ES2960751T3 - Sistemas y métodos para proporcionar presión de vacío dinámico en un efector final de brazo articulado - Google Patents

Abstract

Se divulga un sistema para proporcionar control dinámico de vacío a un efector final de un brazo articulado. El sistema incluye una primera fuente de vacío para proporcionar una primera presión de vacío con un primer caudal de aire máximo, y una segunda fuente de vacío para proporcionar una segunda presión de vacío con un segundo caudal de aire máximo, en donde la segunda presión de vacío es mayor que la primera. presión de vacío y en donde el segundo caudal de aire máximo es mayor que el primer caudal de aire máximo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistemas y métodos para proporcionar presión de vacío dinámico en un efector final de brazo articulado

ANTECEDENTES

La invención se refiere en general a sistemas robóticos, y se refiere en particular a sistemas robóticos que tienen un brazo articulado con un efector final que emplea presión de vacío para acoplar objetos en el entorno.

La mayoría de las pinzas de vacío emplean presiones de vacío muy por debajo del 50 % de la presión atmosférica y se denominan aquí como alto vacío. Una fuente convencional para una pinza de alto vacío es un eyector Venturi, que produce un alto vacío pero un flujo de aire máximo bajo. Debido al bajo flujo, es fundamental obtener un buen sellado entre una pinza de vacío y un objeto, y también es importante minimizar el volumen a evacuar.

Los proveedores de eyectores y componentes de sistemas relacionados incluyen Vaccon Company, Inc. de Medway, MA, Festo US Corporation de Hauppauge, NY, Schmalz, Inc. de Raleigh, NC y otros. En algunos casos donde no es posible un buen sellado, algunos sistemas utilizan dispositivos de alto flujo. Los dispositivos convencionales de alto flujo son los amplificadores y sopladores de aire, que producen los flujos deseados, pero no pueden producir el alto vacío de una fuente de alto vacío. Las fuentes de flujo alto incluyen los sopladores de canal lateral suministrados por Elmo Rietschle de Gardner, Denver, Inc. de Quincy, IL, Fuji Electric Corporation of America de Edison, NJ y Schmalz, Inc. de Raleigh, NC. También es posible utilizar amplificadores de aire suministrados por EDCO USA de Fenton, MO y EXAIR Corporation de Cincinnati, OH. También se sabe que los eyectores multietapas se utilizan para evacuar un gran volumen más rápidamente, en donde cada etapa proporciona niveles más altos de flujo pero niveles más bajos de vacío.

Sin embargo, a pesar de la variedad de sistemas de vacío, sigue existiendo la necesidad de un efector final en un sistema robótico que sea capaz de adaptarse a una amplia variedad de aplicaciones, lo que implica la participación de una variedad de tipos de artículos. Además, existe la necesidad de un efector final que sea capaz de proporcionar un vacío de alto flujo usando una pinza que sea capaz de manejar una amplia variedad de objetos.

El documento US 5.683.227 A divulga un conjunto eyector multietapa que puede ensamblarse de una manera extremadamente sencilla, a bajo costo y evitando al mismo tiempo un trabajo de ensamblaje de alta precisión para un número plural de boquillas y difusores.

El documento EP 1348873 A divulga un generador de vacío que es capaz de sujetar y liberar de forma rápida y segura una pieza de trabajo y capaz de reducir la cantidad de aire comprimido que consume.

El documento US 2013/2779999 A divulga un sistema de pinza que utiliza dos sistemas de succión diferentes, incluido un sistema de succión para recoger un artículo, mientras usa el segundo sistema de succión para sostener el artículo. Se puede usar un sistema de succión basado en un dispositivo Venturi como primer sistema de succión para recoger el artículo y se puede usar un sistema basado en vacío como segundo sistema de succión.

El documento JP6155399 divulga un único generador de vacío con amplias características de vacío, desde bajo hasta alto vacío, sin requerir un aumento en el consumo del fluido presurizado.

