電粘附抓取系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種包括剪切抓取器的電粘附抓取系統(tǒng)。所述剪切抓取器可以包括與一個(gè)或多個(gè)電極相關(guān)聯(lián)的電粘附面和與所述電粘附面連接的承荷結(jié)構(gòu)。電源可被構(gòu)造成將電壓施加到與所述電粘附面相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)電極?？刂破骺杀粯?gòu)造成經(jīng)由所述電源將電壓施加到與所述電粘附面相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)電極，從而使第一剪切抓取器粘附到位于所述電粘附面附近的項(xiàng)目上。所述控制器可被構(gòu)造成經(jīng)由所述承荷結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)將足以移動(dòng)被粘附項(xiàng)目的剪切力施加到被粘附項(xiàng)目上。
【專(zhuān)利說(shuō)明】電粘附抓取系統(tǒng)
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考
[0002] 本申請(qǐng)是2012年11月2日提交的美國(guó)申請(qǐng)No. 13/668, 099的部分連續(xù)申 請(qǐng)，而該申請(qǐng)是現(xiàn)在作為美國(guó)專(zhuān)利N〇.8,325,458公布的2010年4月6日提交的美國(guó) 申請(qǐng)No. 12/762, 260的連續(xù)申請(qǐng)并且要求2010年2月10日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申 請(qǐng)No. 61/303, 216的優(yōu)先權(quán)；本申請(qǐng)還要求2012年5月2日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng) No. 61/641，728和2012年12月19日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 61/739, 212的優(yōu)先權(quán)， 這些申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文。

【背景技術(shù)】
[0003] 除非另有說(shuō)明，本部分中說(shuō)明的材料不是本申請(qǐng)權(quán)利要求的現(xiàn)有技術(shù)，并且不承 認(rèn)通過(guò)納入本部分成為現(xiàn)有技術(shù)。
[0004] 多年來(lái)，產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)已經(jīng)引起許多創(chuàng)新。在多種材料和項(xiàng)目的工業(yè)化處理 上已經(jīng)取得了實(shí)質(zhì)性的發(fā)展，特別是在機(jī)器人【技術(shù)領(lǐng)域】。例如，在許多制造和其他材料處理 過(guò)程中，多種機(jī)器人和其他自動(dòng)化系統(tǒng)被用來(lái)"拾取和放置"項(xiàng)目。這樣的機(jī)器人和其他系 統(tǒng)可以包括機(jī)器人手臂，例如，抓取、提起和/或放置作為指定處理的一部分的某個(gè)項(xiàng)目。 當(dāng)然，其他控制和材料處理技術(shù)也可以通過(guò)這樣的機(jī)器人或其他自動(dòng)化系統(tǒng)完成。盡管多 年來(lái)本領(lǐng)域中取得了許多進(jìn)展，但是對(duì)于能夠以這種方式處理的物品存在限制。
[0005] 傳統(tǒng)的機(jī)器人抓取器通常使用抽吸或者機(jī)械致動(dòng)的大法向力和精細(xì)控制的組合 來(lái)抓取對(duì)象。這些技術(shù)具有一些缺點(diǎn)。例如，抽吸的使用傾向于要求平滑、清潔、干燥和平 坦的表面，這限制了可被抓取對(duì)象的類(lèi)型和條件。抽吸還傾向于需要泵用的大量功率并且 傾向于在真空或低壓密封的任何位置泄漏，這會(huì)帶來(lái)吸力的喪失，具有潛在的災(zāi)難性。使用 機(jī)械致動(dòng)通常需要大的法向或"擠壓"力作用于對(duì)象，而且機(jī)器人抓取易碎或纖細(xì)對(duì)象的 能力傾向于受到限制。產(chǎn)生大力也增加了機(jī)械致動(dòng)的成本。機(jī)械泵和具有大擠壓力的傳統(tǒng) 機(jī)械致動(dòng)也通常需要可觀的重量，這對(duì)于某些應(yīng)用是主要的缺陷，如必須支撐額外質(zhì)量的 機(jī)器人手臂的端部。此外，即使當(dāng)用于堅(jiān)固的對(duì)象時(shí)，機(jī)器人手臂、機(jī)械爪等仍然可能在對(duì) 象本身的表面上留下?lián)p壞印記。
[0006] 處理項(xiàng)目和材料的替代技術(shù)也具有缺點(diǎn)。例如，化學(xué)粘合劑可能留下殘余物，而且 傾向于吸引降低效果的灰塵和其他雜物。一旦采用這樣的化學(xué)粘合劑抓取或粘附，則化學(xué) 粘合劑還需要大量的額外力來(lái)解除或克服針對(duì)對(duì)象的抓取或粘附，因?yàn)樵谶@種情況下，抓 取相互影響和力通常是不可逆的。
[0007] 盡管在過(guò)去許多以自動(dòng)化方式處理材料的系統(tǒng)和技術(shù)通常工作良好，但是總是期 望提供處理項(xiàng)目的替代和改進(jìn)的方式。特別地，期望新的自動(dòng)化系統(tǒng)和技術(shù)，其允許對(duì)于大 的、不規(guī)則形狀的、臟的和/或易碎的對(duì)象進(jìn)行拾取和放置或其他處理，優(yōu)選針對(duì)對(duì)象很少 使用或不使用抽吸、化學(xué)粘合劑或明顯的機(jī)械法向力。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0008] -些例子涉及電粘附面和裝置。所述電粘附面可以包括電極，其被構(gòu)造成當(dāng)向電 極施加適宜的電壓或電流時(shí)，誘發(fā)對(duì)附近對(duì)象的靜電吸引。在某些情況下，電極極化可以 在附近對(duì)象中誘發(fā)對(duì)應(yīng)的極化，以引起對(duì)象粘附到電粘附面上。用于操作所述電粘附面的 系統(tǒng)可以包括電粘附剪切抓取器、一個(gè)或多個(gè)電源和控制器。電源可被構(gòu)造成向電粘附剪 切抓取器中的一個(gè)或多個(gè)電極施加電壓或電流，以使剪切抓取器的電粘附抓取面的電極極 化。然后，剪切抓取器的極化的抓取面可以粘附到將被操縱項(xiàng)目的外表面上。然后，剪切抓 取器可以被用來(lái)將力至少部分平行地施加到被操縱項(xiàng)目的外表面（以及粘附到該外表面 上的抓取面）。如本文中所使用的，剪切力包括兩個(gè)表面之間的力，其至少部分地平行指向 其中兩個(gè)表面相遇或以其他方式相互作用的平面。因此，在一些實(shí)施方案中，電粘附剪切抓 取器是電粘附地粘附到項(xiàng)目上并對(duì)項(xiàng)目施加至少部分地平行于將要粘附項(xiàng)目的表面的力 的裝置。剪切抓取器可以包括連接至電粘附抓取面的承荷結(jié)構(gòu)，以將在電粘附抓取面上造 成的剪切力分配和/或輸送至接收負(fù)荷和/或施加負(fù)荷的元件。
[0009] 本公開(kāi)的一些實(shí)施方案提供了一種系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可以包括第一剪切抓取器、電 源和控制器。第一剪切抓取器可以包括與一個(gè)或多個(gè)電極相關(guān)聯(lián)的電粘附面和與所述電粘 附面連接的承荷結(jié)構(gòu)。所述電源可被構(gòu)造成電連接至與所述電粘附面相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè) 電極。所述控制器可被構(gòu)造成（i)經(jīng)由所述電源將電壓施加到與所述電粘附面相關(guān)聯(lián)的一 個(gè)或多個(gè)電極，從而使第一剪切抓取器粘附到位于所述電粘附面附近的項(xiàng)目上，和（ii)經(jīng) 由所述承荷結(jié)構(gòu)將剪切力施加到被粘附項(xiàng)目上，其中所述剪切力足以移動(dòng)被粘附項(xiàng)目。 [0010] 本公開(kāi)的一些實(shí)施方案提供了一種系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可以包括項(xiàng)目抓取器、電源、控 制臂和控制器。所述項(xiàng)目抓取器可以包括與一個(gè)或多個(gè)電極相關(guān)聯(lián)的多個(gè)柔性電粘附面。 所述電源可被構(gòu)造成電連接至與所述多個(gè)柔性電粘附面相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)電極。所述控 制臂可被構(gòu)造成操縱所述項(xiàng)目抓取器。所述控制器可被構(gòu)造成（i)使所述控制臂定位所述 項(xiàng)目抓取器，使得所述多個(gè)柔性電粘附面中的至少一些在包括目標(biāo)對(duì)象區(qū)域的周?chē)鷳业酰?br> [11] 經(jīng)由所述電源將電壓施加到與所述多個(gè)柔性電粘附面相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)電極，從而 使所述多個(gè)柔性電粘附面中的至少一些粘附到所述目標(biāo)對(duì)象上。
[0011] 本公開(kāi)的一些實(shí)施方案提供一種方法。所述方法可以包括將電壓施加到與第一剪 切抓取器的電粘附面相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)電極，從而使所述電粘附面粘附到接近第一剪切 抓取器的項(xiàng)目上。所述方法可以包括經(jīng)由與所述電粘附面連接的承荷結(jié)構(gòu)將剪切力施加到 被粘附項(xiàng)目上，其中所述剪切力足以移動(dòng)被粘附項(xiàng)目。所述方法可以包括減小施加到所述 一個(gè)或多個(gè)電極上的電壓，使得所述項(xiàng)目從第一剪切抓取器釋放。
[0012] 通過(guò)閱讀下面的詳細(xì)說(shuō)明，并適當(dāng)?shù)貐⒄崭綀D，這些以及其他方面、優(yōu)點(diǎn)和替代 物，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得顯而易見(jiàn)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1A是示例性電粘附端部效應(yīng)器的側(cè)剖視圖。
[0014] 圖1B示出粘附到外物上的圖1A的示例性電粘附端部效應(yīng)器的側(cè)剖視圖。
[0015] 圖1C示出作為示例性粘附的電粘附端部效應(yīng)器的電極間的電壓差結(jié)果的在圖1B 的外物中形成的電場(chǎng)的特寫(xiě)側(cè)剖視圖。
[0016] 圖2A示出其上具有單個(gè)電極的一對(duì)示例性電粘附抓取面或端部效應(yīng)器的側(cè)剖視 圖。
[0017] 圖2B示出其上施加了電壓的圖2A的一對(duì)示例性電粘附抓取面或端部效應(yīng)器的側(cè) 首1J視圖。
[0018] 圖3A示出在上表面和下表面上具有圖案化電極的片狀的示例性電粘附抓取面的 俯視立體圖。
[0019] 圖3B示出在一個(gè)表面上具有圖案化電極的片狀的另一個(gè)示例性電粘附抓取面的 俯視立體圖。
[0020] 圖4A示出適用于利用可變電壓的示例性平坦電粘附端部效應(yīng)器的側(cè)視圖。
[0021] 圖4B示出具有調(diào)節(jié)的施加電壓并且僅拾取外物的一部分的圖4A的示例性電粘附 端部效應(yīng)器的側(cè)視圖。
[0022] 圖5A示出具有兩個(gè)適合于提起薄且柔性的外物的電粘附抓取面的示例性電粘附 抓取系統(tǒng)的側(cè)視圖。
[0023] 圖5B示出兩個(gè)電粘附抓取面旋轉(zhuǎn)一定角度以最小化剝離的圖5A的示例性電粘附 抓取系統(tǒng)的側(cè)視圖。
[0024] 圖6A示出被傳統(tǒng)機(jī)械式抓取致動(dòng)器抓取的示例性球形或柱形外物的俯視圖。
[0025] 圖6B示出被電粘附抓取面抓取的圖6A的外物的俯視圖。
[0026] 圖7A示出被傳統(tǒng)機(jī)械式抓取致動(dòng)器抓取的外物的示例性受力圖的側(cè)視立體圖。
[0027] 圖7B示出圖7A的外物的示例性受力圖的俯視圖。
[0028] 圖7C示出被電粘附抓取面抓取的外物的示例性受力圖的側(cè)視立體圖。
[0029] 圖7D示出圖7C的外物的示例性受力圖的俯視圖。
[0030] 圖8示出具有多個(gè)手指的示例性電粘附抓取系統(tǒng)的側(cè)視圖以及一組示例性控制 電路，每個(gè)手指上具有多個(gè)電粘附抓取面。
[0031] 圖9A示出在應(yīng)用到具有大的平坦表面的外物時(shí)圖8的示例性電粘附抓取系統(tǒng)的 側(cè)視圖。
[0032] 圖9B示出在應(yīng)用到包括小釘?shù)耐馕飼r(shí)圖8的示例性電粘附抓取系統(tǒng)的側(cè)視圖。
[0033] 圖9C示出在應(yīng)用到包括中等尺寸的球體的外物時(shí)圖8的示例性電粘附抓取系統(tǒng) 的俯視圖。
[0034] 圖10示出具有多個(gè)手指、電粘附抓取面和線纜致動(dòng)器的示例性機(jī)器人手的前視 立體圖。
[0035] 圖11A示出沿著外表面分布有多個(gè)電粘附抓取面的可佩帶手套的示例性應(yīng)用的 側(cè)視立體圖。
[0036] 圖11B示出被用于輔助抓取包帶以攜帶相關(guān)包的圖11A的可佩帶手套的示例性應(yīng) 用的框圖。
[0037] 圖12提供使用電粘附力抓取對(duì)象的示例性方法的流程圖。
[0038] 圖13A是示例性垂直葉片抓取系統(tǒng)的功能框圖。
[0039] 圖13B示出粘附至被操縱的示例性項(xiàng)目的相對(duì)側(cè)壁上的一對(duì)垂直電粘附葉片。
[0040] 圖13C示出示例性垂直電粘附葉片的端視圖。
[0041] 圖13D示出圖13C所示的示例性垂直電粘附葉片的俯視圖。
[0042] 圖13E示出垂直電粘附葉片的示例性電極的幾何形狀。
[0043] 圖13F示出垂直電粘附葉片的另一個(gè)示例性電極的幾何形狀。
[0044] 圖14A示出具有能夠包繞（符合）被操縱的項(xiàng)目的縱向翼片的順應(yīng)性電粘附面。
[0045] 圖14B示出包括可變形隔離片以允許電粘附面符合被操縱項(xiàng)目的表面的順應(yīng)性 電粘附面。
[0046] 圖14C示出連接到垂直電粘附葉片的背側(cè)以在被電粘附面操縱的項(xiàng)目上分配推 拉剪切力的支撐桿。
[0047] 圖14D示出彎曲以抵抗壓縮力和彎曲形變的由絕緣材料形成的支撐結(jié)構(gòu)。
[0048] 圖14E示出彎曲以抵抗壓縮力和彎曲形變的由絕緣材料形成的另一種支撐結(jié)構(gòu)
[0049] 圖15A是示出可由位置控制器定位以操縱項(xiàng)目的示例性伸縮臂的功能框圖。
[0050] 圖15B是示出可由位置控制器定位以操縱項(xiàng)目的示例性可回縮臂的功能框圖。
[0051] 圖15C是示例性可收縮葉片抓取模塊的端視圖。
[0052] 圖16A示出具有多個(gè)可獨(dú)立尋址子部的電粘附抓取器。
[0053] 圖16B示出配備有傳感器以操作抓取器的可尋址區(qū)域的一對(duì)伸縮電粘附抓取器。
[0054] 圖17A示出被構(gòu)造成在橫向于電粘附抓取面的平面的方向上迫動(dòng)項(xiàng)目的另一個(gè) 示例性垂直電粘附抓取器的前視圖。
[0055] 圖17B示出圖17A所示的在貨架上的盒子的俯視圖，并且示出粘附到盒子前部的 抓取器。
[0056] 圖18A示出被構(gòu)造成連接到項(xiàng)目的側(cè)角部的另一個(gè)垂直電粘附抓取器的前視圖。
[0057] 圖18B示出圖18A所示的在貨架上的盒子的俯視圖，并且示出粘附到盒子的側(cè)角 部的抓取器。
[0058] 圖19A是示例性電粘附簾式抓取系統(tǒng)的功能框圖。
[0059] 圖19B是簡(jiǎn)化的簾式抓取器的示圖。
[0060] 圖20A是包括用于定位柔性電粘附抓取器的被驅(qū)動(dòng)主干系統(tǒng)的示例性電粘附系 統(tǒng)的簡(jiǎn)化框圖。
[0061] 圖20B不出圖20A的不例性電粘附系統(tǒng)，其中各抓取器被設(shè)置成打開(kāi)位置。
[0062] 圖20C示出由具有允許簾式抓取器彎曲的接頭的節(jié)段梁構(gòu)成的示例性主干支撐 結(jié)構(gòu)。
[0063] 圖20D示出用于使用多個(gè)柔性繩子將主干連接到簾式抓取器的示例性結(jié)構(gòu)。
[0064] 圖20E示出被放置在主干的端部以偏壓簾式抓取器而放松至關(guān)閉位置的示例性 重物。
[0065] 圖20F示出罐頭情況的俯視圖，其中一個(gè)罐頭被示例性各項(xiàng)目抓取器抓取。
[0066] 圖20G示出盒子情況的俯視圖，其中一個(gè)盒子被示例性各項(xiàng)目抓取器抓取。
[0067] 圖20H示出通過(guò)朝著一個(gè)角部?jī)A斜箱子以迫使其余項(xiàng)目朝向角部而使用抓取器 卸下箱子的結(jié)構(gòu)。
[0068] 圖201示出配備有多個(gè)簾式抓取器以同時(shí)粘附多個(gè)項(xiàng)目的抓取器。
[0069] 圖21A是示例性電粘附平臺(tái)抓取系統(tǒng)的功能框圖。
[0070] 圖21B是平臺(tái)抓取系統(tǒng)的示例性實(shí)施方案的簡(jiǎn)圖。
[0071] 圖21C是示例性電粘附平臺(tái)的側(cè)剖視圖。
[0072] 圖21D是包括順應(yīng)性電粘附面的另一個(gè)電粘附平臺(tái)抓取器的側(cè)剖視圖。
[0073] 圖21E是具有可獨(dú)立尋址區(qū)域的電粘附平臺(tái)抓取器的俯視圖。
[0074] 圖22示出被構(gòu)造成操縱項(xiàng)目的箱子或盒子離開(kāi)和上架到倉(cāng)庫(kù)貨架并且將來(lái)自箱 子或盒子的各項(xiàng)目拾取至水平平臺(tái)或從水平平臺(tái)拾取的示例性裝貨機(jī)。
[0075] 圖23A示出水平平臺(tái)與貨架大致共面的圖22的示例性裝貨機(jī)。
[0076] 圖23B示出圖22的示例性裝貨機(jī)，其中一對(duì)垂直葉片抓取器延伸至靠近被操縱 的項(xiàng)目的側(cè)壁。
[0077] 圖23C示出如果命令抓取兩個(gè)項(xiàng)目，則圖22的示例性裝貨機(jī)收回以將先前放在貨 架上的項(xiàng)目輸送回水平平臺(tái)。
[0078] 圖24A是由裝貨機(jī)操作的倉(cāng)庫(kù)環(huán)境的平面圖，該裝貨機(jī)用于從貨架上取回箱子并 且將取回的箱子放置在拾取臺(tái)上，在拾取臺(tái)上，各項(xiàng)目從箱子中取出，然后箱子被返回到貨 架。
[0079] 圖24B是由裝貨機(jī)操作的倉(cāng)庫(kù)環(huán)境的平面圖，該裝貨機(jī)用于從箱子中取出各項(xiàng)目 并且將特定項(xiàng)目放置到運(yùn)貨臺(tái)上，而不必往返以將箱子放回貨架。
[0080] 圖25A是一組下端開(kāi)口容器的側(cè)視圖，每個(gè)容器使用粘附到各個(gè)容器外側(cè)的電粘 附膜保持各項(xiàng)目。
[0081] 圖25B是圖25A所示的下端開(kāi)口容器的側(cè)視圖，其中電粘附封閉件處于釋放位置。
[0082] 圖26A是沿著內(nèi)側(cè)壁具有順應(yīng)性電粘附抓取器的下端開(kāi)口容器的側(cè)視圖。
[0083] 圖26B是另一個(gè)具有順應(yīng)性電粘附抓取器的下端開(kāi)口容器的側(cè)視圖，其中容器側(cè) 面朝內(nèi)偏置以促進(jìn)容器內(nèi)放置的項(xiàng)目與電粘附抓取器之間的接觸。
[0084] 圖27A是具有保持項(xiàng)目的多個(gè)下端開(kāi)口容器的支架分揀系統(tǒng)的側(cè)視圖，每個(gè)容器 被構(gòu)造成落入多個(gè)投遞位置中的一個(gè)。
[0085] 圖27B是圖27A所示的支架分揀系統(tǒng)的俯視圖。
[0086] 圖28A是操作剪切電粘附抓取器以操縱項(xiàng)目的示例性過(guò)程的流程圖。
[0087] 圖28B是操作各項(xiàng)目抓取器以操縱項(xiàng)目的示例性過(guò)程的流程圖。
[0088] 圖28C是操作裝貨機(jī)以從倉(cāng)庫(kù)貨架上的箱子取出各項(xiàng)目的示例性過(guò)程的流程圖。
[0089] 圖28D是在倉(cāng)庫(kù)過(guò)道中從倉(cāng)庫(kù)貨架上的箱子取出各項(xiàng)目的示例性過(guò)程的流程圖。
[0090] 圖28E是操作分揀系統(tǒng)以在期望的位置選擇性地釋放電粘附的項(xiàng)目的示例性過(guò) 程的流程圖。
[0091] 圖29示出根據(jù)示例性實(shí)施方案構(gòu)造的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。

【具體實(shí)施方式】
[0092] 在下面詳細(xì)的說(shuō)明中，參照構(gòu)成本實(shí)用新型一部分的附圖。在附圖中，相同的附圖 標(biāo)記通常代表相同的部件，除非上下文另有所指。詳細(xì)說(shuō)明、附圖和權(quán)利要求書(shū)中示出的示 例性實(shí)施方案并不意味著限制本實(shí)用新型。在不偏離這里陳述的主題的范圍的前提下，可 以利用其他實(shí)施方案，并且可以進(jìn)行其他改變。容易理解的是，如本文的一般性描述以及在 附圖中所示出的，本公開(kāi)的各個(gè)方面可以在各種不同的構(gòu)成中排列、替換、組合、分離和設(shè) 計(jì)，所有這些都明確地包括在本實(shí)用新型范圍內(nèi)。
[0093] I.綜述
[0094] 本公開(kāi)的一些實(shí)施方案在項(xiàng)目處理方面發(fā)現(xiàn)了應(yīng)用。例如，盒子、箱子、包裝或其 他項(xiàng)目可以被具有沿著項(xiàng)目的一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁定向的電粘附面的抓取器操縱。然后，抓取 器在大致平行于電粘附面所粘附的側(cè)壁面的方向上被迫動(dòng)，從而經(jīng)由電粘附面施加的剪切 力對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行推或拉。承荷結(jié)構(gòu)可被連接至電粘附面，以承受由這種推/拉產(chǎn)生的應(yīng)變。在 一些實(shí)施方案中，具有電粘附面的抓取器被構(gòu)造成垂直地定向（例如，與地面垂直），從而 電粘附地連接至被操縱的項(xiàng)目的側(cè)壁。
[0095] 此外，本公開(kāi)的一些實(shí)施方案提供了用于粘附各項(xiàng)目的柔性電粘附抓取器。這種 柔性的、順應(yīng)性的電粘附抓取器可以應(yīng)用于范圍廣泛的自動(dòng)化處理。
[0096] 本公開(kāi)的一些實(shí)施方案提供了一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)組合有垂直抓取器以使用各項(xiàng) 目抓取器操縱倉(cāng)儲(chǔ)貨架上箱子的開(kāi)/關(guān)，從而從這種箱子對(duì)各項(xiàng)目進(jìn)行裝貨/卸貨。集成 的系統(tǒng)可以允許移動(dòng)在倉(cāng)庫(kù)環(huán)境中操作的機(jī)器人，以從貨架上承載的箱子按程序地取出各 項(xiàng)目，例如，可以被用來(lái)在倉(cāng)庫(kù)零售環(huán)境中執(zhí)行訂單。
[0097] 本文討論的例子還包括通過(guò)電粘附對(duì)固定在容器中的項(xiàng)目分揀的系統(tǒng)和方法。減 ?。ɑ蜿P(guān)閉）電粘附引起項(xiàng)目從容器落下。本文公開(kāi)的一些系統(tǒng)可以提供識(shí)別或表征在電 粘附固定的容器中承載的項(xiàng)目。基于識(shí)別和/或表征，可以確定與識(shí)別信息相關(guān)聯(lián)的投遞 區(qū)。然后，容器可以相對(duì)于一組投遞區(qū)移動(dòng)，并且項(xiàng)目可以被選擇性地從電粘附固定的容器 釋放，從而落入針對(duì)各項(xiàng)目確定的項(xiàng)目特定的投遞區(qū)。例如，隨著特定容器經(jīng)過(guò)特定的投遞 區(qū)，電粘附可以針對(duì)該容器減?。ɑ蛏踔陵P(guān)閉）以允許其中的內(nèi)容物落下并且到達(dá)投遞區(qū) 內(nèi)。因此，所述系統(tǒng)可以用于基于與各項(xiàng)目相關(guān)聯(lián)的識(shí)別信息將一組包裝或其他項(xiàng)目分類(lèi) 到一系列投遞區(qū)。這種系統(tǒng)可以在對(duì)行李、包裹、信件和其他項(xiàng)目的處理和分揀方面得到應(yīng) 用。
[0098] II.示例性電粘附系統(tǒng)
[0099] 作為本文使用的術(shù)語(yǔ)，"電粘附"是指兩個(gè)對(duì)象使用靜電力進(jìn)行機(jī)械連接。在此描 述的電粘附使用這些靜電力的電氣控制來(lái)允許兩個(gè)對(duì)象間臨時(shí)和可拆卸的連接。由于通過(guò) 施加的電場(chǎng)產(chǎn)生的靜電力，靜電粘附將這些對(duì)象的兩個(gè)表面保持在一起或增加兩個(gè)表面之 間的有效牽引或摩擦。除了將兩個(gè)平的、光滑的和通常導(dǎo)電的表面保持在一起外，本文公開(kāi) 的電粘附裝置和技術(shù)沒(méi)有限制接受電粘附力和處理的對(duì)象的材料性能或表面粗糙度。在某 些情況下，電粘附面可以是順應(yīng)性表面，以獨(dú)立于表面粗糙度而促進(jìn)電粘附吸引。例如，電 粘附面可以具有足夠的表面柔性，以跟隨被粘附對(duì)象的外表面的局部不均勻和/或瑕疵。 例如，電粘附面可以至少部分地符合微觀、介觀和/或宏觀的表面特征。當(dāng)施加適當(dāng)?shù)碾妷?到這樣的順應(yīng)性電粘附面時(shí)，電粘附面被吸引到被粘附對(duì)象的外表面上，并且通過(guò)局部彎 曲使得電粘附面移向外表面，這種吸引導(dǎo)致電粘附面至少部分地符合外表面。
[0100] 首先，參照?qǐng)D1A，在剖視圖中示出了示例性電粘附端部效應(yīng)器。電粘附端部效應(yīng)器 10包括位于或靠近〃電粘附抓取面"11的一個(gè)或多個(gè)電極以及位于電極和背襯24或其他 支撐結(jié)構(gòu)部件之間的絕緣材料20。為了說(shuō)明的目的，示出的電粘附端部效應(yīng)器10具有三對(duì) 共6個(gè)電極，但是容易理解的是，在給定的電粘附端部效應(yīng)器中可以使用更多或更少的電 極。當(dāng)只有一個(gè)電極用在給定的電粘附端部效應(yīng)器中時(shí)，優(yōu)選隨其使用具有至少一個(gè)相反 極性電極的補(bǔ)充的電粘附端部效應(yīng)器。關(guān)于尺寸，電粘附端部效應(yīng)器10大體上尺寸不變。 艮P，電粘附端部效應(yīng)器的尺寸可以從表面面積小于1平方厘米至大于幾平方米。即便是更 大或更小的表面面積也是可能的，而且還可以根據(jù)給定應(yīng)用的需要調(diào)節(jié)尺寸。
