PT2146821E - Aparelho de preensão a vácuo - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO «APARELHO DE PREENSÃO A VÁCUO»

ANTECEDENTES

[0001] Esta divulgação refere-se ao campo da preensao de peças de trabalho irregulares e deformáveis, de forma a levantá-las e mantê-las, quer estejam embaladas, processadas ou em estado bruto, e a manipulá-las com o objectivo de manuseamento, montagem, embalagem e outras funções manipulativas robóticas e automatizadas.

[0002] 0 ISO define robôs industriais como manipuladores automaticamente controlados, reprogramáveis e multi-usos, programáveis em três ou mais eixos. Embora o controlo de movimento de robôs industriais tenha atingido um elevado nivel de sofisticação e flexibilidade, dificuldades relacionadas com o elemento mais crítico de um sistema robótico, o elemento terminal, ou as ferramentas de ponta de braço, têm impedido a adopção de robôs industriais em muitos segmentos industriais.

[0003] Os elementos terminais comuns incluem dispositivos de solda, pulverizadores de tinta, trituradores e dispositivos de rebarbagem, e ventosas. Os elementos terminais, particularmente os do tipo de preensão, são, frequentemente, bastante complexos e altamente personalizados para corresponder à peça de trabalho manuseada. Os elementos terminais podem utilizar vários sensores para ajudar o sistema robô a localizar, manusear e posicionar os produtos. Contudo, a tecnologia nesta área está desfasada, devido a dificuldades inerentes ao manuseamento de objectos irregulares e à produção de dispositivos de preensão adequados a uma vasta variedade 1 de utilizações para gerar as economias de escala requeridas para uma ampla adopção comercial.

[0004] Muitas soluções utilizaram também um software inadequado, levando a efeitos secundários imprevistos nas tentativas de manipular os produtos finais. 0 software do sistema de visão, um componente importante para uma implementação bem sucedida de robôs industriais, é muitas vezes constrangido pela iluminação irregular ou inadequada encontrada nos ambientes industriais reais. Assim, tem sido necessário um aparelho de preensão melhorado.

[0005] A patente DE 4129289 divulga uma ferramenta de preensão segundo a parte de pré-caracterização da reivindicação 1.

DIVULGAÇÃO DA INVENÇÃO

[0006] De acordo com a presente invenção, é fornecida uma ferramenta de preensão conforme definido nas reivindicações independentes anexas.

[0007] 0 aparelho divulgado pode agarrar, levantar, reter, embalar e mover peças de trabalho irregulares e deformáveis, como vegetais, frutas, carnes variadas ou produtos não alimentares, processados ou em estado bruto. 0 aparelho pode manipular sacos com o objectivo de manuseamento, montagem, embalagem de material e outras funções robóticas e manipulativas automatizadas. 0 aparelho pode também agarrar objectos embrulhados ou formados regularmente com ou sem embrulhos permeáveis ao ar ou orifícios de ventilação na superfície exterior, assegurando forças de fricção e de retenção suficientes 2 para aguentar forças de aceleraçao extremas que resultam do manuseamento robótico de alta velocidade.

[0008] 0 aparelho compreende um dispositivo de preensão a vácuo capaz de ser manipulado por um braço robótico e um sistema óptico para fornecer informação acerca do posicionamento da ferramenta de preensão. A ferramenta de preensão facilita um aperto seguro, firme mas "suave" que permite o manuseamento de uma variedade de peças de trabalho de diferentes tamanhos e formas e o seu movimento em acelerações rápidas verticais e horizontais para operações de embalagem eficazes em tempo real.

[0009] Por acçao adaptativa, o aparelho distribui uniformemente a força da ferramenta de preensão sobre a área máxima dos produtos encapsulados. 0 aparelho incorpora um método para monitorizar a função das ferramentas de manuseamento de vácuo in situ. 0 aparelho também facilita as capacidades de manuseamento automático de produtos embalados, esteja a embalagem ou peça de trabalho total ou parcialmente cheia.

[0010] 0 dispositivo de preensão tem uma cobertura flexivel montada numa placa de base. A cobertura inclui uma membrana e um lábio circunferencial. A membrana de preensão é feita de um material mole como o silicone, ou uma mistura termoplástica mole que lhe permite moldar-se à superfície irregular da peça de trabalho, de forma a que seja gerada uma diferença na pressão do ar entre a superfície da peça de trabalho e o lábio da ferramenta de preensão. A cobertura pode ser moldada por um processo sequencial termoplástico em que o lábio da cobertura é moldado a partir de um polímero com uma temperatura de fusão superior à do polímero da membrana. Este é, 3 frequentemente, um método rentável e que fornece uma boa ligação entre a membrana de aba e a base. São formados tubos pequenos e flexíveis (dedos de canais de vácuo) e passam através de canais na cobertura de preensão flexível.

[0011] A placa de base tem um grande orifício central para acomodar uma linha de vácuo. É gerada sucção no orifício central, no topo da cobertura, bem como através de tubos ou dedos flexíveis que se prolongam através da parede da cobertura para extremidades abertas, que fornecem força de preensão em múltiplos pontos mais próximos da extremidade da cobertura. Em aplicações relacionadas com alimentos, estes tubos podem ser removidos depois de se moldarem, deixando o canal aberto, mas significativamente rígidos para não colapsarem quando é gerado um nível elevado de vácuo. Isto reduz o risco de delaminação entre o tubo e a membrana e a concomitante possibilidade de deixar cair um objecto estranho na peça de trabalho ou na embalagem.

[0012] 0 fluxo de ar é inicialmente introduzido à volta do rebordo da placa de base. Não existe fluxo de ar até o lábio estar posicionado por cima da peça de trabalho. Com aproximadamente 80% de vácuo, pode ser criado um nível de vácuo suficiente em cerca de 1/10 de segundo. Isto cria um choque súbito na peça de trabalho e no lábio da ferramenta de preensão. Dentro de cerca de 5/100 de segundo, a peça de trabalho é presa contra o rebordo da placa de base. Nessa altura, o fluxo de ar à volta da placa de base é bloqueado e o único fluxo de ar está por baixo dos tubos flexíveis. Isto faz com que o lábio da ferramenta de preensão, sendo formado por material flexível, se deforme para se adaptar à forma da peça de 4 trabalho, criando uma ligaçao apertada em múltiplos pontos da mesma.

[0013] No momento em que os pequenos intervalos entre a superfície da peça de trabalho e a superfície de preensão da membrana da ferramenta de preensão se fecham, deixa de existir, normalmente, necessidade de um elevado fluxo de ar e pode ser tipicamente mantido um vácuo reduzido entre 20 a 40 por cento. Sem a pressão baixa à volta do rebordo da aba, aquando do movimento rápido da peça de trabalho pelo aparelho robótico, a peça de trabalho separar-se-ia do vácuo. A grande área da ferramenta de preensão, que compreende o orifício central e os tubos periféricos, funciona como um conjunto normal de ventosas de sucção. Na maioria dos casos, a peça de trabalho estará apertada contra a cobertura, aguentando uma capacidade de elevação na ordem dos 2 0 a 100 quilos para uma membrana de ferramenta de preensão com uma área de rebordo de aproximadamente 300 cm2. Esta elevada força de preensão facilita a aceleração rápida da peça de trabalho pelo aparelho robótico do tapete transportador ou superfície de trabalho, aumentando assim significativamente a eficácia geral do sistema de manuseamento do material.

