CN114929440A - 用于拣取和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器。所述末端执行器抓具快换器包括机械臂连接部分、多个啮合机构、以及抓具连接部分，其中每个啮合机构包括第一部件和第二部件，其中啮合机构的第一部件和第二部件选自由销和销孔组成的群组；机械臂连接部分包括第一多个磁体和多个啮合机构的第一多个第一部件；抓具连接部分包括第二多个磁体和多个啮合机构的第二多个第二部件。所述末端执行器抓具快换器具有更好的机械稳定性，可防止抓具意外地断开连接，并且可防止抓具无意的旋转。

Description

用于拣取和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器

技术领域

本发明属于使用人工智能、计算机视觉和/或机械系统执行拣取、分类和放置物件的机器人系统领域，并且具体涉及用于拣取、分类和放置机器人系统的抓具快换器。

背景技术

本发明的背景技术中的陈述用于帮助理解本发明以及其应用和用途，并且可以不构成现有技术。

有多种方法可以更换用于分类和放置机器人系统的末端执行器抓具，以拣取不同尺寸、重量、材料和脆弱程度的物件。然而，这些方法要么需要人工干预，要么更换速度太慢，要么更换后的新抓具不牢固，要么不可靠。例如，一些传统的抓具快换器有两个或多个磁铁，这些磁铁被磁化，并且是轴向对称的。这类抓具快换器的径向强度低，当存在一个小的横向力时，抓具部分可能在无意中与机械臂部分断开。这类抓具快换器也很容易旋转(这种旋转是不希望的)，而且也不存在对轴向旋转的控制。

因此，提供一种具有机械稳固性、具有高径向强度、可防止不需要的旋转、使用最小的感应输入、适用于广泛种类的抓具且操作速度快的用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器将是本领域的一个进步。

正是在这种背景下开发了本发明。

发明内容

本发明涉及一种用于拣取、分类和放置机器人的末端执行器抓具快换器。

更具体地，在不同的实施方案中，本发明提供了用于拣取和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器装置，包括：具有末端执行器的机械臂，所述末端执行器被配置为在其远端附接有抓具；抓具快换装置，包括机械臂连接部分和抓具连接部分；抓具架，包括一个或多个抓具板和多个抓具；视觉系统；和控制系统，包括处理器、非易失性计算机可读存储介质和多个通信接口；其中，末端执行器包括位于其远端的抓具快换装置的机械臂连接部分，至少一个抓具包括在其近端的抓具快换装置的抓具连接部分，机械臂连接部分用于连接到抓具连接部分，一个或多个抓具板中的至少一个抓具板包括抓具槽；所述拣取和放置机器人系统被配置为从抓具架上装载抓具到末端执行器，以及从末端执行器卸载抓具到抓具架。

在一些实施方案中，抓具快换装置包括多个啮合机构，其中每个啮合机构包括第一部件和第二部件，其中啮合机构的第一部件和第二部件选自由销和销孔组成的群组，其中第一部件和第二部件中至少有一个是销，其中机械臂连接部分包括第一多个磁体和多个啮合机构的第一多个第一部件，其中抓具连接部分包括第二多个磁体和多个啮合机构的第二多个第二部件；其中第一多个磁体在空间和磁力上与第二多个磁体相对应；并且其中多个啮合机构的第一多个第一部件在空间上与多个啮合机构的第二多个第二部件对应。

在一些实施方案中，所述抓具连接部分进一步包含多个凹槽，并且所述多个凹槽在空间上与抓具板上的抓具槽对应。

在一些实施方案中，抓具架进一步包含与抓具槽相关联的一个或多个传感器，其中一个或多个传感器用于指示抓具槽中抓具的存在。

在一些实施方案中，拣取和放置机器人系统进一步包括位于末端执行器远端的重量传感器，其中重量传感器用于测量抓具的重量及其载荷的重量。

在一些实施方案中，拣取和放置机器人系统进一步包含电路，其中所述电路用于指示附接到末端执行器的抓具的存在。

在一些实施例中，拣取和放置机器人系统进一步包括多个输入和输出组件，其中至少一个输出组件对应于物件类型，并且所述多个输入和输出组件选自由以下组成的群组：分拣台、料箱、接收台、箱子、料箱输送带、物体输送带、播种墙、自动化导引车辆(AGV)和货架。

在一些实施方案中，机械臂连接部分和抓具连接部分进一步包括通孔。

在一些实施方案中，拣取和放置机器人系统进一步包括第一软管，其中机械臂连接部分的通孔连接到第一软管的远端。

在一些实施方案中，拣取和放置机器人系统进一步包括压力传感器，其中压力传感器位于第一软管上。

在一些实施方案中，拣取和放置机器人系统进一步包括源泵，其中源泵连接到第一软管的近端，并且源泵选自由真空泵和压缩空气泵组成的群组。

在一些实施方案中，拣取和放置机器人系统进一步包括阀和一个或多个第二软管，其中所述阀将第一软管的近端连接到阀输出，所述阀输出选自由大气和所述一个或多个第二软管组成的群组。

在一些实施方案中，拣取和放置机器人系统进一步包括一个或多个源泵，其中所述一个或多个第二软管中的至少一个将阀输出连接到所述一个或多个源泵中的一个源泵，所述多个抓具中的至少一个抓具对应于所述一个或多个源泵中的一个源泵，并且所述一个或多个源泵中的一个源泵选自由真空泵和压缩空气泵组成的群组。

在一些实施方案中，视觉系统包含视觉处理器、多个视觉通信接口以及一个或多个视觉组件，所述一个或多个视觉组件选自由以下组成的群组：相机、条形码读取器、深度传感器、红外传感器、光幕系统和LIDAR；并且其中视觉系统的至少一个组件通过数据链路连接到视觉处理器，并且视觉处理器通过数据链路连接到控制系统。

在一些实施方案中，拣取和放置机器人系统进一步包括照明源，其中所述照明源用于发出多种光强度。

在一些实施方案中，非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由处理器执行，以使处理器确定要装载的抓具；将机械臂朝抓具架上的选定抓具移动；降低机械臂，直到多个销处于多个相应的销孔中，并且机械臂连接部分上的多个磁体与抓具连接部分上的多个相应的磁体相接触；并且将机械臂从抓具架上移开。

在一些实施方案中，非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由处理器执行，以使处理器将机械臂向抓具架移动；将处于抓具远端的抓具连接部分滑入一个或多个抓具板中的一个抓具板；将机械臂从抓具板上移开；并且将机械臂连接部分上的多个磁体与抓具连接部分上的多个相应磁体分离。

在一些实施方案中，非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由处理器执行，以使处理器确定要装载的抓具，确定相应的源泵，并使用阀将相应的源泵与第一软管连接。

在一些实施方案中，非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，该程序指令由处理器执行，以使处理器接收来自与抓具槽相关的一个或多个传感器的数据，并根据从一个或多个传感器接收的数据，确定抓具是否存在于抓具槽中。

在一些实施方案中，非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由处理器执行，以使处理器接收来自重量传感器的数据，并根据从重量传感器接收的数据，确定抓具是否附接到末端执行器。

在一些实施方案中，非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由处理器执行，以使处理器接收来自重量传感器的数据，并根据从重量传感器接收的数据，确定附接在末端执行器远端的抓具抓取的物件已经掉落。

在一些实施方案中，非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由处理器执行，以使处理器接收来自重量传感器的数据，并根据从重量传感器接收的数据，确定附接在末端执行器远端的抓具抓取多于一个物件。

在一些实施方案中，非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由处理器执行，以使处理器接收来自视觉系统的数据，并根据从视觉系统接收的数据，确定附接在末端执行器远端的抓具抓取多于一个物件。

在一些实施方案中，非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由处理器执行，以使处理器接收来自抓具导线的数据，并根据从抓具导线接收的数据，确定抓具是否附接到末端执行器。

在一些实施方案中，非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由处理器执行，以使处理器从视觉系统接收数据，并根据从视觉系统接收的数据，确定抓具是否附接到末端执行器。

在一些实施方案中，非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由处理器执行，以使处理器从压力传感器接收数据，并根据从压力传感器接收的数据，确定附接到末端执行器的抓具是否被损坏。

在一些实施方案中，非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由处理器执行，以使处理器接收来自视觉系统的数据，并根据从视觉系统接收的数据，确定附接在末端执行器远端的抓具脱离，定位脱离抓具；根据脱离抓具的形状，从多个抓具中确定用于拣取脱离抓具的拣取抓具；将拣取抓具装载到末端执行器，使用拣取抓具拣取脱离抓具，并将脱离抓具的抓具连接部分滑入抓具架的抓具板。

在一些实施方案中，非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由处理器执行，以使处理器接收来自视觉系统的数据，并根据从视觉系统接收的数据，确定附接到末端执行器远端的抓具抓取的物件已经掉落。

在一些实施方案中，非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由处理器执行，以使处理器接收来自压力传感器的数据，并根据从压力传感器接收的数据，确定附接在末端执行器远端的抓具抓取的物件已经掉落。

在一些实施方案中，非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由处理器执行，以使处理器从视觉系统接收数据，并根据从视觉系统接收的数据，确定照明源的照明强度。

在一些实施方案中，非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由处理器执行，以使处理器接收来自视觉系统的数据，根据从视觉系统接收的数据，检测待拣取的物体，并确定待拣取物件表面上的一个或多个拣取区域。

在一些实施方案中，由处理器执行的程序指令进一步使处理器根据从视觉系统接收的数据，为多个抓具中的至少一个抓具估计所述一个或多个拣取区域中的至少一个拣取区域的拣取分数，其中所述拣取分数指示机械臂成功拣取该物件的可能性。

在一些实施方案中，由处理器执行的程序指令进一步使所述处理器从多个抓具中选择一个抓具，其中所选的抓具对应于最高的拣取分数。

在一些实施方案中，非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由处理器执行，以使处理器接收来自视觉系统的数据，根据从视觉系统接收的数据，检测一个或多个待拣取物件，并确定所述一个或多个待物件中第一个物件的物件类型。

在一些实施方案中，由处理器执行的程序指令进一步根据确定的物件类型使所述处理器从多个抓具中选择一个抓具。

在一些实施方案中，非临时性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由处理器执行，以使处理器接收来自视觉系统的数据，并根据从视觉系统接收的数据，确定先前放置的物件被放置在不正确的输出组件中；其中，不正确的输出组件是与先前放置的物件的物件类型不一致的输出组件。

在一些实施方案中，由处理器执行的程序指令进一步使处理器确定正确的输出组件，将先前放置的物件从不正确的输出组件中移除，并将先前放置的物件放入正确的输出组件；其中，正确的输出组件是与先前放置的物件的物件类型相对应的输出组件。

在一些实施方案中，非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由处理器执行，以使处理器接收来自视觉系统的数据，根据从视觉系统接收的数据，停止机械臂的运动。

在一些实施方案中，非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由处理器执行，以使处理器接收来自视觉系统的数据，根据从视觉系统接收的数据，确定机械臂的轨迹。

在一些实施方案中，非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由处理器执行，以使处理器从抓具架装载抓具，确定从抓具架装载的抓具的新状态，并更新抓具状态表中与从抓具架装载的抓具对应的条目。

在一些实施方案中，非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由处理器执行，以使处理器将抓具卸载到抓具架上，确定卸载到抓具架上的抓具的新状态，并更新抓具状态表中与卸载到抓具架上的抓具对应的条目。

在一些实施方案中，非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由处理器执行，以使处理器接收来自与对应于特定抓具的抓具槽相关联的一个或多个传感器的数据，根据传感器数据，确定抓具是否存在于抓具槽中，并根据抓具是否存在于抓具槽的结果，更新抓具状态表中与特定抓具对应的条目。

在一些实施方案中，非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由处理器执行，以使处理器接收来自与对应于特定抓具的抓具槽相关联的一个或多个传感器的数据，根据传感器数据，确定抓具是否存在于抓具槽中，根据抓具是否存在于抓具槽中的结果，验证抓具状态表中与特定抓具对应的条目，并生成抓具位置错误通知。

在不同的实施方案中，本发明提供了用于拣取和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器装置，包括多个啮合机构，其中每个啮合机构包括第一部件和第二部件，其中啮合机构的第一部件和第二部件选自由销和销孔组成的群组，并且第一部件和第二部件中的至少一个是销；机械臂连接部分，包括第一多个磁体和多个啮合机构的第一多个第一部件；以及抓具连接部分，包括第二多个磁体和多个啮合机构的第二多个第二部件，其中第一多个磁体在空间和磁力上与第二多个磁体相对应，并且多个啮合机构的第一多个第一部件在空间上与多个啮合机构的第二多个第二部件相对应。

在一些实施方案中，所述销选自由指示销和横销组成的群组。

在一些实施方案中，机械臂连接部分和多个啮合机构的多个第一部件形成一个整体。

在一些实施方案中，抓具连接部分和多个啮合机构的多个第二部件形成一个整体。

在一些实施方案中，抓具连接部分进一步包括多个凹槽。

在一些实施例中，多个凹槽中的一个或多个是斜面的。

在一些实施方案中，多个凹槽是一对凹槽。

在一些实施方案中，当机械臂连接部分和抓具连接部分啮合时，选择第一多个磁体中的磁体与第二多个磁体中对应的磁体之间的距离，以在第一多个磁体中的磁体和第二多个磁体中对应的磁体之间产生磁力强度。

