JP2022161054A - Method and device for handling lidded returnable case - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓋が付いた通い箱を蓋が付いた状態のまま移動させることができる、蓋付通い箱のハンドリング方法及び装置に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and apparatus for handling a returnable container with a lid, which can move the returnable container with the lid attached.
段ボール箱などの上面が閉鎖された箱をロボットアームを利用してハンドリングするためには、特許文献1に示されたように吸着パッドによって箱の上面を吸着するハンドリング装置が広く用いられている。しかし生産工場において部品の通い箱として多用されている樹脂製の箱は上面が開放されているため、その上面を吸着することができない。このため人手によるハンドリングが一般的である。しかし通い箱の重量が重く、多段積みされているような場合には人手によるハンドリングは容易ではない。
In order to handle a box with a closed top surface, such as a cardboard box, using a robot arm, a handling device that sucks the top surface of the box with a suction pad is widely used, as disclosed in
そこで特許文献2に示されるように、上面が開放された通い箱をロボットハンドを用いてハンドリングする装置が開発されている。この装置は水平軸を中心として上下方向に回転するハンガーを備え、このハンガーを通い箱のフランジの下側に打ち込むことにより箱の片側を持ち上げ、水平方向に引っ張ってずらし、反対側の隙間を利用して反対側のハンガーも通い箱のフランジの下側に打ち込み、搬送する方法を採用している。しかしこの特許文献2の装置は、取り扱い対象となる通い箱のフランジの形状寸法が一定である場合にしか利用できないものであった。
Therefore, as shown in
ところが、工場の物流に用いられている通い箱1のフランジ2の形状は、図1に示されるように1段フランジ、2段フランジ、3段フランジ、先端が下方にオーバーハングしたフランジなど様々であり、最下段のフランジ位置が異なっている。
However, as shown in FIG. 1, the shape of the
また、通い箱1に蓋を被せた蓋付通い箱も、生産工場における物流に広く用いられている。図2に示されるように、何れの蓋3の端部にも立ち上ったフランジ4が形成されているが、フランジ4の幅や形状は様々である。このようなフランジ形状が様々な通い箱1に、フランジ形状の異なる様々な蓋3が被せられた蓋付通い箱は、ハンガーの振込み高さが一定である特許文献2の装置によっては、ハンドリングすることはできない。しかも通い箱1の蓋3は単に載せられているだけであって段ボール箱の蓋のように固定されていないので、特許文献1の吸着式の装置によってもハンドリングすることはできない。従って蓋付通い箱も、これまで専ら人手によってハンドリングされていた。
A returnable container with a lid, which is a
従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、端部のフランジ形状の異なる様々な蓋が被せられた蓋付通い箱を、蓋付きのままロボットにより移動させることができる、蓋付通い箱のハンドリング方法及び装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described conventional problems, and to provide a lidded returnable container that can be moved by a robot while being covered with various lids having different end flange shapes. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for handling a tote box.
上記の課題を解決するためになされた本発明の蓋付通い箱のハンドリング方法は、フランジ付きの蓋が取り付けられた通い箱を、ロボットアームに取付けたハンドリング装置により蓋付きのまま把持して移動させる蓋付通い箱のハンドリング方法であって、押さえパッドと、昇降可能なフォークとを左右に備えたハンドリング装置を蓋付通い箱の中央上方に移動させ、左右の押さえパッドを蓋の外側に拡開させて蓋のフランジの内面及び上面に接触させ、フォークを蓋の外側で下降させたうえ、フォークに内蔵させた爪を通い箱のフランジの下面に差し込んで蓋付通い箱を蓋付きのまま把持し、ハンドリング装置により移動させることを特徴とするものである。 A method for handling a returnable container with a lid according to the present invention, which has been devised to solve the above-mentioned problems, is to grip and move a returnable container attached with a lid with a flange by a handling device attached to a robot arm. A handling method for a returnable container with a lid, in which a handling device provided with a holding pad and vertically movable forks on the left and right sides is moved above the center of the returnable container with a cover, and the left and right holding pads are extended outside the lid. Open it to make contact with the inner surface and upper surface of the flange of the lid, lower the fork on the outside of the lid, and insert the claws built into the fork into the lower surface of the flange of the returnable box with the lid attached. It is characterized in that it is gripped and moved by a handling device.
