DE60206199T2 - Handhabungssystem für eine last - Google Patents

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    • B65G2203/042Sensors

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Lastmanipulationssysteme, und genauer auf ein Lastmanipulationssystem mit einer Anordnung von horizontal vibrierenden Fliesen.
  • Lastmanipulationseinrichtungen werden zum Bewegen und Positionieren von Lasten, wie etwa Päckchen, Kartons, Paketen oder industriellen Teilen verwendet. Diese Einrichtungen können z.B. durch Postverarbeitungseinrichtungen, Pakethandhabungseinrichtung oder Hersteller verwendet werden. Konventionelle Lastmanipulationseinrichtungen inkludieren Förderbänder und Robotermanipulationseinrichtungen. Förderbänder sind zum Bewegen großer Objekte über lange Distanzen gut geeignet, ihnen fehlt aber die Fähigkeit, Objekte in vielen Richtungen zu verschieben und Objekte auszurichten. Robotermanipulationseinrichtungen sind in der Lage, Objekte präzise zu positionieren und auszurichten, sind aber durch Kraft, Reichweite und die Notwendigkeit von großen hindernisfreien Arbeitsräumen begrenzt.
  • Es wurde eine programmierbare Lastmanipulation durch eine Anordnung von Stellgliedern vorgeschlagen, um einige dieser Nachteile zu überwinden. Die GB-Anmeldung Nr. 2,259,900 beschreibt eine Hardwareplattform, umfassend eine Menge von Transferstationen, die nebeneinander gestellt sind, um eine Matrix zu bilden. Die Matrix besteht aus identischen Plattformen einer regelmäßigen Form (z.B. Dreieck, Quadrat). Jede Plattform enthält die geeignete Lastbewegungshardware, wie etwa eine Rolle, ein Förderband und vibrierende Flächen vieler Richtungen (d.h. horizontal und vertikal). Die offenbarten Systeme weisen zahlreiche Nachteile auf. Z.B. ist die erforderliche Hardware für jede Plattform komplex (z.B. sind viele Freiheitsgrade einer Bewegung erforderlich) und für Aufbau und Unterhaltung aufwändig. Das Beruhen des Systems auf Lagern reduziert die erwartete Lebensdauer des Systems, da Lager (gleitende Flächen) sich unter wiederholter Bewegung leicht abnutzen. Außerdem erfordern Plattformen basierend auf einer Konfiguration vibrierender Flächen gleichzeitige vertikale und horizontale Vibration, was Ansteuerhardware erfordert, um Vibration auf zwei Ebenen zu erreichen. Insbesondere erfordert eine vertikale Ansteuerung einer Fläche eine Menge von Energie, die sich mit dem Lastgewicht erhöht.
  • Lastmanipulation mit einer Stellgliedanordnung wird auch in Parcel Manipulation and Dynamics with a Distributed Actuator Array: The Virtual Vehicle (J. E. Luntz, W. Messner, und H. Choset, Proc. IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation (ICRA), Seiten 1541–1546, Albuquerque, New Mexico, April 1997) (hierin nachstehend "Luntz et al.") offenbart. Luntz et al. offenbaren eine Anordnung von Zellen, bestehend aus einem Paar von orthogonal ausgerichteten motorisierten Rollenrädern. Jedes Rad wird eine Getriebeuntersetzung durch einen Gleichstrommotor angesteuert. Das System erfordert aufwändige Stellglieder mit Rotationsgeschwindigkeiten, die elektronisch akkurat gesteuert werden müssen. Da Rollen sowohl statische als auch gleitende Reibung involviert, führt es auch eine zusätzliche Komplexität einer Steuerung bei einer präzisen Manipulation von Lasten ein. Ein anderer Nachteil dieses Systems besteht darin, dass Rollen sich nicht gut zusammen verdichten lassen, was große Lücken lässt, die zwischen benachbarten Rollen existieren, was zu Blockierung und der Akkumu lation von losen Partikeln innerhalb der Anordnung führen kann.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Ein planares Lastmanipulationssystem der vorliegenden Erfindung inkludiert eine Vielzahl von Zellen, die angeordnet sind, eine allgemein planare Lastmanipulationsfläche zu bilden. Jede Zelle hat mindestens ein Stellglied, das mit einer oberen Fläche gekoppelt ist, die die Lastmanipulationsfläche bildet. Das Stellglied ist betriebsfähig, die obere Fläche der Zelle innerhalb einer Ebene der Lastmanipulationsfläche zu vibrieren. Das System inkludiert ferner eine Steuervorrichtung, die betriebsfähig ist, eine Eingabe von einem Sensor zu empfangen und Befehle zu den Stellgliedern zu senden, um Lasten auf der Lastmanipulationsfläche zu manipulieren.
