電粘附抓取系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種包括剪切抓取器的電粘附抓取系統(tǒng)。所述剪切抓取器可以包括與一個或多個電極相關聯(lián)的電粘附面和與所述電粘附面連接的承荷結構。電源可被構造成將電壓施加到與所述電粘附面相關聯(lián)的一個或多個電極?？刂破骺杀粯嬙斐山?jīng)由所述電源將電壓施加到與所述電粘附面相關聯(lián)的一個或多個電極，從而使第一剪切抓取器粘附到位于所述電粘附面附近的項目上。所述控制器可被構造成經(jīng)由所述承荷結構結構將足以移動被粘附項目的剪切力施加到被粘附項目上。
【專利說明】電粘附抓取系統(tǒng)
[0001] 相關申請的交叉參考
[0002] 本申請是2012年11月2日提交的美國申請No. 13/668, 099的部分連續(xù)申 請，而該申請是現(xiàn)在作為美國專利N〇.8,325,458公布的2010年4月6日提交的美國 申請No. 12/762, 260的連續(xù)申請并且要求2010年2月10日提交的美國臨時專利申 請No. 61/303, 216的優(yōu)先權；本申請還要求2012年5月2日提交的美國臨時專利申請 No. 61/641，728和2012年12月19日提交的美國臨時專利申請No. 61/739, 212的優(yōu)先權， 這些申請的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文。

【背景技術】
[0003] 除非另有說明，本部分中說明的材料不是本申請權利要求的現(xiàn)有技術，并且不承 認通過納入本部分成為現(xiàn)有技術。
[0004] 多年來，產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)已經(jīng)引起許多創(chuàng)新。在多種材料和項目的工業(yè)化處理 上已經(jīng)取得了實質性的發(fā)展，特別是在機器人【技術領域】。例如，在許多制造和其他材料處理 過程中，多種機器人和其他自動化系統(tǒng)被用來"拾取和放置"項目。這樣的機器人和其他系 統(tǒng)可以包括機器人手臂，例如，抓取、提起和/或放置作為指定處理的一部分的某個項目。 當然，其他控制和材料處理技術也可以通過這樣的機器人或其他自動化系統(tǒng)完成。盡管多 年來本領域中取得了許多進展，但是對于能夠以這種方式處理的物品存在限制。
[0005] 傳統(tǒng)的機器人抓取器通常使用抽吸或者機械致動的大法向力和精細控制的組合 來抓取對象。這些技術具有一些缺點。例如，抽吸的使用傾向于要求平滑、清潔、干燥和平 坦的表面，這限制了可被抓取對象的類型和條件。抽吸還傾向于需要泵用的大量功率并且 傾向于在真空或低壓密封的任何位置泄漏，這會帶來吸力的喪失，具有潛在的災難性。使用 機械致動通常需要大的法向或"擠壓"力作用于對象，而且機器人抓取易碎或纖細對象的 能力傾向于受到限制。產(chǎn)生大力也增加了機械致動的成本。機械泵和具有大擠壓力的傳統(tǒng) 機械致動也通常需要可觀的重量，這對于某些應用是主要的缺陷，如必須支撐額外質量的 機器人手臂的端部。此外，即使當用于堅固的對象時，機器人手臂、機械爪等仍然可能在對 象本身的表面上留下?lián)p壞印記。
[0006] 處理項目和材料的替代技術也具有缺點。例如，化學粘合劑可能留下殘余物，而且 傾向于吸引降低效果的灰塵和其他雜物。一旦采用這樣的化學粘合劑抓取或粘附，則化學 粘合劑還需要大量的額外力來解除或克服針對對象的抓取或粘附，因為在這種情況下，抓 取相互影響和力通常是不可逆的。
[0007] 盡管在過去許多以自動化方式處理材料的系統(tǒng)和技術通常工作良好，但是總是期 望提供處理項目的替代和改進的方式。特別地，期望新的自動化系統(tǒng)和技術，其允許對于大 的、不規(guī)則形狀的、臟的和/或易碎的對象進行拾取和放置或其他處理，優(yōu)選針對對象很少 使用或不使用抽吸、化學粘合劑或明顯的機械法向力。 實用新型內(nèi)容
[0008] -些例子涉及電粘附面和裝置。所述電粘附面可以包括電極，其被構造成當向電 極施加適宜的電壓或電流時，誘發(fā)對附近對象的靜電吸引。在某些情況下，電極極化可以 在附近對象中誘發(fā)對應的極化，以引起對象粘附到電粘附面上。用于操作所述電粘附面的 系統(tǒng)可以包括電粘附剪切抓取器、一個或多個電源和控制器。電源可被構造成向電粘附剪 切抓取器中的一個或多個電極施加電壓或電流，以使剪切抓取器的電粘附抓取面的電極極 化。然后，剪切抓取器的極化的抓取面可以粘附到將被操縱項目的外表面上。然后，剪切抓 取器可以被用來將力至少部分平行地施加到被操縱項目的外表面（以及粘附到該外表面 上的抓取面）。如本文中所使用的，剪切力包括兩個表面之間的力，其至少部分地平行指向 其中兩個表面相遇或以其他方式相互作用的平面。因此，在一些實施方案中，電粘附剪切抓 取器是電粘附地粘附到項目上并對項目施加至少部分地平行于將要粘附項目的表面的力 的裝置。剪切抓取器可以包括連接至電粘附抓取面的承荷結構，以將在電粘附抓取面上造 成的剪切力分配和/或輸送至接收負荷和/或施加負荷的元件。
[0009] 本公開的一些實施方案提供了一種系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可以包括第一剪切抓取器、電 源和控制器。第一剪切抓取器可以包括與一個或多個電極相關聯(lián)的電粘附面和與所述電粘 附面連接的承荷結構。所述電源可被構造成電連接至與所述電粘附面相關聯(lián)的一個或多個 電極。所述控制器可被構造成（i)經(jīng)由所述電源將電壓施加到與所述電粘附面相關聯(lián)的一 個或多個電極，從而使第一剪切抓取器粘附到位于所述電粘附面附近的項目上，和（ii)經(jīng) 由所述承荷結構將剪切力施加到被粘附項目上，其中所述剪切力足以移動被粘附項目。 [0010] 本公開的一些實施方案提供了一種系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可以包括項目抓取器、電源、控 制臂和控制器。所述項目抓取器可以包括與一個或多個電極相關聯(lián)的多個柔性電粘附面。 所述電源可被構造成電連接至與所述多個柔性電粘附面相關聯(lián)的一個或多個電極。所述控 制臂可被構造成操縱所述項目抓取器。所述控制器可被構造成（i)使所述控制臂定位所述 項目抓取器，使得所述多個柔性電粘附面中的至少一些在包括目標對象區(qū)域的周圍懸吊，
[11] 經(jīng)由所述電源將電壓施加到與所述多個柔性電粘附面相關聯(lián)的一個或多個電極，從而 使所述多個柔性電粘附面中的至少一些粘附到所述目標對象上。
[0011] 本公開的一些實施方案提供一種方法。所述方法可以包括將電壓施加到與第一剪 切抓取器的電粘附面相關聯(lián)的一個或多個電極，從而使所述電粘附面粘附到接近第一剪切 抓取器的項目上。所述方法可以包括經(jīng)由與所述電粘附面連接的承荷結構將剪切力施加到 被粘附項目上，其中所述剪切力足以移動被粘附項目。所述方法可以包括減小施加到所述 一個或多個電極上的電壓，使得所述項目從第一剪切抓取器釋放。
[0012] 通過閱讀下面的詳細說明，并適當?shù)貐⒄崭綀D，這些以及其他方面、優(yōu)點和替代 物，對于本領域技術人員將變得顯而易見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1A是示例性電粘附端部效應器的側剖視圖。
[0014] 圖1B示出粘附到外物上的圖1A的示例性電粘附端部效應器的側剖視圖。
[0015] 圖1C示出作為示例性粘附的電粘附端部效應器的電極間的電壓差結果的在圖1B 的外物中形成的電場的特寫側剖視圖。
[0016] 圖2A示出其上具有單個電極的一對示例性電粘附抓取面或端部效應器的側剖視 圖。
[0017] 圖2B示出其上施加了電壓的圖2A的一對示例性電粘附抓取面或端部效應器的側 首1J視圖。
[0018] 圖3A示出在上表面和下表面上具有圖案化電極的片狀的示例性電粘附抓取面的 俯視立體圖。
[0019] 圖3B示出在一個表面上具有圖案化電極的片狀的另一個示例性電粘附抓取面的 俯視立體圖。
[0020] 圖4A示出適用于利用可變電壓的示例性平坦電粘附端部效應器的側視圖。
[0021] 圖4B示出具有調(diào)節(jié)的施加電壓并且僅拾取外物的一部分的圖4A的示例性電粘附 端部效應器的側視圖。
[0022] 圖5A示出具有兩個適合于提起薄且柔性的外物的電粘附抓取面的示例性電粘附 抓取系統(tǒng)的側視圖。
[0023] 圖5B示出兩個電粘附抓取面旋轉一定角度以最小化剝離的圖5A的示例性電粘附 抓取系統(tǒng)的側視圖。
[0024] 圖6A示出被傳統(tǒng)機械式抓取致動器抓取的示例性球形或柱形外物的俯視圖。
[0025] 圖6B示出被電粘附抓取面抓取的圖6A的外物的俯視圖。
[0026] 圖7A示出被傳統(tǒng)機械式抓取致動器抓取的外物的示例性受力圖的側視立體圖。
[0027] 圖7B示出圖7A的外物的示例性受力圖的俯視圖。
[0028] 圖7C示出被電粘附抓取面抓取的外物的示例性受力圖的側視立體圖。
[0029] 圖7D示出圖7C的外物的示例性受力圖的俯視圖。
[0030] 圖8示出具有多個手指的示例性電粘附抓取系統(tǒng)的側視圖以及一組示例性控制 電路，每個手指上具有多個電粘附抓取面。
[0031] 圖9A示出在應用到具有大的平坦表面的外物時圖8的示例性電粘附抓取系統(tǒng)的 側視圖。
[0032] 圖9B示出在應用到包括小釘?shù)耐馕飼r圖8的示例性電粘附抓取系統(tǒng)的側視圖。
[0033] 圖9C示出在應用到包括中等尺寸的球體的外物時圖8的示例性電粘附抓取系統(tǒng) 的俯視圖。
[0034] 圖10示出具有多個手指、電粘附抓取面和線纜致動器的示例性機器人手的前視 立體圖。
[0035] 圖11A示出沿著外表面分布有多個電粘附抓取面的可佩帶手套的示例性應用的 側視立體圖。
[0036] 圖11B示出被用于輔助抓取包帶以攜帶相關包的圖11A的可佩帶手套的示例性應 用的框圖。
[0037] 圖12提供使用電粘附力抓取對象的示例性方法的流程圖。
[0038] 圖13A是示例性垂直葉片抓取系統(tǒng)的功能框圖。
[0039] 圖13B示出粘附至被操縱的示例性項目的相對側壁上的一對垂直電粘附葉片。
[0040] 圖13C示出示例性垂直電粘附葉片的端視圖。
[0041] 圖13D示出圖13C所示的示例性垂直電粘附葉片的俯視圖。
[0042] 圖13E示出垂直電粘附葉片的示例性電極的幾何形狀。
[0043] 圖13F示出垂直電粘附葉片的另一個示例性電極的幾何形狀。
[0044] 圖14A示出具有能夠包繞（符合）被操縱的項目的縱向翼片的順應性電粘附面。
[0045] 圖14B示出包括可變形隔離片以允許電粘附面符合被操縱項目的表面的順應性 電粘附面。
[0046] 圖14C示出連接到垂直電粘附葉片的背側以在被電粘附面操縱的項目上分配推 拉剪切力的支撐桿。
[0047] 圖14D示出彎曲以抵抗壓縮力和彎曲形變的由絕緣材料形成的支撐結構。
[0048] 圖14E示出彎曲以抵抗壓縮力和彎曲形變的由絕緣材料形成的另一種支撐結構
[0049] 圖15A是示出可由位置控制器定位以操縱項目的示例性伸縮臂的功能框圖。
[0050] 圖15B是示出可由位置控制器定位以操縱項目的示例性可回縮臂的功能框圖。
[0051] 圖15C是示例性可收縮葉片抓取模塊的端視圖。
[0052] 圖16A示出具有多個可獨立尋址子部的電粘附抓取器。
[0053] 圖16B示出配備有傳感器以操作抓取器的可尋址區(qū)域的一對伸縮電粘附抓取器。
[0054] 圖17A示出被構造成在橫向于電粘附抓取面的平面的方向上迫動項目的另一個 示例性垂直電粘附抓取器的前視圖。
[0055] 圖17B示出圖17A所示的在貨架上的盒子的俯視圖，并且示出粘附到盒子前部的 抓取器。
[0056] 圖18A示出被構造成連接到項目的側角部的另一個垂直電粘附抓取器的前視圖。
[0057] 圖18B示出圖18A所示的在貨架上的盒子的俯視圖，并且示出粘附到盒子的側角 部的抓取器。
[0058] 圖19A是示例性電粘附簾式抓取系統(tǒng)的功能框圖。
[0059] 圖19B是簡化的簾式抓取器的示圖。
[0060] 圖20A是包括用于定位柔性電粘附抓取器的被驅動主干系統(tǒng)的示例性電粘附系 統(tǒng)的簡化框圖。
[0061] 圖20B不出圖20A的不例性電粘附系統(tǒng)，其中各抓取器被設置成打開位置。
[0062] 圖20C示出由具有允許簾式抓取器彎曲的接頭的節(jié)段梁構成的示例性主干支撐 結構。
[0063] 圖20D示出用于使用多個柔性繩子將主干連接到簾式抓取器的示例性結構。
[0064] 圖20E示出被放置在主干的端部以偏壓簾式抓取器而放松至關閉位置的示例性 重物。
[0065] 圖20F示出罐頭情況的俯視圖，其中一個罐頭被示例性各項目抓取器抓取。
[0066] 圖20G示出盒子情況的俯視圖，其中一個盒子被示例性各項目抓取器抓取。
[0067] 圖20H示出通過朝著一個角部傾斜箱子以迫使其余項目朝向角部而使用抓取器 卸下箱子的結構。
[0068] 圖201示出配備有多個簾式抓取器以同時粘附多個項目的抓取器。
[0069] 圖21A是示例性電粘附平臺抓取系統(tǒng)的功能框圖。
[0070] 圖21B是平臺抓取系統(tǒng)的示例性實施方案的簡圖。
[0071] 圖21C是示例性電粘附平臺的側剖視圖。
[0072] 圖21D是包括順應性電粘附面的另一個電粘附平臺抓取器的側剖視圖。
[0073] 圖21E是具有可獨立尋址區(qū)域的電粘附平臺抓取器的俯視圖。
[0074] 圖22示出被構造成操縱項目的箱子或盒子離開和上架到倉庫貨架并且將來自箱 子或盒子的各項目拾取至水平平臺或從水平平臺拾取的示例性裝貨機。
[0075] 圖23A示出水平平臺與貨架大致共面的圖22的示例性裝貨機。
[0076] 圖23B示出圖22的示例性裝貨機，其中一對垂直葉片抓取器延伸至靠近被操縱 的項目的側壁。
[0077] 圖23C示出如果命令抓取兩個項目，則圖22的示例性裝貨機收回以將先前放在貨 架上的項目輸送回水平平臺。
[0078] 圖24A是由裝貨機操作的倉庫環(huán)境的平面圖，該裝貨機用于從貨架上取回箱子并 且將取回的箱子放置在拾取臺上，在拾取臺上，各項目從箱子中取出，然后箱子被返回到貨 架。
[0079] 圖24B是由裝貨機操作的倉庫環(huán)境的平面圖，該裝貨機用于從箱子中取出各項目 并且將特定項目放置到運貨臺上，而不必往返以將箱子放回貨架。
[0080] 圖25A是一組下端開口容器的側視圖，每個容器使用粘附到各個容器外側的電粘 附膜保持各項目。
[0081] 圖25B是圖25A所示的下端開口容器的側視圖，其中電粘附封閉件處于釋放位置。
[0082] 圖26A是沿著內(nèi)側壁具有順應性電粘附抓取器的下端開口容器的側視圖。
[0083] 圖26B是另一個具有順應性電粘附抓取器的下端開口容器的側視圖，其中容器側 面朝內(nèi)偏置以促進容器內(nèi)放置的項目與電粘附抓取器之間的接觸。
[0084] 圖27A是具有保持項目的多個下端開口容器的支架分揀系統(tǒng)的側視圖，每個容器 被構造成落入多個投遞位置中的一個。
[0085] 圖27B是圖27A所示的支架分揀系統(tǒng)的俯視圖。
[0086] 圖28A是操作剪切電粘附抓取器以操縱項目的示例性過程的流程圖。
[0087] 圖28B是操作各項目抓取器以操縱項目的示例性過程的流程圖。
[0088] 圖28C是操作裝貨機以從倉庫貨架上的箱子取出各項目的示例性過程的流程圖。
[0089] 圖28D是在倉庫過道中從倉庫貨架上的箱子取出各項目的示例性過程的流程圖。
[0090] 圖28E是操作分揀系統(tǒng)以在期望的位置選擇性地釋放電粘附的項目的示例性過 程的流程圖。
[0091] 圖29示出根據(jù)示例性實施方案構造的計算機可讀介質。

【具體實施方式】
[0092] 在下面詳細的說明中，參照構成本實用新型一部分的附圖。在附圖中，相同的附圖 標記通常代表相同的部件，除非上下文另有所指。詳細說明、附圖和權利要求書中示出的示 例性實施方案并不意味著限制本實用新型。在不偏離這里陳述的主題的范圍的前提下，可 以利用其他實施方案，并且可以進行其他改變。容易理解的是，如本文的一般性描述以及在 附圖中所示出的，本公開的各個方面可以在各種不同的構成中排列、替換、組合、分離和設 計，所有這些都明確地包括在本實用新型范圍內(nèi)。
[0093] I.綜述
[0094] 本公開的一些實施方案在項目處理方面發(fā)現(xiàn)了應用。例如，盒子、箱子、包裝或其 他項目可以被具有沿著項目的一個或多個側壁定向的電粘附面的抓取器操縱。然后，抓取 器在大致平行于電粘附面所粘附的側壁面的方向上被迫動，從而經(jīng)由電粘附面施加的剪切 力對項目進行推或拉。承荷結構可被連接至電粘附面，以承受由這種推/拉產(chǎn)生的應變。在 一些實施方案中，具有電粘附面的抓取器被構造成垂直地定向（例如，與地面垂直），從而 電粘附地連接至被操縱的項目的側壁。
[0095] 此外，本公開的一些實施方案提供了用于粘附各項目的柔性電粘附抓取器。這種 柔性的、順應性的電粘附抓取器可以應用于范圍廣泛的自動化處理。
[0096] 本公開的一些實施方案提供了一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)組合有垂直抓取器以使用各項 目抓取器操縱倉儲貨架上箱子的開/關，從而從這種箱子對各項目進行裝貨/卸貨。集成 的系統(tǒng)可以允許移動在倉庫環(huán)境中操作的機器人，以從貨架上承載的箱子按程序地取出各 項目，例如，可以被用來在倉庫零售環(huán)境中執(zhí)行訂單。
[0097] 本文討論的例子還包括通過電粘附對固定在容器中的項目分揀的系統(tǒng)和方法。減 ?。ɑ蜿P閉）電粘附引起項目從容器落下。本文公開的一些系統(tǒng)可以提供識別或表征在電 粘附固定的容器中承載的項目。基于識別和/或表征，可以確定與識別信息相關聯(lián)的投遞 區(qū)。然后，容器可以相對于一組投遞區(qū)移動，并且項目可以被選擇性地從電粘附固定的容器 釋放，從而落入針對各項目確定的項目特定的投遞區(qū)。例如，隨著特定容器經(jīng)過特定的投遞 區(qū)，電粘附可以針對該容器減?。ɑ蛏踔陵P閉）以允許其中的內(nèi)容物落下并且到達投遞區(qū) 內(nèi)。因此，所述系統(tǒng)可以用于基于與各項目相關聯(lián)的識別信息將一組包裝或其他項目分類 到一系列投遞區(qū)。這種系統(tǒng)可以在對行李、包裹、信件和其他項目的處理和分揀方面得到應 用。
[0098] II.示例性電粘附系統(tǒng)
[0099] 作為本文使用的術語，"電粘附"是指兩個對象使用靜電力進行機械連接。在此描 述的電粘附使用這些靜電力的電氣控制來允許兩個對象間臨時和可拆卸的連接。由于通過 施加的電場產(chǎn)生的靜電力，靜電粘附將這些對象的兩個表面保持在一起或增加兩個表面之 間的有效牽引或摩擦。除了將兩個平的、光滑的和通常導電的表面保持在一起外，本文公開 的電粘附裝置和技術沒有限制接受電粘附力和處理的對象的材料性能或表面粗糙度。在某 些情況下，電粘附面可以是順應性表面，以獨立于表面粗糙度而促進電粘附吸引。例如，電 粘附面可以具有足夠的表面柔性，以跟隨被粘附對象的外表面的局部不均勻和/或瑕疵。 例如，電粘附面可以至少部分地符合微觀、介觀和/或宏觀的表面特征。當施加適當?shù)碾妷?到這樣的順應性電粘附面時，電粘附面被吸引到被粘附對象的外表面上，并且通過局部彎 曲使得電粘附面移向外表面，這種吸引導致電粘附面至少部分地符合外表面。
[0100] 首先，參照圖1A，在剖視圖中示出了示例性電粘附端部效應器。電粘附端部效應器 10包括位于或靠近〃電粘附抓取面"11的一個或多個電極以及位于電極和背襯24或其他 支撐結構部件之間的絕緣材料20。為了說明的目的，示出的電粘附端部效應器10具有三對 共6個電極，但是容易理解的是，在給定的電粘附端部效應器中可以使用更多或更少的電 極。當只有一個電極用在給定的電粘附端部效應器中時，優(yōu)選隨其使用具有至少一個相反 極性電極的補充的電粘附端部效應器。關于尺寸，電粘附端部效應器10大體上尺寸不變。 艮P，電粘附端部效應器的尺寸可以從表面面積小于1平方厘米至大于幾平方米。即便是更 大或更小的表面面積也是可能的，而且還可以根據(jù)給定應用的需要調(diào)節(jié)尺寸。
