CN112388662A - 用于机器人精确放置和插入的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种使用机器人操作来精确放置或插入物体的系统和方法。机器人工具包括至少三个构件，所述构件包括第一构件和第二构件以及第三构件，第一构件和第二构件将物体夹持在相对面之间，第三构件在物体的近端上施加力以将物体推出机器人工具。用机器人工具执行一系列操纵，以便将物体放置在表面上或将物体插入孔中。该操纵包括：将物体定位在表面上；围绕物体与表面之间的接触点旋转物体；围绕物体与机器人工具的第一构件或第二构件之间的接触点旋转机器人工具；沿着表面水平地滑动物体；以及将物体挤入最终期望位置。

Description

用于机器人精确放置和插入的系统和方法

技术领域

本申请涉及机器人。更具体地，本申请涉及用于精确放置或插入物体的机器人操作。

本申请要求于2019年8月19日提交的第62/922,556号美国临时申请的优先权，其通过引用以整体并入本文。

背景技术

机器人技术用于各种应用中，包括大型(例如汽车底盘)和小型(例如移动电话)的商业物体的组装。一些应用，例如机器人焊接的任务，可能不需要高级的灵巧性，诸如相对于设置在机器人臂端部上的夹持器重新配置物体的能力。然而，诸如在移动电话中插入电池的其它任务可能需要难以用普通夹持器执行的灵巧和协调的运动。

尽管已经为机器人应用开发了大量技术和工具，但是对于常规工具和/或技术不合适的情况，处理具有薄形状因子的物体仍然是一个挑战。

发明内容

公开了一种使用机器人操作来精确放置和/或插入物体的系统和方法。可将物体放置在平坦表面上，或将物体插入浅孔中，紧靠在孔底部的平坦表面上。机器人工具包括至少三个构件，包括第一构件、第二构件和第三构件，第一构件和第二构件将所述物体夹持在相对的面之间，第三构件在物体的近端上施加力，以将物体推出机器人工具。用机器人工具执行一系列灵巧的操作，以便将物体布置在期望的位置(例如，配置)。

根据本公开的一个方面，公开了一种控制器，该控制器配置为操作机器人工具以执行精确的放置或插入。控制器包括存储用于操作机器人工具的指令的存储器和处理器，处理器配置成执行指令以使机器人工具执行一系列操纵。该一系列操纵包括：在机器人工具的第一构件和第二构件之间夹持物体；将物体定位在期望位置；围绕物体的远端与表面之间的第一接触点旋转机器人工具；在围绕物体和第一构件和第二构件之一之间的第二接触点旋转机器人工具的同时，调节机器人工具的第一构件和第二构件；以及通过延伸第三构件以将物体从机器人工具弹出来执行推转操纵。在初始定位物体之后的所需位置，物体的远端接触表面。

在一些实施方式中，该一系列操作还包括：在调节同时旋转之后，沿着表面水平地重新定位物体。在实施方式中，该一系列操作还包括：在旋转的同时重复一次或多次旋转和调节；以及在执行推转操作之前重新定位，以使物体的配置更接近倒数第二目标配置。

在一些实施方式中，第三构件延伸出机器人工具的基部中的孔。在其它实施方式中，第三构件通过一个或多个连杆附接至机器人工具的基部，该一个或多个连杆通过接头连接至第三构件和基部。在实施方式中，第一构件和第二构件各自通过4杆连杆组件连接至机器人工具的基部。

在一些实施方式中，第三构件包括于用于平行夹爪夹持器的附件中，并且其中，附件与平行夹爪夹持器的组合包括机器人工具。

在一些实施方式中，处理器从连接至一个或多个传感器的输入/输出(I/O)接口接收反馈，并且其中，该反馈用于定位物体。

在一些实施方式中，物体是薄形状因子物体。在实施方式中，物体的宽度可小于物体长度的一半。在另一实施方式中，物体的宽度小于物体长度的十分之一。

在一些实施方式中，该一系列操作还包括在将物体定位在期望位置之前，利用第三构件相对于第一构件和第二构件重新定位物体。

在本公开的另一方面，公开了一种用于放置或插入物体的方法。该方法包括以下步骤：将物体夹持在机器人工具中；将物体定位在期望的位置；围绕物体的远端与表面之间的接触点旋转机器人工具；在围绕物体与第一构件和第二构件之一之间的接触点旋转机器人工具的第一构件和第二构件的同时，调节机器人工具的第一构件和第二构件；以及通过延伸第三构件以将物体从机器人工具中弹出来执行推转操作。机器人工具包括对物体的第一面施加力的第一构件以及对物体的相对面施加力的第二构件。第一面和相对面之间的距离容纳物体的宽度。在初始定位物体之后的所需位置，物体的远端接触表面。