なお、蓋付通い箱の座標とそのフランジの形状をカメラで撮影し、ハンドリング装置の移動位置とフォークの下降量を制御することが好ましい。隣接する蓋付通い箱との間にすきまがない場合には、片側の押さえパッドとフォークにより蓋付通い箱の片側を把持して片側のみ持ち上げることで、下部の箱とのはまり込んだ部分を外し、持ち上げた片側の方向に外側に引張り、その後、反対側の押さえパッドとフォークにより蓋付通い箱の反対側を把持し、持ち上げて移動させることができる。 It is preferable to photograph the coordinates of the returnable container with lid and the shape of its flange with a camera, and control the moving position of the handling device and the lowering amount of the fork. If there is no gap between adjacent returnable boxes with lids, hold one side of the returnable lidded box with a fork and press pad on one side and lift only one side to remove the part that is stuck to the lower box. It can be removed and pulled outward in the direction of the lifted one side, and then the other side of the lidded tote can be gripped by the opposite side of the holding pad and fork, lifted and moved.
また上記の課題を解決するためになされた本発明の蓋付通い箱のハンドリング装置は、ロボットアームに取付けて、フランジ付きの蓋が取り付けられた通い箱を蓋付きのまま把持して移動させる蓋付通い箱のハンドリング装置であって、ロボットアームに接続される本体と、本体に対して左右に拡縮移動される一対のスライダと、各スライダに設けられた押さえパッド及び昇降可能なフォークと、押さえパッドを蓋のフランジの内面に押し付ける押出手段と、フォークの内部に収納されており、下降したフォークの内側に突出される爪とを備えたことを特徴とするものである。 Further, in order to solve the above-mentioned problems, the handling device for returnable containers with lids of the present invention is attached to a robot arm so that a returnable container with a lid attached with a flange is gripped and moved with the lid attached. A returnable box handling device comprising: a main body connected to a robot arm; a pair of sliders that expand and contract horizontally with respect to the main body; a holding pad and a liftable fork provided on each slider; It is characterized by comprising push-out means for pressing the pad against the inner surface of the flange of the lid, and a claw housed inside the fork and protruding inside the lowered fork.
なお、フォークの爪は、フォークに内蔵された垂直軸により水平回転するものであることが好ましい。 It is preferable that the claw of the fork be horizontally rotated by a vertical shaft built in the fork.
本発明によれば、端部のフランジ形状の異なる様々な蓋が被せられた蓋付通い箱を、蓋付きのままロボットアームにより移動させることができる。また本発明によれば、隣接する蓋付通い箱との間にすきまがない状態で段積みされた蓋付通い箱も、ハンドリングすることができる。 According to the present invention, returnable containers with lids covered with various lids having different end flange shapes can be moved by a robot arm with the lids attached. Further, according to the present invention, it is possible to handle lidded tote boxes that are stacked without gaps between adjacent lidded tote boxes.
以下に本発明の好ましい実施形態を説明する。
(蓋付通い箱の構造)
先ず図3により、ハンドリング対象となる蓋付通い箱に付き説明する。図3の(A)は蓋3の中央切断端面図、図3の(B)は通い箱1の中央切断端面図である。通い箱1はその上端に外向きに突出したフランジ2を備え、底部にも下部フランジ5を備えている。また底面には段積み用の突起6が形成されている。この突起6はフランジ2の内側に入るサイズであり、蓋のない通い箱1どうしを直接積み上げた際の横ずれを防止するためのものである。また、蓋が存在する蓋つきの通い箱の上にもこの突起6がフランジ2の内側に入り込み、横ずれを防止する事ができる構造になっている。蓋3の周囲には上向きにフランジ4が形成されるとともに、通い箱1のフランジ3の内側に入る小突起7が下向きに形成されている。図3では通い箱1のフランジ2は1段タイプ、蓋3のフランジ4は図2の(B)のタイプとしたが、これに限定されるものではない。
Preferred embodiments of the present invention are described below.