SUMARIO

De acuerdo con un primer aspecto, se proporciona un sistema para proporcionar control de vacío dinámico a un efector final de un brazo articulado de acuerdo con la reivindicación independiente 1 adjunta. De acuerdo con un segundo aspecto, se proporciona un método para proporcionar una fuente de vacío dinámico para un efector final de acuerdo con la reivindicación independiente 6 adjunta. Se proporcionan características opcionales adicionales en las reivindicaciones dependientes adjuntas

En el presente documento se describe un sistema para proporcionar control de vacío dinámico a un efector final de un brazo articulado. El sistema incluye una primera fuente de vacío para proporcionar una primera presión de vacío con un primer caudal de aire máximo y una segunda fuente de vacío para proporcionar una segunda presión de vacío con un segundo caudal de aire máximo. La segunda presión de vacío es mayor que la primera presión de vacío y el segundo caudal de aire máximo es mayor que el primer caudal de aire máximo.

También se describe en el presente documento un método para proporcionar una fuente de vacío dinámico para un efector final. El método incluye los pasos de proporcionar en el efector final un primer vacío que tiene una primera presión de vacío y un primer flujo de vacío, y cambiar la fuente de vacío dinámico para proporcionar en el efector final un segundo vacío que tiene una segunda presión de vacío y un segundo flujo de vacío. La segunda presión de vacío es mayor que la primera presión de vacío y el segundo flujo de vacío es mayor que el primer flujo de vacío.

En el presente documento se describe también un sistema para proporcionar control de vacío a un efector final de un brazo articulado. El sistema incluye una fuente de vacío para proporcionar una presión de vacío a un caudal al efector final, y el efector final incluye una cubierta que incluye una abertura cuyo radio varía significativamente desde un centro de la cubierta.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La siguiente descripción puede entenderse mejor con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la Figura 1 muestra una vista esquemática de bloques ilustrativa de un sistema de acuerdo con una realización de la presente invención;

la Figura 2 muestra una vista esquemática ilustrativa de un ejemplo de un sistema en la Figura 1;

la Figura 3 muestra una vista esquemática ilustrativa de un sistema según una realización de la presente invención;

la Figura 4 muestra una vista esquemática ilustrativa de un sistema según una realización de la presente invención que emplea una fuente de alto vacío;

la Figura 5 muestra una vista esquemática ilustrativa de un sistema según otra realización de la presente invención que emplea una fuente de alto flujo;

la Figura 6 muestra una vista esquemática ilustrativa de un sistema de detección junto con un efector final de una realización de la presente invención;

las Figuras 7A y 7B muestran un diagrama de flujo ilustrativo que muestra un proceso de acuerdo con una realización de la presente invención;

las Figuras 8A y 8B muestran vistas esquemáticas ilustrativas de una cubierta del efector final para su uso en un sistema de una realización de la presente invención;

la Figura 9 muestra una vista esquemática ilustrativa de un efector final de una realización de la invención que se acopla a un objeto;

las Figuras 10A y 10D muestran vistas esquemáticas ilustrativas de otras cubiertas para su uso con efectores finales de sistemas de realizaciones adicionales de la presente invención;

las Figuras 11A y 11B muestran vistas esquemáticas ilustrativas de un efector final en un sistema de una realización de la presente invención que se acopla a un objeto relativamente liviano;

las Figuras 12A y 12B muestran vistas esquemáticas ilustrativas de un efector final en un sistema de una realización de la presente invención que se acopla a un objeto relativamente pesado; y

las Figuras 13A y 13B muestran vistas esquemáticas ilustrativas de un efector final en un sistema de una realización de la presente invención que se acopla a un objeto que presenta una carga desequilibrada; Los dibujos se muestran únicamente con fines ilustrativos.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

De acuerdo con una realización, la invención proporciona una pinza híbrida de alto flujo/alto vacío que puede agarrar un conjunto más amplio de objetos que las pinzas basadas únicamente en alto flujo o alto vacío. Los diseños anteriores suelen estar pensados para un objeto concreto. Cuando es posible lograr un buen sellado entre la ventosa y el objeto, normalmente se emplea un dispositivo de alto vacío, como un eyector Venturi. Cuando no es posible lograr un buen sellado debido a irregularidades o porosidad de la superficie del objeto, normalmente se emplea un dispositivo de alto flujo, como un soplador regenerativo. La pinza híbrida de una realización de la invención utiliza alto vacío o alto flujo, seleccionados en tiempo real para proporcionar el agarre más eficaz para el objeto, la postura del objeto y el contexto circundante.

