CN113260489A - 通过沿多个轴线同时运输工件来提高食物和饮料制备机器人的吞吐量 - Google Patents

Abstract

提供一种过程，该过程包括：将第一顶部敞开式容器与机器人的第一子组末端执行器接合；当第一子组末端执行器与第一顶部敞开式容器接合时，将第二顶部敞开式容器与机器人的第二子组末端执行器接合；用两个或更多个致动器同时运输第一顶部敞开式容器和第二顶部敞开式容器；在机器人的第一工作站处使第一顶部敞开式容器脱离，该第一工作站被配置为将第一食物产品分配到第一顶部敞开式容器中；以及在机器人的第二工作站处使第二顶部敞开式容器脱离，该第二工作站被配置为将第二食物产品分配到第二顶部敞开式容器中。

Description

通过沿多个轴线同时运输工件来提高食物和饮料制备机器人 的吞吐量

相关申请的交叉引用

本专利要求于2018年10月12日提交的标题为“用于运输顶部敞开式容器的机器人系统(ROBOTIC SYSTEM TO CONVEY OPEN-TOP VESSELS)”的美国临时专利申请62/745,117的权益。出于所有目的，每个先前列出的在先提交的申请的全部内容通过引用合并于此。

背景技术

1.技术领域

本公开总体上涉及机器人技术，并且更具体地涉及用于食物和饮料制备的机器人。

2.相关技术描述

机器人经常被用来执行例行的任务或危险的任务。示例包括在灾区(像在福岛灾难后的受辐照地区)使用机器人，以及在装配线中使用机器人来制造汽车或半导体器件。通常，在这些使用案例中，机器人的设计者在成本和机器人所占用的空间方面具有相对宽松的约束。通常，这样的机器人花费数十万或数百万美元，并且在许多情况下，机器人在操作时消耗相对大量的面积。

然而，机器人的许多潜在使用案例具有更严格的成本和空间限制。许多面向消费者的使用案例无法支持某些传统机器人的成本或空间分配。示例包括按地理位置分布的食物产品和饮料制备机器人，例如，部署到消费者经常光顾的实体场所的机器人，以及将食物产品和饮料产品分配和传输给消费者的车载机器人。通常，这些使用案例涉及用于服务于市场(例如美国)的机器人的相对较大量的地理分布实例，并且在许多情况下，这些机器人消耗了可用于其它用途的宝贵空间(例如在零售商店或办公楼中的占地面积)。

在机器人处理顶部敞开式容器的背景下出现了特殊的挑战，顶部敞开式容器如杯子、试管、盆、桶等，顶部敞开式容器用于在各种场景下(包括在制备液态药品和饮料时)运送液体。然而，这些容器的自动运输常常带来挑战。示例包括液体溢出、制造过程中的瓶颈，以及对使液体表面靠近容器的顶部的容器尺寸的限制。结果，在许多场景下，这些容器的运输和处理都是手动完成的。在顶部敞开式容器中输送如谷粒、色拉、谷物等松散的固体的情况下，也会出现类似的问题。

发明内容

以下是本技术的某些方面的非穷举性清单。这些和其它方面在以下公开中描述。

一些方面包括一种过程，该过程包括：将第一顶部敞开式容器与机器人的第一子组末端执行器接合；当第一子组末端执行器与第一顶部敞开式容器接合时，将第二顶部敞开式容器与机器人的第二子组末端执行器接合；用两个或更多个致动器同时运输第一顶部敞开式容器和第二顶部敞开式容器，该两个或更多个致动器被配置成使包括第一子组末端执行器和第二子组末端执行器的一组末端执行器移动通过机器人的二维或更高维的工作区域；在机器人的第一工作站处使第一顶部敞开式容器脱离，该第一工作站被配置为将第一食物产品分配到第一顶部敞开式容器中；以及在机器人的第二工作站处使第二顶部敞开式容器脱离，该第二工作站被配置为将第二食物产品分配到第二顶部敞开式容器中。

一些方面包括一种装置，包括：控制器；致动器，该致动器被配置为由控制器控制；主构件，该主构件机械地联接到致动器；第一副构件；屏障，该屏障具有顶侧和底侧，其中：主构件和致动器位于屏障的底侧下方，该第一副构件位于屏障的顶侧上；以及主构件经由联接力跨过屏障联接至第一副构件。

附图说明

当根据以下附图阅读本申请时，将更好地理解本技术的上述方面和其它方面，在附图中，相同的数字表示相似或相同的元件：

图1是示出了与本技术的一些实施例一致的食物产品制备式机器人的示例的框图；

图2是与本技术的一些实施例一致的可以在其中容纳本文所描述的机器人的售货亭的示例的透视图；

图3是与本技术的一些实施例一致的用于移动工件的机器人的透视图；

图4是与本技术的一些实施例一致的用于移动工件的另一机器人的正视图；

图5A是与本技术的一些实施例一致的用于移动工件的末端执行器联接件和末端执行器的透视图；

图5B是示出了与本技术的一些实施例一致的用于移动工件的示例性机器人的多个自由度的透视图；

图6是示出了与本技术的一些实施例一致的用于移动工件的机器人的多个自由度的另一透视图；

图7A是与本技术的一些实施例一致的示例性机器人的末端执行器联接件和末端执行器的横截面正视图；

图7B是与本技术的一些实施例一致的机器人的末端执行器联接件和末端执行器的另一横截面正视图；

图8A是与本技术的一些实施例一致的机器人的末端执行器联接件的透视的、部分遮蔽的线图、部分线框的线图；

图8B是与本技术的一些实施例一致的机器人的另一末端执行器联接件的透视图；

图9A至9F示出了与本技术的一些实施例一致的机器人的运动的多个阶段；

图10是与本技术的一些实施例一致的机器人的末端执行器联接件和末端执行器的线框正视图；

图11是与本技术的一些实施例一致的机器人的末端执行器联接件和末端执行器的横截面透视图；

图12是示出了与本技术的一些实施例一致的机器人的多个自由度的透视图；

图13A至13G示出了与本技术的一些实施例一致的机器人操纵一个或多个工件的多个方式；

图14A至图14H示出了与本技术的一些实施例一致的机器人操纵一个或多个工件的多个方式；

图15是与本技术的一些实施例一致的机器人的末端执行器联接件和末端执行器的横截面正视图；

图16是与本技术的一些实施例一致的机器人的末端执行器联接件和末端执行器的横截面正视图；

图17A至图17G示出了与本技术的一些实施例一致的机器人操纵一个或多个工件的多个方式；

图18是与本技术的一些实施例一致的通过与机器人交互来订购食物或饮料产品的过程的流程图；

图19是示出了与本技术的一些实施例一致的机器人的示例的横截面透视图；

图20是具有与本技术的一些实施例一致的外壳的机器人的工作区域的透视图；

图21A至21F是图20的布置的平面图，示出了与本技术的一些实施例一致的从图20的外壳中移出工件的操纵中的连续阶段；

图22是与本技术的一些实施例一致的用作末端执行器的工件的线框透视图；

图23是与本技术的一些实施例一致的图22的末端执行器安装件和末端执行器的横截面正视图；

图24是与本技术的一些实施例一致的处于缩回位置的工件推出器的示例的透视图；

图25是与本技术的一些实施例一致的处于延伸位置的图24的工件推出器的透视图；以及

图26是与本技术的一些实施例一致的可以通过其实现机器人控制器的计算装置的框图。

尽管本技术易受各种修改和替代形式的影响，但是其具体实施例在附图中以示例的方式示出，并且将在本文中进行详细描述。附图可能未按比例绘制。然而，应理解，附图及其详细描述并非旨在将本技术限制为所公开的特定形式，而是相反，其意图是涵盖落入如所附权利要求所限定的本技术的精神和范围内的所有修改、等同形式和替代形式。

具体实施方式

为了减轻本文所描述的问题，发明人不得不发明解决方案，并且在某些情况下，同样重要的是，认识到机器人技术领域中的其他人忽略(或尚未预见)的问题。确实，发明人希望强调难以识别那些新出现的问题，并且如果工业趋势继续如发明人所期望的那样，那么这些新出现的问题将在未来变得更加明显。此外，因为解决了多个问题，所以应该理解，一些实施例是特定于问题的，并且并非所有实施例都解决了本文所描述的传统系统的每个问题或提供了本文所描述的每个益处。也就是说，下面描述解决这些问题的各种排列的改进。

通过以下描述的各种版本的技术解决了与食物产品组装和分配机器人有关的各种问题。这些不同的技术在某些情况下可以协同地一起使用，因此它们的描述被分组为单个描述，该单个描述将以针对不同技术及其组合的不同权利要求组的多个专利申请提交。鉴于这种方法，应当强调的是，这些技术也是独立有用的，并且可以彼此隔离地或者以组合了技术的不同子组的任何排列来部署，这些都不能意味本文的任何其它描述都是限制性的。

参考图1中所示的自动饮料制备系统150描述了一些本技术。但是应该强调的是，本技术适用于所有各种不同的食物产品和其它产品(这并不意味着任何其它描述是限制性的)的组装和销售。示例包括各种类型的饮料，例如咖啡、茶、鸡尾酒、冰沙等。其它示例包括由组装的固体制成的各种类型的食物产品，例如沙拉、藜麦碗，热狗、比萨饼、酸奶等。

在一些实施例中，系统150最小化或减少机器人部件经由屏障与食物产品的接触。在某些情况下，溢出的液体和松散的固体会干扰机器人的运动部件的操作，并且在一些实施例中，一些实施例利用屏蔽至少一些运动部件的屏障来减少这种相互作用的数量、频率、和强度。在一些实施例中，屏障防止或减少由机器人的致动器和其它运动部件散落的累积在组装的食物产品和饮料产品中的颗粒的量。在一些实施例中，屏障防止或减少通过食物产品的可能的泄漏或溢出而导致的机器人部件的污染。也就是说，实施例不限于提供所有这些益处的系统，这并不意味着所描述的任何其它特征是限制性的。

在一些实施例中，自动饮料制备系统150包括与机器人系统154和饮料制备系统156交互并控制机器人系统154和饮料制备系统156的操作的咖啡制备系统控制器152，以及操作支持系统158。各种部件可以经由机器可读指令(例如，在连接各种部件的系统150的控制总线上发送的各种数字或模拟信号)进行通信。自动饮料制备系统150可以用作由系统控制器152运行的自主饮料制备系统。

在一些实施例中，系统150包括监视系统，该监视系统被配置为经由多个接触传感器、运动传感器、和照相机来监控自动饮料制备系统150。在一些实施例中，出于维护目的，授权人员可以关闭监视系统。在一些实施例中，监视系统经由系统总线连接到系统控制器152。

在一些实施例中，系统控制器152包括中央处理单元(例如微处理器)，以及经由系统总线互连的多个其它处理器(例如下游电动机控制器)。系统控制器152可以进一步包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、用于连接到系统总线和外围装置的输入/输出适配器。一些实施例可以包括固态驱动器、键盘、鼠标、扬声器、麦克风或其它用户接口设备，例如触摸屏显示器和数字照相机。系统控制器152可以在其上驻留操作系统和应用，该操作系统和应用实现本文描述的功能(例如，在类似于下面参考图26描述的计算装置上执行)。

在一些实施例中，系统控制器152被配置为维护和服务订单的队列。系统控制器152可以根据由下订单的用户分配的交货时间，将接收到的订单下放到队列中。在一些实施例中，系统控制器152可以向每个订单分配优先级，或者一些可以应用“先进先出”策略。在一些实施例中，系统控制器152可以基于交货时间、接收到订单的时间、制备时间、完成订单所需的工作站的等待时间、以及各种其它参数，为每个订单分配优先级。在一些实施例中，系统控制器152可以应用箱装优化算法来实现吞吐量的渴望优化或全局优化、对用户的最大等待时间的最小化或其加权组合。或在下面讨论多个其它调度算法。

在一些实施例中，系统控制器152可以应用机器学习技术以从先前的操作中学习以优化或以其它方式改善自动饮料制备系统150的操作和维护。一些实施例识别跨多个(例如，2个或更多、3个或更多，5个或更多、10个或更多、或40个或更多)变量的模式来优化自动饮料制备系统150的操作。一些实施例可以调整工作站之间的时序以及这些工作站之间的顺序以增加吞吐量。例如，如果乳品添加站具有较长的等待时间(例如，超过5分钟)，并且已经确定，如果在倒咖啡后立即将牛奶添加到杯子中以保持尽可能高的扩散速率(较高的温度导致较高的扩散速率)，则咖啡的味道会更好，系统控制器152可以将咖啡添加的时间调整为刚好在牛奶添加站可用之前。

在一些实施例中，系统控制器152被配置为从顾客接收指令以及关于他们的订单的相关数据。在一些实施例中，经由无线网络、有线网络、或其组合来接收顾客指令。在一些实施例中，经由互联网连接来接收顾客指令，例如，经由用户的移动计算装置上的本地应用或网络应用输入的订单。一些实施例经由触摸屏显示器接收订单。一些实施例经由例如由Dialogflow TM实现的文本转语音聊天机器人界面来接收订单。顾客指令可以被转换成由系统控制器152分配给自动饮料制备系统150的其它部分(例如机器人系统154)的特定于装置的指令。

在一些实施例中，饮料制备系统150被图2的壳体160(诸如售货亭)所容纳。在一些实施例中，系统壳体160被设计成防止或阻止未经授权地访问系统壳体的内部空间，例如进入机器人的工作区域，例如在末端执行器或联接到末端执行器的各种致动器的运动范围内的空间中。在一些实施例中，机器人系统154、饮料制备装置156、和操作支持系统158也被布置在系统壳体160内。在一些实施例中，壳体160中的系统150可以位于公共访问区域内，例如办公楼大厅休息室或机场休息室内。在一些实施例中，系统150可以是如食物卡车或运送货车的车载机器人，其中食物产品在停放时或在运送食物产品的途中被组装在该食物卡车或运送货车中。

在一些实施例中，售货亭160(例如具有安装在售货亭160下方的可伸缩、高度可调节的轮)是独立式结构，该独立式结构被配置成被携带在卡车的后部并且例如经由装载码头被运送到实体设施中。在一些实施例中，售货亭160可以包括用于连接到楼宇的电气系统、供水系统、和废水系统的接口。在一些实施例中，售货亭160可以包括在售货亭内的屏蔽的下部体积162，下面描述的机器人致动器布置在该下部体积162中。该区域可以与制备食物或饮料产品的上部工作体积164隔离。在一些实施例中，经由设置在下部体积162和工作体积164之间的屏障166实现隔离。在一些情况下，如以下所描述的，设置在屏障上方的末端执行器可以磁性联接至屏障166下方的末端执行器联接件。

在一些实施例中，屏障166是刚性的、磁性透明的、厚度大致均匀(例如，厚度变化小于40％)的片材。在一些实施例中，该片材小于1mm厚，例如小于5mm厚。在一些实施例中，形成屏障166的片材通常是平坦的和水平的，例如，在大于0.5平方米(例如，大于1平方米)的区域上，片材具有与垂直于重力矢量的平面的最大小于4cm(例如，小于2cm)的偏差。在一些实施例中，诸如杯子或碗的工件可以被传送到窗户168，在一些情况下，该窗户可以包括当顾客被允许撤回完成的工件时自动地撤回的屏障，或者一些实施例可以具有一系列像气闸一样动作的屏障。在一些实施例中，工件可以通过如下所述的末端执行器在工作体积164内移动，例如，移动到各个分配站。在一些实施例中，工作体积164可以被窗户或其它屏障基本上或完全屏蔽，以防止顾客进入工作区域。

在一些实施例中，可以应用其它类型的屏障以减少或消除工作体积164内的由机器人脱落的颗粒。在一些实施例中，系统150可以包括风扇或鼓风机，并且工作体积164可以保持处于相对于下层区域162的正空气压力以将这些微粒驱出工作体积164。在一些实施例中，通过使杯子或碗沿着屏障166的顶表面滑动使杯子或碗运动，这与以下所述的技术一致，或者在某些情况下，工件保持静止，并且分配站例如与设置在工件上方的屏障相反地移动，该工件具有一个孔，物质通过该孔分配到工件中。在某些情况下，屏障是木材、透明玻璃、半透明(例如磨砂)玻璃或有机玻璃，或不透明玻璃或树脂玻璃。在一些情况下，末端执行器(例如，杯垫形的圆盘或下面描述的磁性手指的集合)在工作体积164内沿屏障166的顶表面平移(例如，滑动或滚动)以访问和移动工件(例如杯子或碗)。

在一些实施例中，自动饮料制备系统150在各个工作站之间移动顶部敞开式容器(一个术语，该术语包括例如在添加咖啡后稍后作为组装过程的一部分将顶部添加到的容器)以用于订单组装。如前所述，顶部敞开式容器的运输提出了挑战。一种方法是通过传送带例如沿着装配线在工作站之间(例如制造过程中的步骤)移动顶部敞开式容器，在该装配线上，传送带在工作站之间运输顶部敞开式容器并在每个工作站处停止。许多传送带的一个缺点是它们以线性方式推进容器，使其同步连续地通过工作站。在许多情况下，不能对传送带系统进行编程以使在某些工作站处的停止重新排序，而与移至其它工作站或从其它工作站移开无关，而不能同步连续地通过所有工作站。如果产品被相对较高程度地定制，并且顶部敞开式容器在相对不同的时间段内经历相对不同组的过程，则效率可能较低。结果，涉及顶部敞开式容器的许多相对可变的过程是手动执行的，对于许多应用而言，这通常不是大规模的经济实践。移动容器的另一种方法是使用六轴线式机器人或具有更大自由度的机器人。然而，由于与更高的自由度相关联的致动器、驱动器、和控制装置，这种机器人通常相对昂贵，并且由于它们的臂可以竖直地在相对较大的空间体积中摆动，因此这种机器人经常消耗相对较大体积的区域来进行操作。因为本文所描述的各种发明性方法可以彼此独立地使用，所以这些都不是暗示放弃这些或任何其它技术。

