otro lado del centro 1404 para proporcionar espacio para el objeto. Además, dicha membrana 1402 puede proporcionar una fuerza nula o mínima para ayudar a posicionar el objeto durante su liberación.

[0088] No obstante, la membrana todavía puede servir de ayuda en el agarre, ya que puede envolver el objeto y generar fricción. También puede aplicar una fuerza en el objeto, si el objeto es presionado fuertemente contra la tela.

[0089] Por ejemplo, la figura 14A representa una pinza con la membrana 1402 en su posición natural (en esta forma de realización, la membrana 1402 cede por su propio peso). Los accionadores 100-1, 100-2 no están accionados. La figura 14B representa la pinza sosteniendo un objeto. Los accionadores 100-1, 100-2 están accionados, mientras que la membrana 1402 se pliega sobre el lado opuesto del centro 1404 para alojar la forma del objeto agarrado.

[0090] Las figuras 15A-15C representan una pinza que incorpora una membrana flexible o extensible como en los ejemplos anteriores. Sin embargo, en estas formas de realización, la membrana 1502 conecta las superficies de contacto de dos o más accionadores blandos 100-1, 100-2. La membrana 1502 puede estar configurada para ayudar a liberar el objeto de destino, proporcionar una superficie de contacto extraíble/reemplazable contra el objeto de destino, y/o envolver más completamente el objeto de destino. Dicha funcionalidad puede ser útil, por ejemplo, para agarrar objetos empaquetados sin apretar o grupos de objetos más pequeños si la membrana 1502 tiene un tamaño apropiado para (por ejemplo) envolver completamente un cierto volumen. La membrana 1502 también puede utilizarse para dar forma a un objetivo de agarre compatible, como una bola de masa. Asimismo, la membrana 1502 puede estar diseñada de tal manera que, tras la liberación de los accionadores circundantes, se tense, expulsando efectivamente el objeto contenido de manera repetible y controlada. Aún más, la membrana 1502 es útil para agarrar objetos muy resbaladizos y deformables, como muslos de pollo crudos.

[0091] La membrana 1502 puede ser desmontable para proporcionar una superficie de contacto que puede limpiarse o sustituirse fácilmente para impedir el marcado de los objetos y para mantener una superficie de contacto sanitaria para productos alimenticios.

[0092] La figura 15A representa un ejemplo en el que una pinza que emplea dicha membrana 1502 se despliega en un estado neutro, preparado para acercarse a un objeto de agarre de destino. La figura 15B representa el mismo ejemplo de pinza en un estado en el que los accionadores circundantes 100-1, 100-2 que comparten una conexión con la membrana interna 1502 están activados y provocan que la membrana 1502 envuelva completamente el objeto de agarre de destino. La figura 15C representa el mismo ejemplo de implementación de pinza en el que los accionadores circundantes 100-1, 100-2 se han retraído, provocando así que la membrana 1502 transite de envolver el objeto de agarre de destino a un estado completamente tenso. Esto da como resultado una fuerza hacia abajo contra el objeto de agarre de destino que permite expulsarlo de manera controlable del agarre.

[0093] En las figuras 15D-15J se representan más ejemplos de formas de realización. Por ejemplo, la figura 15D representa un sistema de cuatro accionadores (de los cuales dos, los accionadores 100-1 y 100-2, son visibles en la vista lateral) que presenta una membrana 1502. Los accionadores en la figura 15D se representan en una posición neutral y no accionada. La figura 15E representa el mismo sistema con los accionadores en una configuración accionada e inflada positivamente, mientras que la figura 15F representa el mismo sistema cuando se aplica un vacío (inflado negativo).

[0094] La figura 15G representa el sistema de cuatro accionadores que agarra un objeto de destino (en este ejemplo, un objeto de destino resbaladizo y de forma irregular, tal como una pieza de pollo). La figura 15H representa la membrana 1502 en una vista cercana, mientras que la figura 15I muestra el sistema aproximándose al objeto de destino y la figura 15J representa el sistema haciendo contacto inicial, y empezando a agarrar, el objeto de destino.

Pinzas con puntas de extensión

[0095] La figura 16 representa accionadores 100 diseñados con superficies de agarre en forma de puntas de agarre 1602 situadas a lo largo de la parte exterior del accionador. Las puntas de agarre 1602 permiten que la pinza maniobre en entornos abarrotados para seleccionar un objeto sin chocar con los objetos circundantes.

[0096] En algunos casos, la anchura del brazo robótico y/o la pinza puede no ser necesariamente el factor limitante para agarrar un objeto de destino en un entorno desordenado o reducido. Por ejemplo, los propios accionadores 100, que presentan superficies de agarre en una superficie orientada hacia dentro, pueden presentar una sección transversal demasiado grande para algunas aplicaciones. En consecuencia, la extensión en la que la sección transversal de los accionadores 100 se extiende hacia fuera de la sección transversal del objeto que se va a agarrar puede reducirse o minimizarse utilizando las puntas 1602.