Por lo tanto, en diversas realizaciones, la invención proporciona un sistema de pinza que combina múltiples fuentes de vacío y selecciona la fuente en tiempo real. La invención proporciona, en una realización, un sistema de pinza que cambia de una fuente de alto flujo a una fuente de alto vacío cuando la presión cae por debajo del nivel sostenible por la fuente de alto flujo, y un sistema de pinza que comprende una fuente de alto flujo con un eyector multietapa, de modo que la válvula de retención integrada en el eyector multietapa proporciona un mecanismo de selección de acuerdo con otras realizaciones.

Un enfoque general para el diseño de una pinza de vacío es caracterizar el objeto en cuestión y seleccionar la pinza de catálogo, la fuente de vacío y otros componentes que mejor se adapten al objeto. Muchos proveedores e integradores de dispositivos ofrecen servicios de ingeniería de aplicaciones para ayudar en la selección de los componentes adecuados. Sin embargo, estas opciones se ejercen en el momento del diseño del sistema y dan como resultado un sistema comprometido a captar un objeto específico o, en algunos casos, unos pocos objetos.

Existen numerosas aplicaciones para un sistema de agarre que podría manejar una amplia variedad de objetos, que varían en tamaño, peso y propiedades superficiales. La invención proporciona un enfoque para abordar esta necesidad introduciendo un mecanismo para seleccionar entre una fuente de alto flujo y una fuente de alto vacío, dependiendo de la situación presente.

La Figura 1 muestra, por ejemplo, un sistema 10 de acuerdo con una realización de la presente invención en el que se proporciona una fuente de alto vacío 12, así como una fuente de alto flujo 14 y una fuente de liberación 16, cada una de las que está acoplada a una unidad de selección 18, que está acoplada a un efector final 20. La unidad de selección 18 selecciona entre la fuente de alto vacío 12, la fuente de alto flujo 14 y la fuente de liberación 16 para proporcionar cualquiera de alto vacío, vacío con alto flujo o un flujo de liberación al efector final. Por lo tanto, la Figura 1 muestra una forma general de la invención, que comprende mecanismos para producir alto vacío y alto flujo, una fuente de liberación que proporciona presión atmosférica a través de una rejilla de ventilación o alta presión (soplado) a través de un compresor o depósito, y un mecanismo para seleccionar la fuente más adecuada para la situación actual.

La Figura 2 muestra un sistema de ejemplo que incluye un compresor 30 que está acoplado a un eyector 32 para proporcionar una fuente de alto vacío que está acoplada a una válvula solenoide 34. Un soplador 36 está también acoplado a la válvula de solenoide 34 a través de una válvula antirretorno 38, y el soplador 36 proporciona una fuente de vacío con un alto caudal máximo. También se proporciona una rejilla de ventilación o fuente de soplado a la válvula solenoide 34, cuya salida se proporciona a un efector final 40. Por lo tanto, el sistema proporciona el eyector 32 como la fuente de alto vacío, el soplador regenerativo 36 como la fuente de alto flujo, la válvula antirretorno 38 como el mecanismo de selección pasiva y la válvula solenoide 34 que conecta el efector a la fuente de liberación, ya sea ventilación o soplado.

La presión de vacío proporcionada por el eyector 32 puede ser, por ejemplo, al menos aproximadamente 90.000 Pascales por debajo de la atmosférica y la presión de vacío proporcionada por el soplador 36 puede ser solo no más de aproximadamente 25.000 Pascales por debajo de la atmosférica, y no más de aproximadamente 50.000 pascales por debajo de la atmosférica en otras realizaciones. La presión de vacío proporcionada por el soplador 36 es, por lo tanto, mayor que la presión de vacío proporcionada por el eyector 32. El caudal de aire máximo del eyector puede ser, por ejemplo, no más de 5 pies cúbicos (0,14 metros cúbicos) por minuto (por ejemplo, 1 - 2 pies cúbicos (0,03 - 0,06 metros cúbicos) por minuto), y el caudal de aire máximo del soplador puede ser, por ejemplo, al menos aproximadamente 100 pies cúbicos (2,83 metros cúbicos) por minuto (por ejemplo, 130 - 140 pies cúbicos (3,68 - 3,96 metros cúbicos) por minuto). La Figura 3 muestra una realización de la invención que incluye un eyector multietapa 50, un compresor 52 y un soplador 54. El eyector multietapa 50 proporciona una presión de vacío dinámico a una válvula de solenoide 56 que puede alternar entre proporcionar un efector final 58 con la presión de vacío dinámico y una fuente de presión de aire positiva de ventilación o soplado. El sistema utiliza como mecanismo de selección la válvula antirretorno de un eyector multietapa. En particular, el eyector multietapa incluye una serie de aberturas de tamaño creciente (por ejemplo, de izquierda a derecha como se ilustra en la Figura 3). Al principio, la abertura más grande es dominante, evacuando el aire rápidamente hasta que la presión del aire cae, después la abertura del siguiente tamaño se vuelve dominante hasta que la presión del aire cae aún más y, finalmente, la abertura del tamaño más pequeño se vuelve dominante. El sistema de la Figura 3 incluye, sin embargo, válvulas de retención en las trayectorias de abertura más grande, así como el soplador 54 para evitar que el recorrido del flujo de aire venza el alto vacío y la abertura más pequeña, en caso de un buen sellado.