(Structure of returnable box with lid)
First, referring to FIG. 3, a lidded returnable container to be handled will be described. FIG. 3A is a center cut end view of the
図3の(C)は通い箱1に蓋3を被せて蓋付通い箱とした状態を示す中央切断端面図である。図示のように蓋3の小突起7が通い箱1のフランジ2の内側に入り、蓋3の横ずれを防止している。蓋3の周囲はフランジ4で囲まれているので、蓋3の中央部はくぼんだ状態となっている。図3の(D)は蓋付通い箱を積み重ねた状態を示す中央切断端面図である。この状態では、上側の蓋付通い箱の下部フランジ5が下側の蓋付通い箱の蓋3のフランジ4の上に載り、上側の蓋付通い箱の突起6が下側の蓋付通い箱の蓋3のフランジ4の内側に入る。このような構造によって、蓋付通い箱は多段積みができるようになっている。本発明では、図3の(D)に示されたように多段積みされた蓋付通い箱を、蓋付きのままハンドリングする。
FIG. 3C is a center cut end view showing a state in which the
(ハンドリング装置)
図4はシステムの全体図である。本発明のハンドリング装置10は、多軸ロボットのロボットアーム11の先端に取り付けられている。蓋付通い箱はパレット12上に多段積みされており、複数台のカメラを組み合わせた3Dビジョン13が複数方向から蓋付通い箱を撮影し、コンピュータは3Dビジョン13の画像データから、蓋付通い箱の座標と通い箱1のフランジ2のタイプを演算し、認識する。
(handling device)
FIG. 4 is an overall view of the system. A handling
図5はハンドリング装置の正面図、図6はその左側面図である。15はロボットアーム11の先端に取り付けられる本体、16は本体15の下面に取付けられた水平な基板である。以下の説明では、図5の紙面の左右方向を左右方向と呼び、図6の紙面の左右方向を前後方向と呼ぶこととする。図5に示されるように基板16は左右方向に一体に形成されているが、前後方向には分離されており、それぞれが本体15の下面に取付けられている。
FIG. 5 is a front view of the handling device, and FIG. 6 is its left side view. A
前後2枚の基板16の下面には、左右方向に延びるリニアガイド17がそれぞれ取り付けられている。リニアガイド17には左右2つのスライダブロック18が搭載されており、各スライダブロック18に上下方向に延びるスライダ19が固定されている。また図5に示すように、前側の基板16の左端にはサーボモータ20が搭載されており、ボールネジ21を回転する。このボールネジ21は等ピッチであるが、途中でねじの方向が逆になっており、一方が右ねじ、他方が左ねじとなっている、そしてスライダ19の上部のブラケットに支持されたナット22が、ボールネジ21の左右の部分に螺合している。このため、サーボモータ20を特定方向に回転させると、スライダ19は中心から同一距離だけ離れて左右に拡がり、逆方向に回転させると同一距離だけ中心側に戻る拡縮動作を行うこととなる。
Linear guides 17 extending in the left-right direction are attached to the lower surfaces of the two front and
スライダ19には上下方向に延びる垂直基板23が固定されており、その左右の端部に上下方向のリニアガイド24が設けられている。これらのリニアガイド24にはフォーク25が支持されており、左右の垂直基板23にそれぞれ設けられた昇降機構26により、フォーク25を昇降することができるようになっている。
A
図7、図8、図9に示すように、垂直基板23の下端には小型のリニアガイド27によって水平スライド板28が支持されており、その端部には押さえパッド29が固定されている。押さえパッド29は断面L字状の断面を持ち、垂直面30と水平面31を備えている。図7に示したように、押さえパッド29は蓋3のフランジ4の内側面と上面に当接させるための部材である。
As shown in FIGS. 7, 8 and 9, a
この水平スライド板28は、押圧手段によって駆動される。図8、図9に示すようにこの実施形態では押圧手段はカム機構である。すなわち、水平スライド板28の押さえパッド29とは反対側には溝カム32が設けられており、垂直基板23にはカムローラ33を前後方向に駆動する送りねじ34とその駆動モータ35が設けられている。このため水平スライド板28はこのカム機構によって移動し、押さえパッド29を強力に蓋3のフランジ4の内面に押し付けることができる。このカム機構は、図7に示すように垂直基板23の内面側ブラケット39に設けられている。
This