[0097] Las puntas 1602 pueden ser elastoméricas, completamente rígidas (p. ej., hechas de plástico) o rígidas con una superficie compatible (por ejemplo, que presenta una punta de agarre que es elastomérica con una parte de plástico duro sobremoldeado en su núcleo). Las puntas 1602 pueden tener textura en una superficie de agarre interior para aumentar la fricción y/o agarre en la zona de las puntas 1602 configurada para agarrar un objeto de destino.

[0098] Las puntas de agarre 1602 pueden extenderse desde el extremo distal de los accionadores 100 y pueden proporcionar una superficie de agarre interior (es decir, en la dirección de las puntas exteriores de las extensiones de acordeón 104) a la base 102 del accionador.

[0099] Al posicionar las puntas de agarre 1602 hacia la superficie exterior del accionador, la cantidad de sección transversal del accionador que está situada fuera de la zona de sección transversal necesaria para agarrar puede minimizarse. En consecuencia, la pinza y/o los accionadores pueden maniobrarse en espacios reducidos o entre objetos muy juntos, como en el ejemplo que se muestra en la figura 16.

Notas generales sobre terminología

[0100] Algunas formas de realización pueden describirse empleando la expresión «una forma de realización» y sus derivados. Estos términos implican que una función, estructura o característica concreta descrita en relación con la forma de realización se incluye en al menos una forma de realización. La aparición de la expresión «en una forma de realización» en varios lugares de la memoria descriptiva no implica que haga referencia siempre a la misma forma de realización. Además, a no ser que se indique lo contrario, se reconoce que las características anteriormente descritas pueden usarse en cualquier combinación. Por lo tanto, cualquier característica descrita por separado puede emplearse en combinación con cada una de las otras a no ser que se indique que las características son incompatibles entre sí.

[0101] En referencia general a las notaciones y a la nomenclatura utilizadas en el presente documento, las descripciones detalladas en el presente documento pueden presentarse en términos de procedimientos de programa ejecutados en un ordenador o red de ordenadores. Estas representaciones y descripciones de procedimientos son usadas por los expertos en la materia para transmitir de manera eficaz el contenido de su trabajo a otros expertos en la materia.

[0102] En el presente documento, y en general, un procedimiento está concebido para ser una secuencia coherente de operaciones que conducen a un resultado deseado. Estas operaciones son aquellas que requieren manipulaciones físicas de cantidades físicas. Normalmente, aunque no necesariamente, estas cantidades adoptan la forma de señales eléctricas, magnéticas u ópticas capaces de ser almacenadas, transferidas, combinadas, comparadas y manipuladas de otro modo.

A veces demuestra ser conveniente, principalmente por motivos de uso común, referirse a estas señales como bits, valores, elementos, símbolos, caracteres, términos, números o similares. Cabe destacar, no obstante, que todos estos términos y similares han de asociarse con las cantidades físicas apropiadas y que son simplemente etiquetas convenientes aplicadas a esas cantidades.

[0103] Además, se suele hacer referencia a las manipulaciones realizadas en términos tales como añadir o comparar, que se asocian normalmente con operaciones mentales realizadas por un operario humano. No es necesaria dicha capacidad de un operario humano, ni deseable en la mayoría de los casos, en cualquiera de las operaciones descritas en el presente documento, que forman parte de una o más formas de realización. En cambio, las operaciones son operaciones de máquina. Las máquinas útiles para realizar operaciones de varias formas de realización incluyen ordenadores digitales de uso general o dispositivos similares.

[0104] Algunas formas de realización pueden describirse utilizando la expresión «unido/a(s)» y «conectado/a(s)» y sus derivados. Estos términos no pretenden ser necesariamente sinónimos entre sí. Por ejemplo, algunas formas de realización pueden describirse empleando los términos «conectado/a/(s)» y/o «unido/a(s)» para indicar que dos o más elementos están en contacto directo físico o eléctrico entre sí. No obstante, el término «unido/a(s)» también puede significar que dos o más elementos no están en contacto directo entre sí, pero que aun así cooperan o interactúan entre sí.

[0105] Varias formas de realización también se refieren a aparatos o sistemas para realizar estas operaciones. Este aparato puede estar especialmente configurado para el propósito requerido o puede comprender un ordenador de uso general reconfigurado o activado selectivamente mediante un programa informático almacenado en el ordenador. Los procedimientos presentados en el presente documento no están inherentemente relacionados con un ordenador concreto o con otro aparato. Pueden utilizarse varias máquinas de uso general con programas escritos de acuerdo con las enseñanzas del presente documento, o pueden demostrar ser convenientes para construir aparatos más especializados para realizar las etapas requeridas del método. La estructura requerida para varias de estas máquinas será evidente a partir de la descripción proporcionada.