一些实施例利用可以以动态非线性方式执行的可编程传送系统来减轻这些挑战中的一些。一些实施例利用具有两个运动自由度的致动器来运输顶部敞开式容器，以使容器绕平面移动，该平面有利于绕过其它容器并增加自动饮料制备系统150的吞吐量。在某些情况下，工件被支撑并且可以在其它工件被运输时在工作表面上保持静止，例如，在另一的杯子被装满的同时一个杯子可以由给定的致动器移动，然后另一个杯子由相同的致动器移动。一些实施例利用具有超过两个以上的运动自由度的致动器(例如，具有三个且只有三个自由度的机器人)相对于一组工作站来运输顶部敞开式容器，例如在xy方向上移动(例如，沿着彼此正交的两个轴线和重力)和围绕z轴(例如，与重力平行的轴轴线)旋转或在x-y-z方向上移动。一些实施例沿着非线性的路线异步地运输容器，并且对于具有两个或两个以上运动自由度(例如，两个和正好两个、或者三个和正好三个，或者四个和正好四个)的致动器是可行的。期望一些实施例通过沿动态确定的或预定的路线异步地运输顶部敞开式容器而加快在顶部敞开式容器中制造液体产品(例如各种饮料)或各种干货产品的过程，同时使用成本和空间效率相对较高的机器人这样做。在一些实施例中，关于顶部敞开式容器跨工作站的定制路线和非线性移动的指令从系统控制器152发送到机器人系统154。本文中的技术是参照液体进行描述的，但是也考虑了具有松散固体的使用情况。

图3是根据本技术的一些实施例的具有三个自由度(两个自由度用于运动系统，并且一个自由度用于末端执行器)的x-y运动系统180的示例的透视图。x-y运动系统180可以包括具有第一端和第二端的机架182。机架182可以是(例如，以最长的尺寸)与导轨184和186正交延伸的梁。机架182的端部(每个机架182都具有第一端和第二端)可以被布置为分别沿着导轨或底座184和186移动。在一些实施例中，导轨184和186是平行的。在一些实施例中，多个机架布置成沿着导轨移动。在一些实施例中，机架不能彼此越过，因为它们位于平行于穿过导轨的平面的平面中。在一些其它实施例中，机架可以彼此越过。应该注意的是，平行和垂直的术语可以包括最大±5度的偏差。例如，如果两条线形成在85°到95°之间的角度，则仍然认为这两条线是垂直的。

机架182垂直于导轨184和186放置，并且距导轨184和186的高度相同。机架182可以由联接到导轨184和186的致动器(例如电动机，如步进电动机)沿y轴驱动。电动机可以在系统控制器152的控制下运行，该系统控制器152可以接收来自放置在导轨184或导轨186上的传感器(或标记，传感器在该标记中是移动的)的位置反馈。类似地，x轴致动器(例如电动机，如步进电动机)可以联接至机架，并且x轴电动机的操作由系统控制器152的控制来控制，系统控制器152可以接收来自放置在机架182上的传感器(或标记，传感器在该标记中是移动的)的位置反馈。在一些实施例中，传感器是位置传感器。在一些实施例中，位置传感器是非接触式传感器，例如电容传感器、超声波传感器、霍尔效应传感器、感应传感器或光学传感器。在一些实施例中，致动器可以包括步进电动机、感应电动机、压电电动机、气动电动机、气动活塞、液压电动机、液压活塞等。在一些实施例中，致动器联接至驱动器，例如变速器、齿轮减速器、轴齿轮和齿条、丝杆传动等。可以使用驱动器将电动机的轴的高速旋转转换为齿轮减速器的输出的较慢但更强劲的旋转，或者在某些情况下，将旋转运动转换为线性平移。在一些实施例中，每个齿轮减速器(未示出)的输出轴可以连接到相应的轴齿轮。轴齿轮可以与可以安装在机架182的壁上的齿条(未显示)以及导轨184和186啮合。

在一些实施例中，x-y运动系统180可以具有两个导轨和具有H形配置的机架(如图3所示)。在一些实施例中，x-y运动系统180具有一个导轨和具有T形配置的机架(未示出)。或在一些实施例中，机架从圆形导轨的相对侧延伸，并且机架绕中心竖直轴线旋转，就像带有将圆二等分的线的圆一样。

托架188可以联接到机架182。系统控制器152能够基于来自传感器的信号来检测托架188的x轴位置和y轴位置，并且能够使托架188沿着x轴和y轴移动。托架188可以沿着x轴到达位于机架182的第一端和第二端之间的各个点，并且沿着y轴到达位于导轨184或186的第一端和第二端之间的任何点。机器人能够到达的区域或体积被称为工作区域或工作体积。

在一些实施例中，托架被配置成接收将由x-y运动系统180移动的顶部敞开式容器。在一些实施例中，顶部敞开式容器是盛载或被配置为盛载咖啡或类似饮料的杯子。

在一些实施例中，系统控制器152可以通过x-y运动系统180计算托架的加速度和速度，以防止或减小从顶部敞开式容器溢出的可能性。控制器系统152可以基于顶部敞开式容器填满的程度而使用不同的加速度和速度曲线(例如，斜坡速率)。例如，与填满一半的顶部敞开式容器相比，控制器系统152可以对空的顶部敞开式容器施加更高的加速度，并且控制器可以对填满一半的容器施加比空的容器更高的加速度以避免用相对高的重心倾翻空的容器。在一些实施例中，系统控制器152可以基于顶部敞开式容器的几何形状来计算托架的加速度和速度。例如，如果容器具有狭窄的开口，则与具有非常宽的开口的容器相比，可以采用更高的速度。在一些实施例中，基于顶部敞开式容器内的液体的特性(例如粘度)来调节速度和加速度曲线。

在一些实施例中，机架和导轨的致动器可以同时操作以减少将托架从x-y平面中的第一位置移动到第二位置的时间。在一些实施例中，为了将托架从x-y平面中的第一位置移动到第二位置，首先激活导轨的致动器以沿y轴移动，然后激活机架的致动器以沿x轴移动。在一些实施例中，系统控制器可以指示致动器以特定顺序操作，或者一些致动器可以同时操作(例如，沿对角线移动或沿贝塞尔曲线路径移动(可以由控制器基于开始位置和结束位置来计算贝塞尔曲线路径)，这对于用户通过售货亭的窗户进行观看在美学上来说是相对令人满意的)。此类指示可能基于各种原因，例如，防止容器相撞，计划在沿途各个站点处的停靠等。

在一些实施例中，传感器仅被放置在导轨184或186中的一个导轨上。在一些实施例中，传感器被放置在两个导轨184和186上。或者在某些情况下，传感器是移动的并且标记(例如，光学标记或磁性标记)是静态的，并由移动传感器感测到。在一些实施例中，为了增加托架的位置的精度，系统控制器152使用信号的加权组合(例如，通过对从导轨184上的传感器和导轨186上的传感器接收的位置进行插值)来计算托架的沿y轴的位置。在一些实施例中，电动机或其它致动器仅联接到导轨184或186中的一个导轨。在一些实施例中，致动器或电动机联接到导轨184和186二者。在一些实施例中，使用符合机架182的机器可读位置编码刻度以及导轨184和186来代替传感器以定位托架188的位置。可以在自动饮料制备系统150的操作温度(例如10℃-40℃)下在具有为零的热膨胀系数的基板上印刷该机器可读位置编码刻度。

在一些实施例中，可以将格栅190(或者其中在照相机的视野中不同位置具有独特的组的特征的随机模式)放置在x-y运动系统180的正下方。格栅可以平行于屏障，在机架182以及导轨184和186的下方或上方。可视里程计传感器可以放置在托架188上，可视里程计传感器的视场被定向成基于照相机视场中的特征读取机架的瞬时x位置和y位置。在一些实施例中，除了针对绝对标准的可选的一次性映射以进一步提高准确性之外，不需要校准。

在一些实施例中，沿着机架182以及导轨184和196的特定位置(例如，用霍尔效应传感器感测到的磁性标记或者用光学传感器感测到的光学标记)被确定以用于x-y运动系统的重新校准。例如，特定位置可以是机架系统的第一端和导轨184的第一端。应当注意，导轨184和186的长度不必相同。

在一些实施例中，多个机架被定位在导轨184和186上(或者另一个机架可以在所示出的那些导轨之上、之下、之间、比所示出的那些导轨宽或与所示出的那些导轨相互交叉的另一组导轨上行进)。在一些实施例中，多个机架可以在相同的高度上操作，或者它们可以彼此越过。

相对于六轴线式或更高自由度的机器人臂，使用x-y运动系统或其它两自由度的机器人可以减少机器人的空间和部件成本。与其它类型的机器人(例如，六轴线式机器人臂)相比，x-y运动系统可以放置在桌面表面下，所需空间更少。x-y运动系统或其它两自由度机器人也可能比在自动饮料制备系统中用于在平坦的表面上移动顶部敞开式容器的其它机器人便宜，这是因为可以避免或减少额外的致动器和随附的控制器的成本以及维护的复杂性。此外，与在其中机器人在整个制造过程中保持工件的系统相比，具有两个自由度的x-y运动系统可以提供相对较高的吞吐量，这是因为机器人系统154可以动态地绕过临时拥挤的工作站并积累在生产过程中(例如，将部分制备好的饮料排列到拥挤的工作台的一侧)的存货，以在具有波动的需求的时期期间使瓶颈工作台保持接近满负荷运行。也就是说，实施例不限于提供这些优点的系统，这并不意味着所描述的任何其它特征是限制性的。

可以使用各种类型的致动器。在一些实施例中，致动器是线性电动机。在一些实施例中，致动器是步进电动机。在一些实施例中，致动器是感应电动机。在一些实施例中，致动器是气动电动机或液压电动机。电动机可以具有联接至系统150的功率总线和系统150的控制总线的电动机驱动器电路。控制总线可以用于从控制器到电动机驱动电路传达命令(例如目标设定点(例如，关于位置、速度或加速度)的变化)，该命令可以有选择地将来自功率总线的功率施加到相应的致动器，以实现命令指定的操作(例如，将P、PI或PID反馈控制算法应用于致动器以达到目标设定值)。或者在某些情况下，控制可以经由点对点通信进行，例如在中心辐射型拓扑中，而不是在共享总线上。在某些情况下，控制是经由监督控制和数据采集(SCADA)，网络通讯协议，控制器局域网(CAN总线)或其它各种过程自动化协议来实现的。

也可以使用各种类型的驱动机构。在一些实施例中，导轨184可以被实现为螺纹轴，并且机架182可以在机架182的每个端部处利用带螺纹的螺母联接至螺纹轴，例如作为线性丝杆传动。在一些实施例中，螺纹轴与皮带、链条或齿轮联接，该皮带、链条或齿轮致使螺纹轴具有旋转运动的为零的相对自由度，使得当一个轴旋转时，另一轴旋转，从而保持机架182的对齐。在一些实施例中，导轨184和186包括齿条，并且机架182可以在机架182的任一端部处包括一组轴齿轮。在一些实施例中，一对轴齿轮可以类似地机械地例如通过皮带、链条或轴链接，使得一对轴齿轮以为零的相对自由度旋转，从而使机架182正交于导轨184和186对齐。在一些实施例中，导轨184和186可以实现为链条或皮带，机架182联接到该链条或皮带，使得链条或皮带围绕任一端部处的滑轮或齿轮的旋转致使机架182平移。

致动器可以设置在各种参考系中。在一些实施例中，第一电动机或其它致动器相对于机器人的工作环境是静态的，例如上述的售货亭或在其中设置有系统的楼宇，并且第一电动机致使机架182沿着导轨184和186平移。或在一些实施例中，该第一致动器联接到机架182，并且在其例如在齿条齿轮驱动装置中平移时与机架一起移动。在一些实施例中，第二电动机或其它致动器联接到机架182并且与机架182一起移动，第二电动机致使托架188沿着机架182的长度移动。或者在一些实施例中，第二电动机安装至机架182上。如上所述，相同类型的电动机或其它致动器和驱动机构可以用于沿机架182的长度移动托架188。

在一些实施例中，机器人系统154包括多个自主移动式机器人300，该自主移动式机器人300能够在多个方向上运动，例如在重叠的(例如，相接的)工作区域中同时运动。图4示出了自主移动式机器人300的表示的正视图。在一些实施例中，自主移动式机器人包括由机载电动机驱动的全向轮702。轮和电动机可以安装在圆形主体(例如，底盘)701中。在一些实施例中，每个轮经由各自的机载电动机或其它致动器来驱动。从每个轮延伸的电动机可以位于主体内部。在一些实施例中，电动机由位于底盘中的电源致动，例如，通过驱动机器人300到可以与充电站进行电接触的位置来进行充电的电池。或者在某些情况下，通过有线连接、经由偏压在机器人上方和下方的导电板(每个板具有不同的电荷)上的滑动弹性电触点、或者经由来自机器人中以及与机器人相邻的线圈的感应式传输的电力，来传输电力。在一些实施例中，电源可以是电池、可再充电电池、太阳能电池等。

在一些实施例中，可以将顶部敞开式容器放置在自主移动式机器人上以在工作站之间移动。在一些实施例中，自主移动式机器人可以被放置在屏障下方并且被配置为经由具有主构件和副构件的末端执行器来致动顶部敞开式容器。或者在一些实施例中，自主移动式机器人在屏障上方操作。例如，多个这样的机器人可以通过在各个工作站之间规定路径来在共享的工作区域中导航，在某些情况下，在路径选择中进行协调以避免在同时运动期间发生冲突。

在一些实施例中，三个轮各自具有相似的尺寸和类型，并且三个轮可以被配置为与弯曲和不平坦的表面连续接触。在一些实施例中，轮具有由机器人300的相应致动器驱动的主轮401和围绕该主轮的周边旋转对称地排列的多个副轮402。在一些情况下，每个车轴具有内轮403和外轮404。在一些实施例中，电动机被定向为垂直于轮的行进方向。在某些情况下，副轮402不是独立地致动的，并且可以自由地相对于主轮401自旋转。在某些情况下，轮是麦克纳姆轮或全向轮。在一些实施例中，可以通过将相应的致动模式施加到各个轮(例如，在行星中具有三个运动自由度，如前/后、一侧到一侧、以及围绕竖直轴线旋转)，使机器人300绕竖直轴线旋转或沿着两个正交车轴平移。在一些实施例中，自主移动式机器人具有三个全向轮，该三个全向轮形成在每个轮之间具有60°角的等边三角形配置。在一些实施例中，自主移动式机器具有非全向的三个或更多个轮。

在一些实施例中，自主移动式机器人300可以进一步包括定位系统。定位系统可以包括各种位置传感器。另外，自主移动式机器设置有控制系统，该控制系统基于从系统控制器152接收的指令和从定位系统接收的数据来负责计划和运动。在运动平面中朝外定向的超声波传感器为控制系统提供反馈以避开障碍物。视觉测距法或类似上述技术的其它技术可以用于确定机器人300的位置和定向。自主移动式机器人300可以被设计为移动各种顶部敞开式容器。在一些实施例中，可以计算运动以符合消波运动曲线。

在一些实施例中，多个自主移动式机器人可以被设置在系统150的共享工作环境中，例如在售货亭160中的屏障166的下方和附近。自主移动式机器人可以被布置在小屋中，在小屋中几个机器中的每个都执行相同的过程。例如，几个机器人300可以被配置成在从从杯子分配器接收容器到将杯子留在交货门处的整个制备过程中移动容器。可替代地，可以在装配线上使用几个机器人300，其中每个机器执行生产序列的唯一步骤。例如，一个机器可以负责将容器从杯子分配器移动到冲泡站。在一些实施例中，多个自主移动式机器人可以由系统控制器152分配以负责顾客提供的杯子和容器。这样的自主移动式机器人可以配备有相应组的末端执行器，该组末端执行器可以抓握各种不同类型的容器，如关于机架系统所描述的那些容器。在一些实施例中，移动式机器人300包括顶部安装的末端执行器安装件192，如下面描述的那些。或在某些情况下，机器人300在屏障166上方操作。

图5A是根据本技术的一些实施例的示例性末端执行器安装件192的透视图，该示例性末端执行器安装件192可以被放置在自主移动机器300的托架188上或底盘上以沿x轴和y轴移动。末端执行器安装件192可以被配置为联接到一组末端执行器，该一组末端执行器接收顶部敞开式容器202并在由托架188或自主移动式机器300施加的力使顶部敞开式容器移动的同时保持容器。在一些实施例中，末端执行器安装件192包括致动器，如上面的示例，该致动器可操作为与下面的方法一致地调节三个联接件的组在该致动器上的位置。

如图5B所示，在一些实施例中，末端执行器安装件192被配置为绕着通过轴194的中心轴线旋转。轴194可以通过附接在托架188上的电动机205(或另一个致动器)旋转。在一些实施例中，中心轴线194可操作以沿中心轴线上下平移，该中心轴线可以是与所示的x轴和y轴正交的z轴。箭头表示可能的运动方向。在一些实施例中，类似的末端执行器安装件l92联接到上述自主移动式机器人中的一个自主移动式机器人。在一些实施例中，致动器192具有两个或更少的自由度，例如，来自轴194的围绕旋转轴线的旋转以及联接件196相对于彼此(例如，从对应于轴194的旋转轴线径向向外)的运动。在一些实施例中，末端执行器安装件192具有一个且仅具有一个自由度，并且被配置为经由类似于如下所述的磁性联接末端执行器的磁性联接末端执行器选择性地与两个不同的工件同时接合和脱离，例如，开始移动第一杯子，然后在移动该第一杯子的同时开始移动第二杯子，然后在继续移动至少一个杯子的同时停止移动一个或另一个杯子。

在一些实施例中，多个末端执行器联接件(例如，构件)196被放置在末端执行器安装件192的表面上，以引导磁性联接末端执行器接触容器(未示出，但是在放置在联接件196上方的屏障166上方)的运动。在一些实施例中，联接件具有截头圆锥形或正圆形的圆柱形状。在一些实施例中，三个联接件以等边三角形配置或其它旋转对称配置定位。在一些实施例中，联接件196中的每个均包括磁体，该磁体的磁极沿z轴向上定向，以与末端执行器形成磁性联接，该末端执行器在屏障(如上述屏障166)的另一侧上具有互补的磁体定向。在一些实施例中，形成等边三角形的三个末端执行器196被配置为与不同尺寸的容器接合。

