CN117162119A - 机器人处理系统 - Google Patents

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CN117162119A CN202310489418.2A CN202310489418A CN117162119A CN 117162119 A CN117162119 A CN 117162119A CN 202310489418 A CN202310489418 A CN 202310489418A CN 117162119 A CN117162119 A CN 117162119A
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N.科奇兰
U.吉尔克里斯特
B.斯蒂芬森
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Abstract

机器人运输系统包括：驱动区段，其连接到框架；铰接臂，其可操作地联接到驱动区段，驱动区段向铰接臂提供在至少一个运动轴线上的臂运动，从而在对应于框架的协作空间中使铰接臂的至少一部分从协作空间中的第一位置移动到另一不同位置，铰接臂具有带工件夹持件的末端执行器，该工件夹持件具有工件接合构件，所述工件接合构件在工件运输期间通过至少一个运动轴线上的臂运动来接合并保持工件，其中，工件接合构件中的至少一者是易卸顺应的，其在工件接合构件中的至少一者的远侧部分和末端执行器的基部部分之间具有易卸顺应联接部，工件接合构件中的至少一者自该基部部分悬垂。

Description

机器人处理系统
本申请是申请号为201780066792.4(PCT申请号PCT/US2017/049455)、申请日为2017年8月30日、发明名称为“机器人处理系统”的发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请是于2016年8月30日提交的美国临时专利申请62/381,400号的非临时申请并且要求其权益，所述申请的公开内容通过引用以其整体并入本文中。
技术领域
示例性实施例总体上涉及机器人系统，且更特别地，涉及具有用于运输物品的末端执行器的机器人系统。
背景技术
在机器人处理系统中，运输机器人的末端执行器可能是机器人系统的最精密和专业的部分。例如，末端执行器可包括专业的夹持构件，所述夹持构件被构造成夹持具有预定形状的任何合适的物品/工件，其中在末端执行器和物品之间的接触发生在物品的预定区域处。通常，与物品对接的末端执行器的至少一部分是刚性构件，其将预定量的力施加在物品上施加以实现用末端执行器夹持物品。在一些情况下，运输机器人操作所在的环境可能存在意外的变化。例如，物体可能无意中位于运输机器人的这样的操作空间内：在该操作空间中，如果在末端执行器和物体之间进行接触，则可能会导致对末端执行器和/或物体的损坏。
在一个方面中，具有脱离特征的顺应(compliant)机器人臂可帮助减轻对末端执行器和/或物体造成损坏的风险，然而，顺应机器人臂仍然能够利用其末端执行器施加过大的力。例如，常规的顺应机器人臂允许机器人臂的部分脱离，但仅在有限的距离上。在其他示例中，常规机器人臂的一些部分可以是弹簧加载的；然而，一旦克服了弹簧的预载荷，则弹簧施加增加的力而不是减小的力。脱离特征的有限运动和增加的弹簧力可能会引起对机器人臂和机器人臂无意中接触的物体的损坏。
在其他方面中，传感器可被放置在末端执行器上或运输机器人上的其他合适位置处，所述传感器被构造成感测在运输机器人路径中的障碍物和/或由运输机器人驱动系统汲取的过大电流，过大电流可指示与非预期物体的接触。光幕或其他接近传感器也可被放置在机器人处理系统中和/或周围，使得当光幕或其他接近传感器检测到非预期物体时，机器人处理系统被停机(停止操作)。在机器人处理系统中添加物体检测传感器可能会不期望地增加机器人处理系统的复杂性和成本。
附图说明
在结合附图进行的以下描述中解释了所公开实施例的前述方面和其他特征，在附图中：
图1A和图1B是根据所公开实施例的一个或多个方面的机器人处理系统的示意图；
图2是根据所公开实施例的一个或多个方面的机器人处理系统的示意图；
图3是根据所公开实施例的一个或多个方面的机器人处理系统的示意图；
图4是根据所公开实施例的一个或多个方面的机器人处理系统的示意图；
图5A、图5B和图5C是根据所公开实施例的一个或多个方面的机器人处理系统的一部分的示意图；
图6是根据所公开实施例的一个或多个方面的机器人处理系统的示意图；
图7A、图7B和图7C是根据所公开实施例的一个或多个方面的机器人处理系统的末端执行器的一部分的示意图；
图8是根据所公开实施例的一个或多个方面的机器人处理系统的末端执行器的一部分的示意图；
图9A和图9B是根据所公开实施例的一个或多个方面的机器人处理系统的末端执行器的一部分的示意图；
图10A和图10B是根据所公开实施例的一个或多个方面的机器人处理系统的末端执行器的一部分的示意图；以及
图11是根据所公开实施例的一个或多个方面的流程图。
具体实施方式
本文中描述的所公开实施例的方面通过提供机器人处理系统来解决如本文所提到的常规机器人处理系统的问题，该机器人处理系统包括至少一个末端执行器，所述末端执行器具有易卸(frangible)顺应的工件接合构件，当预定力被施加在工件接合构件上时，所述工件接合构件从末端执行器卸离。所公开实施例的方面还提供了末端执行器上的工件接合构件在与物体OBJ1至OBJ5(见图10A和图10B)发生非预期接触之后相对于机器人运输臂的预定参考基准而在预定操作位置处的“卡扣”型重新附接，使得机器人运输件的重新教导/重新校准是不必要的，并且其中物体OBJ1至OBJ5和机器人处理系统位于协作操作空间SPC中(见图1A至图3)。因而，所公开实施例的方面可消除在机器人处理系统内对物体检测和/或接近传感器的需要。所公开实施例的各方面还可防止末端执行器、运输机器人、由机器人运输件携带的工件/物品和/或无意中位于机器人运输件的协作操作空间SPC内的物体OBJ1至OBJ5的变形和/或损坏。
