本发明涉及具有可重配的末端执行器组件的机器人系统。
背景技术：
本节的陈述仅提供与本发明相关的背景信息，可能并不构成现有技术。
多轴工业机器人包括通过关节联接的铰接臂。每个臂段通过一个或多个关节电机驱动。典型的工业机器人受控于六个不同的控制轴。控制轴共同作用使得机器人能够相对于固定或移动基座旋转、第一臂伸出/缩回以及第二臂升高/降低，以及布置在第二臂的远端的腕部的关节旋转和旋转/平移。附加的手臂可以根据设计以串联布置使用，并且联接到腕部的末端执行器可以被操纵以执行期望的工作任务。
术语“末端执行器”是指根据机器人的设计，可以可靠地夹持、输送、定向和释放工件的特定的末端联接或节段。某些末端执行器组件通过细长的梁和/或轨道的网格状阵列形成，悬挂有末端工具(例如在制造设备中用于移动金属板或玻璃板的类型的吸盘或夹持器)的一组工具分支附接至这些末端执行器。传统上，在执行指定的工作任务之前，各工具分支和末端工具由操作员手动调整到预定配置。
技术实现要素：
末端执行器组件包括主悬臂、与其联接的框架轨以及通过摆动分支锁可移动地联接至框架轨的至少一个分支轨。摆臂通过摆臂锁可移动地联接到至少一个分支轨。摆动分支锁和摆臂锁各自还包括夹具、枢轴、摆动板和锁定紧固件。夹具配置为将分支轨可移动地固定到框架轨，或将摆臂可移动地固定到分支轨。枢轴延伸通过夹具并被配置为将夹具旋转地固定就位。摆动板固定在枢轴上，并被配置为用于与配置工具接合。锁定紧固件延伸穿过摆动板并进入枢轴，并被配置为在适当位置将夹具锁定和解锁。
在一些实施例中，末端工具布置在摆臂的远端处。末端工具限定了末端执行器组件的用于与工件接合的第一侧。摆动分支锁和摆臂锁配置为在末端执行器组件的与第一侧相对的第二侧上由配置工具接合。另外，摆动分支锁可相对于框架轨在解锁和锁定状态之间移动，以将分支轨相对于框架轨固定就位。摆臂锁可沿着分支轨在解锁状态和锁定状态之间移动，以将摆臂相对于分支轨固定就位。进一步，摆臂锁的夹具固定在第二摆臂夹具上。第二摆臂夹具包括一对远对开端，从而解锁摆臂的夹具可以使得摆臂锁能够在至少主要方向、次要方向和第三方向上移动。摆动分支锁还包括在与锁定紧固件相对的一侧固定到枢轴的可旋转关节。另外，摆动分支锁进一步包括用于容纳管的一部分的延伸腿，其中延伸腿沿着垂直于枢轴轴线布置的突出轴线伸长。
具有主悬臂的末端执行器组件包括固定到其上的柔性覆盖物组件。框架轨联接到主悬臂，使得柔性覆盖物组件具有沿着框架轨的至少一部分延伸的一部分软管。至少一个分支轨通过摆动分支锁可移动地联接到框架轨。摆动分支锁具有延伸腿，用于容纳柔性覆盖物组件的卷绕部分。摆臂通过摆臂锁可移动地联接到至少一个分支轨。摆臂锁包括至少一个配件，用于容纳固定在其上的柔性覆盖物组件。
在一些实施例中，至少一个配件将柔性覆盖物组件流体地联接到布置在摆臂上的末端工具。该至少一个配件是气动配件，该气动配件与通过摆臂形成的流体通道流体连通。另外，柔性覆盖物组件的卷绕部分围绕弹簧加载卷轴布置。进一步，摆臂锁可沿着分支轨在解锁状态和锁定状态之间移动，以将摆臂相对于分支轨固定就位。摆动分支锁可相对于框架轨在解锁状态和锁定状态之间移动，以将分支轨相对于框架轨固定就位。进一步，在摆臂的远端布置有末端工具。末端工具限定了用于与工件接合的末端执行器组件的第一侧。摆动分支锁和摆臂锁配置为在末端执行器组件的与第一侧相对的第二侧上由配置工具接合。另外，摆动分支锁还包括与延伸腿相对布置的可旋转关节。
末端执行器组件包括具有固定到其上的柔性覆盖物组件的主悬臂。框架轨联接到主悬臂，柔性覆盖物组件具有沿着框架轨的至少一部分延伸的部分。至少一个分支轨通过摆动分支锁可移动地联接到框架轨。摆动分支锁具有延伸腿，用于容纳柔性覆盖物组件的卷绕部分。摆臂通过摆臂锁可移动地联接到至少一个分支轨。摆臂锁包括至少一个配件，用于容纳固定在其上的柔性覆盖物组件的近端。摆动分支锁和摆臂锁各自还包括夹具、枢轴、摆动板和锁定紧固件。夹具配置为将分支轨可移动地固定到框架轨，或将摆臂可移动地固定到分支轨。枢轴延伸通过夹具并被配置为将夹具旋转地固定就位。摆动板固定在枢轴上，并被配置为用于与配置工具接合。锁定紧固件延伸穿过摆动板并进入枢轴，并被配置为在适当位置将夹具锁定和解锁。