[0014] A ferramenta de preensão é, tipicamente, capaz de levantar uma peça de trabalho de um tapete transportador em cerca de 8/100 de segundo, muitas vezes com uma taxa de sucesso de 99% quando aplicada a peças de trabalho que compreendem sacos fechados (amarrados numa extremidade). O desenho da ferramenta de preensão pode ser optimizado em diferentes configurações para sacos de asas ou para sacos almofadados mais finos. Nesta optimização, a forma do lábio da ferramenta de preensão é modificada de forma apropriada para corresponder à forma e extensão do lábio 5 aproximadas para diferentes tipos de sacos Pode ser criada uma variedade de configurações de ferramentas de preensão para diferentes famílias de sacos utilizados na embalagem padrão de produtos de consumidor e industriais. 0 sistema pode ser configurado para permitir uma personalização pronta, ao alterar o sistema de aba apropriado para o tipo de embalagem a ser manipulado.

[0015] Podem ser utilizadas três técnicas diferentes para fornecer um controlo interactivo do sistema. Um sensor de altura de vácuo posiciona a ferramenta de preensão. Este sensor detecta pressão na placa, fornecendo feedback de controlo para o movimento do braço de posicionamento. Como indicado anteriormente, o intervalo e a membrana, juntamente com os tubos periféricos flexíveis fornecem uma grande área de superfície de preensão distribuída. O sistema fornece, preferencialmente, uma preensão total antes do movimento rápido da peça de trabalho, para que o saco não se rasgue. O ar comprimido pode ser forçado para baixo das entradas de vácuo na placa de base ou dos tubos flexíveis para uma libertação rápida da peça de trabalho, depois de esta ter sido movida. Estas linhas de pressão positiva podem estar localizadas dentro do braço de movimento principal.

[0016] Para facilitar o posicionamento exacto da ferramenta de preensão relativamente à peça de trabalho, o aparelho incorpora um sistema único de iluminação e câmara. Um conjunto de fontes de luz constante ou selectiva é suportado numa posição específica ao longo do percurso de transporte das peças de trabalho para o aparelho de manipulação robótica. Para fornecer iluminação uniforme com alto contraste, mantendo o conjunto de iluminação isolado de outros componentes do 6 sistema ou influências de contaminação, o conjunto de fontes de luz é dirigido descendentemente e para fora, em direcção a um ou mais conjuntos de espelhos. Os conjuntos de espelhos alinham-se com as fontes de iluminação para reflectir luz descendentemente e para dentro, à volta da circunferência da peça de trabalho.

[0017] Este método de iluminação fornece tipicamente uniformidade de luminosidade e contraste. Uma câmara digital posicionada sobre o percurso de trabalho pode então captar uma ou mais imagens do trabalho enquanto este passa pelo braço robótico. A utilização de elementos de iluminação estroboscópica de alta velocidade pode produzir imagens nítidas mesmo quando as peças de trabalho estiverem em movimento. Uma imagem capturada pela câmara pode ser armazenada num computador. O aparelho incorpora um sistema genérico de captura visual que permite que o software de sistema de visão localize, de forma rápida e exacta, sacos numa plataforma ou tapete transportador em movimento. As formas dos produtos variam amplamente, por isso o sistema pode estar adaptado para uma grande variação de tamanho, textura, cor e outras características visuais.

[0018] A iluminação uniforme produz imagens digitais de alto contraste que podem ser comparadas com imagens pré-armazenadas de modelos de peças de trabalho em tamanho, forma, design da embalagem e outros factores. A imagem pré-armazenada pode ser associada a uma posição de preensão optimizada para esse tipo de peça de trabalho em particular. Utilizando software de controlo robótico visual, como é conhecido na arte, o braço robótico pode então posicionar a ferramenta de preensão para agarrar a peça de trabalho na posição optimizada, independentemente 7 da orientação da peça de trabalho no transportador de trabalho. Esta abordagem aumenta a exactidão e velocidade e elimina o tempo de inactividade e os danos nas peças de trabalho, resultantes de erros de posicionamento.

[0019] Segundo um primeiro aspecto, é fornecido um aparelho de preensão a vácuo adequado para agarrar e libertar objectos irregulares, em que o aparelho compreende: uma ferramenta de preensão que compreende: uma cobertura de preensão flexivel unitária, que inclui uma base formada à volta de um primeiro orifício central que tem uma circunferência de uma forma predeterminada, rodeada por um lábio que se prolonga à volta da circunferência da base e se estende de forma descendente para um rebordo, segundo uma curva geralmente em forma de co-seno que produz um perfil de deformação predeterminado, sendo formada uma pluralidade de canais na cobertura, cada canal passando radialmente para o exterior desde o primeiro orifício central e pelo lábio para uma distância predeterminada do rebordo, o lábio sendo tão flexível que este e o rebordo são adaptáveis para se moldarem a uma peça de trabalho de forma irregular, quando é formado um diferencial de pressão entre a cobertura e a peça de trabalho, sendo cada um dos canais separado dos outros adjacentes por uma protuberância; uma base do lábio montada na base da cobertura, que tem um segundo orifício central; uma linha de vácuo que passa através do primeiro e segundo orifícios e uma pluralidade de dedos de canais tubulares ocos, cada um tendo uma extremidade proximal e distai, sendo cada dedo afixado na cobertura de preensão ao ser montado em cada um dos respectivos canais; um braço robótico que tem um ponto central de ferramentas ao qual a ferramenta de preensão é montada, sendo o braço 8 robótico controlado em tempo real por um controlador computorizado que incorpora feedback táctil e visual para posicionar a ferramenta de preensão de forma adjacente à peça de trabalho a ser agarrada; pelo menos uma mangueira de vácuo com uma primeira e uma segunda extremidades, a primeira em comunicação com as extremidades proximais dos dedos através do primeiro e segundo orifícios, a segunda ligada a uma fonte de vácuo e adaptada para fornecer uma força de sucção dentro da cobertura de preensão próxima do primeiro orifício e para fornecer uma força de sucção através da mangueira de vácuo para as extremidades distais dos dedos, permitindo aí uma preensão por sucção numa pluralidade de pontos próximos do rebordo da cobertura de preensão, onde, pela aplicação inicial de uma sucção, a maioria da força de vácuo é aplicada através do primeiro orifício, fazendo com que porções da peça de trabalho se movam em direcção ao primeiro orifício, onde a força de vácuo é dirigida através dos dedos, fazendo aí com que a cobertura se deforme e se molde à superfície da peça de trabalho; uma válvula electronicamente operada de alto fluxo de vácuo e alta velocidade para controlar o nível de sucção na mangueira de vácuo; um sistema óptico para fornecer informação sobre a posição do braço robótico, que compreende: uma pluralidade de díodos emissores de luz para iluminar a peça de trabalho; uma pluralidade de aros segmentados de espelhos que reflectem luz dos díodos emissores de luz para fornecerem iluminação homogénea da peça de trabalho; uma câmara com uma objectiva para gravar a informação de imagem predeterminada da peça de trabalho; memória para armazenar as imagens capturadas pela câmara; em que os díodos emissores de luz iluminam a peça de trabalho através dos espelhos para permitir que a câmara tire uma imagem da peça de trabalho, seguindo as características 9 geométricas da peça de trabalho irregular que são extraídas da imagem e comparadas com um modelo geométrico que tem caracteristicas similares e uma posição predeterminada do desvio de preensão, em que o braço robótico é geralmente orientado para alinhar a ferramenta de preensão relativamente à posição de desvio predeterminada; e um sensor para assinalar ao controlador que uma força de retenção segura foi alcançada pela força de sucção e, para além disso para monitorizar a força de retenção e para responder se essa força cair abaixo de um nível predeterminado.