  • Das Stellglied ist unter der oberen vibrierenden Fläche aufgestellt. In einer Ausführungsform ist das Stellglied ein Lautsprecher und der Sensor ist eine Kamera, die mit einem Bildverarbeitungssystem gekoppelt ist.
  • Das Obige ist eine kurze Beschreibung einiger Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Andere Merkmale, Vorteile und Ausführungsformen der Erfindung werden einem Fachmann aus der folgenden Beschreibung, den Zeichnungen und Ansprüchen offensichtlich sein. Entsprechende Bezugszeichen zeigen entsprechende Teile überall in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen an.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Diagramm einer Zelle einer Lastmanipulationssystemanordnung gemäß einer spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist eine Draufsicht einer Anordnung von Lastenmanipulationszellen von 1, die eine Bewegung einer Last über der Anordnung veranschaulicht.
  • 3 ist ein allgemeines Blockdiagramm des Lastmanipulationssystems der vorliegenden Erfindung.
  • 4 ist ein schematisches Diagramm, das Abtastung und Steuerung von Lastbewegung mit dem System von 3 veranschaulicht.
  • 5 ist eine Draufsicht der Zelle von 1 mit einer oberen vibrierenden Fläche, die entfernt ist, um Details zu zeigen.
  • 6 ist eine Seitenansicht der Zelle von 1, wobei ein Stellglied entfernt ist.
  • 7 ist eine Vorderansicht der Zelle von 6.
  • 8 ist eine Draufsicht einer zweiten Ausführungsform der Zelle von 1, konfiguriert für Lastrotation.
  • 9 ist eine Grafik, die ein Geschwindigkeitsprofil eines Stellgliedes der Zelle von 1 und eine momentane Gleitreibungskraft veranschaulicht, die durch das Stellglied an eine Last angelegt wird.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON SPEZIFISCHEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die folgende Beschreibung wird vorgelegt, um einem Durchschnittsfachmann zu ermöglichen, die Erfindung durchzuführen und zu verwenden. Beschreibungen von spezifischen Ausführungsformen und Anwendungen werden nur als Beispiele vorgese hen, und einem Fachmann werden verschiedene Modifikationen leicht einfallen. Die allgemeinen Prinzipien, die hierin beschrieben werden, können auf andere Ausführungsformen und Anwendungen angewendet werden, ohne von dem Bereich der Erfindung abzuweichen. Somit ist die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsformen zu begrenzen, sondern ist mit dem weitesten Bereich zu gewähren, der mit den hierin beschriebenen Prinzipien und Merkmalen konsistent ist. Für den Zweck von Klarheit wurden Details bezüglich technischem Material, das auf den technischen Gebieten in Bezug auf die Erfindung bekannt ist, nicht detailliert beschrieben.
  • Bezug nehmend nun auf die Zeichnungen, und zuerst auf 1, wird eine Zelle eines Lastmanipulationssystems der vorliegenden Erfindung gezeigt und allgemein bei 20 angezeigt. Das System sieht Manipulation (Verschiebung entlang programmierbarer Richtung und Rotation) von Lasten P, wie etwa Päckchen, Kartons, Pakete oder industriellen Teilen, vor. Wie in 2 gezeigt, ist eine Vielzahl von Zellen 20 nebeneinander gestellt, um eine Lastmanipulationsfläche zu bilden. Jede Zelle 20 inkludiert eine obere Fläche 24, die zum Stützen einer Last P und horizontalen Vibrieren konfiguriert ist, um die Last von der oberen Fläche einer Zelle zu der oberen Fläche einer oder mehr benachbarter Zellen zu transferieren. Die Zahl und Größe der Zellen 20 können abhängig von der Anwendung und Größe und Typ von Lasten variieren, für die das System konfiguriert ist zu manipulieren. Das System erlaubt komplexe Neuanordnung von Lasten in Übereinstimmung mit einer gewünschten Manipulationsfunktion. Beispiele derartiger Funktionen inkludieren automatisierte Vereinzelung, Vorlegung und Sortierung von Lasten. Das System kann z.B. für eine Lastvereinzelung verwendet werden, wie in US-Patentanmeldung mit dem Titel Load Singulation System and Method, von Dan Reznik et al., die hiermit gleichlaufend eingereicht ist (Anwaltsliste Nr. 02P00663US01), beschrieben, die in ihrer Gesamtheit hierin durch Verweis einbezogen wird. Wie nachstehend beschrieben, ist die Rüttelbewegung der oberen Fläche 24 in einer Ebene und wird durch eigenständige Stellglieder (Kraftaufnehmer) und einen biegungsbasierten oder Direktantriebsübertrager angesteuert.
