TW202126448A

TW202126448A - 用於拾取和定位物品的裝置與方法

Info

Publication number: TW202126448A
Application number: TW110109199A
Authority: TW
Inventors: 張文睿; 李國弘; 吳宏祐
Original assignee: 荷蘭商耐克創新有限合夥公司
Priority date: 2018-12-11
Filing date: 2019-12-10
Publication date: 2021-07-16
Also published as: KR20210087969A; WO2020123473A1; TWI775349B; US11420831B2; TWI725656B; EP3894145A1; CN211709344U; CN111300467A; KR102488218B1; TW202246030A; US20200180876A1; CN111300467B; TW202023756A; TWI817628B

Abstract

本發明提供一種用於拾取和定位物品的裝置與方法，所述裝置包括能夠向物品施加吸力的真空組合件。此裝置還包括位於第一位置中與真空組合件相鄰的物品接合板，其用於接合與拾取物品。接合板可通過一個或多個致動器移動到第二位置，該致動器降低在接合板處承受的吸力以擺放或放置物品。一個或多個風扇可額外地被控制，以限制在擺放或放置物品的脫離操作期間所產生的吸力。

Description

用於拾取和定位物品的裝置與方法

本方面是涉及一種用於拾取和放置物品的系統。更具體地，本發明涉及一種利用真空力來拾取和放置物品的拾取系統，例如用於鞋面的建構。

儘管自動化製造過程已使許多行業受益，但事實證明，由柔韌性物品製成的柔軟性產品的自動化製造對自動化具有挑戰性。例如，鞋的製造，尤其是鞋面的製造長期以來涉及大量的手工勞動。由於鞋面通常大部分或全部是由多個柔韌的物品構成的，由柔韌的物品固定在一起以形成完整的鞋幫，即便是拾取鞋面的零件並相對於其他組合件適當放置該零件的基本製造操作都已成為自動化的挑戰。

本方面提供了自動系統來拾取和放置柔性物品。更具體地，本發明涉及使用吸力來拾取和放置一個或多個柔韌性物品的系統。使用根據本發明的裝置、系統和方法來拾取和放置的柔軟物品尤其可以包括柔軟商品的組合件，例如鞋面。

包括一種用於拾取和定位物品的裝置的觀點，該裝置包括能夠向物品施加吸力的真空組合件。該裝置還包括位於真空組合件附近的物品接合板。接合板包括形成在其中的至少一個孔，以便可以通過該孔將吸力施加到物品上。接合板可通過一個或多個致動器定位在鄰近真空組合件的第一位置以及與真空組合件分離的至少第二位置。該裝置能夠在第一位置拾取物品並在第二位置釋放物品。本發明還設想與調節物品接合板相對於真空組合件的位置相一致地調節吸力。

提供本概述是為了說明而不是限制下文中所提供的方法和系統的全部詳細範圍。

一方面提供了拾取和放置一個或多個物品（例如，一塊材料或織物）的裝置、系統和/或方法。過去已經使用真空結構向物品施加吸力，使得物品接合該結構並且可以通過例如機械手從一個位置移動到另一個位置。但是，通常很難精確地在“開”和“關”位置之間切換吸力。這會導致物品放置不精確。因此，需要中斷吸力以更精確放置物品。當頭端具有吸力功能時，精確控制吸力的能力對於物品的精確放置是很重要的。

在第一方面，提供了一種用於拾取和定位物品的裝置，此裝置包括能夠向物品施加吸力的真空組合件。該裝置還包括物品接合板，此物品接合板位於真空組合件附近並且具有形成在其中的至少一個孔，從而可以通過此孔將吸力施加到物品上。物品接合板定位在第一位置鄰近真空組合件（例如，從真空組合件偏移的第一距離），並且物品接合板被定位成在第二位置遠離真空組合件。第一位置允許裝置拾取物品，並且第二位置允許裝置釋放物品。

另一方面，提供了一種用於將物品從一個位置移動到另一位置的裝置，此裝置包括能夠從一個位置移動到另一位置的機械臂。此裝置包括連接到機械臂的拾取頭，此拾取頭能夠接合和分離物品。拾取頭包括用於直接接觸物品的接合板。接合板分為多個獨立致動的拾取區域。每個區域中形成有至少一個孔。拾取頭還包括真空機構，此真空機構能夠為每個拾取區提供吸力。拾取頭還包括多個獨立控制的致動器，每個致動器中的至少一個與拾取區域之一相關聯。多個致動器允許每個拾取區域在距真空機構第一距離的第一位置到距真空機構更大距離的第二位置之間移動。第一位置有助於拾取頭能夠拾取物品，且第二位置有助於拾取頭能夠釋放物品。

提供了使用具有多個拾取區和真空機構的拾取頭將物品從一個位置定位到另一位置的方法。在範例方法中，將吸力選擇性地施加到一個或多個拾取區域以拾取物品。此外，通過調節接合板相對於真空機構的定位距離來選擇性地調節吸力，以擾亂流過接合板孔的吸力。