图1A和图1B图示了根据所公开实施例的一个或多个方面的机器人处理系统100。尽管将参考附图来描述所公开实施例的方面，但是应理解，所公开实施例的方面能够以许多形式来实施。另外，可使用任何合适尺寸、形状或类型的元件或材料。
参考图1A和图1B，在一个方面中，机器人处理系统100包括协作操作空间SPC，机器人处理系统100的一个或多个可动车110A至110F位于该协作操作空间SPC中。机器人处理系统100还可包括安置在协作操作空间SPC中的自动化系统170，一个或多个可动车110A至110F可操作地对接到该自动化系统。可动车110A至110F中的每个可包括机器人运输臂120、422中的一个或多个、一个或多个工件保持站140A、140B、操作员接口150和适合于与由机器人处理系统100操纵的(一个或多个)工件对接的任何其他合适的仪器、处理和/或存储设备。如可认识到的，用户或操作员可直接通达协作操作空间SPC的一个或多个区域(例如，接口150、一个或多个保持站140A、140B或者可动车110上的其他位置)，并且有时这样的通达可与协作操作空间SPC内的机器人运输臂120、172、422操作一致或共存。例如，作为与机器人运输臂120、422、172的协作作用的方面，操作员可在保持站140A、140B上放置或从保持站140A、140B拾取工件以期望机器人拾取该工件。因此，在一些方面中，机器人运输臂120、422、172和操作员在协作操作空间SPC中协作，如下文将进一步描述的。在一个方面中，可动车110A至110F中的每者包括与相应的可动车110A至110F的传感器(或其他可检测特征)处于已知的空间关系的一个或多个基准表面或特征。在一个方面中，每个可动车110A至110F的特征(诸如，机器人运输臂、工件保持站和任何其他仪器/设备)与一个或多个基准表面或特征处于已知的关系，其中机器人处理系统100可包括用于向自动化系统170发送指示可动车特征的位置的信号的装置或工具，如在例如美国专利公开号2011/0270445A1中所描述的，所述公开的公开内容通过引用以其整体并入本文中。
在一个方面中，自动化系统170包括用于通达一个或多个可动车110A至110F的一个或多个特征的任何合适的机器人运输臂172。在一个方面中，机器人运输臂可以是选择顺应铰接式机器人臂(SCARA臂)或适合于在协作空间SPC中运输工件的任何其他臂。例如，机器人运输臂172可被构造成通达工件保持站140A、140B，与机器人运输臂120、422对接，或者对接/通达一个或多个可动车110A至110F的任何其他合适的仪器/处理设备，如在美国专利公开号2011/0270445A1中所描述的，所述公开先前通过引用并入本文。在一个方面中，自动化系统170被构造为群集工具并且具有六边形构型，其中六个可动车与自动化系统170的六个面可操作地对接。在其他方面中，自动化系统170可具有任何数目的面(例如，五边形、八边形、矩形等)，使得任何合适数目的移动小车110A至110F可与自动化系统170对接。
参考图2，在一个方面中，两个或更多个机器人处理系统100A、100B可以以任何合适的方式彼此可操作地联接，如在美国专利号7,560,071、美国专利号8,734,720和美国专利号8,795,593中所描述的，这些专利的公开内容通过引用以其整体并入本文中。机器人处理系统100A、100B可与上文所描述的机器人处理系统100基本上类似，其中机器人处理系统100A、100B中的每个包括自动化系统170和任何合适数目的可动车110。此处，任何合适的接口站320使机器人处理系统100A、100B彼此可操作地联接，使得工件可以以任何合适的方式通过接口站320从一个机器人处理系统100A、100B转移到另一机器人处理系统100A、100B。
参考图3，在一个方面中，机器人处理系统100C可呈线性系统的形式，如在美国专利No.7,560,071、美国专利No.8,734,720和美国专利No.8,795,593中所描述的，这些专利的公开内容先前已通过引用并入本文中。例如，在该方面中，自动化系统170A(其与上文所描述的自动化系统170基本上类似)具有线性布置，其中机器人运输臂172沿轨道170R线性地横越以便通达沿自动化系统170A的相对侧布置(以与上文所描述的方式基本上类似的方式)的可动车110。如上文所描述的，可提供任何合适的接口站320A以使多于一个的自动化系统170A彼此对接。在一个方面中，可动车110、110A至110F和自动化系统170、170A中的每者包括任何合适的(一个或多个)控制系统480A、480B(类似于本文中所描述的控制系统480)，所述控制系统被构造成实施相应的可动车110、110A至110F和自动化系统170、170A的任何合适的操作。在一个方面中，可动车110、110A至110F的控制系统480A可被构造成与自动化系统170、170A的控制系统480B通信以用于协调可动车110、110A至110F和自动化系统170、170A之间的操作。在其他方面中，自动化系统170、170A的控制系统可被构造成控制连接到自动化系统170、170A的自动化车110、110A-10F的操作。
