CN112975893A - 具有独立杯控制的智能抓取器 - Google Patents

Abstract

公开了与具有单独杯控制的智能抓取器有关的系统和方法。本公开的一个方面提供了一种确定机器人抓取器和对象之间的抓取质量的方法。该方法包括向与对象接触的机器人抓取器的两个或更多个杯组件施加真空，在将真空施加到两个或更多个杯组件之后利用机器人抓取器移动对象，并使用与两个或更多个杯组件中的每个相关联的至少一个压力传感器来确定机器人抓取器和对象之间的抓取质量。

Description

具有独立杯控制的智能抓取器

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年12月17日提交的美国临时申请序列号62/949,424的35U.S.C.119(e)下的标题为“Intelligent gripper with Individual Cup Control”的权益，其全部公开内容通过引用合并于此。

背景技术

机器人通常被定义为可重新编程的多功能操纵器，其被设计为通过可变的编程动作来移动材料、零件、工具或专用设备以执行任务。机器人可以是物理锚定的操纵器(例如工业机器人臂)，在整个环境中移动的移动机器人(例如使用腿、轮或基于牵引的机构)，也可以是操纵器和移动机器人的某种组合。机器人用于各种行业，例如包括制造、运输、危险环境、勘探和医疗保健。

发明内容

本公开的一个方面提供了一种确定机器人抓取器和对象之间的抓取质量的方法。该方法包括向与对象接触的机器人抓取器的两个或更多个杯组件施加真空，在将真空施加到两个或更多个杯组件之后利用机器人抓取器移动对象，并使用与两个或更多个杯组件中的每个相关联的至少一个压力传感器，确定机器人抓取器和对象之间的抓取质量。

在另一方面，该方法还包括在移动对象的同时测量机器人抓取器上的总扳力(aggregate wrench)。

在另一方面，该方法还包括至少部分地基于所测量的总扳力来选择机器人抓取器的加速度。

在另一方面，该方法还包括至少部分地基于所确定的抓取质量来选择机器人抓取器的加速度。

在另一方面，该方法还包括至少部分地基于所测量的总扳力和所确定的抓取质量来选择机器人抓取器的加速度。

在另一方面，选择机器人抓取器的加速度包括至少部分地基于所确定的抓取质量和所测量的总扳力的比较来选择机器人抓取器的加速度。

在另一方面，选择机器人抓取器的加速度包括当所确定的抓取质量与所测量的总扳力的比率高于阈值时增加机器人抓取器的加速度。

在另一方面，选择机器人抓取器的加速度包括当所确定的抓取质量与所测量的总扳力的比率低于阈值时，减小机器人抓取器的加速度。

在另一方面，在移动对象的同时测量机器人抓取器上的总扳力包括在以恒定加速度移动对象的同时测量机器人抓取器上的总扳力。

在另一方面，该方法还包括至少部分地基于机器人抓取器和对象之间的抓取质量来连续地改变机器人抓取器的加速度。

在另一方面，测量机器人抓取器上的总扳力包括使用联接至机器人抓取器的传感器来测量总扳力，其中传感器包括从力传感器、扭矩传感器和力/扭矩传感器的组中选择的一个或多个。

在另一方面，机器人抓取器还包括至少一个处理器，并且确定机器人抓取器和对象之间的抓取质量是由至少一个处理器执行的。

在另一方面，该方法还包括确定两个或更多个杯组件在距该对象的阈值距离内；以及当确定两个或更多个杯组件在阈值距离内时，向两个或更多个杯组件施加真空。

在另一方面，确定两个或更多个杯组件在距该对象的阈值距离内包括确定两个或更多个杯组件与该对象接触。

在另一方面，机器人抓取器包括距离传感器，并且确定两个或更多个杯组件在距该对象的阈值距离内是少部分地基于该距离传感器的输出。

在另一方面，距离传感器是飞行时间传感器。

在另一方面，移动对象包括提起对象。

本公开的一个方面提供了一种机器人抓取器。该机器人抓取器包括多个可单独控制的真空组件。真空组件中的每个包括构造成联接到杯组件的真空阀。

在另一方面，真空组件中的每个还包括控制阀，该控制阀联接至真空阀并构造成致动该真空阀。

在另一方面，多个可单独控制的真空组件中的每个还包括压力传感器，该压力传感器被构造为感测杯组件中的压力水平。

在另一方面，该机器人抓取器还包括控制器，该控制器被构造为至少部分地基于在多个杯组件中感测到的压力水平来调节供给到多个杯组件中的一个或多个的真空量(amount of vacuum)。

在另一方面，机器人抓取器还包括真空源，该真空源联接到多个可单独控制的真空组件的各个控制阀。

在另一方面，多个可单独控制的真空组件中的各个真空阀是提起阀。

在另一方面，多个可单独控制的真空组件中的各个控制阀是电磁阀。

在另一方面，机器人抓取器还包括歧管，该歧管联接至多个单独可控制的真空组件中的每个。

在另一方面，多个可独立控制的真空组件以具有多个空间区域的构造布置，其中多个空间区域中的每个包括至少两个真空组件。至少一个控制器被构造为控制一个或多个空间区域中的相应真空组件的控制阀，以同时致动相应的真空阀。

在另一方面，在多个空间区域的至少一个中的至少两个真空组件与具有不同尺寸的杯组件相关联。

在另一方面，杯组件中的至少两个具有不同的尺寸。

本公开的一个方面提供了一种调节联接至抓取的对象的机器人抓取器中的真空的方法，其中，所述机器人抓取器包括多个基于真空的杯组件。该方法包括确定多个杯组件中的至少一些在第一时间点的压力水平；至少部分地基于所确定的压力水平，调节供给到多个杯组件中的一个或多个的真空量，并确定至少一些杯组件在第一时间点之后的第二时间点的压力水平。

在另一方面，调节供给到多个杯组件中的一个或多个的真空量包括控制联接到多个杯组件中的一个或多个中的每个的真空阀的控制阀，以致动该真空阀。

在另一方面，确定压力水平包括使用与多个杯组件中的至少一些中的每个相关联的对应压力传感器来确定该压力水平。

在另一方面，至少部分地基于所确定的压力水平来调节供给到多个杯组件中的一个或多个的真空量包括至少部分地基于确定的压力水平是否低于阈值来调节供给到多个杯组件中的一个或多个的真空量。

在另一方面，调节供给到多个杯组件中的一个或多个的真空量包括关闭与多个杯组件中的一个或多个相关联的一个或多个阀。

在另一方面，调节供给到多个杯组件中的一个或多个的真空量包括调节供给到多个杯组件中的一个或多个中的每个的真空量。

本公开的一个方面提供了一种选择性地激活机器人抓取器的杯组件的方法。该方法包括向杯组件施加脉冲；确定杯组件中的每个的脉冲响应；以及至少部分地基于所确定的脉冲响应来选择性地激活一个或多个杯组件。

