ES2947593T3

ES2947593T3 - Sistemas y métodos para proporcionar control de vacío de alto flujo a un efector final de un brazo articulado

Info

Publication number: ES2947593T3
Application number: ES16767468T
Authority: ES
Inventors: Thomas Wagner; Kevin Ahearn; Michael DAWSON-HAGGERTY; Christopher GEYER; Thomas Koletschka; Kyle MARONEY; Matthew Mason; Gene Temple Price; Joseph Romano; Daniel Smith; Siddhartha SRINIVASA; Prasanna Velagapudi; Thomas Allen; Benjamin Cohen
Original assignee: Berkshire Grey Operating Co Inc
Current assignee: Berkshire Grey Inc
Priority date: 2015-09-08
Filing date: 2016-09-08
Publication date: 2023-08-11
Anticipated expiration: 2036-09-08
Also published as: EP3347172A1; US11198224B2; EP3347173B1; CA2998122A1; CA3156146C; US10576641B2; US20190001507A1; US20170087718A1; EP4219094A1; US20180333866A1; US10315315B2; CN113954106B; CA3156178A1; CN108349093B; US20200108512A1; EP4219094B1; CN113954107B; WO2017044627A1; CN114290355B; CN114290355A

Abstract

Se describe un sistema para proporcionar control de vacío de alto flujo a un efector final de un brazo articulado. El sistema incluye una fuente de vacío de alto flujo que proporciona una abertura con un área de alto flujo de vacío en el efector final, de modo que los objetos pueden engancharse mientras permiten un flujo sustancial de aire a través de la abertura, y un sistema de detección de carga para caracterizar la carga presentada por el objeto. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistemas y métodos para proporcionar control de vacío de alto flujo a un efector final de un brazo articulado

ANTECEDENTES

La invención se refiere en general a sistemas de clasificación robóticos y otros, y se refiere en particular a sistemas robóticos que tienen un brazo articulado con un efector final que emplea presión de vacío para acoplar objetos en el entorno.

La mayoría de las pinzas de vacío emplean presiones de vacío muy por debajo del 50 % de la presión atmosférica y se denominan aquí como alto vacío. Una fuente convencional para una pinza de alto vacío es un eyector Venturi, que produce un alto vacío pero un flujo de aire máximo bajo. Debido al bajo flujo, es fundamental obtener un buen sellado entre una ventosa y un objeto, y también es importante minimizar el volumen a evacuar.

Los proveedores de eyectores y componentes de sistemas relacionados incluyen Vaccon Company, Inc. de Medway, MA, Festo US Corporation de Hauppauge, NY, Schmalz, Inc. de Raleigh, NC y otros. En algunos casos donde no es posible un buen sellado, algunos sistemas utilizan dispositivos de alto flujo. Los dispositivos convencionales de alto flujo son los amplificadores y sopladores de aire, que producen los flujos deseados, pero no pueden producir el alto vacío de una fuente de alto vacío. Las fuentes de flujo alto incluyen los sopladores de canal lateral suministrados por Elmo Rietschle de Gardner, Denver, Inc. de Quincy, IL, Fuji Electric Corporation of America de Edison, NJ y Schmalz, Inc. de Raleigh, NC. También es posible utilizar amplificadores de aire suministrados por EDCO USA de Fenton, MU y EXAIR Corporation de Cincinnati, OH. También se sabe que los eyectores multietapas se utilizan para evacuar un gran volumen más rápidamente, en donde cada etapa proporciona niveles más altos de flujo pero niveles más bajos de vacío.

Sin embargo, a pesar de la variedad de sistemas de vacío, sigue existiendo la necesidad de un efector final en un sistema de clasificación robótico o de otro tipo que sea capaz de adaptarse a una amplia variedad de aplicaciones, lo que implica la participación de una variedad de tipos de artículos. Además, existe la necesidad de un efector final que sea capaz de proporcionar un alto flujo y que sea capaz de manejar una amplia variedad de pesos de objetos.