现在参考图4，机器人处理系统100、100A、100B、100C可包括可动车110F，该可动车与美国专利9,623,405号中所描述的可动车基本上类似，所述专利的公开内容通过引用以其整体并入本文中。例如，可动车110F可包括移液室400、与移液室400联接的存储室460、以及控制系统480(所述控制系统可以是具有处理器的任何合适的控制系统，该处理器被构造成实施机器人处理系统100D的任何合适的操作)。虽然移液室400和存储室460被示出为被包括在共同的壳体或框架422F(所述壳体或框架形成协作操作空间SPC的部分，其中可动车110F的部件进行操作并与其他可动车110、110A至110E和自动化系统170、170A对接)中，但是在其他方面中，移液室400可与存储室460分离，使得移液室400能够用作独立的移液室。在一个方面中，移液室400可能够通过一个或多个门412通达，其中当一个或多个门412关闭时，移液室400被密封而与周围环境隔绝。存储室460也可类似地通过一个或多个门412被密封而与周围环境隔绝。
在一个方面中，移液室400可包括在移液室400的任何合适的对接位置处对接在移液室400中的一组移液器筒414。移液室400还可包括用于保持移液托盘418的至少一个托盘对接部416。移液室400可包括任何合适的载体424，该载体被构造成将移液器筒414中的每个运输到移液位置(例如，在移液室400中的托盘对接部416内的移液托盘418中的至少一者的位置)。在一个方面中，载体424是台架系统，而在其他方面中，载体可以是任何合适的运输件，诸如，铰接式机器人运输臂。可动车110G还可包括任何合适的机器人运输臂422(其与机器人运输臂120、422、172中的一个或多个基本上类似)，该机器人运输臂被构造成在移液室400和存储室416的存储转盘449之间移动移液托盘418。
参考图5，图示了另一示例性可动车110，其可与可动车110A至110E中的一个或多个基本上类似。在一个方面中，可动车110包括框架422F，该框架形成协作操作空间SPC(见图1A至图3)的一部分，移液托盘存储器(诸如，存储转盘449)、任何合适的机器人运输臂422和一个或多个处理站500至504位于该协作操作空间中。机器人运输臂422被构造成在存储转盘449、处理站501至504和/或自动化系统170、170A之间运输移液托盘418。在其他方面中，自动化系统170、170A的机器人运输臂172可被构造成在处理站501至504、存储转盘449和/或机器人运输臂422中的任一者和连接到自动化系统170、170A的任何其他可动车110之间运输移液托盘418。
参考图5A至图6，在一个方面中，机器人运输臂422包括一个或多个臂连杆422A、422B和末端执行器422E。在一个方面中，机器人运输臂422包括托架422M，该托架可移动地安装到Z轴线轨道422T以沿Z轴线运动。机器人运输臂422包括连接到机器人运输臂422的框架422F的任何合适的驱动区段422D，其中驱动区段422D被构造成以本文中所描述的方式移动机器人运输臂422。例如，机器人运输臂422可联接到驱动区段422D，使得驱动区段422D向机器人运输臂422提供在至少一个轴线上的机器人运动，从而在对应于框架422F的协作操作空间SPC中使机器人运输臂422的至少一部分从协作操作空间SPC的至少部分的第一位置移动到另一不同位置。在一个方面中，诸如在机器人运输臂172的情况下，托架422M可被构造成绕机器人运输臂172的旋转轴线AX旋转(并且还可能够在Z轴线上移动)，如图1A中所图示的，而在其他方面中，托架422M被安装成用于沿X或Y轴线运动(并且还可能够在Z轴线上移动)，如图3中所示出。臂连杆422A的第一端绕轴线BX可旋转地联接到托架422M。臂连杆422B的第一端绕轴线CX可旋转地联接到臂连杆422A的第二端。末端执行器422E绕轴线DX可旋转地联接到臂连杆422B的第二端。虽然两个臂连杆422A、422B和末端执行器422E被图示为彼此串联联接，但是在其他方面中，机器人运输臂422可包括多于两个的臂连杆和多于一个的末端执行器。
机器人运输臂422被构造成在任何合适的控制器(诸如，本文中所描述的控制器)的控制下在绕例如轴线BX的θ方向上以及在径向方向R上移动末端执行器422E(在其他方面中，可使用笛卡尔坐标，其中末端执行器以与在径向方向R上的运动相当的方式在X和/或Y方向上移动)。仍然参考图6，末端执行器422E包括/设有基部部分600和具有工件接合构件611、612的工件夹持件610(图11，框1100)，这些工件接合构件被构造成在工件运输期间诸如通过在至少一个运动轴线上的机器人运输臂运动来接合并保持工件(诸如，移液托盘418)。在一个方面中，工件接合构件611、612可移动地联接到基部部分600，使得工件接合构件611、612中的至少一者能够通过激活驱动区段422D而在方向699上相对于彼此和/或基部部分600移动，以用于实现工件的夹持和释放(例如，工件接合构件611、612是主动夹持构件)，而在其他方面中，工件接合构件611、612可被固定地联接到基部部分600，以用于被动地接合工件而在彼此和/或基部部分600之间没有相对运动(例如，工件接合构件611、612是被动夹持构件)。在该方面中，工件接合构件611、612中的一个或多个被构造成用于在方向699上线性平移，但应理解，在其他方面中，工件接合构件611、612可以以任何合适的方式相对于彼此和/或基部部分600B移动以用于夹持和释放工件。例如，可将工件接合构件611、612可旋转地安装到基部部分600B以用于通过旋转工件接合构件611、612中的一者或多个来夹持和释放工件。