  • Ein Blockdiagramm, das Rückkopplung und Steuerung des Lastmanipulationssystem veranschaulicht, wird in 3 gezeigt. Ein Abtastungs- und Lastlokalisierungsmodul 30 sendet Information über Positionen der Lasten P zu einer Manipulationssteuervorrichtung 32, die Befehle zu Stellgliedern 34 sendet. Die Stellglieder bewegen die oberen Flächen 24 und veranlassen eine Verschiebung von Lasten P, die auf den oberen Flächen der Zellen 20 positioniert sind. Das Abtastungsmodul 30 kann eine bildgebende Einrichtung sein, wie etwa eine Kamera, oder ein druckempfindlicher Wandler, eingebettet z.B. in der oberen vibrierenden Fläche 24 oder in dem Stellglied oder Übertrager von jeder Zelle 20. Jede Zelle 20 empfängt sowohl Leistungs- als auch Datenbefehle von einem steuernden Computer. Jede Zelle 20 ist vorzugsweise für Computerkopplung, Selbst-Kalibrierung und Signalgenerierung und Verstärkung gemäß den gewünschten Daten verantwortlich. In einer bevorzugten Ausführungsform ist jede Zelle 20 mit einem eindeutigen Nummernidentifikator hart verdrahtet und alle Zellen empfangen Dateninformation von dem gleichen seriellen (oder drahtlosen) Bus, wie etwa RS485 (serieller Busstandard). Der Computer greift auf eine einzelne Zelle 20 durch Rundrufen von Nachrichten mit einem Feld zu, das das beabsichtigte Stellglied identifiziert. Zellen 20 werden gespeist, um verschiedene Lasten P innerhalb einzelner Zellen zu manipulieren oder um die Lasten zu benachbarten Zellen zu transferieren, um eine globale Neuorganisation oder Lastenanordnung zu erreichen.
  • Lastbewegung kann manuell oder durch einen automatisierten Steueralgorithmus gesteuert werden. Z.B. kann das System für Teleoperation für die Zwecke von Inspektion und Gefahrenhandhabung verwendet werden. Wenn in einem automatischen Modus betrieben, werden die Zellen 20 durch einen Lastmanipulationsalgorithmus gesteuert, der auf einer geeigneten Berechnungseinrichtung läuft. Im automatischen Modus können die Lastpositionen durch eine Overhead-Bildgebungseinrichtung 40 (gezeigt in 4 und nachstehend beschrieben) identifiziert werden, deren Rahmen in Echtzeit zu einer Bildverarbeitungssoftware gesendet werden, die auf Computer 42 installiert ist. Lastkonturen werden unter Verwendung von standardmäßigen Bildverarbeitungaalgorithmen, die verfolgbare Lastposition und Ausrichtung liefern, wiederhergestellt, wie für einen Fachmann gut bekannt ist. Automatisierte Lastbewegungssteuersoftware kann auf Heuristik abhängig von der spezifischen Manipulationsfunktion, die genutzt wird, basieren. Z.B. kann bei Paketvereinzelung ein eingehender Strom von Lasten in einen ausgehenden Strom eines nach dem anderen durch Beschleunigen der Last am nächsten zu dem Ausgang in Bezug auf andere eingehende Lasten dynamisch neu angeordnet werden. Ein anderes Beispiel einer Manipulationsfunktion ist Lastneuorganisation für den Zweck von Lagerung oder weiter sortierter Zustellung.