Por ejemplo, con referencia a la Figura 4, si se forma un buen sellado entre un efector final 60 en un brazo articulado 64 (que puede ser, por ejemplo, un fuelle de forma tubular o cónica) y un objeto 62, entonces la presión de vacío proporcionada por la abertura más pequeña en el eyector multietapa 50 sigue siendo dominante porque las válvulas de retención en el eyector multietapa 50 impiden el flujo de aire hacia atrás a través del soplador 54. Esto proporcionará que el agarre del objeto 62 se mantendrá por el vacío de menor presión con un caudal de aire máximo más bajo.

Con referencia a la Figura 5, si no se forma un buen sello entre un efector final 70 y un objeto con forma irregular 72 en un brazo articulado 74, entonces el soplador 54 dominará manteniendo un alto flujo, manteniendo por lo tanto un agarre del objeto 72 con un caudal de aire máximo más alto.

Con referencia a la Figura 6, de acuerdo con una realización adicional, el sistema puede incluir un brazo articulado 80 al que se une un efector final 82, de nuevo, que puede ser un fuelle de forma tubular o cónica. El efector final 82 incluye también un sensor que incluye una banda de unión 86 en el fuelle, así como un soporte 88 unido al sensor de campo magnético 84 y un imán 92 se monta en el brazo articulado 80. El fuelle se mueve en cualquiera de las tres direcciones, por ejemplo, hacia y desde el brazo articulado como se muestra esquemáticamente en A, en direcciones transversales a la dirección A como se muestra en B, y direcciones parcialmente transversales a la dirección A como se muestra en C. El sensor de campo magnético 84 puede comunicarse (por ejemplo, de forma inalámbrica) con un controlador 90, que también puede comunicarse con un monitor de flujo 94 para determinar si un agarre de alto flujo de un objeto es suficiente para un agarre y transporte continuos, como se explica más adelante. En ciertas realizaciones, por ejemplo, el sistema puede devolver el objeto si el flujo de aire es insuficiente para transportar la carga, o puede aumentar el flujo de aire para mantener la carga de manera segura.

Las Figuras 7A y 7B muestran los pasos del proceso de un sistema de acuerdo con una realización de la presente invención, en donde el proceso comienza (paso 1000) aplicando una fuente de alto flujo/bajo vacío a un efector final (paso 1002). Luego se aplica el efector final a un objeto que se va a mover (paso 1004). Generalmente, el sistema comienza y continúa elevando el objeto hasta el final de la rutina de elevación (paso 1006), comienza y continúa moviendo el objeto hasta el final de la rutina de movimiento (paso 1008), luego aplica una fuerza de presión de aire positiva para sacar al objeto desde el efector final (paso 1010) y luego termina (paso 1012). Si el flujo de aire en el efector final en cualquier punto cae demasiado, entonces el sistema puede cambiar automáticamente a una fuente de alto vacío/bajo flujo como se analizó anteriormente. En ciertas realizaciones, se pueden emplear sensores para confirmar que dicho cambio es necesario y/o se ha realizado. En realizaciones adicionales, la(s) salida(s) de sensor(es) puede(n) accionar un interruptor mecánico para cambiar las fuentes de vacío.