工件接合构件611、612中的至少一者联接到基部部分600，使得工件接合构件611、612是易卸顺应的。例如，工件接合构件611、612中的至少一者通过易卸顺应联接部620联接到基部部分600，该易卸顺应联接部位于工件接合构件611、612的远侧部分611DP、612DP和末端执行器422E的基部部分600之间，所述至少一个工件接合构件611、612自该基部部分悬垂(图11，框1110)。易卸顺应联接部620被构造成保持刚性，直到易卸顺应联接部620的卡扣接合接口(描述于下文)中的易卸屈服反应在预定的力阈值下脱离(其后果是工件接合构件611、612从末端执行器422E的基部部分600脱离)，诸如在例如美国国家标准协会(ANSI)R15.06标准、国际标准化组织(ISO)10218-1标准和/或ISO/TS-15066标准中所指定的，所有这些标准都通过引用以其整体并入本文中。如本文中将描述的，在预定的力阈值下，至少一个工件接合构件611、612从末端执行器422E的基部部分600脱离。在一个方面中，使工件接合构件611、612从末端执行器600的基部部分600脱离所需要的屈服点/力可取决于工件接合构件611、612联接到基部部分600的方式。在一个方面中，易卸顺应联接部620被构造成提供约2磅的保持力以用于夹持工件(诸如例如，夹持所具有的质量为约200克的工件)，其中使工件接合构件611、612中的每者与相应的基部构件701分离所需要的屈服力适合于协作操作空间SPC并且可在从约5牛顿至约10牛顿的范围中。在其他方面中，由易卸顺应联接部提供的保持力可大于或小于约2磅，并且屈服力可大于约10牛顿或小于约5牛顿。
易卸顺应联接部620还被构造成使工件接合构件611、612与基部部分600、机器人运输臂的坐标系和/或本文中所描述的机器人处理系统的坐标系对准。如可认识到的，由于工件接合构件611、612中的至少一者易卸地联接到基部部分600，因此控制所述至少一个工件接合构件611、612的定位(如本文中所描述)以确保机器人运输臂120、172、422在预定位置中一致地夹持工件。
参考图6和图7A至图7C，易卸顺应联接部620包括基部部分安装构件630A、630B和夹持接口部分640A、640B，所述基部部分安装构件和夹持接口部分通过磁联接件彼此联接。在其他方面中，可在基部部分安装构件630A、630B和夹持接口部分640A、640B之间提供任何合适的联接，诸如例如，利用剪切销、剪切位置和粘合剂来提供。在一个方面中，易卸顺应联接部620的基部部分安装构件630A、630B包括/设有确定性特征，如本文中所描述的，这些确定性特征限定了与工件接合构件611、612的互补特征配合的卡扣接合接口(图11，框1120)(其中提供卡扣重新附接作为自动联接接口接合，其中工件接合构件611、612的联接接口接合和对准基本上在一个步骤中执行)。例如，如上文所描述的，在工件接合构件611、612能够相对于基部部分600移动的情况下，可将基部部分安装构件630A、630B可移动地安装到基部部分600。在工件接合构件611、612相对于基部部分600固定的情况下，可将基部部分安装构件630A、630B固定地安装到基部部分600。基部部分安装构件630A、630B(应注意，在图7A至图7C中图示了基部部分安装构件630B和工件接合构件611，然而，基部部分安装构件630A和工件接合构件612被类似地构造)包括基部构件701和联接到基部构件701的磁性构件702。在一个方面中，基部构件701包括从基部构件701的侧表面701S 1延伸的突出部或对准部分700，该侧表面与基部构件701的侧表面701S2(工件接合构件联接到侧表面701S2)相对。突出部700被构造成与基部部分600的对应凹部对接，使得基部构件701相对于末端执行器422E的基部部分600处于预定的位置/取向中。在其他方面中，基部构件701和末端执行器的基部部分600之间的对准可以以任何合适的方式实现，诸如，利用对准销、肩螺栓、一个或多个表面之间的接口等。在一个方面中，可将任何合适的垫片放置在基部构件701和末端执行器422E的基部部分600之间，以相对于基部部分600来对准/定位基部构件701。基部构件701可以以任何合适的方式(诸如，利用机械紧固件)联接到基部部分。
基部构件701还包括凹部701R，磁性构件702安置在该凹部中。磁性构件702可以以任何合适的方式在凹部701R内联接到基部构件701，诸如，通过机械或化学紧固件或者通过压配合或过盈配合。在一个方面中，磁性构件702的表面702S与基部构件701的表面701S2形成基本上连续的表面，使得提供基本平上坦的接口表面以与工件接合构件611联接。在一个方面中，基部构件701可由磁性材料构造，诸如例如，磁性不锈钢或任何其他合适的磁性材料。在一个方面中，基部构件701包括一个或多个基准特征，所述基准特征被构造成当工件接合构件611联接到基部构件701时使工件接合构件611相对于末端执行器422E的基部部分600和/或机器人运输臂的预定参考基准对准于预定的取向中，使得工件接合构件611的至少夹持器710的位置和取向在例如运输机器人坐标系(例如，图5B中所示出的R、θ和/或图5A中所示出的X、Y、Z)中是已知的。