El documento US2001045755 divulga un sistema de pinza que se puede fijar a la mano de un robot y tiene al menos dos elementos de pinza independientes entre sí; cada elemento de pinza está provisto de al menos un sensor de fuerza para determinar una fuerza en una dirección predeterminada.

El documento US2003038491 divulga un dispositivo de manipulación de presión negativa que comprende un generador de presión negativa, un medio para controlar la presión negativa y varias pinzas que se acoplan en una pieza de trabajo que se va a manipular, en donde cada pinza está provista de un medio para controlar la presión negativa, un sensor para detectar variables de estado en dicha pinza y una electrónica de evaluación a la que se conectan los medios para controlar la presión a la que se somete y el sensor.

El documento WO2017/035466 describe un efector final para un brazo articulado. El efector final incluye un conjunto de válvula que incluye una pluralidad de canales de suministro, incluyendo cada canal de suministro un conducto de suministro, un sensor de presión en comunicación fluida con el conducto de suministro y un tapón del conducto de suministro. El conducto de suministro está en comunicación fluida con una fuente de vacío. Durante el uso, cada conducto de suministro se encuentra al vacío, de tal forma que la presión dentro del conducto de suministro está sustancialmente a una presión de vacío, o está a una presión que es sustancialmente más alta que la presión de vacío porque el tapón del conducto de suministro se ha movido para bloquear una porción del conducto de suministro.

SUMARIO

De acuerdo con un primer aspecto, se proporciona un sistema para proporcionar control de vacío de alto flujo a un efector final de un brazo articulado de acuerdo con la reivindicación 1 adjunta. De acuerdo con un segundo aspecto, se proporciona un método para controlar una adquisición de vacío de alto flujo de un objeto de acuerdo con la reivindicación 6 adjunta. Además, las características opcionales se pueden encontrar en las reivindicaciones dependientes.

En el presente documento se describe un sistema para proporcionar control de vacío de alto flujo a un efector final de un brazo articulado. El sistema incluye una fuente de vacío de alto flujo que proporciona una abertura con un área de vacío de alto flujo en el efector final, de tal forma que los objetos pueden acoplarse mientras permiten un flujo sustancial de aire a través de la abertura, y un sistema de detección de carga para caracterizar la carga presentada por el objeto.

En el presente documento se describe un sistema de adquisición de objetos que incluye una fuente de vacío de alto flujo que proporciona una abertura con un área de vacío de alto flujo de tal forma que los objetos pueden acoplarse mientras permiten un flujo sustancial de aire a través de la abertura, y un sistema de evaluación de carga que evalúa la carga que responde al flujo y cualquiera de un peso de carga o equilibrio de carga.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La siguiente descripción puede entenderse mejor con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la Figura 1 muestra una vista esquemática de bloques ilustrativa de un sistema de acuerdo con una realización de la presente invención;

la Figura 2 muestra una vista esquemática ilustrativa de un ejemplo de un sistema en la Figura 1;

las Figuras 3A y 3B muestran vistas esquemáticas ilustrativas de un efector final de un sistema de una realización de la invención que se acopla a diferentes tipos de objetos;

la Figura 4 muestra una vista esquemática ilustrativa de un sistema de detección junto con un efector final de una realización de la presente invención;

las Figuras 5A y 5B muestran vistas fotográficas ilustrativas de una cubierta del efector final para su uso en un sistema de una realización de la presente invención;

la Figura 6 muestra una vista esquemática ilustrativa de un efector final de una realización de la invención que se acopla a un objeto;

las Figuras 7A y 7D muestran vistas esquemáticas ilustrativas de otras cubiertas para su uso con efectores finales de sistemas de realizaciones adicionales de la presente invención;

las Figuras 8A y 8B muestran vistas esquemáticas ilustrativas de un efector final en un sistema de una realización de la presente invención que se acopla a un objeto relativamente liviano;

las Figuras 9A y 9B muestran vistas esquemáticas ilustrativas de un efector final en un sistema de una realización de la presente invención que se acopla a un objeto relativamente pesado;

