[发明专利]用于移动装置的抓具组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于移动装置诸如机械装置的抓具组件。在一些实施例中，该抓具组件可用于机械手制品或机械拾取和放置制品、容器、装置和源自传送装置的其他物体以便在沿生产线的一个或多个处理工位处后续地处理它们。

背景技术

目前有多种机械手构型在制造点执行各种任务。这些任务中的一些为拾取和放置被递送至初始传送装置（诸如传送带）的物体，在所述初始传送装置上，这些制品可初始地处于各种无规取向（“初始制品拾取位置”）。已知的用于拾取和放置制品的装置（下文称为“拾取器”）的任务是拾起此类制品并将它们重新取向到某个位置（“制品放置位置”），其中每个制品均被适当地定位以便在位于生产设施内的一个或多个处理工位处进行至少一种后续处理。

将制品从初始位置布置到任何后继位置的拾取器通常包括机械手臂，所述机械手臂具有连接到抓具的可运动的端部执行器。可编程的控制器使机械手臂和抓具运动至制品，通过控制抓具来拾起制品，使机械手臂运动到至少一个后继位置并通过控制抓具来释放制品。机械手臂可例如将制品放置到可传送的位置以便在行进带、真空传送器、颈传送器或其他传送装置上进行传送。作为另外一种选择，机械手臂可将制品放置到具有类似制品的容器中以在进一步加工之前对类似制品进行分组。例如，其可将类似制品放置在货盘上以便将识别性制品条形码放置在制品和/或货盘上。在典型的构型中，抓具包括用于拾取和放置制品的拾起机构。该机构可为本领域的技术人员已知的多种工具之一，例如，取决于要拾取和放置的制品的特性，其可为磁性装置、真空或抽吸装置、机械装置或任何其他已知的装置。一旦抓具拾起了目标制品，具有抓具的机械装置就将这些物品移动到所期望的位置并释放这些物品。

考虑到拾取器需要在真实的三维环境中工作，增强抓持技术可增强拾取器的高效地完成任务的能力。构型变化需要考虑在操纵空间（即，操纵该物体所需的区域）中对制品的安全操纵和操纵成本（即，完成该操纵所需的时间）。因此，在某些应用中，期望用小型装置将制品从相对未知的位置和取向带入到已知的取向（但可能是未知的位置）。假定具有未定几何形状的制品处在呈无规构型的初始位置并且作用在其上的仅有的力为重力，考虑到该几何形状和制品的质量，具有照相机的机械手臂可检测目前制品的拾取取向，拾起制品并随后将其放置在“适当的”制品放置位置。如果需要高的吞吐量，则该方法可能成本较高昂，并且在目前的抓具构型的情况下，可能需要重新抓持制品以便成功地将其放置在制品拾取位置和制品放置位置之间。

原先的商业抓具设计通过提供双旋转构型来克服在传统90°转动工具中所遇到的与惯性和制品高度相关的固有风险。在拾取操作期间，抓具拾取制品，通过围绕水平轴的旋转来竖直地翻转制品，围绕竖直轴将制品取向至适当的加工取向，将制品传送至最终目的地，将制品放置在最终目的地（例如，放置在传送器上）并将制品释放在稳定位置。参见图1，一种标准双旋转抓具组件10设有可枢转臂12，所述可枢转臂在其自由边界具有用于抓持制品（未示出）的抽吸组件14。可沿着运动的传送设备诸如传送带（未示出）从以无规取向布置的多个制品中拾取制品。

抓具组件10的质心沿着与竖直轴18（抓具的旋转中心沿其设置）移位的竖直轴16被保持。抓具组件的质心相对于其旋转中心的位移由于惯性效应而极大地贡献于振动干扰，从而减少了总体系统的平均无故障时间（MTBF）。此外，在机械手的轨线期间，可枢转的臂12还需要延长的时间来稳定制品的振动，从而提升了从它们的原先取向对制品进行适当取向所需的时间增量。工业标准抓具构型还包括许多相互作用的部件，它们需要显著的用于安装、操作和维护的时间和金钱投资。为了改善重新取向任务的速度，常常利用多个机械手拾取器之间的协作，在这种情况下，这些因素由于多重安装而负面地影响执行可预测的拾取操作的能力。如果对制品的处理是在长时段中进行的，则所有前述因素贡献于过剩的MTBF并且进一步降低了整个生产系统的生产能力和可靠性。

另一种增加系统的总体速度的方法是，在机械手的端部执行器上设置多个抓具（诸如多个吸盘）。此类多个抓具可同时从制品拾取位置抓住多个制品从而同时拾起并放置两个或更多个制品。然而，该解决方案不仅增加了抓具的重量，而且也增加了装置的复杂性（并因此增加了相关联的成本、可操作性和可维护性），尤其是将抓具的使用仅局限于少数特定的制品形状。不同制品之间的转换时间的增加有效地降低了总体系统的灵活性，并且抵消了可归因于由所述多个抓具构型实现的生产速度的任何有益效果。

因此，对改进的用于移动装置的抓具的探索仍在继续。

发明内容