CN109257929B - 改进的工业物体处置机器人 - Google Patents

Abstract

一种用于处置物体运输设备(26)上的物体的装置，包括工业机器人和物体处置控制设备。该设备基于第一假设估计针对至少一个候选物体的候选处置位置(OP1、OP2、OP3、OP4、OP5、OP6、OP7)；针对每个候选处置位置，确定每个候选处置位置是否位于机器人的工作体积(wv1)内；在第一决策时刻选择候选位置中的一个候选位置(OP1)，该选择至少部分地基于前述确定的结果；并且处置在与所选择的候选处置位置相对应的实际处置位置处的物体，处置在机器人的使用时间之后被执行，使用时间包括用于将机器人从第一决策时刻的机器人位置移动至实际处置位置的时间，以及用于处置物体的时间。

Description

改进的工业物体处置机器人

技术领域

本发明涉及工业机器人领域。本发明更特别地涉及用于处置物体运输设备上的物体的方法和机器人装置。

背景技术

拾取和放置机器人经常被用于各种生产系统中。通常地，拾取和放置机器人通过机器人拾取由第一物体运输设备所运输的物体，并且将物体放置在合适的地点(诸如在固定地点)来操作。还可以从固定地点拾取物体并且放置在第二物体运输设备上。最后可以从第一物体运输设备拾取物体并放置在第二物体运输设备上。

在一种类型的系统中，已知具有拾取窗口和放置窗口，其中，这种窗口通常是覆盖相应的物体运输设备以及窗口中的地点的矩形区域，在该窗口中机器人能够处置物体(诸如拾取和放置物体)。然后，在作出拾取或放置决策时，窗口内的物体可以被认为能够被拾取或放置。

US 5040056描述了另外类型的系统，其中，待拾取的物体基于其在传送带上被运输的顺序被放置在队列中。然后，基于在移动机器人用于拾取物体时物体是否将离开拾取窗口，来考察队列中的第一个物体是否待拾取。

US 8565912公开了一种与US 5040056相似的系统，其中，附加地，由于机器人的操作范围，工作窗口的尺寸变小了。

窗口的减小具有优势：确保实际上仅允许拾取可以被拾取的物体。然而，拾取的效率同时降低。

考虑到上文所公开的内容，可以改进操作，以便达到更有效率的物体处置。

发明内容

因此，本发明涉及允许工业机器人更有效率地处置物体。

根据本发明的第一方面，该目的通过一种用于使用工业机器人处置物体运输设备上的物体的方法来实现，该方法包括步骤：

-基于第一假设，估计针对至少一个候选物体的候选处置位置；

-针对每个候选处置位置，确定每个候选处置位置是否位于机器人的工作体积内；

-在第一决策时刻，选择候选处置位置中的一个候选处置位置，该选择至少部分地基于上述确定的结果；以及

-处置在对应于所选择的候选处置位置的实际处置位置处的物体，处置在机器人的使用时间之后被执行，使用时间包括用于将机器人从第一决策时刻时的机器人位置移动至实际处置位置的时间，以及用于处置物体的时间。

根据本发明的第二方面，该目的通过一种机器人装置来实现。该机器人装置用于处置物体运输设备上的物体，并且包括工业机器人和物体处置控制设备，

物体处置控制设备被配置为

基于第一假设，估计针对至少一个候选物体的候选处置位置；

针对每个候选处置位置，确定每个候选处置位置是否位于机器人的工作体积内；

在第一决策时刻，选择候选处置位置中的一个候选处置位置，该选择至少部分地基于上述确定的结果；以及

处置在对应于所选择的候选处置位置的实际处置位置处的物体，处置在机器人的使用时间之后被执行，使用时间包括用于将机器人从第一决策时刻的机器人位置移动至实际处置位置的时间，以及用于处置物体的时间。

第一假设可以包括以下至少一项：在使用时间期间物体运输设备的所假定的行进距离，以及所假定的使用时间。

上述处置可以包括在实际处置位置处拾取物体或将物体放置在实际处置位置处。

候选处置位置的估计可以基于在使用时间期间物体运输设备的运输速度的估计。

当物体的处置包括拾取物体时，所选择的候选位置包括待拾取的物体的位置，并且物体的处置是将其夹住。

当物体的处置包括放置物体时，所选择的候选位置包括物体将被放置的位置，并且物体的处置是将其释放。

本发明具有许多优势。由于在候选位置的选择中考虑了工作体积，所以可以获得更有效率的处置位置选择。因为在任何给定时间都可以存在几个候选位置，所以选择也灵活。

应当强调，当被用于本说明书中时，术语“包括(comprises)/包含(comprising)”被用来指定所述的特征、整体、步骤或部件的存在，但是不排除一个或多个其他的特征、整体、步骤、部件或其组合的存在或附加。