根據一方面的系統和方法可提供可在三個維度上定位的工具頭，以接合物品、移動物品並將物品放置在不同的位置。各種裝置可被採用(例如機械手、x-y工作臺、擺臂等)來在三個維度上定位工具頭。此外，工具頭在包括基本上平行於由物品定義的平面的平面的二個維度中的定位可以獨立於工具頭相對於垂直於該平面的線的運動來被執行。例如，可以使用x-y工作臺將工具頭定位在水平面中的所需位置。同時，工具頭可以相對於x-y工作臺（或任何其他參考點，例如保持或接收物品的表面）移動到不同的高度，而與它的水準位置無關。此外，工具頭可以旋轉以允許物品在保持的同時旋轉，以便以預期方位將物品放在佈置位置。使用根據一些觀點的系統和方法放置物品的預期佈置位置可以相對于完全或部分組裝的產品（例如鞋面）的其他組合件來被定義。

可以使用多種系統來定義和/或識別工具頭應接合和/或脫離物品的位置。例如，利用照相機、雷射器或其他類型的檢測器的視覺系統（例如，圖1中示出的視覺系統110）可以用於識別要拾取的物品和/或定位最終放置物品的位置。替代地/附加地，計算裝置（例如，圖1的控制器106）可以被提供在預定位置，以根據一些觀點，以控制系統和/或方法操作的方式來拾取和/或放置物品。根據一些觀點，可以使用任何類型的預定位置系統、位置檢測系統或其他技術來確定和/或定義用於拾取物品的起始位置（和方位）和/或用於放置物品的佈置位置（和方位）。

請參考圖1，根據一些觀點描述了範例的拾取系統100。系統100包括能夠在第一製造位置104和第二製造位置之間旋轉的可旋轉機械臂102。機械臂102可以是由計算器處理器控制或由手動操作員遠端控制或以任何其他合適方式控制的機器人手臂。第一製造位置104可以是製造過程中的任何合適的位置，例如鞋面製造的位置。拾取系統100可用於將物品108（例如鞋面部）從第一製造位置104移動到第二位置，反之亦然。物品108可以是任何類型的材料，例如但不限於織物（針織、編織、編織、無紡）、橡膠、塑膠、金屬、複合材料或木材。物品108還可以具有任何合適的形狀，例如平面，彎曲或不規則形狀。實際上，系統100可以拾取任何類型的材料。

控制器106邏輯上耦接（例如，有線或無線）到系統100的一個或多個組合件。控制器包括處理器和記憶體(諸如計算設備之類的)，其能夠控制系統100的一個或多個組合件。例如，控制器106可以處理用於控制拾取頭組合件116的一個或多個組合件的電腦可讀指令，其將詳細描述如下。另外，控制器106通過耦合器112與視覺系統110邏輯地耦接，這在範例中是可選的。控制器106可以從視覺系統110接收資訊，以確定要拾取的物品、要拾取的物品的位置、相對於拾取頭組合件116的物品的位置（在拾取之前或之後）。此外，控制器106可用於協調機械臂102的位置。這樣，控制器106（或多個控制器）可有效地控制和協調系統100的一個或多個組合件/組合件，以說明系統100對物品進行拾取、定位和放置。

壓力源114是諸如空氣壓力的流體壓力源。壓力源114可以是能夠產生供一個或多個組合件（例如，氣動致動器）使用的加壓流體的壓縮機。在範例中，壓力源114可以是壓縮氣體罐。在其他範例中，壓力源114是液壓泵或其他能量源，以使系統100的一個或多個組合件的運動或動作。

如上所述，使用系統100的一種合適製造過程是在鞋面（例如，鞋類腳固定部分的製品）的製造中。鞋面可以由多個部分組成，一個部分重疊在另一個頂部。例如，不同類型的材料可用於鞋面的腳趾、側面和腳跟部分。通常，這些特定的不同材料將需要精確地放置和重疊，以便以後可以以任何合適的方式將它們縫製、密封、粘附、融合和/或粘合在一起。

請參考圖2-圖8，以下將描述拾取頭組合件116。如圖2所示，拾取頭組合件116包括具有上表面120的殼體118，上表面120可旋轉地連接至圖1的機械臂102。上表面120還包括安裝在其上的多個風扇122a-122h。風扇122a-122h中的每一個能夠提供吸力/真空力（例如，相對於環境條件的減壓）以拾取圖1的物品108。此外，風扇122a-122h中的每一個都與可獨立致動的拾取區域124a-124h相關聯，如圖3所示出。如將在以下更全面描述的，這些拾取區域124a-124h中的每一個可以根據拾取系統100的需要被選擇性地致動。例如，取決於物品108，可能僅需要經由風扇122b和122f致動拾取區域124b和124f中的吸力。作為另一範例，再次取決於物品108的形狀，大小和質量，可能僅需要經由風扇122a、122f、122c和122h來致動拾取區域124a，124f，124c和124h。因此，如在任何時候顯而易見的，拾取區域124a-124h中的任何一個或全部可以被選擇性地致動以容納任何類型的物品108。如以下更描述的，可以調節每個區域處的接合板部分的位置以影響吸力。

與風扇122a–122h的致動相關的一個限制是，當打開和關閉風扇以提供吸力時，風扇在風扇斷電時會產生滯後力，以使物品108從拾取頭組合件116上脫離。如下面將更全面說明的，為瞭解決與每個拾取區域124a–124h相關的滯後吸力，可以通過調整接合板的位置來更精確地控制拾取區域124a-124h。另外，在一些方面中，可以調節風扇的速度以進一步提高物品從其釋放的精准度。

