貼合磁性保持裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及用于固定裝置/加工工具/材料操作和機器人末端執(zhí)行器的工件抓持
目.ο
【背景技術】
[0002]用于加工工具、固定裝置和機器人末端執(zhí)行器的通用抓持器有利地采用保持裝置，所述保持裝置附接到各種任意形狀的工件，用于在制造和組裝過程期間運動和定位。通用抓持器可以采用一些形式的外部功率源，以實現(xiàn)抓持和釋放，包括基于真空的吸取式抓持器、擬人多位數(shù)字抓持器，用于抓持和操作工件。
[0003]被動式通用抓持器需要極小的抓持規(guī)劃。它們包括獨特的工件幾何形狀被動地相符合的部件，對其賦予抓持各種工件而不需要重新調整的能力。被動式通用抓持器通常更易于使用且需要對其環(huán)境極小的視覺預處理。然而，抓持許多不同工件的能力通常使得被動式通用抓持器在抓持具體的任何一個工件時表現(xiàn)不佳。
[0004]—個被動式通用卡持抓持器采用包含在柔韌膜中的粒狀材料，其通過施加卡持力而與工件的表面相符合。這種操作利用粒狀材料的溫度獨立的類似流體的特點，所述粒狀材料可在柔韌膜中施加真空時轉變?yōu)轭愃乒腆w的偽相。這類抓持器采用來自表面接觸的靜摩擦，通過貼合互鎖捕獲工件，且在工件表面的部分一些部分上實現(xiàn)氣密密封時形成真空吸取。卡持抓持器采用來自表面接觸的靜摩擦，通過互鎖捕獲工件，和進行真空抽吸，以通過不采用抓持規(guī)劃、視覺或傳感反饋的開路構造下抓持各種形狀、重量和易碎性的不同工件。

【發(fā)明內容】

[0005]—種用于保持工件的裝置包括保持器，所述保持器包括具有磁性元件的基部?？少N合卡持元件附接到基部且包括含有磁性顆粒的密閉不滲透柔韌膜?？煽刂频膲毫ρb置流體聯(lián)接到卡持元件。
[0006]本發(fā)明提供一種用于保持工件的裝置，包括:保持器，包括具有磁性元件的基部；可貼合卡持元件，附接到基部且包括密閉不滲透的柔韌膜，所述柔韌膜含有干燥磁性顆粒；和可控制的壓力裝置，流體聯(lián)接到卡持元件。
[0007]在所述的裝置中，密閉不滲透柔韌膜進一步含有粒狀填充材料。
[0008]在所述的裝置中，干燥磁性顆粒包括的材料對外部磁場具有大的正磁化率。
[0009]在所述的裝置中，對外部磁場具有大的正磁化率的材料包括鐵、鎳和鈷。
[0010]所述的裝置進一步包括采用磁性力來實現(xiàn)在工件上的抓持的裝置。
[0011]在所述的裝置中，采用磁性力來實現(xiàn)工件上抓持的裝置包括采用磁性力來實現(xiàn)在工件上的內部抓持的裝置。
[0012]在所述的裝置中，采用磁性力來實現(xiàn)工件上抓持的裝置包括采用磁性力來實現(xiàn)在工件上的外部抓持的裝置。
[0013]在所述的裝置中，附接到基部且包括密閉不滲透的柔韌膜的可貼合卡持元件進一步包括具有流體管道的基部，其中所述柔韌膜含有干燥磁性顆粒，流體管道流體聯(lián)接到壓力源，其中壓力源響應于第一控制信號在卡持元件中產生負壓力。
[0014]在所述的裝置中，磁性元件包括電磁元件，且進一步包括電連接到電磁元件的可控制的電壓源。
[0015]所述的裝置進一步包括電磁元件，所述電磁元件響應于第二控制信號產生磁性力，所述第二控制信號與響應于第一控制信號在卡持元件中產生負壓力的壓力源一致地通信到可控制的電壓源，以實現(xiàn)對工件的一部分的抓持。
