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技術 位置付け、包装、組立のためのソフトロボットアクチュエータ

出願人 ソフトロボティクス,インコーポレイテッド
発明者 レッシング,ジョシュアアーロンハーバーグ,ダニエルブイ.シン,サラブパラティークチアペッタ,マークノップフ,ライアン
出願日 2017年5月25日 (3年1ヶ月経過) 出願番号 2018-561558
公開日 2019年6月24日 (1年0ヶ月経過) 公開番号 2019-517393
状態 不明
技術分野
  • -
主要キーワード 手動式バルブ アナログ様 ハード構造 代替場所 可動表面 対応設備 テクスチャ加工表面 折畳機
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (17)

課題・解決手段

例示的実施形態は、とりわけ、製造、包装、および食品調産業におけるソフトロボットアクチュエータのための用途に関する。ソフトロボットアクチュエータを使用して、標的物体を包装すること、標的物体および/またはレセプタクルを移動させ、位置付けること、および/または、物体方向転換またはソートすることを行う方法およびシステムが、開示される。ソフトロボットアクチュエータを使用し、固定、位置付け、および/または方向転換を実施することによって、異なるサイズおよび構成の物体が、新しい物体が受け取られるとき、ライン再構成すること、または新しいハードウェア据え付けることを行う必要なく、同一処理ライン上で操作され得る。

概要

背景

従来、製造、包装、および食品調製において採用される、定着位置付け、および向け直しデバイスは、主に、把持および/または操作されるべき物体相互作用するために、ハードコンポーネントを採用している。ハード定着、位置付け、および向け直しデバイスは、比較的に非コンプライアントである着目物体と相互作用するための構造を採用する。ハード構造は、握持されている標的に容易に適合しないので、それらは、ある用途に関連して採用されるとき、いくつかの点において限定され得る。

概要

例示的実施形態は、とりわけ、製造、包装、および食品調製産業におけるソフトロボットアクチュエータのための用途に関する。ソフトロボットアクチュエータを使用して、標的物体を包装すること、標的物体および/またはレセプタクルを移動させ、位置付けること、および/または、物体を方向転換またはソートすることを行う方法およびシステムが、開示される。ソフトロボットアクチュエータを使用し、固定、位置付け、および/または方向転換を実施することによって、異なるサイズおよび構成の物体が、新しい物体が受け取られるとき、ライン再構成すること、または新しいハードウェア据え付けることを行う必要なく、同一処理ライン上で操作され得る。

目的

ソフトロボットグリッパは、製造、包装、食品調製、および他の関連タスクのために標的物体を操作する際、新しい機会を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

ステムであって、前記システムは、標的物体を搬送するための可動表面と、前記可動表面に近接したソフトロボットアクチュエータであって、前記ソフトロボットアクチュエータは、リザーバを有するコンプライアントまたは可撓な本体を備え、前記本体は、膨張流体を前記リザーバに供給することによって膨張させられるように構成されている、ソフトロボットアクチュエータと、前記可動表面に隣接したコントローラユニットとを備え、前記コントローラユニットは、前記ソフトロボットアクチュエータが前記コントローラユニットと近接するように移動すると、前記ソフトロボットアクチュエータの前記リザーバと液密で結合し、結合を介して前記ソフトロボットアクチュエータの状態における変化をもたらす、システム。

請求項2

前記ソフトロボットアクチュエータは、移動可能であり、前記コントローラユニットは、静止している、請求項1に記載のシステム。

請求項3

前記ソフトロボットアクチュエータは、前記可動表面に結合されている、請求項2に記載のシステム。

請求項4

前記コントローラユニットは、移動可能であり、前記ソフトロボットアクチュエータは、静止している、請求項1に記載のシステム。

請求項5

前記コントローラユニットは、移動可能であり、前記ソフトロボットアクチュエータは、移動可能である、請求項1に記載のシステム。

請求項6

前記状態における変化は、前記膨張流体が前記ソフトロボットアクチュエータに送達されるようにすることを含む、請求項1に記載のシステム。

請求項7

前記状態における変化は、前記膨張流体が前記ソフトロボットアクチュエータから除去されるようにすることを含む、請求項1に記載のシステム。

請求項8

前記コントローラユニットは、前記ソフトロボットアクチュエータが前記コントローラユニットから離れるように移動すると、前記ソフトロボットアクチュエータの状態における第2の変化をさらにもたらす、請求項1に記載のシステム。

請求項9

前記コントローラユニットは、前記ソフトロボットアクチュエータが前記コントローラユニットに接近またはそれから離れると、無線信号の使用を通して、状態における変化をもたらすようにさらに構成されている、請求項1に記載のシステム。

請求項10

前記状態における変化は、前記標的物体が第1の場所から第2の場所に移動させられるようにする、請求項1に記載のシステム。

請求項11

前記状態における変化は、前記標的物体が固定率解放されるようにする、請求項1に記載のシステム。

請求項12

前記状態における変化は、前記標的物体が可変率で解放されるようにする、請求項1に記載のシステム。

請求項13

前記状態における変化は、前記標的物体を定位置に固定させる、請求項1に記載のシステム。

請求項14

前記ソフトロボットアクチュエータは、線形に延びているアクチュエータである、請求項1に記載のシステム。

請求項15

方法であって、前記方法は、ソフトロボットアクチュエータを備えている包装材料上に物体を設置することであって、前記ソフトロボットアクチュエータは、プラスチックまたはエラストマシート材料を備え、前記ソフトロボットアクチュエータは、リザーバを有し、膨張流体を前記リザーバに供給することによって膨張させられるように構成されている、ことと、制御ユニットへの結合を介して、前記膨張流体を前記ソフトロボットアクチュエータに送達し、前記ソフトロボットアクチュエータに前記物体の一部の周囲に巻き付かせることと、前記ソフトロボットアクチュエータを膨張させられた状態でシールすることと、前記ソフトロボットアクチュエータを前記制御ユニットから結合解除することとを含む、方法。

請求項16

前記膨張流体は、六フッ化硫黄である、請求項15に記載の方法。

請求項17

前記包装材料は、前記膨張させられた状態にあるときに前記物体の周囲に巻き付くように配置された複数のソフトロボットアクチュエータを備えている、請求項15に記載の方法。

請求項18

前記複数のソフトロボットアクチュエータは、前記包装材料上に対称に配置されている、請求項17に記載の方法。

請求項19

前記複数のソフトロボットアクチュエータは、前記包装材料上に非対称に配置されている、請求項17に記載の方法。

請求項20

他のソフトロボットアクチュエータの流体圧力から独立した流体圧力まで、前記複数のソフトロボットアクチュエータの各々を膨張させることを含む、請求項17に記載の方法。

請求項21

前記複数のソフトロボットアクチュエータの各々を同一流体圧力まで膨張させることを含む、請求項17に記載の方法。

請求項22

前記包装材料は、前記標的物体の平面と平行な平面に配置された複数のソフトロボットアクチュエータを備えている、請求項15に記載の方法。

請求項23

前記包装材料は、前記標的物体の平面と垂直な平面に配置された複数のソフトロボットアクチュエータを備えている、請求項15に記載の方法。

請求項24

方法であって、前記方法は、制御ユニットへの結合を介して膨張流体をソフトロボットアクチュエータに送達し、前記ソフトロボットアクチュエータに第1の膨張圧力中心軸の周囲に円形螺旋を形成させることであって、前記円形螺旋は、第1のピッチを有し、前記ソフトロボットアクチュエータは、リザーバを有するエラストマ本体を備え、前記本体は、膨張流体を前記リザーバに供給することによって膨張させられるように構成されている、ことと、前記中心軸の周りの前記ソフトロボットアクチュエータの回転を用いて、前記ソフトロボットアクチュエータと接触している標的物体を前記ソフトロボットアクチュエータの第1の端部から前記ソフトロボットアクチュエータの第2の端部まで運搬することと、前記膨張圧力を変化させることによって、前記螺旋のピッチを変化させることと、前記ソフトロボットアクチュエータの回転を用いて、前記ソフトロボットアクチュエータと接触する第2の標的物体を前記ソフトロボットアクチュエータの第1の端部から前記ソフトロボットアクチュエータの第2の端部まで運搬することとを含み、前記第2の標的物体は、前記第1の標的物体と異なるサイズの物体である、方法。

請求項25

円筒形ロッドの周囲で前記ソフトロボットアクチュエータを膨張させることを含む、請求項24に記載の方法。

請求項26

構成可能壁であって、前記構成可能壁は、第1の向きに配置された長さを有する変形可能壁表面と、第1の端部において前記変形可能壁表面と接触し、第2の端部において可動機構に結合されたソフトロボットアクチュエータであって、前記ソフトロボットアクチュエータは、エラストマ本体を備え、前記本体は、リザーバを有し、膨張流体を前記リザーバに供給することによって膨張させられるように構成され、前記ソフトロボットアクチュエータは、前記変形可能壁表面上に移動可能に位置付けられ、前記膨張流体が前記リザーバの中に送達されると、前記第1の向きに対してある角度における方向に圧力を前記変形可能壁表面に加えるように動作可能であり、前記変形可能壁表面に湾曲させる、ソフトロボットアクチュエータと、前記ソフトロボットアクチュエータに結合し、前記リザーバ内の前記膨張流体の量を変化させるコントローラユニットとを備えている、構成可能壁。

請求項27

前記ソフトロボットアクチュエータは、その第2の端部において、静止点に結合されている、請求項26に記載の構成可能壁。

請求項28

前記第1の向きにおいて前記変形可能壁表面に沿って配置された複数のソフトロボットアクチュエータを備えている、請求項26に記載の構成可能壁。

請求項29

前記複数のソフトロボットアクチュエータの各々は、前記変形可能壁表面に沿って独立して移動可能である、請求項26に記載の構成可能壁。

請求項30

前記複数のソフトロボットアクチュエータの各々は、圧力を前記変形可能壁表面に独立して加えるように動作可能である、請求項26に記載の構成可能壁。

請求項31

前記変形可能壁表面と垂直な可動表面をさらに備え、前記可動表面は、物体を搬送し、前記物体は、前記変形可能壁表面との接触によって、再位置付けされる、請求項26に記載の構成可能壁。

請求項32

前記ソフトロボットアクチュエータは、前記壁に3次元標的形状に変形させるように構成されている、請求項26に記載の構成可能壁。

請求項33

コンテナであって、前記コンテナは、壁を形成する実質的に平坦な表面と、第1の端部によって前記表面に結合されているソフトロボットアクチュエータであって、前記ソフトロボットアクチュエータは、エラストマ本体を備え、前記本体は、リザーバを有し、膨張流体を前記リザーバに供給することによって膨張させられるように構成され、前記ソフトロボットアクチュエータは、前記リザーバに送達される前記膨張流体の量に従った長さまで前記表面から線形に垂直に延び、前記コンテナ内に設置された物体に接触する、ソフトロボットアクチュエータと、前記ソフトロボットアクチュエータに結合し、前記リザーバ内の膨張流体の量を変化させるコントローラユニットとを備えている、コンテナ。

請求項34

3次元コンテナを形成する複数の表面を備え、前記複数の表面のうちの2つ以上のものは、各々、異なるソフトロボットアクチュエータに結合されている、請求項33に記載のコンテナ。

請求項35

前記異なるソフトロボットアクチュエータの各々は、他のソフトロボットアクチュエータの長さから独立した長さまで延びるように動作可能である、請求項34に記載のコンテナ。

請求項36

表面に結合された複数のソフトロボットアクチュエータを備え、前記複数のソフトロボットアクチュエータは、配置内で互いから間隔を置かれており、3次元表面が、前記複数のソフトロボットアクチュエータの第2の端部と前記表面との間の距離として説明される、請求項35に記載のコンテナ。

請求項37

前記複数のソフトロボットアクチュエータの各々は、他のソフトロボットアクチュエータの長さから独立した長さまで延びるように動作可能である、請求項36に記載のコンテナ。

技術分野

0001

(関連出願)
本願は、米国仮出願第62/341,445号(2016年5月25日出願、名称「Soft Robotic Actuators for Positioning,Packaging,and Assembling」)に対する優先権を主張する。