工件接合构件611、612包括长形主体611B，该长形主体具有安装部分611M和夹持部分611G。基准表面611S、611S2、900、901安置在工件接合构件611、612的至少安装部分611M处并且由其形成。安装部分611M可具有任何合适的形状和构型，诸如，与基部构件701互补或对应的形状和构型。安装部分611M可包括凹部611R，该凹部以与上文关于磁性构件702和凹部701R所描述的方式基本上类似的方式接收磁性构件712，其中磁性构件712的表面611S和安装部分611M的表面611S2形成基本上平坦的接口表面，该接口表面与由表面702S、701S2形成的基本上平坦的接口表面对接。在另一方面中，磁性构件712的尺寸和形状可设计成提供表面611S，该表面611S对应于由表面702S、701S2形成的基本上平坦的表面(其中，例如，磁性构件712的尺寸是磁性构件702的尺寸的约两倍一在其他方面中，磁性构件702、712可具有任何合适的尺寸关系)。在一个方面中，工件接合构件611、612可以以与上文关于基部构件701所描述的方式类似的方式由任何合适的磁性材料构造。此处，磁性构件712被构造成与磁性构件702配合或联接，以提供上文所描述的夹持力和屈服力。夹持器710(其位于工件接合构件611、612的夹持部分611G处)被构造成以任何合适的方式与工件配合以用于运输工件。
在一个方面中，易卸顺应联接部620向工件接合构件611、612提供确定性特征，所述确定性特征相对于机器人运输臂120、172、442的预定参考基准(诸如，轴线AX、BX或工件的运输平面)可重复地定位工件接合构件611、612。在一个方面中，预定参考基准与部分地由机器人运输臂120、172、422的至少一个运动轴线R、θ、X、Y、Z限定的工件运输平面TP(见图5C)对准。在一个方面中，基部构件701包括基准特征801至802，所述基准特征各自具有表面800S至802S，所述表面与工件接合构件611的对应的基准表面900、901对接以使工件接合构件611、612与基部部分600、机器人运输臂的坐标系和/或机器人处理系统的坐标系对准。在其他方面中，可以以任何合适的方式提供工件接合构件611的对准，诸如，利用剪切销、参考边缘、止动装置和可移除的固定装置。在该方面中，基部构件701的表面800S、801S中的一者或多者被构造成与工件接合构件611、612的基准表面900对接，以使工件接合构件611、612沿第一轴线对准(诸如例如，Z轴线)，同时表面802S与工件接合构件611、612的基准表面901对接，以使工件接合构件611、612沿第二轴线(例如，R轴线，或者X轴线或Y轴线中的一者)对准。在一个方面中，表面800S、801S是磁性表面，其与磁性构件702一起将工件接合构件611、612保持到基部构件701。工件接合构件611、612还包括(一个或多个)基准表面611S、611S2，所述基准表面与(一个或多个)表面702S、701S2对接以用于使工件接合构件611、612沿第三轴线(例如，θ轴线，或者X轴线或Y轴线中的另一者)对准。
在一个方面中，基准表面802S可以是柱形或其他弯曲表面，以在工件接合构件611和基部构件701之间提供点接触。如本文中所描述的，当在预定方向(诸如，方向1000)(见图10A)上将力施加到工件接合构件时，由基准表面802S提供的点接触可引起该工件接合构件611绕基准特征802旋转。
还参考图9B，工件接合构件611、612具有这样的形状：该形状与在工件接合构件611、612和易卸顺应联接部620的基部构件701之间的互补接合特征合作而在工件接合构件611、612上相对于基部构件701引发撬动力矩。例如，安装部分611M可从夹持部分611G横向地偏移达任何合适的距离J(其中纵向轴线LAX沿主体611B的长度延伸)。虽然在其他方面中夹持部分611G被示出为横向地偏移到工件接合构件611的其上定位有磁性构件712的一侧，但是夹持部分611G可横向地偏移到工件接合构件611的与磁性构件712相对的一侧。还参考图10A和图10B，夹持部分611G也可与基准表面900相隔预定距离J2，使得当联接到基部构件701时，夹持部分611G从基准表面802S偏移。在其他方面中，工件接合构件611、612具有任何合适的形状和/或构型，所述形状和/或构型在工件接合构件611、612上相对于基部构件701引发撬动力矩。例如，如下文将更详细地描述的，简要参考图10A和图10B，被施加到工件接合构件611、612的力F至少在基准特征802的表面802S处产生反作用力FR1，其中力F和反作用力FR1被偏移达距离J并产生撬动力矩1020，如图10B中所见。类似地，如图10A中所见，表面802S处的力F和反作用力FR1也被偏移达距离J2并产生撬动力矩1040。
在一个方面中，在每个工件接合构件611、612和末端执行器422E之间的易卸顺应联接部620提供易卸顺应性，使得在机器人运输臂120、172、422的至少一个轴线R、θ、X、Y、Z上的臂运动中，工件接合构件611、612在工件接合构件611、612与障碍物之间的非预期接触期间从末端执行器422E脱离。如下文将描述的，在一个方面中，在机器人运输臂120、172、422的至少一个运动轴线中的每个轴线R、θ、X、Y、Z上的臂运动中，工件接合构件611、612由于与障碍物发生非预期接触而脱离。在一个方面中，工件接合构件611、612被构造成使得在机器人运输臂120、172、422的至少一个运动轴线中的每个轴线R、θ、X、Y、Z上的臂运动中，工件接合构件611、612由于与障碍物发生非预期接触而在易卸顺应联接部620处从末端执行器422E脱离。