[0020] 0 aparelho pode ainda compreender uma placa de fundo que está ligada à base do lábio e que flutua dentro da circunferência da cobertura. 0 aparelho pode ainda compreender um obstáculo formado na base do lábio para prevenir que partes soltas da peça de trabalho tapem o primeiro orifício. 0 aparelho pode ainda compreender um controlador computorizado em tempo real para o braço robótico que incorpora feedback para posicionar a ferramenta de preensão adjacente à peça de trabalho a ser agarrada. 0 aparelho pode ainda compreender um adaptador pivô montado entre o braço robótico e a ferramenta de preensão, para permitir rotação à volta de um eixo predeterminado sem rotação da mangueira de vácuo. 0 aparelho pode ainda compreender uma válvula para controlar o nível de vácuo na mangueira de vácuo. Os díodos emissores de luz podem ter um espectro de comprimentos de onda predeterminados.

[0021] De acordo com um segundo aspecto, é fornecido um aparelho de preensão a vácuo que compreende: uma ferramenta de preensão que inclui: uma cobertura de preensão que inclui uma base que é formada à volta de um 10 primeiro orifício central e que tem uma circunferência predeterminada rodeada por um lábio flexível que se prolonga à volta da circunferência da base e se estende descendentemente para um rebordo circunferencial, uma pluralidade de canais que passam radialmente para fora do primeiro orifício central e para baixo do lábio para uma distância predeterminada do rebordo, o rebordo e o lábio adaptáveis para se moldarem a uma peça de trabalho quando é criado um diferencial de pressão entre a cobertura e a peça de trabalho; uma base do lábio que é montada na base da cobertura e que tem um segundo orifício central; uma linha de vácuo que passa através do primeiro e segundo orifícios; e uma pluralidade de dedos de canal, cada um tendo uma extremidade proximal e distai, estando cada dedo afixado à cobertura de preensão ao estar montado em cada um dos respectivos canais.; um braço robótico que tem um ponto de centro de ferramentas ao qual a ventosa é ligada; e pelo menos uma mangueira de vácuo em comunicação com as extremidades proximais dos dedos através do primeiro e segundo orifícios, ligada a uma fonte de vácuo e adaptada para fornecer uma força de sucção dentro da cobertura de preensão próxima do primeiro orifício central e para fornecer uma força de sucção através da mangueira de sucção para as extremidades distais dos dedos, permitindo assim uma preensão por sucção numa pluralidade de pontos próximos do rebordo da cobertura de preensão onde, sob aplicação, é inicialmente aplicada uma força de vácuo através do primeiro orifício, fazendo com que partes da peça de trabalho se movam em direcção ao primeiro orifício, após o qual a força de vácuo é direccionada ao longo dos dedos, fazendo com que a cobertura se deforme e se molde a uma superfície da peça de trabalho. 11 [0022] A cobertura pode prolongar-se descendentemente para um rebordo circunferencial, de acordo com uma curva geralmente em forma de co-seno, que produz um perfil de deformação predeterminado. Cada um dos canais pode estar separado dos canais adjacentes por uma protuberância. Os dedos podem ser integralmente moldados nos canais de cobertura. 0 aparelho pode ainda compreender uma placa de fundo que está ligada à base do lábio e que flutua dentro da circunferência da cobertura. O aparelho pode ainda compreender um obstáculo formado na base do lábio para prevenir que partes soltas da peça de trabalho tapem o primeiro orifício. 0 aparelho pode ainda compreender um controlador computorizado em tempo real para o braço robótico que incorpora feedback para posicionar a ferramenta de preensão adjacente à peça de trabalho a ser agarrada.

[0023] 0 aparelho pode ainda compreender um adaptador pivô montado entre o braço robótico e a ferramenta de preensão, para permitir rotação à volta de um eixo predeterminado sem rotação da mangueira de vácuo. 0 aparelho pode ainda compreender um sensor para monitorizar a força de vácuo e para responder se a força de retenção cair abaixo de um nivel predeterminado. 0 aparelho pode ainda compreender uma válvula para controlar o nível de vácuo na mangueira de vácuo.

[0024] O aparelho, de acordo com o segundo aspecto, pode ainda compreender um sistema óptico que compreende: uma fonte de luz para iluminar a peça de trabalho; pelo menos um aro segmentado de espelhos para reflectir luz da fonte de luz e para iluminar a peça de trabalho; e uma câmara que tem uma objectiva para gravar informação de imagem 12 predeterminada da peça de trabalho. Os espelhos podem formar um conjunto estático de espelhos concêntricos. A luz pode ser reflectida pelos espelhos para atingir a peça de trabalho num ângulo agudo, de forma a evitar reflexos e maximizar o contraste. A fonte de luz pode iluminar a peça de trabalho para permitir que a câmara tire uma imagem da mesma, após o qual as características geométricas da peça de trabalho são extraídas da imagem e comparadas com um modelo geométrico predefinido que tenha características similares e uma posição de deslocamento, em que o braço robótico é geralmente orientado para alinhar a ferramenta de preensão relativamente à posição de deslocamento predeterminada.

[0025] De acordo com um terceiro aspecto, é fornecido um sistema óptico para fornecer ao braço robótico informação que compreende: uma fonte de luz para iluminar a peça de trabalho; pelo menos um aro segmentado de espelhos para reflectir luz da fonte de luz e para iluminar a peça de trabalho; e uma câmara que tem uma objectiva para gravar informação de imagem predeterminada da peça de trabalho.