[0101] 圖1B示出粘附到外物14上的圖1A的示例性電粘附端部效應器10的剖視圖。夕卜 物14包括表面12和內(nèi)部材料16。電粘附端部效應器10的電粘附抓取面11靠著或接近外 物14的表面12放置。然后，使用與電極18電連通的外部控制的電子元件（未示出），經(jīng)由 電極18施加靜電粘附電壓。如圖1Β所示，靜電粘附電壓在相鄰的電極18上使用交替的正 電荷和負電荷。作為電極18之間電壓差的結果，產(chǎn)生一個或多個電粘附力，電粘附力起到 使電粘附端部效應器10和外物14保持彼此抵靠的作用。由于施加的力的性質，容易理解 的是，電粘附端部效應器10和外物14之間的實際接觸不是必要的。相反，需要的是足夠接 近以允許基于電場的電粘附作用發(fā)生。例如，一張紙、薄膜或其他材料或基板可以放置在電 粘附端部效應器10和外物14之間。此外，盡管這里的術語"接觸"被用來表述電粘附端部 效應器和外物之間的相互作用，但是應當理解的是，實際的直接表面-表面接觸不總是需 要的，例如，諸如絕緣體等一個或多個薄的對象可以放置在端部效應器或電粘附抓取面與 外物之間。在一些實施方案中，在抓取面和外物之間的這種絕緣體可以是端部效應器的一 部分，但是在其他實施方案中其可以是單獨的項目或裝置。
[0102] 此外或可選擇地，在電粘附抓取面與被抓取對象之間可以存在間隙，該間隙可以 在電粘附力作用時減小。例如，電粘附力能夠引起電粘附抓取面移動更接近于被抓取對象 的外表面，從而封閉該間隙。此外，電粘附吸引可以引起抓取面在抓取面的表面區(qū)域上的多 個點處朝向被抓取對象的外表面移動。例如，順應性抓取面在微觀、介觀和/或宏觀上符合 外表面。由此，這種由抓取面進行的局部間隙封閉能夠引起抓取面（至少部分地）符合對 象的外表面。具有足夠柔性以符合被粘附對象的外表面的局部不均勻性、表面缺陷和其他 微觀形變和/或宏觀形變的電粘附抓取面在本文稱作順應性抓取面。然而，應當理解的是， 無論是否特別地被稱作順應性抓取面，本文所述的任何抓取面都可以表現(xiàn)出這種順應性。
[0103] 圖1C示出作為粘附的示例性電粘附端部效應器10中的電極間的電壓差的結果 的圖1Β的外物中形成的電場的特寫剖視圖。當電粘附端部效應器10抵靠外物14放置并 且施加靜電粘附電壓時，電場22在外物14的內(nèi)部材料16中形成。電場22使內(nèi)部材料16 局部地極化或在材料16上局部地誘發(fā)與端部效應器的電極18上的電荷相反的直接電荷， 因此引起電極18(和端部效應器10)與外物14上的感應電荷之間的靜電粘附。感應電荷 可以是介電極化的結果或者來自弱導電材料和電荷的靜電感應。在內(nèi)部材料16是強導體 (例如銅）的情況下，感應電荷可以完全抵消掉電場22。在這種情況下，內(nèi)部電場22是零， 但是即便如此，感應電荷仍然形成并提供靜電力至電粘附端部效應器。
[0104] 因此，靜電粘附電壓在電粘附端部效應器10與外物14的表面12下的內(nèi)部材料16 之間提供總靜電力，該靜電力維持電粘附端部效應器相對于外物的表面的當前位置?？傡o 電力可以足夠克服在外物14上的重力拉扯，使得電粘附端部效應器10可被用來將外物保 持在空中。在各實施方案中，多個電粘附端部效應器可以抵靠外物14放置，使得可以針對 對象提供額外的靜電力。靜電力的組合可以足夠提起、移動、拾取和放置或以其他方式處理 外物。電粘附端部效應器10還可以與其他結構連接，并且將這些額外的結構保持在空中， 或者其可被用在傾斜或光滑的表面上，以增加正常的摩擦力。
[0105] 從電極18除去靜電粘附電壓終止了電粘附端部效應器10與外物14的表面12之 間的靜電粘附力。因此，當電極18間沒有靜電粘附電壓時，電粘附端部效應器10相對于表 面12可以更容易地移動。這種情況允許電粘附端部效應器10在施加靜電粘附電壓之前和 之后移動。很好地控制電氣激活和失活使得能夠快速粘附和分離，例如響應時間少于約50 毫秒，同時消耗相對少量的電能。
[0106] 電粘附端部效應器10包括在絕緣材料20的外表面11上的電極18。本實施方案 非常適合于控制附著到各種外物14的絕緣和弱導電的內(nèi)部材料16。其他的電粘附端部效 應器10與電極18和絕緣材料20之間的關系也是可預期的并適用于更寬范圍的材料，包括 導電材料。例如，薄的電絕緣材料（未示出）可以位于電極的表面上。容易理解的是，由于 基于電場產(chǎn)生的電粘附力的距離依賴性，表面11和12之間的更短距離以及這種電絕緣材 料的材料性能導致對象之間的更強電粘附吸引。因此，可以使用可變形的表面11，該表面適 用于至少部分地符合外物14的表面12。
[0107] 作為本文使用的術語，靜電粘附電壓指產(chǎn)生使電粘附端部效應器10和外物14連 接的適合靜電力的電壓。電粘附端部效應器10所需的最小電壓根據(jù)幾個因素變化，例如： 電粘附端部效應器10的尺寸、電極18的材料導電性和間距、絕緣材料20、外物材料16、對 電粘附的任何干擾的存在（如灰塵、其他顆粒物或水分）、被電粘附力支撐的任何對象的重 量、電粘附裝置的順應性、外物的介電和電阻性能和/或電極與外物表面間的相關間隙。在 一個實施方案中，靜電粘附電壓包括在電極18間的電壓差，即，約500伏?10千伏。在微 觀應用中，甚至可以使用更低的電壓。在一個實施方案中，電壓差為約2千伏?5千伏。一 個電極的電壓可以是零。交替的正電荷和負電荷也可以被施加到相鄰的電極18上。一個 電極上的電壓可以隨時間變化，特別地，可以在正電荷和負電荷之間交替，從而不會對外物 長期充電。生成的夾持力隨著特定電粘附端部效應器10、粘附的材料、任何顆粒物干擾、表 面粗糙度等而變化。通常，本文所述的電粘附提供大范圍的夾持壓強，通常定義為由電粘附 端部效應器施加的吸引力除以與外物接觸的面積。
[0108] 實際的電粘附力和壓強隨設計和一些因素變化。在一個實施方案中，電粘附端部 效應器10提供約0. 7kPa (約0. lpsi)?約70kPa (約lOpsi)的電粘附吸引壓強，盡管毫無 疑問其他的量和范圍也是可能的。具體應用所需的力的大小可以通過改變接觸面的面積、 改變施加的電壓和/或改變電極與外物表面之間的距離容易地達到，盡管其他相關因素也 可以如期望的那樣被操縱。
[0109] 由于靜電粘附力是被用來對外物進行保持、移動或其他操縱的主要力，而不是傳 統(tǒng)的機械或"擠壓"力，因此電粘附端部效應器10可以有更廣泛的應用。例如，電粘附端 部效應器10適用于粗糙表面或具有宏觀曲率或復雜形狀的表面。在一個實施方案中，表 面12的粗糙度大于100微米。在一個特定的實施方案中，表面12的粗糙度大于約3毫 米。此外，電粘附端部效應器10可以被用在多灰塵的或臟的對象以及易碎的對象上。多種 尺寸和形狀的對象也可以通過一個或多個電粘附端部效應器處理，以下將詳細闡述。關于 電粘附及其應用的各種額外細節(jié)和實施方案可以在例如共有的美國專利No. 7, 551，419和 7, 554, 787中找到，它們的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文。
[0110] 2b)電粘附抓取面
[0111] 盡管圖1A示出的具有電粘附抓取面11的電粘附端部效應器10具有6個電極18， 但是應當理解的是，給定的電粘附端部效應器或抓取面可以只具有一個電極。此外，容易理 解的是，給定的電粘附端部效應器可以具有多個不同的電粘附抓取面，每個單獨的電粘附 抓取面具有至少一個電極并適用于靠著或鄰近被抓取的外物放置。盡管術語電粘附端部效 應器、電粘附抓取單元和電粘附抓取面在這里全部被用來指代相關的電粘附部件，但是應 當理解的是，在各種情況下，這些不同的術語可以互換使用。特別地，當給定的"端部效應 器"可能包括多個不同的"抓取面"時，這些不同的抓取面還可以被看做是單獨的端部效應 器本身。具有多個不同抓取面的實施方案可以被認為是一個端部效應器或者可以被認為是 一起作用的多個不同的端部效應器。
[0112] 參照圖2A和圖2B，在側剖視圖中示出了其上具有一個電極的一對示例性電粘附 端部效應器或抓取面。圖2A示出了電粘附抓取系統(tǒng)100,其具有與外物14的表面接觸的電 粘附端部效應器或抓取面30, 31，圖2B示出了激活的電粘附抓取系統(tǒng)100'，其中端部效應 器或抓取面被施加了電壓。電粘附抓取系統(tǒng)100包括直接接觸外物14的兩個電粘附端部 效應器或抓取面30, 31。每個電粘附端部效應器或抓取面30, 31均具有連接到其上的一個 電極18。在這種情況下，電粘附抓取系統(tǒng)可以被設計成使用外物作為絕緣材料。當施加電 壓時，電場22形成在外物14內(nèi)，產(chǎn)生了電粘附端部效應器或抓取面30, 31與外物間的靜電 力。容易理解的是，可以使用包括多個單個極電粘附端部效應器的各種實施方案。
[0113] 在一些實施方案中，電粘附抓取面可以采用其上具有多個電極的平板或片狀的形 式。在其他的實施方案中，抓取面可以采用與經(jīng)常處理或提起的外物的幾何形狀相匹配的 固定形狀。例如，彎曲的幾何形狀可被用來匹配柱形的油漆罐或汽水罐的幾何形狀。電極可 以通過各種方式增強，如通過在粘附裝置表面上的圖案化以改善電粘附性能，或通過使用 柔軟或柔性的材料以增加順應性，從而符合外物的不規(guī)則表面。接下來，參照圖3A和圖3B， 在俯視立體圖中示出了平板或片狀形式的電粘附抓取面的兩個例子，其表面上具有圖案化 的電極。圖3A示出了片狀或平板形式的電粘附抓取面200,其上表面和下表面上具有圖案 化的電極218。上部和下部電極組240和242在絕緣層244的相對兩側上交錯排列。在某 些情況下，絕緣層244可以由硬性或剛性材料形成。在某些情況下，電極以及絕緣層244可 以是順應性的并且由諸如丙烯酸系彈性體等聚合物構成以增加順應性。在一個優(yōu)選的實施 方案中，聚合物的模量為約l〇〇MPa以下，在另一個優(yōu)選的實施方案中，更具體到約IMPa以 下。多種已知類型的順應性電極適合于這里所述的裝置和技術，其例子在共有的美國專利 No. 7, 034, 432中有所描述，它的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文。
[0114] 電極組242設置在絕緣層244的上表面223上，并且包括直線圖案化的電極218的 陣列。公共電極241與電極組242中的電極218電連接并且允許使用單輸入導線將電極組 242中的所有電極218與公共電極241電連通。電極組240設置在緣層244的下表面225 上，并且包括直線圖案化的電極218的第二陣列，并且與上表面上的電極218橫向錯開。下 部電極組240也可以包括公共電極（未示出）。容易理解的是，電極可以在絕緣層244的相 對兩側上圖案化以增加電粘附端部效應器200承受更高電壓差的能力，而不會受到擊穿電 極間的空氣間隙的限制。
[0115] 可選擇地，電極還可以在絕緣層的同一面上圖案化，如圖3B所示的那樣。如圖所 示，電粘附抓取面300包括具有只在一個表面上圖案化的電極318的片或平板。電粘附抓 取面300可以大體上與圖3A的電粘附抓取面200類似，除了電極組346和348在順應性絕 緣層344的同一面323上交錯排列。沒有電極位于絕緣層344的下表面325上。這種特定 實施方案減小了電極組346中的正電極318與電極組348中的負電極318之間的距離，并 且允許兩組電極放置在電粘附抓取面300的同一面上。在功能上，這消除了電極組346與 348之間象在實施方案200中那樣由絕緣層344造成的間距。這也消除了當上表面323粘 附到外物表面上時，一個電極組（以前在下表面225上）與外物表面之間的間隙，在某些情 況下，電極表面323可以進一步用絕緣材料（未示出）涂布，從而使電極346和348被完全 夾在（例如，被包覆在）絕緣材料之間。盡管實施方案200或300均可被使用，但是由于兩 個電極組346, 348與外物表面更接近，因此在后實施方案300中的這些變化在電粘附抓取 面300與將被處理的目標外物之間提供了相對較大的電粘附力。
[0116] 在一些實施方案中，電粘附端部效應器或抓取面可以包括片狀或面罩型的實際上 大體柔性的抓緊器。在這種實施方案中，針對給定的應用所期望的是，可以使用無背襯結構 或大體上柔性的背襯結構，使得面罩型端部效應器或抓取面的全部或一部分可以是大體上 柔性的或以其他方式符合外物或對象。例如，通過從薄的材料形成電粘附層或抓取面，或通 過使用泡沫或彈性材料，或通過從主要電粘附片伸出翼片或延伸物，或通過只在少數(shù)選定 的下層位置應用片板而不是在其他的可能性中應用于整個剛性背襯，可以實現(xiàn)促進這種符 合或順應于外物的電粘附端部效應器的生成。
[0117] 盡管針對平板或片狀形式的電粘附抓取面的前述示例性實施方案示出了條狀或 帶狀電極，但是應當理解的是，針對電極的任何適合的圖案也可以用于這種片型電粘附抓 取面。例如，片型電粘附抓取面可以具有分配在片狀板附近并以適宜方式極化的離散方形 或圓形的電極，例如，均勻間隔的"跳點"類型的圖案。還可以使用其他例子，例如偏移螺旋 形狀的兩組電極。作為一個特定例子，如果薄的和柔性的材料用于絕緣層，如聚合物，并且 如果電極以離散盤狀分布在附近，那么在施加電壓期間，得到的柔性和順應性的電粘附抓 取面"毯"將能夠符合相對較大對象的不規(guī)則表面，同時向其提供多種不同的和離散的電粘 附力。
[0118] 2c)穿透深度調(diào)整
[0119] 在給定的一個或一組電粘附端部效應器中，對施加到電極上的電壓量的精細控制 能夠顯著地影響外物的處理。改變電極的電壓造成電粘附端部效應器與被處理對象間的靜 電或電粘附力發(fā)生改變。在施加到外物上的總電粘附力中這樣的變化能夠帶來某些有益效 果，如只有對象的一部分被提起、保持或移動。改變施加到電粘附端部效應器電極上的電壓 量以影響結果的一個簡單例子可以包括用于拾取紙疊的平板或片型端部效應器。電粘附力 的變化還可以用來相對于端部效應器使對象可控地滑動。當在抓取中重新定位對象的位 置，如在抓取中重新定位筆的位置或在機器人手中旋轉立方形的對象時，這樣的可控滑動 尤其有用。
[0120] 參照圖4A和圖4B，在側視圖中示出適于利用可變電壓的示例性平的電粘附端部 效應器。電粘附抓取系統(tǒng)400包括平的電粘附端部效應器410,其具有設置在至少一個抓取 面上的多個電極418,以及能夠由使用者或機器對端部效應器進行操縱的手柄401、棒或其 他工具。電粘附端部效應器410可以包括例如上述的平板或片型電粘附抓取面200, 300中 的一個，但是對于端部效應器的其他變化當然也是可以的。紙疊414代表將被電粘附抓取 系統(tǒng)400處理的對象。
[0121] 從圖4A中的位置，電粘附端部效應器410下降至紙疊414上，并且向端部效應器 施加電壓。一旦適宜水平的電壓被施加并保持，然后如圖4B中改動后的電粘附抓取系統(tǒng) 400'所示，電粘附端部效應器410升起。于是，紙疊414被分成兩部分，升起部414a和殘余 部414b。如圖所示，升起部414a包括準確的四張紙，剩下的紙張未被升起。升起紙張的數(shù) 量取決于電粘附力的"穿透深度"，它與多個因素相關聯(lián)。
[0122] 此外，這些因素可以包括施加的電壓、接觸的表面面積的大小、電粘附端部效應器 的尺寸、電極材料的導電性和間距、絕緣材料的組成、外物材料的組成、電極與外物間的間 隙距離以及灰塵、水分或電粘附的其他干擾的存在等。在所有這些因素中，施加電壓的量是 尤其可控的。因此，施加到電極418上的電壓量可以變化或精確地被"調(diào)節(jié)"，使得期望的確 切數(shù)量的紙張被升起。
[0123] 在圖4A和圖4B的例子中，當沒有電壓被施加到電極418上時，電粘附端部效應器 410不會拾取或操縱任何紙疊414。當?shù)碗妷海╒I)被施加到電粘附端部效應器410上時， 準確地一張紙被可靠地拾起或從紙疊414移開。當施加稍微高一些的電壓（V2)時，準確地 兩張紙被類似地操縱。當更高的電壓（V3)被施加時，更多紙張可被拾起，例如圖4B所示的 四張紙414a。施加電壓的進一步變化可以被用來拾起不同數(shù)量的紙張。
[0124] 潛在的改進可以包括使用這樣的電粘附連同調(diào)節(jié)電壓的有源電路，同時測量電容 值以確定連接至電粘附端部效應器的紙張的實際數(shù)量。電壓的上升時間也可以作為電容值 的間接測量被監(jiān)控，相應地，電壓可以被調(diào)節(jié)。諸如被拾起的紙張的機械厚度等測量或量化 紙張的升起量的其他措施也可以被用于控制電粘附電壓的反饋回路中。
[0125] 潛在的用途可以包括印刷機、復印機、傳真機等中的紙張?zhí)幚?，甚至在諸如ATM機 或處理鈔票或紙幣的其他機器等工業(yè)紙張?zhí)幚碓O備中。其他應用例如可以包括處理諸如柜 臺臺面的多層板。本領域技術人員容易理解的是，這種構思可以外延到其他更復雜的外物， 從而在一個電壓下整個外物可以被升起、移動或操縱，而在另一個較低的電壓下，只有外物 的一部分或部分組成被類似地移動或操縱。在給定的電粘附抓取面或端部效應器的一部分 中降低電壓的同時在另一部分中保持較高的電壓還允許旋轉或重新定位抓取的對象，而不 需要對機械位置和施加到對象的力進行非常精細的控制。
[0126] 2d)剝離抵抗
[0127] 使用電粘附的一個缺點是，如在前述的例子中那樣，在電粘附端部效應器或抓取 面與外物或基板相遇的接觸面區(qū)域的邊緣處具有剝離或掉落效應的傾向。在某些情況下， 抓取面可以利用較低的電粘附剝離力的性質，特別是在重新定位或重新定向對象至新的位 置以增強釋放速度或確保對象的完全分離之后的對象釋放期間。然而，在許多其他情況下， 較低的剝離力是端部效應器或抓取面的最佳性能的重要設計考慮。對于對象延伸出并具有 超出電粘附端部效應器或抓取面邊緣的顯著重量時，這點尤其如此，如在前面的圖4A和圖 4B的紙張升起的例子中那樣。多種修改和技術可被用于抵消或減弱這種剝離效應。
[0128] 下面，參照圖5A，在側視圖中示出適合于升起柔性外物的具有兩個電粘附抓取面 的示例性電粘附抓取系統(tǒng)。電粘附抓取系統(tǒng)500包括兩個相對于彼此隔開一定距離配置的 電粘附端部效應器或抓取面510a，510b，每個具有自己的獨立手柄501a，501b或其他裝置 以促進升起或處理。容易理解的是，這種配置通常意味著不同的"a"或"b"項目屬于不同 的電粘附端部效應器。這種配置使得系統(tǒng)500能夠升起或處理相對較大的對象或材料，例 如大的紙張、織物、預浸料等。為了說明的目的，系統(tǒng)500可以被配置成從一疊材料上升起 并移動一張預浸料514。這種材料的重量，特別是在其外邊緣處，能夠引起剝離效應。
[0129] 在常規(guī)使用下，兩個電粘附端部效應器（或抓取面）510a和510b降低以接觸片 514的表面。即，第一電粘附端部效應器501a接觸片或其他外物514的第一表面區(qū)域，使得 產(chǎn)生垂直于第一電粘附端部效應器501a與片514之間的第一接觸面的第一線503a。類似 地，第二電粘附端部效應器501b接觸片514的第二單獨表面區(qū)域，使得產(chǎn)生垂直于第二電 粘附端部效應器501b與片514之間的第二接觸面的第二線503b。在常規(guī)使用下，如一疊片 產(chǎn)生相對較平的上表面，如圖5A所示，這造成電粘附端部效應器的放置使得第一法線503a 與第二法線503b實際上大體平行。可選擇地，可以認為第一和第二接觸面大體上位于同一 面內(nèi)。
[0130] 如上所述，來自這種配置的一種可能的不期望的結果是片514可能傾向于從端部 效應器的邊緣剝離。例如，當在電粘附端部效應器510a的外邊緣處存在小至沒有剝離或間 隙502a時，另一個電粘附端部效應器510b可能在其外邊緣處發(fā)生一些剝離，如看到間隙 502b。當然，一些情況可能涉及到兩邊均有剝離的情況，其他情況可能涉及到在端部效應器 的內(nèi)邊緣處剝離的情況，盡管在其他情況中則根本沒有剝離。在任何情況下，這種剝離是不 期望的，因為造成了兩個對象的表面分離的精確位置處的力降低，可能引起進一步的脫落。 在一些情況中，一旦開始剝離，則整個外物可能從電粘附端部效應器脫落下來。
[0131] 應對剝離的一種技術是旋轉電粘附端部效應器或抓取面。圖5B示出具有以一定 角度旋轉而使剝離最小化的兩個電粘附端部效應器或抓取面的圖5A的示例性電粘附抓取 系統(tǒng)的側視圖。在改進的電粘附抓取系統(tǒng)500'中，兩個電粘附端部效應器510a，510b稍微 向外旋轉，使得法線503a'，503b'不再彼此平行?？蛇x擇地，可以認為第一和第二接觸面沒 有大體上位于同一面內(nèi)。盡管在每個端部效應器上的旋轉量如圖所示一定是顯著的，但是 也可以設想，這種旋轉量可以減小而不失去這種配置的益處。通過旋轉電粘附端部效應器 使得它們相應的法線不再平行（或接觸面不位于同一面內(nèi)），相對柔性的材料片可以被拉 緊或使其中松弛部分減少。這反過來降低了材料從電粘附端部效應器的邊緣剝離的傾向， 特別是在內(nèi)邊緣處。
[0132] 用于抵抗剝離的另一種技術是在各電粘附端部效應器具有多個電極的情況下改 變不同電極的電壓。在這種配置下，相比于其他電極，更大的電壓可以被傳遞至在電粘附端 部效應器外邊緣附近的外電極上（即，在間隙502a和502b附近）。這種配置尤其有利于需 要精細地調(diào)節(jié)電壓以用于拾起準確數(shù)量的片的情況，但是片從端部效應器的外邊緣的脫落 被消除或最小化。
[0133] 另一種技術是改變抓取面之間的距離或張力，使得機械力被用于保持片514緊繃 并使下垂或剝離力最小化。其他減輕剝離力的技術包括為一個或多個端部效應器510a和 510b的電粘附抓取面增加幾何特征。這種幾何特征可以包括從電粘附抓取面切削出翼片， 或為電粘附抓取面增加纖維或發(fā)絲狀結構。