在一些实施方案中，选择第一多个磁体中的磁体和第二多个磁体中对应的磁体的体积，以在第一多个磁体中的磁体和第二多个磁体中对应的磁体之间产生磁力强度。

在一些实施方案中，选择第一多个磁体中的磁体和第二多个磁体中对应的磁体的等级，以在第一多个磁体中的磁体和第二多个磁体中对应的磁体之间产生磁力强度。

在一些实施方案中，末端执行器抓具快换器装置进一步包括抓具板，所述抓具板包括狭槽，其中所述狭槽的尺寸与多个凹槽相对应。

在一些实施方案中，所述狭槽是逐渐变窄的。

在一些实施方案中，机械臂连接部分和抓具连接部分中的每一个进一步包括通孔。

在一些实施方案中，机械臂连接部分中的通孔与O型环相邻。

在一些实施方案中，多个啮合机构中的一个啮合机构包括具有逐渐变窄的尖端的销。

在一些实施方案中，多个啮合机构中的一个啮合机构包括具有斜角的销孔。

本发明的其它方面和实施方案包括含有本文所描述的步骤的方法和过程，并且还包括本文所描述的系统和装置的过程和操作模式。

当结合附图阅读本发明的详细描述时，本发明的其它方面和实施方案将变得显而易见。

附图说明

本发明所描述的实施例是示例性的，而不是限制性的。现在将参照附图通过举例描述实施方案，其中：

图1A、1B和1C示出了一些实施方案中的示例性拣取、分类和放置机器人系统。

图2A示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器的示例性机械臂连接部分的等轴视图。

图2B示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器的示例性抓具连接部分的等轴视图。

图2C示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器的示例性机械臂连接部分从接触侧的俯视图。

图2D示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器的示例性抓具连接部分从接触侧的俯视图。

图2E示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置机器人系统的示例性抓具板的俯视图。

图3A示出了本发明的一个实施方案中示例性的用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器。

图3B示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器的示例性抓具连接部分的等轴视图。

图3C示出了本发明的一个实施方案中示例性的用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器。

图3D、3E和3F示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置机器人系统的具有示例性尺寸的末端执行器抓具快换器。

图4A、4B、4C、4D、4E、4F、4G、4H和4J示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器的示例性组件。

图4K示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器的各种示例性组件的爆炸图。

图5示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置机器人系统的示例性的末端执行器快换器。

图6A、6B、6C、6D、6E和6F示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器的各种示例性状态。

图7示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器的抓具取回的示例性流程。

图8示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器的抓具存放的示例性流程。

图9示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器的抓具切换的示例性流程。

图10示出了本发明的一个实施方案中装载用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具的说明性流程图。

图11示出了本发明的一个实施方案中卸载用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具的说明性流程图。

图12示出了本发明的一个实施方案中将用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具与对应的源泵相连接的说明性流程图。

图13示出了本发明的一个实施方案中使用抓具传感器确定末端执行器抓具是否存在于抓具架上的特定抓具槽中的说明性流程图。

图14A示出了本发明的一个实施方案中使用重量传感器确定抓具是否存在于用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器的说明性流程图。

图14B示出了本发明的一个实施方案中使用视觉系统确定抓具是否存在于用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器的说明性流程图。

图14C示出了本发明的一个实施方案中使用抓具导线确定抓具是否存在于用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器的说明性流程图。

图14D示出了本发明的一个实施方案中使用压力传感器确定用于拣取、分类和放置机器人系统上附接的抓具是否损坏的说明性流程图。

图15A示出了本发明的一个实施方案中使用重量传感器判断用于拣取、分类和放置机器人系统上附接的抓具抓取的物件是否掉落的说明性流程图。

图15B示出了本发明的一个实施方案中使用重量传感器判断用于拣取、分类和放置机器人系统上附接的抓具抓取的物件是否大于1个的说明性流程图。

图15C示出了本发明的一个实施方案中使用视觉系统判断用于拣取、分类和放置机器人系统上附接的抓具抓取的物件是否大于1个的说明性流程图。

图16示出了本发明的一个实施方案中替换用于拣取、分类和放置机器人系统的抓具，并将分离的抓具放置到抓具架的说明性流程图。

图17示出了本发明的一个实施方案中调整照明强度以改善用于拣取、分类和放置机器人系统的物体或抓具的视觉的说明性流程图。

图18示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置的机器人系统选择抓具以拣取物件的说明性流程图。

图19示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置的机器人系统根据检测到的物件类型来选择抓具的说明性流程图。

图20示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置的机器人系统替换先前放置在不正确的输出组件中的物件的说明性流程图。

图21示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置的机器人系统使用视觉系统检测物件的掉落的说明性流程图。

图22示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置的机器人系统使用压力传感器检测物件的掉落的说明性流程图。

图23示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置的机器人系统根据视觉系统的输入停止机械臂的运动的说明性流程图。

图24示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置的机器人系统根据视觉系统的数据确定机械臂的轨迹的说明性流程图。

图25A示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置的机器人系统在装载抓具之后更新抓具状态表的说明性流程图。

图25B示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置的机器人系统在卸载抓具之后更新抓具状态表的说明性流程图。

图25C示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置的机器人系统基于传感器数据更新抓具状态表的说明性流程图。

图25D示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置的机器人系统基于传感器数据验证抓具状态表并生成通知的说明性流程图。

图26提供了本发明的一个实施方案中的服务器(管理计算实体)的示意图。

图27提供了代表性的可以结合本发明的实施方案使用的客户端(用户计算实体)的说明性示意图。

具体实施方式

概述

参照所提供的附图，现在详细描述本发明的实施方案。

在下文的描述中，叙述了许多特定的细节以助于对本发明的透彻理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明。在其它实例中，使用示意图、用例和/或流程图来示出结构、装置、活动和方法，以避免混淆本发明。尽管以下的描述包含许多出于说明目的的具体内容，但本领域技术人员将理解，对所建议的细节的许多变化和/或更改仍在本发明的范围内。类似地，虽然本发明的许多特征是彼此相关或结合彼此描述的，但本领域技术人员将理解，这些特征中的许多特征可以独立于其它特征而提供。因此，本发明的描述不会对本发明造成任何一般性损失并且不会对本发明施加限制。

有多种方法可以更换用于分类和放置机器人系统的末端执行器抓具，以拣取不同尺寸、重量、材料和脆弱程度的物件。然而，这些方法要么需要人工干预，要么更换速度太慢，要么更换后的新抓具不牢固，要么不可靠。例如，一些传统的抓具快换器有两个或多个磁铁，这些磁铁被磁化，并且是轴向对称的。这样的抓具快换器的径向强度低，当存在一个小的横向力时，抓具更换器可能在无意中与机械臂断开。这样的抓具快换器也很容易旋转(这种旋转是不希望的)，而且也不存在对轴向旋转的控制。

因此，提供一种具有机械稳固性、具有高径向强度、可防止不需要的旋转、使用最小的感应输入、适用于广泛种类的抓具且操作速度快的用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器将是本领域的一个进步。

拣取、分类和放置机器人系统中的末端执行器抓具快换器的背景

图1A、图1B和图1C示出了现有技术中一些实施方案中的示例性拣取、分类和放置机器人系统100。拣取、分类和放置机器人系统100用于操纵各种各样的物件103，包含系统之前尚未抓取、放置或甚至识别的新物件。

拣取、分类和放置机器人系统100包括机械臂102、各种输入和输出组件和结构，如分拣台150和接收台180。操作员101可以监督或辅助机械臂(参见图1A)。在一些情况下，分拣台150和/或接收台180被输送带184、播种墙186和/或自动化导引车辆(AGV)188代替，或分拣台150和/或接收台180包含输送带184、播种墙186和/或自动化导引车辆(AGV)188，如图1B所示。机械臂102从分拣台150中的料箱152中抓取物件103，识别抓取的物件并将所抓取的物件放置在接收台180(例如，箱子182)中的位置处。

如图1C所示，分拣台150可以包含支撑结构154，所述支撑结构154为栓接在一起的金属支撑构件形成的系统。支撑结构154与机械臂102相对的一侧可以包含开口，该开口允许料箱(例如，料箱152)或其它接收容器插入到分拣台150中。分拣台150任选地包含用于支撑接收容器的底座156。

拣取、分类和放置机器人系统100还包含用于监测和管理机器人运动的控制系统170。控制系统提供用于提供移动(例如，旋转、伸展、缩回)机械臂102的各种组件的指令和/或命令信号。控制系统170包含处理器171、存储器172(例如，非暂时性计算机可读存储介质)、数据链路173、通信接口和其它组件。控制系统还可以包含可通过本地或远程网络(例如，因特网)访问的具有处理器175和数据库176的任选的云组件174。

拣取、分类和放置机器人系统100还包含具有视觉处理器169、传感器装置160和其它组件的视觉系统。每个传感器装置160可以具有一个或多个相机162、各种传感器163(例如，图像传感器、深度传感器、可见光传感器和/或红外传感器)、条形码读取器164或其它组件。在一些情况下，相机162捕获包含可见光数据(例如，RGB数据)和/或深度信息(例如，图像中的物件距相机多远)的图像数据。所捕获的图像数据被发送到控制系统以进行处理。视觉系统可以具有任意数量的传感器和相机。视觉系统的组件可以由任何机器人的输入/输出组件或结构支持，并且可放置于其它位置中。

拣取、分类和放置机器人系统100还包含运动控制器177。视觉处理器169和运动控制器177可以位于控制系统170外部或位于控制系统170内部。例如，图1A和图1B示出了外部运动控制器177以及位于控制系统内的视觉处理器169。

拣取、分类和放置机器人系统100还可以包含光幕系统，所述光幕系统包括产生光幕166的多个传感器165。拣取、分类和放置机器人系统100还可以包含LIDAR 167。光幕系统和LIDAR可以用于安全目的(例如，监测机器人系统周围的人员移动)或操作目的(例如，检测物件或系统组件的移动)。拣取、分类和放置机器人系统100还可以包含照明装置168，所述照明装置168可以根据料箱的颜色或其它环境和操作因素将光照调暗。

机械臂102包含用于安装到支撑表面(例如，地板或一些其它支撑结构)的底座104。框架106可旋转地连接到底座104。下臂108可旋转地连接到框架110。上臂112可旋转地连接到下臂108。末端执行器114可旋转地连接到上臂112。末端执行器114包含一个或多个抓具116以及轴管115。末端执行器114和每个抓具116具有抓具快换器117部件，该抓具快换器117部件允许各种抓具与末端执行器114兼容。抓具架118用于储存和存取各种抓具。抓具架118上的每个抓具槽具有抓具传感器119以指示抓具的存在或不存在。图1A和1B示出了多种夹持和抽吸抓具，例如各种尺寸的夹爪和抽吸抓具。在图1的情况下，夹爪116是抽吸夹爪。其它夹爪，如指状夹爪或其它类型的抽吸夹爪也可以使用。在一些情况下，末端执行器114是柔性的和/或多用途的。

拣取、分类和放置机器人系统100还可以包含真空源120(例如，泵)或压缩空气源121，以提供使用抓具所需的压力，其中，真空表示为负压，并且压缩空气表示为正压。每个源可由控制系统操作的源开关122控制。源选择开关123允许控制系统选择适当的源来操作当前正在使用的抓具。软管124从末端执行器行进穿过机械臂到达源。阀125允许控制系统选择压力源，或将软管连接到大气(即，不施加正压或负压)。压力传感器126允许控制系统监测软管内的压力水平。位于末端执行器上的重量传感器127允许控制系统检测抓具的重量以及其抓取的物件的质量(参见图1A)。从末端执行器行进到机械臂的底座或框架的抓具导线128允许控制系统确定抓具是否附接到末端执行器。

控制系统170和视觉系统的所有组件(例如，相机和传感器)通过数据链路173连接。此外，机器人系统中涉及运动或监测的所有组件(例如，运动控制器177、泵/选择开关122/123、阀125、压力传感器126、抓具传感器119、照明装置168)具有到控制系统170的数据链路173。

当机器人系统识别要拾取的负载时，它也会在一系列的抓具中确定最适合拾取负载的特定末端执行器抓具。然而，在某些情况下，机器人系统可能需要根据不同物件频繁地更换抓具。在这种情况下，非常需要一种无需人工干预的自动操作的抓具快换器。目前的解决方案包括具有磁力耦合部件的末端执行器，这些磁力耦合部件可以无缝连接和分离。然而，一些这样的装置是轴向磁化的，并且径向强度低。它们也可能容易旋转，使系统难以使用和控制。此外，磁性耦连可能不够坚固：因此，抓具可能因碰撞或突然移动而脱落。一个新的解决方案是在磁性耦合部件上增加机械销，以保持两个部件的方向并增加径向强度。本发明中描述的末端执行器抓具快换器包括一个为实现这种目的而设计的系统。

系统组件之间的相互作用

在一个实施方案中，拣取和放置机器人系统包含：具有末端执行器的机械臂，所述末端执行器被配置成在其远端处具有附接的抓具；抓具快换装置，所述抓具快换装置包括机械臂连接部分和抓具连接部分；抓具架，所述抓具架包括一个或多个抓具板和多个抓具；视觉系统；以及控制系统，所述控制系统包括处理器、非暂时性计算机可读存储介质和多个通信接口。其中，末端执行器在其远端包括抓具快换器的机械臂连接部分，至少一个抓具在其近端包括抓具快换器的抓具连接部分，机械臂连接部分用于连接到抓具连接部分，一个或多个抓具板中的至少一个抓具板包括抓具槽，拣取和放置机器人系统用于执行各种操作。(参见下面的"末端执行器抓具快换器的操作"部分)。