参考图7A至图10B，在操作中，在其中机器人运输臂120、172、422沿R轴线(或者对应于R轴线的X轴线或Y轴线中的一者)移动(图11，框1130)使得工件接合构件611、612在协作操作空间SPC内接触非预期物体OBJ1至OBJ5(见图10A和图10B)、并且力F在方向1000上被施加在工件接合构件611、612上的情况下，在工件接合构件611、612的主体611B中的偏移距离J、J2引起作用在工件接合构件611、612上的撬动力矩(图11，框1140)。例如，在方向1000上的力F作用在工件接合构件611、612上，以引起工件接合构件611、612在方向1010上绕表面802S旋转(其中距离J2是力矩臂)，使得表面900被撬动远离(一个或多个)表面800S、801S，并且表面611S(和表面611S2)相对于(一个或多个)表面702S、701S2滑动或移动，并且在一个方面中，工件接合构件611、612与相应的基部构件701(且因此与末端执行器422E)分离。如可认识到的，表面800S、801S、802S、611S、611S2、702S、701S2形成易卸接口。而且，方向1000上的力F作用在工件接合构件611、612上，以引起工件接合构件611、612在方向1020上绕表面802S旋转(其中距离J是力矩臂)，使得表面611S(和表面611S2)被撬动远离(一个或多个)表面702S、701S2，并且表面900相对于(一个或多个)表面800S、801S滑动或移动，并且在一个方面中，工件接合构件611、612与相应的基部构件701(且因此与末端执行器422E)分离。
在机器人运输臂120、172、422沿Z轴线移动(图11，框1130)使得工件接合构件611、612在协作操作空间SPC内接触非预期物体OBJ1至OBJ5、并且力F2在方向1001上被施加在工件接合构件611、612上的情况下，工件接合构件611、612在方向1010上绕表面802S旋转，使得表面900被撬开远离(一个或多个)表面800S、801S，并且表面611S(和表面611S2)相对于(一个或多个)表面702S、701S2滑动或移动，并且在一个方面中，工件接合构件611、612与相应的基部构件701(且因此与末端执行器422E)分离(图11，框1140)。在机器人运输臂120、172、422沿Z轴线移动使得工件接合构件611、612在协作操作空间SPC内接触非预期物体OBJ1至OBJ5、并且力F5在方向1004上被施加在工件接合构件611、612上的情况下，工件接合构件611、612在方向1040上绕表面800S的边缘旋转，使得表面900被撬开远离(一个或多个)表面800S、801S，并且表面611S(和表面611S2)相对于(一个或多个)表面702S、701S2滑动或移动，并且在一个方面中，工件接合构件611、612与相应的基部构件701(且因此与末端执行器422E)分离。此处，在工件接合构件611、612在方向1040上旋转期间，表面901也可相对于表面802S滑动或移动。
在机器人运输臂120、172、422沿θ轴线(或者X轴线或Y轴线中的一者)移动(图11，框1130)使得工件接合构件611、612在协作操作空间SPC内接触非预期物体OBJ1至OBJ5、并且力F3在方向1002上被施加在工件接合构件611、612上的情况下，工件接合构件611、612在方向1030上绕表面802S和702S(以及701S2)旋转，使得表面900相对于(一个或多个)表面800S、801S滑动或移动，并且表面611S(和表面611S2)被撬开远离(一个或多个)表面702S、701S2，并且在一个方面中，工件接合构件611、612与相应的基部构件701(且因此与末端执行器422E)分离(图11，框1140)。在机器人运输臂120、172、422沿θ轴线(或者X轴线或Y轴线中的一者)移动使得工件接合构件611、612在协作操作空间SPC内接触非预期物体OBJ1至OBJ5、并且力F4在方向1003上被施加在工件接合构件611、612上的情况下，工件接合构件611、612在方向1020上绕表面702S(以及701S2)的边缘旋转，使得表面900相对于(一个或多个)表面800S、801S滑动或移动，并且表面611S(和表面611S2)被撬开远离(一个或多个)表面702S、701S2，并且在一个方面中，工件接合构件611、612与相应的基部构件701(且因此与末端执行器422E)分离。
如可认识到的，可组合沿R、θ和Z轴线或X、Y和Z轴线的机器人运动，使得由力F、F2至F5产生的撬动力矩以任何合适的方式组合，从而引起由表面800S、801S、802S、611S、611S2、702S、701S2形成的易卸接口的运动。在一个方面中，如上文所描述的，易卸顺应联接部620提供至少一个工件夹持构件611、612的完全分离(应注意，在一个方面中，两个工件接合构件都被构造有易卸顺应联接部620，如图中所图示的)。本文中所描述的易卸顺应联接部620还关于机器人运输臂120、172、422的至少一个运动轴线中的每个运动轴线R、θ、X、Y、Z而相对于末端执行器422E的基部部分600保持刚性，直到满足预定的屈服力阈值。在一个方面中，在工件接合构件611、612中的至少一者已相对于末端执行器422E的基部部分600移动(例如，移位或完全断开)之后，所述至少一个工件接合构件611、612可重新联接到基部部分600(图11，框1150)，诸如通过“卡扣”型重新附接，其中卡扣重新附接是自动联接接口接合，其中工件接合构件611、612的联接接口接合和对准基本上在一个步骤中执行。例如，至少一个工件接合构件611、612被卡扣在相应的基部部分安装构件630A、630B上，其中基本上在一个步骤中，使用确定性特征(诸如，表面701S 1、702S、800S、801S、802S)相对于预定参考基准(如本文中所描述)来定位所述至少一个工件接合构件611、612。
根据所公开实施例的一个或多个方面，机器人运输系统包括：
框架；
驱动区段，其连接到框架；