[0026] A fonte de luz pode ser uma pluralidade de díodos emissores de luz. A fonte de luz pode ter um espectro de comprimentos de onda predeterminados. Os espelhos podem ser resistentes a quebra ou corrosão. 0 aparelho pode ainda compreender memória para armazenar imagens capturadas pela câmara. A fonte de luz pode iluminar a peça de trabalho através dos espelhos para permitir que a câmara tire uma imagem da peça de trabalho, após o qual as características geométricas da peça de trabalho irregular são extraídas da imagem e comparadas com um modelo geométrico predefinido que tenha características similares e uma posição de deslocamento, em que um braço 13 robótico pode ser orientado para alinhar a ferramenta de preensão relativamente a uma posição de deslocamento predeterminada.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0027] Outras caracteristicas e vantagens do presente aparelho serão aparentes na seguinte Descrição Detalhada, em conjunto com as Figuras que a acompanham, nas quais: [0028] A FIGURA 1 ilustra uma primeira vista em perspectiva lateral de um sistema de embalagem que incorpora o aparelho; [0029] A FIGURA IA ilustra uma segunda vista em perspectiva lateral de um sistema de embalagem que incorpora o aparelho; [0030] A FIGURA 2 ilustra uma vista de elevaçao lateral de um sistema de câmara e iluminação óptica incorporado no aparelho da Fig. 1; [0031] A FIGURA 2A ilustra uma vista superior de um sistema de câmara e iluminação óptica incorporado no aparelho da Fig. 1; [0032] A FIGURA 2B ilustra uma vista em perspectiva transparente de um sistema de câmara e iluminação óptica incorporado no aparelho da Fig. 1; [0033] A FIGURA 3 ilustra uma vista em perspectiva superior de um conjunto de preensão flexível e de um adaptador de pivô para o aparelho apresentado na Fig. 1; [0034] A FIGURA 3A ilustra uma vista em perspectiva 14 inferior de um conjunto de preensão flexível e de um adaptador de pivô apresentados na Fig. 3; [0035] A FIGURA 4 ilustra uma vista explodida do conjunto de ferramenta de preensão; [0036] A FIGURA 5 ilustra uma vista lateral de um braço robótico a segurar o conjunto de preensão a zero graus de rotação; [0037] A FIGURA 5A ilustra uma vista lateral do braço robótico a segurar o conjunto de preensão a 180 graus de rotação; [0038] A FIGURA 6 ilustra uma perspectiva de uma modalidade alternativa do conjunto de ferramenta de preensão; e [0039] A FIGURA 6A ilustra uma vista de fundo do desenho alternativo da ferramenta de preensão da Fig. 6.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0040] O presente aparelho de preensão a vácuo é adequado para agarrar peças de trabalho irregulares e deformáveis, de forma a levantá-las e mantê-las, quer estejam embaladas, processadas ou em estado bruto, e manipulá-las com o objectivo de manuseamento, montagem, embalagem e outras funções manipulativas robóticas e automatizadas. O aparelho também ilumina as peças de trabalho para um posicionamento exacto da ferramenta de preensão relativamente à peça de trabalho.

[0041] A força de sucção a vácuo é gerada a partir de um tanque de vácuo e uma válvula electronicamente operada de 15 elevada velocidade e elevado fluxo de vácuo que é ligada através de uma mangueira à ferramenta de preensão. 0 conjunto de ferramenta de preensão é movido utilizando um braço robótico que pode ser controlado por um controlador computorizado em tempo real que incorpora feedback táctil e/ou visual para posicionar a ferramenta de preensão na peça de trabalho. 0 aparelho 100 inclui um sistema de posicionamento visual que tem um software de sistema de visão como os conhecidos na arte.

[0042] As Figuras 1 e IA ilustram um aparelho robótico de manuseamento de materiais 100. O aparelho tem uma estrutura de suporte através da qual passa uma superfície transportadora ou de trabalho 110. As peças de trabalho 114 são colocadas ou transportadas ao longo da superfície de trabalho. O aparelho 100 coloca as peças de trabalho em recipientes 120 utilizando um braço robótico 124 ao qual é montado um conjunto de preensão 130. 0 conjunto de preensão levanta, manipula, move e coloca as peças de trabalho nos recipientes, e estes podem então ser transportados para fora do aparelho ao longo de uma faixa transportadora 132. O aparelho 100 inclui uma bomba de vácuo 134 para fornecer sucção ou força de vácuo através de uma linha de vácuo 136 para o conjunto de ferramenta de preensão 130. A força de vácuo na linha de vácuo pode ser controlada por uma válvula 138, e a linha de vácuo pode incluir um filtro 140. Uma câmara digital 144, um conjunto de fontes de luz 146, e um conjunto de espelhos reflectores 148 são utilizados para localizar as peças de trabalho na superfície de trabalho.

[0043] As Figuras 2, 2A e 2B ilustram um sistema de câmara e iluminação óptica 160. Uma fonte de luz, como um aro de díodos emissores de luz (LEDs) 166, é montada por 16 cima da superfície de trabalho 110. O conjunto de LED 166 pode utilizar luz de comprimento de onda diferente da luz de ambiente para uma discriminação superior. O comprimento de onda da luz pode ser variado para procurar contraste entre os elementos na peça de trabalho (como elementos de desenho no saco ou embalagem) , o rebordo da peça de trabalho e a superfície transportadora ou de trabalho 110. O conjunto de LED e câmara 144 pode ser colocado numa caixa fechada para que o sistema possa funcionar com eficácia num ambiente que, de outra forma, seria hostil para o sistema óptico, tal como a corrente ou pulverização de um sistema de limpeza utilizado nas peças de trabalho durante a sua manipulação ou em intervalos para a limpeza e desinfecção, como é necessário nas indústrias de manuseamento de alimentos.

[0044] O sistema visual 160 emprega dois aros segmentados 170 de espelhos 172. Os raios de luz 174 dos LEDs 166 são reflectidos de ambos os aros para fornecer uma iluminação homogénea sobre uma grande variedade de alturas de peças de trabalho 114. Assim, um conjunto estático de espelhos na configuração de dois aros pode fornecer uma fonte universal de informação visual que é capturada pela câmara em formato digital para ser processada por um software de sistema de visão, como é conhecido na arte. Embora o número e posicionamento ou ângulo dos espelhos no conjunto possa ser variado, uma aproximação funciona bem para que o sistema singular optimizado possa ser mantido para uma variedade de utilizações, evitando a atribuição de preços proibitivos a um sistema que é optimizado independentemente para diferentes utilizações. Ao fornecer um sistema optimizado, a configuração de aro duplo fornece vantagens em relação à arte anterior, incluindo configurações de apenas um conjunto. 17 [0045] Os espelhos 172 no conjunto são concêntricos e estão alinhados em altura para evitar artefactos ópticos na iluminação. Porque os sacos ou outras peças de trabalho 114 podem rodar à volta de um eixo vertical, o sistema 160 fornece iluminação de todos os ângulos para produzir a mesma imagem independentemente da orientação. 0 conjunto de espelhos 170 fornece uma solução genérica altamente independente da forma, tamanho, design ou grafismo do saco, e orientação da peça de trabalho ao longo do percurso de trabalho. O conjunto facilita ainda a utilização do output óptico com uma grande variedade de software e sistemas de visão, já que não sobrecarrega o software com dados excessivos fora das limitações pré-programadas. Os espelhos 172 podem ser de aço inoxidável para utilização numa variedade de ambientes em que a resistência à ruptura ou à corrosão sejam factores a considerar.

[0046] As Figuras 3, 3A e 4 ilustram o conjunto de ferramenta de preensão flexível 130 que inclui uma cobertura flexível 180 montada numa placa de base 182.

