阅读说明：本技术 用于处理物件、尤其是容器的机器人抓具 (For handling the robot gripping apparatus of object, especially container ) 是由 H·格拉茨 E·舒科夫 A·阿克巴斯 于 2018-04-10 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种机器人抓具(4),用于借助于机器人(2)处理分别具有至少一个夹持脚(6)的物件(5),机器人抓具具有抓具基体(8),抓具基体具有接口法兰(9),接口法兰被构造用于将机器人抓具(4)紧固在机器人臂(2a)的工具法兰(3)上,机器人抓具还具有：与所述抓具基体(8)连接的对角式支架(10),对角式支架具有凹口(11),凹口在它的形状和大小上被适配物件(5)的夹持脚(6),以便能够形状配合地收纳夹持脚；布置在抓具基体(8)上的、优选被能调节地安置的调节机构(12),调节机构被构造为,在张紧状态中相对物件(5)的夹持脚(6)按压,以便相对对角式支架(10)固定夹持脚,并在释放状态中释放夹持脚(6),使得对角式支架(10)能够相对于夹持脚(6)调节,以便能够使物件(5)的夹持脚(6)从机器人抓具(4)松脱。本发明还涉及一种所属的方法。(The present invention relates to a kind of robot gripping apparatus (4), for being respectively provided with the object (5) of at least one clamping foot (6) by means of robot (2) processing, robot gripping apparatus has gripping apparatus matrix (8), gripping apparatus matrix has interface flange (9), interface flange is configured to for robot gripping apparatus (4) being fastened in the tool flange (3) of robots arm (2a), robot gripping apparatus also include connect with the gripping apparatus matrix (8) to angie type bracket (10), there are recess (11) to angie type bracket, recess is adapted the clamping foot (6) of object (5) in its shapes and sizes, so as to which shape-ordinatedly storage clamps foot；It is arranged in regulating mechanism (12) on gripping apparatus matrix (8), preferably by being adjustable disposing, regulating mechanism is configured to, it is pressed in tensioning state with respect to the clamping foot (6) of object (5), so as to opposite diagonal formula bracket (10) fixed clamp foot, and release clamping foot (6) in release conditions, so that can be adjusted relative to clamping foot (6) to angie type bracket (10), so as to loosen the clamping foot (6) of object (5) from robot gripping apparatus (4).The invention further relates to the methods belonging to one kind.)

用于处理物件、尤其是容器的机器人抓具

技术领域

本发明涉及一种机器人抓具，用于借助于机器人来处理分别具有至少一个夹持脚的物件、尤其是容器、阀或任何具有法兰的物件，该机器人抓具具有抓具基体，该抓具基体具有接口法兰，该接口法兰被构造用于将机器人抓具紧固在机器人臂的工具法兰上。本发明还涉及一种所属的方法。

背景技术

由DE 20 2010 007 169 U1已知一种用于处理和/或运输容器、尤其是桶或锥状容器的装置，其具有用于这些容器的、设置在机器人或机械手上的抓具。

由US 2009/0297299 A1已知净化室容器，它们被构建用于运输尤其是由半导体材料制成的薄片到集成电路上，也就是说被构造用于运输晶圆。这种净化室容器在专业领域中也被称作FOUP(正面开口标准箱或者说晶圆盒，英文：Front Opening Unified Pod/Front Opening Universal Pod)。这类净化室容器具有容器壳体，该容器壳体在它的外壁上具有至少一个夹持脚，使得净化室容器可以被自动地处理。

发明内容

本发明的目的是提供一种机器人抓具和一种所属的方法，由此可以借助于机器人以简单和可靠的方式自动地处理具有至少一个夹持脚的物件、尤其是容器、阀或任何具有法兰的物件。

该目的根据本发明通过一种机器人抓具来实现，其用于借助于机器人来处理分别具有至少一个夹持脚的物件、尤其是容器、阀或任何具有法兰的物件，该机器人抓具具有抓具基体，抓具基体具有接口法兰，该接口法兰被构造用于使机器人抓具紧固在机器人臂的工具法兰上，该机器人抓具此外具有：与抓具基体连接的对角式支架，对角式支架具有凹口，凹口在它的形状和大小上被适配所述物件的夹持脚，以便能够形状配合地收纳所述夹持脚；布置在所述抓具基体上的、优选能调节地安置的调节机构，所述调节机构被构造为，在张紧状态中相对所述物件的夹持脚按压，以便相对对角式支架固定夹持脚，并在释放状态中释放夹持脚，使得对角式支架能够相对于夹持脚被调节，以便能够使物件的夹持脚从机器人抓具松脱。