在一些实施例中，摆臂锁可沿分支轨在解锁状态和锁定状态之间移动，以将摆臂相对于分支轨固定就位。摆动分支锁可相对于框架轨在解锁状态和锁定状态之间移动，以将分支轨相对于框架轨固定就位。进一步，在摆臂的远端布置有末端工具。末端工具限定了用于与工件接合的末端执行器组件的第一侧。摆动分支锁和摆臂锁配置为在末端执行器组件的与第一侧相对的第二侧上由配置工具接合。此外，摆动分支锁还包括在与锁定紧固件相对的一侧固定到枢轴的可旋转关节。
从这里提供的描述中可显而易见地得知更多的可施用领域。应该理解的是，描述和具体示例仅用于说明的目的，而不意图限制本公开的范围。
附图说明
本文描述的附图仅用于说明的目的，并不意图以任何方式限制本发明的范围。
图1是根据本发明的包括末端执行器组件的机器人系统的透视图；
图2是图1的末端执行器组件在第一取向的透视图；
图3是图1的末端执行器组件在第二取向的透视图；
图4是沿着图3的剖面线4-4截取的末端执行器组件的摆动分支锁的横截面图；
图5是沿着图3的剖面线5-5截取的末端执行器组件的摆臂锁的横截面图；
图6是末端执行器组件的可替代的摆臂锁的横截面图；
图7是可用作图1的机器人系统的一部分的配置工具的透视图，示出了夹持器处于脱开状态；
图8是可用作图1的机器人系统的一部分的配置工具的透视图，示出了夹持器指状件处于接合状态；
图9是朝向末端执行器组件的摆动分支锁移动的配置工具的透视图；
图10是与末端执行器组件的摆动分支锁联接的配置工具的透视图；
图11是朝向末端执行器组件的摆臂锁移动的配置工具的透视图；
图12是与末端执行器组件的摆臂锁联接的配置工具的透视图；
图13是用于图1的末端执行器组件的柔性气动覆盖物件组件的透视图；以及
图14是作为图13的螺旋管的替代方式的弹簧加载管卷轴的截面图。
具体实施方式
以下描述在本质上仅仅是举例说明，并不意图限制本发明、应用或用途。应该理解，在整个附图中，相应的附图标记指代类似或相应的部分及特征。此外，除非另有说明，诸如“顶部”、“侧面”、“背面”、“下部”和“上部”的方向用于解释的目的，并不旨在要求特定的取向。提供这些方向只是相对于提供的示例作为一个参考框架，但是可以在其他应用中改变。
参考附图，其中相似的附图标记在所有附图中都表示相似的部件，图1中示意性地示出了机器人系统10。机器人系统10包括下面将予以详述的多轴工业机器人12、配置工具14和可重配的末端执行器组件16。机器人系统10的整体操作控制可以经由控制器18来实现。机器人系统10还包括例如将在下面更详细讨论的配置架20。
控制器18可以被配置为专门被编程以执行步骤或指令的主机(例如，数字计算机)。为此，控制器18包括足够的硬件来执行所需要的方法步骤，即具有足够的存储器22、处理器24以及其他相关联的硬件，例如高速时钟、模-数和/或数-模电路、定时器、输入/输出电路和相关设备、信号调节和/或信号缓冲电路。存储器22包括足够的有形的非暂时性存储器，例如磁性或光学只读存储器、闪存等，以及随机存取存储器、电可擦除可编程只读存储器等。控制器18接收并记录来自至少一个位置传感器28的测量的关节位置(箭头26)，并且也监测在配置末端执行器组件16的过程中，以及在给定的工件(未示出)上操作时，由末端执行器组件16施加或施加到末端执行器组件16的力。控制器18产生或接收输入信号(箭头30)，该信号通知控制器18将要在相应的工件上执行的所需工作任务，并向机器人12输出控制信号(箭头32)，以命令来自机器人12的所需的动作。
机器人12可以被配置为6轴工业机器人，并且可以包括固定的或移动的基座34和多个机器人关节36，其中至少一些在图1中示出。各种关节36联接机器人12的段或串联联接，包括第一或下机器人臂38、第二或上机器人臂40以及腕部42，其共同提供期望的运动范围和用于执行指派的工作任务所需的控制自由度。可以设想，机器人12可以包括更多或更少的机器人臂和腕部。由机器人12执行的这样的工作任务的示例包括抓握、抬起、定位和放置金属板或玻璃板，以及许多其他可能的任务，例如涂漆和焊接。如前所述，关节位置传感器28可相对于每个关节36定位，并被配置为测量并向控制器18报告所测量的关节位置(箭头26)。另外，一个或多个力传感器(未示出)也可相对于关节36定位，并用于向控制器18提供力或扭矩反馈，这可避免对工件或末端执行器组件16施加过大的力。