[0101] 圖1B示出粘附到外物14上的圖1A的示例性電粘附端部效應(yīng)器10的剖視圖。夕卜 物14包括表面12和內(nèi)部材料16。電粘附端部效應(yīng)器10的電粘附抓取面11靠著或接近外 物14的表面12放置。然后，使用與電極18電連通的外部控制的電子元件（未示出），經(jīng)由 電極18施加靜電粘附電壓。如圖1Β所示，靜電粘附電壓在相鄰的電極18上使用交替的正 電荷和負(fù)電荷。作為電極18之間電壓差的結(jié)果，產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)電粘附力，電粘附力起到 使電粘附端部效應(yīng)器10和外物14保持彼此抵靠的作用。由于施加的力的性質(zhì)，容易理解 的是，電粘附端部效應(yīng)器10和外物14之間的實(shí)際接觸不是必要的。相反，需要的是足夠接 近以允許基于電場(chǎng)的電粘附作用發(fā)生。例如，一張紙、薄膜或其他材料或基板可以放置在電 粘附端部效應(yīng)器10和外物14之間。此外，盡管這里的術(shù)語(yǔ)"接觸"被用來(lái)表述電粘附端部 效應(yīng)器和外物之間的相互作用，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，實(shí)際的直接表面-表面接觸不總是需 要的，例如，諸如絕緣體等一個(gè)或多個(gè)薄的對(duì)象可以放置在端部效應(yīng)器或電粘附抓取面與 外物之間。在一些實(shí)施方案中，在抓取面和外物之間的這種絕緣體可以是端部效應(yīng)器的一 部分，但是在其他實(shí)施方案中其可以是單獨(dú)的項(xiàng)目或裝置。
[0102] 此外或可選擇地，在電粘附抓取面與被抓取對(duì)象之間可以存在間隙，該間隙可以 在電粘附力作用時(shí)減小。例如，電粘附力能夠引起電粘附抓取面移動(dòng)更接近于被抓取對(duì)象 的外表面，從而封閉該間隙。此外，電粘附吸引可以引起抓取面在抓取面的表面區(qū)域上的多 個(gè)點(diǎn)處朝向被抓取對(duì)象的外表面移動(dòng)。例如，順應(yīng)性抓取面在微觀、介觀和/或宏觀上符合 外表面。由此，這種由抓取面進(jìn)行的局部間隙封閉能夠引起抓取面（至少部分地）符合對(duì) 象的外表面。具有足夠柔性以符合被粘附對(duì)象的外表面的局部不均勻性、表面缺陷和其他 微觀形變和/或宏觀形變的電粘附抓取面在本文稱(chēng)作順應(yīng)性抓取面。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是， 無(wú)論是否特別地被稱(chēng)作順應(yīng)性抓取面，本文所述的任何抓取面都可以表現(xiàn)出這種順應(yīng)性。
[0103] 圖1C示出作為粘附的示例性電粘附端部效應(yīng)器10中的電極間的電壓差的結(jié)果 的圖1Β的外物中形成的電場(chǎng)的特寫(xiě)剖視圖。當(dāng)電粘附端部效應(yīng)器10抵靠外物14放置并 且施加靜電粘附電壓時(shí)，電場(chǎng)22在外物14的內(nèi)部材料16中形成。電場(chǎng)22使內(nèi)部材料16 局部地極化或在材料16上局部地誘發(fā)與端部效應(yīng)器的電極18上的電荷相反的直接電荷， 因此引起電極18(和端部效應(yīng)器10)與外物14上的感應(yīng)電荷之間的靜電粘附。感應(yīng)電荷 可以是介電極化的結(jié)果或者來(lái)自弱導(dǎo)電材料和電荷的靜電感應(yīng)。在內(nèi)部材料16是強(qiáng)導(dǎo)體 (例如銅）的情況下，感應(yīng)電荷可以完全抵消掉電場(chǎng)22。在這種情況下，內(nèi)部電場(chǎng)22是零， 但是即便如此，感應(yīng)電荷仍然形成并提供靜電力至電粘附端部效應(yīng)器。
[0104] 因此，靜電粘附電壓在電粘附端部效應(yīng)器10與外物14的表面12下的內(nèi)部材料16 之間提供總靜電力，該靜電力維持電粘附端部效應(yīng)器相對(duì)于外物的表面的當(dāng)前位置。總靜 電力可以足夠克服在外物14上的重力拉扯，使得電粘附端部效應(yīng)器10可被用來(lái)將外物保 持在空中。在各實(shí)施方案中，多個(gè)電粘附端部效應(yīng)器可以抵靠外物14放置，使得可以針對(duì) 對(duì)象提供額外的靜電力。靜電力的組合可以足夠提起、移動(dòng)、拾取和放置或以其他方式處理 外物。電粘附端部效應(yīng)器10還可以與其他結(jié)構(gòu)連接，并且將這些額外的結(jié)構(gòu)保持在空中， 或者其可被用在傾斜或光滑的表面上，以增加正常的摩擦力。
[0105] 從電極18除去靜電粘附電壓終止了電粘附端部效應(yīng)器10與外物14的表面12之 間的靜電粘附力。因此，當(dāng)電極18間沒(méi)有靜電粘附電壓時(shí)，電粘附端部效應(yīng)器10相對(duì)于表 面12可以更容易地移動(dòng)。這種情況允許電粘附端部效應(yīng)器10在施加靜電粘附電壓之前和 之后移動(dòng)。很好地控制電氣激活和失活使得能夠快速粘附和分離，例如響應(yīng)時(shí)間少于約50 毫秒，同時(shí)消耗相對(duì)少量的電能。
[0106] 電粘附端部效應(yīng)器10包括在絕緣材料20的外表面11上的電極18。本實(shí)施方案 非常適合于控制附著到各種外物14的絕緣和弱導(dǎo)電的內(nèi)部材料16。其他的電粘附端部效 應(yīng)器10與電極18和絕緣材料20之間的關(guān)系也是可預(yù)期的并適用于更寬范圍的材料，包括 導(dǎo)電材料。例如，薄的電絕緣材料（未示出）可以位于電極的表面上。容易理解的是，由于 基于電場(chǎng)產(chǎn)生的電粘附力的距離依賴(lài)性，表面11和12之間的更短距離以及這種電絕緣材 料的材料性能導(dǎo)致對(duì)象之間的更強(qiáng)電粘附吸引。因此，可以使用可變形的表面11，該表面適 用于至少部分地符合外物14的表面12。
[0107] 作為本文使用的術(shù)語(yǔ)，靜電粘附電壓指產(chǎn)生使電粘附端部效應(yīng)器10和外物14連 接的適合靜電力的電壓。電粘附端部效應(yīng)器10所需的最小電壓根據(jù)幾個(gè)因素變化，例如： 電粘附端部效應(yīng)器10的尺寸、電極18的材料導(dǎo)電性和間距、絕緣材料20、外物材料16、對(duì) 電粘附的任何干擾的存在（如灰塵、其他顆粒物或水分）、被電粘附力支撐的任何對(duì)象的重 量、電粘附裝置的順應(yīng)性、外物的介電和電阻性能和/或電極與外物表面間的相關(guān)間隙。在 一個(gè)實(shí)施方案中，靜電粘附電壓包括在電極18間的電壓差，即，約500伏?10千伏。在微 觀應(yīng)用中，甚至可以使用更低的電壓。在一個(gè)實(shí)施方案中，電壓差為約2千伏?5千伏。一 個(gè)電極的電壓可以是零。交替的正電荷和負(fù)電荷也可以被施加到相鄰的電極18上。一個(gè) 電極上的電壓可以隨時(shí)間變化，特別地，可以在正電荷和負(fù)電荷之間交替，從而不會(huì)對(duì)外物 長(zhǎng)期充電。生成的夾持力隨著特定電粘附端部效應(yīng)器10、粘附的材料、任何顆粒物干擾、表 面粗糙度等而變化。通常，本文所述的電粘附提供大范圍的夾持壓強(qiáng)，通常定義為由電粘附 端部效應(yīng)器施加的吸引力除以與外物接觸的面積。
[0108] 實(shí)際的電粘附力和壓強(qiáng)隨設(shè)計(jì)和一些因素變化。在一個(gè)實(shí)施方案中，電粘附端部 效應(yīng)器10提供約0. 7kPa (約0. lpsi)?約70kPa (約lOpsi)的電粘附吸引壓強(qiáng)，盡管毫無(wú) 疑問(wèn)其他的量和范圍也是可能的。具體應(yīng)用所需的力的大小可以通過(guò)改變接觸面的面積、 改變施加的電壓和/或改變電極與外物表面之間的距離容易地達(dá)到，盡管其他相關(guān)因素也 可以如期望的那樣被操縱。
[0109] 由于靜電粘附力是被用來(lái)對(duì)外物進(jìn)行保持、移動(dòng)或其他操縱的主要力，而不是傳 統(tǒng)的機(jī)械或"擠壓"力，因此電粘附端部效應(yīng)器10可以有更廣泛的應(yīng)用。例如，電粘附端 部效應(yīng)器10適用于粗糙表面或具有宏觀曲率或復(fù)雜形狀的表面。在一個(gè)實(shí)施方案中，表 面12的粗糙度大于100微米。在一個(gè)特定的實(shí)施方案中，表面12的粗糙度大于約3毫 米。此外，電粘附端部效應(yīng)器10可以被用在多灰塵的或臟的對(duì)象以及易碎的對(duì)象上。多種 尺寸和形狀的對(duì)象也可以通過(guò)一個(gè)或多個(gè)電粘附端部效應(yīng)器處理，以下將詳細(xì)闡述。關(guān)于 電粘附及其應(yīng)用的各種額外細(xì)節(jié)和實(shí)施方案可以在例如共有的美國(guó)專(zhuān)利No. 7, 551，419和 7, 554, 787中找到，它們的全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文。
[0110] 2b)電粘附抓取面
[0111] 盡管圖1A示出的具有電粘附抓取面11的電粘附端部效應(yīng)器10具有6個(gè)電極18， 但是應(yīng)當(dāng)理解的是，給定的電粘附端部效應(yīng)器或抓取面可以只具有一個(gè)電極。此外，容易理 解的是，給定的電粘附端部效應(yīng)器可以具有多個(gè)不同的電粘附抓取面，每個(gè)單獨(dú)的電粘附 抓取面具有至少一個(gè)電極并適用于靠著或鄰近被抓取的外物放置。盡管術(shù)語(yǔ)電粘附端部效 應(yīng)器、電粘附抓取單元和電粘附抓取面在這里全部被用來(lái)指代相關(guān)的電粘附部件，但是應(yīng) 當(dāng)理解的是，在各種情況下，這些不同的術(shù)語(yǔ)可以互換使用。特別地，當(dāng)給定的"端部效應(yīng) 器"可能包括多個(gè)不同的"抓取面"時(shí)，這些不同的抓取面還可以被看做是單獨(dú)的端部效應(yīng) 器本身。具有多個(gè)不同抓取面的實(shí)施方案可以被認(rèn)為是一個(gè)端部效應(yīng)器或者可以被認(rèn)為是 一起作用的多個(gè)不同的端部效應(yīng)器。
[0112] 參照?qǐng)D2A和圖2B，在側(cè)剖視圖中示出了其上具有一個(gè)電極的一對(duì)示例性電粘附 端部效應(yīng)器或抓取面。圖2A示出了電粘附抓取系統(tǒng)100,其具有與外物14的表面接觸的電 粘附端部效應(yīng)器或抓取面30, 31，圖2B示出了激活的電粘附抓取系統(tǒng)100'，其中端部效應(yīng) 器或抓取面被施加了電壓。電粘附抓取系統(tǒng)100包括直接接觸外物14的兩個(gè)電粘附端部 效應(yīng)器或抓取面30, 31。每個(gè)電粘附端部效應(yīng)器或抓取面30, 31均具有連接到其上的一個(gè) 電極18。在這種情況下，電粘附抓取系統(tǒng)可以被設(shè)計(jì)成使用外物作為絕緣材料。當(dāng)施加電 壓時(shí)，電場(chǎng)22形成在外物14內(nèi)，產(chǎn)生了電粘附端部效應(yīng)器或抓取面30, 31與外物間的靜電 力。容易理解的是，可以使用包括多個(gè)單個(gè)極電粘附端部效應(yīng)器的各種實(shí)施方案。
[0113] 在一些實(shí)施方案中，電粘附抓取面可以采用其上具有多個(gè)電極的平板或片狀的形 式。在其他的實(shí)施方案中，抓取面可以采用與經(jīng)常處理或提起的外物的幾何形狀相匹配的 固定形狀。例如，彎曲的幾何形狀可被用來(lái)匹配柱形的油漆罐或汽水罐的幾何形狀。電極可 以通過(guò)各種方式增強(qiáng)，如通過(guò)在粘附裝置表面上的圖案化以改善電粘附性能，或通過(guò)使用 柔軟或柔性的材料以增加順應(yīng)性，從而符合外物的不規(guī)則表面。接下來(lái)，參照?qǐng)D3A和圖3B， 在俯視立體圖中示出了平板或片狀形式的電粘附抓取面的兩個(gè)例子，其表面上具有圖案化 的電極。圖3A示出了片狀或平板形式的電粘附抓取面200,其上表面和下表面上具有圖案 化的電極218。上部和下部電極組240和242在絕緣層244的相對(duì)兩側(cè)上交錯(cuò)排列。在某 些情況下，絕緣層244可以由硬性或剛性材料形成。在某些情況下，電極以及絕緣層244可 以是順應(yīng)性的并且由諸如丙烯酸系彈性體等聚合物構(gòu)成以增加順應(yīng)性。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施 方案中，聚合物的模量為約l〇〇MPa以下，在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，更具體到約IMPa以 下。多種已知類(lèi)型的順應(yīng)性電極適合于這里所述的裝置和技術(shù)，其例子在共有的美國(guó)專(zhuān)利 No. 7, 034, 432中有所描述，它的全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文。
[0114] 電極組242設(shè)置在絕緣層244的上表面223上，并且包括直線圖案化的電極218的 陣列。公共電極241與電極組242中的電極218電連接并且允許使用單輸入導(dǎo)線將電極組 242中的所有電極218與公共電極241電連通。電極組240設(shè)置在緣層244的下表面225 上，并且包括直線圖案化的電極218的第二陣列，并且與上表面上的電極218橫向錯(cuò)開(kāi)。下 部電極組240也可以包括公共電極（未示出）。容易理解的是，電極可以在絕緣層244的相 對(duì)兩側(cè)上圖案化以增加電粘附端部效應(yīng)器200承受更高電壓差的能力，而不會(huì)受到擊穿電 極間的空氣間隙的限制。
[0115] 可選擇地，電極還可以在絕緣層的同一面上圖案化，如圖3B所示的那樣。如圖所 示，電粘附抓取面300包括具有只在一個(gè)表面上圖案化的電極318的片或平板。電粘附抓 取面300可以大體上與圖3A的電粘附抓取面200類(lèi)似，除了電極組346和348在順應(yīng)性絕 緣層344的同一面323上交錯(cuò)排列。沒(méi)有電極位于絕緣層344的下表面325上。這種特定 實(shí)施方案減小了電極組346中的正電極318與電極組348中的負(fù)電極318之間的距離，并 且允許兩組電極放置在電粘附抓取面300的同一面上。在功能上，這消除了電極組346與 348之間象在實(shí)施方案200中那樣由絕緣層344造成的間距。這也消除了當(dāng)上表面323粘 附到外物表面上時(shí)，一個(gè)電極組（以前在下表面225上）與外物表面之間的間隙，在某些情 況下，電極表面323可以進(jìn)一步用絕緣材料（未示出）涂布，從而使電極346和348被完全 夾在（例如，被包覆在）絕緣材料之間。盡管實(shí)施方案200或300均可被使用，但是由于兩 個(gè)電極組346, 348與外物表面更接近，因此在后實(shí)施方案300中的這些變化在電粘附抓取 面300與將被處理的目標(biāo)外物之間提供了相對(duì)較大的電粘附力。
[0116] 在一些實(shí)施方案中，電粘附端部效應(yīng)器或抓取面可以包括片狀或面罩型的實(shí)際上 大體柔性的抓緊器。在這種實(shí)施方案中，針對(duì)給定的應(yīng)用所期望的是，可以使用無(wú)背襯結(jié)構(gòu) 或大體上柔性的背襯結(jié)構(gòu)，使得面罩型端部效應(yīng)器或抓取面的全部或一部分可以是大體上 柔性的或以其他方式符合外物或?qū)ο?。例如，通過(guò)從薄的材料形成電粘附層或抓取面，或通 過(guò)使用泡沫或彈性材料，或通過(guò)從主要電粘附片伸出翼片或延伸物，或通過(guò)只在少數(shù)選定 的下層位置應(yīng)用片板而不是在其他的可能性中應(yīng)用于整個(gè)剛性背襯，可以實(shí)現(xiàn)促進(jìn)這種符 合或順應(yīng)于外物的電粘附端部效應(yīng)器的生成。
[0117] 盡管針對(duì)平板或片狀形式的電粘附抓取面的前述示例性實(shí)施方案示出了條狀或 帶狀電極，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，針對(duì)電極的任何適合的圖案也可以用于這種片型電粘附抓 取面。例如，片型電粘附抓取面可以具有分配在片狀板附近并以適宜方式極化的離散方形 或圓形的電極，例如，均勻間隔的"跳點(diǎn)"類(lèi)型的圖案。還可以使用其他例子，例如偏移螺旋 形狀的兩組電極。作為一個(gè)特定例子，如果薄的和柔性的材料用于絕緣層，如聚合物，并且 如果電極以離散盤(pán)狀分布在附近，那么在施加電壓期間，得到的柔性和順應(yīng)性的電粘附抓 取面"毯"將能夠符合相對(duì)較大對(duì)象的不規(guī)則表面，同時(shí)向其提供多種不同的和離散的電粘 附力。
[0118] 2c)穿透深度調(diào)整
[0119] 在給定的一個(gè)或一組電粘附端部效應(yīng)器中，對(duì)施加到電極上的電壓量的精細(xì)控制 能夠顯著地影響外物的處理。改變電極的電壓造成電粘附端部效應(yīng)器與被處理對(duì)象間的靜 電或電粘附力發(fā)生改變。在施加到外物上的總電粘附力中這樣的變化能夠帶來(lái)某些有益效 果，如只有對(duì)象的一部分被提起、保持或移動(dòng)。改變施加到電粘附端部效應(yīng)器電極上的電壓 量以影響結(jié)果的一個(gè)簡(jiǎn)單例子可以包括用于拾取紙疊的平板或片型端部效應(yīng)器。電粘附力 的變化還可以用來(lái)相對(duì)于端部效應(yīng)器使對(duì)象可控地滑動(dòng)。當(dāng)在抓取中重新定位對(duì)象的位 置，如在抓取中重新定位筆的位置或在機(jī)器人手中旋轉(zhuǎn)立方形的對(duì)象時(shí)，這樣的可控滑動(dòng) 尤其有用。
[0120] 參照?qǐng)D4A和圖4B，在側(cè)視圖中示出適于利用可變電壓的示例性平的電粘附端部 效應(yīng)器。電粘附抓取系統(tǒng)400包括平的電粘附端部效應(yīng)器410,其具有設(shè)置在至少一個(gè)抓取 面上的多個(gè)電極418,以及能夠由使用者或機(jī)器對(duì)端部效應(yīng)器進(jìn)行操縱的手柄401、棒或其 他工具。電粘附端部效應(yīng)器410可以包括例如上述的平板或片型電粘附抓取面200, 300中 的一個(gè)，但是對(duì)于端部效應(yīng)器的其他變化當(dāng)然也是可以的。紙疊414代表將被電粘附抓取 系統(tǒng)400處理的對(duì)象。
[0121] 從圖4A中的位置，電粘附端部效應(yīng)器410下降至紙疊414上，并且向端部效應(yīng)器 施加電壓。一旦適宜水平的電壓被施加并保持，然后如圖4B中改動(dòng)后的電粘附抓取系統(tǒng) 400'所示，電粘附端部效應(yīng)器410升起。于是，紙疊414被分成兩部分，升起部414a和殘余 部414b。如圖所示，升起部414a包括準(zhǔn)確的四張紙，剩下的紙張未被升起。升起紙張的數(shù) 量取決于電粘附力的"穿透深度"，它與多個(gè)因素相關(guān)聯(lián)。
[0122] 此外，這些因素可以包括施加的電壓、接觸的表面面積的大小、電粘附端部效應(yīng)器 的尺寸、電極材料的導(dǎo)電性和間距、絕緣材料的組成、外物材料的組成、電極與外物間的間 隙距離以及灰塵、水分或電粘附的其他干擾的存在等。在所有這些因素中，施加電壓的量是 尤其可控的。因此，施加到電極418上的電壓量可以變化或精確地被"調(diào)節(jié)"，使得期望的確 切數(shù)量的紙張被升起。
[0123] 在圖4A和圖4B的例子中，當(dāng)沒(méi)有電壓被施加到電極418上時(shí)，電粘附端部效應(yīng)器 410不會(huì)拾取或操縱任何紙疊414。當(dāng)?shù)碗妷海╒I)被施加到電粘附端部效應(yīng)器410上時(shí)， 準(zhǔn)確地一張紙被可靠地拾起或從紙疊414移開(kāi)。當(dāng)施加稍微高一些的電壓（V2)時(shí)，準(zhǔn)確地 兩張紙被類(lèi)似地操縱。當(dāng)更高的電壓（V3)被施加時(shí)，更多紙張可被拾起，例如圖4B所示的 四張紙414a。施加電壓的進(jìn)一步變化可以被用來(lái)拾起不同數(shù)量的紙張。
[0124] 潛在的改進(jìn)可以包括使用這樣的電粘附連同調(diào)節(jié)電壓的有源電路，同時(shí)測(cè)量電容 值以確定連接至電粘附端部效應(yīng)器的紙張的實(shí)際數(shù)量。電壓的上升時(shí)間也可以作為電容值 的間接測(cè)量被監(jiān)控，相應(yīng)地，電壓可以被調(diào)節(jié)。諸如被拾起的紙張的機(jī)械厚度等測(cè)量或量化 紙張的升起量的其他措施也可以被用于控制電粘附電壓的反饋回路中。
[0125] 潛在的用途可以包括印刷機(jī)、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)等中的紙張?zhí)幚?，甚至在諸如ATM機(jī) 或處理鈔票或紙幣的其他機(jī)器等工業(yè)紙張?zhí)幚碓O(shè)備中。其他應(yīng)用例如可以包括處理諸如柜 臺(tái)臺(tái)面的多層板。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，這種構(gòu)思可以外延到其他更復(fù)雜的外物， 從而在一個(gè)電壓下整個(gè)外物可以被升起、移動(dòng)或操縱，而在另一個(gè)較低的電壓下，只有外物 的一部分或部分組成被類(lèi)似地移動(dòng)或操縱。在給定的電粘附抓取面或端部效應(yīng)器的一部分 中降低電壓的同時(shí)在另一部分中保持較高的電壓還允許旋轉(zhuǎn)或重新定位抓取的對(duì)象，而不 需要對(duì)機(jī)械位置和施加到對(duì)象的力進(jìn)行非常精細(xì)的控制。
[0126] 2d)剝離抵抗
[0127] 使用電粘附的一個(gè)缺點(diǎn)是，如在前述的例子中那樣，在電粘附端部效應(yīng)器或抓取 面與外物或基板相遇的接觸面區(qū)域的邊緣處具有剝離或掉落效應(yīng)的傾向。在某些情況下， 抓取面可以利用較低的電粘附剝離力的性質(zhì)，特別是在重新定位或重新定向?qū)ο笾列碌奈?置以增強(qiáng)釋放速度或確保對(duì)象的完全分離之后的對(duì)象釋放期間。然而，在許多其他情況下， 較低的剝離力是端部效應(yīng)器或抓取面的最佳性能的重要設(shè)計(jì)考慮。對(duì)于對(duì)象延伸出并具有 超出電粘附端部效應(yīng)器或抓取面邊緣的顯著重量時(shí)，這點(diǎn)尤其如此，如在前面的圖4A和圖 4B的紙張升起的例子中那樣。多種修改和技術(shù)可被用于抵消或減弱這種剝離效應(yīng)。
[0128] 下面，參照?qǐng)D5A，在側(cè)視圖中示出適合于升起柔性外物的具有兩個(gè)電粘附抓取面 的示例性電粘附抓取系統(tǒng)。電粘附抓取系統(tǒng)500包括兩個(gè)相對(duì)于彼此隔開(kāi)一定距離配置的 電粘附端部效應(yīng)器或抓取面510a，510b，每個(gè)具有自己的獨(dú)立手柄501a，501b或其他裝置 以促進(jìn)升起或處理。容易理解的是，這種配置通常意味著不同的"a"或"b"項(xiàng)目屬于不同 的電粘附端部效應(yīng)器。這種配置使得系統(tǒng)500能夠升起或處理相對(duì)較大的對(duì)象或材料，例 如大的紙張、織物、預(yù)浸料等。為了說(shuō)明的目的，系統(tǒng)500可以被配置成從一疊材料上升起 并移動(dòng)一張預(yù)浸料514。這種材料的重量，特別是在其外邊緣處，能夠引起剝離效應(yīng)。
[0129] 在常規(guī)使用下，兩個(gè)電粘附端部效應(yīng)器（或抓取面）510a和510b降低以接觸片 514的表面。即，第一電粘附端部效應(yīng)器501a接觸片或其他外物514的第一表面區(qū)域，使得 產(chǎn)生垂直于第一電粘附端部效應(yīng)器501a與片514之間的第一接觸面的第一線503a。類(lèi)似 地，第二電粘附端部效應(yīng)器501b接觸片514的第二單獨(dú)表面區(qū)域，使得產(chǎn)生垂直于第二電 粘附端部效應(yīng)器501b與片514之間的第二接觸面的第二線503b。在常規(guī)使用下，如一疊片 產(chǎn)生相對(duì)較平的上表面，如圖5A所示，這造成電粘附端部效應(yīng)器的放置使得第一法線503a 與第二法線503b實(shí)際上大體平行。可選擇地，可以認(rèn)為第一和第二接觸面大體上位于同一 面內(nèi)。
[0130] 如上所述，來(lái)自這種配置的一種可能的不期望的結(jié)果是片514可能傾向于從端部 效應(yīng)器的邊緣剝離。例如，當(dāng)在電粘附端部效應(yīng)器510a的外邊緣處存在小至沒(méi)有剝離或間 隙502a時(shí)，另一個(gè)電粘附端部效應(yīng)器510b可能在其外邊緣處發(fā)生一些剝離，如看到間隙 502b。當(dāng)然，一些情況可能涉及到兩邊均有剝離的情況，其他情況可能涉及到在端部效應(yīng)器 的內(nèi)邊緣處剝離的情況，盡管在其他情況中則根本沒(méi)有剝離。在任何情況下，這種剝離是不 期望的，因?yàn)樵斐闪藘蓚€(gè)對(duì)象的表面分離的精確位置處的力降低，可能引起進(jìn)一步的脫落。 在一些情況中，一旦開(kāi)始剝離，則整個(gè)外物可能從電粘附端部效應(yīng)器脫落下來(lái)。
[0131] 應(yīng)對(duì)剝離的一種技術(shù)是旋轉(zhuǎn)電粘附端部效應(yīng)器或抓取面。圖5B示出具有以一定 角度旋轉(zhuǎn)而使剝離最小化的兩個(gè)電粘附端部效應(yīng)器或抓取面的圖5A的示例性電粘附抓取 系統(tǒng)的側(cè)視圖。在改進(jìn)的電粘附抓取系統(tǒng)500'中，兩個(gè)電粘附端部效應(yīng)器510a，510b稍微 向外旋轉(zhuǎn)，使得法線503a'，503b'不再彼此平行。可選擇地，可以認(rèn)為第一和第二接觸面沒(méi) 有大體上位于同一面內(nèi)。盡管在每個(gè)端部效應(yīng)器上的旋轉(zhuǎn)量如圖所示一定是顯著的，但是 也可以設(shè)想，這種旋轉(zhuǎn)量可以減小而不失去這種配置的益處。通過(guò)旋轉(zhuǎn)電粘附端部效應(yīng)器 使得它們相應(yīng)的法線不再平行（或接觸面不位于同一面內(nèi)），相對(duì)柔性的材料片可以被拉 緊或使其中松弛部分減少。這反過(guò)來(lái)降低了材料從電粘附端部效應(yīng)器的邊緣剝離的傾向， 特別是在內(nèi)邊緣處。
[0132] 用于抵抗剝離的另一種技術(shù)是在各電粘附端部效應(yīng)器具有多個(gè)電極的情況下改 變不同電極的電壓。在這種配置下，相比于其他電極，更大的電壓可以被傳遞至在電粘附端 部效應(yīng)器外邊緣附近的外電極上（即，在間隙502a和502b附近）。這種配置尤其有利于需 要精細(xì)地調(diào)節(jié)電壓以用于拾起準(zhǔn)確數(shù)量的片的情況，但是片從端部效應(yīng)器的外邊緣的脫落 被消除或最小化。