借助于对角式支架和调节机构，形状配合地保持、尤其是夹紧物件的夹持脚或者夹持脚的头部区段。调节机构就此而言形成按压件，该按压件将夹持脚或者夹持脚的头部区段朝对角式支架的内壁按压或挤压。调节机构尤其可以是被动的调节机构，也就是说，调节机构被构造为不主动地被驱动，而是仅能被动调节，例如，通过使机器人臂发生运动，该机器人臂使机器人抓具朝物件按压。尤其可以通过转动运动来给出对角式支架关于夹持脚的可调节性。尤其可以单独通过机器人臂的运动来实施转动运动。就此而言，机器人抓具总体上可以无驱动器、也就是纯被动地构造。机器人臂的转动运动可以在最简单的设计方案中是机器人臂的工具法兰的转动，通过机器人臂的关节马达来驱动该机器人臂。物件的夹持脚可以具有相对于夹持脚的头部区段沿圆周减少的承载区段，该承载区段将头部区段与物件的、尤其是容器的物件壁、尤其是容器壁连接。头部区段就此而言相对于承载区段沿圆周扩大地构造，从而使夹持脚形成侧凹部，对角式支架可以形状配合地嵌入到侧凹部中。

对角式支架的该凹口可以被构造为圆周闭合的窗口凹口，其中，窗口凹口的内轮廓至少基本上相应于物件的夹持脚的头部区段的外轮廓，并且夹持脚的头部区段的外轮廓具有如下这样的轮廓构型，该轮廓构型形成至少一个凸出部，该凸出部在机器人抓具的锁止状态中从后接合(hintergreift)对角式支架的至少一个卡锁凹槽。

对角式支架被可以与抓具基体间隔开地紧固在机器人抓具上，使得在对角式支架与抓具基体之间形成自由空间，该自由空间被构造用于，当夹持脚的头部区段越过对角式支架的凹口沉入到机器人抓具的自由空间中时使得机器人抓具相对于物件的夹持脚转动。

对角式支架可以具有面对抓具基体的内壁，该内壁形成用于物件夹持脚的头部区段的或物件夹持脚的头部区段的至少一个凸出部的卡锁凹槽。

调节机构可以是沿轴向布置在机器人抓具中央的、优选可调节地安置的按压冲头，该按压冲头具有冲头头部，冲头头部被构造用于朝处于物件的夹持脚的头部区段上的相符的支座进行按压。冲头头部可以用于机器人抓具在夹持脚上的精细定位。调节机构可以为此具有锥形尖端，该尖端被适配夹持脚的相符的锥形表面。机器人在此可以具有转矩传感装置，以便可以将调节机构用作为定中尖端。机器人可以使用定中尖端，以便在夹持脚的锥形孔中精细定位。当例如基于公差而存在与示例性的相机数据偏离时，这点特别有意义。

调节机构可以借助于弹簧装置被弹簧预紧地安置在抓具基体上，其方式是，通过弹簧装置产生弹簧力，该弹簧力将调节机构在它的张紧状态中自主朝物件的夹持脚的头部区段进行按压。

夹持脚可以是物件的任何伸出的(abstehende)元件、优选是法兰，该法兰此外优选可以从后或从下被接合。

机器人抓具可以在所有实施方案中具有保险装置，该保险装置被构造用于将调节机构自动锁定在它的张紧状态中。保险装置阻止调节机构的无意的运动、尤其是调节机构从物件夹持脚无意松开，如果调节机构例如逆着弹簧装置的弹簧力被推开的话。保险装置例如可以具有提升磁体，该提升磁体操纵保险销或保险爪。保险装置就此而言形成力学锁止器。

机器人抓具可以具有定中销，该定中销在它的自由的正面端部上具有定中锥部，和/或该定中销形成一引导部，调节机构沿轴向可调节地在该引导部上被引导。此外，调节机构优选也可以在它的自由的正面端部上具有定中锥部。