0002

本願は、米国特許出願第15/482,050号(2017年4月7日出願、名称「Soft Robotic Actuators for Positioning,Packaging,and Assembling」)にも関連する。

0003

上記出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。

0004

(開示の分野)
本開示は、概して、ロボットおよび自動化の分野に関し、特に、とりわけ、製造、包装、および食品調産業におけるソフトロボットアクチュエータのための新規用途に関する。

背景技術

0005

従来、製造、包装、および食品調製において採用される、定着位置付け、および向け直しデバイスは、主に、把持および/または操作されるべき物体相互作用するために、ハードコンポーネントを採用している。ハード定着、位置付け、および向け直しデバイスは、比較的に非コンプライアントである着目物体と相互作用するための構造を採用する。ハード構造は、握持されている標的に容易に適合しないので、それらは、ある用途に関連して採用されるとき、いくつかの点において限定され得る。

課題を解決するための手段

0006

ソフトロボットグリッパは、製造、包装、食品調製、および他の関連タスクのために標的物体を操作する際、新しい機会を提供する。例示的実施形態は、ソフトロボットアクチュエータを使用して、標的物体および/またはレセプタクルを固定するため、標的物体および/またはレセプタクルを位置付けるため、標的物体を包装するため、製造生産ラインの一部を容易に修正するため、および/または物体を方向転換またはソートする方法およびシステムを提供する。別様に注記されない限り、以下に説明される手順は、単独で、または任意の組み合わせで使用され得ることが検討される。一実施形態に関連して説明される特徴は、実施形態が互いに適合性がないことが注記されない限り、別の異なる実施形態に関連して使用され得る。

0007

ある実施形態では、システムは、標的物体を搬送するための可動表面と、可動表面に近接したソフトロボットアクチュエータとを含み得る。ソフトロボットアクチュエータは、リザーバを有し、膨張流体をリザーバに供給することによって膨張させられるように構成される、エラストマ本体を備え得る。システムはさらに、可動表面に隣接し、ソフトロボットアクチュエータが、コントローラユニットと近接するように移動すると、ソフトロボットアクチュエータのリザーバに流体的に接続された可動表面内の開口部と液密シールされて結合し、結合を介してソフトロボットアクチュエータの状態における変化をもたらす、コントローラユニットを含み得る。

0008

状態における変化は、膨張流体がソフトロボットアクチュエータに送達されるようにすること、および/または膨張流体がソフトロボットアクチュエータから除去されるようにすることを含み得る。状態における変化は、標的物体が第1の場所から第2の場所に移動させられるようにする、第2の可動表面に移動させる、定位置に固定させる、および/または固定位置から解放させ得る。

0009

いくつかの実施形態では、ソフトロボットアクチュエータは、移動可能であり、コントローラユニットは、ソフトロボットアクチュエータに対して定常である。ソフトロボットアクチュエータは、可動表面に結合され得る。

0010

いくつかの実施形態では、コントローラユニットは、移動可能であり、ソフトロボットアクチュエータは、コントローラユニットに対して定常である。さらに他の実施形態では、コントローラユニットおよびソフトロボットアクチュエータは両方とも、移動可能である。

0011

コントローラユニットは、ソフトロボットアクチュエータがコントローラユニットから離れるように移動すると、ソフトロボットアクチュエータの状態における第2の変化を生じさせ得る。状態における変化は、アクチュエータおよびコントローラが接近する、離反する、または互いに同一場所にある(または近接近する)とき、行われ得る。状態における変化は、共同設置されるとき、コントローラとアクチュエータとの間の物理的経路(例えば、管類)を介して遂行され得るが、互いに対して移動するときの状態における変化は、いくつかの方法において遂行され得る。例えば、流体が、アクチュエータ上の小オリフィスまたは開口部を介して、ソフトアクチュエータから放出され得、オリフィス開放は、アクチュエータ上の電子回路によって制御され得る、またはそうではなくてもよい。回路は、その事前構成に基づいて、またはコントローラ、カメラ、操作可能スイッチ等からの無線信号等の外部イベントに基づいて、オリフィス開放を変動させ得る。

0012

可動表面は、コンベヤベルトローラのセット、車輪星形車等であり得る。ソフトロボットアクチュエータは、線形に延びているアクチュエータであり得る。

0013

ある実施形態では、方法は、物体を基部およびソフトロボットアクチュエータを備えている包装材料上に設置するステップであって、ソフトロボットアクチュエータは、プラスチックシート材料、および/またはリザーバを有し、膨張流体をリザーバに供給することによって膨張させられるように構成される、エラストマ本体を備えている、ステップを含み得る。代替として、または加えて、膨張流体は、包装材料の体積内にすでにある化学物質パウチの混合の結果である、化学反応から生じるものであり得る。なおもさらに、包装材料は、ウレタン発泡体等の拡張発泡体充填され得る。

0014

方法はさらに、制御ユニットへの結合を介して、膨張流体をソフトロボットアクチュエータに送達し、ソフトロボットアクチュエータに物体の一部の周囲に巻き付かせるステップと、ソフトロボットアクチュエータを膨張させられた状態でシールするステップと、ソフトロボットアクチュエータを制御ユニットから結合解除するステップとを含み得る。膨張流体は、六フッ化硫黄であり得る。

0015

包装材料は、膨張させられた状態にあるとき、物体の周囲に巻き付くように配置された複数のソフトロボットアクチュエータを含み得る。複数のソフトロボットアクチュエータが、包装材料上に対称的に、または包装材料上に非対称に配置され得る。

0016

複数のソフトロボットアクチュエータの各々は、他のソフトロボットアクチュエータの流体圧力から独立して、ある流体圧力まで、または同一ある流体圧力まで、膨張させられ得る。

0017

ある実施形態では、包装システムは、その上に設置された物体を受け取るための包装材料、リザーバを有し、膨張流体をリザーバに供給することによって膨張させられるように構成される、エラストマ本体を備えている、ソフトロボットアクチュエータ、または膨張下で展開するように設計される幾何学形状におけるプラスチックの薄壁を備えている。ソフトロボットアクチュエータは、包装材料に結合され、膨張流体が供給されると、物体の周囲に巻き付き、膨張状態下でシールされ得る。包装材料は、膨張可能であり得る。

0018

ある実施形態では、方法は、複数の膨張させられたソフトロボットアクチュエータのうちの1つ以上のものを用いて、第1の把持強度で、複数の物体の各々を握持するステップを含み得、各ソフトロボットアクチュエータは、リザーバを有し、膨張流体をリザーバに供給することによって膨張させられるように構成される、エラストマ本体と、膨張流体がリザーバから逃散し、第1の把持強度を経時的に減少させることを可能にするための低速解放機構とを備えている。

0019

方法はさらに、第1の時間に第1のタイプの物体の特性がソフトロボットアクチュエータの第2の把持強度を超えると、第1の時間に第1のタイプの物体を解放することであって、第2の把持強度は、第1の把持強度未満である、ことと、第2の時間に第2のタイプの特性がソフトロボットアクチュエータの第3の把持強度を超えると、第2の時間に第2のタイプの物体を解放することであって、第3の把持強度は、第2の把持強度未満である、こととを含み得る。

0020

あるタイプの物体の特性は、重量、テクスチャ、形状、またはサイズを含み得る。

0021

方法は、第1のタイプの物体を第1のコンテナまたは第1の場所の中に解放することと、第2のタイプの物体を第2のコンテナまたは第2の場所の中に解放することとを含み得る。

0022

ある実施形態では、方法は、収縮状態におけるソフトロボットアクチュエータを物体を搬送する可動表面に隣接する場所に位置付けることを含み得、ソフトロボットアクチュエータは、リザーバを有し、膨張流体をリザーバに供給することによって膨張させられるように構成される、エラストマ本体を備えている。

0023

方法はさらに、膨張流体をソフトロボットアクチュエータに送達する、制御ユニットへの結合を介して、ソフトロボットアクチュエータに、可動表面の運動方向と略垂直方向に可動表面を横断して障壁を形成させることと、条件が満たされると、膨張流体をソフトロボットアクチュエータから除去し、障壁を除去することとを含み得る。条件は、他の可能性の中でもとりわけ、障壁の背後における規定された数の物体の蓄積、障壁の背後の物体の整合、および/または障壁を用いた別の可動表面への物体の向け直しを含み得る。ある場合には、アクチュエータは、可動表面を横断して障壁を形成するのではなく、またはそれに加え、物体を可動表面から垂直に上昇させ得る。

0024

ある実施形態では、方法は、制御ユニットへの結合を介して、膨張流体をソフトロボットアクチュエータに送達し、ソフトロボットアクチュエータに、第1の膨張圧力で、第1のピッチを有するように、円形螺旋中心軸の周囲に形成させることを含み得る。ソフトロボットアクチュエータは、リザーバを有し、膨張流体をリザーバに供給することによって膨張させられるように構成される、エラストマ本体を備え得る。

0025

方法はさらに、中心軸の周りのソフトロボットアクチュエータの回転を用いて、ソフトロボットアクチュエータと接触している標的物体をソフトロボットアクチュエータの第1の端部からソフトロボットアクチュエータの第2の端部まで運搬することを含み得る。

0026

方法はさらに、膨張圧力を変化させることによって、螺旋のピッチを変化させることと、ソフトロボットアクチュエータの回転を用いて、ソフトロボットアクチュエータと接触する第2の標的物体をソフトロボットアクチュエータの第1の端部からソフトロボットアクチュエータの第2の端部まで運搬することであって、第2の標的物体は、第1の標的物体と異なるサイズである、こととを含み得る。

0027

ソフトロボットアクチュエータは、円筒形ロッドの周囲で膨張させられ得る。

0028

ある実施形態では、構成可能壁は、第1の向きに配置された長さを有する変形可能壁表面と、第1の端部上の変形可能壁表面と接触し、第2の端部において可動機構に結合されたソフトロボットアクチュエータであって、ソフトロボットアクチュエータは、リザーバを有し、膨張流体をリザーバに供給することによって膨張させられるように構成される、エラストマ本体を備え、変形可能壁表面上に移動可能に位置付けられ、膨張流体が、リザーバの中に送達され、変形可能壁表面を湾曲させると、第1の向きと垂直方向に圧力を変形可能壁表面に加えるように動作可能である、ソフトロボットアクチュエータと、ソフトロボットアクチュエータに結合し、リザーバ内の膨張流体の量を変化させるコントローラユニットとを含み得る。

0029

構成可能壁は、第1の向きにおいて変形可能壁表面に沿って配置された複数のソフトロボットアクチュエータを有し得る。複数のソフトロボットアクチュエータの各々は、独立して、変形可能壁表面に沿って移動可能であり得る。複数のソフトロボットアクチュエータの各々は、独立して、圧力を変形可能壁表面に加えるように動作可能であり得る。

0030

複数のソフトロボットアクチュエータは、変形可能壁表面を凸状、凹状、または両方に湾曲させ得る。

0031

構成可能壁は、物体を搬送する変形可能壁表面と垂直に可動表面に隣接して位置付けられ得、物体は、変形可能壁表面との接触によって再位置付けされ得る。さらなる実施形態では、構成可能壁は、自動折畳機械に沿って位置付けられるレールおよび/または壁の形態であり得る。

0032

ある実施形態では、コンテナは、壁を形成する実質的に平坦な表面と、第1の端部によって表面に結合されているソフトロボットアクチュエータであって、ソフトロボットアクチュエータは、リザーバを有し、膨張流体をリザーバに供給することによって膨張させられるように構成される、エラストマ本体を備え、リザーバに送達される膨張流体の量に従って、表面からある長さまで線形に垂直に延び、コンテナ内に設置された物体に接触する、ソフトロボットアクチュエータと、ソフトロボットアクチュエータに結合し、リザーバ内の膨張流体の量を変化させるコントローラユニットとを含み得る。