図5、図6に示されるように、フォーク25は左右方向の幅が狭く、前後方向の幅が広い扁平な中空体であって、その前後方向の端部付近には縦軸36が収納されている。この縦軸36の下端には爪37が取り付けられており、この縦軸36の上端には回転機構38が設けられている。この回転機構38は前後の縦軸36を反対方向に90度回転させることによって、前後の爪37を水平方向に回転させる。爪37はフォーク25の内部に収納されているが、図10に示すように、フォーク25を降下させた後にフォーク25から出て通い箱1のフランジ2の下面に差し込まれる。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
このほか、垂直基板23には図5、図6に示されるように、蓋3のフランジ4の上面を検出するためのセンサー40が取り付けられている。
In addition, a
(ハンドリング方法)
以下に、上記のハンドリング装置によって段積みされた蓋付通い箱をハンドリングする方法を説明する。
先ず図4に示した3Dビジョン13により複数方向から蓋付通い箱を撮影し、コンピュータが画像処理を行い、蓋付通い箱の座標と、通い箱1のフランジ2のタイプを演算し、認識する。また段積みされた蓋付通い箱を移動させる順を演算する。この演算結果に従い、ロボットアーム11はハンドリング対象となる蓋付通い箱の中央上方にハンドリング装置10を移動させる。このとき、図5,図6に示したように、蓋付通い箱の長辺側の2辺中央を押さえパッド29でグリップできるようにハンドリング装置10の方向を定める。これによってスライダ19の拡縮運動幅を小さくし、ハンドリング装置10を小型化することが可能となる。もし蓋付通い箱の短辺側の2辺を押さえパッド29でグリップする場合には、スライダ19の拡縮運動幅を大きくする必要があるからハンドリング装置10が大型化し、その重量も増加するためロボットの負荷が大きくなり好ましくない。
(handling method)
A method of handling stacked returnable containers with lids by the above-described handling device will be described below.
First, the
次にロボットアーム11によりハンドリング装置10を蓋付通い箱に向かって降下させ、押さえパッド29を蓋3の上面に接触させる。この状態を図11の(A)に示す。蓋付通い箱の座標は予め認識されているため、必要な降下量も分かっているはずであるが、センサー40により蓋3のフランジ4の上面を検出しながら降下させることが好ましい。このようにセンサー40を用いるのは、蓋3が透明である場合には3Dビジョン13が蓋3のフランジ4の上面を正確に検出できず、通い箱1のフランジ2の上面を誤って読み取ってしまうおそれがあるためである。
Next, the
次にサーボモータ20によりボールネジ21を回転させ、垂直基板23を左右の外側に向けて移動させる。垂直基板23にはフォーク25や押さえパッド29が取り付けられているためこれらも外側に移動し、押さえパッド29の垂直面30が蓋3のフランジ4の内面に当接し、図11の(B)に示すように押さえパッド29の水平面31が蓋3のフランジ4の上面に当接した状態となる。
Next, the
次に図11の(C)に示すように、フォーク25を蓋3の外側で下降させる。フォーク25の下降量は通い箱1のフランジ2のタイプにより異なるが、コンピュータはフランジ2の段数を認識しているから、一番下のフランジ2の下側まで降下させたうえで、図10に示すように爪37を水平面内で回転させて一番下のフランジ2の下面に差し込む。このように爪37は水平回転させるため爪37に負荷は掛からず、スムーズに回転させることができるとともに、箱の重さを回転のスラスト方向で支えることができる利点がある。この状態を図11の(D)に示す。
Next, the
ここで、このシステムの上面からの箱の位置や形状の検出装置は、3Dビジョン13で3次元的な座標を検出して動作に移る。この3Dビジョン13は積載された通い箱の山の真上から検出する場合が多い。そのため、通い箱のフランジ2が、図1に示すような1段、2段、3段を上から見分けることが難しい場合もある。この場合はフォーク25を最も下降の寸法を要する3段フランジの下降位置まで下げる。そこで爪37を内側に差し込んでフォーク25を上昇させる。フランジ2の段数にかかわらずフランジ2の下部に爪が接触して支える状態まで切ると、上昇中のモーターが動かなくなり電流値が大きく変化する。この変化してきた信号でフランジ2の下部に接触したと認識して完了をかける。
Here, the device for detecting the position and shape of the box from the top of this system detects three-dimensional coordinates with the
図11の(D)の状態では、蓋付通い箱の長辺の中央部は押さえパッド29とフォーク25により挟まれており、通い箱1のフランジ2の下面に爪37が挿入されている。この状態から更に前記のカム機構によって押さえパッド29を強力に蓋3のフランジ4に押し付け、がたつきのないように確実に保持して持ち上げる。なお、爪37が通い箱1のフランジ2に接触すると持ち上げに必要な荷重が増加するから、モーターの負荷電流の変化によりフランジ2を掴んだことが確認できる。もし確認できない場合には誤動作のおそれがあるので、装置を停止して警告を発する。
