CN116234666A - 用于基于吸力抓握袋装物体的末端执行器装置和*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于基于吸力抓握袋装物体的末端执行器装置和***，其可包括具有真空管线开口和物体接合区域的主体结构，真空管线开口构造成将真空压力***的至少一条压力管线联接到主体结构的限定内部通道；主体结构包括限定凹形内腔室的内部结构，该内腔室具有在物体接合区域处的腔室开口；并且内部结构包括沿着凹形内腔室的至少一个壁定位的入口孔阵列，其中每个入口孔都在主体中限定了通向限定内部通道的开口。主体结构还可以包括吸盘***，该吸盘***包括在物体接合区域处的柔性密封唇形部；其中，腔室开口定位在密封唇形部的抓握区域内部。

Description

用于基于吸力抓握袋装物体的末端执行器装置和***

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年4月1日提交的美国临时申请No.63/003,728的权益，该申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及拾放末端执行器的领域，更具体地涉及一种用于基于吸力抓握袋装物体的新型的有用的末端执行器装置和***。

背景技术

拾放装置经常使用吸盘式末端执行器来拾取物体。吸盘式末端执行器与受控的压力真空***一起使用，以在抓握物体进行操纵时建立基于压力的密封。常见类型的末端执行器是由柔性材料制成的吸盘装置，其具有连接到末端执行器的接合侧的一系列波纹管。虽然这些末端执行器对某些材料比如具有平坦表面的刚性物体有用，但它们并不是对所有类型的物体都有用，其成功夹持包裹在诸如塑料或硅胶袋之类的可变形薄膜中的物品的概率较低。

袋装货物的抓握和操纵是一个常见的目标。随着电子商务的兴起，对涉及袋装货物的自动化的需求不断增加。然而，使用吸盘式末端执行器抓握袋装物品有很多问题。一个主要挑战是，当物体被抓住时，松散的袋子薄膜会滑动或滚动。这可能会破坏用以保持物品的基于压力的密封，从而导致物品掉落。材料滚动会是一个大问题，尤其是在将袋装物体保持与重力成一定角度时。物体的重量会对袋子施加拉力，由此袋子滚动并从吸盘的表面剥落，从而破坏密封。

另外，许多吸盘设计具有薄的柔性凸缘，其通常必须变形以贴合柔性表面，比如袋子。然而，这些薄的柔性材料容易破裂，使用寿命有限。

可以使用替代的末端执行器，比如被致动的夹具，但它们需要额外的机构并且在应对袋装物体时存在其它挑战。

当拾放设备必须应对诸如袋装物品和盒装物品的多种类型的包装物品时，应对袋装物品存在更大的挑战。

因此，在拾放末端执行器领域中需要创建一种用于基于吸力抓握袋装物体的新型的有用的末端执行器装置和***。本发明提供了这样一种新型的有用的***和方法。

附图说明

图1A-1F是具有凹形内腔室的末端执行器的示例性变型的侧视截面示意图。

图2A和2B是袋子与末端执行器的相互作用的侧视截面示意图。

图3A和3B是与图3A中的袋装物体和图3B中的实心物体接合的混合末端执行器变型与袋子的相互作用的侧视截面示意图。

图4A-4C是末端执行器抓住袋子并将袋子保持在不同取向上的示例性顺序的示意图。

图5是具有凹形内腔室的一个末端执行器变型的详细侧视截面示意图。

图6是具有实心体和在不同壁上的入口孔的替代末端执行器变型的详细侧视截面示意图。

图7是具有沿着内部结构的内表面的入口孔的末端执行器的一个变型的侧视截面示意图。

图8是针对具有唇形结构的末端执行器的一个变型示出了末端执行器的特征的侧视截面示意图。

图9是具有内部唇形特征的末端执行器的变型的侧视截面示意图。

图10A是具有唇形部的末端执行器的一个变型的侧视截面示意图。

图10B是示出末端执行器的一个变型的唇形部上的入口孔图案的水平截面示意图。

图11A和11B是两个不同变型的侧视截面示意图，其中内腔室包括具有图案化表面的内侧壁。

图12是具有向下突出的结构特征的末端执行器的一个变型的侧视截面示意图。

图13A是具有密封唇形部的混合末端执行器的一个变型的侧视截面示意图。

图13B是示出从腔室开口向外延伸的密封唇形部的水平截面示意图。

图14A是具有密封唇形部和波纹管的混合末端执行器的一个变型的侧视截面示意图。

图14B是示出从腔室开口向外延伸的密封唇形部的水平截面示意图。

图15A是具有过渡空气通道的混合末端执行器的一个变型的侧视截面示意图。

图15B是示出过渡空气通道的示例性图案的水平截面示意图。

图16A是入口孔在内部结构的不同壁上的混合末端执行器的一个变型的侧视截面示意图。

图16B是入口孔在内部结构的不同壁上的混合末端执行器的水平截面示意图。

图17A是具有扩大的凹形内腔室的混合末端执行器的一个变型的侧视截面示意图。

图17B是具有扩大的凹形内腔室的混合末端执行器的水平截面示意图。

图18A是具有唇形结构的混合末端执行器的一个变型的侧视截面示意图。

图18B是具有唇形结构的混合末端执行器的水平截面示意图。

图19是在内腔室中具有结构特征的混合末端执行器的一个变型的侧视截面示意图。

图20A是具有刚性护罩的混合末端执行器的一个变型的侧视截面示意图。

图20B是具有刚性护罩的混合末端执行器的水平截面示意图。

图21A和21B是具有示例性维度用语的侧视截面示意图。

图22A是在腔室开口的有限部分上具有唇形部的末端执行器的一个变型的侧视截面示意图。

图22B是示出在腔室开口的有限部分上具有唇形部的一个变型的唇形部上的入口孔图案的水平截面示意图。

图23和24是末端执行器的示例性变型的侧视截面示意图。

图25A和25B是在不同抓握阶段被启用的主动控制入口孔的侧视截面示意图。

图26是末端执行器的多通道变型的侧视截面示意图。

图27是末端执行器的多腔室变型的侧视截面示意图。

图28是末端执行器的混合变型的截面示意图，示出了***吸盘***中的内部结构的细节。

图29是具有一个袋夹持末端执行器和一个吸盘式末端执行器的多头末端执行器***的截面示意图。

图30是具有两种类型的袋夹持末端执行器的多头末端执行器***的截面示意图。

具体实施方式

以下对本发明实施例的描述并非旨在将本发明限制于这些实施例，而是使本领域技术人员能够制造和使用本发明。

1.概述

用于基于吸力抓握袋装物体的末端执行器装置和***的作用是利用由凹形内腔室形成的内部恢复容积(restorative volume)。恢复容积通过将袋材料的一部分拉入用于加压抓握的容积中来与袋装货物接合。

该末端执行器可以与多种类型的物体一起使用，但是对于袋装物体和/或具有柔性膜状夹持表面的其它物体而言可以具有增强的性能。在一些变型中，该末端执行器可以是具有跨多种物品类型的高性能的末端执行器。例如，集成了吸盘式柔性密封唇形部的混合末端执行器变型可以适用于抓握盒装/实心物品和袋装物品，该末端执行器以适合物品类型的方式与物品自然地接合。

在本文中，“袋装物体”是指被夹持和操纵的一般类型的物体，但是任何合适类型的物体可以附加地或替代地与末端执行器一起使用。

如图1A-1F中***的示例性变型所示，末端执行器可利用刚性(或至少半刚性)结构，该结构形成限定的凹形内腔室，至少一个入口孔子组从内腔室开口凹进。

如图1A和1B的示例性变型所示，入口孔阵列可以定位在各种位置以增加袋装物品在内腔室中被拉动和抓握的方式。

如图1C和1D的示例性变型所示，混合变型可集成吸盘***。在混合变型中，用于基于吸力抓握的末端执行器装置和***可以包括环绕的柔性密封唇形部，其可以使末端执行器装置充当吸盘式末端执行器抵靠合适的物体，例如盒子或具有硬表面的物品(或紧密装袋的物品)，但袋装物品是通过与凹形腔室的相互作用被抓握的。