[0134] 2e)抓取
[0135] 盡管前面的例子被限制于具有平表面的外物，特別是薄的片狀物等，但是寬范圍 的不同外物可以通過使用這種電粘附端部效應器被抓取和處理。特別地，多個電粘附端部 效應器的策略使用能夠克服與傳統(tǒng)機械拾取和放置過程相關的許多缺陷，例如機器人或其 他制造應用。
[0136] 參照圖6A，在俯視圖中示出了被傳統(tǒng)機械式抓取致動器抓取的示例性球形或柱形 外物。機械抓取系統(tǒng)600包括在外物614的各個不同表面位置放置的4個機械式抓取致動 器或部件605a、605b、605c和605d。因為機械"擠壓"力被用來抓取和處理外物614,因此 典型的是許多致動器605彼此位于對象的相對側面。為了抓取和處理對象614,各致動器 在對象上施加顯著的機械擠壓或破碎力606a、606b、606c和606d。這些機械力606優(yōu)選足 以克服對象的重量，并且各機械力分量需要在對象的相對側上的相反力分量以充分地抓取 對象。這種傳統(tǒng)的機械抓取過程可以被多種因素干擾或阻礙，包括臟的或濕的對象、表面凹 凸、易碎或精細的對象或者無法在對象的相對側上充足地放置機械致動器以有效地平衡各 力等。
[0137] 圖6B示出被兩個電粘附抓取面抓取的圖6A的外物的俯視圖。電粘附抓取系統(tǒng) 650只包括電粘附抓取面610a，610b形式的兩個致動器，它們可以放置在外物614的表面 附近的不同位置上。與機械抓取系統(tǒng)600形成顯著對比，電粘附抓取面610a，610b不需要 在數(shù)量上彼此相對或者位于對象614的相對側。這主要是因為使用電粘附力而不是機械擠 壓力來抓取對象。因此，通過一個電粘附抓取面施加在外物上的力不需要被對象的相對側 上相對的力來抵抗。如圖所示，例如，電粘附抓取面可以關于對象614的表面彼此相對地呈 90度角放置。容易理解的是，寬范圍的各種相對位置和放置可被采用。致動器放置方面的 這種自由度是與傳統(tǒng)機械系統(tǒng)相比的顯著優(yōu)點。
[0138] 機械抓取系統(tǒng)600與電粘附抓取系統(tǒng)650的另一個顯著不同是在電粘附系統(tǒng)中需 要更少的總力以抓取和處理外物614。當機械擠壓或夾持力需要彼此相對時，如在機械抓取 系統(tǒng)600中力606a與力606d相對以及力606b與力606c相對，在電粘附抓取系統(tǒng)650中， 電粘附力613a和613b不需要這種相對的機械力分量。
[0139] 參照圖7A-7D，關于示例性柱形外物上的多個受力圖證實了在傳統(tǒng)機械抓取系統(tǒng) 和本文公開的電粘附抓取系統(tǒng)之間施加力的不同。從圖7A開始，在側視立體圖中示出了被 傳統(tǒng)機械式抓取致動器抓取的外物的示例性受力圖。機械抓取系統(tǒng)700必須克服或抵消外 物714的重量W以處理該對象。為了說明的目的，示出了代表來自三個機械式抓取致動器 的力的三個施加的機械力706a、706b和706。容易理解的是，可以使用更多的機械致動器， 或可選擇地可以使用兩個恰好徑向相對的機械致動器。
[0140] 每個施加的力706a、706b和706c賦予外物714的各自表面區(qū)域向上的摩擦力，向 上的摩擦力自然是直接賦予的擠壓力的一部分。這些摩擦力取決于摩擦系數(shù)"f"，表示為 f*706(x)。為了由機械抓取系統(tǒng)700克服對象714的重量，（f*706a) + (f*706b) + (f*706c) 的總和必須大于W。當然，摩擦系數(shù)f可以隨著接觸面的狀態(tài)和質地寬范圍地變化。當對 象相對光滑時，系數(shù)f很小，這造成需要更大的施加的力以克服對象的重量。這導致機械力 706a、706b和706c相對較大。
[0141] 圖7B示出圖7A的外物的示例性受力圖的俯視圖。此外，對于機械式抓取的外物 714,在X和y方向上對外物714施加的所有機械力706a、706b和706c的總和必須是零，這 就是為什么這些力主要是"擠壓"力。如圖所示，力706a完全位于X方向，使得力706b和 706c的X方向分量總和必須抵消力706a。如圖所示，由于力706a沒有y方向的分量，因此 力706b和706c的y方向分量必須彼此抵消?？梢允褂迷诟鞣较蛏暇哂懈嗷蚋俚臋C械 致動器的其他配置，只要最終結果導致在X和y方向上施加的機械力的總和應當是零。由 于需要這種零合力，因此機械致動器的定位尤為關鍵。即使是一個機械式抓取致動器或"手 指"的輕微偏移或錯位也可能造成致動器之間的合力非零，使得部分或對象掉落或以其他 方式處理不當。
[0142] 相比而言，圖7C示出了被電粘附抓取面抓取的外物的示例性受力圖的側視立體 圖。與上述機械抓取系統(tǒng)類似，電粘附抓取系統(tǒng)750必須克服或抵消外物714的重量W以 處理對象。然而，與機械抓取系統(tǒng)不同的是，電粘附抓取系統(tǒng)750不依賴于機械擠壓或夾持 力，使得不需要致動器的精確定位或抵消。相反，系統(tǒng)750使用多個電粘附力713a、713b和 713c以使用電粘附抓取面抓取和處理外物714。
[0143] 各電粘附力713a、713b和713c在外物714的各自表面區(qū)域上引起向上的抗滑落 力Px(通過電粘附法向力與摩擦系數(shù)f相乘獲得）。為了通過電粘附抓取系統(tǒng)750克服對 象714的重量，Pa+Pb+Pc的總和必須大于W。當然，向上施加在外物714上的壓力大小與許 多因素相關，尤其包括電粘附力的大小。然而，值得注意的是，支撐外物714的重量W所需 的電粘附力的大小基本小于支撐同一對象和重量的機械抓取力的大小。
[0144] 圖7D示出圖7C的外物的示例性受力圖的俯視圖。在由應用的電粘附端部效應器 或抓取面使用任何微小的機械擠壓力的程度上，這種相對較小的機械力在X和y方向上總 和必須為零，與前述的機械抓取系統(tǒng)700類似。然而，值得注意的是，在許多情況下，電粘附 力足以保持對象的整個重量而無需機械擠壓力，電粘附力在z方向支撐對象的重量，而不 需要在X和y方向上的力平衡。
[0145] 當使用諸如系統(tǒng)750等電粘附抓取系統(tǒng)時，諸如系統(tǒng)700等常規(guī)機械抓取系統(tǒng)中 經(jīng)歷的眾多缺點和問題被克服或最小化。例如，常規(guī)的機械抓取系統(tǒng)通常要求密集的傳感 和控制，以可靠地抓取對象而不將其損壞。這種機械抓取系統(tǒng)還傾向于需要相對較大的致 動器，針對最高期望的抓取力調(diào)節(jié)尺寸。這些大的致動器需要準確和有力，從而能夠處理精 細的對象而不使對象滑脫或損壞。這些要求傾向于需要更大的致動器，相應地造成重的抓 取器，然后造成上游致動器的更高重量，所有這些都影響整個機器人或系統(tǒng)的整個重量和 能量使用。
[0146] 相比之下，電粘附抓取系統(tǒng)不需要致動器、端部效應器或抓取面的"閉鏈放置"或 抵消，使得不要求精確定位以抵消夾持力。因此，不需要針對這種精確定位進行的密集傳感 和控制。由于支撐處理的對象重量所需的抗滑脫力來自于電粘附力而不是夾持力，因此致 動器或電粘附抓取面可以針對預期任務的位置控制設計尺寸。針對電粘附抓取系統(tǒng)的寬松 尺寸、致動和位置控制要求可以導致重量和能耗的十倍節(jié)省，同時仍然提供對同一外物的 更可靠的抓取和處理。
[0147] 為了比較的目的，約2kg的商用現(xiàn)有的人形機械抓取器可以具有典型的約5-10N 的抓取或夾持力和約〇. 5-lNm的相應扭矩。將機械致動器提起1米需要的能量為約20J。 相比之下，具有有效面積約2cmX5cm的電粘附墊或抓取面的電粘附端部效應器可以提供 相等的粘附力。針對這種裝置的電粘附墊和相關電源可以重量小至30g。由于整個端部效 應器只需要針對位置控制進行設計，因此電粘附端部效應器的整體重量可以在200g以下。 因此，提起這些部件同樣高度所需的能量為常規(guī)機械抓取系統(tǒng)需要的能量的1/10。當然，來 自下游致動器和部件的重量節(jié)約所獲得能量將更大。
[0148] III.示例性應用
[0149] 針對處理的外物，自由移動和定位電粘附端部效應器形式的抓取致動器的能力開 啟了針對對象處理的許多新的可能性和設計。參照圖8,在側視圖中示出了具有多個手指狀 排列的電粘附抓取面和相關的控制電路的電粘附抓取系統(tǒng)。電粘附抓取系統(tǒng)800包括第一 手指870a和第二手指870b，每個手指具有被構造成相對于彼此移動的多個節(jié)段。第一手 指870a包括節(jié)段810a、810b和810c，第二手指870b包括節(jié)段810d、810e和810f。盡管為 了方便說明示出了兩個手指870a，870b，但是應當理解的是，還可以使用任何數(shù)量的額外 手指。每個手指870a，870b可以分別從基礎機器人或機械部件延伸出來，如基礎部件872a 和872b。容易理解的是，寬范圍的多種熟知的機器人和機械應用可以應用到這種基礎部件 872a，872b，并且機器人或機械部件在其后面，涉及的這些部件及其上游的細節(jié)這里并不關 注。
[0150] 手指節(jié)段810x可以具有位于其上的一個或多個電粘附抓取面。然而，為了說明的 目的，每個手指節(jié)段只包括一個電粘附抓取面。事實上，提供了手指節(jié)段810b的放大圖， 其中清楚地顯示了包括一個電粘附抓取面。與開始的圖1A的實施方案10類似，手指節(jié)段 810b包括結構性背襯824和圍繞位于前部抓取面上的多個電極818的絕緣材料820。在本 實施方案中，象在上述實施方案中那樣，各電粘附端部效應器可以依賴于電氣控制和輸入。
[0151] 至少，需要最小量的電路以提供靜電粘附電壓至電粘附抓取面，例如，控制和調(diào)節(jié) 電路860,其適于提供適宜的靜電粘附電壓至電粘附抓取面810b的電極818。例如，這種電 壓可以通過位于控制和調(diào)節(jié)電路與電粘附抓取面810b上的公共或連接背電極（未示出） 之間的導電連接器868提供?？刂齐娐?62可被構造成確定何時向電極818施加適宜的靜 電粘附電壓?？刂齐娐?62可以包括處理器或控制器，以提供確定何時施加靜電粘附電壓 和施加電壓大小的開/關信號?？刂齐娐?62還可以確定與電粘附端部效應器810b的充 電和放電循環(huán)相關的次數(shù)和時間。
[0152] 調(diào)節(jié)電路864可以包括被構造成執(zhí)行以下任務中的一個或多個的任意電路：電壓 升壓，當施加電壓至電極818時使用，在交流電和直流電之間轉換，電壓平滑化以及存儲的 靜電能的恢復。例如，調(diào)節(jié)電路864可以被設計成接收來自低電壓電池866或其他適合電源 的電力。例如，在機器人應用中，調(diào)節(jié)電路864可以從常規(guī)電池接收電壓，例如小于40伏，并 將電壓增加至1千伏以上的靜電粘附電壓。諸如電池等低電壓源可以被其他電源代替，例 如類似于許多手持計算器中使用的一組小型光伏板。在一個實施方案中，調(diào)節(jié)電路864包 括被構造成提供電壓升壓至本文所述的靜電粘附電壓的變壓器。容易理解的是，更復雜的 充電控制電路可以被開發(fā)，且不限于所示的設計。此外，一些電路功能可以被集成。例如， 一個集成電路既可以執(zhí)行升壓電路864的功能又可以執(zhí)行充電控制電路862的功能。如所 期望的，各電粘附端部效應器可以包括一組獨立的電路，或者可以使用一組公共電路來控 制多個或所有的電粘附端部效應器。
[0153] 電粘附抓取面810x可以通過鉸鏈874或其他適合的連接裝置機械地彼此連接 和/或與基礎機器人或其他機器連接。在一些實施方案中，柔性的支撐背襯或蒙皮（未示 出）可被用于連接多個電粘附抓取面，其既可以伴隨鉸鏈874使用也可以被單獨使用。這 種柔性的支撐背襯連接件可以是諸如丙烯酸類彈性體或泡沫材料等聚合物。這種聚合物 可以是適用于輔助抓取面或端部效應器定位的順應性電活性聚合物，在共有的美國專利 No. 7, 034, 432中描述了其例子，上面參考該專利且并入本文。適于定位和/或支撐多個電 粘附抓取面的其他致動裝置，如線纜致動器，將在以下進一步討論。
[0154] 具有可以相對于彼此移動的多個電粘附抓取面810x的多個連續(xù)手指870a和870b 的使用，體現(xiàn)了相對于處理的外物自由地移動和定位電粘附抓取面形式的抓取致動器的顯 著能力的優(yōu)勢。盡管為了說明的目的僅僅示出了具有三個節(jié)段的兩個手指，但是應當理解 的是，可以使用更多的手指和/或每個手指更多的節(jié)段，以及各節(jié)段相對于任意相鄰節(jié)段 的額外的自由度模式。簡言之，任何以及所有適合的機器人實施方案使得電粘附端部效應 器或抓取面能夠放置在將被處理的外物的任意表面附近的任何地方均被考慮。下面將提供 三節(jié)段兩手指配置的各種具體的例子，但是這些例子并非旨在進行限制。
[0155] 參照圖9A，在側視圖中示出圖8的電粘附抓取系統(tǒng)的兩個手指的一個示例性配置 被應用到具有大的平表面的外物。如圖8中說明的，電粘附抓取系統(tǒng)900包括許多部件， 但是為了簡明的目的，僅示出了手指節(jié)段。各手指節(jié)段或電粘附抓取面910a、910b、910c、 910d、910e和910f以及多個鉸鏈或連接件974可以與前述的抓取系統(tǒng)800的電粘附抓取 面810x相同或大體類似。在這種特定的構造中，來自兩個手指的多個電粘附抓取面910a、 910b、910e和910f已經(jīng)被放置成抵靠平的外物914。在一些實施方案中，抓取面910c、910d 相對于與其連接的任意可應用的基礎機器人部件不具有足夠的移動自由度，然而在其他 實施方案中（未示出），這些抓取面也可以放置成抵靠外物914。一旦所有適宜的電粘附抓 取面910x被放置成抵靠外物914,然后可以施加電壓，從而外物被升起或被處理?？蛇x擇 地，在多個抓取面與外物保持接觸的同時，電壓可以提前施加并被維持。
[0156] 圖9B示出了另一個構造例子，其示出了同一個電粘附抓取系統(tǒng)應用到包括小釘 915的外物。電粘附抓取系統(tǒng)構造901包括相同的具有三個節(jié)段或電粘附抓取面的兩個手 指。特別地，電粘附抓取面910c和910d與基礎機器人部件（未示出）連接，而電粘附抓取 面910a和910f代表位于兩個手指端部的最后的端部效應器。如圖所不，手指和抓取面被 配置成使得可以適當?shù)刈ト♂?15。如圖所示，這種抓取可以通過使用一個或多個電粘附抓 取面的一個或多個較小側表面完成。
[0157] 圖9C示出了另一個構造例子，在俯視圖中示出了相同的電粘附抓取系統(tǒng)應用到 包括中等尺寸的球916的外物。電粘附抓取系統(tǒng)構造902也包括相同的具有三個節(jié)段或電 粘附抓取面的兩個手指，電粘附抓取面910a和910f仍然代表位于兩個手指端部的最后端 部效應器。如圖所示，手指和抓取面被配置成使得可以適當?shù)厍?16。如圖所示，由于對象 的相對較小尺寸，這種抓取可以通過僅使用手指端部的電粘附抓取面910a和910f完成。應 當理解的是，如果需要處理更大的外物，或者如果期望進一步簡化成更低功率的"全開或全 關"系統(tǒng)，則可以應用更多或所有的電粘附抓取面。
[0158] 電粘附抓取系統(tǒng)902還引入了被構造成相對于彼此定位多個電粘附抓取面910x 的多個致動部件980。例如，在其他的可能性中，這種致動部件可以包括由致動器致動的線 纜、電磁電機、步進電機、液壓系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、形狀記憶合金和電活性聚合物。如圖9C所 示，橫跨相鄰電粘附抓取面背面的薄層可以是柔性的電活性聚合物，從而當施加適合的電 壓時，移動或定位抓取面。
[0159] 如至少在電粘附抓取系統(tǒng)構造902中可以看到的，外物916表面的法線由電粘附 抓取面910a和910f之間的接觸面產(chǎn)生，很明顯大體上彼此不平行。事實上，由抓取致動器 部件（即，抓取面）相對于球916形成的相同接觸面不能由傳統(tǒng)的機械式夾持抓取系統(tǒng)簡 單地使用。致動器或電粘附抓取面放置的這種靈活性不僅具有方便的有益效果，還具有上 述提到的重量和成本節(jié)省帶來的效果。
[0160] 可選的致動部件配置可以包括互鎖超材料（meta-material)的使用。這種超材料 可以類似地位于各電粘附抓取面的背面或其他適合位置，其可被單獨使用或與一個或多個 額外的致動部件一起使用，以在施加電粘附電壓之前幫助定位各抓取面。在超材料的情況 下，初始的柔性未充電狀態(tài)允相鄰部件的相對自由的移動，然而隨后的充電或僵硬狀態(tài)基 本上阻止或限制了相同相鄰部件的相對移動。關于這種超材料的更多細節(jié)及其各種應用可 以在例如共有的美國專利No. 7, 598, 691和7, 598, 692中找到，這些專利的全部內(nèi)容以引用 的方式并入本文。
[0161] 在各實施方案中，可以包括任意前述的例子或實施方案，靜電粘附電壓沒有隨時 間變化并且可以被打開或關閉。在各種其他實施方案中，在各電極上靜電粘附電壓可以隨 時間變化，并且可以按固定時間間隔交換極性，以促進從任意期望的電粘附抓取面和/或 端部效應器對外物的快速粘附和分離。在一些實施方案中，靜電粘附電壓可能不會突然關 閉以釋放外物，而是極性可以被反轉一段固定的時間以確?？焖籴尫艑ο?。在另一些實施 方案中，靜電粘附電壓可以具有隨著時間減弱的反轉極性以促使對象的快速釋放。
[0162] 在各實施方案中，在一個或多個電粘附抓取面上施加的電粘附電壓或抓取力可以 減小或變化以允許在操縱或控制外物方面更大的靈活性。例如，在一個或多個選中的抓取 面上的電壓或力的減小可以導致外物在電粘附抓取系統(tǒng)內(nèi)滑動或重新定位。這種可變的電 粘附力可被用于調(diào)節(jié)抓取面與對象間的摩擦，從而通過在抓取面內(nèi)或附近可控地滑動對象 而重新定位對象。在這種控制的滑動或重新定位之后，適合的增加的電粘附抓取力可以被 再次施加。作為具體的非限制性例子，圖9C的節(jié)段910a和910f上的一個或全部的電粘附 抓取面可以被提供減小的電壓，使得抓取的外物916滑動一定量。在期望量的滑動之后，足 夠的電壓可被再次施加以再次增強電粘附抓取。當使用具有多個電粘附抓取面的多個手指 或端部效應器時，電壓和生成的電粘附力這種控制的變化可能特別有效，如在以下圖10的 機器人手實施方案中示出的情況。
[0163] 進一步的應用可能涉及包括更多手指和更多電粘附抓取面的更復雜和集成的系 統(tǒng)。參照圖10,在前視立體圖中示出了具有多個手指、電粘附抓取面和致動器的示例性機器 人手。電粘附抓取機器人手1000可以包括多個手狀部件，例如手掌區(qū)域，三個手指1070a、 1070b和1070c和相對的拇指1075。這些項目的每一個可以包括多個電粘附抓取面ΙΟΙΟχ， 該抓取面優(yōu)選相對于彼此可移動和可配置。例如，電粘附抓取面l〇l〇a、1010b和1010c位于 機器人手1000的手指上，電粘附抓取面l〇l〇d和1010e位于手的手掌區(qū)域上，電粘附抓取 面1010f和1010g位于相對的拇指1075上。更多的電粘附抓取面也可存在于手1000上， 如果期望，甚至還可以包括更多，但是為了簡化的目的，這里并未完整列出。
[0164] 三個手指1070a、1070b和1070c和手掌區(qū)域1010d、1010e可以通過使用多根線纜 1081部分地控制，該線纜可以由致動器驅動。由致動器驅動的這些線纜或任何其他適合的 致動部件不必須能夠承載很重的負荷，因為它們的主要目的是圍繞被處理外物的表面定位 各個電粘附抓取面。在各實施方案中，線纜致動器1081可被用于獨立地、分別地控制各手 指1070x，使得可以期望的是，手指可以在不同方向和長度上伸出。本領域技術人員應當理 解關于機器人應用中的線纜致動器的各種更多細節(jié)，此處并不特別關注。
[0165] 除了各手指、電粘附抓取面和致動部件之外，多個傳感器1090或其他反饋部件也 可被包括在電粘附抓取機器人手1000中。這種傳感器1090或反饋項目可被用于檢測何時 外物被適合地抓取、何時被抓取的對象滑動或移動，和/或多少外物被抓?。ɡ?，紙張的 數(shù)量），還有其他潛在的檢測項目，如接觸或滑動。在適宜時，這種信息可被用來手動或自 動地校正或調(diào)節(jié)手、手指或拇指的電壓、定位、運動和/或其他方面。在這種傳感元件直接 位于電粘附抓取面后面并且可被電粘附抓取電壓影響的應用中，單獨的導電屏蔽層可被組 入以最小化這類干擾。這種屏蔽層可以位于傳感器層的外表面上或集成至適宜表面中（例 如，在與將被抓取或操縱的外物接觸面相對的表面上）。進一步的應用例如可以涉及電粘 附抓取面用于輔助使用者抓取棘手的對象，或者在使用者有關節(jié)炎或手部震顫的情況下 使用。圖11A示出了根據(jù)本公開實施方案的沿著外表面具有多個電粘附抓取面的可佩帶 手套的側視圖?？膳鍘痔?100包括多個電粘附抓取面，如食指上的抓取面1110a、1110b 和1110c，位于手掌區(qū)域上的抓取面mod和lllOe，以及位于拇指上的抓取面lllOg和 lllOf。適適合的強絕緣體可被用在電粘附抓取面與使用者的手插入的內(nèi)部區(qū)域之間，從而 為使用者提供安全。適合的電壓施加至各電粘附抓取面1110X，從而可以幫助佩帶者抓取對 象。