在另一方面，该方法还包括归一化该杯组件中的每个的脉冲响应。

在另一方面，确定杯组件中的每个的脉冲响应包括检测该杯组件中的每个的压力信号的变化率。

在另一方面，确定杯组件中的每个的脉冲响应包括检测该杯组件中的每个的压力信号的峰值。

在另一方面，至少部分地基于所确定的脉冲响应来选择性地激活一个或多个杯组件包括至少部分地基于脉冲响应阈值来选择性地激活一个或多个杯组件。

在另一方面，至少部分地基于所确定的脉冲响应来选择性地激活一个或多个杯组件包括顺序地激活杯组件，直到检测到目标压力降。

在另一方面，向杯组件施加脉冲包括在固定时间段内同时激活杯组件。

应当理解，前述构思和下面更详细讨论的附加构思的所有组合(假设这样的构思不相互不一致)被认为是在此公开的发明主题的一部分。

附图说明

图1A是在环境内移动箱子的机器人的示例的透视图；

图1B是机器人的示例的透视图；

图1C是图1B的机器人的系统的示例布置的示意图；

图2A示出了机器人抓取器的示例的透视图；

图2B示出了机器人抓取器的示例的侧视图；

图2C示出了机器人抓取器的示例的底视图；

图2D示出了机器人抓取器的另一个示例的底视图；

图3示出了可独立控制的真空组件的示例；

图4示出了图3的真空组件的放大部分；

图5示出了用于调节供给到机器人抓取器中的各个杯组件的真空量的过程的示例；

图6示出了用于确定基于真空的抓取器和对象之间的抓取质量的过程的示例；

图7A示出了机器人抓取器和对象的示例的示意性顶视图；

图7B示出了机器人抓取器和多个对象的示例的示意性顶视图；

图7C示出了机器人抓取器和对象的示例的示意性顶视图以及压力值的对应图；

图7D是图7C的压力值的图的带注释的版本；

图8示出了用于确定要激活机器人抓取器中的哪个单独杯组件的过程的示例。

具体实施方式

机器人通常被构造为在机器人所处的环境中执行各种任务。通常，这些任务包括与对象和/或环境元素进行交互。为了完成这样的任务，一些机器人包括一个或多个带有末端执行器(例如，抓取器)的臂，该末端执行器被控制为与环境中的对象相互作用。例如，可以控制机器人的抓取器末端执行器以拾取对象(例如箱子)并将拾取的对象布置在货盘(pallet)上以进行运输，或者替代地，从货盘上移走对象以作为物流应用的一部分进行分配。末端执行器可以包括多个真空组件，这些真空组件通过吸杯施加吸力而附接到对象上。通常，单独的真空组件不能单独寻址的(addressable)。通常，控制阀太大而无法与单独真空组件关联。这样，每个控制阀可以与多个杯组件相关联，从而导致末端执行器的相对较大的区域可以被打开或关闭以针对给定的应用调节抓取器的性能。

发明人已经认识并理解到，可单独寻址的真空组件可以增加控制并通常增强机器人末端执行器的抓握能力。代替一次控制机器人抓取器的所有真空组件，甚至控制真空组件的不连续区域，可以单独指定每个真空组件的性能的能力可以提高抓握能力。另外，发明人已经认识到并意识到能够确定机器人抓取器施加在被抓握对象上的抓取的质量的益处。关于抓取质量的信息可以告知机器人抓取器的路径规划特性，例如末端执行器的姿势和/或加速度。例如，如果确定机器人抓取器和对象之间的抓取质量较高，则与其中确定抓取质量为低的的情况相比，抓取器可能能够更快地加速并执行更多动态操纵。

示例机器人系统

图1A描绘了机器人100的示例，该机器人内通常包括体部110、至少一个腿120(例如，显示为两个腿120、120a-b)，联接到每个腿120的驱动轮130、具有末端执行器160的臂150。尽管示出为具有轮，但是应当理解，也可以使用具有固定底座(例如，没有轮)的机器人。机器人100处于环境10内，环境10包括堆叠在货盘30上的多个箱子20、20a-n25。这里，使用末端执行器160，机器人100正在从货盘30移动箱子20a。末端执行器160可以是例如抓取器，并且可以包括力传感器、扭矩传感器或力/扭矩传感器，该力/扭矩传感器被构造为测量由正在被抓取器移动的载荷(例如箱子20a)施加在机器人上的力和/或扭矩。在一些实施例中，末端执行器160可以是基于真空的抓取器。

图1B是在包括至少一个箱子20的环境10内操作的机器人100的示例。这里，在此，环境10包括堆叠在放在地面12上的货盘30上的多个箱子20、20a-n。机器人100可以在地面12上移动(例如，驱动)以检测和/或操纵环境10内的箱子20。例如，货盘30可以对应于机器人100装载或卸载的运送卡车。在此，机器人100可以是与物流的运输和/或接收阶段相关联的物流机器人。作为物流机器人，机器人100可以将箱子20装在货盘上或检测箱子20以用于物流履行或库存管理。例如，机器人100检测箱子20，处理箱子20以用于进出库存，并且使箱子20在环境10附近移动。

机器人100具有沿重力方向的竖直重力轴V_g和质心(COM)，该质心是机器人100的总质量分布为零的点。机器人100还具有相对于竖直重力轴V_g的基于COM的姿势(姿势)P，以定义机器人100所采取的特定姿态或站姿。机器人100的姿态可以由对象在空间中的取向或角位置来定义。

机器人100通常包括体部110和一个或多个腿120。根据要在环境10中执行的任务，机器人100的体部110可以是整体结构或更复杂的设计。体部110可以允许机器人100平衡，感知环境10，为机器人100供电，协助环境10内的任务或支持机器人100的其他组件。在一些示例中，机器人100包括两个部分体部110。例如，机器人100包括倒立摆体部(IPB)110、110a(即，被称为机器人100的躯干110a)和设置在IPB 110a上的反平衡(counter-balance)体部(CBB)110、110b(即，称为机器人100的尾部110b)。

体部110(例如，IPB 110a或CBB 110b)具有第一端部112和第二端部114。例如，IPB110a具有第一端部112a和第二端部114a，而CBB 110b具有第一端部112b和第二端部114b。在一些实施方式中，CBB 110b设置在IPB 110a的第二端部114a上并且构造为相对于IPB110a移动。在一些示例中，CBB 110b包括用于向机器人100供电的电池。后关节J_B可以将CBB110b可旋转地联接至IPB 110a的第二端部114a，以允许CBB 110b相对于IPB 110a旋转。后关节J_B可以被称为俯仰关节。在所示的示例中，后关节JB支撑CBB 110b，以允许CBB 110b围绕垂直于机器人100的重力竖直轴V_g和前后轴(x轴)延伸的横轴(y轴)移动/俯仰。前后轴(x轴)可以表示机器人100的当前行进方向。CBB 110b相对于IPB 110a的移动通过使机器人100的COM相对于竖直重力轴V_g移动来改变机器人100的姿势P。旋转致动器或后关节致动器A，A_B(例如，尾部致动器或反平衡体致动器)可定位在后关节J_B处或附近，以控制CBB 110b(例如，尾部)围绕横轴(y-轴)的移动。旋转致动器A_B可以包括电机、电液伺服、压电致动器、螺线管致动器、气动致动器或适合于精确地实现CBB 110b相对于IPB 110a的移动的其他致动器技术。

CBB 110b相对于IPB 110a的旋转移动改变了机器人100的姿势P，以平衡并保持机器人100处于直立位置。例如，类似于常规倒立摆飞轮中的飞轮的旋转，CBB 110b相对于重力竖直轴V_g的旋转在后关节J_B处产生/施加力矩，以改变机器人100的姿势P。通过使CBB110b相对于IPB 110a移动以改变机器人100的姿势P，机器人100的COM相对于重力竖直轴V_g移动，以在机器人100正在移动和/或搬运载荷时的情形中平衡并保持机器人100处于直立位置。然而，与传统的倒立摆式飞轮中的飞轮部分具有以力矩点为中心的质量相比，CBB110b包括相应的质量，该相应的质量从在后关节J_B某些构造处施加的力矩偏移，设置在后关节J_B处的陀螺仪可用于代替CBB 110b以旋转并施加力矩(旋转力)，以平衡并保持机器人100处于直立位置。

CBB 110b可以绕后关节J_B沿顺时针和逆时针方向(例如，绕y轴沿“俯仰方向”)旋转(例如，俯仰)以产生振荡(例如，摆动)移动。CBB 110b相对于IPB 110a在位置之间的移动导致机器人100的COM移动(例如，朝向地面12更低或远离地面12更高)。CBB 110b可以在移动之间振荡以产生摆动移动。CBB 110b在相对于IPB 110a移动时的旋转速度可以是恒定的或变化的(加速或减速)，这取决于为了动态地平衡机器人100而需要多快地改变机器人100的姿势P。

腿120是基于运动的结构(例如，腿和/或轮)，其被构造为使机器人100在环境10周围移动。机器人100可以具有任意数量的腿120(例如，四足动物有四个腿、两足动物有两个腿、六足动物有六个腿、类似蜘蛛的机器人有八个腿、没有腿的机器人具有固定底座等)。在这里，为简单起见，机器人100通常以两个腿120、120a-b示出和描述。