las Figuras 10A y 10B muestran vistas esquemáticas ilustrativas de un efector final en un sistema de una realización de la presente invención que se acopla a un objeto que presenta una carga desequilibrada; la Figura 11 muestra una representación gráfica ilustrativa del flujo de aire frente al diferencial de presión para diferentes fuentes de vacío;

la Figura 12 muestra una representación gráfica ilustrativa del flujo de aire frente al diferencial de presión para diferentes parametrizaciones de rendimiento;

la Figura 13 muestra un modelo esquemático ilustrativo de una apertura del efector final y de un objeto en un sistema de acuerdo con una realización de la presente invención;

la Figura 14 muestra una vista frontal esquemática ilustrativa del sistema de la Figura 13 que muestra las áreas relativas de la abertura;

la Figura 15 muestra una vista lateral esquemática ilustrativa del sistema de la Figura 13 que muestra la dirección y la presión de flujo;

la Figura 16 muestra una representación gráfica ilustrativa del desplazamiento del agarre desde una base frente al ángulo en un sistema de acuerdo con una realización de la presente invención; y

la Figura 17 muestra representaciones esquemáticas ilustrativas de objetos que se mantienen en los puntos de desplazamiento de la figura 16.

Los dibujos se muestran solo con fines ilustrativos y no están a escala.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

Existen numerosas aplicaciones para un nuevo sistema de agarre que podría manejar una amplia variedad de objetos, que varían en tamaño, peso y propiedades superficiales. De acuerdo con ciertas realizaciones, la invención proporciona un sistema para proporcionar control de vacío de alto flujo a un efector final de un brazo articulado. De acuerdo con diversas realizaciones, la invención proporciona un sistema de agarre dinámico de alto flujo y puede incluir opcionalmente un mecanismo para seleccionar entre la fuente de alto flujo y una fuente de alto vacío, dependiendo de la aplicación. Por lo tanto, los sistemas de vacío de alto flujo de la invención se pueden usar opcionalmente con fuentes de alto vacío.

El sistema, por ejemplo, puede incluir una primera fuente de vacío para proporcionar una primera presión de vacío con un primer caudal de aire máximo; y una segunda fuente de vacío para proporcionar una segunda presión de vacío con un segundo caudal de aire máximo, en donde la segunda presión de vacío es mayor que la primera presión de vacío y en donde el segundo caudal de aire máximo es mayor que el primer caudal de aire máximo. Los caudales se caracterizan como caudales de aire máximos porque, cuando un objeto se acopla en un efector final, el caudal puede caer significativamente. La fuente de alto flujo se puede usar junto con una fuente de alto vacío o como una fuente única.

La Figura 1 muestra, por ejemplo, un sistema 10 de acuerdo con una realización de la presente invención en el que se proporciona una fuente de alto vacío 12 opcional, así como una fuente de alto flujo 14 y una fuente de liberación 16, cada una de las que está acoplada a una unidad de selección 18, que está acoplada a un efector final 20. La unidad de selección 18 selecciona entre la fuente de alto vacío 12, la fuente de alto flujo 14 y la fuente de liberación 16 para proporcionar cualquiera de alto vacío, vacío con alto flujo o un flujo de liberación al efector final. Por lo tanto, la Figura 1 muestra una forma general de la invención, que comprende mecanismos para producir alto vacío y alto flujo, una fuente de liberación que proporciona presión atmosférica a través de una rejilla de ventilación o alta presión (soplado) a través de un compresor o depósito, y un mecanismo para seleccionar la fuente más adecuada para la situación actual.

En particular, la Figura 2 muestra un sistema de acuerdo con una realización de la invención que incluye un compresor 30 que está acoplado a un eyector 32 para proporcionar una fuente de alto vacío que está acoplada a una válvula solenoide 34. Un soplador 36 está también acoplado a la válvula de solenoide 34 a través de una válvula antirretorno 38, y el soplador 36 proporciona una fuente de vacío con un alto caudal máximo. También se proporciona una rejilla de ventilación o fuente de soplado a la válvula solenoide 34, cuya salida se proporciona a un efector final 40. Por lo tanto, el sistema proporciona el eyector 32 como la fuente de alto vacío, el soplador regenerativo 36 como la fuente de alto flujo, la válvula antirretorno 38 como el mecanismo de selección pasiva y la válvula solenoide 34 que conecta el efector a la fuente de liberación, ya sea ventilación o soplado.