图6示出了三个联接件196，该三个联接件196被配置为使末端执行器径向向内和向外移动，保持等边三角形的构造，以接收和操纵具有不同直径的容器。末端执行器的径向运动可以抓住并保持容器，或者其它实施方式可以在不抓住容器的情况下推动容器。径向可调节的末端执行器可以机械地衬在致动器和驱动器上，例如可操作以使末端执行器向外移动的丝杆传动，或者是由轴194旋转的板中的螺旋狭缝，销在该螺旋狭缝中滑动的同时也在在顶板中径向向外延伸的狭缝中滑动。齿轮减速器可以用于将电动机的轴的较高速度旋转转换为较慢的但更强劲的旋转。

在一些实施例中，机器人的工作体积(即，其末端执行器能够到达的体积)可以是大致矩形的棱柱。在一些实施例中，由于高度通常是均匀、恒定的并且与其它尺寸相比相对较小，因此工作体积可以被表征为工作区域。在一些实施例中，工作区域大于100平方厘米，例如大于5cm×10cm，大于20cm×60cm，并且在某些情况下，大于50cm×80cm。在某些情况下，工作区域设有相对较小的预留的空间体积，以供机器人在屏障下方移动。例如，小于1cm的深度(例如，在下面描述的电磁体阵列的情况下)，小于5cm，小于10cm，小于20cm或小于50cm的深度可以被预留在屏障下方，以用于托架和机架或其它末端执行器联接件的运动以及支撑机器人组件。在一些实施例中，为例如通过机器人而致动末端执行器所预留的工作面积与体积之比可以小于每平方厘米工作面积1立方厘米，小于每平方厘米工作面积5立方厘米，小于每平方厘米工作面积10立方厘米，小于每平方厘米工作面积20立方厘米，或小于每平方厘米工作面积50立方厘米。

一些实施例减轻了附加的与自动化有关的挑战。在一些现有的机器人中，机器人致动器会掉出油脂和磨损的机器部件之类的颗粒，并且希望为顶部敞开式容器屏蔽这些颗粒。

图7A是根据本申请的一些实施例的机器人的末端执行器(即，与工件接触以移动工件的部件)和末端执行器联接件的横截面正视图。屏障204可以将联接件198与顶部敞开式容器202间隔开。

在一些实施例中，屏障204是薄的、刚性的、非铁的、非磁性的表面(例如玻璃、木材或塑料)。在一些实施例中，末端执行器可以包括定位于屏障204的底侧上的主构件198，并且末端执行器联接件可以包括定位于屏障204的顶侧上的副构件201。

在一些实施例中，副构件201可以被放置在顶部敞开式容器内部或(例如，用粘合剂)物理地附接到顶部敞开式容器上。在一些实施例中，顶部敞开式容器或其一部分可以具有磁性响应的材料，并且顶部敞开式容器本身可以用作副构件201。在一些实施例中，顶部敞开式容器是副构件。例如，一些实施例可以具有带有含铁金属基部或联接至其基部的磁体的杯子或弓。或者一些实施例可以具有由含铁金属制成的杯子或碗。在某些情况下，杯子或碗可以重复使用。

例如，在一些实施例中，用户可以提供在退还这种工件时要退还的保证金。或者，在某些情况下，一旦确定在阈值的持续时间内(例如两小时或一天之后)没有将工件退还至售货亭，则可能会向用户收费。在一些实施例中，售货亭还包括机器人洗碗碟机，该机器人洗碗碟机可操作来接收退还的杯子或碗，对退还的杯子或碗进行清洗和消毒，然后将退还的杯子或碗返回到杯子或碗分配器工作站的库存中。在一些实施例中，杯子或碗可以在其上具有光学代码(例如QR代码或条形码标签或雕刻)或例如无源RFD芯片的射频识别符芯片(例如NFC芯片)，并且在机器人上的读取器可以在分配杯子或碗之前读取标识符，将标识符与用户的个人资料相关联，并在确定售货亭的退还站中的另一读取器未读取同一标识符或已读取同一标识符后，通过合适的用户帐户实现保证金返还或后续收费。

在一些实施例中，片材是透气屏障，并且主构件经由抽吸力(例如，通过由主构件抽取的气流)联接至副构件。抽吸力可以由与联接件198流体连通的真空泵产生。

图7B是联接到承载容器的一组末端执行器的末端执行器安装件192的正视横截面图，并且图8是末端执行器安装件192的透视图。屏障204可以将图中示出的机器人系统154与容器202间隔开。在一些实施例中，屏障204是薄的、刚性的、不含铁的、非磁性的表面(例如玻璃，木材或塑料)。在一些实施例中，屏障204是透明材料(例如，允许多于20％的光通过)。在一些实施例中，屏障204是不透明的材料。

在一些实施例中，机器人包括多个联接件/末端执行器对，多个联接件/末端执行器对具有定位于屏障204的底侧上的主构件198和定位于屏障204的顶侧上的副构件201(例如，末端执行器)。在一些实施例中，在末端执行器安装件192上的每个联接件中，壳体200围绕主构件198。在一些实施例中，另一壳体203围绕每个副构件201。在一些实施例中，壳体203接触容器。每个主构件198可以与副构件201磁性联接，该副构件201定位成在屏障204上方的主构件198的顶部上对齐。主构件198和副构件201中的每个可以具有至少一个磁体，其中，主构件的至少一个磁体磁性地吸引副构件中的至少一个磁体。在一些实施例中，每个联接件可以包括布置有例如向上定向的交替的北极和南极的磁体的模式，并且例如在通过磁性联接器选择末端执行器的特定定向的实施例中，末端执行器可以具有互补的模式。或者在某些情况下，单个磁极可以向上定向，并且末端执行器可以不具有由磁性联接器指定的旋转对准。在一些实施例中，替代地，副构件或主构件中的一些或全部磁体是可磁性吸引的材料，例如磁性金属。

在一些实施例中，磁体是永磁体，诸如稀土磁体。稀土磁体是由稀土元素合金制成的坚固的永磁体。元素包括钕铁硼(Neo)和钐钴磁体。在某些情况下，磁体是相同的，或者在某些情况下，磁体的大小或种类会改变。主构件和副构件中的磁体可以具有相反的极性，使得它们彼此吸引。在一些实施例中，使用钐钴SmCo来利用其较高的抗退磁性和耐腐蚀性。稀土磁体可以形成为各种形状和尺寸，该形状和尺寸可以构造和适于壳体200和203。例如，这些形状可以包括圆盘、杆、立方体、板/块、管、环、马蹄铁、球形、凹陷杆、和带孔的立方体。在一些方面，稀土磁体阵列被用作一个较大磁体的替代物。在一些实施例中，铁磁材料设置在稀土磁体之间以增加稀土磁体施加的磁性力。这可以允许使用更薄或更小的稀土磁体而不稀释施加的磁性力。在一些实施例中，副构件的磁性成分(极性相反的稀土磁体)可以在大小、位置和强度上与它们在主构件中的配对磁性成分进行比较，并且将是极性相反的，从而影响主构件和副构件之间的磁性引力。一些实施例可以包括用于聚集磁通量的磁性透镜。

考虑了各种类型的磁性联接。在一些实施例中，主构件具有永磁体，并且副构件具有磁性响应的材料，例如含铁材料。在一些实施例中，副构件具有永磁体，并且主构件具有磁性响应的材料。在一些实施例中，主构件具有电磁体，并且副构件具有永磁体。在一些实施例中，副构件具有电磁体，而主构件具有永磁体。在一些实施例中，主构件具有电磁体，而副构件具有磁性响应的材料。在一些实施例中，副构件具有电磁体，而主构件具有磁性响应的材料。在一些实施例中，构件包括电磁体，该电磁体具有将电流传递到电磁体的电子致动器。在一些实施例中，电磁体可以包括金属芯，例如铁合金。可以将线圈缠绕在金属芯上，并且可以将来自电源的电流导向线圈。电源可以是任何类型，例如电池电源或自动饮料制备系统150中包含的电源。

在一些情况下，例如，如果主构件被激进地加速，如果容器具有很大的惯性，或者由于溢出的粘性材料导致在屏障的顶部上的摩擦增加，则副构件可能会与主构件解耦或分离。一旦主构件和副构件之间的磁性联接丢失，就可以检测到该丢失，并且可以执行副构件的恢复和重新定位。在一些实施例中，主构件包括霍尔效应传感器，该霍尔效应传感器可操作以向控制器输出指示是否存在来自副构件的磁体的信号，该信号指示主构件是否联接至副构件。在一些实施例中，主构件上的电容传感器可以输出信号，该信号指示由副构件的丢失引起的屏障上的电容的变化。在一些实施例中，在主构件中的具有随时间变化的电流的线圈可以在副构件中的互补线圈中感应随时间变化的电流，并且(例如，如主构件中的线圈的固有频率所指示的)电感的变化可以指示副构件的丢失。

响应于对副构件的丢失的检测，实施例可以使用包括执行覆盖路径规划算法在内的多种技术来恢复副构件。在某些情况下，可以以光栅扫描模式在机器人的工作区域上驱动主构件，以重新捕获副构件。在某些情况下，可以访问具有位于屏障上方的工作区域的视野的照相机，并且可以使用计算机视觉对象检测和定位例程基于来自照相机的工作区域的图像以检测丢失的副构件的位置。末端执行器相对于内部或系统的其它部分可能具有不同的颜色，以利于检测。计算机视觉算法可以指示在丢失的副构件的工作区域中的位置，并且实施例可以将主构件驱动到该位置以重新捕获末端执行器。

在一些实施例中，机器人可操作以使定位于其一侧的丢失的副构件自对正。例如，来自主构件的磁通量的强度和极性可以导致副构件在其一侧上在靠近主构件时跳到适当的定向。或在某些情况下，副构件可以包括围绕其顶侧的磁体阵列，该磁体阵列的极性与主构件的顶部匹配，以产生排斥力，该排斥力将副构件的顶部向上推，同时向下拉动副构件的底部，以将副构件旋转回直立位置。在一些实施例中，该系统包括一组备用的末端执行器，当丢失一个末端执行器时，例如通过将主构件驱动到工作区域中的指定位置，该组备用末端执行器可以被拉出。在某些情况下，具有不同形状的不同末端执行器可以被保留并换出以执行不同的任务，例如，响应于例如通过将溢出的液体或清洁溶液推向排水口(排水口可能是屏障166中的孔、裂口、切开处或致动开口)而检测到溢出物，可以将刮板末端执行器换成所示的那些末端执行器以清洁屏障166的表面。一些实施例集成了排水口或其它开口以允许分配的液体穿过屏障166，例如，一些实施例将来自水龙头的液体直接从屏障166上方分配到表面中的裂口或致动孔口中。一些实施例包括工作站，在执行覆盖路径例程的刮板末端执行器应用清洁流体之前，该工作站将清洁流体分配到屏障166上。

在一些实施例中，磁体在垂直于屏障的平面的方向上被极化。还布置了主构件和副构件的磁体，使得在操作位置处，主构件上的磁极面与副构件上极性不同的磁极面对准。第一组力可以以垂直于屏障的平面并与该平面的法向矢量对准的方式操作，并且这些力可以将相应的主构件和副构件推向彼此并抵靠在屏障表面上。此外，当主构件和副构件未竖直地对准时(例如，在一个构件刚加速时)，另一个构件可能会受到剪切力，这是因为磁体试图重新对准，并且该剪切力可能会导致副构件在主构件水平平移时跟随该主构件越过屏障。第二组力平行于屏障的平面操作，并且这些力是作用在副构件上的力，当副构件移动到屏障的表面下方时，该力致使副构件跟踪主构件。在一些实施例中，每个单元中的磁性元件被设置成使得主构件在相对于副构件的任何方向上的横向位移趋于使主构件上的磁极与副构件的相反极性的磁极对准。

所图示的末端执行器具有大致截头圆锥形的形状，并具有邻近底面的轴承和磁体。在一些实施例中，末端执行器可以具有其它形状。在一些实施例中，末端执行器是配置成在表面上滚动的磁性材料的球体(例如，直径在0.5cm和2cm之间)。在一些实施例中，末端执行器包括在塑料壳内部的磁性材料的球体(或永磁体)，并且当壳随着末端执行器平移而围绕内部旋转时，磁性材料可以保持在静态的定向上。在一些实施例中，末端执行器具有弓形形状(当从上方观察时)，并且该弓形的内直径可以与饮料、碗或其它工件的外直径互补。在一些情况下，弓形的远端可以具有用于阻止自由旋转的相应的磁体，并且在一些实施例中，每个末端执行器一个工件可以例如在一组三个弓形形状的末端执行器中被同时运输。

在某些情况下，可以应用各种技术来减小末端执行器和联接件(例如主构件或副构件)与具有屏障的表面的容器之间的静态或动态摩擦。示例包括使空气循环通过屏障的表面，容器在该屏障的表面上滑动通过孔的阵列(如在空气曲棍球桌中)，或使空气循环通过末端执行器或联接件(如在气垫船中操作的那样)。其它示例包括例如用压电致动器、音圈或附接到电动机的偏心块使屏障、联接件或末端执行器振动。一些实施例可以包括与容器在其上滑动或在容器的底部上或在容器的托架上的表面接触的滚珠轴承。在一些实施例中，可以将多个轴承(例如，滚珠轴承或圆柱轴承)放置在与屏障相邻的末端执行器或联接件(例如主构件或副构件)的表面上，以减轻末端执行器在屏障的表面上的移动。在一些实施例中，轴承的直径可以小于末端执行器的直径的20％。在一些实施例中，轴承的直径可以小于末端执行器的直径的10％。在一些实施例中，轴承的直径可以小于末端执行器的直径的5％。在一些实施例中，屏障具有带有最小的粘附力的平滑表面，该平滑表面促进末端执行器和容器在其表面上的运动。

一些实施例利用永磁体、临时磁体、电磁体或它们的组合使顶部敞开式液体容器在平坦的表面上滑动。在某些情况下，响应于施加到末端执行器的剪切负载，随时间调节电磁体的吸引力，例如，响应于确定容器已填满或正在经历高于阈值的加速度，可以通过电磁体驱动更大的电流。

在一些实施例中，如图8B所示，末端执行器安装件192包括布置在空间阵列195中的电磁体193，每个电磁体在径向对称的布置中相隔120度。在一些情况下，依次选择性地激活阵列中的不同电磁体193以移动末端执行器。例如，从内半径到外半径的每个电磁体193可以被顺序地致动以径向向外拉动具有磁体或磁性响应的材料的末端执行器，并且该操作可以相反以使末端执行器径向向内移动。在一些情况下，末端执行器具有永磁体，并且图示的电磁体193的电流流动方向被选择为既推动永磁体也拉动永磁体，例如，在行进方向上向前的电磁体可以具有将末端执行器朝向电磁体拉动的电流流动方向，而末端执行器后方的一个电磁体在行进方向上可能具有用于经由末端执行器的永磁体推动末端执行器的相反的电流流动方向。

在一些实施例中，甚至可以更广泛地应用电磁体的阵列。在一些情况下，只要相邻的末端执行器的场不相互干扰，就可以在末端执行器联接件上布置电磁体的格栅(例如，六边形或矩形)以将末端执行器移动到其上的任意位置。在另一个示例中，在没有以上讨论的基础机架系统的情况下，这种格栅可以被施加在屏障166的整个工作区域上以在其上移动末端执行器，这并不意味着在一些实施例中可以不省略任何其它特征。在一些实施例中，线性电动机(例如，同步电动机、感应电动机或同极线性电动机)的行和列可以在屏障下方形成格栅，并在屏障166上方驱动末端执行器的永磁体。

一些实施例利用与在平坦的表面上方围绕容器的磁体联接的、在平坦的表面下方的致动器，使顶部敞开式液体容器在平坦的表面上滑动。平坦的表面的厚度配置成足够薄，以允许通过移动表面下方的磁体来使表面上方的磁体滑动。

在一些实施例中，使用单个末端执行器。在某些情况下，杯垫形的末端执行器容纳饮料并磁性地联接至末端执行器安装件192。在某些情况下，通过使主构件缩回远离屏障，将主构件沿z方向向下移动，或者通过改变(例如，停止)主构件中的电磁体内的电流流动，来使单个末端执行器选择性地接合和分离。在一些情况下，在组装过程中，不同组的末端执行器可以伴随容器，并且末端执行器安装件192可以在不同的时间使不同的末端执行器选择性地接合和分离。

如上所述，因为容器在工作站之间线性且同步地移动，并且制备过程受到最慢步骤的限制(这并不意味着在所有实施例中均不主张采用这种方法)，所以许多皮带输送机效率低下。在一些实施例中，系统150可以通过在某些情况下异步地同时处理多个容器来加快产品制备。例如，当一个容器放置在要被填充的添加单元(或配置为分配食物产品的其它工作站)下方时，另一容器可以同时移动到另一添加单元或最终产品下放位置。

在一些实施例中，x-y运动系统180(或其它两个或更多个自由度机器人)可以将平坦的表面上的多个顶部敞开式容器操纵到多个工作站。图9A至9F示出了可以如何致动x-y运动系统180以接合、移动和释放平坦的表面(未示出)顶部上的多个容器的示例。在图9A中，容器A可以经由如上所述的那些磁性联接器的磁性联接器与托架接合，并沿着托架188在箭头的方向上移动。在图9A中，容器B可以与托架分离并位于平坦的表面的顶部上的另一位置处。

如图9B所示，主构件198可以通过中心轴线194从平坦的表面的底部降低。随着主构件移开，主构件和副构件之间的磁性结合可能会与主构件和托架脱离。

如图9C所示，可以将脱离的托架移动到容器B的正下方的位置处。容器B可能已经装载到另一个副构件201上。在图9D中，托架在容器B的正下方对准并且主构件通过中心轴线被抬起，并且当主构件接近平坦的表面时，主构件开始与容器B的副构件接合。