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sendet eine Overhead-Videokamera 40 Bilder zu einem Computer 42 (4). Die Kamera 40 und der Computer 42 werden verwendet, um den Standort jeder Last P zu identifizieren, die in dem Feld von Zellen 20 positioniert ist. Der Computer 42 führt Algorithmen zur Bilderlangung, Lastlokalisierung und Lastmanipulation aus. Wie in 4 gezeigt, kann das System z.B. konfiguriert sein, eine gemischte Gruppe von Lasten in zwei verschiedene Gruppen neu anzuordnen. Die Kamera 40 sendet Bilder der Lasten zum Computer 42, der zwischen rechteckigen Paketen 44A, 44B, 44C, 44D, 44E, 44F, 44G und zylindrischen Paketen 46A, 46B, 46C, 46D, 46E, 46F unterscheidet. Der Computer 42 sendet Instruktionen zu den Zellen 20, sodass jedes der Stellglieder arbeitet, ihre obere vibrierende Fläche 24 zu bewegen, um die Lasten in zwei getrennte Gruppen zu positionieren (d.h. 44A44G und 46A46F). Z.B. werden Lasten 44C und 44D vorwärts bewegt (nach unten, wie in 4 gesehen), um sich mit Lasten 44E, 44F und 44G auszurichten. Sobald Lasten 44C und 44D nach rechts bewegt sind (wie in 4 gesehen), können Lasten 46A, 46B und 46C rückwärts und nach rechts bewegt werden, um sich mit Lasten 46D, 46E und 46F auszurichten. Last 44A wird dann vorwärts und nach rechts bewegt, um für Last 44B Platz zu machen, die dann vorwärts und nach rechts bewegt werden kann, um sich mit dem Rest der rechteckigen Pakete auszurichten.
  • Bezug nehmend erneut auf 1 inkludiert jede Zelle 20 eine obere vibrierende Fläche 24, die konfiguriert ist, Last P zu stützen und zu bewegen, eine Stützbasis 50, vier flexible Beine 52, die zwischen die Stützbasis und die obere Fläche gestellt sind, zwei Stellglieder 34 und zwei Übertrager 54, die die Stellglieder mit der oberen Fläche koppeln. Es ist zu verstehen, dass sich die Zahl von Stellgliedern 34, die verwendet werden, um die obere Fläche 24 zu bewegen, in jeder Zelle 20 von dem unterscheiden kann, was hierin gezeigt wird. Z.B. kann nur ein Stellglied 24 verwendet werden, oder es können mehr als zwei Stellglieder verwendet werden, wie nachstehend beschrieben wird.
  • Die Stützbasis 50 ist vorzugsweise in Größe und Form der oberen Fläche 24 ähnlich, sodass die Zellen 20 benachbart zueinander mit nur einer kleinen Lücke 60 dazwischen (z.B. 5–10 mm) positioniert werden können (1 und 2). Es kann ein komprimierbares Material, wie etwa Gummi, in die Lücken 60 platziert werden, sodass das Gesamtsystem allgemein planar und abgeschlossen ist um zu verhindern, dass lose Partikel von außen in den Stellgliedraum fallen. Die Basis 50 kann aus einem Material gebildet werden, wie etwa z.B. Faserholz mittlerer Dichte. Die flexiblen Beine 52 können aus einem Material gebildet werden, wie etwa Nylonstäben, die ausreichende Biegung vorsehen, um eine horizontale Rüttelbewegung in einer Ebene der oberen Fläche 24 zu erlauben. Die obere Fläche 24 ist allgemein planar und aus einem starren leichtgewichtigen Material gebildet, wie etwa Wabentafeln. Die obere Fläche 24 ist vorzugsweise rechteckig, kann aber z.B. in der Form von anderen Umrissen sein, die für eine Positionierung benachbart zueinander konfiguriert sind oder eines ineinandergreifenden Typs einer Anordnung. Das Stellglied 34 und der Übertrager 54 sind innerhalb von dem Raum zwischen der oberen Fläche 24 und Basis 50 enthalten, sodass die Zellen 20 benachbart zueinander positioniert werden können. Es ist zu verstehen, dass die äußere Kontur der Zellenfliesen nicht ein rechteckiges Feld sein muss und eine beliebige übliche Kontur sein kann, die für eine bevorstehende Manipulationsaufgabe gut geeignet ist (z.B. kann der Eingang des Feldes mehr Zellen als sein Ausgang enthalten, sodass das Feld als eine "leitende" Einrichtung konfiguriert ist).