[0166] 這種可佩帶手套的示例性應用是為了降低需要由人手指施加以牢固抓取對象的 機械力。另一個示例性應用在圖11B中示出，其在框圖中示出了圖11A的可佩帶手套被用 于協(xié)助抓取包帶以攜帶相關的包。如示例性配置1150所示的，使用者的手插入到可佩帶手 套1100中，然后，手的手指和手套的組合放置在相關外物1114用的帶子或提手下面。于是， 重的包1115可以通過外物1114被拎起或以其他方式支撐。一旦手的手指和手套的組合穿 過適宜的帶子或提手放置，那么可以按下按鈕或其他致動器，以啟動施加電壓至手套1100 的表面上的各電粘附抓取面。這樣可有效地使手套變硬，使得在實際上提起對象1114和包 1115時，使用者不需要更多的抓取力。
[0167] IV.示例性操作
[0168] 盡管使用本文所述的電粘附端部效應器、抓取面和其他配置提升、移動或處理對 象的各式各樣的應用和方法可被想象，但是這里提供移動對象的基本方法作為例子。參照 圖12,提供了使用根據(jù)本公開一個實施方案的電粘附力移動對象的示例性方法的流程圖。 容易理解的是，流程圖中所述的每一個方法步驟并不總是必須的，并且還可以包括這里未 闡述的更多步驟。此外，針對不同應用，步驟的準確順序可根據(jù)需要改變。
[0169] 從開始步驟1200開始，在處理步驟中1202將第一電粘附抓取面抵靠外物的第一 表面區(qū)域放置。此外，這種放置生成垂直于第一電粘附抓取面和外物表面之間的第一接觸 面的第一線。在隨后的處理步驟1204中，第二電粘附抓取面相對于第一電粘附抓取面移 動。如果期望，這種移動也可以發(fā)生在第一抓取面被抵靠外物放置之前。在接下來的處理 步驟1206中，第二電粘附抓取面抵靠外物放置。此外，這種放置生成垂直于第二電粘附抓 取面和外物表面之間的第二接觸面的第二線。在一個實施方案中，第一和第二法線基本上 彼此不平行。這可以被認為是第一和第二接觸面不位于同一面內(nèi)。容易理解的是，一些實 施方案可能出現(xiàn)法線平行的情況，但是第一和第二表面仍然不位于同一面內(nèi)，并且在本公 開中這種實施方案可被考慮。
[0170] 在處理步驟1206之后，判斷步驟1208詢問是否全部電粘附抓取面都已經(jīng)抵靠外 物被放置。如果不是，則在處理步驟1210中，額外的電粘附抓取面抵靠外物放置，之后，重 復判斷步驟1208。然而，如果使用的全部電粘附抓取面已經(jīng)被放置，則方法繼續(xù)進行處理步 驟1212,其中第一靜電粘附電壓被施加到第一電粘附抓取面。在處理步驟1214中，進一步 的靜電粘附電壓被施加到第二和任何其他額外的電粘附抓取面。在一個實施方案中，這種 電壓可以在不同的時間順序施加，在另一些實施方案中，這種電壓可以被同時施加（例如， 步驟1212和1214平行地執(zhí)行）。在另一些實施方案中，可以在抓取面抵靠外物放置之前施 加電壓。
[0171] 一旦所有的適宜電壓被施加使得外物被適合地夾持或連接至電粘附抓取面而被 "抓取"，則在處理步驟1216中，在電壓打開的同時，抓取外物的抓取面移動。當然，激活的 電粘附抓取面的這種移動也導致外物的移動或處理。然后，方法在結束步驟1218結束。未 描述的更多步驟可以包括例如減小或關閉電粘附抓取面上的電粘附電壓，以及從外物移除 電粘附端部效應器或抓取面。更多步驟可以包括減小或改變施加的電粘附電壓或抓取力， 使得外物可被允許在電粘附抓取系統(tǒng)內(nèi)滑動或重新定位。如果期望，在這樣控制的滑動或 重新定位之后，適合的、增加的電粘附抓取力可被再次施加。
[0172] V.電粘附剪切抓取器
[0173] 本公開的一些實施方案在項目處理方面發(fā)現(xiàn)了應用。例如，盒子、箱子、包裝或其 他項目可以被具有沿著項目的一個或多個側壁定向的電粘附面的抓取器操縱。然后，抓取 器在大致平行（或至少部分平行）于電粘附面所粘附的側壁面的方向上被迫動，從而經(jīng)由 電粘附面施加的剪切力對項目進行推或拉。承荷結構可被連接至電粘附面，以承受由這種 推/拉產(chǎn)生的應變。在一些實施方案中，具有電粘附面的抓取器被構造成垂直地定向（例 如，與地面垂直），從而電粘附地連接至被操縱的項目的側壁。
[0174] 5a)示例性垂直電粘附葉片
[0175] 圖13A是垂直葉片抓取系統(tǒng)1300的功能框圖。該平臺抓取系統(tǒng)包括控制器1310、 電壓源1320和至少一個葉片抓取器，該葉片抓取器可以包括承荷支撐結構1330和垂直電 粘附面1340。電壓源1320可被構造成供給例如0. 5千伏（kV)?約10kV的高直流電壓，與 上述圖1-12中討論的電粘附電壓類似。葉片抓取器具有集成了電極1342的抓取面1340， 該電極經(jīng)由各個端子1344連接至電壓源1320。電極1342可以根據(jù)各種不同的幾何圖狀在 平臺表面內(nèi)圖案化，并且一般配置成使得相反極性的電極彼此相鄰。電極1342可以配置成 相反極性的電極彼此交替（例如，交錯排列的電極），與上述圖1-4中描述的示例性電極幾 何形狀類似。
[0176] 值得注意的是，電壓源1320通常可以是被構造成輸出足以向電極1342施加極化 電壓的AC或DC電壓或電流的電源。在說明書中為了方便，模塊1320被稱作"電壓源"，但 是一些實施方案可以采用電流源和/或其他電源。例如，電流源可以被調(diào)節(jié)以提供適合的 電流，用于在電極處產(chǎn)生期望的極化電壓。
[0177] 電粘附抓取面1340可連接至承荷支撐結構1330或其他支撐結構，該支撐結構可 以是剛性或半剛性的結構，用于分配由粘附的項目引起的在垂直電粘附面1340上施加的 力。支撐結構1330可以包括背襯、一個或多個支撐元件或其他結構性元件。支撐結構1330 可以連接至電粘附面1340的背側，與電粘附抓取面相對。支撐結構1330可以包括抗壓和/ 或抗彎曲元件，如支撐桿、梁、聚合物結構件等。如下面進一步討論的，支撐結構1330可以 起到將電粘附面1340與粘附至其上的項目之間的剪切應力傳遞至支撐結構1330的結構性 元件的作用。支撐結構1330可以將這種剪切力傳遞至另一個承荷結構，如定位系統(tǒng)1322、 控制臂等。在一些例子中，垂直抓取面1340可以通過可變形層（例如，圖14B中的可變形 層1422)連接至支撐結構1330,以允許抓取面1340符合被操縱的項目的外表面。
[0178] 控制器1310可以包括作為硬件和/或軟件模塊實施的電子器件和/或邏輯器件， 以控制平臺抓取系統(tǒng)1300的操作。例如，控制器1310可以包括電壓源接口 1314,以控制 電壓源1320是否施加電壓至抓取面1340的電極1342。電壓源接口 1314可被構造成操作 將電壓源1320的輸出連接至抓取面1340的端子1344的一個或多個開關（或位于電壓源 1320內(nèi)的開關）。此外，電壓源接口 1314可以指定施加至電極1342的電壓的大小。電壓 源接口 1314可以發(fā)送指令至電壓源1320,以引起電壓源1320調(diào)節(jié)輸出至端子1344的電壓 大小。一旦接收到指令，則電壓源1320可被構造成施加指定的電壓至連接至端子1344的 導線或線路。施加的電壓可以是DC或AC電壓，其可以在抓取面1340的電極1342上提供 相反的極性，從而導致在抓取面1340負載的外物中誘發(fā)相應的極化。在某些情況下，確定 適宜電流和與處理的盒子或箱子產(chǎn)生密切接觸的相應電壓的電流源可被用來代替或輔助 電壓源1320。極化的電極1342和負載對象的相應誘發(fā)的極化導致抓取面1340和外物之間 的電粘附吸引。因此，使用電壓源接口 1314以引起電壓源1320施加電壓至端子1344可被 認為是打開了電粘附垂直葉片抓取系統(tǒng)1300。類似地，引起電壓停止施加至端子1344(例 如，通過關閉或斷開電壓源1320或者減小施加電壓的大小等）可被認為是關閉了電粘附垂 直葉片抓取系統(tǒng)1300。
[0179] 控制器1310還可以包括被構造成經(jīng)由向定位系統(tǒng)1322發(fā)送的指令來控制垂直 抓取器的位置的定位接口 1316。例如，控制器1310可以指令定位系統(tǒng)1322中的一個或多 個位置電機（例如，伺服電機、液壓致動臂等）調(diào)節(jié)承荷支撐結構1330的位置。支撐結構 1330連接至抓取面1340,從而定位接口 1316可被用來控制垂直葉片抓取器的抓取面1340 的位置和/或方向。
[0180] 控制器1310還可以包括項目傳感器1312。項目傳感器1312可以包括被構造成 輸出指示葉片抓取系統(tǒng)1300的負荷情況的數(shù)據(jù)的一個或多個傳感器和/或探測器。例如， 項目傳感器1312可以檢測是否任何外物粘附至（或靠近）垂直電粘附葉片抓取面1340。 項目傳感器1312可以包括檢測表面電容、不透明度指示的傳感器以及基于熱敏電阻的滑 動傳感器等。在一些例子中，垂直葉片抓取系統(tǒng)1300包括兩個垂直抓取面1340,項目傳感 器1312的功能可以是檢測位于兩個抓取面之間的項目的指示（例如，基于在兩個抓取面 1340之間通過的輻射信號的中斷）。項目傳感器1312可以輸出指示項目被檢測到的數(shù)據(jù)， 且該數(shù)據(jù)可以被控制器1310用于確定指令以發(fā)送至電壓源1320和/或定位系統(tǒng)1322。例 如，控制器1310可以基于來自項目傳感器1312的指示確定將被施加至電極1342的電壓 (和/或是否施加這種電壓）。
[0181] 圖13B示出了垂直葉片抓取系統(tǒng)1300的示例性實施方案。圖13B示出了用于抓取 放置在貨架1352或其他水平平臺上的項目1350的一對垂直電粘附葉片1301，1302的俯視 圖。各葉片抓取器1301，1302包括連接至支撐結構1330的電粘附抓取面1340。葉片可被 安裝在移動機器人、履帶車輛、塔式升降機、移動推車、叉車的端部、移動剪型升降機或可以 允許它們以三維方式相對于貨架1352定位的任何其他設備上。這種安裝結構（圖13B中未 示出）可以容納操作和移動本文所述的垂直電粘附葉片所需要的機構和致動器。支撐結構 1330可以包括沿著抓取面1340的長度連接至抓取面1340且被構造成傳遞由于項目1350 的側壁的電粘附吸引而施加在電粘附抓取面1340上的剪切力的抗壓結構元件。定位系統(tǒng) 1322可被構造成操縱垂直葉片抓取器1301，1302彼此靠近或遠離（1322a，1322b)，從而將 抓取面1340定位成靠近項目1350的側壁。在許多情況下，兩個垂直葉片抓取器中僅有一 個（1322a或1322b)可以被操縱，另一個通過粘附的平臺、移動機器人或推車的整體位置定 位，結果兩個相對于彼此移動。當定位成靠近項目1350時（例如，經(jīng)由定位系統(tǒng)1322)，相 反極性的電壓施加至各抓取面1340上的電極1342,上述電壓足以在項目的側壁中誘發(fā)互 補的局部電極化。在項目的側壁1350與抓取面1340之間產(chǎn)生的電粘附吸引造成項目1350 和抓取面1340彼此粘附。
[0182] 一旦抓取器1301，1302粘附至側壁，則定位系統(tǒng)1322還可以通過沿著其長度 (1322c)推或拉葉片抓取器1301，1302迫動項目1350沿著貨架1352的表面移動。經(jīng)由抓 取面1340和項目的側壁1350之間的剪切力迫動葉片抓取器1301，1302作用于項目1350， 該剪切力沿著葉片抓取器1301，1302的支撐結構1330的長度傳送。在一些例子中，葉片抓 取器1301，1302連接至被構造成迫動葉片1301，1302相對于彼此來回（1322a-b)以及在貨 架1352取放（1322c)的控制臂。在粘附至項目1350的同時，葉片抓取器1301，1302由定 位系統(tǒng)1322控制的移動能夠引起葉片抓取系統(tǒng)1300通過將項目1350拖拽（滑動）至貨 架1352上（或離開貨架）而操作從貨架1352獲取項目1350和/或裝載項目1350至貨架 1352。
[0183] 圖13C示出了示例性垂直電粘附葉片1360的端部圖。垂直電粘附葉片1360包括 垂直電粘附抓取面1340和承荷結構1330。抓取面1340可以包括被構造成用相反極性的電 壓充電的埋入電極的圖案。抓取面1340還可以包括被設置蓋住電極并直接接觸（接合） 粘附至抓取面1340的項目的保護性涂層或覆層。這種保護性涂層可以防止對埋入電極的 機械破壞/損傷以及隔絕電極以防止放電至與抓取面1340接觸的任何導電材料。支撐結 構1330可以是支撐桿或另外的細長結構元件。支撐結構1330可以是防壓縮力以及防彎曲 的元件。支撐結構1330可以用于接收和傳遞經(jīng)由與被粘附對象的剪切相互作用施加到電 粘附抓取面1340上的應力。這種剪切力可以沿著支撐桿1330的長度方向傳遞至另一個承 荷結構（例如，傳遞至控制臂或定位系統(tǒng)1322中的其他結構）。
[0184] 電絕緣層1362可以位于抓取面1340和支撐結構1330之間。絕緣層1362可以是 電氣隔離抓取面1340的電極與支撐結構1330(例如，金屬支撐桿等）的導電材料的塑料背 襯或其他絕緣層，從而防止電極經(jīng)由與導體意外接觸而放電。當然，絕緣層1362還可以電 氣隔離絕抓取面1340與其他導電材料。此外，絕緣層1362在抓取面1340上可以提供半剛 性背襯，以將在抓取面1340上施加的負荷分配至支撐結構1330。
[0185] 為了促進機械應力的傳遞，抓取面1340、絕緣層1362和支撐結構1330可以使用多 種不同技術機械地連接。例如，一圈粘附材料可以沿著葉片抓取器1360的長度涂布，從而 經(jīng)由絕緣層1362將支撐結構1330連接至抓取面。抓取面1340、絕緣層1362和支撐結構 1330之間的機械連接也可以使用一個或多個連接器、連接帶和緊固件等。在一些例子中， 抓取面1340不連續(xù)地橫跨整個抓取面1340的表面區(qū)域連接，以允許至少一部分從絕緣層 1362移開（例如，從而符合由葉片抓取器1360操縱的對象的外表面）。在一些例子中，抓 取面1340和絕緣層1362可以沿著大體上連續(xù)的條帶接合在一起，該條帶沿著抓取器1360 的長度延伸。此外，為了促進機械應力傳遞至支撐結構1330,支撐結構1330和絕緣層1362 可以沿著大體上連續(xù)的條帶連接在一起，該條帶沿著抓取器1360的長度延伸，并且在垂直 抓取器上的高度對應于絕緣層1362與抓取面1340之間的條帶連接。換言之，在各層1340、 1362、1330不是橫跨彼此面對的整個區(qū)域連接的情況下，在絕緣層1362的任一側上的連接 可以彼此相對靠近地設置（例如，在共同的高度上）。這種結構增強了通過絕緣層1362的 機械應力傳遞，因為絕緣層1362中的形變效應降低了。
[0186] 在一些實施方案中，抓取面1340可拆除地連接至絕緣層1362和/或支撐結構 1330。例如，抓取面1340可以使用鉤狀或環(huán)狀連接器、磁鐵、推動緊固件和其他技術以產(chǎn)生 可拆除的機械連接而被連接。因此，允許抓取面1340從葉片抓取器1360容易地拆除可以 促進葉片抓取器1360重新裝載新的抓取面1340以解決特定抓取面的性能降級（例如，由 于抓取面1340中的內(nèi)部電連接、裂痕或其他凹凸等造成的降級）。在這種例子中，葉片抓取 器1360可以用被適合的替換抓取面再次加入，然后可拆除地連接。
[0187] 圖13D示出圖13C所示的示例性垂直電粘附葉片抓取器1360的俯視圖。圖13D示 出了葉片抓取器1360至另一個承荷結構1370的連接，如控制臂用的連接點等。葉片抓取器 1360具有從承荷結構1370延伸最遠的遠端1364。葉片抓取器1360的近端1366連接至另 一個承荷結構1370。承荷結構1370可以經(jīng)由連接到錨件1373a-b上的緊固件1372a-b連接 至葉片抓取器1360,從而將葉片抓取器1360夾到承荷結構1370上。例如，緊固件1372a-b 可以是螺栓，錨件1373a-b可以包括用于緊固螺栓的螺母。緊固件1372a-b可以穿過抓取面 1340、絕緣層1362、支撐結構1330以及承荷結構1370的各個部分，使得當螺栓被擰緊時，葉 片抓取器1360緊緊抵靠承荷結構1370被保持。高電壓觸點1367a-b連接至電壓源1320 的相反極性電壓輸出，例如，作為柔性導線的導線1365a-b將觸點1367a-b電連接至抓取面 1340上的端子1344a-b。然后，端子1344a-b電連接至設置在抓取面1340內(nèi)的相反極性電 極的圖案。
[0188] 5b)示例性電極幾何形狀
[0189] 圖13E示出垂直電粘附葉片的一個示例性電極幾何形狀1380。為了便于書寫和 解釋，這里，未用斜影線表示的第一電極1384可被稱為正電極，并用斜影線示出第二電極 1385以容易地區(qū)分第一電極1384與第二電極1385。類似地，第二電極1385可被稱為負電 極。在幾何形狀1380中，電極被配置成正電極（例如，1385)和負電極（例如，1384)交替 的平行條。因此，相反極性的電極彼此相鄰，促進了電粘附。
[0190] 圖13F示出垂直電粘附葉片的另一個示例性電極幾何形狀1390。如圖13F所示， 電極幾何形狀1390(8卩，電極圖案）包括第一電極1394和第二電極1395。與圖13E類似， 第一電極1394可被構造成接收負極性電壓，第二電極1395可被構造成接收正極性電壓。因 此，第一電極1394可被構造成相對于第二電極1395充電至負電壓。第一電極1394可以包 括沿著葉片抓取面1340的長度延伸的縱向側軌1396。類似地，第二電極1395可以包括沿 著葉片抓取面1340的長度延伸的縱向側軌1397。
[0191] 電極1394U395還可以包括交錯排列的交替電極1398、1399,其從各側軌1396、 1397延伸。交錯排列的電極1398U399的位置使得相反極性電極以交替方式彼此相鄰。交 錯排列的電極1398、1399可以在抓取面內(nèi)至少部分地相對于各側軌1396、1397橫向地延伸 (例如，沿著垂直葉片抓取器的高度，而不是長度）。在一些例子中，由于電極幾何形狀1390 具有避免隨著時間電荷累積的傾向，因此交錯排列的電極幾何形狀1390可被用于與絕緣 和/或電容性材料連接。
[0192] 圖13E-13F中示出的電極幾何形狀1380、1390設置在形成抓取面1340的基板上 或基板內(nèi)。此外或可選擇地，電極可以在絕緣層1362上圖案化。
[0193] 5c)順應性電粘附面
[0194] 圖14A示出具有順應性電粘附面1412的示例性葉片抓取器1410的端視圖。順應 性電粘附面1412包括位于柔性基板上或基板內(nèi)的柔性電極的圖案，以得到電粘附面1412。 電粘附面1412包括縱向翼片1416,其能夠包繞（符合）被操縱的項目。縱向翼片1416可 以松散地連接至絕緣層1362和/或背側支撐結構1330,或者它可以沒有至支撐結構1330 的任何單獨的連接。順應性電粘附面1412的固定部1414連接至絕緣層1362。當葉片抓取 器1410粘附項目時，底部1414可以抵接（且粘附）項目的下邊緣，同時翼片1416可以符 合項目的錐形幾何形狀。例如，收縮包繞的盤子通常錐度向上，從而在基部最寬，但靠近頂 部較窄。順應性翼片1416可以符合這種表面，以增進總粘附表面面積，從而增大造成的連 接的強度。此外，順應性電粘附面1412可以用于粘附不規(guī)則形狀的對象。然而，值得注意 的是，順應性翼片1416可能不會傳遞應力至支撐結構1330,因為電粘附面1412的固定區(qū)域 1414更直接地連接至絕緣層1362 (并因而連接至支撐結構1330)。
[0195] 圖14B示出了具有可變形隔離層1424的另一個示例性葉片抓取器1420的端部 圖。順應性電粘附面1422可以設置在可變形層1424上?？勺冃螌?424可以由聚合物材 料、泡沫材料、填充液體、凝膠和/或顆粒的外殼或其他可變形材料形成。即使在電粘附面 1422符合被操縱項目的同時，可變形層1424也可以在柔性電粘附面1422和絕緣層1362和 /或支撐結構1330之間提供分配力的連接。在利用葉片抓取器1420粘附期間，可變形層 1424發(fā)生形變以允許順應性電粘附面1422至少部分地包繞（例如，符合）被操縱項目的外 表面。可變形層1424可以大體上連續(xù)地橫跨電粘附抓取面1422和絕緣背襯1362連接。
[0196] 5d)抗壓承荷支撐結構
[0197] 圖14C示出另一個葉片抓取器1430的端視圖。葉片抓取器1430包括彎曲的背襯 1432,該背襯連接至垂直電粘附面1434的背側，以傳遞作用在被電粘附面1434操縱的項 目上的推和拉剪切力。電粘附面1434可以是柔性的、順應性表面，其中埋入的柔性電極的 圖案被構造成符合被操縱的項目。電粘附面1434可以沿著條帶機械地連接至彎曲的背襯 1432,該條帶在位于中央的連接點1436附近沿著葉片抓取器1430的長度延伸。例如，可以 通過大體上連續(xù)的粘附條帶來設置連接條帶。彎曲的背襯1432可以由半剛性材料形成，如 塑料材料。彎曲的背襯1432包括沿著其長度的弓形特征。弓形特征可以是相對漸進的，可 以具有比葉片抓取器1430的高度更大的曲率半徑。外弓彎曲使得背襯1432具有比電粘附 面1434的平面更大的橫向尺寸，這導致在該方向上對彎曲形變的更大抵抗。由于與粘附項 目的剪切相互作用，背襯1432可以具有足夠的剛性以將力傳遞至電粘附面1434或從電粘 附面1434傳遞力。因此，彎曲的背襯1432可以用作葉片抓取器1430的承荷支撐結構。