附图说明

现在，将结合附图更详细地描述本发明，其中：

图1示意性地示出了机器人装置，其包括第一类型的工业机器人以及机器人控制器形式的物体处置控制设备，

图2示意性地示出了可以被用于机器人装置中的第二类型的工业机器人，

图3示出了机器人的示例性工作体积的透视图，

图4示意性地示出了穿过第一工作体积的横截面，其中，存在运输多个物体经过机器人的第一物体运输设备，

图5示意性地示出了穿过具有第一物体传输设备与第二物体传输设备的第二工作体积的横截面，

图6示出了实现物体处置控制设备的第一方式，

图7示意性地示出了实现物体处置控制设备的第二方式，

图8示出了由物体处置控制设备执行的、与拾取相关的处置物体的方法中的多个方法步骤，

图9示出了也由物体处置控制设备执行的、与放置相关的处置物体的方法中的多个方法步骤，以及

图10示意性地示出了CD Rom盘形式的计算机程序产品，其包括用于物体处置控制设备的计算机程序代码。

具体实施方式

在下文的描述中，出于解释而非限制的目的，阐述了诸如特别的架构、接口、技术等的具体细节，以便于提供对本发明的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说显然的是，本发明可以在脱离这些具体细节的其他实施例中实践。在其他实例中，对众所周知的设备、电路和方法的详细描述被省略，以免不必要的细节模糊本发明的描述。

本发明与一种配备有至少一个机械手臂的工业机器人有关。

图1示意性地示出了第一类型的工业机器人10以及机器人控制器18形式的物体处置控制设备。机器人10是手臂机器人，因此，其包括通过多个臂段12和14所形成的臂，多个臂段12和14经由关节13彼此连接。图1所示的机器人10是简化的，因此，仅两个臂段被示出：经由关节13彼此连接的第一和第二臂段12和14。然而，应当意识到，手臂机器人一般包括更多的臂段，通常是六段，所以还有更多的几个关节。

在本文中，第一臂段12被连接到基座。以这种方式，机器人10附接到基座。第二臂段14一般包括用于允许将工具连接到机器人10的工具保持器。在图1中，一个这种工具16被示出为附接到第二臂段14。工具16被用于拾取物体，并且示例性的第一物体O1被示出为由工具16保持。图1中的机器人是固定机器人，其被使得在工作体积内移动，该工作体积由通过关节的各种运动实现的工具的范围所确定。

图2示出了平行臂机器人形式的替代的工业机器人20。该机器人具有固定体22，该固定体22被接合到具有多个平行机器人臂的夹具24，诸如三个臂。还有竖直腕轴25，其具有接合到夹具24的关节，并且夹具24可以围绕竖直腕轴25旋转。这种类型的机器人可以被安装在天花板上，并且夹具24可以通过平行臂的组合移动被设置为水平地和垂直地移动。夹具24可以基于所述经组合的平行臂移动在各种位置处抓取物体。在这种情况下，机器人的工作体积可以被限定为基于平行臂的移动夹具的所有可能的各种位置。

因此，在两种类型的机器人中，都存在工作体积，机器人可以能够在其中抓取物体。由此，工作体积由机器人能够占据的机器人位置所确定。然而，工作体积也可以小于由移动所限定的体积。更特别地，工作体积可以具有与机器人位置所限定的体积相同的形状，但是具有增加的安全边界。

图3示出了工作体积wv的简化示例。该工作体积wv是可以被用于两种类型的机器人中的工作体积的示例。在该示例中，工作体积wv是圆柱体形式的。由此，工作体积wv可以被视为限定了轮廓或被轮廓封闭，并且这种轮廓可以由多个轮廓段组成。在圆柱体的示例中，存在三个轮廓段。在这种情况下，存在第一上部圆形轮廓段ucs、下部圆形轮廓段(未示出)以及中间的并且接合到上部圆形轮廓段和下部圆形轮廓段的圆柱形轮廓段ccs。如上所述，工具或夹具能够移动并且拾取工作体积wv内的任何物体，但是不能够拾取工作体积wv之外的任何物体。

提供机器人用于处置物体运输设备上的物体，诸如拾取物体或将物体放置在物体运输设备上，其中，物体运输设备可以是传送带。出于此原因，由诸如传送带的物体运输设备运输的物体与工作体积的轮廓相交。此外，物体可以在轮廓的两个不同区域中与工作体积相交：在入口区域enr和出口区域exr中。由此，它们也与轮廓段中的至少一个轮廓段并且可能两个或更多的轮廓段相交。

图4示出了被提供用于拾取物体的第一工作体积wv1的横截面，并且提供了穿过该体积的第一物体运输设备26。因此，第一物体运输设备26与轮廓段中的至少一个轮廓段相交，并且在这种情况下，与在入口区域enr1(第一物体运输设备上的物体进入第一工作体积wv1的区域)中的以及出口区域exr1(第一物体运输设备上的物体离开第一工作体积wv1的区域)中的圆柱轮廓段ccs相交。每一个区域可以由第一物体运输设备26的宽度以及被运输物体的高度所限定。此外，区域中的至少一个区域并且可能两个区域是弯曲的。因此，区域被设置在轮廓的弯曲部分中。因此，至少一个区域可以具有弯曲表面，诸如凹面。由此，可以看出，与第一物体运输设备相交的轮廓的至少一个区域是弯曲的，并且物体经由这样的弯曲区域进入和/或离开工作体积。