  • Das Stellglied 34 ist vorzugsweise ein Strom-zu-Kraft-Wandler. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Stellglieder 34 Subwoofer-Lautsprecher oder andere Stellglieder eines Schwingspulentyps, wie etwa ein kommerziell verfügbarer Audiobahn AW800X Subwoofer. Die Stellglieder 34 können auch pneumatische Kolben oder Solenoide oder Linearmotoren oder Revolutmotoren sein, die zu einer Nocke angepasst sind, gestaltet, Rotation zu der gewünschten linearen Bewegung zu konvertieren.
  • Zusätzliche Details von Zelle 20 werden in 5, 6 und 7 gezeigt. 5 ist eine Draufsicht der Zelle von 1, wobei die obere vibrierende Fläche 24 entfernt ist, um Details zu zeigen. 6 und 7 sind Seiten- bzw. Vorderansichten der Zelle, wobei ein Stellglied 34 entfernt ist. Die Stellglieder 34 sind in dem offenen Raum zwischen der oberen vibrierenden Fläche 24 und der Stützbasis 50 mit starren Stützen 60 aufrecht montiert. Stellglied- (Lautsprecher-) Bewegung wird zu der oberen Fläche 24 über einen Biegeübertrager 54 übertragen, der eine Kraft eines horizontalen Kegels mittlerer Ebene zu einer symmetrischen Kraft konvertiert, die an die obere vibrierende Fläche 24 angelegt wird. Übertrager 54 inkludiert einen steifen vertikalen Holm 68, der um einen Punkt in Schiene 64 durch die Biegung eines kleinen flexiblen Streifens aus Metall 65 schwenkt (6). Der vertikale Holm 68 ist mit einem horizontalen Holm 62 gekoppelt, der eine Kraft zu der oberen Fläche 24 überträgt. Der horizontale Holm 62 ist an einer Unterlage 70 angebracht, die mit der oberen Fläche 24 entlang einer peripheren Kante davon verbunden ist. Übertragerholme können z.B. aus 1/32''-Streifen aus Federstahl oder einer beliebigen anderen geeigneten Form oder Materialholm hergestellt werden, was gestaltet ist, sich zu biegen und nach einer großen Zahl von Wiederholungen nicht nachzugeben.
  • Die flexiblen Beine 52 sind jedes an einem Ende einer mit Kopplung 66 angebracht, die mit der oberen Fläche 24 verbunden ist. Das andere Ende des Beins 52 ist in einem Block 67 montiert, der an der Basis 50 befestigt ist. Es ist zu verstehen, dass das Verfahren einer Befestigung der Beine 52 oder des Übertragers 54 mit der oberen vibrierenden Fläche 24 unterschiedlich von dem hierin gezeigten und beschriebenen sein kann, ohne von dem Bereich der Erfindung abzuweichen. Z.B. kann eine Kraft direkt zu den oberen Flächen durch Neigen von jedem Wandler nach oben zu der Fläche übertragen werden, wobei so das schwenkende Biegen beseitigt wird.
  • Wie in 5 gezeigt, ist eines der Stellglieder 34 positioniert, eine Kraft vorzusehen, die obere Fläche 24 entlang ei ner X-Achse zu bewegen, die sich in der Lastmanipulationsebene befindet, und das andere Stellglied ist positioniert, eine Kraft vorzusehen, die obere Fläche entlang einer Y-Achse zu bewegen, die sich auch innerhalb der Lastmanipulationsebene befindet.
  • 8 ist eine Draufsicht einer zweiten Ausführungsform einer Zelle 70 des Systems der vorliegenden Erfindung. Die Zelle 70 inkludiert drei Stellglieder; Stellglied 74 sieht Kräfte entlang einer X-Achse vor, und Stellglieder 76 sehen eine Kombination einer Kraft entlang einer Y-Achse und eines Drehmomentes um eine Z-Achse vor, sodass die Lasten rotiert werden können. Die X- und Y-Achsen befinden sich innerhalb der Lastmanipulationsebene.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird jeder Lautsprecher durch einen Eingangsstrom i(t) der Form: i(t) = A[sin(2ωt) – sin(ωt)]erregt, wobei:
  • i:
    Eingangsstrom (Ampere)
    t:
    Zeit (sek)
    A:
    Amplitude (Ampere)
    ω:
    Frequenz (ω = 2πf, wobei f in Hz angegeben ist).