机器人抓具可以在所有实施方案中具有至少一个传感器，该传感器被构造为在至少一个测量参数上检测机器人抓具关于物件的相对姿势。该传感器可以是间距传感器。该传感器可以是光学传感器，例如相机。传感器可以辅助或简化、尤其是自动实现由机器人臂实施、借助于机器人控制器被程序控制的机器人抓具接近到物件，和/或机器人抓具耦接/并入物件的夹持脚。例如，物件可以具有标记或标识，例如二维码、尤其是条形码、矩阵码或QR码，其被光学传感器、尤其是相机检测并被评价，以便调节所述接近。

在第一实施方式中，传感器可以被构造为相机，该相机以它的光学轴线平行于物件的侧向纵棱边延伸地取向。因此可以以简单的方式光学监视处于被抓取的物件旁边的空间。

在第二实施方式中，传感器可以被构造为相机，该相机以它的光学轴线横向于物件的侧向纵棱边延伸地取向，其中，所述机器人抓具包括至少一个转向镜，该转向镜被构造用于使光从平行于物件侧向纵棱边延伸的方向转向到横向于物件侧向纵棱边延伸的方向上，相机光学轴线沿着该方向延伸。通过传感器或者相机以其光学轴线的横向于物件的侧向纵棱边延伸的取向，获得机器人抓具的紧凑结构。借助于优选相对于传感器较小且较轻的转向镜，此外可以以简单的方式来光学监视处于被抓取的物件旁边的空间。

一般而言，机器人抓具可以具有第二传感器，该第二传感器被构造并布置为，使得该第二传感器对在通过机器人抓具所抓取的物件旁边存在的空间监视障碍物。借助于也可以被构造为相机的第二传感器，可以检查用于物件的预期存放位置，也就是说识别用于存放物件的自由位置的存在。

替换地或补充地，机器人抓具可以具有第三传感器，该第三传感器被构造并布置为，使得该第三传感器监视在机器人抓具的对角式支架上是否存在物件、尤其是物件的夹持脚。为此，第三传感器例如可以被布置在机器人抓具的对角式支架上并向内取向，从而使借助于第三传感器可以确定是否存在容器的夹持脚的头部区段和/或在对角式支架内部是否存在容器与夹持脚之间构造的连接杆。借助于第三传感器可以确定通过机器人抓具实现的符合规定的抓取物件和/或从机器人抓具实现的符合规定的松开物件。

容器可以是净化室容器。净化室容器可以被构造为所谓的FOUP。尤其根据US2009/0297299 A1或以类似的或者相似的方式来构造净化室容器。

本申请的目的此外通过一种方法来实现，其用于借助于机器人来处理分别具有至少一个夹持脚的物件、尤其是容器，所述方法具有下列步骤：

-将机器人抓具引导到待收纳的物件的夹持脚上，其方式是通过使机器人的机器人臂发生运动，该运动通过机器人臂的机器人控制器被自动操控，所述机器人控制器被构造用于，通过对机器人臂的连接所述机器人臂节肢的关节进行调节而使所述机器人臂的节肢自动地运动，直到所述机器人抓具的对角式支架的凹口与夹持脚对齐，

-朝物件的夹持脚按压机器人抓具，使得机器人抓具(4)的能调节的调节机构(12)朝所述物件(5)的所述夹持脚(6)按压，通过该按压来调节，并作为其结果在调节机构(12)与对角式支架(10)之间产生预紧，并且在此，所述夹持脚的头部区段穿过对角式支架的凹口进入到所述机器人抓具的自由空间中，

-使机器人抓具相对于物件的夹持脚转动，其方式是通过使机器人臂发生运动，该运动通过所述机器人控制器被自动操控，所述机器人控制器被构造用于，使得通过对所述机器人臂的连接所述机器人臂节肢的关节进行调节来使所述机器人臂的节肢自动发生运动，直到所述夹持脚的所述头部区段的至少一个凸出部从后接合所述对角式支架的凹口并摆入所述对角式支架的至少一个卡锁凹槽中，