在一些实施方式中，重复地执行旋转、调整和重新定位两次或更多次，直到物体接近倒数第二目标配置。

在一些实施方式中，在机器人工具的所有操纵期间，物体固定在至少三个接触点之间。该至少三个接触点包括物体与表面之间的第一接触点、物体与第三构件的远端之间的第二接触点、以及物体与第一构件或第二构件中的至少一个之间的第三接触点。

在一些实施方式中，该步骤还包括：在调节同时旋转之后，沿着表面水平地重新定位物体。

在一些实施方式中，第三构件经由一个或多个连杆附接至机器人工具的基部，该一个或多个连杆经由接头连接至第三构件和基部。在其它实施方式中，第三构件包括于用于平行夹爪夹持器的附件中。与平行夹爪夹持器与附件的组合包括机器人工具。

在一些实施方式中，该步骤还包括在将物体定位在所需位置之前，利用第三构件相对于第一构件和第二构件重新定位物体。

在本公开的又一方面中，公开了一种用于平行夹爪夹持器的附件。平行夹爪夹持器包括第一构件和第二构件，第一构件和第二构件配置成将物体夹持在第一构件的第一面与第二构件的相对面之间。该附件包括基部和经由一个或多个连杆组件连接至基部的第三构件。连接组件配置成使第三构件设置在平行夹爪夹持器的第一构件与第二构件之间，并沿平行夹爪夹持器的主轴线方向移动，以在物体的近端上施加力。

在一些实施方式中，该一个或多个连杆组件包括：第一连杆组件，包括经由接头连接的一对连杆；以及第二连杆组件，包括经由第二接头连接的第二对连杆。第一连杆组件的该对连杆中的第一连杆连接至基部，以及第一连杆组件的该对连杆中的第二连杆连接至第三构件。第二对连杆中的第一连杆连接至基部，以及该对连杆中的第二连杆连接至第三构件。第一连杆组件与第二连杆组件齿轮连接。

在一些实施方式中，附件与平行夹爪夹持器一起操作以通过以下方式放置或插入物体：将物体夹持在第一构件与第二构件之间；将物体定位在期望的位置；围绕物体的远端与表面之间的接触点旋转机器人工具；在围绕物体和第一构件和第二构件之一之间的接触点旋转机器人工具的同时，调节机器人工具的第一构件和第二构件；以及通过延伸第三构件以将物体从机器人工具弹出来执行推转操作。

附图说明

图1A示出了根据一些实施方式的用于插入和放置薄形状因子物体的机器人工具。

图1B示出了根据其它实施方式的用于插入和放置薄形状因子物体的机器人工具。

图2A至图2G示出了根据一些实施方式的用于将物体精确插入浅孔中的技术。

图3示出了根据一些实施方式的用于在表面上精确放置物体的技术。

图4A至图4B示出了根据一些实施方式的使用第三构件的夹持器内重新定位操作技术。

图5A至图5B示出了根据一些实施方式的表面滑动操纵。

图6示出了根据一些实施方式的机器人工具。

图7A至图7C示出了根据一些实施方式的机器人工具的第三构件的操作。

图8是根据一些实施方式的用于常规平行夹爪夹持器的附件。

图9A至图9C示出了根据一些实施方式的附件和夹持器的组合的操作。

图10是根据一些实施方式的用于精确放置和插入薄形状因子物体的方法的流程图。

图11示出了根据一些实施方式的示例性控制器。

具体实施方式

本发明涉及使用机器人操作来精确地插入和放置薄形状因子物体的技术。本文所公开的技术结合了新颖的灵巧操纵操作，该操作使用常规机器人夹持器来实现，该常规机器人夹持器修改成包括附加的部件，以便在夹持器由机器人操纵时向夹持器中的物体施加力，从而将物体推出夹持器。灵巧的操纵操作有助于消除装配任务期间物体定位的不准确性。在整个组装过程中，物体均固定在夹持器内。

图1A示出了根据一些实施方式的用于插入和放置薄形状因子物体的机器人工具100。机器人工具100可称为夹持器、机器人手、端部执行器等。如本文所用，术语“薄形状因子”可指宽度小于物体长度的一半的物体。在一些实施方式中，物体宽度小于物体长度的十分之一。薄形状因子物体的常见例子是移动电话的电池。