[0198] 圖14D示出另一個葉片抓取器1440的端視圖。與葉片抓取器1430類似，葉片抓 取器1440包括彎曲的背襯1432和電粘附面1434。然而，在圖14D的葉片抓取器1440中， 電粘附面1434的頂部被允許符合抓取對象的外表面，因為其沿著接近垂直抓取器1440底 部的連接點1442連接。彎曲的背襯1432經(jīng)由連接點1442在由電粘附面1434操縱的項目 上分配推和拉剪切力。因此，彎曲的背襯1432可以用作葉片抓取器1430的承荷支撐結構。
[0199] 圖14E示出另一個葉片抓取器1450的端視圖。葉片抓取器1450包括彎曲的背 襯1452,該背襯包括額外的剛性增強的邊緣彎曲1454a-b。與背襯1432的外弓彎曲類似， 邊緣彎曲1454a-b可以沿著背襯1452的長度延伸。然而，邊緣特征1454a-b可以具有比背 襯1452的高度相對較小的曲率半徑，并且可以位于背襯1452的上邊緣和下邊緣附近。邊 緣特征1454a-b可以近似半圓形，并且可以與外弓彎曲在相同方向上彎曲。例如，邊緣特征 1454a-b的外曲面可以與外弓彎曲的外表面在背襯1452的同側上。
[0200] 背襯1452的一些實施方案可以包括沿著上邊緣（例如，特征1454a)或沿著下邊 緣（例如，特征1454b)或兩個邊緣（如圖14E所示）的邊緣特征。邊緣特征1454a-b為背 襯1452提供結構性加強并且增大背襯1452抵抗壓縮力和/或彎曲作用。邊緣特征1454a-b 還橫向于抓取面1434延伸背襯1452的尺度范圍，從而增強背襯1452的抗彎曲能力。配備 有背襯1452的葉片抓取器1450抵抗彎曲和/或壓縮帶來的變形。由于與粘附對象的剪切 相互作用，因此，彎曲的背襯1452用作向電粘附面1434傳遞應力/從電粘附面1434傳遞 應力的支撐結構。盡管本文所述的實施方案可以使用彎曲的背襯結構，但是使用直的邊緣 可以實現(xiàn)類似的效果，其中電粘附膜1436策略地附著到承荷結構1432上。
[0201] 5e)垂直電粘附抓取器用的長度可調(diào)的控制臂
[0202] 圖15A是具有伸縮臂1510a_b的示例性葉片抓取系統(tǒng)1500的俯視圖。伸縮臂 1510a包括具有連接至支撐結構1514的垂直抓取面1516的電粘附葉片抓取器。伸縮臂 1510a還包括基部1512,該基部以伸縮方式接收葉片抓取器的支撐結構1514從而允許伸縮 臂1510調(diào)節(jié)長度?；?512可以經(jīng)由滑動連接與支撐結構重疊。在某些情況下，基部1512 只在最接近支撐結構1514的一側與葉片抓取器重疊以避免干擾抓取面1516?；?512可 以連接至定位系統(tǒng)的承荷結構以向/從葉片抓取器傳遞應力。類似地，伸縮臂1510b包括 基部1522,該基部與具有連接至支撐結構1524的電粘附面1526的葉片抓取器重疊。伸縮 臂1510b的重疊區(qū)域包括基部1522的部分1523和葉片抓取器的部分1525。重疊區(qū)域可以 包括軌道或其他滑動連接，其中部分1523、1525之一至少部分地容納在另一個中。此外，滑 動和/或滾動電接觸可以被包括在重疊區(qū)域1523U525之間的交界處以提供電連接至電粘 附抓取面1526。此外或可選擇地，伸縮系統(tǒng)1500可能包括柔性電連接件（例如，盤繞的電 線等），該電連接件連接至葉片抓取器的非重疊區(qū)域以繞開伸縮連接。
[0203] 這對伸縮臂1510a_b可以用于聯(lián)合操縱位于貨架1504或另一水平面上的項目 1502。兩個伸縮臂1510a-b可以終止于葉片抓取器，并且電粘附抓取面1516,1526可以配 置成彼此面對。此外，各基部1512,1522可以與葉片抓取器重疊，使得電粘附抓取面1516， 1526不被基部1512,1522擋住。定位系統(tǒng)可被用于跨過貨架1504延伸伸縮臂1510a-b，使 得各抓取面1516,1526接近項目1502的相對側壁。然后，電粘附抓取面1516,1526可被開 啟（例如，經(jīng)由通過集成在伸縮臂1510a-b中的電連接施加的電壓）。然后，抓取面1516， 1526可以粘附至項目1502的側壁，從而允許項目1502被操縱。因此，調(diào)節(jié)伸縮臂1510a-b 的長度可被用于迫動項目1502離開貨架1504或在貨架1504上。伸縮臂1510a-b通過使 用多種不同技術操作以調(diào)節(jié)長度。例如，一個或多個步進電機、液壓卷/閥等可被用于迫動 伸縮臂1510a-b以在長度上展開或收縮。
[0204] 圖15B是另一個具有可收縮電粘附葉片抓取器的葉片抓取系統(tǒng)1530的俯視圖。 可收縮葉片抓取器1550卷繞在可收縮模塊1540內(nèi)。模塊1540可以包括殼體1542和軸 1544。可收縮抓取器1550包括設置在模塊1540內(nèi)的卷繞部1552和從模塊1540延伸出來 的直線力賦予部。葉片抓取器1550的直線力賦予部包括電粘附抓取面1556和結構性支撐 件1554。為了促進卷繞，結構性支撐件1554可以是半剛性材料，具有沿著葉片抓取器1550 的長度延伸的弓形曲面以抵抗壓縮和/或彎曲。與上述圖14C-14E的葉片抓取器類似，弓 形曲面的方向可以是面對電粘附面1556向外彎曲。由于葉片抓取器1550過渡到卷繞部 1552,因此弓形曲面可能部分地展開以允許抓取器1550圍繞軸1544卷繞。因此，葉片抓取 器1550的過渡部1558可以從沿著長度的弓形曲面（沿著直線力賦予部）過渡至沿著寬度 的卷繞曲面（在卷繞部1552中）。
[0205] 卷繞部1552可以在殼體1542內(nèi)繞著軸1544卷繞。在一些例子中，葉片抓取器 1552可以通過機械連接錨固至軸1544,使得軸1544的旋轉引起抓取器1550繞軸卷繞。軸 1544可以被偏壓（例如，通過扭簧等）以迫動葉片抓取器1550撤回至卷繞部1552內(nèi)。
[0206] 模塊1540還可以包括用于調(diào)節(jié)葉片抓取器1550的露出的力賦予部長度的部件。 這種長度可調(diào)部件可被用于對放在貨架1504上的項目1502施加推和/或拉力。因此，模 塊1540可以包括夾子或其他連接件的配置（例如，電粘附連接件）以機械地將葉片抓取器 1550連接至負載施加和/或負載接收結構，如模塊1540的殼體1542,或另一個負載接收結 構。例如，葉片抓取器1550可以在過渡部1558中被夾住以相對于殼體1542固定過渡部 1558,從而將露出的力賦予部的支撐結構1554連接至殼體1542。模塊1540還可以包括用 于可控地調(diào)節(jié)露出的長度的部件。例如，抓取器1550可以由設置在抓取器1550任一側的 一組輥子夾住，使得旋轉輥子調(diào)節(jié)露出的長度。這種輥子可被用于經(jīng)由電粘附面1556對項 目1502賦予推/拉力。
[0207] 系統(tǒng)1530還可以包括在第二可收縮模塊1541內(nèi)的第二可收縮葉片抓取器。第二 可收縮葉片抓取器可以與第一可收縮葉片抓取器1550類似并且可以作為其鏡像配置，使 得兩個可收縮抓取器的電粘附面彼此相向面對。
[0208] 圖15C是示例性可收縮葉片抓取模塊1540的端視圖?？墒湛s葉片抓取器1550經(jīng) 由端口 1543從模塊1540顯現(xiàn)出來。支撐結構1554可以是半剛性材料，其具有沿著長度的 弓形曲面，以對壓縮和/或彎曲力提供結構性抵抗。電粘附面1556連接至彎曲背襯1554 的向外彎曲側。
[0209] 葉片抓取器1550和可收縮模塊1540的結構與在殼體內(nèi)卷繞的卷尺的可收縮結構 在一些方面上類似，但是被展開為沿著長度具有曲率的剛性結構。
[0210] 5f)具有可獨立尋址的子部的電粘附抓取器
[0211] 圖16A示出具有多個可獨立尋址的子部1602-1606的電粘附抓取器1600的功能 框圖。作為垂直葉片抓取器的電粘附抓取器1600的抓取面分為不同的非重疊區(qū)域或子部。 各子部包括被構造成用相反極性電壓充電以在位于抓取面1600附近的對象中誘發(fā)電粘附 響應的一組電極。為了區(qū)分，用于示例性目的示出的電極具有填充陰影線的被構造成接收 正電壓的電極（即，正極性電極）和未填充陰影線的被構造成接收負電壓的電極（即，負極 性電極）。如圖16A所示，各子部1602-1606可以包括交替的相反極性電極。在各子部中的 交替極性電極可以任選地交錯排列，但是可以使用各種電極幾何形狀。
[0212] 各子部1602-1606可以具有一對單獨的端子以使子部中的各電極連接到電壓源。 至各子部特定組端子的連接可以被單獨控制（例如，經(jīng)由適合的控制器），以允許各子部被 單獨控制。
[0213] 圖16B示出了一對伸縮電粘附抓取器1611，1612,其配備有傳感器以操作抓取器 1611，1612的可尋址區(qū)域。被構造成檢測抓取器1611，1612之間是否存在項目的傳感器沿 著各抓取面的長度設置在多個位置。例如，伸縮抓取器1611可以包括傳感器1620、1624、 1628和1632。類似地，伸縮抓取器1612可以包括傳感器1622、1626、1630和1634。傳感 器可被操作通過檢測沿著抓取面的表面電容以檢測位于兩個抓取器1611，1612之間的項 目的指示，通過基于熱敏電阻的滑動傳感器檢測滑動等。此外或可選擇地，在兩個抓取器 1611，1612上的傳感器可以協(xié)同操作。例如，傳感器1620、1622可以檢測從一個傳感器發(fā) 送的輻射1621是否到達另一個。因此，傳感器可以包括輻射發(fā)射器和/或探測器。例如， 傳感器1620可以包括紅外發(fā)射器，而傳感器1622可以包括紅外探測器。因此，經(jīng)由傳感器 1622檢測不到從傳感器1620發(fā)射的輻射1621可以表明對象存在，其擋住了輻射路徑。另 一方面，成功地檢測到這種輻射可以表明對象沿著連接兩個傳感器1620、1622的連線不存 在于兩個抓取器1611，1612之間。
[0214] 兩個抓取器1611,1612的電粘附面可被分為可獨立尋址的子部以及可以至少部 分地基于傳感器數(shù)據(jù)（例如，來自傳感器1620-1634動態(tài)地確定開啟（如果有的話）和/或 施加電壓大小的子部）。例如，電壓可以選擇性地施加到靠近項目1502,1503的那些子部。
[0215] 通過單獨尋址電粘附抓取器1611，1612的不同子部的不同極性電壓，系統(tǒng)1610可 以比非尋址的抓取系統(tǒng)以相對更大的能量利用效率被操作。在一些例子中，可獨立尋址的 抓取系統(tǒng)1610只施加電壓到抓取器1611，1612粘附到項目1502,1503的那些區(qū)域，從而相 對于未加電的子部節(jié)省了能量。在其他情況下，如圖16B所示，單獨的區(qū)域可用來動態(tài)地確 定是否拾起放置在彼此前面的1、2或更多個箱子（1502,1503)的任意組合等。
[0216] 5g)示例性可選的垂直抓取器構造
[0217] 圖17A示出被構造成在橫向于電粘附抓取面的方向上迫動項目的另一個示例性 垂直電粘附抓取器1710的前視圖。抓取器1710被應用到在貨架1704上的盒子1702前方 以將盒子朝著抓取器1710的方向向外拉。與上述圖13-16的剪切應力介導的垂直抓取器 相比，抓取器1710在電粘附抓取面上施加在垂直于電粘附抓取面的方向上產(chǎn)生的法向應 力。圖17B示出在圖17A所示的貨架上的盒子的俯視圖，并且示出粘附在盒子1702前方的 抓取器1710。抓取器1710包括電粘附抓取面1712和力分配背襯1714。電粘附面1712可 以包括具有集成的電極圖案的基板，電極被構造成在盒子1702中誘發(fā)電粘附響應。電粘附 面1712可以任選地包括（或涂布有）絕緣和/或保護層，以保護電極免受機械破壞并且電 隔離電極以免放電至導電材料。力分配背襯1714可以是剛性或半剛性材料，被構造成在整 個抓取面1712上分配張應力并將這種應力傳遞至適合的定位系統(tǒng)。背襯1714還可以包括 可變形材料以允許電粘附面1712至少部分地符合盒子1702。在一些實施方案中，抓取器 1710可以大于單個箱子或盒子1702,因此，可以促進與彼此具有大體上共同平面的多個盒 子的相互作用。這種配置便于一次性處理多個盒子，如在從卡車或從托盤裝載或卸載盒子 的應用中。此外，在這種情況下，如在5f部分中描述的可獨立尋址的子部可以被用來選擇 這些盒子中的哪個被施加電粘附力。
[0218] 圖18A示出被構造成連接到項目1702的側角部的另一個垂直電粘附抓取器1810 的前視圖。抓取器1810具有大致90°彎曲的角部1820。抓取器1810可以同時對盒子1702 的前部和側壁施加作用，從而盒子1702被迫動至貨架1704或從貨架1704離開。圖18B示 出圖18A所示的貨架1704上的盒子1702的俯視圖，并且示出了粘附到盒子1702的側角部 的抓取器1810。因此，角部抓取器1810是剪切抓取面1816和垂直抓取面1812a的組合。 類似的配置可以通過旋轉類似幾何形狀的電粘附抓取器實現(xiàn)，但是將其定位以連接至盒子 或箱子的前部和頂側而不是前部和側壁。電粘附面1812,1816可以任選地包括（或涂布 有）絕緣和/或保護層以保護其內(nèi)包含的電極免受機械破壞以及電隔離電極以免于放電到 導電材料。
[0219] 各抓取面1812,1816連接至適合的支撐結構以分配和/或傳遞施加在抓取面 1812,1816上的力。被構造成粘附盒子1702的側壁并施加大體上平行于抓取面1816的平面 的力的剪切抓取面1816連接到傳遞施加在抓取面1816上的剪切力的抗壓支撐結構1818。 張拉抓取面1812連接至背襯1814,該背襯橫跨抓取面1812分配張拉力（例如，拉力）并且 傳遞力到適合的承荷結構。背襯1814和/或支撐結構1818還可以包括可變形材料以允許 電粘附面1812,1816至少部分地符合盒子1702。
[0220] 抓取器1810的剪切施加和張拉施加部通過角連接1820連接在一起，該角連接與 盒子1702的側角部平行。連接1820可以是剛性連接和/或可以是可調(diào)的。例如，連接1820 可以是鉸鏈以允許抓取面1812,1816之間的相對角度可調(diào)節(jié)成90度之外的角度。在一些例 子中，連接1820可以是可調(diào)的，以允許抓取器1810在適于粘附到被操縱對象側壁的大體平 的抓取器和適于粘附到該對象側角部的角部抓取器之間切換。在其他例子中，抓取面1812 和1816相對于彼此可以是彈簧加載的。
[0221] VI.示例性電粘附簾式抓取器
[0222] 此外，本公開的一些實施方案提供用于粘附各項目的性柔性電粘附抓取器。這種 柔性的、順應性電粘附抓取器可用于寬范圍的自動化處理。
[0223] 6a)示例性簾式電粘附抓取器
[0224] 圖19A是示例性電粘附簾式抓取系統(tǒng)1900的功能框圖。該簾式抓取系統(tǒng)包括控 制器1910、電壓源1920和至少一個簾式抓取器，該簾式抓取器具有通過連接件1940機械地 連接的電粘附順應性表面1950和背襯1930。電壓源1920可被構造成供給例如0. 5千伏 ("kV"）?約10kV的高直流電壓，與上面討論的電粘附電壓類似。在某些情況下，電流源 可以用于代替電壓源以達到類似效果。順應性表面1950包括經(jīng)由各端子1954連接到電壓 源1920的集成電極1952。電極1952可以任選地是柔性電極，例如由在柔性基板上的導電 膜的圖案形成。電極1952可以根據(jù)各種不同的幾何形狀圖案化，并且通常配置成使得相反 極性電極彼此相鄰設置，也可以是相反極性電極彼此交替配置，與上述的圖1-18的示例性 電極幾何形狀類似。
[0225] 值得注意的是，電壓源1920通?？梢允潜粯嬙斐奢敵鲎阋韵螂姌O1952施加極化 電壓的AC或DC電壓或電流的電源。因此，在說明書中為了方便，模塊1920被稱作"電壓 源"，但是一些實施方案可以采用電流源和/或其他電源。例如，電流源可以被調(diào)節(jié)以提供 在電極上產(chǎn)生期望的極化電壓的適合電流。
[0226] 簾式抓取器的順應性表面1950可以連接到背襯1930,該背襯是用于在順應性表 面1950上分配應力的半剛性結構（例如，由于由粘附的外物施加的負荷）。此外或可選擇 地，背襯1930可以將這種應力從順應性表面?zhèn)鬟f到諸如控制臂等承荷結構。連接件1940 用于將背襯1930機械地連接到順應性表面1950 (從而，從順應性表面1950傳遞應力到背 襯1930)，其可以包括在順應性表面1950和背襯1930之間的一個或多個機械連接。在一些 例子中，連接件1940允許順應性表面1950具有足夠順應性以符合被操縱對象的外表面，同 時提供足夠的連接點以允許順應性表面1950上的局部應力被傳遞到背襯1930。此外或可 選擇地，連接件1940可以包括連接到背襯1930和順應性表面1950的可變形層。這種可變 形層可以在順應性表面1950上大體上連續(xù)地或在間斷位置連接。
[0227] 背襯1930還可以包括電絕緣層1934。絕緣層1934可以位于順應性表面1950中 的電極1952和背襯1930中的任何導電部件之間。因此，絕緣層1934可以在電極1952之 間提供電氣緩沖以防止電極1952的放電。背襯1930還可以包括（或連接至）定位系統(tǒng) 1932以移動順應性表面到期望的位置，如適于粘附到外物上的位置。定位系統(tǒng)1932可以包 括線纜或其他機械裝置以將張力施加到半剛性背襯結構的一部分上，從而調(diào)節(jié)其位置（例 如，圖20C)。在簾式抓取系統(tǒng)1900包括多個簾式抓取器（例如，多個順應性電粘附面）的 例子中，定位系統(tǒng)1932可以用于在打開位置（其中多個順應性表面1950被迫動分開（例 如，圖20B))到關閉位置（其中多個順應性表面1950被迫動到一起（例如，圖20A))之間 進行調(diào)節(jié)，從而包圍被抓取的外物。
[0228] 控制器1910可以包括作為硬件和/或軟件模塊實施的電子器件和/或邏輯器件， 以控制簾式抓取系統(tǒng)1900的操作。例如，控制器1910可以包括電壓源接口 1914,以控制 電壓源1920是否施加電壓至順應性表面1950的電極1952。電壓源接口 1914可以被構造 成操作將電壓源1920的輸出連接至順應性表面1950的端子1954的一個或多個開關（或 位于電壓源1920內(nèi)的開關）。此外，電壓源接口 1914可以指定施加至電極1952的電壓的 大小?？刂破?910還可以被構造成接收來自傳感器的輸入以控制供給到電極1952的電壓 或電流。這種傳感器可以嵌入順應性表面1950中并可以使用本身具有基于電容傳感或諸 如RFID、視覺、X射線、超聲波或條形碼識別器等其他類型的傳感器的電極1952。該傳感器 還可以設置在裝置1900的外部并包括任意的上述模式。電壓源接口 1914可以提供調(diào)節(jié)從 電壓源1920輸出的電壓的大小的指令。一旦接收指令，則電壓源1920被構造成施加指定 的電壓至連接至端子1954的導線或線路上。施加的電壓可以是AC或DC電壓或者AC或DC 電流，其可以在順應性表面中的電極1952上提供相反極性，從而導致順應性表面1950在位 于順應性表面1950附近的外物中誘發(fā)相應的極化，這導致順應性表面1950和外物之間的 電粘附吸引。使用電壓源接口 1914以引起電壓源1920施加電壓至端子1954,因此可以被 認為是打開了電粘附簾式抓取器1900。類似地，引起電壓停止施加至端子1954(例如，通過 關閉或斷開電壓源1920或減小施加電壓的大小等）可以被認為是關閉了電粘附簾式抓取 器 1900。
[0229] 控制器1910還可以包括被構造成控制簾式抓取器1950的位置的定位接口 1912。 例如，控制器1910可以指令定位系統(tǒng)1932中的一個或多個位置電機（例如，伺服電機等） 調(diào)節(jié)背襯的位置，從而經(jīng)由連接件1940調(diào)節(jié)順應性表面1950的位置。
[0230] 圖19B是簾式抓取系統(tǒng)1900的示例性實施方案的簡圖。第一簾式抓取器1901和 第二簾式抓取器1902連接到控制器1910上。簾式抓取器1901，1902中的每個都包括通過 一個或多個連接件1940連接至背襯1930的順應性電粘附面1950。簾式抓取器1901，1902 的位置使得各個電粘附面1950彼此面對，這樣兩個順應性表面1950可以同時粘附至位于 兩個簾式抓取器1901，1902之間的外物?？刂破?910可以任選地包括電壓源1920,或與被 連接以向簾式抓取器1901，1902的順應性表面1950中的電極施加電壓的電壓源連通。這 種配置可以延伸到超過兩個簾式抓取器到含有任意數(shù)量的簾子的任何抓取器。