在用于进一步增强袋子抓握的一些变型中，例如在图1E和1F所示的变型中，用于基于吸力抓握的末端执行器装置和***可以采用在不同取向上的多方向入口孔阵列以及内腔室表面的结构变化。在一些这样的变型中，凹形腔室可以进一步是具有唇形部的扩大的凹形腔室。入口孔的位置和/或压力的不同方向可以改善末端执行器对袋子的抓握，以及在袋子不变形且不破坏真空密封的情况下末端执行器操纵袋装货物的能力。

本文描述的各种末端执行器设计特征可以组合成各种组合，例如在图1A-1F的示例中所示。例如，混合末端执行器可以包括凹形内腔室，该内腔室具有取向不同的入口孔阵列以及结构特征，比如图1F所示的结构性腔室开***形部和吸盘***。这可以起到使混合末端执行器具有增强的袋子抓握和操纵能力的作用。可以替代地使用其它合适的特征组合。

该末端执行器优选地联接到真空***并附接到机器人致动***。该末端执行器设计可以另外结合到多头末端执行器中，在该多头末端执行器中，***的一个或多个实例可以与其它类型的末端执行器结合使用。

该末端执行器可优选地用作拾放机器人***，或用来操纵袋装货物和可能的其它合适货物的任何合适的物体操纵***。然而，该末端执行器可替代地可以与设计为抓住物体特别是袋装物体的任何合适的***一起使用。例如，该末端执行器可以另外在用于制造、组装、食品制作、食品包装、医疗配套、医疗处理和/或物体处理***中使用的物体操纵机器中具有实用性。

用于基于吸力抓握的末端执行器和***可以采用促使改进抓握能力的多样化的设计特征。

作为一种内在原理，内腔室提供恢复容积，袋的一部分被拉入该腔室中。袋装物品的柔性材料在与***接合时被拉入凹形内腔室中，从而提供更好的抓握。

作为另一种内在原理，腔室扩大了入口孔能够在其上施加吸力的袋装材料的表面积。通过改变凹形内腔室的形状轮廓和/或腔室的深度/尺寸，不同的腔室设计可用于不同的柔性材料抓握能力。这些可以根据被抓握材料的目标类型、被抓握材料/物品的多样性、物品操纵的类型和/或其它性能特性而变化。

作为又一种原理，末端执行器可以使吸力的方向多样化。入口孔可沿着凹形内腔室上的不同限定平面定位。在一些情况下，凹形内腔室的入口孔可定位成使得吸力的方向与腔室开口处的方向相反，以增加薄膜与末端执行器腔室开口之间的摩擦力。当与阻止或防止材料剥落或滑动的结构特征结合时，这可实现对袋装货物的更安全抓握。

该末端执行器可通过利用具有从内腔室开口凹进的一组入口孔的刚性(或半刚性)结构来部分地发挥作用。这样，当袋装物品与末端执行器接合时，袋子材料被拉入内腔室的结构中，从而进入末端执行器的主体中。作为抓握相互作用的顺序的示例性描述，末端执行器可通过具有这样的形式来工作，即，当被减压时，袋子最初经腔室开口被拉入内腔室，如图2A所示。袋子的材料被向上拉向腔室的顶壁。袋子材料通常会被拉到这些入口孔中的每一个或至少多个，从而建立如图2B所示的密封。随着袋子被拉入凹形内腔室的恢复容积中，与袋子的加压密封可以更具有弹性。

在一个混合变型中，末端执行器基于物体的表面特性自然地抓握物体。如图3A所示，袋装物体将使袋子如上所述被抓握。然而，如图3B所示，盒装物体(或其它类型的合适物体)将与末端执行器的吸盘***接合并通过该吸盘***被抓握。

在图4A-4C所示的示例性***变型中，末端执行器可以包括其它入口孔和结构特征，以进一步增加袋子被拉入腔室结构并被抓握的方式。通过凹形腔室的轮廓和/或其它结构性特征的设计，末端执行器的主体可以减轻袋子发生滑动或材料滚动的情况。如图4A所示，当被减压时，袋子最初经腔室开口被拉入内腔室。在此阶段期间袋子薄膜与末端执行器的进入口孔之间的摩擦力可以较低，并且允许袋子薄膜迅速进入末端执行器的内腔室。入口孔的布置可以配置成使得袋子的材料被向上拉向腔室的顶壁，然后沿着腔室的侧面和任选地腔室的底部边缘(可能在唇形结构上)的入口孔随即将袋子材料拉向这些入口孔，如图4B所示。袋子材料通常会被拉到这些入口孔中的每一个或至少多个，从而建立密封，因为当朝向入口孔之一的流被薄膜阻挡时，朝向其它入口孔的流会继续。由于末端执行器腔室的封闭形状(由中心腔体限定)，袋子薄膜缠绕在末端执行器的进入口边缘周围，并且在袋子薄膜与末端执行器之间形成高摩擦接触。入口孔的布置可包括在物体的初始夹持期间促进与袋子薄膜的期望接合顺序的配置。作为此类末端执行器特征的一种内在好处，当末端执行器***纵(例如，在空间中被旋转、扭转或转动)时，腔室开口的边缘以及任选地其它结构性边缘减少了滑动和袋子滚动的机会，如图4C所示。

该***可以提供许多潜在的益处。该***不限于总是提供这样的益处，它们仅作为***如何投入使用的示例性表示而呈现。益处的清单并非旨在详尽无遗，并且可以附加地或替代地存在其它益处。

作为一种潜在益处，该末端执行器装置和***可以增强机器夹持袋装物体的能力。特别地，末端执行器装置和***可以增强机器抓握很重或较重的袋装物体以及包装在松散薄膜中的物体的能力。例如，末端执行器能够可靠地抓住松散装袋的物品，例如在12”×12”塑料袋内的咖啡杯。

作为另一种潜在益处，在一些变型中，该末端执行器装置和***可以被配置为作为混合末端执行器进行操作，该混合末端执行器可以用于抓握非袋装物体，比如盒子，以及袋装物体。在一些变型中，末端执行器装置和***包括设计特征，使得相互作用可以是这样的，即：当执行抓握动作时，末端执行器与物体之间的相互作用自然地适应，从而以适当的模式抓握物体。例如，盒装物品和/或绷紧的袋装物品将与外部吸盘元件自然地接合，而具有松散薄膜的袋装物品将使袋子材料自然地被拉入恢复容积。通过基于物体的物理表面特性选择性地与物体接合，这可以允许拾放机器人***操纵没有异质分类的物体。

作为另一种相关的潜在益处，除了增强抓握之外，该末端执行器装置和***可以使机器能够更好地操纵袋装物体。由于在不同角度的抓握失败发生率较低，机器能以多种方式操纵袋装货物。增加的操纵范围与更少的抓握失败情况相结合，提高了自动化***的效率。例如，末端执行器不仅可以用于抓握物体并将其从一个位置平移到另一个位置，而且还可以任选地用于重新定向该物体。

作为另一种潜在益处，该末端执行器可以具有长的使用寿命。末端执行器的一些变型可以由能抵御故障的刚性或半刚性材料制成。另外，一些末端执行器变型可以由单一部件制成和/或没有运动部件，从而增加了装置的稳健性。

作为又一种潜在益处，该末端执行器可以作为利用其物理设计来更好地抓握物体的被动元件工作。作为被动装置，该末端执行器将不会如一些抓握用末端执行器方案那样，需要额外的致动器、传感器和/或控制***。

2.末端执行器的细节

如图1A所示，用于基于吸力抓握袋装物体的末端执行器可包括主体结构110，该主体结构110具有包括入口孔130的阵列的限定的凹形内腔室120。主体结构110可包括将真空管线接口150联接到入口孔130的阵列的限定的内部通道140。该末端执行器可与袋装物品一起使用，其中可以通过将袋子材料拉入凹形内腔室120来抓握袋装物品，凹形内腔室120的作用是建立对袋装物体的更有弹性的抓握。