如图9E所示，托架可以由运动系统沿箭头方向致动，并且容器B也可以与托架一起沿箭头方向移动。如图9F中所示，容器B可以与托架接合并且可以与运动系统一起移动，而容器A与托架脱离并且位于平坦的表面的顶部上的另一个位置处。

在一些实施例中，可以使用自主移动机器而不是x-y运动系统来移动多个容器，例如图9A至图F中的容器。

在一些实施例中，可以沿单个轴线异步地运送工件。例如，一组容器可以沿着工作站的线性顺序移动，其中不同的容器在不同的时间时移动。或在一些实施例中，工件可以沿着两个或更多个轴线，例如，两个和仅两个轴线，像在水平面中那样被异步地运输。这样的运动可以促进操作，在该操作中，基于各种工作站的预期使用来改变向容器中添加配料的顺序。考虑队列中用户选择了哪些配方，各种工作站完成其任务需要花费多长时间以及这些工作站和运动系统的队列，可以应用多个调度算法。示例包括先进先出；优先级调度；最短的工作优先；第一优先级抢先调度、循环调度、多级队列调度、和连续工作调度。

如果工件(例如顶部敞开式容器)已开始进行组装过程，则该工件被称为“在制品”(WIP)。WIP的一个单元可以在所示的系统中同时与WIP的其它单元共存。在一些情况下，可以响应于上面的调度算法和新到达的WIP而动态地重新排序应用完成WIP的配方的步骤的顺序。在一些实施例中，给定的工作站可以操作以选择性地提供不同的输出，例如咖啡、热水、或乳制品，并且在某些情况下，多个工作站可以具有相同的能力。

在某些情况下，所示的机器人可以同时移动两个工件。例如，在一组三个末端执行器中，左外末端执行器和中间末端执行器可以推动一个容器，而中间末端执行器和右外末端执行器可以同时在上述屏障166上推动另一个容器(例如，在屏障166中，相邻末端执行器之间的间距小于杯子的底部的直径)。在某些情况下，右外末端执行器可以向后旋转(相对于行进方向)，以从容器向右脱离，同时在先前的布置中继续与容器向左接合，反之亦然。因此，在某些情况下，在将单个自由度映射到末端执行器的情况下，两个工件可以同时移动，同时在工作区域的不同位置处接合和脱离。在某些情况下，末端执行器可能仅在一个净方向上向容器施加力，同时可以通过来自抵靠屏障滑动的容器的摩擦力来施加反作用力，并且在反作用力沿路径推动容器后，摩擦力可以用于阻止容器移动。在某些情况下，与使用摩擦力来使容器停止时相比，使用第三末端执行器来帮助使容器停止时，可以选择更激进的减速曲线。

在一些情况下，两个工件可以在运动中同时(例如，同时地)运动，通过该运动，工作站处的一个工件与另一个工件互换(如下文参照图13C至图13E所详细描述的)。例如，在一组三个末端执行器中，前末端执行器可以设置为在工作站处邻近(例如，接触)容器的远侧，并且中间末端执行器可以设置为在工作站处邻近容器的近侧，容器通常位于前末端执行器和中间末端执行器的右侧。同时，等待工作站的另一容器可以设置在中间末端执行器和后末端执行器附近，通常在后末端执行器和中间末端执行器的左侧。在一些实施例中，可以通过绕着穿过中间末端执行器的轴线旋转一组三个末端执行器(例如，顺时针旋转180度)来交换两个容器。或者可以颠倒左/右位置和旋转方向。在某些情况下，完成此交换运动后，现在的前末端执行器可能会围绕中间末端执行器向后旋转，以在从工作站撤出的容器移动到另一个工作站之前(或同时)，与在撤出的容器周围的另外两个末端执行器形成一个等边三角形。

一些实施例使用三对主构件198的系统来将来自托架188的运动跨过薄的平坦的表面传递到三个副构件201(例如，末端执行器)的系统中。在一些实施例中，该配置允许容器被抓住和释放，以及与其它容器互换。这种配置还允许在无需使用运输平台的情况下，将多个容器直接放置在平坦的表面上。

副构件的数量、样式和布置可以根据x-y运动系统的设计和任务而变化。当配置有一个或两个接合的副构件时，致动组件能够推动和引导容器穿过平坦的表面。当配置有三个或更多个接合的副构件时，x-y运动系统也能够抓取、旋转和释放多个容器。

图10是与主构件198配对的三个副构件201的系统的正视剖视图以及图11是与主构件198配对的三个副构件201的系统的透视剖视图。屏障204可以将与主构件198配对的三个副构件201间隔开。在一些实施例中，屏障204是薄的、刚性的、不含铁的、非磁性的表面(例如玻璃、木材或塑料)。

在一些实施例中，定位在屏障204的底侧上的三对主构件198的系统布置成具有在中心轴线194上的中间主构件和利用各自的旋转臂250通过轴194附接到中心轴线的两个主构件。在一些实施例中，旋转臂25可以通过轴194绕中心轴线旋转，例如，具有360度的运动范围。在一些其它实施例中，旋转臂250可以以较小的运动范围(例如小于或等于180度)绕穿过轴的中心轴线旋转。主构件中的每三个主构件可以接合到定位于屏障204的顶侧上的副构件201。在一些实施例中，壳体200被配置为围绕主构件198，并且壳体203被配置为围绕副构件201。主构件198和副构件201中的每个均可以具有至少一个永磁体，并且主构件的至少一个永磁体可以在相应的副构件中磁性地吸引至少一个配对永磁体。

因此，在示出的示例中，两个外部主构件/副构件对经由不同的相应臂联接到中间的主构件/副构件对。在某些情况下，这些臂联接至不同的相应致动器并由这些不同的相应致动器驱动，使得它们的三对臂共同具有两个自由度。或者，在某些情况下，两个臂可以通过行星齿轮联接，该行星齿轮绕垂直于第二轴线的第一轴线旋转，该第二轴线延伸穿过中间主构件/副构件对，例如在某些情况下还绕第二轴线转圈，从而与位于两个臂的相对面上的相对面齿轮啮合。因此，一个臂围绕第二轴线的旋转可能导致第二臂的相同、相反的旋转，并且两个臂都可以由具有单一自由度的单个致动器驱动。或在某些情况下，臂中的一个臂可以沿第二轴线固定到轴上，例如与轴一起旋转，而另一臂可以具有独立的致动器，该独立的致动器控制其绕第二轴线的旋转。

图12是图10和11的系统的透视图，并且示出了定位于屏障下方的部件。除了托架能够在x和y方向上移动之外，主构件中的两个还可以经由旋转臂250围绕中心轴线独立地致动旋转。或者在某些情况下，这些臂可以以机械方式联接并且可以沿相反的方向旋转相等的量。

在一些实施例中，多个臂可以放置在中心轴线上。在一些实施例中，多个臂中的每个臂的长度可以彼此不同。在一些实施例中，多个臂中的每个臂的长度可以相等。在一些实施例中，臂可以从中心轴线径向向内和向外移动以调节副构件之间的距离，以便操作和操纵不同尺寸的容器。在一些实施例中，具有额外的成对的主构件和副构件的另外的臂可以从所示的臂中的每一个延伸，并且那些额外的臂可以具有由额外的致动器驱动的额外的自由度，例如，以形成末端执行器的链。

在一些实施例中，可以采用x-y运动系统180来在工作站上的平坦的表面上操纵多个顶部敞开式容器。图13A至图13G示出了具有三对主构件198的系统的x-y运动系统180可以如何被致动以接合、移动和释放位于屏障(未示出)的平坦的表面的顶部上的多个容器(在该示例中为2个容器)的示例。

如图13A中所示，被三个副构件围绕并由该三个副构件移动的容器A使用x-y运动系统朝向容器B移动，该三个副构件分别与三对主构件198的系统的主构件中的一个主构件接合。如图13B所示，被三个副构件围绕并由该三个副构件移动的容器A在容器B旁边停下。如图13C所示，旋转的主构件中的一个以及因此成对的副构件绕着中心轴线逆时针旋转，释放容器A并且与容器B接合。如图13D所示，两个旋转的主构件都沿逆时针方向旋转，围绕中心轴线以逆时针方向运动推动容器A和容器B二者。应当注意，在该配置中，与旋转的主构件配对的副构件中的每一个副构件之间的距离可以小于容器的直径。在一些实施例中，与旋转的主构件配对的副构件中的每一个副构件之间的距离小于容器的底部的直径的90％、70％或60％。

如图13E所示，两个旋转的主构件都可以继续沿逆时针方向旋转，围绕中心轴线以逆时针方向运动将容器A和容器B二者推动到其中容器A和容器B的位置已从它们在图13C中的位置交换的点处。在此移动中，旋转的主构件中的每一个已绕中心轴线旋转了180度。如图13F所示，旋转的主构件中的一个围绕中心轴线沿顺时针方向旋转，从容器A脱离并与容器B接合。如图13G所示，被副构件围绕并由该副构件致动的容器B经由x-y运动系统从容器A移开。

在一些实施例中，具有径向可调节的末端执行器的x-y运动系统180可以用来在工作站之间的平坦的表面上操纵具有不同尺寸的多个顶部敞开式容器。图14A至图14H示出了具有径向可调节的末端执行器的x-y运动系统180可以如何被致动以接合、移动和释放位于屏障(未示出)的平坦的表面的顶部上的具有不同尺寸的多个容器(在该示例中为2个容器)的示例。

如图14A所示，容器B在平坦的表面的顶部上，被三个副构件围绕。容器A在附近没有任何副构件的情况下被放置，也被放置在平坦的表面的顶部上。带有与三个副构件接合的三个径向可调节的主构件的x-y运动系统的托架被致动并朝向容器A移动。如图14B所示，该托架移动到靠近容器A下方的位置。注意三个主构件处于径向延伸位置。这允许容器A在三个接合的副构件之间通过。如图14C所示，然后将三个主构件径向向内移动，从而允许所接合的副构件与容器A接触。在一些实施例中，容器A和容器B可以具有相同的直径。在一些实施例中，容器A和容器B可以具有不同的直径。

如图14D所示，可以沿箭头的方向致动托架，并且所接合的副构件与托架一起将容器A引导穿过整个平坦的表面。如图14E所示，托架停止并且主构件经由中心轴线向下移动。这使主构件与副构件分离。围绕容器A的副构件在平坦的表面上方留在原地。如图14F所示，分离的托架被致动并朝向容器B移动。如图14G所示，分离的托架在容器B的正下方停止。主构件经由中心轴线向上朝向平坦的表面的底部移动并且与围绕容器B的副构件接合。应当注意，主构件可以径向移动到正好位于围绕容器B的副构件的下方。如图14H所示，托架接合在容器B的正下方，并且随着沿箭头的方向致动托架，将容器B沿同一方向在平坦的表面上推动。

一些实施例将磁体保持为与屏障166相邻(例如，小于5毫米、3毫米、2毫米、1毫米或0.5毫米以内)，同时适应对屏障的平面性和均匀厚度的偏差。如果这样的偏差大到足以引起未对准，则在平坦的表面下方的部件可能与平坦的表面碰撞，或者可能在主构件和副构件之间形成间隙。如果该间隙变得太大，则主构件和副构件之间的力将太弱而无法使容器在平坦的表面附近移动(这并不意味着在所有实施例中都需要以下技术或任何其它特征)。

如图15所示，在一些实施例中，芯-壳式壳体被配置成保持主构件。芯-壳式壳体的芯254可以具有球形表面，该球形表面能够在壳体的壳256的内部自由旋转(类似于球形接头)(例如，在某个阈值运动范围内，例如围绕通过水平面的任何轴线大于5度)。可以在芯和壳之间提供间隙252。在一些实施例中，间隙252可以允许芯向上或向下平移。在一些实施例中，壳和芯之间的间隙可以被润滑以促进芯在壳内的旋转。

在图16中，示出了芯-壳式壳体的横截面正视图。例如，由于平坦的表面和托架之间的未对准或公差问题，平坦的表面(例如，屏障166)和旋转臂在工作区域的某些区域中可能不平行。在左侧，副构件吸引主构件，并且在壳结构中向上拉动芯。在右侧，芯可以在壳内部向下移动。在这两种情况下，主构件和副构件之间都保持连接。在某些情况下，芯壳可以弹性地弯曲以允许芯的竖直平移。这可以允许托架运动通过壳向上平移到芯中，并跨过平坦的表面到达副构件。旋转臂可能不需要偏转以使两个主构件都与两个副构件接触。在一些实施例中，可以调节芯和壳之间的间隙，以使得能够跨非平坦的表面致动副构件。

图17A至图17G示出了x-y运动系统180可以如何使用带有一件式末端执行器260的输送斜面258输送容器的示例。输送斜面可以是如图17A所示的楔形物。容器可以位于末端执行器260的顶部上，并且可以朝着输送斜面移动。中心轴线可以旋转以便使输送斜面与末端执行器260中的切口对准。如图17B至图17C所示，当容器朝着输送斜面移动时，输送斜面的前边缘可以滑动穿过末端执行器260中位于容器所在位置下方的开口。输送平台斜面的对角表面可以与容器的底部边缘接触，并且可以施加向上的力，该力致使容器在沿斜面水平平移时向上平移。

如图17D所示，末端执行器的后边缘可以继续将容器朝向输送斜面推动。发生这种情况时，输送斜面开始将容器提升离开末端执行器。如图17E至图17F所示，末端执行器的后部可以将容器推到其在输送斜面的顶部上的最终输送位置。用于向上提升容器的输送斜面表面可以过渡到用于容器的平坦的静态平台。如图17G所示，由x-y运动系统致动的现在空的末端执行器可以从容器和输送斜面上向后移开，自由运输其它容器。现在，原始容器位于输送斜面的顶部上，等待组装、运输或输送过程中的下一步。

在一些实施例中，图1所示的饮料制备系统156可以包括带有进料器的咖啡豆箱，在将磨碎的咖啡豆输送到用在190华氏度至210华氏度之间的水与咖啡豆混合的冲泡室之前，该进料器将咖啡豆输送到研磨机(例如，磨碎研磨机)。系统156可以包括蒸汽蒸煮器、冲泡蒸煮器、乳制品添加、混合器、甜味剂分配器和其它工作站。在一些实施例中，工作站可以包括像由涟漪有限公司(Ripples Ltd.)提供的那些拿铁艺术打印机的拿铁艺术打印机。液体输送工作站可以包括液体的储存器；深度传感器，该深度传感器用于指示剩余多少液体或者剩余的液体是否比阈值量少；和分配致动器，例如步进电动机驱动的蠕动泵或其它食物产品安全泵。松散干货分配器可以包括干货的储存器、振动致动器以及由该储存器进料的一组箱，这组箱旋转以分配固定量的干货。在一些情况下，储存器可以包括体积传感器，例如测量到储存器中的材料主体的顶部的距离的超声换能器，并且控制器可以响应于确定剩余的材料量不足以处理配方以自动从用户界面的菜单中删除该配方。一些实施例还可以响应于这样的信号，在网络上将消息发送到远程服务器，该远程服务器派遣技术人员重新填充储存器，在某些情况下，作为在供应用尽之前的预防措施。或者，当已经在配方中分配了指定数量的材料增量时，某些实施例可以进行前馈控制，并停止呈现菜单选项并请求重新填充。一些实施例可以在每次调用配方以跟踪自上次重新填充以来已使用了每种配料的多少时增加计数器，并且可以在重新填充时重新发送计数。

在一些实施例中，操作支持系统158可以包括多个分配器、添加站(例如，糖浆添加、糖添加等)、滴落站(例如，茶袋、稻草等)、清洁站、以及处理站。机器人系统154可以访问(并且到达)机器人的工作区域中的所有这些工作站的分配位置。

在一些实施例中，分配器被配置为当由咖啡制备系统控制器152指示时，分配杯子并附接盖子。在一些实施例中，基于从咖啡制备系统控制器152接收到的指令，从杯子分配器释放杯子，该杯子将经由机器人系统154在工作站之间移动。在一些实施例中，在完成制备过程之后并且在将订单交付给顾客之前，盖子分配器将盖子附接至杯子。

在一些实施例中，分配器可以被配置成分配新鲜或冷冻的固体、半固体、液体、粉末或冰块。在各种实施例中，分配器可以包括联接到适当的孔口(例如，喷嘴、可移动的门等)的容器，并且分配可以通过重力来辅助，或者在各种实施例中使用活塞、铲子、勺子、气压等主动地辅助。

在一些实施例中，清洁站可以包括清洁圆盘。可以按照咖啡制备系统控制器152的指示，由机器人系统154部署清洁圆盘，以定期或在阈值数量的饮料被组装后，响应于检测到溢出物，来清洗整个工作站上的任何溢出物或污垢。在一些实施例中，清洁圆盘配备有可以在清洁操作期间使用的空气流和热水喷雾。在一些实施例中，当在任何工作站上发生溢出时，清洁圆盘被部署。在一些实施例中，例如，响应于确定没有订单正在制备中，在自动饮料制备系统150的其余时间期间部署清洁圆盘。在一些实施例中，清洁站配备有热的(例如，170°F以促进消毒或溶解或带走残留物)或冷水管线以及清洁剂、表面活性剂等。在一些实施例中，清洁圆盘可以包括与屏障的顶表面接触的可更换清洁表面。清洁表面可以是薄纸、机织织物或毡制织物等。

在一些实施例中，售货亭的内部用紫外线或食物产品安全杀菌剂的雾化杀菌。在一些实施例中，容器由经杀菌的副构件移动，例如，没有来自外部的人的交互作用。在一些实施例中，通风系统被配置为将售货亭内部的湿度保持在阈值以下(例如，饱和度为2％)。

在一些实施例中，处理站被配置为处理不再需要的诸如杯子和盖子的部件。机器人系统154可以基于从咖啡制备系统控制器152接收到的指令将不再需要的部件放入到处理站中。在一些实施例中，处理站可以包括在屏障204的表面上的孔，杯子被放置在该孔中，和用于收集所放置的杯子的罐。在一些实施例中，如果在完成其中的产品超过阈值量的时间后仍未收到订单，则可以基于从咖啡制备系统控制器152接收到的指令将该订单放入处理站中。

