CN111906773A - 具有协调转移机构的机器人系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及用于将物体从来源转移到目的地的机器人系统的操作。所述机器人系统可以实施一个或多个运动计划或其部分以操作拾取机器人来夹持并提升所述物体并将转移托盘放置在所提升的物体下方。所述机器人系统可以进一步实施所述一个或多个运动计划或其部分以将所述物体放置在所述转移托盘上并将所述转移托盘和所述转移托盘上的所述物体横向移位到所述目的地。所述机器人系统可以操作放置机构以将所述物体从所述转移托盘转移到所述目的地。

Description

具有协调转移机构的机器人系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年5月9日申请的第62/845,792号的美国临时专利申请的权益，所述美国临时专利申请的内容以引用方式全部并入本文中。

技术领域

本技术总体上涉及机器人系统，并且更具体地涉及用于协调多个单元的操作的系统、过程和技术。

背景技术

随着机器人(例如，被配置为自动地/自主地执行物理动作的机器)性能的不断提高和成本的降低，许多机器人现已广泛用于各个不同领域。例如，机器人可以用于在制造和/或组装、打包和/或包装、运输和/或运送等方面执行各种任务(例如，将物体操纵或转移通过空间)。在执行任务时，机器人可以复制人类动作，由此代替或减少原本执行危险或重复性任务所需的人类参与。

然而，尽管技术进步了，但是机器人通常缺乏复制执行更大和/或更复杂任务所需的人机交互所必需的先进性。因此，仍然需要用于管理机器人之间的操作和/或交互的改进的技术和系统。

附图说明

图1是具有协调转移机构的机器人系统可以在其中操作的示例性环境的图示。

图2是示出根据本技术的一个或多个实施例的机器人系统的框图。

图3是示出根据本技术的一个或多个实施例的第一示例性转移环境的俯视图。

图4A至图4D是示出根据本技术的一个或多个实施例的第一示例性转移环境的处理序列的俯视图。

图5A是示出根据本技术的一个或多个实施例的第二示例性转移环境的俯视图，并且图5B是示出根据本技术的一个或多个实施例的第二示例性转移环境的侧视图。

图6A至图6D是示出根据本技术的一个或多个实施例的第二示例性转移环境的处理序列的俯视图。

图6E是根据本公开的一个或多个实施例的用于操作图1的机器人系统100的第一示例性方法的流程图。

图7A是示出根据本技术的一个或多个实施例的第三示例性转移环境的俯视图，并且图7B是示出根据本技术的一个或多个实施例的第三示例性转移环境的侧视图。

图8A至图8D是示出根据本技术的一个或多个实施例的第三示例性转移环境的处理序列的俯视图。

图8E是根据本公开的一个或多个实施例的用于操作图1的机器人系统的第二示例性方法的流程图。

图9是示出根据本技术的一个或多个实施例的第四示例性转移环境的俯视图。

图10A至图10D是示出根据本技术的一个或多个实施例的第四示例性转移环境的处理序列的俯视图。

图10E是根据本公开的一个或多个实施例的用于操作图1的机器人系统的第三示例性方法的流程图。

图11A至图11C是根据本公开的一个或多个实施例的示例性转移托盘的透视图。

具体实施方式

本文描述了用于具有协调转移机构的机器人系统的系统和方法。根据一些实施例配置的机器人系统(例如，各自执行一个或多个指定任务的装置的集成系统)通过协调多个单元(例如，机器人)的操作来自主地执行集成任务。在一些实施例中，集成任务可以包括将物体从一个位置转移到另一个位置。例如，响应于包括一组特定的物品/物体的运送订单，机器人系统可以从一个或多个来源(例如，集装箱)中拾取订购的物品并将其放置到目的地(例如，运送集装箱)中。

如下文详细描述的，在一些实施例中，机器人系统可以包括/操作拾取机器人，所述拾取机器人从来源拾取物体并将它们打包到目的地。在一些实施例中，机器人系统可以包括/操作拾取机器人以拾取物体并将它们放置在转移托盘上，所述转移托盘被配置为将物体在来源与目的地之间横向转移。例如，转移托盘可以与来源和/或目的地相邻，和/或将物体从来源上方/附近横向转移到目的地上方/附近。机器人系统可以包括止动件，所述止动件被配置为在托盘持续移动时与来源上的物体接触，由此使物体滑出托盘并掉落到目的地。止动件可以被配置为在托盘远离或朝向来源移动时与物体接触。在一些实施例中，机器人系统可以包括打包机器人，所述打包机器人从转移托盘拾取物体并将它们放置在目的地。

此外，在一些实施例中，转移机器人可以包括具有一组吸盘的末端执行器(例如，夹持器)。吸盘可以单独操作和/或激活以夹持具有各种大小、形状、轮廓和/或表面特性的物体。在一些实施例中，转移托盘可以包括带式输送机转移托盘、开槽转移托盘和/或多孔表面转移托盘。在一些实施例中，机器人系统可以包括/操作一个或多个柔性夹持器，所述柔性夹持器经由关节附接到链节。柔性夹持器还可以包括锁定机构和/或致动器。在一些实施例中，机器人系统可以包括位置调整机构，所述位置调整机构被配置为在拾取之前和/或在打包操作之后调整物体的位置/姿势。下文描述了细节。

在下文中，阐述众多具体细节以提供对当前公开技术的彻底理解。在其他实施例中，可以在没有这些具体细节的情况下实践此处介绍的技术。在其他情况下，未详细描述诸如特定功能或例程之类的公知特征以避免不必要地使本公开不清楚。在本说明书中对“一实施例”、“一个实施例”等的引用意味着所描述的特定特征、结构、材料或特性包括在本公开的至少一个实施例中。因此，在本说明书中此类短语的出现不一定全都指代同一实施例。另一方面，此类引用也不一定互相排斥。此外，特定特征、结构、材料或特性可以在一或多个实例中以任何合适方式进行组合。应当理解，附图中所示的各种实施例仅仅是说明性表示，并且不一定按比例绘制。

为了清楚起见，在下面的描述中没有阐述描述公知的并且通常与机器人系统和子系统相关联但是可能不必要地使所公开技术的一些重要方面模糊的结构或过程的几个细节。此外，尽管以下公开内容阐述了本技术的不同方面的几个实施例，但是几个其他实施例可以具有与本节中所描述的配置或部件不同的配置或部件。因此，所公开技术可以具有带附加元件或不带下文描述的几个元件的其他实施例。

下文描述的本公开的许多实施例或各方面可以采取计算机或控制器可执行指令的形式，包括由可编程计算机或控制器执行的例程。相关领域的技术人员将明白，可以在除了下面示出和描述的计算机或控制器系统之外的计算机或控制器系统上实践所公开技术。本文描述的技术可以体现在专用计算机或数据处理器中，所述专用计算机或数据处理器被具体编程、配置或结构化为执行下文描述的一个或多个计算机可执行指令。因此，如本文通常使用的术语“计算机”和“控制器”是指任何数据处理器，并且可以包括因特网器具和手持装置(包括掌上计算机、可穿戴计算机、蜂窝或移动电话、多处理器系统、基于处理器的或可编程的消费性电子产品、网络计算机、小型计算机等)。由这些计算机和控制器处置的信息可以呈现在任何合适的显示介质上，所述显示介质包括液晶显示器(LCD)。用于执行计算机或控制器可执行的任务的指令可以存储在任何合适的计算机可读介质中或上面，所述计算机可读介质包括硬件、固件或硬件与固件的组合。指令可以包含在任何合适的存储器装置中，所述存储器装置包括例如闪存盘、USB装置和/或其他合适的介质。

术语“耦合”和“连接”以及它们的派生词在本文中可以用于描述部件之间的结构关系。应当理解，这些术语并不旨在作为彼此的同义词。更确切地，在特定实施例中，“连接”可以用于指示两个或更多个元件彼此直接接触。除非在上下文中另外变得明显，否则术语“耦合”可以用于指示两个或更多个元件彼此直接地或间接地(在它们之间有其他中间元件)接触，或者两个或更多个元件协作或彼此交互(例如，以因果关系进行交互，诸如用于信号发射/接收或用于函数调用)，或这两者。

适用环境

图1是具有协调转移机构的机器人系统100可以在其中操作的示例性环境的图示。机器人系统100可以包括被配置为执行一个或多个任务的一个或多个单元(例如，机器人)和/或与其通信。协调转移机构的各方面可以由各个单元来实践或实施。

对于图1中所示的示例，机器人系统100可以包括仓库或配送/运送中心中的卸载单元102、转移单元104(例如，堆垛机器人和/或拣选机器人)、运输单元106、装载单元108或者它们的组合。机器人系统100中的每个单元可以被配置为执行一个或多个任务。可以按顺序组合所述任务以执行实现目标的操作，诸如从卡车或货车上卸载物体并将所述物体存放在仓库中，或者从存放位置卸载物体并准备运送所述物体。在一些实施例中，任务可以包括将物体放置在目标位置上(例如，在托盘的顶部上和/或在筐/笼子/盒子/箱子内部)。如下文详细地描述，机器人系统100可以推导用于放置和/或堆叠物体的计划(例如，放置位置/取向、用于转移物体的顺序和/或对应的运动计划)。每个单元可以被配置为根据一个或多个推导的计划来执行一系列动作(例如，操作其中的一个或多个部件)以执行任务。