在一些实施方案中，每个抓具板具有正好一个抓具槽。在其它实施方案中，抓具板可以具有多于一个抓具槽。在一个实施方案中，抓具架进一步包含与抓具槽相关联的一个或多个传感器，其中所述一个或多个传感器用于指示抓具槽中存在抓具。

在一个实施方案中，控制系统从抓具架上的每个传感器接收数据并且可以随时确定特定的抓具是否位于抓具架中其对应的槽中。

在另一个实施方案中，抓具连接部分进一步包含多个凹槽，并且所述多个凹槽在空间上对应于抓具板上的抓具槽。

所述凹槽使抓具能够滑动到抓具架中并以稳健且及时的方式从抓具架被取回。

在一个实施方案中，拣取和放置机器人系统进一步包含位于末端执行器的远端处的重量传感器，其中重量传感器用于测量所附接的抓具的重量及其载荷的重量(例如，一个或多个物件)。

重量传感器可以允许控制系统检测抓具的存在或不存在、抓具抓取的物件的数量。

在一个实施方案中，拣取和放置机器人系统进一步包含电路，其中所述电路用于指示附接到末端执行器的抓具的存在。在一个实施方案中，电路是抓具导线。

抓具导线可以用于当抓具被附接到末端执行器时与抓具接触，以便向控制系统传送抓具是否被附接。

在一个实施方案中，抓具的存在是由电确定的(例如，通过检测导线阻抗、电流强度、电压等的变化)。

在一个实施方案中，抓具导线从抓具行进，沿着轴管向下，到达机械臂的近端部分，例如其底座或框架，其中信息通过数据链路传送到控制系统。

在各种实施方案中，抓具快换器包括多个啮合机构，其中每个啮合机构包括第一部件和第二部件，其中啮合机构的第一部件和第二部件选自由销和销孔组成的群组，并且其中第一部件和第二部件中的至少一个是销，其中机械臂连接部分包括第一多个磁体和多个啮合机构的第一多个第一部件，其中抓具连接部分包括第二多个磁体和多个啮合机构的第二多个第二部件，其中，第一多个磁铁体在空间和磁力上与第二多个磁体对应，并且多个啮合机构的第一多个第一部件在空间上与多个啮合机构的第二多个第二部件对应。

在一些实施方案中，拣取和放置机器人系统进一步包含多个输入和输出组件，其中至少一个输出组件与物件类型对应，并且其中所述多个输入和输出组件选自由以下组成的群组：分拣台、料箱、接收台、箱子、料箱输送带、物件输送带、播种墙、自动化导引车辆(AGV)和货架。

物件可以按类型分类。物件类型可能涉及形状分类(例如，圆形物件对细长物件)、被制成的材料分类(例如，塑料材料对金属材料)、颜色或其性质分类(例如，水果对蔬菜、苹果对桔子)。在一个实施方案中，具有相同条形码或相同目的地(例如，配送地址、办公室或工厂中的目的地部门等)的物件属于相同的物件类型。在一个实施方案中，属于相同订单的物件(例如，其具有相同的订单编号)属于相同的物件类型。在一个实施方案中，各种输出组件(例如，分拣台中的箱子)中的每一个与不同的物件类型相关联。

在一些实施方案中，机械臂和抓具连接部分进一步包括通孔。

通孔用于传输所附接的抓具与其对应的源泵之间的真空或压缩空气。在一个实施方案中，该通孔包括一个机械通路和一个电气通路。

在一个实施方案中，拣取和放置机器人系统进一步包含第一软管，其中机械臂连接部分的通孔连接到第一软管的远端。

在一个实施方案中，拣取和放置机器人系统进一步包含压力传感器，其中压力传感器位于第一软管上。

来自压力传感器的数据(例如，压力读数)可以指示所附接的抓具或所拣取的物件的存在或不存在。

在一个实施方案中，拣取和放置机器人系统进一步包含源泵，其中源泵连接到第一软管的近端，并且源泵选自由真空泵和压缩空气泵组成的群组。

在使用单源泵操作的系统中，第一软管是图1A和图1B所示的软管124，所述软管将抓具直接连接到源泵，其中术语“连接”表示通过启用的空气流、真空或压力流连接。

在另一个实施方案中，拣取和放置机器人系统进一步包含阀和一个或多个第二软管，其中所述阀将第一软管的近端连接到阀输出，所述阀输出选自由大气和所述一个或多个第二软管组成的群组。

在一个实施方案中，拣取和放置机器人系统进一步包含一个或多个源泵，其中所述一个或多个第二软管中的至少一个第二软管将阀输出连接到所述一个或多个源泵中的一个源泵，所述多个抓具中的至少一个抓具对应于所述一个或多个源泵中的一个源泵，并且所述一个或多个源泵中的源泵选自由真空泵和压缩空气泵组成的群组。

在使用多于一个源泵(例如，一个真空泵和一个压缩空气泵)操作的系统中，需要阀的存在以便在泵之间切换或将抓具连接到大气(即，与所有泵断开连接)。在这种情况下，第一软管是图1A和图1B所示的软管124的远端区段。此外，需要第二软管的存在以便将阀连接到源泵中的每个源泵。第二软管代表图1A和图1B中所示的软管124的近端区段，所述近端区段将阀连接到源泵中的每个源泵。

在一个实施方案中，每个源泵都具有启动其的泵开关，并且都具有由控制系统使用的泵选择开关以通过数据链路或任何其它形式的控制信号(例如，电接通/断开信号)来启动所需的泵开关。

在其它实施方案中，流体泵用于控制抓具。在这种情况下，通孔、软管、压力传感器和阀被配置成用流体操作。

在一个实施方案中，视觉系统包含视觉处理器、多个视觉通信接口以及一个或多个视觉组件，所述一个或多个视觉组件选自由以下组成的群组：相机、条形码读取器、深度传感器、红外传感器、光幕系统和LIDAR；并且其中视觉系统的至少一个组件通过数据链路连接到视觉处理器，并且视觉处理器通过数据链路连接到控制系统。

在一个实施方案中，拣取和放置机器人系统进一步包含照明源，其中照明源用于发出多种光强度。

在一个实施方案中，控制系统通过运动控制器控制机械臂移动。在一个实施方案中，运动控制器也控制阀。

在一个实施方案中，来自压力传感器、重量传感器、抓具导线、视觉系统传感器、抓具传感器或具有通信接口的任何其它组件的数据以规律的时间间隔传输到控制系统(即，数据推送)。在另一个实施方案中，仅在控制系统请求时才传输此类数据(即，数据提取)。

在一个实施方案中，抓具导线用于通过电信号连续且瞬时地向控制系统提供关于在末端执行器处存在附接的抓具的信息。

末端执行器抓具快换器的结构和组件

图2A示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器的示例性机械臂连接部分的等轴视图。该机械臂连接部分用于连接到机器人系统的机械臂上，并被设计成与图2B中描述的末端执行器抓具快换器的抓具连接部分互补。其中，两个连接部分的表面相接触，因此，机械臂连接部分和抓具连接部分相配合或啮合。当机械臂连接部分被连接到机器人系统的机械臂时，机械臂连接部分和抓具连接部分相配合或啮合，并且抓具连接部分被连接到机器人系统的抓具上，此时，可以说该抓具被装载到机器人系统的机械臂上。反之，当机械臂连接部分被连接到机器人系统的机械臂上时，机械臂连接部分和抓具连接部分没有啮合，而抓具连接部分连接到机器人系统的抓具上，此时，可以说该抓具被从机器人系统的机械臂上卸下。

机械臂连接部分包括多个磁体211和多个指示销213。在一些实施方案中，多个磁体211是一组位于机械臂连接部分的相对两侧的两个磁体。在一些实施方案中，多个指示销213是一组位于机械臂连接部分的相对两侧的两个指示销213。在一些实施方案中，两个磁体211是沿着机械臂连接部分的表面的一个轴线分布，而两个指示销213则是沿机械臂连接部分的表面的另一个轴线分布。

指示销213在与图2B所述的末端执行器抓具快换器的抓具连接部分相连接时，可保持末端执行器的方向，以使系统不旋转。此外，指示销213提供了径向强度，增加了当系统受到机械干扰时(例如受到碰撞)的坚固性。在一些实施方案中，该指示销213是圆柱形的。在一些实施方案中，指示销213的长度是该圆柱体指示销的直径的3至5倍；这种几何形状允许径向负载发生时仍保持强大的密封。

在一些实施方案中，指示销213和机械臂连接部分的其余部分是一体化结构，作为一个整体制造的，例如通过成型、加工或3D打印。一体化结构的优点包括大规模生产的方便性和快速性，以及同一批的机械臂连接部分具有更高的一致性。

机械臂连接部分可选地包括一个通孔219，以匹配具有各种能力的抓具。在一些实施方案中，通孔219能够为真空驱动的抓具保持真空。在一些实施方案中，通孔219能够为压缩空气驱动的抓具提供压缩空气。在其他实施方案中，通孔219能够为机械臂和抓具之间提供机械或电连接，例如携带信号的导线。

图2B示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器的示例性抓具连接部分的等轴视图。该抓具连接部分被连接到机器人系统的夹爪上，并被设计为与图2A中所述的机械臂连接部分匹配。抓具连接部分包括多个磁体221、多个销孔223和多个凹槽225。多个磁体221在空间上和磁力上与机械臂连接部分的多个磁体211相对应。在一些实施方案中，多个磁体221是一组位于抓具连接部分的相对两侧的两个磁体。多个磁体211和多个磁体221的位置、方位和磁力强度提供了足够的力来承载抓具上的负载，但仍然使机器人系统能够按照本发明描述的方法通过滑出抓具连接部分来轻松地更换抓具。例如，如果磁力太强，机器人系统将无法移除抓具连接部分。

多个销孔223在空间上与机械臂连接部分的多个指示销213相对应。在一些实施方案中，多个销孔223是一组位于抓具连接部分的相对两侧的两个孔。在一些实施方案中，两个磁体221是沿着抓具连接部分的表面的一个轴线分布，而两个销孔223则是沿着抓具连接部分的表面的另一个轴线分布。多个凹槽225的设计是为了与图2E中描述的抓具板的狭槽相匹配。

在一些实施方案中，指示销213和相应的销孔223的尺寸、形状和位置支持容错。这样，附接抓具时的轻微错位是可以容忍的。在一些实施方案中，指示销213的尖端是逐渐变细的，和/或销孔有较宽的孔边，以便在指示销213进入相应的销孔223时能够自动纠正错位。

在一些实施方案中，该指示销213是由钢制造的。在一些实施方案中，机械臂连接部分的外壳是由铝制造的。在一些实施方案中，抓具连接部分的外壳由较软的材料制造的，例如塑料材料(如，聚甲醛(POM))。钢在较软的材料上滑动，可以支持数百万次的连接和分离，而且磨损非常小。

对于本领域的普通技术人员来说明显的是，各种配置的指示销和销孔是可能的。例如，这两个部件可以被调换，因此，抓具连接部分包括指示销，机械臂连接部分包括销孔。或者，抓具连接部分和机械臂连接部分可以各自同时包括一个指示销以及一个销孔。

抓具连接部分可选地包括一个通孔229，以匹配抓具。通孔229可以与机械臂连接部分的通孔219对齐，当机械臂连接部分和抓具连接部分相接触时，创造形成一个密封的通道。可以用一个O型环来密封通孔229和通孔219之间的接口。在一些实施方案中，该密封通道可以提供真空、压缩空气、机械连接或电连接。在一些实施方案中，通孔229和通孔219分别位于抓具连接部分和机械臂连接部分的表面中央。

图2C示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器的示例性机械臂连接部分从接触侧的俯视图。如图2A所描述的那样，机械臂连接部分包括多个磁体211和多个指示销213。机械臂连接部分可选地包括一个通孔219，以进入抓具的真空通道。

图2D示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器的示例性抓具连接部分从接触侧的俯视图。如图2B所描述的那样，该抓具连接部分包括多个磁体221和多个销孔223。该抓具连接部分可选地包括一个通孔229，以进入抓具的真空通道。

图2E示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置机器人系统的示例性抓具板251的俯视图。抓具板251包括狭槽253，其尺寸与抓具连接部分的多个凹槽225相对应，以便使抓具板251能够通过边缘255将抓具连接部分牢固地固定在狭槽253中。在一些实施方案中，抓具板251进一步包括斜槽257，以允许轻微的错位被自动纠正。

图3A示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器。抓具架313包括与多个狭槽相关联的多个抓具板。例如，第一抓具板305包括一个第一狭槽303，第二抓具板311包括一个第二狭槽309。机械臂连接部分319与第一抓具连接部分301啮合，即与第一抓具连接部分301相连的抓具被装载。在一些实施方案中，第一抓具连接部分301包括抓具对齐标记323，第一狭槽303包括狭槽对齐标记321。狭槽对齐标记321和抓具对齐标记323的设置使得系统能够确定第一抓具连接部分301相对于第一抓具板305的位置。在一些实施方案中，第一抓具连接部分301包括多个凹槽315，该多个凹槽315在空间上与第一狭槽303的多个边缘317相对应。图3A还示出了夹在第二狭槽309中的第二抓具连接部分307。