Numa modalidade, um adaptador de pivô 184 é montado entre a placa de base e um ponto de encaixe do centro de ferramentas 188. Numa modalidade, a cobertura da ferramenta de preensão 180 é produzida utilizando um processo de sobre-moldagem que permite que partes anteriormente moldadas sejam reinseridas e que uma nova camada de material se forme à volta da parte original. Isto pode ser realizado ao aplicar um processo de moldagem termoplástica sequencial em que o lábio 190 da cobertura 180 é moldado de um polímero com uma temperatura de fusão maior do que o polímero utilizado para a membrana 192 da cobertura, como é conhecido na 18 arte como sendo um método de baixo custo que fornece uma boa ligação entre a membrana do lábio e a placa de base.

[0047] Um orifício central 194 passa através do conjunto de ferramenta de preensão 130 e a placa de base 182 para permitir que se forme um vácuo dentro do conjunto de ferramenta de preensão através de uma porta de vácuo 198. 0 conjunto da ferramenta de preensão 130 está configurado para ser acoplado com a ligação do centro de ferramentas no braço robótico 124 por meio de um ponto de encaixe do centro de ferramentas 188. 0 conjunto da ferramenta de preensão pode ser ligado ao braço robótico por meio do adaptador de pivô 184 para permitir que o conjunto de ferramenta de preensão rode independentemente da porta de vácuo. Esta alternativa permite um movimento rotativo do conjunto da ferramenta de preensão e permite que a peça de trabalho 114 seja manipulada sem movimento da mangueira de vácuo 136 ou outras linhas de controlo, reduzindo assim o desgaste e a fadiga dos materiais.

[0048] A membrana da cobertura da ferramenta de preensão 192 é feita de um material mole como o silicone ou uma mistura termoplástica mole que lhe permite moldar-se à superfície irregular da peça de trabalho 114 suficientemente perto para que as leis da aerodinâmica e o fluxo de ar gerem uma força de sucção suficiente para que o vácuo (pressão baixa) faça com que a superfície interior do lábio 190 se ligue firmemente mas com suavidade à superfície da peça de trabalho. Por este meio, o intervalo inicial de fuga (antes da aplicação do fluxo de vácuo) entre as duas superfícies ligadas fechar-se-á, gerando-se uma diferença de pressão de ar entre a superfície encapsulada das peças de trabalho e o lábio. Para evitar deformações imprevisíveis e não causais 19 (caóticas) da membrana 192 à medida que a pressão baixa se acumula dentro da ferramenta de preensão, é preferível que a curvatura horizontal da membrana seja definida através do cumprimento da regra de que o derivativo d(f(teta,z)/ d(teta), em que f é a curvatura horizontal da membrana, teta é o ângulo de rotação à volta do eixo de rotação, é monótono, e o derivativo d(f(teta,z)/d(z) é uma função contínua familiar com um período de uma forma de co-seno, como z = 0 no topo e zonas abaixo, conhecido como uma função em forma de S.

[0049] A área projectada para o plano normal de trajectória do braço robótico 124 ao qual o conjunto da ferramenta de preensão 130 é ligado, em conjunto com a força natural da gravidade, irá definir a força de retenção proporcional do conjunto da ferramenta de preensão. A forma de perfil da membrana de ferramenta de preensão 192 é preferivelmente optimizada para maximizar esta área, para que a capacidade de retenção da ferramenta de preensão seja também optimizada. Este princípio tem sido adoptado a partir da forma de uma medusa, e a cavidade de sucção a partir da forma de um polvo.

[0050] Como ilustrado nas Figuras 3A e 4, tubos ou dedos de canais de vácuo 200 pequenos e flexíveis com extremidades abertas saem de canais 204 formados na cobertura de preensão 130. Os dedos de canais de vácuo podem ser moldados integralmente na cobertura da ferramenta de preensão, ou podem ser formados como canais individuais em separado e ligados à cobertura ou à placa de base 182. Na modalidade ilustrada na Fig. 4, um conjunto de placa de base 208 é ligado à placa de base 182, este conjunto de placa de base do fundo "flutua" 20 tipicamente no interior da cobertura de ferramenta de preensão, e é útil para distribuir a força de vácuo primeiro para o interior da membrana, e depois para os dedos 200.

[0051] É gerada sucção pela bomba de vácuo 134 no orifício central 194 do topo da cobertura 180 e também através dos dedos flexíveis do canal de vácuo 200 para fornecer uma força de preensão em múltiplas zonas mais próximas da extremidade do conjunto da ferramenta de preensão 130. Em aplicações relacionadas com alimentos, os dedos de vácuo podem ser removidos depois de o molde deixar os canais abertos, mas significativamente rígidos para não colapsarem quando é gerado um nível elevado de vácuo. Podem ser acrescentadas ou moldadas protuberâncias 214 ao conjunto de ferramenta de preensão entre os canais 204 para os proteger contra o colapso e fecho sob um nível de vácuo muito elevado. Isto reduz o risco de delaminaçao entre os dedos 200 e a membrana 192 e a possibilidade concomitante de largar a peça de trabalho durante o processo.

[0052] O fluxo de ar é inicialmente introduzido à volta do lábio (190) da placa de base 182. Existe, tipicamente, pouco ou nenhum fluxo de ar até o lábio estar posicionado sob a peça de trabalho 114. Com a bomba de vácuo 134 ou outra fonte capaz de produzir até 80% de vácuo, um nível de vácuo suficiente para fornecer um aperto da peça de trabalho pode ser criado em cerca de 1/10 de segundo. Isto cria um choque súbito na peça de trabalho e no lábio 190 do conjunto da ferramenta de preensão 130. Em cerca de 5/100 de segundo, a peça de trabalho é presa contra o lábio da placa de base. 21 [0053] Nessa altura, o fluxo de ar à volta da placa de base 182 é bloqueado pela peça de trabalho 114 apoiando-se contra a placa de base e, assim, o fluxo de ar de sucção passa através dos dedos dos canais de vácuo 200. Isto faz com que a membrana da ferramenta de preensão 192 que é formada por material flexível, se deforme para a forma geral da peça de trabalho. Isto produz tipicamente uma ligação apertada em múltiplos pontos na peça de trabalho, devido ao arrasto gerado pelo elevado fluxo de vácuo, de acordo com os mesmos princípios da dinâmica de fluidos que se aplica às asas de uma aeronave.

[0054] Evacuar ar de um volume fechado desenvolve uma diferença de pressão entre o volume fechado e a atmosfera envolvente. Se este volume fechado for ligado pela superfície da membrana da cobertura 192 e uma peça de trabalho 114, a pressão atmosférica comprimirá os dois objectos, um contra o outro. A quantidade de força de retenção depende da área de superfície partilhada pelos dois objectos e o nível de vácuo. Num sistema industrial de vácuo, uma bomba ou gerador de vácuo remove o ar de um sistema para criar um diferencial de pressão.

