KR20230027076A

KR20230027076A - 재료 이동 장치, 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20230027076A
Application number: KR1020227045394A
Authority: KR
Inventors: 디. 키스 아펠; 마이클 제이. 베이커; 제레미 나고르카
Original assignee: 소프트웨어 오토메이션, 인크.
Priority date: 2020-06-01
Filing date: 2021-06-01
Publication date: 2023-02-27
Also published as: MX2022015181A; JP2023529608A; CN115916674A; US10906755B1; US20210371213A1; WO2021247486A1; EP4157770A1

Abstract

공기 재료 이동기(132)를 포함할 수 있는 재료 이동 장치(128), 시스템 및 방법이 제공된다. 오리피스(302)를 통한 공기 흐름이 국부적인 진공을 생성하여 최상부 또는 상단 재료 층이 재료의 적층체로부터 분리될 수 있도록 할 수 있다. 기류는 재료와 상호 작용하여 플러터(flutter)를 생성할 수 있으며, 이는 하부 층들을 최상부 층으로부터 분리하는 것을 돕는다. 적층체로부터 제거하고 작업 구역에서의 위치를 재배치하기 위해 재료 그리퍼(134)는 최상부 또는 상단 재료 층을 파지할 수 있다.

Description

재료 이동 장치, 시스템 및 방법

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2021년 2월 1일에 출원된 일련 번호 17/164,708을 가지는 "Material Moving Apparatus, Systems and Methods"이라는 명칭의 공동 계류중인 미국 정규 출원의 우선권과 이익을 주장하고, 이는 2020년 6월 1일에 출원된 일련 번호 16/889,278를 가지는 "Material Moving Apparatus, Systems and Methods"이라는 명칭의 미국 정규 출원의 우선권과 이익을 주장하고, 이들 모두는 그 전체가 참조로서 본원에 원용된다.

기술 분야

본 개시는 일반적으로 로봇 시스템을 사용한 재료 조작 자동화에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시는, 그리퍼가 재료 층을 고정하고 원하는 작업 구역으로 이송할 수 있도록 적층된 재료를 조작할 수 있는 장치, 시스템 및 방법에 관한 것이다.

자동화된 처리는 종종 단일 재료 층의 분리에 의존하지만, 자동화된 방법을 사용하여 적층체로부터 재료의 한 층을 분리하는 것은 어렵다. 어려움은 재료의 특성(예를 들어, 강성, 구성, 실 유형, 층간 엉킴 등)에 따라 달라지는데, 이 특성들은 타겟 재료에 기초할 뿐만 아니라 작동 중 환경 차이에 따라서도 달라진다. 재료 가공 기계의 개발 이전에는, 인간이 손가락을 사용해서 한 층을 선택하고 눈으로 한 층만 선택되었는지 확인했다. 클로, 진공, 니들 또는 롤러 그리퍼와 같은 재료 분리에 사용되는 현재의 장치는 종종 재료를 손상시키거나 상기 언급한 재료 변화에 민감하여 성능의 불일치를 초래한다.

배경 섹션에서 논의된 주제는 배경 섹션에서 언급된 결과로서 단순히 종래 기술인 것으로 가정되어서는 안 된다. 유사하게, 배경 섹션에서 언급되거나 배경 섹션의 주제와 연관된 문제가 선행 기술에서 이전에 인식되었던 것으로 가정되어서는 안 된다. 배경 섹션의 주제는 단순히 상이한 접근법을 나타내며, 이는 그 자체로도 청구된 기술의 구현예에 대응할 수 있다.

본 개시의 측면은 재료 이동 장치, 시스템 및 방법에 관한 것이다. 일 측면에서, 특히, 재료 이동 장치는, 공기 재료 이동기를 가로질러 연장되는 오리피스 어레이를 포함하는 공기 재료 이동기로, 상기 오리피스 어레이는 공기 재료 이동기의 외부 표면을 따라 가스의 흐름을 유도하도록 구성되는, 상기 공기 재료 이동기; 및 상기 공기 재료 이동기의 외부 표면에 대한 가스의 흐름에 의해 유인되는 재료를 클램핑하도록 구성된 적어도 하나의 클램핑 요소를 포함하는 재료 그리퍼를 포함한다. 하나 이상의 측면에서, 공기 재료 이동기의 외부 표면은 만곡될 수 있다. 외부 표면의 곡률을 따라 주행하는 오리피스 어레이를 통한 가스의 흐름에 의해 국부적인 진공이 형성될 수 있다. 공기 재료 이동기가 재료의 에지에 인접한 오리피스 어레이와 함께 위치될 때, 재료는 국부적인 진공에 의해 외부 표면을 향해 끌어당겨질 수 있다. 적어도 하나의 클램핑 요소는 만곡된 외부 표면의 정점에 인접한 재료를 클램핑할 수 있다.

다양한 측면에서, 공기 재료 이동기는 가스를 오리피스 어레이에 분배하도록 구성된 적어도 하나의 챔버를 포함할 수 있다. 가스는 적어도 하나의 유입구를 통해 적어도 하나의 챔버에 제공될 수 있다. 가스는 압축 공기일 수 있다. 적어도 하나의 챔버는, 오리피스 어레이에 걸쳐 가스가 균일하게 분포하는 것을 돕는 배플을 포함할 수 있다. 공기 재료 이동기는 가스를 오리피스 어레이에 분배하는 복수의 챔버를 포함할 수 있다. 오리피스 어레이의 개별 오리피스는 적어도 하나의 챔버로부터 외부 표면으로 연장되는 만곡된 채널을 포함할 수 있다. 오리피스 어레이는 공기 재료 이동기에 걸쳐서 불균일하게 분포될 수 있다. 일부 측면에서, 재료 이동 장치는 재료 이동 장치를 가로질러 분포된 복수의 공기 재료 이동기를 포함할 수 있다. 재료 그리퍼는 복수의 클램핑 요소를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 클램핑 요소는 액추에이터 바에 피봇식으로 장착된 장착 바로부터 연장될 수있다. 적어도 하나의 클램핑 요소는 장착 바로부터 클램핑 패드로 연장되는 핑거를 포함할 수 있다. 재료 그리퍼는 장착 바에 커플링된 작동 장치를 포함할 수 있으며, 작동 장치는 공기 재료 이동기의 외부 표면을 향해 적어도 하나의 클램핑 요소를 회전시키도록 구성된다. 작동 장치는 공압식으로 작동될 수 있다. 공기 재료 이동기 및 재료 그리퍼는 액추에이터 바에 커플링될 수 있다. 액추에이터 바의 이동은 산업용 로봇을 통해 제공될 수 있다.

다른 측면에서, 로봇 시스템은 공기 재료 이동기: 재료 그리퍼; 스택-해제(de-stacker) 모듈; 및 프로세서를 포함하는 처리 회로를 포함한다. 스택-해제 모듈의 실행은, 재료 적층체 상의 최상부 재료 층에 인접하여 공기 재료 이동기를 위치시키고; 공기 재료 이동기를 가로질러 연장되는 오리피스 어레이를 통해 기류를 활성화시키되, 기류는 재료 적층체로부터 최상부 재료 층의 에지를 분리시키고; 재료 그리퍼에 의해 최상부 재료 층의 에지의 파지를 개시할 수 있다. 하나 이상의 측면에서, 공기 재료 이동기 및 재료 그리퍼는 액추에이터 바에 커플링된다. 액추에이터 바의 이동은 산업용 로봇을 통해 제공될 수 있다. 재료 그리퍼는 공기 재료 이동기의 외부 표면과 재료 그리퍼의 클램핑 요소 사이에서 최상부 재료 층을 파지할 수 있다. 공기 재료 이동기의 외부 표면은 외측 곡률을 포함할 수 있다. 외부 표면의 곡률을 따라 주행하는 오리피스 어레이를 통한 기류에 의해 국부적인 진공이 형성될 수 있으며, 국부적인 진공은 최상부 재료 층의 에지를 재료 적층체로부터 분리한다.