图3B示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器的示例性抓具连接部分的等轴视图。抓具连接部分包括多个销孔351、多个磁体353、一个通孔355和多个凹槽357。

图3C示出了本发明一个实施方案中示例性的用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器。抓具板361包括抓具传感器362，该抓具传感器用于检测抓具板361的狭槽366中的抓具连接部分365的存在。在一些实施方案中，机械臂连接部分与抓具连接部分365啮合，机械臂连接部分通过轴接合器364连接到轴管363。

图3D、3E和3F示出了本发明一个实施方案中用于拣取、分类和放置机器人系统的具有示例性尺寸的示例性末端执行器抓具快换器。数字尺寸以毫米为单位表示距离。

图3D示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置机器人系统的具有示例性尺寸的示例性末端执行器抓具快换器的主视图(从外部看到的视图)。轴管371通过轴接合器372连接到机械臂连接部分373。机械臂连接部分373与抓具连接部分374啮合，所述抓具连接部分374包括多个凹槽375。多个凹槽375在空间上与抓具架的狭槽376相对应。

图3E示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置机器人系统的具有示例性尺寸的示例性末端执行器抓具快换器的剖视图(沿销和销孔切开)。带有通孔388的轴管381通过轴接合器382连接到机械臂连接部分384。O型环383将轴管的通孔388与机械臂连接部分384的相应通孔之间的连接处密封起来。机械臂连接部分384通过多个销386与抓具连接部分385啮合。抓具架的狭槽387支撑抓具连接部分385。

图3F示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置机器人系统的具有示例性尺寸的示例性末端执行器抓具快换器的剖视图(沿磁体切开)。带有通孔399的轴管391通过轴接合器322和螺钉394连接到机械臂连接部分393。机械臂连接部分393包括多个磁体3981、抓具连接部分395包括多个磁体3982。当机械臂连接部分393与抓具连接部分395啮合时，多个磁体3981和多个磁体3982被多个垫片3983分开，在一些实施方案中，该垫片是抓具连接部分395的组件。多个垫片旨在从物理上保护抓具连接部分395的多个磁体3982免受危险，例如被外部物件碰撞，这可能会削弱多个磁体3982的磁场强度。抓具架的狭槽397通过多个凹槽396支撑抓具连接部分395。

图4A、4B、4C、4D、4E、4F、4G、4H和4J示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器的示例性组件。特别地，图4A示出了上部部件4010，图4B示出了下部部件4020，图4C示出了六角轴接合器A 4030，图4D示出了六角轴接合器B 4040，图4E示出了圆轴接合器4050，图4F示出了接头4060，图4G示出了抓具板4070，图4H示出了偏置接合器4080，以及图4J示出了角度接合器4090。

在一些实施方案中，上部部件4010是图2A中提到的机械臂连接部分。在一些实施方案中，下部部件4020是图2B中提到的抓具连接部分。

图4K示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器的各种示例性组件的爆炸图。在一些实施方案中，组件4101是夹爪，组件4103是多个螺纹螺钉，组件4105是角度接合器4090，组件4107是O型环，组件4109是下部部件4020，组件4111是上部部件4010，组件4113是六角轴接合器A 4030，组件4115是多个平头螺钉，组件4117是圆轴接合器4050，组件4119是凹头螺钉，组件4121是扁平的O型环，组件4123是轴。

图5示出了本发明的一个实施方案中示例性的用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器。抓具架521包括多个抓具槽和多个抓具传感器，所述多个抓具槽包括第一抓具槽505和第二抓具槽515，所述多个抓具传感器包括第一抓具传感器507和第二抓具传感器517。第一抓具传感器507用于检测第一抓具槽505中的抓具连接部分的存在。如图5所示，第一抓具槽505是空的，因此，第一抓具传感器507指示没有抓具连接部分存在。如果与第一抓具连接部分503啮合的机械臂连接部分501接近第一抓具槽505并卸下第一抓具连接部分503，那么第一抓具传感器507将指示第一抓具槽505中存在第一抓具连接部分503。第二抓具连接部分513存在于第二抓具槽515中。因此，第二抓具传感器517指示第二抓具连接部分513的存在。

图6A、6B、6C、6D、6E和6F示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器的各种示例性状态。在这些示例性状态中，机械臂连接部分609被连接到拣取、分类和放置机器人系统的机械臂上。机械臂连接部分609可以接触到抓具架621，该抓具架621包括多个抓具板和多个狭槽，所述多个狭槽包括第一狭槽601和第二狭槽603。抓具架621能够容纳多个抓具连接部分，所述多个抓具连接部分包括第一抓具连接部分605和第二抓具连接部分607。在一些实施方案中，第一抓具连接部分605连接到机器人系统的第一夹爪上。在一些实施方案中，第二抓具连接部分607连接到机器人系统的第二夹爪上。

图6A示出了末端执行器抓具快换器的一个示例性状态，其中第一抓具连接部分605和第二抓具连接部分607分别被容纳在第一狭槽601和第二狭槽603中，机械臂连接部分609既不与第一抓具连接部分605也不与第二抓具连接部分607啮合，而机械臂连接部分609即将与第一抓具连接部分605啮合。

图6B示出了末端执行器抓具快换器的一个示例性状态，其中第一抓具连接部分605和第二抓具连接部分607分别容纳在第一狭槽601和第二狭槽603中，并且机械臂连接部分609与第一抓具连接部分605啮合。

图6C示出了末端执行器抓具快换器的一个示例性状态，其中第二抓具连接部分607被容纳在第二狭槽603中，第一狭槽601是空的，机械臂部连接部分609与第一抓具连接部分605啮合并远离抓具架621。

图6D示出了末端执行器抓具快换器的一个示例性状态，其中第一抓具连接部分605和第二抓具连接部分607分别被容纳在第一狭槽601和第二狭槽603中，机械臂连接部分609既不与第一抓具连接部分605也不与第二抓具连接部分607啮合，并且机械臂连接部分609即将与第二抓具连接部分607啮合。

图6E示出了末端执行器抓具快换器的一个示例性状态，其中第一抓具连接部分605和第二抓具连接部分607分别被容纳在第一狭槽601和第二狭槽603中，并且机械臂连接部分609与第二抓具连接部分607啮合。

图6F示出了末端执行器抓具快换器的一个示例性状态，其中第一抓具连接部分605被容纳在第一槽狭601中，第二狭槽603是空的，而机械臂连接部分609与第二抓具连接部分607啮合并远离抓具架621。

图7、8和9示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器的各种操作的示例性状态流。在这些示例性状态流中，这些状态对应于图6A，6B，6C，6D，6E和6F中描述的示例性状态。

图7示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器的抓具取回的示例性状态流。在一些实施方案中，抓具取回被系统使用，以便将抓具装载到系统的机械臂上。该系统从状态701开始，如图6A所示。接下来，该系统通过将机械臂连接部分609与第一抓具连接部分605啮合来取回第一抓具连接部分605，从而使系统处于如图6B所示的状态703。最后，系统将第一抓具连接部分605从第一狭槽601中移出并远离抓具架621，这使系统处于如图6C所示的状态705。第一抓具连接部分605现在被取回并准备好做下一次的使用。

图8示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器的抓具存放的示例性状态流。抓具存放与抓具取回相反。在一些实施方案中，抓具存放被系统使用，以便将抓具从系统的机械臂上卸载。该系统从状态801开始，如图6C所示。接下来，系统通过将第一抓具连接部分605向抓具架621移动并使第一抓具连接部分605进入第一狭槽601来存放第一抓具连接部分605，这使系统处于如图6B所示的状态803。最后，系统使机械臂连接部分609从第一抓具连接部分605上脱离，这使系统处于如图6A所示的状态805。第一抓具连接部分605现在被存放在抓具架621上。

图9示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器的抓具切换的示例性状态流。该系统开始于如图6A所示的状态，其中该系统已经使机械臂连接部分609与第一抓具连接部分605脱离。接下来，系统将机械臂连接部分609移动到第二抓具连接部分607附近，以便机械臂连接部分609处于可以与第二抓具连接部分607啮合的状态，这使系统处于如图6D中所示的状态901。接下来，系统通过将机械臂连接部分609与第二抓具连接部分607啮合而切换到第二抓具连接部分607，这使系统处于如图6E中所描述的状态903。最后，系统将第二抓具连接部分607移出第二狭槽603并远离抓具架621，这使系统处于如图6F所示的状态905。第二抓具连接部分607现在被取回并准备好做下一次的使用。

末端执行器抓具快换器的操作

图10示出了本发明的一个实施方案中装载用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器的说明性流程图。图10开始于(步骤1001)确定一个要装载的抓具。在步骤1003中，系统将机械臂移动至抓具板上在步骤1001中确定的抓具。在步骤1005中，系统降低机械臂，直到指示销进入相应的销孔内且相应的各磁体相接触。在步骤1007中，系统将机械臂从抓具板上移开，并准备好做下一次使用。

图11示出了本发明的一个实施方案中卸载用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器的说明性流程图。图11开始于(步骤1101)将机械臂向抓具板移动。在步骤1103中，系统将抓具连接部分滑入至抓具板中，其中抓具连接部分的凹槽滑入抓具板的抓具槽。在步骤1105中，系统将机械臂从抓具板上移开。在步骤1107中，磁体相互脱离，机械臂上没有抓具存在。

图12示出了本发明的一个实施方案中将用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器与对应源泵连接的说明性流程图。图12开始于(步骤1201)确定一个要装载的抓具。在步骤1203中，该系统确定与步骤1201选择的末端执行器抓具对应的源泵。在步骤1205中，该系统使用阀将相应的源泵连接到第一软管上(参见，图1A和1B)。

在一个实施方案中，控制系统向阀发送信号，通过数据链路从一个阀输出切换到另一个。在一个实施方案中，多个可用的抓具按其相对应的源泵分类。例如，抽吸工具可能需要压缩空气泵，而抓取工具可能需要真空泵。

图13示出了本发明的一个实施方案中使用抓具传感器确定抓具架上的特定抓具槽中是否存在末端执行器抓具的说明性流程图。在步骤1301中，拣取、分类和放置机器人系统接收来自与一个或多个抓具槽相关联的传感器的数据。在步骤1305中，系统根据从步骤1301收到的传感器数据，确定抓具是否存在于抓具槽中。

图14A示出了本发明的一个实施方案中使用重量传感器确定抓具是否存在于用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器的说明性流程图。图14A开始于(步骤1401)接收来自重量传感器的数据。在步骤1403中，系统根据从步骤1401收到的重量传感器的数据，确定抓具是否连接到末端执行器上。

在步骤1403的一个实施方案中，系统将来自重量传感器的重量读数与所附接的抓具的已知重量进行比较，其中接近已知重量的重量读数表明有抓具附接在末端执行器上。

图14B是本发明的一个实施方案中使用视觉系统判断抓具是否存在于用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器的说明性流程图。图14B开始于(步骤1411)接收来自视觉系统的数据。在步骤1413中，系统根据从步骤1411收到的视觉系统的数据，确定抓具是否连接到末端执行器上。

图14C是本发明的一个实施方案中使用抓具导线确定抓具是否存在于用于拣取、分类和放置机器人系统的末端执行器的说明性流程图。图14C开始于(步骤1421)接收来自抓具导线的数据。在步骤1423中，系统根据从步骤1421收到的抓具导线的数据，确定抓具是否连接到末端执行器上。在其他实施方案中，电路可通过如图14C所示的说明性流程图用于指示附接到末端执行器上的抓具的存在。

图14D示出了本发明的一个实施方案中使用压力传感器确定用于拣取、分类和放置机器人系统上附接的抓具是否损坏的说明性流程图。图14D开始于(步骤1431)接收来自压力传感器的数据。在步骤1433中，系统根据从步骤1431的压力传感器收到的数据，确定附接到末端执行器的抓具是否被损坏。

在步骤1433的一个实施例中，系统将来自压力传感器的压力读数与大气压进行比较，其中，接近大气压的压力读数表示附接的抓具被损坏。在另一个实施方案中，接近大气压的压力读数表明没有抓具附接到末端执行器上。

图15A是本发明的一个实施方案中使用重量传感器检测用于拣取、分类和放置机器人系统上附接的抓具抓取的物件是否已经掉落的说明性流程图。图15A开始于(步骤1501)接收来自重量传感器的数据。在步骤1503中，系统根据从步骤1501收到的重量传感器的数据，确定附接在末端执行器远端的抓具抓取的物件已经掉落。

图15B示出了本发明的一个实施方案中使用重量传感器检测用于拣取、分类和放置机器人系统上附接的抓具抓取一个以上的物件的说明性流程图。

图15B开始于(步骤1511)接收来自重量传感器的数据。在步骤1513中，系统根据从步骤1511收到的重量传感器的数据，确定附接在末端执行器远端的抓具抓取大于一个物件。

在一些实施方案中，图15B所示的说明性流程图被用于检测多拣取，然后系统停止拣取。在其他实施方案中，一次应用可能更倾向于同时拣取多个物件，这更快。在这样的实施方案中，重量传感器检测被拣取物件的总重量，并且只有当被拣取物件的总重量超过预设的阈值时，才可以拒绝多拣取。