在一些实施方式中，机器人工具100包括具有两个构件的夹爪机构。机器人工具100包括三个或更多个结构件(例如，手指)，其中，机器人工具的至少两个构件通过在宽度维度上施加力来抓住物体。第一构件112和第二构件114设置成打开和关闭，以便调节第一构件112的面122与第二构件114的相对面124之间的间隙116。间隙116的最大尺寸足以保持给定宽度的物体。在实施方式中，面122平行于相对面124。在实施方式中，第一构件112和第二构件114类似于常规平行夹爪夹持器操作。用于控制第一构件112和/或第二构件114的致动器可为导螺杆、马达和/或齿轮组、气动缸或液压缸等。在另一实施方式中，第一构件112和第二构件114类似于剪刀机构端部执行器操作，其中，第一构件112和第二构件114固定在附接至基部102的枢轴点(公共枢轴点或单独的枢轴点)处，并围绕枢轴点旋转以关闭或打开。

机器人工具100还包括设置在第一构件112与第二构件114之间的第三构件132。当机器人工具100处于闭合位置并抓住物体时，第三构件132可操作地向在第一构件112与第二构件114之间保持的物体的近端施加力。第三构件132可配置成推动物体超过机器人工具100的端部126。

在实施方式中，第三构件132延伸并通过机器人工具100的基部102(例如，手掌)中的孔缩回。在另一实施方式中，第三构件132可包括多个连杆和一个或多个接头，该多个连杆和一个或多个接头被操作为在第一构件112与第二构件114之间线性移动。例如，第三构件132可类似于剪式提升机构。在实施方式中，第三构件132包括一个Sarrus连接杆。可替代地，第三构件132可为设计成在第一构件112和第二构件114之间沿线性方向移动最后一个连接结构的一端的任何数量的连接结构。在实施方式中，只要第三构件132的操作不干扰夹爪机构(例如，第一构件112和第二构件114)的运动，即可将第三构件132添加至常规平行夹爪夹持器中。

尽管在图1A中没有明确示出，但是在一些实施方式中，第一构件112可比第二构件114长。可替代地，第二构件114可比第一构件112长。在一些情况下，通过调节第一构件112或第二构件114相对于另一构件的长度，可减少制造过程的前置时间。另外，在一些情况下，不相等的构件长度可在固定物体中起关键作用。

第三构件132的运动可沿着机器人工具100的主轴线。主轴线被限定为分别位于第一构件112和第二构件114的面122和相对面124之间的中间。主轴线也可在第一构件112和第二构件114的厚度内居中，其中，该厚度是进入图平面的尺寸。

图1B示出了根据其它实施方式的用于插入和放置薄形状因子物体的机器人工具150。机器人工具150类似于机器人工具100，并且包括分别类似于机器人工具100的基部102、第一构件112和第二构件114的基部152、第一构件162和第二构件164。第一构件162和第二构件164打开和关闭以改变第一构件162的第一面172与第二构件164的相对面174之间间隙166的宽度。

在机器人工具100中，第三构件132较窄，并具有小尖端，该小尖端将以近似点接触的方式接触机器人工具中的物体。相反，机器人工具150包括具有宽横截面的第三构件182。代替在靠近第一面122和相对面124之间的中点的点处接触夹持在第一构件112与第二构件114之间的物体，第三构件182在间隙166的整个宽度上接触物体(假定物体具有与第三构件182的面平行的平坦表面)。在实施方式中，当机器人工具150处于打开配置时，第三构件的宽度等于间隙166的最大宽度。第三构件182的端部可延伸至第一构件162和第二构件164中的槽中。该槽允许第一构件162和第二构件164闭合而不与第三构件182干涉。当然，在其它实施方式中，机器人工具100/150可采用其它形式。

图2A至图2G示出了根据一些实施方式的用于将物体精确插入浅孔中的技术。如图2A所示，机器人工具100抓住第一构件112和第二构件114之间的物体210。在实施方式中，移动第三构件132以在物体210的近端212上施加力，从而将物体210从机器人工具100的端部126延伸特定距离。

如图2B所示，物体210的远端214位于浅孔220中的位置，使得物体210的远端214与浅孔220的表面222接触。在实施方式中，浅孔220包括弹簧(在浅孔220的左侧描绘为线圈)，弹簧在一些弹簧加载的圆柱形电池保持器中很常见。弹簧将物体210压至到浅孔220的一侧。在其它实施方式中，孔中可包括其它保持机构或结构。在其它实施方式中，孔可具有对物体210的长度的更紧密的公差，并且可不包括任何保持机构或弹簧。