如在具有切去部分的圖5中所示，殼體118可被形成為具有多個離散的殼體區域。在一個範例中，殼體區域是與接合板128的區域相對應。區域分隔器144被示出為將殼體118的一部分與殼體118的另一部分隔離。這樣，在外殼的區域中對風扇122a-122h的獨立控制不會受到來自單獨獨立控制的風扇122a-122h的影響。例如，如圖5所示，殼體118的區域由多個區域分隔器144和圍繞風扇122a並與拾取區域124a相對應的殼體壁部分所建立。雖然未藉由剖切示出，但是風扇122e還通過區域分隔器144和殼體壁部分與外殼118的離散區域相關聯，以與拾取區域124e相對應。可以考慮在單個區域中使用任何數量的風扇122a-122h。此外，可以想到，單個風扇可以服務於由區域分隔器144和/或接合板128的一部分形成的多個區域。區域分隔器144可以是將殼體118的內部與殼體118的另一部分分隔開的牆壁或其他障礙物。通過隔離，可以防止給定區域或區域之間的吸力交叉污染，從而分別控制給定區域或區域的吸力。換句話說，區域分隔器144通過將由一個或多個風扇在特定區域中產生的吸力與由一個或多個風扇在第二特定區域中產生的吸力分開，從而使共用殼體118具有離散的真空吸力區域。

拾取頭組合件116包括定位在殼體118的底部上的大致平面的接合板128。接合板可以被分成稱為區域（例如，拾取區域124a-124h）的多個離散的板部分。這些可獨立定位元的板部分中的每一個整體形成接合板128。接合板128可以由任何數量的區域形成。所示的單個區域、2個區域、3個區域、4個區域、5個區域、6個區域、7個區域、8個區域或任意數量的區域。任何區域都可以獨立放置，或者任何區域都可以與任何其他區域協同放置或共同放置。拾取區域124a-124h可以是任何大小、形狀和/或方位。拾取區域124a-124h在尺寸、形狀和/或方位上可以相似。拾取區域124a-124h可以在尺寸、形狀和/或方位上不同。

接合板128包括多個孔130，其允許風扇122a-122h產生的吸力/真空力接合物品108。接合板128包括底表面132，如在圖3中所示，用於接合物品108。接合板128被描述為大體上是平面的，但是可以是任何類型的形狀，例如彎曲的、成角度的或拋物線的。在範例中，接合板128被成形為適應物品108的形狀和所得到的定位。接合板128的形狀和輪廓可基於涉及物品108的製造過程而無限制的。底表面132直接接合物品108。孔130允許風扇122a-122h產生的吸力直接施加到物品108上。接合板可以由任何材料形成。在範例中，接合板128是金屬材料，例如鋁。在另一範例中，接合板128是聚合物材料。此外，可以預期的是，接合板是相對於要拾取的物品相符或不相符的非一致材料（例如，基本上剛性）。在其他範例中，接合板128可以包括貼合的底表面，使得接合板128順應待拾取物品的至少一部分，從而形成密封以增強在其上產生的吸力。在圖3的範例中，殼體的底表面134被示出為具有多個孔136。多個孔136是可選的，並且可以省略而取而代之的是另一種多孔結構（例如，一起省略的結構、篩網、網格狀圖案），其允許通過殼體向風扇抽吸真空。在圖3的範例中，可以預期，多個孔136中的每一個與接合板128的相應孔130配合並可能與它們對齊，以最小化空氣流的干擾。在一方面中，內含多個孔136是用作防止異物進入殼體和風扇的防護裝置。

拾取頭組合件116包括多個可獨立控制的致動器126a-126p，以下將詳細描述。致動器126a-126p被示為氣缸，但是可以是能夠線性運動的任何其他類型的致動器，例如液壓缸、螺線管或機械聯動裝置等。每個致動器126a-126p包括安裝到接合板128的頂表面138的基座。致動器126a-126p還包括其中具有可移動活塞140的氣缸。每個活塞包括附接端，該附接端通過任何合適的連接結構142（例如銷、粘合劑、螺栓、螺母等）固定至物品接合板128。活塞140可在縮回位置和伸出位置之間移動。縮回位置對應於拾取區域124a-124h的拾取位置（例如，第一位置），並且伸出位置對應於拾取區域124a-124h的釋放位置（例如，第二位置）。致動器126a-126p可通過任何合適的結構例如彈簧、橡皮筋、偏轉板等朝其縮回位置偏置。如果致動器126a-126p在單個方向上被供電，例如被朝向伸展位置供電，則這特別有用。更具體地，例如，如果致動器126a-126p是氣動致動器並且具有單動氣缸，則當通過例如空氣供應耦接器115和壓力源114向氣缸施加氣壓時，活塞140將移動至其伸出位置。因為氣缸可以是單動的，所以一旦不再向氣缸提供足夠的氣壓，偏置結構就可以有效地使活塞返回到其縮回位置。活塞的伸出位置對應於拾取區域124a-124h的釋放位置。

