CN111201117B - 可互换机器人抓持器基座 - Google Patents

Abstract

一种用于使工具与机器人臂连接的机器人臂联接装置，该机器人臂联接装置包括：安装接口，该安装接口用于将所述机器人臂联接装置安装到机器人臂上；联接器接口，以不同方式致动的工具能够可释放地且可互换地联接到该联接器接口上；流体入口端口；多个接口流体端口；至少一个阀，该至少一个阀与所述流体入口端口处于流体连通，并且可被至少设定为第一操作状态和第二操作状态；抽吸设备，该抽吸设备向接口流体端口施加流体抽吸压力；从而当第一工具或第二工具或第三工具被安装到该联接器接口上时，可以通过相同的至少一个阀来控制任一个工具。

Description

可互换机器人抓持器基座

技术领域

本发明涉及一种用于使工具与机器人臂连接的机器人臂联接装置。

背景技术

近年来，人们一直致力于开发能够轻松地在不同任务之间切换的小型多功能机器人臂。这些机器人臂通常具有单个工作者就可以在工作站之间将其移动的轻重量，并且足够简单以便由低技能工作者编程。然而，它们的有效载荷能力有限。典型的应用是将机器人臂与例如抓持工具等工具结合用于比如物体的简单移动任务(例如拾取和放置)等小规模制造过程。比如气动抓持器等工具通常通过专门与其适配的联接装置连接到机器人臂。然而，如果需要另一种不同的工具(例如抽吸抓持器)，则通常需要将另一种不同的联接装置添加到机器人臂。这样增加了联接装置的复杂性，这是因为需要更多的阀和组件来适应和控制不同的工具，从而增加了联接装置的重量和成本。这样还具有负面影响，这是因为从机器人的提升能力中减去了联接装置和工具的重量并且由此降低了最大物体搬运能力。

在本披露中，术语“阀”被理解为是一种可以被设置为不同操作状态的设备从而比如允许、引导或阻止流体穿过该阀的端口。多个阀可以包括在阀布置中、比如包括两个单独的阀的具有三种操作状态的阀布置。多个阀可以串联布置、并联布置或被布置在另一流动路径中，以形成仍被视为独立阀的阀布置。

在本披露中，术语“操作状态”涉及穿过阀的流体连接或方向发生改变的状态，该术语不应被理解为仅仅是流速或流动压力方面的逐渐改变。在多个阀的情况下，多个阀的操作状态是指每个阀的设定，每个阀的在操作状态下的设定可以是相同的设定或不同的设定。例如，在两个阀(每个阀具有启用设定和非启用设定)的情况下，第一操作状态可以指第一阀处于启用设定且第二阀处于非启用设定，并且阀的第二操作状态可以指处于两个阀都处于启用操作设定。

在本披露中，术语“工具”被理解为是一种通过其致动来区分的工具类型，例如，如果这些工具以相同的方式致动，则本披露中的大型气动抓持工具被视为与小型气动抓持工具相同的类型，并且由此对工具进行简单的缩放并不意味着不同的抓持工具。例如，如果大型抓持器与小型气动抓持器相比需要不同的流动导管布局以便被致动，则这些工具被视为是不同的类型。两种不同的抓持工具的

从而当第一工具被安装到所述联接器接口上时，所述第一工具在该第一接口流体端口与该第二接口流体端口之间建立流体连接，以致动所述第一工具的气动致动抓持器，可替代地，所述第一工具在该第一接口流体端口与该第一工具的气动致动抓持器之间以及在该第二接口流体端口与该第一工具的气动致动抓持器之间建立流体连接，以致动所述第一工具的气动致动抓持器，所述第一操作状态可以提供所述气动致动抓持器的抓持致动，并且所述第二操作状态可以提供所述气动致动抓持器的释放致动；和/或

从而当第二工具被安装到所述联接器接口上时，所述第二工具在该第二接口流体端口、该第三接口流体端口与所述第二工具的抽吸致动抓持器之间建立流体连接，并且在该第一接口流体端口与该第四接口流体端口之间建立流体连接，所述第一操作状态能够提供所述抽吸致动抓持器的抽吸致动，并且所述第二操作状态能够提供所述抽吸致动抓持器的释放致动；和/或

从而当第三工具被安装到所述联接器接口上时，所述第三工具在该第二接口流体端口与所述第三工具的分配致动器之间建立流体连接，并且所述第二操作状态能够提供所述分配致动器的分配致动，以潜在地分配液体。

由此，同一个联接装置可以应用于三个以不同方式致动的工具之间的互换，至少一个阀的至少两个操作状态根据所安装的工具而提供不同的致动。因此，至少一个阀的至少两个操作状态可以是相同的，而与使用的是第一工具和第二工具中的哪一个无关，并且由至少一个阀施加到工具的致动类型可以通过在相应工具的相对应的安装接口上提供适当定位的入口和出口来应用。重新使用阀来控制各种类型的工具降低了联接装置的总重量。这样允许能够以更大的承重来执行附加任务的更加通用的机器人臂。

由分配致动器分配的液体可以选自包括以下各项的组：粘合剂、胶水、双组分粘合剂、密封剂、传热膏、EMC屏蔽件(导电胶/密封剂)、润滑剂、润滑脂、油漆以及掩蔽漆。

在本发明的第一方面的一些实施例中，至少一个阀至少包括第一阀和第二阀，其中，

该第一阀在该第一操作状态下允许该流体入口端口与该第一接口流体端口之间处于流体连通，并且在第二操作状态下允许该第一接口流体端口与该流体出口端口之间处于流体连通，该流体出口端口可以是第一流体出口；并且其中，

该第二阀在该第一操作状态下不允许该流体入口端口与该第一接口流体端口之间处于流体连通，并且在第二操作状态下不允许该流体入口端口与该第二接口流体端口之间处于流体连通。该第二阀在该第二操作状态下可以允许该第二接口流体端口与和该第一流体出口不同的流体出口端口之间处于流体连通。示例是气动致动抓持器和抽吸致动抓持器，抽吸致动抓持器可能需要低压源和高压源来分别抓持和释放物体，而气动抓持器需要两种不同的高压源来抓持和释放物体。