该末端执行器优选地与真空压力***170一起使用，真空压力***170可以与拾放机器人***或任何合适的自动化***结合使用。一种***变型可以包括末端执行器、真空压力***和/或拾放机器人***的一个或多个实例。真空压力***170并且更具体地与真空压力泵连接的压力管线连接到末端执行器，其中压力管线、内部通道140和入口孔阵列形成用于气体和/或液体的流体连通路径。

末端执行器***的变型可以结合如本文所述的各种特征和变型。图1A-1F是末端执行器的变型的示例性呈现，但是如本领域技术人员将理解的，末端执行器不限于这些示例性呈现。例如，末端执行器可以结合一个或多个文中所述的变型。

如文中所述，除非另有说明，否则末端执行器被最通常地描述和表征为具有大致水平对称的和大致圆化的(弄圆的，rounded)或圆形的轮廓。然而，如本领域技术人员将理解的，末端执行器及其变型不限于此类对称或圆化形式，其可以是不对称的并且具有其它形状轮廓。

在末端执行器的一个变型中，例如在图1A-1F所示的变型中，末端执行器包括至少半刚性的主体结构110；其中，主体结构包括限定的凹形内腔室120，该凹形内腔室120具有在末端执行器的物体接合侧的腔室开口；在内腔室中，主体包括入口孔130的阵列，这些入口孔130限定了在主体结构110的壁中的通道开口。限定的凹形内腔室120凹进到腔室开口之外，这促使袋子材料被拉入内腔室120，从而使得能够更好地抓握袋装物体。在一些变型中，主体结构还包括连接到入口孔130的阵列的限定的内部通道140；并且主体结构110还包括真空管线接口150，其限定了通向限定的内部通道140的开口。

物体接合区域优选地是物体接合在其中的、在主体结构110上的一个或多个面或表面。物体接合区域可以沿着大致平面的区域。然而，该区域可以贴合任何合适的形状或形式。物体接合区域通常将位于与真空管线开口及其相应的真空管线接口150相对的一侧(即，物体接合侧)。然而，真空管线接口和物体接合区域可以具有任何合适的相对位置。例如，一些变型可以在真空管线接口与物体接合区域之间具有45°或90°角。

如文中所述，该末端执行器可以被实施为具有各种形状的凹形内腔室120、入口孔130的阵列的各种布置、任选地包括凹形内腔室120的结构唇形部或其它结构性特征、包括吸盘***160和/或其它变型。

如图3A和3B所示的包括唇形部的末端执行器的一种变型可以被更具体地和替代地描述为包括主体结构110，该主体结构110具有真空管线接口150和物体接合区域，真空管线接口150被配置为将真空压力***的至少一个压力管线联接到主体结构的限定内部通道140；主体结构110包括在物体接合区域具有腔室开口的限定的凹形内腔室120；唇形结构121从主体结构120延伸并且至少部分地限定了通向内腔室120的腔室开口；入口孔130的阵列沿着内腔室120的壁和唇形部的唇形部内壁124定位，其中每个入口孔都在主体结构110中限定了通向限定的内部通道140的开口。

作为第一组变型，末端执行器可以在凹形内腔室120中应用入口孔130的各种布置。入口孔阵列可以包括沿着与限定的腔室开口相对的内部结构的壁(例如，在腔室开口对面的壁)定位的入口孔1301的至少一个子组，如图5所示，入口孔1301的子组可以替代地或附加地沿着凹形内腔室的侧壁、下壁和/或结构性特征设置。

入口孔阵列可以包括沿着限定凹形内腔室的内部结构的不同的壁或结构以各种取向设置的入口孔。相应地，入口孔阵列可以包括沿着凹形内腔室的第二壁的入口孔的至少一个第二子组，其中入口孔的第二子组以与入口孔的第一子组的取向不同的取向限定。如在图6的示例中所示，第一组入口孔可以沿着顶壁设置，并且第二组入口孔可以沿着侧壁设置。

作为另一组变型，末端执行器可以结合扩大的凹形内腔室120以增加用于夹持袋装物体的恢复容积。扩大的凹形内腔室是宽度大于腔室开口宽度的内腔室。在具有扩大的内腔室120的变型中，内部宽度大于腔室开口的内腔室可促使袋子材料被拉入内腔室120，其中腔室开口建立刚性屏障，从而形成袋子材料的折叠，这可以减轻滑动和袋子滚动，从而更好地抓握袋装物体。在具有圆形截面的凹形内腔室中，这意味着凹形内腔室具有直径大于腔室开口直径的截面。然而，内腔室和/或腔室开口不限于圆形形式。这样，扩大的凹形内腔室120可以是以下任何腔室：其轮廓在至少一个区域退后到内腔室开口以外(例如，在水平维度上是凹进的)。

作为另一种可能的变型，扩大的内腔室可以结合唇形结构121，其在物体接合侧从主体结构110向内延伸以至少部分地限定腔室开口，如图8所示。在一些变型中，唇形结构121从主体结构向内延伸以限定圆化的腔室开口。可替代地，唇形结构121可以形成腔室开口的任何适当形状的轮廓。可以附加地具有多个唇形结构，例如外唇形部1211和内唇形部1212，如图9所示。

作为另一种可能的变型，入口孔130的子组可以定位在唇形结构121上并在远离腔室开口的方向上打开，如图10所示。在一个示例中，入口孔130的阵列可以具有在腔室开口的方向上打开的入口孔1301的至少一个第一子组，以及在远离腔室开口的方向上打开的入口孔1302(例如，在唇形结构上的入口孔)的第二子组，如图10所示。在包括唇形结构121的一个变型中，入口孔130的子组可以定位在唇形结构121上，更具体地定位在唇形部内壁上，其中入口孔130在远离腔室开口的方向上打开。入口孔在内腔室中的多方向定位与向内延伸的唇形部相结合，可产生具有多方向压力的容积，其能以更安全的方式保持袋子。主体结构110的物理形式能够协同地加强对物体的夹持并减少发生袋子特有的抓握失败的机会。

作为另一种可能的变型，限定凹形内腔室120的内部结构可以包括一个或多个结构特征(例如，唇形部突起、槽等)。在图11A和11B的示例中，锯齿状结构特征可以在限定凹形内腔室120的内部结构的侧面的侧壁上形成图案。在图12的示例中，结构特征可以包括从限定凹形内腔室120的内部结构的顶壁突出的表面。在此类变型中，入口孔的子组可以定位在一个或多个结构特征上。

作为一种可能的变型，诸如文中所述的那些末端执行器特征可以结合到具有扩大的凹形内腔室120的末端执行器中，以及具有限定外表面的主体结构110的末端执行器中。在此类变型中，末端执行器可以是完全刚性(或半刚性)的结构，其可以由单一部件制成，或替代地由相附接以形成末端执行器的结构的多个组成部件制成。在一些变型中，可以利用增材制造(例如，3D打印)或其它制造技术来制造这种变型。在另一些变型中，可以制造、附接和组装多个组成部件以形成单一实体部件。这种变型可以用作专注于袋子的末端执行器。

在这种专注于袋子的变型中，末端执行器可包括至少半刚性的主体结构110；其中主体结构形成末端执行器的外表面，并且包括在末端执行器的物体接合侧具有腔室开口的限定的凹形内腔室120，并且其中内腔室120具有大于腔室开口的内部宽度；在内腔室中，主体包括在主体结构的壁中限定通道开口的入口孔阵列；主体结构还包括连接到入口孔阵列的限定的内部通道；并且所述主体结构还包括限定通向限定的内部通道的开口的真空管线接口。

作为另一种可能的变型，末端执行器可以包括主体结构110，该主体结构110包括或连接到吸盘***160，该吸盘***160与限定凹形内腔室120的内部结构相结合，如在图13-17的示例中所示的。此类变型，或者称为混合末端执行器变型，可以起到使末端执行器充当基于吸盘的末端执行器或充当专注于袋子的末端执行器的作用。在具有集成的吸盘的混合变型中，可以通过在吸盘***160与物体表面之间建立真空密封，来自然地抓握盒装物体(或具有适于吸盘抓握的表面的其它物体，例如松散包装的物品)；并且袋装物体将自然地使袋子材料被拉入内腔室120以便抓握袋装物体。混合末端执行器变型可以任选地包括文中所述的一个或多个特征变型。