关于末端执行器组件16，该结构可以包括主悬臂44和网格状的末端执行器阵列46。所示实施例中的末端执行器阵列46包括相对于主悬臂44的纵向轴线50正交布置的一个框架轨48。然而，可以设想，末端执行器阵列46可以包括多于一个的框架轨48。在所描绘的实施例中，框架轨48具有基本上圆柱形的形状。末端执行器阵列46还可以包括可移动地联接到框架轨48的多个工具分支52。然而，末端执行器阵列46可以可选地仅具有单个工具分支52。每个工具分支52包括分支轨54和工具模块56，该工具模块56从框架轨48悬伸出并且从框架轨48径向向外延伸。各种分支轨54可滑动地且可旋转地附接到框架轨48。换言之，如下面将更详细描述的，分支轨54可移动地联接到框架轨48。独立的工具模块56悬挂在分支轨54上，或可移动地联接到分支轨54。框架轨48经由机械联接器58依次联接到主悬臂44。
现在参考图2，主悬臂44可以包括具有相对的工具更换装置62、64的双面工具更换装置组件60。术语“工具更换装置”是指能够快速更换机器人末端执行器的手动或自动组件。这样的设备通常包括集成的电力和通信端口、联接器，以及用作末端工具所需的设备，例如夹持器或真空吸盘66。在所描绘的实施例中，工具更换装置组件60被特别配置为提供主悬臂44与机器人12和配置架20的同时接合，其中后者在图1中示意性地示出。
为了本发明的目的，配置架20可以相对于地板固定，或者从例如机器立柱或墙壁的垂直表面悬置。配置架20在笛卡尔(例如xyz)参考系中具有预定的位置，并且因此提供校准参考点，用于在末端执行器组件16的重配期间使机器人12归零。例如，在从第一结构转换为其他结构时，机器人12将工具更换装置64联接到配置架20上，并释放工具更换装置62。当机器人12重配末端执行器组件16时，由于配置架20提供的参考系中的已知位置，下面描述的每个锁定机构(例如摆动分支锁定机构74和摆臂锁定机构70)在自由空间中的位置对控制器18来说是已知的。在操作期间末端执行器组件16的配置变得不明确的情况下(例如，由于碰撞事件或电力故障)，末端执行器组件16，在从配置架20悬置的同时，可被手动设置为校准设置，其中各种末端工具和锁定机构的位置是已知的，此后配置从调零设置开始。
具有附接的工具模块56的分支轨54使用配置工具14和由控制器18执行的指令可以通过机器人12自动地重新定位。因此，工具分支52可以根据需要布置以允许工具模块56或更精确地工具模块56的各末端工具66附接到给定工件或者以其他方式与给定工件交互。在非限制性主体板示例中，各图中所示的相应末端工具66被配置为通常用于固定和移动汽车或其他主体板(而不损坏装饰显示表面)的气动吸盘或夹持器。然而，可以使用其他末端工具66诸如钳子、夹具或喷嘴。因此，末端工具66的特定构造可以改变。在每个工具分支52中，摆臂68通过摆臂锁定机构70联接在末端工具66和分支轨54之间，且分支轨54通过摆动分支锁定机构74联接到框架轨48，如将在以下更详细地描述。
末端执行器组件16可以重新配置以相对于彼此或其他工件与具有不同大小、形状和/或表面轮廓的工件交互，并且由不同材料构造。例如，工件可以比其他工件相当地更大且更均一，从而允许相同末端执行器组件16的不同配置。在给定制造操作中可能遇到任何数量的可能工件，并且因此末端执行器组件16通过机器人12可重配以根据需要对他们中的任何一个进行单独操作。
控制器18知晓特定工件以经由输入信号(图1的箭头30)诸如经由操作者的手动选择对rfid标记的检测或任何其他合适的识别过程进行操作。然后控制器18从其存储器22中自动地选择相应配置。在末端执行器组件16已经经由工具更换装置64存放在配置架20上之后，机器人12然后经由工具更换装置62释放末端执行器组件16，并移动以经由安装在配置工具14(见图7)上的另一工具更换装置142在合适的工作站(未示出)处将配置工具14附接到其腕部42或其他合适的末端连杆以便配置末端执行器组件16。这种工作站可以具体化为允许配置工具14保持在校准位置(即，腕部42容易访问的位置)的固定装置。当末端执行器组件16保持附着在配置架20上时，所有这些发生。此外，由于摆臂锁70和摆动分支锁74的锁定/解锁特征从末端工具66的相反方向可访问，本实施例允许末端执行器组件16通过机器人12配置而无需配置架20上的任何“翻转”，