如图2C所示，机器人工具100围绕物体210的远端214和浅孔220的表面222之间的接触点230旋转。该操作减小了物体210与浅孔220的表面222之间的角度θ。在操纵期间，物体210与表面222保持接触，并且物体210与构件112、114、132之间的相对配置保持恒定。应当理解的是，通过围绕接触点230旋转物体210，物体210在操纵期间完全安全。图2C中所示的操纵可称为闭合形式倾斜操纵。

如图2D所示，调节机器人工具100以调节物体210相对于机器人工具100的定向。在该操作开始时，第一构件112和第二构件114在物体210上完全闭合。在操纵期间，第一构件112和第二构件114打开，同时机器人工具100围绕物体210和第一构件112或第二构件114之间的接触点232旋转。旋转的相对量可表示为角度ψ。应当理解的是，第三构件132也可在操纵期间进行调节，以及物体的近端212可分别从在接触点232处接触物体210的构件112、114抵靠相对构件114或112的面滑动。图2D中所示的操纵可称为闭合形式再抓取操纵。

可理解的是，闭合形式再抓取操作需要一定量的机器人灵巧性，以便：(1)打开夹爪，同时(2)保持构件112或114与物体210的近端212之间的接触，同时围绕接触点232旋转机器人工具100。主动地控制附加构件132以保持作用在物体210的近端212上的力，以便保持部件固定在浅孔220的表面222与机器人工具100之间。在实施方式中，实现了以位置控制为特征的前馈控制系统，以控制机器人臂100的位置和定向以及构件112、114、132的配置。在另一实施方式中，实施以导纳/阻抗控制为特征的反馈控制系统，以控制机器人臂100的位置和定向以及构件112、114、132的配置。

如图2E所示，重复图2C和图2D的操作，以使部件更接近角度θ→0°和角度ψ→90°的目标配置。这些重复的迭代可称为重复的倾斜和再抓取操作。

如图2F所示，机器人工具100可水平地平移以精确地定位物体。在该操作期间，物体210在机器人工具100的构件112、114、132与表面222之间被完全控制。图2F所示的操纵可称为表面滑动操纵。在一些实施方式中，在重复的倾斜和再抓取操纵中，可在每个闭合形式倾斜和闭合形式再抓取操纵之后执行表面滑动操纵。换言之，当迭代地调整物体210的配置(θ、ψ)时，可间歇地调整物体210相对于浅孔220的水平位置。

如图2G所示，使用第三构件132使物体210挤入(例如，接合)至浅孔中的最终目标位置中。通过将第三构件132延伸经过机器人工具100的端部126，物体210不再保持在机器人工具100中，并且完全位于浅孔210中。图2G所示的操纵可称为推转操纵。在实施方式中，机器人工具100在该操纵期间不相对于浅孔220旋转或平移。在其它实施方式中，机器人工具100可在操纵期间相对于浅孔210水平平移，或者机器人工具100可相对于表面222旋转。

应当理解的是，用于将物体精确地插入浅孔中的过程始终控制夹持器内的物体210。尽管机器人工具100被公开为具有三个构件，其具有用于夹持物体210的至少两个平行夹爪和用于将物体210推出夹持器的单独构件，但是该技术可与包括三个或更多个构件的其它类型的机器人工具一起使用。

图3示出了根据一些实施方式的用于在表面320上精确放置物体210的技术。图2A至图2G所示的技术可用于将物体210放置在平坦表面上而不是浅孔上。该技术与图2A至图2G中所示的技术相同，除了在表面222的端部没有将相对于表面222限制物体210的竖直表面。

如图3所示，用于精确放置物体210的技术开始于将物体210在工具中移动到物体210的远端接触表面320上的点的位置。执行闭合形式倾斜操纵以减小物体210与表面320之间的角度θ。执行闭合形式重新抓取操纵以改变物体210与机器人工具100之间的相对角度ψ。可执行重复的倾斜和再抓取操纵，以使物体更接近目标配置。最后，执行推转操纵以将物体210放置在期望的位置和定向。