这样，用于拾放***的混合末端执行器可以包括：具有真空管线开口和物体接合区域的主体结构110，真空管线接口150(例如，开口)构造成将真空压力***的至少一条压力管线联接到主体结构110的限定的内部通道；主体结构110包括吸盘***160，该吸盘***160包括在物体接合区域的柔性密封唇形部161；主体结构110还包括内部结构112，该内部结构112限定了在物体接合区域具有腔室开口的凹形内腔室120，腔室开口定位在密封唇形部161的抓握区域内部；并且内部结构112包括沿着凹形内腔室120的至少一个壁定位的入口孔130的阵列，其中每个入口孔都在主体中限定了通向限定的内部通道的开口。

在一些变型中，这种末端执行器变型可以包括形成末端执行器的外表面(例如，主体结构110的外表面)的吸盘***；以及***吸盘***160的开口内的单独的刚性内部结构。吸盘***160可以由柔性材料制成，而内部结构112可以由刚性材料(或半刚性材料)制成。刚性内部结构可以装配和/或附接在吸盘***内部。刚性内部结构112可限定在末端执行器的物体接合侧具有腔室开口的凹形内腔室120。与其它变型一样，在内腔室120中，内部结构112可包括入口孔130的阵列，其在内部结构112的壁中限定了通道开口。

密封唇形部162优选地围绕腔室开口并从腔室开口向外延伸。主体结构110的吸盘***160可以另外包括波纹管162，其围绕内部结构112并形成末端执行器的外表面，如图14所示。波纹管162可以连接到密封唇形部161。

在一些混合变型中，例如图13-14的示例所示的那些变型中，入口孔阵列可包括入口孔的第一子组，其沿着与限定的腔室开口相对的内部结构的壁定位。换言之，入口孔的至少一个子组可以沿着顶壁。

在一些混合变型中，例如图16所示的变型中，入口孔阵列可以另外包括沿着凹形内腔室的第二壁的入口孔的至少一个第二子组。入口孔的第二子组可以以与入口孔的第一子组的取向不同的取向被限定。在此类变型中，入口孔可以沿着不同的壁被限定，这些壁具有沿着非平行平面的限定切线。如在图16的示例中所示，入口孔可以沿着凹形内腔室的顶壁和侧壁定位。

在一些混合变型中，例如图17所示的变型中，一些入口孔130可以在相反的方向上定向。入口孔130可以在直接相反的方向上定向(其中入口孔是沿着相反方向上的向量限定的)，但是入口孔130可以替代地在间接相反的方向上定向(其中两个入口孔的定向向量具有在相反方向上的纵向分量)。

在一些混合变型中，例如图18所示的变型中，内部结构可以形成扩大的凹形内腔室120，其具有宽度大于腔室开口宽度的内腔室。在一些这样的变型中，内部结构(或末端执行器的其它合适的部件)可以包括至少部分地限定腔室开口的唇形结构121。

另外，在一些混合变型中，例如图17所示的变型中，入口孔130的第一子组可以在腔室开口的方向上打开(即，限定为具有一定取向)，并且入口孔的第二子组定位在唇形结构上并在远离腔室开口的方向上打开(即，在相反的方向上)。

在一些混合变型中，例如图19所示的变型中，限定凹形内腔室120的内部结构112可以包括一个或多个结构特征(例如，唇形部突起、槽等)。

在一些混合变型中，例如图15-18所示的变型中，末端执行器包括在腔室开口与吸盘160之间的过渡空气通道125。每个过渡空气通道125都可以从腔室的内边缘向外朝向密封唇形部161的外边缘延伸。这起到提供流体通道以改进在吸盘夹持模式下或袋装物体夹持模式下的混合操作的作用。其它结构性布置可用于建立过渡空气通道。在一个优选实施方案中，内部结构包括从腔室开口向外延伸的一组凸缘，由此在被***吸盘***的中心开口时形成一组过渡空气通道。该组凸缘优选地在至少部分水平的方向上延伸，并且优选地贴合密封唇形部161的斜面和表面。或者，过渡空气通道可以由密封唇形部161的内表面的形式限定。

在一些混合变型中，例如图20所示的变型中，包括具有波纹管162的吸盘***160的末端执行器可以包括包围波纹管的刚性护罩180。

下面详细描述末端执行器和/或末端执行器***的各种组成部件、特征和变型。

末端执行器的主体110起到具有各种通道特征以实现文中描述的末端执行器的结构单元的作用。主体110可以由多个组成部件制成，这些组成部件相组装或以其它方式相连接以形成末端执行器。主体110可以替代地由一体制造的结构制成。

如上文所述并且例如在图5-12的示例中所示，主体110可以是刚性或半刚性部件，其形成外表面的至少一部分和限定凹形内腔室120的内部结构。在其它变型中以及例如图13-21的示例中所示，主体110可以包括或集成吸盘***160和刚性或半刚性内部结构部件。在一些混合变型中，外表面可以至少部分地由吸盘***制成，例如如图16-19所示。

主体110优选地包括内部结构112，该内部结构112限定了凹形内腔室120及其如下所述的特征。内部结构可以只是刚性元件的一个子区段(例如如图5-12所示)。内部结构可以替代地是一个区别部件，它与其它组成部件组合以形成末端执行器的主体110。例如，内部结构112可以是附接在吸盘***160的内部开口中的***件。

内部结构112优选地是至少半刚性的。在一些变型中，主体110可以完全由刚性或半刚性材料制成。作为刚性或半刚性材料，末端执行器可以具有较长的使用寿命，因为其使用对于末端执行器的结构和功能影响很小。主体110可以由单件材料制造，但也可以是多部件设计。一些变型可以利用柔性或非刚性材料实现末端执行器以及主体中的元件。作为一个示例性变型，末端执行器可以包括柔性波纹管，以便在接触物体的情况下具有更大的柔性，并且柔性区域可以集成到主体110中。

在本文中更详细地描述了末端执行器的各种元件的各种结构主体110的变型。

一般而言，结构主体110将包括限定凹形内腔室120的至少一些部分或子部件。

如在图13-20的示例中所示，结构主体110可以包括形成内腔室120以促进对袋装物体的抓握的半刚性部件，以及促进对非袋装物体(例如，盒装物体)和/或紧密装袋的物体的抓握的外部吸盘***160。

如图5-12所示，结构主体110可以替代地是没有吸盘160部件的、由一个或多个组成部件制成的完全半刚性或刚性的结构。作为一个示例，主体110可以具有类似于钟的形状，但是末端执行器的主体的外形可以定制为任何合适的形状。在一种优选实施方案中，主体110具有关于中心轴线大致对称的形式，其中真空管线接口150和通向限定的内部通道140的入口孔位于相对两侧。在一种实施方案中，主体110具有与3D打印兼容的形式，使得末端执行器可由单一部件制成。然而，可以替代地使用任何合适的制造和组装技术。

在一些变型中，结构主体110可以包括外部柔性波纹管子部件161以允许末端执行器屈伸变形，但不包括吸盘凸缘。

凹形内腔室120与入口孔130的阵列协同起到有助于增强对袋子抓握的特征的作用。如上文所述，凹形内腔室120由内部结构112限定，因此内腔室120的特征可以替代地被描述为内部结构112的特征或由内部结构112限定。

当压力起作用时，袋子可以被拉入内腔室120，并且腔室120的限定容积被成形为允许足够的袋子材料进入，以便能够在基本整个入口孔130的阵列上建立密封。位于不同位置的多个入口孔130可以建立不同的施力点。在具有取向不同的入口孔的变型中，袋子可以在入口孔130的不同位置处沿不同方向被拉动。

如在一些实例中所讨论的，在特定区域中从一个或多个入口孔130施加的压力所产生的力的方向可以是与袋子进入腔室开口的方向相反的方向，从而增大袋子薄膜与腔室开口的壁之间的摩擦力，并阻止在夹持的同时在空间中移动物体时发生滑动。这用于使末端执行器的结构以折叠扣的方式发挥作用。