[0231] 當接近外物（例如，經(jīng)由定位系統(tǒng)1932)定位時，相反極性電壓可以施加到足以誘 發(fā)外物中的互補局部電極化的電極1952上。外物和簾式抓取器的順應性表面1950之間產(chǎn) 生的電粘附吸引可以使得順應性表面1950包繞（S卩，符合）外物。在將電壓施加到電極 1952上的同時，簾式抓取器可以用于提起、拖拽、移動、定位、放置或操縱外物。例如，可以通 過在未粘附外物的順應性表面1950的端部上拉動來操縱外物。在一些例子中，簾式抓取器 系統(tǒng)1900可以連接到控制臂，然后可以用來將粘附的外物移動到期望的位置。一旦移動/ 定位到期望的位置，那么可以通過減小施加到電極1952上的電壓（例如，關閉電壓）來釋 放外物。
[0232] 6b)簾式電粘附抓取器的驅動支撐結構
[0233] 圖20A是包括用于定位柔性電粘附抓取器2020, 2030的驅動骨干系統(tǒng)的示例性電 粘附系統(tǒng)2000的簡化框圖。各抓取器2020, 2030包括連接至背襯2024, 2034的順應性電 粘附面2022,2032?？梢越?jīng)由控制模塊2010內(nèi)的電機2012操縱各抓取器2020,2030的背 襯2024, 2034。因此，背襯2024, 2034可以被連接以安裝抓取器2020, 2030,從而在控制模塊 2010(如，外殼）上或之內(nèi)起作用。控制模塊2010中的電機2012(或其他機械操縱裝置） 可以是伺服控制的，并連接至背襯2024, 2034,使得抓取器2020, 2030的位置受電機2012支 配。
[0234] 電粘附抓取系統(tǒng)2000可以用于單個項目處理。在操作中，順應性電粘附面2022， 2032可以鄰近對象2001放置（例如，經(jīng)由通過電機2012對背襯2024, 2034的操縱）。然 后，可以將電壓施加到電粘附面2022,2032內(nèi)的電極上，以由于在表面上的局部極化適宜 地誘發(fā)項目2001中的電粘附響應。然后，例如，可以通過連接至控制模塊2010的承荷和/ 或負荷接收結構操縱項目2001。
[0235] 圖20B示出在各抓取器2020,2030設定到打開位置時圖20A的示例性電粘附系 統(tǒng)。如圖20B所示，通過使用控制模塊2010內(nèi)的電機2012操縱各抓取器2020,2030的背 襯2024, 2034可以使抓取器2020, 2030彼此分離（并遠離項目2001)。在項目2001的釋放 期間，可以使用圖20B所示的單個項目抓取系統(tǒng)2000的打開位置，并且可以在電粘附失活 之后進行。
[0236] 圖20A-20B所示的項目抓取系統(tǒng)2000可以用來粘附（以及操縱）單個項目。各項 目抓取系統(tǒng)2000可以用來粘附日雜項目，如水果和蔬菜產(chǎn)品和/或包括袋子、盒子、罐頭、 瓶子等的食物容器。各項目抓取系統(tǒng)的示例性配置可以包括安裝到承荷結構上的多個柔性 簾式抓取器。簾式抓取器可以規(guī)則地繞著中央目標位置分布，使得各抓取器一起粘附到位 于或接近目標位置（例如，圖20A-20B中的項目2001的位置）的單個項目。各抓取器可以 被引導至懸掛在目標項目上并且各抓取器可以下降以符合目標項目的上表面和/或側表 面。結合圖20A-20B所示和說明的抓取系統(tǒng)2000示出了兩個柔性電粘附抓取器，但是一些 例子可以包括具有多于2個抓取器的各項目抓取器，如具有安裝成從承荷結構懸掛的3、4、 5或6個單獨的柔性抓取器的抓取系統(tǒng)。柔性電粘附抓取器可以繞著目標位置規(guī)則地分布， 使得柔性抓取器從不同方向接近目標位置。在一些例子中，這樣一組柔性電粘附電極中的 相鄰電極可以具有基本上均勻的間隔。在一些例子中，柔性電粘附抓取器的頂端連接至沿 著尺寸與將要操縱的項目大小相應的圓周（或其切面部分）的各點上。
[0237] 圖20C示出具有由分段梁構成的主干支撐結構的示例性簾式抓取器2040。該支 撐結構可以包括多個平行梁2044a-2044f。各梁2044a-2044f可以通過連接至沿著抓取器 2040的背側的連接點2046上的線纜2048相連。柔性電粘附面2042連接到分段梁2044a-f 的與連接到線纜2048那側的相對側。柔性電粘附面2042可以在多個空間上分開的錨定點 處連接到梁2044a-f，以允許柔性電粘附面2042的移動自由度至少部分地符合被操縱的項 目。通過將梁2044a-f的背側上的各連接點2046更靠近在一起地拉動，線纜2048上的張力 (由箭頭2041所示）迫使抓取器2040朝向打開位置。從而，在線纜2048上的張力（2041) 可以使得主干結構在梁之間的接頭（例如，梁2044e和2044f之間的接頭2045)處彎曲。 梁可以在倒圓的邊緣處接觸以促進在相鄰梁之間的接頭處的這種彎曲。取決于構造，線纜 2048可以足夠硬（如薄鋼條），以拉動和推動全部手指2050,使得其可以控制在打開和關閉 時的形狀。在其他情況下，可以使用機械、靜電或其他方式將線纜2048的錨定點鎖定在中 間位置，以允許按復雜方式控制手指2050的整體形狀。
[0238] 圖20D示出具有使用多個柔性繩子2054連接到抓取面2042上的背襯2052的簾 式抓取器2050的示例性配置。例如，背襯2052可以由剛性或半剛性材料形成，適于允許經(jīng) 由可以用伺服控制電機連接在控制模塊中的端部2053附近的連接來操縱抓取器2050。背 襯2052經(jīng)由連接到背襯2052和電粘附面2042中的各錨定點的多個繩子2054連接到柔性 電粘附面2042。
[0239] 繩子2054可以將電粘附面2042上的力分配和/或傳遞到背襯2052上，同時仍然 允許柔性電粘附面2042足夠自由以符合抓取器2050粘附的對象的外表面。各繩子2054 還可以是柔性的，但是具有足夠的抗張強度以容易地將張應力從電粘附面2042傳遞到背 襯2052上的各錨定點。為了促進這種力分配和/或傳遞，繩子2054可以沿著簾式抓取器 2054的長度分布（例如，在近端2053和遠端2051之間的一系列位置）。因此，各繩子2054 從最接近各個繩子錨定點的電粘附面2042的區(qū)域傳遞力。繩子2054的間距和/或分布可 以通過針對足以有效地將應力傳遞到背襯2052的連接來平衡足以實現(xiàn)與抓取面2042的表 面順應的柔性來選定。例如，相鄰繩子2054之間的最大間距可以由柔性抓取面2042的結 構完整性限定，以當施加預期負載條件的應力時抵抗撕裂和扯斷等。
[0240] 各繩子2054可以由繩索或繩線或其他柔性張力傳遞質構成。當拉緊時，各柔性 繩子2054可以將順應性表面2042上的局部剪切應力從最接近連接點的區(qū)域傳遞到背襯 2052上對應的連接點。柔性的應力傳遞繩子2054的空間上分開的配置可以使得柔性抓取 面2042基本上符合被操縱外物的露出表面，因為柔性表面2042的相對較少點由背襯2052 限制。
[0241] 圖20E示出放置在背襯2052的遠端2051附近以使得簾式抓取器2050放松到關 閉位置（例如，如圖20A中所示）的示例性重物2060。在不存在作用于抓取器2050上的其 他力的情況下，重物2060使簾式抓取器2050向其關閉位置偏置。重物2060可以粘附地連 接。此外或可選擇地，可以使用各種其他技術使抓取器2050偏置，例如，通過向鄰近控制模 塊的端部2053附近的簾式抓取器2050附近施加向下的偏置力的彈簧或其他柔性元件（例 如，橡膠帶）。在某些情況下，可以通過使用在連續(xù)的簾式抓取器2050之間橫跨的彈性元件 實施彈簧。這種配置的一個實施方案是環(huán)繞所有手指的一個或多個橡膠帶，使得手指的打 開包括放射狀伸開和打開橡膠帶。在其他情況下，用于關閉抓取器的偏置可以來自于在內(nèi) 部施加到抓取器的張力。
[0242] 6c)箱子加載和卸載
[0243] 上述的電粘附簾式抓取器可以用來從柜子或袋子等內(nèi)部的任意表面（平的，在傳 送帶上移動的）抓取項目。然而，特別關注的一種情景是從一箱基本上相同的項目抓取單 個項目。圖20F示出裝有罐頭2072a-m的箱子2074的俯視圖，其中由示例性各項目抓取器 2060抓取一個罐頭（未示出）。各項目抓取器2060可以類似于上述的圖20A-20B的項目抓 取系統(tǒng)2000。項目抓取器2060可以包括4個以上的柔性電粘附抓取器2062-2068,每個都 可以類似于上述的圖19-20的簾式抓取器。簾式抓取器2062-2068安裝到朝向目標位置懸 掛的項目抓取器2060的承荷結構上，該目標位置被箱子2074的左下角中的罐頭占據(jù)。如 圖20F所示，各簾式抓取器2062-2068足夠窄以懸吊進入圓柱形罐頭2072之間的間隙中， 即使在箱子2074滿載時也如此。但是，各簾式抓取器2062-2068可以被動地輸送到被提起 的特定罐頭，因而精確的連接點可以由罐頭（未示出）側壁周圍的各簾式抓取器的懸吊確 定。此外，在給定的情況下，簾式抓取器2062-2068中的一些可以根本不輸送到目標罐頭 (例如，由于在需時防止一個抓取器懸吊的干擾），但是其他的簾式抓取器2062-2068可以 提供與目標罐頭的足夠粘附以促進經(jīng)由項目抓取器2060的操縱。
[0244] 簾式抓取器2062-2068可以對稱地配置和/或規(guī)則地間隔開。例如，各簾式抓取 器2062-2068可以相對地位于簾式抓取器相對的位置（例如，抓取器2064面對抓取器2068 并且抓取器2062面對抓取器2066)。在這種對稱配置中，被操縱的各項目一般被從兩側提 起，而不是只從一側。此外，簾式抓取器2062-2068可以圍繞被操縱的項目規(guī)則地間隔開。 例如，相鄰簾式抓取器2112-2118之間的間距可以大致恒定。
[0245] 圖20G示出盒子2073a_c的箱子2075的俯視圖，其中由示例性各項目抓取器2060 抓取一個盒子。如圖20G所示，各簾式抓取器2062-2068足夠窄以懸吊入相鄰盒子2073之 間的間隙中，即使盒子2075滿載時也如此。此外，簾式抓取器2062-2068的自然懸吊致使 簾式抓取器2062-2068中的一些至少部分地粘附盒子的上表面，而不是其側壁。在某些情 況下，由于缺乏空間，簾式手指可以首先使它們自己附著在盒子2073的上面，但是，在盒子 2073已經(jīng)從箱子2075部分提取出來之后可以懸掛在側壁上，因此使得側壁容易接近簾式 手指。
[0246] 圖20H示出用于在一個位置中使用抓取器2060通過使箱子2074朝向一個角部傾 斜以強制其余項目2072到被卸載的角部來卸載箱子2074的配置。箱子2074可以位于傾 斜面2080上，使得箱子2074的一個角部低于其他角部。然后，項目抓取器2060可以從最 低的角部重復地取回項目2072以卸載箱子2074。隨著項目2072的移除，傾斜面2080的傾 斜使得附近的其他項目沿著傾斜度向下滑動以移到較低的角部位置。因此，傾斜配置允許 在從箱子2074中的一個位置重復地取回項目2072的同時卸載箱子2074。
[0247] 圖201示出配備有多個抓取器以同時單獨地粘附多個項目2072a_b的抓取器 2090。抓取器2090可以用來通過同時抓取多個項目2072而卸載箱子2074。例如，抓取器 2090可以取回包括箱子2074的最低角部位置中的項目的多個鄰近項目。
[0248] 類似地，可以在箱子傾斜的同時通過重復地放置各項目（或項目組）在箱子2074 的最高角部來裝載箱子2074。放置的各項目隨著傾斜面2080的傾斜度從最高角部移動到 箱子中的各個位置。從而，重復地放置項目2072在最高角部位置中可以按自動化方式裝載 箱子。
[0249] VII.示例性電粘附平臺抓取器
[0250] 圖21A是示例性電粘附平臺抓取系統(tǒng)2100的功能框圖。該平臺抓取系統(tǒng)包括控 制器2110、電壓源2120和至少一個平臺抓取器2130。電壓源2120可被構造成供給例如 0. 5千伏（kV)?約10kV的高直流電壓，與上述圖1-20中討論的電粘附電壓類似。平臺抓 取器2130具有集成了電極2142的抓取面2140,該電極經(jīng)由各個端子2144連接到電壓源 2120。電極2142可以根據(jù)各種不同的幾何形狀在平臺表面內(nèi)圖案化，并且一般配置成使得 相反極性的電極彼此相鄰。電極2142可以配置成相反極性的電極彼此交替（例如，交錯排 列的電極），與上述圖1-20中描述的示例性電極幾何形狀類似。
[0251] 值得注意的是，電壓源2120通?？梢允潜粯嬙斐奢敵鲎阋韵螂姌O2142施加極化 電壓的AC或DC電壓或電流的電源。在說明書中為了方便，模塊2120被稱作"電壓源"，但 是一些實施方案可以采用電流源和/或其他電源。例如，電流源可以被調(diào)節(jié)以提供適合的 電流，用于在電極處產(chǎn)生期望的極化電壓。
[0252] 平臺抓取器2130的抓取面2140可以連接至背襯2132或其他支撐結構，該支撐結 構可以是剛性或半剛性的結構，用于分配由粘附的項目引起的在平臺2130上的負荷。此 外或可選擇地，背襯2132或其他支撐結構可以將應力從這種負荷傳遞到承荷結構，如控制 臂、升降機的升降臂、輸送系統(tǒng)的軌道等。平臺抓取面2140可以通過可變形層（例如，圖 21D中的可變形層2133)連接至兩個背襯2132。例如，可變形層可以包含在背襯2132中或 位于背襯2132和抓取面2140之間，以在背襯2132和抓取面2140之間提供足夠柔性，從而 允許抓取面2140至少部分地包繞（即，符合）裝載在表面2140上的項目的外表面。這種 可變形層可以任選地基本上連續(xù)地跨越電粘附抓取面2140和背襯2132連接。因此，在這 種例子中，平臺表面2140可以是順應性表面并且電極2142可以被構造成提供足夠柔性，以 允許抓取面2130符合任意裝載的項目的外表面。除了促進抓取面2140的順應性電粘附之 夕卜，可變形層還可以將由裝載在抓取面2140上的項目引起的壓縮力分配到背襯2132。
[0253] 背襯2132還可以任選地包括位于平臺抓取面2140中的電極2142和背襯2132 (或 相關的支撐結構）中的諸如支撐部件等任意導電部件之間的電絕緣層。因此，絕緣層可以 提供電氣緩沖以防止電極2142的放電。背襯2132或支撐結構還可以包括（或連接至）被 構造成將平臺2130移到所需位置的定位系統(tǒng)2122。例如，平臺2130可以連接至或包含在 移動式升降機（例如，叉式升降機或托盤叉）的升降臂或與這種升降機連接的水平平臺中。 定位系統(tǒng)2122可以用于將平臺2130從一個地方運送（〃傳輸〃）到另一個地方，同時平臺 2130裝載有可以經(jīng)由抓取面2140電粘附地吸引到平臺2130上的一個或多個外物。因此， 定位系統(tǒng)2122可以用于以各種不同方式操縱平臺2130,以將裝載在被操縱平臺2130上的 項目移動到所需位置。在一些例子中，定位系統(tǒng)2122可以包括用于控制平臺2130的三維 位置（例如，xyz坐標空間中的位置）和/或方向（例如，旋轉角和/或傾斜角）的一個或 多個定位電機（例如，伺服電機和步進電機等）。
[0254] 控制器2110可以包括作為硬件和/或軟件模塊實施的電子器件和/或邏輯器件， 以控制平臺抓取系統(tǒng)2100的操作。例如，控制器2110可以包括用于控制電壓源2120是否 施加電壓至抓取面2140的電極2142的電壓源接口 2114。電壓源接口 2114可以被構造成 操作將電壓源2120的輸出連接至抓取面2140的端子2144的一個或多個開關（或位于電 壓源2120內(nèi)的開關）。此外，電壓源接口 2114可以指定施加到電極2142的電壓的大小。 電壓源接口 2114可以發(fā)送指令至電壓源2120以使電壓源2120調(diào)節(jié)輸出到端子2144的電 壓的大小。一旦接收指令，則電壓源2120可被構造成施加指定的電壓至連接至端子2144 的導線或線路。施加的電壓可以是DC電壓，其可以在抓取面2140的電極2142上提供相反 的極性，從而導致在抓取面2140負載的外物上誘發(fā)相應的極化。極化的電極2142和負載 對象的相應誘發(fā)的極化導致抓取面2140和外物之間的電粘附吸引。因此，使用電壓源接 口 2114以引起電壓源2120施加電壓至端子2144可被認為是打開了電粘附平臺抓取系統(tǒng) 2100。類似地，引起電壓停止施加至端子2144(例如，通過關閉或斷開電壓源2120或者減 小施加電壓的大小等）可被認為是關閉了電粘附平臺抓取系統(tǒng)2100。
[0255] 控制器2110還可以包括被構造成經(jīng)由向定位系統(tǒng)2122發(fā)送的指令來控制平臺 2130的位置的定位接口 2116。例如，控制器2110可以指令定位系統(tǒng)2122中的一個或多個 位置電機（例如，伺服電機等）調(diào)節(jié)背襯2132和/或相關支撐結構的位置。背襯2132連 接至抓取面2140,從而定位接口 2116可以用來控制平臺2130的位置和/或方向。
[0256] 控制器2110還可以包括項目傳感器2112。項目傳感器2112可以包括被構造成輸 出指示平臺2130的負荷情況的數(shù)據(jù)的一個或多個傳感器和/或探測器。例如，項目傳感器 2112通過檢測重量、電容、不透明度和熱應變等的變化可以檢測在平臺2130上是否裝載有 任何外物。然后，項目傳感器2112可以輸出指示被檢測到的項目的數(shù)據(jù)，并且接收的指示 可以由控制器2110用于確定指令以發(fā)送至電壓源2120和/或定位系統(tǒng)2122。例如，控制 器2110可以基于來自項目傳感器2112的指示確定將被施加至電極2142的電壓（和/或 是否施加這種電壓）。
[0257] 此外或可選擇地，項目傳感器2112可以識別裝載在平臺2130上的任意項目的確 認和/或表示特征，并輸出指示確認特征的信息。例如，項目傳感器2112可以包括用于識 別出現(xiàn)在特定項目上的圖像和/或字符（如條形碼圖案和序列號等）的掃描儀。項目傳感 器2112還可以包括用于識別特征輻射簽名（如來自射頻識別芯片（RFID)的特征響應信 號）的掃描儀。此外，項目傳感器2112可以包括被構造成基于使用這種項目的一個或多個 圖像的圖案識別來識別和/或表征項目的圖像采集和識別系統(tǒng)。此外或可選擇地，例如，識 別系統(tǒng)可以包括（或連通至）被構造成采集項目的圖像和識別這種項目上的符號、字符、圖 案（例如，條形碼和QR碼等）以及項目的形狀、反射率、尺寸和/或顏色的視覺系統(tǒng)；被構 造成接收這種項目的無線簽名（例如，RFID信號等）的接收器系統(tǒng)；被構造成檢測關于分 類的項目的識別信息并因此表征項目的紅外成像系統(tǒng)、超聲掃描系統(tǒng)和其他系統(tǒng)。然后，可 以基于這種識別/表征將電粘附選擇性地施加到這種項目上，以基于項目-識別信息進行 分揀。
[0258] -旦使用從項目傳感器2112輸出的數(shù)據(jù)確認和/或表征了裝載在平臺2130上的 特定項目，則控制器2110可以使用這種項目-信息確定指令以發(fā)送至電壓源2120和/或 定位系統(tǒng)2122中的一個或兩個。例如，控制器2110可以將由電壓源2120施加的電壓調(diào) 節(jié)到適于裝載的項目的材料性能（例如，組成等）的大小。此外，控制器2110可以基于項 目-識別信息（例如，包裹分揀過程等）指令定位系統(tǒng)2122以將平臺2130(從而將粘附其 上的項目）傳輸?shù)教囟ǖ耐哆f位置。
[0259] 圖21B是平臺抓取系統(tǒng)2100的示例性實施方案的簡圖。平臺2130裝載有位于抓 取面2140上的盒狀的項目2101。平臺2130可以基本上水平地取向，使得通過重力迫使項 目2101朝向平臺2130。然而，在平臺2130的平移過程中，如運動指示箭頭2150-2156所 示，可以在沿著抓取面2140的平面的一個或多個方向上使平臺2130加速。在沿著抓取面 2140的平面的加速過程中，項目2101可以在平臺2130的加速方向的相反方向上沿著抓取 面滑動。如果沒有任何電粘附吸引，這種滑動（或其他相對運動）（如果存在的話）的程度 取決于項目2101的底表面和抓取面2140之間的摩擦力。當打開平臺2130時，項目2101和 抓取面2130之間產(chǎn)生的電粘附吸引補充摩擦力以抵抗滑動。在平臺2130的加速過程中， 電粘附平臺2130可以用來將項目2101電粘附地吸引到抓取面2140上。因此，在平臺2130 的加速過程中，項目2101的底部和抓取面2140之間的局部吸引可以補充摩擦力以迫使項 目抵抗滑動（或從其開始位置位移）。此外，在平臺2130的垂直加速（例如，沿著抓取面 2140的法線方向加速）過程中，項目2101和平臺2130之間的電粘附吸引可以用來迫使項 目2101抵抗遠離抓取面2140的滑動和/或提升。在一些實施方案中，平臺抓取面2140可 以不是連續(xù)表面，而是其中可以具有切口，類似于常用于材料輸送的叉式升降機或具有一 個或多個叉或升降臂的其他移動式升降機的叉。一些例子可以包括具有兩個升降臂的移動 式升降機（如在叉式升降機上），但是一些例子可以包括多于兩個的升降臂。
