[发明专利]独立型机器人抓持器系统

说明书

实施例涉及软机器人系统的改进，其允许软机器人末端执行器成为独立型系统，而不依赖于系接件将膨胀流体递送到末端执行器的(多个)致动器。根据一些实施例，可以提供包括软致动器和转毂的机器人系统。转毂的主体可以包括集成式压力源，该集成式压力源被构造成通过致动器接口将膨胀流体供应到软致动器。压力源可以是例如压缩机(如双头压缩机)或反应室，该反应室被构造成蒸发燃料以产生高温加压气体并将加压气体递送到致动器。一个以上的蓄压器可随时间从压缩机接收膨胀流体(或部分真空)，并储存处于压力的膨胀流体，从而允许在相对短的时间段内致动。

相关申请

本申请要求于2015年7月30日提交的、题为“独立型软机器人抓持器系统”的美国临时专利申请序列号62/199,029的优先权。上述申请的内容被援引纳入本文。

背景技术

机器人系统可以在一些不同环境中被采用并可被要求执行各种不同任务。机器人通常使用机器人操纵器如单个致动器、抓持器或末端执行器来操纵它们周围的物体。

最近，软机器人致动器已在许多环境中被采用。不同于由金属或硬塑料形成的传统的硬机器人致动器，软机器人致动器可以由弹性材料如橡胶、或以构造成在压力下展开、拉伸、扭转和/或弯曲的手风琴式结构布置的薄壁塑料、或其它合适的相对软的材料形成。软机器人材料自适应、廉价、重量轻、可定制并且易于使用。

软机器人致动器可能出现的一个问题是致动器须被加压，这通常通过用膨胀流体填充致动器来实现。通常，该膨胀流体经由将机器人系统(如机器人臂)系结到加压系统的流体管线供应。这个问题以及本文所更详述的其它问题可能会阻止软机器人系统完全独立。

发明内容

实施例涉及软机器人系统的改进，其允许软机器人末端执行器成为不依赖于用于将膨胀流体递送到末端执行器的(多个)致动器的独立型系统的系接件。

根据一些实施例，可以提供包括软致动器和转毂的机器人系统。软致动器可以包括被构造成接收膨胀流体的弹性囊。转毂可以包括具有致动器接口的第一端，该致动器接口被构造成接收软致动器。转毂的第二端可以包括被构造成安装到机器人臂或其它机器人系统的安装凸缘。

转毂的主体可包括集成式压力源，该集成式压力源被构造成通过致动器接口将膨胀流体供应到软致动器。该压力源可以是如直接或间接地对致动器加压(如通过蓄压器)的压缩机。在一些实施例中，压力源可以是与致动器分开的反应室并被构造为执行化学试剂的反应(如燃料燃烧)，从而产生并储存反应的气体产物，随后作为膨胀流体被直接或间接地递送。

蓄压器可随时间从压缩机接收膨胀流体并储存处于压力的膨胀流体。因此，与单独使用压缩机的情况相比，致动器的致动可以在更短的时间段内进行。在一些实施例中，可以采用多个蓄压器。第一蓄压器可以用作正压力容器用于加压致动器，而第二蓄压器可以用作负压力容器用于减压致动器。一个以上的蓄压器可以连接到致动器(并且彼此连接)，并且可以与致动器一起共同设定尺寸，以便在(多个)蓄压器和集成的末端执行器之间产生流体传导路径时，由于膨胀流体在现在较大的连接体积内达到平衡，所以可以获得预定的致动压力或部分真空。

在压力源和致动器之间可设置方向控制阀，以允许膨胀流体沿第一方向流动和/或移除膨胀流体以在第二方向上产生部分真空。流量控制阀也可用于控制膨胀流体进入或离开致动器的速度。

根据一些实施例，可以使用双头压缩机。根据控制阀的形态，双头压缩机可以被构造成并联或串联地操作。控制器可被构造成在对应于每个压缩机头的流量分布相交的时间启动控制阀。