다양한 측면에서, 재료 그리퍼는 액추에이터 바에 피봇식으로 장착된 장착 바로부터 연장되는 복수의 클램핑 요소를 포함할 수있다. 재료 그리퍼는 장착 바에 커플링된 작동 장치를 포함할 수 있으며, 작동 장치는 복수의 클램핑 요소를 회전시켜 최상부 재료 층 에지를 파지하도록 구성된다. 일부 측면에서, 스택-해제(de-stacker) 모듈의 실행은 재료 그리퍼에 의해 파지된 최상부 재료 층을 작업 구역으로 이동시키고; 재료 그리퍼로부터 최상부 재료 층을 해제(release)시킬 수 있다. 스택-해제 모듈의 실행은 최상부 재료 층을 해제시킨 후 재료의 적층체 상의 다음 최상부 재료 층에 인접하여 공기 재료 이동기를 재배치할 수 있다. 기류는 공기 재료 이동기에 공급되는 압축 공기에 의해 제공될 수 있다. 공기 재료 이동기는 에지에 인접한 재료의 적층체 상의 최상부 재료 층 위에 위치될 수 있다.

또 다른 측면에서, 로봇 시스템에 의해 적층된 재료를 이동시키기 위한 방법은 재료 층들의 적층체의 에지에 인접하여 공기 재료 이동기를 위치시키는 단계; 상기 공기 재료 이동기를 가로질러 연장되는 오리피스 어레이를 통해 기류를 개시하는 단계로, 상기 기류는 최상부 층의 에지를 상기 적층체로부터 분리하는, 단계; 재료 그리퍼로 상기 최상부 층의 에지를 파지하는 단계로, 상기 재료 그리퍼는 상기 공기 재료 이동기의 외부 표면과 상기 재료 그리퍼의 클램핑 요소 사이에서 상기 최상부 재료 층을 클램핑하는, 단계; 상기 최상부 층을 이동시키는 단계; 재료 그리퍼로부터 최상부 층을 해제시키는 단계를 포함한다. 하나 이상의 측면에서, 클램핑 요소는 장착 바로부터 클램핑 패드로 연장되는 핑거를 포함할 수 있다. 공기 재료 이동기 및 재료 그리퍼의 이동은 액추에이터 바에 커플링된 로봇 암을 통해 제어될 수 있다. 오리피스 어레이로부터의 기류는 공기 재료 이동기의 외부 표면을 따라 국부적인 진공을 생성할 수 있고, 여기서 국부적인 진공은 최상부 층의 에지를 적층체로부터 분리한다.

다른 측면에서, 로봇 시스템에 의해 적층된 재료를 이동시키기 위한 방법은, 재료 층들의 적층체의 에지에 인접하여 공기 재료 이동기를 위치시키는 단계; 공기 재료 이동기를 가로질러 연장되는 오리피스 어레이를 통해 기류를 개시하는 단계를 포함하고, 기류는 적층체로부터 최상부 층의 에지를 분리한다. 오리피스 어레이를 통해 기류를 개시하는 단계는 공기 재료 이동기에 압축 공기를 공급하는 단계; 및 압축 공기를 적어도 하나의 공기 챔버를 통해 오리피스 어레이에 분배하는 단계; 재료 그리퍼로 최상부 층의 에지를 파지하는 단계; 최상부 층을 이동시키는 단계; 및 재료 그리퍼로부터 최상부 층을 해제시키는 단계를 포함할 수 있다. 하나 이상의 측면에서, 오리피스 어레이로부터의 기류는 공기 재료 이동기의 외부 표면을 따라 국부적인 진공을 생성할 수 있으며, 국부적인 진공은 적층체로부터 최상부 층의 에지를 분리한다. 분리된 최상부 층의 에지는 공기 재료 이동기의 외부 표면과 클램핑 요소 사이에서 클램핑될 수 있다. 공기 재료 이동기 및 재료 그리퍼는 액추에이터 바에 커플링될 수 있다.

또 다른 측면에서, 로봇 시스템에 의해 적층된 재료를 이동시키기 위한 방법은, 재료 층들의 적층체의 에지에 인접하여 공기 재료 이동기를 위치시키는 단계; 공기 재료 이동기를 가로질러 연장되는 오리피스 어레이를 통해 기류를 개시하는 단계로, 기류는 적층체로부터 최상부 층의 에지를 분리하는, 단계; 재료 그리퍼로 최상부 층의 에지를 파지하는 단계; 최상부 층을 작업 구역으로 이동시키는 단계; 및 재료 그리퍼로부터 최상부 층을 해제시키는 단계를 포함한다. 하나 이상의 측면에서, 재료 그리퍼는 공기 재료 이동기의 외부 표면과 재료 그리퍼의 클램핑 요소 사이에서 최상부 재료 층을 클램핑할 수 있다. 클램핑 요소는 장착 바로부터 클램핑 패드로 연장되는 핑거를 포함할 수 있다.

다양한 측면에서, 오리피스 어레이를 통해 기류를 개시하는 단계는 압축 공기를 공기 재료 이동기에 공급하는 단계; 및 압축 공기를 적어도 하나의 공기 챔버를 통해 오리피스 어레이에 분배하는 단계를 포함할 수 있다. 오리피스 어레이로부터의 기류는 공기 재료 이동기의 외부 표면을 따라 국부적인 진공을 생성할 수 있고, 여기서 국부적인 진공은 적층체로부터 최상부 층의 에지를 분리한다. 분리된 최상부 층의 에지는 공기 재료 이동기의 외부 표면과 클램핑 요소 사이에서 클램핑될 수 있다. 공기 재료 이동기 및 재료 그리퍼는 액추에이터 바에 커플링될 수 있다. 공기 재료 이동기 및 재료 그리퍼의 이동은 액추에이터 바에 커플링된 로봇 암을 통해 제어될 수 있다.

본 발명의 다른 시스템, 방법, 특징 및 장점은 다음의 도면 및 상세한 설명의 검토 시 당업자에게 명백하거나 명백해질 것이다. 이러한 모든 추가 시스템, 방법, 특징 및 장점은 본 설명 내에 포함되고, 본 발명의 범위 내에 있으며, 첨부된 청구범위에 의해 보호되도록 의도된다. 또한, 기술된 실시예의 모든 선택적 및 바람직한 특징 및 변형은 본원에 교시된 본 발명의 모든 측면에서 이용가능하다. 　 또한, 종속 청구항의 개별적인 특징들 뿐만 아니라 설명된 실시예의 모든 선택적이고 바람직한 특징들 및 변형들은 서로 조합 가능하고 상호 교환 가능하다.

첨부 도면은 본 발명의 다양한 다른 측면의 시스템, 방법 및 실시예의 다양한 예를 도시한다. 본 기술분야의 당업자라면, 도면에 도시된 요소 경계(예를 들어, 박스, 박스의 그룹, 또는 다른 형상)가 경계의 일 예를 나타낸다는 것을 이해할 것이다. 일부 예에서 하나의 요소가 다수의 요소로서 설계될 수 있거나 다수의 요소가 하나의 요소로서 설계될 수 있다는 것일 수 있다. 일부 예에서, 하나의 요소의 내부 구성요소로서 도시된 요소는 다른 요소의 외부 구성요소로서 구현될 수 있고, 그 반대일 수 있다. 또한, 요소는 일정한 비율로 그려지지 않을 수 있다. 비-제한적이고 비-포괄적인 설명은 다음의 도면을 참조하여 설명된다. 도면의 구성요소는 반드시 일정한 비율로 도시되지는 않으며, 대신 원리를 설명하는 데 중점을 둔다. 또한, 도면에서, 유사한 참조 번호는 여러 도면 전체에 걸쳐 대응하는 부분을 나타낸다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시예에따른, 로봇 시스템의 예를 도시한다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 스택-해제 모듈의 예를 도시한다.
도 3-5는 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 재료 이동 장치의 예를 도시한다.

본원에는 재봉 로봇을 사용한 재봉 자동화와 관련된 다양한 예가 개시된다. 본 개시의 특징부들을 도시하는, 본 개시의 일부 실시예가 이제 상세히 논의될 것이다. 단어 "포함하는", "갖는", "함유하는", 및 "구비하는", 및 이들의 다른 형태는, 이들 단어 중 어느 하나를 따르는 항목 또는 항목들이 이러한 항목 또는 항목들의 완전한 목록이거나 열거된 항목 또는 항목들만을 한정하려는 것이 아니라는 점에서 의미가 동등하고 개방적인 것으로 의도된다.

또한, 본원에서 및 첨부된 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태는 문맥이 달리 명확하게 언급하지 않는 한 복수의 대상을 포함한다는 점에 주목해야 한다. 본원에 기술된 것과 유사하거나 동등한 임의의 시스템 및 방법이 본 발명의 실시예의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 바람직한 시스템 및 방법이 이제 기술된다.

