被動式的通用夾持器，包括被包裹在彈性膜皮中的大量顆粒材料。通過使用正壓力和負壓力的組合，該夾持器可以快速夾持和釋放通常對于傳統的通用夾持器來說具有挑戰性的各種類型的物體，如平的物體、軟的物體、或者具有復雜幾何形狀的物體。該夾持器被動地貼合目標物體的形狀，然后被真空硬化，從而牢固地夾持住物體；隨后使用正壓力來逆轉這一轉換過程——釋放物體，返回到可變形的狀態。所述設備和方法能夠實現從夾持器快速彈出物體，并且能夠實現在釋放與夾持之間基本上瞬時的復位時間。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】相關申請數據本申請要求2011年I月27日提交的、序列號為61/436，688的美國臨時專利申請以及2010年4月15日提交的、序列號為61/324，567的美國臨時專利申請的優先權，這兩個專利申請的主題通過整體引用被并入到本文中。政府資助本專利技術是在由DARPA授予的、項目編號為W911NF-08-1-0140的政府支持下完成的。美國政府對本專利技術擁有一定的權益。背景I.專利
本專利技術的實施例屬于機器人領域。更具體地說，本專利技術的實施例涉及被動型通用機器人夾持與釋放設備和系統、相關的方法及其應用。2.相關技術通用機器人夾持器是機器人末端作用裝置，其可以夾持各種各樣的、任意形狀的物體。所建議的通用夾持器的范圍包括從基于真空的吸力夾持器到具有多個手指的機械手。這些夾持器可分成兩類主動式的通用夾持器和被動式的通用夾持器。主動式的通用夾持器典型地具有受人類的手所啟發的、擬人化的、具有多個手指的設計。已開發出了許多這樣的夾持器，多個手指的夾持方式仍然是很活躍的研究區域。已經提出的主動式通用夾持器能夠進行抓取和操控，但也帶來很大的物理和計算上的復雜性，這在抓取算法研究中是很明顯的。主動式通用夾持器的復雜性、以及它們相應的高成本，限制了它們在商業化機器人工業領域的適用性。另一方面，被動式的通用夾持器只要求最小的抓取規劃。它們是欠驅動的，并且包括被動地貼合獨特的物體幾何形狀的部件，這些部件給予它們無需重新調節就能夾持各種不同的物體的能力(例如，參閱P. B. Scott, “The，Omnigripper’ :a form of robotuniversal gripper，，，Robotica vol. 3, pp. 153-158，Sept. 1985 ；R. Telia, J. Birk, andR. Kelley, “A contour-adapting vacuum gripper”，Robot Grippers, D. T. Pham andff. B. Heginbotham, Eds. New York, NY Springer-Verlag, 1986, pp. 86-100 ；S. Hirose,“Connected differential mechanism and its applications，，，Robot Grippers, D.T. Pham and ff. B. Heginbotham, Eds. New York, NY:Springer-Verlag, 1986, pp. 141-153；A. M. Dollar and R. D. Howe,uK robust compliant grasper via shape depositionmanufacturing，，，IEEE/ASME Trans. Mechatron. vol. 11，pp. 154-161，Apr. 2006)。例如，Scott的論文報告了一種夾持器設計，其中許多獨立的伸縮管腳可以分別被動式地滑入或滑出，以貼合目標物體的形狀，然后從邊緣擠壓從而夾持住物體。被動式的通用夾持器通常在使用上更為簡單，只需要對它們的環境進行最小的視覺預處理，但它們也限制了成功獲得廣泛適用性的可能。它們的許多被動式部件往往很容易損壞，并且難以更換。被動式的通用夾持器可能也是非常昂貴的，并且它們夾持許多不同物體的能力往往使得它們在夾持某一特定物體時顯得很笨拙。實現較低門檻的通用夾持的一種途徑是在傳統的爪式夾持器的夾持面上添加可變形的材料，以提高表面的貼合程度。這種技術是很直接的，并且可能對于某些應用來說已經足夠了。Simpson (D. C. Simpson，“Gripping surfaces for artificial hands，，，Hand, Vol 3，pp. 12-14, Feb. 1971)可能是第一個提出為此目的而在夾持表面上附加成袋的顆粒材料，隨后，Schmidt (I. Schmidt，“Flexible moulding jaws for grippers”，Ind. Robot, vol. 5，pp. 24-26，Mar. 1978)和 Perovskii(A. P. Perovskii,“Universalgrippers for industrial robots”，Rus. Eng. J.，vol60，pp. 9-11，Aug. 1980)提出了允許真空固化類似的填充有顆粒的口袋來產生定制的夾持器爪形狀的設計。Reinmueller和Weissmantel(T. Reinmuller and H. Weissmantel,uk shape adaptive gripper fingerfor robots”，Proc. Int. Symp. on Ind. Robots, Apr. 1988，pp. 241-250)在提出類似的想法的同時，進一步推測填充有顆粒材料的單層膜皮可能能夠靠自己夾持住物體，起到被動式通用夾持器的作用。然而，這一想法直到我們最近在E. Brownj N. Rodenbergj J. Amend, A.Mozeikaj E. Steltzj M. Zakin, H. Lipsonj H. Jaeger,Universal robotic gripper based onthe jamming of granular material”，Proc. Natl. Acad. Sci. , vol. 107, pp. 18809-18814，Nov. 2010中發表通用擠壓夾持器之前始終沒有被證明是實用的或者被實際開發。被動式的通用擠壓夾持器利用了被稱為擠壓物的顆粒材料與溫度無關地從流體狀到固體狀的準狀態轉換現象(例如，參閱T. S. Majmudarj Μ. Sperlj S.Luding，R. P. Behringer，“Jamming transition in granular systems，，，Phys. Rev.Lett. , vol. 98, 058001, Feb. 2007 ；A. J. Liu and S. R. Nagel，“Jamming is not justcool any more，，，Nature, vol. 396，pp. 2122，Nov. 1998 ；M. E. Cates, J. P. Wittmerj J.P. Bouchaudj and P. Claudin，“Jamming，force chains, and fragile matter，，，Phys.Rev. Lett.，vol. 81，pp. 18411844，Aug. 1998 ；A. J. Liu and S. R. Nagel, Jamming andrheology: constrained dynamics on microscopic and macroscopic scales, Taylor&Francis，London, 2001 ；C. S. 0’ Hern, L E. Silbertj A. J. Liuj and S. R. Nagel本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：霍德·利普森，小約翰·R·阿曼德，海因里希·耶格，埃里克·布朗，
申請(專利權)人：康奈爾大學，
類型：
國別省市：
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