[0055] Uma vez que é difícil, se não impossível, remover todas as moléculas de um contentor, não é possível obter um vácuo perfeito. Desta forma, à medida que o ar é removido por unidade de tempo, a diferença de pressão aumenta, e a potencial força de vácuo torna-se maior. Nas condições de trabalho não ideais de uma aplicação real típica, a velocidade do volume (em litros/segundo) será o factor determinante tanto para o extremamente rápido aumento pretendido no nível de vácuo quanto para o próprio vácuo de retenção se existir alguma fuga 22 significativa entre a ventosa de sucção e o item a segurar. Nesta situação, o nível de vácuo Δρ é determinado pelo análogo aerodinâmico da lei de Ohm: dV_ dt

Ap = R em que

dV dt é a velocidade de bombeamento do volume e R é a resistência aerodinâmica total no sistema de vácuo. R é, preferencialmente, minimizado ao escolher peças, ligações e dedos de vácuo de um tamanho apropriado. No aparelho 100, a resistência ao fluxo deve ser minimizada, porque todas as partes da invenção são tipicamente para evacuação. Qualquer fracção do vácuo encapsulado retém um vácuo parcial que representa uma resistência ao fluxo e se equipara a uma pressão de válvula negativa. Para a ventosa a vácuo ideal, a força de retenção é definida por:

PJA cup em que:

Ratm = Pressão atmosférica (Pa) 23 PVac = Pressão de vácuo (Pa)

Ac = Área da ventosa de vácuo (m2)

Por exemplo, um volume de 0,3 m2 com um nível de vácuo de 0,4 bar (40000 Pa) dá 1,2 kN ou 120 Kg não acelerados por movimento robótico; ou 30 kg, assumindo a aceleração 4G típica de um robô industrial de alta velocidade, não aplicando nenhum factor de margem de segurança.

[0056] Devido ao comportamento altamente dinâmico e caótico de um saco de objectos embalados com folga, são feitas considerações relativamente às variações de forças necessárias para alcançar o manuseamento de alta velocidade e aceleração do item pelo robô. Quando a peça de trabalho 114 contém uma substância líquida, é tido especial cuidado em averiguar o posicionamento correcto (utilizando tecnologia de visão de computador) e as propriedades fidedignas de material de saco. Estas determinações são específicas de cada situação, mas podem ser resolvidas por métodos conhecidos pela arte. A força de vácuo requerida pode ser determinada nos eixos vertical e horizontal e prontamente aplicada às configurações robóticas do SCARA (Selective Compliant Assembly Robot Arm) com uma construção de eixos paralelos, que normalmente são mais rápidos e mais limpos do que os sistemas Cartesianos comparáveis, requerendo uma pegada menor e fornecendo uma montagem mais simples. Na instância robótica articulada, é realizada uma determinação de vectores para assegurar que são tidas em conta rotações para além das orientações horizontal e de mudança de colocação rápida.

[0057] Ao levantar uma peça de trabalho 114, a necessidade de força vertical pode ser definida por: 24 F = Μ(α,φ + ag)· SafetyFactor em que: sl n ft= aceleração de elevação ag= aceleração devida à gravidade

Factor de segurança normalmente = 4 para elevações horizontais

Do mesmo modo, a necessidade de força horizontal pode ser definida por: F = M · a · SafetyFactor

Em que "a" inclui componentes de aceleração linear e contribuições centrífugas que têm origem em todas as rotações de todos os eixos verticais robóticos. Um factor de segurança de dois é geralmente aplicado a deslocações horizontais. A fricção a seco pode ser dada por:

cup

Para além disso, o coeficiente de fricção pdry é um complexo de comportamento de fricção estático e dinâmico, normalmente com um máximo quando a diferença de velocidade entre a ferramenta de preensão e o objecto é igual a zero. Uma vez que a fricção a seco Xdry é limitada em aplicações práticas, é indicado um factor de 25 multiplicação de segurança. Estes níveis de factor são empíricos ou experimentalmente derivados pelos fornecedores de ventosas de sucção comerciais, e baseados numa peça de trabalho rígida, que corresponde geometricamente à superfície de interface da superfície de ligação da ventosa de sucção.

[0058] Para peças de trabalho 114 que tenham superfícies de contacto que não se adaptem bem ao interior da superfície da cobertura 180, a fórmula básica de elevação a vácuo não constitui, tipicamente, um modelo utilizável, e é necessário aplicar factores empíricos de segurança, aumentando a necessidade de vácuo para níveis difíceis de atingir na prática. Esses cenários são encontrados no campo dos produtos naturais, sejam ou não alimentares. Também os bens pré-embalados em sacos, como os pacotes de batatas, são definidos exclusivamente para se adequarem ao princípio e fórmula básicos de elevaçao a vácuo. A variedade de formas desses sacos pré-embalados é teoricamente muito elevada, se não infinita.

[0059] Agarrar bens pré-embalados em sacos demasiado grandes aplicando o princípio básico de vácuo por ventosa de sucção representa um desafio ainda maior relativamente ao manuseamento robótico. A força aplicada ao saco devido à aceleração do conjunto de preensão 130 pelo braço robótico 124 pode exceder significativamente a aceleração devida à gravidade. Devido às elevadas necessidades de capacidade basal em processos de manuseamento nestas áreas - cujo valor se baseia na sua velocidade porque se relaciona directamente com o retorno no investimento do utilizador - o aparelho 100 deve ser desenhado com a velocidade de processamento como foco central. Isso significa utilizar a variedade máxima de acelerações 26 possíveis relativamente à força dos sacos e ao perigo de danificar as peças de trabalho embaladas. 0 aparelho fornece este grau necessário de capacidade de aceleração e velocidade para gerar um elevado retorno no investimento de utilizar aplicações robóticas equipadas com o conjunto de preensão.

[0060] Uma alternativa para evitar as falhas de muitos esquemas de embalagem é a de utilizar a embalagem a vácuo. Apesar de isto permitir evitar que os bens embalados tombem uns contra os outros e ajudar a manter um alinhamento apropriado, também gera custos totais elevados e uma operação mais lenta. 0 aparelho 100 permite uma precisão similar sem o inconveniente e custo adicional inerentes à abordagem de embalagem a vácuo. A necessidade de manusear peças de trabalho 114 que compreendem um saco folgado que contém uma pluralidade de bens, o que é uma aplicação real comum (por exemplo, batatas ensacadas), criou a necessidade de uma metrologia e dispositivos de preensão compatíveis, cuja necessidade é resolvida pelo aparelho.

[0061] Em certos ambientes de trabalho, a peça de trabalho 114 deve ser apanhada de um transportador ou espaço de trabalho horizontal e pendurada verticalmente num gancho ou cone, como os peitos ou corpos inteiros de galinha. Nesses casos, a re-orientação do plano horizontal para vertical deve ser realizada pelo braço robótico 124. Numa configuração convencional em que o braço robótico é suspenso verticalmente, isto frequentemente requer a manipulação de pelo menos cinco eixos.