본 발명의 실시예는, 유사한 번호가 여러 도면 전체에 걸쳐 유사한 요소를 나타내고 예시적인 실시예가 도시된 첨부 도면을 참조하여 이하에서 더욱 완전하게 설명될 것이다. 그러나, 청구범위의 실시예는, 많은 상이한 형태로 실시될 수 있고, 본원에 제시된 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본원에 제시된 실시예는 비제한적인 예이며, 단지 다른 가능한 실시예 중의 예일 뿐이다.

도 1을 참조하면, 재료 조작 및 재봉에 사용될 수 있는 시스템의 예가 도시되어 있다. 도 1의 예에 도시된 바와 같이, 시스템은, 프로세서(104), 메모리(106), 인터페이스, 예컨대, 예로서, 인간 기계 인터페이스(HMI)(108), I/O 장치(들)(110), 네트워킹 장치(들)(112), 재봉 장치(114), 재료 이동기(들)(116), 이차 작동 장치(들)(118), 비전 장치(들)(120), 및 로컬 인터페이스(122)를 포함할 수 있는, 로봇 시스템(102)을 포함할 수 있다. 비전 장치(들)(120)는 센서 및/또는 카메라(124), 예를 들어, RGB 카메라, RGB-D 카메라, 근적외선(NIR) 카메라, 입체 카메라, 광도계 스테레오 카메라(다수의 조명 옵션을 갖는 단일 카메라), 비행 시간 카메라, IP 카메라, 라이트 필드 카메라, 모노레일 카메라, 멀티플레인 카메라, 라파트론 카메라, 스틸 카메라, 열화상 카메라, 음향 카메라, 거리계연동 카메라 등을 포함할 수 있다. 로봇 시스템(102)은 적층된 재료의 조작을 구현하도록 실행될 수 있는 스택-해제 모듈(126), 및 액추에이터 바(130), 공기 재료 이동기(132) 및/또는 재료 그리퍼(134)를 포함할 수있는 재료 이동 장치(128)를 또한 포함할 수 있다.

로봇 시스템(102)은 제품 재료의 조각을 파지하여 스택-해제 모듈(126)을 통해 작업 구역으로 이동시킬 수 있다. 공기 재료 이동기(132)는 파지하고 작업 구역으로 이송하기 위해 적층된 최상부(또는 상단) 재료 층을 분리할 수 있다. 재료 그리퍼(134)는 이송 중에 재료를 고정하고 추가 처리를 위해 작업 구역의 원하는 위치에서 재료를 해제할 수 있다. 추가 재료가 필요한 경우, 스택-해제 모듈(126)은, 로봇 시스템(102)에 의해, 적층체로부터 다음 재료 조각을 얻기 위해 프로세스를 반복할 수 있다.

프로세서(104)는 하나 이상의 다른 전자 장치 또는 서버로부터 수신된 임의의 명령을 디코딩하고 실행하도록 구성될 수 있다. 프로세서는 하나 이상의 범용 프로세서(예를 들어, INTEL® 또는 Advanced Micro Devices® (AMD) 마이크로프로세서) 및/또는 하나 이상의 특수 목적 프로세서(예를 들어, 디지털 신호 프로세서 또는 Xilinx® System On Chip(SOC) 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA) 프로세서)를 포함할 수 있다. 프로세서(104)는 본 설명에서 설명된 기능들 중 임의의 것을 수행하기 위한 프로그램 명령어와 같은, 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령어를 실행하도록 구성될 수 있다.

메모리(106)는 고정 (하드) 드라이브, 자기 테이프, 플로피 디스켓, 광학 디스크, 콤팩트 디스크 읽기 전용 메모리(CD-ROM), 및 자기 광학 디스크, 반도체 메모리, 예로 ROM, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 프로그램 가능한 읽기 전용 메모리(PROM), 소거 가능한 PROM(EPROM), 전기 소거 가능한 PROM(EEPROM), 플래시 메모리, 자기 또는 광학 카드, 또는 전자 명령을 저장하기에 적합한 다른 유형의 매체/기계 판독 가능 매체를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 메모리(106)는 프로세서(들)(104)에 의해 실행 가능한 프로그램으로서 구현될 수 있는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다.

인터페이스(들) 또는 HMI(108)은 사용자로부터의 입력을 수용하거나, 사용자에게 출력을 제공할 수 있거나, 두 가지 작업을 모두 수행할 수 있다. 하나의 경우에, 사용자는 하나 이상의 사용자-대화형 객체 및 장치를 사용하여 인터페이스(들)와 상호 작용할 수 있다. 사용자-대화형 객체 및 장치는 사용자 입력 버튼, 스위치, 노브, 레버, 키, 트랙볼, 터치패드, 카메라, 마이크, 모션 센서, 열 센서, 관성 센서, 터치 센서, 또는 상기의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 인터페이스(들)는 요소(108)에서, 명령 라인 인터페이스(CLI), 그래픽 사용자 인터페이스(GUI), 음성 인터페이스, 또는 웹 기반 사용자 인터페이스로서 구현될 수 있다.

로봇 시스템(102)의 입력/출력 장치 또는 I/O 장치(110)는, 재봉 장치(114), 직물 이동기(들)(116), 이차 작동 장치(들)(118), 및/또는 비전 장치(들)(120)과 같은 다른 장치들에 대한 프로세서(104)의 연결을 용이하게 하는 데 사용되는 구성요소를 포함할 수 있고, 예를 들어, 하나 이상의 직렬, 병렬, 소형 시스템 인터페이스(SCSI), 범용 직렬 버스(USB), IEEE 1394(즉, Firewire^TM) 연결 요소, 또는 다른 적정 연결 요소를 포함할 수 있다.

로봇 시스템(102)의 네트워킹 장치(들)(112)는 네트워크를 통해 데이터를 송신 및/또는 수신하는 데 사용되는 다양한 구성요소를 포함할 수 있다. 네트워킹 장치(들)(112)는 입력 및 출력 둘 다를 통신할 수 있는 장치, 예를 들어, 변조기/복조기(즉, 모뎀), 무선 주파수(RF) 또는 적외선(IR) 트랜시버, 전화 인터페이스, 브리지, 라우터뿐만 아니라 네트워크 카드 등을 포함할 수 있다.

로봇 시스템(102)의 재봉 장치(114)는 제품 재료를 함께 재봉하는 것을 용이하게 하고, 생성된 패턴 추적에 기초하여 제품 재료 상의 마킹 또는 다른 경로를 따라 주변부를 재봉하도록 구성될 수 있다. 추가의 실시예에서, 재봉 장치(114)는 가공물 등으로부터 실, 스티치, 재료를 절단하기 위해서 나이프 장치를 포함할 수 있다. 로봇 시스템(102)의 재료 이동기(들)(116)는 절단 및 재봉 작업 동안, 요소(116)에서, 제품 재료(들)를 이동시키는 것을 용이하게 할 수 있다. 이차 작동 장치(들)(118)는 적층 장치(들), 폴딩 장치(들), 라벨 조작 장치(들), 및/또는 재봉 제품의 준비, 제조 및/또는 마무리를 보조하는 다른 장치(들)를 포함할 수 있다.

로봇 시스템(102)의 비전 장치(들)(120)는 제품 재료(들)의 이동을 검출하고 재봉 및 절단 작동 동안 결함에 대해 제품 재료(들)를 검사하는 것을 용이하게 할 수 있다. 또한, 비전 장치(들)(120)는 재료를 절단하거나 재봉하기 전에 제품 상의 마킹을 검출하는 것을 용이하게 할 수 있다. 비전 장치(120)는, 요소(120)에서, RGB-D 카메라, 근적외선 카메라, 비행 시간 카메라, IP 카메라, 라이트 필드 카메라, 모노레일 카메라, 멀티플레인 카메라, 라파트론 카메라, 스테레오 카메라, 스틸 카메라, 열화상 카메라, 음향 카메라, 거리계연동 카메라 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. RGB-D 카메라는 이미지 내의 픽셀들에 대한 컬러(RGB) 및 깊이 정보를 제공할 수 있는 디지털 카메라이다.