因此，舉例而言，如果沒有氣壓施加到氣缸，則活塞140通過與氣缸相關聯的偏壓結構而保持在其縮回位置。氣缸的這種未致動狀態導致接合板128的孔130被定位成與真空組合件相鄰，在一範例中，使得吸力流體地穿過孔130，而相對的，當被定位在釋放位置的擴展方式時則偏置孔130。在圖6中，氣缸是被示出在縮回位置，其對應於相應拾取區域124a-124h的第一位置。在圖2、圖3、圖5和圖7中，氣缸是被示出在伸出位置示，其對應於相應拾取區域124a-124h的第二位置。

通過致動器126a-126p的運動在接合板128的頂表面138與殼體118的底表面134之間產生的距離可以是任何距離。在一範例方面中，在第一位置和第二位置之間產生的距離是1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm或它們之間的任何距離。接合板128和殼體118之間的分離距離可以用於調節由風扇122a-122h產生的在底表面132處承受的吸力大小。接合板128與殼體118之間的距離越大，風扇122a-122h在底表面132處產生的吸力越小。所承受的吸力的減小是由於用於流體流到風扇122a-122h的替代管道的結果，例如通過因為一個或多個致動器的延伸而在接合板128和殼體118之間形成的空間。

通過致動遠離殼體118的一個或多個拾取區域124a-124h，在底表面132處承受的吸力的調節可以接近暫態。吸力的調整可在拾取或放置操作期間使用。例如，在通過拾取區域124a-124h對物品進行初始捕獲之後，拾取區域124a-124h可以稍微延伸以立即減小在拾取區域124a-124h的底表面132處承受的吸力，以防止物品被標記、損壞、變形、或因長時間承受過多的吸力而造成的其他損壞。一範例可以是易碎的箔、聚合物、紙、輕質織物等，其可開始順應底表面132的一個或多個孔（例如孔130），通過該孔引入吸力。換句話說，可以使用較大量的吸力將物品最初粘附到接合板128上，但是該物品可以以與用於獲取物品相同水準的持續吸力開始朝孔130變形。由於風扇裝置的動量滯後，只將風扇變慢的方式可能不夠快，讓其在變形之前降低吸力。因此，接合板128從殼體118的立即延伸會導致在底表面132處受到的吸力的立即減小。

多個致動器可與一個公用區域關聯。例如，多個致動器126a-126p中的兩個致動器與每個拾取區域124a-124h一起示出。當多個致動器與公用拾取區域124a-124h相關聯時，預期致動器協同操作，以使得它們在公用時間處於縮回位置和伸出位置，以確保在運動和伸展期間拾取區域124a-124h的平行放置。整體上，任何數量的致動器可以與給定拾取區域124a-124h或接合板128相關聯。與不同拾取區域124a-124h相關聯的致動器126a-126p會被獨立地控制，使得一個區域可以處於伸出位置，而相鄰區域可以處於縮回位置，如圖8所示。相對於其他區域獨立控制區域的位置的能力允許對拾取頭組合件116進行分區使用，以便在單個拾取和放置操作期間，公用拾取頭組合件可以維護多個物品，以選擇地將不同的物品放置在與保持在拾取頭組合件上時不同的方位上。另外，具有分區方法允許與接合板128的其上沒有物品的部分相關的較小量的運動。換句話說，接合板上與要釋放的物品不接觸的部分不需要移動以實現物品從接合板的釋放，這減少了每次放置操作期間被移動的量，從而節省了能量並減少了在部件上的磨損。

顯而易見的是，上述結構使得能夠將拾取區域124a-124h中的任何一個獨立地定位在第一位置、第二位置或它們之間的中間位置。拾取區域124a-124h相對於殼體118的位置直接關係於穿過拾取區域124a-124h的一個或多個孔的吸力大小和在通過使接合板128遠離殼體118的底表面134延伸而形成的空間中的接合板128與殼體118之間傳遞的吸力大小。換句話說，當致動器126a-126p處於縮回位置時，由風扇122a-122h產生的吸力通過相應拾取區域124a-124h的孔130被吸引，從而產生有效地用於在接合板128的底表面132上拾取的真空力。這是由於在縮回位置時能夠在接合板頂表面138與殼體底表面134之間吸入最少的空氣。一範例考慮了當處於縮回位置時有助於密封殼體118和接合板128之間的連接的密封件（例如，諸如發泡材料、矽樹脂或橡膠之類的合適材料）。當致動器126a-126p在遠離（例如，垂直於接合板128延伸的平面）的方向上延伸拾取區域124a-124h（即，接合板128的一部分）時，在殼體118的底表面134與殼體118的接合板頂表面138之間形成間隙。該形成的間隙為風扇122a-122h的吸力提供了替代的途徑，以使風扇122a-122h的吸力流動不是通過現在處於伸展或非縮回位置的拾取區域124a-124h的孔130。該用於吸力的替代管道限制了風扇122a-122h通過拾取區域124a-124h提供的拾取力。正是這種增加的空間允許物品從接合板128脫離，而不會停止從風扇產生的真空。隨著在底表面132上受到的吸力減小，與接合板128接合的物品的質量導致物品從接合板128脫離，從而被放置。因此，通過延伸致動器的一個或多個組件以使接合板遠離殼體118延伸，物品從吸力的附著中釋放並被放置在表面、物體和/或位置上。因此，限定接合板區域的板部分的這種延伸有效地快速地從風扇122a-122h的吸力釋放物品，而無需等待風扇122a-122h本身完全降低吸力。

