[发明专利]搬运用于借助心轴成形的柔软材料的层片的末端执行器

说明书

本发明提供一种搬运用于借助心轴成形的柔软材料的层片的末端执行器。提供用于增强材料的层片的拾取与放置的系统与方法。一个实施方式是这样一种设备，该设备包括末端执行器以及机器人。所述末端执行器包括框架以及附接至所述框架的杯组件。各个杯组件均包括轴以及头。所述末端执行器还包括附接至所述杯组件的所述头的伯努利杯以及附接至所述杯组件的头的夹具。

技术领域

本公开涉及机器人领域，尤其涉及用于机器人的末端执行器。

背景技术

机器人可以用于各种用途以及活动。在生产与制造环境下，一些机器人用于拾取材料的层片并且将材料的层片搬运至心轴进行成形。这些机器人可以包括末端执行器，该末端执行器拾取层片并向层片施加力以便使层片贴合心轴。

例如，在制造碳纤维加强聚合物(CFRP)的情况下，机器人可以使用末端执行器拾取层片并将层片放置到限定层片的表面的心轴上。此操作可以针对多个层片进行多次以便构建干碳纤维的复合预制体。然后复合预制体可以浸渍可固化树脂，并且固化以形成CFRP。在将层片放置到心轴上的铺叠过程中，依然期望避免在任一层片内形成褶皱，因为在任何制造的CFRP中褶皱都是不合意的。而且，因为干碳纤维的层片易损，所以在运输与放置过程中确保末端执行器不施加会不合意地变更层片的形状的力依然是重要的。

当机器人用于运输柔软层片时此问题被加剧。这样的材料的实施例由已经缝合在一起的一排排的单向碳纤维制成。各排单向碳纤维沿其长度是刚性的，但是使这些排彼此保持在一起的缝线比这些排本身刚性低。因为使这些排接合的缝线的刚度比这些排本身刚度低，所以若不被独立支撑每个排会从其他排松垂。这在运输层片以放置到心轴上时会出问题，因为当层片放置到心轴上时层片的任何松垂部分会折叠在层片的其他部分下方，从而在仅需要一个层的情况下产生多个重叠的层。重叠使得层片从根本上偏离由心轴限定的期望的最终形状。层片的悬垂部分的折叠也产生多个褶皱、弯曲以及/或者翘曲，所有这些都是不合意的并且可能致使在心轴上成形后的层片不能用。

因此，CFRP的制造者继续寻找可用又成本有效(对于柔软并且不能够支撑自身重量的材料而言尤其如此)的末端执行器技术。因此，将期望具有考虑到以上论述的问题以及其他可能问题的方法以及设备。

发明内容

本文中描述的实施方式提供增强的机器人末端执行器，该机器人末端执行器包括多个浮动杯组件，这些浮动杯组件均包括用于运输材料的层片的真空夹具，并且这些浮动杯组件均包括用于在层片已经被放置后使材料的层片成形的伯努利杯。夹具使用吸力以确保层片在运输过程中不下垂或者不松垂。同时，伯努利杯利用伯努利原理使层片的一部分能够在被保持至末端执行器的同时水平浮动，并且能够枢转并偏转以使层片的面贴合供将层片铺叠于其上的心轴的表面。伯努利杯相对于层片的浮动确保在成形过程中，即使当层片贴合心轴的表面时使末端执行器将层片保持在合适位置而不损害层片或产生褶皱。

一个实施方式是这样一种设备，该设备包括机器人的末端执行器。所述末端执行器包括框架以及附接至所述框架的杯组件。杯组件均包括轴以及头。末端执行器还包括附接至所述杯组件的所述头的伯努利杯以及附接至所述杯组件的头的夹具。

另一实施方式是一种方法。所述方法包括：经由均包括至少一个夹具以及至少一个伯努利杯的杯组件使柔软的层片保持与机器人的末端执行器接触；以及将所述层片定位在具有弯曲表面的心轴上方而不成形层片。所述方法进一步包括减小施加至所述杯组件的所述夹具的负压力；向所述杯组件的伯努利杯施加正压力；以及当使所述层片贴合所述心轴时使所述层片相对于所述杯组件的所述伯努利杯滑移。

另一实施方式是一种实施编程指令的非暂时性计算机可读介质，编程指令在由处理器执行时可操作用于进行一种方法。所述方法包括：经由均包括至少一个夹具以及至少一个伯努利杯的杯组件使柔软的层片保持与机器人的末端执行器接触；以及将所述层片定位在具有弯曲表面的心轴上方而不成形所述层片。所述方法进一步包括减小施加至所述杯组件的所述夹具的负压力；向所述杯组件的伯努利杯施加正压力；以及当使所述层片贴合所述心轴时使所述层片相对于所述杯组件的所述伯努利杯滑移。