로봇 시스템(102)의 로컬 인터페이스(122)는 예를 들어, 당업계에 공지된 바와 같이, 하나 이상의 버스 또는 다른 유선 또는 무선 연결일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 로컬 인터페이스(122)는 통신을 가능하게 하기 위한 컨트롤러, 버퍼(캐시), 드라이버, 리피터 및 수신기와 같은, 간략화를 위해 생략된, 추가 요소를 가질 수 있다. 또한, 로컬 인터페이스(122)는 요소(122)에서, 구성요소 간 적절한 통신을 가능하게 하도록 어드레스, 제어 및/또는 데이터 연결부를 포함할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 로봇 시스템(102)은 논의되는 바와 같이, 재료 이동 장치(128)를 제어할 수 있는 스택-해제 모듈(126)을 포함한다. 스택-해제 모듈(126)은 재료 이동 장치(128)를 사용하여 재료 적층체의 최상부 층을 작업 구역 또는 공간으로 이동시키기 위해서 실행될 수 있는 공정이다. 제품 재료의 적층체로부터 작업 구역으로 재료의 조각을 이동시키기 위해 액추에이터 바(130)가 사용될 수 있다. 액추에이터 바(130)에 부착된 재료 그리퍼(134)가 재료 조각을 고정하고 이를 작업 공간 상으로 이동시킬 수 있다. 재료 그리퍼(134)의 예는, 특히, 예를 들어, 핀칭 스타일 그리퍼, 전자 접착식 그리퍼, 또는 니들 그리퍼를 포함한다. 공기 재료 이동기(132)도 액추에이터 바(122)에 부착될 수 있다. 공기 재료 이동기(132)는, 예를 들어, 0도 내지 약 30도의 범위로, 낮은 각도로 표면을 빠져나가는 오리피스를 가지고 형성될 수 있다. 공기 재료 이동기(132)에 제공된 공기는 형성된 오리피스를 통해 취입하며, 여기서, 빠져나오면, 공기 재료 이동기(132)를 향해 제품 재료를 들어올려 재료의 최상부 조각이 재료 그리퍼(134)에 의해 포착될 수 있게 하는 국부적인 진공(예를 들어, 주변 압력보다 낮은 구역)을 생성한다. 다양한 높이와 압력에서 에어 제트를 제공하는 다수의 오리피스의 조합은 층 분리를 추가로 지원하기 위해 원하는 재료 거동을 조정할 수 있다.

로봇 시스템(102)의 스택-해제 모듈(126)의 기능은 이제 도 2를 참조하여 설명될 것이다. 본 기술분야의 당업자는, 본원에 개시된 이 공정과 다른 공정 및 방법에 대해, 공정 및 방법에서 수행되는 기능이 상이한 순서로 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 개략된 단계 및 작동은 단지 예로서 제공되며, 단계 및 작동 중 일부는 개시된 실시예의 본질을 손상시키지 않으면서 재배열되거나, 선택적이거나, 더 적은 단계 및 작동으로 조합되거나, 추가 단계 및 작동으로 확장될 수 있다.

도 2의 흐름도는 스택-해제 모듈(126)의 가능한 구현예의 아키텍처, 기능 및 동작을 도시한다. 프로세스는, 202에서, 예를 들어, 재료 이동 장치(128) 또는 액추에이터 바(130)의 제어기에 의해, 액추에이터 바(130)가 제품 재료의 적층체로 이동되는 것을 제어기가 위치시키는 것으로 시작한다. 예를 들어, 액추에이터 바(130)는 산업용 로봇, 로봇 암, 선형 액추에이터, 또는 다른 제어된 기계적 연결 및/또는 액추에이터를 사용하여 202에서 재료의 적층체 위에 위치될 수 있다. 산업용 로봇은, 예를 들어, 관절형 로봇, 선택적 준수 조립 로봇(SCARA, selective compliance assembly robot), 델타 로봇, 및 직교 좌표 로봇(예를 들어, 갠트리 로봇 또는 x-y-z 로봇)을 포함한다. 산업용 로봇은 높은 정확도로 반복 동작을 수행하도록 프로그래밍될 수 있거나, 예를 들어, 머신 비전 및 머신 러닝을 이용함으로써 더 많은 유연성을 나타낼 수 있다. 그런 다음, 204에서, 액추에이터 바(130)가 재료 적층체를 향해 위치된다. 제어기는 204에서 액추에이터 바(130)를 재료 적층체를 향해 아래로 낮출 수 있다. 다른 실시예에서, 재료 적층체는 액추에이터 바(130)를 향해 상향으로 작동될 수 있다.

다음으로, 206에서, 스택-해제 모듈(126)은 공기 재료 이동기(132)를 활성화시킬 수 있으며, 이는 재료 적층체의 최상부 층을 가로지르는 기류를 제공한다. 기류는 재료 적층체의 최상부 층과 나머지 사이에 분리를 일으키고, 또한 최상부 층이 요동치게 할 수도 있다. 요동치는 것(또는 재료의 에지를 따르는 기타 움직임)은 파지를 위해 최상부 층으로부터 하부 겹(들)을 분리하는 것을 도울 수 있고, 크게는 기류의 경계를 따른 난류에 의해 야기된다. 일부 실시예에서, 공기 재료 이동기(132)는 공정 전에 활성화될 수도 있다. 일부 실시예에서, 공기 재료 이동기(132)는, 206에서, 공기 재료 이동기(132)를 통해 항상 제공되는 기류가 존재하도록 연속적으로 활성화될 수 있다.

단계 208에서, 스택-해제 모듈(126)은 재료 그리퍼(134)의 작동을 개시(또는 활성화)할 수 있다. 일부 실시예에서, 재료 그리퍼(134)는 클램프, 핀칭 그리퍼, 전자 접착식 그리퍼, 또는 니들 그리퍼 또는 다른 적절한 파지 기구일 수 있다. 다른 실시예에서, 복수의 동일하거나 상이한 파지 기구가 사용될 수 있다. 재료 그리퍼(134)는 액추에이터 바(130)에 연결될 수 있거나 별도의 액추에이터 바 또는 엔드 이펙터에 연결될 수 있다. 예를 들어, 재료 적층체의 최상부 층은 액추에이터 바(130)에 부착된 재료 그리퍼(134)에 의해 고정될 수 있다. 공기 재료 이동기(132)는, 재료 그리퍼(134)가 이송을 위해 210에서 재료를 고정할 수 있도록 최상부 층을 분리할 수 있다. 그런 다음, 스택-해제 모듈(126)은 공기 재료 이동기(132)를 비활성화시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 공기 재료 이동기(132)는 비활성화되지 않을 수 있고, 예를 들어, 208 내지 214로부터의 스택-해제 공정 동안 연속적으로 활성화될 수 있다.

액추에이터 바(130)는 212에서 파지된 재료 조각을 이송하기 위해 작업 구역 또는 공간으로 이동될 수 있다. 액추에이터 바(130)는 재료 그리퍼(134)에 의해 고정된 재료 적층체의 최상부 층으로 작업 구역으로 이동한다. 액추에이터 바(130)가 작업 구역 상의 미리 결정된 위치 위에 있게 되면, 재료 그리퍼(134)가 비활성화되어, 작업 구역(214) 상에 재료 조각을 해제할 수 있다. 216에서 또 다른 재료가 바람직하며, 공정은 다음 제품 재료 조각이 파지되고 작업 구역으로 이동될 수 있는 202로 복귀한다. 또 다른 조각이 필요하지 않은 경우, 프로세스가 종료된다.

이제, 재료 이동기 장치의 예의 기능이 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명될 것이다. 본 기술분야의 당업자는, 본원에 개시된 이 공정과 다른 공정 및 방법에 대해, 공정 및 방법에서 수행되는 기능이 상이한 순서로 구현될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 또한, 개략된 단계 및 작동은 단지 예로서 제공되며, 단계 및 작동 중 일부는 개시된 실시예의 본질을 손상시키지 않으면서 선택적이거나, 더 적은 단계 및 작동으로 조합되거나, 추가 단계 및 작동으로 확장될 수 있다.

도 3은 도 4에 도시된 바와 같이 액추에이터 바(130)에 부착될 수 있는 로봇 시스템(102)의 공기 재료 이동기(132)의 예를 도시한다. 공기 재료 이동기는 낮은 각도 θ로, 예를 들어 0도 내지 약 30도의 범위로, 공기 재료 이동기(132)의 외부 표면(304)을 빠져나가는 하나 이상의 형성된 오리피스(302)를 갖는 하나 이상의 공기 챔버를 포함한다. 압축 공기(또는 다른 가스)가 하나 이상의 공기 챔버에 제공될 수 있으며, 이는 압축 공기를 배출구(302)로 채널링하며, 여기서 공기가 예를 들어, 재료의 표면에 평행하게(또는 낮은 각도로) 배출된다. 공기 재료 이동기(132)의 만곡된 형상은 배출된 공기가 적어도 부분적으로 외부 표면(304)의 곡률을 따라 주행할 수 있게 하며, 이는 재료 적층체의 최상부(또는 상단) 조각을 들어 올려 재료 그리퍼(134)에 의해 재료가 포착될 수 있게 하는 국부적인 진공을 생성한다.