[0106] Cabe destacar que el Resumen de la Descripción se proporciona para permitir que un lector determine rápidamente la naturaleza de la descripción técnica. Se publica a sabiendas de que no se utilizará para interpretar o limitar el alcance o significado de las reivindicaciones. Además, en la Descripción Detallada anterior, puede observarse que varias características se agrupan en una única forma de realización con el objetivo de simplificar la descripción. No debe interpretarse que este método de la descripción refleja una intención de que las formas de realización reivindicadas requieren más características de las enumeradas expresamente en cada reivindicación. En cambio, como reflejan las siguientes reivindicaciones, el objeto inventivo radica en menos de todas las características de una única forma de realización descrita. Por lo tanto, las siguientes reivindicaciones se incorporan por la presente en la Descripción Detallada, sosteniéndose cada reivindicación como una forma de realización separada. En las reivindicaciones anexas, los términos «incluyendo» y «en el/la/los/las que» se utilizan como equivalentes simples de los términos representativos «comprendiendo» y «donde», respectivamente. Además, los términos «primer/a», «segundo/a», «tercero/a», etc., se utilizan simplemente como etiquetas, y no pretenden imponer requisitos numéricos en sus objetos.

[0107] Todo lo descrito anteriormente incluye ejemplos de la arquitectura descrita. Evidentemente, no es posible describir cada combinación concebible de componentes y/o metodologías, pero un experto en la materia puede reconocer que son posibles muchas combinaciones y modificaciones adicionales.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Sistema robótico blando que comprende:

un extremo distal del brazo (204);

una pinza (202) que comprende uno o más accionadores robóticos blandos (100); y

una barra de extensión (208) que comprende un extremo de pinza fijado a la pinza (202), estando configurada la barra de extensión (208) para situar la pinza (202) a una distancia predeterminada o variable con respecto al extremo distal del brazo (204), presentando la barra de extensión (208) una anchura que es menor que una anchura del extremo distal del brazo (204);

un controlador programado con lógica almacenada en un medio no transitorio legible por ordenador, comprendiendo la lógica instrucciones para:

acercarse a un contenedor (212) con la pinza (202) orientada en un primer ángulo con respecto a una parte inferior del contenedor (212);

disponer al menos parcialmente la pinza (202) dentro del contenedor (212);

después de disponer la pinza (202) al menos parcialmente dentro del contenedor (212), reorientar la pinza (202) a un segundo ángulo; y

agarrar un objeto de destino (210) dentro del contenedor (212) con la pinza (202) orientada en el segundo ángulo.

2. Sistema según la reivindicación 1, donde el extremo distal del brazo (204) comprende una abertura para recibir la barra de extensión (208), y un extensor para extender la barra de extensión (208) a una distancia variable con respecto al extremo distal del brazo (204).

3. Sistema según la reivindicación 1, donde la barra de extensión (208) se extiende a una longitud fija con respecto al extremo distal del brazo (204).

4. Sistema según la reivindicación 1, donde los accionadores robóticos blandos (100-1, 100-2) están fijados a una base de accionador (302-1, 302-2), donde la barra de extensión (306-1, 306-2) está fijada a la base de accionador (302-1, 302­ 2) mediante una primera bisagra (304-1, 304-2), pudiendo rotar la barra de extensión (306-1, 306-2) alrededor de la bisagra para modificar una distancia entre la pinza (202) y el extremo distal del brazo (204).

5. Sistema según la reivindicación 4 que comprende, además, una segunda bisagra (308-1, 308-2) en el extremo de la pinza de la barra de extensión (306-1, 306-2).

6. Sistema según la reivindicación 4, donde la rotación de la barra de extensión (306-1, 306-2) alrededor de la bisagra modifica, además, una distancia entre un primer accionador (100-1, 100-2) y un accionador adyacente (100-1, 100-2).

7. Sistema según la reivindicación 1 que comprende, además, un dispositivo de succión (902) configurado para sostener un objeto agarrado por la pinza (202).

8. Sistema según la reivindicación 1 que comprende, además, una membrana (1302, 1402, 1502) configurada para sostener un objeto agarrado por la pinza (202).

9. Sistema según la reivindicación 1 que comprende, además, un fuelle (1102) configurado para soportar una recuperación o liberación de un objeto agarrado por la pinza (202).

10. Sistema según la reivindicación 1 que comprende, además, una almohadilla compatible (1104) configurada para estar situada en contacto cara a cara con un objeto agarrado, estando la almohadilla compatible (1104) unida a un mecanismo de accionamiento, donde un controlador controla una desactivación de los accionadores (100-1, 100-2) y una activación del mecanismo de accionamiento en un momento predeterminado para liberar el objeto agarrado y para alejar el objeto agarrado del sistema.

11. Sistema según la reivindicación 1 que comprende, además, una almohadilla o paleta (802) para soportar un peso de un objeto agarrado.

12. Sistema según la reivindicación 1 que comprende, además, una caja o receptáculo configurado y situado para recibir uno o más objetos barridos en la caja o receptáculo mediante la pinza.

13. Sistema según la reivindicación 1 que comprende, además, una o más puntas de agarre (1602) proporcionadas en un extremo distal de al menos uno de los accionadores (100) hacia una superficie radialmente exterior de al menos uno de los accionadores (100), de tal manera que una cantidad de la sección transversal del accionador que está situada fuera de una zona de corte seccional utilizada para agarrar se reduzca en comparación con un accionador robótico blando que carece de las puntas de agarre.

Tubo flexible

FíG. 1A

Dirección axial

Extensi

acor

Dirección i Interfaz

circunferencial 4

Dirección axial

Dispositivo de distribución de

fluido

18