在本披露中，两个元件之间的术语“流体连接”被理解为是当在一个元件处提供流体时，流体将在另一元件处离开。该术语不一定暗示在一个元件处进入的相同流体将在另一元件处离开。例如，气动致动抓持器可以包括具有活塞的致动缸，该活塞具有两个端口，这两个端口各自设置在活塞的不同侧，以便当在第一端口处提供气动流体时，活塞移动并将气动流体推出另一端口，在这种情况下，仍然认为气缸的端口处于流体连接。

抽吸压力、负压或低压被定义为是小于机器人臂联接装置外部的环境压力的压力，优选地是抽吸致动抓持器与要抓持物品之间的环境压力，并且对于高压、气动压、过压或简单压力来说反之亦然。

发明内容

本披露的发明的目的是提供至少减轻现有技术的机器人臂联接装置的上述缺点中的一些缺点。

本发明基于的发明概念是，当多种工具需要不同的用于控制的阀时，可以对一种类型的工具重新设置并用于控制另一种不同类型的工具。

这些和进一步的目的可以通过本发明的第一方面和第二方面来实现。

本发明的第一方面涉及一种用于使工具与机器人臂连接的机器人臂联接装置。该机器人臂联接装置包括：

安装接口，该安装接口用于将所述机器人臂联接装置安装到机器人臂上；

联接器接口，以不同方式致动的工具能够可释放地且可互换地联接到该联接器接口上；

流体入口端口，该流体入口端口能够连接到外部或单独设置的流体源以接收气动流体；

至少第一接口流体端口、第二接口流体端口、第三接口流体端口以及第四接口流体端口，这些接口流体端口单独地设置或与所述联接器接口相关联地设置；

至少一个阀，该至少一个阀与所述流体入口端口处于流体连通，并且至少能够被设定为第一操作状态和第二操作状态，其中，在该第一操作状态下，该至少一个阀允许该流体入口端口与该第一接口流体端口之间处于流体连通，并且在该第二操作状态下，允许该流体入口端口与该第二接口流体端口之间处于流体连通；

抽吸设备，当经由该第四接口流体端口向该抽吸设备提供流体压力时，该抽吸设备向该第三接口流体端口施加流体抽吸压力。抽吸设备可以是真空喷射器。

第二阀降低了该第一阀所需的复杂性。第二阀还通过仅使阀各自具有两个阀状态而允许这两个阀具有第三操作状态。与使用一个阀相比，第二阀更便宜并且可能更紧凑。

在本发明的第一方面的一些实施例中，该机器人臂联接装置包括第五接口流体端口，其中，

该第二阀在该第一操作状态下允许该第二接口流体端口与该第五接口流体端口之间处于流体连通；

从而当第一工具被安装到所述联接器接口上时，所述第一工具在该第五接口流体端口与流体出口之间建立流体连接；和/或

从而当第二工具被安装到所述联接器接口上时，该第五接口流体端口被阻塞；和/或

从而当第三工具被安装到所述联接器接口上时，所述第三工具在该第一接口流体端口与该第四接口流体端口之间建立流体连接，并且在该第三接口流体端口与该第五接口流体端口之间建立流体连接，所述第一操作状态能够提供所述分配致动器的抽吸致动以防止对液体进行分配，并且所述第二操作状态能够提供所述分配致动器的分配致动。

第五接口流体端口允许根据所安装的工具的类型而在流体出口端口与阻塞的端口之间切换。这样允许抽吸致动抓持器的抽吸致动具有单个入口，这增加了抽吸致动抓持器的效率并且防止使气动流体泄放。

在本发明的第一方面的一些实施例中，该机器人臂联接装置包括用于连接到控制器的电子接口，该控制器用于使阀在所述操作状态之间进行设定，所述接口连接到所述至少一个阀。控制器可以被包括作为联接装置的潜在地定位在联接装置的壳体内的一部分或其构件。控制器能够检测第一工具或第二工具中的任何一个是否被安装。这可以例如通过连接到电子接口并位于联接器接口上的两个开关来实现，其中，这些开关分别通过安装第一工具或第二工具来激活。

该控制器可以被提供用于控制该阀的操作状态，该控制器可被设定为控制不同工具中的任一个的致动和释放，取决于是哪一个工具被安装到联接装置上。

这样允许控制器控制至少一个阀的操作状态的设定。这样的优点是使该机器人臂联接装置易于使用。

在本发明的第一方面的一些实施例中，该机器人臂联接装置包括用于连接到控制器的电子接口，该控制器用于使阀在所述操作状态之间进行设定，所述接口连接到所述至少一个阀并且具有输入端，该输入端能够从机器人臂接收抓持致动信号和释放致动信号，并且该输入端能够将该抓持致动信号和该释放致动信号传输到该控制器。

从而当机器人臂连接到该电子接口时以及当第一工具、第二工具或第三工具被安装到该联接器接口上时，该输入端能够从该机器人臂接收该致动信号并将该致动信号传输到该控制器，该控制器被配置为设定该至少一个阀的操作状态，以在接收到该抓持致动信号时提供该第一工具的气动致动抓持器的抓持致动、或者该第二工具的抽吸致动抓持器的抓持致动、或者该第三工具的分配致动器的分配致动。该控制器被配置为设定该至少一个阀的操作状态，以在接收到该释放致动信号时提供该第一工具的气动致动抓持器的释放致动、或者该第二工具的抽吸致动抓持器的释放致动、或者该第三工具的所述分配致动器的抽吸致动。

这样的优点是进一步使机器人臂联接装置易于使用，这是因为对带有已安装的工具的机器人臂联接装置进行操作所需的唯一信号是与已安装的工具的类型无关的抓持致动信号和释放致动信号，并且由此不需要对每个工具进行单独的控制。

在本发明的第一方面的一些实施例中，该电子接口包括输出端，其中，该控制器包括状态检测设备，该状态检测设备能够向所述输出端提供第一致动状态信号、例如致动成功状态信号，以及第二致动状态信号、例如致动失败状态信号，

从而当机器人臂连接到该电子接口时、以及当第一工具、第二工具或第三工具被安装到该联接器接口上并且已经执行致动时，所述状态检测设备能够检测该抓持或释放致动是否已经成功或者已经失败，并且在该致动已经成功的情况下提供第一致动状态信号，以及在该致动已经失败的情况下提供第二致动状态信号。