作为两个腿机器人100，该机器人包括第一腿120、120a和第二腿120、120b。在一些示例中，每个腿120包括第一端122和第二端124。第二端124对应于腿120的与机器人100的接触一表面(例如，地面)的构件接触或相邻的一端，使得机器人100可以穿越环境10。例如，第二端124对应于机器人100的根据步态模式移动的脚。在一些实施方式中，机器人100根据滚动运动而移动，使得机器人100包括驱动轮130。驱动轮130可以是机器人100的脚状构件之外的或其替代。例如，机器人100能够根据步行运动和/或滚动运动而移动。这里，图1B中描绘的机器人100示出了第一端122联接至体部110(例如，在IPB 110a处)，而第二端124联接至驱动轮130。通过将驱动轮130联接至腿120的第二端124，驱动轮130可绕着联接器的轴旋转，以使机器人100绕环境10移动。

体部110的每一侧上的髋关节J_H(例如，相对于机器人100的矢状面PS对称的第一髋关节J_H，J_Ha和第二髋关节J_H，J_Hb)可旋转地联接机器人腿120的第一端122到体部110的第二端部114，以允许腿120的至少一部分绕着横轴(y轴)相对于体部110移动/俯仰。例如，腿120(例如，第一腿120a或第二腿120b)的第一端122在髋关节JH处联接到IPB 110a的第二端部114a，以允许腿120的至少一部分绕着横轴(y轴)相对于IPB 110a移动/俯仰。

腿致动器A，A_L可以与每个髋关节J_H相关联(例如，第一腿致动器A_L，A_La和第二腿致动器A_L，A_Lb)。与髋关节J_H相关联的腿致动器A_L可以使腿120的上部126(例如，第一腿120a或第二腿120b)绕着横轴(y轴)相对于体部110(例如，IPB 110a)移动/俯仰。在一些构造中，每个腿120包括对应的上部126和对应的下部128。上部126可以从第一端122处的髋关节J_H延伸到对应的膝关节J_K，而下部128可以从对应的膝关节J_K延伸到第二端124。与膝关节J_K相关的膝致动器A，A_K可能导致腿120的下部128绕横轴(y轴)相对于腿120的上部126移动/俯仰。

每个腿120可以包括被构造为将驱动轮130可旋转地联接到腿120的第二端124的相应的踝关节J_A。例如，第一腿120a包括第一踝关节J_A，J_Aa和第二腿120b包括第二踝关节J_A，J_Ab。在此，踝关节J_A可以与轴相关联，该轴联接成与驱动轮130共同旋转并且基本平行于横轴(y轴)延伸。驱动轮130可以包括相应的扭矩致动器(驱动电机)A，A_T，其构造成施加相应的轴扭矩，以使驱动轮130绕踝关节J_A旋转，以使驱动轮130沿着前-后轴(x轴)在地面12上移动。例如，轴扭矩可导致驱动轮130沿第一方向旋转，以使机器人100沿前-后轴(x轴)在向前方向上移动和/或使驱动轮130在相反的第二方向上旋转，以使机器人100沿前-后轴(x轴)在向后方向上移动。

在一些实施方式中，腿120棱柱形地联接到体部110(例如，IPB 110a)，使得每个腿120的长度可以经由靠近髋关节J_H的相应致动器(例如，腿致动器A_L)、公开为靠近髋关节J_H和膝关节J_K的一对滑轮(未示出)以及使滑轮同步旋转的同步带(未示出)伸展和缩回。每个腿致动器A_L可以包括线性致动器或旋转致动器。在此，具有控制器142(例如，图1C中所示)的控制系统140可以致动与每个腿120相关联的致动器，以使对应的上部126相对于体部110(例如，IPB 110a)在顺时针方向或逆时针方向之一上旋转，以通过使相应的下部128绕相应的膝关节J_K相对于上部126沿顺时针方向或逆时针方向中的另一棱柱形地延伸/伸展腿120的长度。可选地，代替两条连杆的腿，至少一个腿120可以包括单个连杆，其棱柱形地线性地延伸/缩回，使得腿120的第二端124沿线性导轨棱柱形地移离/移向体部110(例如，IPB110a)。在其他构造中，膝关节J_K可采用相应的旋转致动器作为膝致动器A_K，以代替一对同步滑轮使下部128相对于上部126旋转。

施加到每个驱动轮130(例如，与第一腿120a相关联的第一驱动轮130、130a和与第二腿120b相关联的第二驱动轮130、130b)中的每个的相应的轴扭矩可以变化以进行操纵机器人100穿过表面12。例如，施加到第一驱动轮130a的轴扭矩(即，轮扭矩τW)大于施加到第二驱动轮130b的轮扭矩τW可导致机器人100向左转，而向在向第二驱动轮130b施加比向第一驱动轮130更大的轮扭矩τW会使机器人100向右转。类似地，向每个驱动轮130施加基本相同大小的轮扭矩τW可导致机器人100在向前或相反方向上基本笔直地移动穿过地面12。施加到每个驱动轮130的轴扭矩T_A的大小还控制机器人100沿前-后轴(x轴)的速度。可选地，驱动轮130可以沿相反的方向旋转以允许机器人100通过在地面12上旋转来改变方向。因此，每个轮扭矩τW可以独立于施加到另一个驱动轮130的轴扭矩(如果有的话)施加到对应的驱动轮130。

在一些示例中，体部110(例如，在CBB 110b处)还包括至少一个非驱动轮(未示出)。非驱动轮通常是被动的(例如，被动脚轮)，并且不与地面12接触，除非体部110移动到姿势P，在此体部110(例如，CBB 110b)由地面支撑12。

在一些实施方式中，机器人100还包括一个或多个附件，例如设置在体部110上(例如，在IPB 110a上)并构造为相对于体部110移动的铰接臂150(也称为臂或操纵器臂)。铰接臂150可以具有一个或多个自由度(例如，从相对固定到能够在环境10中执行各种各样的任务的范围)。在此，图1B所示的铰接臂150具有五个自由度。尽管图1B示出了设置在体部110的第一端部112上(例如，在IPB 110a处)的铰接臂150，但是铰接臂150可以以其他构造设置在体部110的任何部分上。例如，铰接臂150设置在CBB110b上或设置在IPB 110a的第二端部114a上。

铰接臂150在近端第一端152和远端第二端154之间延伸。臂150可包括在第一端152和第二端154之间的一个或多个臂关节J_A，其中每个臂关节J_A被构造能使臂150铰接到环境10中。这些臂关节J_A可以将臂150的臂构件156联接至体部110，或者将两个或更多个臂构件156联接在一起。例如，第一端152在第一铰接臂关节J_A，J_A1(例如，类似于肩关节)处连接到体部110(例如，IPB 110a)。在一些构造中，第一铰接臂关节J_A，J_A1设置在髋关节J_H之间(例如，沿着机器人100在体部110的中心处的矢状面P_S对准)。在一些示例中，第一铰接臂关节J_A，J_A1将臂150的近端第一端152可旋转地联接至体部110(例如，IPB 110a)以使臂150能够相对于体部110(例如，IPB 110a)旋转。例如，臂150可以相对于体部110绕横轴(y轴)移动/俯仰。

在诸如图1B的一些实施方式中，臂150包括第二臂关节J_A，J_A2(例如，类似肘关节)和第三臂关节J_A，J_A3(例如，类似腕关节)。第二臂关节J_A，J_A2将第一臂构件156a联接至第二臂构件156b，使得这些构件156a-b相对于彼此并且还相对于体部110(例如，IPB 110)可旋转。取决于臂150的长度，臂150的第二端154与臂构件156的一端重合。例如，尽管臂150可以具有任何数量的臂构件156，但是图1B示出了臂150具有两个臂构件156a-b，使得第二臂构件156b的一端与臂150的第二端154重合。这里，在臂150的第二端154，臂150包括末端执行器160，该末端执行器160被构造为环境10内执行任务。该末端执行器160可以设置在臂150的第二端154上的臂关节J_A处(例如，在第三臂关节J_A，J_A3处)，以允许末端执行器160在操作期间具有多个自由度。末端执行器160可包括一个或多个用于抓取/抓握对象的末端执行器致动器A，A_EE。例如，末端执行器160包括一个或多个吸杯，作为末端执行器致动器A_EE，以通过在末端执行器160与目标对象之间提供真空密封来抓握或抓取对象。