第一物体运输设备26具有物体运输路径，即第一物体运输设备26沿其运输物体的路径，在这种情况下，物体运输路径沿着横截面的平面中的方向。此外，运输方向可以垂直于圆柱体的中心轴线。如图4所示，入口区域enr1和出口区域exr1两者都被设置于圆柱轮廓段ccs中。然而，应当意识到，可以根据工作体积是如何确定的，入口区域和出口区域可以被设置于不同的轮廓段中。此外，入口区域和出口区域中的至少一个区域被设置于弯曲的或具有弯曲度的轮廓的一部分中，使得在沿着第一物体运输方向上具有相同的位置的、但是在垂直于物体运输方向的方向上分开的多个物体将很可能在不同的时间进入第一工作体积wv1。根据入口区域的弯曲度，即使物体仅在垂直方向上分开，它们同时进入第一工作体积wv1的可能性仍然很小。如图4所示，两个区域可以被设置于轮廓的一个或多个弯曲部分中，其可以是凹形部分。因此，由第一物体运输设备26运输的物体通过第一工作体积wv1的入口区域enr1进入第一工作体积wv1，并且经由出口区域exr1离开第一工作体积wv1。此外，所示的物体运输路径是直的。然而，应当意识到，路径可以具有任何合适的形状。它可以例如是弯曲的，诸如是圆形的。

在图4中，示出了第一工作体积wv1中的多个物体位置。此外，该位置是候选处置位置，在拾取的情况下，位置是估计的拾取位置，其中，根据估计的物体可以被拾取。在第一工作体积wv1中有第一、第二、第三、第四、第五、第六和第七物体位置OP1、OP2、OP3、OP4、OP5、OP6和OP7，其中，第七物体位置OP7进入到一半。还有已经离开第一工作体积wv1的第八物体位置OP8以及在第一工作体积wv1之外的第九和第十物体位置OP9和OP10。在图中，还示出了与第一物体位置OP1相关联的两个距离。有沿着运输路径的从第一物体位置OP1到出口区域exr1的第一距离d1，以及沿着运输路径的从第一物体位置OP1到入口区域enr1的第二距离d2。

如前所述，提供机器人用于处置物体，诸如拾取或放置物体。当机器人被提供用于拾取物体时，这些物体可以被放置在第二物体运输设备上，诸如第二传送带。根据本发明的各方面，可以针对这两种类型的处置中的每一种类型的处置确定工作体积。更特别地，可以针对每一个物体运输路径，从而针对与机器人一起被使用的每一个物体运输设备确定工作体积。因此，第一工作体积可以被确定，以用于在第一物体运输设备上拾取物体，并且第二工作体积可以被确定，以用于将物体放置在第二物体运输设备上。

图5示出了被提供用于放置物体的第二工作体积wv2。第二工作体积wv2具有与图4中的第一工作体积wv1相同类型的横截面穿过它。在图5中，有与第一物体运输设备26一起的第二物体运输设备28。第二物体运输设备28与第一物体运输设备26平行放置。第二物体运输设备28与第二工作体积wv2相交。更特别地，它与第二工作体积wv2的轮廓的至少一个弯曲区域相交。在图5的示例中，第二物体运输设备28和第一物体运输设备26具有相同的运输方向。由此，可以看到，存在与第二物体运输设备28相关联的入口区域enr2和出口区域exr2。在这种情况下，入口区域和出口区域中的至少一个区域也被设置于弯曲的或具有弯曲度的轮廓的一部分中，使得沿物体运输方向具有相同位置的、但是在垂直于物体运输方向的方向上分开的物体将很有可能在不同的时间离开第二个工作体积wv2。然而，根据出口区域的弯曲度，即使物体仅在垂直方向上分开，它们同时离开工作体积的可能性仍然有很小。

为了简化问题，图5中未显示物体位置。

如果多个机器人将被用来从第一物体运输设备26拾取物体并且将物体放置在第二物体运输设备28上，则使用相同的物体运输方向可能是有利的。然而，确实也存在当多个机器人被使用时，不同的物体运输方向(诸如相反的运输方向)是有利的情况。还有在仅有一个机器人的情况下，则可以针对第二物体运输设备28使用另一个运输方向，诸如相反的运输方向。应当意识到，运输路径可以与运输方向之间具有任何类型的关系。运输方向可以例如彼此垂直。

机器人控制器18被用来控制机器人的活动。这种控制中的一些控制可以是拾取和放置物体的控制。根据本发明的各方面，这种拾取和放置控制由物体处置控制设备执行。因此，物体运输控制设备可以被实施为机器人控制器。然而，如后文将示出的，除机器人控制器之外的其他设备可以充当物体处置控制设备。此外，机器人和物体处置控制设备的组合形成了机器人装置。