在一些实施例中，处理站可以包括升降机，该升降机包括用于清洗杯子的壳体。在一些实施例中，杯子通过机器人系统154被移动到升降机壳体，并且杯子被升降机向下挪动到垃圾桶以被清洗。升降机可以包括电动机、齿轮减速器、轴齿轮和齿条。齿轮减速器可以用于将电动机的轴的高速旋转转换为齿轮减速器的输出的较慢但更强劲的旋转。每个齿轮减速器(未示出)的输出轴可以连接到相应的轴齿轮。轴齿轮可以接合垂直于屏障204的表面安装的齿条。在一些实施例中，升降机配置成放置在屏障的表面下方。当指示升降机清洗杯子或碗时，通过系统控制器152的指令，升降机上升，壳体的顶板抬起屏障204的一部分，并且壳体的地板达到与屏障204的其余部分相同的高度。然后，将要清洗的杯子通过致动器放置在升降机的地板上。(顶板和地板可以具有类似于或等于屏障的其余部分的厚度的厚度。)此后，升降机可以向下平移，并且升降机的顶板可以重新覆盖穿过屏障的孔口。在一些实施例中，当升降机处于其在屏障的表面下方的静止位置时，致动器可以移动通过穿过屏障166的孔口(例如，孔或通道)。

在一些实施例中，自动饮料制备系统150还包括订购接口终端。在一些实施例中，订购接口终端是位于系统壳体160上或附近的触摸屏，以便允许用户输入咖啡订单或其它食物产品的订单。在一些实施例中，订购接口终端可以例如经由自动饮料制备系统150的本地应用程序或网络应用程序(在下文中称为“装置应用程序”)在诸如平板计算机、智能电话、智能扬声器等的用户计算设备上访问。在一些实施例中，用户可以在用户附近的位置列表之中选择自动饮料制备系统150的优选位置。

在一些实施例中，自动饮料制备系统150进一步包括多个交货门或其它站点164，用户可以在一旦准备好订单后在多个交货门或其它站点164中取货。在一些实施例中，交货门164具有带有两个门的气闸，其中一个将门连接到售货亭的内部，作为内门；以及一个顾客可以在其上提取订单的门，作为外门。在一些实施例中，内门和外门彼此相对并且不同时打开。在一些实施例中，顾客从不访问系统壳体160的内部。例如，在一些实施例中，首先打开内门并将订单经由机器人系统154放置在门内，当内门关闭后，外门打开，以便客户可以提取订单。

许多基于批次的液体运输系统不能检测载液容器的实际位置，并且据信这在各种过程中导致效率低下；例如，由于运输系统的延迟，添加单元可能会将配料(或其它成分)释放在地板上而不是释放在容器上。

一些实施例可以通过放置在液体处理设施中的各个位置(例如，在每个添加单元或拾取位置处)处的接近度传感器来定位具有WIP的每个容器的位置(在某些情况下为定向)，以防止任何溢出或容器之间发生碰撞。在某些情况下，传感器是非接触式传感器。在某些情况下，传感器被配置为感测液体或容器的接近度，从而在液体放置上提供相对较大的公差。在某些情况下，接近度传感器可以是电感、电容、光电或超声传感器。

在各种实施例中，传感器可以被配置为监控温度、热量、水分，重量、压力、粘度、颗粒尺寸、颗粒均匀性、电特性(特别是对于溶液，例如电导率、电容、电感等)、化学特性(例如盐度、pH等)，电阻(例如，电阻反馈或输入部件的耐压性)、电容(例如，对于基于电容的输入部件)，光、声音、静态力和动态力等中的一项或多项。

在一些实施例中，可以将应变传感器或压力传感器放置在副构件上以测量摩擦力，该摩擦力可以用于推断顶部敞开式容器填充液体的百分比是多少。在一些实施例中，该信息被发送到控制器以用于计算顶部敞开式容器的速度和加速度曲线。

图18是示出了用户(例如经由售货亭上的触摸屏或用户的移动计算装置上的本地应用程序)下订单的工作流程的流程图。如图所示，在框220处，下订单过程被启动。在框222处，询问用户该用户是要登录到装置应用程序还是以访客身份继续。在框224处，装置应用程序可以询问用户是否具有在装置应用程序中注册的帐户。如果用户具有账户，则用户可以在框226处开始选择产品。如果用户没有账户，则在框228处，可以要求用户经由用户的社交网络帐户、电话号码、电子邮件地址等在装置应用程序中注册。在一些实施例中，可以要求用户输入发送给用户的确认码。用户输入的确认码的有效性可以由装置应用程序检查，以便完成用户注册过程。在一些实施例中，订单历史在用户帐户中可以获得。接下来，在框226处，可以要求用户从分类组织的多个菜单项中选择菜单项。

在一些实施例中，在用户登录后基于订单历史和基于哪种配料在库存中来由用户调整菜单。关于用户的信息可以存储在个人资料中，例如定制配方、订单历史、主取货地点或副取货地点、过敏物、饮食限制物、营养目标等，关于用户的信息可以在后续订单处理或动态菜单配置中使用。例如，预测算法可以用于提供与用户的饮食限制物和过敏物、营养目标相一致的食物产品和饮料产品，类似于顾客过去订购的物品等。类似地，在制备或设备出现故障、特定产品或配料的可用性缺乏等情况下，可以使用系统的不同(例如冗余)组分，可以获得配料的另一部分，或者可以通过各种方法将用户引导至副取货地点以避免服务中断。

一些实施例可以例如通过用户的装置的麦克风来操作以接收语音指令以“从Truebird^TM为我订购咖啡”，并且一些实施例可以将音频转换为文本，确定要订购的咖啡，访问装置的地理位置以识别最近的售货亭，访问用户个人资料以识别与咖啡相对应的默认(或最近的、或最频繁的)菜单选择，发送订单并自动付款，而无需后续的用户干预。在某些情况下，订单可以在工作空间中保留持续一段阈值时间，直到用户在售货亭进行身份验证为止，例如，通过输入订单代码或将他们的移动装置放在近场通信接口附近，通过该近场通信接口交换标识符，此时作为响应，机器人可以将保持在库存中的饮料运送到取货站。

在一些实施例中，可以限制配方的发布，例如使得顾客可以查看配料清单，但不能查看相对比例或制备步骤，从而为可能属于专有的“秘密”配方提供一层保护。在一些实施例中，配料的列表也可以被限制，并且在这样的方法中，顾客可以基于配方中所包括的配料与用户帐户中限定的限制物/过敏物/营养目标之间的透明比较来针对饮食限制物、过敏物、营养目标等“验证”定制配方。

在一些实施例中，可以向用户实时地显示(例如，在订购时计算出)所述物品的可用性状态。在一些实施例中，可以将菜单项的最早交货时间实时地显示给用户(例如，在订购时计算出)。在一些实施例中，装置应用程序可以检查定制选项的可用性，以用于制备用户选择的菜单项。如果定制选项是可用的，则提示用户选择他/她感兴趣的定制选项之一，以便定制用户所下的订单。在一些实施例中，可以向用户呈现由服务器建议的最早的取货时间和附加的取货时间间隔，例如，在用户要选择的最早的取货时间等之后的5分钟到15分钟。

在一些实施例中，顾客可以选择要使用的容器的类型。在一些实施例中，顾客可以将容器的类型选择为一次性的(例如，纸、聚苯乙烯泡沫塑料或硬纸板)或非一次性的(例如，玻璃或塑料)杯子、碗、盘、锥状体等。在一些实施例中，顾客可以选择他/她自己的杯子或容器以用于订单。在一些实施例中，如果顾客想要使用他/她自己的待使用的容器，则仅可以接受特定类型和尺寸的容器。例如，要求顾客输入他/她的容器的尺寸(例如8盎司、16盎司或24盎司)。在一些实施例中，要求顾客确认将要使用的类型容器是在可接受的容器类型之内。例如，融化温度为80℃的塑料杯子不适用于某些物品，例如浓缩咖啡。在一些实施例中，交货门被分配给顾客以放置他的容器。在一些实施例中，输入门被配置为用于接收来自顾客的容器。在一些实施例中，顾客从不访问系统壳体160的内部。例如，在一些实施例中，输入门具有至少两个门；打开将门连接到售货亭的外部的第一门，并且容器由顾客放置在门内，在第一门关闭后，为机器人系统打开将门连接到系统壳体160的内部的第二门以拾取容器。在一些实施例中，在将他/她的容器放到门中之前，向顾客发出待遵循的指令以确保容器处于良好状态以用于由自动饮料制备系统150执行的样品制备。这样的指令的示例可以是打开容器的盖子，将容器适当地放置在门中(例如，处于站立位置)，或者确保容器是空的。

如图18所示，在框230处，装置应用程序可以提示用户进行与所下订单相对应的付款。实施例可以支持各种类型的支付方法，例如信用卡支付、借记卡支付、互联网银行、电子钱包、贝宝(PayPal)、储值卡、加密货币等。一些实施例可以管理忠诚度奖励计划，通过该忠诚度奖励计划，响应于确定在用户的个人资料中记录了超过阈值的使用量，提供折扣或免费物品。在一个示例中，为了添加信用卡支付信息，用户必须输入信用卡号、信用卡到期日期和信用卡安全码。在成功付款之后，在框232处，可以对应于用户所下的订单来分配形式上唯一的订单标识符(订单ID)。在一些实施例中，用户可以在取货站处使用该订单D找到订单。在一些实施例中，可以要求用户输入订单D，然后在验证订单D时，可以将订单提供给用户。在框234处，将订单和与订单相关联的订单细节传送到系统控制器152，以对该订单进行进一步处理。在框236处，可以由自动饮料制备系统150来履行和准备订单。在框238处，一旦订单准备好，就可以在交货门164处将项目(例如，菜单项目)递送给用户。在一些实施例中，在输入发送给用户的访问码以验证用户之后，打开交货门164的外门。在一些实施例中，订单ID显示在交货门164处(例如，在特定于门的屏幕中)，以通知用户订单已准备好。在一些实施例中，顾客名称显示在交货门164处，以通知用户订单已准备好。在一些实施例中，一旦在交货门164处准备好订单，就将消息与访问码一起发送给用户。

在下订单的时间和订单交付的时间之间的多个时间，用户可以请求取消订单。在一些实施例中，在接收到取消请求之后，服务器可以检查订单的状态。如果订单的状态为“未开始”，则用户可以收到全部或部分退款，并且该订单可以从队列中删除。如果订单的状态为“准备就绪”或“进行中”，则可以将订单移至处理站。

一些实施例可以以非线性(例如，在几何意义上)的方式将顶部敞开式液体容器在平坦的表面上滑动到工作站。一些实施例利用位于平坦的表面下方的多个致动磁体运输容器以将容器平移或旋转到位于平坦的表面上方的工作站(例如，相对于组装系统赋予容器两个或三个运动自由度)。该平坦的表面被配置为非磁性材料。

一些实施例将容器与具有屏障(例如容器在其上滑动的平坦的表面)的机器人致动器间隔开。在某些情况下，致动器越过屏障机械地磁性连通，例如，通过移动位于表面下方的磁体，使位于表面上方的磁体向容器施加力，而在机器人的致动器和顶部敞开式容器之间没有直接接触(或在某些情况下，共享气流)。在一些实施例中，运输系统采用在平坦的表面上的围绕着液体容器的一组三个磁体对，以经由表面下方的磁性致动器移动位于表面上的容器。

在一些实施例中，通过在不使受控元件直接接触工件的情况下致动受控元件来实现工件(例如，顶部敞开式容器)的平移。

本文描述的咖啡或其它饮料制备系统的一些实施例通常是自主的，就其意义而言，在最初下饮料订单之后以及在制备过程中无需人工输入即可对本文描述的咖啡或其它饮料制备系统进行控制。

在一些实施例中，该阶段可以是不受束缚的，例如，由电池供电。一些实施例可以具有位于在其上运输容器的表面下方的致动器的多个实例。

一些实施例可以将容器机械地移动到食物自动售卖场所(例如自动售货机、食物卡车或商用厨房)中的各种食物制备和配料添加站(或其它工作站)。

一些实施例使用位于平坦的表面下方的致动磁体系统，以将容器移动到位于平坦的表面上方的各个位置。

一些实施例将致动机构从顾客的视野中隐藏起来，同时使末端执行器和工件在整个组装过程中对消费者可见。一些实施例允许食物结构和配料制备可见。

一些实施例可以减少顾客等待时间，并通过动态地调度使用用于多个同时处理的订单的工作站来定制配料。

图19是食物产品分配机器人301的另一示例的透视剖视图。所示的机器人301可以包括下部部分302，该下部部分302由可移动屏障304与末端执行器306隔开，末端执行器306可以保持工件(例如杯子或碗)，根据末端执行器306以及由各个分配器308输出的并且在该各个分配器308下方的工件306的位置，各种基本物质由分配器308分配到该杯子或碗中。在一些实施例中，屏障304可以机械地联接至驱动末端执行器306的下部部分302的远端部分，并联接至末端执行器306。例如，末端执行器306可以通过可移动屏障304或通过穿透可移动屏障304的构件联接到下部部分302。在操作中，可移动屏障304可以与末端执行器306一起移动，在一些情况下，可移动屏障304与末端执行器306之间具有为零的自由度，在限定了间隙314的板310之间滑动，当末端执行器306移动工件以从不同的分配器308或其它工作站接收各种物质时，可移动屏障304滑入该间隙314中。

在一些实施例中，末端执行器306和屏障304由具有两个臂316和318的机器人移动，该两个臂316和318联接到静态基部320，该静态基部320可以相对于机器人300的环境(例如实体商店的地板)固定。在操作中，可以基于臂316和318围绕轴线324和326的旋转来确定末端执行器306的位置。因此，下部部分302可以具有两个自由度，即臂316围绕轴线324相对于臂318的角位置，以及臂318围绕轴线326相对于基部320的角位置。在某些情况下，如上所描述的那些致动器的各种类型的致动器(诸如步进电动机)可以经由谐波驱动器来驱动这种旋转。在一些实施例中，未示出的额外的站可以分配杯子或碗，而另一个站可以例如通过消费者到达的窗户将工件中的完成的食物或饮料产品暴露给消费者。在一些实施例中，屏障304可以阻止下部部分302与具有末端执行器306的侧面之间的气流，以减少由下部部分302共享的微粒，这些微粒最终进入正在组装的食物或饮料中。此外，与工件一起移动的机器人300的两个自由度，并且在某些情况下仅两个自由度或仅三个自由度可以帮助例如相对于更复杂的六个访问机器人降低成本。

图20是具有部分外壳500(例如，取货站，在该取货站中，用户未在阈值时间段内移走容器，这潜在地表明存在处理容器的需要)的屏障166上方的工作区域的透视图，可以通过末端执行器506执行下面参考图21A至21F讨论的一系列移动来从该部分外壳500中移除工件502。在一些实施例中，外壳500是具有孔口504的部分外壳，该孔口504相对较窄，例如，比所示配置中的相邻末端执行器506的外直径之间的距离窄。

图21A至21示出了操纵中的连续阶段，通过该操纵，末端执行器506从图20的部分外壳500取回工件502。如图21A所示，末端执行器506可以首先接近外壳500。如图21B所示，领先一组两个末端执行器506可以进入孔口504。如图21C中所示，领先的两个末端执行器506可以彼此进一步分开，从而使得末端执行器506的相邻边缘之间的距离508比工件502的基部的外直径的距离510宽。如图21D所示，末端执行器506可以继续前进，直到拖尾的末端执行器506与工件502接触。如图21E所示，领先的末端执行器506然后可以绕中心轴线旋转以与工件502接触，随着它们旋转而朝向彼此移动。如图21F所示。然后，末端执行器506可以相对于工件502保持在固定位置，而部件506和502的集合可以作为一组一起移出外壳500。

图22是也是工件的末端执行器520的示例的透视图。在该示例中，工件520是杯子，但这些技术也与其它类型的顶部敞开式容器(如碗或其它工件)保持一致。在该示例中，工件520包括外部524和接收如上所述的那些食物产品的内部522。工件520还包括顶部边缘523、内壁528和外侧壁526。工件520还包括基座530，在该基座530上工件520在屏障166上滑动。在该示例中，工件520具有固定至该工件520的一组磁性响应的材料或永磁体534。在一些实施例中，部件534是磁体，该磁体的磁极沿着垂直于屏障166的轴线定向，例如，交替的北极和南极定向成围绕工件520的相反的方向。

图23是联接至末端执行器安装件544的工件520的正视截面图。如图所示，工件520的基部可以在屏障166的顶表面540上滑动，而末端执行器安装件544可以接触屏障166的底表面542。在该示例中，末端执行器安装件544可以包括一组磁体546，一组磁体546横跨屏障166与部件534形成磁性联接。磁体546可以具有定向成相反方向的交替北极和南极的互补布置，例如，在期望沿着优选轴线与工件接合的情况下，矩形工件可能就是这种情况。如上所述，在一些实施例中，工件520本身可以是磁性响应的材料，例如由含铁金属制成的杯子或碗。

图24是上面的售货亭的一部分的透视剖视图，示出了可操作以从屏障166的顶表面540移除工件并将它们布置在底表面542下方的推出器600。在一些实施例中，推出器600包括托架602、推出构件604、和致动器606。在一些实施例中，致动器606例如以为零的相对自由度机械地链接到托架602，使得致动器606可操作以引起托架602竖直地向上和向下平移，而推出构件604可以相对于售货亭的其余部分保持固定的关系，例如，在托架602平移时保持静止。

在一些实施例中，托架602包括基部610和天花板608。天花板608和基部610可以具有与屏障166的厚度616相似或相同的厚度，例如，在上述末端执行器安装件在它们之间滑动时保持与上述末端执行器磁性联接的公差内。在一些实施例中，除了倒置之外，基部610的底表面具有如上所述的斜面，或者基部610的顶表面可以包括例如在孔口614之间的斜面，如图24中所描述的，当托架602处于缩回位置时，推出构件604穿过该孔口614插入。在一些实施例中，基部610和天花板608之间的空间可以限定体积612，在该体积612中，在弹出操作期间利用托架602向下搬运工件。在一些实施例中，致动器606包括带有电动机618的线性驱动器和通过电动机618平移并由电动机618驱动的导轨620。