铰接臂150可以绕着横轴(y轴)相对于体部110(例如IPB 110a)移动/俯仰。例如，铰接臂150可绕横轴(y轴)相对于体部110在重力方向上旋转以降低机器人100的COM，同时执行转向操纵。CBB 110b还可绕横轴(y轴)相对于IPB 110在重力方向上同时旋转，以帮助降低机器人100的COM。这里，铰接臂150和CBB 110b可抵消机器人100的COM沿前-后轴(x轴)在向前或向后方向上的任何移位，同时仍使机器人100的COM向下移位更靠近地面12。

参考图1C，机器人100包括被构造为监视和控制机器人100的操作的控制系统140。在一些实施方式中，机器人100被构造为自主和/或半自主地操作。但是，用户也可以通过向机器人100提供命令/方向来操作机器人。在所示的示例中，控制系统140包括控制器142(例如，数据处理硬件)和存储器硬件144。控制器142可以包括其自己的存储器硬件，或者利用控制系统140的存储器硬件144。在一些示例中，控制系统140(例如，与控制器142)被构造为与致动器A(例如，后致动器AB、腿致动器A_L、膝致动器A_K、驱动带致动器、旋转致动器、末端执行器致动器A_EE等)通信(例如，命令运动)，以使机器人100能够在环境10周围移动。控制系统140不限于所示的组件，并且可以包括附加的(例如，电源)或更少的组件，而不脱离本公开的范围。这些组件可以通过无线或有线连接进行通信，并且可以分布在机器人100的多个位置。在一些构造中，控制系统140与远程计算设备和/或用户对接。例如，控制系统140可以包括用于与机器人100通信的各种组件，诸如操纵杆、按钮、发送器/接收器、有线通信端口和/或用于从远程计算设备和/或用户接收输入的无线通信端口，并向远程计算设备和/或用户提供反馈。

控制器142对应于数据处理硬件，其可以包括一个或多个通用目的处理器、数字信号处理器和/或专用集成电路(ASIC)。在一些实施方式中，控制器142是构造成与机器人100的一个或多个子系统一起执行特定操作的专用嵌入式设备。另外或替代地，控制器142包括软件应用程序，其被编程为使用控制器142的数据处理硬件来执行用于机器人100的系统的功能。存储器硬件144与控制器142通信，并且可以包括一个或多个非暂时性计算机可读存储介质，例如易失性和/或非易失性存储组件。例如，存储器硬件144可以与彼此通信的一个或多个物理设备相关联，并且可以包括光学的、磁的、有机的或其他类型的存储器或存储装置。存储器硬件144被构造为尤其存储指令(例如，计算机可读程序指令)，该指令在由控制器142执行时使控制器142执行许多操作，例如但不限于改变机器人100的姿势P以维持平衡，操纵机器人100，检测对象，运输对象和/或在环境10内执行其他任务。在一些实施方式中，控制器142基于与传感器系统170的直接或间接交互来执行操作。

传感器系统170包括一个或多个传感器172、172a-n。传感器172可以包括视觉/图像传感器、惯性传感器(例如，惯性测量单元(IMU))和/或运动学传感器。一个或多个传感器172的一些示例包括诸如单眼相机或立体相机之类的相机、飞行时间(TOF)深度传感器、扫描光检测和测距(LIDAR)传感器或扫描激光检测和测距(LADAR)传感器。更一般地，传感器172可以包括以下中的一个或多个：力传感器、扭矩传感器、速度传感器、加速度传感器、位置传感器(线性和/或旋转位置传感器)、运动传感器、位置传感器、载荷传感器、温度传感器、压力传感器(例如，用于监视末端执行器致动器AEE)、触摸传感器、深度传感器、超声距离传感器、红外传感器和/或对象传感器。在一些示例中，传感器172具有对应的视场，该对应的视场限定了与传感器172相对应的感测范围或区域。每个传感器172可以是可枢转的和/或可旋转的，使得传感器172可以例如，改变围绕一个或多个轴(例如，相对于地面12的x轴、y轴或z轴)的视场。在一些实施方式中，机器人100的体部110包括传感器系统170，该传感器系统170具有围绕该体部的多个传感器172，以收集在围绕机器人100的所有方向上的传感器数据174。另外或可替代地，传感器系统170的一个或多个传感器172可以安装在机器人100的臂150上(例如，与安装在体部110上的一个或多个传感器172结合)。机器人100可以包括任意数量的传感器172作为传感器系统170的一部分，以便生成关于机器人100周围的环境10的传感器数据174。例如，当机器人100在环境10周围进行操纵时，传感器系统170收集机器人100的姿势数据，该姿势数据包括惯性测量数据(例如，由IMU测量的)。在一些示例中，姿势数据包括关于机器人100的移动学数据和/或取向数据。

当用传感器172调查视场时，传感器系统170生成与视场相对应的传感器数据174(也称为图像数据174)。可以将与环境10有关的由传感器系统170收集的传感器数据174(例如图像数据、姿势数据、惯性数据、运动学数据等)传送到机器人100的控制系统140(例如，控制器142和/或存储器硬件144)。在一些示例中，传感器系统170收集并存储传感器数据174(例如，在存储器硬件144或和与机器人100通信的远程资源有关的存储器硬件中)。在其他示例中，传感器系统170实时收集传感器数据174并处理传感器数据174，而不存储原始(即，未处理的)传感器数据174。还在其他示例中，控制器系统140和/或远程资源存储处理后的传感器数据174和原始传感器数据174。来自传感器172的传感器数据174可允许机器人100的系统检测和/或分析有关机器人100的条件。例如，传感器数据174可以允许控制系统140操纵机器人100，改变机器人100的姿势P和/或致动用于使机器人100的机械部件(例如，围绕机器人100的关节J)移动/旋转的各种致动器A。

示例抓取器

在一些实施例中，末端执行器160可以是基于真空的抓取器，其可以包括多个可单独寻址的真空组件作为末端执行器致动器A_EE。在其他实施例中，末端执行器160可以是机械的抓取器，基于干扰(jamming)的抓取器或任何其他合适的末端执行器，因为本公开不限于此。

图2A示出了机器人抓取器200的示例的透视图。图2B示出了侧视图，以及图2C示出了底视图。如所示的，机器人抓取器200是基于真空的抓取器，其包括以阵列布置和/或联接至歧管的多个真空组件300。在一些实施例中，机器人抓取器200的真空组件300可以以直线网格图案布置，例如如图2A所示。然而，应当理解，可以使用真空组件的任何合适的布置，因为本公开不限于此。

在一些实施例中，机器人抓取器200的真空组件300可以是统一的(例如，具有相同的横截面积、形状和/或材料)。在其他实施例中，机器人抓取器可以包括各种不同的真空组件300(例如，具有不同的横截面积、形状和/或材料)。例如，图2D示出了机器人抓取器的另一示例的底视图，该机器人抓取器包括具有不同横截面积的真空组件。在一些实施例中，可以基于吸杯的特征来区分真空组件。例如，不同的真空组件可以采用不同尺寸或不同材料的吸杯。

机器人抓取器200可以包括联接真空组件300的歧管。在一些实施例中，歧管可以包括真空连接件202和高压气动连接件204。真空连接件可以被构造为连接至真空泵或任何其他合适的真空源。类似地，高压气动连接件可构造成连接至高压气动源，例如空气压缩机。歧管可被构造成将来自其各自的源的真空和高压空气分配到每个真空组件300。在一些实施例中，一些真空组件可具有第一类型的吸杯，而其他真空组件可具有第二类型的吸杯。例如，可以基于尺寸、形状、材料或任何其他适当的特性来区分吸杯。一些机器人抓取器可能包括不带任何吸杯的真空组件，以便在相邻的真空组件上容纳较大的吸杯。在机器人抓取器的一些实施例中，可以在抓取器的不同空间区域中使用不同的吸杯，从而使得可以专用于特定任务(例如，抓取特定材料)的区域。在一些实施例中，不同类型的吸杯可以分散在整个机器人抓取器中。应当理解，不同类型的吸杯或真空组件的任何其他部件可以以任何构造布置在机器人抓取器内，因为本公开不限于此。