一旦末端执行器组件16已经使用配置工具14完全配置用于手头任务，机器人12就自动地将配置工具14存放在其工作站，通过释放配置工具14上的工具更换装置142将配置工具14从腕部42拆卸，移动以通过同时接合工具更换装置62和释放工具更换装置64拾取而拾取新配置的末端执行器组件16，将末端执行器组件16从配置架20上移除，并开始对工件操作。机器人12重新配置末端执行器组件16的能力(无需翻转末端执行器组件16)允许其用于宽范围的可能工件并用于各种不同环境，而不担心空间限制。以这种方式，可以提高制造灵活性和效率，同时降低加工成本和系统停机时间。
继续参照图2，末端执行器组件16包括相对于主悬臂44的悬臂轴50垂直布置的至少一个框架轨48，其中各工具模块56相对于径向延伸的分支轨54联接。在末端工具66是气动夹持器的示例性实施例中，柔性气动软管或覆盖物组件400可以沿主悬臂44布置并导向各末端工具66，如将在以下更详细地描述。
参照图2至图4，每个工具分支52包括具有用于将分支轨54固定到框架轨48的可旋转联接件72的摆动分支锁74。在所示实施例中，摆动分支锁74可在锁定状态和解锁状态之间移动。在锁定状态，摆动分支锁74相对于框架轨48固定分支轨54的位置，并且因此分支轨54相对于框架轨48保持静止。当摆动分支锁74处于解锁状态时，分支轨54可以沿框架轨48在箭头76指示的方向平移，可沿箭头78指示的方向围绕框架轨48旋转，并且可以围绕枢轴103在接头72(见图4)处沿箭头79指示的方向旋转。以这种方式，响应于来自控制器18的命令(箭头32)，可以根据需要通过机器人12设定工具模块56的任何数量的不同配置。如以下详细地讨论，配置工具14可以用于在锁定状态和解锁状态之间移动摆动分支锁74。由于其倒圆横截面(例如，圆形横截面)，当摆动分支锁74处于解锁状态时，框架轨48允许摆动分支锁74围绕框架轨轴线80旋转。同样由于接头72，当摆动分支锁74处于解锁状态时，摆动分支锁74可围绕框架轨48摆动。另外，当其设置在解锁状态时，摆动分支锁74可沿着框架轨轴线80滑动。仅作为示例，图3中示出了具有分支轨54(例如，第一分支轨55)之一的替代配置，由于摆动分支锁74围绕枢轴103的轴线在接头72处的旋转，该分支轨54旋转以便并置在另一分支轨54(例如，第二分支轨57)旁边。
在图4示出的所示实施例中，摆动分支锁74包括用于夹住框架轨48的夹具82、用于将分支轨54旋转地固定到夹具82的枢轴103、用于与配置工具14接合的摆动板107，以及用于上紧和释放摆动分支锁74的捕获的紧固件96。特别地，夹具82配置为具有与夹具基部86相邻的夹具臂84的卷绕夹具。夹具82可以通过夹紧和/或释放夹具臂84和夹具基部86而在框架轨48上夹住和/释放。夹具82限定配置、成形且大小设计为接收框架轨48的一部分的夹具凹槽88。夹具凹槽88可具有凹形形状以允许框架48坐落在夹具臂和基部84、86上。
捕获的紧固件96可用于调节夹具臂84和夹具基部86之间的距离。作为非限制性示例，紧固件96可以是螺钉、螺栓，或用于使夹具臂和基部84、86朝向彼此移动和远离彼此移动的任何其他合适的紧固件。在所示实施例中，例如，捕获的紧固件96经由保持环123固定在摆动板107内。以这种方式，当脱夹时，捕获的紧固件96自由旋转，但枢轴103可以被轴向推远以解锁夹具82，而不导致捕获的紧固件96将配置工具14推回。
应当理解，旋转紧固件96导致夹具臂84朝夹具基部86移动或远离其移动，从而相对于框架轨48上紧或松开夹具82。具体地，沿第一旋转方向(例如，顺时针)旋转紧固件96锁定夹具82，且沿相反方向(例如，逆时针)旋转紧固件96解锁夹具82。当夹具82被锁定时，分支轨54相对于框架轨48固定，并因此相对于框架轨48保持静止。当夹具82被解锁时，分支轨54可相对于框架轨48平移、旋转以及摆动。夹具82还可配置为具有一个铰链的两件式夹具、双铰链三件式夹具，或任何其他合适的夹具设计。
摆动分支锁74可进一步限定多个凸耳或突片97，其为配置工具14提供特征以接合和调整摆动分支锁74，如以下更详细地描述。突片97中的至少一个可包含用于机器人12对准控制的对中特征。摆动分支锁74附加地包括用于保持柔性气动覆盖物组件400(例如，见图3)的至少一部分的延伸腿部98。