图6示意性地示出了物体处置控制设备29可以被实施的一种方式。出于此原因，物体处置控制设备29可以包括第一物体位置选择模块OPS1 30、第一物体处置模块OH1 32以及第一物体处理模块OPR1 34。第一物体位置选择模块30可以是用于选择待拾取的物体的物体选择模块，以及第一物体处置模块32可以是用于控制一个或多个物体的拾取的物体拾取控制模块。第一物体处理模块34包括第一处置位置估计块HPE1 35和第一工作体积考察块WVI1 36。物体处置控制设备29还包括第二物体位置选择模块OPS2 40、第二物体处置模块OH2 42以及第二物体处理模块OPR2 37。第二物体位置选择模块40可以是用于选择物体将被放置的物体位置的模块，并且第二物体处置模块42可以是用于控制在所选的物体位置处的物体放置的模块。第二物体处理模块37包括第二处置位置估计块HPE2 38以及第二工作体积考察块WVI2 39。具有块的模块可以被实现为一个或多个单独的硬件实体，例如作为单独的硬件电路(诸如专用集成电路(ASICs)或现场可编程门阵列(FPGAs))。它们也可以作为软件块被提供。在本文中，可以提及，不管是关于物体的拾取还是物体的放置，仅物体位置选择模块、物体处置模块和物体处理模块中的一个模块可以被使用。

功能可以被实现的另一种方式被示意性地示于图7中。物体处置控制设备29可以以具有相关联的程序存储器M 46的处理器PR 44的形式被实现，其中，对应于图6的模块和块的存储器功能被存储。

现在，将参照图8和图9来描述机器人装置的功能，其中，图8示出了在用于处置物体运输设备上的物体的、与第一物体运输设备相关的方法中所执行的多个方法步骤，以及图9示出了在用于处置物体运输设备上的物体的、与第二物体运输设备相关的方法中所执行的多个方法步骤。图8中的步骤由第一物体处理模块34、第一物体位置选择模块30以及第一物体处置模块32来执行，而图9中的步骤由第二物体处理模块37、第二物体位置选择模块40以及第二物体处置模块42来执行。

如前所述，物体通过由第一物体运输设备26运输来进入第一工作体积wv1。然后，它们可以被选择，以用于被拾取并且也可以被放置在第二物体运输设备28上。在本文中，也可以在第二物体运输设备28上选择所拾取物体将被放置在哪，即所选的物体将被放置在第二物体运输设备28上的哪个点中。物体可以例如被放置在由第二物体运输设备28所运输的容器的某个地点。

多个物体可以穿过第一工作体积wv1，因此，可能有必要具有根据其拾取物体的方案。以相似的方式，在第二物体运输设备28上有多个物体点穿过第二工作体积wv2，对此，可能有必要具有根据其选择放置位置的方案。

根据本发明，存在与机器人布置相关联的至少一个决策时间或决策时刻，该决策时刻可以是第一决策时刻和/或第二决策时刻。第一决策时刻是物体处置控制设备29确定第一物体运输设备26上的哪个物体将被拾取的时间。第二决策时刻是物体处置控制设备29确定被拾取的物体将被放置在第二物体运输设备28上的哪个点的时间。

机器人装置的第一决策时刻可以是机器人在移动先前物体的过程中的时间或者先前物体的放置已经被完成的时间。因此，第一决策时刻可以是机器人执行多个不同活动的时间。但是，可能重要的是，机器人或者更确切地说机器人的工具或夹具位于某个第一决策时刻位置处，诸如第二物体运输设备28上方的某处。第一决策时刻位置也可以是第一物体运输设备26上方的某处或两个物体运输设备之间的某处。该位置可以是重要的，因为根据工具或夹具位于的位置，将花费一些时间来移动至待拾取的物体的位置。这反过来意味着，在决策被作出的时间和由于第一物体运输设备26正在执行运输而物体实际被拾取的时间之间，物体的位置已经改变了。这也意味着，存在所选的物体已经移动出工作体积wv1的风险。这是应当被避免的情况。

机器人装置的第二决策时刻可以反过来是物体的放置被确定的时间，其中，该物体可以是已被拾取的或将被拾取的物体。在这种情况下，第二决策时刻可以晚于第一决策时刻，诸如在物体已被拾取之后。此外，第二决策时刻可以有利地与第一决策时刻重合。然而，在某些情况下，第二个决策时刻可以早于第一个决策时刻。

同样在第二决策时刻的情况下，机器人或者更确切地说机器人的工具或夹具位于某个第二决策时刻位置可以是重要的，诸如第一物体运输设备上方的某处。第二决策时刻位置也可以在第二物体运输设备上方的某处或在这两个物体运输设备之间的某处。该第二决策时刻位置可以是重要的，因为根据工具或夹具位于的位置，将花费一些时间来移动至物体将被放置的位置。这反过来意味着，在决策被作出的时间和由于第二物体运输设备28正在执行运输而物体实际被放置的时间之间，物体将被放置的点已经改变了。这也意味着，存在所选的物体点已经移出第二工作体积wv2的风险。这也是应当被避免的情况。

如图4所示，存在多个可以选择的物体位置，该物体位置是候选物体位置，在物体拾取的情况下，该物体位置是具有被拾取的候选物体的物体位置。

第一物体处理模块34关于每一个候选物体位置执行物体处理，其中，在图4中的第一工作体积wv1内的物体位置是这样的候选物体位置。在本发明的一些变型中，候选物体位置是对应于在作出选择时工作体积内的物体运输设备上的点的位置。在其他变型中，候选物体位置可以附加地对应于在该时在工作体积外的、但是在处置时将在工作体积中的点。