图15C是本发明的一个实施方案中使用视觉系统检测附接在用于拣取、分类和放置机器人系统上的抓具抓取一个以上的物件的说明性流程图。图15C开始于(步骤1521)接收来自视觉系统的数据。在步骤1523中，系统根据从步骤1521的视觉系统接收的数据，确定附接在末端执行器远端的抓具抓取大于一个物件。

在一些实施方案中，图15C中所示的说明性流程图被用来检测多拣取，然后系统停止拣取。在其他实施方案中，一次应用可能更倾向于同时拣取多个物件，这更快。在这样的实施方案中，视觉系统检测被拣取物件的总数量或大概的总体积，并且只有当被拣取物件的总数量或大概的总体积超过预设的阈值时，才可以拒绝多拣取。

图16示出了本发明的一个实施方案中替换用于拣取、分类和放置机器人系统的抓具，并将分离的抓具放置到抓具架的说明性流程图。图16开始于(步骤1601)接收来自视觉系统的数据。在步骤1603中，系统确定在末端执行器远端上的抓具是已经分离的。在步骤1605中，系统根据从步骤1601收到的数据，确定分离后的抓具的位置。在步骤1607中，系统根据分离的抓具的形状，确定一个拣取用抓具。在步骤1609中，系统将拣取用抓具附接到末端执行器上。在步骤1611中，系统使用拣取用抓具拣取分离的抓具。在步骤1613中，系统将分离后的抓具的抓具连接部分滑入抓具板，从而将分离的抓具替换到抓具架上。

图17示出了本发明的一个实施方案中调整照明强度以改善用于拣取、分类和放置机器人系统的物体或抓具的视觉的说明性流程图。图17开始于(步骤1701)接收来自视觉系统的数据。在步骤1703中，系统根据从步骤1701收到的数据，确定照明源的照明强度。

在一个实施方案中，从视觉系统收到的数据被用来确定输入组件中物件的可见度。在一个实施方案中，低的物件可见度会触发系统增加照明源的照明强度。

图18示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置的机器人系统选择抓具以拣取物件的说明性流程图。图18开始于(步骤1801)检测要被拣取的物件。在步骤1803中，系统确定待拣取件表面上的一个或多个拣取区域。在步骤1805中，系统估计与所述一个或多个拣取区域中的至少一个拣取区域相关的拣取分数。在步骤1807中，系统根据步骤1805估计的拣取分数选择抓具。

在另一个实施方案中，系统可以开始于检测多个待拣取物件，并确定所述多个待拣取物件中的每个物件的表面上的一个或多个拣取区域。在另一个实施方案中，系统可以估计与每个确定的拣取区域相关的拣取分数，并根据估计的拣取分数为每个检测的物件选择拣取区域。在另一个实施方案中，系统可以优先拣取具有拣取区域的物件，所述拣取区域具有最高拣取分数。在另一个实施方案中，系统可以基于每个物体的拣取区域的拣取分数，进一步计算出一组检测物件(例如，属于同一类型的物体)的一组拣取分数。在另一个实施方案中，系统可以优先拣取具有拣取区域的物件组(例如，类型)，所述拣取区域具有最高的组拣取分数。

图19示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置的机器人系统根据检测到的物件类型来选择抓具的说明性流程图。图19开始于(步骤1901)接收来自视觉系统的数据。在步骤1903中，系统根据从步骤1901收到的数据，检测一个或多个待拣取物件。在步骤1905中，系统确定所述一个或多个待拣取物件中第一个物件的物件类型。在步骤1907中，系统根据确定的物件类型选择抓具。

在一个实施方案中，系统可以将检测的物件分组(例如，根据它们的物件类型)并根据检测的物件组的大小选择抓具。

图20示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置的机器人系统替换先前放置在不正确的输出组件中的物件的说明性流程图。图20开始于(步骤2001)接收来自视觉系统的数据。在步骤2005中，该系统确定正确的输出组件。在步骤2007中，系统将先前已放置的物件从不正确的输出组件中移出。在步骤2009中，系统将先前已放置的物件重新放置到正确的输出组件中。

图21示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置的机器人系统使用视觉系统检测物件的掉落的说明性流程图。图21开始于(步骤2101)接收来自视觉系统的数据。在步骤2103中，系统根据从步骤2101收到的数据，确定附接在末端执行器远端的抓具抓取的物件已经掉落。

图22示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置的机器人系统使用压力传感器检测物件的掉落的说明性流程图。图22开始于(步骤2201)接收来自压力传感器的数据。在步骤2203中，系统根据从步骤2201收到的数据，确定附接在末端执行器远端的抓具抓取的物件已经掉落。

在步骤2203的一个实施方案中，系统将压力读数与大气压进行比较，其中，接近大气压的压力读数表示没有物件附接到末端执行器抓具。

图23示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置的机器人系统根据视觉系统的输入停止机械臂的运动的说明性流程图。图23开始于(步骤2301)接收来自视觉系统的数据。在步骤2305中，系统根据从步骤2301收到的视觉系统的数据，停止机械臂的运动。

在一个实施方案中，当操作者或未识别的物件阻碍了机械臂的轨迹时，机械臂的运动被停止。在另一个实施方案中，视觉系统包括光幕，所述光幕用于检测机械臂运动的障碍物。在一个实施方案中，光幕是用于保护操作者的安全措施。

图24示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置的机器人系统根据视觉系统的数据确定机械臂的轨迹的说明性流程图。图24开始于(步骤2401)接收来自视觉系统的数据。在步骤2403中，系统根据步骤2401收到的视觉系统的数据，确定机械臂的轨迹。

图25A、25B、25C和25D示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置的机器人系统保持抓具状态表的说明性流程图。

图25A示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置的机器人系统在装载操作之后更新抓具状态表的说明性流程图。图25A开始于(步骤2501)从抓具架上装载抓具。在步骤2503中，系统为从抓具架装载的抓具确定新的状态。在步骤2505中，系统更新抓具状态表中与从抓具架装载的抓具对应的条目。

图25B出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置的机器人系统在卸载操作之后更新抓具状态表的说明性流程图。图25B开始于(步骤2511)将抓具卸载到抓具架上。在步骤2513中，系统确定卸载到抓具架的抓具的新状态。在步骤2515中，系统更新抓具状态表中与卸载到抓具架的抓具对应的条目。

图25C示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置的机器人系统根据传感器数据更新抓具状态表的说明性流程图。图25C开始于(步骤2521)接收来自一个或多个传感器的数据，所述一个或多个传感器与特定抓具对应的抓具槽相关联。在步骤2523中，系统根据从步骤2521收到的传感器数据，确定抓具是否存在于抓具槽中。在步骤2525中，系统根据从步骤2523确定的抓具是否存在于抓具槽中，在抓具状态表中更新与特定抓具相对应的条目。

图25D示出了本发明的一个实施方案中用于拣取、分类和放置的机器人系统根据传感器数据验证抓具状态表并生成通知的说明性流程图。图25D开始于(步骤2531)接收来自一个或多个传感器的数据，所述一个或多个传感器与特定抓具对应的抓具槽相关联。在步骤2533中，系统根据从步骤2531收到的传感器数据，确定抓具是否存在于抓具槽中。在步骤2535中，系统验证抓具状态表中与特定抓具对应的条目。在步骤2537中，系统根据来自步骤2533确定的抓具是否存在于抓具槽的结果生成抓具位置错误通知。

在各种实施方案中，系统结合来自视觉系统、重量传感器、抓具导线和压力传感器中的一个或多个的数据，确定抓具是否附接到末端执行器上、物件是否被机械臂成功拣取、物体是否被机械臂释放或投下、是否有一个以上的物件被附接的抓具抓取、抓具是否被损坏、以及抓具是否已经掉落或脱离。

使用计算机程序产品、方法和计算实体的实施方案

本发明可以以硬件和/或软件的组合实施。现在描述用于实施本发明的一个实施方案的说明性硬件和软件操作环境。

本发明的实施方案可以以各种方式实施，包括作为计算机程序产品实施，所述计算机程序产品包括制造品。计算机程序产品可以包含存储应用、程序、程序模块、脚本、源代码、程序代码、目标代码、字节代码、编译代码、解释代码、机器代码、可执行指令等(本文中也被称为可执行指令、用于执行的指令、计算机程序产品、程序代码和/或本文可互换使用的类似术语)的非暂时性计算机可读存储介质。此类非暂时性计算机可读存储介质包含所有计算机可读的介质(包含易失性和非易失性介质)。

在一个实施方案中，非易失性计算机可读存储介质可以包含软盘、软磁盘、硬盘、固态存储装置(SSS)(例如，固态硬盘(SSD)、固态卡(SSC)、固态模块(SSM))、企业级闪存盘、磁带或任何其它非暂时性磁性介质等。非易失性计算机可读存储介质还可以包含穿孔卡、纸带、光学标记片(或具有孔图案或其它光学可识别标记的任何其它物理介质)、只读光盘(CD-ROM)、可擦写光盘(CD-RW)、数字多功能光盘(DVD)、蓝光光盘(BD)以及任何其它非暂时性光学介质等。此类非易失性计算机可读存储介质还可以包含只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)、带电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、闪存(例如，Serial型、NAND型、NOR型等)、多媒体存储卡(MMC)、数据安全(SD)存储卡、SmartMedia卡、压缩闪存(CF)卡、记忆棒等。此外，非易失性计算机可读存储介质还可以包含导电桥式随机存取存储器(CBRAM)、相变随机存取存储器(PRAM)、铁电随机存取存储器(FeRAM)、非易失性随机存取存储器(NVRAM)、磁阻式随机存取存储器(MRAM)、电阻式随机存取存储器(RRAM)、硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅存储器(SONOS)、浮栅随机存取存储器(FJGRAM)、千足虫存储器、赛道存储器等。

在一个实施方案中，易失性计算机可读存储介质可以包含随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、快速页面模式的动态随机存取存储器(FPM DRAM)、扩展数据输出动态随机存取存储器(EDO DRAM)、同步动态随机存取存储器(SDRAM)、双数据速率同步动态随机存取存储器(DDR SDRAM)、双数据速率类型二同步动态随机存取存储器(DDR2 SDRAM)、双数据速率类型三同步动态随机存取存储器(DDR3SDRAM)、Rambus动态随机存储器(RDRAM)、双晶体管随机存取存储器(TTRAM)、晶闸管随机存取存储器(T-RAM)、零电容随机存储器(Z-RAM)、Rambus直插式存储器模块(RIMM)、双列直插式存储器模块(DIMM)、单列直插式存储器模块(SIMM)、视频随机存取存储器(VRAM)、高速缓冲存储器(包含各种级别)、闪存、寄存器存储器等。应当认识到的是，在使用计算机可读存储介质的实施方案中，可以用其它类型的计算机可读存储介质来替代上述计算机可读存储介质；或除了上述计算机可读存储介质外，还可以使用其它类型的计算机可读存储介质。

正如应该理解的那样，本发明的各种实施方案也可以作为方法、装置、系统、计算设备、计算实体和/或类似物来实现。因此，本发明的实施方案中可以采取设备、系统、计算装置、计算实体等形式执行存储在计算机可读存储介质上的指令，以进行某些步骤或操作。因此，本发明的实施方案也可以采取以下形式：完全硬件实施方式、完全计算机程序产品实施方式、和/或包含计算机程序产品与执行某些步骤或操作的硬件的组合实施方式。

参考框图和流程图说明描述了本发明的实施方案。因此，应当理解的是，框图和流程图说明中的每个方框可以以计算机程序产品、完全硬件、硬件和计算机程序产品的组合和/或设备、系统、计算装置、计算实体和/或其他类似物的形式实施，所述其他类似物执行计算机可读存储介质上指令、操作、步骤和可交换使用的类似术语(例如，可执行指令、用于执行的指令、程序代码等)。例如，代码的检索、加载和执行可以按顺序执行，以便一次检索、加载和执行一条指令。在一些示例性的实施方案中，检索、加载和/或执行可以并行进行，以使多条指令一起被检索、加载和/或执行。因此，此类实施方案可以产生执行框图和流程图说明中具体的步骤或操作的专门配置的机器。因此，所述框图和流程图说明支持用于执行所述特定指令、操作或步骤的实施方案的各种组合。

示例性系统架构

本发明的示例性的实施方案可以包含一个或多个服务器(管理计算实体)、一个或多个网络以及一个或多个客户端(用户计算实体)。这些组件、实体、装置、系统和本文可互换使用的类似词语中的每一个可以通过例如相同或不同的有线或无线网络彼此直接或间接通信。另外，虽然图26和27将各种系统实体展示为单独的、独立的实体，但各种实施方案不限于此特定架构。

示例性管理计算实体

图26提供了本发明的一个实施方案中的服务器(管理计算实体)2601的示意图。通常，术语计算实体、计算机、实体、装置、系统和/或本文可互换使用的类似词语可以指，例如，一个或多个计算机、计算实体、台式计算机、移动电话、平板计算机、平板手机、笔记本计算机、膝上型计算机、分布式系统、游戏控制器、手表、眼镜、iBeacons、邻近信标、小型安全终端、射频标识(RFID)标签、耳塞、扫描仪、电视机、加密狗、相机、腕带、可穿戴物品/装置、自助服务终端、输入终端、服务器或服务器网络、刀片服务器(blade)、网关、交换机、处理装置、处理实体、机顶盒、中继器、路由器、网络接入点、基站等和/或适于执行本文所描述的功能、操作和/或处理的装置或实体的任何组合。此类功能、操作和/或处理可以包含，例如，传输、接收、操作、处理、显示、存储、确定、创建/生成、监测、评估、比较和/或本文可互换使用的类似术语。在一个实施方案中，这些功能、操作和/或处理可以对数据、内容、信息和/或本文可互换使用的类似术语进行。