图25是示出图24的推出器处于延伸位置的透视剖视图。如图所示，托架602已经沿方向622向上平移，以使基部610与屏障166对齐，其中托架602平移通过屏障166中的孔口609。孔口609可以是具有与天花板608和基部610的形状对应的形状的孔或狭缝，天花板608和基部610可以具有彼此对应(例如，彼此相同)的形状，从而在孔口609和基部610或天花板608之间(在缩回位置和延伸位置两者之间)留有相对较小的间隙，在无需将至末端执行器安装件的磁性联接解耦或分离的情况下，末端执行器可以在该基部610或天花板608上输送工件。

在一些实施例中，为了处理工件，托架可以从图24的位置上升到图25的位置。然后末端执行器安装件和末端执行器可以将工件越过带有孔口609的间隙运送到基部610上。在一些实施例中，例如通过将末端执行器移回工件周围以停止与工件接触或通过将工件驱动到如上所述的斜面上或将末端执行器安装件驱动到类似如上所述的在基部610下方或者在基部610的顶部上的倒置斜面上，然后可以将工件分离。

一旦工件搁置在基部610的顶部上，并且将末端执行器安装件和末端执行器从工件上撤出，在由孔口609限定的屏障的区域外部，托架602延伸的操作可以被反转，并且托架602可以在由致动器606驱动时沿与622的方向相反的方向缩回。当托架602缩回时，推出构件604可以穿过狭槽614插入，并且推出构件的倾斜的上表面可以使工件水平地平移，离开基部610，然后进入例如设置于构件604附近和下方的垃圾箱。

例如，操作可以继续直到天花板608与屏障166对齐，并告诉天花板608的顶表面和底表面与屏障166的底表面542中的顶表面540对齐以方便末端执行器和末端执行器安装件在由推出器600以其它方式占据的区域中相对自由地运动。

本专利是由同一申请在同一天提交的具有以下标题的一组四项美国专利申请中的一个，其中的每一个都被其它专利通过引用整体并入：隔离机器人致动器与食物和饮料制备(ISOLATING ROBOTIC ACTUATORS FROM FOODAND BEVERAGE PREPARATION)；降低食物和饮料制备机器人的成本和尺寸(REDUCING COST AND SIZE OF FOOD AND BEVERAGEPREPARATION ROBOTS)；利用沿着多个轴线同时运输工件来增加食物和饮料制备机器人的吞吐量(INCREASING THROUGHPUT OF FOOD AND BEVERAGE PREPARATION ROBOTS WITHCONCURRENT TRANSPORT OF WORKPIECES ALONG MULTIPLE AXES)；以及用于食物和饮料制备机器人的已脱离的末端执行器(BREAKAWAY END-EFFECTORS FOR FOOD AND BEVERAGEPREPARATION ROBOTS)。

图26是示出了可以执行上述各种控制器的代码的示例性计算系统1000的图。本文所描述的系统和方法的各个部分可以包括与计算系统1000类似的一个或多个计算机系统或在与计算系统1000类似的一个或多个计算机系统上执行。此外，本文描述的过程和模块可以由与计算系统1000相似的一个或更多个处理系统执行。

计算系统1000可以包括联接到系统存储器1020的一个或更多个处理器(例如，处理器1010a至1010n)、输入/输出I/O装置接口1030和经由输入/输出(I/O)接口1050的网络接口1040。处理器可以包括单个处理器或多个处理器(例如，分布式处理器)。处理器可以是能够执行或以其他方式执行指令的任何合适的处理器。处理器可以包括执行程序指令以执行计算系统1000的算术、逻辑和输入/输出操作的中央处理单元(CPU)。处理器可以执行为程序指令创建执行环境的代码(例如，处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统或其组合)。处理器可以包括可编程处理器。处理器可以包括通用或专用微处理器。处理器可以从存储器(例如，系统存储器1020)接收指令和数据。计算系统1000可以是包括一个处理器(例如，处理器1010a)的单处理器系统，或包括任何数量的合适处理器(例如，1010a至1010n)的多处理器系统。可以采用多个处理器来提供本文所描述的技术的一个或更多个部分的并行或顺序执行。本文所描述的过程，例如逻辑流，可以由一个或更多个可编程处理器执行，该可编程处理器执行一个或更多个计算机程序以通过对输入数据进行操作并生成相应的输出来执行功能。本文所描述的过程可以由专用逻辑电路来执行，并且设备也可以作为专用逻辑电路来实现，例如，FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。计算系统1000可以包括多个计算装置(例如，分布式计算机系统)以实现各种处理功能。

I/O装置接口1030可以提供用于将一个或更多个I/O装置1060连接到计算机系统1000的接口。I/O装置可以包括接收输入(例如，来自用户)或输出信息(例如，给用户)的装置。I/O装置1060可以包括例如在显示器(例如，阴极射线管(CRT)或液晶显示器(LCD)监视器)、指示装置(例如，计算机鼠标或轨迹球)、键盘、按键、触摸板、扫描装置、语音识别装置、手势识别装置、打印机、音频扬声器、麦克风、相机等上呈现的图形用户界面。I/O装置1060可以通过有线或无线连接连接到计算机系统1000。I/O装置1060可以从远程位置连接到计算机系统1000。例如，位于远程计算机系统上的I/O装置1060可以经由网络和网络接口1040连接到计算机系统1000。

网络接口1040可以包括提供用于将计算机系统1000连接到网络的网络适配器。网络接口1040可以促进计算机系统1000和连接到网络的其他装置之间的数据交换。网络接口1040可以支持有线或无线通信。网络可以包括电子通信网络，例如因特网、局域网(LAN)、广域网(WAN)、蜂窝通信网络等。

系统存储器1020可以配置为存储程序指令1100或数据1110。程序指令1100可以由处理器(例如，处理器1010a至1010n中的一个或更多个)执行以实现本技术的一个或多个实施例。指令1100可以包括计算机程序指令的模块，该计算机程序指令的模块用于实现关于各种处理模块的本文所描述的一种或更多种技术。程序指令可以包括计算机程序(以某些形式被称为程序、软件、软件应用、脚本或代码)。计算机程序可以用编程语言编写，包括编译或解释的语言，或声明性或过程性语言。计算机程序可以包括适合在计算环境中使用的单元，包括作为独立程序的模块、组件或子例程。计算机程序可以对应于文件系统中的文件，也可以不对应于文件系统中的文件。程序可以存储在保存其它程序或数据的文件的一部分中(例如，存储在标记语言文档中的一个或多个脚本)，专用于所讨论程序的单个文件中，或多个协调文件(例如，存储一个或更多个模块、子程序或代码的部分的文件)中。可以部署计算机程序以在本地地位于一个站点或分布在多个远程站点并通过通信网络互连的一个或多个计算机处理器上执行。

系统存储器1020可以包括其上存储有程序指令的有形程序载体。有形程序载体可以包括非暂时性计算机可读存储介质。非暂时性计算机可读存储介质可以包括机器可读存储设备、机器可读存储基板、存储设备或其任意组合。非暂时性计算机可读存储介质可以包括非易失性存储器(例如，闪存、ROM、PROM、EPROM、EEPROM存储器)、易失性存储器(例如，随机存取存储器(RAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、同步动态RAM(SDRAM))、大容量存储存储器(例如CD-ROM和/或DVD-ROM、硬盘驱动器)等。系统存储器1020可以包括非暂时性计算机可读存储介质，非暂时性计算机可读存储介质上可以存储有可由计算机处理器(例如，处理器1010a至1010n中的一个或更多个)执行的程序指令，以引起本文所描述的主题和功能操作。存储器(例如，系统存储器1020)可以包括单个存储器设备和/或多个存储器设备(例如，分布式存储器设备)。提供本文所描述的功能的指令或其它程序代码可以存储在有形的、非暂时性的计算机可读介质上。在某些情况下，整个指令集可以同时存储在介质上，或者在某些情况下，指令的不同部分可以在不同时间存储在同一介质上。

I/O接口1050可以被配置为协调处理器1010a至1010n、系统存储器1020、网络接口1040、I/O装置1060和/或其它外围设备之间的I/O业务。I/O接口1050可以执行协议、定时或其它数据转换，以将来自一个组件(例如，系统存储器1020)的数据信号转换成适合于另一组件(例如，处理器1010a至1010n)使用的格式。I/O接口1050可以包括对通过各种类型的外围总线附接的设备的支持，所述外围总线例如是外围组件互连(PCI)总线标准或通用串行总线(USB)标准的变体。

可以使用计算机系统1000的单个实例或配置为承载实施例的不同部分或实例的多个计算机系统1000来实现本文所描述的技术的实施例。多个计算机系统1000可以提供对本文所描述的技术的一个或更多个部分的并行或顺序处理/执行。

本领域的技术人员将理解，计算机系统1000仅仅是说明性的，并且不旨在限制本文所描述的技术的范围。计算机系统1000可以包括可以执行或以其它方式提供本文所描述的技术的性能的设备或软件的任何组合。例如，计算机系统1000可以包括云计算系统、数据中心、服务器机架、服务器、虚拟服务器、台式计算机、膝上型计算机、平板计算机、服务器设备、客户端设备、移动电话、个人数字助理(PDA)，移动音频或视频播放器、游戏机、车载计算机或全球定位系统(GPS)等。计算机系统1000也可以连接到未示出的其它设备，或者可以作为独立系统运行。另外，在一些实施例中，由所示出的组件提供的功能可以在更少的组件中组合或分布在另外的组件中。类似地，在一些实施例中，可以不提供一些所示组件的功能，或者可以使用其它附加功能。

本领域技术人员还将理解，尽管示出了各种项目被存储在存储器中或在使用时存储在存储器中，但是出于存储器管理和数据完整性的目的，可以在存储器和其它存储设备之间传送这些项目或它们的一部分。备选地，在其它实施例中，一些或全部软件组件可以在另一设备上的存储器中执行，并且经由计算机间通信与所示的计算机系统通信。一些或全部系统组件或数据结构也可以被存储(例如，作为指令或结构化数据)在计算机可访问介质或便携式物品上，以由适当的驱动器读取，上面描述了其各种示例。在一些实施例中，可以将存储在与计算机系统1000分开的计算机可访问介质上的指令经由传输介质或诸如电、电磁或数字信号的信号输送至计算机系统1000，经由例如网络或无线链接的通信介质来传送。各种实施例可以进一步包括在计算机可访问介质上接收、发送或存储根据前述描述实现的指令或数据。因此，可以利用其它计算机系统配置来实践本技术。

在框图中，示出的组件被描绘为分立的功能块，但是实施例不限于其中如图所示组织本文所描述的功能的系统。由每个组件提供的功能可以由与当前所描绘的组织不同的软件或硬件模块来提供，例如，这样的软件或硬件可以被混合、结合、复制、分解、分布(例如，在数据中心内或地理上)，或以其它不同的方式方式组织。本文所描述的功能可以由执行存储在有形、非暂时性机器可读介质上的代码的一台或更多台计算机的一个或更多个处理器提供。在一些情况下，尽管使用了单数术语“介质”，但是指令可以分布在与不同计算装置相关联的不同存储设备上，例如，每个计算装置具有指令的不同子组，一个实施方式与本文中单数术语“介质”的使用一致。在某些情况下，第三方内容交付网络可以托管通过网络传达的部分或全部信息，在这种情况下，在信息(例如，内容)被称为提供或以其他方式提供的范围内，该信息可以通过发送从内容交付网络中检索该信息的指令来提供。

读者应该理解，本申请描述了几种独立的有用的技术。申请人没有将这些技术分成多个单独的专利申请，而是将这些技术归为一个文档，因为它们的相关主题本身可以使申请过程更加经济。但是，不应混淆此类技术的独特优势和方面。在一些情况下，实施例解决了本文指出的所有缺陷，但是应当理解，这些技术是独立有用的，并且一些实施例仅解决了这些问题的子组，或者提供了其它的未提及的益处，这对于阅读本公开的本领域技术人员而言是显而易见的。由于成本的限制，本文所公开的一些技术可能目前未要求保护，并且可能在以后的申请中要求保护，例如继续申请或通过对本权利要求进行修改。类似的，由于篇幅所限，本文件的摘要或发明内容部分均不应视为包含所有此类技术或此类技术的所有方面的完整列表。

应该理解，说明书和附图并非旨在将本技术限制为所公开的特定形式，而是相反，其意图是涵盖落在如所附权利要求所定义的本技术的精神和范围内的所有修改、等同形式和替代形式。鉴于该描述，本技术的各个方面的进一步修改和替代实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，该描述和附图仅应被解释为说明性的，并且目的是向本领域技术人员教导实施本技术的一般方式。应当理解，本文示出和描述的本技术的形式将被视为实施例的示例。元件和材料可以代替本文中图示和描述的那些元件和材料，部件和过程可以颠倒或省略，并且可以独立地利用本技术的某些特征，在已经受益于本技术的该描述之后所有这些对于本领域技术人员将是显而易见的。在不脱离如所附权利要求书中所描述的本技术的精神和范围的情况下，可以对本文所描述的元件进行改变。本文使用的标题仅用于组织目的，并不意味着用来限制本说明书的范围。

如在本申请中通篇使用的，词语“可以”以宽松的意义(即，意味着有可能)而不是强制性的意义(即，意味着必须)使用。词语“包括”、“包含”和“包含了”等表示包括但不限于。如本申请通篇所使用的，单数形式的“一”、“一个”和“该”包括复数个指示物，除非内容明确地另外指出。因此，例如，提及“一元件”或“一个元件”包括两个或更多个元件的组合，尽管对于一个或更多个元件使用其它术语和短语，例如“一个或更多个”。除非另有说明，否则术语“或”是非排他性的，即包括“和”和“或”。描述条件关系的术语，例如“响应于X、Y”，“在X、YIIIIII时”，“如果X、Y”、“当X、Y”等，包含其中前情是必要的因果条件的因果关系，该前情是充分的因果条件，或者前情是结果的必然因果条件，例如，“状态X在条件Y获得时发生”与“X仅在Y时发生”以及“X在Y和Z时发生”通用。这样的条件关系不限于在前情获得之后立即发生的结果，因为某些结果可能会延迟，并且在条件陈述中，前情与它们的结果相关联，例如，前情与发生的结果的可能性有关。其中将多个属性或功能映射到多个对象(例如，执行步骤A、B、C和D的一个或更多个处理器)的陈述包含映射到所有这些对象的所有这些属性或功能以及映射到属性或功能的子组的属性或功能的子组(例如，所有处理器均各自执行步骤A至D，以及处理器1执行步骤A、处理器2执行步骤B和步骤C的一部分，并且处理器3执行步骤C和步骤D的一部分的情况)，除非另外指出。类似地，对执行步骤A的“计算机系统”和执行步骤B的“计算机系统”的引用可以包括执行两个步骤的计算机系统中的相同计算设备，或者执行步骤A和步骤B的计算机系统中的不同计算设备。此外，除非另外指出，否则一个值或动作“基于”另一条件或值的陈述既包括条件或值是唯一因素的情况，又包括条件或值是多个因素中的一个因素的情况。除非另有说明，否则不应对某些集合的“每个”实例具有某些属性的陈述加上另外的意思来排除较大集合的某些其它相同或相似的元件不具有该属性的情况，即，每个并不一定意味着每一个。除非明确指出(例如，使用诸如“执行X之后，执行Y”之类的明确语言)，否则与所列举步骤的顺序有关的限制不应被添加到权利要求中，与可能被不恰当地论证以暗示序列限制的陈述(例如“对项目执行X，对X的项目执行Y”)相反，用于使权利要求更具可读性而不是指定顺序。提及“A、B和C中的至少Z”等的陈述(例如，“A、B或C中的至少Z”)指的是所列类别(A、B、和C)的至少Z，并且在每个类别中都不需要至少Z单元。除非另有明确说明，否则从讨论中可以明显看出，在整个说明书中，利用诸如“处理”、“计算”、“核算”、“确定”等术语的讨论是指特定设备的动作或过程，例如专用计算机或类似的专用电子处理/计算设备。参照几何构造描述的特征，例如“平行”、“垂直/正交”、“正方形”、“圆柱形”等，应解释为包含基本上体现几何构造的特性的项目，例如，提及“平行”表面包括基本上平行的表面。这些几何构造的柏拉图理想的允许偏差范围应参考本说明书中的范围来确定，在未声明此范围的情况下，应在使用领域参考行业规范，并且在未定义此范围的情况下，参照指定特征的制造领域中的行业规范，并且在未定义此范围的情况下，应将实质上体现几何构造的特征解释为包括在该几何构造的定义属性的15％之内的那些特征。如果在权利要求书中使用，则术语“第一”、“第二”、第三”、“给定”等用于区别或以其它方式标识，并且不表示顺序或数字上的限制。与本领域的通常用法一样，参考对人类显著的用途描述的数据结构和格式不需要以人类可理解的格式呈现来构成所描述的数据结构或格式，例如，文本无需呈现甚至以Unicode或ASCII编码来构成文本；图像、地图和数据可视化不需要分别显示或解码以构成图像、地图和数据可视化；语音、音乐和其它音频不需要分别通过扬声器发出或解码以构成语音、音乐或其它音频。计算机实现的指令、命令等不限于可执行代码，并且可以以使得功能被调用的数据的形式实现，例如以函数或API调用的参数的形式实现。

在本专利中，在任何美国专利、美国专利申请或其它材料(例如，文章)已通过引用并入的情况下，此类材料的文本仅在这样的材料以及本文列出的陈述和附图之间不存在冲突的情况下通过引用并入。如果发生此类冲突，则以本文件的文本为准，并且本文件中的术语不应因这些术语在通过引用并入的其它材料中的使用方式而进行狭义解读。