La presión de vacío proporcionada por el eyector 32 puede ser, por ejemplo, al menos aproximadamente 90.000 Pascales por debajo de la atmosférica y la presión de vacío proporcionada por el soplador 36 puede ser solo no más de aproximadamente 25.000 Pascales por debajo de la atmosférica en algunos ejemplos, y no más de aproximadamente 50.000 pascales por debajo de la atmosférica en otros ejemplos. La presión de vacío proporcionada por el soplador 36 es, por lo tanto, mayor que la presión de vacío proporcionada por el eyector 32. El caudal de aire máximo del eyector puede ser, por ejemplo, no más de 5 pies cúbicos (0,14 metros cúbicos) por minuto (por ejemplo, 1 - 2 pies cúbicos (0,03 - 0,06 metros cúbicos) por minuto), y el caudal de aire máximo del soplador puede ser, por ejemplo, al menos aproximadamente 100 pies cúbicos (2,83 metros cúbicos) por minuto (por ejemplo, 130 - 140 pies cúbicos (3,68 - 3,96 metros cúbicos) por minuto).

Por ejemplo, con referencia a la Figura 3A, si se forma un buen sello entre un efector final 60 (que puede ser, por ejemplo, un fuelle de forma tubular o cónica) y un objeto 62 en un brazo articulado 64, entonces la presión de vacío puede permanecer a alto vacío y bajo flujo. Esto proporcionará que el agarre del objeto 62 se mantendrá por el alto vacío con un caudal de aire máximo más bajo. Con referencia a la Figura 3B, si no se forma un buen sello entre un efector final 70 y un objeto con forma irregular 72 en un brazo articulado 74, entonces la fuente de flujo alto dominará manteniendo un alto flujo y manteniendo un agarre del objeto 72 con un caudal de aire máximo más alto.

Con referencia a la Figura 4, de acuerdo con una realización adicional, el sistema incluye un brazo articulado 80 al que se une un efector final 82, de nuevo, que puede ser un fuelle de forma tubular o cónica. El efector final 82 incluye también un sensor 84 que incluye una banda de unión 86 en el fuelle, así como un soporte 88 unido al sensor de campo magnético 84 y un imán 92 se monta en el brazo articulado 80. El fuelle se puede mover en cualquiera de las tres direcciones, por ejemplo, hacia y desde el brazo articulado como se muestra esquemáticamente en A, en direcciones transversales a la dirección A como se muestra en B, y direcciones parcialmente transversales a la dirección A como se muestra en C. El sensor de campo magnético 84 se comunica (por ejemplo, de forma inalámbrica) con un controlador 90, que se comunica también con un monitor de flujo 94 para determinar si un agarre de alto flujo de un objeto es suficiente para un agarre y transporte continuos, como se explica más adelante. En una realización, por ejemplo, el sistema puede devolver el objeto si el flujo de aire es insuficiente para transportar la carga, o puede aumentar el flujo de aire para mantener la carga de manera segura.

Durante el uso de bajo vacío/alto flujo, se puede usar un efector final especializado que proporciona un mejor agarre de objetos largos y estrechos. Ciertas pinzas que están diseñadas para un uso de alto flujo para adquirir y sujetar un objeto requieren por lo general grandes aperturas para obtener un caudal de aire que sea lo suficientemente alto como para ser útil para la adquisición de objetos. Una desventaja de algunas de estas pinzas en ciertas aplicaciones es que el objeto que se va a adquirir puede ser pequeño, no tan pequeño como para que cada una de sus dimensiones sea más pequeña que la abertura de alto flujo, pero lo suficientemente pequeño como para que algunas de las dimensiones de un objeto sean más pequeñas que la abertura. Por ejemplo, los objetos largos y estrechos, tales como bolígrafos, lápices, etc., no ocluyen lo suficiente la abertura de alto flujo para generar suficientes fuerzas negativas para sujetar el objeto de forma segura.