如所指示的，在一个实施方案中，管理计算实体2601还可以包含一个或多个通信接口2620，以通过传送可以被传输、接收、操作、处理、显示、存储等的数据、内容、信息和/或本文可互换使用的类似术语与各种计算实体进行通信。

如图26所示，在一个实施方案中，管理计算实体2601可以包含一个或多个处理元件2605(也被称为处理器、处理电路系统和/或本文可互换使用的类似术语)或与上述的一个或多个处理元件805(也被称为处理器、处理电路系统和/或本文可互换使用的类似术语)通信，所述一个或多个处理元件通过例如总线与管理计算实体2601内的其它元件通信。如将理解的是，处理元件2605可以以许多不同的方式实施。例如，处理元件2605可以被实施为一个或多个复杂可编程逻辑装置(CPLDs)、微处理器、多核处理器、协同处理实体、专用指令集处理器(ASIPs)、微控制器和/或控制器。此外，处理元件2605可以被实施为一个或多个其它处理装置或电路系统。术语电路系统可以指完全硬件实施或硬件与计算机程序产品的组合。因此，处理元件2605可以被实施为集成电路、专用集成电路(ASICs)、现场可编程门阵列(FPGAs)、可编程逻辑阵列(PLAs)、硬件加速器、其它电路系统等。因此，如将理解的是，处理元件2605可以用于特定用途，或用于执行存储在易失性或非易失性介质中的指令或以其它方式被处理元件2605访问的指令。因此，无论是通过硬件还是计算机程序产品来配置，或通过其组合来配置，处理元件2605在相应地配置时都可以根据本发明的实施方案执行步骤或操作。

在一个实施方案中，管理计算实体2601可以进一步包含非易失性介质(也被称为非易失性存储装置、存储器、存储器存储装置、存储器电路系统和/或本文可互换使用的类似术语)或与上述的非易失性介质通信。在一个实施方案中，非易失性存储装置或存储器可以包含一个或多个非易失性存储装置或存储器介质2610，包括但不限于硬盘、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、闪存、MMCs、SD存储卡、记忆棒、CBRAM、PRAM、FeRAM、NVRAM、MRAM、RRAM、SONOS、FJG RAM、千足虫存储器、赛道存储器等。如将认识到的是，非易失性存储装置或存储器介质可以存储数据库、数据库实例、数据库管理系统、数据、应用程序、程序、程序模块、脚本、源代码、目标代码、字节代码、编译代码、解释代码、机器代码、可执行指令等。术语数据库、数据库实例、数据库管理系统和/或本文可互换使用的类似术语可以指使用一个或多个数据库模型(如分层数据库模型、网络模型、关系模型、实体关系模型、对象模型、文档模型、语义模型、图形模型等)的记录或数据的集合，所述记录或数据的集合存储在计算机可读存储介质中。

在一个实施方案中，管理计算实体2601可以进一步包含易失性介质(也被称为易失性存储装置、存储器、存储器存储装置、存储器电路系统和/或本文可互换使用的类似术语)或与上述的易失性介质通信。在一个实施方案中，易失性存储装置或存储器也可以包含一个或多个易失性存储器或存储器介质2615，包括但不限于RAM、DRAM、SRAM、FPM DRAM、EDODRAM、SDRAM、DDR SDRAM、DDR2 SDRAM、DDR3 SDRAM、RDRAM、TTRAM、T-RAM、Z-RAM、RIMM、DIMM、SIMM、VRAM、高速缓冲存储器、寄存器存储器等。如将认识到的是，易失性存储器或存储器介质可以用于存储由例如处理元件2605执行的数据库、数据库实例、数据库管理系统、数据、应用程序、程序、程序模块、脚本、源代码、目标代码、字节代码、编译代码、解释代码、机器代码、可执行指令等的至少一部分。因此，数据库、数据库实例、数据库管理系统、数据、应用程序、程序、程序模块、脚本、源代码、目标代码、字节代码、编译代码、解释代码、机器代码、可执行指令等可以在处理元件2605和操作系统的协助下用于控制管理计算实体2601的操作的某些方面。

如所指示的，在一个实施方案中，管理计算实体2601还可以包括一个或多个通信接口2620，以通过传送可以被传输、接收、操作、处理、显示、存储等的数据、内容、信息和/或本文可互换使用的类似术语与各种计算实体进行通信。此类通信可以使用有线数据传输协议来执行，如光纤分布式数据接口(FDDI)、数字用户线(DSL)、以太网、异步传输模式(ATM)、帧中继、电缆数据服务接口规范(DOCSIS)或任何其它有线传输协议。类似地，管理计算实体2601可以被配置成使用以下各种协议中的任何一种协议通过无线外部通信网络进行通信：如通用分组无线服务(GPRS)、通用移动通信系统(UMTS)、码分多址2000(CDMA2000)、CDMA2000 1X(1xRTT)、宽带码分多址(WCDMA)、时分同步码分多址(TD-SCDMA)、长期演进(LTE)、演进通用陆地无线接入网络(E-UTRAN)、演进数据优化(EVDO)、高速分组接入(HSPA)、高速下行分组接入(HSDPA)、IEEE 802.11(Wi-Fi)、Wi-Fi Direct 802.16(WiMAX)、超宽带(UWB)、红外(IR)协议、近场通信(NFC)协议、超低功耗蓝牙无线技术、蓝牙协议、无限通用串行总线(USB)协议和/或任何其它无线协议。

尽管未示出，但是管理计算实体2601可以包括一个或多个输入元件，如键盘输入、鼠标输入、触摸屏/显示输入、运动输入、移动输入、音频输入、定点装置输入、操纵杆输入、小键盘输入等或与上述输入元件通信。管理计算实体2601还可以包括一个或多个输出元件(未示出)，如音频输出、视频输出、屏幕/显示输出、运动输出、移动输出等或与上述输出元件通信。

如将认识到的是，管理计算实体2601的组件中的一个或多个组件可以远离其它管理计算实体2601组件，如位于分布式系统中。此外，可以组合所述组件中的一个或多个组件，并且执行本文所描述的功能的另外的组件也可以包括在管理计算实体2601中。因此，管理计算实体2601可以适于各种需要和情况。如将认识到的是，提供这些架构和描述仅用于示例性目的，而本发明不限于各种实施方案。

示例性用户计算实体

用户可以是个人、公司、组织、实体、组织内的部门、组织的代表和/或个人等。

图27提供了代表性的可以结合本发明的实施方案使用的客户端(用户计算实体)2701的说明性示意图。通常，术语装置、系统、计算实体、实体和/或本文中可互换使用的类似词语可以指，例如，一个或多个计算机、计算实体、台式计算机、移动电话、平板计算机、平板手机、笔记本计算机、膝上型计算机、分布式系统、游戏控制器、手表、眼镜、小型安全终端、射频标识(RFID)标签、耳塞、扫描仪、相机、腕带、自助服务终端、输入终端、服务器或服务器网络、刀片服务器(blade)、网关、交换机、处理装置、处理实体、机顶盒、中继器、路由器、网络接入点、基站等和/或适于执行本文所描述的功能、操作和/或处理的装置或实体的任何组合。用户计算实体2701可以由各方操作。如图27所示，用户计算实体2701可以包含天线2712、发射器2704(例如，无线电)、接收器2706(例如，无线电)和处理元件2708(例如，CPLDs、微处理器、多核处理器、协同处理实体、ASIPs、微控制器和/或控制器)，他们分别向发射器2704和接收器2706提供信号以及从所述发射器2704和接收器2706接收信号。

分别提供到发射器2704和接收器2706的信号以及从所述发射器2704和接收器2706接收到的信号可以包括符合适用无线系统的空中接口标准的信令信息。在此方面，用户计算实体2701能够以一种或多种空中接口标准、通信协议、调制类型和访问类型进行操作。更具体地说，用户计算实体2701可以根据多个无线通信标准和协议中的任何一个进行操作，如上述关于管理计算实体2601的那些标准和协议。在特定实施方案中，用户计算实体2701可以根据多个无线通信标准和协议操作，例如，UMTS、CDMA2000、1xRTT、WCDMA、TD-SCDMA、LTE、E-UTRAN、EVDO、HSPA、HSDPA、Wi-Fi、Wi-Fi Direct、WiMAX、UWB、IR、NFC、蓝牙、USB等。类似地，用户计算实体2701可以根据多个有线通信标准和协议进行操作，如上述通过网络接口2720的管理计算实体2601标准和协议。

通过这些通信标准和协议，用户计算实体2701可以使用以下概念与各种其它实体进行通信：如非结构化补充业务数据(USSD)、短信服务(SMS)、多媒体消息服务(MMS)、双音多频信令(DTMF)和/或订户身份模块拨号器(SIM拨号器)。用户计算实体2701还可以将变更、附加件和更新下载到例如其固件、软件(例如，包含可执行指令、应用程序、程序模块)和操作系统。

根据一个实施方案，用户计算实体2701可以包含位置确定方面、装置、模块、功能和/或本文可互换使用的类似词语。例如，用户计算实体2701可以包含户外定位方面，如适于获取例如纬度、经度、高度、地理编码、路线、方向、航向、速度、世界时间(UTC)、日期和/或各种其它信息/数据的位置模块。在一个实施方案中，位置模块可以通过识别观察到的卫星数量和这些卫星的相对位置来获取数据，这些数据有时被称为星历数据。卫星可以是各种不同的卫星，包含近地轨道(LEO)卫星系统、国防部(DOD)卫星系统、欧盟伽利略定位系统、中国北斗导航系统、印度区域导航卫星系统等。可替代地，位置信息可以通过对与各种其它系统(包含蜂窝塔、Wi-Fi接入点等)连接的用户计算实体2701的位置进行三角剖分来确定。类似地，用户计算实体2701可以包含室内定位方面，如适于获取例如纬度、经度、高度、地理编码、路线、方向、航向、速度、时间、日期和/或各种其它信息/数据的位置模块。一些室内系统可以使用各种位置或定位技术，包括RFID标签、室内信标或发射器、Wi-Fi接入点、蜂窝塔、附近的计算装置(例如，智能手机、膝上型计算机)等。例如，此类技术可以包含iBeacons、Gimbal邻近信标、蓝牙低能量(BLE)发射器、NFC发射器等。这些室内定位方面可以用于各种环境，以确定某人或某物的位置到英寸或厘米的范围内。

用户计算实体2701还可以包括用户接口(其可以包含耦接到处理元件2708的显示器35)和/或用户输入接口(耦接到处理元件2708)。例如，如本文所述，用户接口可以是在用户计算实体2701上执行和/或可通过所述用户计算实体访问的用户应用程序、浏览器、用户界面和/或本文中可互换使用的类似词语，以与管理计算实体2601交互和/或使来自所述管理计算实体的信息显示。用户输入接口可以包括允许用户计算实体2701接收数据的许多装置或接口中的任何一个，如小键盘2718(硬或软)、触控显示器、语音/言语或运动接口或其它输入装置。在包含小键盘2718的实施方案中，小键盘2718可以包括(或使显示)常规数字(0-9)和相关键(#，*)以及用于操作用户计算实体2701的其它键，并且可以包括完整的字母键集或可以被激活以提供完整的字母数字键集的键集。除了提供输入之外，用户输入接口还可以用于，例如，激活或禁用某些功能，如屏幕保护和/或睡眠模式。

用户计算实体2701还可以包括易失性存储装置或存储器2722和/或非易失性存储装置或存储器2724，两者可以被嵌入和/或是可取出的。例如，非易失性存储器可以是ROM、PROM、EPROM、EEPROM、闪存、MMCs、SD存储卡、记忆棒、CBRAM、PRAM、FeRAM、NVRAM、MRAM、RRAM、SONOS、FJG RAM、千足虫存储器、赛道存储器等。易失性存储器可以是RAM、DRAM、SRAM、FPMDRAM、EDO DRAM、SDRAM、DDR SDRAM、DDR2 SDRAM、DDR3 SDRAM、RDRAM、TTRAM、T-RAM、Z-RAM、RIMM、DIMM、SIMM、VRAM、高速缓存存储器、寄存器存储器等。易失性和非易失性存储装置或存储器可以存储数据库、数据库实例、数据库管理系统、数据、应用程序、程序、程序模块、脚本、源代码、目标代码、字节代码、编译代码、解释代码、机器代码、可执行指令等以实施用户计算实体2701的功能。如所指示的，这可以包含驻留在实体上，或可通过浏览器或其它用户接口访问的用户应用，所述用户应用用于与管理计算实体2601和/或各种其它计算实体通信。

在另一个实施方案中，如上文更详细描述的，用户计算实体2701可以包含与管理计算实体2601的组件和功能性相同或类似的一个或多个组件或功能性。如将认识到的，提供这些架构和描述仅用于示例性目的，而不限于各种实施方案。