尽管在图3中未明确示出，但是精确放置技术可包括在一个或多个倾斜和再抓取操纵中的一个或多个之后的表面滑动操纵。

图4A至图4B示出了根据一些实施方式的使用第三构件的夹持器内重新定位操纵技术。如图4A所示，物体210最初夹持在机器人工具100的第一构件112与第二构件114之间。然而，由于机器人工具100和物体210的相对定位，物体210的最终位置可能不同于物体210的所需位置。在这种情况下，如图4B所示，可移动第三构件132以重新定位物体210。通过延伸第三构件132，使物体210延伸并分别抵靠第一构件112和第二构件114的面122和相对面124滑动。

在一些实施方式中，第一构件112和第二构件114可在第三构件132启动之前移动，以减小物体210上的摩擦力。应当理解的是，物体210的运动可在单个方向上(例如，远离机器人工具100延伸)。然而，在缩回第三构件132之后，通过将物体210的远端推靠在表面上以将物体210推向机器人工具100，可实现反向运动。一旦物体210充分地插入机器人工具100中，第三构件132可再次延伸以将物体210移动到期望的位置。

图5A至图5B示出了根据一些实施方式的表面滑动操纵。如图5A所示，物体210位于第一位置510。然后，机器人工具100相对于固定表面502从右向左平移。如图5B所示，物体210移动到不同于第一位置510的第二位置520。

应当理解的是，在表面滑动操纵中平移的可能方向可由物体210相对于机器人工具100的配置来确定。如图5A所示，在具有大ψ和小θ的物体210的配置中，从左到右的平移可使得物体210围绕接触点510枢转，使得物体210掉出机器人工具100。在具有小ψ和大θ的其它配置中，在第一构件112和第二构件114之间充分地包围物体210，使得可在不失去对物体210的控制的情况下在任何方向上的平移。

图6示出了根据一些实施方式的机器人工具600。机器人工具600可称为独立的三构件夹持器。如图6所示，机器人工具600包括相对的夹爪(例如，第一构件612和第二构件614)，其中每个夹爪均通过4连杆机构634连接至机器人工具的基部610。第一构件612的面622和第二构件614的相对面624操作为抓住物体。

第三构件632还通过单个连杆连接至基部，该连杆通过接头连接至基部610和第三构件632。第三构件632的远端设置在夹持器的夹爪之间，并在平行于夹爪的相对面的线性方向上移动。第三构件632能够在物体夹在夹爪之间时在物体的近端上施加力。

应当理解的是，机器人工具600的每个构件均由一个或多个致动器(图6中未明确示出)致动。致动器可包括马达、齿轮、气动缸或液压缸等。

图7A至图7C示出了根据一些实施方式的机器人工具600的第三构件632的操作。如图7A所示，第三构件632完全缩回。如图7B所示，第三构件632被致动以沿第一构件612和第二构件614之间的方向线性地远离基部610移动。如图7C所示，第三构件632完全延伸并延伸通过第一构件612和第二构件614的端部626。

图8是根据一些实施方式的用于常规平行夹爪夹持器850的附件800。如图8所示，附件800包括经由一对连杆组件820连接至第三构件812的环形基部810，每个连杆组件820均包括在中心接头处连接的两个连杆。靠近环形底座810的连杆联接至锥形齿轮，该锥形齿轮将第一连杆组件820-1中的一个连杆的旋转固定至第二连杆组件820-2中的相应连杆。锥形齿轮中的一个连接至驱动齿轮，该驱动齿轮附接至马达(未明确示出)。连杆组件820的传动装置确保两个连杆组件820的匹配运动。

在实施方式中，环形基部810具有与常规平行夹爪夹持器850的基部852的外径相对应的内径，从而当在夹持器850的基部上滑动并通过螺栓或其它连接件通过外部凸缘固定时，附件800固定至夹持器850上，并且第三构件812设置在夹持器的夹爪之间。在实施方式中，环形基部810的内表面是锥形的，以配合夹持器850的基部852的锥形表面。锥形配合确保附件800沿着夹持器850的主轴线正确对准，其中，主轴线与圆柱形基部852的轴线同轴。

如图8所示，第三构件812相对较窄，不会填满常规平行夹爪夹持器850的夹爪之间的间隙。换言之，第三构件812设计成以点接触或靠近夹爪之间的中点的小表面区域接触夹在夹爪之间的物体。这与上述机器人工具100的第三构件132的操作类似。在其它实施方式中，第三构件812可设计成跨越处于最大打开配置的夹爪之间的间隙，并装配到形成在夹爪中的狭槽中，以允许夹爪闭合而不与第三构件812干涉，类似于机器人工具150的第三构件182。