0033

これらの実施形態の1つの利点は、壁の形状を維持するアクチュエータが、従来の壁またはレールと比較して、コンプライアントであることである。従来、そのような壁またはレールは、堅性ロッドを適用することによって成形される/再成形される。しかしながら、本明細書に説明される実施形態では、壁またはレールは、ばね状ソフトアクチュエータによって操作される。その結果、壁またはレールは、部分的に、物体からの影響を吸収するように偏向し得、および/または物体とより共形性の接触を行い得る。レールまたは壁は、アクチュエータによって偏向され得るため、いくつかの類似サイズの物体は、所与難所を通過することができる。

0034

別の利点は、壁またはレールの形状が、新しい圧力レベルを個々のアクチュエータに送信する(例えば、コンピュータを介して、またはEP変換器に接続されるPLCによって)ことによって再構成され得ることである。

0035

コンテナは、3次元コンテナを形成する複数の表面を含み得、複数の表面のうちの2つ以上のものは、各々、異なるソフトロボットアクチュエータに結合される。異なるソフトロボットアクチュエータの各々は、他のソフトロボットアクチュエータの長さから独立した長さまで延びるように動作可能であり得る。

0036

コンテナは、配置内で互いから間隔を置かれる表面に結合された複数のソフトロボットアクチュエータを含み得、3次元表面は、表面に対する複数のソフトロボットアクチュエータの第1の端部と第2の端部との間の長さとして説明される。配置は、デカルトまたは半径方向であり得る。複数のソフトロボットアクチュエータの各々は、他のソフトロボットアクチュエータの長さから独立した長さまで延びるように動作可能であり得る。

図面の簡単な説明

0037

図1A−Dは、例示的ソフトロボットアクチュエータシステム描写する。
図1A−Dは、例示的ソフトロボットアクチュエータシステムを描写する。

0038

図2A−2Eは、例示的実施形態によるシステムの例を描写する。
図2A−2Eは、例示的実施形態によるシステムの例を描写する。
図2A−2Eは、例示的実施形態によるシステムの例を描写する。

0039

図3A−Bは、ソフトロボットアクチュエータを使用した包装の例を描写する。

0040

図4は、ソフトロボットアクチュエータを含む包装を使用した標的物体を包装する方法を実施するための例示的論理を描写するフローチャートである。

0041

図5は、調節可能スクリューとして使用されるソフトロボットアクチュエータの例を描写する。

0042

図6は、調節可能スクリューを使用する方法を実施するための例示的論理を描写する、フローチャートである。

0043

図7A−Cは、例示的実施形態による構成可能壁の種々の例を描写する。

0044

図8A−Eは、例示的実施形態による、ソフトロボットアクチュエータを使用するコンテナの種々の例を描写する。
図8A−Eは、例示的実施形態による、ソフトロボットアクチュエータを使用するコンテナの種々の例を描写する。

0045

図9は、低速解放機構を伴うソフトロボットアクチュエータを使用して、標的物体をソートする方法を実施するための例示的論理を描写するフローチャートである。

0046

図10は、ソフトロボットアクチュエータを展開可能な向け直し器として使用する方法を実施するための例示的論理を描写するフローチャートである。

0047

図11は、例示的実施形態において使用するために好適な電子デバイスを描写する。

0048

図12は、例示的実施形態と併用するために好適な例示的ネットワークアーキテクチャを描写する。

実施例

0049

本発明が、ここで、本発明の好ましい実施形態が示される添付の図面を参照して、さらに説明される。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で具現化され得、本明細書に記載の実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底的かつ完全となり、本発明の範囲を当業者に完全に伝えるであろうように提供される。図面中、同一番号は、全体を通して同一要素を指す。

0050

ソフトロボットグリッパに関する背景
従来のロボットグリッパまたはアクチュエータは、高価であり、かつ取り扱われている物体の重量、サイズ、および形状の不確実性ならびに多様性が、過去に機能していた自動化された解決策を妨げるようなある環境においては動作することが不可能であり得る。本願は、適応性があり、安価、軽量、カスタマイズ可能、かつ使用が単純である、新規ソフトロボットアクチュエータの用途を説明する。

0051

ソフトロボットアクチュエータは、ゴム等のエラストマ材料、または圧力下で拡開伸縮、および/もしくは屈曲するように構成される、アコーディオン状構造で配置されたプラスチックの薄壁、または他の好適な比較的に軟質の材料から形成され得る。それらは、例えば、エラストマ材料の1つ以上の部片を所望の形状に成形することによって生成され得る。ソフトロボットアクチュエータは、空気、水、または生理食塩水等の流体で充填され、アクチュエータを加圧、膨張、および/または作動させることができる、中空内部を含み得る。作動に応じて、アクチュエータの形状または外形は、変化する。アコーディオン状アクチュエータ(以下により詳細に説明される)の場合、作動は、アクチュエータを所定の標的形状に湾曲または直線化させ得る。完全非作動形状と完全作動形状との間の1つ以上の中間標的形状が、アクチュエータを部分的に膨張させることによって達成され得る。代替として、または加えて、アクチュエータは、真空を使用して作動され、膨張流体をアクチュエータから除去し、それによって、アクチュエータが屈曲、ねじれ、および/または延びている程度を変化させ得る。

0052

作動はまた、アクチュエータが、握持または押動されている物体等の物体に力を付与することを可能にし得る。しかしながら、従来のハードロボットアクチュエータと異なり、ソフトアクチュエータは、ソフトアクチュエータが、部分的または完全に、握持されている物体の形状に適合し得るように、作動されるとき、適応特性を維持する。それらはまた、アクチュエータが握持標的ではない積み重ねた山内の近隣物体または容器の両側に衝突する可能性があるため、特に、物体を積み重ねた山または容器から取り上げるときに関連し得る、物体との衝突に応じて、偏向することができる。さらに、加えられる力の量は、材料が容易に変形し得るため、制御様式においてより大きい表面積にわたって拡散されることができる。このように、ソフトロボットアクチュエータは、物体を損傷させずに、それらを把持することができる。

0053

さらに、ソフトロボットアクチュエータは、従来のハードロボットアクチュエータを用いて達成することが困難であり得る、運動のタイプまたは運動の組み合わせ(屈曲、ねじれ、延在、および収縮を含む)を可能にする。

0054

図1A−1Dは、例示的ソフトロボットアクチュエータを描写する。より具体的には、図1Aは、ソフトロボットアクチュエータの一部の側面図を描写する。図1Bは、上からの図1Aの一部を描写する。図1Cは、ユーザによって操作され得る、ポンプを含む、ソフトロボットアクチュエータの一部の側面図を描写する。図1Dは、図1Cに描写される部分の代替実施形態を描写する。

0055

アクチュエータは、図1Aに描写されるように、ソフトロボットアクチュエータ100であってもよく、空気、水、生理食塩水、または任意の好適な液体ガスゲル、発泡体等の膨張流体で膨張可能である。膨張流体は、流体接続118を通して、膨張デバイス120を介して提供され得る。

0056

アクチュエータ100は、限定量の膨張流体が周囲環境と実質的に同一圧力においてアクチュエータ100内に存在する、非膨張状態にあり得る。アクチュエータ100はまた、所定の量の膨張流体がアクチュエータ100内に存在する、完全膨張状態にあり得る(アクチュエータ10によって加えられるべき所定の最大力に対応する所定の量または膨張流体によってアクチュエータ100に加えられる所定の最大圧力)。アクチュエータ100はまた、全流体がアクチュエータ100から除去される完全真空状態、または一部の流体がアクチュエータ100内に存在するが、周囲圧力未満の圧力にある、部分的真空状態にあり得る。さらに、アクチュエータ100は、アクチュエータ100が、完全膨張状態にあるときに存在する、所定の量未満の膨張流体であるが、ゼロを上回る(または非常に限定された)膨張流体を含む、部分膨張状態にあり得る。

0057

膨張状態では、アクチュエータ100は、図1Aに示されるように、中心軸の周囲で湾曲する傾向を呈し得る。議論を容易にするために、いくつかの方向が、本明細書に定義される。軸方向は、中心軸を通過し、その周囲において、アクチュエータ100が、図1Bに示されるように湾曲する。半径方向は、軸方向と垂直方向、すなわち、膨張させられたアクチュエータ100によって形成される部分的円形の半径方向に延びている。円周方向は、膨張させられたアクチュエータ100の円周に沿って延びている。

0058

膨張状態では、アクチュエータ100は、アクチュエータ100の内側円周方向縁に沿って半径方向に力を付与し得る。例えば、アクチュエータ100の遠位先端の内側は、中心軸に向かって内向きに力を付与し、それは、アクチュエータ100が、物体を握持することを可能にするために活用され得る(潜在的に、1つ以上の追加のアクチュエータ100と連動して)。ソフトロボットアクチュエータ100は、使用される材料およびアクチュエータ100の一般的構造に起因して、膨張させられると、比較的に共形性を留め得る。

0059

アクチュエータ100は、比較的にソフトまたは共形性構造を可能にする、1つ以上のエラストマ材料から作製され得る。用途に応じて、エラストマ材料は、食品安全性生体適合性、または医療安全性FDA承認材料の群から選択され得る。アクチュエータ100は、適正製造基準(「GMP」)対応設備内で製造され得る。

0060

アクチュエータ100は、実質的に平坦な基部102を含み得る(但し、種々の修正または付属品は、アクチュエータの把持および/または屈曲能力を改良するために、基部102に追加され得る)。基部102は、標的物体を握持する把持表面を形成し得る。

0061

アクチュエータ100は、1つ以上のアコーディオン状延長部104を含み得る。アコーディオン状延長部104は、アクチュエータ100が、膨張または収縮させられると、屈曲または撓曲することを可能にし、膨張または収縮状態にあるとき、アクチュエータ100の形状を画定することに役立つ。アコーディオン状延長部104は、一連の山106および谷108を含む。アコーディオン状延長部104のサイズならびに山106および谷108の場所は、異なる形状または延在外形を得るために変動されることができる。

0062

図1A−1Dの例示的アクチュエータは、展開されると、「C」または卵形形状に描写されるが、当業者は、本発明がそのように限定されないことを認識するであろう。アクチュエータ100の本体の形状、またはアコーディオン状延長部104のサイズ、位置、もしくは構成を変化させることによって、異なるサイズ、形状、および構成が、達成され得る。さらに、アクチュエータ100に提供される膨張流体の量を変動させることは、アクチュエータ100が、非膨張状態と膨張状態との間の1つ以上の中間サイズもしくは形状をとることを可能にする。したがって、個々のアクチュエータ100は、膨張量を変動させることによって、サイズおよび形状が拡張可能となることができ、アクチュエータはさらに、1つのアクチュエータ100と異なるサイズ、形状、または構成を有する別のアクチュエータ100を置換することによって、サイズおよび形状が拡張可能となることができる。

0063

アクチュエータ100は、近位端112から遠位端110に延びている。近位端112は、インターフェース114に接続する。インターフェース114は、アクチュエータ100が、他の部品に解放可能に結合されることを可能にする。インターフェース114は、ポリエチレンポリプロピレンポリカーボネートポリエーテルエーテルケトンアクリロニトリルブタジエンスチレン(「ABS」)、またはアセタールホモポリマー等の食品または医療安全性材料から作製され得る。インターフェース114は、アクチュエータ100および可撓管類118の一方または両方に解放可能に結合され得る。インターフェース114は、アクチュエータ100に接続するためのポートを有し得る。異なるインターフェース114は、より大きいもしくはより小さいアクチュエータ、異なる数のアクチュエータ、または異なる構成におけるアクチュエータを収容するために、異なるサイズ、数、または構成のアクチュエータポートを有し得る。

0064

アクチュエータ100は、膨張デバイス120から可撓管類118等の流体接続を通して供給される膨張流体で膨張させられ得る。インターフェース114は、流体がアクチュエータ100に進入することを可能にするが、流体がアクチュエータから退出することを防止する(弁が開放されない限り)ための弁116を含み得る、またはそれに取り付けられ得る。可撓管類118はまた、または代替として、膨張デバイス120の場所において膨張流体の供給を調整するために、膨張デバイス120におけるインフレータ弁124に取り付けられ得る。