其它实施方案细节

尽管上面已经描述了示例性处理系统，但是本文描述的主题和功能操作的实施方案可以在其它类型的数字电子电路系统中，或在计算机软件、固件或硬件(包含本发明说明书中公开的结构和其结构等效物)中，或在其中的一个或多个的组合中实施。

本文描述的主题和操作的实施方案可以在数字电子电路系统中，或在计算机软件、固件或硬件(包含本发明说明书中公开的结构及其结构等效物)中，或在其中的一个或多个的组合中实施。本文描述的主题的实施方案可以被实施为一个或多个计算机程序，即编码在计算机存储介质上以由信息/数据处理设备执行或控制所述信息/数据处理设备的操作的计算机程序指令的一个或多个模块。可替代地，或另外地，程序指令可以编码在人工生成的传播信号(例如，机器生成的电信号、光学信号或电磁信号)上，所述人工生成的传播信号被生成以编码信息/数据，所述编码信息/数据用于传输到适合的由信息/数据处理设备处理的接收器设备。计算机存储介质可以是或者被包含在计算机可读存储装置、计算机可读存储基板、随机或串行存取存储器阵列或装置，或其中的一个或多个的组合中。而且，虽然计算机存储介质不是传播信号，但计算机存储介质可以是编码在人工生成的传播信号中的计算机程序指令的来源或终点。计算机存储介质还可以是或被包含在一个或多个单独的物理组件或介质(例如，多个CD、盘、或其它存储装置)中。

本文所描述的操作可以被实施为由信息/数据处理设备对存储在一个或多个计算机可读存储装置上的或从其它来源接收的信息/数据进行的操作。

术语“数据处理设备”涵盖用于处理数据的所有种类的设备、装置和机器，举例来讲，包含可编程处理器、计算机、片上系统、或前述内容中的多个或组合。所述设备可以包含专用逻辑电路系统，例如，现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)。除了硬件以外，所述设备还可以包含为该计算机程序创建执行环境的代码，例如，构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统、跨平台运行时环境、虚拟机、或其中的一个或多个的组合的代码。所述设备和执行环境可以实现各种不同的计算模型基础架构，如网页服务、分布式计算和网格计算基础架构。

计算机程序(又称为程序、软件、软件应用、脚本或代码)可以用任何形式的编程语言编写，包含编译型语言或解释型语言、声明式语言或过程化语言，并且其可以用任何形式部署，包含作为独立式程序或作为模块、组件、子程序、对象、或适合于在计算环境中使用的其它单元。计算机程序可以但不需要对应于文件系统中的文件。程序可以被存储在保存有其它程序或信息/数据的文件(例如，一个或多个脚本被存储在标记语言文档中)的一部分中，专用于该程序的单个文件中，或多个协调文件(例如，存储一个或多个模块、子程序或部分代码的文件)中。计算机程序可以被部署成在一个计算机或者多个计算机上执行，所述一个计算机或多个计算机位于一个站点，或分布在多个站点并且通过通信网络互连的。

本文所描述的过程或逻辑流程可以由一个或多个可编程处理器执行，所述一个或多个可编程处理器执行一个或多个计算机程序以通过操作输入信息/数据并生成输出来实现操作。举例来讲，适合于执行计算机程序的处理器包含通用微处理器和专用微处理器两者、以及任何类型的数字计算机的任何一个或多个处理器。通常，处理器将接收来自只读存储器或随机存取存储器或两者的指令和信息/数据。计算机的基本元件是根据指令执行操作的处理器以及用于存储指令和数据的一个或多个存储器装置。通常，计算机还将包含用于存储数据的一个或多个大容量存储装置(例如，磁盘、磁光盘或光盘)或者计算机在操作上耦合以从所述一个或多个大容量存储装置接收信息/数据，或向所述一个或多个大容量存储装置传递信息/数据，或同时接收信息/数据和传递信息/数据。然而，计算机不需要此类装置。适于存储计算机程序指令和信息/数据的装置包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储器装置，举例来说，包括半导体存储器装置，例如EPROM、EEPROM和闪存装置；磁盘(例如，内置硬盘或可移动磁盘)；磁光盘；以及CD-ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可以由专用逻辑电路系统补充或结合在其中。

为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施本文所述的主题的实施方案，所述计算机具有用于向用户显示信息/数据的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或LCD(液晶显示器)监测器)以及用户可以用来向计算机提供输入的键盘和定点装置(例如，鼠标或轨迹球)。其它种类的装置也可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈，例如，视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈；并且可以以任何形式接收来自用户的输入，包含声音、语音或触觉输入。另外，计算机可以通过发送文档给用户使用的装置并且从所述用户使用的装置接收文档来与用户交互；例如，为了响应于从网页浏览器接收到的请求将网页发送给用户客户端装置上的网页浏览器。

本文所描述的主题的实施方案可以在计算系统中实施，所述计算系统包含后端组件(例如，作为信息/数据服务器)、或包含中间件组件(例如，应用服务器)、或包含前端组件(例如，具有图形用户接口或网页浏览器的客户端计算机，用户可以通过客户端计算机与本文所描述的主题的实施方案交互)或一个或多个此类后端组件、中间件组件或前端组件的任何组合。系统的组件可以通过数字信息/数据通信(例如，通信网络)的任何形式或介质进行互连。通信网络的示例包含局域网(“LAN”)和广域网(“WAN”)、互联网络(例如，因特网)和对等网络(例如，ad hoc对等网络)。

计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器通常彼此远离并且通常通过通信网络交互。客户端与服务器的关系借助于计算机程序产生，这些计算机程序产生在不同计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系。在一些实施方案中，服务器将信息/数据(例如，HTML页面)传输到客户端装置(例如，为了向与客户端装置进行交互的用户显示信息/数据并从所述用户接收用户输入)。可以在服务器处从客户端装置接收在客户端装置处生成的信息/数据(例如，用户交互的结果)。

虽然本说明书含有许多具体实施方案细节，但这些细节不应被解释为对任何实施方案或可能要求的范围的限制，而应当被解释为对特定的具体实施方案的特征的描述。本文中在单个实施方案的背景下描述的特定特征也可以在单个实施方案的组合中实施。相反，在单个实施方案的背景下描述的多种特征可以在多个实施方案中分开实施，或者在任何适合的子组合中实施。此外，尽管特征在上文被描述为以某些组合起作用并且甚至被要求如此，但是在一些情况下可以从组合中去除要求保护的组合中的一个或多个特征，并且所要求保护的组合可以指子组合或子组合的变体。

类似地，虽然在图示中按特定顺序描述了操作，但是这不应当被理解为这些操作要求以所示的特定次序或连续次序执行，或要求执行所有描述的操作才能达成想要的结果。在某些情况中，多重任务处理及并行处理可以是有利的。此外，上述实施方案中的各个系统组件的分离不应被理解为在所有实施方案中都要求此类分离，而应理解为，所描述的程序组件和系统通常可以一起整合到单个软件产品中或封装到多个软件产品中。

因此，已经描述了主题的具体实施方案。其他实施方案在下列权利要求的保护范围内。在一些情况下，权利要求中描述的操作可以按不同的顺序执行且仍能达成想要的结果。另外，在附图中描述的过程不一定需要所示出的特定顺序或者先后顺序来实现期望的结果。在某些实施方案中，多任务处理和并行处理可能是有利的。

在本发明的一些实施方案中，整个系统可以在所谓的云实施方案中实施，并在所谓的云实施方案中通过因特网提供给终端用户和运营商。将不需要本地安装软件或硬件，并且在客户端上使用网页浏览器或类似的软件将允许终端用户和运营商直接通过因特网访问本发明的系统，所述客户端可以是台式计算机、膝上型计算机、移动装置等。这消除了在客户端侧安装自定义软件的任何需要，并且提高了服务(软件即服务)传输的灵活性，并且提高了用户满意度和易用性。设想了用于本发明的各种业务模型、收入模型和传输机制，并且所有这些都被考虑在本发明的范围内。

通常，为实现本发明的实施方案而执行的方法可以作为操作系统的一部分实施或作为被称作“计算机程序”或“计算机代码”的特定应用程序、组件、程序、对象、模块或指令序列的一部分实施。计算机程序通常包括设置在各个时间、在计算机中的各个存储器和存储装置中的一个或多个指令，并且当所述一个或多个指令由计算机中的一个或多个处理器读取和执行时，使计算机执行必需的操作以执行涉及本发明的各个方面的元件。

此外，虽然已经在完全正常运转的计算机和计算机系统的背景下描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，本发明的各个实施方案能够以各种形式的程序产品分布，并且无论用于实际影响分布的特定类型的机器或计算机可读介质如何，本发明都同样适用。计算机可读介质的示例包括但不限于可记录类型介质，例如，易失性和非易失性存储器装置、软盘和其它可移动磁盘、硬盘驱动器、光盘(包括光盘只读存储器(CD-ROMS)、数字多功能盘(DVDs)等)以及数字和模拟通信介质。

本领域的一般技术人员知道，用例、结构、示意图和流程图可以以其它顺序或组合来执行，但是在不脱离本发明的更广泛范围的情况下，本发明的发明构思仍然存在。每个实施方案可以是独有的，并且方法/步骤可以被缩短或延长，与其它操作重叠、推迟、延迟，和在时间间隔之后继续以实施本发明的方法。

结论

受益于前述描述和相关联的附图中呈现的教导，所属领域的技术人员将想到本发明所阐述的这些实施方案的许多修改和其它实施方案。因此，应当理解的是，实施方案不应限于所公开的具体实施方案，并且修改和其它实施方案被包含在所附权利要求的范围内。尽管本文采用了具体术语，但其仅用于一般性和描述性意义，而不是出于限制的目的。

尽管已经参考特定示例性的实施方案描述了本发明，但是显而易见的是，对这些实施方案进行的各种修改和改变不脱离本发明的更广泛范围。因此，说明书和附图应当被认为是说明性的而不是限制性的。对本领域技术人员而言将显而易见的是，上述实施方案是更广泛发明的具体实例，该更广泛发明的范围可能比任何单一描述所教导的范围都大。对说明书进行的许多修改不脱离本发明的范围。

Claims (59)

1.用于拣取和放置机器人系统的末端执行器抓具快换器装置，所述末端执行器抓具快换器装置包括：

多个啮合机构，其中每个啮合机构包括第一部件和第二部件；其中所述啮合机构的第一部件和第二部件选自于由销和销孔组成的群组；并且其中所述第一部件和所述第二部件中的至少一个是销；

机械臂连接部分，包括第一多个磁体和所述多个啮合机构中的第一多个第一部件；和

抓具连接部分，包括第二多个磁体和所述多个啮合机构中的第二多个第二部件；其中，所述第一多个磁体在空间和磁力上与所述第二多个磁体对应，并且所述多个啮合机构的所述第一多个第一部件在空间上与所述多个啮合机构的所述第二多个第二部件对应。

2.根据权利要求1所述的末端执行器抓具快换器装置，其中所述销选自由指示销和横销组成的群组。

3.根据权利要求1所述的末端执行器抓具快换器装置，其中所述机械臂连接部分和所述多个啮合机构的所述多个第一部件形成一个整体。

4.根据权利要求1所述的末端执行器抓具快换器装置，其中所述抓具连接部分和所述多个啮合机构的所述多个第二部件形成一个整体。

5.根据权利要求1所述的末端执行器抓具快换器装置，其中所述抓具连接部分进一步包括多个凹槽。

6.根据权利要求5所述的末端执行器抓具快换器装置，其中所述多个凹槽中的一个或多个是斜角的。

7.根据权利要求5所述的末端执行器抓具快换器装置，其中所述多个凹槽是一对凹槽。

8.根据权利要求1所述的末端执行器抓具快换器装置，其中，当所述机械臂连接部分和所述抓具连件部分啮合时，选择所述第一多个磁体中的磁体和所述第二多个磁体中对应的磁体之间的距离，以在所述第一多个磁体中的所述磁体和所述第二多个磁体中对应的所述磁体之间产生磁力强度。

9.根据权利要求1所述的末端执行器抓具快换器装置，其中，选择所述第一多个磁体中的磁体和所述第二多个磁体中对应的磁体的体积，以在所述第一多个磁体中的所述磁体和所述第二多个磁体中对应的所述磁体之间产生磁力强度。

10.根据权利要求1所述的末端执行器抓具快换器装置，其中，选择所述第一多个磁体中的磁体和所述第二多个磁体中对应的磁体的等级，以在所述第一多个磁体中的所述磁体和所述第二多个磁体中对应的所述磁体之间产生磁力强度。