可以看到，第一物体运输设备26上的物体位置中的每一个物体位置与其他物体位置具有关系，其中，在图4的情况下，物体位置是物体被处置时在第一物体运输设备26上的物体的位置。更特别地，可以成为候选物体位置的每一个点是第一物体运输设备26的坐标空间中的点，该坐标空间被移动，该移动取决于路径类型。直线路径可以涉及坐标系的线性移动，而圆形路径可以涉及坐标系的旋转。

针对在第一物体运输设备26上具有物体的每一个点，第一处置位置估计块35估计对应的候选处置位置。因此，第一处置位置估计块35以针对多个候选物体的拾取位置的形式来估计候选处置位置——步骤48，此外，使用第一假设执行该估计。

在该第一实施例中，第一假设涉及确定机器人的第一假定使用时间的第一处置位置估计块35，其中，假定使用时间是从当前机器人位置移动至处置位置的时间以及在用于处置在处置位置处的物体的时间。作为替代，应当意识到，在一些实施例中，未确定使用时间。在这种情况下，代替地，存在第一物体运输设备在第一使用时间期间的假设行进距离。

此外，在本具体示例中，由第一处置位置估计块35所确定的第一假定使用时间是拾取时间，即拾取物体的时间。因此，第一处置位置估计块35确定第一使用时间，在这种情况下，该第一使用时间是从第一决策时刻位置至候选处置(拾取)位置的移动时间以及用于在候选处置(拾取)位置处抓取物体的抓取时间，该第一决策时刻位置是决策时的机器人位置。因此，第一使用时间是将机器人移动到位并且抓取候选物体所必需的时间。

然后，可以通过估计在用于到达对应的处置位置以及在该处置位置处处置物体的使用时间期间，携带候选物体的每一个点沿着第一物体运输设备26的运输路径的移动来获得候选处置位置。因此，确定涉及候选物体的移动和处置的估计，以便于获得对应的候选处置位置。当使用时间被确定时，这涉及估计使用时间期间的移动。作为替代，可以直接应用所估计的移动并且不依赖于经确定的使用时间值。在这种情况下，移动是第一物体运输设备在使用时间期间的假定行进距离。在这种情况下，所估计的移动可能是最坏情况估计，例如，在使用时间期间第一物体运输设备的最长预期行进距离。作为替代，最坏情况估计可以是到工作体积的最短行进距离。所估计的移动也可以基于先前经确定的行进距离。附加地，它可以是基于试错而被调整为工作的值(不会导致范围失效)。因为物体位置是待拾取的物体被提供的位置，所以第一处置位置估计块35估计用于到达拾取位置处物体的移动。还可以看到，所估计的物体点移动是第一物体运输设备的坐标空间的移动的估计。在移动的估计中，可以使用运输速度变化的预测。如果在决策时刻的运输速度是已知的，则运输速度变化的预测可以被用在获得微调移动估计中。

另外，第一工作体积考察块36针对每一个候选处置位置确定其是否位于第一工作体积wv1内——步骤50。因此，该块确定候选物体在使用时间之后或结束时是否在工作体积内。这可以基于确定第一物体运输设备上的点在使用时间期间的移动来完成。

存在多个可以被用来确定工作体积内的候选位置的标准。因为候选处置位置对应于第一物体运输设备上的点，所以候选处置位置可以包括在第一决策时刻对应的点在工作体积内的、并且在第一使用时间之后保持在工作体积内的位置。候选处置位置还可以包括在第一决策时刻对应的点在工作体积之外的、但是在第一使用时间之后在工作体积内的位置。

此后，第一物体位置选择模块30选择候选物体位置中的一个候选物体位置，该选择基于由块35和36所做出的不同确定。因此，物体位置选择模块30在第一决策时刻选择候选位置中的一个候选位置。该选择至少部分地基于关于哪些候选物体在工作体积wv1内的确定。由此，位置选择模块30基于关于每一个候选物体位置所执行的处理，在工作体积中的多个候选物体位置中选择物体位置。因为在所选的物体位置处存在物体，所以在这种情况下，选择也是在候选物体位置处的物体的选择——步骤52。在考虑出口和/或进入区域的任何弯曲度时，选择被更特别地做出。在该选择中，可以考虑候选物体位置和弯曲的出口区域exr1之间的距离d1。更特别地，可以忽略在第一工作体积之外找到的所估计的物体位置，即，位于到出口区域exr1下游的距离(即负距离)的候选物体不被拾取。换句话说，必须在第一工作体积内的并且具有到出口区域的正距离的估计的物体位置可以被选择。因此，所选的估计物体位置必须在第一工作体积wv1内。