图9A至图9C示出了根据一些实施方式的附件800和夹持器850的组合900的操作。如图9A所示，第三构件812完全缩回。如图9B所示，第三构件812致动成沿夹持器850的夹爪之间的方向线性地远离环形基部移动。如图9C所示，第三构件812完全延伸。应当理解的是，第三构件812可不延伸超过夹持器850的夹爪的端部。然而，在其它实施方式中，第三构件812的充分延伸突出超过夹持器850的夹爪的端部。

图10是根据一些实施方式的用于精确放置和插入薄形状因子物体的方法1000的流程图。如上所述，方法1000可由包括机器人工具100、150、600或附件800和夹持器850的组合900的机器人系统来执行。应当理解的是，该方法可至少部分地由控制系统执行，该控制系统设计成产生用于附接至机器人工具的结构构件上的每个致动器的控制信号。

在步骤1002，机器人工具抓取薄形状因子物体。在实施方式中，控制信号使机器人将机器人工具定位在物体附近，并关闭夹持机构的夹爪。例如，控制夹爪的位置的马达可启动，以朝向第二构件移动第一构件，从而关闭构件之间的间隙，从而与物体的宽度相匹配。

在步骤1004，确定物体和机器人工具的相对位置。在一些实施方式中，机器人可包括视觉系统或其它反馈装置(例如，限位开关)，以确定物体在夹持器中的位置。如果物体没有正确定位，则在步骤1006，执行夹持器内滑动操纵，并且重复步骤1004。然而，如果物体定位正确，则在步骤1008，执行初始定位操纵。

初始定位操纵使物体靠近浅孔(即，目标位置)移动，并布置物体，使得物体的远端与浅孔的表面接触。

在步骤1010，执行闭合形式倾斜操纵。在实施方式中，机器人工具围绕物体的远端和浅孔的表面之间的接触点旋转。闭合形式倾斜操纵改变物体的表面和浅孔的表面之间的角度。在步骤1012，执行闭合形式再抓取操纵。在实施方式中，机器人工具在围绕物体与第一构件或第二构件之间的接触点旋转的同时打开夹爪。

在步骤1014，确定物体和浅孔的相对位置。如果物体没有正确定位，则在步骤1016执行表面滑动操纵，并且重复步骤1014。然而，如果物体定位正确，则在步骤1018对照目标配置来检查物体的配置。目标配置可为在最终的推转操纵之前物体的倒数第二位置。如果物体未处于目标配置，则可一次或多次重复步骤1010至1018，以将物体操纵至目标配置。应当理解的是，闭合形式倾斜操纵和闭合形式再抓取操纵可限于小的校正，以便在整个操纵中保持对物体的控制。因此，可执行对配置的校正的迭代过程，直到物体接近目标配置。

返回到步骤1018，如果物体配置正确，则在步骤1020执行最终的推转操作，以将物体插入或放置在浅孔中或表面上。

图11示出了根据一些实施方式的示例性控制器1100。控制器1100包括处理器1102、易失性存储器1104和输入/输出(I/O)接口1120。处理器1102可执行使控制器1100执行控制算法以移动机器人和/或致动机器人工具的指令。

组件1102、1104和1120中的每个均可(例如)使用系统总线来互连，以启用组件之间的通信。处理器1102能够处理在系统1100内执行的指令。处理器1102可为实现单指令、多数据(SIMD)体系结构等的单线程处理器、多线程处理器、向量处理器或并行处理器。处理器1102能够处理存储在易失性存储器1104中的指令。在一些实施方式中，易失性存储器1104是动态随机存取存储器(DRAM)。指令可从诸如硬盘驱动器(HDD)或固态驱动器(未明确示出)的非易失性存储器加载到易失性存储器1104中，或经由网络接收。在实施方式中，易失性存储器1104可包括用于操作系统1106以及一个或多个程序1108的指令。应当理解的是，一个或多个程序可配置成控制机器人。I/O接口1120使控制器1100能够接收来自附接至机器人的传感器的反馈信号，并将控制信号传送至机器人的致动器。

应当理解的是，控制器1100仅仅是一个示例性计算机体系结构，并且控制器1100可包括各种修改，例如代替图11中所示的组件或者除了图11中所示的组件之外的附加组件。例如，在一些实施方式中，控制器1100可实现为芯片上系统(SoC)，其包括包含一个或多个CPU核心的主集成电路管芯、一个或多个GPU核心、存储器管理单元、模拟域逻辑等，其联接至易失性存储器，例如堆叠在主集成电路管芯顶部并经由线接合连接的一个或多个SDRAM集成电路管芯、在单个封装(例如，芯片)中的微球阵列等。在另一实施方式中，控制器1100可实现为可编程逻辑控制器(PLC)，其具有连接至电机驱动器或传感器的离散接口卡。