继续参照图2和现参照图5，摆臂68相对于分支轨54倾斜地成角度以有助于末端工具66与工件交互。在所示实施例中，摆臂锁70可在锁定状态和解锁状态之间移动。在锁定状态，摆臂锁70相对于分支轨54固定摆臂68的位置，并且因此摆臂68相对于分支轨54保持静止。当摆臂锁70处于解锁状态时，摆臂68可以沿分支轨54在箭头100指示的方向平移，可沿箭头102指示的方向围绕分支轨54旋转，可以沿箭头101指示的方向围绕枢轴104(见图5)旋转，并且可以沿箭头95指示的方向围绕第三轴线94旋转。以这种方式，响应于来自控制器18的命令(箭头32)，可以根据需要通过机器人12设定工具模块56的任何数量的不同配置。由于其倒圆横截面(例如，圆形横截面)，当摆臂锁70处于解锁状态时，分支轨54允许摆臂锁70围绕分支轨轴线105旋转。另外，当其设置在解锁状态时，摆臂锁70可沿着分支轨轴线105滑动。如以下详细地讨论，配置工具14可以用于在锁定状态和解锁状态之间移动摆臂锁70。
现参照图5，摆臂锁70包括用于将摆臂68夹到分支轨54的一对卷绕夹具90、106、用于将摆臂68旋转地固定到卷绕夹具106的枢轴104、用于与配置工具14接合的摆动板108，以及用于上紧和释放摆臂锁70的锁定紧固件112。特别地，卷绕夹具106可以通过夹紧和/或释放卷绕夹具90的一对半圆形远对开端(例如，上远对开端113和下远对开端115)上方的一对对开凸缘(即，对开凸缘基部114、对开凸缘臂116)而被夹住和/或松开，其转而被固定在分支轨54上方。
如上所述，摆臂68可以承载末端工具66。当处于锁定状态时摆臂68可以上紧到卷绕夹具106，但当处于解锁状态时其与紧固的枢轴104一起自由旋转。为此，枢轴104可以延伸穿过对开凸缘基部114和对开凸缘臂116中的开口并在摆动板108处终止。锁定紧固件112可以将对开凸缘基部114移动地联接到对开凸缘臂116。作为非限制性示例，锁定紧固件112可以是螺钉、螺栓或任何其他合适的紧固件(包括外螺纹)。在所示实施例中，例如，锁定紧固件112是经由保持环124固定在摆动板108内的捕获的紧固件。以这种方式，当脱夹时，锁定紧固件112自由旋转，但枢轴104可以被轴向推远以松开摆臂锁70，而不是导致捕获的紧固件112将配置工具14推回。
锁定紧固件112进一步包括轴126和联接到该轴126的头部128。头部128布置成从摆动板108突出来，而轴126部分地设置在延伸穿过枢轴104的盲孔130中。枢轴104的盲孔130带内螺纹并配置、成形和大小设计成与轴126的外螺纹配合。因此，旋转锁定紧固件112导致对开凸缘基部114和对开凸缘臂116移动在一起或移动分开，从而相对于分支轨54和摆臂68同时上紧或松开卷绕夹具90、106。具体地，沿第一旋转方向(例如，顺时针)旋转锁定紧固件112使锁定紧固件112旋入枢轴104并锁定卷绕夹具106，而沿相反方向(例如，逆时针)旋转锁定紧固件112使锁定紧固件112从枢轴104旋出并解锁卷绕夹具106。
另外，至少一个气动配件132可以联接到摆臂68以将柔性气动覆盖物组件400流体联接到布置在摆臂68上的末端工具66。气动配件132可以与穿过摆臂68形成的流体通道134流体连通。摆动板108可进一步限定多个凸耳或突片136，其为配置工具14提供特征以接合和调整卷绕夹具106，如以下更详细地描述。突片136中的至少一个可包含用于机器人12对准控制的对中特征。
现参照图6，用于可重配末端执行器组件16的另一示例性摆臂锁270包括用于将摆臂268夹到分支轨54的卷绕夹具306、用于将摆臂268旋转地固定到卷绕夹具306的枢轴304、用于与配置工具14接合的摆动板308，以及用于上紧和释放摆臂锁270的锁定紧固件312。参照附图，其中相同的参考标号表示相同的部件，卷绕夹具306可以通过夹紧和/或释放卷绕夹具306的一对对开凸缘(即，对开凸缘基部314、对开凸缘臂316)而在分支轨54上夹住和/或释放，如之前参照摆动锁70所述。然而，不是利用上下远对开端使末端工具66围绕第三轴线395旋转或倾斜，摆臂锁270跨置在布置在分支轨54上的一对球形半部372、374上。卷绕夹具306的内表面的端面上的倾斜浮雕或斜面376对应于球形半部372、374中的每一个上的前端和后端，以允许摆臂268沿箭头394指示的方向前倾或倾斜在分支轨54上。