Por ejemplo, la Figura 7B muestra también que una vez que el efector final se aplica a un objeto (paso 1004), se llama a una subrutina (de A a B) que primero lee uno o más sensores (paso 1014). Si cualquiera de la(s) salida(s) de sensor(es) está(n) fuera de un umbral (paso 1016), entonces el sistema puede confirmar que el sistema ha cambiado a una fuente de alto vacío/bajo flujo (paso 1018). Como se ha señalado anteriormente, en ciertas realizaciones, la(s) salida(s) de sensor(es) puede(n) accionar un interruptor mecánico que cambia el vacío en el efector final para que sea una fuente de alto vacío/bajo flujo (paso 1018). El sistema regresa después al paso desde el que fue llamado. Durante la ejecución del comienzo y la continuación de la elevación hasta el final (paso 1006), el sistema llama continuamente a la subrutina (A a B) hasta que el objeto se eleva por completo. Luego, el sistema pasa al paso de comenzar y continuar moviendo el objeto hasta el final (paso 1008), y durante la ejecución de esta acción, el sistema llama continuamente a la subrutina (A a B) hasta que el objeto se mueve por completo.

Por lo tanto, el sistema puede cambiar automáticamente entre fuentes de alto flujo/bajo vacío y de bajo flujo/alto vacío. En ciertas realizaciones, el sistema puede emplear sensores para monitorear y confirmar que dicho cambio es necesario y se realiza. Como se ha señalado, el sistema puede efectuar también la conmutación en respuesta a una o más salidas de sensor.

Durante el uso de bajo vacío/alto flujo, se puede usar un efector final especializado que proporciona un mejor agarre de objetos largos y estrechos. Ciertas pinzas que están diseñadas para un uso de alto flujo para adquirir y sujetar un objeto requieren por lo general grandes aberturas para obtener un caudal de aire que sea lo suficientemente alto como para ser útil para la adquisición de objetos. Una desventaja de algunas de estas pinzas en ciertas aplicaciones es que el objeto que se va a adquirir puede ser pequeño, no tan pequeño como para que cada una de sus dimensiones sea más pequeña que la abertura de alto flujo, pero lo suficientemente pequeño como para que algunas de las dimensiones de un objeto sean más pequeñas que la abertura. Por ejemplo, los objetos largos y estrechos, tales como bolígrafos, lápices, etc., no ocluyen lo suficiente la abertura de alto flujo para generar suficientes fuerzas negativas para sujetar el objeto de forma segura.

Se describe una cubierta especializada para su uso con una pinza de vacío de alto flujo. En particular, y como se muestra en las Figuras 8A (lado orientado hacia el brazo articulado) y 8B (lado orientado hacia el objeto), dicha cubierta 100 puede incluir un lado posterior proximal 102 que no permite que el aire fluya a través del material, y un lado frontal distal 104 para acoplar objetos que están formados de un material de espuma. Las aberturas de hendidura 106 en forma de estrella o asterisco se proporcionan a través del material en este ejemplo. Durante el uso, los objetos alargados pueden recibirse a lo largo de aberturas de hendidura opuestas y sujetarse por el material de espuma.

La Figura 9 muestra, por ejemplo, un objeto alargado 96 sostenido contra el material de espuma 104 de una cubierta 100 que está acoplada al efector final 82. Mientras que el objeto alargado 96 cubre parte de la abertura proporcionada por las hendiduras 106, otras porciones 108 de la abertura proporcionada por las hendiduras 106 permanecen abiertas. El patrón cortado en el material permite suficiente área para obtener un flujo relativamente alto, al tiempo que proporciona un número de posiciones (u orientaciones) para que un objeto largo y fino bloquee (y, por tanto, sea retenido por) un porcentaje suficientemente alto del flujo de aire.

La espuma adaptable sobre la superficie 104 entra en contacto con el objeto que se va a adquirir, dando a la pinza algo de adaptabilidad mientras actúa también para sellar la abertura alrededor del objeto cuando la espuma se comprime y se aplica el vacío de alto flujo. Por lo tanto, la cubierta de abertura permite que una pinza de alto flujo recoja de forma efectiva objetos largos y estrechos con una cubierta fácil de colocar que se puede sujetar en un cambiador de herramientas y añadir a o quitar de la pinza de forma autónoma durante la operación en tiempo real.