在一些实施例中，任务可以包括目标物体112(例如，与正在执行的任务相对应的包裹、盒子、箱子、笼子、托盘等中的一者)从开始位置/源位置114到任务位置/目的地位置116的操纵(例如，移动和/或重新取向)。例如，卸载单元102(例如，拆箱机器人)可以被配置为将目标物体112从运载工具(例如，卡车)中的位置转移到输送机上的位置。而且，转移单元104可以被配置为将目标物体112从一个位置(例如，输送机、托盘或筐)转移到另一个位置(例如，托盘、筐等)。对于另一个示例，转移单元104(例如，堆垛机器人)可以被配置为将目标物体112从源位置(例如，托盘、拾取区域和/或输送机)转移到目的地托盘。在完成所述操作时，运输单元106(例如，输送机、自动导引车(AGV)、架子运输机器人等)可以将目标物体112从与转移单元104相关联的区域转移到与装载单元108相关联的区域，并且装载单元108可以(例如，通过移动载运目标物体112的托盘)将目标物体112从转移单元104转移到存放位置(例如，架子上的位置)。下面描述关于任务和相关联的动作的细节。

出于说明性目的，在包装和/或运送中心的情景中描述了机器人系统100；然而，应当理解，机器人系统100可以被配置为在其他环境中/出于其他目的(诸如用于制造、组装、存放/贮存、医疗保健和/或其他类型的自动化)执行任务。还应当理解，机器人系统100可以包括图1中未示出的其他单元，诸如操纵器、服务机器人、模块化机器人等。例如，在一些实施例中，机器人系统100可以包括：卸垛单元，所述卸垛单元用于将物体从笼车或托盘转移到输送机或其他托盘上；集装箱切换单元，所述集装箱切换单元用于将物体从一个集装箱转移到另一个集装箱；包装单元，所述包装单元用于包装物体/将物体装箱；分拣单元，所述分拣单元用于根据物体的一个或多个特性将物体进行分组；拣选单元，所述拣选单元用于根据物体的一个或多个特性以不同方式操纵(例如，分拣、分组和/或转移)物体；或它们的组合。

机器人系统100可以包括在关节处连接以进行运动(例如，旋转和/或平移位移)的物理或结构构件(例如，操纵器机械臂)。所述结构构件和关节可以形成动力链，所述动力链被配置为根据机器人系统100的使用/操作来操纵末端执行器(例如，夹持器)，所述末端执行器被配置为执行一个或多个任务(例如，夹持、自旋、焊接等)。机器人系统100可以包括致动装置(例如，马达、致动器、导线、人造肌肉、电活性聚合物等)，所述致动装置被配置为围绕对应关节或在对应关节处驱动或操纵(例如，移位和/或重新取向)结构构件。在一些实施例中，机器人系统100可以包括运输马达，所述运输马达被配置为将对应的单元/机箱从一个地方运输到另一个地方。

机器人系统100可以包括传感器，所述传感器被配置为获得用于实施任务的信息，诸如用于操纵结构构件和/或用于运输机器人单元的信息。传感器可以包括被配置为检测或测量机器人系统100的一个或多个物理性质(例如，一个或多个结构构件/其关节的状态、状况和/或位置)和/或周围环境的一个或多个物理性质的装置。传感器的一些示例可以包括加速度计、陀螺仪、力传感器、应变仪、触觉传感器、扭矩传感器、位置编码器等。

例如，在一些实施例中，传感器可以包括被配置为检测周围环境的一个或多个成像装置(例如，视觉和/或红外相机、2D和/或3D成像相机、距离测量装置，诸如激光雷达或雷达等)。成像装置可以生成检测到的环境的表示，诸如数字图像和/或点云，所述表示可以经由机器/计算机视觉来处理(例如，用于自动检查、机器人导引或其他机器人应用)。如下面进一步详细描述的，机器人系统100可以处理数字图像和/或点云以识别目标物体112、开始位置114、任务位置116、目标物体112的姿势、关于开始位置114和/或姿势的置信度量，或者它们的组合。

为了操纵目标物体112，机器人系统100可以捕获并分析指定区域(例如，诸如筐内部或托盘上之类的拾取位置)的图像，以识别目标物体112和其开始位置114。类似地，机器人系统100可以捕获并分析另一个指定区域(例如，用于将物体放置在输送机上的掉落位置、用于将物体放置在集装箱内部的位置或用于堆叠目的的托盘上的位置)的图像以识别任务位置116。例如，成像装置可以包括被配置为生成拾取区域的图像的一个或多个相机和/或被配置为生成任务区域(例如，掉落区域)的图像的一个或多个相机。如下所述，基于所捕获的图像，机器人系统100可以确定开始位置114、任务位置116、相关联的姿势、打包/放置计划、转移/打包顺序和/或其他处理结果。

在一些实施例中，例如，传感器可以包括位置传感器(例如，位置编码器、电位差计等)，所述位置传感器被配置为检测结构构件(例如，机械臂和/或末端执行器)和/或机器人系统100的对应关节的位置。机器人系统100可以在任务执行期间使用位置传感器来跟踪结构构件和/或关节的位置和/或取向。

适用系统

图2是示出根据本技术的一个或多个实施例的机器人系统100的框图。在一些实施例中，例如，机器人系统100(例如，在上述单元和/或机器人中的一者或多者处)可以包括电子/电气装置，诸如一个或多个处理器202、一个或多个存储装置204、一个或多个通信装置206、一个或多个输入-输出装置208、一个或多个致动装置212、一个或多个运输马达214、一个或多个传感器216，或者它们的组合。各种装置可以经由有线连接和/或无线连接彼此耦合。例如，机器人系统100可以包括总线，诸如系统总线、外围部件互连(PCI)总线或PCI-Express总线、HyperTransport或工业标准架构(ISA)总线、小型计算机系统接口(SCSI)总线、通用串行总线(USB)、IIC(I2C)总线或电气和电子工程师协会(IEEE)标准1394总线(也称为“火线”)。而且，例如，机器人系统100可以包括桥接器、适配器、处理器或用于提供装置之间的有线连接的其他信号相关装置。无线连接可以基于例如蜂窝通信协议(例如，3G、4G、LTE、5G等)、无线局域网(LAN)协议(例如，无线保真(Wi-Fi))、对等或装置对装置通信协议(例如，蓝牙、近场通信(NFC)等)、物联网(IoT)协议(例如，NB-IoT、LTE-M等)和/或其他无线通信协议。

处理器202可以包括被配置为执行存储在存储装置204(例如，计算机存储器)上的指令(例如，软件指令)的数据处理器(例如，中央处理单元(CPU)、专用计算机和/或板载服务器)。在一些实施例中，处理器202可以被包括在单独的/独立的控制器中，所述控制器可操作地耦合到图2中所示的其他电子/电气装置和/或图1中所示的机器人单元。处理器202可以实施程序指令以控制其他装置/与其他装置对接，由此使机器人系统100执行动作、任务和/或操作。

存储装置204可以包括其上存储有程序指令(例如，软件)的非暂时性计算机可读介质。存储装置204的一些示例可以包括易失性存储器(例如，高速缓存和/或随机存取存储器(RAM))和/或非易失性存储器(例如，快闪存储器和/或磁盘驱动器)。存储装置204的其他示例可以包括便携式存储器和/或云存储装置。

在一些实施例中，存储装置204可以用于进一步存储处理结果和/或预定数据/阈值并提供对其的访问。例如，存储装置204可以存储主数据252，所述主数据包括对可以由机器人系统100操纵的物体(例如，盒子、箱子和/或产品)的描述。在一个或多个实施例中，主数据252可以包括预期将由机器人系统100操纵的物体的尺寸、形状(例如，用于潜在姿势的模板和/或用于识别处于不同姿势的物体的计算机生成的模型)、配色方案、图像、识别信息(例如，条形码、快速响应(QR)代码、徽标等，和/或它们的预期位置)、预期重量、其他物理/视觉特性或者它们的组合。在一些实施例中，主数据252可以包括关于物体的操纵相关信息，诸如每个物体的质心(CoM)位置、与一个或多个动作/操纵相对应的预期的传感器测量结果(例如，针对力、扭矩、压力和/或接触测量)，或者它们的组合。

通信装置206可以包括被配置为经由网络与外部或远程装置进行通信的电路。例如，通信装置206可以包括接收器、发射器、调制器/解调器(调制解调器)、信号检测器、信号编码器/解码器、连接器端口、网卡等。通信装置206可以被配置为根据一个或多个通信协议(例如，因特网协议(IP)、无线通信协议等)来发送、接收和/或处理信号。在一些实施例中，机器人系统100可以使用通信装置206在机器人系统100的单元之间交换信息和/或与机器人系统100外部的系统或装置交换信息(例如，用于报告、数据收集、分析和/或故障排除目的)。

输入输出装置208可以包括被配置为向操作人员传达信息和/或从操作人员接收信息的用户界面装置。例如，输入输出装置208可以包括显示器210和/或用于将信息传达给操作人员的其他输出装置(例如，扬声器、触觉电路或触觉反馈装置等)。而且，输入输出装置208可以包括控制或接收装置，诸如键盘、鼠标、触摸屏、传声器、用户界面(UI)传感器(例如，用于接收运动命令的相机)、可穿戴输入装置等。在一些实施例中，机器人系统100可以使用输入输出装置208在执行动作、任务、操作或者它们的组合时与操作人员交互。