La invención proporciona una cubierta especializada para su uso con una pinza de vacío de alto flujo. En particular, y como se muestra en las Figuras 5A (lado orientado hacia el brazo articulado) y 5B (lado orientado hacia el objeto), dicha cubierta 100 puede incluir un lado posterior proximal 102 que no permite que el aire fluya a través del material, y un lado frontal distal 104 para acoplar objetos que están formados de un material de espuma. Las aberturas de hendidura 106 en forma de estrella o asterisco se proporcionan a través del material en este ejemplo. Durante el uso, los objetos alargados pueden recibirse a lo largo de aberturas de hendidura opuestas y sujetarse por el material de espuma.

La Figura 6 muestra, por ejemplo, un objeto alargado 96 sostenido contra el material de espuma 104 de una cubierta 100 que está acoplada al efector final 82. Mientras que el objeto alargado 96 cubre parte de la abertura proporcionada por las hendiduras 106, otras porciones 108 de la abertura proporcionada por las hendiduras 106 permanecen abiertas. El patrón cortado en el material permite suficiente área para obtener un flujo relativamente alto, al tiempo que proporciona un número de posiciones (u orientaciones) para que un objeto largo y fino bloquee (y, por tanto, sea retenido por) un porcentaje suficientemente alto del flujo de aire.

La espuma adaptable sobre la superficie 104 entra en contacto con el objeto que se va a adquirir, dando a la pinza algo de adaptabilidad mientras actúa también para sellar la apertura alrededor del objeto cuando la espuma se comprime y se aplica el vacío de alto flujo. Por lo tanto, la cubierta de apertura permite que una pinza de alto flujo recoja de forma efectiva objetos largos y estrechos con una cubierta fácil de colocar que se puede sujetar en un cambiador de herramientas y añadir a o quitar de la pinza de forma autónoma durante la operación en tiempo real.

De acuerdo con varias realizaciones, la cubierta 100 puede aplicarse al efector final por un trabajador humano en un ajuste de fricción en el extremo del efector final, o en ciertas realizaciones, la cubierta puede proporcionarse en un banco de accesorios del efector final disponibles con los que el brazo articulado se puede programar para acoplarse según, sea necesario, y desacoplarse cuando haya terminado, por ejemplo, utilizando presión de aire positiva forzada y/o un dispositivo de agarre que asegure el accesorio del efector final para liberarlo del brazo articulado.

Por lo tanto, la invención proporciona un sistema para proporcionar control de vacío a un efector final de un brazo articulado, donde el sistema incluye una fuente de vacío para proporcionar una presión de vacío a un caudal al efector final, y el efector final incluye una cubierta que incluye un material resistente al flujo de aire en un lado proximal de la cubierta y un material adaptable en un lado distal de la cubierta para ponerse en contacto con los objetos que se van a agarrar. La cubierta puede incluir una abertura que varía significativamente en radio desde el centro de la cubierta, y la abertura puede incluir aberturas para los dedos que se extienden radialmente desde el centro de la abertura. La abertura puede tener generalmente forma de estrella o de asterisco. La cubierta puede estar formada por un material adaptable e incluir espuma adaptable en un lado distal de la cubierta que se acopla con un objeto que se va a agarrar, y la cubierta puede incluir un material resistente al flujo de aire en un lado proximal de la cubierta. La presión de vacío puede ser de no más de aproximadamente 25.000 Pascales o 50.000 Pascales por debajo de la atmosférica, y el caudal de aire puede ser de al menos aproximadamente 100 pies cúbicos (2,83 metros cúbicos) por minuto.