[0133] 另一種技術(shù)是改變抓取面之間的距離或張力，使得機(jī)械力被用于保持片514緊繃 并使下垂或剝離力最小化。其他減輕剝離力的技術(shù)包括為一個(gè)或多個(gè)端部效應(yīng)器510a和 510b的電粘附抓取面增加幾何特征。這種幾何特征可以包括從電粘附抓取面切削出翼片， 或?yàn)殡娬掣阶ト∶嬖黾永w維或發(fā)絲狀結(jié)構(gòu)。
[0134] 2e)抓取
[0135] 盡管前面的例子被限制于具有平表面的外物，特別是薄的片狀物等，但是寬范圍 的不同外物可以通過(guò)使用這種電粘附端部效應(yīng)器被抓取和處理。特別地，多個(gè)電粘附端部 效應(yīng)器的策略使用能夠克服與傳統(tǒng)機(jī)械拾取和放置過(guò)程相關(guān)的許多缺陷，例如機(jī)器人或其 他制造應(yīng)用。
[0136] 參照?qǐng)D6A，在俯視圖中示出了被傳統(tǒng)機(jī)械式抓取致動(dòng)器抓取的示例性球形或柱形 外物。機(jī)械抓取系統(tǒng)600包括在外物614的各個(gè)不同表面位置放置的4個(gè)機(jī)械式抓取致動(dòng) 器或部件605a、605b、605c和605d。因?yàn)闄C(jī)械"擠壓"力被用來(lái)抓取和處理外物614,因此 典型的是許多致動(dòng)器605彼此位于對(duì)象的相對(duì)側(cè)面。為了抓取和處理對(duì)象614,各致動(dòng)器 在對(duì)象上施加顯著的機(jī)械擠壓或破碎力606a、606b、606c和606d。這些機(jī)械力606優(yōu)選足 以克服對(duì)象的重量，并且各機(jī)械力分量需要在對(duì)象的相對(duì)側(cè)上的相反力分量以充分地抓取 對(duì)象。這種傳統(tǒng)的機(jī)械抓取過(guò)程可以被多種因素干擾或阻礙，包括臟的或濕的對(duì)象、表面凹 凸、易碎或精細(xì)的對(duì)象或者無(wú)法在對(duì)象的相對(duì)側(cè)上充足地放置機(jī)械致動(dòng)器以有效地平衡各 力等。
[0137] 圖6B示出被兩個(gè)電粘附抓取面抓取的圖6A的外物的俯視圖。電粘附抓取系統(tǒng) 650只包括電粘附抓取面610a，610b形式的兩個(gè)致動(dòng)器，它們可以放置在外物614的表面 附近的不同位置上。與機(jī)械抓取系統(tǒng)600形成顯著對(duì)比，電粘附抓取面610a，610b不需要 在數(shù)量上彼此相對(duì)或者位于對(duì)象614的相對(duì)側(cè)。這主要是因?yàn)槭褂秒娬掣搅Χ皇菣C(jī)械擠 壓力來(lái)抓取對(duì)象。因此，通過(guò)一個(gè)電粘附抓取面施加在外物上的力不需要被對(duì)象的相對(duì)側(cè) 上相對(duì)的力來(lái)抵抗。如圖所示，例如，電粘附抓取面可以關(guān)于對(duì)象614的表面彼此相對(duì)地呈 90度角放置。容易理解的是，寬范圍的各種相對(duì)位置和放置可被采用。致動(dòng)器放置方面的 這種自由度是與傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)相比的顯著優(yōu)點(diǎn)。
[0138] 機(jī)械抓取系統(tǒng)600與電粘附抓取系統(tǒng)650的另一個(gè)顯著不同是在電粘附系統(tǒng)中需 要更少的總力以抓取和處理外物614。當(dāng)機(jī)械擠壓或夾持力需要彼此相對(duì)時(shí)，如在機(jī)械抓取 系統(tǒng)600中力606a與力606d相對(duì)以及力606b與力606c相對(duì)，在電粘附抓取系統(tǒng)650中， 電粘附力613a和613b不需要這種相對(duì)的機(jī)械力分量。
[0139] 參照?qǐng)D7A-7D，關(guān)于示例性柱形外物上的多個(gè)受力圖證實(shí)了在傳統(tǒng)機(jī)械抓取系統(tǒng) 和本文公開(kāi)的電粘附抓取系統(tǒng)之間施加力的不同。從圖7A開(kāi)始，在側(cè)視立體圖中示出了被 傳統(tǒng)機(jī)械式抓取致動(dòng)器抓取的外物的示例性受力圖。機(jī)械抓取系統(tǒng)700必須克服或抵消外 物714的重量W以處理該對(duì)象。為了說(shuō)明的目的，示出了代表來(lái)自三個(gè)機(jī)械式抓取致動(dòng)器 的力的三個(gè)施加的機(jī)械力706a、706b和706。容易理解的是，可以使用更多的機(jī)械致動(dòng)器， 或可選擇地可以使用兩個(gè)恰好徑向相對(duì)的機(jī)械致動(dòng)器。
[0140] 每個(gè)施加的力706a、706b和706c賦予外物714的各自表面區(qū)域向上的摩擦力，向 上的摩擦力自然是直接賦予的擠壓力的一部分。這些摩擦力取決于摩擦系數(shù)"f"，表示為 f*706(x)。為了由機(jī)械抓取系統(tǒng)700克服對(duì)象714的重量，（f*706a) + (f*706b) + (f*706c) 的總和必須大于W。當(dāng)然，摩擦系數(shù)f可以隨著接觸面的狀態(tài)和質(zhì)地寬范圍地變化。當(dāng)對(duì) 象相對(duì)光滑時(shí)，系數(shù)f很小，這造成需要更大的施加的力以克服對(duì)象的重量。這導(dǎo)致機(jī)械力 706a、706b和706c相對(duì)較大。
[0141] 圖7B示出圖7A的外物的示例性受力圖的俯視圖。此外，對(duì)于機(jī)械式抓取的外物 714,在X和y方向上對(duì)外物714施加的所有機(jī)械力706a、706b和706c的總和必須是零，這 就是為什么這些力主要是"擠壓"力。如圖所示，力706a完全位于X方向，使得力706b和 706c的X方向分量總和必須抵消力706a。如圖所示，由于力706a沒(méi)有y方向的分量，因此 力706b和706c的y方向分量必須彼此抵消。可以使用在各方向上具有更多或更少的機(jī)械 致動(dòng)器的其他配置，只要最終結(jié)果導(dǎo)致在X和y方向上施加的機(jī)械力的總和應(yīng)當(dāng)是零。由 于需要這種零合力，因此機(jī)械致動(dòng)器的定位尤為關(guān)鍵。即使是一個(gè)機(jī)械式抓取致動(dòng)器或"手 指"的輕微偏移或錯(cuò)位也可能造成致動(dòng)器之間的合力非零，使得部分或?qū)ο蟮袈浠蛞云渌?方式處理不當(dāng)。
[0142] 相比而言，圖7C示出了被電粘附抓取面抓取的外物的示例性受力圖的側(cè)視立體 圖。與上述機(jī)械抓取系統(tǒng)類(lèi)似，電粘附抓取系統(tǒng)750必須克服或抵消外物714的重量W以 處理對(duì)象。然而，與機(jī)械抓取系統(tǒng)不同的是，電粘附抓取系統(tǒng)750不依賴(lài)于機(jī)械擠壓或夾持 力，使得不需要致動(dòng)器的精確定位或抵消。相反，系統(tǒng)750使用多個(gè)電粘附力713a、713b和 713c以使用電粘附抓取面抓取和處理外物714。
[0143] 各電粘附力713a、713b和713c在外物714的各自表面區(qū)域上引起向上的抗滑落 力Px(通過(guò)電粘附法向力與摩擦系數(shù)f相乘獲得）。為了通過(guò)電粘附抓取系統(tǒng)750克服對(duì) 象714的重量，Pa+Pb+Pc的總和必須大于W。當(dāng)然，向上施加在外物714上的壓力大小與許 多因素相關(guān)，尤其包括電粘附力的大小。然而，值得注意的是，支撐外物714的重量W所需 的電粘附力的大小基本小于支撐同一對(duì)象和重量的機(jī)械抓取力的大小。
[0144] 圖7D示出圖7C的外物的示例性受力圖的俯視圖。在由應(yīng)用的電粘附端部效應(yīng)器 或抓取面使用任何微小的機(jī)械擠壓力的程度上，這種相對(duì)較小的機(jī)械力在X和y方向上總 和必須為零，與前述的機(jī)械抓取系統(tǒng)700類(lèi)似。然而，值得注意的是，在許多情況下，電粘附 力足以保持對(duì)象的整個(gè)重量而無(wú)需機(jī)械擠壓力，電粘附力在z方向支撐對(duì)象的重量，而不 需要在X和y方向上的力平衡。
[0145] 當(dāng)使用諸如系統(tǒng)750等電粘附抓取系統(tǒng)時(shí)，諸如系統(tǒng)700等常規(guī)機(jī)械抓取系統(tǒng)中 經(jīng)歷的眾多缺點(diǎn)和問(wèn)題被克服或最小化。例如，常規(guī)的機(jī)械抓取系統(tǒng)通常要求密集的傳感 和控制，以可靠地抓取對(duì)象而不將其損壞。這種機(jī)械抓取系統(tǒng)還傾向于需要相對(duì)較大的致 動(dòng)器，針對(duì)最高期望的抓取力調(diào)節(jié)尺寸。這些大的致動(dòng)器需要準(zhǔn)確和有力，從而能夠處理精 細(xì)的對(duì)象而不使對(duì)象滑脫或損壞。這些要求傾向于需要更大的致動(dòng)器，相應(yīng)地造成重的抓 取器，然后造成上游致動(dòng)器的更高重量，所有這些都影響整個(gè)機(jī)器人或系統(tǒng)的整個(gè)重量和 能量使用。
[0146] 相比之下，電粘附抓取系統(tǒng)不需要致動(dòng)器、端部效應(yīng)器或抓取面的"閉鏈放置"或 抵消，使得不要求精確定位以抵消夾持力。因此，不需要針對(duì)這種精確定位進(jìn)行的密集傳感 和控制。由于支撐處理的對(duì)象重量所需的抗滑脫力來(lái)自于電粘附力而不是夾持力，因此致 動(dòng)器或電粘附抓取面可以針對(duì)預(yù)期任務(wù)的位置控制設(shè)計(jì)尺寸。針對(duì)電粘附抓取系統(tǒng)的寬松 尺寸、致動(dòng)和位置控制要求可以導(dǎo)致重量和能耗的十倍節(jié)省，同時(shí)仍然提供對(duì)同一外物的 更可靠的抓取和處理。
[0147] 為了比較的目的，約2kg的商用現(xiàn)有的人形機(jī)械抓取器可以具有典型的約5-10N 的抓取或夾持力和約〇. 5-lNm的相應(yīng)扭矩。將機(jī)械致動(dòng)器提起1米需要的能量為約20J。 相比之下，具有有效面積約2cmX5cm的電粘附墊或抓取面的電粘附端部效應(yīng)器可以提供 相等的粘附力。針對(duì)這種裝置的電粘附墊和相關(guān)電源可以重量小至30g。由于整個(gè)端部效 應(yīng)器只需要針對(duì)位置控制進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此電粘附端部效應(yīng)器的整體重量可以在200g以下。 因此，提起這些部件同樣高度所需的能量為常規(guī)機(jī)械抓取系統(tǒng)需要的能量的1/10。當(dāng)然，來(lái) 自下游致動(dòng)器和部件的重量節(jié)約所獲得能量將更大。
[0148] III.示例性應(yīng)用
[0149] 針對(duì)處理的外物，自由移動(dòng)和定位電粘附端部效應(yīng)器形式的抓取致動(dòng)器的能力開(kāi) 啟了針對(duì)對(duì)象處理的許多新的可能性和設(shè)計(jì)。參照?qǐng)D8,在側(cè)視圖中示出了具有多個(gè)手指狀 排列的電粘附抓取面和相關(guān)的控制電路的電粘附抓取系統(tǒng)。電粘附抓取系統(tǒng)800包括第一 手指870a和第二手指870b，每個(gè)手指具有被構(gòu)造成相對(duì)于彼此移動(dòng)的多個(gè)節(jié)段。第一手 指870a包括節(jié)段810a、810b和810c，第二手指870b包括節(jié)段810d、810e和810f。盡管為 了方便說(shuō)明示出了兩個(gè)手指870a，870b，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，還可以使用任何數(shù)量的額外 手指。每個(gè)手指870a，870b可以分別從基礎(chǔ)機(jī)器人或機(jī)械部件延伸出來(lái)，如基礎(chǔ)部件872a 和872b。容易理解的是，寬范圍的多種熟知的機(jī)器人和機(jī)械應(yīng)用可以應(yīng)用到這種基礎(chǔ)部件 872a，872b，并且機(jī)器人或機(jī)械部件在其后面，涉及的這些部件及其上游的細(xì)節(jié)這里并不關(guān) 注。
[0150] 手指節(jié)段810x可以具有位于其上的一個(gè)或多個(gè)電粘附抓取面。然而，為了說(shuō)明的 目的，每個(gè)手指節(jié)段只包括一個(gè)電粘附抓取面。事實(shí)上，提供了手指節(jié)段810b的放大圖， 其中清楚地顯示了包括一個(gè)電粘附抓取面。與開(kāi)始的圖1A的實(shí)施方案10類(lèi)似，手指節(jié)段 810b包括結(jié)構(gòu)性背襯824和圍繞位于前部抓取面上的多個(gè)電極818的絕緣材料820。在本 實(shí)施方案中，象在上述實(shí)施方案中那樣，各電粘附端部效應(yīng)器可以依賴(lài)于電氣控制和輸入。
[0151] 至少，需要最小量的電路以提供靜電粘附電壓至電粘附抓取面，例如，控制和調(diào)節(jié) 電路860,其適于提供適宜的靜電粘附電壓至電粘附抓取面810b的電極818。例如，這種電 壓可以通過(guò)位于控制和調(diào)節(jié)電路與電粘附抓取面810b上的公共或連接背電極（未示出） 之間的導(dǎo)電連接器868提供?？刂齐娐?62可被構(gòu)造成確定何時(shí)向電極818施加適宜的靜 電粘附電壓。控制電路862可以包括處理器或控制器，以提供確定何時(shí)施加靜電粘附電壓 和施加電壓大小的開(kāi)/關(guān)信號(hào)?？刂齐娐?62還可以確定與電粘附端部效應(yīng)器810b的充 電和放電循環(huán)相關(guān)的次數(shù)和時(shí)間。
[0152] 調(diào)節(jié)電路864可以包括被構(gòu)造成執(zhí)行以下任務(wù)中的一個(gè)或多個(gè)的任意電路：電壓 升壓，當(dāng)施加電壓至電極818時(shí)使用，在交流電和直流電之間轉(zhuǎn)換，電壓平滑化以及存儲(chǔ)的 靜電能的恢復(fù)。例如，調(diào)節(jié)電路864可以被設(shè)計(jì)成接收來(lái)自低電壓電池866或其他適合電源 的電力。例如，在機(jī)器人應(yīng)用中，調(diào)節(jié)電路864可以從常規(guī)電池接收電壓，例如小于40伏，并 將電壓增加至1千伏以上的靜電粘附電壓。諸如電池等低電壓源可以被其他電源代替，例 如類(lèi)似于許多手持計(jì)算器中使用的一組小型光伏板。在一個(gè)實(shí)施方案中，調(diào)節(jié)電路864包 括被構(gòu)造成提供電壓升壓至本文所述的靜電粘附電壓的變壓器。容易理解的是，更復(fù)雜的 充電控制電路可以被開(kāi)發(fā)，且不限于所示的設(shè)計(jì)。此外，一些電路功能可以被集成。例如， 一個(gè)集成電路既可以執(zhí)行升壓電路864的功能又可以執(zhí)行充電控制電路862的功能。如所 期望的，各電粘附端部效應(yīng)器可以包括一組獨(dú)立的電路，或者可以使用一組公共電路來(lái)控 制多個(gè)或所有的電粘附端部效應(yīng)器。
[0153] 電粘附抓取面810x可以通過(guò)鉸鏈874或其他適合的連接裝置機(jī)械地彼此連接 和/或與基礎(chǔ)機(jī)器人或其他機(jī)器連接。在一些實(shí)施方案中，柔性的支撐背襯或蒙皮（未示 出）可被用于連接多個(gè)電粘附抓取面，其既可以伴隨鉸鏈874使用也可以被單獨(dú)使用。這 種柔性的支撐背襯連接件可以是諸如丙烯酸類(lèi)彈性體或泡沫材料等聚合物。這種聚合物 可以是適用于輔助抓取面或端部效應(yīng)器定位的順應(yīng)性電活性聚合物，在共有的美國(guó)專(zhuān)利 No. 7, 034, 432中描述了其例子，上面參考該專(zhuān)利且并入本文。適于定位和/或支撐多個(gè)電 粘附抓取面的其他致動(dòng)裝置，如線纜致動(dòng)器，將在以下進(jìn)一步討論。
[0154] 具有可以相對(duì)于彼此移動(dòng)的多個(gè)電粘附抓取面810x的多個(gè)連續(xù)手指870a和870b 的使用，體現(xiàn)了相對(duì)于處理的外物自由地移動(dòng)和定位電粘附抓取面形式的抓取致動(dòng)器的顯 著能力的優(yōu)勢(shì)。盡管為了說(shuō)明的目的僅僅示出了具有三個(gè)節(jié)段的兩個(gè)手指，但是應(yīng)當(dāng)理解 的是，可以使用更多的手指和/或每個(gè)手指更多的節(jié)段，以及各節(jié)段相對(duì)于任意相鄰節(jié)段 的額外的自由度模式。簡(jiǎn)言之，任何以及所有適合的機(jī)器人實(shí)施方案使得電粘附端部效應(yīng) 器或抓取面能夠放置在將被處理的外物的任意表面附近的任何地方均被考慮。下面將提供 三節(jié)段兩手指配置的各種具體的例子，但是這些例子并非旨在進(jìn)行限制。
[0155] 參照?qǐng)D9A，在側(cè)視圖中示出圖8的電粘附抓取系統(tǒng)的兩個(gè)手指的一個(gè)示例性配置 被應(yīng)用到具有大的平表面的外物。如圖8中說(shuō)明的，電粘附抓取系統(tǒng)900包括許多部件， 但是為了簡(jiǎn)明的目的，僅示出了手指節(jié)段。各手指節(jié)段或電粘附抓取面910a、910b、910c、 910d、910e和910f以及多個(gè)鉸鏈或連接件974可以與前述的抓取系統(tǒng)800的電粘附抓取 面810x相同或大體類(lèi)似。在這種特定的構(gòu)造中，來(lái)自兩個(gè)手指的多個(gè)電粘附抓取面910a、 910b、910e和910f已經(jīng)被放置成抵靠平的外物914。在一些實(shí)施方案中，抓取面910c、910d 相對(duì)于與其連接的任意可應(yīng)用的基礎(chǔ)機(jī)器人部件不具有足夠的移動(dòng)自由度，然而在其他 實(shí)施方案中（未示出），這些抓取面也可以放置成抵靠外物914。一旦所有適宜的電粘附抓 取面910x被放置成抵靠外物914,然后可以施加電壓，從而外物被升起或被處理?？蛇x擇 地，在多個(gè)抓取面與外物保持接觸的同時(shí)，電壓可以提前施加并被維持。
[0156] 圖9B示出了另一個(gè)構(gòu)造例子，其示出了同一個(gè)電粘附抓取系統(tǒng)應(yīng)用到包括小釘 915的外物。電粘附抓取系統(tǒng)構(gòu)造901包括相同的具有三個(gè)節(jié)段或電粘附抓取面的兩個(gè)手 指。特別地，電粘附抓取面910c和910d與基礎(chǔ)機(jī)器人部件（未示出）連接，而電粘附抓取 面910a和910f代表位于兩個(gè)手指端部的最后的端部效應(yīng)器。如圖所不，手指和抓取面被 配置成使得可以適當(dāng)?shù)刈ト♂?15。如圖所示，這種抓取可以通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)電粘附抓 取面的一個(gè)或多個(gè)較小側(cè)表面完成。
[0157] 圖9C示出了另一個(gè)構(gòu)造例子，在俯視圖中示出了相同的電粘附抓取系統(tǒng)應(yīng)用到 包括中等尺寸的球916的外物。電粘附抓取系統(tǒng)構(gòu)造902也包括相同的具有三個(gè)節(jié)段或電 粘附抓取面的兩個(gè)手指，電粘附抓取面910a和910f仍然代表位于兩個(gè)手指端部的最后端 部效應(yīng)器。如圖所示，手指和抓取面被配置成使得可以適當(dāng)?shù)厍?16。如圖所示，由于對(duì)象 的相對(duì)較小尺寸，這種抓取可以通過(guò)僅使用手指端部的電粘附抓取面910a和910f完成。應(yīng) 當(dāng)理解的是，如果需要處理更大的外物，或者如果期望進(jìn)一步簡(jiǎn)化成更低功率的"全開(kāi)或全 關(guān)"系統(tǒng)，則可以應(yīng)用更多或所有的電粘附抓取面。
[0158] 電粘附抓取系統(tǒng)902還引入了被構(gòu)造成相對(duì)于彼此定位多個(gè)電粘附抓取面910x 的多個(gè)致動(dòng)部件980。例如，在其他的可能性中，這種致動(dòng)部件可以包括由致動(dòng)器致動(dòng)的線 纜、電磁電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、液壓系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、形狀記憶合金和電活性聚合物。如圖9C所 示，橫跨相鄰電粘附抓取面背面的薄層可以是柔性的電活性聚合物，從而當(dāng)施加適合的電 壓時(shí)，移動(dòng)或定位抓取面。
[0159] 如至少在電粘附抓取系統(tǒng)構(gòu)造902中可以看到的，外物916表面的法線由電粘附 抓取面910a和910f之間的接觸面產(chǎn)生，很明顯大體上彼此不平行。事實(shí)上，由抓取致動(dòng)器 部件（即，抓取面）相對(duì)于球916形成的相同接觸面不能由傳統(tǒng)的機(jī)械式夾持抓取系統(tǒng)簡(jiǎn) 單地使用。致動(dòng)器或電粘附抓取面放置的這種靈活性不僅具有方便的有益效果，還具有上 述提到的重量和成本節(jié)省帶來(lái)的效果。
[0160] 可選的致動(dòng)部件配置可以包括互鎖超材料（meta-material)的使用。這種超材料 可以類(lèi)似地位于各電粘附抓取面的背面或其他適合位置，其可被單獨(dú)使用或與一個(gè)或多個(gè) 額外的致動(dòng)部件一起使用，以在施加電粘附電壓之前幫助定位各抓取面。在超材料的情況 下，初始的柔性未充電狀態(tài)允相鄰部件的相對(duì)自由的移動(dòng)，然而隨后的充電或僵硬狀態(tài)基 本上阻止或限制了相同相鄰部件的相對(duì)移動(dòng)。關(guān)于這種超材料的更多細(xì)節(jié)及其各種應(yīng)用可 以在例如共有的美國(guó)專(zhuān)利No. 7, 598, 691和7, 598, 692中找到，這些專(zhuān)利的全部?jī)?nèi)容以引用 的方式并入本文。
[0161] 在各實(shí)施方案中，可以包括任意前述的例子或?qū)嵤┓桨?，靜電粘附電壓沒(méi)有隨時(shí) 間變化并且可以被打開(kāi)或關(guān)閉。在各種其他實(shí)施方案中，在各電極上靜電粘附電壓可以隨 時(shí)間變化，并且可以按固定時(shí)間間隔交換極性，以促進(jìn)從任意期望的電粘附抓取面和/或 端部效應(yīng)器對(duì)外物的快速粘附和分離。在一些實(shí)施方案中，靜電粘附電壓可能不會(huì)突然關(guān) 閉以釋放外物，而是極性可以被反轉(zhuǎn)一段固定的時(shí)間以確?？焖籴尫艑?duì)象。在另一些實(shí)施 方案中，靜電粘附電壓可以具有隨著時(shí)間減弱的反轉(zhuǎn)極性以促使對(duì)象的快速釋放。
[0162] 在各實(shí)施方案中，在一個(gè)或多個(gè)電粘附抓取面上施加的電粘附電壓或抓取力可以 減小或變化以允許在操縱或控制外物方面更大的靈活性。例如，在一個(gè)或多個(gè)選中的抓取 面上的電壓或力的減小可以導(dǎo)致外物在電粘附抓取系統(tǒng)內(nèi)滑動(dòng)或重新定位。這種可變的電 粘附力可被用于調(diào)節(jié)抓取面與對(duì)象間的摩擦，從而通過(guò)在抓取面內(nèi)或附近可控地滑動(dòng)對(duì)象 而重新定位對(duì)象。在這種控制的滑動(dòng)或重新定位之后，適合的增加的電粘附抓取力可以被 再次施加。作為具體的非限制性例子，圖9C的節(jié)段910a和910f上的一個(gè)或全部的電粘附 抓取面可以被提供減小的電壓，使得抓取的外物916滑動(dòng)一定量。在期望量的滑動(dòng)之后，足 夠的電壓可被再次施加以再次增強(qiáng)電粘附抓取。當(dāng)使用具有多個(gè)電粘附抓取面的多個(gè)手指 或端部效應(yīng)器時(shí)，電壓和生成的電粘附力這種控制的變化可能特別有效，如在以下圖10的 機(jī)器人手實(shí)施方案中示出的情況。
[0163] 進(jìn)一步的應(yīng)用可能涉及包括更多手指和更多電粘附抓取面的更復(fù)雜和集成的系 統(tǒng)。參照?qǐng)D10,在前視立體圖中示出了具有多個(gè)手指、電粘附抓取面和致動(dòng)器的示例性機(jī)器 人手。電粘附抓取機(jī)器人手1000可以包括多個(gè)手狀部件，例如手掌區(qū)域，三個(gè)手指1070a、 1070b和1070c和相對(duì)的拇指1075。這些項(xiàng)目的每一個(gè)可以包括多個(gè)電粘附抓取面ΙΟΙΟχ， 該抓取面優(yōu)選相對(duì)于彼此可移動(dòng)和可配置。例如，電粘附抓取面l〇l〇a、1010b和1010c位于 機(jī)器人手1000的手指上，電粘附抓取面l〇l〇d和1010e位于手的手掌區(qū)域上，電粘附抓取 面1010f和1010g位于相對(duì)的拇指1075上。更多的電粘附抓取面也可存在于手1000上， 如果期望，甚至還可以包括更多，但是為了簡(jiǎn)化的目的，這里并未完整列出。
[0164] 三個(gè)手指1070a、1070b和1070c和手掌區(qū)域1010d、1010e可以通過(guò)使用多根線纜 1081部分地控制，該線纜可以由致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)。由致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的這些線纜或任何其他適合的 致動(dòng)部件不必須能夠承載很重的負(fù)荷，因?yàn)樗鼈兊闹饕康氖菄@被處理外物的表面定位 各個(gè)電粘附抓取面。在各實(shí)施方案中，線纜致動(dòng)器1081可被用于獨(dú)立地、分別地控制各手 指1070x，使得可以期望的是，手指可以在不同方向和長(zhǎng)度上伸出。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理 解關(guān)于機(jī)器人應(yīng)用中的線纜致動(dòng)器的各種更多細(xì)節(jié)，此處并不特別關(guān)注。
[0165] 除了各手指、電粘附抓取面和致動(dòng)部件之外，多個(gè)傳感器1090或其他反饋部件也 可被包括在電粘附抓取機(jī)器人手1000中。這種傳感器1090或反饋?lái)?xiàng)目可被用于檢測(cè)何時(shí) 外物被適合地抓取、何時(shí)被抓取的對(duì)象滑動(dòng)或移動(dòng)，和/或多少外物被抓?。ɡ?，紙張的 數(shù)量），還有其他潛在的檢測(cè)項(xiàng)目，如接觸或滑動(dòng)。在適宜時(shí)，這種信息可被用來(lái)手動(dòng)或自 動(dòng)地校正或調(diào)節(jié)手、手指或拇指的電壓、定位、運(yùn)動(dòng)和/或其他方面。在這種傳感元件直接 位于電粘附抓取面后面并且可被電粘附抓取電壓影響的應(yīng)用中，單獨(dú)的導(dǎo)電屏蔽層可被組 入以最小化這類(lèi)干擾。這種屏蔽層可以位于傳感器層的外表面上或集成至適宜表面中（例 如，在與將被抓取或操縱的外物接觸面相對(duì)的表面上）。進(jìn)一步的應(yīng)用例如可以涉及電粘 附抓取面用于輔助使用者抓取棘手的對(duì)象，或者在使用者有關(guān)節(jié)炎或手部震顫的情況下 使用。圖11A示出了根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施方案的沿著外表面具有多個(gè)電粘附抓取面的可佩帶 手套的側(cè)視圖。可佩帶手套1100包括多個(gè)電粘附抓取面，如食指上的抓取面1110a、1110b 和1110c，位于手掌區(qū)域上的抓取面mod和lllOe，以及位于拇指上的抓取面lllOg和 lllOf。適適合的強(qiáng)絕緣體可被用在電粘附抓取面與使用者的手插入的內(nèi)部區(qū)域之間，從而 為使用者提供安全。適合的電壓施加至各電粘附抓取面1110X，從而可以幫助佩帶者抓取對(duì) 象。