例如，这可以通过提供状态检测设备、限位开关或压力传感器来实现，该状态检测设备具有检测物体被抓持或被释放的相机，该限位开关位于检测物体是否被抓持的工具上。

这样的优点是向机器人臂提供反馈，这样增加了工具的可靠性。如果致动失败，则机器人臂联接装置可以传输致动状态信号，使机器人臂可以提供解决方案或者使操作者知道。

该状态检测设备可以包括压力传感器，该压力传感器能够通过与该第三接口流体端口处于流体连通来检测该抽吸设备的流体抽吸压力。该压力传感器可以连接到该电子接口。该压力传感器可以优选地通过该电子接口连接到该控制器。该控制器能够检测是否已经借助于压力传感器执行了第二工具的致动、比如抽吸抓持致动或释放致动。这可以例如通过检测在抽吸致动抓持器已经执行抓持致动之后是否保持低压，以及通过检测在抽吸致动抓持器已经执行释放致动之后是否达到环境压力来实现。

这样的优点是，压力传感器是用于提供致动状态信号的可靠且便宜的方式。

该第三工具可以包括传感器，该传感器被配置为当该第三工具被安装到该机器人臂联接装置上时，当该分配器已经分配了一定量的液体时，例如当分配器已经分配了50％的液体、优选地75％的液体、最优选地100％的液体时，向该状态检测设备传输第二致动信号。

在本发明的第一方面的一些实施例中，该至少一个阀至少包括第一阀和第二阀，该第一阀和该第二阀各自具有至少三个阀端口；

其中，该至少三个阀端口包括压力阀端口、利用阀端口以及出口阀端口，所述压力阀端口与所述流体入口端口处于流体连通；

其中，该抽吸设备具有抽吸端口、压力端口和出口端口，其中，当通过该压力端口经由该第四接口流体端口向该抽吸设备提供流体压力时，该抽吸设备经由该抽吸端口向该第三接口流体端口以及穿过该出口端口的流体流施加流体抽吸压力；

其中，在该第一操作状态下，该第一阀允许该压力阀端口与该利用阀端口之间处于流体连通，并且该第二阀允许该利用阀端口与该出口阀端口之间处于流体连通；并且

其中，在该第二操作状态下，该第一阀允许该利用阀端口与该出口阀端口之间处于流体连通，并且该第二阀允许该压力阀端口与该利用阀端口之间处于流体连通。

该第二阀的压力阀端口能够从与该第一阀的压力端口相同的流体源接收流体。

使得这些阀具有至少三个端口的优点是，这些类型的阀简单、紧凑、便宜且可靠。

在本发明的第一方面的一些实施例中，该至少一个阀能够被设定为第三操作状态，其中，该至少一个阀不允许该流体入口端口与任何接口流体端口之间处于流体连通。

这样的优点是机器人联接装置不会泄放气动流体，并且因此降低了机器人臂联接装置的操作成本。

在本发明的第一方面的一些实施例中，一组部件包括：

根据本发明的第一方面的机器人臂联接装置；以及

从由以下各项组成的组中选择的至少一种工具、优选地至少两种不同的工具、更优选地三种不同的工具：

第一工具，该第一工具在被安装到该机器人臂联接装置上时在该第一接口流体端口与该第二接口流体端口之间建立流体连接，以致动所述第一工具的气动致动抓持器；以及

第二工具，该第二工具在被安装到该机器人臂联接装置上时在该第二接口流体端口、该第三接口流体端口与所述第二工具的抽吸致动抓持器之间建立流体连接，并且在该第一接口流体端口与该第四接口流体端口之间建立流体连接。可替代地，该机器人臂联接装置的抽吸设备可以代替地形成该第二工具的一部分。在这种情况下，该机器人臂联接装置至少包括该第一流体接口端口和该第二流体接口端口；以及

第三工具，该第三工具在被安装到该机器人臂联接装置上时在该第二接口流体端口与所述第二工具的分配致动器之间建立流体连接，并且可选地在该第一接口流体端口与该第四接口流体端口之间建立流体连接，并且可选地在该第三接口流体端口与该第五接口流体端口之间建立流体连接。

该第一工具和第二工具中的每一个可以具有与该机器人臂联接装置的相关联的接口流体端口相对应的接口流体端口，以便能够根据所选择的工具进行致动。该组部件可以包括用于执行任务、特别是拾取和放置任务的机器人臂。该机器人臂联接装置可以被安装到该机器人臂上。该机器人臂联接装置可以包括控制器，该控制器可以连接到该机器人臂，从而该机器人臂可以通过提供致动信号来控制被安装到该机器人臂联接装置上的工具。

这样的优点是可以提供一组灵活且通用的部件，其中第一工具、第二工具和/或第三工具可以容易地互换以允许机器人臂执行需要不同工具的任务。

在本发明的第一方面的一些实施例中，该至少一个阀是具有至少两种、优选地至少三种不同状态的至少一个电磁阀。该至少一个阀可以由控制器来控制。

在一些实施例中，该机器人臂联接装置至少包括两个阀，其中，该至少两个阀是各自具有至少两种不同状态(比如启用状态和停用状态)的电磁阀。该至少两个阀可以由控制器控制、优选地由电控制器控制。

电磁阀的优点是它们便宜、可靠、易于使用。当电磁阀可由控制器控制时，它们也可在控制方案中容易地实施。

在本发明的第一方面的一些实施例中，该机器人臂联接装置包括壳体，该壳体可以包括至少一个阀、抽吸设备，优选地包括控制器和压力传感器，

其中，该至少一个阀、该抽吸设备和优选地该控制器以及该压力传感器可以被设置在该壳体内部，优选地设置在该壳体内部的空间中，

其中，该安装接口可以是所述壳体的一部分或者被安装到该壳体上。

这样的优点是机器人臂联接装置简单且易于使用，该机器人臂联接装置是独立的(self-contained)并保护联接装置的元件。

该至少一个阀可以可替代地被安装到该机器人臂联接装置的壳体的外侧上。这样使机器人臂联接装置易于组装。

在本发明的第一方面的一些实施例中，该机器人臂联接装置被包括在基座中。该基座可以包括至少一个或多个机器人臂联接装置，例如两个机器人臂联接装置。这些机器人臂联接装置可以是根据上述实施例中的任一个。代替至少一个机器人臂联接装置，该基座可以包括用于将该基座安装到机器人臂上的安装接口。该基座可以包括流体入口端口，该流体入口端口形成了到该一个或多个机器人臂联接装置中的每一个的至少一个阀的流体连接。该基座可以包括用于这些机器人臂联接装置中的每一个的流体入口端口。