机器人系统100可以包括在关节处连接以进行运动(例如，旋转和/或平移位移)的物理或结构构件(例如，操纵器机械臂)。所述结构构件和关节可以形成动力链，所述动力链被配置为根据机器人系统100的使用/操作来操纵末端执行器(例如，夹持器)，所述末端执行器被配置为执行一个或多个任务(例如，夹持、自旋、焊接等)。机器人系统100可以包括致动装置212(例如，马达、致动器、导线、人造肌肉、电活性聚合物等)，所述致动装置被配置为围绕对应关节或在对应关节处驱动或操纵(例如，移位和/或重新取向)结构构件。在一些实施例中，机器人系统100可以包括运输马达214，所述运输马达被配置为将对应的单元/机箱从一个地方运输到另一个地方。

机器人系统100可以包括传感器216，所述传感器被配置为获得用于实施任务的信息，诸如用于操纵结构构件和/或用于运输机器人单元的信息。传感器216可以包括被配置为检测或测量机器人系统100的一个或多个物理性质(例如，一个或多个结构构件/其关节的状态、状况和/或位置)和/或周围环境的一个或多个物理性质的装置。传感器216的一些示例可以包括加速度计、陀螺仪、力传感器、应变仪、触觉传感器、扭矩传感器、位置编码器等。

例如，在一些实施例中，传感器216可以包括被配置为检测周围环境的一个或多个成像装置222(例如，视觉和/或红外相机、2D和/或3D成像相机、距离测量装置，诸如激光雷达或雷达等)。成像装置222可以生成检测到的环境的表示，诸如数字图像和/或点云，所述表示可以经由机器/计算机视觉来处理(例如，用于自动检查、机器人导引或其他机器人应用)。如下面进一步详细描述的，机器人系统100可以(例如，经由处理器202)处理数字图像和/或点云以识别图1的目标物体112、图1的开始位置114、图1的任务位置116、目标物体112的姿势、关于开始位置114和/或姿势的置信度量，或者它们的组合。

为了操纵目标物体112，机器人系统100可以(例如，经由上述各种电路/装置)捕获并分析指定区域(例如，诸如卡车内部或输送带上之类的拾取位置)的图像数据，以识别目标物体112和其开始位置114。类似地，机器人系统100可以捕获并分析另一个指定区域(例如，用于将物体放置在输送机上的掉落位置、用于将物体放置在集装箱内部的位置或用于堆叠目的的托盘上的位置)的图像数据以识别任务位置116。例如，成像装置222可以包括被配置为生成拾取区域的图像数据的一个或多个相机和/或被配置为生成任务区域(例如，掉落区域)的图像数据的一个或多个相机。如下所述，基于所捕获的图像数据，机器人系统100可以确定开始位置114、任务位置116、相关联的姿势、打包/放置计划、运动计划和/或其他处理结果。

在一些实施例中，例如，传感器216可以包括位置传感器224(例如，位置编码器、电位差计等)，所述位置传感器被配置为检测结构构件(例如，机械臂和/或末端执行器)和/或机器人系统100的对应关节的位置。机器人系统100可以在任务执行期间使用位置传感器224来跟踪结构构件和/或关节的位置和/或取向。

第一示例性转移环境

图3是示出根据本技术的一个或多个实施例的第一示例性转移环境的俯视图。转移环境(例如，图1中所示的环境的一部分)可以包括拾取机器人302(例如，图1的转移单元104的实例)、来源传感器306和/或目的地传感器308。来源传感器306可以包括图2的传感器216的实例(例如，二维(2D)相机、三维(3D)相机和/或深度传感器)，所述传感器被配置为感测/描绘图1的开始位置114。类似地，目的地传感器308可以包括传感器216的实例(例如，2D相机、3D相机和/或深度传感器)，所述传感器被配置为感测/描绘图1的任务位置116。

机器人系统100可以(例如，经由图2的一个或多个处理器202)操作拾取机器人302以从来源集装箱304(例如，托盘、筐、推车、盒子、箱子等)拾取目标物体112，跨空间转移目标物体112，并将目标物体112放置在目的地集装箱310(例如，托盘、筐、推车、盒子、箱子等)处。例如，机器人系统100可以推导和/或获得运动计划(例如，用于图2的致动装置212和/或图2的运输马达214的命令和/或设置的序列)，所述运动计划被配置为操作拾取机器人302并沿着对应路径操纵/转移目标物体112。机器人系统100可以诸如通过将命令和/或设置的序列传达给拾取机器人302和/或通过经由拾取机器人302执行命令和/或设置的序列来实施运动计划。在执行运动计划时，拾取机器人302可以将其末端执行器(例如，夹持器)放置在目标物体112周围的指定位置处，使目标物体112与末端执行器接合/接触，并利用末端执行器夹持目标物体112。一旦被夹持，拾取机器人302就可以提升目标物体112和/或横向地转移目标物体112(例如，从来源集装箱304朝向目的地集装箱310转移)。拾取机器人302可以将目标物体112下降到目的地集装箱310中的指定位置上，并释放目标物体112以根据运动计划来完成针对目标物体112的转移任务。

来源传感器306和/或目的地传感器308可以用于确定关于来源集装箱304、目的地集装箱310和/或其中的内容物(例如，物体)的实时信息。例如，来源传感器306和/或目的地传感器308可以生成开始位置114和/或任务位置116的实时图像数据(例如，2D/3D图像、深度图、点云等)。机器人系统100可以处理图像数据以确定物体的位置和/或边缘和/或识别物体。因此，在一些实施例中，机器人系统100可以使用图像数据来诸如通过识别目标物体、推导夹持目标物体的接近位置/路径和/或推导放置目标物体112的接近位置/路径来推导/生成运动计划。在一些实施例中，机器人系统100可以使用图像数据来跟踪运动计划的执行期间的进度。例如，机器人系统100可以处理图像数据以定位末端执行器和/或目标物体112，检测碰撞，检测物体丢失(例如，在转移期间失去夹持且目标物体112掉落)，和/或其他事件/物理属性。

处于说明性目的，将来源集装箱304和目的地集装箱310描述为具有至少一对相对垂直壁的敞顶式集装箱。然而，应当理解，来源集装箱304和目的地集装箱310可以包括如上所述的各种其他结构。例如，来源集装箱304和/或目的地集装箱310可以包括不具有在放置表面上方延伸的任何垂直壁的托盘。而且，来源集装箱304和/或目的地集装箱310可以包括具有三个或更多个垂直壁的敞顶式盒子。此外，来源集装箱304和/或目的地集装箱310可以经由汽车轨道、输送机、推车和/或其他运输集装箱来实施。

第一示例性转移状态

图4A至图4D是示出根据本技术的一个或多个实施例的第一示例性转移环境的处理序列的俯视图。图4A至图4D示出了在处理序列期间拾取机器人和/或目标物体的各种状态。如图4A中所示，机器人系统100可以控制来源传感器306以生成/获得描绘来源集装箱304和其中的一个或多个物体的图像数据。基于图像数据，机器人系统100可以处理图像数据以识别目标物体112，并推导运动计划以拾取、转移和/或放置目标物体112。根据运动计划，机器人系统100可以将末端执行器(例如，通过操作拾取机器人302以将末端执行器横向/垂直地移位)放置在目标物体112周围或上方并(例如，通过利用末端执行器夹持和/或提升)拾取目标物体112。

如图4B中所示，机器人系统100可以控制拾取机器人302跨空间(例如，横向和/或垂直)转移目标物体112，并根据运动计划移向目的地集装箱310。一旦目标物体112与所推导位置(例如，放置位置)相距阈值距离以内和/或在所推导位置上方，拾取机器人302就可以(例如，通过降低和/或从末端执行器释放)放置目标物体112。在一些实施例中，机器人系统100可以(根据例如运动计划的一部分，诸如来源重新装载部分)操作一个或多个其他单元(例如，AGV、架子运输机器人等)以在拾取机器人302转移和/或放置目标物体112的同时在开始位置114用新的来源集装箱替换初始来源集装箱304。在其他实施例中，来源集装箱304可以包括可以被选择为新目标物体402的多个物体。

如图4C中所示，机器人系统100可以控制来源传感器306以生成新的图像数据。机器人系统100可以如上文描述类似地生成图像数据以描绘来源集装箱304。因此，如上所述，机器人系统100可以处理新的图像数据并推导新的运动计划。机器人系统100可以操作拾取机器人302以在开始位置114拾取来源集装箱304中的新目标物体402。

如图4D中所示，机器人系统100可以控制拾取机器人302跨空间转移新目标物体402，并根据新的运动计划移向目的地集装箱310。机器人系统100可以将新目标物体402放置在指定位置处，所述指定位置可以与先前放置的物体/目标物体112相邻和/或在其上方。可以根据处理序列重复上述示例性状态以将目标物体打包到目的地集装箱310(例如，运送集装箱或盒子)，诸如用于履行运送订单。

第二示例性转移环境

图5A是示出根据本技术的一个或多个实施例的第二示例性转移环境的俯视图，并且图5B是示出根据本技术的一个或多个实施例的第二示例性转移环境的侧视图。参考图5A和图5B两者，类似于图3中所示的环境，转移环境(例如，图1中所示的环境的一部分)可以包括拾取机器人302(例如，图1的转移单元104的实例)、来源传感器306、目的地传感器308、来源集装箱304和/或目的地集装箱310。