[0062] Como ilustrado nas Figuras 5 e 5A, o aparelho 100 27 fornece uma abordagem alternativa. 0 braço robótico 124 pode ser suspenso num ângulo de 45 graus de um plano vertical, e o conjunto da ferramenta de preensão 130 pode ser montado numa inclinação de 45 graus entre a face de ligação 218 e o rebordo 220 da membrana 192. Isto tem a vantagem de oferecer uma re-orientação do plano horizontal para o vertical simplesmente rodando o conjunto da ferramenta de preensão 130 graus, utilizando o adaptador de pivô 184. O desenho resultante fornece uma re-orientação horizontal para vertical gue utiliza um braço robótico menos complexo e menos dispendioso que é desenhado para ser manipulado em apenas quatro eixos. A Figura 5 ilustra um conjunto da ferramenta de preensão 130 com o seu eixo num ângulo de 45 graus entre o plano horizontal e o vertical, e o conjunto de ferramenta de preensão rodado a 0 graus, posicionando assim o conjunto de ferramenta de preensão para uma captura ou libertação horizontal da peça de trabalho 114. A Figura 5A ilustra o conjunto da ferramenta de preensão 130 rodada até 180 graus, posicionando-a assim para uma captura ou libertação vertical da peça de trabalho 114 sem alterar a orientação do braço robótico 124 da posição de captura horizontal ilustrada na Fig. 5.

[0063] Como ilustrado nas Figs. 6 e 6A, a cobertura da ferramenta de preensão 130 pode ser concebida com os dedos de vácuo 200 a prolongarem-se significativamente para o interior da cobertura. Segundo esta modalidade, a cobertura inclui uma curvatura lateral 230 e tem um tamanho de rebordo 220 que é muito pequeno para se expandir e cobrir toda a peça de trabalho 114 a ser embalada. 0 resultado é a força de vácuo ser aplicada ao interior da cobertura e o rebordo entrar em contacto com a peça de trabalho, e a cobertura moldar-se à volta da 28 peça de trabalho, criando uma deformação similar, se não equivalente, à de membranas maiores. Os dedos de vácuo ficam então numa posição de preensão da peça de trabalho para ajudar à sua elevação. Este desenho pode também reduzir o risco de pele solta ou de uma dobra do saco, ou outro material semelhante, ficarem presos dentro do conjunto da ferramenta de preensão 130, criando cenários de libertação complexos.

[0064] Embora o objectivo principal do aparelho 100 diga respeito à produção de força de elevação e de retenção de uma peça de trabalho 114 para manuseamento espacial por manipulação robótica, em principio o método pode ser conduzido por um operador ao vivo, que controla as fases do método de preensão. Alternativamente, é possível uma combinação de controlo por operador e controlo automático.

[0065] Para permitir localizar e armazenar dados de um conjunto da ferramenta de preensão 130, um chip de RFID (identificação por radiofrequência) pode ser anexado ou moldado directamente no conjunto da ferramenta de preensão ou no braço robótico 124. Este marcador de RFID pode ser do tipo activo ou passivo, como conhecido na arte, e pode também ser utilizado para assegurar e informar o operador de que o conjunto certo da ferramenta de preensão para o trabalho está ligado, em casos em que uma peça de equipamento é configurada para utilizar múltiplas ferramentas de preensão diferentes para diferentes tipos de trabalhos de manuseamento ou embalagem.

[0066] O conjunto da ferramenta de preensão 130 pode também ser equipado com um transdutor cinemático de cor 29 que utiliza o feedback dos sensores para detectar o nivel de vácuo imediato e que converte a medida desse nivel para um sinal eléctrico. Este sinal pode então conduzir um LED (diodo emissor de luz) multicores, OLED (diodo orgânico emissor de luz) ou um polímero de iluminação. Com este tipo de sistema de feedback óptico, o pessoal de instalação, serviço ou operação pode observar o nível de vácuo imediato (força de preensão) do conjunto da ferramenta de preensão, e aplicar este feedback visual na optimização do sistema, nos procedimentos de resolução de problemas ou outros objectivos.

[0067] 0 olho humano e a velocidade de interpretação visual humana são tipicamente superiores a outros sistemas de medição, por exemplo na leitura de um monitor numérico digital. Como a variedade de velocidade utilizada por sistemas de embalagem robótica e aplicações relacionadas é relativamente elevada, o feedback cinemático de cor fornece uma capacidade de monitorização imediata que ultrapassa os monitores convencionais típicos. Igualmente o facto de o feedback de LED ter origem no conjunto da ferramenta de preensão 130 ou no adaptador de pivô 184 permite que o indicador e a própria acção da ferramenta de preensão sejam observados simultaneamente.

[0068] As modalidades descritas são adequadas para agarrar e libertar objectos irregulares difíceis, mas os princípios também são válidos para objectos simples ou rígidos. Os tipos de peças de trabalho 114 que podem ser efectivamente agarradas e transportadas pelo conjunto da ferramenta de preensão 130 incluem uma vasta variedade de objectos embalados, como frutos e vegetais embalados, sacos contendo itens discretos como doces, carvão ou 30 briquetes de carvão, produtos granulados em sacos e até aves, peixe ou pedaços de carne crus ou processados. 0 aparelho 100 também permite o manuseamento, a elevada velocidade e aceleração, até de peças de trabalho relativamente pesadas, muitas vezes apenas limitadas pela resistência à ruptura do lábio 220 e pela rigidez da peça da ferramenta e manipulador. O conjunto da ferramenta de preensão foi testado com sucesso com mercadorias com um peso até 15 quilos, mas o limite prático parece, presentemente, ser significativamente maior.

[0069] O aparelho 100 pode ser utilizado para peças de trabalho 114 que incluem materiais embalados com folga, mas o desenho essencial aplica-se a peças de trabalho similares mas geometricamente diferentes. Assim, a presente invenção tem várias vantagens em relação à arte anterior. Será óbvio para os especialistas na arte que a invenção descrita nesta especificação e ilustrada nas FIGURAS pode ser modificada para produzir modalidades diferentes da mesma. Apesar de terem sido ilustradas e descritas modalidades especificas da invenção, várias modificações e alterações podem ser efectuadas pelo especialista na arte, sem afastamento do âmbito da invenção, como definido pelas reivindicações anexas. 31