该基座的优点是，在该基座中可以包括更多的机器人臂联接装置，这样允许基座与机器人臂一起执行例如在电子制造中的使物体移动到某个位置、而从同一位置移除另一物体的任务。

本发明的第二方面涉及一种更换工具类型的方法，该方法包括以下步骤：

提供根据本发明的第一方面的机器人臂联接装置，

通过该机器人臂联接装置的联接器接口，将第一工具、第二工具和第三工具中的任何一个连接到该机器人臂联接装置，从而能够通过该机器人臂联接装置的至少一个阀来控制相应的工具。

这种方法的优点是工具可以与另一工具交换而无需任何附加的构型或设置。这样允许机器人臂联接装置更加灵活。

本发明的另一方面涉及根据本发明的第一方面的机器人臂联接装置与机器人臂结合用于移动任务、特别是用于拾取和放置任务的用途。

在任何实施例中，气动流体可以是压缩空气。这样的优点是空气易于获得并且无毒。可替代地，气动流体可以是氮气含量升高的压缩空气。这在火灾危险环境中可能是优势。目前优选的是使用气动设备；然而，可以设想的是，可以附加地或替代性地使用液压设备。

本发明的第一方面的每个实施例和任一实施例都可以根据需要与其任何一个或多个实施例组合。

附图说明

在下文中，将参考附图更详细地描述本发明，在附图中：

图1a是包括根据本发明的两个机器人臂联接装置的基座的立体图；

图1b是图1a所示的基座的正投影俯视图；

图2a是具有已安装的第一工具和已安装的第二工具的图1a所示的基座；

图2b是具有已安装的第二工具和已安装的第三工具的图1a所示的基座；

图3a是图1a所示的基座的正投影侧视图；

图3b是第一工具的正投影侧视图；

图3c是第二工具的正投影侧视图；

图3d是第三工具的正投影侧视图；

图4是根据本发明的第一方面的实施例的机器人臂联接装置以及合适的第一工具、第二工具和第三工具的气动原理图；

图5是根据本发明的第一方面的另一实施例的机器人臂联接装置以及合适的第一工具、第二工具和第三工具的气动原理图；

图6是图5所示的机器人臂联接装置的气动原理图，其中已安装的第一工具处于第一操作状态；

图7是图5所示的机器人臂联接装置的气动原理图，其中已安装的第一工具处于第二操作状态；

图8是图5所示的机器人臂联接装置的气动原理图，其中已安装的第二工具处于第一操作状态；

图9是图5所示的机器人臂联接装置的气动原理图，其中已安装的第二工具处于第二操作状态；

图10是图5所示的机器人臂联接装置的气动原理图，其中已安装的第三工具处于第一操作状态；

图11是图5所示的机器人臂联接装置的气动原理图，其中已安装的第三工具处于第二操作状态；

具体实施方式

图1a示出了具有两个机器人臂联接装置1、1’的基座100。机器人臂联接装置1、1’各自包括联接器接口3、3’。基座具有流体入口端口4，该流体入口端口用于接收来自外部流体源的气动流体，这里是加压空气，并且该流体入口端口将气动流体传输到机器人臂联接装置1、1’中的每一个。每个联接器接口3、3’包括(仅在一个联接器接口上示出)五个接口流体端口、呈销的形式的对准设备3f、联管螺母3g以及电控制连接件。五个接口流体端口与联接器接口3、3’相关联地设置。联管螺母3g用于将工具安装到联接器接口3。基座100进一步包括两个电连接件101、102以用于将基座电连接到机器人臂。电连接件101、102允许机器人臂联接装置从所连接的机器人臂接收致动信号，并且将致动状态信号传输到所连接的机器人臂。当连接工具时，销还提供稳定性。对准设备3f和电连接器3h将所安装的工具正确地定位在联接器接口3中。

图1b示出了图1a的基座100，其中，第一工具40和第二工具50被安装到两个机器人臂联接装置1、1’上。第一工具40呈气动抓持工具的形式，并且第二工具50呈抽吸抓持工具的形式。基座100包括安装接口2，该安装接口在这种情况下包括安装板和螺栓以用于将基座安装到机器人臂(未示出)上。

图2a示出了图1a所示的基座，其中，第一工具40和第二工具50各自分别通过每个机器人臂联接装置1、1’的联接器接口3、3’而安装到基座100的机器人臂联接装置1、1’上。

图2b示出了图1a所示的基座100，其中，第二工具50和第三工具60通过每个机器人臂联接装置1、1’的联接器接口3、3’各自分别安装到基座100的机器人臂联接装置1、1’上。第二工具50呈抽吸夹紧工具的形式，并且第三工具呈液体分配工具的形式。

图3a示出了基座100，该基座具有两个机器人臂联接装置1、1’，而没有任何已安装的工具。通过紧固联管螺母3g，第一工具40和第二工具50可以通过机器人臂联接装置1、1’的联接器接口3、3’而连接到机器人臂联接装置1、1’中的任何一个，从而第一工具40和第二工具50中的任何一个都可由机器人臂联接装置1的至少一个阀(未示出)控制。

图3b示出了第一工具40，该第一工具呈具有气动致动抓持器43的气动抓持工具的形式，其在这种情况下具有四个抓持臂保持器，然而可以是可以容纳抓持臂(未示出)的任何其他数量。气动致动抓持器43可以通过使一组抓持臂(未示出)收缩来抓持物体以固持在物体(未示出)周围，或者其可以在具有空腔的物体内部使该组抓持臂(未示出)扩张从而抓持物体。第一工具40可以通过反转上述动作来释放被抓持的物体。第一工具40具有用于与机器人臂联接装置1的电子接口(未示出)连接的电连接件40h。电连接件40h还允许控制器通过检测电连接件40h的存在来检测所安装的工具是第一工具40还是第二工具50。

图3c示出了第二工具50，该第二工具呈包括具有吸盘54的抽吸致动抓持器53的抽吸抓持工具的形式。通过使物体与吸盘54邻接并在抽吸致动抓持器53的吸盘54的中心端口(未示出)施加抽吸压力，抽吸致动抓持器53可以抓持物体(未示出)。第二工具50可以通过在存在泄漏的情况下等待直到抽吸压力上升、或者通过中心端口施加压力来释放被抓持的物体。