所述环境还可以包括转移托盘506，所述转移托盘被配置为横向地转移目标物体112。转移托盘506可以可操作地联接到横向转移机构。横向转移机构可以包括导轨504，并且被配置为将转移托盘506在来源集装箱304与目的地集装箱310之间横向移动。在一些实施例中，转移托盘506可以经由导轨504和一个或多个运输马达(未示出)沿着水平线/平面移动。转移托盘506的移动的水平线/平面可以垂直地位于来源集装箱304和目的地集装箱310上方、来源传感器306/目的地传感器308下方和/或拾取机器人302的顶部移动范围下方。在一些实施例中，转移托盘506可以包括一个或多个传感器装置(未示出)。传感器装置可以被集成或附接到转移托盘506，以提供关于当前在转移托盘506上的目标物体112的物体信息。例如，传感器装置可以是物体标识符扫描仪，诸如用于读取目标物体112的射频识别(RFID)标签的RFID扫描仪，或能够确定目标物体112的物理性质(诸如重量或质量)的传感器。

如上所述，图1的机器人系统100可以获得并处理图像数据以分析来源集装箱304和/或目的地集装箱310的实时状况。此外，机器人系统100可以处理图像数据以识别目标物体112并推导用于将目标物体112从来源集装箱304转移到目的地集装箱310中/上的推导位置的运动计划。此外，机器人系统100可以实施和/或执行如上所述的运动计划。

在执行运动计划时，机器人系统100可以控制拾取机器人302以拾取目标物体112。一旦将目标物体112提升到预定高度以上，机器人系统100就可以推导运动计划以将转移托盘506移向来源集装箱304和/或移动到目标物体112下方。在一些实施例中，用于移动转移托盘506的时序可以基于来自来源传感器306的附加图像数据和/或末端执行器的跟踪高度。

在一些实施例中，机器人系统100可以根据来自一个或多个区域传感器502的输出来移动转移托盘506和/或操作拾取机器人302。机器人系统100可以包括被配置为检测穿越事件的区域传感器502。区域传感器502的一些示例可以包括沿着穿越阈512发射信号(例如，光学信号、红外信号、激光等)的发射器。发射器还可以包括检测所发射信号的信号检测器。区域传感器502可以基于在接收所发射信号时检测到中断(例如，不连续性)来确定物体进入/穿越穿越阈512。此外，区域传感器502可以基于在中断之后检测到所发射信号来确定物体离开/越过(clear)了穿越阈512。因此，机器人系统100可以包括区域传感器502，所述区域传感器被配置成具有高出转移托盘506的上部部分(例如，顶表面)和/或与所述上部部分重合的穿越阈512。因此，当末端执行器和/或目标物体112在拾取操作期间穿越穿越阈512、然后随后离开穿越阈512时，区域传感器502可以生成离开事件。机器人系统100可以使用离开事件作为触发来横向移动转移托盘506，直到转移托盘与目标物体112相距阈值距离以内、在目标物体下方和/或与目标物体重叠为止。

一旦转移托盘506相对于目标物体112就位(例如，在目标物体112下方和/或在预定停止位置)，机器人系统100就可以将目标物体112放置在转移托盘506上。例如，机器人系统100可以操作拾取机器人302以降低目标物体112和/或将目标物体112释放到转移托盘506上。在一些实施例中，机器人系统100可以包括区域传感器502，所述区域传感器被配置成具有位于来源集装箱304的垂直边缘/壁和/或转移托盘506的上表面正上方的穿越阈512处，由此减小目标物体与转移托盘506之间的垂直距离。

机器人系统100可以操作转移托盘506以将目标物体112沿着横向(例如，水平)方向移位。因此，拾取机器人302可以主要用于将目标物体112垂直地移位或提升。使用转移托盘506将目标物体112横向移位，由此减少目标物体112经由拾取机器人302进行的水平移动，这增加了机器人系统100的吞吐量。使用拾取机器人302来主要地提升目标物体112减少了总夹持时间、水平力和/或导致件丢失(例如，由于夹持失败)的碰撞。因此，机器人系统100可以减少件丢失率。此外，根据上述配置，即使夹持失败，目标物体112也会掉落到来源集装箱304中。因此，即使在没有操作人员辅助的情况下也可以再次对掉落件进行操纵(例如，经由对来源集装箱304进行重新成像并重新推导运动计划)。此外，因为在横向转移期间不再夹持目标物体112，所以与经由拾取机器人302水平转移目标物体112相比，可以使用转移托盘506提高水平转移速度。因此，机器人系统100可以减少使用转移托盘506转移每个物体所需的时间。

为了将目标物体112放置在目的地集装箱310处/中，机器人系统100可以包括止动件508，所述止动件被配置为将目标物体112从转移托盘506的顶表面水平地移位。在一些实施例中，止动件508可以在高于转移托盘506的高度定位于目的地集装箱310上方。止动件508可以被配置为诸如沿着导轨504和/或经由另一机构水平地移动。为了放置/掉落物体112，机器人系统100可以使止动件508沿着横向方向移动，直到止动件508的边缘/表面在掉落位置510正上方为止。一旦将目标物体112放置在转移托盘506上，机器人系统100就可以将转移托盘506移向并经过放置位置510。在止动件508(例如，其底部部分)垂直地位于转移托盘506的顶表面正上方的情况下，目标物体112可以由止动件508保持就位，同时转移托盘506继续移动经过止动件508。因此，目标物体112可以滑出转移托盘506并掉落到目的地集装箱310中。因此，机器人系统100可以提高任务成功率，允许更简单/更小的夹持器设计，并减少两次拾取事件的概率。

第二示例性转移状态

图6A至图6D是示出根据本技术的一个或多个实施例的第二示例性转移环境的处理序列的俯视图。图6A至图6D示出了在处理序列期间图1的机器人系统100和/或目标物体112的各种状态。如图6A中所示，机器人系统100可以控制来源传感器306以生成描绘来源集装箱304和其中的一个或多个物体的图像数据。基于图像数据，机器人系统100可以处理图像数据以识别目标物体112，并推导运动计划以拾取、转移和/或放置目标物体112。根据运动计划，机器人系统100可以操作拾取机器人302来拾取目标物体112(例如，通过利用末端执行器夹持和/或提升)。一旦目标物体112到达预定高度(例如，如由来自区域传感器502的触发事件所表示)，机器人系统100就可以将转移托盘506从先前位置(例如，在目的地集装箱310上方和/或与目的地集装箱相距预定距离以内)移动到来源集装箱304上方和/或与来源集装箱相距预定距离以内。

如图6B中所示，机器人系统100可以控制拾取机器人302以将目标物体112掉落和/或放置在下方的转移托盘506上。在一些实施例中，机器人系统100可以根据针对目标物体112推导的掉落位置510来调整止动件508的位置。在其他实施例中，止动件508可以位于固定/静态位置处。机器人系统100可以将转移托盘506和转移托盘上的目标物体112移向目的地集装箱310。在一些实施例中，在将转移托盘506放置在目标物体112下方之后和/或在转移托盘506移向目的地集装箱310的同时，机器人系统100可以在开始位置114处替换或重新填充来源集装箱304。在其他实施例中，来源集装箱304可以包括可以被选择为新目标物体402的多个物体。

如图6C中所示，机器人系统100可以将转移托盘506移动经过止动件508。因此，目标物体112可以基于与止动件508接触而停止(例如，不横向移动)，而转移托盘506继续横向移动。在横向转移期间，机器人系统100可以为来源集装箱304生成附加的图像数据，生成对应的运动计划，和/或从来源集装箱304拾取下一个物体402。

如图6D中所示，机器人系统100可以将转移托盘506继续移动经过止动件508。结果，目标物体112可以滑出转移托盘506并掉落到目的地集装箱310中。一旦转移托盘506到达预定位置(诸如用于将转移托盘506的后缘移动直至或经过止动件508)和/或一旦目标物体112滑出转移托盘506，机器人系统100就可以将转移托盘506移向来源集装箱304。机器人系统100可以重复上述状态以将多个物体打包到目的地集装箱310中。

图6E是根据本公开的一个或多个实施例的用于操作图1的机器人系统100的第一示例性方法600的流程图。示例性流程图可以表示在第二示例性转移环境中由一个或多个单元执行的过程和/或操纵。因此，示例性流程图或其一部分可以对应于用于执行将目标物体从来源集装箱转移到目的地集装箱的任务的运动计划。

在框602处，机器人系统100可以经由来源传感器获得描绘图5A的来源集装箱304和其中的内容物(例如，图5A的目标物体112)的图像数据。例如，机器人系统100可以使用图5A的来源传感器306生成图1的开始位置114的2D/3D图像。图像数据可以由图2的一个或多个处理器202接收。因此，机器人系统100可以获得并处理表示位于开始位置114处(例如，在来源集装箱304中)的目标物体112的图像数据。