In the state of FIG. 11(D), the central portion of the long side of the returnable container with lid is sandwiched between the
もしハンドリング対象となる蓋付通い箱の左右に十分なすきまがあれば、上記の動作を蓋付通い箱の長辺の両側で同時に行い、ハンドリング装置10は蓋付通い箱の両側を蓋付きのままチャックすることができるから、ロボットアーム11により持ち上げて任意の位置まで移動させることができる。
If there is sufficient clearance on the left and right sides of the returnable container with lid to be handled, the above operation is performed simultaneously on both sides of the long side of the returnable container with lid, and the
しかし図4に示したように蓋付通い箱は隣接する蓋付通い箱との間にほとんど隙間のない状態で段積みされていることが多い。このため図12に示すように、先ず側方が開放されている側で蓋付通い箱の片側の辺をチャックし、片側だけをロボットの動作により傾けて持ち上げることで、下部の横ずれ防止の通い箱1の6の部分を上に外す。その後把持した片側の方向に、開放されている側方にずらせて隣接する蓋付通い箱との間に隙間を形成する。そしてその隙間にフォーク25を差し込み、反対側の辺をチャックする。このようにして対向する2辺をチャックし、ロボットアーム11により任意の位置に移動させることができる。
However, as shown in FIG. 4, lidded returnable boxes are often stacked with almost no gap between adjacent lidded returnable boxes. For this reason, as shown in FIG. 12, first, one side of the returnable box with lid is chucked on the side where the side is open, and only one side is tilted and lifted by the operation of the robot to prevent the lower portion from slipping sideways. Remove
蓋付でないただの通い箱1を積み上げた積載状態の場合にも、この把持装置で搬送可能である。押さえパッド29は、蓋付の場合は蓋3のフランジ4の内面と上面を固定する。蓋が無い場合は通い箱のフランジ2の上面と通い箱1の内側10mm程度の側面を内側から固定する。通い箱1は、上に次の箱を重ねるために上面すれすれまで中の製品を入れることはされておらず、必ず20mm程度の上面のフランジ2の下で製品を収納するようになっている。フォーク25は通い箱1の外側にさしこまれて、通い箱1のフランジ2の下部に差し込まれて持ち上げる。つまり、蓋がついてる通い箱と蓋が無い通い箱が混在している箱の山からでも、汎用的に本発明の把持装置ならフォークや押さえパッドの位置を外部信号で変えることで汎用的に運搬が可能である。
Even in the case of a stacked state in which
以上に、段積みされた蓋付通い箱をデパレタイジングする工程を説明したが、手順を逆にすれば、蓋付通い箱をパレタイジングすることも可能である。 Although the process of depalletizing stacked returnable containers with lids has been described above, it is also possible to palletize returnable containers with lids by reversing the procedure.
本発明の利点を整理すると、次の通りである。
(1)端部のフランジ形状の異なる様々な蓋が被せられた蓋付通い箱を、蓋付きのままチャックして移動させることができる。
(2)蓋付通い箱のサイズが異なる場合にも、同一のハンドリング装置を用いることができ、ヘッド交換の無駄時間を削減することができる。
(3)蓋付通い箱の対向する長辺をチャックすることにより、ハンドリング装置の小型化と軽量化を図ることができ、ロボットの負荷も小さくできるので設備コストが安価となる。
(4)蓋付通い箱をデパレタイジングする場合にも、パレタイジングする場合にも用いることができる。
(5)蓋付でないただの通い箱状態でも把持して搬送可能なため、蓋付の通い箱と蓋無しの通い箱が混在している積載の通い箱の山の中からでも、汎用的に一つの把持装置で運搬が可能である。
The advantages of the present invention are summarized as follows.