图3d示出了第三工具60，该第三工具呈包括具有分配器64的分配致动器63的分配工具的形式。分配致动器53可以通过向活塞(未示出)施加气动压力以分配包含在其中的液体而将液体分配到包含在分配工具中的物体(未示出)上。第三工具60可以通过移除气动压力并因此潜在地允许一些液体泄漏、或者通过向活塞施加抽吸压力以阻止进一步的分配和泄漏来使分配致动停止。

图4示出了用于使工具与机器人臂连接的机器人臂联接装置1的气动原理图的实施例。机器人臂联接装置包括：

安装接口2，该安装接口用于将所述机器人臂联接装置安装到机器人臂上；

联接器接口3，第一工具40、第二工具50和第三工具60可以可释放地且可互换地联接在该联接器接口上；

流体入口端口4，该流体入口端口连接到外部或单独设置的流体源(未示出)以接收气动流体；

第一接口流体端口3a、第二接口流体端口3b、第三接口流体端口3c和第四接口流体端口3d，这些接口流体端口与联接器接口相关联地设置；

一个阀，该阀与流体入口端口4处于流体连通并且可被设定为第一操作状态11和第二操作状态12，其中，在第一操作状态11下，阀允许经由第一阀10的压力阀端口10a和利用阀端口10b使流体入口端口4与第一接口流体端口3a之间处于流体连通，以及经由第一阀10的第二利用阀端口10d和出口阀端口10c使第二接口流体端口3b与流体出口之间处于流体连通，

并且在第二操作状态12下，允许经由第一阀10的第二利用阀端口10d和出口阀端口10c使流体入口端口4与第二接口流体端口3b之间以及第一接口流体端口3a与第一流体出口端口6a之间处于流体连通，止回阀(未示出)可以适当地被放置在第一阀10的出口阀端口10c与第一流体出口端口6a之间，以确保当利用已安装的第二工具50在第三接口流体端口3c上施加抽吸压力时不会使气动流体泄放；以及

抽吸设备30，当经由第四接口流体端口3d向抽吸设备30提供流体压力时，该抽吸设备向第三接口流体端口3c施加流体抽吸压力。流体经由出口端口30c离开抽吸设备30。

图4还示出了具有气动致动抓持器43的第一工具40、具有包括吸盘54的抽吸致动抓持器53的第二工具50、带有具有具备压力调节器的分配致动器63的第三工具60、以及分配器64的气动原理图。第一工具40、第二工具50和第三工具60分别具有第一工具接口42、第二工具接口52和第三工具接口62，这些工具接口可以联接到机器人臂联接装置1的联接器接口3，并且这些工具接口具有对应于机器人臂联接装置1的工具接口流体端口的第一工具接口流体端口40a、50a、60a、第二工具接口流体端口40b、50b、60b、第三工具接口流体端口40c、50c、60c以及第四工具接口流体端口40d、50d、60d。第一工具40在第一工具接口流体端口40a与第二工具接口流体端口40b之间具有流体连接，以通过向第一气缸端口45提供气动流体并允许气动流体从第二气缸端口46离开气缸来致动气动致动抓持器43，同时第三工具接口流体端口40c和第四工具接口流体端口40d被阻塞。第二工具50在第一工具接口流体端口50a与第四工具接口流体端口50d之间具有流体连接，并且在第二工具接口流体端口50b、第三工具接口流体端口50c与所述第二工具的抽吸致动抓持器53之间具有流体连接，以致动抽吸致动抓持器53。第三工具60在第二工具接口流体端口60d与分配致动器63之间具有流体连接，以在将气动压力施加到第二工具接口流体端口60d时提供分配致动器的分配致动。其余工具接口流体端口60a、60c、60d被阻塞。

因此，当第一工具40被安装到联接器接口3上时，第一工具40经由第一工具接口流体端口40a与第二工具接口流体端口40b之间的流体连接在第一接口流体端口3a与第二接口流体端口3b之间建立流体连接，以致动第一工具40的气动致动抓持器43。第一操作状态提供气动致动抓持器43的抓持致动，并且第二操作状态提供所述气动致动抓持器43的释放致动。

因此，当第二工具50被安装到联接器接口3上时，第二工具50在第二接口流体端口3b、第三接口流体端口3c与所述第二工具的抽吸致动抓持器53之间建立流体连接，并且在第一接口流体端口3a与第四接口流体端口3d之间建立流体连接，从而第一操作状态提供所述抽吸致动抓持器53的抽吸致动，并且第二操作状态提供所述抽吸致动抓持器53的释放致动。

因此，当第三工具60被安装到联接器接口3上时，第三工具60在第二接口流体端口3b与分配致动器之间建立流体连接，同时其余接口流体端口3a、3c、3d被阻塞。

图5示出了与图4所示的实施例类似的本发明的气动原理图的实施例，除了机器人臂联接装置1包括两个阀10、20、电子接口(未示出)以及第五接口流体端口3e。两个阀10、20各自具有三个阀端口：压力阀端口10a、20a、利用阀端口10b、20b以及出口阀端口10c、20c。两个阀10、20可以被设定为三种不同的操作状态，并且被示出为处于第三操作状态。第一阀10的出口阀端口10c连接到第一流体出口端口6a，该第一流体出口端口可以将流体排出到机器人臂联接装置之外。

第一阀10在第一操作状态11下允许流体入口端口4与第一接口流体端口3a之间处于流体连通、并在第二操作状态12下允许第一接口流体端口3a与第一流体出口端口6a之间处于流体连通，并且在第三操作状态下不允许流体入口端口4与任何接口流体端口之间处于流体连通。

第二阀20在第一操作状态22下允许第二接口流体端口3b与第五接口流体端口3e之间处于流体连通、并在第二操作状态21下允许流体入口端口4与第二接口流体端口3b之间处于流体连通，并且在第三操作状态下不允许流体入口端口4与任何接口流体端口之间处于流体连通。

电子接口(未示出)连接到控制器，该控制器可以通过致动每个阀的线圈而使阀10、20在三种不同的操作状态11、22，12、21，12、22之间进行设定。电子接口可以连接到机器人臂，并且连接到两个阀10、20。电子接口具有输入端(未示出)和输出端(未示出)。该输入端可以向控制器传输第一致动信号和第二致动信号，例如抓持致动信号和释放致动信号。控制器包括状态检测设备(未示出)，该状态检测设备5包括压力传感器，该压力传感器可以提供第一致动状态信号和第二致动状态信号，例如致动成功状态信号和致动失败状态信号，并且可以将致动状态信号传输到输出端。