在框604处，机器人系统100可以分析图像数据以诸如基于识别和处理图像数据内的边缘来识别目标物体112、物体位置和/或物体姿势。机器人系统100可以分析边缘以检测和识别物体。例如，机器人系统100可以将由一组相交边缘界定的区域确定为物体的表面。机器人系统100还可以将图像的一个或多个部分与表示已知的/登记的物体的表面的主数据252中的图像进行比较。当区域的图像和/或区域的尺寸与主数据252中的信息相匹配时，机器人系统100可以检测到物体(例如，通过确定单个或特定的物体存在或在特定的位置处)。在一些实施例中，机器人系统100可以根据暴露边缘和/或暴露拐角来处理3D图像并识别表面。

在框606处，机器人系统100可以使用此类处理结果来推导运动计划。例如，机器人系统100可以确定拾取位置、目标物体的转移路径、拾取机器人的对应操纵和/或相关联的命令/设置。机器人系统100可以根据将成像位置映射到真实世界位置的预定过程或方程来确定检测到的物体的真实世界位置。机器人系统100可以基于识别图1的任务位置116(例如，目的地集装箱310或其中的位置)并推导目标物体112在当前真实世界位置与任务位置116之间的行进路径来推导运动计划。机器人系统100可以基于一组预定的规则、过程、例程来推导行进路径。机器人系统100可以基于将行进路径转换成针对图5A的拾取机器人302的命令/设置的集合/序列和/或用于执行此类命令/设置的条件来推导运动计划。

作为说明性示例，机器人系统100可以推导用于操作拾取机器人302及其末端执行器的运动计划，以将末端执行器直接放置在目标物体附近(例如，正上方)并与目标物体接触，利用末端执行器夹持目标物体112，并将目标物体112提升到预定高度。在一些实施例中，机器人系统100可以推导运动计划以提升目标物体112，直到如上所述由区域传感器502检测到离开事件为止。机器人系统100可以进一步推导运动计划以操作图5A的拾取机器人302和/或转移托盘506以将目标物体112放置在转移托盘506上并经由转移托盘506横向转移目标物体112。例如，机器人系统100可以基于目标物体112到达预定高度(例如，基于检测到离开事件)来推导运动计划以将转移托盘506放置在与目标物体112相距预定距离以内和/或放置在目标物体下方。机器人系统100还可以推导运动计划以操作图5A的转移托盘506和/或止动件508以将目标物体112掉落在任务位置116处。

诸如通过将运动计划和/或相关联的命令/设置从处理器202传达到拾取机器人302和/或用于移动转移托盘506和/或止动件508的系统，机器人系统100可以实施运动计划。机器人系统100可以通过经由拾取机器人302、转移托盘506和/或止动件508执行运动计划来进一步实施运动计划。因此，在框608处，机器人系统100可以实施运动计划的一部分(例如，拾取部分)并经由拾取机器人302来拾取(例如，夹持和/或提升)目标物体。作为初始状态，在一些实施例中，转移托盘可以在目的地集装箱310上方或与目的地集装箱相距预定距离以内。

在框610处，机器人系统100可以确定越过事件。机器人系统100可以确定表示目标物体112到达预定高度的越过事件。在一些实施例中，机器人系统100可以基于在实施运动计划的同时跟踪末端执行器的高度来确定越过事件，诸如当跟踪的高度达到大于最小间隙高度加上目标物体112的已知高度的高度时。机器人系统100还可以基于如上所述利用区域传感器502检测到离开事件来确定越过事件。

在框612处，机器人系统100可以使用越过事件作为触发来实施运动计划的一部分(例如，来源转移部分)以将转移托盘506移向来源集装箱304。因此，例如，机器人系统100可以将转移托盘506放置在所拾取的目标物体112正下方。在框614处，机器人系统100可以实施运动计划的一部分(例如，托盘放置部分)以诸如通过降低目标物体112和/或从末端执行器释放目标物体112将目标物体112放置/掉落在转移托盘506上。

在一些实施例中，如框616处所示，机器人系统100可以实施运动计划的一部分(例如，止动件放置部分和/或止动件对准部分)以诸如通过沿着水平方向/平面移动止动件508并将止动件的边缘对准在掉落位置上方来定位止动件508。在框618处，机器人系统100可以实施运动计划的一部分(例如，目的地转移部分)以将转移托盘506移向目的地集装箱310、将转移托盘506移动经过目的地集装箱310和/或将转移托盘506移动到目的地集装箱310上方，并且至少部分地经过止动件508，如上所述。因此，机器人系统100可以操作部件以将目标物体112滑出转移托盘506并使目标物体112掉落在目的地集装箱310中。在一些实施例中，如框620处所示，机器人系统100可以实施运动计划的一部分以针对下一个任务在开始位置114处替换来源集装箱304和/或重新装载新物体(例如，图6C的新目标物体402)。在其他实施例中，来源集装箱304可以包括可以被选择为新目标物体402的多个物体。操作流程可以转至框602，并且机器人系统100可以重复上述过程以对新物体执行下一个任务。

第三示例性转移环境

图7A是示出根据本技术的一个或多个实施例的第三示例性转移环境的俯视图，并且图7B是示出根据本技术的一个或多个实施例的第三示例性转移环境的侧视图。参考图7A和图7B两者，转移环境(例如，图1中所示的环境的一部分)可以类似于图5A和图5B中所示的环境。例如，第三示例性转移环境可以包括如上所述的拾取机器人302(例如，图1的转移单元104的实例)、来源传感器306、目的地传感器308、来源集装箱304、目的地集装箱310、转移托盘506、导轨504、止动件508和/或区域传感器502。

对于第三示例性转移环境，与第二示例性转移环境相比，止动件508可以被定位成更靠近来源集装箱304。此外，止动件508可以被配置为至少具有用于与目标物体112接触的接合状态和用于允许目标物体112经过的脱离状态。例如，针对接合状态和脱离状态，机器人系统100可以使止动件508沿着图7A中的垂直方向移动和/或如图7B中所示向上/向下移动。因此，机器人系统100可以操作转移托盘506和止动件508，使得当托盘506移向来源集装箱304时，止动件508与转移托盘506上的目标物体112接触/接合。换句话说，在拾取机器人302将目标物体112放置在转移托盘506上之后，机器人系统100可以操作止动件508以使其处于脱离状态。在止动件508处于脱离状态的情况下，转移托盘506可以移向目的地集装箱310/移动到目的地集装箱310上方，由此继续载运转移托盘上的目标物体112。一旦转移托盘506到达目的地集装箱310周围的预定位置，机器人系统100就可以操作止动件508以使其处于接合状态。机器人系统100随后可以将转移托盘506移向来源集装箱304并经过止动件508。在止动件508处于接合状态的情况下，止动件508可以与目标物体112接触，使得目标物体112滑出转移托盘506并掉落到目的地集装箱310中。因此，在止动件508被定位成更靠近来源集装箱304并且具有接合/脱离状态的情况下，机器人系统100可以通过减少转移托盘506针对每个任务行进的总距离量来进一步提高吞吐量。因此，可以减少每个任务的执行时间，这导致提高的吞吐量。转移托盘506行进的距离的减小可以进一步减小机器人系统100的水平占地面积。另外，上述配置可以提高完成任务的成功率，允许更简单和更小的夹持器设计，并降低两次拾取事件的概率。

第三示例性转移状态

图8A至图8D是示出根据本技术的一个或多个实施例的第三示例性转移环境的处理序列的俯视图。图8A至图8D示出了在处理序列期间图1的机器人系统100和/或目标物体112的各种状态。如图8A中所示，机器人系统100可以控制来源传感器306以生成描绘来源集装箱304和其中的一个或多个物体的图像数据。基于图像数据，机器人系统100可以处理图像数据以识别目标物体112，并推导运动计划或其一部分以拾取、转移和/或放置目标物体112。根据运动计划，机器人系统100可以操作拾取机器人302来拾取目标物体112(例如，通过利用末端执行器夹持和/或提升)。一旦目标物体112到达最小高度(例如，如由来自区域传感器502的触发事件所表示)，机器人系统100就可以将转移托盘506在目的地集装箱310与来源集装箱304之间移动。例如，机器人系统100可以将转移托盘506从与目的地集装箱310相邻和/或在目的地集装箱上方的位置移动到与来源集装箱304相邻和/或在来源集装箱上方的位置。止动件508的初始状态可以是脱离状态。

如图8B中所示，机器人系统100可以控制拾取机器人302以将目标物体112掉落和/或放置在下方的转移托盘506上。在一些实施例中，机器人系统100可以根据目标物体112的掉落位置510来调整止动件508的横向位置。在其他实施例中，止动件508可以位于固定/静态横向位置处。机器人系统100可以将转移托盘506和转移托盘上的目标物体112移向目的地集装箱310。在一些实施例中，在将转移托盘506放置在目标物体112下方之后和/或在转移托盘506移向目的地集装箱310的同时，机器人系统100可以在开始位置114处替换来源集装箱304。在其他实施例中，来源集装箱304可以包括可以被选择为新目标物体402的多个物体。

如图8C中所示，机器人系统100可以将转移托盘506移向目的地集装箱310和/或移动到目的地集装箱310上方并经过处于脱离状态的止动件508。一旦转移托盘506相对于目的地集装箱310到达预定水平位置或到达目的地集装箱上方的预定水平位置，机器人系统100就可以操作止动件508以使其处于接合状态。机器人系统100随后可以将转移托盘506移向来源集装箱304。因此，目标物体112可以基于与止动件508的接触而停止，而转移托盘506继续横向移动。尽管转移托盘506在目的地集装箱310上方，但是机器人系统100可以为来源集装箱304生成附加的图像数据，生成对应的运动计划，和/或从来源集装箱304中拾取下一个物体402。