Las cubiertas con otros tipos de aberturas se muestran en las Figuras 7A - 7D. La Figura 7A muestra, por ejemplo, una cubierta 120 que incluye aberturas de hendidura 122. La Figura 7B muestra una cubierta 130 que incluye aberturas cuadradas de diferentes tamaños 132, 134. La cubierta 140 que se muestra en la Figura 7C incluye pequeñas aberturas circulares 142, y la cubierta 150 que se muestra en la Figura 7D incluye aberturas de formas diferentes 152 y 154. En cada una de las cubiertas 100, 120, 130, 140 y 150, una superficie de espuma adaptable puede orientarse hacia el objeto que se va a adquirir, y se proporciona más área de la cubierta para abrirse más cerca del centro de la cubierta con respecto a la periferia exterior de cada cubierta. Por ejemplo, en la cubierta 100, el centro de la forma de asterisco es el más abierto. En la cubierta 120, las hendiduras más grandes se proporcionan en el centro. En la cubierta 130, las aberturas cuadradas más grandes se proporcionan en el centro. En la cubierta 140, la mayor concentración de las aberturas circulares se proporciona en el centro, y en la tapa 150, la forma más grande 154 se proporciona en el centro.

Los sistemas de acuerdo con ciertas realizaciones de la invención pueden controlar el flujo dentro del efector final así como el peso y el equilibrio de un objeto que se está agarrando. Las Figuras 8A y 8B muestran un objeto 160 que se eleva desde una superficie 162 por el efector final 82 que incluye el dispositivo de detección de carga de la Figura 4. Al acoplarse al objeto 160, el sistema toma nota de la posición del dispositivo de detección y del nivel de flujo (F¹) dentro del efector final, así como de la presión de vacío (Pi) y la carga (Wi) como se muestra en la Figura 8A. Una vez que se eleva el objeto 160 (Figura 8B), el sistema observa el cambio en la cantidad de flujo (AF1). En este ejemplo, la carga proporcionada por el objeto 160 es relativamente ligera (AW1), y una pequeña variación (AF1) en el flujo (considerando la carga y el tamaño de la apertura) pueden aceptarse. Las Figuras 9A y 9B muestran, sin embargo, el efector final elevando un objeto pesado.

Las Figuras 9A y 9B muestran un objeto 170 que se eleva desde una superficie 172 por el efector final 82 que incluye el dispositivo de detección de carga de la Figura 4. Al acoplarse al objeto 170, el sistema toma nota de la posición del dispositivo de detección y del nivel de flujo (F²) dentro del efector final, así como de la presión de vacío (P2) y la carga (W²) como se muestra en la Figura 9A. Una vez que se eleva el objeto 170 (Figura 9B), el sistema observa el cambio en la cantidad de flujo (AF²). Como se ha señalado anteriormente, en este ejemplo, el objeto 170 es pesado y presenta una carga mayor (A W²). El sistema evaluará la carga en combinación con el caudal (F²) y la presión (P²) así como el cambio en el flujo (AF²) y el cambio de presión (AP2) para evaluar el agarre del objeto. El sistema puede usar tablas de consulta de valores de flujo y carga para el tamaño de la abertura y/o puede usar el aprendizaje automático para desarrollar y mantener información sobre las cargas que son adecuadas para diferentes tamaños de apertura y caudales. En realizaciones adicionales, el sistema puede emplear curvas de rendimiento lineales para las fuentes de vacío para el flujo máximo y la presión máxima, según lo ajustado por el tamaño de abertura de la apertura.

El sistema puede detectar también si una carga no está suficientemente equilibrada. Las Figuras 10A y 10B muestran un objeto 180 que se eleva desde una superficie 182 por el efector final 82 que incluye el dispositivo de detección de carga de la Figura 4. Al acoplarse al objeto 180, el sistema toma nota de la posición del dispositivo de detección y del nivel de flujo (F³) dentro del efector final, así como de la presión de vacío (P3) y la carga (W3) como se muestra en la Figura 10A. Una vez que se eleva el objeto 180 (Figura 10B), el sistema observa el cambio en la cantidad de flujo (AF³). En este ejemplo, el objeto 180 presenta una carga no equilibrada. El sistema evaluará la carga en combinación con el caudal (F³) y la presión (P³) así como el cambio en el flujo (AF³) y el cambio de presión (AP³) para evaluar el agarre del objeto. Nuevamente, el sistema puede usar tablas de consulta de valores de flujo y carga para el tamaño de la abertura y/o puede usar el aprendizaje automático para desarrollar y mantener información sobre las cargas que son adecuadas para diferentes tamaños de apertura y caudales. En realizaciones adicionales, el sistema puede emplear curvas de rendimiento lineales para las fuentes de vacío para el flujo máximo y la presión máxima, según lo ajustado por el tamaño de abertura de la apertura.