图6至图11示出了当根据阀的操作状态和已安装的工具来执行致动时不同流体流动路径的气动原理图。图中的实线示出了气动流体的流体流动路径，并且虚线示出了与实线相对比的没有流体流动或与其无关的量的流体流动的情况。

图6示出了图5的机器人臂联接装置1的气动原理图，该机器人臂联接装置具有已安装的第一工具40。两个阀10、20处于第一操作状态11、22，以执行所述第一工具的气动致动抓持器43的收缩抓持致动。这样允许气动流体经由第一阀10的压力阀端口10a和利用阀端口10b从流体入口端口4流到第一接口流体端口3a。气动流体经由第一工具接口流体端口40a继续流向气动致动抓持器43的第一气缸端口45，以提供第一工具40的气动致动抓持器43的收缩抓持致动。气动流体经由第二气缸端口46通过第二工具接口流体端口40b离开第一工具40。气动流体流经由第二接口流体端口3b、第二阀20的利用阀端口20b、第二阀的出口阀端口20c、第五接口流体端口3e和第五工具接口流体端口40e通过第一流体出口端口6a喷射。

图7示出了图5的机器人臂联接装置1的气动原理图，该机器人臂联接装置具有已安装的第一工具40。两个阀10、20处于第二操作状态12、21，以执行所述第一工具的气动致动抓持器43的扩张抓持致动。这样允许气动流体经由第二阀20的压力阀端口20a和利用阀端口20b从流体入口端口4流到第二接口流体端口3b。气动流体经由第二工具接口流体端口40b继续流向气动致动抓持器43的第二气缸端口46，以提供第一工具40的气动致动抓持器43的扩张抓持致动。气动流体经由第一气缸端口45通过第一工具接口流体端口40a离开气动致动抓持器43。气动流体流经由第一接口流体端口3a、第一阀10的利用阀端口10b和第一阀10的出口阀端口10c通过第一工具40的流体出口端口49喷射。第一工具40包括端部行程传感器(未示出)，该端部行程传感器可以检测抓持臂的用于收缩抓持致动和扩张抓持致动两者的运动，以向状态检测设备5提供致动状态信号。致动状态信号可以涉及物体已经被成功抓持的情形或者物体未被成功抓持或丢失的情形。

图8示出了图5的机器人臂联接装置1的气动原理图，该机器人臂联接装置具有已安装的第二工具50。这两个阀10、20处于第一操作状态11、22，以执行所述第二工具50的抽吸致动抓持器53的抽吸致动，以便第二工具50抓持物体200。这样允许气动流体经由第一阀10的压力阀端口10a和利用阀端口10b从流体入口端口4流到第一接口流体端口3a。气动流体流通过第二工具50中的第一工具接口流体端口50a与第四工具接口流体端口50d之间的流体连接继续流向第四接口流体端口3d。气动流体流通过抽吸设备30的压力端口30b进入抽吸设备(这里为真空喷射器的形式)。气动流体经由抽吸设备30的出口端口30c通过第二流体出口端口6b喷射。抽吸设备30通过喷射气动流体而在抽吸设备30的抽吸端口30a处产生抽吸压力。该抽吸压力经由第三工具接口流体端口50c和第三接口流体端口3c从吸盘54中的中心端口(未示出)抽吸流体。通过在第五工具接口流体端口50e处的阻塞，使通过第二阀20的流体连接被阻塞。通过简单地阻塞第五接口流体端口来提供阻塞。通过检测与抽吸致动抓持器53的吸盘54内部的中心端口处于直接流体连通的第三接口流体端口3c的压力是否维持在环境压力以下，压力传感器可以在安装抽吸致动抓持器53时提供是否已经成功执行抓持致动的致动状态信号。

图9示出了图5的机器人臂联接装置1的气动原理图，该机器人臂联接装置具有已安装的第二工具50。这两个阀10、20处于第二操作状态12、21，以执行所述第二工具50的抽吸致动抓持器53的释放致动，从而第二工具50释放物体200。这样允许气动流体经由第二阀20的压力阀端口20a和利用阀端口20b从流体入口端口4流到第二接口流体端口3b。气动流体继续通过第二工具接口流体端口50b，以通过吸盘54中的中心端口喷出。通过检测与抽吸致动抓持器53的吸盘54内部的中心端口处于直接流体连通的第三接口流体端口3c的压力是否已经上升到环境压力，压力传感器在安装抽吸致动抓持器53时可以提供是否已经成功执行释放致动的致动状态信号。

图10示出了图5的机器人臂联接装置1的气动原理图，该机器人臂联接装置具有已安装的第三工具60。两个阀10、20处于第一操作状态11、22，以执行第三工具60的分配致动器63的抽吸致动，从而终止分配。这样允许气动流体经由第一阀10的压力阀端口10a和利用阀端口10b从流体入口端口4流到第一接口流体端口3a。气动流体流通过第三工具60中的第一工具接口流体端口50a与第四工具接口流体端口50d之间的流体连接继续流向第四接口流体端口3d。气动流体流通过抽吸设备30的压力端口30b进入抽吸设备30(这里呈真空喷射器的形式)。气动流体经由抽吸设备30的出口端口30c通过第二流体出口端口6b喷射。抽吸设备30通过喷射气动流体而在抽吸设备30的抽吸端口30a处产生抽吸压力。这个抽吸压力经由第三接口流体端口3c、第三工具接口流体端口60c、第五工具接口流体端口60e、第五接口流体端口3e、第二阀20的出口阀端口20c、第二阀20的利用阀端口20b、第四接口流体端口3d、第四工具接口流体端口60d以及最终的分配致动器63之间的连接从分配致动器抽吸流体。抽吸压力在被施加到分配器64的活塞(未示出)之前由压力调节器调节。第三工具60进一步包括端部行程传感器(未示出)，该端部行程传感器在分配器64的活塞已经到达行程端部的情况下可以向状态检测设备5提供致动状态信号，从而检测分配器64是否为空。图11示出了图5的机器人臂联接装置1的气动原理图，该机器人臂联接装置具有已安装的第三工具60。两个阀10、20处于第二操作状态12、21，以执行第三工具60的分配致动器63的分配致动，从而将包含在分配器64中的液体分配到物体200上。阀10、20的设定允许气动流体经由第二阀20的压力阀端口20a和利用阀端口20b从流体入口端口4流到第二接口流体端口3b。气动流体继续通过第二工具接口流体端口60b到达分配致动器63，该分配致动器通过压力调节器将气动流体的压力调节到适于致动分配器64的测量表压力，例如大约0.5巴。气动流体然后向分配器64的活塞施加压力，以分配包含在其中的液体。