[0260] 控制器2110(圖21B未示出）使得抓取面2140中的電極2142被電源2120極化。 足以誘發(fā)在盒狀的項目2101的底表面上的互補局部電極化的相反極性電壓可以施加到電 極2142上。在將電壓施加到電極2142上的同時，平臺抓取器2130可以用來提起、移動、定 位、放置或操縱項目2101。一旦移動/定位到所需位置，則可以通過減小施加到電極2142 上的電壓（例如，關閉電壓）來使項目2101從抓取面2140釋放下來。例如，控制器2110 可以在平臺2130的加速過程中打開電粘附，使得在平臺2130加速的同時項目2101被吸引 到抓取面2140(例如，經(jīng)由定位系統(tǒng)2122的操縱）。類似地，控制器2110可以關閉電粘附， 使得項目2101從抓取面2140滑動（或移動）以在預定投遞位置落下。
[0261] 由于吸引的原因，項目2101抵抗相對于平臺2130的移動（例如，滑動、翻倒和滾 動等）。因此，在平臺2130處于運動的同時，項目2101可以基本上追蹤平臺2130的運動路 徑。此外，即使平臺2130不移動（即，靜止）時，電粘附吸引也可以使得項目2101抵抗相 對于平臺2130的移動。在一些例子中，平臺2130可以傾斜，使得項目2101的重力迫使項 目相對于平臺2130的表面滑動、翻倒或移動。因此，電粘附吸引可以克服項目2101的慣性 力、離心力和/或重力（或扭轉力），以使得項目即使在外力存在下也基本上保持緊固在平 臺2130上。進一步地，在項目2101接收相對于平臺2130的慣性參考系的一些慣性后，可 以操作平臺2130以減慢速度并基本上緊固項目2101。一般來說，可以操作平臺2130以電 粘附地粘附到項目2101上，使得項目2101基本上追蹤（〃跟隨〃）可以處于運動或不運動 中的平臺2130的慣性參考系。因此，電粘附吸引可以使得項目2101背離初始慣性路徑和 /或克服作用在項目2101上的一個或多個力（包括扭轉力），以迫使項目2101相對于平臺 2130滑動、翻倒、滾動或移動。
[0262] 此外或可選擇地，可以操作平臺2130以通過減小電粘附吸引（例如，關閉電粘附） 來允許項目2101脫離平臺2130。一旦電粘附吸引失活，則項目2101可以根據(jù)作用其上的 其他力移動，例如，相對于平臺2130移動（例如，通過滑動、翻倒和滾動等）。例如，一旦電 粘附吸引失活（或減?。?，則項目2101可以沿著由重力、慣性和/或其他外力限定的路徑移 動。在沒有電粘附吸引的情況下（例如，響應于這種吸引的減?。椖?101可以脫離平臺 2130,以沿著部分地由項目的慣性和/或諸如重力等外力限定的軌道移動。因此，項目2101 可以背離平臺2130并輸送到指定的投遞區(qū)。
[0263] 圖21C是示例性電粘附平臺2130的側剖視圖。背襯2132可以是接收裝載在抓取 面2140上的項目2101的負荷的剛性或半剛性結構。背襯2132可以將這種負荷的力傳遞 和/或分配到相關的支撐結構，如控制臂、移動式升降機的升降臂和輸送系統(tǒng)的表面等上。 為了防止電極2142的放電，背襯2132可以包括非導電材料。此外或可選擇地，背襯2132 和/或相關支撐結構中的任何導電材料，如金屬支撐元件等，可以經(jīng)由其間的絕緣層與電 極2142隔開。此外，電極2142可以由形成抓取面2140的外表面的涂層2141覆蓋。該涂 層可以是防止電極2142免于機械破壞和防止電極2142免于意外放電（例如，由于放置在 抓取面2140上的導電材料）的絕緣材料。類似地，平臺2130的外側邊緣可以包括絕緣材 料2160,2162,以電氣絕緣導電電極2142而防止其意外放電和/或損壞。當項目2101裝載 在平臺2130上時，其底表面2102接觸限定抓取面2140的涂層2141。埋入的電極2142的 極化誘發(fā)盒狀的項目2101沿其底表面2102的對應局部極化，從而將項目2101吸引到平臺 2130 上。
[0264] 圖21D是包括順應性電粘附面2140'的其他電粘附平臺抓取器2130'的側剖視 圖。平臺抓取器2130'包括設置在背襯2132(或相關支撐結構）和順應性電粘附面2140' 之間的可變形層2133。可變形層2133可以由密封膠材料、可變形聚合物材料或其他可變形 材料形成。柔性電極2142'和柔性外涂層2141'可以連接到可變形層，以形成柔性抓取面 2140'。例如，柔性電極2142'可以由設置在合適基材上或其內(nèi)的柔性導電材料形成?？勺?形層2133被構造成根據(jù)裝載在順應性平臺2130'上的項目2101至少部分地變形，使得順 應性抓取面2140'至少部分地包繞（S卩，符合）項目2101的外表面2102。例如，如圖21B 所示，可變形層2133可以縮進（2134)以吸收項目2101的底表面2102中對應的脊部和角部 等（例如，角部2103, 2104)。可變形層2133的變形允許設置在其上的柔性抓取面2140'符 合底表面2102的表面特征（例如，至少部分地包繞角部2103,2104)。因此，與由剛性平的 電粘附抓取面（例如，圖21C中的抓取面2140)相比，順應性抓取面2140'可以提供與底表 面2102接觸的更大表面面積。此外或可選擇地，可變形層2133還可以將來自抓取面2140' 的壓縮力分配到背襯2132上。例如，可變形層2133可以將位于抓取面2140'的特定位置 上的項目的向下力分配到背襯2132的相對較大區(qū)域上。
[0265] 圖21E是具有可獨立尋址的子部2172-2178的電粘附平臺抓取器2170的俯視圖。 平臺抓取器2170的抓取面分為不同的非重疊區(qū)域或子部。各子部包括被構造成用相反極 性電壓充電以在裝載于平臺2170上的對象中誘發(fā)電粘附響應的一組電極。為了便于對圖 21E中相反極性電極的描述和說明，被構造成從電壓源接收正電壓的電極（例如，正極性電 極）由填充的圖案示出。被構造成從電壓源接收對應的負電壓的電極（例如，負極性電極） 沒有填充的圖案，以使交替極性電極的圖案更明顯。如圖21E所示，各子部可以包括交替的 相反極性電極。各子部中的交替極性電極可以任選行交錯排列，但是可以使用各種電極幾 何形狀。
[0266] 各子部2172-2178可以具有一對單獨的端子以使子部中的各電極連接到電壓源。 至各子部特定組端子的連接可以被單獨控制，以允許各子部被單獨控制。例如，可以打開平 臺2170的左側所示的兩個子部（例如，子部2172, 2176)，而其余子部2174, 2178可以關閉。 此外，控制器和/或電壓源可以施加不同的極化電壓到不同的子部。例如，子部2172可以 接收6kV電壓，而子部2174可以接收2kV電壓。此外，打開哪個子部（如果有的話）和/ 或施加電壓的大小可以至少部分地基于傳感器數(shù)據(jù)（例如，來自項目傳感器2112)動態(tài)地 確定。例如，電壓可以選擇性地施加到裝載有由重量測量、不透明度測量、表面電容、基于熱 敏電阻的滑動傳感器等所示的項目的那些子部。進一步地，可以基于裝載在平臺2170上的 對象類型的指示，部分地確定施加到各子部上的電壓大小。例如，一個電壓可以用于具有紙 板外觀的對象，而另一個電壓用于收縮膜包裹的對象。
[0267] 通過單獨尋址電粘附平臺2170的不同子部的不同極化電壓，平臺2170可以比非 尋址的平臺以相對更大的能量利用效率被操作。在一些例子中，可獨立尋址的平臺2170只 施加電壓到裝載有項目的平臺2170的那些區(qū)域，從而相對于未加電的子部節(jié)省了能量。
[0268] 在一個例子中，平臺2130可以分割成用于處理倉庫環(huán)境中的諸如紙板箱子和托 盤等包裹的由移動機器人使用的多個升降臂。在這個例子中，多個升降臂可以插入倉庫貨 架的對應通道中。因此，可以將相鄰升降臂之間的尺寸和/或間距可以選定為容納特定的 貨架結構。
[0269] VIII.操縱倉庫貨架上的物品
[0270] 本公開的一些實施方案提供了這樣一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)組合有垂直抓取器以從倉庫 貨架操縱上/下箱子，并用各項目抓取器從箱子裝載/卸載各項目。例如，集成的系統(tǒng)可 以允許移動機器人在倉庫環(huán)境中操作，從而以可編程方式從裝載在貨架上的箱子取出各項 目，例如，可以在倉庫零售環(huán)境中這樣做以完成訂單。
[0271] 8a)示例性裝貨機
[0272] 圖22示出被構造成操縱項目從水平平臺2210到倉庫貨架上以及從倉庫貨架到水 平平臺2210上的示例性裝貨機2200。裝貨機2200可以包括位于平臺2210上的具有一對 電粘附垂直葉片2232,2234的剪切抓取系統(tǒng)2230。垂直葉片抓取器2232,2234可以包括 具有被構造成誘發(fā)與外物的電粘附吸引的嵌入電極的電粘附面，以及在電粘附面的相對面 上的被構造成將由電粘附抓取面施加的剪切力分配和/或傳遞到裝貨機2200中的承荷部 件的承荷結構或背襯。例如，剪切抓取系統(tǒng)2230可以類似于上述的圖13-16的剪切抓取系 統(tǒng)。垂直葉片抓取器2232,2234的電粘附抓取面配置成彼此面對，使得在兩個抓取器之間 的項目被吸引到這兩個抓取器上，同時各電極用適宜的電壓極化。如下面參照圖23A-23C 進一步討論的，垂直葉片2232, 2234可以被構造成前后移動而進入和離開水平平臺2210， 以在水平貨架上取出/放置項目。
[0273] 裝貨機2200還可以包括安裝到控制臂2224上的各項目抓取器2220?？刂票?224 可以包括一個或多個可調(diào)節(jié)軸和/或伸縮部件，被構造成移動水平平臺2210周圍的項目抓 取器2220以選擇性地抓取和操縱放置其上的特定對象。從各項目抓取器2220懸掛地安裝 一個或多個柔性電粘附抓取器2222。例如，各項目抓取器2220可以類似于上述參照圖20 的各項目抓取器。
[0274] 在一些例子中，平臺2210可以是電粘附平臺。當如此裝備時，電粘附平臺2210可 以用來固定放置在裝貨機2200的水平平臺2210上的項目。例如，在經(jīng)由裝貨機2200的移 動運送項目的過程中，可以激活電粘附平臺2210以電粘附地固定放置其上的項目。例如， 平臺抓取器2210可以類似于上述參照圖21的平臺抓取系統(tǒng)。電粘附平臺2210可以被構 造成在激活電粘附的同時使放置其上的項目追蹤裝貨機2200的運動路徑（例如，通過使 項目抵抗相對于平臺2210的移動）。此外或可選擇地，平臺可被構造成通過使電粘附吸引 失活（或減?。┒鬼椖肯鄬τ谄脚_2210移動。
[0275] 裝貨機2200可以包括一個或多個電粘附剪切抓取器、電粘附平臺抓取器和/或電 粘附各項目抓取器的任意組合。例如，裝貨機2200可以用剪切抓取系統(tǒng)和各項目抓取器實 施，而沒有水平抓取平臺（即，可以使用非電粘附裝載表面）。在其他例子中，裝貨機2200 可以用剪切抓取系統(tǒng)和水平平臺實施，而沒有各項目抓取器。也可以是其他變形和/或組 合。
[0276] 裝貨機2200可以是移動平臺，例如，可以用于倉庫環(huán)境中而以可編程方式從倉庫 貨架取回項目。例如，水平平臺2210可以安裝到底盤2202上，底盤2202可以被構造成繞 著倉庫環(huán)境移動（例如，經(jīng)由輪子或其他運輸系統(tǒng)）。此外，底盤2202可以包括伸縮和/或 伸展部件（如剪式千斤頂、液壓或電動操作升降部件以及叉式升降部件等），以使水平平臺 2210提升到所需高度（例如，從升高的貨架取回物體）。
[0277] 8b)示例性裝載/卸載操作
[0278] 圖23A示出水平平臺2210與貨架2310大致共面的圖22的示例性裝貨機2200。 貨架2310裝載有可以是盒子或其他對象的多個項目2320。如圖23所示，項目2320可以堆 疊成兩個深度。在其他配置中，可以僅堆疊3個深度或4個深度中的一個深度或處于任何 其他結構中。裝貨機2200使剪切抓取系統(tǒng)2230與位于其中一列盒子的任一側的兩個葉片 抓取器2232,2234對齊。即，葉片抓取器2232,2234可以對齊成與組2320的中間列中的兩 個盒子的側壁共面。
[0279] 圖23B示出一對垂直葉片抓取器2232,2234延伸至靠近被操縱項目的側壁的圖 22的示例性裝貨機2200。葉片抓取器2232, 2234向前移動以從平臺2210延伸出來并延伸 到貨架2310上。在一些例子中，平臺2210可以包括集成到其中的軌道以使剪切抓取系統(tǒng) 2320移過平臺2210。在一些例子中，抓取系統(tǒng)2320可以包括伸縮和/或可收縮部件，以使 得葉片抓取器2232, 2234的長度從平臺2210延伸到貨架2310和從貨架2310延伸出來。
[0280] 圖23C示出圖22的示例性裝貨機2200收回到水平平臺2210,從而將先前放在貨 架2310上的項目2321和2322輸送到水平平臺2210。在這種情況下，垂直抓取器可以具有 配合以抓取兩個盒子的可尋址電極區(qū)域，但是在其他情況下，只能選擇性地抓取2個盒子 中的一個。
[0281] 值得注意的是，裝貨機2200上的垂直葉片抓取系統(tǒng)2230可以通過在箱子2321和 2322的側壁上施加剪切力以滑上/滑下貨架2310來操作，以完全地從貨架2310取下箱子。 特別地，在不與各箱子2321-2322的底部有任何接觸的情況下，可以迫使箱子2321-2322上 /下貨架2310。因此，垂直葉片抓取系統(tǒng)2230可以操作以從包括標準的平貨架的扁平面取 下箱子和將箱子重新放回。這與將升降臂插入貨架的通道中以從下部提起項目然后將它們 向外拉的叉式或耙式輸送機系統(tǒng)相反。因此，垂直葉片抓取系統(tǒng)2230可以操作以自動地從 倉庫環(huán)境中的貨架取出/重新放回箱子，而不需要特定的貨架要求。
[0282] 此外，由于系統(tǒng)2230可以通過沿著貨架表面拖拽/滑動箱子來操縱貨架上的箱 子，因此為了成功取出/重新放回箱子2321,2322,葉片抓取系統(tǒng)2230需要在箱子2320上 方（例如，在相鄰最高貨架之間）所需的相對較小的垂直頂部空間。相比之下，使用升降臂 提起然后將項目移動到貨架上的系統(tǒng)通常需要在給定貨架上的最高項目與相鄰貨架之間 的最小空間。因此，與采用插入貨架集成的通道中的升降臂的收回系統(tǒng)相比，垂直葉片抓取 系統(tǒng)提供了更大的貨架密度、更大的靈活性和更高的效率。
[0283] 8c)倉庫處理
[0284] 圖24A是由裝貨機2200操作的倉庫環(huán)境的平面圖，該裝貨機用于從貨架上取回箱 子2410并將取回的箱子放置在從箱子中取出各項目的拾取臺2405上，然后箱子被返回到 貨架上。倉庫環(huán)境包括由過道分開的多行平行貨架2401、2402、2403和2404以允許裝貨機 2200通過。裝貨機2200可以自動操作以取回倉庫中的項目。例如，裝貨機2200可以移動 到與特定項目相關聯(lián)的倉庫內(nèi)的位置，如由過道編號、貨架編號和批次編號等指定的位置。 一旦進入該位置，則裝貨機就可以展開其垂直葉片抓取器以從貨架2401取回指定的箱子 2410并將箱子2410轉移到裝貨機2200的水平平臺上。
[0285] 在零售實施倉庫中，貨架上的盒子/箱子可以保持預定數(shù)量的各售出項目（例如， 根據(jù)特定項目的制造商、承運商和/或包裝商）。為了從箱子取出各項目，倉庫可以首先發(fā) 配裝貨機2200以在時間h時自動取回保持訂單指定項目的特定箱子2410。然后在時間t 2 時由裝貨機2200將箱子2410輸送到拾取臺2405。然后在拾取臺取出各訂單指定的項目 (例如，由操作人員）并在時間t 3時將箱子2410發(fā)回貨架上。然后在時間t4時由裝貨機 2200將箱子2410輸送回其在貨架2401上的位置并裝載上面。
[0286] 圖24B是由裝貨機2200操作的倉庫環(huán)境的平面圖，該裝貨機用于從箱子取出各項 目并且將特定項目放置到貨運站2406,而不必住返以返回箱子2410。與圖24A中所示的環(huán) 境相比，裝貨機2200只需要完成特定訂單要求相關的特定貨架2401的單程。象圖22中那 樣，圖24B中采用的裝貨機2200可以配備有安裝在控制臂2224上的各項目抓取器2220。 裝貨機2200可被構造成自動地從箱子2410取出特定項目并將該項目放置在與特定訂單相 關聯(lián)的裝貨機2200的料斗或料倉中。因此，一旦收到特定項目的請求，則裝貨機2200就 可以移動到與項目相關聯(lián)的倉庫內(nèi)的預定位置，并從貨架取出箱子2410(例如，使用可伸 展的葉片抓取系統(tǒng)2230將箱子2410拖拽到裝貨機2200的平臺2210上）。一旦取回箱子 2410,就可以將單個項目2412從箱子2410取出（例如，使用安裝在控制臂上的項目抓取系 統(tǒng)2220)。為了便于接近箱子2410內(nèi)的項目2412,在將箱子裝載在貨架2401-2404上之前， 圖24B所示的倉庫環(huán)境可以打開倉庫中收到的各箱子。然后，各項目2412可以位于特定訂 單的指定區(qū)域中。例如，項目抓取器2220可以將項目2412移動到料斗和籃筐等中，并釋放 項目2412使得其落在指定區(qū)域中。然后，由裝貨機2200將箱子2410重新放回到貨架2401 上。箱子2410的取回、各項目2412的取出和箱子2410的復位都可以由裝貨機2200在時 間A時自動地在倉庫的過道內(nèi)執(zhí)行。然后，裝貨機2200可以在時間t 2時將訂單指定的項 目2412輸送到訂單完成臺2406上。
[0287] 圖24B所示的操作方案比圖24A提供的操作方案更高效，不僅因為減小了箱子拾 取步驟的勞動強度，而且因為裝貨機2200前后通過倉庫的較少路程。此外，因為裝貨機 2200不運送整個箱子，所以其操作起來效率更高。進一步地，因為裝貨機2200僅返回特定 項目以完成特定訂單，所以其可以具有足夠的容量以一次性地取回多個訂單的項目并將這 批項目返回到訂單完成臺2406。
[0288] IX.項目分揀應用
[0289] 示例性系統(tǒng)包括用于使通過電粘附固定在容器內(nèi)的項目分揀的系統(tǒng)和操作方法。 減?。ɑ蜿P閉）電粘附導致項目從容器中掉出。本文公開的一些系統(tǒng)可以提供對裝載在電 粘附固定的容器中的項目的識別或表征。基于識別和/或表征，可以確定與識別信息相關 聯(lián)的投遞區(qū)。然后，可以使容器相對于一組投遞區(qū)移動，并且可以選擇性地使項目從電粘附 固定的容器釋放以落入針對各項目確定的項目特定投遞區(qū)。例如，在經(jīng)過特定投遞區(qū)時可 以減?。ɑ蛏踔陵P閉）特定容器的電粘附，以使得其內(nèi)的內(nèi)容物掉出并落在投遞區(qū)內(nèi)。因 此，所述系統(tǒng)可以用來基于與各項目相關聯(lián)的識別信息使一組包裹或其他項目分揀到一系 列投遞區(qū)中。這種系統(tǒng)可以應用于處理和分揀行李、包裹、郵件和其他項目。
[0290] 9a)具有電粘附封閉件的下端開口容器
[0291] 圖25A是一組下端開口容器2510的側視圖，每個容器使用粘附到各容器外側的電 粘附膜2520保持各項目2501-2503。容器2510可以包括頂部2514和側壁2512, 2516。容 器2510可以在除了膜2520之外的底部開口。膜2520的一側可以連接到容器2510的頂部 2514或側壁2516上。膜2520包括足夠覆蓋容器2510的底部2522和與側壁2512重疊的 翼片2524的材料，從而封閉容器2510中的項目2501。膜2520至少在與側壁2512連接的 重疊翼片2524中可以包括電粘附抓取面。向嵌入在重疊部2524中的電極圖案施加適宜的 極化電壓使得翼片2524被吸引到側壁2512上。因此，翼片2524和側壁2512之間的吸引 可以用底部2522能夠承受項目2501的重量的足夠力固定膜2520。因此，在激活電粘附時， 項目2501 (以及項目2502,2503)被電粘附地固定在下端開口容器2510內(nèi)。
[0292] 可選擇地，膜2520可以不是電粘附的。相反，側壁2512可以包括粘附在膜2520 的重疊部2524上的電粘附抓取面。在這種例子中，膜2520的重疊翼片2524可以包括（或 涂覆有）導電材料以促進電粘附并提高這種電粘附的抓取力。
[0293] 圖25B是圖25A所示的下端開口容器2510的側視圖，其中電粘附膜2520處于釋 放位置。例如，可以通過減小（或關閉）施加到電粘附抓取面的電壓來使容器2510的側壁 和膜2520的重疊翼片之間的電粘附吸引失活。一旦使容器2510的側壁和膜2520的重疊 翼片之間的電粘附吸引失活，則在膜的底部2522上的項目2501的重量克服重疊翼片2524 和側壁2512之間的吸引（如果有的話），并且膜2520從側壁2512滑開以使項目2501向下 落。類似地，一旦電粘附吸引失活，則項目2502,2503就向下落。
[0294] 圖26A是沿著內(nèi)側壁2612, 2614具有順應性電粘附抓取器2620, 2622的下端開口 容器2610的側視圖。例如，兩個順應性抓取器2620,2622可以類似于參照圖19-20的本文 公開的電粘附簾式抓取器。順應性抓取器2620,2622包括被構造成由施加的電壓極化的柔 性電極的集成圖案。一旦極化其中的電極，則順應性抓取器2620,2622符合裝載在下端開 口容器2610中的項目2601的外表面。抓取器2620, 2622被吸引到項目2601上并在項目 2601的側面上施加剪切應力以固定容器2610中的項目2601。抓取器2620, 2622可以任選 地包括連接到順應性表面上的承荷背襯以將局部施加的剪切應力傳遞到容器2610或其他 承荷結構（例如，順應性抓取器2620, 2622附著在容器2610的頂部2616上的地方）。