0065

可撓管類118はまた、一端においてインターフェース114に、および他端において膨張デバイス120に解放可能に接続するために、アクチュエータ接続インターフェース122を含み得る。アクチュエータ接続インターフェース122の2つの部品を分離することによって、異なる膨張デバイス120が、異なるインターフェース114および/またはアクチュエータ100に接続され得る。

0066

膨張流体は、例えば、空気または生理食塩水であり得る。空気の場合、膨張デバイス120は、周囲空気を供給するための手動式バルブまたは蛇腹を含み得る。生理食塩水の場合、膨張デバイス120は、注入器または他の適切な流体送達システムを含み得る。代替として、または加えて、膨張デバイス120は、膨張流体を供給するためのコンプレッサまたはポンプを含み得る。

0067

膨張デバイス120は、膨張流体を供給するための流体供給源126を含み得る。例えば、流体供給源126は、圧縮空気、液状もしくは圧縮二酸化炭素、液状もしくは圧縮窒素、もしくは生理食塩水を貯蔵するためのリザーバであり得る、または周囲空気を可撓管類118に供給するための通気口であり得る。

0068

膨張デバイス120はさらに、膨張流体を流体供給源126からアクチュエータ100に可撓管類118を通して供給するためのポンプまたはコンプレッサ等の流体送達デバイス128を含む。流体送達デバイス128は、流体をアクチュエータ100に供給する、または流体をアクチュエータ100から引き込むことが可能であり得る。流体送達デバイス128は、電気によって給電され得る。電気を供給するために、膨張デバイス120は、バッテリまたは電気コンセントへのインターフェース等の電力供給源130を含み得る。

0069

電力供給源130はまた、電力制御デバイス132に供給し得る。制御デバイス132は、ユーザが、例えば、1つ以上の作動ボタン134(またはスイッチ、インターフェース、タッチディスプレイ等の代替デバイス)を通して、アクチュエータの膨張または収縮を制御することを可能にし得る。制御デバイス132は、制御信号を流体送達デバイス128に送信し、流体送達デバイス128に、膨張流体をアクチュエータ100に供給させる、または膨張流体をそこから引き込ませるためのコントローラ136を含み得る。

0070

ソフトロボットアクチュエータは、ハードアクチュエータが望ましくない、多くの事例において有用であり得る。例えば、限定ではないが、ソフトアクチュエータは、包装素材または予備成形物を取り上げ、それを吹込成型器に提供し得、その後、吹込成型器は、金型に基づいて、素材を所望の形態に再成形し得る。成形された後、成型部品は、典型的には、非常に高温かつ変形可能であろう。成型部品は、成型部品を損傷または変形させずに、ソフトアクチュエータによって回収され得る。アクチュエータは、次いで、洗浄、標識、充填、および/または冠着されている間、成型部品を保持し得る。他のソフトアクチュエータは、接種分析、または外科手術等のために、生きている動物を優しく保持し得る。

0071

従来の吹込成形動作における1つの問題は、握持されている物体が、吹込成形前後に異なる形状を有することである(包装素材から最終形成製品遷移する)。ハードグリッパは、変化する形状に適合することが困難であり得る(したがって、おそらく、単一吹込成形動作のために、2つの異なるタイプのグリッパを要求する)が、ソフトアクチュエータは、同一グリッパを使用して、両物体形状を握持することに十分に適合可能であり得る。

0072

ソフトロボットアクチュエータは、所定の量の膨張流体で膨張させられ得(または所定の圧力まで)、アクチュエータへの流入量/そこからの流出量および/またはアクチュエータの内圧は、測定され得る。物体との接触に応じて、アクチュエータは、偏向され得、その結果、膨張流体は、アクチュエータから(またはその中に)流動し得る。膨張流体の本流動は、ある位置における、または概して、アクチュエータと接触する、物体の存在を示す、検出器としての役割を果たし得る。代替として、アクチュエータは、物体との接触を位置合わせするためのタッチセンサ屈曲センサ、または他のタイプの検出デバイスを含み得る。

0073

図1A−1Dは、アコーディオンタイプソフトアクチュエータとも称される、特定のタイプのソフトロボットアクチュエータを描写する。しかしながら、多数の他のタイプのソフトアクチュエータが、存在し、そのうちのいくつかは、以下の特定の実施形態に関連して説明される。ソフトアクチュエータは、部分的または完全に、軟質またはコンプライアント材料から形成される、アクチュエータを含み、より従来のハードアクチュエータ材料を組み込む、または包囲し得る。

0074

ソフトアクチュエータは、種々の方法で移動し得る。例えば、ソフトアクチュエータは、上で示されるように、屈曲し得る、または「可撓性ロボットアクチュエータ」と題され、2014年9月8日に出願された米国特許出願第14/480,106号に説明されるソフト触手アクチュエータの例におけるように、ねじれ得る。別の例では、ソフトアクチュエータは、「Soft Actuators and Soft Actuating Devices」と題され、2015年7月17日に出願された米国特許出願第14/801,961号に説明されるように、線形アクチュエータであり得る。なおもさらに、ソフトアクチュエータは、「Flexible Robotic Actuators」と題され、2014年7月11日に出願された米国特許出願第14/329,506号におけるようなシート材料から形成され得る。さらに別の例では、ソフトアクチュエータは、「Apparatus,System,and Method for ProvidingFabric Elastomer Composites as Pneumatic Actuators」と題され、2014年8月25日に出願された米国特許出願第14/467,758号におけるような複雑な形状を形成するための埋設された繊維構造を伴う、複合材から成ってもよい。

0075

当業者は、ソフトアクチュエータの他の構成および設計も、可能であり、本明細書に説明される例示的実施形態とともに採用され得ることを認識するであろう。

0076

位置付け、包装、および組立のための例示的アクチュエータ
一実施形態によると、図2Aに示されるように、1つ以上のソフトロボットアクチュエータ204は、1つ以上の定常コントローラユニット206にわたって移動させられ得る。アクチュエータ204は、可動表面202に搭載され得、それは、運動方向210に移動する、コンベヤベルト、回転車輪、または任意の他の可動表面であり得る。可動表面202は、定常コントローラユニット206にわたって位置付けられ得、1つ以上の標的物体212を搬送し得る。標的物体は、任意の物体、例えば、瓶、機械部品消費者物体、製品、または複数の物体を受け取るためのレセプタクルであり得る。

0077

単一アクチュエータ204が、図2では、各制御位置に描写されるが、実際は、多くの場合、複数のアクチュエータ204が、標的物体を握持するために、所与の制御位置に共同設置されるであろうことが該当し得る。アクチュエータ204の数および構成は、用途に従って、変動し得る。例えば、図2Aは、第1のアクチュエータ204と同一開口部208を使用して作動および/または作動解除される、随意の第2のアクチュエータ205を示す。

0078

図2Bに示されるように、アクチュエータ204が、コントローラユニット、例えば、コントローラユニット206aにわたって移動するにつれて、コントローラユニット206aは、状態における変化をアクチュエータ204に適用し得る。状態における変化は、例えば、完全または部分的に、アクチュエータを作動させる(例えば、流体をアクチュエータに追加し、作動または膨張させることによって)、または完全または部分的に、アクチュエータを作動解除させる(例えば、真空をアクチュエータに加えることによって)ステップを含み得る。図2Cに示されるように、状態における変化は、アクチュエータ204がコントローラ206aから離れるように移動後も持続し得る。状態における変化は、恒久的に、または設定持続時間にわたって持続し得る。例えば、状態における変化は、アクチュエータ204が異なるコントローラユニット206bにわたって移動するまで持続し得、それは、第1のコントローラユニット206a(図2D)によって適用される状態を上書きし得る。この目的を達成するために、アクチュエータ204は、膨張流体を受け取るためにコントローラユニット206aのインターフェースと噛合するように構成される、弁または入口をその近位端に具備し得る。アクチュエータ204およびコントローラユニット206aがもはや液密接触しないように、アクチュエータ204が、コントローラユニット206aに対して移動させられると、弁または入口は、自動的に、シールし、膨張流体がアクチュエータ204から退出することを防止し得る。

0079

アクチュエータ204はまた、または代替として、アクチュエータ204自体上の電子機器、弁、開口部等を介して、制御され得る。例えば、コントローラユニット206aは、アクチュエータ204上の統合された電子機器の作用によって、アクチュエータ204を作動させ(次いで、前方に移動し得る)、かつ作動解除させ得る。一実施形態では、電子機器は、アクチュエータに、時間または制御信号(例えば、コントローラユニット206aまたはある他の源からの無線信号からの)の受信等のある条件に基づいて、膨張流体を大気の中に解放するように命令し得る。

0080

ある実施形態では、コントローラユニット206は、ソフトロボットアクチュエータのリザーバに流体的に接続される、可動表面202内の開口部208を介して、液密シールされてアクチュエータ204に結合し得、結合を介して、状態における変化をもたらし得る。別の実施形態では、アクチュエータ204は、可動表面上において、膨張デバイスに結合され得る。コントローラユニット206に近接した通過は、コントローラユニット206に、信号を放出させ、膨張デバイスに、アクチュエータ204を作動または作動解除させ得る。ある場合には、コントローラユニット206は、それらにわたって通過するアクチュエータ204の状態を変化させないようにし得る。ある場合には、コントローラユニットは、アクチュエータ204がコントローラユニットから離れるように移動すると、第2の変化をアクチュエータ204の状態に生じさせ得る。例えば、コントローラユニット206は、最初に、エンドエフェクタが、コントローラユニット206と関連付けられた所与の場所に到着すると、アクチュエータ204を膨張させ、標的物体を握持し、握持された標的物体上で動作を実施し、次いで、アクチュエータ204を収縮させ、物体を解放し得る。さらにある場合には、コントローラ206は、ある条件が満たされるかどうかに応じて、アクチュエータの状態を選択的に変化させ得る。

0081

同一コントローラ206は、複数のフィンガを異なる場所で作動させるために使用され得る。これは、複数のソフトアクチュエータ204に接続するための可撓管類、マニホールド、または単一コントローラへの可動表面上の複数の点等の使用を介して、遂行され得る。一実施形態では、複数の接続点が、可動表面上のソフトアクチュエータ204のために提供され得、各そのような点は、インターフェース弁を含み得る。これらの弁の各々は、独立して(または集合的に)、単一コントローラ206によって制御され得る。これらの接続点のための圧力供給源は、共通であり得る、または各点は、独立圧力源を有し得る。

0082

別の実施形態では、コントローラユニット206は、移動可能であり得る一方、アクチュエータ204は、定常である。例えば、アクチュエータ204は、可動表面202の片側に固定され得、コントローラユニット206は、アクチュエータ204の傍を通過するように、可動表面202の真下、上方、またはそれに隣接して移動し得る。別の実施形態では、コントローラユニット206およびアクチュエータ204は両方とも、接地に対して移動可能であり得る。

0083

図2A−2Dは、コントローラユニット206が可動表面202の開口部を通してアクチュエータ204とインターフェースをとる、例を描写するが、他の構成も、検討される。例えば、図2Eは、制御ユニット206aが、アクチュエータ204の側面に提供され、コントローラユニット206aが、側面搭載型開口部208を介して、アクチュエータ204の状態を変化させることを可能にする、実施形態を描写する。

0084

アクチュエータ204は、その据付の目的のために好適な任意の構成であり得る。例えば、アクチュエータ204は、線形に延びているアクチュエータ、外向きまたは内向きに曲がるアクチュエータ、ともに動作し、物体を握持する、複数のアクチュエータ、物体を硬質標的(可動表面の一部である標的等)に対してピン留めする、アクチュエータ、ねじれアクチュエータ等であり得る。

0085

そのような実施形態は、例えば、標的物体を第1の場所から第2の場所に運搬する、標的物体をワークステーションに移動させる、標的物体を定位置(固定台上等)に固定する、標的物体を第2の可動表面に移動する等のために有用であり得る。