凹形内腔室120由主体结构110的内部结构121形成。在一些变型中，内部结构121可以只是形成末端执行器的主体结构110的一部分，例如图6所示。或者，内部结构121可以是一个区别组成部件，其连接到主体结构110的另一组成部件。在一个示例中，内部结构121是定位在吸盘***160的开口内的***件。对内腔室120的表述可以指由内部结构121形成的限定腔体。

内腔室120优选地从腔室开口凹进。换言之，该内腔室是限定腔体，其在纵向方向上是凹进的(从远侧腔室开口朝向末端执行器的近端凹入)。内腔室120在本文中主要被描述为具有在物体接合区域中的圆化的或圆形的腔室开口。然而，腔室开口可以具有替代形状。

在一些变型中，内腔室120是扩大的凹形内腔室，其中内腔室120在其最宽区域处具有大于腔室开口宽度的宽度。在更概括的特征化表述中，腔体的一个区段的宽度大于腔体的更靠近开口的至少一个区段。内腔室120可以是圆顶形的，但也可以具有各种内部几何形状。内腔室120可以具有不规则形式的限定容积。

内腔室120由内壁组成，这些内壁可以包括顶部内壁122和侧部内壁123。在一些变型中，当末端执行器包括唇形结构121时，内腔室120可以另外包括唇形部内壁124。在一些变型中，末端执行器的此类内壁可以没有明显区分并且可以是连续的表面。在另一些变型中，更复杂的形式可以具有在内腔室120中的其它内部结构特征，其中可以使用替代的壁描述用语。在本文中对于顶部内壁、侧部内壁和唇形部内壁的表述是为了方便描述各种特性以及特征结构的一般性布置，并不意在将内腔室限制为三种不同类型的壁。

顶部内壁122通常将被表征为与内腔室120中的开口(即，腔室开口)相对的壁。侧部内壁可被表征为从顶部内壁122朝向腔室开口纵向延伸的壁。在包括唇形部121的变型中，侧部内壁123通常将向外逐渐收窄或扩展至唇形部内壁124的基部。

内腔室及其内壁限定了凹形腔体，该凹形腔体的作用是拉入袋子并夹住袋子。在内腔室120的扩大凹形变型中，内腔室限定了凹形腔体，其可被表征为包括腔室开口腔体和中心腔体，其中腔室开口腔体的宽度在至少一个区段中窄于中心腔体的至少一个区域。向内延伸的唇形部121可起到限定腔室开口腔体的作用。

如图4所示，主体和内腔室120的尺寸可以针对不同的袋子材料和/或物体的尺寸/重量进行定制。物体的重量、袋子材料的类型、袋子材料的松弛量/富余量，和/或其它因素可供内腔室120的结构予以考虑。在一个变型中，腔室开口的平均宽度大于凹形内腔室的高度(即，深度)。在圆形腔室开口的情况下，这可以替代地描述为：腔室开口直径与内腔室高度的比率大于一(即，直径大于高度)。这里，高度是指在纵向方向上的测量值，其中腔室高度是从物体接合区域到与物体接合区域相对的凹形内腔室的壁的高度。内腔室的高度和宽度可取决于薄膜、袋子的厚度以及内部物体的重量。

从腔室开口到顶壁所限定的腔室高度优选地足够高以拉入足量的材料。开口宽度(即，腔室开口的宽度)是在水平方向上的限定开口。开口宽度优选地足够宽以允许袋子材料被拉入腔室而不会过度充填腔室开口导致袋子材料被压力拉伸。一般而言，腔室高度大于腔室开口，但不限于此构型。腔室宽度(在限定的中心腔体内的宽度)的轮廓可以在沿着末端执行器的高度的不同截面区域处变化。在扩大的凹形内腔室120中，内腔室120通常可以具有比所讨论的腔室开口宽度更大的最大宽度。然而，可以具有内腔室不以中心轴线为中心的变型，其中扩大的凹形内腔室120的特征可通过替代构型来实现。用于指代测量值和方向的高度、宽度、纵向、水平和/或其它相关术语是基于图21A和21B所示的参考。本领域技术人员应理解，这些相关术语只是为了方便描述，并不将末端执行器限制为任何特定的形式或取向。

在一些变型中，内腔室120可以不具有限定的唇形部121。在一个这样的示例中，内腔室120可以是从腔室开口朝向顶壁延伸的大致圆柱形的限定腔体，如图13所示。

在一些变型中，内部结构112可以包括以与唇形结构121类似或互补的方式发挥作用的结构特征。此类结构特征可以涉及内部结构112具有在内腔室120中向内或向外延伸的结构形式。例如，侧部内壁123可以以与唇形部121类似的方式工作或发挥作用。如图11A和11B所示，在一些替代变型中，内腔室120可以包括具有图案化表面的侧部内壁123。该图案化表面可以是一系列突起。图案化表面结构可以是替代类型的内唇形结构。入口孔可以定位在突起之间的谷部中。

作为另一替代示例，顶壁可以具有向下延伸的内部突起，如图12所示。此类结构特征可用于改变末端执行器的性能。例如，向下突起可以起到扩大末端执行器可以抓握的袋子材料的表面积的作用。

如所讨论的，在一个优选变型中，主体结构110包括唇形结构121，该唇形结构121跨过内腔室120的开口向内延伸和突出。唇形结构121可以起到腔室开口边沿的作用。因此，唇形结构121可部分地限定内部腔室的容积。唇形结构121优选地从主体结构110的底面延伸。

作为一个变型，唇形结构121可以从主体结构向内延伸以限定圆化的腔室开口。唇形结构121优选地形成用于腔室开口的圆形、椭圆形或其它类型的对称圆化形状。然而，唇形结构121可以用于制成任何合适形状的腔室开口。唇形结构121可以从主体结构110的所有侧面均匀地延伸。唇形结构121也可以不均匀地延伸。

在一个变型中，唇形结构121从主体结构110的有限部分向内延伸，以限定仅覆盖腔室开口的一部分的唇形结构121。在一个实施方案中，唇形结构121从主体结构110的一半圆周向内延伸，从而只在腔室开口的有限部分上形成唇形结构121，如图22A和22B所示。此变型可以增强沿一个维度的夹持。用于操纵末端执行器的致动***可以包括编码器或其它监测末端执行器取向的方式，使得它能够将末端执行器适当地定向成唇形部在适当的方向上。这在具有高度重复性的自动化***的应用中具有特别的实用性，其中重复执行固定或一致形式的操纵路径并且唇形部的取向可以集成到操纵路径中。

唇形结构121优选包括唇形部内壁124。在一些变型中，唇形部内壁124可以包括入口孔130的阵列的至少一个子组。在唇形部上的入口孔可以定位成穿过唇形部内壁124的表面。相应地，唇形结构121可包括内部通道以将唇形部上的入口孔联接到主体的内部通道140。在一个变型中，例如当主体110和唇形结构121是单一部件或集成部件时，主体的内部通道140延伸到唇形结构121中。在唇形结构121是附接到主体110上的单独部分的变型中，唇形结构121可以被制造为具有内部通道，当唇形结构121附接到主体110上时，该内部通道将唇形结构121的入口孔联接到主体的内部通道140。

在替代变型中，唇形结构121可以是实心结构，并且入口孔可以定位在唇形结构121的基部附近。

唇形结构121优选是至少半刚性的并且可以由刚性或半刚性材料制成。在一些替代变型中，唇形结构121可以由柔性材料制成或包括柔性部分。柔性部分可以实现围绕基部、中间区段、在边缘处或在任何合适的部位处的屈伸变形。

唇形结构121可以是大致平坦的结构。然而，唇形部可以具有图案化的结构(突起、槽等)和/或其它特征。唇形结构121优选地横向于压力作用力的中心方向延伸。例如，如果腔室开口处的压力的主方向是沿纵向方向向上，则唇形结构121至少部分地沿水平方向延伸。在替代变型中，唇形部可以向下、向上倾斜，或者具有某种形式的斜面或附加结构特征，如图23所示。

唇形结构121可包括沿着腔室开口的低摩擦的圆化边缘，其作用是更好地允许将袋子拉入内腔室120。唇形结构121可以替代地或附加地包括离散边缘，以在袋子与唇形结构121上或附近的入口孔接合之后促进形成袋子上的褶皱点。