De acuerdo con varias realizaciones, la cubierta 100 puede aplicarse al efector final por un trabajador humano en un ajuste de fricción en el extremo del efector final, o en ciertas realizaciones, la cubierta puede proporcionarse en un banco de accesorios del efector final disponibles con los que el brazo articulado se puede programar para acoplarse según, sea necesario, y desacoplarse cuando haya terminado, por ejemplo, utilizando presión de aire positiva forzada y/o un dispositivo de agarre que asegure el accesorio del efector final para liberarlo del brazo articulado.

Por lo tanto, se describe un sistema para proporcionar control de vacío a un efector final de un brazo articulado, donde el sistema incluye una fuente de vacío para proporcionar una presión de vacío a un caudal alto al efector final, y el efector final incluye una cubierta que incluye una abertura cuyo radio varía significativamente desde un centro de la cubierta. La abertura puede incluir aberturas para los dedos que se extienden radialmente desde el centro de la abertura. La abertura puede tener generalmente forma de estrella o de asterisco. La cubierta puede incluir espuma adaptable en un lado distal de la cubierta que se acopla con un objeto que se va a agarrar, y un material resistente al flujo de aire en un lado proximal de la cubierta. La presión de vacío puede ser de no más de aproximadamente 50.000 Pascales por debajo de la atmosférica, y el caudal de aire puede ser de al menos aproximadamente 100 pies cúbicos (2,83 metros cúbicos) por minuto.

Las cubiertas con otros tipos de aberturas se muestran en las Figuras 10A - 10D. La Figura 10A muestra, por ejemplo, una cubierta 120 que incluye aberturas de hendidura 122. La Figura 10B muestra una cubierta 130 que incluye aberturas cuadradas de diferentes tamaños 132, 134. La cubierta 140 que se muestra en la Figura 10C incluye pequeñas aberturas circulares 142, y la cubierta 150 que se muestra en la Figura 10D incluye aberturas de formas diferentes 152 y 154. En cada una de las cubiertas 100, 120, 130, 140 y 150, una superficie de espuma adaptable puede orientarse hacia el objeto que se va a adquirir, y se proporciona más área de la cubierta para abrirse más cerca del centro de la cubierta con respecto a la periferia exterior de cada cubierta. Por ejemplo, en la cubierta 100, el centro de la forma de asterisco es el más abierto. En la cubierta 120, las hendiduras más grandes se proporcionan en el centro. En la cubierta 130, las aberturas cuadradas más grandes se proporcionan en el centro. En la cubierta 140, la mayor concentración de las aberturas circulares se proporciona en el centro, y en la tapa 150, la forma más grande 154 se proporciona en el centro.

Los sistemas de acuerdo con ciertas realizaciones de la invención pueden controlar el flujo dentro del efector final así como el peso y el equilibrio de un objeto que se está agarrando. Las Figuras 11A y 11B muestran un objeto 160 que se eleva desde una superficie 162 por el efector final 82 que incluye el dispositivo de detección de carga de la Figura 6. Inicialmente se aplica la fuente de alto flujo/bajo vacío. Al acoplarse al objeto 160, el sistema toma nota de la posición del dispositivo de detección y del nivel de flujo (F1) dentro del efector final, así como de la presión de vacío (P i ) y la carga (Wi) como se muestra en la Figura 11A. Una vez que se eleva el objeto 160 (Figura 11B), el sistema observa el cambio en la cantidad de flujo (AF1). En este ejemplo, la carga proporcionada por el objeto 160 es relativamente ligera (A W1), y una pequeña variación (AF1) en el flujo (considerando la carga y el tamaño de la abertura) puede aceptarse, permitiendo que la fuente permanezca en alto flujo/bajo vacío. Las Figuras 12A y 12B muestran, sin embargo, el efector final elevando un objeto pesado con una superficie más plana.