在一些实施例中，例如在其中真空组件可单独寻址的实施例中，控制器可被构造为基于任何相关参数来控制一个或多个区域内的真空组件的操作。在一些实施例中，可以基于相对于机器人抓取器的位置来致动真空组件的区域。例如，机器人抓取器可能具有四个可单独寻址的区域，分别对应于直线阵列的四个象限。在一些实施例中，可以基于吸杯类型来致动真空组件的区域。例如，机器人抓取器可以具有两个可单独寻址的区域，每个区域对应于特定尺寸和/或材料的吸杯。两种类型的吸杯可以均匀地分布在整个机器人抓取器中，可以限制在指定的区域，或者可以以任何其他合适的方式布置。区域可以以任何期望的顺序被致动。区域可以顺序地或同时地被致动。

图3示出了可独立控制的真空组件300的一个示例。图4更详细地示出了图3的真空组件300的一部分。真空组件300可包括构造成联接至杯组件304的真空阀302。杯组件304可包括吸杯305。在一些实施例中，真空阀302可通过吸杯适配器310联接至杯组件304。在一些实施例中，真空阀可以是提起阀。例如，真空阀可以是先导式两级提起阀。然而，可以想到其他类型的真空阀，并且本公开不限于此。例如，在一些实施例中，真空阀可以是直接驱动阀。

在一些实施例中，控制阀308可以联接至真空阀302并且可以被构造为致动真空阀。致动控制阀308可以通过真空阀302打开杯组件304和真空源312之间的连接，从而使吸杯305能够施加吸力并附接到表面。真空源312可以联接到真空阀302和控制阀308。在一些实施例中，控制阀308可以是电磁阀。例如，控制阀308可以是三通电磁阀，在一种构造中，该三通电磁阀将高压气动输入端314连接到阀的输出端，该阀的输出端联接到真空阀302的先导(pilot)316。向真空阀先导316施加高压可以使柱塞318位移，从而在真空源312和杯组件304之间建立连接。当从真空阀先导316移除高压时，复位弹簧320可以使柱塞318返回到其先前位置，从而关闭真空源312和杯组件304之间的连接。可以想到其他类型的控制阀，并且本公开不限于此。然而，应当理解，在一些实施例中，真空阀可以不联接至控制阀。例如，可以使用直接驱动真空阀代替先导真空阀。

在一些实施例中，真空组件300可以包括压力传感器306，其可以被构造为感测杯组件304中的压力水平。压力传感器306可以用于反馈控制方法中以至少部分地基于杯组件304内的感测到的压力选择性地打开或关闭真空阀。在一些实施例中，一个或多个真空组件300可以不包括压力传感器。在这样的实施例中，控制阀可以被构造为基于不同的输入来激活。例如，可以基于定时时间表来激活控制阀。然而，构想了用于激活控制阀的其他合适的输入，并且本公开不限于此。

在一些实施例中，可以提供对机器人抓取器中的多个真空组件中的每个的单独控制。该方法可以包括感测联接至真空组件的真空阀的杯组件中的压力水平；以及至少部分地基于感测到的压力水平来控制联接至真空阀的控制阀以致动真空阀。

发明人已经认识并理解到，如果在吸杯和对象之间具有良好密封性的杯组件提供有更高的真空度且在吸杯和对象之间的密封性差的杯组件具有较低(或没有)真空度，则可以提高基于真空的抓取器和对象之间的抓取强度。

图5示出了用于至少部分地基于杯组件内的压力测量值来调节供给到各个杯组件的真空量的过程500。在一些实施例中，由连续或周期性的压力测量值提供的反馈被用来调节供给到可单独寻址的杯组件的真空量，以改善或优化对象的抓取。

过程500从动作510开始，其中在第一时间确定机器人抓取器内的多个杯组件中的至少一些杯组件的压力水平。在一些实施例中，使用与杯组件相关联的相应压力传感器来测量杯组件中的压力水平。在其他实施例中，单个压力传感器可以在多个杯组件之间共享。

然后，过程500进行到动作512，在此至少部分地基于所确定的压力水平来调节供给到一个或多个杯组件的真空量。例如，如果确定的压力水平低于阈值和/或在特定压力范围之外，则可以确定杯组件和对象之间的密封性差，并且应该减少供给到该杯组件的真空量。在一些实施例中，确定是否向特定杯组件供给真空可以是二元决策，在于例如通过关闭杯组件的阀来供给或不供给真空。在其他实施例中，可以减少供给到特定杯组件的真空，而无需完全关闭对特定杯组件的真空。应当理解，可以不连续地或连续地调节供给到特定的杯组件的真空量，因为本公开不限于此。

然后，过程500进行到动作514，在此在第一时间之后的第二时间确定至少一些杯组件的压力水平。然后，过程500进行到动作516，在此确定是否继续监视杯组件中的压力。如果在动作516中确定继续监视压力，则过程500返回动作512，其中至少部分地基于在动作514的第二时间所确定的压力水平来调节供给到一个或多个杯组件的真空量。如果在动作516中确定不再应该监视压力，则过程500结束。

以此方式，当机器人抓取器首先与对象接触时，可以确定机器人抓取器的单个杯组件内的压力，并且可以基于该感测到的压力来调节供给到一个或多个杯组件的相应真空度以改善机器人抓取器和对象之间的抓取。另外，当抓取器与对象接触时，可以连续和/或周期地监测压力，并且可以调节所供给的真空度，以保持对对象的改进抓取，例如，当其上使用抓取器的机器人将对象从一个位置移动到另一位置时。

在一些实施例中，一种调节联接至抓取对象的机器人抓取器中的真空度的方法可以包括首先确定至少一些杯组件的压力水平。在确定压力水平之后，可以至少部分地基于所确定的压力水平来调节供给到杯组件的真空量。在调节了真空量之后，可以再次确定至少一些杯组件的压力。以此方式，该方法可以以循环的方式重复。即，可以基于来自杯组件的压力读数的反馈来控制供给到杯组件的真空量。

在一些实施例中，可以通过调节(例如，打开或关闭)与杯组件相关联的阀来调节供给到杯组件的真空量。供给到杯组件的真空可以以不连续的方式控制，其中给定的杯组件为“开”或“关”；也可以以连续的方式进行控制，其中供给给定杯组件的真空可以在预定最小值和预定最大值之间平稳地变化。

任何合适的刺激或输入可用于触发控制器以调节供给到杯组件的真空量。在一些实施例中，可以基于杯组件内的感测压力来调节真空量。如果确定杯组件的压力超出指定范围，则可以调节供给到该杯组件的真空量。例如，可以监视机器人抓取器中的杯组件阵列中的每个杯组件的压力，以确定特定的杯组件何时失去(或无法建立)抓握对象上的足够的吸力。确定在对象上的密封性差(或未密封)的任何杯组件都可以关闭，从而增加了阵列中其他杯组件的吸力，并改善了在对象上的抓握。可以以任何适当的方式，例如通过打开或关闭相关的阀，来调节供给到杯组件的真空量。如果确定特定杯组件的压力水平高于或低于特定阈值，则可以调节供给到杯组件的真空度。

图6示出了根据一些实施例的用于确定基于真空的抓取器和对象之间的抓取质量的过程600。在动作610中，将真空施加到机器人抓取器的多个杯组件中的两个或更多个杯组件。然后，过程600进行到动作612，在此在已经将真空施加到两个或更多个杯组件之后，通过机器人抓取器使对象移动。应当理解，基于真空的抓取器可以被构造为附接到对象的任何表面以移动对象。例如，基于真空的抓取器可以构造成附接到对象的顶表面或对象的侧表面以移动对象。可以至少部分地基于对象的位置和/或取向、抓取器所附接到的机器人的移动约束和/或对象放置在其中的环境信息，来确定抓取器可被构造为附接在其上的对象的表面。例如，在对象堆叠的顶部上的对象可以在侧表面上被抓取以从堆叠中移除，而在堆叠的下部中的对象可以在顶表面上被抓取。在一些实施例中，移动对象可以包括提起对象。在一些实施例中，施加到机器人抓取器的杯组件的真空量和/或构造可以至少部分地取决于抓取器附接于其上的对象的表面。然后，过程600进行到动作614，在此确定机器人抓取器与移动对象之间的抓取质量。在一些实施例中，至少部分地基于来自至少一个压力传感器的测量值来确定抓取质量，所述至少一个压力传感器与施加有真空的两个或更多个杯组件中的每个相关联。然后，过程600进行到动作616，其中确定在被移动时由抓取的对象施加的抓取器上的总扳力。如在此所用，术语“扳力”应理解为是指包括一个或多个力或扭矩的组合的广义力。应当理解，扳力可以仅包括力，仅包括扭矩，或者包括力和扭矩的组合。例如，“确定在抓取器上的总扳力”可以理解为“确定在抓取器上的总力和/或扭矩”。例如，可以使用联接至抓取器的力传感器、扭矩传感器或力/扭矩传感器中的至少一个来确定总扳力。在一些实施例中，与抓取器上的总扳力有关的一些参数可能是早已知的，使得可以不需要感测。例如，抓取的对象的某些属性(质量、惯性等)在抓取对象之前可能是已知的，因此可能不需要测量。然后，过程600前进至动作618，其中至少部分地基于抓取质量和/或总扳力选择机器人抓取器的加速度。如果期望的话，过程600可以返回到动作614，其中确定抓取质量和总扳力以提供连续的反馈回路，该连续的反馈回路使机器人抓取器能够以与期望的安全系数相对应的加速度进行操作。