在一些混合变型中，末端执行器包括过渡空气通道125，其作用是促进在腔室开口与吸盘***160之间建立过渡区域。这具有自适应抓握不同类型的袋装物品的潜在益处。例如，过渡空气通道125可允许选择性地搬运紧密装袋物体和松散装袋物体。过渡空气通道125在袋子材料未被完全抓握在内腔室120中时将空气泄漏到吸盘。这样，过渡空气通道125可以使吸盘***160能够抓握袋子材料缺乏柔性的紧密装袋物体以完全接合在内腔室120中。然而，当与松散装袋的物体接合时，袋子材料可被适当地夹持在内腔室120中。

过渡空气通道125可以是在腔室开口与密封唇形部161的外边缘之间的限定凹槽。过渡空气通道125可从凹形内腔室120的内边缘(在腔室开口处或附近)朝向密封唇形部161延伸。空气通道125可以仅部分地朝向密封唇形部161的边缘延伸。过渡空气通道可以呈环形围绕开口周期性地布置，但是也可以使用任何合适的图案。在一种实施方案中，内部结构112包括至少部分地沿水平方向延伸的一组凸缘。在这样的变型中，内部结构112可由***吸盘***160的中心开口的刚性材料制成。这样，这些凸缘从腔室开口向外延伸。这些凸缘建立侧壁，并且密封唇形部161的表面可以用作通道的底面。

在另一实施方案中，密封唇形部161可以包括延伸到内部结构112与吸盘***160的开口的接合处的脊部，其中这些脊部限定了从腔室开口朝向密封唇形部161的外边缘延伸的腔体。过渡空气通道125可以定义为线性通道，但也可以是任何合适的形状。例如，限定通道的网络可以将腔室开口的外边缘连接到密封唇形部161的外部区域。

入口孔130的阵列的作用是限定多个延伸穿过主体110的壁的贯穿通道，以便能够从内腔室120施加压力。入口孔130的阵列优选地定位在限定凹形内腔室120的内部结构112的内壁上。在一个变型中，入口孔130主要或完全布置在顶部内壁122上。在一个这样的变型中，入口孔130可以由网目或格栅制成。在一些变型中，入口孔的子组(例如一个或多个)可定位在顶部内壁122、侧部内壁123和/或唇形部内壁124上。

入口孔可以是在主体110中的小的限定腔体。限定的贯穿通道可以是圆柱形的。在另一个变型中，入口孔可以是形成更呈矩形的限定的贯穿通道的长狭缝。在一个变型中，入口孔130的阵列或入口孔130的阵列的至少一个子组可以通过网状材料形成。入口孔可以替代地使用任何合适的形状、布置并具有任何合适的尺寸。另外，入口孔130的阵列中的这些入口孔可以是基本一致的，但也可以具有不同的尺寸和形状，其可以针对每个入口孔的作用进行配置。

入口孔130的阵列的各部分可以分布在不同的区域中。入口孔130的布置和配置可以针对末端执行器的特定性能目标进行定制。

在一些变型中，末端执行器可能希望将袋子材料尽可能多地向上拉入内腔室120。这样，入口孔阵列可以完全或主要沿着顶部内壁122定位。

在另一变型中，布局可以被配置为有助于这样的期望方式：即，袋子被拉入内腔室120然后进一步被拉向朝向侧面和/或底部的入口孔。入口孔130的阵列可以被配置成当被拉入内腔室120时促进薄膜的期望的流动和操纵。入口孔的布置可包括促进实现被夹持薄膜与入口孔130的阵列之间的接合顺序的配置，使得在对物体的初始夹持期间，跨越内腔室120的内表面入口孔以扩大方式与薄膜依次接合(即，流动被阻挡)。入口孔130的阵列的布置是指入口孔的位置和图案。该布置还可以指入口孔的属性中的图案，例如尺寸和形状。在一个变型中，该布置是一系列向外扩大的入口孔，其可以是入口孔的放射状图案。这些入口孔可以从顶部内壁122对称地(或不对称地)呈放射状。入口孔的放射状图案可以起到促进薄膜材料流入内腔室120并最初向上流向顶部内壁入口孔的作用。当位于中心的入口孔被阻塞时，薄膜的流动可以被拉向覆盖附近的入口孔并可能围绕被覆盖的入口孔。这可以持续到基本上所有入口孔都被阻塞，由此薄膜被入口孔保持在策略性布置的位置，例如唇形部内壁124。可以替代地使用任何合适的布置。

如图10A所示，一个示例性变型可以包括在靠近顶部内壁122的区域中(例如，以顶部为中心、围绕中心顶部等)的第一入口孔子组(例如，一个入口孔)、沿着侧部内壁123的下部的第二入口孔子组、以及在唇形部内壁124上的第三入口孔子组。

在包括唇形结构121的一个变型中，入口孔的至少一个子组定位在唇形结构121上和/或靠近唇形结构121。当定位在唇形结构121上时，入口孔可以跨唇形部内壁124均匀地分布，优选地以例如图3B所示的某种图案。当靠近唇形结构121定位时，入口孔130阵列的子组可以定位在邻近基部处，这是在唇形部基本上很薄(例如，在高度上)或不具有内部通道的情况下可以使用的方法，如图8所示。

在一些变型中，入口孔130的阵列优选地具有沿着内腔室120的壁定位的入口孔130，以便这些入口孔指向各种方向。这可以起到使施加力的方向多样化的作用。在本文中，入口孔的方向被表征为在沿着基本正交于入口孔位置处的主体表面的轴线所限定的流动方向上的矢量。另外，入口孔130的阵列的子组可以定位成偏离腔室开口的外侧。当末端执行器包括扩大的内腔室120和/或唇形结构121时，由于入口孔从腔室开口的外侧偏移，可以促使袋子材料抵靠唇形结构121弯曲，从而更好地夹持袋子材料。

在一个变型中，入口孔130的阵列至少包括在腔室开口的方向上打开的入口孔的第一子组，以及在远离腔室开口的方向上打开的入口孔的第二子组。例如，如果腔室开口定向成具有向上的气流，那么入口孔的第一子组被配置为在内腔室120的一个子区域中也向上引导气流，并且入口孔的第二子组被配置为在内腔室120的另一子区域中向下引导气流。在一个特定变型中，入口孔的第二子组的至少一部分定位在唇形部内壁124上，但也可以替代地定位在其它方向上，如上文所述。

如图24的替代变型所示，一些变型可以包括大部分偏离腔室开口并且定向在腔室开口的方向上的入口孔(例如，用于施加至少部分向上的力)。该图示出了不包括具有与腔室开口的方向相反的方向的入口孔的示例性变型。

在一个变型中，入口孔130的阵列可以包括一个或多个主动控制的入口孔。主动控制的入口孔优选地是可改变其打开状态的入口孔。在一个变型中，主动控制的入口孔可打开和关闭。在另一变型中，主动控制的入口孔可改变打开量以让更多或更少的空气通过。在受控入口孔的一个实施方案中，***包括可根据控制信号打开和关闭的受控阀。可以使用其它合适的机构。在某些情况下，可以通过一个机构控制多个入口孔。可以以与抓握协调的方式控制主动控制的入口孔。例如，当最初将袋子拉入内腔室120时，受控入口孔可以处于一种状态，如图25A所示，然后在随后抓握袋子时处于不同状态，如图25B所示。

限定的内部通道140起到由主体结构110的壁围出的开放容积的作用。内部通道140通过入口孔130的阵列将真空管线接口150与内腔室120流体联接。内部通道140可以是开放腔体。在一些变型中，主体结构110可以由形成外表面和内腔室的连接的刚性材料制成，其可以包括内部通道140。在另一变型中，内部通道140可以是在吸盘***160的波纹管与内部结构112之间限定出的腔体。内部通道140也可以是在末端执行器与真空管线接口150连接时限定出的腔体。在一个特定实施方案中，内部通道140可以是将入口孔连接到真空管线接口150的一个或多个管。