除了使接合板128的拾取區域124a-124h遠離殼體118延伸以引起物品的釋放之外，可以預期的是，風扇122a-122h的速度也可以被調節。例如，預期或作為致動器延伸以移動拾取區域124a-124h的結果，控制器106可以控制風扇122a-122h以降低風扇速度（例如，這可以通過調節器、電壓控制、和其他速度控制機制）。風扇速度的減小允許風扇速度在預先已與接合板128接合的物品的放置（例如，置放）操作期間的另外減小。風扇處產生的吸力的這種減小限制了在放置操作期間在接合板128從殼體118伸出時在接合板128與殼體118之間產生的間隙中發生的二次吸力。二次吸力會在系統100周圍產生意外的空氣運動，從而改變物品的位置或位置。因此，為了防止由於二次吸力引起的物品意外移動，降低風扇速度是有利的。風扇速度的降低導致風扇產生的吸力的降低。因此，風扇速度的降低導致當接合板128遠離殼體118延伸時所承受的二次吸力的降低。

在範例中，控制器106指示致動器126a-126p來延伸拾取區域124a-124h，同時還指示（或引起）風扇122a-122h的速度降低。風扇122a-122h可以在物品的捕獲操作期間以第一速度操作，並且控制器106可以在物品的釋放操作期間使風扇速度降低到第二速度。第二速度產生的吸力小於第一速度。在另一範例中，第一速度導致的吸力為風扇產生的最大持續吸力的60％至100％。第二速度產生的吸力為最大持續吸力的0％至60％。最大持續吸力是在風扇122a-122h的正常建議運行條件下運行時，真空組合件（例如風扇122a-122h）產生的吸力。例如，當電風扇在預期最大電壓或其他最大電氣條件下運行時，產生持續吸力，該持續吸力建立了產生的最大持續吸力，由此可以測量第一吸力大小和第二吸力大小。

圖9是根據各觀點示出接合板位置和相對於時間的吸力產生的範例的曲線圖。接合板的區域的位置表示在曲線圖的最左側的軸902上。該位置是接合板的位置。操作的時間表示在水平軸904中。在最右邊的軸906上表示在風扇處產生的真空量。觀察從第一位置920開始並在第二位置922結束的接合板位置，第一位置920可以是致動器的縮回位置，以允許物品的拾取。第二位置922是致動器的延伸位置，其允許物品的放置。如在查看位置線908時所看到的，在時間914，接合板開始從第一位置920過渡到第二位置922。該位置改變可以由控制器或操作員通過信號或其他輸入來實現，該信號或其他輸入是將接合板連接到殼體的一個或多個致動器的信號。

當接合板的位置開始變化時，由風扇產生的吸力大小的第一範例由線910表示。通過線910產生真空的該第一範例設想控制風扇速度以減少與位置線908所代表的位置改變有關或協調地產生的吸力大小。在時間914之後，線910中產生的吸力大小被顯示為減少，以進一步幫助從拾取工具放置或置放物品。線910的第一個範例中產生的吸力（也稱為真空產生）從初始大小減小到最終大小918。

線912示出了吸力產生的第二範例。在該第二範例中，所產生的吸力大小保持恒定在大小916。因此，第二範例沒有相對于接合板的位置調整風扇速度或與吸力的產生有關的其他變數。在該範例中，接合板遠離殼體的運動以產生供真空通過而不是穿過接合板的替代管道，足以沉積或放置附接的物品。

根據要拾取和放置的物品，可以使用不同的位置和吸力配置。例如，當接合板遠離殼體延伸以露出真空的替代管道時，具有較大質量和較小表面積的物品受風扇產生的次級真空或湍流的影響較小。因此可以保持吸力的產生，同時仍然實現物品的足夠精確的放置。另一方面，較小質量和較大表面積的物品可能會受到在接合板和外殼之間形成的管道所產生的二次真空或湍流的影響更大，因此，吸力的減小可提供物品更可控和精確的放置位置。

圖10是根據多個觀點示出將物品從一個位置移動到另一位置的範例方法1000。在方塊1002處，拾取頭組合件，諸如圖2-圖8的拾取頭組合件116，被定位在物品上方。拾取頭組合件的定位可以通過機械臂（例如機器人）或人工作業員的手動方法來完成。可以想到的是，視覺系統可以引導拾取頭組合件的定位以在拾取操作期間定位拾取頭組合件，從而將物品在拾取頭組合件上的適當位置處捕獲以用於後續的釋放或放下。

在方塊1004，將吸力選擇性地施加到一個或多個拾取區域以拾取物品。例如，控制器可使與一個或多個離散區域相關聯的一個或多個風扇開始產生吸力。可以例如通過風扇速度來控制所產生的吸力的大小，以向要拾取的物品的區域施加適當大小的吸力。用於拾取已致動的物品的區域的選擇可限於在拾取與放置操作期間將與該物品相關聯的那些區域。或者，也可以致動靠近但不一定與物品接合的區域，以在物品周圍提供邊界。此外，可以預期，所有區域均被致動以施加吸力，而與物品在接合板上的接合位置無關。