  • Der Lautsprecherkonus bewegt sich mit einer Kraft proportional zu i(t) vor und zurück. Diese Bewegung wird zu der oberen vibrierenden Fläche 24 über Übertragung 54 übertragen, deren Geschwindigkeit im stetigen Zustand das Zeitintegral von i(t) = A[sin(2ωt) – sin(ωt)] ist:
  • Figure 00110001
  • Diese Wellenform wird in 9 gezeigt, die ein Geschwindigkeitsprofil v(t) eines horizontalen Stellgliedes veranschaulicht, das optimale Lastverschiebungsgeschwindigkeit liefert. 9 inkludiert auch ein Profil f(t), das eine momentane Gleitreibungskraft veranschaulicht, die an eine gestützte Last angelegt wird. Unter der Bewegung v(t) verschiebt die obere Fläche 24 gestützte Lasten P durch Gleitreibung bei einer stabilen Geschwindigkeit V = A/2ω. Erreichbare Geschwindigkeiten reichen typischerweise von 0 bis 50 cm/s. Siehe D. Reznik, J. Canny, "The Coulomb Pump: A Novel Parts Feeding Method using a Horizontally-Vibrating Surface", Proc. IEEE Int. Conf. on Rob. & Autom. (ICRA), Leuven, Belgien, April 1998, was hierin durch Verweis in seiner Gesamtheit einbezogen wird.
  • Bei einer gegebenen Frequenz ω ist die maximale horizontale Verschiebung einer oberen vibrierenden Fläche 24 ungefähr A/ω^2, was in einem typischen Betrieb von ungefähr 5 bis 10 mm ist. Typischerweise erfordert dies Deckflächenbeschleunigungen von 8–10 g's und 100 W an Leistung, was durch kommerziell verfügbare Subwoofer, wie etwa den Audiobahn AW800X, leicht erreicht werden kann. In der ersten Ausführungsform, die in 5 gezeigt wird, werden eine oder mehr Lasten im Tandem über einer Fläche eines Stellgliedes entlang einer beliebigen Richtung und mit einer Geschwindigkeit aus einem realisierbaren Bereich übertragen. Es sind zwei Lautsprecher in senkrechter Ausrichtung installiert. Ein Lautsprecher steuert die obere Platte entlang der X-Achse und die andere entlang der Y-Achse an. Jeder Lautsprecher empfängt ein verstärktes Signal wie in i(t) = A[sin(2ωt) – sin(ωt)] mit individuellen Amplituden A1 und A2. Das Verhältnis A1/A2 definiert, in welcher Richtung eine gestützte Last fließen wird und mit welcher Geschwindigkeit. In der zweiten Ausführungsform, die in 8 gezeigt wird, können eine oder mehr Lasten über einem einzelnen Stellglied sowohl übertragen als auch rotiert wer den. Die drei Lautsprecher sind in senkrechten Ausrichtungen installiert. Lautsprecher 74 steuert die obere Fläche 24 entlang der X-Achse an und Lautsprecher 76 steuern die Fläche entlang der Y-Achse und differenziell um die Z-Achse (d.h. sie können ein Drehmoment injizieren) unter Verwendung von außermittigen Biegungen an.

Claims (25)

  1. Planaren Lastmanipulationssystem umfassend: eine Vielzahl von Zellen (20), angeordnet, eine im wesentlichen planare Lastmanipulationsfläche zu bilden, jede Zelle umfassend ein Stellglied (34), gekoppelt mit einer jeweiligen im wesentlichen planaren oberen Fläche (24), wobei die im wesentlichen planaren oberen Flächen der Zellen die Lastmanipulationsfläche bilden; und eine Steuervorrichtung (32), betriebsfähig Befehle zu den Stellgliedern zu senden, um Lasten auf der Lastmanipulationsfläche zu manipulieren; gekennzeichnet durch einen Sensor (30), der betriebsfähig ist, Positionen von Lasten auf der Lastmanipulationsfläche abzutasten; wobei die Steuervorrichtung (32) ferner betriebsfähig ist, eine Eingabe von dem Sensor zu empfangen; und das Stellglied betriebsfähig ist, die jeweilige im wesentlichen planare obere Fläche der Zelle im wesentlichen nur innerhalb der Ebene der Lastmanipulationsfläche zu vibrieren.