압축 공기(또는 다른 가스)는 도 3에 도시된 바와 같이 하나 이상의 공기 입력부(들)(306)에서, 또는 공기 재료 이동부(132) 상의 다른 적절한 위치에서, 예를 들어 장치의 상단부를 통해 공기 재료 이동부(132) 내로 입력될 수 있다. 공기 입력부(들)(306)는 공기 재료 이동기(132) 내에 위치된 공기 챔버(들)에 대한 채널 또는 채널들을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 압축 공기는 표준 압축 공기일 수 있다. 다른 실시예에서, 압축 공기는 탈이온화 압축 공기일 수 있다. 다양한 실시예에서, 압축 공기는 정전기가 없는 압축 공기 및/또는 제습된 압축 공기일 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 압축 공기는, 예를 들어, 표준 압축 공기와 탈이온화 압축 공기의 혼합물과 같은, 압축 공기의 조합 또는 원하는 결과를 제공할 수 있는 다른 조합일 수 있다. 압축 공기는 공기 챔버에 들어가기 전에 미리 혼합되거나, 혼합되거나 공기 재료 이동기(132)의 공기 유입구(들)(306) 또는 공기 챔버(들) 내에서 혼합될 수 있다.

공기 재료 이동기(132)의 전면은, 출구 또는 오리피스(302)로부터 배출된 공기가 공기 재료 이동기(132) 상에서 상향으로 주행하게 하기 위해 곡선으로서 형상화될 수 있다. 다른 실시예에서, 공기 이동기의 전면은 평평한 경사면으로서 형상화될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 공기 이동기의 전면은 곡선 및/또는 평평한 경사면의 조합으로서 형상화될 수 있다. 이 기류는 적층체 내의 재료 조각을 조작하여 층을 분리하는 것을 보조하고 논의되는 바와 같이 재료 그리퍼(134)에 의해 이를 포착할 수 있게 하는 방식으로 들어올리거나, 요동치게 하거나, 이동시킬 수 있다. 공기 재료 이동기(132)는, 예를 들어, 제품 재료들의 적층체의 에지 근처에서 적층체 재료의 상단에(또는 위에) 액추에이터 바(130)에 의해 위치될 수 있다. 이는 재료의 상단 층의 일부를 구속하면서 재료의 에지의 조작이 가능하게 할 수 있다.

공기 재료 이동기(132)의 공기 오리피스(302)는, 상단 층상 재료의 전체 에지의 조작을 제공하기 위해 어레이로 장치의 길이를 따라 위치된다. 공기 오리피스(302)는 낮은 각도 θ로, 예를 들어, 0도 내지 약 30도의 범위에서 장치 표면을 빠져나간다. 오리피스(302)를 빠져나올 때 압축 공기는 적층체 내의 재료를 들어 올리는 국부적인 진공을 생성한다. 일부 실시예에서, 공기 입력부(들)(306)는 활성화되거나 비활성화되어 재료의 어느 부분이 조작되는지를 제어할 수 있다. 일부 실시예에서, 공기 오리피스는 원하는 재료 조작을 달성하기 위해 그룹으로 또는 독립적으로 활성화될 수 있다. 일부 실시예에서, 공기 오리피스는 원하는 재료 조작을 달성하기 위해 2개 이상의 열로 배열될 수 있다. 일부 실시예에서, 공기 오리피스는 원하는 재료 조작을 달성하기 위해 비-그리드 패턴으로 배열될 수 있다.

공기 재료 이동기(132)는 또한, 재료 조각이 외부 표면(304)에 대해 (또는 이에 인접하여) 흡인되는 때를 검출하도록 구성된 하나 이상의 센서(들)를 포함할 수 있다. 센서는 공기 재료 이동기(132)에 통합될 수 있는 광학 또는 전기 근접 센서를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 공기 재료 이동기(132)는 공기 재료 이동기(132)의 작동을 제한하지 않고 센서를 보유하도록 구성된 하나 이상의 리세스 또는 채널을 포함할 수 있다. 도 3의 예에서, 공기 재료 이동기(132)는 예를 들어, 섬유 와이어와 같은 센서를 함유할 수 있는 채널(308)을 포함한다. 센서는, 공기 재료 이동기(132)의 외부 표면(304)을 향해 또는 그 위로 이동함에 따라 재료 조각을 검출할 수 있다. 다른 유형 또는 조합의 센서도 공기 재료 이동기(132)에 통합될 수 있다.

다음으로 도 4를 참조하면, 도 3의 공기 재료 이동기(132)를 포함하는 재료 이동 장치(400)의 예가 도시되어 있다. 본 기술분야의 당업자는, 본원에 개시된 이 공정과 다른 공정 및 방법에 대해, 공정 및 방법에서 수행되는 기능이 상이한 순서로 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 개략된 단계 및 작동은 단지 예로서 제공되며, 단계 및 작동 중 일부는 개시된 실시예의 본질을 손상시키지 않으면서 선택적이거나, 더 적은 단계 및 작동으로 조합되거나, 추가 단계 및 작동으로 확장될 수 있다.

도 4는 액추에이터 바(130)에 부착될 수 있는 공기 재료 이동기(132)의 단면도를 도시한다. 공기 재료 이동기(132)는, 낮은 각도 θ로, 예를 들어, 0도 내지 약 30도의 범위에서 외부 표면(304)을 빠져나가는 형성된 오리피스(302)를 갖는 하나 이상의 공기 챔버(들)(402)를 포함할 수 있다. 공기 유입구(들)(306)를 통해 하나 이상의 공기 챔버(들)(402)에 제공된 압축 공기는, 예를 들어, 재료의 적층체의 표면에 평행하게(또는 실질적으로 평행하게) 공기를 유도하는 유출구(302)로 채널링될 수 있다. 공기 챔버(들)(402)는 압축 공기를 유도하여 오리피스(302)로부터 실질적으로 균일한 기류 분포를 제공할 수 있다. 공기 재료 이동기(132)의 만곡된 형상은 배출된 공기가 외부 표면(304)의 곡률(404)을 따라 주행할 수 있게 하며, 이는 제품 재료의 적층체의 최상부 부분을 들어 올려, 공기 재료 이동기(132)를 향해 흡인하는 국부적인 진공을 생성한다. 결과적인 효과는 재료 조각이 재료 그리퍼(134)에 의해 포착될 수 있게 한다.

압축 공기는 공기 재료 이동기(132)의 상단을 통해 제공될 수 있다. 예를 들어, 압축 공기는 공기 입력부(들)(306)를 통해 흐를 수 있고, 공기 입력부는 공기 재료 이동기(132) 내에 위치한 공기 챔버(402)에 채널을 제공할 수 있다. 다양한 실시예에서, 압축 공기는 표준 압축 공기일 수 있다. 일부 실시예에서, 압축 공기는 탈이온화 압축 공기일 수 있다. 다른 실시예에서, 압축 공기는 정전기가 없는 압축 공기일 수 있다. 일부 실시예에서, 압축 공기는 공기 챔버(402) 내에 들어가기 전에 미리 혼합되거나, 혼합되거나, 공기 재료 이동기(132)의 공기 챔버(402) 내에서 혼합될 수 있는, 압축 공기, 예를 들어 표준 압축 공기와 탈이온화 압축의 조합일 수 있다.

공기 재료 이동기(132)의 전면은, 배출된 공기가 공기 재료 이동기(132)의 외부 표면(304)을 따라 상방으로 주행할 수 있게 하는 곡선으로서 형상화될 수 있고, 이에 따라 적층된 재료를 예를 들어, 재료 그리퍼(134)의 파지 또는 클램핑 요소(406)에 의해 재료의 최상부(또는 상단) 조각을 포착할 수 있는 방식으로 들러올리거나, 요동치게 하거나, 또는 이동시킨다. 공기 재료 이동기(132)는 재료 조각의 에지 근처에서 제품 재료의 적층체의 상단에 위치될 수 있다. 이는, 재료의 상단 층의 일부를 구속하면서 제품 재료의 에지가 조작될 수 있게 한다.