(1) It is possible to chuck and move lidded returnable boxes covered with various lids having different end flange shapes.
(2) The same handling device can be used even when the sizes of returnable containers with lids are different, and waste time for exchanging heads can be reduced.
(3) By chucking opposite long sides of the returnable container with lid, the size and weight of the handling device can be reduced, and the load on the robot can be reduced, thereby reducing the equipment cost.
(4) It can be used for both depalletizing and palletizing of returnable containers with lids.
(5) It can be gripped and transported even in the state of a simple tote box without a lid, so it can be used for general purposes even from a pile of tote boxes that contain a mixture of tote boxes with lids and without lids. Transport is possible with one gripping device.
1 通い箱
2 フランジ
3 蓋
4 フランジ
5 下部フランジ
6 段積み用の突起
7 小突起
10 ハンドリング装置
11 ロボットアーム
12 パレット
13 3Dビジョン
15 本体
16 基板
17 リニアガイド
18 スライダブロック
19 スライダ
20 サーボモータ
21 ボールネジ
22 ナット
23 垂直基板
24 リニアガイド
25 フォーク
26 昇降機構
27 小型のリニアガイド
28 水平スライド板
29 押さえパッド
30 垂直面
31 水平面
32 溝カム
33 カムローラ
34 送りねじ
35 駆動モータ
36 縦軸
37 爪
38 回転機構
39 内面側ブラケット
40 センサー
1
Claims (5)
押さえパッドと、昇降可能なフォークとを左右に備えたハンドリング装置を蓋付通い箱の中央上方に移動させ、左右の押さえパッドを蓋の外側に拡開させて蓋のフランジの内面及び上面に接触させ、
フォークを蓋の外側で下降させたうえ、フォークに内蔵させた爪を通い箱のフランジの下面に差し込んで蓋付通い箱を蓋付きのまま把持し、ハンドリング装置により移動させることを特徴とする蓋付通い箱のハンドリング方法。 A method for handling a returnable container with a lid, in which a returnable container attached with a lid with a flange is gripped and moved by a handling device attached to a robot arm with the lid attached, the method comprising:
A handling device equipped with pressing pads and vertically movable forks on the left and right sides is moved above the center of the returnable box with lid, and the pressing pads on the left and right sides are expanded to the outside of the lid to contact the inner surface and top surface of the flange of the lid. let
A lid characterized by lowering the fork outside the lid, inserting the claws built into the fork into the underside of the flange of the returnable box to grip the returnable box with the lid while it is still attached, and moving the returnable box with the lid by means of a handling device. How to handle a companion box.
ロボットアームに接続される本体と、
本体に対して左右に拡縮移動される一対のスライダと、
各スライダに設けられた押さえパッド及び昇降可能なフォークと、
押さえパッドを蓋のフランジの内面に押し付ける押出手段と、
フォークの内部に収納されており、下降したフォークの内側に突出される爪とを備えたことを特徴とする蓋付通い箱のハンドリング装置。 A handling device for a returnable container with a lid, which is attached to a robot arm and grips and moves a returnable container attached with a flanged lid with the lid still attached,
a main body connected to a robot arm;
a pair of sliders that are horizontally moved to expand or contract with respect to the main body;
a pressing pad provided on each slider and a liftable fork;
pushing means for pressing the hold down pad against the inner surface of the flange of the lid;
A handling device for a returnable container with a lid, characterized by comprising a claw housed inside a fork and projecting inside the lowered fork.
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Cited By (1)
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US11707852B1 (en) * | 2022-11-04 | 2023-07-25 | Agility Robotics, Inc. | Grippers for robotic manipulation of objects and related technology |
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2021
- 2021-04-08 JP JP2021065571A patent/JP2022161054A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US11707852B1 (en) * | 2022-11-04 | 2023-07-25 | Agility Robotics, Inc. | Grippers for robotic manipulation of objects and related technology |
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