具体参照图7和8，配置工具14包括轴向延伸的工具组件140和经由轴向延伸的支撑轨144联接到工具组件140的工具更换装置142。工具组件140包括工具本体146，其可包括每个均成形为矩形或其他多边形的平行板148。每个平行板148朝第二端板152安装到第一端板150(并从第一端板150延伸)。第一和第二端板150、152是工具本体146的一部分，且可以是矩形。第一端板150在面积上可以比第二端板152大以便于用于配置末端执行器组件16。
螺母器154可以围绕螺母器轴线156(即，钻头轴线)旋转并延伸穿过第二端板152，且用于调节摆臂锁70和摆动分支锁74。在本公开中，术语“螺母器”意思是能够使用气动、电动、或液压动力旋转和传递转矩的驱动转矩扳手。螺母器154可以采用伺服马达驱动并控制用于精确一致的旋转。
另外，工具组件140包括夹持器158，其在与第一端板150相比更靠近第二端板152的位置处联接到工具本体146。夹持器158平行于螺母器154并包括夹持器致动器160和移动地联接到夹持器致动器160的多个夹持器指状件162。夹持器致动器160可以是电动或气动致动器，且当配置工具14安装到腕部42时，工具更换装置142可以引导电力或气动流体用于控制夹持器158。在所示实施例中，夹持器158包括两个指状件162。然而，夹持器158可包括多于两个指状件162。不管质量如何，夹持器指状件162可在第一或脱离位置(图7)和第二或接合位置(图8)之间相对于彼此移动。当设置在第一位置(图7)时，夹持器指状件162较第二位置(图8)彼此更靠近。夹持器指状件162可经由滑动构件164联接到夹持器致动器160。滑动构件164联接到夹持器指状件162并可以通过夹持器致动器160致动以在第一和第二位置之间移动夹持器指状件162。
夹持器158的夹持器指状件162配置为抓取摆动分支锁74的突片97以保持摆动分支锁74，从而允许配置工具14相对于框架轨48移动(平移或旋转)工具分支52。特别地，为了释放摆动分支锁74，配置工具14被自动地命令以抓取突片97上的摆动板107，然后螺母器154逆时针转动锁定紧固件96以推动枢轴103，进而推动分支轨54。转而，这允许机器人12围绕框架轨48滑动和旋转工具分支52，以及围绕枢轴103的轴线摆动该分支轨54，组合用于使末端工具66移动到期望位置。类似地，为了在到达期望位置时锁定摆动分支锁74，且当配置工具14仍被接合时，螺母器154顺时针转动锁定紧固件96以拉动枢轴103和分支轨54以由此将分支轨54锁入期望配置。转而，卷绕夹具82的对开凸缘84、86在框架轨48上方被夹紧，从而将末端执行器组件16牢固地锁定到位。由于这些步骤可以同时执行，故可以减少重新配置的周期时间。
类似地，夹持器158的夹持器指状件162可抓取摆臂锁70的突片136以保持摆动板108，从而允许配置工具14相对于分支轨54移动(例如，旋转或平移)工具模块56。特别地，为了释放摆臂锁70，配置工具14被自动地命令以抓取突片136上的摆动板108，然后螺母器154逆时针转动锁定紧固件112以推动枢轴104，进而推动摆臂68。转而，这允许机器人12围绕分支轨54滑动和旋转工具模块56，以及分别地围绕枢轴104的轴线和第三轴线94使摆臂68摆动和倾斜，组合用于使末端工具66移动到期望位置。类似地，为了在到达期望位置时锁定摆臂68，且当配置工具14仍被接合时，螺母器154顺时针转动锁定紧固件112以将枢轴104和摆臂68拉在一起以由此将摆臂68锁入期望配置。转而，这使卷绕夹具106的对开凸缘114、116夹紧在卷绕夹具90的上下远对开端113、115上方，并转而夹紧在分支轨54上方，从而将末端执行器组件16牢固地锁定到位。由于这些步骤可以同时执行，故可以减少重新配置的周期时间。
配置工具14的工具更换装置142可以是类似于主悬臂44上的工具更换装置62的任何合适的机械联接件，其允许机器人12拾取配置工具14并包括导向销166或使机器人12将配置工具14与腕部42接合的其他合适的联接装置。工具更换装置142还可包括能够引导电力和气动力的电动和气动端口并控制信号以经由螺母器154内侧的驱动马达运行螺母器154。一旦联接到腕部42，配置工具14锁定到位，且电力和/或气动力根据需要被提供到螺母器154以转动驱动钻头168，例如六角头钻头。因此，致动螺母器154导致驱动钻头168转动。螺母器154的至少一部分沿远离第一端板150的方向延伸穿过第二端板152，使得驱动钻头168在工具本体146外侧并延伸超过第二端板152。