为了允许选择被做出，第一物体位置选择模块30可以确定针对每一个候选物体位置的值，该值可以是优先级值。这样的值尤其可以与候选物体位置和出口区域之间的距离相关联。

例如，可以选择与出口区域具有最短距离的物体位置。因此，所选择的物体位置可以是到出口区域最接近的处置(拾取)位置。这可以在图4中容易地看出，在图4中，第一物体位置OP1被选择。第一物体位置OP1清楚地具有比第二物体位置OP2到入口区域enr更短的距离d2，并且在运输方向上也清楚地位于第二物体位置的后面。然而，因为出口区域exr是弯曲的，所以第一物体位置在运输方向上具有比工作体积内的所有其他物体位置到出口区域enr更短的距离，并且因此它可以在这些位置之前被选择。因此，具有到凹形出口区域的较短正距离的物体位置可以具有比具有较长正距离的物体位置更高的优先级。

选择也可以基于候选物体位置与入口区域的关系。可以考虑到凹形入口区域enr的距离d2。例如，可以忽略在考虑第一使用时间之后被视为不能够进入工作体积的物体。由此，选择可以涉及在拾取时间时被认为已在所估计的点之前进入工作体积的物体的选择。到入口区域enr具有较长距离的物体位置也可以被赋予比具有较短距离的物体更高的优先级。

还可以考虑先前的拾取的使用时间以及在从决策位置到拾取位置的移动期间第一物体运输设备的运输速度的估计。

同时，拾取的使用时间可以由机器人控制器18来测量，以便于获得用于随后的候选处置位置估计的使用时间测量。以这种方式，当前拾取的使用时间也可以被用在未来拾取的使用时间的估计中。使用时间的测量可以是第二假设的基础，该第二假设可以被用在之后拾取中，用于估计候选处置位置。因此，可以基于第二假设针对至少一个物体来测量使用时间并且估计候选处置位置，其中，第二假设至少部分地基于至少一个使用时间测量。由此，物体处置控制设备能够从成功的拾取(而不是不成功的拾取)中学习关于什么边界是执行来自第一物体运输设备的物体的成功拾取所需要的。此外，该学习可以是内置/自动的并且不需要调整。此外，预期的使用时间可以是一般值或针对不同场景被组合。

当在使用时间期间第一物体运输设备的假定行进距离(未估计使用时间值)被使用时，相似地，先前拾取的移动可以以类似的方式来考虑。

一旦物体已被选择，然后，第一物体处置模块32在对应于所选择的候选处置位置的实际处置位置处处置物体，其中，处置还发生在使用时间之后。因此，第一物体处置模块32控制机器人来拾取所选择的物体——步骤54。

因为候选处置位置是所估计的位置，所以所选择的候选处置位置可以与对应的实际处置位置有些不同。如果所测量的使用时间被用在估计中，则该差异可以随时间减小。

在完成拾取之后，可以将物体放置在放置点处。

如果将在第二物体运输设备28上做出放置，则可以使用与将被简短描述的方案基本上相同类型的方案来执行该放置。

如果相同类型的方案将被使用，则第二物体处理模块37关于每一个候选物体位置执行物体处理，其中，可以放置所拾取的物体的第二工作体积wv2中存在多个候选物体位置。

正如在第一物体运输设备26的情况下，第二物体运输设备28上的每一个物体圆点都与其他物体点具有关系，其中，每一个候选物体位置也将对应于在使用时间之后的第二物体运输设备28的坐标空间中的点。

针对第二物体运输设备28上的可以成为候选物体位置的每一个点，第二处置位置估计块38可以确定机器人的第二使用时间，在这种情况下，该第二使用时间也是从第二决策时刻位置到第二处置位置的移动的时间，以及在第二处置位置处处置物体的时间。

此外，在本具体示例中，由第二处置位置估计块38所确定的第二使用时间是放置时间，该第二使用时间是从第二决策时刻位置到放置位置的移动时间，以及用于在放置位置处释放物体的释放时间。在本示例中，决策是在完成拾取之后做出的。因此，使用时间是移动机器人到候选处置位置以及在候选处置位置处释放所拾取的物体所需要的时间。

另外，附加地，第二处置位置估计块38估计每一个候选物体点在第二使用时间期间沿第二物体运输设备的运输方向路径的移动，这可以以与针对拾取相同的方式来完成，其中，差异在于抓取物体的动作被释放物体的动作所代替。因为物体位置是物体将被放置的位置，所以第二处置位置估计块38估计候选放置位置——步骤56。还可以看出，所估计的物体点移动是第二物体运输设备28的坐标空间的移动的估计。在本文中，也可以使用运输速度变化的预测。如果第二使用时间期间第二物体运输设备的假定行进距离被采用，则第二移动估计可以是最坏情况估计，例如，当移动至物体并且处置物体时，第二物体运输设备的、基于已被调整到工作的先前所确定的行进距离和/或值的、最长预期行进距离。

然后，第二工作体积考察块39针对每一个候选处置位置确定其是否位于第二工作体积wv2内——步骤58。因此，该块确定候选物体在使用时间之后或结束时是否在工作体积内。

此后，第二物体位置选择模块40选择物体将被放置的候选物体位置中的一个候选物体位置——步骤60，该选择基于由第二处置位置估计块38和第二工作体积考察块39关于候选物体位置所做出的不同确定。因此，物体位置选择模块40基于关于每一个候选物体位置所执行的处理，在第二工作体积wv2中的多个候选物体位置中选择物体位置。在考虑出口和/或入口区域的任何弯曲度时，选择被更特别地做出。在该选择中，也可以考虑候选物体位置和弯曲的出口区域exr2之间的距离。更特别地，可以忽略在工作体积之外被发现的物体位置。