공기 재료 이동기(132) 내에 위치되는 공기 챔버(402)는 공기 입력부(들)(306)를 통해 압축 공기를 수신하고 공기 오리피스(302)에 이를 채널링한다. 공기 챔버(402)는 공기 재료 이동기(132)의 내부 길이를 따라 연장될 수 있고, 압축 공기를 오리피스(302)를 가로질러 균일하게 분배하는 것을 돕기 위한 배플을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 복수의 공기 챔버는 공기 재료 이동기 내에 존재하여, 상이한 세트의 공기 오리피스들을 연결할 수 있다. 공기 재료 이동기(132)의 곡률(404)은, 공기 재료 이동기(132)를 빠져나올 때, 그리고 외부 표면(304)의 곡률을 따를 때, 개구(302)를 통해 방출된 공기가 표면에 낮은 각도로 흐를 수 있도록 형상화될 수 있다. 유도된 기류는 재료 적층체의 상단(또는 최상부) 층이 상단 층을 하부 층으로부터 분리시키고 재료 그리퍼(134)에 의해 고정되도록 하는 방식으로, 요동치거나, 들러올리거나, 또는 이동하는 것을 가능하게 한다.

공기 재료 이동기(132)의 공기 오리피스(302)는 적층된 재료의 상단 층의 에지의 조작을 제공하기 위해 그 길이를 따라 어레이(예를 들어, 공기 재료 이동기(132)의 길이를 가로질러 균일하게 또는 불균일하게 분포될 수 있는 하나 이상의 공기 오리피스의 하나 이상의 열)로 위치된다. 일부 실시예에서, 단일 공기 오리피스가 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 공기 오리피스는 형상, 크기 및/또는 간격이 다양할 수 있다. 일부 실시예에서, 공기 재료 이동기(132)는 적층된 재료의 상단 층의 하나 이상의 에지를 따라 위치될 수 있다. 오리피스는 압축 공기를 원하는 방향으로 방향 전환하도록 만곡될 수 있다. 예를 들어, 공기 오리피스(302)는 낮은 각도로, 예를 들어, 0도 내지 약 30도의 범위에서 공기 재료 이동기(132)의 바닥 표면을 따라 빠져나갈 수 있다. 오리피스(302)를 빠져나가면, 기류는 재료 그리퍼(134)에 의해 파지하기 위해 재료 조각의 에지를 들어올릴 수 있는 국부적인 진공을 생성한다. 일부 실시예에서, 공기 입력부(들)(306)는 활성화되거나 비활성화되어 재료의 어느 부분이 조작되는지를 제어한다.

재료 그리퍼(134)는 재료 조각을 작업 공간 내로 이동시키기 위해 적층된 재료 조각을 고정할 수 있다. 도 4의 예에서, 재료 그리퍼(134)는 액추에이터 바(130)에 부착된다. 재료 그리퍼(134)는 재료의 일부를 고정할 수 있는 파지 또는 클램핑 요소(406)를 포함한다. 파지 요소(406)는 액추에이터 바(130)에 피봇식으로 장착될 수 있고, 파지 또는 클램핑 요소(406)에 대향하여 커플링된 선형 또는 회전식 액추에이터(408)에 의해 작동될 수 있다. 공기 재료 이동기(132)의 활성화는, 원위 단부가 공기 재료 이동기(132)와 재료 그리퍼(134) 사이에서 적층된 재료의 상단 층을 클램핑할 때까지 파지 요소(406)로 하여금 공기 재료 이동기(132)의 외부 표면(304)을 향해 축회전하게 한다. 일부 실시예에서, 재료 그리퍼(134)는 핀칭 그리퍼, 전자 접착식 그리퍼, 또는 니들 그리퍼, 또는 다른 적절한 파지 장치일 수 있고, 그 장치에 적절한 장착 및 작동 장치를 갖는다.

액추에이터 바(130)는 로봇 시스템(102)에 의한 추가 처리를 위해, 파지된 재료 조각을 제품 재료의 적층체로부터 작업 구역으로 이송하도록 재배치될 수 있다. 액추에이터 바(130)는 재료 조각을 고정하기 위해 하나 이상의 공기 재료 이동기(들)(132) 및/또는 그에 부착된 재료 그리퍼(134)를 가질 수 있다. 액추에이터 바(130)는 재료 적층체 위에 위치할 수 있고 공기 재료 이동기(132)가 재료 적층체와 접촉할 수 있도록 아래로 내려갈 수 있다. 일부 실시예에서, 적층체는 공기 재료 이동기(132)를 향해 들어 들어올려질(또는 상승될) 수 있다. 적층된 재료의 상단 층(또는 겹)이 재료 그리퍼(134)와 공기 재료 이동기(132) 사이에 고정되면, 액추에이터 바(130)는 재료 그리퍼(134)를 해제시킴으로써 재료 조각이 배치되는 작업 구역 위에 들어올려지고 위치될 수 있다.

재료 이동 장치의 기능은 이제 도 5를 참조하여 추가로 설명될 것이다. 본 기술분야의 당업자는, 본원에 개시된 이 공정과 다른 공정 및 방법에 대해, 공정 및 방법에서 수행되는 기능이 상이한 순서로 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 개략된 단계 및 작동은 단지 예로서 제공되며, 단계 및 작동 중 일부는 개시된 실시예의 본질을 손상시키지 않으면서 선택적이거나, 더 적은 단계 및 작동으로 조합되거나, 추가 단계 및 작동으로 확장될 수 있다.

도 5는 액추에이터 바(130), 공기 재료 이동기(132) 및 재료 그리퍼(134)를 포함하는 재료 이동 장치의 일례를 도시한다. 공기 재료 이동기(132)는 액추에이터 바(130)에 부착되고, 낮은 각도로, 예를 들어 0도 내지 약 30도의 범위에서 외부 표면(304)을 빠져나오는 오리피스(302)를 갖는 하나 이상의 공기 챔버를 함유한다. 공기 재료 이동기(132)가 재료 적층체의 상단 층과 접촉할 때, 기류를 개시하여 공기 입력부(들)(306)(도 3)로 그리고 공기 챔버(402)(도 4)를 통해 표면 오리피스(302)로 주행하는 스택-해제 모듈(126)(도 2)을 통해 공기 공급부가 활성화될 수 있다.

오리피스(302)로부터의 공기는 적층된 재료의 상단 층이 재료 그리퍼(134)에 의한 파지를 용이하게 하는 방식으로 재료가 요동치거나 이동하는 것을 초래하는 방식으로 조작될 수 있게 한다. 공기 공급부는 하나 이상의 공기 챔버(402)에 제공된 압축 공기일 수 있으며, 압축 공기는 공기를 표면에 평행하게(또는 실질적으로 평행하게) 유도하는 유출구(302)로 채널링될 수 있다. 공기 재료 이동기(132)의 만곡된 형상은, 배출된 공기가 공기 재료 이동기(132)의 곡률(404)(도 4)을 따라 주행할 수 있게 하며, 이는 공기 재료 이동기(132)의 외부 표면(304)을 향해 재료의 최상부 부분을 들어 올리는 국부적인 진공을 생성하여, 재료가 재료 그리퍼(134)에 의해 포착될 수 있게 한다.

도 5의 예에서, 공기 공급부가 다른 곳에 위치된 튜브를 사용하여 공기 공급부가 공기 재료 이동기(132)의 공기 입력부(들)(306)로 이송된다. 일부 실시예에서, 공기 공급부의 소스는 압축 공기 캐니스터(들) 또는 다른 적절한 저장 용기(들)를 사용하여 액추에이터 바(130)에 부착될 수 있다.

재료 그리퍼(134)는 재료 조각을 작업 공간 내로 이동시키기 위해 (예를 들어, 공기 재료 이동기(132)의 외부 표면에 대해) 재료 조각을 고정할 수 있다. 재료 그리퍼(134)는 액추에이터 바(130)에 부착되는 클램핑 기구를 포함할 수 있다. 예를 들어, 클램핑 기구는, 액추에이터 바(103)에 피봇식으로 장착된 장착 바로부터 연장되는 핑거(504)(예를 들어, 구조 부재)의 단부에 클램핑 패드(502)를 갖는 파지 또는 클램핑 요소(406)(도 4)를 포함할 수 있다.