-在如下布置方案中关于所述机器人抓具固定所述物件，在该布置方案中，所述夹持脚的所述头部区段的所述至少一个凸出部从后接合对角式支架的凹口并被摆入到对角式支架的至少一个卡锁凹槽中，其方式是通过使所述机器人抓具(4)相对于所述按压相反进行运动，从而使得所述调节机构(12)的剩余预紧将所述夹持脚(6)夹紧在所述调节机构(12)与所述对角式支架(10)之间。

在所述方法中可以设置：在该布置方案中，所述夹持脚的所述头部区段的所述至少一个凸出部从后接合所述对角式支架的凹口并被摆入到所述对角式支架的所述至少一个卡锁凹槽中，并且通过使所述机器人抓具的能调节的调节机构朝所述物件的所述夹持脚按压，而将所述物件关于所述机器人抓具固定，所述调节机构借助于保险装置被自动地锁定。

将所述机器人抓具引导到待收纳的物件的所述夹持脚上，其方式是通过使所述机器人的所述机器人臂发生运动，该运动通过所述机器人控制器被自动操控，所述机器人控制器被构造用于，通过对所述机器人臂的连接所述机器人臂节肢的关节进行调节而使所述机器人臂的节肢自动地运动，直到所述对角式支架的凹口与所述夹持脚对齐，可以通过如下方式来支持该方法步骤，即，紧固在所述机器人抓具上的定中销在所述机器人臂的通过所述机器人控制器被力/力矩调节的运行中以触碰所述物件的所述夹持脚的所述头部区段的方式被引导到所述物件上，直到所述对角式支架的所述凹口与所述物件的所述夹持脚的所述头部区段对齐。

将所述机器人抓具引导到待收纳的物件的所述夹持脚上，其方式是通过使所述机器人的所述机器人臂发生运动，该运动通过所述机器人控制器被自动操控，所述机器人控制器被构造用于，通过对所述机器人臂的连接所述机器人臂节肢的关节进行调节而使所述机器人臂的节肢自动地运动，直到所述对角式支架的凹口与所述夹持脚对齐，可以通过布置在所述机器人抓具上的至少一个传感器来支持该方法步骤，所述至少一个传感器检测所述机器人抓具关于所述物件的相对姿势的至少一个测量参数并将所述至少一个测量参数传递到所述机器人控制器上，用以基于检测到的所述至少一个测量参数借助于所述机器人控制器来自动操控所述机器人臂。

根据本发明可设置，借助于机器人来执行所述方法，机器人的工具法兰承载根据所描述的实施方式中的一个或多个所述的机器人抓具。

附图说明

在下面的附图描述中参考附图来详细阐释本发明的一具体实施例。该示例性实施例的具体特征可以与它们在哪个具体关系中被提到无关，可能地也被单个地考虑或也以这些特征的另外的组合来考虑，它们表示了本发明的一般性特征。

其中：

图1示出了示例性的处理情形的立体图，其中，布置在无人驾驶运输车辆上的机器人具有工具法兰，在该工具法兰上紧固有根据本发明的机器人抓具，该机器人抓具抓取示例性的物件、尤其是示例性的容器，

图2a至2c示出了呈FOUP容器形式的示例性容器的三个视图，

图3示出了与根据本发明的机器人抓具的一实施变型方案和根据图2a至2c的FOUP容器结合的机器人臂的截段的立体图，

图4示出了机器人抓具的剖视图，该机器人抓具处于被引导到待收纳的容器的夹持脚上的定位中，

图5示出了机器人抓具的剖视图，该机器人抓具处于与待收纳的容器的夹持脚相卡锁的定位中，

图6a示出了机器人抓具与容器夹持脚对齐的情形的抓拍图，

图6b示出了容器的夹持脚进入到机器人抓具的凹口中的情形的抓拍图，

图7a示出了容器夹持脚被定位在机器人抓具的自由空间中的情形的抓拍图，该情形处于解锁状态，用以使机器人抓具相对于容器夹持脚转动，

图7b和8a示出了容器夹持脚被定位在机器人抓具的自由空间中的情形的抓拍图，该情形处于锁止状态，在该锁止状态中机器人抓具相对于容器夹持脚与图7a相比转动45度，

图8b示出了容器夹持脚在机器人抓具上借助于机器人抓具的调节机构被固定在它的张紧状态中的情形的抓拍图，以及

图9示出了结合根据本发明的机器人抓具的、替换图3的实施变型方案的机器人臂的截段的立体图，在该机器人抓具中，传感器布置为水平来代替竖直布置并通过转向镜来补充。

具体实施方式

图1在示例性的处理情形中示出了布置在无人驾驶运输车辆1上的机器人2，该机器人包括机器人臂2a和机器人控制器2b。机器人臂2a具有工具法兰3，在该工具法兰上紧固有根据本发明的机器人抓具4，该机器人抓具抓取示例性物件5，当前是示例性容器5。