[0166] 這種可佩帶手套的示例性應(yīng)用是為了降低需要由人手指施加以牢固抓取對(duì)象的 機(jī)械力。另一個(gè)示例性應(yīng)用在圖11B中示出，其在框圖中示出了圖11A的可佩帶手套被用 于協(xié)助抓取包帶以攜帶相關(guān)的包。如示例性配置1150所示的，使用者的手插入到可佩帶手 套1100中，然后，手的手指和手套的組合放置在相關(guān)外物1114用的帶子或提手下面。于是， 重的包1115可以通過(guò)外物1114被拎起或以其他方式支撐。一旦手的手指和手套的組合穿 過(guò)適宜的帶子或提手放置，那么可以按下按鈕或其他致動(dòng)器，以啟動(dòng)施加電壓至手套1100 的表面上的各電粘附抓取面。這樣可有效地使手套變硬，使得在實(shí)際上提起對(duì)象1114和包 1115時(shí)，使用者不需要更多的抓取力。
[0167] IV.示例性操作
[0168] 盡管使用本文所述的電粘附端部效應(yīng)器、抓取面和其他配置提升、移動(dòng)或處理對(duì) 象的各式各樣的應(yīng)用和方法可被想象，但是這里提供移動(dòng)對(duì)象的基本方法作為例子。參照 圖12,提供了使用根據(jù)本公開(kāi)一個(gè)實(shí)施方案的電粘附力移動(dòng)對(duì)象的示例性方法的流程圖。 容易理解的是，流程圖中所述的每一個(gè)方法步驟并不總是必須的，并且還可以包括這里未 闡述的更多步驟。此外，針對(duì)不同應(yīng)用，步驟的準(zhǔn)確順序可根據(jù)需要改變。
[0169] 從開(kāi)始步驟1200開(kāi)始，在處理步驟中1202將第一電粘附抓取面抵靠外物的第一 表面區(qū)域放置。此外，這種放置生成垂直于第一電粘附抓取面和外物表面之間的第一接觸 面的第一線。在隨后的處理步驟1204中，第二電粘附抓取面相對(duì)于第一電粘附抓取面移 動(dòng)。如果期望，這種移動(dòng)也可以發(fā)生在第一抓取面被抵靠外物放置之前。在接下來(lái)的處理 步驟1206中，第二電粘附抓取面抵靠外物放置。此外，這種放置生成垂直于第二電粘附抓 取面和外物表面之間的第二接觸面的第二線。在一個(gè)實(shí)施方案中，第一和第二法線基本上 彼此不平行。這可以被認(rèn)為是第一和第二接觸面不位于同一面內(nèi)。容易理解的是，一些實(shí) 施方案可能出現(xiàn)法線平行的情況，但是第一和第二表面仍然不位于同一面內(nèi)，并且在本公 開(kāi)中這種實(shí)施方案可被考慮。
[0170] 在處理步驟1206之后，判斷步驟1208詢問(wèn)是否全部電粘附抓取面都已經(jīng)抵靠外 物被放置。如果不是，則在處理步驟1210中，額外的電粘附抓取面抵靠外物放置，之后，重 復(fù)判斷步驟1208。然而，如果使用的全部電粘附抓取面已經(jīng)被放置，則方法繼續(xù)進(jìn)行處理步 驟1212,其中第一靜電粘附電壓被施加到第一電粘附抓取面。在處理步驟1214中，進(jìn)一步 的靜電粘附電壓被施加到第二和任何其他額外的電粘附抓取面。在一個(gè)實(shí)施方案中，這種 電壓可以在不同的時(shí)間順序施加，在另一些實(shí)施方案中，這種電壓可以被同時(shí)施加（例如， 步驟1212和1214平行地執(zhí)行）。在另一些實(shí)施方案中，可以在抓取面抵靠外物放置之前施 加電壓。
[0171] 一旦所有的適宜電壓被施加使得外物被適合地夾持或連接至電粘附抓取面而被 "抓取"，則在處理步驟1216中，在電壓打開(kāi)的同時(shí)，抓取外物的抓取面移動(dòng)。當(dāng)然，激活的 電粘附抓取面的這種移動(dòng)也導(dǎo)致外物的移動(dòng)或處理。然后，方法在結(jié)束步驟1218結(jié)束。未 描述的更多步驟可以包括例如減小或關(guān)閉電粘附抓取面上的電粘附電壓，以及從外物移除 電粘附端部效應(yīng)器或抓取面。更多步驟可以包括減小或改變施加的電粘附電壓或抓取力， 使得外物可被允許在電粘附抓取系統(tǒng)內(nèi)滑動(dòng)或重新定位。如果期望，在這樣控制的滑動(dòng)或 重新定位之后，適合的、增加的電粘附抓取力可被再次施加。
[0172] V.電粘附剪切抓取器
[0173] 本公開(kāi)的一些實(shí)施方案在項(xiàng)目處理方面發(fā)現(xiàn)了應(yīng)用。例如，盒子、箱子、包裝或其 他項(xiàng)目可以被具有沿著項(xiàng)目的一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁定向的電粘附面的抓取器操縱。然后，抓取 器在大致平行（或至少部分平行）于電粘附面所粘附的側(cè)壁面的方向上被迫動(dòng)，從而經(jīng)由 電粘附面施加的剪切力對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行推或拉。承荷結(jié)構(gòu)可被連接至電粘附面，以承受由這種 推/拉產(chǎn)生的應(yīng)變。在一些實(shí)施方案中，具有電粘附面的抓取器被構(gòu)造成垂直地定向（例 如，與地面垂直），從而電粘附地連接至被操縱的項(xiàng)目的側(cè)壁。
[0174] 5a)示例性垂直電粘附葉片
[0175] 圖13A是垂直葉片抓取系統(tǒng)1300的功能框圖。該平臺(tái)抓取系統(tǒng)包括控制器1310、 電壓源1320和至少一個(gè)葉片抓取器，該葉片抓取器可以包括承荷支撐結(jié)構(gòu)1330和垂直電 粘附面1340。電壓源1320可被構(gòu)造成供給例如0. 5千伏（kV)?約10kV的高直流電壓，與 上述圖1-12中討論的電粘附電壓類(lèi)似。葉片抓取器具有集成了電極1342的抓取面1340， 該電極經(jīng)由各個(gè)端子1344連接至電壓源1320。電極1342可以根據(jù)各種不同的幾何圖狀在 平臺(tái)表面內(nèi)圖案化，并且一般配置成使得相反極性的電極彼此相鄰。電極1342可以配置成 相反極性的電極彼此交替（例如，交錯(cuò)排列的電極），與上述圖1-4中描述的示例性電極幾 何形狀類(lèi)似。
[0176] 值得注意的是，電壓源1320通常可以是被構(gòu)造成輸出足以向電極1342施加極化 電壓的AC或DC電壓或電流的電源。在說(shuō)明書(shū)中為了方便，模塊1320被稱(chēng)作"電壓源"，但 是一些實(shí)施方案可以采用電流源和/或其他電源。例如，電流源可以被調(diào)節(jié)以提供適合的 電流，用于在電極處產(chǎn)生期望的極化電壓。
[0177] 電粘附抓取面1340可連接至承荷支撐結(jié)構(gòu)1330或其他支撐結(jié)構(gòu)，該支撐結(jié)構(gòu)可 以是剛性或半剛性的結(jié)構(gòu)，用于分配由粘附的項(xiàng)目引起的在垂直電粘附面1340上施加的 力。支撐結(jié)構(gòu)1330可以包括背襯、一個(gè)或多個(gè)支撐元件或其他結(jié)構(gòu)性元件。支撐結(jié)構(gòu)1330 可以連接至電粘附面1340的背側(cè)，與電粘附抓取面相對(duì)。支撐結(jié)構(gòu)1330可以包括抗壓和/ 或抗彎曲元件，如支撐桿、梁、聚合物結(jié)構(gòu)件等。如下面進(jìn)一步討論的，支撐結(jié)構(gòu)1330可以 起到將電粘附面1340與粘附至其上的項(xiàng)目之間的剪切應(yīng)力傳遞至支撐結(jié)構(gòu)1330的結(jié)構(gòu)性 元件的作用。支撐結(jié)構(gòu)1330可以將這種剪切力傳遞至另一個(gè)承荷結(jié)構(gòu)，如定位系統(tǒng)1322、 控制臂等。在一些例子中，垂直抓取面1340可以通過(guò)可變形層（例如，圖14B中的可變形 層1422)連接至支撐結(jié)構(gòu)1330,以允許抓取面1340符合被操縱的項(xiàng)目的外表面。
[0178] 控制器1310可以包括作為硬件和/或軟件模塊實(shí)施的電子器件和/或邏輯器件， 以控制平臺(tái)抓取系統(tǒng)1300的操作。例如，控制器1310可以包括電壓源接口 1314,以控制 電壓源1320是否施加電壓至抓取面1340的電極1342。電壓源接口 1314可被構(gòu)造成操作 將電壓源1320的輸出連接至抓取面1340的端子1344的一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)（或位于電壓源 1320內(nèi)的開(kāi)關(guān)）。此外，電壓源接口 1314可以指定施加至電極1342的電壓的大小。電壓 源接口 1314可以發(fā)送指令至電壓源1320,以引起電壓源1320調(diào)節(jié)輸出至端子1344的電壓 大小。一旦接收到指令，則電壓源1320可被構(gòu)造成施加指定的電壓至連接至端子1344的 導(dǎo)線或線路。施加的電壓可以是DC或AC電壓，其可以在抓取面1340的電極1342上提供 相反的極性，從而導(dǎo)致在抓取面1340負(fù)載的外物中誘發(fā)相應(yīng)的極化。在某些情況下，確定 適宜電流和與處理的盒子或箱子產(chǎn)生密切接觸的相應(yīng)電壓的電流源可被用來(lái)代替或輔助 電壓源1320。極化的電極1342和負(fù)載對(duì)象的相應(yīng)誘發(fā)的極化導(dǎo)致抓取面1340和外物之間 的電粘附吸引。因此，使用電壓源接口 1314以引起電壓源1320施加電壓至端子1344可被 認(rèn)為是打開(kāi)了電粘附垂直葉片抓取系統(tǒng)1300。類(lèi)似地，引起電壓停止施加至端子1344(例 如，通過(guò)關(guān)閉或斷開(kāi)電壓源1320或者減小施加電壓的大小等）可被認(rèn)為是關(guān)閉了電粘附垂 直葉片抓取系統(tǒng)1300。
[0179] 控制器1310還可以包括被構(gòu)造成經(jīng)由向定位系統(tǒng)1322發(fā)送的指令來(lái)控制垂直 抓取器的位置的定位接口 1316。例如，控制器1310可以指令定位系統(tǒng)1322中的一個(gè)或多 個(gè)位置電機(jī)（例如，伺服電機(jī)、液壓致動(dòng)臂等）調(diào)節(jié)承荷支撐結(jié)構(gòu)1330的位置。支撐結(jié)構(gòu) 1330連接至抓取面1340,從而定位接口 1316可被用來(lái)控制垂直葉片抓取器的抓取面1340 的位置和/或方向。
[0180] 控制器1310還可以包括項(xiàng)目傳感器1312。項(xiàng)目傳感器1312可以包括被構(gòu)造成 輸出指示葉片抓取系統(tǒng)1300的負(fù)荷情況的數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)傳感器和/或探測(cè)器。例如， 項(xiàng)目傳感器1312可以檢測(cè)是否任何外物粘附至（或靠近）垂直電粘附葉片抓取面1340。 項(xiàng)目傳感器1312可以包括檢測(cè)表面電容、不透明度指示的傳感器以及基于熱敏電阻的滑 動(dòng)傳感器等。在一些例子中，垂直葉片抓取系統(tǒng)1300包括兩個(gè)垂直抓取面1340,項(xiàng)目傳感 器1312的功能可以是檢測(cè)位于兩個(gè)抓取面之間的項(xiàng)目的指示（例如，基于在兩個(gè)抓取面 1340之間通過(guò)的輻射信號(hào)的中斷）。項(xiàng)目傳感器1312可以輸出指示項(xiàng)目被檢測(cè)到的數(shù)據(jù)， 且該數(shù)據(jù)可以被控制器1310用于確定指令以發(fā)送至電壓源1320和/或定位系統(tǒng)1322。例 如，控制器1310可以基于來(lái)自項(xiàng)目傳感器1312的指示確定將被施加至電極1342的電壓 (和/或是否施加這種電壓）。
[0181] 圖13B示出了垂直葉片抓取系統(tǒng)1300的示例性實(shí)施方案。圖13B示出了用于抓取 放置在貨架1352或其他水平平臺(tái)上的項(xiàng)目1350的一對(duì)垂直電粘附葉片1301，1302的俯視 圖。各葉片抓取器1301，1302包括連接至支撐結(jié)構(gòu)1330的電粘附抓取面1340。葉片可被 安裝在移動(dòng)機(jī)器人、履帶車(chē)輛、塔式升降機(jī)、移動(dòng)推車(chē)、叉車(chē)的端部、移動(dòng)剪型升降機(jī)或可以 允許它們以三維方式相對(duì)于貨架1352定位的任何其他設(shè)備上。這種安裝結(jié)構(gòu)（圖13B中未 示出）可以容納操作和移動(dòng)本文所述的垂直電粘附葉片所需要的機(jī)構(gòu)和致動(dòng)器。支撐結(jié)構(gòu) 1330可以包括沿著抓取面1340的長(zhǎng)度連接至抓取面1340且被構(gòu)造成傳遞由于項(xiàng)目1350 的側(cè)壁的電粘附吸引而施加在電粘附抓取面1340上的剪切力的抗壓結(jié)構(gòu)元件。定位系統(tǒng) 1322可被構(gòu)造成操縱垂直葉片抓取器1301，1302彼此靠近或遠(yuǎn)離（1322a，1322b)，從而將 抓取面1340定位成靠近項(xiàng)目1350的側(cè)壁。在許多情況下，兩個(gè)垂直葉片抓取器中僅有一 個(gè)（1322a或1322b)可以被操縱，另一個(gè)通過(guò)粘附的平臺(tái)、移動(dòng)機(jī)器人或推車(chē)的整體位置定 位，結(jié)果兩個(gè)相對(duì)于彼此移動(dòng)。當(dāng)定位成靠近項(xiàng)目1350時(shí)（例如，經(jīng)由定位系統(tǒng)1322)，相 反極性的電壓施加至各抓取面1340上的電極1342,上述電壓足以在項(xiàng)目的側(cè)壁中誘發(fā)互 補(bǔ)的局部電極化。在項(xiàng)目的側(cè)壁1350與抓取面1340之間產(chǎn)生的電粘附吸引造成項(xiàng)目1350 和抓取面1340彼此粘附。
[0182] 一旦抓取器1301，1302粘附至側(cè)壁，則定位系統(tǒng)1322還可以通過(guò)沿著其長(zhǎng)度 (1322c)推或拉葉片抓取器1301，1302迫動(dòng)項(xiàng)目1350沿著貨架1352的表面移動(dòng)。經(jīng)由抓 取面1340和項(xiàng)目的側(cè)壁1350之間的剪切力迫動(dòng)葉片抓取器1301，1302作用于項(xiàng)目1350， 該剪切力沿著葉片抓取器1301，1302的支撐結(jié)構(gòu)1330的長(zhǎng)度傳送。在一些例子中，葉片抓 取器1301，1302連接至被構(gòu)造成迫動(dòng)葉片1301，1302相對(duì)于彼此來(lái)回（1322a-b)以及在貨 架1352取放（1322c)的控制臂。在粘附至項(xiàng)目1350的同時(shí)，葉片抓取器1301，1302由定 位系統(tǒng)1322控制的移動(dòng)能夠引起葉片抓取系統(tǒng)1300通過(guò)將項(xiàng)目1350拖拽（滑動(dòng)）至貨 架1352上（或離開(kāi)貨架）而操作從貨架1352獲取項(xiàng)目1350和/或裝載項(xiàng)目1350至貨架 1352。
[0183] 圖13C示出了示例性垂直電粘附葉片1360的端部圖。垂直電粘附葉片1360包括 垂直電粘附抓取面1340和承荷結(jié)構(gòu)1330。抓取面1340可以包括被構(gòu)造成用相反極性的電 壓充電的埋入電極的圖案。抓取面1340還可以包括被設(shè)置蓋住電極并直接接觸（接合） 粘附至抓取面1340的項(xiàng)目的保護(hù)性涂層或覆層。這種保護(hù)性涂層可以防止對(duì)埋入電極的 機(jī)械破壞/損傷以及隔絕電極以防止放電至與抓取面1340接觸的任何導(dǎo)電材料。支撐結(jié) 構(gòu)1330可以是支撐桿或另外的細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)元件。支撐結(jié)構(gòu)1330可以是防壓縮力以及防彎曲 的元件。支撐結(jié)構(gòu)1330可以用于接收和傳遞經(jīng)由與被粘附對(duì)象的剪切相互作用施加到電 粘附抓取面1340上的應(yīng)力。這種剪切力可以沿著支撐桿1330的長(zhǎng)度方向傳遞至另一個(gè)承 荷結(jié)構(gòu)（例如，傳遞至控制臂或定位系統(tǒng)1322中的其他結(jié)構(gòu)）。
[0184] 電絕緣層1362可以位于抓取面1340和支撐結(jié)構(gòu)1330之間。絕緣層1362可以是 電氣隔離抓取面1340的電極與支撐結(jié)構(gòu)1330(例如，金屬支撐桿等）的導(dǎo)電材料的塑料背 襯或其他絕緣層，從而防止電極經(jīng)由與導(dǎo)體意外接觸而放電。當(dāng)然，絕緣層1362還可以電 氣隔離絕抓取面1340與其他導(dǎo)電材料。此外，絕緣層1362在抓取面1340上可以提供半剛 性背襯，以將在抓取面1340上施加的負(fù)荷分配至支撐結(jié)構(gòu)1330。
[0185] 為了促進(jìn)機(jī)械應(yīng)力的傳遞，抓取面1340、絕緣層1362和支撐結(jié)構(gòu)1330可以使用多 種不同技術(shù)機(jī)械地連接。例如，一圈粘附材料可以沿著葉片抓取器1360的長(zhǎng)度涂布，從而 經(jīng)由絕緣層1362將支撐結(jié)構(gòu)1330連接至抓取面。抓取面1340、絕緣層1362和支撐結(jié)構(gòu) 1330之間的機(jī)械連接也可以使用一個(gè)或多個(gè)連接器、連接帶和緊固件等。在一些例子中， 抓取面1340不連續(xù)地橫跨整個(gè)抓取面1340的表面區(qū)域連接，以允許至少一部分從絕緣層 1362移開(kāi)（例如，從而符合由葉片抓取器1360操縱的對(duì)象的外表面）。在一些例子中，抓 取面1340和絕緣層1362可以沿著大體上連續(xù)的條帶接合在一起，該條帶沿著抓取器1360 的長(zhǎng)度延伸。此外，為了促進(jìn)機(jī)械應(yīng)力傳遞至支撐結(jié)構(gòu)1330,支撐結(jié)構(gòu)1330和絕緣層1362 可以沿著大體上連續(xù)的條帶連接在一起，該條帶沿著抓取器1360的長(zhǎng)度延伸，并且在垂直 抓取器上的高度對(duì)應(yīng)于絕緣層1362與抓取面1340之間的條帶連接。換言之，在各層1340、 1362、1330不是橫跨彼此面對(duì)的整個(gè)區(qū)域連接的情況下，在絕緣層1362的任一側(cè)上的連接 可以彼此相對(duì)靠近地設(shè)置（例如，在共同的高度上）。這種結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了通過(guò)絕緣層1362的 機(jī)械應(yīng)力傳遞，因?yàn)榻^緣層1362中的形變效應(yīng)降低了。
[0186] 在一些實(shí)施方案中，抓取面1340可拆除地連接至絕緣層1362和/或支撐結(jié)構(gòu) 1330。例如，抓取面1340可以使用鉤狀或環(huán)狀連接器、磁鐵、推動(dòng)緊固件和其他技術(shù)以產(chǎn)生 可拆除的機(jī)械連接而被連接。因此，允許抓取面1340從葉片抓取器1360容易地拆除可以 促進(jìn)葉片抓取器1360重新裝載新的抓取面1340以解決特定抓取面的性能降級(jí)（例如，由 于抓取面1340中的內(nèi)部電連接、裂痕或其他凹凸等造成的降級(jí)）。在這種例子中，葉片抓取 器1360可以用被適合的替換抓取面再次加入，然后可拆除地連接。
[0187] 圖13D示出圖13C所示的示例性垂直電粘附葉片抓取器1360的俯視圖。圖13D示 出了葉片抓取器1360至另一個(gè)承荷結(jié)構(gòu)1370的連接，如控制臂用的連接點(diǎn)等。葉片抓取器 1360具有從承荷結(jié)構(gòu)1370延伸最遠(yuǎn)的遠(yuǎn)端1364。葉片抓取器1360的近端1366連接至另 一個(gè)承荷結(jié)構(gòu)1370。承荷結(jié)構(gòu)1370可以經(jīng)由連接到錨件1373a-b上的緊固件1372a-b連接 至葉片抓取器1360,從而將葉片抓取器1360夾到承荷結(jié)構(gòu)1370上。例如，緊固件1372a-b 可以是螺栓，錨件1373a-b可以包括用于緊固螺栓的螺母。緊固件1372a-b可以穿過(guò)抓取面 1340、絕緣層1362、支撐結(jié)構(gòu)1330以及承荷結(jié)構(gòu)1370的各個(gè)部分，使得當(dāng)螺栓被擰緊時(shí)，葉 片抓取器1360緊緊抵靠承荷結(jié)構(gòu)1370被保持。高電壓觸點(diǎn)1367a-b連接至電壓源1320 的相反極性電壓輸出，例如，作為柔性導(dǎo)線的導(dǎo)線1365a-b將觸點(diǎn)1367a-b電連接至抓取面 1340上的端子1344a-b。然后，端子1344a-b電連接至設(shè)置在抓取面1340內(nèi)的相反極性電 極的圖案。
[0188] 5b)示例性電極幾何形狀
[0189] 圖13E示出垂直電粘附葉片的一個(gè)示例性電極幾何形狀1380。為了便于書(shū)寫(xiě)和 解釋?zhuān)@里，未用斜影線表示的第一電極1384可被稱(chēng)為正電極，并用斜影線示出第二電極 1385以容易地區(qū)分第一電極1384與第二電極1385。類(lèi)似地，第二電極1385可被稱(chēng)為負(fù)電 極。在幾何形狀1380中，電極被配置成正電極（例如，1385)和負(fù)電極（例如，1384)交替 的平行條。因此，相反極性的電極彼此相鄰，促進(jìn)了電粘附。
[0190] 圖13F示出垂直電粘附葉片的另一個(gè)示例性電極幾何形狀1390。如圖13F所示， 電極幾何形狀1390(8卩，電極圖案）包括第一電極1394和第二電極1395。與圖13E類(lèi)似， 第一電極1394可被構(gòu)造成接收負(fù)極性電壓，第二電極1395可被構(gòu)造成接收正極性電壓。因 此，第一電極1394可被構(gòu)造成相對(duì)于第二電極1395充電至負(fù)電壓。第一電極1394可以包 括沿著葉片抓取面1340的長(zhǎng)度延伸的縱向側(cè)軌1396。類(lèi)似地，第二電極1395可以包括沿 著葉片抓取面1340的長(zhǎng)度延伸的縱向側(cè)軌1397。
[0191] 電極1394U395還可以包括交錯(cuò)排列的交替電極1398、1399,其從各側(cè)軌1396、 1397延伸。交錯(cuò)排列的電極1398U399的位置使得相反極性電極以交替方式彼此相鄰。交 錯(cuò)排列的電極1398、1399可以在抓取面內(nèi)至少部分地相對(duì)于各側(cè)軌1396、1397橫向地延伸 (例如，沿著垂直葉片抓取器的高度，而不是長(zhǎng)度）。在一些例子中，由于電極幾何形狀1390 具有避免隨著時(shí)間電荷累積的傾向，因此交錯(cuò)排列的電極幾何形狀1390可被用于與絕緣 和/或電容性材料連接。
[0192] 圖13E-13F中示出的電極幾何形狀1380、1390設(shè)置在形成抓取面1340的基板上 或基板內(nèi)。此外或可選擇地，電極可以在絕緣層1362上圖案化。
[0193] 5c)順應(yīng)性電粘附面
[0194] 圖14A示出具有順應(yīng)性電粘附面1412的示例性葉片抓取器1410的端視圖。順應(yīng) 性電粘附面1412包括位于柔性基板上或基板內(nèi)的柔性電極的圖案，以得到電粘附面1412。 電粘附面1412包括縱向翼片1416,其能夠包繞（符合）被操縱的項(xiàng)目?？v向翼片1416可 以松散地連接至絕緣層1362和/或背側(cè)支撐結(jié)構(gòu)1330,或者它可以沒(méi)有至支撐結(jié)構(gòu)1330 的任何單獨(dú)的連接。順應(yīng)性電粘附面1412的固定部1414連接至絕緣層1362。當(dāng)葉片抓取 器1410粘附項(xiàng)目時(shí)，底部1414可以抵接（且粘附）項(xiàng)目的下邊緣，同時(shí)翼片1416可以符 合項(xiàng)目的錐形幾何形狀。例如，收縮包繞的盤(pán)子通常錐度向上，從而在基部最寬，但靠近頂 部較窄。順應(yīng)性翼片1416可以符合這種表面，以增進(jìn)總粘附表面面積，從而增大造成的連 接的強(qiáng)度。此外，順應(yīng)性電粘附面1412可以用于粘附不規(guī)則形狀的對(duì)象。然而，值得注意 的是，順應(yīng)性翼片1416可能不會(huì)傳遞應(yīng)力至支撐結(jié)構(gòu)1330,因?yàn)殡娬掣矫?412的固定區(qū)域 1414更直接地連接至絕緣層1362 (并因而連接至支撐結(jié)構(gòu)1330)。
[0195] 圖14B示出了具有可變形隔離層1424的另一個(gè)示例性葉片抓取器1420的端部 圖。順應(yīng)性電粘附面1422可以設(shè)置在可變形層1424上。可變形層1424可以由聚合物材 料、泡沫材料、填充液體、凝膠和/或顆粒的外殼或其他可變形材料形成。即使在電粘附面 1422符合被操縱項(xiàng)目的同時(shí)，可變形層1424也可以在柔性電粘附面1422和絕緣層1362和 /或支撐結(jié)構(gòu)1330之間提供分配力的連接。在利用葉片抓取器1420粘附期間，可變形層 1424發(fā)生形變以允許順應(yīng)性電粘附面1422至少部分地包繞（例如，符合）被操縱項(xiàng)目的外 表面?？勺冃螌?424可以大體上連續(xù)地橫跨電粘附抓取面1422和絕緣背襯1362連接。
[0196] 5d)抗壓承荷支撐結(jié)構(gòu)
[0197] 圖14C示出另一個(gè)葉片抓取器1430的端視圖。葉片抓取器1430包括彎曲的背襯 1432,該背襯連接至垂直電粘附面1434的背側(cè)，以傳遞作用在被電粘附面1434操縱的項(xiàng) 目上的推和拉剪切力。電粘附面1434可以是柔性的、順應(yīng)性表面，其中埋入的柔性電極的 圖案被構(gòu)造成符合被操縱的項(xiàng)目。電粘附面1434可以沿著條帶機(jī)械地連接至彎曲的背襯 1432,該條帶在位于中央的連接點(diǎn)1436附近沿著葉片抓取器1430的長(zhǎng)度延伸。例如，可以 通過(guò)大體上連續(xù)的粘附條帶來(lái)設(shè)置連接條帶。彎曲的背襯1432可以由半剛性材料形成，如 塑料材料。彎曲的背襯1432包括沿著其長(zhǎng)度的弓形特征。弓形特征可以是相對(duì)漸進(jìn)的，可 以具有比葉片抓取器1430的高度更大的曲率半徑。外弓彎曲使得背襯1432具有比電粘附 面1434的平面更大的橫向尺寸，這導(dǎo)致在該方向上對(duì)彎曲形變的更大抵抗。由于與粘附項(xiàng) 目的剪切相互作用，背襯1432可以具有足夠的剛性以將力傳遞至電粘附面1434或從電粘 附面1434傳遞力。因此，彎曲的背襯1432可以用作葉片抓取器1430的承荷支撐結(jié)構(gòu)。