参照图9和图10，为了重新配置工具分支52，当配置工具14上的夹持器指状件162保持在第一位置(即，脱离状态)，但处于准备好与突片97中的至少一个接合的位置时，配置工具14被首先操纵以使螺母器154和其驱动钻头168与卷绕在框架轨48上的摆动分支锁74的紧固件96接合。具体地，当夹持器指状件162处于第一位置(即，脱离状态)时，机器人12朝摆动分支锁74移动配置工具14使得驱动钻头168与紧固件96对准，且夹持器158的夹持器指状件162与突片97中的至少一个对准。配置工具14可以朝摆动分支锁74移动直至驱动钻头168与紧固件96对准且夹持器指状件162与突片97中的至少一个对准。然后，如图10最佳示出，夹持器指状件162然后被移动到第二位置(即，接合状态)以抓取突片97中的至少一个。如上所述，夹持器指状件162可以气动或电动地致动。
接下来，控制器18电力地命令螺母器154将驱动钻头168与紧固件96接合。驱动钻头168可以旋转(例如，逆时针)以松开紧固件96并将摆动分支锁74从框架轨48上的固定接合释放。在配置工具14的夹持器指状件162紧紧抓取在突片97中的至少一个上的情况下，机器人12可沿着框架轨48滑动和旋转分支轨54，以及使分支轨54围绕枢轴103的轴线摆动到期望位置或方位。此后，配置工具14的螺母器154被命令(通过控制器18)旋转(例如，顺时针)以上紧紧固件96以便使摆动分支锁74固定到框架轨48上的期望位置。控制器18还可命令夹持器指状件162脱离(即，移动到第一位置)以释放突片97中的至少一个并使配置工具14从摆动分支锁74脱离以完成重配置操作。
现参照图11和12，为了配置摆臂68或调节末端工具66(例如，真空夹持器)的位置和/或方位，当配置工具14上的夹持器指状件162保持脱离(即，处于第一位置)但处于准备好与锁定紧固件112接合的位置时，配置工具14可以被操纵以将螺母器154和其驱动钻头168与摆臂锁70的锁定紧固件112接合。具体地，当夹持器指状件162处于第一位置(即，脱离状态)时，机器人12朝摆臂锁70移动配置工具14使得驱动钻头168与锁定紧固件112对准，且夹持器158的夹持器指状件162与突片136中的至少一个对准。配置工具14可以朝摆臂锁70移动直至驱动钻头168与锁定紧固件112的头部对准且夹持器指状件162与突片136中的至少一个对准。然后，如图12最佳示出，夹持器指状件162被接合(即，移动到第二位置)以抓取突片136中的至少一个。如上所述，夹持器指状件162可以气动或电动地致动。
接下来，控制器18电力地命令螺母器154将驱动钻头168与锁定紧固件112接合。驱动钻头168可以旋转(例如，逆时针)以将锁定紧固件112从枢轴108松开或推开。转而，该动作将摆臂锁70从分支轨54上的固定接合释放，同时允许摆臂68相对于摆臂锁70移动。在配置工具14的夹持器指状件162紧紧抓取在突片136中的至少一个上的情况下，机器人12可沿着分支轨54滑动和旋转摆臂68，以及围绕卷绕夹具90的上下远对开端113、115使摇臂68倾斜到期望位置或方位。此外，机器人12还可围绕枢轴104的轴线旋转摆臂68和末端工具66(例如，真空夹持器)。此后，配置工具14的螺母器154被命令(经由控制器18)旋转(例如，顺时针)以上紧锁定紧固件112以便将摆臂锁70固定到分支轨54上的期望位置，以及相对于摆臂锁70将摆臂68固定到合适方位。然后，控制器18还可命令夹持器指状件162脱离(即，移动到第一位置)以释放突片136并使配置工具14从摆臂锁70脱离以完成重配置操作。