在方塊1006，將拾取頭組合件移動到其他位置，同時保持物品。拾取頭組合件的移動可以通過使用機械臂或通過手動操作來完成。在一個範例中，控制器或單獨的控制器負責控制拾取頭組合件的移動和位置以有效地放置物品。具有照相機或其他視覺檢測機構的視覺系統可以輔助拾取頭組合件的定位，以使保持在其上的物品的放置適當地位於存放位置。

在方塊1008，在一個或多個拾取區域選擇性地調節吸力，以使物品與拾取頭組合件脫離。調節接合板上的吸力的第一種方式是將接合板從靠近或接觸殼體的第一位置移動到與殼體隔開的第二位置。該第二位置在接合板和殼體之間形成間隙，該間隙用作吸力的替代管道，而不是穿過接合板。如在接合板物品接觸表面上所經歷的那樣，調節吸力的另一種或替代方式是通過改變由風扇產生的吸力。例如，可以降低風扇速度，以使風扇產生較小的吸力，該吸力被轉移到接合板物品接觸表面。

儘管在一方面提供了特定的配置、組合件、尺寸、方位和數量，但是它們是範例而不是限制性的。相反，例如，在範例實施例中示出了與八個區域中的每個區域關聯的專用風扇。本公開內容在未明確描述該佈置的變化的同時進行了構思。例如，拾取頭組合件可以由一個具有多個風扇的區域組成、兩個區域每個區域具有一個風扇、兩個區域每個區域具有多個風扇、三個區域每個區域具有一個或多個風扇、四個區域具有一個風扇、每個區域有更多的風扇等等。此外，可以調節與區域或板相關聯的致動器的數量。例如，附圖示出了兩個致動器，其將每個區域與殼體耦接。然而，可以預期，任何數量的致動器可以與每個區域相關聯。此外，儘管接合板被示出為具有獨立定位的離散區域，但是可以預期的是，接合板可以是連續的組合件，使得所有區域一致地移動，而不管通過一個或多個殼體中透過區域分隔線形成的相關區域是如何

從前述內容可以看出，本發明非常適合於實現上述所有目的和目的以及其他顯而易見的優點和結構固有的優點。

將理解的是，某些特徵和子組合是有用的，並且可以在不參考其他特徵和子組合的情況下被採用。這是請求項所預期的並且在請求項的範圍內。

儘管結合彼此討論了特定的組合件和步驟，但是應當理解，本範例實施例提供的任何組合件和/或步驟都被認為可與任何其他組合件和/或步驟組合，而不論它們的明確規定如何，同時仍在本發明的範圍之內。由於在不脫離本範例實施例公開的範圍的情況下可以做出許多可能的實施例，所以應理解，本範例實施例闡述或在附圖中示出的所有內容均應解釋為說明性的，而不是限制性的。

如本範例實施例所使用以及結合下文所列出的請求項，術語“任何子句”或所述術語的類似變化旨在被解釋為使得請求項/條款的特徵可以以任何組合來組合。例如，範例條款4可以指示條款1至條款3中的任一個的方法/裝置，其旨在被解釋為使得條款1和條款4的特徵可以被組合，條款2和條款4的元素可以被組合。第3和4條的元素可以組合，第1、2和4條的元素可以組合，第2、3和4條的元素可以組合，第1、2、3和4條的元素可以組合和/或其他變化。此外，如上述範例實施例所提供的一些範例所示，術語“任何條款”或所述術語的類似變化旨在包括“任何條款”或此類術語的其他變化。

以下條款是所關注的方面。

第1條：一種用於拾取和定位物品的裝置，包括：真空組合件，能夠產生吸力；物品接合板，定位在鄰近真空組合件的第一位置定位，並在第二位置與真空組合件偏移，其中物品接合板具有形成在其中的至少一個孔，使得當物品接合板至少處於第一位置時吸力可以通過該孔施加到物品；致動器，連接真空組合件和物品接合板並且能夠在至少第一位置和第二位置之間調節物品接合板。

第2條：根據條款1所述的裝置，其中真空組合件包括用於產生吸力的風扇。

第3條：根據條款中任何一項的裝置，其中真空組合件包括多個風扇，用於在物品接合板的多個離散拾取區域中產生吸力。

第4條：根據條款中任一項所述的裝置，其中物品接合板通常是平面的。

第5條：根據條款中任一項所述的裝置，還包括控制器，該控制器能夠調節由真空組合件產生的吸力的大小。

第6條：條款5所述的裝置，其中，所述控制器還能夠控制所述致動器，以在所述第一位置和所述第二位置之間調節所述物品接合板的位置。

第7條：根據條款6所述的裝置，其中，所述控制器將由所述真空組合件產生的吸力的大小控制為當所述物品接合板處於所述第一位置時產生的第一吸力的大小，並且控制由所述真空組合件產生的吸力的大小當物品接合板位於第二位置時產生較小的第二吸力。

第8條：根據條款7所述的裝置，其中，所產生的第一吸力的大小在由所述真空組合件產生的最大持續吸力的60％至100％的範圍內，並且所產生的第二吸力的大小在在由所述真空組合件產生的最大持續吸力的0％至60％的範圍內。