[0016]在所述的裝置中，磁性元件包括永磁元件。
[0017]在所述的裝置中，裝置采用磁性力來實現(xiàn)在工件上的抓持。
[0018]在所述的裝置中，采用磁性力來實現(xiàn)工件上抓持的裝置包括采用磁性力來實現(xiàn)在工件上的內部抓持的裝置。
[0019]在所述的裝置中，采用磁性力來實現(xiàn)工件上抓持的裝置包括采用磁性力來實現(xiàn)在工件上的外部抓持的裝置。
[0020]所述的裝置進一步包括壓力源，響應于第一控制信號在卡持元件中產生負壓力，以實現(xiàn)在工件上的抓持。
[0021]本發(fā)明提供一種用于保持工件的裝置，包括:保持器，包括基部，所述基部包括可控制的電磁元件；可貼合卡持元件，附接到基部且包括含有磁性流體的密閉不滲透柔韌膜；可控制的壓力裝置，流體聯(lián)接到卡持元件；和可控制的電壓源，電連接到電磁元件。
[0022]在所述的裝置中，磁性流體包括含鐵流體。
[0023]在所述的裝置中，磁性流體包括磁流變流體。
[0024]本發(fā)明一種用于抓持工件的保持器，包括:多個可貼合保持裝置，每一個保持裝置包括具有可控制的電磁元件的基部、附接到基部且包括具有密閉不滲透柔韌膜的可貼合卡持元件、流體聯(lián)接到卡持元件的可控制的壓力裝置、和電連接到電磁元件的可控制的電壓源，所述柔韌膜含有磁性顆粒；可控制的壓力裝置，流體聯(lián)接到可貼合卡持元件，可控制的電壓源，電連接到電磁元件；和控制器，與可控制的壓力裝置和可控制的電壓源通信；其中電磁元件響應于從控制器到可控制的壓力裝置和可控制的電壓源的命令而抓持工件的一些部分；和其中可貼合保持裝置中的一個在適用于所述工件的保持器上具有運動自由度。
[0025]在下文結合附圖進行的對實施本發(fā)明的較佳模式做出的詳盡描述中能容易地理解上述的本發(fā)明的特征和優(yōu)點以及其他的特征和優(yōu)點。
【附圖說明】
[0026]參考附圖通過例子描述一個或多個實施例，其中:
[0027]圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的可貼合保持裝置的二維側視圖，所述可貼合保持裝置包括可貼合卡持元件，所述可貼合卡持元件含有鐵磁體材料和具有磁性元件的基部；
[0028]圖2示意性地根據(jù)本發(fā)明的可貼合保持裝置的第二實施例的二維側視圖，所述可貼合保持裝置包括可貼合卡持元件，所述可貼合卡持元件含有磁性流體和具有可控制的電磁元件的基部；
[0029]圖3示意性地根據(jù)本發(fā)明的工件保持器的三維部分半透明等軸視圖，所述工件保持器包括多個可貼合保持裝置，每一個可貼合保持裝置具有可控制的電磁元件，所述電磁元件配置為在相應抓持位置貼合接合工件，其中工件被固定在保持器的頂部；和
[0030]圖4示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的工件保持器的三維部分半透明等軸視圖，所述工件保持器包括多個可貼合保持裝置，每一個可貼合保持裝置具有可控制的電磁元件，電磁元件配置為在相應抓持位置處貼合接合工件界面，其中工件在保持器下方。
【具體實施方式】