[0198] 圖14D示出另一個(gè)葉片抓取器1440的端視圖。與葉片抓取器1430類(lèi)似，葉片抓 取器1440包括彎曲的背襯1432和電粘附面1434。然而，在圖14D的葉片抓取器1440中， 電粘附面1434的頂部被允許符合抓取對(duì)象的外表面，因?yàn)槠溲刂咏怪弊ト∑?440底 部的連接點(diǎn)1442連接。彎曲的背襯1432經(jīng)由連接點(diǎn)1442在由電粘附面1434操縱的項(xiàng)目 上分配推和拉剪切力。因此，彎曲的背襯1432可以用作葉片抓取器1430的承荷支撐結(jié)構(gòu)。
[0199] 圖14E示出另一個(gè)葉片抓取器1450的端視圖。葉片抓取器1450包括彎曲的背 襯1452,該背襯包括額外的剛性增強(qiáng)的邊緣彎曲1454a-b。與背襯1432的外弓彎曲類(lèi)似， 邊緣彎曲1454a-b可以沿著背襯1452的長(zhǎng)度延伸。然而，邊緣特征1454a-b可以具有比背 襯1452的高度相對(duì)較小的曲率半徑，并且可以位于背襯1452的上邊緣和下邊緣附近。邊 緣特征1454a-b可以近似半圓形，并且可以與外弓彎曲在相同方向上彎曲。例如，邊緣特征 1454a-b的外曲面可以與外弓彎曲的外表面在背襯1452的同側(cè)上。
[0200] 背襯1452的一些實(shí)施方案可以包括沿著上邊緣（例如，特征1454a)或沿著下邊 緣（例如，特征1454b)或兩個(gè)邊緣（如圖14E所示）的邊緣特征。邊緣特征1454a-b為背 襯1452提供結(jié)構(gòu)性加強(qiáng)并且增大背襯1452抵抗壓縮力和/或彎曲作用。邊緣特征1454a-b 還橫向于抓取面1434延伸背襯1452的尺度范圍，從而增強(qiáng)背襯1452的抗彎曲能力。配備 有背襯1452的葉片抓取器1450抵抗彎曲和/或壓縮帶來(lái)的變形。由于與粘附對(duì)象的剪切 相互作用，因此，彎曲的背襯1452用作向電粘附面1434傳遞應(yīng)力/從電粘附面1434傳遞 應(yīng)力的支撐結(jié)構(gòu)。盡管本文所述的實(shí)施方案可以使用彎曲的背襯結(jié)構(gòu)，但是使用直的邊緣 可以實(shí)現(xiàn)類(lèi)似的效果，其中電粘附膜1436策略地附著到承荷結(jié)構(gòu)1432上。
[0201] 5e)垂直電粘附抓取器用的長(zhǎng)度可調(diào)的控制臂
[0202] 圖15A是具有伸縮臂1510a_b的示例性葉片抓取系統(tǒng)1500的俯視圖。伸縮臂 1510a包括具有連接至支撐結(jié)構(gòu)1514的垂直抓取面1516的電粘附葉片抓取器。伸縮臂 1510a還包括基部1512,該基部以伸縮方式接收葉片抓取器的支撐結(jié)構(gòu)1514從而允許伸縮 臂1510調(diào)節(jié)長(zhǎng)度?；?512可以經(jīng)由滑動(dòng)連接與支撐結(jié)構(gòu)重疊。在某些情況下，基部1512 只在最接近支撐結(jié)構(gòu)1514的一側(cè)與葉片抓取器重疊以避免干擾抓取面1516。基部1512可 以連接至定位系統(tǒng)的承荷結(jié)構(gòu)以向/從葉片抓取器傳遞應(yīng)力。類(lèi)似地，伸縮臂1510b包括 基部1522,該基部與具有連接至支撐結(jié)構(gòu)1524的電粘附面1526的葉片抓取器重疊。伸縮 臂1510b的重疊區(qū)域包括基部1522的部分1523和葉片抓取器的部分1525。重疊區(qū)域可以 包括軌道或其他滑動(dòng)連接，其中部分1523、1525之一至少部分地容納在另一個(gè)中。此外，滑 動(dòng)和/或滾動(dòng)電接觸可以被包括在重疊區(qū)域1523U525之間的交界處以提供電連接至電粘 附抓取面1526。此外或可選擇地，伸縮系統(tǒng)1500可能包括柔性電連接件（例如，盤(pán)繞的電 線等），該電連接件連接至葉片抓取器的非重疊區(qū)域以繞開(kāi)伸縮連接。
[0203] 這對(duì)伸縮臂1510a_b可以用于聯(lián)合操縱位于貨架1504或另一水平面上的項(xiàng)目 1502。兩個(gè)伸縮臂1510a-b可以終止于葉片抓取器，并且電粘附抓取面1516,1526可以配 置成彼此面對(duì)。此外，各基部1512,1522可以與葉片抓取器重疊，使得電粘附抓取面1516， 1526不被基部1512,1522擋住。定位系統(tǒng)可被用于跨過(guò)貨架1504延伸伸縮臂1510a-b，使 得各抓取面1516,1526接近項(xiàng)目1502的相對(duì)側(cè)壁。然后，電粘附抓取面1516,1526可被開(kāi) 啟（例如，經(jīng)由通過(guò)集成在伸縮臂1510a-b中的電連接施加的電壓）。然后，抓取面1516， 1526可以粘附至項(xiàng)目1502的側(cè)壁，從而允許項(xiàng)目1502被操縱。因此，調(diào)節(jié)伸縮臂1510a-b 的長(zhǎng)度可被用于迫動(dòng)項(xiàng)目1502離開(kāi)貨架1504或在貨架1504上。伸縮臂1510a-b通過(guò)使 用多種不同技術(shù)操作以調(diào)節(jié)長(zhǎng)度。例如，一個(gè)或多個(gè)步進(jìn)電機(jī)、液壓卷/閥等可被用于迫動(dòng) 伸縮臂1510a-b以在長(zhǎng)度上展開(kāi)或收縮。
[0204] 圖15B是另一個(gè)具有可收縮電粘附葉片抓取器的葉片抓取系統(tǒng)1530的俯視圖。 可收縮葉片抓取器1550卷繞在可收縮模塊1540內(nèi)。模塊1540可以包括殼體1542和軸 1544。可收縮抓取器1550包括設(shè)置在模塊1540內(nèi)的卷繞部1552和從模塊1540延伸出來(lái) 的直線力賦予部。葉片抓取器1550的直線力賦予部包括電粘附抓取面1556和結(jié)構(gòu)性支撐 件1554。為了促進(jìn)卷繞，結(jié)構(gòu)性支撐件1554可以是半剛性材料，具有沿著葉片抓取器1550 的長(zhǎng)度延伸的弓形曲面以抵抗壓縮和/或彎曲。與上述圖14C-14E的葉片抓取器類(lèi)似，弓 形曲面的方向可以是面對(duì)電粘附面1556向外彎曲。由于葉片抓取器1550過(guò)渡到卷繞部 1552,因此弓形曲面可能部分地展開(kāi)以允許抓取器1550圍繞軸1544卷繞。因此，葉片抓取 器1550的過(guò)渡部1558可以從沿著長(zhǎng)度的弓形曲面（沿著直線力賦予部）過(guò)渡至沿著寬度 的卷繞曲面（在卷繞部1552中）。
[0205] 卷繞部1552可以在殼體1542內(nèi)繞著軸1544卷繞。在一些例子中，葉片抓取器 1552可以通過(guò)機(jī)械連接錨固至軸1544,使得軸1544的旋轉(zhuǎn)引起抓取器1550繞軸卷繞。軸 1544可以被偏壓（例如，通過(guò)扭簧等）以迫動(dòng)葉片抓取器1550撤回至卷繞部1552內(nèi)。
[0206] 模塊1540還可以包括用于調(diào)節(jié)葉片抓取器1550的露出的力賦予部長(zhǎng)度的部件。 這種長(zhǎng)度可調(diào)部件可被用于對(duì)放在貨架1504上的項(xiàng)目1502施加推和/或拉力。因此，模 塊1540可以包括夾子或其他連接件的配置（例如，電粘附連接件）以機(jī)械地將葉片抓取器 1550連接至負(fù)載施加和/或負(fù)載接收結(jié)構(gòu)，如模塊1540的殼體1542,或另一個(gè)負(fù)載接收結(jié) 構(gòu)。例如，葉片抓取器1550可以在過(guò)渡部1558中被夾住以相對(duì)于殼體1542固定過(guò)渡部 1558,從而將露出的力賦予部的支撐結(jié)構(gòu)1554連接至殼體1542。模塊1540還可以包括用 于可控地調(diào)節(jié)露出的長(zhǎng)度的部件。例如，抓取器1550可以由設(shè)置在抓取器1550任一側(cè)的 一組輥?zhàn)訆A住，使得旋轉(zhuǎn)輥?zhàn)诱{(diào)節(jié)露出的長(zhǎng)度。這種輥?zhàn)涌杀挥糜诮?jīng)由電粘附面1556對(duì)項(xiàng) 目1502賦予推/拉力。
[0207] 系統(tǒng)1530還可以包括在第二可收縮模塊1541內(nèi)的第二可收縮葉片抓取器。第二 可收縮葉片抓取器可以與第一可收縮葉片抓取器1550類(lèi)似并且可以作為其鏡像配置，使 得兩個(gè)可收縮抓取器的電粘附面彼此相向面對(duì)。
[0208] 圖15C是示例性可收縮葉片抓取模塊1540的端視圖?？墒湛s葉片抓取器1550經(jīng) 由端口 1543從模塊1540顯現(xiàn)出來(lái)。支撐結(jié)構(gòu)1554可以是半剛性材料，其具有沿著長(zhǎng)度的 弓形曲面，以對(duì)壓縮和/或彎曲力提供結(jié)構(gòu)性抵抗。電粘附面1556連接至彎曲背襯1554 的向外彎曲側(cè)。
[0209] 葉片抓取器1550和可收縮模塊1540的結(jié)構(gòu)與在殼體內(nèi)卷繞的卷尺的可收縮結(jié)構(gòu) 在一些方面上類(lèi)似，但是被展開(kāi)為沿著長(zhǎng)度具有曲率的剛性結(jié)構(gòu)。
[0210] 5f)具有可獨(dú)立尋址的子部的電粘附抓取器
[0211] 圖16A示出具有多個(gè)可獨(dú)立尋址的子部1602-1606的電粘附抓取器1600的功能 框圖。作為垂直葉片抓取器的電粘附抓取器1600的抓取面分為不同的非重疊區(qū)域或子部。 各子部包括被構(gòu)造成用相反極性電壓充電以在位于抓取面1600附近的對(duì)象中誘發(fā)電粘附 響應(yīng)的一組電極。為了區(qū)分，用于示例性目的示出的電極具有填充陰影線的被構(gòu)造成接收 正電壓的電極（即，正極性電極）和未填充陰影線的被構(gòu)造成接收負(fù)電壓的電極（即，負(fù)極 性電極）。如圖16A所示，各子部1602-1606可以包括交替的相反極性電極。在各子部中的 交替極性電極可以任選地交錯(cuò)排列，但是可以使用各種電極幾何形狀。
[0212] 各子部1602-1606可以具有一對(duì)單獨(dú)的端子以使子部中的各電極連接到電壓源。 至各子部特定組端子的連接可以被單獨(dú)控制（例如，經(jīng)由適合的控制器），以允許各子部被 單獨(dú)控制。
[0213] 圖16B示出了一對(duì)伸縮電粘附抓取器1611，1612,其配備有傳感器以操作抓取器 1611，1612的可尋址區(qū)域。被構(gòu)造成檢測(cè)抓取器1611，1612之間是否存在項(xiàng)目的傳感器沿 著各抓取面的長(zhǎng)度設(shè)置在多個(gè)位置。例如，伸縮抓取器1611可以包括傳感器1620、1624、 1628和1632。類(lèi)似地，伸縮抓取器1612可以包括傳感器1622、1626、1630和1634。傳感 器可被操作通過(guò)檢測(cè)沿著抓取面的表面電容以檢測(cè)位于兩個(gè)抓取器1611，1612之間的項(xiàng) 目的指示，通過(guò)基于熱敏電阻的滑動(dòng)傳感器檢測(cè)滑動(dòng)等。此外或可選擇地，在兩個(gè)抓取器 1611，1612上的傳感器可以協(xié)同操作。例如，傳感器1620、1622可以檢測(cè)從一個(gè)傳感器發(fā) 送的輻射1621是否到達(dá)另一個(gè)。因此，傳感器可以包括輻射發(fā)射器和/或探測(cè)器。例如， 傳感器1620可以包括紅外發(fā)射器，而傳感器1622可以包括紅外探測(cè)器。因此，經(jīng)由傳感器 1622檢測(cè)不到從傳感器1620發(fā)射的輻射1621可以表明對(duì)象存在，其擋住了輻射路徑。另 一方面，成功地檢測(cè)到這種輻射可以表明對(duì)象沿著連接兩個(gè)傳感器1620、1622的連線不存 在于兩個(gè)抓取器1611，1612之間。
[0214] 兩個(gè)抓取器1611,1612的電粘附面可被分為可獨(dú)立尋址的子部以及可以至少部 分地基于傳感器數(shù)據(jù)（例如，來(lái)自傳感器1620-1634動(dòng)態(tài)地確定開(kāi)啟（如果有的話）和/或 施加電壓大小的子部）。例如，電壓可以選擇性地施加到靠近項(xiàng)目1502,1503的那些子部。
[0215] 通過(guò)單獨(dú)尋址電粘附抓取器1611，1612的不同子部的不同極性電壓，系統(tǒng)1610可 以比非尋址的抓取系統(tǒng)以相對(duì)更大的能量利用效率被操作。在一些例子中，可獨(dú)立尋址的 抓取系統(tǒng)1610只施加電壓到抓取器1611，1612粘附到項(xiàng)目1502,1503的那些區(qū)域，從而相 對(duì)于未加電的子部節(jié)省了能量。在其他情況下，如圖16B所示，單獨(dú)的區(qū)域可用來(lái)動(dòng)態(tài)地確 定是否拾起放置在彼此前面的1、2或更多個(gè)箱子（1502,1503)的任意組合等。
[0216] 5g)示例性可選的垂直抓取器構(gòu)造
[0217] 圖17A示出被構(gòu)造成在橫向于電粘附抓取面的方向上迫動(dòng)項(xiàng)目的另一個(gè)示例性 垂直電粘附抓取器1710的前視圖。抓取器1710被應(yīng)用到在貨架1704上的盒子1702前方 以將盒子朝著抓取器1710的方向向外拉。與上述圖13-16的剪切應(yīng)力介導(dǎo)的垂直抓取器 相比，抓取器1710在電粘附抓取面上施加在垂直于電粘附抓取面的方向上產(chǎn)生的法向應(yīng) 力。圖17B示出在圖17A所示的貨架上的盒子的俯視圖，并且示出粘附在盒子1702前方的 抓取器1710。抓取器1710包括電粘附抓取面1712和力分配背襯1714。電粘附面1712可 以包括具有集成的電極圖案的基板，電極被構(gòu)造成在盒子1702中誘發(fā)電粘附響應(yīng)。電粘附 面1712可以任選地包括（或涂布有）絕緣和/或保護(hù)層，以保護(hù)電極免受機(jī)械破壞并且電 隔離電極以免放電至導(dǎo)電材料。力分配背襯1714可以是剛性或半剛性材料，被構(gòu)造成在整 個(gè)抓取面1712上分配張應(yīng)力并將這種應(yīng)力傳遞至適合的定位系統(tǒng)。背襯1714還可以包括 可變形材料以允許電粘附面1712至少部分地符合盒子1702。在一些實(shí)施方案中，抓取器 1710可以大于單個(gè)箱子或盒子1702,因此，可以促進(jìn)與彼此具有大體上共同平面的多個(gè)盒 子的相互作用。這種配置便于一次性處理多個(gè)盒子，如在從卡車(chē)或從托盤(pán)裝載或卸載盒子 的應(yīng)用中。此外，在這種情況下，如在5f部分中描述的可獨(dú)立尋址的子部可以被用來(lái)選擇 這些盒子中的哪個(gè)被施加電粘附力。
[0218] 圖18A示出被構(gòu)造成連接到項(xiàng)目1702的側(cè)角部的另一個(gè)垂直電粘附抓取器1810 的前視圖。抓取器1810具有大致90°彎曲的角部1820。抓取器1810可以同時(shí)對(duì)盒子1702 的前部和側(cè)壁施加作用，從而盒子1702被迫動(dòng)至貨架1704或從貨架1704離開(kāi)。圖18B示 出圖18A所示的貨架1704上的盒子1702的俯視圖，并且示出了粘附到盒子1702的側(cè)角部 的抓取器1810。因此，角部抓取器1810是剪切抓取面1816和垂直抓取面1812a的組合。 類(lèi)似的配置可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)類(lèi)似幾何形狀的電粘附抓取器實(shí)現(xiàn)，但是將其定位以連接至盒子 或箱子的前部和頂側(cè)而不是前部和側(cè)壁。電粘附面1812,1816可以任選地包括（或涂布 有）絕緣和/或保護(hù)層以保護(hù)其內(nèi)包含的電極免受機(jī)械破壞以及電隔離電極以免于放電到 導(dǎo)電材料。
[0219] 各抓取面1812,1816連接至適合的支撐結(jié)構(gòu)以分配和/或傳遞施加在抓取面 1812,1816上的力。被構(gòu)造成粘附盒子1702的側(cè)壁并施加大體上平行于抓取面1816的平面 的力的剪切抓取面1816連接到傳遞施加在抓取面1816上的剪切力的抗壓支撐結(jié)構(gòu)1818。 張拉抓取面1812連接至背襯1814,該背襯橫跨抓取面1812分配張拉力（例如，拉力）并且 傳遞力到適合的承荷結(jié)構(gòu)。背襯1814和/或支撐結(jié)構(gòu)1818還可以包括可變形材料以允許 電粘附面1812,1816至少部分地符合盒子1702。
[0220] 抓取器1810的剪切施加和張拉施加部通過(guò)角連接1820連接在一起，該角連接與 盒子1702的側(cè)角部平行。連接1820可以是剛性連接和/或可以是可調(diào)的。例如，連接1820 可以是鉸鏈以允許抓取面1812,1816之間的相對(duì)角度可調(diào)節(jié)成90度之外的角度。在一些例 子中，連接1820可以是可調(diào)的，以允許抓取器1810在適于粘附到被操縱對(duì)象側(cè)壁的大體平 的抓取器和適于粘附到該對(duì)象側(cè)角部的角部抓取器之間切換。在其他例子中，抓取面1812 和1816相對(duì)于彼此可以是彈簧加載的。
[0221] VI.示例性電粘附簾式抓取器
[0222] 此外，本公開(kāi)的一些實(shí)施方案提供用于粘附各項(xiàng)目的性柔性電粘附抓取器。這種 柔性的、順應(yīng)性電粘附抓取器可用于寬范圍的自動(dòng)化處理。
[0223] 6a)示例性簾式電粘附抓取器
[0224] 圖19A是示例性電粘附簾式抓取系統(tǒng)1900的功能框圖。該簾式抓取系統(tǒng)包括控 制器1910、電壓源1920和至少一個(gè)簾式抓取器，該簾式抓取器具有通過(guò)連接件1940機(jī)械地 連接的電粘附順應(yīng)性表面1950和背襯1930。電壓源1920可被構(gòu)造成供給例如0. 5千伏 ("kV"）?約10kV的高直流電壓，與上面討論的電粘附電壓類(lèi)似。在某些情況下，電流源 可以用于代替電壓源以達(dá)到類(lèi)似效果。順應(yīng)性表面1950包括經(jīng)由各端子1954連接到電壓 源1920的集成電極1952。電極1952可以任選地是柔性電極，例如由在柔性基板上的導(dǎo)電 膜的圖案形成。電極1952可以根據(jù)各種不同的幾何形狀圖案化，并且通常配置成使得相反 極性電極彼此相鄰設(shè)置，也可以是相反極性電極彼此交替配置，與上述的圖1-18的示例性 電極幾何形狀類(lèi)似。
[0225] 值得注意的是，電壓源1920通常可以是被構(gòu)造成輸出足以向電極1952施加極化 電壓的AC或DC電壓或電流的電源。因此，在說(shuō)明書(shū)中為了方便，模塊1920被稱(chēng)作"電壓 源"，但是一些實(shí)施方案可以采用電流源和/或其他電源。例如，電流源可以被調(diào)節(jié)以提供 在電極上產(chǎn)生期望的極化電壓的適合電流。
[0226] 簾式抓取器的順應(yīng)性表面1950可以連接到背襯1930,該背襯是用于在順應(yīng)性表 面1950上分配應(yīng)力的半剛性結(jié)構(gòu)（例如，由于由粘附的外物施加的負(fù)荷）。此外或可選擇 地，背襯1930可以將這種應(yīng)力從順應(yīng)性表面?zhèn)鬟f到諸如控制臂等承荷結(jié)構(gòu)。連接件1940 用于將背襯1930機(jī)械地連接到順應(yīng)性表面1950 (從而，從順應(yīng)性表面1950傳遞應(yīng)力到背 襯1930)，其可以包括在順應(yīng)性表面1950和背襯1930之間的一個(gè)或多個(gè)機(jī)械連接。在一些 例子中，連接件1940允許順應(yīng)性表面1950具有足夠順應(yīng)性以符合被操縱對(duì)象的外表面，同 時(shí)提供足夠的連接點(diǎn)以允許順應(yīng)性表面1950上的局部應(yīng)力被傳遞到背襯1930。此外或可 選擇地，連接件1940可以包括連接到背襯1930和順應(yīng)性表面1950的可變形層。這種可變 形層可以在順應(yīng)性表面1950上大體上連續(xù)地或在間斷位置連接。
[0227] 背襯1930還可以包括電絕緣層1934。絕緣層1934可以位于順應(yīng)性表面1950中 的電極1952和背襯1930中的任何導(dǎo)電部件之間。因此，絕緣層1934可以在電極1952之 間提供電氣緩沖以防止電極1952的放電。背襯1930還可以包括（或連接至）定位系統(tǒng) 1932以移動(dòng)順應(yīng)性表面到期望的位置，如適于粘附到外物上的位置。定位系統(tǒng)1932可以包 括線纜或其他機(jī)械裝置以將張力施加到半剛性背襯結(jié)構(gòu)的一部分上，從而調(diào)節(jié)其位置（例 如，圖20C)。在簾式抓取系統(tǒng)1900包括多個(gè)簾式抓取器（例如，多個(gè)順應(yīng)性電粘附面）的 例子中，定位系統(tǒng)1932可以用于在打開(kāi)位置（其中多個(gè)順應(yīng)性表面1950被迫動(dòng)分開(kāi)（例 如，圖20B))到關(guān)閉位置（其中多個(gè)順應(yīng)性表面1950被迫動(dòng)到一起（例如，圖20A))之間 進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而包圍被抓取的外物。
[0228] 控制器1910可以包括作為硬件和/或軟件模塊實(shí)施的電子器件和/或邏輯器件， 以控制簾式抓取系統(tǒng)1900的操作。例如，控制器1910可以包括電壓源接口 1914,以控制 電壓源1920是否施加電壓至順應(yīng)性表面1950的電極1952。電壓源接口 1914可以被構(gòu)造 成操作將電壓源1920的輸出連接至順應(yīng)性表面1950的端子1954的一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)（或 位于電壓源1920內(nèi)的開(kāi)關(guān)）。此外，電壓源接口 1914可以指定施加至電極1952的電壓的 大小?？刂破?910還可以被構(gòu)造成接收來(lái)自傳感器的輸入以控制供給到電極1952的電壓 或電流。這種傳感器可以嵌入順應(yīng)性表面1950中并可以使用本身具有基于電容傳感或諸 如RFID、視覺(jué)、X射線、超聲波或條形碼識(shí)別器等其他類(lèi)型的傳感器的電極1952。該傳感器 還可以設(shè)置在裝置1900的外部并包括任意的上述模式。電壓源接口 1914可以提供調(diào)節(jié)從 電壓源1920輸出的電壓的大小的指令。一旦接收指令，則電壓源1920被構(gòu)造成施加指定 的電壓至連接至端子1954的導(dǎo)線或線路上。施加的電壓可以是AC或DC電壓或者AC或DC 電流，其可以在順應(yīng)性表面中的電極1952上提供相反極性，從而導(dǎo)致順應(yīng)性表面1950在位 于順應(yīng)性表面1950附近的外物中誘發(fā)相應(yīng)的極化，這導(dǎo)致順應(yīng)性表面1950和外物之間的 電粘附吸引。使用電壓源接口 1914以引起電壓源1920施加電壓至端子1954,因此可以被 認(rèn)為是打開(kāi)了電粘附簾式抓取器1900。類(lèi)似地，引起電壓停止施加至端子1954(例如，通過(guò) 關(guān)閉或斷開(kāi)電壓源1920或減小施加電壓的大小等）可以被認(rèn)為是關(guān)閉了電粘附簾式抓取 器 1900。
[0229] 控制器1910還可以包括被構(gòu)造成控制簾式抓取器1950的位置的定位接口 1912。 例如，控制器1910可以指令定位系統(tǒng)1932中的一個(gè)或多個(gè)位置電機(jī)（例如，伺服電機(jī)等） 調(diào)節(jié)背襯的位置，從而經(jīng)由連接件1940調(diào)節(jié)順應(yīng)性表面1950的位置。
[0230] 圖19B是簾式抓取系統(tǒng)1900的示例性實(shí)施方案的簡(jiǎn)圖。第一簾式抓取器1901和 第二簾式抓取器1902連接到控制器1910上。簾式抓取器1901，1902中的每個(gè)都包括通過(guò) 一個(gè)或多個(gè)連接件1940連接至背襯1930的順應(yīng)性電粘附面1950。簾式抓取器1901，1902 的位置使得各個(gè)電粘附面1950彼此面對(duì)，這樣兩個(gè)順應(yīng)性表面1950可以同時(shí)粘附至位于 兩個(gè)簾式抓取器1901，1902之間的外物?？刂破?910可以任選地包括電壓源1920,或與被 連接以向簾式抓取器1901，1902的順應(yīng)性表面1950中的電極施加電壓的電壓源連通。這 種配置可以延伸到超過(guò)兩個(gè)簾式抓取器到含有任意數(shù)量的簾子的任何抓取器。
[0231] 當(dāng)接近外物（例如，經(jīng)由定位系統(tǒng)1932)定位時(shí)，相反極性電壓可以施加到足以誘 發(fā)外物中的互補(bǔ)局部電極化的電極1952上。外物和簾式抓取器的順應(yīng)性表面1950之間產(chǎn) 生的電粘附吸引可以使得順應(yīng)性表面1950包繞（S卩，符合）外物。在將電壓施加到電極 1952上的同時(shí)，簾式抓取器可以用于提起、拖拽、移動(dòng)、定位、放置或操縱外物。例如，可以通 過(guò)在未粘附外物的順應(yīng)性表面1950的端部上拉動(dòng)來(lái)操縱外物。在一些例子中，簾式抓取器 系統(tǒng)1900可以連接到控制臂，然后可以用來(lái)將粘附的外物移動(dòng)到期望的位置。一旦移動(dòng)/ 定位到期望的位置，那么可以通過(guò)減小施加到電極1952上的電壓（例如，關(guān)閉電壓）來(lái)釋 放外物。
[0232] 6b)簾式電粘附抓取器的驅(qū)動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)
[0233] 圖20A是包括用于定位柔性電粘附抓取器2020, 2030的驅(qū)動(dòng)骨干系統(tǒng)的示例性電 粘附系統(tǒng)2000的簡(jiǎn)化框圖。各抓取器2020, 2030包括連接至背襯2024, 2034的順應(yīng)性電 粘附面2022,2032?？梢越?jīng)由控制模塊2010內(nèi)的電機(jī)2012操縱各抓取器2020,2030的背 襯2024, 2034。因此，背襯2024, 2034可以被連接以安裝抓取器2020, 2030,從而在控制模塊 2010(如，外殼）上或之內(nèi)起作用?？刂颇K2010中的電機(jī)2012(或其他機(jī)械操縱裝置） 可以是伺服控制的，并連接至背襯2024, 2034,使得抓取器2020, 2030的位置受電機(jī)2012支 配。
[0234] 電粘附抓取系統(tǒng)2000可以用于單個(gè)項(xiàng)目處理。在操作中，順應(yīng)性電粘附面2022， 2032可以鄰近對(duì)象2001放置（例如，經(jīng)由通過(guò)電機(jī)2012對(duì)背襯2024, 2034的操縱）。然 后，可以將電壓施加到電粘附面2022,2032內(nèi)的電極上，以由于在表面上的局部極化適宜 地誘發(fā)項(xiàng)目2001中的電粘附響應(yīng)。然后，例如，可以通過(guò)連接至控制模塊2010的承荷和/ 或負(fù)荷接收結(jié)構(gòu)操縱項(xiàng)目2001。