就像由图2a至图2c中能够看到的那样，物件5或者容器5具有至少一个、在当前实施例的情况下刚好一个夹持脚6。图1示出了多个这样的物件5或者容器5，其中，每个物件5或者每个容器5分别具有唯一的夹持脚6。

图3示出了在一抓取布置方案中结合机器人抓具4的一实施变型方案的机器人臂2a的截段，在该抓取布置方案中，示例性的FOUP容器5借助于它的夹持脚6被紧固在机器人抓具4上。机器人抓具4在该实施例的情况下承载传感器7，例如呈相机形式，其被构造用于在至少一个测量参数上检测机器人抓具4关于物件5或者容器5的相对姿势，测量参数例如关于机器人抓具4与容器5的表面和/或容器5的侧面轮廓、尤其是侧面轮廓棱边的间距A。

图3中，传感器7被构造为相机，该相机以它的光学轴线平行于物件5的侧向纵棱边延伸地取向。

替换地，就像图9中示出的那样，传感器7被构造为相机，该相机以它的光学轴线横向于物件5的侧向纵棱边延伸地取向，其中，该机器人抓具4在此包括至少一个转向镜7a，该转向镜被构造用于使光从平行于物件5的侧向纵棱边延伸的方向转向到横向于物件5的侧向纵棱边延伸的方向上，相机的光学轴线沿该方向延伸。在图9的替换图3的实施变型方案中，传感器以它的光学轴线水平布置来替代竖直布置并通过转向镜7a来补充。

在所有变型方案中，也就是也分别在图3和图9的变型方案中，机器人抓具4可以具有第二传感器7.2，该第二传感器被构造和布置为，使得该第二传感器对在由机器人抓具4抓取的物件5侧旁存在的空间监视障碍物。

就像尤其图4和图5中能够看到的那样，机器人抓具4具有第三传感器7.3，该第三传感器被构造和如下地布置，即该第三传感器监视在机器人抓具4的对角式支架10上是否存在物件5、尤其是物件5的夹持脚6。为此，第三传感器7.3可以就像图4和图5中示出的那样，例如布置在对角式支架10上并被向内取向，从而使借助于第三传感器7.3可以确定在对角式支架10内部存在容器5的夹持脚6的头部区段13和/或存在构造在容器5和夹持脚6之间的连接杆。

就像尤其在图4和图5中示出的那样，机器人抓具4用于借助于机器人2来处理具有至少一个夹持脚6的容器5。机器人抓具4具有抓具基体8，该抓具基体具有接口法兰9，该接口法兰被构造用于将机器人抓具4紧固在机器人臂2a的工具法兰3上。机器人抓具4此外具有与抓具基体8连接的对角式支架10，该对角式支架具有凹口11，该凹口在它的形状和大小上与容器5的夹持脚6适配，就像这点尤其在图6a至图8b中图示的那样。

在抓具基体8上可调节地安置调节机构12，该调节机构被构造用于在张紧状态中(图4)相对容器5的夹持脚6按压，以便使该容器5相对对角式支架10固定，就像这点尤其在图4中图示的那样。在就像尤其在图5中图示的释放状态中，夹持脚6通过调节机构12被释放，使得对角式支架10能够相对于夹持脚6进行调节，以便可以使容器5的夹持脚6从机器人抓具4松开。

对角式支架10的凹口11被构造为圆周边缘闭合的窗口凹口，其中，窗口凹口的内轮廓至少基本上相应于容器5的夹持脚6的头部区段13的外轮廓，就像这点也在图6a至8b中能够看到的那样。在此，夹持脚的头部区段13的外轮廓具有这样的轮廓构型，该轮廓构型形成至少一个凸出部14，该凸出部在机器人抓具4的锁止状态中从后接合对角式支架10的至少一个卡锁凹槽15，就像这点在图8b中的情况。