예를 들어, 피스톤(408)(또는 다른 선형 또는 회전식 액추에이터)과 같은 활성화 장치는 기계적 연결을 통해 클램핑 기구에 커플링된 피스톤 로드를 연장하도록 활성화될 수 있으며, 이에 따라 클램핑 패드(502)가 공기 재료 이동기(132)를 향해 축회전하여 공기 재료 이동기(132)가 활성화된 후에 제품 재료의 조각을 파지하게 된다. 일단 활성화되면, 클램프는 공기 재료 이동기(132)와 재료 그리퍼(134)의 클램핑 패드(502) 사이에서 적층체 재료의 상단 층을 클램핑할 때까지 공기 재료 이동기(a)(132)의 외부 표면을 향해 이동한다. 일부 실시예에서, 재료 그리퍼(134)는 핀칭 그리퍼, 전자 접착식 그리퍼, 또는 니들 그리퍼, 또는 다른 적절한 파지 또는 클램핑 장치일 수 있다.

일단 파지되면, 액추에이터 바(130)는 재료 조각을 재료의 적층체로부터 작업 구역으로 이송하도록 재배치될 수 있다. 액추에이터 바(130)는 이송을 위해 재료 조각을 고정하기 위해 그에 부착된 하나 이상의 재료 그리퍼(134)를 가질 수 있다. 액추에이터 바(130)는 재료 적층체 위에 위치할 수 있고, 예를 들어, 공기 재료 이동기(132)가 재료 적층체의 상단부와 접촉할 수 있도록 아래로 내려갈 수 있고, 공기 공급이 개시되어 재료의 최상부(또는 상단) 층의 에지를 적층체로부터 분리시키고 이를 공기 재료 이동기(132)를 향해 흡인한다. 일단 재료의 상단 층이 재료 그리퍼(134)와 공기 재료 이동기(132) 사이에 고정되면, 액추에이터 바(130)는 재료 조각이 풀리는 작업 구역 위로 들어올려지거나 이동되거나 재배치될 수 있다.

공기 재료 이동기(132)의 공기 오리피스(302)는 적층된 재료의 상단 층의 전체 에지의 조작을 제공하기 위해 어레이로 공기 재료 이동기(132)의 하부 표면을 따라 위치될 수 있다. 공기 오리피스(302)은 낮은 각도로, 예를 들어 0도 내지 약 30도의 범위 또는 0도 내지 약 20도의 범위로 표면을 빠져나갈 수 있다. 공기 재료 이동기(132)에 제공된 압축 공기가 오리피스(302)를 통해 빠져나오면, 기류는 재료 그리퍼(134)에 의해 파지하기 위해 재료를 들어올리는 국부적인 진공을 생성한다. 일부 실시예에서, 공기 입력부는 재료 에지의 어느 부분이 조작되는지를 제어하기 위해 활성화되거나 비활성화될 수 있다.

본 발명의 전술한 실시예는 본 발명의 원리를 명확하게 이해하기 위해 제시된 구현예의 단지 가능한 예임을 강조해야 한다. 본 발명의 사상 및 원리로부터 실질적으로 벗어나지 않으면서 전술한 실시예(들)에 대해 많은 변형 및 수정이 이루어질 수 있다. 이러한 모든 변형 및 수정은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도되며, 다음의 청구범위에 의해 보호된다.

용어 "실질적으로"는 의도된 목적에 부정적인 영향을 미치지 않는 기술적 용어의 편차를 허용함을 의미한다. 기술적 용어는, 용어가 실질적으로 단어에 의해 명시적으로 수식되지 않더라도, 실질적으로 단어에 의해 수식되는 것으로 암묵적으로 이해된다.

비율, 농도, 양, 및 기타 수치 데이터는 본원에서 범위 형태로 표현될 수 있음을 주목해야 한다. 이러한 범위 형태가 편의 및 간결성을 위해 사용되므로, 범위의 한계로서 명시적으로 인용된 수치 값을 포함할 뿐만 아니라, 각각의 수치 값 및 하위 범위가 명시적으로 인용된 것처럼 해당 범위 내에 포함된 모든 개별 수치 값 또는 하위 범위를 포함하도록 유연한 방식으로 해석되어야 한다는 것을 이해해야 한다. 예시하자면, "약 0.1% 내지 약 5%"의 농도 범위는 약 0.1 wt% 내지 약 5 wt%의 명시적으로 인용된 농도뿐만 아니라, 표시된 범위 내의 개별 농도(예: 1%, 2%, 3%, 및 4%) 및 하위 범위(예: 0.5%, 1.1%, 2.2%, 3.3%, 및 4.4%)를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 용어 "약"은 숫자 값의 유효 숫자에 따른 전통적인 반올림을 포함할 수 있다. 또한, "약 'x' 내지 'y'"라는 문구는 "약 'x' 내지 약 'y'"를 포함한다.