在这种情况下，关于第一物体位置选择模块的选择所描述的相同类型的考虑也可以由第二物体位置选择模块采用。

一旦针对物体的物体位置已被选择，第二物体处置模块42控制机器人将物体放置在所选择的放置位置处——步骤62。

一般地，拾取和放置的操作可以如下：

1)确定待拾取的物体。

2)拾取物体。

3)当机器人朝向拾取位置移动时，确定放置位置。

4)拾取后立刻将物体放在放置位置处。

在上文给出的示例中，方案被用于拾取和放置物体两者。应当意识到，方案的使用可以被改变。

例如，可以不存在第二物体运输设备，而是仅存在第一物体运输设备，物体从该第一物体运输设备被拾取并且被放置在固定的放置区域中。然后，物体也可以以预定的图案被放置在该固定区域中。在这种情况下，方案将仅被用于拾取。替代地，可以不存在第一物体运输设备，而存在固定的拾取区域，物体从该拾取区域被拾取并且被放置在第二物体运输设备上。在这种情况下，方案将仅被用于放置。

在上文给出的示例中，机器人被描述为一次拾取和放置一个物体。这也可以被改变。机器人可以能够一个接一个地拾取多个物体。在这种情况下，将有针对每一个单独的拾取的决策时刻。然后，可以一次一个地或同时地放置这些物体，其中，每一个这样的放置将具有其自己的单独的决策时刻。

当使用方案执行拾取和放置两者时，那么，拾取的第一决策时刻和放置的第二决策时刻可以重合，或者放置的第二决策时刻可以跟在拾取的第一决策时刻之后。第二个决策时刻也可以在第一个决策时刻之前发生。

当第二决策时刻发生在第一决策时刻之前时，那么，放置位置被首先选择并且匹配的拾取位置被随后选择。在两个选择已经被做出之后，拾取和放置被执行。在这种情况下，针对放置位置的第二使用时间还包括到拾取位置的移动、抓取时间、到放置位置的移动以及物体释放时间。

从图4和5，可以得到没有实际工作体积只有处置发生的工作区域的印象。因此可以得到在垂直方向上没有变化的印象。

然而，被拾取的物体可以具有不同的尺寸并且最重要的是不同的高度。这意味着拾取位置将具有取决于物体高度的垂直分量。

此外，物体还可以在不同区块中被处置。工作体积可以被划分成不同的区块，其中，工作体积中的每一个区块可以具有在普通使用时间范围内的使用时间。作为示例，可以有沿着物体运输设备的运输路径延伸穿过工作体积的彼此平行的不同区块。然后，区块中先前所选择的物体位置的使用时间可以被用于确定同一区块中当前候选物体位置的当前使用时间。如果替代地使用了移动估计，则可以以相似的方式使用这些估计。

此外，可以在使用时间学习期间测量使用时间，在该期间，可以没有候选处置位置被估计。也可以在该学习期间估计候选处置位置。然后，在学习期间所测量的使用时间之后(在学习期到期后)被用于估计候选处置位置。在学习期到期之后，也可以没有做出使用时间的测量。在这种情况下，候选处置位置估计可以仅基于在学习期间做出的使用时间测量。由此，可以看出，使用时间的测量不一定必须与基于第二假设的候选处置位置的估计一同或同时做出。

具有沿着第一和第二物体运输设备、在不同地点处的多个机器人也是可以的，其中，一个下游机器人可以顾及上游机器人不能够处置的物体。

如上所述，物体处置控制设备可以以一个或多个处理器以及计算机程序存储器的形式被提供，该计算机程序存储器包括用于执行其功能的计算机程序代码。该计算机程序代码还可以被设置于一个或多个数据载体上，当其上的程序代码被加载在形成物体处置控制设备的计算机中时，该数据载体执行物体处置控制设备的功能。图10示意性地示出了以CD ROM盘的形式的、具有计算机程序代码66的一个这样的数据载体64。作为替代，这种计算机程序可以被设置在服务器上并从服务器被下载到形成参数确定设备的计算机中。

除了已被描述的那些之外，可以做出多种变化。例如，可以分开设置物体处置控制设备与机器人控制器。在这种情况下，物体处置控制设备将对要拾取和放置的物体做出所有确定。然后，它将关于对应的机器人在拾取和放置物体时必须假设的位置通知机器人控制器。

本发明具有允许减少拾取或放置故障的数量的优点。然而，如果故障确实发生，则可以减小工作体积，特别是下游工作体积。

上文以圆柱体的形式描述了工作体积。应当意识到，这只是简化的工作体积的一个示例。各种其他类型的工作体积是可以的。另一种可以的类型是例如球体。然而，还可以设想更复杂的工作体积。唯一的限制是所使用的机器人的操作范围。

因此，虽然已经结合目前被认为是最实用和优选的实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不被限制于所公开的实施例，而是相反地，旨在覆盖各种修改和等同布置。因此，本发明仅受所附的权利要求所限制。

