[发明专利]基于粘合剂的物体抓握

说明书

本发明涉及一种通过粘性附接来操纵物体的机器人操纵系统。该机器人操纵系统包括连接到抓手臂的抓手棘爪。该抓手棘爪被构造为通过粘性接触抓握要操纵的物体。抓手臂将物体操纵到指定位置，并且抓手棘爪在指定位置释放物体。本发明还涉及相应的方法。

技术领域

本发明涉及机械抓手领域。更特别地，本发明涉及一种利用粘性接触来抓握和操纵具有单个或多个粘合点的物体的基于粘合剂的物体抓握。

背景技术

传统的机械抓手使用几个“棘爪”，这些“棘爪”可以是刚性的或非刚性的，并且可以在物体上收缩以形成抓握。这些“棘爪”使用接触力将扳手(力和扭矩)施加到物体上，从而使物体能够被抓握和操纵。这种类型的抓握施加相对于物体“向内”(推)的力，因此抓握通常需要至少两个接触点，并且依赖于接触摩擦。

刚性棘爪抓手能够对所抓握的物体施加任意大的力，从而使该物体非常适合抓握和操纵。可以对重的物体和/或刚性的物体执行这种抓握。棘爪的布置对于抓握功能很重要，因此并非所有物体都可以被任何一个机械抓手使用其刚性棘爪抓握。

US10464218涉及一种包括棘爪的抓手系统。抓手棘爪可连接到抓手臂。抓手棘爪包括：被配置为绕其中心轴线旋转的滚轮或可沿任何方向旋转的球元件；被配置为停止和/或防止滚轮或球元件旋转的止动器。该专利还涉及一种用于抓握和移动物体的相应方法。

使用刚性棘爪抓手的主要缺点是它们很难抓握非刚性的(柔软的、可变形的或柔和的)物体，因为接触位置不断变化。此外，对于复杂的物体，甚至是刚性物体，棘爪布置的设定可能具有挑战性，以至于以这种方式的抓握变得难以置信。由于不能用大的力抓握精细的物体，因此限制了抓握力的大小。因此，刚性棘爪抓手也不太适合这些应用。

另一种常见的抓手机构是真空抓手，它利用真空力，使用真空吸盘(通常由软质材料制成)和真空泵吸附在物体上。这种力与真空吸盘表面积以及真空吸盘内部与环境压力之间的压力差成正比。真空抓手对物体施加的力是“向外”(拉动)，因此通常使用单个真空抓手来提升和移动物体。

真空抓手在“拿起”和“放下”作业中很受欢迎，然而，它们也有缺点。真空抓手需要光滑、相对平坦的接触区域才能实现理想的真空条件。这意味着抓握多孔物体或具有纹理表面(例如，织物表面)的物体可能效率很低。一些软材料(例如塑料)在抽吸过程中可能会变形，这可能导致良好的真空密封，但也可能会损坏被抓握的物品。此外，如果真空吸盘没有正确地放置在物体上，真空质量会显著下降。这意味着即使大部分接触区域是光滑、合适的接触表面，真空吸盘暴露在大气条件下的一小部分也会使真空抓手几乎无用。抓握力受限于系统的抽吸能力，抽吸能力是由系统中适用的大气压差来实现的。这意味着真空抓手能够施加的最大力取决于真空抓手的接触表面积以及系统中适用的压力差。结果，真空抓手不适合提升或拉动重物，特别是当有小面积合适的接触表面时。因此，真空抓手不能有效地用于例如环境压力为零的航空航天条件。零重力空间应用可以是例如空间碎片回收应用。

因此，本发明的目的是提供一种用于基于粘合剂附接的有效抓握和操纵的方法和装置。

本发明的另一个目的是提供一种用于使用粘附和刚性棘爪操纵的组合来稳健地抓握各种物体的方法和装置。

随着描述的进行，本发明的其他目的和优点将变得显而易见。

发明内容

本发明涉及一种用于通过粘合剂附接来操纵物体的机器人操纵系统。该机器人操纵系统包括与抓手臂连接的抓手棘爪。抓手棘爪被构造为通过粘性接触抓握要操纵的物体。抓手臂将物体操纵到指定位置，并且抓手棘爪在指定位置释放物体。本发明还涉及相应的方法。

本发明涉及通过粘合剂附接来操纵/移动物体。本发明涉及一种具有抓手臂的抓手系统，该抓手臂可连接到机器人操纵系统，该机器人操纵系统被构造为操纵所述抓手臂。抓手臂远侧部分连接到抓手棘爪(本文说明的各种实施例)，该抓手棘爪能够通过与所述物体的粘性接触抓握要操纵的物体。臂被构造为通过抓握物体的抓手棘爪(通过粘合剂抓握)进行操纵。