如图8D中所示，机器人系统100可以将转移托盘506继续移动经过止动件508。结果，目标物体112可以滑出转移托盘506并掉落到目的地集装箱310中。转移托盘506可以继续移动，直到它在来源集装箱304上方、与所拾取的目标物体112相距阈值距离以内和/或在所拾取的目标物体112下方为止。此外，机器人系统100可以操作止动件508以使其处于脱离状态。因此，机器人系统100可以恢复到图8B中所示的状态以准备将目标物体112放置在转移托盘506上并开始转移托盘的横向转移。机器人系统100可以重复上述状态以将多个物体打包到目的地集装箱310中。

图8E是根据本公开的一个或多个实施例的用于操作图1的机器人系统100的第二示例性方法800的流程图。示例性流程图可以表示在第三示例性转移环境中由一个或多个单元执行的过程和/或操纵。因此，第二示例性方法800或其一部分可以对应于用于执行将目标物体112从来源集装箱304转移到目的地集装箱310的任务的运动计划。

第二示例性方法800可以类似于图6E中所示的方法。例如，由框802、804、806、808、810、812、814、816、818和820表示的过程可以分别类似于由框602、604、606、608、610、612、614、616、618和620表示的过程。

在框802处，机器人系统100可以使用图5A的来源传感器306获得描绘图5A的来源集装箱304和其中的内容物(例如，图5A的目标物体112)的图像数据。在框804处，机器人系统100可以分析图像数据以基于分析图像数据来识别、检测和定位目标物体112。在框806处，机器人系统100可以基于检测和/或定位目标物体112来推导运动计划。如上所述，机器人系统100可以推导用于操作图5A的拾取机器人302、图5A的转移托盘506和/或图5A的止动件508以拾取目标物体112、将目标物体112放置在转移托盘506上并将目标物体112掉落到目的地集装箱310中的运动计划。在框808处，机器人系统100可以基于所推导的运动计划(例如，通过将运动计划和/或相关联的命令/设置从处理器202传达到拾取机器人302并经由拾取机器人302执行运动计划)来经由拾取机器人302拾取目标物体112。

对于第二示例性方法800，机器人系统100可以实施运动计划以操作(例如，接合和脱离)止动件508以将目标物体112掉落到目的地集装箱中。例如，如框807处所示，机器人系统100可以实施运动计划以在推导运动计划(框806)之后和/或期间(例如，经由将止动件508降低到高出转移托盘506的顶表面达预定止动件高度)与止动件508接合。在一些实施例中，机器人系统100可以在拾取目标物体112的同时与止动件508接合(框808)。

在止动件接合的情况下，在框810处，机器人系统100可以通过在实施运动计划的同时跟踪末端执行器的高度来确定越过事件，诸如当跟踪的高度达到大于最小间隙高度加上目标物体112的已知高度的高度时。机器人系统100还可以通过使用区域传感器502检测离开事件来确定越过事件。在框812处，使用越过事件作为触发，机器人系统100可以实施运动计划的一部分以将转移托盘506移向来源集装箱304和/或移动到来源集装箱304上方，使得转移托盘506与所拾取的目标物体112相距阈值距离以内和/或在目标物体的正下方。在框814处，机器人系统100可以实施运动计划的一部分以诸如通过操作拾取机器人302以降低目标物体112和/或通过从末端执行器释放目标物体112来将目标物体112放置/掉落在转移托盘506上。在一些实施例中，如框816处所示，机器人系统100可以实施运动计划的一部分以诸如通过沿着水平方向/平面移动止动件508并将止动件的边缘对准在掉落位置上方来横向定位止动件508。因此，机器人系统100可以使用图7A的止动件508将目标物体112掉落到目的地集装箱310中。

在框817处，机器人系统100可以诸如通过将止动件508升高到预定高度并增大与转移托盘506的顶表面的垂直间距来使止动件508脱离。机器人系统100可以在将目标物体112放置在转移托盘506上(框814)和/或横向定位止动件508(框816)的同时或之后使止动件508脱离。在将转移托盘506移向目的地集装箱310和/或移动到目的地集装箱310上方(框818)之前，机器人系统100可以使止动件508脱离。因此，转移托盘506可以将转移托盘上的目标物体112载运到目的地集装箱310上方或与目的地集装箱相距阈值距离以内。在框820处，在一些实施例中，机器人系统100可以实施运动计划的一部分以针对下一个任务在开始位置114处替换来源集装箱304和/或重新装载新物体(例如，图8C的新目标物体402)。在其他实施例中，来源集装箱304可以包括可以被选择为新目标物体402的多个物体。操作流程可以转至框802，并且机器人系统100可以重复上述过程以对新物体执行下一个任务。

随着诸如用于识别和拾取下一个物体402的上述过程重复，机器人系统100可以在框807处与止动件508接合，并在框812处将转移托盘506移向来源集装箱304和/或移动到来源集装箱304上方，其中目标物体112仍在转移托盘上。当转移托盘506继续移向来源集装箱304时，目标物体112可以与止动件508接触并开始滑出，因此导致目标物体112掉落到目的地集装箱310中。因此，当转移托盘506往回移向来源集装箱304以接收下一个物体402时，机器人系统100可以使目标物体112掉落到目的地集装箱310中。

第四示例性转移环境

图9是示出根据本技术的一个或多个实施例的第四示例性转移环境的俯视图。转移环境(例如，图1中所示的环境的一部分)可以类似于图5A和/或图7A中所示的环境。例如，第四示例性转移环境可以包括如上所述的拾取机器人302(例如，图1的转移单元104的实例)、来源传感器306、目的地传感器308、来源集装箱304、目的地集装箱310、转移托盘506、导轨504和/或区域传感器502。第四示例性转移环境可以不具有图5A和7A中所示的止动件508。出于说明性目的，图9描绘了被配置为沿着导轨504横越以定位在来源集装箱304和/或目的地集装箱310正上方的转移托盘506，然而应当理解，转移托盘506和/或导轨504可以不同地定位。例如，转移托盘506可以相对于来源集装箱304和/或目的地集装箱310水平地偏移，使得转移托盘506在沿着导轨504横越时被定位在来源集装箱304和目的地集装箱310上方和/或附近，但并非正上方。在一些实施例中，导轨504和转移托盘506可以在集装箱(例如，来源集装箱304和目的地集装箱310)与机器人之间。

第四示例性转移环境可以包括打包机器人902，所述打包机器人可以类似于拾取机器人302，但是被配置为将物体放置到目的地集装箱310中。代替如上所述将物体经由止动件508掉落到目的地集装箱310中，机器人系统100可以操作打包机器人902以从转移托盘506中拾取物体并将物体放置到目的地集装箱310中。例如，机器人系统100可以实施运动计划以将转移托盘506放置在与目的地集装箱310相距阈值距离以内和/或目的地集装箱上方，经由打包机器人902拾取(例如，夹持和/或提升)转移托盘上的目标物体112，将目标物体112转移/下降到放置位置，然后释放目标物体112。因此，使用打包机器人902，机器人系统100可以增加对目标物体112的放置的控制。因此，机器人系统100可以减少对目标物体112的损坏和/或提高放置/打包目标物体112的准确性。此外，使用打包机器人902和转移托盘506，机器人系统100可以减少和/或消除经由机械臂对目标物体112的水平转移。因此，机器人系统100可以减少在目标物体112的转移期间由夹持失败引起的件丢失。

第四示例性转移状态

图10A至图10D是示出根据本技术的一个或多个实施例的第四示例性转移环境的处理序列的俯视图。图10A至图10D示出了在处理序列期间图1的机器人系统100和/或第一目标物体112的各种状态。如图10A中所示，机器人系统100可以控制来源传感器306以生成描绘来源集装箱304和其中的一个或多个物体的图像数据。基于图像数据，机器人系统100可以处理图像数据以识别第一目标物体112，并推导运动计划以拾取、转移和/或放置第一目标物体112。根据运动计划，机器人系统100可以操作拾取机器人302来拾取第一目标物体112(例如，通过利用末端执行器夹持和/或提升)。一旦第一目标物体112到达最小高度(例如，如由来自区域传感器502的触发事件所表示)，机器人系统100就可以将转移托盘506从目的地集装箱310移动到来源集装箱304(例如，在目的地集装箱310和来源集装箱304附近和/或上方的位置之间移动)。

如图10B中所示，机器人系统100可以控制拾取机器人302以将第一目标物体112掉落和/或放置在第一目标物体112下方的转移托盘506上。在来源集装箱304和目的地集装箱310的上方或与它们相距阈值距离以内的转移托盘506被暴露的情况下，机器人系统100可以操作目的地传感器308以生成描绘目的地集装箱310和/或其中的一个或多个物体的图像数据。随后，机器人系统100可以将转移托盘506和转移托盘上的第一目标物体112移向目的地集装箱310。在一些实施例中，在将转移托盘506放置在第一目标物体112下方之后和/或在转移托盘506移向目的地集装箱310的同时，机器人系统100可以在开始位置114处替换来源集装箱304。在其他实施例中，来源集装箱304可以包括可以被选择为新目标物体402的多个物体。