0086

(知的包装)
いくつかの実施形態では、ソフトロボットアクチュエータは、知的包装または指向性包装として適用され得る。例えば、図3Aに示されるように、包装されるべき物体306、例えば、インペラが、1つ以上のアクチュエータ304に結合される基部302を含む、包装材料上に設定され得る。図示される例では、基部302は、円形ピローまたはバッグであり、それは、ガスまたは発泡体等の膨張流体で膨張させられる。基部302は、任意の好適なサイズおよび/または形状であってもよく、包装されるべき物体のサイズおよび/または形状に基づいて選択され得る。いくつかの実施形態では、基部302は、完全に省略され得、包装は、アクチュエータ304によって全体的に行われ得る。

0087

コントローラユニット(図示せず)は、制御信号を受信し、コントローラに、アクチュエータを膨張させるように命令し得、それに応答して、アクチュエータを完全または部分的に膨張流体で充填させ得る。アクチュエータ304が、ピローまたはバッグを充填する膨張流体によって作動されると、アクチュエータは、包装されるべき物体の周囲に巻き付き得る。

0088

作動されると、アクチュエータの状態は、恒久的または半恒久的に保持され得る。例えば、ピローまたはバッグは、シールされ、膨張流体が逃散することを防止し得る。図3Bは、作動状態におけるアクチュエータを示し、それらは、物体にわたって巻かれる。故に、ピローまたはバッグは、その中に膨張流体が提供され得、かつ液密シールを形成し得る(例えば、閉鎖されると、またはシーラントが入口にわたって適用されると)、入口または弁を具備し得る。

0089

いくつかの実施形態では、膨張流体は、六フッ化硫黄(SF6)であり得る、またはそれを含み得る。本膨張流体は、包装用袋を作製するために使用される材料の多くに入れられる空気と比較して、より低速の拡散率を有し、これが、包装をより長い期間にわたって膨張させられたまま保つであろうため、知的包装のための膨張流体として特に有用である。また、SF6は、大気に一般的ではないため、外気が、浸透作用に起因して、袋の中に徐々に拡散し、包装を膨張させられたまま保つであろう。特定の用途における拡散率は、採用される包装材料に依存し得る。故に、包装材料は、所望の拡散率を提供するように選択され得る。いくつかの実施形態では、包装材料は、膨張流体の拡散を制御するために金属化され得る。これは、例えば、拡散を介して空気充填包装材料から離れる空気の率を防止または減速させ得る。

0090

円形包装として描写されるが、当業者は、知的包装のサイズおよび形状ならびにアクチュエータのサイズおよび構成が、特定の用途および/または包装されるべきアイテムに好適であるように改変され得ることを認識するであろう。例えば、ある場合には、アクチュエータは、包装材料を中心として対称に配置され得る一方、他の場合には、アクチュエータは、包装材料を中心として非対称に配置され得る。アクチュエータの静置/開始位置は、基部302または他のアクチュエータ304の平面と平行もしくは垂直平面に、またはそれに対してある角度にあり得る。

0091

いくつかの実施形態では、包装の複数のアクチュエータの各々は、他のソフトロボットアクチュエータの流体圧力から独立して、ある流体圧力まで膨張させられ得る。すなわち、1つのアクチュエータの流体圧力は、別のアクチュエータの流体圧力と異なり得る。他の実施形態では、包装のアクチュエータは全て、同一流体圧力まで膨張させられ得、それは、包装材料内の流体圧力と同一であり得る。

0092

図4は、例示的実施形態による、包装方法を実施するための例示的論理400を描写する、フローチャートである。論理400の一部または全部は、実行されると、電子デバイスの1つ以上のプロセッサプログラマブル論理コントローラ等)に、図4に説明される作用を実施させる、非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体上に記憶される命令として具現化され得る。命令は、少なくとも部分的に、ハードウェア内に実装され得る。論理400は、図3に描写される知的包装を使用して標的物体を包装するためのシステムによって実施され得る。論理400は、知的包装と関連付けられたコントローラにおいて、例えば、命令および/またはデータを伝送ならびに/もしくは受信することによって部分的または全体的に実装され得る。

0093

図4(ならびに以下の図6図9および図10)に説明される論理は、1つ以上の電子デバイスによって実施される命令として説明されるが、本明細書に説明される論理のいずれかはまた、または代替として、空気圧論理、油圧論理、機械的論理、またはアナログ電気回路によって実装される論理を含む、油圧または空気圧システム内に実装される論理によって、アナログ様式で実装され得る。

0094

包装論理400は、ブロック402において、物体をソフトロボットアクチュエータを備えている包装材料上に設置し得る。包装材料は、膨張可能であるが、まだ膨張させられなくてもよい、または物体の設置に先立って、事前に膨張させられ得る。いくつかの実施形態では、包装材料は、限定ではないが、天然または合成ゴムもしくは発泡体等の膨張を要求しない、クッション材料であり得る。物体は、ソフトロボットアクチュエータが、アクチュエータが膨張させられると、物体の一部の周囲に巻き付き得るように、包装材料上に位置付けられ得る。

0095

包装論理400は、ブロック404において、制御ユニットへの結合を介して、膨張流体(例えば、ガス、液体、または拡張させる発泡体)をソフトロボットアクチュエータに送達し、ソフトロボットアクチュエータに物体の一部の周囲に巻き付かせ得る。いくつかの実施形態では、膨張流体はまた、包装材料に送達され得る。作動または膨張状態では、ソフトロボットアクチュエータは、物体を包装材料に対して保持し、また、任意の外部包装に対するクッションとしての役割を果たし得る。

0096

包装論理400は、ブロック406において、ソフトロボットアクチュエータを膨張状態にシールし得る。ソフトロボットアクチュエータのシールは、ソフトロボットアクチュエータに、包装が物体から除去されるまで、物体の一部の周囲に巻き付いたその構成を保持させ得る。

0097

包装論理400は、ソフトロボットアクチュエータをコントローラユニットから結合解除し得る。コントローラユニットは、次いで、他のソフトロボットアクチュエータを作動させるために使用され得、物体およびその包装は、貯蔵、出荷等のために、外部包装の中に設置され得る。

0098

(調節可能スクリュー)
ある実施形態では、ソフトロボットアクチュエータの材料および/または構成は、アクチュエータの巻上運動を促すように確立され得る。これは、例えば、アクチュエータが、円筒形瓶、植物の、または他の湾曲表面等、あるサイズまたは形状の物体をより良好に握持することを可能にし得る。本技術の用途では、図5に示されるように、ねじれアクチュエータ502が、1つ以上のアクチュエータを、ロッドの周囲に、または別様に、概して、中心軸504を中心として巻き付き、螺旋を形成することによって、再構成可能スクリューを形成するために採用され得る。形成される螺旋は、円形であり得る、すなわち、螺旋は、中心軸に対して一定半径を有し得る。そのような再構成可能スクリューは、例えば、製造、包装、組立等におけるタイミングスクリューとして採用され得る。タイミングスクリューは、特に、物体の群化(例えば、所与の時間においてコンベヤ送出される物体の数)を制御する、物体間の間隔を制御する、物体のレーンを制御する/組み合わせる、および/または物体を向け直す(例えば、直立構成から横向き構成に変化させるために、物体を90度回転させる)ために有用である。

0099

異なる組み合わせのアクチュエータを膨張させることによって、および/または1つ以上のアクチュエータに提供される膨張流体の量を変動させることによって、中心軸の方向における調節可能スクリュー500のピッチ506は、調節され得る。螺旋のピッチは、螺旋の軸と平行に測定される、1周の螺旋巻の高さとして定義される。

0100

調節可能スクリュー500は、例えば、組立または包装ライン上で、可変サイズの物体を捕捉および指向し、所定のサイズおよび/または形状の特殊目的スクリューを提供する必要なく、異なる物体が収容されることを可能にするために採用され得る。例えば、アクチュエータ502は、中心軸504の周りのアクチュエータ502の回転に伴って、標的物体をそれと接触したまま、例えば、左側のアクチュエータ502の第1の端部から、例えば、右側のアクチュエータ502の第2の端部に運搬し得る。ピッチ506が、変化されると、異なるサイズの第2の標的物体が、同一アクチュエータ502を使用して、運搬され得る。

0101

別の実施形態では、円筒形アクチュエータは、蠕動作動可能であてもよい。連続膨張および収縮によって、アクチュエータは、物体を一端から他端に運搬し得る。

0102

図6は、例示的実施形態による、調節可能スクリューを使用するための例示的方法600を描写する、フローチャートである。方法600は、実行されると、電子デバイスの1つ以上のプロセッサ(プログラマブル論理コントローラ等)に、図6に説明される作用を実施させる、非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体上に記憶される命令として具現化され得る。命令は、少なくとも部分的に、ハードウェア内に実装され得る。方法600は、図5に描写される調節可能スクリューを使用して、標的物体を運搬するためのシステムによって実施され得る。方法600は、調節可能スクリュー500と関連付けられたコントローラにおいて、例えば、命令および/またはデータを伝送および/または受信することによって部分的または全体的に実装され得る。

0103

調節可能スクリュー方法600は、ブロック602において、制御ユニットへの結合を介して、膨張流体をソフトロボットアクチュエータに送達し、ソフトロボットアクチュエータに円形螺旋を形成させるステップを含み得る。螺旋は、第1の膨張圧力で、第1のピッチを有するように、中心軸の周囲に形成され得る。いくつかの実施形態では、アクチュエータは、アクチュエータをより多いまたはより少ない程度まで膨張させることが、スクリューの長さを変動させ得るように、延在可能であり得る。いくつかの実施形態では、アクチュエータは、スクリューピッチがスクリューに沿った異なる点において異なるように、構成および/または位置付けられ得る。本可変ピッチは、アクチュエータの作動状態を変化させることによって調節され得る。

0104

調節可能スクリュー方法600は、ブロック604において、ソフトロボットアクチュエータと接触している標的物体をソフトロボットアクチュエータの第1の端部からソフトロボットアクチュエータの第2の端部に運搬し得る。標的物体は、ソフトロボットアクチュエータの回転を用いて、中心軸を中心として運搬され得る。

0105

調節可能スクリュー方法600は、ブロック606において、膨張圧力を変化させることによって、螺旋のピッチを変化させ得る。例えば、一実施形態では、膨張流体を追加し、それによって、膨張圧力を増加させることは、ピッチを減少させ、より小さい標的物体を収容させ得る。膨張流体の量を減少させ、膨張圧力を減少させることは、ピッチを増加させ、より大きい標的物体を収容し得る。

0106

調節可能スクリュー方法600は、ブロック608において、ソフトロボットアクチュエータと接触する第2の標的物体をソフトロボットアクチュエータの第1の端部からソフトロボットアクチュエータの第2の端部に運搬し得る。第2の標的物体は、第1の標的物体と異なるサイズであり得る。ブロック608における動作は、ブロック602における動作に類似し得るが、調節可能スクリューに対するピッチのみ、異なる。

0107

(構成可能壁)
図7A−Cは、構成可能壁700を図示する。構成可能壁700では、1つ以上のソフトアクチュエータが、壁またはバンパの形状または構成を変化させるために採用され得る。いくつかの実施形態では、壁700は、レール、バンパ、ロッド、または他の好適な物体であり得る。基部上のアクチュエータの場所は、調節可能であり得る。各アクチュエータ上の膨張量を調節することによって、アクチュエータの近位の変形可能基部の領域は、対応し、かつ可変量である力を具備するであろう。これは、変形可能基部が、様々な形状および構成に展開されることを可能にする。

0108

図7Aは、第1の向き708に配置された長さを有する変形可能壁表面702を含む、構成可能壁700の上下図を描写する。示されるように、変形可能壁表面702は、垂直に、すなわち、床または天井ではなく、壁として配置されるが、他の実施形態は、任意の配置における変形可能壁表面を使用し得る。

0109

構成可能壁700は、変形可能壁表面702と接触する1つ以上のソフトロボットアクチュエータ704を含み得る。各アクチュエータ704は、アクチュエータ704の第1の端部上において、変形可能壁表面702に結合される、またはそれと接触し得る。アクチュエータの他端は、可動機構706に結合され得る。可動機構706は、例えば、アクチュエータ704が移動させられることを可能にする、サムホイールボール軸受プーリ、または任意の他の機構であり得る。