真空管线接口150用作限定的空间，压力***可经该空间与入口孔建立流体联接。真空管线接口150处的降低的压力优选地导致入口孔130的阵列中的每个入口孔处的空气流动和向内压力，以及跨腔室开口的向内压力。末端执行器优选地包括真空管线接口，其用作与压力管线和/或致动***的连接器。真空管线接口优选地限定真空管线接口150的腔体。真空管线接口可以是螺纹紧固件、锁定机构、摩擦接口、卡扣接口和/或任何合适的机构，用以联接到压力管线和/或致动***。致动***可以替代地附接到和/或物理地联接在主体结构110上的不同位置处。在一个变型中，真空管线接口可以是用于磁性附接到致动***和压力***的磁化附接面。

如所讨论的，在一些变型中，末端执行器可以集成到混合末端执行器中或形成为混合末端执行器的一部分。在混合变型中，末端执行器可以包括吸盘***160，该吸盘***160可以附接到主体结构120上和/或作为主体结构120的一部分。吸盘***160具有延伸超出内腔室120的物体接合区域的密封唇形部161。吸盘***160起到提供吸盘机构的作用，该吸盘机构可用于抓握某些类型的物体。

吸盘***160可以帮助利用吸盘的柔顺性与袋子或物体形成初始密封。如果是袋子，那么袋子材料可以被拉入刚体结构110的内腔室120以便抓握。柔性密封唇形部161还可以使末端执行器***能够在范围更广的物体上起作用。例如，混合变型可以夹持平坦的坚硬表面(例如，纸板箱)以及松散的塑料袋。这在包裹处理等应用中可能是特别有用的。

吸盘***160优选地具有与内腔室120的物体接合区域大致对齐的物体接合区域。它们通常如图21B所示沿着紧邻的平行平面，并且可以是共平面的。

在一个变型中，吸盘***160可以完全围绕主体结构110。吸盘***160可以替代地定位在末端执行器的端部上。在又一变型中，吸盘***160可以与刚性***件结合使用，使得限定的内部通道140可以由吸盘***160和***件形式的刚性主体结构110协同形成，如图28以及图14-19所示。吸盘***160可包括结构特征以在***件装配就位时保持***件。或者，柔性吸盘160可以一体地附接到刚性***件上(例如，围绕***件包覆成型)。

吸盘***160优选地包括至少一个密封唇形部161，其是向外延伸的柔性唇形部或凸缘。密封唇形部161具有在诸如环形、椭圆形或任何合适的路径形状的连接路径中的密封表面。密封唇形部161可以包括吸盘的任何合适的设计特征。当与合适的物体接合时，密封唇形部161跨表面接触物体、屈伸变形、并建立对物体的密封抓握。

吸盘***160可另外包括波纹管162。当与物体的表面接合时，波纹管可提供柔性。在一个变型中，波纹管162可定位在吸盘头附近的末端执行器的远端上。在另一变型中，波纹管162可出现在末端执行器的近端上，靠近真空管线接口。在一个变型中，波纹管162可形成主体结构110的外部结构。波纹管可连接到密封唇形部。在一个变型中，波纹管和唇形部由一个柔性材料部件制成。

在一些变型中，末端执行器可以另外包括至少部分地包围波纹管的刚性护罩180。刚性护罩180可以是刚性环结构，其从上部部分(例如，与接合区域相对的近侧)水平向外延伸，经过波纹管，然后向下朝向物体接合侧延伸。

末端执行器的上述特征和任选变型可以多种方式和多种不同形式组合，同时仍保持所公开的末端执行器概念。

在另一个变型中，末端执行器***可以包括具有两个或更多个限定的内部通道120的主体结构110，每个内部通道都将不同的真空管线开口150与不同的入口孔130的阵列连接。作为这种变型的一个示例，第一真空管线接口1501可以通过第一限定的内部通道1401联接到入口孔1301的第一子组，并且第二真空管线接口1502可以通过第二限定的内部通道1402联接到到入口孔1302的第二子组，如图26所示。末端执行器***可以包括单独控制的真空压力***或至少单独控制的压力管线，使得可针对入口孔的不同子组单独控制吸力。

此变型可以被控制为使得在初始抓握阶段期间，使用第一子组将袋子拉入内腔室120，而第二子组不起作用，并且在随后的夹持阶段期间，使用入口孔的第二子组沿着定位成用于操纵物体的入口孔将袋子材料夹持在内腔室120中。例如，在一个变型中，入口孔的第二子组可以沿着唇形部的内壁。

在另一附加变型中，末端执行器可以包括多个不同的凹形内腔室120，如图27所示。这些凹形内腔室可以各自被单独控制或通过共用的真空管线接口150控制。不同的内腔室120可以基本相同或在各种细节上有所不同。所述多个内腔室120可以以任何合适的方式沿着物体接合区域图案化。

在另一附加变型中，末端执行器可以包括一个或多个内唇形部，如图9所示。这些内唇形部可以沿水平方向延伸或可以替代地定向在不同方向上。与本文所述的唇形结构121一样，内唇形部的变型可类似地具有定位在内唇形部表面上或附近的入口孔。

在一些变型中，末端执行器可以用作多头末端执行器***的一部分，该多头末端执行器***至少包括第一末端执行器和第二末端执行器，其中第一末端执行器或第二末端执行器中的至少一者是诸如上述的袋子抓握末端执行器。

尽管提到了两种末端执行器，但是多头末端执行器***可以包括任何合适数量的末端执行器。第一末端执行器和第二末端执行器的接合区域可以对齐为共面的或大致平行的平面。然而，这些末端执行器可以替代地沿着不同平面对齐。

两个末端执行器可以共用与共同的真空压力***170的共同连接。或者，第一和第二末端执行器可以具有与独立真空压力***的不同连接。这样，多头末端执行器***可以包括联接到第一末端执行器的第一真空压力***和联接到第二末端执行器的第二真空压力***。

多个末端执行器可以用于一些实施方案的冗余。在另一些实施方案中，两个末端执行器是用于不同抓握能力的不同类型的末端执行器。

这些末端执行器中的至少一个优选地是袋子抓握末端执行器。为简单起见，第一末端执行器被描述为是这样的袋子抓握末端执行器，其中它包括具有真空管线开口和物体接合区域的主体结构，真空管线开口构造成将真空压力***的至少一条压力管线联接到主体结构的限定的内部通道；主体结构包括吸盘***，该吸盘***包括在物体接合区域的柔性密封唇形部；主体结构包括限定凹形内腔室的内部结构，该内腔室具有在物体接合区域的腔室开口，该腔室开口定位在密封唇形部的抓握区域内部；该内部结构包括沿着凹形内腔室的至少一个壁定位的入口孔阵列，其中每个入口孔都在主体中限定了通向限定的内部通道的开口。

在一个变型中，第二末端执行器可以是吸盘式末端执行器，如图29所示。第二末端执行器可以替代地是任何合适类型的接触式末端执行器。

在另一变型中，第二末端执行器可以是另一类型的袋子抓握末端执行器。它可以与第一末端执行器不同地配置，以实现多样化的抓握能力。在图30所示的一个示例中，第一末端执行器的开口的腔室直径可以不同于第二末端执行器的腔室开口的直径。第一和第二末端执行器可以替代地包括不同特征和/或构型的任何其它组合。

末端执行器不限于仅包括这些特征，而且可以包括末端执行器的任何合适的特征，或与其它末端执行器组成部件或拾放机器人***元件组合。

本领域技术人员将从前面的详细描述以及附图和权利要求中认识到，可以对本发明的实施例进行修改和变更，而不会背离由以下权利要求所限定的本发明的范围。

Claims (40)

1.一种用于拾放***的末端执行器，包括：

具有真空管线开口和物体接合区域的主体结构，所述真空管线开口构造成将真空压力***的至少一条压力管线联接到所述主体结构的限定内部通道；

所述主体结构包括吸盘***，所述吸盘***包括在所述物体接合区域处的柔性密封唇形部；

所述主体结构包括限定凹形内腔室的内部结构，所述内腔室具有在所述物体接合区域处的腔室开口，所述腔室开口定位在所述密封唇形部的抓握区域内部；

所述内部结构包括沿着所述凹形内腔室的至少一个壁定位的入口孔阵列，其中每个入口孔都在所述主体中限定了通向所述限定内部通道的开口。

2.根据权利要求1所述的末端执行器，其中，所述入口孔阵列包括入口孔的第一子组，所述入口孔的第一子组沿着所述内部结构的与限定的腔室开口相对的壁定位。

3.根据权利要求2所述的末端执行器，其中，所述入口孔阵列包括沿着所述凹形内腔室的第二壁的入口孔的至少一个第二子组，其中入口孔的第二子组是在与入口孔的第一子组的取向不同的取向上限定的。