第9條：根據請求項8所述的裝置，其中，所述真空組合件包括與其相關聯的電動風扇，以產生所述吸力，並且所產生的第一吸力的大小與以第一速度操作的所述電動風扇，所產生的吸力的第二大小相關聯，並且所產生的第二吸力大小與以較小的第二速度運行的電風扇相關聯。

第10條：條款中所述的裝置，其中，物品接合板包括多個獨立定位元的板部分，每個板部分定義了物品接合板的不同區域。

第11條：根據條款10所述的裝置，其中，所述多個板部分中的每個板部分可在至少第一位置和第二位置之間獨立地調節。

第12條：根據條款11所述的裝置，其中，所述致動器將所述多個板部分的第一板部分結合到所述真空組合件，並且第二致動器將所述多個板部分的第二板部分結合到所述真空組合件，使得所述第一板部分和第二板部分可在第一位置和第二位置之間獨立移動。

第13條：根據條款12所述的裝置，其中，所述真空組合件包括能夠產生通過所述第一板部的孔的吸力的第一電風扇，並且所述真空組合件包括能夠產生通過所述第二板部的孔的吸力的第二電風扇。

第14條：根據條款13所述的裝置，其中，控制器與所述第一電風扇，所述第二電風扇，所述致動器和所述第二致動器邏輯耦接，並且能夠獨立地控制所述第一電風扇，所述第二電風扇，所述致動器和第二個致動器。

第15條：一種用於將物品從一個位置移動到另一位置的裝置，包括：機械臂，能夠從一個位置移動到另一位置；拾取頭，其耦接至機械臂並能夠接合和脫離物品，該拾取頭包括：用於直接接觸物品的接合板，其中接合板被分成多個獨立致動的拾取區域，並且其中每個區域中形成有至少一個孔；能夠向每個拾取區域提供吸力的真空機構；多個獨立控制的致動器，其中每個致動器與一個拾取區域相關聯，並且其中每個所述拾取區域在第一位置和第二位置之間被相關聯的致動器獨立地致動，所述第一位置將所述拾取區域定位於離所述真空機構第一距離而允許所述吸力通過各別區域，所述第二位置將每個所述拾取區域定位於離所述真空機構較大第二距離而降低通過所述各別區域的所述至少一個孔所承受的吸力。

第16條：根據條款15所述的裝置，其中，所述真空機構包括多個風扇，並且其中每個區域具有與其相關聯的風扇。

第17條：根據條款16所述的裝置，進一步包括控制器，該控制器能夠獨立地控制多個風扇中的每一個以及獨立控制的致動器中的每一個。

第18條：根據條款17所述的裝置，其中，所述多個風扇中的每個風扇的速度在至少第一速度和第二速度之間可調節，其中所述第一速度大於所述第二速度。

第19條：根據條款18所述的裝置，其中，當所述多個獨立致動的拾取區域中的第一拾取區域是在相對於所述第一風扇和所述第一風扇的第一距離時，所述多個風扇中的第一風扇是以所述第一速度運轉。當第一拾取區是在相對於第一風扇的第二距離時，第一風扇是以第二速度運行。

第20條：一種使用具有多個拾取區域和真空機構的拾取頭拾取物品以從一個位置定位到另一位置的物品的方法，該方法包括：將吸力選擇性地施加到一個或多個拾取區域以拾取物品；選擇性地將吸力調節到一個或多個拾取區域以使物品與拾取頭脫離，其中調節吸力是通過調節接合板位置相對於真空機構的距離並且能夠破壞流過接合板孔的吸力。

100:系統 102:機械臂 104:第一製造位置 106:控制器 108:物品 110:視覺系統 112:耦合器 114:壓力源 115:空氣供應耦接器 116:拾取頭組合件 118:殼體 120:上表面 122a-122h:風扇 124a-124h:拾取區域 126a-126p:致動器 128:接合板 130、136:孔 132:底表面 134:底表面 138:頂表面 140:活塞 142:連接結構 144:區域分隔器 902:軸 904:水平軸 906:軸 908:位置線 910:線 912:線 914:時間 916:大小 918:最終大小 920:第一位置 922:第二位置 1000:範例方法 1002、1004、1006、1008:方塊

圖1是根據一方面的範例所示出的範例拾取系統。圖2是根據一方面的範例示出的具有八個獨立致動區域的範例拾取頭的頂部透視圖。圖3是根據一方面的範例示出圖2的範例拾取頭的底部透視圖。圖4是根據一方面的範例示出圖2的範例拾取頭的俯視圖。圖5是根據一方面的範例示出圖2的範例拾取頭的左視圖，其中零件被剖開以揭示構造細節。圖6是根據一方面的範例示出圖2的範例拾取頭的前視圖，其中接合板處於第一位置。圖7是根據一方面的範例示出圖2的範例拾取頭的前視圖，其中接合板處於第二位置。圖8是根據一方面的範例示出圖2的範例拾取頭的前視圖，其中接合板的一個區域處於第二位置且接合板的其他區域處於第一位置。圖9是根據一方面的範例示出接合板位置和相對於時間的吸力產生的範例的曲線圖。圖10是根據一的範例示出將物品從一個位置移動到另一位置的範例方法。