La fuerza de elevación se puede caracterizar como una función que utiliza aprendizaje automático, análisis de grandes datos, lógica difusa o aproximación lineal. La fuerza de elevación depende del modelo de rendimiento del generador de vacío y del área del objeto dentro de la abertura. La longitud y fricción de la manguera también son importantes. A un flujo alto, la pérdida de presión está relacionada con la velocidad del flujo. La pérdida de presión está relacionada con la longitud de la manguera y la fricción de la manguera. En ausencia de una curva de rendimiento, se puede utilizar una aproximación lineal del rendimiento del generador de vacío.

La Figura 11 muestra las curvas de rendimiento lineal para un soplador (en 200) y una aspiradora de taller (en 202). Las curvas de rendimiento pueden también ser cóncavas o convexas, en función del parámetro ds. El término ds parametriza si la curva de relación es cóncava o convexa. El grado de concavidad o convexidad afecta al rendimiento de la pinza de alto flujo. La Figura 12 muestra las curvas de rendimiento de vacío para ds = 0,25 (como se muestra en 220), ds = 1 (como se muestra en 222) y ds = 1,5 (como se muestra en 224).

Las Figuras 13 a 15 muestran un modelo de dos tuberías de un ejemplo de pinza de alto flujo con fines ilustrativos. Como se muestra en la Figura 13, un efector final 250 se acopla con un objeto 252. La Figura 14 muestra que el área de la abertura, a¹está parcialmente bloqueada por el objeto, dejando aberturas a ambos lados del objeto que tienen un área total de a². El área que está bloqueada se muestra como (a¹-a²). La Figura 16 muestra ángulos de deflexión en 260 frente al desplazamiento lateral para un objeto que usa una ventosa de fuelle. Una apertura óptima para un flujo máximo dado y una presión máxima, así como (a¹- a²)/a¹se puede proporcionar. También, conociendo el centro de masa del objeto sostenido con respecto a la pinza, así como cualquier giro del objeto, se puede determinar el par.

Como se muestra en la Figura 16, el intervalo de los ángulos de deflexión se correlaciona con el desplazamiento del agarre desde la base que muestra el desplazamiento en una dirección (como se muestra en 262 en la Figura 16 y en 282 en la Figura 17), una carga equilibrada (como se muestra en 270 en la Figura 16 y 290 en la Figura 17), y desplazada en una dirección opuesta (como se muestra en 276 en la Figura 16 y en 296 en la Figura 17). Los puntos restantes 264, 266, 268, 272 y 274 se corresponden con las imágenes 284, 286, 288, 292 y 294 de la Figura 17.

Por lo tanto, la invención proporciona, en diversas realizaciones, que el peso de la carga, el equilibrio de la carga y el flujo pueden usarse en un sistema de alto flujo para proporcionar una adquisición y transporte precisos de objetos en un sistema de clasificación.

Las personas expertas en la materia apreciarán que se pueden realizar numerosas modificaciones y variaciones en las realizaciones divulgadas con anterioridad sin desviarse del alcance de la presente invención.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema para proporcionar control de vacío de alto flujo a un efector final (82) de un brazo articulado (80), comprendiendo dicho sistema:

una cubierta (100) en un extremo distal del efector final, permitiendo dicha cubierta que el aire fluya a través de una o más aberturas (106) definidas en la misma;

una fuente de vacío (14) que proporciona un vacío de alto flujo en el efector final de tal forma que un objeto (96) se acopla y eleva con un agarre de alto flujo en una o más aberturas definidas en la cubierta del efector final, en donde la o más aberturas permiten que fluya más aire cerca del centro de la cubierta que cerca de la periferia de la cubierta y además caracterizado por:

un controlador (90);

un dispositivo de detección de carga conectado al efector final (82), incluyendo el dispositivo de detección de carga un sensor de campo magnético (84) que detecta un imán (92) montado en el brazo articulado (80) para determinar una posición del dispositivo de detección de carga en respuesta a los movimientos del efector final; y

un monitor de flujo (94) que monitorea los cambios en el flujo de aire dentro del efector final,

en donde el controlador (90) se comunica con el dispositivo de detección de carga y el monitor de flujo para determinar si el agarre de alto flujo del efector final sobre el objeto es suficiente para su transporte basándose en la posición del dispositivo de detección de carga y los cambios en el flujo de aire dentro el efector final.