[0031]現(xiàn)在參見附圖，其中僅顯示些示例性實施例的目的而不出于限制本發(fā)明的目的顯示了附圖，圖1示意性地示出了可貼合保持裝置10的二維側視圖，在一個實施例中，所述裝置包括可貼合卡持元件50，所述可貼合卡持元件含有粒狀填充材料54和鐵磁性顆粒55以及含有磁性元件58的基部56。在一個實施例中，磁性元件58是永磁體。替換地，磁性元件58是可控制的電磁元件58，其被電磁激活控制器40控制，如所示的。保持裝置10可以用在機器人手臂的末端執(zhí)行器上，以可控地抓持或以其他方式保持在工件上或有助于保持在工件上，以將工件局限在一位置或將工件承載到另一位置。
[0032]卡持元件50包括氣密柔韌膜52，其可密封地附接基部56且包含粒狀填充材料54和鐵磁性顆粒55。在一個實施例中，基部56附接到機器人手臂的末端執(zhí)行器?？梢杂糜谥圃炷?2的合適材料包括乳膠、乙烯、涂層織物和金屬箔等。膜材料是氣密的且優(yōu)選例如通過使用多層結構而抵抗撕裂。用于粒狀填充材料54的合適材料包括碎玉米、磨碎的咖啡和粉狀塑料等。優(yōu)選地，粒狀填充材料54是磁惰性的(magnetically inert)。鐵磁性顆粒55包括干燥材料，所述干燥材料對外部磁場具有大的正磁化率，且對磁場呈現(xiàn)強吸引。鐵、鎳、和鈷是鐵磁性材料的例子?；?6包括流體管道，所述流體管道經由閥62流體聯(lián)接到可控制的壓力源60。壓力源60響應于第一控制信號在卡持元件50中產生負壓力(真空)，以實現(xiàn)抓持，且響應于第二控制信號在卡持元件50中允許真空釋放或產生正壓力，以實現(xiàn)釋放?；?6還包括一個可控制的電磁元件58或一些可控制的電磁元件58的布置結構，其與鐵磁性顆粒55相互作用。
[0033]可控制的電磁元件58電連接到控制其激活的電磁激活控制器40。系統(tǒng)控制器70通過信號連接到激活控制器40和壓力源60，以實現(xiàn)與工件的附接和分離。在磁性元件58是永磁體元件時，與工件的分離可以包括使用工件或磁性元件58的扭轉動作。
[0034]卡持元件50在被促動抵靠工件時通過接觸和貼合工件的形狀而操作。真空被施加以使得被填充的膜52真空硬化，以剛性地抓持工件。同時地或隨后立即地，電磁激活控制器40激活可控制的電磁元件58，所述電磁元件58將工件磁性吸引并結合到靠近工件的填充膜52的一部分。在已經于工件上執(zhí)行工作或其已經被轉送到另一位置之后，可以施加一股或多股正壓力，以將類流體到類固體相轉變逆轉，即使對卡持逆操作。電磁激活控制器40使得可控制的電磁元件58停用，以強制釋放工件且將填充的膜52返回到可變形的待命狀態(tài)。
[0035]術語控制器、控制模塊、模塊、控制部、控制單元、處理器和相似的術語是指專用集成電路(一個或多個)(ASIC)、電子回路(一個或多個)、執(zhí)行一個或多個軟件或固件程序或過程的中央處理單元(一個或多個)(例如是微處理器(一個或多個))和相關的存儲器和存儲部(只讀、可編程只讀、隨機存取、硬件驅動等)、組合的邏輯回路(一個或多個)、輸入/輸出回路(一個或多個)和裝置、信號調節(jié)和緩沖器電路和提供所述功能的其他部件的組合。軟件、固件、程序、指令、控制程序、代碼、算法和相似的術語是指任何控制器可執(zhí)行的指令集，包括校準和查找表。每一個控制器執(zhí)行控制程序(一個或多個)，以提供期望功能，包括監(jiān)測來自傳感裝置和其他聯(lián)網控制器的輸入和執(zhí)行控制和診斷的程序，以控制促動器的操作。程序可以以規(guī)律的間隔執(zhí)行。替換地，程序可以響應于事件(例如外部命令)的發(fā)生而執(zhí)行?？刂?