对角式支架10被与抓具基体8间隔开地紧固在机器人抓具4上，使得在对角式支架10与抓具基体8之间形成自由空间16(图4和图5)，该自由空间被构造用于，当就像尤其图5中示出的那样夹持脚6的头部区段13越过对角式支架4的凹口11沉入到机器人抓具4的自由空间16中时，使得机器人抓具4相对于容器5的夹持脚6转动。

对角式支架10具有面对抓具基体8的内壁，该内壁形成至少一个卡锁凹槽15，其用于容器5的夹持脚6的头部区段13或者用于容器5的夹持脚6的头部区段13的至少一个凸出部14。

调节机构12是布置在机器人抓具4中央的或者沿轴向可调节地安置的按压冲头，该按压冲头具有冲头头部17，该冲头头部被构造用于朝容器5的夹持脚6的头部区段13上的相符的支座18按压。

调节机构12借助于弹簧装置19以弹簧预紧方式被安置在抓具基体8上，使得通过弹簧装置19产生弹簧力，该弹簧力将调节机构12在它的张紧状态中自主朝容器5的夹持脚6的头部区段13或者支座18按压。

机器人抓具4在当前实施例的情况下具有可选的保险装置20，该保险装置被构造用于将调节机构12自动锁定在它的张紧状态中。

此外，机器人抓具4在当前实施例的情况下可以具有可选的定中销21，该定中销在它的自由的正面端部上具有定中锥部22。此外，机器人抓具4在当前实施例的情况下可以具有可选的定中销21，该定中销形成引导部23，调节机构12沿轴向可调节地在该引导部上被引导。

图6a示出了机器人抓具与容器夹持脚对齐的情形的抓拍图。其相应于通过机器人臂2a的机器人控制器2b的自动操控使机器人2的机器人臂2a发生运动而使机器人抓具4引导到待收纳的容器5的夹持脚6上的方法步骤，该机器人控制器被构造用于，通过对机器人臂2a的连接机器人臂2a的节肢的关节进行调节而使机器人臂2a的节肢自动地运动，直到机器人抓具4的对角式支架10的凹口11与夹持脚6对齐。

图6b示出了容器5的夹持脚6进入到机器人抓具4的凹口11中的情形的抓拍图。其相应于使机器人抓具4朝容器5的夹持脚6按压的方法步骤，使得夹持脚6的头部区段13穿过对角式支架10的凹口11而进入到机器人抓具4的自由空间16中。

图7a示出了容器5的夹持脚6被定位在机器人抓具4的自由空间16中的情形的抓拍图，该情形处于解锁状态，用以使机器人抓具4相对于容器5的夹持脚6转动。

图7b和图8a以相同方式示出了容器5的夹持脚6被定位在机器人抓具4的自由空间16中的情形的抓拍图，该情形处于锁止状态，在该锁止状态中机器人抓具4、尤其是对角式支架10相对于容器5的夹持脚6与图7a相比转动45度。

在根据图7a和图7b的抓拍图之间，与之相应地进行机器人抓具4相对于容器5的夹持脚6转动的方法步骤，该方法步骤通过经由机器人控制器2b自动操控地使机器人臂2a发生运动来实现，所述机器人控制器被构造用于，使得通过对机器人臂2a的连接机器人臂2a的节肢的关节进行调节来使机器人臂2a的节肢自动发生运动，直到夹持脚6的头部区段13的至少一个凸出部14、在当前实施例的情况下四个凸出部14从后接合对角式支架10的凹口11并摆入对角式支架10的至少一个卡锁凹槽15、在当前实施例的情况下四个卡锁凹槽15中。

图8b示出了容器5的夹持脚6在机器人抓具4上借助于机器人抓具4的调节机构12被固定在它的张紧状态中的情形的抓拍图。其相应于在如下布置方案中关于机器人抓具4固定容器5的方法步骤，在该布置方案中，夹持脚5的头部区段13的至少一个凸出部14或者四个凸出部14从后接合对角式支架10的凹口11并被摆入到对角式支架10的至少一个卡锁凹槽15或者四个卡锁凹槽15中，通过将机器人抓具4的可调节的调节机构12朝容器5的夹持脚13或者支座18进行按压的方式来实现该方法步骤。