2. El sistema según la reivindicación 1, en donde la fuente de vacío proporciona una presión de vacío que no es superior a 50.000 pascales por debajo de la atmosférica.

3. El sistema según la reivindicación 1, en donde la fuente de vacío proporciona un caudal de aire máximo de al menos 100 pies cúbicos (2,83 metros cúbicos) por minuto.

4. El sistema según la reivindicación 1, en donde dicha cubierta incluye un material adaptable (104) orientado hacia el exterior.

5. El sistema según la reivindicación 4, en donde la una o más aberturas definidas en la cubierta proporcionan una mayor cantidad de área de abertura cerca del centro de la cubierta que cerca de la periferia de la cubierta.

6. Un método para controlar una adquisición de vacío de alto flujo de un objeto, comprendiendo dicho método: acoplar un dispositivo de detección de carga a un efector final (82) de un brazo articulado (80), en donde el dispositivo de detección de carga incluye un sensor de campo magnético (84) que detecta un imán (92) montado en el brazo articulado;

proporcionar un vacío de alto flujo desde una fuente de vacío (14) a través de una o más aberturas (106) definidas en una cubierta (100) en un extremo distal del efector final (82), en donde la una o más aberturas permiten que fluya más aire cerca del centro de la cubierta que cerca de la periferia de la cubierta;

acoplar y elevar un objeto (96) en la una o más aberturas definidas en la cubierta del efector final con un agarre de alto flujo;

determinar una posición del dispositivo de detección de carga en respuesta a los movimientos del efector final que acopla y eleva el objeto detectando el imán en el brazo articulado con el sensor de campo magnético; monitorear cambios en el flujo de aire dentro del efector final; y

determinar si el agarre de alto flujo del efector final sobre el objeto es suficiente para su transporte basándose en la posición del dispositivo de detección de carga y los cambios en el flujo de aire dentro el efector final.

7. El método según la reivindicación 6, en donde la fuente de vacío proporciona una presión de vacío que no es superior a 50.000 pascales por debajo de la atmosférica.

8. El método según la reivindicación 6, en donde la fuente de vacío proporciona un caudal de aire máximo de al menos 100 pies cúbicos (2,83 metros cúbicos) por minuto.

9. El método según la reivindicación 6, que comprende además determinar un peso relativo del objeto.

10. El método según la reivindicación 6, que comprende además determinar un equilibrio relativo de la carga proporcionada por el objeto.

11.El método según la reivindicación 6, que comprende además mover el objeto en respuesta a la determinación de que se debe mantener el agarre de alto flujo en el objeto, y reposicionar el efector final en el objeto en respuesta a la determinación de que el agarre de alto flujo en el objeto no debe ser mantenido.

12. El sistema según la reivindicación 1, en donde el controlador determina si el objeto acoplado por el efector final con el agarre de alto flujo está equilibrado en carga basándose en la posición del dispositivo de detección de carga.

13. El método según la reivindicación 6, comprende además determinar si el objeto acoplado por el efector final está equilibrado en carga basándose en la posición del dispositivo de detección de carga.

14.EI método según la reivindicación 6, que comprende además devolver el objeto en respuesta a la determinación de que el agarre de alto flujo del efector final sobre el objeto no es suficiente para su transporte.

15.El método según la reivindicación 6, que comprende además aumentar el flujo de aire a través de la abertura del efector final en respuesta a la determinación de que el agarre de alto flujo del efector final sobre el objeto no es suficiente para su transporte.