应注意的是，本文所述的技术可包含在存储于计算机可读媒体中的可执行指令中，以供基于处理器的指令执行机器、系统、装置或装置使用或与基于处理器的指令执行机器、系统、装置或装置结合使用。所属领域的技术人员将了解的是，对于某些实施方式，可包括各种类型的计算机可读媒体以用于存储数据。如这里所使用的，“计算机可读介质”包括用于存储计算机程序的可执行指令的任何合适的介质中的一种或多种，使得指令执行机器、系统、装置或设备可从计算机可读介质读取(或提取)指令并执行用于执行所述实施方式的指令。合适的存储格式包括电子、磁、光和电磁格式中的一种或多种。常规示例性计算机可读介质的非穷举列表包括：便携式计算机磁盘；随机存取存储器(RAM)；只读存储器(ROM)；可擦除可编程只读存储器(EPROM)；闪存器件；以及光存储设备，包括便携式光盘(CD)、便携式数字视频光盘(DVD)等。

应当理解的是，附图中所示的部件的布置是为了说明的目的，并且也可能是其它布置。例如，这里描述的一个或多个元件可全部或部分地实现为电子硬件组件。其它元件可用软件、硬件或软件和硬件的组合来实现。另外，可组合这些其它元件中的一些或全部，可完全省略一些，并且可添加另外的组件，同时仍然实现这里描述的功能。因此，在此描述的主题可以以许多不同的变化来体现，并且所有这样的变化均被认为落在权利要求的范围内。

为了便于理解本文所述的主题，根据动作序列来描述许多方面。所属领域的技术人员将认识到的是，可通过专用电路或电路，通过由一个或一个以上处理器执行的程序指令或通过两者的组合来执行各种动作。这里对任何动作序列的描述并不意味着必须遵循所描述的用于执行该序列的特定顺序。本文所述的所有方法均可以以任何合适的顺序进行，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。

在描述主题(特别是在以下权利要求的上下文中)的上下文中使用术语“一个”和“该”和类似的引用将被解释为涵盖单数和复数，除非本文另外指出或与上下文明显矛盾。使用术语“至少一个”之后接着一个或多个项目的列表(例如，“A和B中的至少一个”)应解释为意指选自所列项目(A或B)或所列项目(A和B)中的两个或更多个的任何组合的一个项目，除非本文另外指示或与上下文明显矛盾。此外，前面的描述仅仅是为了说明的目的，而不是为了限制的目的，因为所寻求的保护范围是由下面所述的权利要求及其任何等同物来限定的。本文提供的任何和所有实例或示例性语言(例如，“例如”)的使用仅旨在更好地说明主题，并且除非另有声明，否则不对主题的范围构成限制。在权利要求书和书面说明书中，使用术语“基于”和其它类似的短语来指示用于产生结果的条件，并不旨在预见产生该结果的任何其它条件。本说明书中的语言不应被解释为将任何未要求保护的要素表示为对所要求保护的实施方式的实践所必需的。

Claims (20)

1.一种配置成操作机器人工具以进行精确放置或插入的控制器，所述控制器包括：

存储器，存储用于操作所述机器人工具的指令；以及

处理器，配置成执行所述指令，以使所述机器人工具执行一系列操纵，所述一系列操纵包括：

将物体夹持在所述机器人工具的第一构件与第二构件之间；

将所述物体定位在期望位置，其中，在所述期望位置，所述物体的远端接触表面；

围绕所述物体的远端与所述表面之间的第一接触点旋转所述机器人工具；

在围绕所述物体与所述第一构件和所述第二构件中的一个之间的第二接触点旋转所述机器人工具的同时，调节所述机器人工具的所述第一构件和所述第二构件；以及

通过延伸第三构件以从所述机器人工具弹出所述物体来执行推转操作。

2.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述一系列操作还包括：在所述调节同时旋转之后，沿着所述表面水平地重新定位所述物体。

3.根据权利要求2所述的控制器，其中，一次或多次重复所述旋转、在旋转的同时调节以及重新定位，以便在执行所述推转操作之前，使所述物体的配置更接近倒数第二目标配置。

4.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述第三构件延伸出所述机器人工具的基部中的孔。

5.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述第三构件通过一个或多个连杆附接至所述机器人工具的基部，所述一个或多个连杆通过接头连接至所述第三构件和所述基部。