100:系統

102:機械臂

104:第一製造位置

106:控制器

108:物品

110:視覺系統

112:耦合器

114:壓力源

115:空氣供應耦接器

116:拾取頭組合件

Claims

一種用於拾取和定位物品的裝置，包括：真空組合件，用於產生吸力；物品接合板，定位在鄰近真空組合件；以及致動器，連接所述真空組合件和所述物品接合板並且能夠調節所述物品接合板的位置，其中所述真空組合件產生的吸力大小施加給所述物品接合板且受控制以反應於所述物品接合板的所述位置而改變。
根據請求項1所述的用於拾取和定位物品的裝置，其中，所述真空組合件包括用於產生所述吸力的風扇。
根據請求項1所述的用於拾取和定位物品的裝置，其中，所述真空組合件包括多個風扇，所述風扇用於在所述物品接合板的多個離散拾取區域中產生吸力。
根據請求項1所述的用於拾取和定位物品的裝置，其中，所述物品接合板是平面的。
根據請求項1所述的用於拾取和定位物品的裝置，還包括控制器，所述控制器用於調節由所述真空組合件產生的吸力大小。
根據請求項5所述的用於拾取和定位物品的裝置，其中，所述控制器更用以控制所述致動器，以在所述第一位置和所述第二位置之間調節所述物品接合板的位置。
根據請求項1所述的用於拾取和定位物品的裝置，其中，所產生的第一吸力大小在由所述真空組合件產生的最大持續吸力的60％和100％的範圍內，並且所產生的第二吸力大小在由所述真空組合件產生的最大持續吸力的0％至60％的範圍內。
根據請求項7所述的用於拾取和定位物品的裝置，其中，所述真空組合件包括與其相關聯的電風扇，以產生所述吸力，並且所產生的第一吸力大小與以第一速度操作的所述電風扇相關聯並且所產生的第二吸力大小與以較低第二速度操作的所述電風扇相關聯。
根據請求項1所述的用於拾取和定位物品的裝置，其中，所述物品接合板包括多個獨立定位元的板部分，每個板部分定義所述物品接合板的不同區域。
根據請求項9所述用於拾取和定位物品的裝置，其中，所述多個板部分中的每個板部分可在至少所述第一位置和所述第二位置之間獨立地調節。
根據請求項10所述的用於拾取和定位物品的裝置，其中，所述致動器將所述多個板部分的第一板部分結合到所述真空組合件，並且第二致動器將所述多個板部分的第二板部分結合到所述真空組合件，使得所述第一板部分和所述第二板部分可在所述第一位置和所述第二位置之間獨立移動。
根據請求項11所述的用於拾取和定位物品的裝置，其中，所述真空組合件包括能夠產生通過所述第一板部的孔的吸力的第一電風扇，並且所述真空組合件包括能夠產生通過所述第二板部的孔的吸力的第二電風扇。
根據請求項12所述的用於拾取和定位物品的裝置，還包括控制器，所述控制器與所述第一電風扇、所述第二電風扇、所述致動器和所述第二致動器邏輯上耦接，並且所述控制器能夠獨立地控制所述第一電風扇、所述第二電風扇、所述致動器和所述第二致動器。
一種用於將物品從一個位置移動到另一位置的裝置，包括：機械臂，用以從一個位置移動到另一位置；拾取頭，耦接至所述機械臂並用以接合和脫離所述物品，所述拾取頭包括：接合板，用於直接接觸所述物品，其中所述接合板被分成多個獨立致動的拾取區域，並且其中每個所述區域中形成有至少一個孔；真空機構，用以向每個所述拾取區域提供吸力；及多個獨立控制的致動器，其中每個所述致動器與其中一個所述拾取區域相關聯，並且其中每個所述拾取區域的位置被相關聯的致動器獨立地改變，其中所述真空機構產生的吸力大小施加給每個所述拾取區域且被控制以反應於每個所述拾取區域的所述位置而改變。
根據請求項14所述的用於將物品從一個位置移動到另一位置的裝置，其中，所述真空機構包括多個風扇，並且其中每個所述區域具有與其相關聯的風扇。
根據請求項15所述的用於將物品從一個位置移動到另一位置的裝置，還包含控制器，用以獨立地控制所述多個風扇中的每一個以及所述獨立地控制的致動器中的每一個。
根據請求項16所述的用於將物品從一個位置移動到另一位置的裝置，其中，所述多個風扇中的每個風扇的速度是在至少第一速度和第二速度之間可調節，其中所述第一速度大於所述第二速度。
根據請求項17所述的用於將物品從一個位置移動到另一位置的裝置，其中，當多個獨立致動的所述拾取區域中的第一拾取區域是在相對於第一風扇的第一距離時，所述多個風扇中的第一風扇是以所述第一速度運轉，並且當所述第一拾取區域是在相對於所述第一風扇的第二距離時，所述第一風扇是以所述第二速度運轉。
一種使用具有多個拾取區域和真空機構的拾取頭來拾取物品以從一個位置定位到另一位置的方法，所述方法包括：選擇性地向一個或多個拾取區域施加吸力以拾取所述物品；以及選擇性地將所述吸力調節到所述一個或多個拾取區域，以使所述物品與所述拾取頭脫離，其中所述真空機構產生的吸力大小反應於所述一個或多個拾取區域與所述真空機構之間的距離而調整。