现参照图2和图13，柔性气动覆盖物组件400公开用于与末端执行器组件16一起使用，该末端执行器组件16用于引导来自机器人12的气体(例如空气)，并将气体引入或引出末端工具66(例如，真空夹持器)。特别地，气动覆盖物组件400包括沿着多个工具分支52布置在各位置处的多个卷绕或螺旋气动管402、固定到主悬臂44的主歧管404、和布置在主歧管404和管402之间的多个气动配件406。在以上所述的其中末端工具66是气动夹持器的示例性实施例中，各种大小的气动管可以用于通过工具更换组件60传送来自机器人12的气动空气或真空，以及传送到末端执行器组件16的末端工具66。卷绕或螺旋管402的路线利用了管402的弹回能力使得当工具分支52被重新配置时管402可以以伸长和压扁的方式到其限定的几何形状和形状。
柔性气动覆盖物组件400可以沿着主悬臂44布置以在主悬臂44和框架轨48之间建立主歧管404。主歧管404可进一步包括沿着框架轨48的任一方向延伸的一对气动配件406。其余配件406和管402以菊花链联接从主歧管404互连到相邻的工具分支52并导向各末端工具66。特别地，每个摆动分支锁74包含围绕其的其自身螺旋管402布置，如图13最佳示出。每个螺旋管402可卷绕在分支轨54的近端几圈。当摆动分支锁74被移动时，螺旋管402可显示线圈内径和分支轨54外径之间的直径差，从而允许管402伸长或弹回。每个管402可具有单输入408和双输出410、412。信号输入408可以与主歧管404或者前述摆动分支锁74的配件406互连。第一输出410可以沿着分支轨54(若有的话)与附加的摆动分支锁74互连。第二输出412可以采用管407路由到分支轨54的中空内部。管407还可经由较小的螺旋管409与末端工具66互连，该较小的螺旋管409围绕摆臂68卷绕几圈并在枢轴104附近的摆臂68上的气动配件411处终止。配件411具有联接到摆臂68的中空内部134的空气通道，其作为气动导管直接应用到末端工具66。
管402可进一步通过保持特征件414(诸如刺穿摆动分支锁74的后突起415的直销)的添加而沿着分支轨54受到约束。保持特征件414确保管402在重配置操作期间保持在末端执行器组件16(即，工具模块56)或配置工具14的任何移动部件的位置的外侧。在一个示例中，保持特征件414可以是从分支轨54的至少一侧延伸的l形钩。在另一示例中，保持特征件414可以是刺穿摆动分支锁74附近的分支轨54的直销，如所示。
参照图14，另一示例性柔性气动覆盖物组件500包含作为简单螺旋管402的替代的弹簧加载管卷轴502。管卷轴502可有利地使管伸长和/或压扁成主动限定的几何形状和形状，而不是被动地依赖于管材料的弹回能力。
弹簧加载管卷轴502由具有毂506的卷筒504组成。卷轴502联接到卷轴支撑件520的轴522。卷筒504和卷轴支撑件520采用保持环505被组装和保持在一起。螺旋形动力弹簧516被安装在卷筒504和卷轴支撑件520之间。动力弹簧516的内端稳固地固定到卷筒504的毂506，而动力弹簧516的外端被固定到弹簧盖518。在安装动力弹簧516之后，弹簧盖518转而采用紧固件(例如，螺钉、螺栓)被紧固到卷轴支撑件520。
虽然卷轴支撑件520采用多个紧固件(例如，螺栓、螺钉)经由转接板(未示出)固定到摆动分支锁74的后突起415，但卷筒504与动力弹簧516的绕组一起自由旋转。卷轴支撑件520还具有充当气动导管的中空芯526，该气动导管具有联接到气动配件508的第一端和联接到另一气动配件514的第二相对端。第二配件514接收卷绕在卷筒504上的管530。配件514可自由旋转以适应卷筒504的旋转，卷筒504的旋转是由用于末端执行器重新配置的摆动分支锁74的自动运动期间管530的伸长和压扁产生的。动力弹簧516有助于维持管530拉伸，且由于该拉伸，可能不需要保持特征件。
本文描述了本公开的实施例。该描述在本质上仅仅为示例性的，并因而不脱离本公开要点的变型被认为落入本公开的范围内。附图并不一定是成比例的；一些特征可以被放大或最小化以显示特定部件的细节。因此，在本文公开的特定结构和功能性细节不应解释为限制，而是仅仅解释为用于教导本领域技术人员以各种方式利用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员所理解，参照附图中的任何一个示出和描述的各种特征可以与在一个或多个其他附图中示出的特征结合以产生未明确示出或描述的实施例。所示出的特征的组合提供典型应用的代表性实施例。然而，符合本公开的教导的特征的各种组合和修改可以期望用于特定应用或实施方式。