[0295] 圖26B是另一個具有順應性電粘附抓取器2620,2622的下端開口容器2630的側 視圖，其中容器側面2632和2634朝內(nèi)偏置以促進容器2630內(nèi)放置的項目2601與電粘附 抓取器2620, 2622之間的接觸。類似于圖25中的下端開口容器配置，在激活電粘附時，項 目2601被電粘附地固定在圖26A-26B的下端開口容器2610或2630內(nèi)。
[0296] 9b)通過選擇性地從下端開口容器釋放項目來分揀
[0297] 假定能夠通過選擇性地施加電壓以激活保持項目的電粘附膜來選擇性地使項目 保持在下端開口容器中，則可以使用一個或多個電粘附膜形成分揀系統(tǒng)，從而分揀裝載在 下端開口容器配置中的一組包裹。例如，可以使用關于包裹的識別信息來識別/表征分揀 設施中的包裹。通過激活附著在下端開口容器的側壁上（例如，如圖25所示）或附著裝載 的項目本身的電粘附簾式抓取器上（例如，如圖26所示）的電粘附膜，可以使包裹裝載在 下端開口容器中并電粘附地固定在其中。然后，下端開口容器的配置可以被引導通過一系 列投遞位置。然后，可以將特定包裹釋放在特定包裹所需要的投遞位置。在一些例子中，在 將包裹輸送到特定投遞位置的同時，可以使電粘附失活以使得包裹從下端開口容器中落下 并落入投遞位置中，從而投遞包裹。
[0298] 圖27A是具有保持項目的多個下端開口容器2720的支架分揀系統(tǒng)2700的側視 圖，每個容器被構造成落入多個投遞位置2730中的一個（例如，料倉）。下端開口容器2720 可以沿著升高的軌道輸送而經(jīng)過投遞位置2730。圖27B是圖27A所示的支架分揀系統(tǒng)2700 的俯視圖。下端開口容器2720的配置可以繞著軌道循環(huán)到投遞位置2730 (例如，料倉）。 下端開口容器2720還可以具有透明頂部以允許使用一個或多個傳感器2710檢測識別信息 以識別和/或表征裝載在支架2720中的包裹。
[0299] 傳感器2710可以包括被構造成檢測從下端開口容器支架2720中的包裹反射和/ 或出射的輻射的檢測器。這種輻射可以包括指示例如出現(xiàn)在包裹上的圖像、圖案和/或字 符（例如，條形碼圖案、序列號以及諸如圖像和/或字符等其他可識別的識別特征）的輻 射。此外，傳感器2710可以包括配備有用來采集包裹的圖像并基于包裹上的形狀、顏色、反 射率和圖像等來識別/或表征包裹的相機，并且可以采用圖案識別技術。此外或可選擇地， 傳感器2710可被構造成從嵌入或粘附到包裹的RFID標簽檢測射頻識別信號?？梢允褂闷?他技術識別和/或表征裝載在下端開口容器支架中的包裹。
[0300] 經(jīng)識別和/或表征支架2720中的包裹，控制器（未示出）確定將特定包裹指向哪 個投遞位置2730,并控制支架2720在包裹移過指定投遞區(qū)時關閉特定容器的電粘附。如圖 27A所示，使電粘附失活以使得包裹2722從下端開口容器支架2720落到投遞位置2730中 的指定料倉。因此，控制器可以起到識別（或表征）包裹（例如，使用傳感器2710)、使其中 一個投遞位置2730與識別的包裹相關聯(lián)以及操作電粘附下端開口容器2720以將識別的包 裹釋放在投遞位置中的作用?？梢曰趯?jīng)由傳感器2710檢測的項目-識別數(shù)據(jù)的分析 來識別特定包裹。
[0301] 值得注意的是，圖27中的分揀系統(tǒng)2700可以特別適合于占地面積有限但是有充 足的上部空間的地方的項目分揀應用。由于系統(tǒng)2700使用升高的輸送機支架2720將物品 掉在投遞區(qū)中，因此消耗的占地面積限于投遞區(qū)本身的占地面積。例如，在通常上部空間充 足但是占地面積可能有限的倉庫設置中，與采用將包裹引導到特定投遞位置的斜坡和/或 輸送機的系統(tǒng)的分揀系統(tǒng)相比，升高的分揀系統(tǒng)可以提供優(yōu)點。
[0302] X.示例操作
[0303] 圖28A是操作剪切電粘附抓取器以操縱項目的示例性過程2800的流程圖。可以 通過上述的具有圖13-16的剪切抓取系統(tǒng)的一個或多個系統(tǒng)和/或裝置實現(xiàn)過程2800。剪 切抓取系統(tǒng)的電粘附面可以位于鄰近被操縱項目的側壁的位置（2802)。例如，葉片抓取系 統(tǒng)1300的抓取面1340可以位于項目（如盒子或箱子）的側壁附近?？梢詫㈦妷菏┘拥诫?粘附面的電極上，以將電粘附面粘附到被操縱項目的側壁（2804)?？梢允褂眠B接到抓取面 的承荷結構通過施加到被粘附項目上的剪切力來移動項目（2806)。例如，可以沿其長度迫 動連接到抓取面上的承荷結構，并且可以將在承荷結構上產(chǎn)生的力傳遞到被粘附的項目。
[0304] 圖28B是操作各項目抓取器以操縱項目的示例性過程2810的流程圖。可以通過 上述的具有圖19-20的項目抓取系統(tǒng)的一個或多個系統(tǒng)和/或裝置實現(xiàn)過程2810。柔性 電粘附面可以沿著被操縱項目的外部定位（2812)。例如，通過將柔性電粘附面安裝其上的 承荷結構定位在特定項目的正上方，可以使多個電粘附抓取面懸吊在項目側面的周圍。可 以將電壓施加到電粘附面的電極上，以將電粘附面粘附到項目的外表面（2814)。然后，可 以經(jīng)由粘附的電粘附面操縱項目（2816)。例如，在將極化電壓施加到柔性電粘附面上的同 時，可以移動或操縱電粘附面安裝其上的模塊（例如，經(jīng)由控制臂或其他定位系統(tǒng)）?？梢?通過減小電粘附來釋放項目（2818)。例如，可以減小或關閉施加的電壓。
[0305] 圖28C是操作裝貨機以從倉庫貨架上的箱子取出各項目的示例性過程2820的流 程圖?？梢酝ㄟ^上述的具有圖22-24的裝貨機和倉庫環(huán)境的一個或多個系統(tǒng)和/或裝置 實現(xiàn)過程2820。操縱裝貨機使得其水平平臺鄰近裝載有所需箱子的貨架（2821)(例如，圖 23A)。例如，平臺可以位于至少近似共面的位置。葉片抓取器從裝貨機延伸到鄰近所需箱 子的側壁的位置（2822)(例如，圖23B)?？梢詫㈦妷菏┘拥诫娬掣饺~片抓取器上，以激活箱 子的側壁和葉片抓取器之間的電粘附吸引（2823)。葉片抓取器向裝載平臺縮回以將粘附的 箱子移動到平臺上（2824)(例如，圖23C)。一旦到了裝貨機的平臺上，則可以將項目抓取器 系統(tǒng)定位成使得一個或多個柔性電粘附項目抓取器接近所需項目（2825)。例如，項目抓取 器的柔性電粘附面可以定位成在多個側面上懸掛所需項目，類似于上述的圖21的項目抓 取器2100?？梢詫㈦妷菏┘拥诫娬掣饺嵝宰ト∶嫔?，以激活特定項目的外表面和至少一些 柔性抓取面之間的電粘附吸引（2826)。一旦粘附，則可以使用抓取器操縱項目移動或以其 他方式操控被粘附的項目（2827)。例如，可以從模塊2824的貨架取出的箱子中拿出各項 目?？梢允褂庙椖孔ト∑靼惭b其上的控制臂將項目移動到新的位置。在一些例子中，然后， 可以通過減小（或關閉）施加到柔性電粘附面的電極上的電壓從項目抓取器釋放項目。例 如，可以使項目掉入與特定訂單相關聯(lián)的裝貨機2200上的指定區(qū)域、料倉和籃筐等中。然 后，垂直葉片抓取器可以延伸以將箱子移動回貨架上（2828)。
[0306] 圖28D是在倉庫過道中從倉庫貨架上的箱子取出各項目的示例性過程2830的流 程圖。例如，可以通過上面結合圖22-圖24的裝貨機和倉庫環(huán)境所述的一個或多個系統(tǒng)和 /或裝置實現(xiàn)過程2830。然而，還可以通過除了電粘附系統(tǒng)之外的自動化處理系統(tǒng)實現(xiàn)過 程2830。例如，自動化處理/操縱系統(tǒng)可以采用機械抓取裝置、磁力抓取/粘附裝置、真空 抽吸裝置和/或適于自動地粘附和/或抓取項目的其他技術。這種物品抓取/處理系統(tǒng)可 以將倉庫導航到特定貨架上，然后從貨架取出具有所需項目的箱子，或導航到貨架上并在 靠于貨架上時接近箱子（2832)。然后，系統(tǒng)可以操縱項目抓取器以從箱子中提取特定項目 (2834)。例如，系統(tǒng)在倉庫過道中可以從箱子中取出各項目，而不將箱子運輸?shù)筋A定拾取 臺。然后，系統(tǒng)可以將箱子重新放回在貨架上（2836)。可選擇地，如果在箱子靠于貨架上的 同時接近箱子（例如，通過配備有合適的項目抓取器的機器人控制臂），那么可以省略模塊 2836。然后，取出的項目可以由系統(tǒng)裝載并運輸?shù)饺〕雠_（2838)。例如，物品處理/操縱 系統(tǒng)可以將取出的項目傳遞到訂單完成臺。過程2830可以包含上面結合圖28C和圖22-24 所述的任何功能和/或特征，但是通?？梢越?jīng)由除了電粘附抓取技術以外的抓取技術實現(xiàn) 過程2830 (盡管可以采用電粘附抓?。?。
[0307] 圖28E是操作分揀系統(tǒng)以在期望的位置選擇性地釋放電粘附的項目的示例性過 程2840的流程圖?？梢酝ㄟ^上面結合圖25-27的下端開口容器分揀系統(tǒng)所述的一個或多 個系統(tǒng)和/或裝置實現(xiàn)過程2840。將物品裝載在下端開口容器內(nèi)并電粘附地固定在其中 (2842)。下端開口容器可以包括封閉容器的底部的膜，以使容器內(nèi)的對象靠在覆蓋底部的 膜的一部分中。如圖25所示，然后，這種膜可以電粘附地固定到下端開口容器的側壁上。 此外或可選擇地，如圖26所示，下端開口容器可以包括沿著容器的內(nèi)側壁的柔性簾式抓取 器，其符合裝載在容器內(nèi)的項目的外表面以電粘附地在容器內(nèi)固定項目。確定電粘附地固 定在下端開口容器內(nèi)的項目的投遞位置（2844)。例如，可以使用由項目識別系統(tǒng)和/或傳 感器（例如，圖27A中的項目識別傳感器系統(tǒng)2710)獲得的項目-識別信息來識別/表征物 品。然后，可以基于識別信息（例如，基于輸送指令和查找表中的信息等）選定投遞位置。 然后，下端開口容器可以用來將物品朝向確定的投遞位置輸送。例如，架空輸送機支架可以 用來沿著到一個或多個投遞區(qū)的路徑移動下端開口容器。在項目經(jīng)過所需的投遞位置時， 可以減小在容器內(nèi)固定物品的電粘附，以使得物品從容器掉入投遞位置（2846)。一旦減小 電粘附力，則物品可以通過沿著通過由項目穿過的一個或多個慣性路徑確定的路徑和/或 至少部分地由重力限定的路徑掉落而離開容器。
[0308] 圖29示出根據(jù)示例實施方案構造的計算機可讀介質。在示例性實施方案中，示例 性系統(tǒng)可以包括一個或多個處理器、一個或多個存儲器、一個或多個輸入裝置/接口、一個 或多個輸出裝置/接口以及當由一個或多個處理器執(zhí)行時使得系統(tǒng)執(zhí)行上述各種功能、任 務和能力等的機器可讀指令。
[0309] 如上所述，在一些實施方案中，可以由在機器可讀格式的非臨時性計算機可讀存 儲介質或其他非臨時性介質或制品上編碼的計算機程序指令實施所公開的技術。圖29是 示例性計算機程序產(chǎn)品的概念性局部視圖的示意圖，其包括用于在計算裝置上執(zhí)行根據(jù) 本文至少一些實施方案配置的計算機過程（包括結合圖11和圖28所示和所述的過程）的 計算機程序。
[0310] 在一個實施方案中，使用信號承載介質2902提供示例性計算機程序產(chǎn)品2900。信 號承載介質2902可以包括一個或多個編程指令2904,當由一個或多個處理器執(zhí)行時其可 以提供上面結合圖1-28所述的功能或功能的一部分。在一些例子中，信號承載介質2902 可以包括非臨時性計算機可讀介質2906,例如但不限于硬盤驅動器、光盤（⑶）、數(shù)字視頻 光盤（DVD)、數(shù)字磁帶和存儲器等。在一些實施中，信號承載介質2902可以是計算機可記錄 介質2908,例如但不限于存儲器、讀/寫（R/W)⑶和R/WDVD等。在一些實施中，信號承載介 質2902可以是通信介質2910,例如但不限于數(shù)字和/或模擬通信介質（例如，光纜、波導、 有線通信鏈路和無線通信鏈路等）。因此，例如，可以由無線形式的通信介質2910傳遞信號 承載介質2902。
[0311] -個或多個編程指令2904可以是例如計算機可執(zhí)行和/或邏輯實現(xiàn)的指令。在 一些例子中，計算裝置被構造成響應于由一個或多個計算機可讀介質2906、計算機可記錄 介質2908和/或通信介質2910傳遞到計算裝置的編程指令2904而提供各種操作、功能或 作用。
[0312] 非臨時性計算機可讀介質2906還可以分布在彼此可以是遠程設置的多個數(shù)據(jù)存 儲元件中。執(zhí)行一些或所有的存儲指令的計算裝置可以是微細加工控制器或其他計算平 臺?？蛇x擇地，執(zhí)行一些或所有的存儲指令的計算裝置可以是遠程計算機系統(tǒng)（例如，服務 器）。
[0313] 雖然本文公開了各個方面和實施方案，但是對于本領域技術人員來說，其他方面 和實施方案也將是顯而易見的。本文公開的各個方面和實施方案的目的是為了說明而不是 為了限制由以下權利要求書所示出的真正范圍。
【權利要求】
1. 一種電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括： 第一剪切抓取器，包括與一個或多個電極相關聯(lián)的電粘附面和與所述電粘附面連接的 承荷結構，所述承荷結構卷繞而具有向外彎曲的表面和向內(nèi)彎曲的表面，并且所述電粘附 面與所述向外彎曲的表面連接； 電源，被構造成電連接至與所述電粘附面相關聯(lián)的一個或多個電極；和 控制器，被構造成（i)經(jīng)由所述電源將電壓施加到與所述電粘附面相關聯(lián)的一個或多 個電極，從而使第一剪切抓取器粘附到位于所述電粘附面附近的項目上，和（ii)經(jīng)由所述 承荷結構將剪切力施加到被粘附項目上，其中所述剪切力足以移動被粘附項目。
2. 如權利要求1所述的電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，第一剪切抓取器被構造成粘附 到所述項目的側壁上，并且經(jīng)由所述電粘附面和所述側壁之間的剪切相互作用在平行于所 述側壁的方向上移動所述項目。
3. 如權利要求1所述的電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，還包括： 第二剪切抓取器，包括與一個或多個電極相關聯(lián)的電粘附面和與所述電粘附面連接的 承荷結構。
4. 如權利要求3所述的電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，第一和第二剪切抓取器的電粘 附面被構造成粘附到被粘附項目的相對側壁上。
5. 如權利要求1所述的電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，還包括： 伸縮臂，與第一剪切抓取器連接并被構造成沿著平行于所述電粘附面的長度的方向伸 展和收縮，和 所述控制器被構造成使用所述伸縮臂（i)定位所述電粘附面接近所述項目，和（ii)通 過伸展所述伸縮臂將所述剪切力施加到被粘附項目上。
6. 如權利要求1所述的電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，還包括： 可回縮臂，與第一剪切抓取器連接并被構造成沿著平行于所述電粘附面的長度的方向 伸展和收縮，和 所述控制器被構造成使用所述可回縮臂（i)定位所述電粘附面接近所述項目，和（ii) 通過收縮所述可回縮臂將所述剪切力施加到被粘附項目上。
7. 如權利要求1所述的電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，第一剪切抓取器包括力賦予部 和所述力賦予部從其延伸的卷繞部，并且所述卷繞部繞著橫向于所述向外彎曲表面的曲率 軸的軸線卷繞。
8. 如權利要求1所述的電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，所述承荷結構包括在多個點處 與所述電粘附面連接的支撐桿。
9. 如權利要求1所述的電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，所述電粘附面包括被構造成至 少部分地符合被粘附項目的外表面的順應性翼片。
10. 如權利要求1所述的電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，第一剪切抓取器包括在所述電 粘附面和所述承荷結構之間連接的可變形層。
11. 如權利要求1所述的電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，所述電粘附面和所述承荷結構 通過在施加剪切力的方向上延伸的連續(xù)的條帶連接在一起。
12. 如權利要求1所述的電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，所述電粘附面被構造成可拆卸 地連接到所述承荷結構。
13. 如權利要求1所述的電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，還包括： 傳感器，被構造成檢測接近第一剪切抓取器的項目，和 所述控制器還被構造成從所述傳感器接收數(shù)據(jù)并基于接收的數(shù)據(jù)控制所述電源，從而 響應于所述項目接近所述電粘附面的傳感器施加電壓。
14. 如權利要求1所述的電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器還被構造成接收指 示以從第一剪切抓取器釋放所述項目，和響應于接收的指示減小施加到所述一個或多個電 極上的電壓。
15. 如權利要求1所述的電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，所述電源包括一個或多個電 源，所述系統(tǒng)還包括： 項目抓取器，包括與一個或多個電極相關聯(lián)的多個柔性電粘附面；和 控制臂，被構造成操縱所述項目抓取器，和 其中所述控制器被構造成（i)使所述控制臂定位所述項目抓取器，使得所述多個柔性 電粘附面中的至少一些在包括目標對象區(qū)域的周圍懸吊，（ii)經(jīng)由所述一個或多個電源將 電壓施加到與所述多個柔性電粘附面相關聯(lián)的一個或多個電極，從而使所述多個柔性電粘 附面中的至少一些粘附到所述目標對象上。
16. 如權利要求1所述的電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，所述電源包括一個或多個電 源，所述系統(tǒng)還包括： 電粘附平臺，包括一個或多個電極；和 其中所述控制器被構造成（i)使粘附到第一剪切抓取器上的項目在所述電粘附平臺 上移動，（ii)經(jīng)由所述一個或多個電源將電壓施加到與所述電粘附平臺相關聯(lián)的一個或多 個電極上，從而將所述項目固定到所述電粘附平臺上。
17. -種電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括： 項目抓取器，包括與一個或多個電極相關聯(lián)的多個柔性電粘附面和與所述電粘附面連 接的承荷結構，所述承荷結構卷繞而具有向外彎曲的表面和向內(nèi)彎曲的表面，并且所述電 粘附面與所述向外彎曲的表面連接； 電源，被構造成電連接至與所述多個柔性電粘附面相關聯(lián)的一個或多個電極；和 控制臂，被構造成操縱所述項目抓取器，和 控制器，被構造成（i)使所述控制臂定位所述項目抓取器，使得所述多個柔性電粘附 面中的至少一些在包括目標對象區(qū)域的周圍懸吊，（ii)經(jīng)由所述電源將電壓施加到與所述 多個柔性電粘附面相關聯(lián)的一個或多個電極，從而使所述多個柔性電粘附面中的至少一些 粘附到目標對象上。
18. 如權利要求17所述的電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，所述多個柔性電粘附面中的 至少一個與半剛性背襯連接，所述背襯被構造成經(jīng)由與所述柔性電粘附面的多個機械連接 在至少一個柔性電粘附面上分配應力。
19. 如權利要求18所述的電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，所述機械連接包括在所述半 剛性背襯和所述至少一個柔性電粘附面中的各錨定點錨固的多個柔性繩子。
【文檔編號】B25J15/00GK203889500SQ201390000082
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年5月2日 優(yōu)先權日:2012年5月2日
【發(fā)明者】哈沙·普拉赫拉德, 羅納德·E·佩爾瑞納, 布萊恩·K·姆科伊 申請人:Sri國際公司