11.根据权利要求5所述的末端执行器抓具快换器装置，进一步包括：抓具板，所述抓具板包括狭槽，其中所述狭槽的尺寸与所述多个凹槽相对应。

12.根据权利要求11所述的末端执行器抓具快换器装置，其中所述狭槽是逐渐变窄的。

13.根据权利要求1所述的末端执行器抓具快换器装置，其中所述机械臂连接部分和抓具连接部分各自进一步包括通孔。

14.根据权利要求3所述的末端执行器抓具快换器装置，其中所述机械臂连接部分中的所述通孔与O型环相邻。

15.根据权利要求1所述的末端执行器抓具快换器装置，其中所述多个啮合机构中的一个啮合机构包括具有逐渐变窄的尖端的销。

16.根据权利要求1所述的末端执行器抓具快换器装置，其中所述多个啮合机构中的一个啮合机构包括斜角的销孔。

17.一种拣取和放置机器人系统，该系统包括：

具有末端执行器的机械臂，所述末端执行器被配置为远端附接有抓具；

抓具快换装置，包括机械臂连接部分和抓具连接部分；

抓具架，包括一个或多个抓具板和多个抓具；

视觉系统；和

控制系统，所述控制系统包括处理器、非易失性计算机可读存储介质和多个通信接口；其中，

所述末端执行器在其远端包括所述抓具快换器装置的机械臂连接部分，

至少一个抓具在其近端包括所述抓具快换器装置的抓具连接部分；

所述机械臂连接部分用于连接到所述抓具连接部分；

所述一个或多个抓具板中的至少一个抓具板包括抓具槽；

所述拣取和放置机器人系统用于将抓具从抓具架装载到所述末端执行器上，并且卸载所述末端执行器上的抓具到所述抓具架。

18.根据权利要求17所述的拣取和放置机器人系统，其中所述抓具快换器装置包括多个啮合机构，其中，

每个啮合机构包括第一部件和第二部件，

所述啮合机构的所述第一部件和所述第二部件选自由销和销孔组成的群组，并且所述第一部件和所述第二部件中的至少一个是销；

所述机械臂连接部分包括第一多个磁体和所述多个啮合机构中的第一多个第一部件；

所述抓具连接部分包括第二多个磁体和所述多个啮合机构中的第二多个第二部件；

所述第一多个磁体在空间和磁力上与所述第二多个磁体对应，并且

所述多个啮合机构的所述第一多个第一部件在空间上与所述多个啮合机构中的所述第二多个第二部件对应。

19.根据权利要求17所述的拣取和放置机器人系统，其中所述抓具连接部分进一步包含多个凹槽，并且所述多个凹槽在空间上与抓具板上的抓具槽对应。

20.根据权利要求17所述的拣取和放置机器人系统，其中所述抓具架进一步包括与抓具槽相关的一个或多个传感器，其中所述一个或多个传感器用于指示所述抓具槽中抓具的存在。

21.根据权利要求17所述的拣取和放置机器人系统，进一步包括位于末端执行器远端的重量传感器，其中所述重量传感器用于测量抓具的重量及抓具载荷的重量。

22.根据权利要求17所述的拣取和放置机器人系统，进一步包含电路，其中所述电路用于指示附接到所述末端执行器的抓具的存在。

23.根据权利要求17所述的拣取和放置机器人系统，进一步包含多个输入和输出组件，其中至少一个输出组件对应于一个物体类型，并且其中所述多个输入和输出组件选自由以下组成的群组：分拣台、料箱、接收台、箱子、料箱输送带、物体输送带、播种墙、自动化导引车辆(AGV)和货架。

24.根据权利要求17所述的拣取和放置机器人系统，其中所述机械臂连接部分和所述抓具连接部分进一步包括通孔。

25.根据权利要求24所述的拣取和放置机器人系统，进一步包括第一软管，其中所述机械臂连接部分的所述通孔连接到所述第一软管的远端。

26.根据权利要求25所述的拣取和放置机器人系统，进一步包括压力传感器，其中所述压力传感器位于所述第一软管上。

27.根据权利要求25所述的拣取和放置机器人系统，进一步包括源泵，其中所述源泵连接到所述第一软管的近端，并且所述源泵选自由真空泵和压缩空气泵组成的群组。

28.根据权利要求25所述的拣取和放置机器人系统，进一步包括阀和一个或多个第二软管，其中所述阀将所述第一软管的近端连接到一个阀输出，所述阀输出选自由大气和一个或多个第二软管组成的群组。

29.根据权利要求28所述的拣取和放置机器人系统，进一步包括一个或多个源泵，其中，

一个或多个第二软管中的至少一个第二软管将所述阀输出连接到所述一个或多个源泵中的一个源泵；

所述多个抓具中的至少一个抓具对应于所述一个或多个源泵中的一个源泵；并且

所述一个或多个源泵中的一个源泵选自由真空泵和压缩空气泵组成的群组。

30.根据权利要求17所述的拣取和放置机器人系统，其中，

所述视觉系统包含视觉处理器、多个视觉通信接口以及一个或多个视觉组件，所述一个或多个视觉组件选自由以下组成的群组：相机、条形码读取器、深度传感器、红外传感器、光幕系统和LIDAR；

所述视觉系统的至少一个组件通过数据链路连接到所述视觉处理器；并且

所述视觉处理器通过数据链路连接到所述控制系统。

31.根据权利要求30所述的拣取和放置机器人系统，进一步包括照明源，其中所述照明源用于发出多种照明强度。

32.根据权利要求17所述的拣取和放置机器人系统，其中所述非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由所述处理器执行，以使得所述处理器：

确定要装载的选定抓具；

将所述机械臂朝所述抓具架上的所述选定抓具移动；

降低所述机械臂，直到多个销处于多个相应的销孔中，并且所述机械臂连接部分上的多个磁体与所述抓具连接部分上的多个相应磁体相接触；并且

将所述机械臂从所述抓具架上移开。

33.根据权利要求17所述的拣取和放置机器人系统，其中所述非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由所述处理器执行，以使得所述处理器：

将所述机械臂向所述抓具架移动；

将处于抓具远端的所述抓具连接部分滑入所述一个或多个抓具板中的一个抓具板；

将所述机械臂从所述抓具板上移开；并且

将所述机械臂连接部分上的多个磁体与所述抓具连接部分上的多个相应磁体分离。

34.根据权利要求29所述的拣取和放置机器人系统，其中所述非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由所述处理器执行，以使得所述处理器：

确定要装载的选定抓具；

确定相应的源泵；并且

使用所述阀将相应的源泵与所述第一软管连接。

35.根据权利要求20所述的拣取和放置机器人系统，其中所述非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由所述处理器执行，以使得所述处理器：

接收来自与抓具槽相关的所述一个或多个传感器的数据；并且

根据从所述一个或多个传感器接收的数据，确定抓具是否存在于所述抓具槽中。

36.根据权利要求21所述的拣取和放置机器人系统，其中所述非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由所述处理器执行，以使得所述处理器：

接收来自所述重量传感器的数据；并且

根据从所述重量传感器接收的数据，确定抓具是否附接到所述末端执行器。

37.根据权利要求21所述的拣取和放置机器人系统，其中所述非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由所述处理器执行，以使得所述处理器：

接收来自所述重量传感器的数据；并且

根据从所述重量传感器接收的数据，确定附接在所述末端执行器远端的抓具抓取的物件已经掉落。

38.根据权利要求21所述的拣取和放置机器人系统，其中所述非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由所述处理器执行，以使得所述处理器：

接收来自所述重量传感器的数据；并且

根据从所述重量传感器接收的数据，确定附接在所述末端执行器远端的抓具抓取多于一个物件。

39.根据权利要求21所述的拣取和放置机器人系统，其中所述非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由所述处理器执行，以使得所述处理器：

接收来自所述视觉系统的数据；并且

根据从所述视觉系统接收的数据，确定附接在所述末端执行器远端的抓具抓取多于一个物件。

40.根据权利要求22所述的拣取和放置机器人系统，其中所述非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由所述处理器执行，以使得所述处理器：

接收来自抓具导线的数据；并且

根据从所述抓具导线接收的数据，确定抓具是否附接到所述末端执行器。

41.根据权利要求30所述的拣取和放置机器人系统，其中所述非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由所述处理器执行，以使得所述处理器：

接收来自所述视觉系统的数据；并且

根据从所述视觉系统接收的数据，确定抓具是否附接到所述末端执行器。

42.根据权利要求26所述的拣取和放置机器人系统，其中所述非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由所述处理器执行，以使得所述处理器：

接收来自所述压力传感器的数据；并且

根据从所述压力传感器接收的数据，确定附接到所述末端执行器的抓具是否被损坏。

43.根据权利要求17所述的拣取和放置机器人系统，其中所述非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由所述处理器执行，以使得所述处理器：

接收来自所述视觉系统的数据；

根据从所述视觉系统接收的数据，确定附接在所述末端执行器远端的抓具脱离，定位脱离抓具；

根据所述脱离抓具的形状，从所述多个抓具中确定用于拣取所述脱离抓具的拣取抓具；

将所述拣取抓具装载到所述末端执行器；

使用所述拣取抓具拣取所述脱离抓具；并且

将所述脱离抓具的抓具连接部分滑入所述抓具架的抓具板。

44.根据权利要求17所述的拣取和放置机器人系统，其中所述非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由所述处理器执行，以使得所述处理器：

接收来自所述视觉系统的数据；并且

根据从所述视觉系统接收的数据，确定附接在所述末端执行器远端的抓具抓取的物件已经掉落。

45.根据权利要求26所述的拣取和放置机器人系统，其中所述非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由所述处理器执行，以使得所述处理器：

接收来自所述压力传感器的数据；并且

根据从所述压力传感器接收的数据，确定附接在所述末端执行器远端的抓具抓取的物件已经掉落。

46.根据权利要求31所述的拣取和放置机器人系统，其中所述非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由所述处理器执行，以使得所述处理器：

接收来自所述视觉系统的数据；并且

根据从所述视觉系统接收的数据，确定所述照明源的光照强度。

47.根据权利要求17所述的拣取和放置机器人系统，其中所述非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由所述处理器执行，以使得所述处理器：

接收来自所述视觉系统的数据；

根据从所述视觉系统接收的数据，检测待拣取的物体；并且

确定待拣取物件表面上的一个或多个拣取区域。

48.根据权利要求47所述的拣取和放置机器人系统，其中由所述处理器执行的所述程序指令进一步使得所述处理器：

根据从所述视觉系统接收的数据，为所述多个抓具中的至少一个抓具估计所述一个或多个拣取区域中的至少一个拣取区域的拣取分数，其中，

所述拣取分数指示所述机械臂成功拣取该物件的可能性。

49.根据权利要求48所述的拣取和放置机器人系统，其中由所述处理器执行的所述程序指令进一步使所述处理器从所述多个抓具中选择一个抓具，其中所选的抓具对应于最高的拣取分数。

50.根据权利要求17所述的拣取和放置机器人系统，其中所述非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由所述处理器执行，以使得所述处理器：

接收来自所述视觉系统的数据；

根据从所述视觉系统接收的数据，检测一个或多个待拣取物件；并且

确定所述一个或多个待拣取物件中第一个物件的物件类型。

51.根据权利要求50所述的拣取和放置机器人系统，其中由所述处理器执行的所述程序指令进一步使所述处理器根据确定的物件类型从所述多个抓具中选择一个抓具。

52.根据权利要求23所述的拣取和放置机器人系统，其中所述非临时性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由所述处理器执行，以使得所述处理器：

接收来自所述视觉系统的数据；

并根据从所述视觉系统接收的数据，确定先前放置的物件被放置在不正确的输出组件中；其中，

所述不正确的输出组件是与先前放置的物件的物件类型不一致的输出组件。

53.根据权利要求52所述的拣取和放置机器人系统，其中由所述处理器执行的所述程序指令进一步使得所述处理器：

确定正确的输出组件；

将先前放置的物件从所述不正确的输出组件中移除；并且

将先前放置的物件放入所述正确的输出组件；其中，所述正确的输出组件是与先前放置的物件的物件类型相对应的输出组件。

54.根据权利要求17所述的拣取和放置机器人系统，其中所述非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由所述处理器执行，以使得所述处理器：

接收来自所述视觉系统的数据；并且

根据从所述视觉系统接收的数据，使所述机械臂的运动暂停。

55.根据权利要求17所述的拣取和放置机器人系统，其中所述非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由所述处理器执行，以使得所述处理器：

接收来自所述视觉系统的数据；并且

根据从所述视觉系统接收的数据，确定所述机械臂的轨迹。

56.根据权利要求17所述的拣取和放置机器人系统，其中所述非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由所述处理器执行，以使得所述处理器：

从抓具架装载抓具；

确定从抓具架装载的所述抓具的新状态；并且

更新抓具状态表中与从所述抓具架装载的所述抓具对应的条目。

57.根据权利要求17所述的拣取和放置机器人系统，其中所述非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由所述处理器执行，以使得所述处理器：

将抓具卸载到抓具架上；

确定卸载到所述抓具架上的所述抓具的新状态；并且

更新抓具状态表中与卸载到所述抓具架上的所述抓具对应的条目。

58.根据权利要求17所述的拣取和放置机器人系统，其中所述非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由所述处理器执行，以使得所述处理器：

接收来自与对应于特定抓具的抓具槽相关联的一个或多个传感器的数据；

根据传感器数据，确定抓具是否存在于所述抓具槽中；并且

根据抓具是否存在于所述抓具槽的结果，更新抓具状态表中与特定抓具对应的条目。

59.根据权利要求17所述的拣取和放置机器人系统，其中所述非易失性计算机可读存储介质包括程序指令，所述程序指令由所述处理器执行，以使得所述处理器：

接收来自与对应于特定抓具的抓具槽相关联的一个或多个传感器的数据；

根据传感器数据，确定抓具是否存在于所述抓具槽中；

根据抓具是否存在于所述抓具槽中的结果，验证抓具状态表中与特定抓具对应的条目，并生成抓具位置错误通知。

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