4.根据权利要求3所述的末端执行器，其中，所述凹形内腔室是扩大的凹形内腔室，其内腔室宽度大于所述腔室开口的宽度；其中所述内部结构还包括至少部分地限定所述腔室开口的唇形结构；其中所述入口孔的第一子组在所述腔室开口的方向上打开，并且入口孔的第二子组定位在所述唇形结构上并且在远离所述腔室开口的方向上打开。

5.根据权利要求1所述的末端执行器，其中，所述腔室开口的平均宽度小于所述凹形内腔室的高度。

6.根据权利要求1所述的末端执行器，还包括过渡空气通道，其中每个过渡空气通道从所述凹形内腔室的内边缘向外朝向所述密封唇形部延伸。

7.根据权利要求1所述的末端执行器，其中，所述吸盘***由柔性材料制成；其中所述凹形内腔室由刚性材料制成并***所述吸盘***的中心开口内。

8.根据权利要求7所述的末端执行器，其中，所述凹形内腔室包括从所述腔室开口向外延伸的一组凸缘，从而在被***所述吸盘***的中心开口时形成一组过渡空气通道。

9.根据权利要求1所述的末端执行器，其中，所述吸盘***包括形成所述主体结构的外表面的波纹管，其中所述波纹管连接到所述密封唇形部。

10.根据权利要求9所述的末端执行器，还包括包围所述波纹管的刚性护罩。

11.一种末端执行器***，包括：

●第一末端执行器，所述第一末端执行器包括：

■具有真空管线开口和物体接合区域的主体结构，所述真空管线开口构造成将真空压力***的至少一条压力管线联接到所述主体结构的限定内部通道；

■所述主体结构包括吸盘***，所述吸盘***包括在所述物体接合区域处的柔性密封唇形部；

■所述主体结构包括限定凹形内腔室的内部结构，所述凹形内腔室具有在所述物体接合区域处的腔室开口，所述腔室开口定位在所述密封唇形部的抓握区域内部；

■所述内部结构包括沿着所述凹形内腔室的至少一个壁定位的入口孔阵列，其中每个入口孔都在所述主体中限定了通向所述限定内部通道的开口；和

●第二末端执行器。

12.根据权利要求11所述的末端执行器***，其中，所述第一末端执行器和第二末端执行器具有基本沿着同一平面限定的物体接合区域。

13.根据权利要求11所述的末端执行器***，还包括联接到所述第一末端执行器的第一真空管线；以及联接到所述第二末端执行器的第二真空管线。

14.根据权利要求11所述的末端执行器***，其中，所述第二末端执行器是吸盘式末端执行器。

15.根据权利要求11所述的末端执行器***，其中，所述第二末端执行器包括第二主体结构，所述第二主体结构包括第二内部结构，所述第二内部结构限定了具有第二腔室开口的第二凹形内腔室；所述第二内部结构包括沿着所述第二凹形内腔室的至少一个壁定位的第二入口孔阵列。

16.根据权利要求15所述的末端执行器***，其中，所述第一末端执行器的腔室开口的直径不同于所述第二末端执行器的第二腔室开口。

17.根据权利要求11所述的末端执行器***，其中，所述入口孔阵列包括入口孔的第一子组，所述入口孔的第一子组沿着所述内部结构的与限定的腔室开口相对的壁定位。

18.根据权利要求11所述的末端执行器***，其中，所述入口孔阵列包括沿着所述凹形内腔室的第二壁的入口孔的至少一个第二子组，其中，入口孔的第二子组被限定在与入口孔的第一子组的取向不同的取向上。

19.根据权利要求11所述的末端执行器***，其中，所述第一末端执行器包括过渡空气通道，其中每个过渡空气通道都从所述凹形内腔室的内边缘向外朝向所述密封唇形部延伸。

20.根据权利要求11所述的末端执行器***，其中，所述吸盘***包括形成所述主体结构的外表面的波纹管，其中所述波纹管连接到所述密封唇形部。

21.一种用于拾放***的末端执行器，包括：

具有真空管线开口和物体接合区域的主体结构，所述真空管线开口构造成将真空压力***的至少一条压力管线联接到所述主体结构的限定内部通道；

所述主体结构包括限定的凹形内腔室，所述凹形内腔室具有在所述物体接合区域处的腔室开口；

唇形结构，所述唇形结构从所述主体结构延伸并且至少部分地限定通向所述内腔室的腔室开口；

沿着所述内腔室的壁定位的入口孔阵列，其中每个入口孔都在所述主体结构中限定了通向所述限定内部通道的开口。

22.根据权利要求21所述的末端执行器，其中，所述入口孔阵列至少包括在所述腔室开口的方向上打开的入口孔的第一子组，以及在远离所述腔室开口的方向上打开的入口孔的第二子组。

23.根据权利要求22所述的末端执行器，其中，所述入口孔的第二子组的至少一部分定位在唇形部内壁上。

24.根据权利要求21所述的末端执行器，其中，所述入口孔阵列中的各入口孔以从顶部内壁向唇形部内壁呈对称放射状的布置方式布置在所述内腔室中。

25.根据权利要求21所述的末端执行器，其中，所述唇形结构从所述主体结构向内延伸以限定所述腔室开口的圆化形状。

26.根据权利要求25所述的末端执行器，其中，所述入口孔阵列中的一入口孔子组均匀地分布在所述唇形结构的唇形部内壁上。

27.根据权利要求21所述的末端执行器，其中，所述唇形结构从所述主体结构的有限部分向内延伸，所述唇形结构仅覆盖所述腔室开口的一部分。

28.根据权利要求21所述的末端执行器，其中，所述主体由刚性材料制成。

29.根据权利要求21所述的末端执行器，其中，所述主体由半刚性材料制成。

30.根据权利要求21所述的末端执行器，其中，所述唇形结构由柔性材料制成。

31.根据权利要求21所述的末端执行器，其中，所述唇形部包括低摩擦的圆化边缘。

32.根据权利要求21所述的末端执行器，还包括延伸超出所述主体结构的物体接合区域的柔性吸盘。

33.一种用于与真空压力***一起使用的末端执行器，包括：

至少半刚性的主体结构；

所述主体结构包括限定的凹形内腔室，所述内腔室具有在所述末端执行器的物体接合侧的腔室开口，并且其中所述内腔室具有大于所述腔室开口的内部宽度；

在所述内腔室中，所述主体包括限定所述主体结构的通道开口壁的入口孔阵列；

所述主体结构包括连接到所述入口孔阵列的限定内部通道；并且

所述主体结构包括真空管线接口，所述真空管线接口限定了通向所述限定内部通道的开口。

34.根据权利要求33所述的末端执行器，其中，所述入口孔阵列至少具有在所述腔室开口的方向上打开的入口孔的第一子组，以及在远离所述腔室开口的方向上打开的入口孔的第二子组。

35.根据权利要求33所述的末端执行器，还包括唇形结构，所述唇形结构在所述物体接合侧从所述主体向内延伸，以至少部分地限定所述腔室开口。

36.根据权利要求35所述的末端执行器，其中，所述入口孔的至少一个子组定位在所述唇形部上。

37.根据权利要求35所述的末端执行器，所述唇形结构从所述主体结构向内延伸，以限定圆化的腔室开口。

38.根据权利要求37所述的末端执行器，其中，所述入口孔阵列中的一入口孔子组均匀地分布在所述唇形部内壁上。

39.根据权利要求33所述的末端执行器，其中，所述主体由刚性材料制成。

40.根据权利要求33所述的末端执行器，还包括延伸超出所述主体结构的物体接合区域的柔性吸盘。

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