参考以下列举的实施例将更好地理解本技术：

1A.一种操作装配食物产品的机器人的方法，该方法包括：将第一顶部敞开式容器与机器人的第一子组末端执行器接合；当第一子组末端执行器与第一顶部敞开式容器接合时，将第二顶部敞开式容器与机器人的第二子组末端执行器接合；用两个或更多个致动器同时运输第一顶部敞开式容器和第二顶部敞开式容器，该两个或更多个致动器被配置成使包括第一子组末端执行器和第二子组末端执行器的一组末端执行器移动通过机器人的二维或更高维的工作区域；在机器人的第一工作站处使第一顶部敞开式容器脱离，该第一工作站被配置为将第一食物产品分配到第一顶部敞开式容器中；以及在机器人的第二工作站处使第二顶部敞开式容器脱离，该第二工作站被配置为将第二食物产品分配到第二顶部敞开式容器中。

2A.根据实施例1A所述的方法，其中：当与第一顶部敞开式容器脱离时，第二子组末端执行器与第二顶部敞开式容器接合。

3A.根据实施例1A所述的方法，其中：第一顶部敞开式容器是杯子；第一工作站被配置为研磨、冲泡和分配咖啡；并且第二工作站配置为向咖啡分配添加剂。

4A.根据实施例1A所述的方法，其中：第一顶部敞开式容器是碗；第一工作站被配置为分配谷粒；并且第二工作站被配置为分配蛋白质。

5A.根据实施例1A所述的方法，其中：第一顶部敞开式容器是碗；并且第一工作站被配置为分配以下中的至少一种：酸奶，生菜，藜麦，燕麦片，玉米片、汤、或米。

6A.根据实施例1A所述的方法，其中：机器人包括在机器人的工作区域的不同位置处的四个或更多个工作站，该不同位置比第一顶部敞开式容器的顶部的内直径隔开得更远，该四个或更多个工作站包括：顶部敞开式容器分配器；咖啡分配器；乳制品分配器；和双门式腔室，该双门式腔室被设计成用于消费者取货。

7A.根据实施例1A所述的方法，其中：第一组末端执行器包括两个末端执行器，该两个末端执行器相距超过1cm并且比第一容器的基部的外直径靠得更近，第二组末端执行器包括两个末端执行器，该两个末端执行器相距超过1cm并且比第二容器的基部的外直径靠得更近。

8A.根据实施例7A所述的方法，其中：在运输之前，将第一组末端执行器定位为沿第一方向推动第一顶部敞开式容器；在运输之前，将第二组末端执行器定位为在与第一方向相反的第二方向上推动第二顶部敞开式容器；并且该运输包括使第一顶部敞开式容器和第二顶部敞开式容器围绕所述一组末端执行器的旋转轴线旋转。

9A.根据权利要求7所述的方法，其中：所述运输包括在将第一顶部敞开式容器移动到第一工作站之前，从第二工作站移除第一顶部敞开式容器。

10A.根据实施例1A所述的方法，其中运输包括：使第一顶部敞开式容器和第二顶部敞开式容器在平坦的表面上同时滑动。

11A.根据实施例10A所述的方法，其中：所述运输包括：沿着弯曲路径在平坦的表面上推动第一顶部敞开式容器和第二顶部敞开式容器二者。

12A.根据实施例10A所述的方法，其中：第一组末端执行器和述第二组末端执行器共享至少一个末端执行器，该至少一个末端执行器同时接触第一顶部敞开式容器和第二顶部敞开式容器。

13A.根据实施例1A所述的方法，其中：所述一组末端执行器中的至少一些末端执行器经由磁性联接而联接至所述两个或更多个致动器。

14A.根据实施例13A所述的方法，其中，所述磁性联接跨越不与所述至少一些末端执行器一起移动的屏障片。

15A.根据实施例1A所述的方法，其中：所述两个或更多个致动器致动直角坐标式机器人的两个自由度；所述两个或更多个致动器致动选择顺应性组装式机器人臂的两个自由度；所述两个或更多个致动器致动三角式机器人的两个自由度；所述两个或更多个致动器致动多关节式机器人的两个自由度。

16A.根据实施例1A所述的方法，其中：所述两个或更多个致动器致动麦克纳姆轮或全向轮。

17A.根据实施例16A所述的方法，其中：由两个具有两个相对自由度的移动式机器人执行所述运输。

18A.根据实施例1A所述的方法，其中：所述多个致动器中的第一致动器致动机架的运动；并且所述多个致动器中的第二致动器致动托架沿着机架的运动。

19A.根据实施例18A所述的方法，其中：机架的运动是沿着两个臂的线性运动。

20A.根据实施例18A所述的方法，其中：机架的运动是围绕中心竖直轴线的旋转。

21A.一种设备，包括：控制器；致动器，所述致动器被配置为由控制器控制；主构件，所述主构件机械地联接到所述致动器；第一副构件；屏障，所述屏障具有顶侧和底侧，其中：所述主构件和所述致动器位于所述屏障的底侧下方，所述第一副构件位于所述屏障的所述顶侧上；并且所述主构件经由联接力跨过所述屏障联接至所述第一副构件。

22A.根据实施例21A所述的设备，其中：屏障是非磁性平面构件；并且联接力是由第一主构件施加在第一副构件上的磁性力。

23A.根据实施例23A所述的设备，其中，致动器还包括：第一致动机构，该第一致动机构被配置成将主构件朝着屏障的底侧向上抬起，以将主构件与第一副构件磁性联接，以及被配置成将主构件放下，以使主构件与所述屏障的底侧隔开，从而使主构件与第一副构件磁性地分离，以及第二致动机构，该第二致动机构被配置成在与屏障平行的平坦的表面中移动由致动器致动的主构件；并且其中，第一副构件被配置为当第一副构件与主构件磁性联接时，基于来自控制器的指令，通过第二致动机构以跟随主构件在屏障的所述顶侧上滑动。

24A.根据实施例21A所述的设备，其中，主构件是被配置成从屏障缩回的永磁体。

25A.根据实施例21A所述的设备，其中，主构件是电磁体。

26A.根据实施例21A所述的设备，其中：主构件包括三个永磁体；并且副构件包括三个互补的永磁体。

1B.一种设备，包括：控制器；第一致动器，该第一致动器被配置为由控制器控制；第一主构件，该第一主构件位于第一致动器上；第一副构件；以及片材，该片材具有第一侧和第二侧，其中：第一主构件位于片材的第一侧上，并且第一副构件位于片材的第二侧上，第一主构件经由联接力跨过片材联接到第一副构件，并且第一副构件被配置为跟随第一主构件在片材的第二侧上滑动，该第一主构件基于来自控制器的指令由第一致动器致动。

2B.根据实施例1B所述的设备，其中：片材是磁性透明的；联接力是由第一主构件施加在第一副构件上的磁性力，并且该设备包括：咖啡分配器，该咖啡分配器在片材的第二侧上；和谷粒分配器，该谷粒分配器在片材的第二侧上；或沙拉分配器，该沙拉分配器在片材的第二侧上。

3B.根据实施例2B所述的设备，其中，第一主构件包括永磁体。

4B.根据实施例2B所述的设备，其中：第一主构件包括至少一个稀土磁体；第一副构件包括至少一种磁性可吸引材料；并且第一主构件的至少一个稀土磁体被配置成在第一副构件中磁性地吸引至少一种磁性可吸引材料。

5B.根据实施例4B所述的设备，其中：第一主构件的至少一个稀土磁体具有垂直于片材定向的磁极。

6B.根据实施例2B所述的设备，该设备还包括：第二主构件，该第二主构件位于第一致动器上；第三主构件，该第三主构件位于第一致动器上；第二副构件，该第二副构件位于片材的第二侧上；以及第三副构件，该第三副构件位于片材的第二侧上的，其中，第二主构件磁性联接至第二副构件，并且第三主构件磁性联接至第三副构件。

7B.根据实施例6B所述的设备，其中第一主构件、第二主构件和第三主构件以等边三角形构型位于第一致动器上。

8B.根据实施例7B所述的设备，其中：第一致动器被配置成使第一主构件、第二主构件和第三主构件径向向内地和向外地移动。

9B.根据实施例8B所述的设备，其中：第一副构件、第二副构件和第三副构件被配置成在径向向内移动时围绕并抓住顶部敞开式容器。

10B.根据实施例9B所述的设备，其中，第一副构件包括包裹磁体以防止顶部敞开式容器与磁体直接接触的壳体。

11B.根据实施例7B所述的设备，其中：第一致动器被配置成使第一主构件、第二主构件和第三主构件的组件围绕垂直于由等边三角形构型所限定的平面的轴线旋转，所述轴线在所述等边三角形构型的中心处或附近与所述平面相交。

12B.根据实施例1B至11B中任一项所述的设备，该设备还包括：多个第一轴承，该多个第一轴承设置在第一主构件和片材的第一侧之间；以及多个第二轴承，该多个第二轴承设置在第一副构件和片材的第二侧之间。

13B.根据实施例1B至12B中任一项所述的设备，其中：片材是透气屏障；该设备包括空气泵或风扇，该空气泵或风扇被配置为在片材的第二侧上维持比片材的第一侧上的空气压力更高的空气压力；并且第一主构件通过由连接至第一主构件的真空泵产生的吸引力而联接至副构件。

14B.根据实施例1B至12B中任一项所述的设备，其中，片材是在致动器的工作区域上的具有大致均匀厚度的刚性、不含铁的、非磁性的屏障。

15B.根据实施例1B至14B中任一项所述的设备，其中：第一致动器以为零的自由度联接到具有两个自由度的机器人运动系统，该机器人运动系统包括：第一导轨，该第一导轨具有第一端和第二端；与第一导轨间隔开的第二导轨，该第二导轨具有第一端和第二端，其中，第一导轨和第二导轨彼此平行；垂直于第一导轨和第二导轨定位的机架，该机架具有能够沿第一导轨移动的第一端和能够沿第二导轨移动的第二端；第二致动器，该第二致动器联接到第一导轨以在第一导轨的第一端和第二端之间沿着第一导轨移动机架，其中，第一致动器在控制器的控制下；轴，该轴被配置为将第一致动器连接到机架；第三致动器，该第三致动器联接到机架，以使第一致动器沿着机架在机架的第一端和第二端之间移位，其中，第三致动器在控制器的控制下；联接到控制器的第一位置传感器，该第一位置传感器被设置为测量机架相对于第一导轨的位置；以及联接到控制器的第二位置传感器，该第二位置传感器被设置为测量托架相对于机架的位置，其中，控制器被配置为使第二致动器和第三致动器移动轴并基于来自第一位置传感器和第二位置传感器的信号计算致动器的位置。

16B.根据实施例15B所述的设备，其中：第一致动器被配置为调节第一主构件与片材的第一侧之间的距离，并且第一主构件被配置为在第一主构件远离片材的第一侧移动时与第一副构件分离。

17B.根据实施例16B所述的设备，该设备还包括：第四副构件，该第四副构件位于片材的第二侧上；其中，第一主构件被配置为使用第一致动器、第二致动器和第三致动器与第一副构件分离并与第四副构件联接。

18B.根据实施例15B所述的设备，其中：片材具有第一区域和第二区域，第一区域具有第一厚度，第二区域具有第二厚度，其中：第一厚度小于第二厚度，并且片材是磁性透明的；联接力是由第一主构件施加到第一副构件的磁性力；并且第一主构件被配置为通过将第一主构件从片材的第一区域移动到片材的第二区域而与所述第一副构件分离。

19B.根据实施例1B至18B中任一项所述的设备，该设备还包括：第五副构件，其中，第一主构件同时联接至第一副构件和第五副构件。

20B.一种操纵物体的方法，该方法包括：经由控制器接收移动物体的指令；以及将物体连接到设备的副构件上，该设备包括：致动器，该致动器被配置为由控制器控制；主构件，该主构件位于致动器上；以及片材，该片材具有第一侧和第二侧，其中：主构件位于片材的第一侧上，并且副构件位于片材的第二侧上，主构件经由联接力跨过片材联接到副构件，并且副构件被配置为跟随主构件在片材的第二侧上滑动，该主构件由致动器基于来自控制器的指令致动。

21B.一种设备，包括：屏障，该屏障被配置为阻止或防止由机器人在第一空间体积中散落的颗粒进入机器人在其中操纵工件的第二空间体积，以及具有三个或更多个自由度的机器人，该机器人包括：设置在位于第一体积中的屏障的第一侧上的第一部分，该第一部分包括机器人的致动器，该致动器被配置为驱动机器人运动以操纵工件；以及设置在位于第二体积中的屏障的第二侧上的第二部分，该第二部分包括机器人的末端执行器，机器人通过该末端执行器与工件接触。

22B.根据实施例21B所述的设备，其中：第二体积包括多个食物产品分配器，该多个食物产品分配器设置在机器人被配置成将工件移动到的不同静态位置处；并且工件是顶部敞开式容器。

23B.根据实施例22B所述的设备，其中：顶部敞开式容器是咖啡杯；并且多个食物产品分配器包括：咖啡分配器；乳制品分配器；和甜料分配器。

24B.根据实施例22B所述的设备，其中：所述多个食物产品分配器包括打印机，该打印机被配置为在咖啡杯中的拿铁泡沫上打印图案。

25B.根据实施例21B至24B中任一项所述的设备，其中：第二体积包括多个食物产品，机器人被配置为在工件保持静止的同时在工件上移动该多个食物产品；并且工件是顶部敞开式容器。

26B.根据实施例21B至25B中任一项所述的设备，其中：屏障是磁性透明的片材；并且末端执行器通过磁性力联接到第一部分。

27B.根据实施例26B所述的设备，其中：末端执行器包括永磁体；并且第一部分包括电磁体，该电磁体被配置为响应于来自控制器的命令而选择性地磁性地接合永磁体。

28B.根据实施例26B所述的设备，其中：第一部分经由屏障或延伸穿过屏障的构件联接至第二部分；屏障相对于屏障联接至第一部分的位置以为零的自由度联接至第一部分。

29B.根据实施例21B至28B中任一项所述的设备，其中：第一部分相对于机器人的环境具有两个且仅两个自由度；并且末端执行器相对于第一部分具有一个且仅一个自由度。

30B.根据实施例21B至29B中任一项所述的设备，其中：所述两个且仅两个自由度彼此正交；并且沿着该一个且仅一个自由度的调节被配置为使包括末端执行器的多个末端执行器彼此径向向外移动。

1C.一种系统，包括：控制器；第一导轨，该第一导轨具有第一端和第二端；与第一导轨间隔开的第二导轨，该第二导轨具有第一端和第二端，其中，第一导轨和第二导轨彼此平行；垂直于第一导轨和第二导轨定位的机架，该机架具有能够沿着第一导轨移动的第一端和能够沿着第二导轨移动的第二端；第一致动器，该第一致动器联接到第一导轨以在第一导轨的第一端和第一导轨的第二端之间使机架沿着第一导轨移动，其中，第一致动器被配置为由控制器控制；联接到机架的托架，该托架被配置成接收顶部敞开式容器，该容器被配置成容纳饮料；联接到机架的第二致动器，该第二致动器被配置成使托架沿着机架在机架的第一端和第二端之间移位，其中，第二致动器被配置成由控制器控制；联接到控制器的第一位置传感器，该第一位置传感器被设置为测量机架相对于第一导轨的位置；和联接到控制器的第二位置传感器，该第二位置传感器被设置为测量托架相对于机架的位置；其中，该控制器被配置为使第一致动器和第二致动器基于来自第一位置传感器和第二位置传感器的信号来移动托架并计算托架的位置。

2C.根据实施例1C所述的系统，还包括：联接至第二导轨的第三致动器，该第三致动器被配置为在第二导轨的第一端和第二端之间沿第二导轨移动机架，其中，第三致动器被配置为由控制器控制；联接至控制器的第三位置传感器，该第三位置传感器被设置为测量机架相对于第二导轨的位置；并且控制器基于来自第一位置传感器、第二位置传感器和第三位置传感器的信号来计算托架的位置。

3C.根据实施例2C所述的系统，其中：控制器被配置为将托架的位置计算为来自第一位置传感器和第三位置传感器的信号的加权组合。

4C.根据实施例1C所述的系统，其中：第一致动器和第二致动器被配置为同时移动；第一位置传感器和第二位置传感器是非接触式传感器；并且第一导轨和第二导轨以及机架具有H形结构。

5C.根据实施例1C至4C中任一项所述的系统，包括：第三致动器，该第三致动器联接到多个末端执行器，其中，所述多个末端执行器被配置为被接合以移动顶部敞开式容器；以及将第三致动器连接到托架的构件。

6C.根据实施例5C所述的系统，其中：第三致动器被配置为沿着z轴线移动，其中，z轴线垂直于第一导轨和第二导轨。

7C.根据实施例5C所述的系统，其中：将第三致动器连接到托架的构件垂直于第一导轨和第二导轨。

8C.根据实施例7C所述的系统，其中：第三致动器被配置为围绕垂直于第一导轨和第二导轨的轴线旋转。

9C.根据实施例5C所述的系统，其中：所述多个末端执行器包括三个构件；该三个构件通过片材与第三致动器间隔开，该三个构件经由磁性联接联接到第三致动器；并且该片材是机械静态的。

10C.根据实施例1C至9C中任一项所述的系统，其中，控制器被配置为基于顶部敞开式容器的几何形状和顶部敞开式容器中的饮料的量来计算第一致动器的加速度和第二致动器的加速度。

11C.根据实施例1C至10C中任一项所述的系统，其中，第一致动器和第二致动器中的每个都包括步进电动机。

12C.根据实施例1C至11C中任一项所述的系统，其中，控制器被配置为执行一组指令，该指令指定：用于接收分配的顶部敞开式容器的第一位置，用于将来自第一位置的顶部敞开式容器以特定顺序携带到多个第二位置中的每一个的所述多个第二位置；以及用于将顶部敞开式容器交付给消费者的第三位置。