发明人已经认识并理解到，当对象上的抓取质量良好和/或当确定的总扳力小时，增加机器人抓取器和/或机器人抓取器所附接的机器人的加速度可能是有利的。例如，当对象轻并且抓取良好时，机器人抓取器可以更快地操作。相反，当对象被抓取器抓取不良和/或对象重时，以较低的速度操作机器人抓取器以防止对象掉落和/或提高安全性可能是有利的。

在一个实施例中，一种确定机器人抓取器和对象之间的抓取质量的方法可包括首先对与对象接触的机器人抓取器的两个或更多个杯组件施加真空。在施加真空并固定抓取之后，可以使用机器人抓取其移动对象。然后，使用与两个或更多个杯组件中的每个相关联的至少一个压力传感器，可以确定机器人抓取器和对象之间的抓取质量。抓取质量可以用于选择机器人抓取器的加速度。

在一些实施例中，当抓取器移动对象时，可以测量由对象施加在机器人抓取器上的总扳力。例如，设置在末端执行器和机器人臂的其余部分之间的力传感器、扭矩传感器或力/扭矩传感器可用于确定总扳力。当然，测量力和/或扭矩的其他方法可能是合适的，并且本公开不限于此。在某些情况下，施加在机器人抓取器上的总扳力可用于确定对象的重量。例如，如果机器人抓取器以恒定加速度移动对象，则可以确定对象的重量。关于作用在机器人抓取器上的总扳力和/或对象的重量的信息可用于选择机器人抓取器的加速度。

在一些实施例中，可以将关于作用在机器人抓取器上的总扳力和/或对象的重量的信息与所确定的抓取质量结合使用，以选择用于机器人抓取器的加速度。所确定的抓取质量与所测量的总扳力的比较可以帮助确定所确定的抓取质量与所测量的总扳力的比率。可以基于所确定的抓取质量与所测量的总扳机力的比率来调节机器人抓取器的加速度。在一些实施例中，当所确定的抓取质量与所测量的总扳力的比率高于阈值时，可以增加加速度。例如，如果确定比率大于3，则抓取器可能会在抓取受到损害之前将对象加速到高达3G的加速度(其中G是由于重力引起的加速度)。在一些实施例中，当所确定的抓取质量与所测量的总扳力的比率低于阈值时，可以减小加速度。例如，如果吸杯由于机器人臂移动穿过轨迹而失去吸力，则抓取质量可能会降低，加速度可能会降低。在一些实施例中，可以基于抓取质量来连续地改变加速度。

如果确定的抓取质量与测量的总扳力的比率对于期望的轨迹和/或加速度而言太低，则可以通过改善抓取质量来增加该比率。例如，通过增加杯组件的吸力或通过接合更多杯组件，可以在基于真空的抓取器中提高抓取质量。不希望被理论所束缚，基于真空的抓取器的抓取质量可以至少部分地基于每个杯组件的压差和与被抓握的对象接合的所有杯组件的总接触面积。

在一些实施例中，可以在机器人抓取器或机器人臂上执行计算和/或处理。例如，上述确定作用在机器人抓取器上的总扳力的动作可以由设置在机器人抓取器上的一个或多个处理器执行。在其中存在多个传感器的实施例中，例如用于测量作用在抓取器上的总扳力的力传感器以及与每个真空组件关联的压力传感器，机载计算可用于融合传感器数据并通知控制器确定机器人臂的轨迹和/或加速度曲线。此外，将计算集成在机器人抓取器(或其他末端执行器)上可以实现更具模块化的机器人臂，这可能具有与组装、零件更换和操作简便有关的好处。

在一些实施例中，一种确定机器人抓取器和对象之间的抓取质量的方法可以还包括确定杯组件在距对象的阈值距离内。该方法还可包括当确定杯组件在阈值距离内时向杯组件施加真空。在一些实施例中，阈值距离可以为零，使得当杯组件与对象接触时可以施加真空。在一些实施例中，阈值距离可以大于零，使得可以在杯组件接触对象之前施加真空。机器人抓取器可以包括距离传感器，例如飞行时间传感器，以确定杯组件和对象之间的距离。

图7A-7D示意性地示出了根据一些实施例的杯组件的接触状态与确定是否激活该杯组件之间的关系。图7A是与对象730接触的抓取器700的一个实施例的示意性顶视图。在一些实施例中，对象730可以是箱子，例如纸板箱子。在一些实施例中，对象730可包括塑料覆盖物，例如在用塑料收缩包装的纸板托盘中的一系列商品(例如罐)。对象可以包括任何数量的缺陷或损坏区域715(例如，折痕、折叠、凹痕、切口、撕裂等)或开口部716。抓取器700包括多个杯组件702，其可以包括停用的杯组件710(例如，不向其供给真空或最小真空的杯组件)和激活的杯组件720(例如，向其供给真空的杯组件)。在图7A-7C中，用交叉阴影线表示停用的杯组件710，而用空心填充表示激活的杯组件720。应当理解，尽管在图7A-7C中示出杯组件702被激活或停用，但是本公开不限于被激活(例如，打开)或停用(例如，关闭)的杯组件。在一些实施例中，可以在任何合适数量的状态之间连续地，而不是仅在两个状态之间(例如，打开和关闭)不连续地，调节施加到杯组件的真空。

停用的杯组件710可基于一个或多个参数停用。在一些实施例中，如果杯组件内的感测到的压力低于阈值，则可以停用杯组件。例如，可以停用不与对象730接触的杯组件，诸如布置在对象中的开口部716上方的杯组件711。类似地，仅与对象730部分接触的杯组件，例如布置在对象的边缘上方的杯组件712，可以被停用。即使大部分或全部杯组件与对象730接触，与对象730的缺陷或损坏区域715接触的杯组件也可以被停用，因为该缺陷或损坏区域715可以阻止建立良好的密封。

图7B示意性地示出了其中抓取器700被布置为同时移动多个对象(例如，一个或多个对象730a-730d)的情形。在一些实施例中，即使杯组件内的感测到的压力高于阈值，杯组件也可以被停用，并且杯组件能够与对象形成良好的密封。例如，即使整个杯组件713与对象730d接触(并与之良好密封)，图7B的杯组件713也可以被停用。在一些实施例中，由附加传感器(例如，相机)捕获的信息可用于确定是否应停用单个杯组件。例如，如果基于相机捕获的一个或多个图像确定只有少量杯组件与给定对象接触，则即使杯组件能够获得良好的密封，也可以停用那些杯组件。即使当杯组件实现良好的密封时选择性地停用杯组件可以促进避免其中出现对象掉落的情形，因为该对象对于与该对象接触的杯组件的数量来说太重。

在一些实施例中，可以使用主动阀来控制一个或多个杯组件的激活/停用，其中，处理器或控制器可以确定是否打开阀。在一些实施例中，例如其中杯组件的激活由杯组件中的压力确定的实施例，杯组件可以包括被动阀，其中可以基于压力差确定阀的状态，以及处理器或控制器可能不需要。应当理解，一些抓取器可以包括具有主动阀和/或被动阀的杯组件，因为本公开不限于此。