[0235] 圖20B示出在各抓取器2020,2030設(shè)定到打開(kāi)位置時(shí)圖20A的示例性電粘附系 統(tǒng)。如圖20B所示，通過(guò)使用控制模塊2010內(nèi)的電機(jī)2012操縱各抓取器2020,2030的背 襯2024, 2034可以使抓取器2020, 2030彼此分離（并遠(yuǎn)離項(xiàng)目2001)。在項(xiàng)目2001的釋放 期間，可以使用圖20B所示的單個(gè)項(xiàng)目抓取系統(tǒng)2000的打開(kāi)位置，并且可以在電粘附失活 之后進(jìn)行。
[0236] 圖20A-20B所示的項(xiàng)目抓取系統(tǒng)2000可以用來(lái)粘附（以及操縱）單個(gè)項(xiàng)目。各項(xiàng) 目抓取系統(tǒng)2000可以用來(lái)粘附日雜項(xiàng)目，如水果和蔬菜產(chǎn)品和/或包括袋子、盒子、罐頭、 瓶子等的食物容器。各項(xiàng)目抓取系統(tǒng)的示例性配置可以包括安裝到承荷結(jié)構(gòu)上的多個(gè)柔性 簾式抓取器。簾式抓取器可以規(guī)則地繞著中央目標(biāo)位置分布，使得各抓取器一起粘附到位 于或接近目標(biāo)位置（例如，圖20A-20B中的項(xiàng)目2001的位置）的單個(gè)項(xiàng)目。各抓取器可以 被引導(dǎo)至懸掛在目標(biāo)項(xiàng)目上并且各抓取器可以下降以符合目標(biāo)項(xiàng)目的上表面和/或側(cè)表 面。結(jié)合圖20A-20B所示和說(shuō)明的抓取系統(tǒng)2000示出了兩個(gè)柔性電粘附抓取器，但是一些 例子可以包括具有多于2個(gè)抓取器的各項(xiàng)目抓取器，如具有安裝成從承荷結(jié)構(gòu)懸掛的3、4、 5或6個(gè)單獨(dú)的柔性抓取器的抓取系統(tǒng)。柔性電粘附抓取器可以繞著目標(biāo)位置規(guī)則地分布， 使得柔性抓取器從不同方向接近目標(biāo)位置。在一些例子中，這樣一組柔性電粘附電極中的 相鄰電極可以具有基本上均勻的間隔。在一些例子中，柔性電粘附抓取器的頂端連接至沿 著尺寸與將要操縱的項(xiàng)目大小相應(yīng)的圓周（或其切面部分）的各點(diǎn)上。
[0237] 圖20C示出具有由分段梁構(gòu)成的主干支撐結(jié)構(gòu)的示例性簾式抓取器2040。該支 撐結(jié)構(gòu)可以包括多個(gè)平行梁2044a-2044f。各梁2044a-2044f可以通過(guò)連接至沿著抓取器 2040的背側(cè)的連接點(diǎn)2046上的線纜2048相連。柔性電粘附面2042連接到分段梁2044a-f 的與連接到線纜2048那側(cè)的相對(duì)側(cè)。柔性電粘附面2042可以在多個(gè)空間上分開(kāi)的錨定點(diǎn) 處連接到梁2044a-f，以允許柔性電粘附面2042的移動(dòng)自由度至少部分地符合被操縱的項(xiàng) 目。通過(guò)將梁2044a-f的背側(cè)上的各連接點(diǎn)2046更靠近在一起地拉動(dòng)，線纜2048上的張力 (由箭頭2041所示）迫使抓取器2040朝向打開(kāi)位置。從而，在線纜2048上的張力（2041) 可以使得主干結(jié)構(gòu)在梁之間的接頭（例如，梁2044e和2044f之間的接頭2045)處彎曲。 梁可以在倒圓的邊緣處接觸以促進(jìn)在相鄰梁之間的接頭處的這種彎曲。取決于構(gòu)造，線纜 2048可以足夠硬（如薄鋼條），以拉動(dòng)和推動(dòng)全部手指2050,使得其可以控制在打開(kāi)和關(guān)閉 時(shí)的形狀。在其他情況下，可以使用機(jī)械、靜電或其他方式將線纜2048的錨定點(diǎn)鎖定在中 間位置，以允許按復(fù)雜方式控制手指2050的整體形狀。
[0238] 圖20D示出具有使用多個(gè)柔性繩子2054連接到抓取面2042上的背襯2052的簾 式抓取器2050的示例性配置。例如，背襯2052可以由剛性或半剛性材料形成，適于允許經(jīng) 由可以用伺服控制電機(jī)連接在控制模塊中的端部2053附近的連接來(lái)操縱抓取器2050。背 襯2052經(jīng)由連接到背襯2052和電粘附面2042中的各錨定點(diǎn)的多個(gè)繩子2054連接到柔性 電粘附面2042。
[0239] 繩子2054可以將電粘附面2042上的力分配和/或傳遞到背襯2052上，同時(shí)仍然 允許柔性電粘附面2042足夠自由以符合抓取器2050粘附的對(duì)象的外表面。各繩子2054 還可以是柔性的，但是具有足夠的抗張強(qiáng)度以容易地將張應(yīng)力從電粘附面2042傳遞到背 襯2052上的各錨定點(diǎn)。為了促進(jìn)這種力分配和/或傳遞，繩子2054可以沿著簾式抓取器 2054的長(zhǎng)度分布（例如，在近端2053和遠(yuǎn)端2051之間的一系列位置）。因此，各繩子2054 從最接近各個(gè)繩子錨定點(diǎn)的電粘附面2042的區(qū)域傳遞力。繩子2054的間距和/或分布可 以通過(guò)針對(duì)足以有效地將應(yīng)力傳遞到背襯2052的連接來(lái)平衡足以實(shí)現(xiàn)與抓取面2042的表 面順應(yīng)的柔性來(lái)選定。例如，相鄰繩子2054之間的最大間距可以由柔性抓取面2042的結(jié) 構(gòu)完整性限定，以當(dāng)施加預(yù)期負(fù)載條件的應(yīng)力時(shí)抵抗撕裂和扯斷等。
[0240] 各繩子2054可以由繩索或繩線或其他柔性張力傳遞質(zhì)構(gòu)成。當(dāng)拉緊時(shí)，各柔性 繩子2054可以將順應(yīng)性表面2042上的局部剪切應(yīng)力從最接近連接點(diǎn)的區(qū)域傳遞到背襯 2052上對(duì)應(yīng)的連接點(diǎn)。柔性的應(yīng)力傳遞繩子2054的空間上分開(kāi)的配置可以使得柔性抓取 面2042基本上符合被操縱外物的露出表面，因?yàn)槿嵝员砻?042的相對(duì)較少點(diǎn)由背襯2052 限制。
[0241] 圖20E示出放置在背襯2052的遠(yuǎn)端2051附近以使得簾式抓取器2050放松到關(guān) 閉位置（例如，如圖20A中所示）的示例性重物2060。在不存在作用于抓取器2050上的其 他力的情況下，重物2060使簾式抓取器2050向其關(guān)閉位置偏置。重物2060可以粘附地連 接。此外或可選擇地，可以使用各種其他技術(shù)使抓取器2050偏置，例如，通過(guò)向鄰近控制模 塊的端部2053附近的簾式抓取器2050附近施加向下的偏置力的彈簧或其他柔性元件（例 如，橡膠帶）。在某些情況下，可以通過(guò)使用在連續(xù)的簾式抓取器2050之間橫跨的彈性元件 實(shí)施彈簧。這種配置的一個(gè)實(shí)施方案是環(huán)繞所有手指的一個(gè)或多個(gè)橡膠帶，使得手指的打 開(kāi)包括放射狀伸開(kāi)和打開(kāi)橡膠帶。在其他情況下，用于關(guān)閉抓取器的偏置可以來(lái)自于在內(nèi) 部施加到抓取器的張力。
[0242] 6c)箱子加載和卸載
[0243] 上述的電粘附簾式抓取器可以用來(lái)從柜子或袋子等內(nèi)部的任意表面（平的，在傳 送帶上移動(dòng)的）抓取項(xiàng)目。然而，特別關(guān)注的一種情景是從一箱基本上相同的項(xiàng)目抓取單 個(gè)項(xiàng)目。圖20F示出裝有罐頭2072a-m的箱子2074的俯視圖，其中由示例性各項(xiàng)目抓取器 2060抓取一個(gè)罐頭（未示出）。各項(xiàng)目抓取器2060可以類(lèi)似于上述的圖20A-20B的項(xiàng)目抓 取系統(tǒng)2000。項(xiàng)目抓取器2060可以包括4個(gè)以上的柔性電粘附抓取器2062-2068,每個(gè)都 可以類(lèi)似于上述的圖19-20的簾式抓取器。簾式抓取器2062-2068安裝到朝向目標(biāo)位置懸 掛的項(xiàng)目抓取器2060的承荷結(jié)構(gòu)上，該目標(biāo)位置被箱子2074的左下角中的罐頭占據(jù)。如 圖20F所示，各簾式抓取器2062-2068足夠窄以懸吊進(jìn)入圓柱形罐頭2072之間的間隙中， 即使在箱子2074滿載時(shí)也如此。但是，各簾式抓取器2062-2068可以被動(dòng)地輸送到被提起 的特定罐頭，因而精確的連接點(diǎn)可以由罐頭（未示出）側(cè)壁周?chē)母骱熓阶ト∑鞯膽业醮_ 定。此外，在給定的情況下，簾式抓取器2062-2068中的一些可以根本不輸送到目標(biāo)罐頭 (例如，由于在需時(shí)防止一個(gè)抓取器懸吊的干擾），但是其他的簾式抓取器2062-2068可以 提供與目標(biāo)罐頭的足夠粘附以促進(jìn)經(jīng)由項(xiàng)目抓取器2060的操縱。
[0244] 簾式抓取器2062-2068可以對(duì)稱(chēng)地配置和/或規(guī)則地間隔開(kāi)。例如，各簾式抓取 器2062-2068可以相對(duì)地位于簾式抓取器相對(duì)的位置（例如，抓取器2064面對(duì)抓取器2068 并且抓取器2062面對(duì)抓取器2066)。在這種對(duì)稱(chēng)配置中，被操縱的各項(xiàng)目一般被從兩側(cè)提 起，而不是只從一側(cè)。此外，簾式抓取器2062-2068可以圍繞被操縱的項(xiàng)目規(guī)則地間隔開(kāi)。 例如，相鄰簾式抓取器2112-2118之間的間距可以大致恒定。
[0245] 圖20G示出盒子2073a_c的箱子2075的俯視圖，其中由示例性各項(xiàng)目抓取器2060 抓取一個(gè)盒子。如圖20G所示，各簾式抓取器2062-2068足夠窄以懸吊入相鄰盒子2073之 間的間隙中，即使盒子2075滿載時(shí)也如此。此外，簾式抓取器2062-2068的自然懸吊致使 簾式抓取器2062-2068中的一些至少部分地粘附盒子的上表面，而不是其側(cè)壁。在某些情 況下，由于缺乏空間，簾式手指可以首先使它們自己附著在盒子2073的上面，但是，在盒子 2073已經(jīng)從箱子2075部分提取出來(lái)之后可以懸掛在側(cè)壁上，因此使得側(cè)壁容易接近簾式 手指。
[0246] 圖20H示出用于在一個(gè)位置中使用抓取器2060通過(guò)使箱子2074朝向一個(gè)角部?jī)A 斜以強(qiáng)制其余項(xiàng)目2072到被卸載的角部來(lái)卸載箱子2074的配置。箱子2074可以位于傾 斜面2080上，使得箱子2074的一個(gè)角部低于其他角部。然后，項(xiàng)目抓取器2060可以從最 低的角部重復(fù)地取回項(xiàng)目2072以卸載箱子2074。隨著項(xiàng)目2072的移除，傾斜面2080的傾 斜使得附近的其他項(xiàng)目沿著傾斜度向下滑動(dòng)以移到較低的角部位置。因此，傾斜配置允許 在從箱子2074中的一個(gè)位置重復(fù)地取回項(xiàng)目2072的同時(shí)卸載箱子2074。
[0247] 圖201示出配備有多個(gè)抓取器以同時(shí)單獨(dú)地粘附多個(gè)項(xiàng)目2072a_b的抓取器 2090。抓取器2090可以用來(lái)通過(guò)同時(shí)抓取多個(gè)項(xiàng)目2072而卸載箱子2074。例如，抓取器 2090可以取回包括箱子2074的最低角部位置中的項(xiàng)目的多個(gè)鄰近項(xiàng)目。
[0248] 類(lèi)似地，可以在箱子傾斜的同時(shí)通過(guò)重復(fù)地放置各項(xiàng)目（或項(xiàng)目組）在箱子2074 的最高角部來(lái)裝載箱子2074。放置的各項(xiàng)目隨著傾斜面2080的傾斜度從最高角部移動(dòng)到 箱子中的各個(gè)位置。從而，重復(fù)地放置項(xiàng)目2072在最高角部位置中可以按自動(dòng)化方式裝載 箱子。
[0249] VII.示例性電粘附平臺(tái)抓取器
[0250] 圖21A是示例性電粘附平臺(tái)抓取系統(tǒng)2100的功能框圖。該平臺(tái)抓取系統(tǒng)包括控 制器2110、電壓源2120和至少一個(gè)平臺(tái)抓取器2130。電壓源2120可被構(gòu)造成供給例如 0. 5千伏（kV)?約10kV的高直流電壓，與上述圖1-20中討論的電粘附電壓類(lèi)似。平臺(tái)抓 取器2130具有集成了電極2142的抓取面2140,該電極經(jīng)由各個(gè)端子2144連接到電壓源 2120。電極2142可以根據(jù)各種不同的幾何形狀在平臺(tái)表面內(nèi)圖案化，并且一般配置成使得 相反極性的電極彼此相鄰。電極2142可以配置成相反極性的電極彼此交替（例如，交錯(cuò)排 列的電極），與上述圖1-20中描述的示例性電極幾何形狀類(lèi)似。
[0251] 值得注意的是，電壓源2120通?？梢允潜粯?gòu)造成輸出足以向電極2142施加極化 電壓的AC或DC電壓或電流的電源。在說(shuō)明書(shū)中為了方便，模塊2120被稱(chēng)作"電壓源"，但 是一些實(shí)施方案可以采用電流源和/或其他電源。例如，電流源可以被調(diào)節(jié)以提供適合的 電流，用于在電極處產(chǎn)生期望的極化電壓。
[0252] 平臺(tái)抓取器2130的抓取面2140可以連接至背襯2132或其他支撐結(jié)構(gòu)，該支撐結(jié) 構(gòu)可以是剛性或半剛性的結(jié)構(gòu)，用于分配由粘附的項(xiàng)目引起的在平臺(tái)2130上的負(fù)荷。此 外或可選擇地，背襯2132或其他支撐結(jié)構(gòu)可以將應(yīng)力從這種負(fù)荷傳遞到承荷結(jié)構(gòu)，如控制 臂、升降機(jī)的升降臂、輸送系統(tǒng)的軌道等。平臺(tái)抓取面2140可以通過(guò)可變形層（例如，圖 21D中的可變形層2133)連接至兩個(gè)背襯2132。例如，可變形層可以包含在背襯2132中或 位于背襯2132和抓取面2140之間，以在背襯2132和抓取面2140之間提供足夠柔性，從而 允許抓取面2140至少部分地包繞（即，符合）裝載在表面2140上的項(xiàng)目的外表面。這種 可變形層可以任選地基本上連續(xù)地跨越電粘附抓取面2140和背襯2132連接。因此，在這 種例子中，平臺(tái)表面2140可以是順應(yīng)性表面并且電極2142可以被構(gòu)造成提供足夠柔性，以 允許抓取面2130符合任意裝載的項(xiàng)目的外表面。除了促進(jìn)抓取面2140的順應(yīng)性電粘附之 夕卜，可變形層還可以將由裝載在抓取面2140上的項(xiàng)目引起的壓縮力分配到背襯2132。
[0253] 背襯2132還可以任選地包括位于平臺(tái)抓取面2140中的電極2142和背襯2132 (或 相關(guān)的支撐結(jié)構(gòu)）中的諸如支撐部件等任意導(dǎo)電部件之間的電絕緣層。因此，絕緣層可以 提供電氣緩沖以防止電極2142的放電。背襯2132或支撐結(jié)構(gòu)還可以包括（或連接至）被 構(gòu)造成將平臺(tái)2130移到所需位置的定位系統(tǒng)2122。例如，平臺(tái)2130可以連接至或包含在 移動(dòng)式升降機(jī)（例如，叉式升降機(jī)或托盤(pán)叉）的升降臂或與這種升降機(jī)連接的水平平臺(tái)中。 定位系統(tǒng)2122可以用于將平臺(tái)2130從一個(gè)地方運(yùn)送（〃傳輸〃）到另一個(gè)地方，同時(shí)平臺(tái) 2130裝載有可以經(jīng)由抓取面2140電粘附地吸引到平臺(tái)2130上的一個(gè)或多個(gè)外物。因此， 定位系統(tǒng)2122可以用于以各種不同方式操縱平臺(tái)2130,以將裝載在被操縱平臺(tái)2130上的 項(xiàng)目移動(dòng)到所需位置。在一些例子中，定位系統(tǒng)2122可以包括用于控制平臺(tái)2130的三維 位置（例如，xyz坐標(biāo)空間中的位置）和/或方向（例如，旋轉(zhuǎn)角和/或傾斜角）的一個(gè)或 多個(gè)定位電機(jī)（例如，伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)等）。
[0254] 控制器2110可以包括作為硬件和/或軟件模塊實(shí)施的電子器件和/或邏輯器件， 以控制平臺(tái)抓取系統(tǒng)2100的操作。例如，控制器2110可以包括用于控制電壓源2120是否 施加電壓至抓取面2140的電極2142的電壓源接口 2114。電壓源接口 2114可以被構(gòu)造成 操作將電壓源2120的輸出連接至抓取面2140的端子2144的一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)（或位于電 壓源2120內(nèi)的開(kāi)關(guān)）。此外，電壓源接口 2114可以指定施加到電極2142的電壓的大小。 電壓源接口 2114可以發(fā)送指令至電壓源2120以使電壓源2120調(diào)節(jié)輸出到端子2144的電 壓的大小。一旦接收指令，則電壓源2120可被構(gòu)造成施加指定的電壓至連接至端子2144 的導(dǎo)線或線路。施加的電壓可以是DC電壓，其可以在抓取面2140的電極2142上提供相反 的極性，從而導(dǎo)致在抓取面2140負(fù)載的外物上誘發(fā)相應(yīng)的極化。極化的電極2142和負(fù)載 對(duì)象的相應(yīng)誘發(fā)的極化導(dǎo)致抓取面2140和外物之間的電粘附吸引。因此，使用電壓源接 口 2114以引起電壓源2120施加電壓至端子2144可被認(rèn)為是打開(kāi)了電粘附平臺(tái)抓取系統(tǒng) 2100。類(lèi)似地，引起電壓停止施加至端子2144(例如，通過(guò)關(guān)閉或斷開(kāi)電壓源2120或者減 小施加電壓的大小等）可被認(rèn)為是關(guān)閉了電粘附平臺(tái)抓取系統(tǒng)2100。
[0255] 控制器2110還可以包括被構(gòu)造成經(jīng)由向定位系統(tǒng)2122發(fā)送的指令來(lái)控制平臺(tái) 2130的位置的定位接口 2116。例如，控制器2110可以指令定位系統(tǒng)2122中的一個(gè)或多個(gè) 位置電機(jī)（例如，伺服電機(jī)等）調(diào)節(jié)背襯2132和/或相關(guān)支撐結(jié)構(gòu)的位置。背襯2132連 接至抓取面2140,從而定位接口 2116可以用來(lái)控制平臺(tái)2130的位置和/或方向。
[0256] 控制器2110還可以包括項(xiàng)目傳感器2112。項(xiàng)目傳感器2112可以包括被構(gòu)造成輸 出指示平臺(tái)2130的負(fù)荷情況的數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)傳感器和/或探測(cè)器。例如，項(xiàng)目傳感器 2112通過(guò)檢測(cè)重量、電容、不透明度和熱應(yīng)變等的變化可以檢測(cè)在平臺(tái)2130上是否裝載有 任何外物。然后，項(xiàng)目傳感器2112可以輸出指示被檢測(cè)到的項(xiàng)目的數(shù)據(jù)，并且接收的指示 可以由控制器2110用于確定指令以發(fā)送至電壓源2120和/或定位系統(tǒng)2122。例如，控制 器2110可以基于來(lái)自項(xiàng)目傳感器2112的指示確定將被施加至電極2142的電壓（和/或 是否施加這種電壓）。
[0257] 此外或可選擇地，項(xiàng)目傳感器2112可以識(shí)別裝載在平臺(tái)2130上的任意項(xiàng)目的確 認(rèn)和/或表示特征，并輸出指示確認(rèn)特征的信息。例如，項(xiàng)目傳感器2112可以包括用于識(shí) 別出現(xiàn)在特定項(xiàng)目上的圖像和/或字符（如條形碼圖案和序列號(hào)等）的掃描儀。項(xiàng)目傳感 器2112還可以包括用于識(shí)別特征輻射簽名（如來(lái)自射頻識(shí)別芯片（RFID)的特征響應(yīng)信 號(hào)）的掃描儀。此外，項(xiàng)目傳感器2112可以包括被構(gòu)造成基于使用這種項(xiàng)目的一個(gè)或多個(gè) 圖像的圖案識(shí)別來(lái)識(shí)別和/或表征項(xiàng)目的圖像采集和識(shí)別系統(tǒng)。此外或可選擇地，例如，識(shí) 別系統(tǒng)可以包括（或連通至）被構(gòu)造成采集項(xiàng)目的圖像和識(shí)別這種項(xiàng)目上的符號(hào)、字符、圖 案（例如，條形碼和QR碼等）以及項(xiàng)目的形狀、反射率、尺寸和/或顏色的視覺(jué)系統(tǒng)；被構(gòu) 造成接收這種項(xiàng)目的無(wú)線簽名（例如，RFID信號(hào)等）的接收器系統(tǒng)；被構(gòu)造成檢測(cè)關(guān)于分 類(lèi)的項(xiàng)目的識(shí)別信息并因此表征項(xiàng)目的紅外成像系統(tǒng)、超聲掃描系統(tǒng)和其他系統(tǒng)。然后，可 以基于這種識(shí)別/表征將電粘附選擇性地施加到這種項(xiàng)目上，以基于項(xiàng)目-識(shí)別信息進(jìn)行 分揀。
[0258] -旦使用從項(xiàng)目傳感器2112輸出的數(shù)據(jù)確認(rèn)和/或表征了裝載在平臺(tái)2130上的 特定項(xiàng)目，則控制器2110可以使用這種項(xiàng)目-信息確定指令以發(fā)送至電壓源2120和/或 定位系統(tǒng)2122中的一個(gè)或兩個(gè)。例如，控制器2110可以將由電壓源2120施加的電壓調(diào) 節(jié)到適于裝載的項(xiàng)目的材料性能（例如，組成等）的大小。此外，控制器2110可以基于項(xiàng) 目-識(shí)別信息（例如，包裹分揀過(guò)程等）指令定位系統(tǒng)2122以將平臺(tái)2130(從而將粘附其 上的項(xiàng)目）傳輸?shù)教囟ǖ耐哆f位置。
[0259] 圖21B是平臺(tái)抓取系統(tǒng)2100的示例性實(shí)施方案的簡(jiǎn)圖。平臺(tái)2130裝載有位于抓 取面2140上的盒狀的項(xiàng)目2101。平臺(tái)2130可以基本上水平地取向，使得通過(guò)重力迫使項(xiàng) 目2101朝向平臺(tái)2130。然而，在平臺(tái)2130的平移過(guò)程中，如運(yùn)動(dòng)指示箭頭2150-2156所 示，可以在沿著抓取面2140的平面的一個(gè)或多個(gè)方向上使平臺(tái)2130加速。在沿著抓取面 2140的平面的加速過(guò)程中，項(xiàng)目2101可以在平臺(tái)2130的加速方向的相反方向上沿著抓取 面滑動(dòng)。如果沒(méi)有任何電粘附吸引，這種滑動(dòng)（或其他相對(duì)運(yùn)動(dòng)）（如果存在的話）的程度 取決于項(xiàng)目2101的底表面和抓取面2140之間的摩擦力。當(dāng)打開(kāi)平臺(tái)2130時(shí)，項(xiàng)目2101和 抓取面2130之間產(chǎn)生的電粘附吸引補(bǔ)充摩擦力以抵抗滑動(dòng)。在平臺(tái)2130的加速過(guò)程中， 電粘附平臺(tái)2130可以用來(lái)將項(xiàng)目2101電粘附地吸引到抓取面2140上。因此，在平臺(tái)2130 的加速過(guò)程中，項(xiàng)目2101的底部和抓取面2140之間的局部吸引可以補(bǔ)充摩擦力以迫使項(xiàng) 目抵抗滑動(dòng)（或從其開(kāi)始位置位移）。此外，在平臺(tái)2130的垂直加速（例如，沿著抓取面 2140的法線方向加速）過(guò)程中，項(xiàng)目2101和平臺(tái)2130之間的電粘附吸引可以用來(lái)迫使項(xiàng) 目2101抵抗遠(yuǎn)離抓取面2140的滑動(dòng)和/或提升。在一些實(shí)施方案中，平臺(tái)抓取面2140可 以不是連續(xù)表面，而是其中可以具有切口，類(lèi)似于常用于材料輸送的叉式升降機(jī)或具有一 個(gè)或多個(gè)叉或升降臂的其他移動(dòng)式升降機(jī)的叉。一些例子可以包括具有兩個(gè)升降臂的移動(dòng) 式升降機(jī)（如在叉式升降機(jī)上），但是一些例子可以包括多于兩個(gè)的升降臂。
[0260] 控制器2110(圖21B未示出）使得抓取面2140中的電極2142被電源2120極化。 足以誘發(fā)在盒狀的項(xiàng)目2101的底表面上的互補(bǔ)局部電極化的相反極性電壓可以施加到電 極2142上。在將電壓施加到電極2142上的同時(shí)，平臺(tái)抓取器2130可以用來(lái)提起、移動(dòng)、定 位、放置或操縱項(xiàng)目2101。一旦移動(dòng)/定位到所需位置，則可以通過(guò)減小施加到電極2142 上的電壓（例如，關(guān)閉電壓）來(lái)使項(xiàng)目2101從抓取面2140釋放下來(lái)。例如，控制器2110 可以在平臺(tái)2130的加速過(guò)程中打開(kāi)電粘附，使得在平臺(tái)2130加速的同時(shí)項(xiàng)目2101被吸引 到抓取面2140(例如，經(jīng)由定位系統(tǒng)2122的操縱）。類(lèi)似地，控制器2110可以關(guān)閉電粘附， 使得項(xiàng)目2101從抓取面2140滑動(dòng)（或移動(dòng)）以在預(yù)定投遞位置落下。
[0261] 由于吸引的原因，項(xiàng)目2101抵抗相對(duì)于平臺(tái)2130的移動(dòng)（例如，滑動(dòng)、翻倒和滾 動(dòng)等）。因此，在平臺(tái)2130處于運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，項(xiàng)目2101可以基本上追蹤平臺(tái)2130的運(yùn)動(dòng)路 徑。此外，即使平臺(tái)2130不移動(dòng)（即，靜止）時(shí)，電粘附吸引也可以使得項(xiàng)目2101抵抗相 對(duì)于平臺(tái)2130的移動(dòng)。在一些例子中，平臺(tái)2130可以傾斜，使得項(xiàng)目2101的重力迫使項(xiàng) 目相對(duì)于平臺(tái)2130的表面滑動(dòng)、翻倒或移動(dòng)。因此，電粘附吸引可以克服項(xiàng)目2101的慣性 力、離心力和/或重力（或扭轉(zhuǎn)力），以使得項(xiàng)目即使在外力存在下也基本上保持緊固在平 臺(tái)2130上。進(jìn)一步地，在項(xiàng)目2101接收相對(duì)于平臺(tái)2130的慣性參考系的一些慣性后，可 以操作平臺(tái)2130以減慢速度并基本上緊固項(xiàng)目2101。一般來(lái)說(shuō)，可以操作平臺(tái)2130以電 粘附地粘附到項(xiàng)目2101上，使得項(xiàng)目2101基本上追蹤（〃跟隨〃）可以處于運(yùn)動(dòng)或不運(yùn)動(dòng) 中的平臺(tái)2130的慣性參考系。因此，電粘附吸引可以使得項(xiàng)目2101背離初始慣性路徑和 /或克服作用在項(xiàng)目2101上的一個(gè)或多個(gè)力（包括扭轉(zhuǎn)力），以迫使項(xiàng)目2101相對(duì)于平臺(tái) 2130滑動(dòng)、翻倒、滾動(dòng)或移動(dòng)。