6.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述第一构件和所述第二构件各自通过4杆连杆组件连接至所述机器人工具的基部。

7.根据权利要求6所述的控制器，其中，所述第三构件包括于用于平行夹爪夹持器的附件中，以及其中，所述附件与所述平行夹爪夹持器的组合包括所述机器人工具。

8.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述处理器从连接至一个或多个传感器的输入/输出(I/O)接口接收反馈，以及其中，所述反馈用于定位所述物体。

9.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述物体是薄形状因子物体。

10.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述一系列操纵还包括：在将所述物体定位在所述期望位置之前，利用所述第三构件，相对于所述第一构件和所述第二构件重新定位所述物体。

11.一种用于通过机器人工具精确放置或插入物体的方法，所述方法包括：

在机器人工具中夹持所述物体，其中，所述机器人工具包括第一构件和第二构件，所述第一构件对所述物体的第一面施加力，所述第二构件对所述物体的相对面施加反向力，其中，所述第一面和所述相对面之间的距离限定所述物体的宽度；

将所述物体定位在期望位置，其中，在所述期望位置，所述物体的远端接触表面；

围绕所述物体的所述远端与所述表面之间的接触点旋转所述机器人工具；

在围绕所述物体与所述第一构件和所述第二构件中的一个之间的接触点旋转所述机器人工具的同时，调节所述机器人工具的所述第一构件和所述第二构件；以及

通过延伸第三构件以从所述机器人工具弹出所述物体来执行推转操作。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，重复执行所述旋转、调整和重新定位两次或多次，直到所述物体接近倒数第二目标配置。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，在所述机器人工具的所有操纵期间，所述物体固定在至少三个接触点之间，所述至少三个接触点包括所述物体与所述表面之间的第一接触点、所述物体与所述第三构件的所述远端之间的第二接触点、以及所述物体与所述第一构件和所述第二构件中的至少一个之间的第三接触点。

14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述方法还包括：在所述调节同时旋转之后，沿着所述表面水平地重新定位所述物体。

15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第三构件通过一个或多个连杆附接至所述机器人工具的基部，所述一个或多个连杆通过接头连接至所述第三构件和所述基部。

16.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第三构件包括于用于平行夹爪夹持器的附件中，以及其中，所述附件与所述平行夹爪夹持器的组合包括所述机器人工具。

17.根据权利要求11所述的方法，还包括在将所述物体定位在所述期望位置之前，利用所述第三构件，相对于所述第一构件和所述第二构件重新定位所述物体。

18.一种用于平行夹爪夹持器的附件，所述平行夹爪夹持器包括第一构件和第二构件，所述第一构件和第二构件配置成将物体夹持在所述第一构件的第一面与所述第二构件的相对面之间，所述附件包括：

基部；以及

第三构件，经由一个或多个连杆组件连接至所述基部，其中，所述连杆组件配置成使所述第三构件设置在所述平行夹爪夹持器的所述第一构件与所述第二构件之间，并且沿着所述平行夹爪夹持器的主轴线的方向移动，从而在所述物体的近端上施加力。

19.根据权利要求18所述的附件，其中，所述一个或多个连杆组件包括：

第一连杆组件，包括经由接头连接的一对连杆，所述一对连杆中的第一连杆连接至所述基部，以及所述一对连杆中的第二连杆连接至所述第三构件；以及

第二连杆组件，包括经由第二接头连接的第二对连杆，所述第二对连杆中的第一连杆连接至所述基部，以及所述第二对连杆中的第二连杆连接至所述第三构件，

其中，所述第一连杆组件与所述第二连杆组件齿轮连接。

20.根据权利要求18所述的附件，其中，所述附件与所述平行夹钳一起操作，以通过以下方式将所述物体放置在表面上：

将所述物体夹持在所述第一构件与所述第二构件之间；

将所述物体定位在期望位置，其中，在所述期望位置，所述物体的远端接触所述表面；

围绕所述物体的远端与所述表面之间的接触点旋转所述机器人工具；

在围绕所述物体与所述第一构件和所述第二构件中的一个之间的接触点旋转所述机器人工具的同时，调节所述机器人工具的所述第一构件和所述第二构件；以及

通过延伸第三构件以从所述机器人工具弹出所述物体来执行推转操作。

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