0110

いくつかの実施形態では、アクチュエータ704は、構成可能壁700に近接するコンベヤの剛性延長部、床もしくは天井に固着される剛性搭載部、または局所環境内のある他のフレーム部品に接続され得る。

0111

各アクチュエータ704は、アクチュエータ704のリザーバ内の膨張流体の量を変化させ得る、コントローラユニット(図示せず)に結合され得る。膨張流体が、アクチュエータ704に送達されるとき、アクチュエータ704は、第1の向きと垂直方向710に圧力を変形可能壁表面に加えるように動作可能であり得る。アクチュエータ704をこのように作動させることは、変形可能壁表面を湾曲させ得る。

0112

ある実施形態では、アクチュエータ704の各々は、変形可能壁表面に沿った他のアクチュエータから独立して、移動可能であり得る。ある実施形態では、アクチュエータ704の各々は、独立して、圧力を変形可能壁表面に加えるように動作可能であり得る。すなわち、各アクチュエータ704は、異なる量の圧力を変形可能壁表面に加え得る。

0113

ある実施形態では、アクチュエータ704は、変形可能壁表面を凸状、凹状、または凸状および凹状の組み合わせに湾曲させ得る。例えば、図7Bに示されるように、変形可能壁702は、アクチュエータに対して凹に湾曲する。図7Cに示されるように、変形可能壁702は、アクチュエータに対して凹状および凸状に湾曲する。

0114

アクチュエータはまた、曲率が垂直平面ならびに水平に導入されるように、壁/レール/ロッドの基部からある高さに設置され得る。異なる向きにおける異なる組み合わせのソフトアクチュエータは、標的3次元形状および/または輪郭を壁に付与し得る。

0115

ある実施形態では、構成可能壁700は、物体を搬送する可動表面、例えば、コンベヤに沿って設置され、可動表面に沿って壁を垂直に形成し得る。構成可能壁700の曲率は、例えば、構成可能壁700に接触すると、物体の運動方向を変化させる、物体を群化または整合させる等、可動表面上の物体を再位置付けまたは向け直しし得る。

0116

(調節可能包装)
図8A−Eは、例示的実施形態による、ソフトロボットアクチュエータを使用するコンテナの種々の例を描写する。

0117

図8Aに示されるように、コンテナは、側面図から見ると、基部および上部(図示せず)を含む、壁を形成する、いくつかの実質的に平坦な表面を含み得る。壁表面、例えば、壁表面802のうちの1つ以上のものは、一端において壁表面に結合されているソフトロボットアクチュエータ804を含み得る。これは、アクチュエータを膨張または収縮させることによって、コンテナの少なくとも1つの内部寸法が調節されることを可能にし、箱またはコンテナのための異なる内容物を固着または収容する。上記の知的包装の例に説明されるように、ソフトロボットアクチュエータは、発泡体および発生する二成分化学反応を含む、種々の手段によって、膨張させられ得る。

0118

アクチュエータ804は、アクチュエータ804のリザーバに送達される膨張流体の量に従って、表面802からある長さまで線形に垂直に延びている、線形アクチュエータであり得る。延長されると、アクチュエータ804は、コンテナ内に設置された物体806に接触し、物体を定位置に保持し得る。コントローラユニット808は、アクチュエータ804に結合し、リザーバ内の膨張流体の量を変化させてもよく、アクチュエータ804が、物体に接触して、または規定された長さに位置付けられると、結合解除され得る。

0119

図8Bに示されるように、コンテナは、上面図から見ると、複数の表面、例えば、802aおよび802bを有し、3次元コンテナを形成し得、複数の表面のうちの2つ以上のものは、各々、異なるソフトロボットアクチュエータ、例えば、それぞれ、804aおよび804bに結合される。ある実施形態では、異なるソフトロボットアクチュエータの各々は、例えば、物体806が対称形状ではない場合、他のソフトロボットアクチュエータの長さから独立して、ある長さまで延長され得る。示されるように、例えば、アクチュエータ804aは、アクチュエータ804bより短い。

0120

図8Cに示されるように、ソフトアクチュエータ804の配置は、包囲する壁の有無にかかわらず、基部802または他の表面上に提供され得る。アクチュエータ804は、可変程度まで選択的に作動され、3次元形状を形成し得る。これは、例えば、異なるサイズまたは構成の物体または包装が、アクチュエータの配置によって握持または支持されることを可能にし得る。3次元表面は、表面に対する複数のソフトロボットアクチュエータの第1の端部と第2の端部との間の長さによって形成および説明され得る。図8Cに示されるように、配置は、半径方向パターンであり得る。

0121

図8Dは、アクチュエータのデカルト配置の側面図を示し、各アクチュエータの長さまたは高さは、他のアクチュエータの長さまたは高さと異なり得る。図8Eは、アクチュエータ804の放射状配置を示す。

0122

同一断面サイズであるように示されるが、アクチュエータ804は、相互とサイズが異なり得る、および/または作動されると、その挙動が異なり得る。いくつかのアクチュエータは、例えば、物体または物体の一部を握持し得る一方、その他は、物体を握持せずに、物体に接触する。

0123

(ソート)
いくつかの実施形態では、ソフトロボットアクチュエータは、膨張流体の低速漏出(例えば、流量制限を採用する弁またはある他の解放機構を通して)を可能にするように設計され得る。これは、アクチュエータが、ゆっくりと作動解除されることを可能にし、アクチュエータを採用するエンドエフェクタの握持の低速解放を可能にする(例えば、物体の重量、把持表面のテクスチャ、標的物体のテクスチャ、標的物体のサイズまたは形状等に応じて、ある時間に解放される)。これは、例えば、アクチュエータが、仕分器または微分器としての役割を果たし、物体の性質(例えば、重量、サイズ、形状、テクスチャ)に応じて、異なる物体を異なる時間に解放することを可能にし得る。例えば、一連の箱にわたって移動するエンドエフェクタは、現在握持されている物体の性質に応じて、異なる時間に異なる物体を箱内に入れ得る。

0124

別の実施形態では、ソフトアクチュエータは、徐々に解放することを介して、物体を機械またはインターフェースに給送するために使用され得る。アクチュエータは、最初に、アクチュエータが、直接、物体重量を支持するように、標的物体の底部において物体を保持し得る。代替として、アクチュエータは、アクチュエータと物体との間の摩擦を介して、物体を支持するように、物体の垂直表面を保持し得る。その後、コントローラは、膨張流体をアクチュエータから徐々に除去し得る、またはアクチュエータによって提供される力が標的物体の重量を支えるために不十分となるように、定常流体圧力を維持し得る。両場合において、物体は、徐々に下向きに滑動する(重力に起因して)。他の場合には、加えられる力は、ばねまたは他の加力機構によって加えられ得、それは、物体が任意の所望の方向に押動されることを可能にし得る。有利には、この動作におけるいずれの時点においても、標的物体とアクチュエータとの間の接触は、喪失されない(または、物体が解放されるにつれて、非常に短い周期にわたってのみ、接触が喪失される)。本プロセスは、例えば、繊細な物体を位置付ける、物体の分注率を制御する等のために使用され得る。

0125

さらに別の実施形態では、物体のスタックが、ソフトアクチュエータを介して握持され得る。アクチュエータは、スタックをその底部において直接支持する(その場合、直接、重量を支持するであろう)し得るか、またはスタックの垂直表面を保持し得るか(その場合、アクチュエータとスタックとの間の摩擦力を介して、スタックを支持するであろう)のいずれかである。流体の初期圧力は、標的物体のスタックの重量を支えるために十分であり得る。膨張流体の圧力が、コントローラによって低減されると、アクチュエータによって提供される力は、スタック全体の重量を支えるために不十分となり得る。これは、スタックの新しい重量が、低減されたアクチュエータ力によって支えられ得る値まで低減するまで、重力に起因して、物体をスタックから下方に滑動させるであろう。本プロセスは、物体をスタックから徐々に解放および落下させるために繰り返され得る。本プロセスは、繊細な物体を位置付ける、物体の分注率を制御する等のために使用され得る。

0126

図9は、低速解放機構を伴うソフトロボットアクチュエータを使用して、標的物体をソートする方法を実施するための例示的ソート論理900を描写する、フローチャートである。論理900は、実行されると、電子デバイスの1つ以上のプロセッサ(プログラマブル論理コントローラ等)に、図9に説明される作用を実施させる、非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体上に記憶される命令として具現化され得る。命令は、少なくとも部分的に、ハードウェア内に実装され得る。

0127

ソート論理900は、ブロック902において、複数の膨張させられたソフトロボットアクチュエータのうちの1つ以上のものを用いて、第1の把持強度で複数の物体の各々を握持し得る。各ソフトロボットアクチュエータは、膨張流体をリザーバに供給することによって膨張させられるように構成されるリザーバを有する、エラストマ本体と、膨張圧力を減少させることによって、膨張流体がリザーバから逃散し、第1の把持強度を経時的に減少させることを可能にするための低速解放機構とを備えている。

0128

ソート論理900は、ブロック904において、第1の時間において、第1のタイプの物体の特性がソフトロボットアクチュエータの第2の把持強度を超えると、第1の時間に第1のタイプの物体を解放し得、第2の把持強度は、第1の把持強度未満である。既知の期間が、ブロック902とブロック904との間で経過し得、その間、既知の量の膨張流体が、低速解放機構を通して逃散する。その既知の期間後、全ての第1のタイプの物体は、解放され得る。あるタイプの物体の特性は、物体の重量、テクスチャ、形状、またはサイズであり得る。例えば、アクチュエータの把持強度が、第1のタイプの物体にかかる下向き重力が、アクチュエータの把持強度より強くなる点まで減少すると、物体は、解放され得る。物体のテクスチャ、形状、またはサイズはまた、アクチュエータの把持強度が克服されるときに影響を及ぼし得る。例えば、滑りやすいまたは平滑物体は、粗面または粘着物体の前に解放され得る。解放速度も、ソフトアクチュエータまたは標的物体の表面への潤滑流体の適用を介して、またはソフトアクチュエータ上のテクスチャ加工表面の設計を通して、制御され得る。

0129

ソート論理900は、ブロック906において、第2の時間において、第2のタイプの特性がソフトロボットアクチュエータの第3の把持強度を超えると、第2の時間において、第2のタイプの物体を解放し得、第3の把持強度は、第2の把持強度未満である。再び、別の既知の期間が、ブロック904とブロック906との間で経過し得、その間、既知の量の膨張流体が、低速解放機構を通して逃散する。その既知の期間後、全ての第2のタイプの物体は、解放され得る。例えば、より重いタイプの物体が、ブロック904において、解放され得る場合、より軽量タイプの物体は、ブロック906において、より遅く解放され得る。

0130

ソート論理900は、ブロック908において、物体を、コンテナの中に、または場所に、物体タイプに関して入れ得る。いくつかの実施形態では、ブロック904において解放される物体は、ブロック906において解放される物体と異なる場所に設置され得る。例えば、第1のタイプの物体は、第1のコンテナの中に設置または解放され得、第2のタイプの物体は、第2のコンテナの中に設置または解放され得、特性に従って、物体を効果的にソートする。

0131

ソート論理900は、アクチュエータを既知の期間内に解放のための場所に移動させる、またはコンテナを既知の期間内にアクチュエータの下に設置させる、命令を含み得る。

0132

(展開可能な向け直し)
図10は、ソフトロボットアクチュエータを展開可能な向け直し器として使用する方法を実施するための例示的展開可能な向け直し論理1000を描写する、フローチャートである。論理1000は、実行されると、電子デバイスの1つ以上のプロセッサ(プログラマブル論理コントローラ等)に、図10に説明される作用を実施させる、非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体上に記憶される命令として具現化され得る。命令は、少なくとも部分的に、ハードウェア内に実装され得る。

0133

展開可能な向け直し論理1000は、ブロック1002において、収縮状態におけるソフトロボットアクチュエータを物体を搬送する可動表面に隣接する場所に位置付けてもよい。ソフトロボットアクチュエータは、リザーバを有し、膨張流体をリザーバに供給することによって膨張させられるように構成される、エラストマ本体を備えている。可動表面は、例えば、生産ライン内のコンベヤであり得る。