铰接臂，其可操作地联接到驱动区段，所述驱动区段向铰接臂提供至少一个运动轴线上的臂运动，从而在对应于框架的协作空间中使铰接臂的至少一部分从在协作空间中的铰接臂的至少该部分的第一位置移动到另一不同位置；
铰接臂具有带工件夹持件的末端执行器，该工件夹持件具有工件接合构件，所述工件接合构件在工件运输期间通过至少一个运动轴线上的臂运动来接合并保持工件；
其中，工件接合构件中的至少一者是易卸顺应的，其在工件接合构件中的至少一者的远侧部分和末端执行器的基部部分之间具有易卸顺应联接部，工件接合构件中的所述至少一者自该基部部分悬垂。
根据所公开实施例的一个或多个方面，工件接合构件中的所述至少一者是易卸顺应的，使得在铰接臂的至少一个运动轴线上的臂运动中，工件接合构件中的至少一者在所述工件接合构件中的至少一者与障碍物之间的非预期接触期间从末端执行器脱离。
根据所公开实施例的一个或多个方面，在铰接臂的至少一个运动轴线上的臂运动的每个轴线中，工件接合构件中的至少一者在与障碍物的非预期接触期间从末端执行器脱离。
根据所公开实施例的一个或多个方面，工件接合构件中的至少一者是易卸顺应的，使得在铰接臂的至少一个运动轴线中的每个轴线上的臂运动中，工件接合构件中的至少一者在与障碍物的非预期接触期间在易卸顺应联接部处从末端执行器脱离。
根据所公开实施例的一个或多个方面，易卸顺应联接部在末端执行器的基部部分的联接部分和工件接合构件中的至少一者的配合的联接部分之间具有易卸接口。
根据所公开实施例的一个或多个方面，易卸顺应联接部被构造成使得工件接合构件中的至少一者关于铰接臂的至少一个运动轴线上的臂运动的每个轴线而相对于末端执行器的基部部分是基本上刚性的。
根据所公开实施例的一个或多个方面，易卸顺应联接部具有带有确定性特征的工件接合构件接口，所述确定性特征相对于铰接臂的预定参考基准来可重复地定位工件接合构件中的至少一者。
根据所公开实施例的一个或多个方面，铰接臂的预定参考基准与部分地由至少一个运动轴线上的臂运动限定的工件运输平面对准。
根据所公开实施例的一个或多个方面，易卸顺应联接部确定性特征限定与工件接合构件中的至少一者的互补特征配合的卡扣接合接口。
根据所公开实施例的一个或多个方面，工件接合构件中的至少一者是易卸顺应的，使得从末端执行器的基部部分脱离符合ANSI R 15.06标准、ISO 10218-1标准或ISO/TS-15066标准中的至少一者。
根据所公开实施例的一个或多个方面，方法包括：提供连接到机器人运输系统的框架的驱动区段；提供铰接臂，所述铰接臂具有带工件夹持件的末端执行器，所述工件夹持件具有工件接合构件，所述铰接臂可操作地联接到驱动区段，该驱动区段向铰接臂提供在至少一个轴线上的机器人运动，从而在对应于框架的协作空间中使铰接臂的至少一部分从在协作空间中的铰接臂的至少该部分的第一位置移动到另一不同位置；在工件运输期间通过至少一个运动轴线上的臂运动利用工件接合构件来接合并保持工件，其中，工件接合构件中的至少一者是易卸顺应的，其在工件接合构件中的至少一者的远侧部分和末端执行器的基部部分之间具有易卸顺应联接部，工件接合构件中的至少一者自该基部部分悬垂。
根据所公开实施例的一个或多个方面，在铰接臂的至少一个运动轴线上的臂运动中，使工件接合构件中的至少一者在所述工件接合构件中的至少一者与障碍物之间的非预期接触期间从末端执行器脱离。
根据所公开实施例的一个或多个方面，在铰接臂的至少一个运动轴线上的臂运动的每个轴线中，使工件接合构件中的至少一者在与障碍物的非预期接触期间从末端执行器脱离。
根据所公开实施例的一个或多个方面，在铰接臂的至少一个运动轴线上的臂运动的每个轴线中，使工件接合构件中的至少一者在与障碍物的非预期接触期间在易卸顺应联接部处从末端执行器脱离。
根据所公开实施例的一个或多个方面，易卸顺应联接部在末端执行器的基部部分的联接部分和工件接合构件中的至少一者的配合的联接部分之间具有易卸接口。
根据所公开实施例的一个或多个方面，易卸顺应联接部被构造成使得工件接合构件中的至少一者关于铰接臂的至少一个运动轴线上的臂运动的每个轴线而相对于末端执行器的基部部分是基本上刚性的。
根据所公开实施例的一个或多个方面，利用易卸顺应联接部的工件接合构件接口的确定性特征相对于铰接臂的预定参考基准来可重复地定位工件接合构件中的至少一者。
根据所公开实施例的一个或多个方面，铰接臂的预定参考基准与部分地由至少一个运动轴线上的臂运动限定的工件运输平面对准。
根据所公开实施例的一个或多个方面，易卸顺应联接部确定性特征限定与工件接合构件中的至少一者的互补特征配合的卡扣接合接口。
根据所公开实施例的一个或多个方面，工件接合构件中的至少一者是易卸顺应的，使得从末端执行器的基部部分脱离符合ANSI R 15.06标准、ISO 10218-1标准或ISO/TS-15066标准中的至少一者。
应理解，前述描述仅仅说明所公开实施例的方面。在不脱离所公开实施例的方面的情况下，能够由本领域技术人员设想出各种替代方案和修改。因此，所公开实施例的方面旨在包含落入所附权利要求的范围内的所有这样的替代方案、修改和变化。此外，仅仅在相互不同的从属权利要求或独立权利要求中叙述不同特征的这一事实并不指示不能有利地使用这些特征的组合，这样的组合仍然在本发明的方面的范围内。

Claims (20)

1.一种机器人运输系统，所述机器人运输系统包括：
框架；
驱动区段，所述驱动区段连接到所述框架；
铰接臂，所述铰接臂可操作地联接到所述驱动区段，所述驱动区段向所述铰接臂提供在至少一个运动轴线上的臂运动，从而在对应于所述框架的协作空间中使所述铰接臂的至少一部分从在所述协作空间中的所述铰接臂的至少所述部分的第一位置移动到另一不同位置；
所述铰接臂具有带工件夹持件的末端执行器，所述工件夹持件具有工件接合构件，所述工件接合构件在工件运输期间通过所述至少一个运动轴线上的臂运动来接合并保持工件；