如图10C中所示，机器人系统100可以使转移托盘506移向目的地集装箱310和/或移动到目的地集装箱310上方，并且与打包机器人902的末端执行器相距阈值距离以内和/或在末端执行器下方。机器人系统100可以操作目的地传感器308以生成描绘在转移托盘506上以及目的地集装箱310周围/上方的第一目标物体112的图像数据。根据目的地集装箱310的图像数据(即，图10B中所示)和第一目标物体112的图像数据，机器人系统100可以推导用于打包机器人902的运动计划的一部分(例如，目的地放置部分)。机器人系统100可以使用打包机器人902实施运动计划，以从转移托盘506拾取第一目标物体112。

机器人系统100还可以操作来源传感器306以生成图像数据以识别来源集装箱304中的第二目标物体402和/或推导用于拾取机器人302的运动计划的对应部分(例如，拾取部分)。在一些实施例中，机器人系统100可以同时操作来源传感器306和目的地传感器308。机器人系统100可以实施针对第二目标物体402的运动计划，由此操作拾取机器人302来拾取第二目标物体402。在一些实施例中，机器人系统100可以同时操作拾取机器人302和打包机器人902以拾取对应的物体。

如图10D中所示，机器人系统100可以将转移托盘506移向来源集装箱304和/或移动到来源集装箱304上方。当转移托盘506到达来源集装箱304上方或周围的预定位置时，拾取机器人302可以将第二目标物体402放置在转移托盘506上。机器人系统100可以操作打包机器人902以将第一目标物体112放置在目的地集装箱310中。在一些实施例中，机器人系统100可以同时操作拾取机器人302和打包机器人902以放置对应的物体。机器人系统100可以重复上述状态以转移和打包多个物体。机器人系统100可以实施与上述状态相对应的方法。

图10E是根据本公开的一个或多个实施例的用于操作图1的机器人系统100的第三示例性方法1000的流程图。示例性流程图可以表示在第四示例性转移环境中由一个或多个单元执行的过程和/或操纵。因此，第三示例性方法1000或其一部分可以对应于用于执行将目标物体112从来源集装箱304转移到目的地集装箱310的任务的运动计划。

第三示例性方法1000可以类似于图6E和/或图8E中所示的方法。例如，由框1002、1004、1006、1008、1010、1012、1016、1018和1020表示的过程可以分别类似于由框602、604、606、608、610、612、614、618和620表示的过程。而且，由框1002、1004、1006、1008、1010、1012、1016、1018和1020表示的过程可以分别类似于由框802、804、806、808、810、812、814、818和820表示的过程。

在框1002处，机器人系统100可以使用图9的来源传感器306获得描绘图9的来源集装箱304和其中的内容物(例如，图5A的目标物体112)的图像数据。在框1004处，机器人系统100可以分析图像数据以基于分析图像数据来识别、检测和定位目标物体112。在框1006处，机器人系统100可以基于检测和/或定位目标物体112来推导运动计划的拾取部分。如上所述，机器人系统100可以推导用于操作图9的拾取机器人302和/或图9的转移托盘506以拾取目标物体112并将目标物体112放置在转移托盘506上的拾取部分。在框1008处，机器人系统100可以基于拾取部分(例如，通过将运动计划和/或相关联的命令/设置从处理器202传达给拾取机器人302并经由拾取机器人302执行运动计划)来经由拾取机器人302拾取目标物体112。在框1010处，机器人系统100可以通过在实施运动计划的同时跟踪末端执行器的高度和/或通过使用区域传感器502检测离开事件来确定越过事件。在框1012处，使用越过事件作为触发，机器人系统100可以实施运动计划的一部分(例如，来源转移部分)以将转移托盘506移向来源集装箱304和/或移动到来源集装箱304上方，使得转移托盘506与所拾取的目标物体112相距阈值距离以内和/或在目标物体的正下方。

对于第三示例性方法1000，在框1014处，机器人系统100可以经由目的地传感器308获得描绘目的地集装箱310的图像数据。当转移托盘与来源集装箱304相距阈值距离以内和/或在来源集装箱上方时，机器人系统100可以生成图像数据。例如，机器人系统100可以使用目的地传感器308生成图1的任务位置116的2D/3D图像。图像数据可以由图2的一个或多个处理器202接收。如框1016处所示，机器人系统100可以在将目标物体放置在转移托盘上之前、的同时或之后获得图像数据。机器人系统100可以实施运动计划的一部分以诸如通过操作拾取机器人302以降低目标物体112和/或通过从末端执行器释放目标物体112来将目标物体112放置/掉落在转移托盘506上。在框1018处，机器人系统100可以实施运动计划的一部分以将转移托盘506和转移托盘上的目标物体112移向目的地集装箱310和/或移动到目的地集装箱310上方。在框1020处，机器人系统100可以实施运动计划的一部分以针对下一个任务在开始位置114处替换来源集装箱304和/或重新装载新物体(例如，图10C的新目标物体402)。在其他实施例中，来源集装箱304可以包括可以被选择为新目标物体402的多个物体。

另外，在框1022处，机器人系统100可以生成描绘在转移托盘506上并且在任务位置116上方/与任务位置相距阈值距离以内的目标物体112的图像数据。当转移托盘506在目的地集装箱310上方或与目的地集装箱相距阈值距离以内时，机器人系统100可以生成图像数据。在框1024处，基于目的地集装箱310的图像数据和/或目标物体112的图像数据，机器人系统100可以为打包机器人902推导运动计划的目的地放置部分。在框1026处，机器人系统100可以通过使用打包机器人902实施打包运动计划的一部分来从转移托盘506拾取目标物体112。如框1028处所示，机器人系统100可以经由打包机器人902将所拾取的目标物体112放置在目的地集装箱310中。机器人系统100可以实施打包运动计划的一部分以在将转移托盘从目的地集装箱310移向来源集装箱(框1012)之后放置目标物体112。

图11A至图11C是根据本公开的一个或多个实施例的示例性转移托盘(例如，图5A的转移托盘506)的透视图。图11A示出了被配置为将物体在来源集装箱304和目的地集装箱310上方的位置之间横向转移的带式输送机转移托盘1102。在一些实施例中，带式输送机转移托盘1102本身可以沿着导轨504移动。一旦带式输送机转移托盘1102到达目的地集装箱310上方和/或与目的地集装箱相距阈值距离以内的目标位置，机器人系统100就可以操作带式输送机以使目标物体112掉落，而不是使用图5A或图7A的止动件508来与目标物体112接合。

在其他实施例中，带式输送机转移托盘1102可以是静止的并且在来源集装箱304与目的地集装箱310之间延伸，并且带式输送机转移托盘1102可以使其上的皮带移动以从来源集装箱304和目的地集装箱310横向转移目标物体112。带式输送机转移托盘1102可以在没有止动件508的情况下操作。此外，带式输送机转移托盘1102可以在使停止、方向改变和/或加速事件最少化的同时水平地转移其上的目标物体112。

图11B示出了被配置为将物体横向转移跨越来源集装箱304和目的地集装箱310的开槽转移托盘1104。开槽转移托盘1104可以可操作地联接到导轨504并沿着导轨移动。开槽转移托盘1104可以在其顶表面上包括狭槽1106(例如，线性凹陷)。狭槽1106可以平行于开槽转移托盘1104的移动方向延伸。

在一些实施例中，机器人系统100可以包括叉形止动件1108以及开槽转移托盘1104。叉形止动件1106可以包括向下延伸并进入狭槽1106中的延伸部1110。因此，叉形止动件1108可以在目标物体112下方延伸，由此减少故障。此外，狭槽1106可以防止目标物体112粘附到托盘1104上，从而进一步减少故障。而且，在将目标物体112放置/掉落到开槽转移托盘1104上的同时，狭槽1106可以提供空气逸出路径。因此，开槽转移托盘1104可以减少/消除在目标物体放置期间由空气阻力或气流引起的目标物体112的意外移动以及相关联故障。

图11C示出了被配置为将物体横向转移跨越来源集装箱304和目的地集装箱310的多孔表面转移托盘1112。多孔表面转移托盘1112可以在其顶表面上包括多孔层1114。多孔层1114可以在顶表面上包括凹陷。在一些实施例中，多孔层1114可以包括橡胶或树脂型材料。因此，多孔层1114可以提供增大的摩擦，由此降低在转移期间目标物体112滑出托盘1112的可能性。此外，多孔层1114和多孔表面转移托盘112的顶表面中的凹陷可以防止夹持器上的任何吸盘夹持住托盘1112。

另外或替代地，一个或多个传感器可以附接到转移托盘506和/或与转移托盘成一体。托盘传感器的一些示例可以包括视觉代码传感器(例如，条形码传感器和/或QR传感器)、相机、重量/质量传感器、RFID传感器、接触传感器等。在一些实施例中，转移托盘506可以包括识别放置在托盘上的物体的识别传感器(例如，RFID传感器或视觉代码传感器)。转移托盘506可以类似地经由一个或多个托盘传感器感测物体的重量/质量、物体的不存在/存在和/或所放置物体的其他方面。转移托盘506可以使用传感器输出来识别所放置的物体和/或跟踪运动计划或对应动作的状态。