13C.根据实施例12C所述的系统，其中，该一组指令包括在所述多个第二位置中的每一个处的等待时间。

14C.根据实施例1C至13C中任一项所述的系统，包括：用于将机器人致动器与食物或饮料制备体积隔离的装置。

15C.根据实施例1C至14C中任一项所述的系统，包括：用于将末端执行器联接至机器人的装置。

16C.一种移动式机器人，包括：底盘；控制器；电源；位于底盘上的托架，该托架被配置成接收顶部敞开式容器，食物产品将在该顶部敞开式容器中组装；三个轮，该三个轮围绕底盘设置并且被配置为驱动移动式机器人在工作表面上移动；设置在底盘中的多个致动器，该多个致动器被配置为基于从控制器接收到的指令，使用电源来致动轮；以及联接到控制器的多个位置传感器，该多个位置传感器被放置在底盘上并且被配置为测量移动式机器人的位置，其中，控制器被配置为使用所述三个轮移动所述移动式机器人，并基于来自所述多个位置传感器的信号计算托架的位置。

17C.根据实施例16所述的移动式机器人，其中：该三个轮是全向轮，所述三个轮中的每个具有相同的大小；所述三个轮被配置为与弯曲或不平坦的表面连续接触；所述三个轮形成等边三角形构型；并且独立的电动机驱动该三个轮中的每一个。

18C.根据实施例16C所述的移动式机器人，其中，托架包括：磁性联接至多个末端执行器的致动器。

19C.根据实施例16C至18C中任一项所述的移动式机器人，其中，控制器被配置为基于另一移动式机器人通过相同工作空间的另一路线来计算该移动式机器人的路线。

20C.根据实施例16C至19C中任一项所述的移动式机器人，包括：饮料托架；碰撞传感器；以及具有多个副轮的主轮，该多个副轮关于该主轮的旋转轴线径向对称地设置。

21C.一种食物产品组装和分配设备，包括：多个食物配料分配器，该多个食物配料分配器定位为在机器人工作环境的多个不同位置处分配相应的配料；以及机器人，该机器人被配置为从顶部敞开式容器分配器接收顶部敞开式容器并将所述顶部敞开式容器移动到不同位置以从所述多个食物配料分配器接收不同的配料，其中，机器人包括四个或更少的自由度，以及售货口，消费者通过该售货口从由所述多个食物配料分配器分配的配料中取回由机器人组装的售卖的食物产品。

22C.根据实施例21C所述的设备，其中：自由度中的两个自由度是在平面中的运动。

23C.根据实施例22C所述的设备，其中：自由度中的一个自由度是围绕垂直于平面的轴线的旋转。

24C.根据实施例22C所述的设备，其中，该两个自由度包括：机器人的第一臂围绕第一轴线的旋转；联接到第一臂的远端部分的第二臂围绕第二轴线的旋转，第二轴线平行于第一轴线。

25C.根据实施例22C所述的设备，其中，该两个自由度包括：沿着第一细长构件的平移；以及沿着能够移动地联接到第一细长构件的第二细长构件的平移。

26C.根据实施例21C至25C中任一项所述的设备，其中，机器人包括三个且仅三个自由度。

27C.根据实施例21C至25C中任一项的设备，包括：另一机器人，该另一机器人被配置为从顶部敞开式容器分配器接收另一顶部敞开式容器并将该另一顶部敞开式容器移动至不同位置以从所述多个食物配料分配器接收不同的配料，其中：该机器人和该另一机器人被配置为同时移动通过重叠的区域。

28C.根据实施例27C所述的设备，其中：该机器人和该另一机器人各自包括多个全向轮或麦克纳姆轮。

29C.根据实施例21C至28C中任一项所述的设备，其中：该多个食物配料分配器包括咖啡分配器；并且顶部敞开式容器分配器被配置为分配咖啡杯。

30C.根据实施例21C至28C中任一项所述的设备，其中：该多个食物配料分配器包括藜麦分配器、比萨配料分配器、酸奶分配器、冰淇淋分配器或生菜分配器；并且顶部敞开式容器分配器被配置为分配碗。

1D.一种设备，包括：控制器；末端执行器安装件，该末端执行器安装件包括轴，该轴被配置为由控制器控制；包括磁体的第一主构件，该第一主构件放置在致动器的轴上；第一副构件，该第一副构件包括至少一种可磁性吸引的材料，其中，第一副构件磁性地联接至第一主构件；和屏障，该屏障包括具有顶侧和底侧的含铁非磁性片材，其中，第一主构件被配置成位于屏障的底侧下方，并且第一副构件被配置成位于屏障的顶侧上方。

2D.根据实施例1D所述的设备，其中，末端执行器安装件包括：第一致动器，该第一致动器被配置为将第一主构件朝向屏障的底侧抬起，以将第一主构件与第一副构件磁性地联接并将第一主构件降低以将第一主构件与第一副构件磁性地解耦或分离。

3D.根据实施例2D所述的设备，其中：末端执行器安装件包括第二致动器，该第二致动器被配置为使第一主构件在平行于屏障的平面中移动；第一副构件被配置为在与第一主构件磁性联接时，通过第二致动机构以跟随第一主构件在屏障的顶侧上滑动，并且第一致动器、第二致动器或两者均为电动机。

4D.根据实施例3D所述的设备，其中，末端执行器安装件包括：第三致动器，该第三致动器被配置为使第一主构件围绕末端执行器安装件的轴的主轴线旋转。

5D.根据实施例2D所述的设备，其中，末端执行器安装件包括：垂直于轴的主轴线附接的第一臂，其中，该第一臂被配置成围绕轴旋转；以及包括磁体的第二主构件，该第二主构件被放置在第一臂上；以及第二副构件，该第二副构件包括至少一种可磁性吸引的材料，其中：第二副构件磁性联接至第二主构件；并且第二主构件位于屏障的底侧下方，并且第二副构件位于屏障的顶侧上。

6D.根据实施例5D所述的设备，其中，末端执行器安装件被配置为通过使用第一副构件和第二副构件推动第一顶部敞开式容器来在屏障的顶侧上移动第一顶部敞开式容器。

7D.根据实施例5D所述的设备，其中，末端执行器安装件被配置为使用第二副构件使位于屏障的顶侧上的第一顶部敞开式容器围绕第一副构件旋转。

8D.根据实施例7D所述的设备，其中：第一顶部敞开式容器具有带有第一外直径的圆柱形状；并且位于第一副构件与第二副构件之间的距离小于第一外直径。

9D.根据实施例5D所述的设备，其中，末端执行器安装件包括：第二臂，该第二臂垂直于末端执行器安装件的轴的主轴线定向，其中，第二臂被配置为围绕轴旋转；包括磁体的第三主构件，该第三主构件放置在第二臂上；以及包括至少一种磁性可吸引材料的第三副构件，其中：第三副构件磁性联接至第三主构件；并且第三主构件位于屏障的底侧下方，并且第三副构件位于屏障的顶侧上。

10D.根据实施例9D所述的设备，其中：致动器被配置为使用第三副构件使位于屏障的顶侧上的第二顶部敞开式容器围绕第一副构件旋转；第二顶部敞开式容器具有带有第二外直径的圆柱形状，其中，第二直径小于第一直径以及第一副构件与第二副构件之间的距离；并且第一副构件与第三副构件之间的距离小于第一顶部敞开式容器的第一外直径。

11D.根据实施例9D所述的设备，其中，末端执行器安装件被配置为使用第一副构件、第二副构件和第三副构件沿直线同时移动第一顶部敞开式容器和第二顶部敞开式容器。

12D.根据实施例9D所述的设备，其中，末端执行器安装件被配置为分别使用第二副构件和第三副构件同时使第一顶部敞开式容器和第二顶部敞开式容器围绕第一副构件旋转。

13D.根据实施例9D所述的设备，其中，末端执行器安装件被配置为使用第一副构件、第二副构件和第三副构件使具有中心的圆柱形顶部敞开式容器围绕圆柱形顶部敞开式容器的中心旋转。

14D.根据实施例9D所述的设备，其中，末端执行器安装件被配置为在第二副构件不接触第一顶部敞开式容器的情况下，使用第一副构件和第三副构件移动第一顶部敞开式容器。

15D.根据实施例9D所述的设备，其中：第一臂从轴径向向内和向外移动，以调节第一副构件和第二副构件之间的距离；并且第二臂从轴径向向内和向外移动，以调节第一副构件和第三副构件之间的距离。

16D.根据实施例15D所述的设备，其中：致动器被配置为使用第一副构件和第二副构件使具有外直径的第一顶部敞开式容器移动：并且第一副构件和第二副构件之间的距离由第一臂调节为在第一顶部敞开式容器的外直径的70％到90％之间。

17D.根据实施例16D所述的设备，其中，在控制器的控制下，传感器被放置在第二副构件上，该第二副构件被配置成测量第一顶部敞开式容器的外直径。

18D.根据实施例2D所述的设备，其中：末端执行器安装件还包括：多个臂，该多个臂垂直于致动器的轴的主轴线附接；以及多个副构件，该多个副构件包括至少一种磁性可吸引材料；该多个臂被配置成围绕致动器的轴旋转；该多个臂旋转通过彼此平行的平面；多个主构件包括磁体，每个主构件设置在所述多个臂中的相应的一个臂上；所述多个副构件中的每一个磁性联接至所述多个主构件中的至少一个；并且所述多个主构件位于屏障的底侧下方，并且所述多个副构件位于屏障的顶侧上。

19D.根据实施例1D的设备，其中：屏障具有平坦的顶表面和平坦的底表面；并且第一主构件是永磁体、临时磁体、电磁体或其结合；并且第一副构件具有截头圆锥形壳体，其中，所述至少一个磁性可吸引材料被放置在截头圆锥形壳体内部。

20D.一种移动顶部敞开式容器的方法，该方法包括：利用控制器获得用于移动顶部敞开式容器的指令；并且相应于该指令，用末端执行器抓住顶部敞开式容器，该末端执行器磁性联接至由控制器控制的致动器；并且利用该末端执行器移动顶部敞开式容器，其中，末端执行器通过屏障与致动器间隔开，该屏障在移动顶部敞开式容器时保持静止。

21D.一种机器人，包括：计算机实现的控制器；多个致动器，该多个致动器机械地联接到末端执行器安装件并且被配置为对来自控制器的命令作出响应；第一组末端执行器，该第一组末端执行器磁性联接至末端执行器安装件；和传感器，该传感器邻近第一组末端执行器中的至少一些末端执行器与末端执行器安装件之间的接口，其中：末端执行器利用磁性联接磁性联接到末端执行器安装件，该磁性联接响应于小于200牛顿的力而解耦或分离，该力在由致动器中的至少一些致动器驱动的相应末端执行器的相反的运动方向上施加到相应的末端执行器的远端部分，传感器被配置为输出指示给定末端执行器解耦或分离并指示哪个末端执行器首先被分离的信号，并且控制器被配置成通过指示多个致动器定位末端执行器安装件以重新捕获给定的末端执行器或与备用的末端执行器联接来对该信号作出响应。

22D.根据实施例21D所述的机器人，包括：第二组末端执行器，该第二组末端执行器设置在末端执行器安装件的工作区域内。

23D.根据实施例22D所述的机器人，其中，第二组末端执行器具有与第一组末端执行器不同的形状和数量。

24D.根据实施例22D所述的机器人，其中，第一组末端执行器通常是被配置成抵靠杯子推动的旋转对称构件，并且第二组末端执行器包括具有磁体的刮板。

25D.根据实施例21D所述的机器人，其中：控制器被配置成响应于该信号而执行覆盖路径规划例程。

26D.根据实施例21D所述的机器人，其中：控制器被配置为响应于该信号，指示致动器驱动末端执行器安装件以取回备用末端执行器。

27D.根据实施例21D所述的机器人，其中：第一组末端执行器包括两个或更多个末端执行器，每个末端执行器利用联接件来磁性联接至末端执行器安装件，该联接响应于小于50牛顿的力而解耦或分离，该力在远离末端执行器安装件的方向上被施加到相应的末端执行器。

28D.根据实施例21D所述的机器人，其中：第一组末端执行器包括圆盘，该圆盘被配置成输送杯子或碗，并在将食物产品在杯子或碗里组装好之后将杯子或碗固定以被取货时与末端执行器安装件分离。

29D.根据实施例21D所述的机器人，其中：末端执行器安装件或第一组末端执行器包括用于减小摩擦的装置。

30D.根据实施例21D所述的机器人，其中：末端执行器安装件包括电磁体，该电磁体被配置为与第一组末端执行器中的永磁体或磁性响应的材料形成磁性联接。

Claims (26)

1.一种操作装配食物产品的机器人的方法，所述方法包括：

将第一顶部敞开式容器与机器人的第一子组末端执行器接合；

在末端执行器的所述第一子组与所述第一顶部敞开式容器接合的同时，将第二顶部敞开式容器与机器人的第二子组末端执行器接合；

用两个或更多个致动器同时运输所述第一顶部敞开式容器和所述第二顶部敞开式容器，所述两个或更多个致动器被配置成使包括第一子组末端执行器和第二子组末端执行器的一组末端执行器移动通过所述机器人的二维或更高维的工作区域；

在所述机器人的第一工作站处使所述第一顶部敞开式容器脱离，所述第一工作站被配置为将第一食物产品分配到所述第一顶部敞开式容器中；以及

在所述机器人的第二工作站处使所述第二顶部敞开式容器脱离，所述第二工作站被配置为将第二食物产品分配到所述第二顶部敞开式容器中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中：

当与所述第一顶部敞开式容器脱离时，末端执行器的所述第二子组与所述第二顶部敞开式容器接合。

3.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述第一顶部敞开式容器是杯子；

所述第一工作站被配置为研磨、冲泡、和分配咖啡；以及

所述第二工作站被配置为向咖啡分配添加剂。

4.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述第一顶部敞开式容器是碗；

所述第一工作站被配置为分配谷粒；以及

所述第二工作站被配置为分配蛋白质。

5.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述第一顶部敞开式容器是碗；以及

所述第一工作站被配置为分配以下各项中的至少一种：

酸奶，

生菜，

藜麦，

燕麦片，

玉米片，

汤，或

米饭。

6.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述机器人包括位于所述机器人的工作区域的不同位置处的四个或更多个工作站，所述不同位置比所述第一顶部敞开式容器的顶部的内直径隔开得更远，所述四个或更多个工作站包括：

顶部敞开式容器分配器；

咖啡分配器；

乳制品分配器；以及

双门式腔室，所述双门式腔室被指定用于消费者取货。

7.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述第一组末端执行器包括两个末端执行器，所述两个末端执行器相距超过1cm并且比第一容器的基部的外直径靠得更近，

所述第二组末端执行器包括相距超过1cm并且比第二容器的基部的外直径靠得更近的两个末端执行器。

8.根据权利要求7所述的方法，其中：

在所述运输之前，将第一组末端执行器定位为沿第一方向推动所述第一顶部敞开式容器；

在所述运输之前，将第二组末端执行器定位为在与第一方向相反的第二方向上推动所述第二顶部敞开式容器；以及

所述运输包括使所述第一顶部敞开式容器和所述第二顶部敞开式容器围绕所述一组末端执行器的旋转轴线旋转。

9.根据权利要求7所述的方法，其中：

所述运输包括在将所述第一顶部敞开式容器移动到所述第一工作站之前，从所述第二工作站移除所述第一顶部敞开式容器。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述运输包括：

使所述第一顶部敞开式容器和所述第二顶部敞开式容器二者在平坦的表面上同时滑动。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述运输包括：

沿着弯曲的路径在平坦的表面上推动所述第一顶部敞开式容器和所述第二顶部敞开式容器二者。

12.根据权利要求10所述的方法，其中：

所述第一组末端执行器和所述第二组末端执行器共享至少一个末端执行器，所述至少一个末端执行器同时接触所述第一顶部敞开式容器和所述第二顶部敞开式容器二者。

13.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述一组末端执行器中的至少一些末端执行器经由磁性联接而被联接到所述两个或更多个致动器。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述磁性联接跨越不与所述至少一些末端执行器一起移动的屏障片。

15.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述两个或更多个致动器致动直角坐标式机器人的两个自由度；

所述两个或更多个致动器致动选择顺应性组装式机器人臂的两个自由度；

所述两个或更多个致动器致动三角式机器人的两个自由度；或者

所述两个或更多个致动器致动多关节式机器人的两个自由度。

16.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述两个或更多个执行器致动麦克纳姆轮或全向轮。

17.根据权利要求16所述的方法，其中：

由具有两个相对自由度的两个移动式机器人执行运输。

18.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述多个致动器中的第一致动器致动机架的运动；以及

所述多个致动器中的第二致动器致动托架沿着所述机架的运动。

19.根据权利要求18所述的方法，其中：

所述机架的运动是沿着两条臂的线性运动。

20.根据权利要求18所述的方法，其中：

所述机架的运动是围绕中心竖直轴线的旋转。

21.一种装置，包括：

控制器；

致动器，所述致动器被配置为由控制器控制；

主构件，所述主构件机械地联接到所述致动器；

第一副构件；

屏障，所述屏障具有顶侧和底侧，其中：

所述主构件和所述致动器位于所述屏障的底侧下方，并且所述第一副构件位于所述屏障的所述顶侧上；以及

所述主构件经由联接力跨过所述屏障联接至所述第一副构件。

22.根据权利要求21所述的装置，其中：

所述屏障是非磁性平面构件；以及

所述联接力是由所述第一主构件施加在所述第一副构件上的磁性力。

23.根据权利要求23所述的装置，其中，所述致动器还包括：

第一致动机构，所述第一致动机构被配置成将主构件朝着屏障的底侧向上抬起，以将主构件与第一副构件磁性联接，以及被配置成将所述主构件放下，以使所述主构件与所述屏障的所述底侧隔开，从而使所述主构件与所述第一副构件磁性地分离，以及

第二致动机构，所述第二致动机构被配置成在与所述屏障平行的平面中移动由所述致动器致动的所述主构件；并且

其中，所述第一副构件被配置为当所述第一副构件与所述主构件磁性联接时，基于来自控制器的指令，通过所述第二致动机构以跟随所述主构件的方式而在所述屏障的所述顶侧上滑动。

24.根据权利要求21所述的装置，其中，所述主构件是被配置成从所述屏障缩回的永磁体。

25.根据权利要求21所述的装置，其中，所述主构件是电磁体。

26.根据权利要求21所述的装置，其中：

所述主构件包括三个永磁体；以及

所述副构件包括三个互补的永磁体。

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