如图7B所示，单个抓取器700可以构造为与多个对象730a-730d同时接合(例如抓取)。对象730a-730d可以具有不同的形状、大小或取向，因为本公开不限于此。抓取器700可以选择性地激活杯组件702，使得多个对象730a-730d中的仅一个子集被抓取器700接合(例如，被抓取)。例如，与首先三个对象730a-730c接触的杯组件可以被激活，而与第四对象730d接触的杯组件可以被停用(与任何对象部分接触或者不与任何对象接触的杯组件可以被停用)。以此方式，抓取器720可以同时与与其接触的对象730a-730d的对象的选定子集接合。即，在操作期间，抓取器700可以接触多个对象，但是仅主动抓取那些对象的选择的子集。

图7C描绘了抓取器700抓取对象730以及某些杯组件702内的压力的对应图。图7D描绘了图7C的相同图，但带有附加注释。如上所讨论的，不同的杯组件702可以与不同的压力水平相关联，所述压力水平至少部分地由杯组件与对象730之间的密封确定。如图7C所示，具有良好密封的杯组件720可以与比具有部分密封的杯组件712更高的压力相关联，具有部分密封的杯组件712又可以与比没有密封的杯组件711更高的压力相关联。因此，当抓取器抓取对象时，杯组件720可以被激活，而杯组件711和712可以被停用。

参考图7D，可以至少部分地基于每个杯组件对诊断真空脉冲的响应来确定是否激活杯组件。执行诊断脉冲可以包括短暂地激活一个或多个杯组件，从而向杯组件供给真空。该响应可以包括与每个杯组件中随时间的压力水平有关的数据。可以相对于峰值压力响应、梯度压力响应或其组合来分析每个杯组件的响应。杯组件的峰值压力响应可以包括在脉冲启动之后的特定时间范围内由与杯组件相关联的压力传感器记录的最大或最小压力。例如，如果脉冲持续15毫秒，则在脉冲启动后50毫秒内由压力传感器感测到的最大值或最小值可记录为峰值压力响应。杯组件的梯度压力响应可以包括杯组件内的压力信号响应于脉冲的变化率。在一些实施例中，可以在5毫秒内确定梯度压力响应。

图8示出了根据一些实施例的用于确定要激活机器人抓取器中的哪个单个杯组件的过程800的示例。过程800开始于动作810，其中将脉冲施加到杯组件。如上所述的，使杯组件产生脉冲可包括在再次停用杯组件之前的短时间段(例如15毫秒)激活杯组件。杯组件可以单独或成组发脉冲。在一些实施例中，机器人抓取器的所有杯组件可以被同时发脉冲。

然后，过程800进行到动作820，在此确定每个杯组件的脉冲响应。确定每个杯组件的脉冲响应可以包括例如在动作822处检测所测量的压力信号的变化率(例如斜率)，和/或例如在动作824处检测压力信号的峰值。在一些实施例中，可以检测压力信号的变化率和峰值两者，并且可以至少部分地使用压力信号的变化率和峰值之一或两者来确定是否激活单个杯组件。例如，在一些实施例中，使用压力信号的变化率可能是优选的，但是，如果变化率信息对于一个或多个杯组件不可用，则可以使用压力信号的峰值。

然后，过程800进行至动作830，在此归一化每个杯组件的脉冲响应。例如，每个杯组件的脉冲响应可以除以最大记录的脉冲响应，使得每个杯组件的脉冲响应可以与范围为0到1的归一化值相关联。在脉冲响应根据每个杯组件的压力信号的变化率来表征的示例中，每个杯组件的脉冲响应的归一化可以包括将每个杯组件的压力信号的变化率除以在机器人抓取器的所有杯组件上记录的压力信号的最大变化率。在脉冲响应根据每个杯组件的峰值压力信号来表征的示例中，每个杯组件的脉冲响应的归一化可以包括将每个杯组件的峰值压力信号除以记录在机器人抓取器的所有杯组件上的最大峰值压力信号。

然后，过程800进行到动作840，在此激活选定的杯组件。在一些实施例中，例如在动作842处，仅归一化值(例如，变化率、峰值或变化率和峰值两者)高于阈值的那些杯组件可以被激活。例如，归一化值高于阈值(例如0.5、0.95)的所有杯组件可以被自动激活。在一些实施例中，杯组件可以基于其归一化值来排名。杯组件可以从最高归一化值到最低归一化值顺序地被激活，直到总系统水平压力下降到阈值以下为止，在此时，例如在动作844处，没有另外的杯组件被激活。在一些实施例中，可以采用这些方法的组合。例如，高于第一阈值(例如0.95)的所有杯组件可以被自动激活。低于第二阈值(例如0.30)的任何杯组件都可以自动保持停用。低于第一阈值且高于第二阈值的任何杯组件可以被顺序地激活，直到在整个杯组件的系统上观察到特定的压降为止。

在此描述和/或示出的计算设备和系统广泛地表示能够执行计算机可读指令的任何类型或形式的计算设备或系统，诸如在在此描述的模块内包含的那些。在它们的最基本构造中，这些计算设备可以各自包括至少一个存储器设备和至少一个物理处理器。

在一些示例中，术语“存储器设备”通常是指能够存储数据和/或计算机可读指令的任何类型或形式的易失性或非易失性存储设备或介质。在一个示例中，存储器设备可以存储，加载和/或维护在此描述的一个或多个模块。存储器设备的示例包括但不限于随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存、硬盘驱动器(HDD)、固态驱动器(SSD)、光盘驱动器、缓存、及其一个或多个的变体或组合，或任何其他合适的存储存储器。

在一些示例中，术语“物理处理器”通常是指能够解释和/或执行计算机可读指令的任何类型或形式的硬件实现的处理单元。在一个示例中，物理处理器可以访问和/或修改存储在上述存储器设备中的一个或多个模块。物理处理器的示例包括但不限于微处理器、微控制器、中央处理器(CPU)、实现软核处理器的现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、及其一个或多个的部分、及其一个或多个的变体或组合，或任何其他合适的物理处理器。

尽管示出为单独的元件，但是在此描述和/或示出的模块可以表示单个模块或应用的部分。另外，在某些实施例中，这些模块中的一个或多个可以表示一个或多个软件应用程序或程序，当它们由计算设备执行时，可以使计算设备执行一个或多个任务。例如，在此描述和/或示出的一个或多个模块可以表示存储和构造为在在此描述和/或示出的一个或多个计算设备或系统上运行的模块。这些模块中的一个或多个还可以表示构造为执行一项或多项任务的一台或多台专用计算机的全部或部分。

另外，在此描述的一个或多个模块可以将数据、物理设备和/或物理设备的表示从一种形式转换成另一种形式。另外地或可替代地，通过在计算设备上执行，将数据存储在计算设备上和/或以其他方式与计算设备进行交互，在此所述中的一个或多个模块可以将处理器、易失性存储器、非易失性存储器和/或物理计算设备的任何其他部分从一种形式转换为另一种形式。

上述实施例可以以多种方式中的任何一种来实现。例如，可以使用硬件、软件或其组合来实施实施例。当以软件实施时，软件代码可以在任何合适的处理器或处理器集合上执行，无论是提供在单台计算机中还是分布在多台计算机中。应当理解，执行上述功能的任何部件或部件的集合都可以被一般地视为控制上述功能的一个或多个控制器。可以以多种方式，例如通过专用硬件或通过利用微码或软件编程以执行上述功能的一个或多个处理器，来实现一个或多个控制器。

在这方面，应当理解，机器人的实施例可以包括至少一种用计算机程序(即，多个指令)编码的非暂时性计算机可读存储介质(例如，计算机存储器、便携式存储器、光盘等)，其当在处理器上执行时执行上述功能中的一个或多个。这些功能例如可以包括控制机器人和/或驱动机器人的轮或臂。该计算机可读存储介质可以是可移动的，使得可以将存储在其上的程序加载到任何计算机资源上，以实现在此讨论的本发明的各方面。另外，应当理解，对在被执行时执行上述功能的计算机程序的引用不限于在主计算机上运行的应用程序。相反，术语计算机程序在一般意义上在在此中用于指代可用于对处理器进行编程以实现本发明的以上讨论的方面的任何类型的计算机代码(例如，软件或微码)。