其中，所述工件接合构件中的至少一者是易卸顺应的，其在所述工件接合构件中的至少一者的远侧部分和所述末端执行器的基部部分之间具有易卸顺应联接部，所述工件接合构件中的至少一者自所述基部部分悬垂。
2.根据权利要求1所述的机器人运输系统，其中，所述工件接合构件中的至少一者是易卸顺应的，使得在所述铰接臂的至少一个运动轴线上的臂运动中，所述工件接合构件中的至少一者在所述工件接合构件中的至少一者与障碍物之间的非预期接触期间从所述末端执行器脱离。
3.根据权利要求2所述的机器人运输系统，其中，在所述铰接臂的至少一个运动轴线上的臂运动的每个轴线中，所述工件接合构件中的至少一者在与障碍物的非预期接触期间从所述末端执行器脱离。
4.根据权利要求1所述的机器人运输系统，其中，所述工件接合构件中的至少一者是易卸顺应的，使得在所述铰接臂的至少一个运动轴线中的每个轴线上的臂运动中，所述工件接合构件中的至少一者在与障碍物的非预期接触期间在所述易卸顺应联接部处从所述末端执行器脱离。
5.根据权利要求1所述的机器人运输系统，其中，所述易卸顺应联接部在所述末端执行器的基部部分的联接部分与所述工件接合构件中的至少一者的配合的联接部分之间具有易卸接口。
6.根据权利要求1所述的机器人运输系统，其中，所述易卸顺应联接部被构造成使得所述工件接合构件中的至少一者关于所述铰接臂的至少一个运动轴线上的臂运动的每个轴线而相对于所述末端执行器的基部部分是基本上刚性的。
7.根据权利要求1所述的机器人运输系统，其中，所述易卸顺应联接部具有带有确定性特征的工件接合构件接口，所述确定性特征相对于所述铰接臂的预定参考基准来可重复地定位所述工件接合构件中的至少一者。
8.根据权利要求7所述的机器人转移系统，其中，所述铰接臂的所述预定参考基准与部分地由至少一个运动轴线上的臂运动限定的工件运输平面对准。
9.根据权利要求7所述的机器人转移系统，其中，所述易卸顺应联接部确定性特征限定与所述工件接合构件中的至少一者的互补特征配合的卡扣接合接口。
10.根据权利要求1所述的机器人转移系统，其中，所述工件接合构件中的至少一者是易卸顺应的，使得从所述末端执行器的所述基部部分脱离符合ANSIR 15.06标准、ISO10218-1标准或ISO/TS-15066标准中的至少一者。
11.一种方法，所述方法包括：
提供驱动区段，所述驱动区段连接到机器人运输系统的框架；
提供铰接臂，所述铰接臂具有带工件夹持件的末端执行器，所述工件夹持件具有工件接合构件，所述铰接臂可操作地联接到所述驱动区段，所述驱动区段向所述铰接臂提供在至少一个轴线上的机器人运动，从而在对应于所述框架的协作空间中使所述铰接臂的至少一部分从在所述协作空间中的所述铰接臂的至少所述部分的第一位置移动到另一不同位置；
在工件运输期间通过所述至少一个运动轴线上的臂运动利用所述工件接合构件来接合并保持工件；
其中，所述工件接合构件中的至少一者是易卸顺应的，其在所述工件接合构件中的至少一者的远侧部分与所述末端执行器的基部部分之间具有易卸顺应联接部，所述工件接合构件中的至少一者自所述基部部分悬垂。
12.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括：在所述铰接臂的至少一个运动轴线上的臂运动中，使所述工件接合构件中的至少一者在所述工件接合构件中的至少一者与障碍物之间的非预期接触期间从所述末端执行器脱离。
13.根据权利要求12所述的方法，所述方法还包括：在所述铰接臂的至少一个运动轴线上的臂运动的每个轴线中，使所述工件接合构件中的至少一者在与障碍物的非预期接触期间从所述末端执行器脱离。
14.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括：在所述铰接臂的至少一个运动轴线上的臂运动的每个轴线中，使所述工件接合构件中的至少一者在与障碍物的非预期接触期间在所述易卸顺应联接部处从所述末端执行器脱离。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述易卸顺应联接部在所述末端执行器的基部部分的联接部分和所述工件接合构件中的至少一者的配合的联接部分之间具有易卸接口。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，所述易卸顺应联接部被构造成使得所述工件接合构件中的至少一者关于所述铰接臂的至少一个运动轴线上的臂运动的每个轴线而相对于所述末端执行器的基部部分是基本上刚性的。
17.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括：利用所述易卸顺应联接部的工件接合构件接口的确定性特征相对于所述铰接臂的预定参考基准来可重复地定位所述工件接合构件中的至少一者。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述铰接臂的预定参考基准与部分地由至少一个运动轴线上的臂运动限定的工件运输平面对准。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述易卸顺应联接部确定性特征限定与所述工件接合构件中的至少一者的互补特征配合的卡扣接合接口。
20.根据权利要求11所述的方法，其中，所述工件接合构件中的至少一者是易卸顺应的，使得从所述末端执行器的基部部分脱离符合ANSIR 15.06标准、ISO 10218-1标准或ISO/TS-15066标准中的至少一者。
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