Claims (13)

1.一种用于使用工业机器人(10，20)处置物体运输设备(26，28)上的物体(O1)的方法，所述方法包括步骤：

-基于第一假设，估计(48；56)针对至少一个候选物体的候选处置位置(OP1，OP2，OP3，OP4，OP5，OP6，OP7)；

-针对每个候选处置位置，确定(50，58)每个候选处置位置是否位于所述机器人(10，20)的工作体积(wv1，wv2)之内；

-在第一决策时刻，选择(52，60)所述候选处置位置(OP1，OP2，OP3，OP4，OP5，OP6，OP7)中的一个候选处置位置，所述选择至少部分地基于所述确定的结果；以及

-处置(54，62)在对应于所选择的所述候选处置位置的实际处置位置处的物体，所述处置在所述机器人的使用时间之后被执行，所述使用时间包括用于将所述机器人从所述第一决策时刻的机器人位置移动至所述实际处置位置的时间，以及用于处置物体的时间；

其中所述方法还包括步骤：

-测量所述使用时间，以便于获得用于后续候选处置位置估计中的使用时间测量；以及

-基于第二假设，估计针对至少一个物体的候选处置位置(OP1，OP2，OP3，OP4，OP5，OP6，OP7)，所述第二假设基于至少一个使用时间测量。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述工作体积(wv1，wv2)由所述机器人能够占据的机器人位置所确定，从而所述工作体积限定轮廓，其中与所述物体相交的所述轮廓的至少一个区域是弯曲的。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述第一假设包括以下至少一项：在所述使用时间期间所述物体运输设备(26，28)的所假定的行进距离，以及所假定的使用时间。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述工作体积被划分成多个处置区块，并且所选择的所述候选处置位置的所述使用时间与所述多个处置区块中的一个处置区块相关，并且所选择的所述候选处置位置的所述使用时间被用于关于相同处置区块所作出的后续的候选处置位置估计中。

5.根据权利要求1、2、4中的任一项所述的方法，其中所述候选处置位置对应于所述物体运输设备上的点。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述候选处置位置包括如下位置：在第一决策时刻所述对应的点在所述工作体积(wv1，wv2)之内。

7.根据权利要求5所述的方法，其中所述候选处置位置包括如下位置：在第一决策时刻所述对应的点在所述工作体积(wv1，wv2)之外，但在所述使用时间后在所述工作体积之内。

8.根据权利要求5所述的方法，其中所述物体运输设备上的所述点经由所述工作体积(wv1，wv2)的出口区域(exr1，exr2)离开所述工作体积，并且所选择的所述候选处置位置是最接近所述出口区域的所述候选处置位置。

9.一种机器人装置，用于处置物体运输设备(26)上的物体(O1)，并且所述机器人装置包括工业机器人(10；20)和物体处置控制设备(29)，

所述物体处置控制设备(29)被配置为：

基于第一假设，估计针对至少一个候选物体的候选处置位置(OP1，OP2，OP3，OP4，OP5，OP6，OP7)；

针对每个候选处置位置，确定每个候选处置位置是否位于所述机器人(10，20)的工作体积(wv1，wv2)之内；

在第一决策时刻，选择所述候选处置位置(OP1，OP2，OP3，OP4，OP5，OP6，OP7)中的一个候选处置位置，所述选择至少部分地基于所述确定的结果；以及

处置在对应于所选择的所述候选处置位置的实际处置位置处的物体，所述处置在所述机器人的使用时间之后被执行，所述使用时间包括用于将所述机器人从所述第一决策时刻的所述机器人位置移动至所述实际处置位置的时间，以及用于处置物体的时间；

其中所述物体处置控制设备还被配置为：

-测量所述使用时间，以便于获得用于后续候选处置位置估计中的使用时间测量处置；以及

-基于第二假设，估计针对至少一个物体的候选处置位置(OP1，OP2，OP3，OP4，OP5，OP6，OP7)，所述第二假设基于至少一个使用时间测量。

10.根据权利要求9所述的机器人装置，其中所述工作体积(wv1，wv2)由所述机器人能够占据的机器人位置所确定，从而所述工作体积限定轮廓，其中与所述物体相交的所述轮廓的至少一个区域是弯曲的。

11.根据权利要求9至10中的任一项所述的机器人装置，其中所述第一假设包括以下至少一项：在所述使用时间期间所述物体运输设备(26，28)的所假定的行进距离，以及所假定的使用时间。

12.根据权利要求11所述的机器人装置，其中所述工作体积被划分成多个处置区块，并且所选择的所述候选处置位置的所述使用时间与所述多个处置区块中的一个处置区块相关，并且所选择的所述候选处置位置的所述使用时间被用于关于相同处置区块所作出的后续的候选处置位置估计中。

13.根据权利要求9、10、12中的任一项所述的机器人装置，其中所述候选处置位置对应于在所述使用时间之后所述物体运输设备上的点，并且所述候选处置位置包括如下位置：在第一决策时刻所述对应的点在所述工作体积(wv1，wv2)之内。

Images