Las Figuras 12A y 12B muestran un objeto 170 que se eleva desde una superficie 172 por el efector final 82 que incluye el dispositivo de detección de carga de la Figura 6. Inicialmente se aplica la fuente de alto flujo/bajo vacío. Al acoplarse al objeto 170, el sistema toma nota de la posición del dispositivo de detección y del nivel de flujo (F2) dentro del efector final, así como de la presión de vacío (P2) y la carga ( W2) como se muestra en la Figura 12A. Una vez que se eleva el objeto 170 (Figura 12B), el sistema observa el cambio en la cantidad de flujo (AF2). Como se ha señalado anteriormente, en este ejemplo, el objeto 170 es pesado (A W2), presentando una carga mayor. El sistema evaluará la carga en combinación con el caudal (F2) y la presión (<p>2) así como el cambio en el flujo (AF2) y el cambio en la presión (AP2) para evaluar el agarre del objeto. El sistema puede cambiar automáticamente a la fuente de vacío de alto vacío y bajo flujo como se ha analizado anteriormente.

El sistema puede detectar también si una carga no está suficientemente equilibrada. Las Figuras 13A y 13B muestran un objeto 180 que se eleva desde una superficie 182 por el efector final 82 que incluye el dispositivo de detección de carga de la Figura 6. Inicialmente se aplica la fuente de alto flujo/bajo vacío. Al acoplarse al objeto 180, el sistema toma nota de la posición del dispositivo de detección y del nivel de flujo (Fs) dentro del efector final, así como de la presión de vacío (P3) y la carga (W3) como se muestra en la Figura 13A. Una vez que se eleva el objeto 180 (Figura 13B), el sistema observa el cambio en la cantidad de flujo (AF3). En este ejemplo, el objeto 180 presenta una carga no equilibrada (AW3). El sistema evaluará la carga en combinación con el caudal (F3) y la presión (<p>3) así como el cambio en el flujo (AF3) y el cambio en la presión (AP3) para evaluar el agarre del objeto. El sistema puede cambiar automáticamente a la fuente de vacío de alto vacío y bajo flujo como se ha analizado anteriormente. En cada uno de los ejemplos de las Figuras 11A - 13B, se puede emplear cualquiera de sensores de presión de vacío, sensores de flujo, detecciones de peso y equilibrio para monitorear el estado del efector final y la carga, y el cambio puede ocurrir automáticamente, o mediante análisis de los valores anteriores.

De acuerdo con ciertas realizaciones, el sistema puede cambiar entre una fuente de alto vacío y bajo flujo y una fuente de bajo vacío y alto flujo dependiendo de la entrada del sensor 84. Por ejemplo, si se acopla un objeto de manera que el fuelle se mueve sustancialmente en cualquiera de las direcciones B o C, entonces el sistema puede optar por mantener la fuente de alto vacío y bajo flujo, o puede optar por devolver el objeto sin moverlo.

Como se ha analizado anteriormente, durante el uso de bajo vacío/alto flujo, se puede usar un efector final especializado que proporciona un mejor agarre de objetos largos y estrechos. Ciertas pinzas que están diseñadas para un uso de alto flujo para adquirir y sujetar un objeto requieren por lo general grandes aberturas para obtener un caudal de aire que sea lo suficientemente alto como para ser útil para la adquisición de objetos. Una desventaja de algunas de estas pinzas en ciertas aplicaciones es que el objeto que se va a adquirir puede ser pequeño, no tan pequeño como para que cada una de sus dimensiones sea más pequeña que la abertura de alto flujo, pero lo suficientemente pequeño como para que algunas de las dimensiones de un objeto sean más pequeñas que la abertura. Por ejemplo, los objetos largos y estrechos, tales como bolígrafos, lápices, etc., no ocluyen lo suficiente la abertura de alto flujo para generar suficientes fuerzas negativas para sujetar el objeto de forma segura.

Las personas expertas en la materia apreciarán que se pueden realizar numerosas modificaciones y variaciones en las realizaciones divulgadas con anterioridad sin desviarse del alcance de la presente invención.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema para proporcionar control de vacío dinámico a un efector final de un brazo articulado, comprendiendo dicho sistema:

un compresor (52);

un soplador (54); y

un eyector multietapa (50) acoplado a un efector final (58) de un brazo articulado,

en donde el eyector multietapa (50) define una pluralidad de aberturas de diferentes tamaños, y

el eyector multietapa (50) está además acoplado al compresor (52) y al soplador (54) de manera que el compresor es capaz de generar un primer vacío que tiene una primera presión de vacío y un primer caudal de aire máximo a través de la pluralidad de aberturas de diferentes tamaños, y el soplador es capaz de generar un segundo vacío que tiene una segunda presión de vacío con un segundo caudal de aire máximo a través de la pluralidad de aberturas de diferentes tamaños del eyector multietapa, en donde la segunda presión de vacío es mayor que la primera presión de vacío y en donde el segundo caudal de aire máximo es mayor que el primer caudal de aire máximo,

en donde el eyector multietapa (50) proporciona automáticamente al efector final (58) un vacío dinámico tal que uno del primer vacío y el segundo vacío domina a través de la pluralidad de aberturas de diferentes tamaños en respuesta a un cambio en la presión de aire en el efector final.

2. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicha primera presión de vacío es de al menos 90.000 pascales por debajo de la atmosférica, y dicha segunda presión de vacío no es más de 50.000 pascales por debajo de la atmosférica.

3. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicho primer caudal de aire máximo es de como máximo 5 pies cúbicos (0,14 metros cúbicos) por minuto, y dicho segundo caudal de aire máximo es de al menos 100 pies cúbicos (2,83 metros cúbicos) por minuto.

4. El sistema según la reivindicación 1, en el que el sistema incluye una válvula antirretorno acoplada a al menos dos de la pluralidad de aberturas de diferentes tamaños en el eyector multietapa.

5. El sistema según la reivindicación 1, que comprende además una fuente de liberación para proporcionar presión positiva en el efector final para expulsar un objeto del efector final.

6. Un método para proporcionar una fuente de vacío dinámico para un efector final, comprendiendo dicho método: acoplar un objeto usando un efector final acoplado a un eyector multietapa (50) que proporciona un vacío dinámico, en donde el eyector multietapa (50) define una pluralidad de aberturas de diferentes tamaños, y

el eyector multietapa está además acoplado a un compresor (52) y a un soplador (54) de manera que el compresor es capaz de generar un primer vacío que tiene una primera presión de vacío y un primer caudal de aire máximo a través de la pluralidad de aberturas de diferentes tamaños, y el soplador es capaz de generar un segundo vacío que tiene una segunda presión de vacío y un segundo caudal de aire máximo a través de la pluralidad de aberturas de diferentes tamaños del eyector multietapa,

siendo dicha segunda presión de vacío mayor que la primera presión de vacío, siendo dicho segundo caudal de aire máximo mayor que el primer caudal de aire máximo, y

en donde el eyector multietapa (50) proporciona automáticamente al efector final (58) el vacío dinámico tal que uno del primer vacío y el segundo vacío domina a través de la pluralidad de aberturas de diferentes tamaños en respuesta a un cambio en la presión de aire en el efector final.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 6, en donde dicha primera presión de vacío es de al menos 90.000 pascales por debajo de la atmosférica, y dicha segunda presión de vacío no es más de 50.000 pascales por debajo de la atmosférica.

8. El método de acuerdo con la reivindicación 6, en donde dicho primer caudal de aire máximo es de como máximo 5 pies cúbicos (0,14 metros cúbicos) por minuto, y dicho segundo caudal de aire máximo es de al menos 100 pies cúbicos (2,83 metros cúbicos) por minuto.

9. El método de acuerdo con la reivindicación 6, que acopla selectivamente el efector final a una fuente de liberación para proporcionar una presión de aire positiva al efector final para sacar el objeto del efector final.

10. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el primer vacío generado por el compresor domina a través de la abertura más pequeña de entre la pluralidad de aberturas de diferentes tamaños del eyector multietapa.

11. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el segundo vacío generado por el soplador domina a través de la abertura más grande de entre la pluralidad de aberturas de diferentes tamaños del eyector multietapa.

12. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la presión de aire en el efector final depende de un sellado realizado entre el efector final y un objeto que está siendo agarrado por el efector final.

13. El método de acuerdo con la reivindicación 6, en donde el primer vacío generado por el compresor domina a través de la abertura más pequeña de entre la pluralidad de aberturas de diferentes tamaños del eyector multietapa.

14. El método de acuerdo con la reivindicación 6, en donde el segundo vacío generado por el soplador domina a través de la abertura más grande de entre la pluralidad de aberturas de diferentes tamaños del eyector multietapa.

15. El método de acuerdo con la reivindicación 6, en donde la presión de aire en el efector final depende de un sellado realizado entre el efector final y un objeto que está siendo agarrado por el efector final.