[发明专利]对软机器人致动器的改进及其制造方法

说明书

技术领域

本发明大体涉及机器人领域，特别涉及具有改进的刚度、支撑性和抓持性的新型软机器人致动器，以及涉及用于制造改进的致动器的技术。

背景技术

机器人被用于许多行业例如制造业、工业应用以及医疗应用等。软机器人是机器人的发展领域，其提供柔软的、适形的以及自适应的抓持器和致动器以使机器人能够以与人相似的方式与物体相互作用。特别是，这样的机器人能够以与人手相同的方式操作物体。

过去，软机器人已被用于与机器人系统一起抓持装配线上或仓库中的物体。例如，如果部件位于架子上、传送带上或者从架子被移到传送带上，末端执行器可以自适应地从各方向拾取物体，例如“侧面拾取”或“从上向下拾取”。同一抓持器在每一个任务中可以像人手一样适应变化的物体。

附图说明

图1A-1D示出了适用于与本文中描述的示例实施例一起使用的软机器人致动器。

图2A-2C是示出示例性刚性化层的立体图。

图3A-3L为用于制造图2A-2C所示的刚性化层的示例性方法的一系列视图。

图4是示出具有多个用于检测和/或识别被抓持物体的传感器的软机器人致动器组件的侧视图。

图5A-5C是示出带有用于支撑电附着垫的变形层的软机器人致动器的侧视图。

图6A示出了用于驱动两个液压软机器人致动器的活塞泵设计的示意图。

图6B为关于图6A的活塞泵设计的压力分布。

图7示出了用于驱动软机器人致动器的弹性气囊的液压致动系统的示例实施例的示意图。

图8示出了带有一体式致动气囊的吹塑成型的塑料液压致动器的示意图。

图9示出了液压加压系统的示意图，其中单个活塞可致动两个彼此相差180度的设备。

图10示出了连接被线性致动器驱动的液压流体泵的软机器人抓手的示意图。

具体实施方式

本发明现将参考附图更全面地描述，在附图中示出了本发明的优选实施例。但本发明能以各种不同方式来实施且不应被视为被本文所述的实施例限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开充分且完善并充分向本领域技术人员传达本发明的范围。在附图中，相同的附图标记始终表示相同的零部件。

软机器人抓持器的背景技术

传统的机器人抓持器或致动器可能是价格昂贵的且不能在某些环境下操作，其中被处理的物体的重量、尺寸和形状的不确定性和多样性导致无法采用如过去那样的自动化解决方案。本申请描述了自适形的、廉价、重量轻的、可定制的且易使用的新型软机器人致动器的应用。

软机器人致动器可由弹性材料例如橡胶或放置于被构造为在压力下打开、拉伸和/或弯曲的手风琴式结构内的塑料薄壁或其它适用的相对软的材料形成。软机器人致动器可例如通过将一片或多片弹性材料成型为期望的形状来产生。软机器人致动器可包括可填充有流体例如空气、水或盐水的中空内部以膨胀和致动该致动器。在致动时，致动器的形状或轮廓会改变。在手风琴式致动器的情况下(下文进行更详细描述)，致动可以使致动器弯曲或拉直成预设的目标形状。处于完全未致动形状和完全致动形状之间的一个或多个中间目标形状可通过局部地膨胀致动器来获得。替代地或补充地，致动器可通过真空被致动以使膨胀流体流出致动器，从而改变致动器弯曲、扭转和/或延伸的程度。

致动也可允许致动器在被抓持或被推动的物体上施加力。但是，与传统的硬机器人致动器不同，软致动器在被致动时保持自适形性，以使软致动器可以部分地或完全地适形于被抓持的物体的形状。一旦软致动器与物体碰撞，它们会偏转，当将物体从一堆物体或容器中拾取出来时这是非常重要的，因为致动器很可能碰撞一堆物体中不是抓持目标的相邻物体或者容器的侧部。此外，因为材料可容易变形，所以施加力的大小可以可控方式在整个更大表面区域分布。通过这种方式，软机器人致动器可抓持物体且不对其造成损坏。

此外，软机器人致动器允许难以用传统硬机器人致动器来实现的运动或运动(包括弯曲、扭转、拉伸、收缩)的组合类型。

图1A-1D示出了示例性的软机器人致动器。更具体地，图1A示出了软机器人致动器的部分侧视图。图1B示出了图1A中的部分俯视图。图1C示出了包括可被使用者操作的泵的软机器人致动器的部分侧视图。图1D示出了图1C中示出部分的替代实施例。

致动器可为如图1A所描述的软机器人致动器100，其可利用膨胀流体例如空气、水或盐水膨胀。膨胀流体可经由膨胀装置120通过流体连接器118被提供。