0134

展開可能な向け直し論理1000は、ブロック1004において、制御ユニットへの結合を介して、膨張流体をソフトロボットアクチュエータに送達し得る。膨張流体は、可動表面の運動方向と略垂直方向に可動表面を横断してソフトロボットアクチュエータに障壁を形成させ得る。障壁は、障壁の背後の任意の物体が運動方向に障壁を越えて移動することを防止し得る。

0135

展開可能な向け直し論理1000は、ブロック1006において、ある条件が満たされるまで、その条件を監視し得る。ある実施形態では、条件は、障壁の背後の規定された数の物体の蓄積、障壁の背後の1つ以上の物体の整合、または障壁に起因した別の可動表面上の物体の規定された数またはタイプの向け直しを含み得る。

0136

展開可能な向け直し論理1000を採用するシステムは、条件が満たされるかどうかを決定するための種々の監視技術を含み得る。例えば、コンピュータビジョンシステムが、物体を認識およびカウントする、または物体の整合もしくは向きを識別するために使用され得る。スケールが、重量別に物体の量を決定するために可動表面の区分の中に組み込まれ得る。他の方法が、使用され得る。

0137

展開可能な向け直し論理1000は、条件が満たされると、ブロック1008において、膨張流体をソフトロボットアクチュエータから除去し、障壁を除去し得る。別の実施形態では、単一アクチュエータまたは複数のアクチュエータが、作動されると、可動表面を横断してある角度で障壁を形成するように設置され得る。これらの実施形態は、物体を近傍コンベヤ上へ向け直しするために使用され得る。

0138

(追加の実施形態)
従来の回転式チャックは、典型的には、開口部のセットを有し、具体的寸法の物体、例えば、具体的直径の瓶を受け取る。従来の回転式チャックは、その開口部のセットより大きい物体を収容することができず、より小さい直径物体は、開口部内で予測不能に移動し、それらを製造プロセスにおいて望ましくないものにし得る。故に、ある実施形態では、回転式チャックは、開口部のセットの代わりに、ある範囲の直径または幅の物体を受け取るように半径方向に配置される、ソフトロボットアクチュエータのセットを含み得る。アクチュエータは、充填、冠着、清掃等の製造動作のために、物体を握持し、物体を既知の位置に保持し得る。ある実施形態では、壁、バンパ、または回転式チャックは、物体が、壁、バンパ、または回転式チャックを越えて、もしくはその周囲に移動するにつれて、標的物体を握持する、1つ以上のソフトアクチュエータを含み得る。これは、特別に定寸され、具体的製品のために構成される、壁、バンパ、または回転式チャックを提供する必要なく、可変サイズの物体が収容されることを可能にする。

0139

別の実施形態では、複数のエンドエフェクタが、一連の代替場所から物体を握持し、標的アイテムの全ての表面へのアクセスを提供するように位置付けられ得る。例えば、第1の対のエンドエフェクタは、動作が物体上で実施される間、標的物体を左および右から握持し得、次いで、第2のセットエンドエフェクタは、追加の動作が物体上で実施される間、第1の対のエンドエフェクタが解放するにつれて、標的物体を上部および底部から握持し得る。これらの実施形態は、標的物体の各表面にアクセスし、例えば、コーティングエッチングマーキングフライス加工ラベル貼付等の動作を実施することを可能にする。

0140

コンピューティングシステムおよびネットワーク実装)
前述の方法は、コンピュータ読み取り可能な媒体上の命令として、またはコンピューティングアーキテクチャの一部として、具現化され得る。図11は、前述のような種々の実施形態を実装するために好適な例示的コンピューティングアーキテクチャ1100の実施形態を図示する。一実施形態では、コンピューティングアーキテクチャ1100は、コンピュータ1101等の電子デバイスを備えている、またはその一部として実装され得る。実施形態は、本状況に限定されない。

0141

本願で使用されるように、用語「システム」および「コンポーネント」は、実行時のハードウェア、ハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせ、ソフトウェア、またはソフトウェアのいずれかのコンピュータ関連エンティティを指すように意図され、その例は、例示的コンピューティングアーキテクチャ1100によって提供される。例えば、コンポーネントは、限定ではないが、プロセッサ上で起動するプロセス、プロセッサ、ハードディスクドライブ、複数の記憶ドライブ光学および/または磁気記憶媒体)、物体、実行可能ファイル、実行のスレッドプログラム、および/またはコンピュータであることができる。例証として、サーバ上で起動するアプリケーションおよびサーバは両方とも、コンポーネントであることができる。1つ以上のコンポーネントは、プロセスおよび/または実行のスレッド内常駐することができ、コンポーネントは、1つのコンピュータ上でローカライズされる、および/または2つ以上のコンピュータ間に分散されることができる。さらに、コンポーネントは、種々のタイプの通信媒体によって互いに通信可能に結合され、動作を協調させ得る。協調は、情報の一方向または双方向交換を伴ってもよい。例えば、コンポーネントは、通信媒体を経由して通信される信号の形態で情報を通信し得る。情報は、種々の信号ラインに配分される信号として実装されることができる。そのような配分では、各メッセージは、信号である。しかしながら、さらなる実施形態は、代替として、データメッセージを採用し得る。そのようなデータメッセージは、種々の接続を横断して送信され得る。例示的接続は、パラレルインターフェースシリアルインターフェース、およびバスインターフェースを含む。

0142

コンピューティングアーキテクチャ1100は、1つ以上のプロセッサ、マルチコアプロセッサコプロセッサメモリユニットチップセット、コントローラ、周辺機器、インターフェース、発振器、タイミングデバイスビデオカードオーディオカードマルチメディア入/出力(I/O)コンポーネント、電力供給源等の種々の共通コンピューティング要素を含む。しかしながら、実施形態は、コンピューティングアーキテクチャ1100による実装に限定されない。

0143

図11に示されるように、コンピューティングアーキテクチャ1100は、処理ユニット1102と、システムメモリ1104と、システムバス1106とを備えている。処理ユニット1102は、限定ではないが、AMD(登録商標)Athlon(登録商標)、Duron(登録商標)およびOpteron(登録商標)プロセッサ;組み込まれ、セキュアなプロセッサである、ARM(登録商標)アプリケーション;IBM(登録商標)およびMotorola(登録商標)DragononBall(登録商標)およびPowerPC(登録商標)プロセッサ;IBMおよびSony(登録商標)Cellプロセッサ;Intel(登録商標)Celeron(登録商標)、Core(2)Duo(登録商標)、Itanium(登録商標)、Pentium(登録商標)、Xeon(登録商標)、およびXScale(登録商標)プロセッサ;ならびに類似プロセッサを含む、種々の市販のプロセッサのいずれかであることができる。ディアルマイクロプロセッサ、マルチコアプロセッサ、および他のマルチプロセッサアーキテクチャも、処理ユニット1102として採用され得る。

0144

システムバス1106は、限定ではないが、システムメモリ1104と処理ユニット1102を含む、システムコンポーネントのためのインターフェースを提供する。システムバス1106は、メモリバスメモリコントローラの有無を問わない)、周辺バス、および種々の市販のバスアーキテクチャのいずれかを使用するローカルバスにさらに相互接続し得る、いくつかのタイプのバス構造のいずれかであることができる。インターフェースアダプタは、スロットアーキテクチャを介して、システムバス1106に接続し得る。例示的スロットアーキテクチャは、限定ではないが、アクセラレーテッドグラフィックスポート(AGP)、カードバス(拡張型)産業規格アーキテクチャ((E)ISA)、マイクロチャネルアーキテクチャ(MCA)、NuBus、周辺コンポーネント相互接続(拡張型)(PCI(X))、PCIエクスプレスパーソナルコンピュータメモリカード国際協会(PCMCIA)、および同等物を含み得る。

0145

コンピューティングアーキテクチャ1100は、種々の製造品を備えている、または実装し得る。製造品は、論理を記憶するためのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を備え得る。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体の例は、揮発性メモリまたは不揮発性メモリ、可撤性または非可撤性メモリ消去可能または非消去可能メモリ、書込可能または再書込可能メモリ等を含む、電子データを記憶可能な任意の有形媒体を含み得る。論理の例は、ソースコードコンパイルコード解釈コード、実行可能コード、静的コード、動的コード、オブジェクト指向コード視覚的コード等の任意の好適なタイプのコードを使用して実装される、実行可能コンピュータプログラム命令を含み得る。実施形態はまた、少なくとも部分的に、非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体内または上に含有される命令として実装され得、それは、1つ以上のプロセッサによって読み取られ、実行され、本明細書に説明される動作の実施を有効にし得る。

0146

システムメモリ1104は、読取専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、動的RAM(DRAM)、デュアルデータレートDRAM(DDRAM)、同期DRAM(SDRAM)、静的RAM(SRAM)、プログラマブルROMPROM)、消去可能プログラマブルROM(EPROM)、電気的に消去可能なプログラマブルROM(EEPROM)、フラッシュメモリポリマーメモリ、例えば、強誘電ポリマーメモリ、オーボニックメモリ、位相変化または強誘電メモリ、シリコン酸化物−窒化物−酸化物−シリコン(SONOS)メモリ、磁気または光学カード、デバイスのアレイ、例えば、独立ディスク(RAID)ドライブ冗長アレイソリッドステートメモリデバイス(例えば、USBメモリソリッドステートドライブSSD)、および情報を記憶するために好適な任意の他のタイプの記憶媒体等の1つ以上の高速メモリユニットの形態における種々のタイプのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を含み得る。図11に示される図示される実施形態では、システムメモリ1104は、不揮発性メモリ1108および/または揮発性メモリ1110を含むことができる。基本入/出力システム(BIOS)は、不揮発性メモリ1108内に記憶されることができる。

0147

コンピューティングアーキテクチャ1100は、内部(または外部)ハードディスクドライブ(HDD)1112a(1112b)、可撤性磁気ディスク1116から読み取る、またはそこに書き込むための磁気フロッピー(登録商標)ディスクドライブFDD)1114、および可撤性光ディスク1120(例えば、CD−ROMまたはDVD)から読み取る、またはそこに書き込むための光ディスクドライブ1118を含む、1つ以上の低速スピードメモリユニットの形態における種々のタイプのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を含み得る。HDD1112、FDD1114、および光ディスクドライブ1120は、それぞれ、HDDインターフェース1122、FDDインターフェース1124、および光学ドライブインターフェース1126によって、システムバス1106に接続されることができる。外部ドライブ実装のためのHDDインターフェース1122は、ユニバーサルシリアルバス(USB)およびIEEE694インターフェース技術の少なくとも一方または両方を含むことができる。

0148

ドライブおよび関連付けられたコンピュータ読み取り可能な媒体は、データ、データ構造コンピュータ実行可能命令等の揮発性および/または不揮発性記憶装置を提供する。例えば、いくつかのプログラムモジュールは、オペレーティングシステム1128、1つ以上のアプリケーションプログラム1130、他のプログラムモジュール1132、およびプログラムデータ1134を含む、ドライブおよびメモリユニット1108、1112内に記憶されることができる。一実施形態では、1つ以上のアプリケーションプログラム1130、他のプログラムモジュール1132、およびプログラムデータ1134は、例えば、通信システム500の種々のアプリケーションおよび/またはコンポーネントを含むことができる。

0149

ユーザは、1つ以上の有線無線入力デバイス、例えば、キーボード1136およびマウス1138等のポインティングデバイスを通して、コマンドおよび情報をコンピュータ1101の中に打ち込むことができる。他の入力デバイスは、マイクロホン赤外線(IR)遠隔制御無線周波数(RF)遠隔制御、ゲームパッドスタイラスペンカードリーダドングル指紋読取機、グローブグラフィックタブレットジョイスティック、キーボード、網膜読取機、タッチスクリーン(例えば、容量、抵抗等)、トラックボールトラックパッドセンサスタイラス、および同等物を含み得る。これらおよび他の入力デバイスは、多くの場合、システムバス1106に結合される、入力デバイスインターフェース1140を通して、処理ユニット1102に接続されるが、パラレルポート、IEEE694シリアルポート、ゲームポート、USBポート、IRインターフェース等の他のインターフェースによっても接続されることができる。