附图标记列表

1、1’ 机器人臂联接装置

2、2’ 安装接口

3、3’ 联接器接口

3a 第一接口流体端口

3b 第二接口流体端口

3c 第三接口流体端口

3d 第四接口流体端口

3e 第五接口流体端口

3f 对准设备

3g 联管螺母

3h 电连接器

4 流体入口端口

5 状态检测设备

6a 第一流体出口端口

6b 第二流体出口端口

10 第一阀

10a 压力阀端口

10b 利用阀端口

10c 出口阀端口

10d 第二利用阀端口

11 第一操作状态

12 第二操作状态

20 第二阀

20a 压力阀端口

20b 利用阀端口

20c 出口阀端口

21 第二操作状态

22 第一操作状态

30 抽吸设备

30a 抽吸端口

30b 压力端口

30c 出口端口

40 第一工具

40a 第一工具接口流体端口

40b 第二工具接口流体端口

40c 第三工具接口流体端口

40d 第四工具接口流体端口

40e 第五工具接口流体端口

40h 电连接件

42 第一工具接口

43 气动致动抓持器

44 抓持臂安装件

45 第一气缸端口

46 第二气缸端口

47 收缩致动

48 扩张致动

49 流体出口端口

50 第二工具

50a 第一工具接口流体端口

50b 第二工具接口流体端口

50c 第三工具接口流体端口

50d 第四工具接口流体端口

50e 第五工具接口流体端口

52 第二工具接口

53 抽吸致动抓持器

54 吸盘

60 第三工具

60a 第一工具接口流体端口

60b 第二工具接口流体端口

60c 第三工具接口流体端口

60d 第四工具接口流体端口

60e 第五工具接口流体端口

62 第三工具接口

63 分配致动器

64 分配器

100 基座

101 电连接件

102 电连接件

200 物体

Claims (16)

1.一种用于使工具与机器人臂连接的机器人臂联接装置，该机器人臂联接装置包括：

安装接口，该安装接口用于将所述机器人臂联接装置安装到机器人臂上；

联接器接口，以不同方式致动的工具能够可释放地且可互换地联接到该联接器接口上；

流体入口端口，该流体入口端口能够连接到外部或单独设置的流体源以接收气动流体；

至少第一接口流体端口、第二接口流体端口、第三接口流体端口以及第四接口流体端口，这些接口流体端口单独地设置或与所述联接器接口相关联地设置；

至少一个阀，该至少一个阀与所述流体入口端口处于流体连通，并且至少能够被设定为第一操作状态和第二操作状态，其中，在该第一操作状态下，该至少一个阀允许该流体入口端口与该第一接口流体端口之间处于流体连通，并且在该第二操作状态下，允许该流体入口端口与该第二接口流体端口之间处于流体连通；

抽吸设备，当经由该第四接口流体端口向该抽吸设备提供流体压力时，该抽吸设备向该第三接口流体端口施加流体抽吸压力；

从而当第一工具被安装到所述联接器接口上时，所述第一工具在该第一接口流体端口与该第二接口流体端口之间建立流体连接以致动所述第一工具的气动致动抓持器，所述第一操作状态能够提供所述气动致动抓持器的抓持致动，并且所述第二操作状态能够提供所述气动致动抓持器的释放致动；和/或

从而当第二工具被安装到所述联接器接口上时，所述第二工具在该第二接口流体端口、该第三接口流体端口与所述第二工具的抽吸致动抓持器之间建立流体连接，并且在该第一接口流体端口与该第四接口流体端口之间建立流体连接，所述第一操作状态能够提供所述抽吸致动抓持器的抽吸致动，并且所述第二操作状态能够提供所述抽吸致动抓持器的释放致动；和/或

从而当第三工具被安装到所述联接器接口上时，所述第三工具在该第二接口流体端口与所述第三工具的分配致动器之间建立流体连接，并且所述第二操作状态能够提供所述分配致动器的分配致动，以潜在地分配液体。

2.根据权利要求1所述的机器人臂联接装置，其中，该至少一个阀至少包括第一阀和第二阀，其中，

该第一阀在该第一操作状态下允许该流体入口端口与该第一接口流体端口之间处于流体连通，并且在第二操作状态下允许该第一接口流体端口与流体出口之间处于流体连通；并且其中，

该第二阀在该第一操作状态下不允许该流体入口端口与该第一接口流体端口之间处于流体连通，并且在第二操作状态下不允许该流体入口端口与该第二接口流体端口之间处于流体连通。

3.根据权利要求2所述的机器人臂联接装置，其中，该机器人臂联接装置包括第五接口流体端口，其中，

该第二阀在该第一操作状态下允许该第二接口流体端口与该第五接口流体端口之间处于流体连通；

从而当第一工具被安装到所述联接器接口上时，所述第一工具在该第五接口流体端口与流体出口之间建立流体连接；和/或

从而当第二工具被安装到所述联接器接口上时，该第五接口流体端口被阻塞；和/或

从而当第三工具被安装到所述联接器接口上时，所述第三工具在该第一接口流体端口与该第四接口流体端口之间建立流体连接，并且在该第三接口流体端口与该第五接口流体端口之间建立流体连接，所述第一操作状态能够提供所述分配致动器的抽吸致动以防止对液体进行分配，并且所述第二操作状态能够提供所述分配致动器的分配致动。

4.根据前述权利要求中任一项所述的机器人臂联接装置，其中，该机器人臂联接装置包括用于连接到控制器的电子接口，该控制器用于使阀在所述操作状态之间进行设定，所述接口连接到所述至少一个阀并且具有输入端，该输入端能够从机器人臂接收抓持致动信号和释放致动信号，并且该输入端能够将该抓持致动信号和该释放致动信号传输到该控制器，