[0262] 此外或可選擇地，可以操作平臺(tái)2130以通過(guò)減小電粘附吸引（例如，關(guān)閉電粘附） 來(lái)允許項(xiàng)目2101脫離平臺(tái)2130。一旦電粘附吸引失活，則項(xiàng)目2101可以根據(jù)作用其上的 其他力移動(dòng)，例如，相對(duì)于平臺(tái)2130移動(dòng)（例如，通過(guò)滑動(dòng)、翻倒和滾動(dòng)等）。例如，一旦電 粘附吸引失活（或減?。瑒t項(xiàng)目2101可以沿著由重力、慣性和/或其他外力限定的路徑移 動(dòng)。在沒(méi)有電粘附吸引的情況下（例如，響應(yīng)于這種吸引的減小），項(xiàng)目2101可以脫離平臺(tái) 2130,以沿著部分地由項(xiàng)目的慣性和/或諸如重力等外力限定的軌道移動(dòng)。因此，項(xiàng)目2101 可以背離平臺(tái)2130并輸送到指定的投遞區(qū)。
[0263] 圖21C是示例性電粘附平臺(tái)2130的側(cè)剖視圖。背襯2132可以是接收裝載在抓取 面2140上的項(xiàng)目2101的負(fù)荷的剛性或半剛性結(jié)構(gòu)。背襯2132可以將這種負(fù)荷的力傳遞 和/或分配到相關(guān)的支撐結(jié)構(gòu)，如控制臂、移動(dòng)式升降機(jī)的升降臂和輸送系統(tǒng)的表面等上。 為了防止電極2142的放電，背襯2132可以包括非導(dǎo)電材料。此外或可選擇地，背襯2132 和/或相關(guān)支撐結(jié)構(gòu)中的任何導(dǎo)電材料，如金屬支撐元件等，可以經(jīng)由其間的絕緣層與電 極2142隔開(kāi)。此外，電極2142可以由形成抓取面2140的外表面的涂層2141覆蓋。該涂 層可以是防止電極2142免于機(jī)械破壞和防止電極2142免于意外放電（例如，由于放置在 抓取面2140上的導(dǎo)電材料）的絕緣材料。類(lèi)似地，平臺(tái)2130的外側(cè)邊緣可以包括絕緣材 料2160,2162,以電氣絕緣導(dǎo)電電極2142而防止其意外放電和/或損壞。當(dāng)項(xiàng)目2101裝載 在平臺(tái)2130上時(shí)，其底表面2102接觸限定抓取面2140的涂層2141。埋入的電極2142的 極化誘發(fā)盒狀的項(xiàng)目2101沿其底表面2102的對(duì)應(yīng)局部極化，從而將項(xiàng)目2101吸引到平臺(tái) 2130 上。
[0264] 圖21D是包括順應(yīng)性電粘附面2140'的其他電粘附平臺(tái)抓取器2130'的側(cè)剖視 圖。平臺(tái)抓取器2130'包括設(shè)置在背襯2132(或相關(guān)支撐結(jié)構(gòu)）和順應(yīng)性電粘附面2140' 之間的可變形層2133。可變形層2133可以由密封膠材料、可變形聚合物材料或其他可變形 材料形成。柔性電極2142'和柔性外涂層2141'可以連接到可變形層，以形成柔性抓取面 2140'。例如，柔性電極2142'可以由設(shè)置在合適基材上或其內(nèi)的柔性導(dǎo)電材料形成?？勺?形層2133被構(gòu)造成根據(jù)裝載在順應(yīng)性平臺(tái)2130'上的項(xiàng)目2101至少部分地變形，使得順 應(yīng)性抓取面2140'至少部分地包繞（S卩，符合）項(xiàng)目2101的外表面2102。例如，如圖21B 所示，可變形層2133可以縮進(jìn)（2134)以吸收項(xiàng)目2101的底表面2102中對(duì)應(yīng)的脊部和角部 等（例如，角部2103, 2104)?？勺冃螌?133的變形允許設(shè)置在其上的柔性抓取面2140'符 合底表面2102的表面特征（例如，至少部分地包繞角部2103,2104)。因此，與由剛性平的 電粘附抓取面（例如，圖21C中的抓取面2140)相比，順應(yīng)性抓取面2140'可以提供與底表 面2102接觸的更大表面面積。此外或可選擇地，可變形層2133還可以將來(lái)自抓取面2140' 的壓縮力分配到背襯2132上。例如，可變形層2133可以將位于抓取面2140'的特定位置 上的項(xiàng)目的向下力分配到背襯2132的相對(duì)較大區(qū)域上。
[0265] 圖21E是具有可獨(dú)立尋址的子部2172-2178的電粘附平臺(tái)抓取器2170的俯視圖。 平臺(tái)抓取器2170的抓取面分為不同的非重疊區(qū)域或子部。各子部包括被構(gòu)造成用相反極 性電壓充電以在裝載于平臺(tái)2170上的對(duì)象中誘發(fā)電粘附響應(yīng)的一組電極。為了便于對(duì)圖 21E中相反極性電極的描述和說(shuō)明，被構(gòu)造成從電壓源接收正電壓的電極（例如，正極性電 極）由填充的圖案示出。被構(gòu)造成從電壓源接收對(duì)應(yīng)的負(fù)電壓的電極（例如，負(fù)極性電極） 沒(méi)有填充的圖案，以使交替極性電極的圖案更明顯。如圖21E所示，各子部可以包括交替的 相反極性電極。各子部中的交替極性電極可以任選行交錯(cuò)排列，但是可以使用各種電極幾 何形狀。
[0266] 各子部2172-2178可以具有一對(duì)單獨(dú)的端子以使子部中的各電極連接到電壓源。 至各子部特定組端子的連接可以被單獨(dú)控制，以允許各子部被單獨(dú)控制。例如，可以打開(kāi)平 臺(tái)2170的左側(cè)所示的兩個(gè)子部（例如，子部2172, 2176)，而其余子部2174, 2178可以關(guān)閉。 此外，控制器和/或電壓源可以施加不同的極化電壓到不同的子部。例如，子部2172可以 接收6kV電壓，而子部2174可以接收2kV電壓。此外，打開(kāi)哪個(gè)子部（如果有的話）和/ 或施加電壓的大小可以至少部分地基于傳感器數(shù)據(jù)（例如，來(lái)自項(xiàng)目傳感器2112)動(dòng)態(tài)地 確定。例如，電壓可以選擇性地施加到裝載有由重量測(cè)量、不透明度測(cè)量、表面電容、基于熱 敏電阻的滑動(dòng)傳感器等所示的項(xiàng)目的那些子部。進(jìn)一步地，可以基于裝載在平臺(tái)2170上的 對(duì)象類(lèi)型的指示，部分地確定施加到各子部上的電壓大小。例如，一個(gè)電壓可以用于具有紙 板外觀的對(duì)象，而另一個(gè)電壓用于收縮膜包裹的對(duì)象。
[0267] 通過(guò)單獨(dú)尋址電粘附平臺(tái)2170的不同子部的不同極化電壓，平臺(tái)2170可以比非 尋址的平臺(tái)以相對(duì)更大的能量利用效率被操作。在一些例子中，可獨(dú)立尋址的平臺(tái)2170只 施加電壓到裝載有項(xiàng)目的平臺(tái)2170的那些區(qū)域，從而相對(duì)于未加電的子部節(jié)省了能量。
[0268] 在一個(gè)例子中，平臺(tái)2130可以分割成用于處理倉(cāng)庫(kù)環(huán)境中的諸如紙板箱子和托 盤(pán)等包裹的由移動(dòng)機(jī)器人使用的多個(gè)升降臂。在這個(gè)例子中，多個(gè)升降臂可以插入倉(cāng)庫(kù)貨 架的對(duì)應(yīng)通道中。因此，可以將相鄰升降臂之間的尺寸和/或間距可以選定為容納特定的 貨架結(jié)構(gòu)。
[0269] VIII.操縱倉(cāng)庫(kù)貨架上的物品
[0270] 本公開(kāi)的一些實(shí)施方案提供了這樣一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)組合有垂直抓取器以從倉(cāng)庫(kù) 貨架操縱上/下箱子，并用各項(xiàng)目抓取器從箱子裝載/卸載各項(xiàng)目。例如，集成的系統(tǒng)可 以允許移動(dòng)機(jī)器人在倉(cāng)庫(kù)環(huán)境中操作，從而以可編程方式從裝載在貨架上的箱子取出各項(xiàng) 目，例如，可以在倉(cāng)庫(kù)零售環(huán)境中這樣做以完成訂單。
[0271] 8a)示例性裝貨機(jī)
[0272] 圖22示出被構(gòu)造成操縱項(xiàng)目從水平平臺(tái)2210到倉(cāng)庫(kù)貨架上以及從倉(cāng)庫(kù)貨架到水 平平臺(tái)2210上的示例性裝貨機(jī)2200。裝貨機(jī)2200可以包括位于平臺(tái)2210上的具有一對(duì) 電粘附垂直葉片2232,2234的剪切抓取系統(tǒng)2230。垂直葉片抓取器2232,2234可以包括 具有被構(gòu)造成誘發(fā)與外物的電粘附吸引的嵌入電極的電粘附面，以及在電粘附面的相對(duì)面 上的被構(gòu)造成將由電粘附抓取面施加的剪切力分配和/或傳遞到裝貨機(jī)2200中的承荷部 件的承荷結(jié)構(gòu)或背襯。例如，剪切抓取系統(tǒng)2230可以類(lèi)似于上述的圖13-16的剪切抓取系 統(tǒng)。垂直葉片抓取器2232,2234的電粘附抓取面配置成彼此面對(duì)，使得在兩個(gè)抓取器之間 的項(xiàng)目被吸引到這兩個(gè)抓取器上，同時(shí)各電極用適宜的電壓極化。如下面參照?qǐng)D23A-23C 進(jìn)一步討論的，垂直葉片2232, 2234可以被構(gòu)造成前后移動(dòng)而進(jìn)入和離開(kāi)水平平臺(tái)2210， 以在水平貨架上取出/放置項(xiàng)目。
[0273] 裝貨機(jī)2200還可以包括安裝到控制臂2224上的各項(xiàng)目抓取器2220。控制臂2224 可以包括一個(gè)或多個(gè)可調(diào)節(jié)軸和/或伸縮部件，被構(gòu)造成移動(dòng)水平平臺(tái)2210周?chē)捻?xiàng)目抓 取器2220以選擇性地抓取和操縱放置其上的特定對(duì)象。從各項(xiàng)目抓取器2220懸掛地安裝 一個(gè)或多個(gè)柔性電粘附抓取器2222。例如，各項(xiàng)目抓取器2220可以類(lèi)似于上述參照?qǐng)D20 的各項(xiàng)目抓取器。
[0274] 在一些例子中，平臺(tái)2210可以是電粘附平臺(tái)。當(dāng)如此裝備時(shí)，電粘附平臺(tái)2210可 以用來(lái)固定放置在裝貨機(jī)2200的水平平臺(tái)2210上的項(xiàng)目。例如，在經(jīng)由裝貨機(jī)2200的移 動(dòng)運(yùn)送項(xiàng)目的過(guò)程中，可以激活電粘附平臺(tái)2210以電粘附地固定放置其上的項(xiàng)目。例如， 平臺(tái)抓取器2210可以類(lèi)似于上述參照?qǐng)D21的平臺(tái)抓取系統(tǒng)。電粘附平臺(tái)2210可以被構(gòu) 造成在激活電粘附的同時(shí)使放置其上的項(xiàng)目追蹤裝貨機(jī)2200的運(yùn)動(dòng)路徑（例如，通過(guò)使 項(xiàng)目抵抗相對(duì)于平臺(tái)2210的移動(dòng)）。此外或可選擇地，平臺(tái)可被構(gòu)造成通過(guò)使電粘附吸引 失活（或減?。┒鬼?xiàng)目相對(duì)于平臺(tái)2210移動(dòng)。
[0275] 裝貨機(jī)2200可以包括一個(gè)或多個(gè)電粘附剪切抓取器、電粘附平臺(tái)抓取器和/或電 粘附各項(xiàng)目抓取器的任意組合。例如，裝貨機(jī)2200可以用剪切抓取系統(tǒng)和各項(xiàng)目抓取器實(shí) 施，而沒(méi)有水平抓取平臺(tái)（即，可以使用非電粘附裝載表面）。在其他例子中，裝貨機(jī)2200 可以用剪切抓取系統(tǒng)和水平平臺(tái)實(shí)施，而沒(méi)有各項(xiàng)目抓取器。也可以是其他變形和/或組 合。
[0276] 裝貨機(jī)2200可以是移動(dòng)平臺(tái)，例如，可以用于倉(cāng)庫(kù)環(huán)境中而以可編程方式從倉(cāng)庫(kù) 貨架取回項(xiàng)目。例如，水平平臺(tái)2210可以安裝到底盤(pán)2202上，底盤(pán)2202可以被構(gòu)造成繞 著倉(cāng)庫(kù)環(huán)境移動(dòng)（例如，經(jīng)由輪子或其他運(yùn)輸系統(tǒng)）。此外，底盤(pán)2202可以包括伸縮和/或 伸展部件（如剪式千斤頂、液壓或電動(dòng)操作升降部件以及叉式升降部件等），以使水平平臺(tái) 2210提升到所需高度（例如，從升高的貨架取回物體）。
[0277] 8b)示例性裝載/卸載操作
[0278] 圖23A示出水平平臺(tái)2210與貨架2310大致共面的圖22的示例性裝貨機(jī)2200。 貨架2310裝載有可以是盒子或其他對(duì)象的多個(gè)項(xiàng)目2320。如圖23所示，項(xiàng)目2320可以堆 疊成兩個(gè)深度。在其他配置中，可以僅堆疊3個(gè)深度或4個(gè)深度中的一個(gè)深度或處于任何 其他結(jié)構(gòu)中。裝貨機(jī)2200使剪切抓取系統(tǒng)2230與位于其中一列盒子的任一側(cè)的兩個(gè)葉片 抓取器2232,2234對(duì)齊。即，葉片抓取器2232,2234可以對(duì)齊成與組2320的中間列中的兩 個(gè)盒子的側(cè)壁共面。
[0279] 圖23B示出一對(duì)垂直葉片抓取器2232,2234延伸至靠近被操縱項(xiàng)目的側(cè)壁的圖 22的示例性裝貨機(jī)2200。葉片抓取器2232, 2234向前移動(dòng)以從平臺(tái)2210延伸出來(lái)并延伸 到貨架2310上。在一些例子中，平臺(tái)2210可以包括集成到其中的軌道以使剪切抓取系統(tǒng) 2320移過(guò)平臺(tái)2210。在一些例子中，抓取系統(tǒng)2320可以包括伸縮和/或可收縮部件，以使 得葉片抓取器2232, 2234的長(zhǎng)度從平臺(tái)2210延伸到貨架2310和從貨架2310延伸出來(lái)。
[0280] 圖23C示出圖22的示例性裝貨機(jī)2200收回到水平平臺(tái)2210,從而將先前放在貨 架2310上的項(xiàng)目2321和2322輸送到水平平臺(tái)2210。在這種情況下，垂直抓取器可以具有 配合以抓取兩個(gè)盒子的可尋址電極區(qū)域，但是在其他情況下，只能選擇性地抓取2個(gè)盒子 中的一個(gè)。
[0281] 值得注意的是，裝貨機(jī)2200上的垂直葉片抓取系統(tǒng)2230可以通過(guò)在箱子2321和 2322的側(cè)壁上施加剪切力以滑上/滑下貨架2310來(lái)操作，以完全地從貨架2310取下箱子。 特別地，在不與各箱子2321-2322的底部有任何接觸的情況下，可以迫使箱子2321-2322上 /下貨架2310。因此，垂直葉片抓取系統(tǒng)2230可以操作以從包括標(biāo)準(zhǔn)的平貨架的扁平面取 下箱子和將箱子重新放回。這與將升降臂插入貨架的通道中以從下部提起項(xiàng)目然后將它們 向外拉的叉式或耙式輸送機(jī)系統(tǒng)相反。因此，垂直葉片抓取系統(tǒng)2230可以操作以自動(dòng)地從 倉(cāng)庫(kù)環(huán)境中的貨架取出/重新放回箱子，而不需要特定的貨架要求。
[0282] 此外，由于系統(tǒng)2230可以通過(guò)沿著貨架表面拖拽/滑動(dòng)箱子來(lái)操縱貨架上的箱 子，因此為了成功取出/重新放回箱子2321,2322,葉片抓取系統(tǒng)2230需要在箱子2320上 方（例如，在相鄰最高貨架之間）所需的相對(duì)較小的垂直頂部空間。相比之下，使用升降臂 提起然后將項(xiàng)目移動(dòng)到貨架上的系統(tǒng)通常需要在給定貨架上的最高項(xiàng)目與相鄰貨架之間 的最小空間。因此，與采用插入貨架集成的通道中的升降臂的收回系統(tǒng)相比，垂直葉片抓取 系統(tǒng)提供了更大的貨架密度、更大的靈活性和更高的效率。
[0283] 8c)倉(cāng)庫(kù)處理
[0284] 圖24A是由裝貨機(jī)2200操作的倉(cāng)庫(kù)環(huán)境的平面圖，該裝貨機(jī)用于從貨架上取回箱 子2410并將取回的箱子放置在從箱子中取出各項(xiàng)目的拾取臺(tái)2405上，然后箱子被返回到 貨架上。倉(cāng)庫(kù)環(huán)境包括由過(guò)道分開(kāi)的多行平行貨架2401、2402、2403和2404以允許裝貨機(jī) 2200通過(guò)。裝貨機(jī)2200可以自動(dòng)操作以取回倉(cāng)庫(kù)中的項(xiàng)目。例如，裝貨機(jī)2200可以移動(dòng) 到與特定項(xiàng)目相關(guān)聯(lián)的倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的位置，如由過(guò)道編號(hào)、貨架編號(hào)和批次編號(hào)等指定的位置。 一旦進(jìn)入該位置，則裝貨機(jī)就可以展開(kāi)其垂直葉片抓取器以從貨架2401取回指定的箱子 2410并將箱子2410轉(zhuǎn)移到裝貨機(jī)2200的水平平臺(tái)上。
[0285] 在零售實(shí)施倉(cāng)庫(kù)中，貨架上的盒子/箱子可以保持預(yù)定數(shù)量的各售出項(xiàng)目（例如， 根據(jù)特定項(xiàng)目的制造商、承運(yùn)商和/或包裝商）。為了從箱子取出各項(xiàng)目，倉(cāng)庫(kù)可以首先發(fā) 配裝貨機(jī)2200以在時(shí)間h時(shí)自動(dòng)取回保持訂單指定項(xiàng)目的特定箱子2410。然后在時(shí)間t 2 時(shí)由裝貨機(jī)2200將箱子2410輸送到拾取臺(tái)2405。然后在拾取臺(tái)取出各訂單指定的項(xiàng)目 (例如，由操作人員）并在時(shí)間t 3時(shí)將箱子2410發(fā)回貨架上。然后在時(shí)間t4時(shí)由裝貨機(jī) 2200將箱子2410輸送回其在貨架2401上的位置并裝載上面。
[0286] 圖24B是由裝貨機(jī)2200操作的倉(cāng)庫(kù)環(huán)境的平面圖，該裝貨機(jī)用于從箱子取出各項(xiàng) 目并且將特定項(xiàng)目放置到貨運(yùn)站2406,而不必住返以返回箱子2410。與圖24A中所示的環(huán) 境相比，裝貨機(jī)2200只需要完成特定訂單要求相關(guān)的特定貨架2401的單程。象圖22中那 樣，圖24B中采用的裝貨機(jī)2200可以配備有安裝在控制臂2224上的各項(xiàng)目抓取器2220。 裝貨機(jī)2200可被構(gòu)造成自動(dòng)地從箱子2410取出特定項(xiàng)目并將該項(xiàng)目放置在與特定訂單相 關(guān)聯(lián)的裝貨機(jī)2200的料斗或料倉(cāng)中。因此，一旦收到特定項(xiàng)目的請(qǐng)求，則裝貨機(jī)2200就 可以移動(dòng)到與項(xiàng)目相關(guān)聯(lián)的倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的預(yù)定位置，并從貨架取出箱子2410(例如，使用可伸 展的葉片抓取系統(tǒng)2230將箱子2410拖拽到裝貨機(jī)2200的平臺(tái)2210上）。一旦取回箱子 2410,就可以將單個(gè)項(xiàng)目2412從箱子2410取出（例如，使用安裝在控制臂上的項(xiàng)目抓取系 統(tǒng)2220)。為了便于接近箱子2410內(nèi)的項(xiàng)目2412,在將箱子裝載在貨架2401-2404上之前， 圖24B所示的倉(cāng)庫(kù)環(huán)境可以打開(kāi)倉(cāng)庫(kù)中收到的各箱子。然后，各項(xiàng)目2412可以位于特定訂 單的指定區(qū)域中。例如，項(xiàng)目抓取器2220可以將項(xiàng)目2412移動(dòng)到料斗和籃筐等中，并釋放 項(xiàng)目2412使得其落在指定區(qū)域中。然后，由裝貨機(jī)2200將箱子2410重新放回到貨架2401 上。箱子2410的取回、各項(xiàng)目2412的取出和箱子2410的復(fù)位都可以由裝貨機(jī)2200在時(shí) 間A時(shí)自動(dòng)地在倉(cāng)庫(kù)的過(guò)道內(nèi)執(zhí)行。然后，裝貨機(jī)2200可以在時(shí)間t 2時(shí)將訂單指定的項(xiàng) 目2412輸送到訂單完成臺(tái)2406上。
[0287] 圖24B所示的操作方案比圖24A提供的操作方案更高效，不僅因?yàn)闇p小了箱子拾 取步驟的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且因?yàn)檠b貨機(jī)2200前后通過(guò)倉(cāng)庫(kù)的較少路程。此外，因?yàn)檠b貨機(jī) 2200不運(yùn)送整個(gè)箱子，所以其操作起來(lái)效率更高。進(jìn)一步地，因?yàn)檠b貨機(jī)2200僅返回特定 項(xiàng)目以完成特定訂單，所以其可以具有足夠的容量以一次性地取回多個(gè)訂單的項(xiàng)目并將這 批項(xiàng)目返回到訂單完成臺(tái)2406。
[0288] IX.項(xiàng)目分揀應(yīng)用
[0289] 示例性系統(tǒng)包括用于使通過(guò)電粘附固定在容器內(nèi)的項(xiàng)目分揀的系統(tǒng)和操作方法。 減?。ɑ蜿P(guān)閉）電粘附導(dǎo)致項(xiàng)目從容器中掉出。本文公開(kāi)的一些系統(tǒng)可以提供對(duì)裝載在電 粘附固定的容器中的項(xiàng)目的識(shí)別或表征?；谧R(shí)別和/或表征，可以確定與識(shí)別信息相關(guān) 聯(lián)的投遞區(qū)。然后，可以使容器相對(duì)于一組投遞區(qū)移動(dòng)，并且可以選擇性地使項(xiàng)目從電粘附 固定的容器釋放以落入針對(duì)各項(xiàng)目確定的項(xiàng)目特定投遞區(qū)。例如，在經(jīng)過(guò)特定投遞區(qū)時(shí)可 以減?。ɑ蛏踔陵P(guān)閉）特定容器的電粘附，以使得其內(nèi)的內(nèi)容物掉出并落在投遞區(qū)內(nèi)。因 此，所述系統(tǒng)可以用來(lái)基于與各項(xiàng)目相關(guān)聯(lián)的識(shí)別信息使一組包裹或其他項(xiàng)目分揀到一系 列投遞區(qū)中。這種系統(tǒng)可以應(yīng)用于處理和分揀行李、包裹、郵件和其他項(xiàng)目。
[0290] 9a)具有電粘附封閉件的下端開(kāi)口容器
[0291] 圖25A是一組下端開(kāi)口容器2510的側(cè)視圖，每個(gè)容器使用粘附到各容器外側(cè)的電 粘附膜2520保持各項(xiàng)目2501-2503。容器2510可以包括頂部2514和側(cè)壁2512, 2516。容 器2510可以在除了膜2520之外的底部開(kāi)口。膜2520的一側(cè)可以連接到容器2510的頂部 2514或側(cè)壁2516上。膜2520包括足夠覆蓋容器2510的底部2522和與側(cè)壁2512重疊的 翼片2524的材料，從而封閉容器2510中的項(xiàng)目2501。膜2520至少在與側(cè)壁2512連接的 重疊翼片2524中可以包括電粘附抓取面。向嵌入在重疊部2524中的電極圖案施加適宜的 極化電壓使得翼片2524被吸引到側(cè)壁2512上。因此，翼片2524和側(cè)壁2512之間的吸引 可以用底部2522能夠承受項(xiàng)目2501的重量的足夠力固定膜2520。因此，在激活電粘附時(shí)， 項(xiàng)目2501 (以及項(xiàng)目2502,2503)被電粘附地固定在下端開(kāi)口容器2510內(nèi)。
[0292] 可選擇地，膜2520可以不是電粘附的。相反，側(cè)壁2512可以包括粘附在膜2520 的重疊部2524上的電粘附抓取面。在這種例子中，膜2520的重疊翼片2524可以包括（或 涂覆有）導(dǎo)電材料以促進(jìn)電粘附并提高這種電粘附的抓取力。
[0293] 圖25B是圖25A所示的下端開(kāi)口容器2510的側(cè)視圖，其中電粘附膜2520處于釋 放位置。例如，可以通過(guò)減?。ɑ蜿P(guān)閉）施加到電粘附抓取面的電壓來(lái)使容器2510的側(cè)壁 和膜2520的重疊翼片之間的電粘附吸引失活。一旦使容器2510的側(cè)壁和膜2520的重疊 翼片之間的電粘附吸引失活，則在膜的底部2522上的項(xiàng)目2501的重量克服重疊翼片2524 和側(cè)壁2512之間的吸引（如果有的話），并且膜2520從側(cè)壁2512滑開(kāi)以使項(xiàng)目2501向下 落。類(lèi)似地，一旦電粘附吸引失活，則項(xiàng)目2502,2503就向下落。
[0294] 圖26A是沿著內(nèi)側(cè)壁2612, 2614具有順應(yīng)性電粘附抓取器2620, 2622的下端開(kāi)口 容器2610的側(cè)視圖。例如，兩個(gè)順應(yīng)性抓取器2620,2622可以類(lèi)似于參照?qǐng)D19-20的本文 公開(kāi)的電粘附簾式抓取器。順應(yīng)性抓取器2620,2622包括被構(gòu)造成由施加的電壓極化的柔 性電極的集成圖案。一旦極化其中的電極，則順應(yīng)性抓取器2620,2622符合裝載在下端開(kāi) 口容器2610中的項(xiàng)目2601的外表面。抓取器2620, 2622被吸引到項(xiàng)目2601上并在項(xiàng)目 2601的側(cè)面上施加剪切應(yīng)力以固定容器2610中的項(xiàng)目2601。抓取器2620, 2622可以任選 地包括連接到順應(yīng)性表面上的承荷背襯以將局部施加的剪切應(yīng)力傳遞到容器2610或其他 承荷結(jié)構(gòu)（例如，順應(yīng)性抓取器2620, 2622附著在容器2610的頂部2616上的地方）。
[0295] 圖26B是另一個(gè)具有順應(yīng)性電粘附抓取器2620,2622的下端開(kāi)口容器2630的側(cè) 視圖，其中容器側(cè)面2632和2634朝內(nèi)偏置以促進(jìn)容器2630內(nèi)放置的項(xiàng)目2601與電粘附 抓取器2620, 2622之間的接觸。類(lèi)似于圖25中的下端開(kāi)口容器配置，在激活電粘附時(shí)，項(xiàng) 目2601被電粘附地固定在圖26A-26B的下端開(kāi)口容器2610或2630內(nèi)。
[0296] 9b)通過(guò)選擇性地從下端開(kāi)口容器釋放項(xiàng)目來(lái)分揀
[0297] 假定能夠通過(guò)選擇性地施加電壓以激活保持項(xiàng)目的電粘附膜來(lái)選擇性地使項(xiàng)目 保持在下端開(kāi)口容器中，則可以使用一個(gè)或多個(gè)電粘附膜形成分揀系統(tǒng)，從而分揀裝載在 下端開(kāi)口容器配置中的一組包裹。例如，可以使用關(guān)于包裹的識(shí)別信息來(lái)識(shí)別/表征分揀 設(shè)施中的包裹。通過(guò)激活附著在下端開(kāi)口容器的側(cè)壁上（例如，如圖25所示）或附著裝載 的項(xiàng)目本身的電粘附簾式抓取器上（例如，如圖26所示）的電粘附膜，可以使包裹裝載在 下端開(kāi)口容器中并電粘附地固定在其中。然后，下端開(kāi)口容器的配置可以被引導(dǎo)通過(guò)一系 列投遞位置。然后，可以將特定包裹釋放在特定包裹所需要的投遞位置。在一些例子中，在 將包裹輸送到特定投遞位置的同時(shí)，可以使電粘附失活以使得包裹從下端開(kāi)口容器中落下 并落入投遞位置中，從而投遞包裹。