本发明的各个方面可以单独使用，组合使用或以在前述实施例中未具体讨论的各种布置使用，因此本发明的各个方面不限于它们应用于在前面的描述阐述的或在附图中示出的部件集的细节和布置。例如，一个实施例中描述的方面可以以任何方式与其他实施例中描述的方面组合。

此外，本发明的实施例可以被实现为一种或多种方法，其中已经提供了示例。可以以任何合适的方式对作为方法的一部分执行的动作进行排序。因此，可以构造这样的实施例，其中以与所示出的顺序不同的顺序来执行动作，其也可以包括同时执行一些动作，即使在说明性实施例中被示为顺序动作。

在本申请中使用诸如“第一”、“第二”、“第三”之类的序数术语来修改其中的元件本身并不表示一个元件相对于另一个元件具有任何优先权、优先级或次序或执行方法的动作的时间顺序。这样的术语仅用作标记，以将具有特定名称的一个元件与具有相同名称的另一个元件区别开(但为了使用序数术语)。

这里使用的措词和术语是出于描述的目的，并且不应被认为是限制性的。“包括”、“包含”、“具有”、“含有”，“涉及”及其变体的使用意在涵盖其后列出的项目和其他项目。

已经详细描述了本发明的几个实施例，本领域技术人员将容易想到各种修改和改进。这样的修改和改进旨在落入本发明的精神和范围内。因此，前面的描述仅是示例性的，而无意作为限制性的。

Claims (41)

1.一种确定机器人抓取器和对象之间的抓取质量的方法，该方法包括向与对象接触的机器人抓取器的两个或更多个杯组件施加真空；

在将真空施加到两个或更多个杯组件之后利用机器人抓取器移动该对象；和

使用与两个或更多个杯组件中的每个相关联的至少一个压力传感器，确定机器人抓取器和对象之间的抓取质量。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在移动该对象的同时测量机器人抓取器上的总扳力。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括：

至少部分地基于所测量的总扳力来选择机器人抓取器的加速度。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括：

至少部分地基于所确定的抓取质量来选择机器人抓取器的加速度。

5.根据权利要求2所述的方法，还包括：

至少部分地基于所测量的总扳力和所确定的抓取质量来选择机器人抓取器的加速度。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，选择机器人抓取器的加速度包括至少部分地基于所确定的抓取质量和所测量的总扳力的比较来选择机器人抓取器的加速度。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，选择机器人抓取器的加速度包括当所确定的抓取质量与所测量的总扳力的比率高于阈值时增加机器人抓取器的加速度。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，选择机器人抓取器的加速度包括当所确定的抓取质量与所测量的总扳力的比率低于阈值时，减小机器人抓取器的加速度。

9.根据权利要求2所述的方法，其中，在移动该对象的同时测量机器人抓取器上的总扳力包括在以恒定加速度移动该对象的同时测量机器人抓取器上的总扳力。

10.根据权利要求1所述的方法，还包括：

至少部分地基于机器人抓取器和对象之间的抓取质量来连续地改变机器人抓取器的加速度。

11.根据权利要求2所述的方法，其中，测量机器人抓取器上的总扳力包括使用联接至机器人抓取器的传感器来测量总扳力，其中传感器包括从力传感器、扭矩传感器和力/扭矩传感器的组中选择的一个或多个。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，机器人抓取器还包括至少一个处理器，以及其中确定机器人抓取器和对象之间的抓取质量是由至少一个处理器执行的。

13.根据权利要求1所述的方法，还包括：

确定两个或更多个杯组件在距该对象的阈值距离内；和

当确定两个或更多个杯组件在该阈值距离内时，向两个或更多个杯组件施加真空。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，确定两个或更多个杯组件在距该对象的阈值距离内包括确定两个或更多个杯组件与该对象接触。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，机器人抓取器包括距离传感器，以及其中确定两个或更多个杯组件在距该对象的阈值距离内是少部分地基于该距离传感器的输出。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，距离传感器是飞行时间传感器。

17.根据权利要求1所述的方法，其中，移动该对象包括提起该对象。

18.一种机器人抓取器，包括：

多个可单独控制的真空组件，其中真空组件中的每个包括：

构造成联接到杯组件的真空阀。

19.根据权利要求18所述的机器人抓取器，其中，真空组件中的每个还包括控制阀，该控制阀联接至真空阀并构造成致动该真空阀。

20.根据权利要求19所述的机器人抓取器，其中，多个可单独控制的真空组件中的每个还包括压力传感器，该压力传感器被构造为感测杯组件中的压力水平。

21.根据权利要求19所述的机器人抓取器，还包括控制器，该控制器被构造为至少部分地基于在多个杯组件中感测到的压力水平来调节供给到多个杯组件中的一个或多个的真空量。

22.根据权利要求19所述的机器人抓取器，还包括真空源，该真空源联接到多个可单独控制的真空组件的各个控制阀。

23.根据权利要求19所述的机器人抓取器，其中，多个可单独控制的真空组件中的各个真空阀是提起阀。

24.根据权利要求19所述的机器人抓取器，其中，多个可单独控制的真空组件中的各个控制阀是电磁阀。

25.根据权利要求19所述的机器人抓取器，还包括：

歧管，该歧管联接至多个单独可控制的真空组件中的每个。

26.根据权利要求21所述的机器人抓取器，其中，多个可独立控制的真空组件以具有多个空间区域的构造布置，其中多个空间区域中的每个包括至少两个真空组件，以及其中控制器被构造为控制一个或多个空间区域中的相应真空组件的控制阀，以同时致动相应的真空阀。

27.根据权利要求26所述的机器人抓取器，其中，在多个空间区域的至少一个中的至少两个真空组件与具有不同尺寸的杯组件相关联。

28.根据权利要求18所述的机器人抓取器，其中，杯组件中的至少两个具有不同的尺寸。

29.一种调节联接至抓取的对象的机器人抓取器中的真空的方法，其中，机器人抓取器包括多个基于真空的杯组件，该方法包括：

确定多个杯组件中的至少一些在第一时间点的压力水平；

至少部分地基于所确定的压力水平，调节供给到多个杯组件中的一个或多个的真空量；和

确定至少一些杯组件在第一时间点之后的第二时间点的压力水平。

30.根据权利要求29所述的方法，其中，调节供给到多个杯组件中的一个或多个的真空量包括控制联接到多个杯组件中的一个或多个中的每个的真空阀的控制阀，以致动该真空阀。

31.根据权利要求29所述的方法，其中，确定压力水平包括使用与多个杯组件中的至少一些中的每个相关联的对应压力传感器来确定该压力水平。

32.根据权利要求29所述的方法，其中，至少部分地基于所确定的压力水平来调节供给到多个杯组件中的一个或多个的真空量包括至少部分地基于确定的压力水平是否低于阈值来调节供给到多个杯组件中的一个或多个的真空量。

33.根据权利要求29所述的方法，其中，调节供给到多个杯组件中的一个或多个的真空量包括关闭与多个杯组件中的一个或多个相关联的一个或多个阀。

34.根据权利要求29所述的方法，其中，调节供给到多个杯组件中的一个或多个的真空量包括调节供给到多个杯组件中的一个或多个中的每个的真空量。

35.一种选择性地激活机器人抓取器的杯组件的方法，该方法包括：

向杯组件施加脉冲；

确定杯组件中的每个的脉冲响应；

至少部分地基于所确定的脉冲响应来选择性地激活一个或多个杯组件。

36.根据权利要求35所述的方法，其中，还包括归一化该杯组件中的每个的脉冲响应。

37.根据权利要求35所述的方法，其中，确定杯组件中的每个的脉冲响应包括检测该杯组件中的每个的压力信号的变化率。

38.根据权利要求35所述的方法，其中，确定杯组件中的每个的脉冲响应包括检测该杯组件中的每个的压力信号的峰值。

39.根据权利要求35所述的方法，其中，至少部分地基于所确定的脉冲响应来选择性地激活一个或多个杯组件包括至少部分地基于脉冲响应阈值来选择性地激活一个或多个杯组件。

40.根据权利要求35所述的方法，其中，至少部分地基于所确定的脉冲响应来选择性地激活一个或多个杯组件包括顺序地激活杯组件，直到检测到目标压力降。

41.根据权利要求35所述的方法，其中，向杯组件施加脉冲包括在固定时间段内同时激活杯组件。

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