从而当机器人臂连接到该电子接口时以及当第一工具、第二工具或第三工具被安装到该联接器接口上时，所述输入端能够从该机器人臂接收该致动信号并将该致动信号传输到该控制器，该控制器被配置为设定该至少一个阀的操作状态，以在接收到该抓持致动信号时提供该第一工具的气动致动抓持器的抓持致动、或者该第二工具的抽吸致动抓持器的抓持致动、或者该第三工具的分配致动器的分配致动，并且被配置为设定该至少一个阀的操作状态，以在接收到该释放致动信号时提供该第一工具的气动致动抓持器的释放致动、或者该第二工具的抽吸致动抓持器的释放致动、或者该第三工具的所述分配致动器的抽吸致动。

5.根据权利要求4所述的机器人臂联接装置，其中，该电子接口包括输出端，其中，该控制器包括状态检测设备，该状态检测设备能够向所述输出端提供第一致动状态信号以及第二致动状态信号，

从而当机器人臂连接到该电子接口时、以及当第一工具、第二工具或第三工具被安装到该联接器接口上并且已经执行致动时，所述状态检测设备能够检测该致动是否已经成功或者已经失败，并且在该致动已经成功的情况下提供第一致动状态信号，以及在该致动已经失败的情况下提供不同的第二致动状态信号。

6.根据权利要求5所述的机器人臂联接装置，其中，该状态检测设备包括压力传感器，该压力传感器能够通过与该第三接口流体端口处于流体连通来检测该抽吸设备的流体抽吸压力。

7.根据权利要求1-3和5-6中任一项所述的机器人臂联接装置，其中，该至少一个阀至少包括第一阀和第二阀，该第一阀和该第二阀各自具有至少三个阀端口；

其中，该至少三个阀端口包括压力阀端口、利用阀端口以及出口阀端口，所述压力阀端口与所述流体入口端口处于流体连通；

其中，该抽吸设备具有抽吸端口、压力端口和出口端口，其中，当通过该压力端口经由该第四接口流体端口向该抽吸设备提供流体压力时，该抽吸设备经由该抽吸端口向该第三接口流体端口以及穿过该出口端口的流体流施加流体抽吸压力；

其中，在该第一操作状态下，该第一阀允许该压力阀端口与该利用阀端口之间处于流体连通，并且该第二阀允许该利用阀端口与该出口阀端口之间处于流体连通；以及

其中，在该第二操作状态下，该第一阀允许该利用阀端口与该出口阀端口之间处于流体连通，并且该第二阀允许该压力阀端口与该利用阀端口之间处于流体连通。

8.根据权利要求1-3和5-6中任一项所述的机器人臂联接装置，其中，该至少一个阀能够被设定为第三操作状态，其中，该至少一个阀不允许该流体入口端口与任何接口流体端口之间处于流体连通。

9.根据权利要求5所述的机器人臂联接装置，其中，该第一致动状态信号是致动成功状态信号。

10.根据权利要求5所述的机器人臂联接装置，其中，该第二致动状态信号是致动失败状态信号。

11.一组用于允许机器人臂执行任务的部件，包括：

根据前述权利要求中任一项所述的机器人臂联接装置；以及

从由以下各项组成的组中选择的至少一种工具：

第一工具，该第一工具在被安装到该机器人臂联接装置上时在该第一接口流体端口与该第二接口流体端口之间建立流体连接，以致动所述第一工具的气动致动抓持器；以及

第二工具，该第二工具在被安装到该机器人臂联接装置上时在该第二接口流体端口、该第三接口流体端口与所述第二工具的抽吸致动抓持器之间建立流体连接，并且在该第一接口流体端口与该第四接口流体端口之间建立流体连接；以及

第三工具，该第三工具在被安装到该机器人臂联接装置上时在该第二接口流体端口与所述第二工具的分配致动器之间建立流体连接。

12.一组用于允许机器人臂执行任务的部件，包括：

根据权利要求1-10中任一项所述的机器人臂联接装置；以及

从由以下各项组成的组中选择的至少两种不同的工具：

第一工具，该第一工具在被安装到该机器人臂联接装置上时在该第一接口流体端口与该第二接口流体端口之间建立流体连接，以致动所述第一工具的气动致动抓持器；以及

第二工具，该第二工具在被安装到该机器人臂联接装置上时在该第二接口流体端口、该第三接口流体端口与所述第二工具的抽吸致动抓持器之间建立流体连接，并且在该第一接口流体端口与该第四接口流体端口之间建立流体连接；以及

第三工具，该第三工具在被安装到该机器人臂联接装置上时在该第二接口流体端口与所述第二工具的分配致动器之间建立流体连接。

13.一组用于允许机器人臂执行任务的部件，包括：

根据权利要求1-10中任一项所述的机器人臂联接装置；以及

从由以下各项组成的组中选择的三种不同的工具：

第一工具，该第一工具在被安装到该机器人臂联接装置上时在该第一接口流体端口与该第二接口流体端口之间建立流体连接，以致动所述第一工具的气动致动抓持器；以及

第二工具，该第二工具在被安装到该机器人臂联接装置上时在该第二接口流体端口、该第三接口流体端口与所述第二工具的抽吸致动抓持器之间建立流体连接，并且在该第一接口流体端口与该第四接口流体端口之间建立流体连接；以及

第三工具，该第三工具在被安装到该机器人臂联接装置上时在该第二接口流体端口与所述第二工具的分配致动器之间建立流体连接。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的一组用于允许机器人臂执行任务的部件，其中，该第三工具在被安装到该机器人臂联接装置上时在该第一接口流体端口与该第四接口流体端口之间建立流体连接。

15.根据权利要求11至13中任一项所述的一组用于允许机器人臂执行任务的部件，其中，该第三工具在被安装到该机器人臂联接装置上时并且在该机器人臂联接装置包括第五接口流体端口的情况下，在该第三接口流体端口与该第五接口流体端口之间建立流体连接。

16.一种将工具连接到机器人臂联接装置的方法，该方法包括以下步骤：

提供根据前述权利要求1至10中任一项所述的机器人臂联接装置，

通过该机器人臂联接装置的联接器接口，将第一工具、第二工具和第三工具中的任何一个连接到该机器人臂联接装置，从而能够通过该机器人臂联接装置的至少一个阀来控制相应的工具。

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