[0298] 圖27A是具有保持項(xiàng)目的多個(gè)下端開(kāi)口容器2720的支架分揀系統(tǒng)2700的側(cè)視 圖，每個(gè)容器被構(gòu)造成落入多個(gè)投遞位置2730中的一個(gè)（例如，料倉(cāng)）。下端開(kāi)口容器2720 可以沿著升高的軌道輸送而經(jīng)過(guò)投遞位置2730。圖27B是圖27A所示的支架分揀系統(tǒng)2700 的俯視圖。下端開(kāi)口容器2720的配置可以繞著軌道循環(huán)到投遞位置2730 (例如，料倉(cāng)）。 下端開(kāi)口容器2720還可以具有透明頂部以允許使用一個(gè)或多個(gè)傳感器2710檢測(cè)識(shí)別信息 以識(shí)別和/或表征裝載在支架2720中的包裹。
[0299] 傳感器2710可以包括被構(gòu)造成檢測(cè)從下端開(kāi)口容器支架2720中的包裹反射和/ 或出射的輻射的檢測(cè)器。這種輻射可以包括指示例如出現(xiàn)在包裹上的圖像、圖案和/或字 符（例如，條形碼圖案、序列號(hào)以及諸如圖像和/或字符等其他可識(shí)別的識(shí)別特征）的輻 射。此外，傳感器2710可以包括配備有用來(lái)采集包裹的圖像并基于包裹上的形狀、顏色、反 射率和圖像等來(lái)識(shí)別/或表征包裹的相機(jī)，并且可以采用圖案識(shí)別技術(shù)。此外或可選擇地， 傳感器2710可被構(gòu)造成從嵌入或粘附到包裹的RFID標(biāo)簽檢測(cè)射頻識(shí)別信號(hào)。可以使用其 他技術(shù)識(shí)別和/或表征裝載在下端開(kāi)口容器支架中的包裹。
[0300] 經(jīng)識(shí)別和/或表征支架2720中的包裹，控制器（未示出）確定將特定包裹指向哪 個(gè)投遞位置2730,并控制支架2720在包裹移過(guò)指定投遞區(qū)時(shí)關(guān)閉特定容器的電粘附。如圖 27A所示，使電粘附失活以使得包裹2722從下端開(kāi)口容器支架2720落到投遞位置2730中 的指定料倉(cāng)。因此，控制器可以起到識(shí)別（或表征）包裹（例如，使用傳感器2710)、使其中 一個(gè)投遞位置2730與識(shí)別的包裹相關(guān)聯(lián)以及操作電粘附下端開(kāi)口容器2720以將識(shí)別的包 裹釋放在投遞位置中的作用?？梢曰趯?duì)經(jīng)由傳感器2710檢測(cè)的項(xiàng)目-識(shí)別數(shù)據(jù)的分析 來(lái)識(shí)別特定包裹。
[0301] 值得注意的是，圖27中的分揀系統(tǒng)2700可以特別適合于占地面積有限但是有充 足的上部空間的地方的項(xiàng)目分揀應(yīng)用。由于系統(tǒng)2700使用升高的輸送機(jī)支架2720將物品 掉在投遞區(qū)中，因此消耗的占地面積限于投遞區(qū)本身的占地面積。例如，在通常上部空間充 足但是占地面積可能有限的倉(cāng)庫(kù)設(shè)置中，與采用將包裹引導(dǎo)到特定投遞位置的斜坡和/或 輸送機(jī)的系統(tǒng)的分揀系統(tǒng)相比，升高的分揀系統(tǒng)可以提供優(yōu)點(diǎn)。
[0302] X.示例操作
[0303] 圖28A是操作剪切電粘附抓取器以操縱項(xiàng)目的示例性過(guò)程2800的流程圖?？梢?通過(guò)上述的具有圖13-16的剪切抓取系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)和/或裝置實(shí)現(xiàn)過(guò)程2800。剪 切抓取系統(tǒng)的電粘附面可以位于鄰近被操縱項(xiàng)目的側(cè)壁的位置（2802)。例如，葉片抓取系 統(tǒng)1300的抓取面1340可以位于項(xiàng)目（如盒子或箱子）的側(cè)壁附近?？梢詫㈦妷菏┘拥诫?粘附面的電極上，以將電粘附面粘附到被操縱項(xiàng)目的側(cè)壁（2804)?？梢允褂眠B接到抓取面 的承荷結(jié)構(gòu)通過(guò)施加到被粘附項(xiàng)目上的剪切力來(lái)移動(dòng)項(xiàng)目（2806)。例如，可以沿其長(zhǎng)度迫 動(dòng)連接到抓取面上的承荷結(jié)構(gòu)，并且可以將在承荷結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的力傳遞到被粘附的項(xiàng)目。
[0304] 圖28B是操作各項(xiàng)目抓取器以操縱項(xiàng)目的示例性過(guò)程2810的流程圖?？梢酝ㄟ^(guò) 上述的具有圖19-20的項(xiàng)目抓取系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)和/或裝置實(shí)現(xiàn)過(guò)程2810。柔性 電粘附面可以沿著被操縱項(xiàng)目的外部定位（2812)。例如，通過(guò)將柔性電粘附面安裝其上的 承荷結(jié)構(gòu)定位在特定項(xiàng)目的正上方，可以使多個(gè)電粘附抓取面懸吊在項(xiàng)目側(cè)面的周?chē)?。?以將電壓施加到電粘附面的電極上，以將電粘附面粘附到項(xiàng)目的外表面（2814)。然后，可 以經(jīng)由粘附的電粘附面操縱項(xiàng)目（2816)。例如，在將極化電壓施加到柔性電粘附面上的同 時(shí)，可以移動(dòng)或操縱電粘附面安裝其上的模塊（例如，經(jīng)由控制臂或其他定位系統(tǒng)）。可以 通過(guò)減小電粘附來(lái)釋放項(xiàng)目（2818)。例如，可以減小或關(guān)閉施加的電壓。
[0305] 圖28C是操作裝貨機(jī)以從倉(cāng)庫(kù)貨架上的箱子取出各項(xiàng)目的示例性過(guò)程2820的流 程圖?？梢酝ㄟ^(guò)上述的具有圖22-24的裝貨機(jī)和倉(cāng)庫(kù)環(huán)境的一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)和/或裝置 實(shí)現(xiàn)過(guò)程2820。操縱裝貨機(jī)使得其水平平臺(tái)鄰近裝載有所需箱子的貨架（2821)(例如，圖 23A)。例如，平臺(tái)可以位于至少近似共面的位置。葉片抓取器從裝貨機(jī)延伸到鄰近所需箱 子的側(cè)壁的位置（2822)(例如，圖23B)。可以將電壓施加到電粘附葉片抓取器上，以激活箱 子的側(cè)壁和葉片抓取器之間的電粘附吸引（2823)。葉片抓取器向裝載平臺(tái)縮回以將粘附的 箱子移動(dòng)到平臺(tái)上（2824)(例如，圖23C)。一旦到了裝貨機(jī)的平臺(tái)上，則可以將項(xiàng)目抓取器 系統(tǒng)定位成使得一個(gè)或多個(gè)柔性電粘附項(xiàng)目抓取器接近所需項(xiàng)目（2825)。例如，項(xiàng)目抓取 器的柔性電粘附面可以定位成在多個(gè)側(cè)面上懸掛所需項(xiàng)目，類(lèi)似于上述的圖21的項(xiàng)目抓 取器2100。可以將電壓施加到電粘附柔性抓取面上，以激活特定項(xiàng)目的外表面和至少一些 柔性抓取面之間的電粘附吸引（2826)。一旦粘附，則可以使用抓取器操縱項(xiàng)目移動(dòng)或以其 他方式操控被粘附的項(xiàng)目（2827)。例如，可以從模塊2824的貨架取出的箱子中拿出各項(xiàng) 目。可以使用項(xiàng)目抓取器安裝其上的控制臂將項(xiàng)目移動(dòng)到新的位置。在一些例子中，然后， 可以通過(guò)減?。ɑ蜿P(guān)閉）施加到柔性電粘附面的電極上的電壓從項(xiàng)目抓取器釋放項(xiàng)目。例 如，可以使項(xiàng)目掉入與特定訂單相關(guān)聯(lián)的裝貨機(jī)2200上的指定區(qū)域、料倉(cāng)和籃筐等中。然 后，垂直葉片抓取器可以延伸以將箱子移動(dòng)回貨架上（2828)。
[0306] 圖28D是在倉(cāng)庫(kù)過(guò)道中從倉(cāng)庫(kù)貨架上的箱子取出各項(xiàng)目的示例性過(guò)程2830的流 程圖。例如，可以通過(guò)上面結(jié)合圖22-圖24的裝貨機(jī)和倉(cāng)庫(kù)環(huán)境所述的一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)和 /或裝置實(shí)現(xiàn)過(guò)程2830。然而，還可以通過(guò)除了電粘附系統(tǒng)之外的自動(dòng)化處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò) 程2830。例如，自動(dòng)化處理/操縱系統(tǒng)可以采用機(jī)械抓取裝置、磁力抓取/粘附裝置、真空 抽吸裝置和/或適于自動(dòng)地粘附和/或抓取項(xiàng)目的其他技術(shù)。這種物品抓取/處理系統(tǒng)可 以將倉(cāng)庫(kù)導(dǎo)航到特定貨架上，然后從貨架取出具有所需項(xiàng)目的箱子，或?qū)Ш降截浖苌喜⒃?靠于貨架上時(shí)接近箱子（2832)。然后，系統(tǒng)可以操縱項(xiàng)目抓取器以從箱子中提取特定項(xiàng)目 (2834)。例如，系統(tǒng)在倉(cāng)庫(kù)過(guò)道中可以從箱子中取出各項(xiàng)目，而不將箱子運(yùn)輸?shù)筋A(yù)定拾取 臺(tái)。然后，系統(tǒng)可以將箱子重新放回在貨架上（2836)?？蛇x擇地，如果在箱子靠于貨架上的 同時(shí)接近箱子（例如，通過(guò)配備有合適的項(xiàng)目抓取器的機(jī)器人控制臂），那么可以省略模塊 2836。然后，取出的項(xiàng)目可以由系統(tǒng)裝載并運(yùn)輸?shù)饺〕雠_(tái)（2838)。例如，物品處理/操縱 系統(tǒng)可以將取出的項(xiàng)目傳遞到訂單完成臺(tái)。過(guò)程2830可以包含上面結(jié)合圖28C和圖22-24 所述的任何功能和/或特征，但是通常可以經(jīng)由除了電粘附抓取技術(shù)以外的抓取技術(shù)實(shí)現(xiàn) 過(guò)程2830 (盡管可以采用電粘附抓?。?br> [0307] 圖28E是操作分揀系統(tǒng)以在期望的位置選擇性地釋放電粘附的項(xiàng)目的示例性過(guò) 程2840的流程圖?？梢酝ㄟ^(guò)上面結(jié)合圖25-27的下端開(kāi)口容器分揀系統(tǒng)所述的一個(gè)或多 個(gè)系統(tǒng)和/或裝置實(shí)現(xiàn)過(guò)程2840。將物品裝載在下端開(kāi)口容器內(nèi)并電粘附地固定在其中 (2842)。下端開(kāi)口容器可以包括封閉容器的底部的膜，以使容器內(nèi)的對(duì)象靠在覆蓋底部的 膜的一部分中。如圖25所示，然后，這種膜可以電粘附地固定到下端開(kāi)口容器的側(cè)壁上。 此外或可選擇地，如圖26所示，下端開(kāi)口容器可以包括沿著容器的內(nèi)側(cè)壁的柔性簾式抓取 器，其符合裝載在容器內(nèi)的項(xiàng)目的外表面以電粘附地在容器內(nèi)固定項(xiàng)目。確定電粘附地固 定在下端開(kāi)口容器內(nèi)的項(xiàng)目的投遞位置（2844)。例如，可以使用由項(xiàng)目識(shí)別系統(tǒng)和/或傳 感器（例如，圖27A中的項(xiàng)目識(shí)別傳感器系統(tǒng)2710)獲得的項(xiàng)目-識(shí)別信息來(lái)識(shí)別/表征物 品。然后，可以基于識(shí)別信息（例如，基于輸送指令和查找表中的信息等）選定投遞位置。 然后，下端開(kāi)口容器可以用來(lái)將物品朝向確定的投遞位置輸送。例如，架空輸送機(jī)支架可以 用來(lái)沿著到一個(gè)或多個(gè)投遞區(qū)的路徑移動(dòng)下端開(kāi)口容器。在項(xiàng)目經(jīng)過(guò)所需的投遞位置時(shí)， 可以減小在容器內(nèi)固定物品的電粘附，以使得物品從容器掉入投遞位置（2846)。一旦減小 電粘附力，則物品可以通過(guò)沿著通過(guò)由項(xiàng)目穿過(guò)的一個(gè)或多個(gè)慣性路徑確定的路徑和/或 至少部分地由重力限定的路徑掉落而離開(kāi)容器。
[0308] 圖29示出根據(jù)示例實(shí)施方案構(gòu)造的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。在示例性實(shí)施方案中，示例 性系統(tǒng)可以包括一個(gè)或多個(gè)處理器、一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器、一個(gè)或多個(gè)輸入裝置/接口、一個(gè) 或多個(gè)輸出裝置/接口以及當(dāng)由一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)使得系統(tǒng)執(zhí)行上述各種功能、任 務(wù)和能力等的機(jī)器可讀指令。
[0309] 如上所述，在一些實(shí)施方案中，可以由在機(jī)器可讀格式的非臨時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存 儲(chǔ)介質(zhì)或其他非臨時(shí)性介質(zhì)或制品上編碼的計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)施所公開(kāi)的技術(shù)。圖29是 示例性計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的概念性局部視圖的示意圖，其包括用于在計(jì)算裝置上執(zhí)行根據(jù) 本文至少一些實(shí)施方案配置的計(jì)算機(jī)過(guò)程（包括結(jié)合圖11和圖28所示和所述的過(guò)程）的 計(jì)算機(jī)程序。
[0310] 在一個(gè)實(shí)施方案中，使用信號(hào)承載介質(zhì)2902提供示例性計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品2900。信 號(hào)承載介質(zhì)2902可以包括一個(gè)或多個(gè)編程指令2904,當(dāng)由一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)其可 以提供上面結(jié)合圖1-28所述的功能或功能的一部分。在一些例子中，信號(hào)承載介質(zhì)2902 可以包括非臨時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)2906,例如但不限于硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、光盤(pán)（⑶）、數(shù)字視頻 光盤(pán)（DVD)、數(shù)字磁帶和存儲(chǔ)器等。在一些實(shí)施中，信號(hào)承載介質(zhì)2902可以是計(jì)算機(jī)可記錄 介質(zhì)2908,例如但不限于存儲(chǔ)器、讀/寫(xiě)（R/W)⑶和R/WDVD等。在一些實(shí)施中，信號(hào)承載介 質(zhì)2902可以是通信介質(zhì)2910,例如但不限于數(shù)字和/或模擬通信介質(zhì)（例如，光纜、波導(dǎo)、 有線通信鏈路和無(wú)線通信鏈路等）。因此，例如，可以由無(wú)線形式的通信介質(zhì)2910傳遞信號(hào) 承載介質(zhì)2902。
[0311] -個(gè)或多個(gè)編程指令2904可以是例如計(jì)算機(jī)可執(zhí)行和/或邏輯實(shí)現(xiàn)的指令。在 一些例子中，計(jì)算裝置被構(gòu)造成響應(yīng)于由一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)2906、計(jì)算機(jī)可記錄 介質(zhì)2908和/或通信介質(zhì)2910傳遞到計(jì)算裝置的編程指令2904而提供各種操作、功能或 作用。
[0312] 非臨時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)2906還可以分布在彼此可以是遠(yuǎn)程設(shè)置的多個(gè)數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)元件中。執(zhí)行一些或所有的存儲(chǔ)指令的計(jì)算裝置可以是微細(xì)加工控制器或其他計(jì)算平 臺(tái)?？蛇x擇地，執(zhí)行一些或所有的存儲(chǔ)指令的計(jì)算裝置可以是遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（例如，服務(wù) 器）。
[0313] 雖然本文公開(kāi)了各個(gè)方面和實(shí)施方案，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其他方面 和實(shí)施方案也將是顯而易見(jiàn)的。本文公開(kāi)的各個(gè)方面和實(shí)施方案的目的是為了說(shuō)明而不是 為了限制由以下權(quán)利要求書(shū)所示出的真正范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括： 第一剪切抓取器，包括與一個(gè)或多個(gè)電極相關(guān)聯(lián)的電粘附面和與所述電粘附面連接的 承荷結(jié)構(gòu)，所述承荷結(jié)構(gòu)卷繞而具有向外彎曲的表面和向內(nèi)彎曲的表面，并且所述電粘附 面與所述向外彎曲的表面連接； 電源，被構(gòu)造成電連接至與所述電粘附面相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)電極；和 控制器，被構(gòu)造成（i)經(jīng)由所述電源將電壓施加到與所述電粘附面相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多 個(gè)電極，從而使第一剪切抓取器粘附到位于所述電粘附面附近的項(xiàng)目上，和（ii)經(jīng)由所述 承荷結(jié)構(gòu)將剪切力施加到被粘附項(xiàng)目上，其中所述剪切力足以移動(dòng)被粘附項(xiàng)目。
2. 如權(quán)利要求1所述的電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，第一剪切抓取器被構(gòu)造成粘附 到所述項(xiàng)目的側(cè)壁上，并且經(jīng)由所述電粘附面和所述側(cè)壁之間的剪切相互作用在平行于所 述側(cè)壁的方向上移動(dòng)所述項(xiàng)目。
3. 如權(quán)利要求1所述的電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，還包括： 第二剪切抓取器，包括與一個(gè)或多個(gè)電極相關(guān)聯(lián)的電粘附面和與所述電粘附面連接的 承荷結(jié)構(gòu)。
4. 如權(quán)利要求3所述的電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，第一和第二剪切抓取器的電粘 附面被構(gòu)造成粘附到被粘附項(xiàng)目的相對(duì)側(cè)壁上。
5. 如權(quán)利要求1所述的電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，還包括： 伸縮臂，與第一剪切抓取器連接并被構(gòu)造成沿著平行于所述電粘附面的長(zhǎng)度的方向伸 展和收縮，和 所述控制器被構(gòu)造成使用所述伸縮臂（i)定位所述電粘附面接近所述項(xiàng)目，和（ii)通 過(guò)伸展所述伸縮臂將所述剪切力施加到被粘附項(xiàng)目上。
6. 如權(quán)利要求1所述的電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，還包括： 可回縮臂，與第一剪切抓取器連接并被構(gòu)造成沿著平行于所述電粘附面的長(zhǎng)度的方向 伸展和收縮，和 所述控制器被構(gòu)造成使用所述可回縮臂（i)定位所述電粘附面接近所述項(xiàng)目，和（ii) 通過(guò)收縮所述可回縮臂將所述剪切力施加到被粘附項(xiàng)目上。
7. 如權(quán)利要求1所述的電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，第一剪切抓取器包括力賦予部 和所述力賦予部從其延伸的卷繞部，并且所述卷繞部繞著橫向于所述向外彎曲表面的曲率 軸的軸線卷繞。
8. 如權(quán)利要求1所述的電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，所述承荷結(jié)構(gòu)包括在多個(gè)點(diǎn)處 與所述電粘附面連接的支撐桿。
9. 如權(quán)利要求1所述的電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，所述電粘附面包括被構(gòu)造成至 少部分地符合被粘附項(xiàng)目的外表面的順應(yīng)性翼片。
10. 如權(quán)利要求1所述的電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，第一剪切抓取器包括在所述電 粘附面和所述承荷結(jié)構(gòu)之間連接的可變形層。
11. 如權(quán)利要求1所述的電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，所述電粘附面和所述承荷結(jié)構(gòu) 通過(guò)在施加剪切力的方向上延伸的連續(xù)的條帶連接在一起。
12. 如權(quán)利要求1所述的電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，所述電粘附面被構(gòu)造成可拆卸 地連接到所述承荷結(jié)構(gòu)。
13. 如權(quán)利要求1所述的電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，還包括： 傳感器，被構(gòu)造成檢測(cè)接近第一剪切抓取器的項(xiàng)目，和 所述控制器還被構(gòu)造成從所述傳感器接收數(shù)據(jù)并基于接收的數(shù)據(jù)控制所述電源，從而 響應(yīng)于所述項(xiàng)目接近所述電粘附面的傳感器施加電壓。
14. 如權(quán)利要求1所述的電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器還被構(gòu)造成接收指 示以從第一剪切抓取器釋放所述項(xiàng)目，和響應(yīng)于接收的指示減小施加到所述一個(gè)或多個(gè)電 極上的電壓。
15. 如權(quán)利要求1所述的電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，所述電源包括一個(gè)或多個(gè)電 源，所述系統(tǒng)還包括： 項(xiàng)目抓取器，包括與一個(gè)或多個(gè)電極相關(guān)聯(lián)的多個(gè)柔性電粘附面；和 控制臂，被構(gòu)造成操縱所述項(xiàng)目抓取器，和 其中所述控制器被構(gòu)造成（i)使所述控制臂定位所述項(xiàng)目抓取器，使得所述多個(gè)柔性 電粘附面中的至少一些在包括目標(biāo)對(duì)象區(qū)域的周?chē)鷳业?，（ii)經(jīng)由所述一個(gè)或多個(gè)電源將 電壓施加到與所述多個(gè)柔性電粘附面相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)電極，從而使所述多個(gè)柔性電粘 附面中的至少一些粘附到所述目標(biāo)對(duì)象上。
16. 如權(quán)利要求1所述的電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，所述電源包括一個(gè)或多個(gè)電 源，所述系統(tǒng)還包括： 電粘附平臺(tái)，包括一個(gè)或多個(gè)電極；和 其中所述控制器被構(gòu)造成（i)使粘附到第一剪切抓取器上的項(xiàng)目在所述電粘附平臺(tái) 上移動(dòng)，（ii)經(jīng)由所述一個(gè)或多個(gè)電源將電壓施加到與所述電粘附平臺(tái)相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多 個(gè)電極上，從而將所述項(xiàng)目固定到所述電粘附平臺(tái)上。
17. -種電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括： 項(xiàng)目抓取器，包括與一個(gè)或多個(gè)電極相關(guān)聯(lián)的多個(gè)柔性電粘附面和與所述電粘附面連 接的承荷結(jié)構(gòu)，所述承荷結(jié)構(gòu)卷繞而具有向外彎曲的表面和向內(nèi)彎曲的表面，并且所述電 粘附面與所述向外彎曲的表面連接； 電源，被構(gòu)造成電連接至與所述多個(gè)柔性電粘附面相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)電極；和 控制臂，被構(gòu)造成操縱所述項(xiàng)目抓取器，和 控制器，被構(gòu)造成（i)使所述控制臂定位所述項(xiàng)目抓取器，使得所述多個(gè)柔性電粘附 面中的至少一些在包括目標(biāo)對(duì)象區(qū)域的周?chē)鷳业?，（ii)經(jīng)由所述電源將電壓施加到與所述 多個(gè)柔性電粘附面相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)電極，從而使所述多個(gè)柔性電粘附面中的至少一些 粘附到目標(biāo)對(duì)象上。
18. 如權(quán)利要求17所述的電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)柔性電粘附面中的 至少一個(gè)與半剛性背襯連接，所述背襯被構(gòu)造成經(jīng)由與所述柔性電粘附面的多個(gè)機(jī)械連接 在至少一個(gè)柔性電粘附面上分配應(yīng)力。
19. 如權(quán)利要求18所述的電粘附抓取系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)械連接包括在所述半 剛性背襯和所述至少一個(gè)柔性電粘附面中的各錨定點(diǎn)錨固的多個(gè)柔性繩子。
【文檔編號(hào)】B25J15/00GK203889500SQ201390000082
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2013年5月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月2日
【發(fā)明者】哈沙·普拉赫拉德, 羅納德·E·佩爾瑞納, 布萊恩·K·姆科伊 申請(qǐng)人:Sri國(guó)際公司