结论

以上对所公开技术的示例的具体实施方式并非意图为穷尽性的或将所公开技术限制为以上公开的精确形式。尽管以上出于说明性目的描述了所公开技术的特定示例，但是如相关领域的技术人员将认识到的，各种等效修改可以在所公开技术的范围内。例如，尽管以给定顺序呈现了过程或框，但是其他实施方案可以以不同顺序执行具有步骤的例程，或者以不同顺序采用具有框的系统，并且一些过程或框可以被删除、移动、添加、细分、组合和/或修改以提供替代方案或子组合。这些过程或框中的每一者可以通过多种不同的方式来实施。而且，尽管有时将过程或框示出为串行执行，但是替代地，这些过程或框可以并行执行或实施，或者可以在不同时间执行。此外，本文提到的任何具体数字仅仅是示例；替代实施方案可以采用不同的值或范围。

可以根据以上具体实施方式对所公开技术进行这些和其他改变。尽管具体实施方式描述了所公开技术的某些示例以及预期的最佳模式，但是无论上述描述在文本中出现的多么详细，都可以通过许多方式来实践所公开技术。所述系统的细节在其具体实施方案中可能有很大变化，同时仍被本文所公开的技术所涵盖。如上所述，在描述所公开技术的某些特征或方面时使用的特定术语不应被认为暗示所述术语在本文中被重新定义为限于与该术语相关联的所公开技术的任何特定特性、特征或方面。因此，除受所附权利要求限制之外，本发明不受其他限制。通常，除非以上具体实施方式部分明确定义了所附权利要求中使用的术语，否则此类术语不应被解释为将所公开技术限于说明书中公开的特定示例。

尽管下面以某些权利要求的形式呈现了本发明的某些方面，但是申请人以任何数量的权利要求形式构思了本发明的各个方面。因此，在本申请或接续申请中，申请人保留在提交本申请以寻求此类附加权利要求形式之后继续寻求附加权利要求的权利。

Claims (20)

1.一种存储计算机可执行指令的非暂时性计算机可读存储介质，所述计算机可执行指令在由一个或多个处理器执行时使一个或多个计算系统执行用于操作机器人系统以将物体从来源转移到目的地的方法，所述方法包括：

访问表示所述来源的图像数据；

基于所述图像数据推导运动计划，其中所述运动计划包括用于操作以下各项的一个或多个部分：(1)拾取机器人，其被配置为夹持和操纵所述物体；以及(2)包括转移托盘的横向转移机构，其与所述来源和所述目的地相邻定位并且被配置为在所述来源与所述目的地之间横向移动；

实施所述运动计划的拾取部分以操作所述拾取机器人来从所述来源夹持并提升所述物体；

检测越过事件，所述越过事件表示所述物体达到高出所述转移托盘的高度的预定高度；

实施所述运动计划的来源转移部分以操作所述横向转移机构来将所述转移托盘移向所述来源；

基于所述越过事件和/或托盘位置来实施所述运动计划的托盘放置部分以将所述物体放置在所述转移托盘上；以及

实施所述运动计划的目的地转移部分以操作所述横向转移机构来将所述转移托盘与所述转移托盘上的所述物体横向地移向所述目的地并将所述物体从所述转移托盘移动到所述目的地。

2.如权利要求1所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述方法还包括实施所述运动计划的止动件放置部分以定位止动件，使得当所述转移托盘移向所述目的地时，所述止动件与所述转移托盘上的所述物体接触并使所述物体滑出所述转移托盘并掉落到所述目的地。

3.如权利要求1所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述方法还包括实施所述运动计划的止动件放置部分以：

当所述转移托盘在所述来源上方时，使止动件脱离以在所述转移托盘移向所述目的地的同时允许所述物体经过所述止动件；以及

当所述转移托盘在所述目的地上方时，与所述止动件接合以与所述物体接触并使所述物体滑出所述转移托盘并掉落到所述目的地。

4.如权利要求3所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述方法还包括实施所述运动计划的止动件对准部分以使所述止动件沿着水平方向移动并使所述止动件的边缘对准在掉落位置上方。

5.如权利要求1所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中表示所述来源的所述图像数据是第一图像数据，并且其中所述方法还包括：

当所述转移托盘在所述来源上方时，访问表示所述目的地的第二图像数据；以及

当所述转移托盘在所述目的地上方时：

访问表示所述转移托盘上的所述物体的第三图像数据；以及

基于所述第二图像数据和所述第三图像数据来推导所述运动计划的目的地放置部分，其中所述目的地放置部分用于操作打包机器人。

6.如权利要求5所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述方法还包括实施所述目的地放置部分以操作所述打包机器人以：

当所述转移托盘在所述目的地附近或上方时，从所述转移托盘中拾取所述物体；以及

将所述物体放置到所述目的地。

7.如权利要求1所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述方法还包括在将所述物体放置在所述转移托盘上之后和/或在所述转移托盘移向所述目的地的同时实施所述运动计划的来源重新装载部分以在所述来源处替换集装箱。

8.如权利要求1所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中对所述越过事件的检测是基于来自一个或多个区域传感器的触发事件。

9.如权利要求1所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述方法还包括：

当所述转移托盘与所述目的地相邻时，访问表示所述来源的下一个图像数据；

在所述转移托盘处于所述目的地上方的同时，基于所述下一个图像数据来推导用于操作所述拾取机器人和所述横向转移机构的下一个运动计划；以及

实施所述下一个运动计划的一部分以操作所述拾取机器人来在所述转移托盘处于所述目的地上方的同时从所述来源夹持并提升下一个物体。

10.如权利要求1所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中用于移动所述转移托盘的时序是基于来自来源传感器的附加图像数据和/或所述拾取机器人的末端执行器的所跟踪高度。

11.一种操作机器人系统以将物体从来源转移到目的地的方法，所述方法包括：

访问表示所述来源的图像数据；

基于所述图像数据推导运动计划，其中所述运动计划包括用于操作以下各项的一个或多个部分：(1)拾取机器人，其被配置为夹持和操纵所述物体；以及(2)包括转移托盘的横向转移机构，其被配置为在所述来源与所述目的地之间横向移动；

实施所述运动计划的拾取部分以操作所述拾取机器人来从所述来源夹持并提升所述物体；

实施所述运动计划的来源转移部分以操作所述横向转移机构来将所述转移托盘移向所述来源；

实施所述运动计划的托盘放置部分以将所述物体放置在所述转移托盘上；以及

实施所述运动计划的目的地转移部分以操作所述横向转移机构来将所述转移托盘与所述转移托盘上的所述物体横向地移向所述目的地。

12.如权利要求11所述的方法，其中推导所述运动计划包括推导所述运动计划的所述拾取部分以操作所述拾取机器人来垂直地转移所夹持的物体而不将所夹持的物体横向移位。

13.如权利要求11所述的方法，其中：

所述运动计划包括用于操作止动件的一个或多个部分，所述止动件被配置为在所述转移托盘的横向移动期间与所述转移托盘上的所述物体接合；并且

所述方法还包括实施所述运动计划的止动件放置部分以定位所述止动件来与所述物体接合，使得当所述转移托盘移向或移离所述目的地时，所述止动件与所述转移托盘上的所述物体接触并使所述物体滑出所述转移托盘并掉落到所述目的地。

14.如权利要求11所述的方法，其中所述方法还包括：

获得表示所述目的地的第二图像数据；

获得表示所述转移托盘上的所述物体的第三图像数据；

基于所述第二图像数据和所述第三图像数据来推导所述运动计划的目的地放置部分，其中所述目的地放置部分用于操作打包机器人；以及

实施所述目的地放置部分以操作所述打包机器人以--

当所述转移托盘在所述目的地附近或上方时，从所述转移托盘中拾取所述物体；以及

将所述物体放置到所述目的地。

15.一种物体转移系统，其包括：

拾取机器人，其被配置为从来源夹持并提升物体；

横向转移机构，其被配置为将转移托盘和所述转移托盘上的物体从所述来源横向转移到目的地；以及

放置机构，其被配置为与所述物体接合并将所述物体放置在所述目的地。

16.如权利要求15所述的物体转移系统，其中：

所述转移托盘在所述来源和所述目的地上方；并且

所述放置机构包括止动件，所述止动件位于所述转移托盘上方并且被配置为在所述物体的横向转移期间与所述转移托盘上的所述物体接合。

17.如权利要求16所述的物体转移系统，其中所述转移托盘包括狭槽，所述狭槽在所述转移托盘的顶表面下方并沿着与所述转移托盘的横向移动平行的方向延伸。

18.如权利要求16所述的物体转移系统，其中所述止动件是叉形止动件，所述叉形止动件包括延伸部，所述延伸部在所述转移托盘的所述顶表面下方延伸并进入所述狭槽。

19.如权利要求16所述的物体转移系统，其中：

所述拾取机器人包括末端执行器，所述末端执行器具有一组吸盘，所述组吸盘被配置为与所述物体的顶表面接触，所述末端执行器被配置为在所述组吸盘与所述物体的所述顶表面之间产生真空状态以夹持所述物体；并且

所述转移托盘是在其顶表面上具有凹陷的多孔表面转移托盘，所述凹陷被配置为当所述组吸盘中的子组与所述转移托盘的所述顶表面接触时防止真空状态。

20.如权利要求15所述的物体转移系统，其中所述放置机构是打包机器人，所述打包机器人被配置为从所述转移托盘夹持并提升所述物体并且将所述物体放置在所述目的地。

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