0150

モニタ1142または他のタイプのディスプレイデバイスも、ビデオアダプタ1144等のインターフェースを介して、システムバス1106に接続される。モニタ1142は、コンピュータ1101の内部または外部にあり得る。モニタ1142に加え、コンピュータは、典型的には、スピーカプリンタ等の他の周辺出力デバイスを含む。

0151

コンピュータ1101は、論理接続を使用して、遠隔コンピュータ1144等の1つ以上の遠隔コンピュータへの有線および/または無線通信を介して、ネットワーク化された環境内で動作し得る。遠隔コンピュータ1144は、ワークステーション、サーバコンピュータルータ、パーソナルコンピュータ、ポータブルコンピュータマイクロプロセッサベースエンターテインメント器具ピアデバイス、または他の共通ネットワークノードであることができ、典型的には、コンピュータ1101に関して説明される要素の多くまたは全てを含むが、簡潔目的のために、メモリ/記憶デバイス1146のみが、図示される。描写される論理接続は、ローカルエリアネットワーク(LAN)1148および/またはそれを上回る大きいネットワーク、例えば、広域ネットワークWAN)1150への有線/無線接続性を含む。そのようなLANおよびWANネットワーキング環境は、オフィスおよび企業に一般的であり、イントラネット等の企業全体のコンピュータネットワークを促進し、その全ては、グローバル通信ネットワーク、例えば、インターネットに接続し得る。

0152

LANネットワーキング環境内で使用されるとき、コンピュータ1101は、有線および/または無線通信ネットワークインターフェースまたはアダプタ1152を通して、LAN1148に接続される。アダプタ1152は、LAN1148への有線および/または無線通信を促進することができ、これはまた、アダプタ1152の無線機能性と通信するためにその上に配置される、無線アクセスポイントを含み得る。

0153

WANネットワーキング環境内で使用されるとき、コンピュータ1101は、モデム1154を含むことができる、またはWAN1150上の通信サーバに接続される、またはインターネットを介して等、WAN1150を経由して通信を確立するための他の手段を有する。内部または外部ならびに有線および/または無線デバイスであり得る、モデム1154は、入力デバイスインターフェース1140を介して、システムバス1106に接続することができる。ネットワーク化された環境では、コンピュータ1101に関して描写されるプログラムモジュールまたはその一部は、遠隔メモリ/記憶デバイス1146内に記憶されることができる。示されるネットワーク接続は、例示的であり、コンピュータ間の通信リンクを確立する他の手段も、使用されることができることを理解されたい。

0154

コンピュータ1101は、無線通信(例えば、IEEE802.13オーバーザエア変調技法)内に動作可能に配置される無線デバイス等のIEEE802規格群を使用して、有線および無線デバイスまたはエンティティと通信するように動作可能である。これは、とりわけ、少なくともWi−Fi(またはワイヤレスフィディリティ)、WiMax、およびBluetooth(登録商標)無線技術を含む。したがって、通信は、従来のネットワークと同様の所定の構造または少なくとも2つのデバイス間の単なるアドホック通信であることができる。Wi−Fiネットワークは、IEEE802.13x(a、b、g、n等)と呼ばれる無線技術を使用して、セキュアで、信頼性のある、高速無線接続性を提供する。Wi−Fiネットワークは、コンピュータを互いに、インターネットに、および有線ネットワーク(IEEE802.3関連媒体および機能を使用する)に接続するために使用されることができる。

0155

図12は、前述のような種々の実施形態を実装するために好適な例示的通信アーキテクチャ1200を描写する、ブロック図である。通信アーキテクチャ1200は、送信機受信機送受信機、無線、ネットワークインターフェースベースバンドプロセッサアンテナ増幅器フィルタ、電力供給源等の種々の共通通信要素を含む。しかしながら、実施形態は、通信アーキテクチャ1200による実装に限定されない。

0156

図12に示されるように、通信アーキテクチャ1200は、1つ以上のクライアント1202と、サーバ1204とを含む。クライアント1202は、クライアントデバイス1210を実装し得る。クライアント1202およびサーバ1204は、クッキーおよび/または関連付けられたコンテキスト情報等のそれぞれのクライアント1202およびサーバ1204にローカルの情報を記憶するために採用され得る、1つ以上のそれぞれのクライアントデータ記憶装置1206およびサーバデータ記憶装置1208に動作可能に接続される。

0157

クライアント1202およびサーバ1204は、通信フレームワーク1210を使用して、相互間で情報を通信し得る。通信フレームワーク1210は、任意の周知の通信技法およびプロトコルを実装し得る。通信フレームワーク1210は、パケット交換ネットワーク(例えば、インターネット等のパブリックネットワーク企業イントラネット等のプライベートネットワーク)、回路交換ネットワーク(例えば、公衆交換電話網)、またはパケット交換ネットワークと回路交換ネットワークの組み合わせ(好適なゲートウェイおよび変換器を伴う)として実装され得る。

0158

通信フレームワーク1210は、通信ネットワークを承認し、それと通信し、それに接続するように配置される、種々のネットワークインターフェースを実装し得る。ネットワークインターフェースは、特殊形態の入力出力インターフェースと見なされ得る。ネットワークインターフェースは、限定ではないが、直接接続、Ethernet(登録商標)(例えば、シックシンツイストペア10/100/1000Base T、および同等物)、トークンリング無線ネットワークインターフェースセルラーネットワークインターフェース、IEEE802.8a−xネットワークインターフェース、IEEE802.16ネットワークインターフェース、IEEE802.20ネットワークインターフェース、および同等物を含む、接続プロトコルを採用し得る。さらに、複数のネットワークインターフェースが、種々の通信ネットワークタイプと係合するために使用され得る。例えば、複数のネットワークインターフェースが、ブロードキャストマルチキャスト、およびユニキャストネットワークを経由して通信を可能にするために採用され得る。処理要件が、より高速および容量を指定する場合、分散型ネットワークコントローラアーキテクチャも同様に、クライアント1202およびサーバ1204によって要求される通信帯域幅プール負荷平衡、および別様に増加させるために採用され得る。通信ネットワークは、限定ではないが、直接相互接続、セキュアなカスタム接続、プライベートネットワーク(例えば、企業イントラネット)、パブリックネットワーク(例えば、インターネット)、パーソナルエリアネットワーク(PAN)、ローカルエリアネットワーク(LAN)、都市規模ネットワーク(MAN)、インターネット上のノードとして動作しているミッション(OMNI)、広域ネットワーク(WAN)、無線ネットワーク、セルラーネットワーク、および他の通信ネットワークを含む、有線および/または無線ネットワークの任意の1つおよび組み合わせであり得る。

0159

専門用語に関する一般的注意点
いくつかの実施形態は、その派生語とともに、表現「一実施形態」または「ある実施形態」を使用して説明され得る。これらの用語は、実施形態と関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が、少なくとも一実施形態に含まれることを意味する。明細書内の種々の場所における語句「一実施形態では」の表出は、必ずしも、全て同一実施形態を参照するわけではない。さらに、別様に注記されない限り、上記に説明される特徴は、任意の組み合わせにおいてともに使用可能であると認識される。したがって、別個に議論される任意の特徴は、特徴が互いに非適合性であることが述べられない限り、互いに組み合わせて採用され得る。

0160

本明細書で使用される表記および専門用語を全般的に参照して、本明細書における詳細な説明は、コンピュータまたはコンピュータのネットワーク上で実行されるプログラムプロシージャの観点から提示され得る。これらのプロシージャ記述および表現は、その研究の内容を他の当業者に最も効果的に伝達するために当業者によって使用される。

0161

プロシージャは、ここでは、概して、所望の結果につながる動作の首尾一貫したシーケンスであると考えられる。これらの動作は、物理的数量の物理的操作を要求するものである。通常、必ずしもではないが、これらの数量は、貯蔵される、転送される、組み合わせられる、比較される、および別様に操作されることが可能な電気、磁気、または光学信号の形態をとる。時として、主に、一般的使用の理由から、これらの信号をビット、値、要素、記号文字、用語、数字、または同等物で参照することが便宜的であることが証明されている。しかしながら、これらおよび類似用語の全てが、適切な物理的数量と関連付けられるべきではなく、単に、それらの数量に適用される便宜的標識であることに留意されたい。

0162

さらに、行われる操作は、多くの場合、一般にヒトオペレータによって行われる知能的動作と関連付けられる、追加または比較等の用語で参照される。ヒトオペレータのそのような能力は、必要ではなく、または大部分の場合、1つ以上の実施形態の一部を形成する、本明細書に説明される動作のいずれかでは、望ましい。むしろ、動作は、機械動作である。種々の実施形態の動作を行うための有用な機械は、汎用デジタルコンピュータまたは類似デバイスを含む。

0163

いくつかの実施形態は、その派生語とともに、表現「結合される」および「接続される」を使用して説明され得る。これらの用語は、必ずしも、互いに同意語として意図されない。例えば、いくつかの実施形態は、2つ以上の要素が互いに直接物理的または電気的に接触することを示すために、用語「接続される」および/または「結合される」を使用して説明され得る。しかしながら、用語「結合される」はまた、2つ以上の要素が互いに直接接触しないが、依然として互いに協働またはと相互作用することを意味し得る。

0164

種々の実施形態はまた、これらの動作を行うための装置またはシステムに関する。本装置は、要求される目的のために特別に構築され得る、またはコンピュータ内に記憶されるコンピュータプログラムによって選択的にアクティブ化または再構成されるような汎用コンピュータを備え得る。本明細書に提示されるプロシージャは、本質的に、特定のコンピュータまたは他の装置に関連しない。種々の汎用機械が、本明細書の教示に従って書き込まれるプログラムと併用され得る、または要求される方法ステップを行うために、より特殊な装置を構築することが便宜的であることが証明され得る。種々のこれらの機械のために要求される構造は、所与の説明から明白となるであろう。

0165

要約は、読者が技術的開示の本質を迅速に確認することを可能にするために提供されることを強調されたい。請求項の範囲または意味を解釈もしくは限定するために使用されないであろうという理解を伴って思量されたい。加えて、前述の詳細な説明では、種々の特徴は、本開示を簡潔にする目的のために、単一実施形態においてともに群化されることが分かる。本開示の方法は、請求される実施形態が各請求項に明示的に列挙されるより多くの特徴を要求することの意図として解釈されるべきではない。むしろ、以下の請求項が反映するように、本発明の主題は、単一の開示される実施形態の全てに満たない特徴にある。したがって、以下の請求項は、本明細書では詳細な説明の中に組み込まれ、各請求項は、それ自体が別個の実施形態を表す。添付の請求項では、用語「〜を含む」および「in which」は、それぞれ、それぞれの用語「〜を備えている」および「wherein」の平易な英語均等物として使用される。さらに、用語「第1」、「第2」、「第3」等は、単に、標識として使用され、数値要件をその物体に課すことを意図するものではない。

0166

上記に説明されたものは、開示されるアーキテクチャの例を含む。当然ながら、コンポーネントおよび/または方法論の全ての想定可能な組み合わせを説明することは不可能であるが、当業者は、多くのさらなる組み合わせおよび順列が可能性として考えられることを認識し得る。故に、新規アーキテクチャは、添付の請求項の精神および範囲内にある、全てのそのような改変、修正、および変形例を包含することが意図される。

0167

前述の技法のいずれかまたは全ては、非一過性コンピュータ読み取り可能な媒体上に記憶される好適な論理によって実装され得る。1つ以上のプロセッサによって実行されると、論理は、プロセッサに、上記に識別された技法を実施させ得る。論理は、完全または部分的に、ハードウェア内に実装され得る。論理は、ソフトロボットアクチュエータおよび/または1つ以上のアクチュエータをグリッパ配置内に採用するソフトロボットシステムの作動、作動解除、移動、位置等を制御するために、コントローラの一部として含まれてもよい。

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