Claims (11)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Uma ferramenta de preensão (130) que tem uma cobertura de preensão flexível (180) que inclui uma base e uma pluralidade de canais, caracterizada por: a base ser formada à volta de um primeiro orifício central (194) e ter uma circunferência predeterminada envolta por um lábio flexível (190) que se prolonga à volta da circunferência da base e se estende descendentemente até um rebordo circunferencial (220), a pluralidade de canais (204) a passar radialmente para fora desde o primeiro orifício central (194) e para baixo do lábio (190) a uma distância predeterminada do rebordo (220), o lábio (190) e o rebordo (220) adaptáveis para se moldarem a uma peça de trabalho quando é criado um diferencial de pressão entre a cobertura e a peça de trabalho: uma base do lábio (182) montada na base da cobertura e que tem um segundo orifício central (194); uma linha de vácuo que passa através do primeiro e segundo orifícios centrais; e uma pluralidade de dedos de canais (200), cada um tendo uma extremidade proximal e uma distai, cada dedo (200) sendo afixado à cobertura de preensão (180) através de montagem em cada um dos respectivos canais (204) ; em que, em aplicação, uma força de vácuo é inicialmente aplicada através do primeiro orifício (194), fazendo com que porções da peça de trabalho se movam em direcção ao primeiro orifício (194), após o que a força de vácuo é 1 dirigida ao longo dos dedos (200), permitindo uma preensão por sucção numa pluralidade de zonas próximas do rebordo (220) da cobertura (180) e fazendo com que a cobertura (180) se deforme e se molde à superfície de uma peça de trabalho.
2. 2. A ferramenta de preensão da reivindicação 1, caracterizada por a cobertura (180) se prolongar descendentemente para um rebordo circunferencial (220), de acordo com uma curva geralmente em forma de co-seno, que produz um perfil de deformação predeterminado.
3. 3. A ferramenta de preensão da reivindicação 1, caracterizada por cada um dos canais (204) estar separado dos canais adjacentes por uma protuberância (214) .
4. 4. A ferramenta de preensão da reivindicação 1, caracterizada por os dedos (200) serem integralmente moldados nos canais da cobertura (204) .
5. 5. A ferramenta de preensão da reivindicação 1, caracterizada por compreender ainda uma placa inferior (208) que está ligada à base do lábio (182) e que flutua dentro da circunferência da cobertura.
6. 6. A ferramenta de preensão da reivindicação 1, caracterizada por compreender ainda um obstáculo formado na base do lábio (182) para evitar que porções soltas da peça de trabalho tapem o primeiro orifício.
7. 7. Um aparelho de preensão a vácuo caracterizado por compreender uma ferramenta de preensão de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, um braço robótico (124) que tem um ponto central de ferramentas 2 (188) ao qual está ligada a ferramenta de preensão (130) e pelo menos uma mangueira de vácuo em comunicação com as extremidades proximais dos dedos (200) através do primeiro e segundo orifícios (194), ligada a uma fonte de vácuo (134) e adaptada para fornecer uma força de sucção dentro da cobertura de preensão (180) próxima do primeiro orifício central e para fornecer uma força de sucção através da mangueira de vácuo para as extremidades distais dos dedos, permitindo uma preensão por sucção numa pluralidade de pontos próximos do rebordo da cobertura de preensão.
8. 8. O aparelho da reivindicação 7 caracterizado por compreender ainda um controlador computorizado em tempo real para o braço robótico (124) que incorpora feedback para posicionar a ferramenta de preensão (130) adjacente à peça de trabalho destinada a ser agarrada.
9. 9. O aparelho da reivindicação 7 caracterizado por compreender ainda um adaptador pivô (184) montado entre o braço robótico (124) e a ferramenta de preensão (130), para permitir rotação em torno de um eixo predeterminado sem rotação da mangueira de vácuo.
10. 10. 0 aparelho da reivindicação 7 caracterizado por compreender ainda um sensor para monitorizar a força de vácuo e para reagir se as forças de retenção descerem abaixo de um nível predeterminado.
11. 11. O aparelho da reivindicação 7 caracterizado por compreender uma válvula (138) para controlar o nível de vácuo na mangueira de vácuo. 3 12. 0 aparelho da reivindicação 7 caracterizado por compreender ainda um sistema óptico que inclui: uma fonte de luz (146) para iluminar a peça de trabalho; pelo menos um aro segmentado de espelhos (148) para reflectir luz da fonte de luz e para iluminar a peça de trabalho; e uma câmara (144) com uma objectiva para gravar informação de imagem predeterminada da peça de trabalho. 13. 0 aparelho da reivindicação 12, caracterizado por os espelhos (148) formarem um conjunto estático de espelhos concêntricos. 14. 0 aparelho da reivindicação 12, caracterizado por a luz ser reflectida pelos espelhos (148) para atingir a peça de trabalho num ângulo agudo, para evitar reflexos e maximizar o contraste. 15. 0 aparelho da reivindicação 12, caracterizado por a fonte de luz (146) iluminar a peça de trabalho para permitir que a câmara (144) capte uma imagem da peça de trabalho, na sequência do qual as caracteristicas geométricas da peça de trabalho são extraídas da imagem e comparadas com um modelo geométrico predefinido que tenha caracteristicas similares e uma posição de deslocamento de preensão predeterminada, em que o braço robótico (124) é geralmente orientado para alinhar a ferramenta de preensão (130) relativamente à posição de deslocamento predeterminada. 4 16. 0 aparelho da reivindicação 7, caracterizado por ser adequado para agarrar e soltar objectos irregulares, sendo a cobertura da ferramenta de preensão uma cobertura de preensão flexível unitária (180) que inclui a base formada à volta do primeiro orifício central (194) e que tem uma circunferência de uma forma predeterminada envolta pelo lábio (190) que se prolonga à volta da circunferência da base e se estende descendentemente para um rebordo circunferencial (220) de acordo com uma curva geralmente com a forma de co-seno que produz um perfil de deformação predeterminado, sendo formada a pluralidade de canais (204) na cobertura, o lábio sendo tão flexível que em conjunto com o rebordo são adaptáveis para se moldarem a uma peça de trabalho com forma irregular quando é criado o diferencial de pressão entre a cobertura e a peça de trabalho, cada um dos canais sendo separado de canais adjacentes por uma protuberância (214); a pluralidade de dedos de canal sendo dedos de canal de vácuo tubulares ocos (200); o braço robótico (124) controlável em tempo real por um controlador que incorpora feedback para posicionar a ferramenta de preensão adjacente à peça de trabalho destinada a ser agarrada; a (pelo menos uma) mangueira de vácuo que tem uma primeira e uma segunda extremidades em comunicação com as extremidades proximais dos dedos através do primeiro e segundo orifícios, a segunda extremidade ligada à fonte de vácuo (134) onde, sob aplicação inicial de sucção, a maior parte da força de vácuo é aplicada através do primeiro orifício, fazendo com que as porções da peça de trabalho se movam para o primeiro orifício, onde a força de vácuo é dirigida através dos dedos: o aparelho compreende ainda uma válvula electronicamente operada de elevado fluxo de vácuo e elevada velocidade 5 (138) para controlar o nível de sucção na mangueira de vácuo; um sistema óptico para fornecer informação sobre a posição do braço robótico, que compreende: uma pluralidade de díodos emissores de luz para iluminar a peça de trabalho; uma pluralidade de aros segmentados de espelhos (148) que reflectem luz dos díodos emissores de luz para fornecer iluminação homogénea à peça de trabalho; uma câmara (144) com uma objectiva para gravar informação de imagem predeterminada da peça de trabalho: memória para armazenar imagens capturadas pela câmara; em que os díodos emissores de luz iluminam a peça de trabalho através de espelhos para permitir que a câmara capture uma imagem da peça de trabalho, após o que as características geométricas da peça de trabalho irregular são extraídas da imagem e comparadas com um modelo geométrico predeterminado que tem características similares e uma posição de deslocamento de preensão predeterminada, através do que o braço robótico é geralmente orientado para alinhar a ferramenta de preensão relativamente à posição de deslocamento predeterminada; e um sensor para assinalar ao controlador que foi obtida uma força de retenção segura pela força de sucção e ainda para monitorizar a força de retenção e para reagir se a força de retenção descer abaixo de um nível predeterminado. 6