Claims

재료 이동 장치로서,
공기 재료 이동기를 가로질러 연장되는 오리피스 어레이를 포함하는 공기 재료 이동기로, 상기 오리피스 어레이는 공기 재료 이동기의 외부 표면을 따라 가스의 흐름을 유도하도록 구성되는, 상기 공기 재료 이동기; 및
상기 공기 재료 이동기의 외부 표면에 대한 가스의 흐름에 의해 유인되는 재료를 클램핑하도록 구성된 적어도 하나의 클램핑 요소를 포함하는 재료 그리퍼를 포함하는, 재료 이동 장치.
제1항에 있어서, 상기 공기 재료 이동기의 외부 표면은 만곡된, 재료 이동 장치.
제2항에 있어서, 상기 외부 표면의 곡률을 따라 주행하는 오리피스 어레이를 통한 가스의 흐름에 의해 국부적인 진공이 형성되는, 재료 이동 장치.
제3항에 있어서, 상기 공기 재료 이동기가 상기 재료의 에지에 인접한 오리피스 어레이와 함께 위치될 때, 상기 재료는 상기 국부적인 진공에 의해 상기 외부 표면을 향해 끌어당겨지는, 재료 이동 장치.
제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 클램핑 요소는 상기 만곡된 외부 표면의 정점에 인접한 재료를 클램핑하는, 재료 이동 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공기 재료 이동기는 상기 가스를 상기 오리피스 어레이에 분배하도록 구성된 적어도 하나의 챔버를 포함하는, 재료 이동 장치.
제6항에 있어서, 상기 가스는 적어도 하나의 유입구를 통해 상기 적어도 하나의 챔버에 제공되는, 재료 이동 장치.
제7항에 있어서, 상기 가스는 압축 공기인, 재료 이동 장치.
제6항에 있어서, 상기 적어도 하나의 챔버는, 상기 오리피스 어레이에 걸쳐 상기 가스가 균일하게 분포하는 것을 돕는 배플을 포함하는, 재료 이동 장치.
제6항에 있어서, 상기 공기 재료 이동기는 상기 가스를 상기 오리피스 어레이에 분배하는 복수의 챔버를 포함하는, 재료 이동 장치.
제6항에 있어서, 상기 오리피스 어레이의 개별 오리피스는 상기 적어도 하나의 챔버로부터 상기 외부 표면으로 연장되는 만곡된 채널을 포함하는, 재료 이동 장치.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오리피스 어레이는 상기 공기 재료 이동기에 걸쳐서 불균일하게 분포되는, 재료 이동 장치.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재료 이동 장치를 가로질러 분포된 복수의 공기 재료 이동기를 포함하는, 재료 이동 장치.
제13항에 있어서, 상기 재료 그리퍼는 복수의 클램핑 요소를 포함하는, 재료 이동 장치.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 클램핑 요소는 액추에이터 바에 피봇식으로 장착된 장착 바로부터 연장되는, 재료 이동 장치.
제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 클램핑 요소는 장착 바로부터 클램핑 패드로 연장되는 핑거를 포함하는, 재료 이동 장치.
제15항에 있어서, 상기 재료 그리퍼는 상기 장착 바에 커플링된 작동 장치를 포함하되, 상기 작동 장치는 상기 공기 재료 이동기의 외부 표면을 향해 상기 적어도 하나의 클램핑 요소를 회전시키도록 구성되는, 재료 이동 장치.
제17항에 있어서, 상기 작동 장치는 공압식으로 작동되는, 재료 이동 장치.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공기 재료 이동기 및 상기 재료 그리퍼는 액추에이터 바에 커플링되는, 재료 이동 장치.
제19항에 있어서, 상기 액추에이터 바의 이동은 산업용 로봇을 통해 제공되는, 재료 이동 장치.
로봇 시스템으로,
공기 재료 이동기:
재료 그리퍼;
스택-해제 모듈; 및
프로세서를 포함하는 처리 회로를 포함하고, 상기 스택-해제 모듈의 실행은:
상기 공기 재료 이동기를 재료 적층체 상의 최상부 재료 층에 인접하여 위치시키고;
상기 공기 재료 이동기를 가로질러 연장되는 오리피스 어레이를 통해 기류를 활성화시키되, 상기 기류는 상기 재료 적층체로부터 상기 최상부 재료 층의 에지를 분리시키고;
상기 재료 그리퍼에 의해 최상부 재료 층의 에지의 파지를 개시하는, 로봇 시스템.
제21항에 있어서, 상기 공기 재료 이동기 및 상기 재료 그리퍼는 액추에이터 바에 커플링되는, 로봇 시스템.
제22항에 있어서, 상기 액추에이터 바의 이동은 산업용 로봇을 통해 제공되는, 로봇 시스템.
제23항 또는 제23항에 있어서, 상기 재료 그리퍼는 상기 공기 재료 이동기의 외부 표면과 상기 재료 그리퍼의 클램핑 요소 사이에서 상기 최상부 재료 층을 파지하는, 로봇 시스템.
제24항에 있어서, 상기 공기 재료 이동기의 외부 표면은 외측 곡률을 포함하는, 로봇 시스템.
제25항에 있어서, 상기 외부 표면의 곡률을 따라 주행하는 오리피스 어레이를 통한 기류에 의해 국부적인 진공이 형성되며, 상기 국부적인 진공은 상기 최상부 재료 층의 에지를 상기 재료 적층체로부터 분리시키는, 로봇 시스템.
제22항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재료 그리퍼는 상기 액추에이터 바에 피봇식으로 장착된 장착 바로부터 연장되는 복수의 클램핑 요소를 포함하는, 로봇 시스템.
제27항에 있어서, 상기 재료 그리퍼는 상기 장착 바에 커플링된 작동 장치를 포함하되, 상기 작동 장치는 상기 복수의 클램핑 요소를 회전시켜 상기 최상부 재료 층 에지를 파지하도록 구성되는, 로봇 시스템.
제21항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스택-해제 모듈의 실행은,
상기 재료 그리퍼에 의해 파지된 최상부 재료 층을 작업 구역으로 이동시키고;
상기 재료 그리퍼로부터 상기 최상부 재료 층을 해제시키는, 로봇 시스템.
제29항에 있어서, 상기 스택-해제 모듈의 실행은 상기 최상부 재료 층을 해제시킨 후 상기 공기 재료 이동기를 상기 재료의 적층체 상의 다음 최상부 재료 층에 인접하여 재배치하는, 로봇 시스템.
제21항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기류는 상기 공기 재료 이동기에 공급되는 압축 공기에 의해 제공되는, 로봇 시스템.
제21항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공기 재료 이동기는 상기 에지에 인접한 재료의 적층체 상의 최상부 재료 층 위에 위치하는, 로봇 시스템.
로봇 시스템에 의해 적층된 재료를 이동시키기 위한 방법으로서, 상기 방법은:
공기 재료 이동기를 재료 층들의 적층체의 에지에 인접하여 위치시키는 단계;
상기 공기 재료 이동기를 가로질러 연장되는 오리피스 어레이를 통해 기류를 개시하는 단계로, 상기 기류는 최상부 층의 에지를 상기 적층체로부터 분리하는, 단계;
재료 그리퍼로 상기 최상부 층의 에지를 파지하는 단계로, 상기 재료 그리퍼는 상기 공기 재료 이동기의 외부 표면과 상기 재료 그리퍼의 클램핑 요소 사이에서 상기 최상부 재료 층을 클램핑하는, 단계;
상기 최상부 층을 이동시키는 단계; 및
상기 재료 그리퍼로부터 상기 최상부 층을 해제시키는 단계를 포함하는, 방법.
제33항에 있어서, 상기 클램핑 요소는 장착 바로부터 클램핑 패드로 연장되는 핑거를 포함하는, 방법.
제33항 또는 제34항에 있어서, 상기 공기 재료 이동기 및 상기 재료 그리퍼의 이동은 액추에이터 바에 커플링된 로봇 암을 통해 제어되는, 방법.
제33항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오리피스 어레이로부터의 기류는 상기 공기 재료 이동기의 외부 표면을 따라 국부적인 진공을 생성하고, 여기서 상기 국부적인 진공은 상기 최상부 층의 에지를 상기 적층체로부터 분리하는, 방법.
로봇 시스템에 의해 적층된 재료를 이동시키기 위한 방법으로서, 상기 방법은:
공기 재료 이동기를 재료 층들의 적층체의 에지에 인접하여 위치시키는 단계;
상기 공기 재료 이동기를 가로질러 연장되는 오리피스 어레이를 통해 기류를 개시하는 단계로, 상기 기류는 상기 적층체로부터 최상부 층의 에지를 분리하고, 여기서 상기 오리피스 어레이를 통해 기류를 개시하는 단계는,
상기 공기 재료 이동기에 압축 공기를 공급하는 단계; 및
상기 압축 공기를 적어도 하나의 공기 챔버를 통해 상기 오리피스 어레이에 분배하는 단계를 포함하는, 단계;
재료 그리퍼로 상기 최상부 층의 에지를 파지하는 단계;
상기 최상부 층을 이동시키는 단계; 및
상기 재료 그리퍼로부터 상기 최상부 층을 해제시키는 단계를 포함하는, 방법.
제37항에 있어서, 상기 오리피스 어레이로부터의 기류는 상기 공기 재료 이동기의 외부 표면을 따라 국부적인 진공을 생성하고, 여기서 상기 국부적인 진공은 상기 최상부 층의 에지를 상기 적층체로부터 분리하는, 방법.
제38항에 있어서, 상기 분리된 최상부 층의 에지는 상기 공기 재료 이동기의 외부 표면과 클램핑 요소 사이에서 클램핑되는, 방법.
제37항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공기 재료 이동기 및 상기 재료 그리퍼는 액추에이터 바에 커플링되는, 방법.
로봇 시스템에 의해 적층된 재료를 이동시키기 위한 방법으로서, 상기 방법은:
공기 재료 이동기를 재료 층들의 적층체의 에지에 인접하여 위치시키는 단계;
상기 공기 재료 이동기를 가로질러 연장되는 오리피스 어레이를 통해 기류를 개시하는 단계로, 상기 기류는 상기 적층체로부터 상기 최상부 층의 에지를 분리하는, 단계;
재료 그리퍼로 상기 최상부 층의 에지를 파지하는 단계;
상기 최상부 층을 작업 구역으로 이동시키는 단계; 및
상기 최상부 층을 상기 재료 그리퍼로부터 해제시키는 단계를 포함하는, 방법.
제41항에 있어서, 상기 재료 그리퍼는 상기 공기 재료 이동기의 외부 표면과 상기 재료 그리퍼의 클램핑 요소 사이에서 상기 최상부 재료 층을 클램핑하는, 방법.
제42항에 있어서, 상기 클램핑 요소는 장착 바로부터 클램핑 패드로 연장되는 핑거를 포함하는, 방법.
제41항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오리피스 어레이를 통해 기류를 개시하는 단계는,
압축 공기를 상기 공기 재료 이동기에 공급하는 단계; 및
상기 압축 공기를 적어도 하나의 공기 챔버를 통해 상기 오리피스 어레이에 분배하는 단계를 포함하는, 방법.
제44항에 있어서, 상기 오리피스 어레이로부터의 기류는 상기 공기 재료 이동기의 외부 표면을 따라 국부적인 진공을 생성하고, 여기서 상기 국부적인 진공은 상기 최상부 층의 에지를 상기 적층체로부터 분리하는, 방법.
제45항에 있어서, 상기 분리된 최상부 층의 에지는 상기 공기 재료 이동기의 외부 표면과 상기 클램핑 요소 사이에서 클램핑되는, 방법.
제41항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공기 재료 이동기 및 상기 재료 그리퍼는 액추에이터 바에 커플링되는, 방법.
제41항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공기 재료 이동기 및 상기 재료 그리퍼의 이동은 액추에이터 바에 커플링된 로봇 암을 통해 제어되는, 방법.