  2. System nach Anspruch 1, wobei die Zellen jede die gleiche Konfiguration aufweisen.
  3. System nach Anspruch 1, wobei der Sensor (30) eine Kamera (40) und ein Bildverarbeitungssystem (42) umfasst.
  4. System nach Anspruch 1, wobei der Sensor (30) einen druckempfindlichen Wandler umfasst.
  5. System nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (32) eine manuelle Schnittstelle umfasst.
  6. System nach Anspruch 1, wobei das Stellglied (34) unter der oberen Fläche (24) der Zelle (20) aufgestellt ist.
  7. System nach Anspruch 6, wobei die Zelle (20) allgemein rechteckig in der Form ist, wie entlang einer Achse gesehen, die der oberen Fläche (24) senkrecht ist, und das Stellglied (34) innerhalb des Bereichs des Rechtecks enthalten ist.
  8. System nach Anspruch 1, wobei das Stellglied (34) mindestens einen Strom-zu-Kraft-Wandler umfasst.
  9. System nach Anspruch 8, wobei der Wandler eine Schwingspule ist.
  10. System nach Anspruch 8, wobei der Wandler ein Lautsprecher ist.
  11. System nach Anspruch 10, wobei der Lautsprecher durch einen Eingangsstrom der Form i(t) = A(sin(2ωt) – sin(ωt)] erregt wird und sich die oberen vibrierenden Flächen (24) bei einer Geschwindigkeit entsprechend der Wellenform
    Figure 00150001
    bewegen.
  12. System nach Anspruch 1, wobei jede aus der Vielzahl von Zellen (20) zwei Stellglieder (34) umfasst, konfiguriert, die obere vibrierende Fläche (24) entlang zweier senk rechter Achsen anzusteuern, die sich innerhalb der Ebene der Lastmanipulationsfläche befinden.
  13. System nach Anspruch 1, wobei jede aus der Vielzahl von Zellen (20) drei Stellglieder (34) umfasst, konfiguriert, eine Kraft an die obere vibrierende Fläche (24) entlang zweier senkrechter Achsen anzulegen, die sich innerhalb der Ebene der Lastmanipulationsfläche befinden, und ein Drehmoment derart anzulegen, dass das System Lasten rotieren kann.
  14. System nach Anspruch 1, wobei die Zelle (20) einen Biegungsübertrager (54) umfasst, angeordnet, Energie von dem Stellglied (34) zu der oberen vibrierenden Fläche (24) zu transferieren.
  15. System nach Anspruch 14, wobei der Biegungsübertrager (54) umfasst ein flexibles Glied (65), angeordnet, eine Eingabe von dem Stellglied (34) empfangen, und einen Mechanismus (68), der mit dem flexiblen Glied und der oberen Fläche (24) gekoppelt ist.
  16. System nach Anspruch 14, wobei die Stellglieder (34) mit der oberen Fläche (24) durch winklige Übertragungsachsen direkt gekoppelt sind.
  17. System nach Anspruch 1, wobei die obere vibrierende Fläche (24) mit einer Stützbasis (50) durch eine Vielzahl von flexiblen Beinen (52) gekoppelt ist.
  18. System nach Anspruch 17, wobei die Beine (52) aus Nylon gebildet sind.
  19. System nach Anspruch 17, wobei das Stellglied (34) zwischen die Stützbasis (50) und die obere vibrierende Fläche (24) gestellt ist.
  20. System nach Anspruch 1, wobei die Zellen (20) allgemein benachbart zueinander positioniert sind.
  21. System nach Anspruch 20, wobei die Zellen (20) derart positioniert sind, dass die oberen vibrierenden Flächen (24) innerhalb 10 mm voneinander aufgestellt sind, während sie in einer stationären Position sind.
  22. System nach Anspruch 21, wobei Lücken (60) zwischen benachbarten oberen Flächen (24) mit einem komprimierbaren Material gefüllt sind.
  23. System nach Anspruch 22, wobei das komprimierbare Material Gummi ist.
  24. System nach Anspruch 1, wobei die Lastmanipulationsfläche horizontal positioniert ist.
  25. System nach Anspruch 1, wobei die obere vibrierende Fläche (24) aus einem Wabenmaterial gebildet ist.
DE60206199T 2002-01-29 2002-12-02 Handhabungssystem für eine last Expired - Lifetime DE60206199T2 (de)

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US353082P 2002-01-29
US207680 2002-07-29
US10/207,680 US7036653B2 (en) 2002-01-29 2002-07-29 Load manipulation system
PCT/US2002/038318 WO2003064293A1 (en) 2002-01-29 2002-12-02 Load manipulation system

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