DE102019130635B4

DE102019130635B4 - Ein robotersystem mit packmechanismus

Info

Publication number: DE102019130635B4
Application number: DE102019130635.3A
Authority: DE
Inventors: Rosen Nikolaev Diankov; Denys Kanunikov
Original assignee: Mujin Inc
Current assignee: Mujin Inc
Priority date: 2019-05-31
Filing date: 2019-11-13
Publication date: 2024-01-25
Anticipated expiration: 2039-11-14
Also published as: US10696493B1; JP7454148B2; JP6710400B1; KR20200138071A; KR20210148962A; JP2020196610A; KR102325417B1; US20200377311A1; JP2020196626A; DE102019130635A1; US20220219916A1; US11319166B2; CN112009813A

Abstract

Verfahren (600) zum Betreiben eines Robotersystems (100), wobei das Verfahren (600) Folgendes umfasst:Identifizieren (602) einer Paketreihe (362), die verfügbare Pakete darstellt, die zur Platzierung auf einer Plattform bestimmt sind;Zugreifen (604) auf diskretisierte Objektmodelle (302), die der Paketreihe (362) entsprechen, wobei die diskretisierten Objektmodelle (302) jeweils physische Abmessungen, Formen oder eine Kombination davon einer Paketart in den verfügbaren Paketen, die gemäß einem Einheitspixel aufgeteilt sind darstellen;Zugreifen (604) auf ein diskretisiertes Plattformmodell (304), welches physische Abmessungen der Plattform, die gemäß dem Einheitspixel aufgeteilt ist, darstellt, wobei die Plattform sich dort befindet, wo die verfügbaren Pakete zu platzieren sind;Bestimmen (606) von Paketgruppierungen basierend auf den verfügbaren Paketen, wobei die Paketgruppierungen jeweils eine Untergruppierung der verfügbaren Pakete darstellen;Berechnen (608) einer Verarbeitungsreihenfolge für die Paketgruppierungen;Erzeugen (610) von Platzierungsplänen (350) basierend auf den Paketgruppierungen gemäß der Verarbeitungsreihenfolge, und basierend auf den diskretisierten Objektmodellen (302) und dem diskretisierten Plattformmodell (304) wobei die Platzierungspläne (350) zweidimensionale (2D) Abbildungen der verfügbaren Pakete entlang einer horizontalen Ebene und Anordnungen der diskretisierten Objektmodelle (302) darstellen, wobei das Erzeugen (610) der Platzierungspläne (350) umfasst: (a) Überlappen oder Vergleichen der Anordnungen der diskretisierten Objektmodelle (302) und (b) Bewahren der Anordnungen, die sich bei Überlappung innerhalb der Grenzen des diskretisierten Plattformmodells (304) befinden;Erzeugen (612) eines Stapelplans (502) basierend auf dem Umwandeln der Platzierungspläne (350) in dreidimensionale (3D) Zustände, wobei der Stapelplan (502) eine 3D-Abbildung der verfügbaren Pakete darstellt und die Platzierungspläne (350) Schichten (512, 514, 516) in der 3D-Abbildung entsprechen; undUmsetzen (616) des Stapelplans (502) zur Platzierung der verfügbaren Pakete auf der Plattform gemäß der 3D-Abbildung mit einem oder mehreren der verfügbaren Pakete, die auf einem oder mehreren anderen Paketen platziert werden, unter Verwendung eines Endeffektors und eines Roboterarms.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG(EN)
Der Gegenstand der Anmeldung bezieht sich auf eine gleichzeitig eingereichte US-Patentanmeldung von Rosen N. Diankov und Denys Kanunikov mit dem Titel „A ROBOTIC SYSTEM WITH DYNAMIC PACKING MECHANISM“, die auf die Mujin, Inc., angemeldet wurde, mit dem Aktenzeichen des Anwalts 131837-8006.US01, und ist vollumfänglich durch Bezugnahme hierin aufgenommen.
Der Gegenstand der Anmeldung bezieht sich auf eine gleichzeitig eingereichte US-Patentanmeldung von Rosen N. Diankov und Denys Kanunikov mit dem Titel „A ROBOTIC SYSTEM WITH ERROR DETECTION AND DYNAMIC PACKING MECHANISM“, die auf die Mujin, Inc., angemeldet wurde, mit dem Aktenzeichen des Anwalts 131837-8007.US01, und ist vollumfänglich durch Bezugnahme hierin aufgenommen.
Der Gegenstand der Anmeldung bezieht sich auf eine gleichzeitig eingereichte US-Patentanmeldung von Rosen N. Diankov und Denys Kanunikov mit dem Titel „ROBOTIC SYSTEM FOR PROCESSING PACKAGES ARRIVING OUT OF SEQUENCE“, die auf die Mujin, Inc., angemeldet wurde, mit dem Aktenzeichen des Anwalts 131837-8008. US01, und ist vollumfänglich durch Bezugnahme hierin aufgenommen.
Der Gegenstand der Anmeldung bezieht sich auf eine gleichzeitig eingereichte US-Patentanmeldung von Rosen N. Diankov und Denys Kanunikov mit dem Titel „ROBOTIC SYSTEM FOR PALLETIZING PACKAGES USING REAL-TIME PLACEMENT SIMULATION“, die auf die Mujin, Inc., angemeldet wurde, mit dem Aktenzeichen des Anwalts 131837-8009.US01, und ist vollumfänglich durch Bezugnahme hierin aufgenommen.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Technologie bezieht sich im Allgemeinen auf Robotersysteme und insbesondere auf Systeme, Prozesse und Techniken für das Packen von Objekten.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Aufgrund ihrer ständig wachsenden Leistung und sinkenden Kosten werden nun viele Roboter (z. B. Maschinen, die dazu konfiguriert sind, physische Handlungen automatisch/autonom auszuführen) in vielen Bereichen weitgehend verwendet. Beispielsweise können Roboter verwendet werden, um verschiedene Aufgaben (z. B. Steuern oder Übertragen eines Objekts durch einen Raum) beim Herstellen und/oder Zusammenbauen, Packen und/oder Verpacken, Transportieren und/oder Versenden usw. auszuführen. Beim Ausführen der Aufgaben können die Roboter menschliche Handlungen replizieren, wodurch menschliches Eingreifen, das anderenfalls zur Durchführung gefährlicher oder sich wiederholender Aufgaben erforderlich wäre, ersetzt oder reduziert wird.
Trotz der technischen Fortschritte fehlt Robotern jedoch oftmals die Ausgereiftheit, die notwendig ist, um menschliches Feingefühl und/oder menschliche Anpassungsfähigkeit, das bzw. die für die Ausführung komplexerer Aufgaben erforderlich ist, zu duplizieren. Beispielsweise fehlt Robotern oftmals die Detailtiefe für die Steuerung und Flexibilität bei den ausgeführten Handlungen, um Abweichungen und Unklarheiten, die aus verschiedenen Faktoren aus der realen Welt hervorgehen können, zu berücksichtigen. Dementsprechend gibt es noch immer einen Bedarf nach verbesserten Techniken und Systemen zum Steuern und Handhaben verschiedener Aspekte der Roboter, um die Aufgaben trotz der verschiedenen Faktoren aus der realen Welt abzuschließen.
EP 3 104 313 A1 offenbart einen automatischen Palettierer, die eine automatische Paketaufnahmevorrichtung umfasst, die geeignet ist, Pakete von einem Paketablagebereich zu einer Palette zu transportieren, um eine Palettenladung aus Paketen zu bilden. Eine Steuerung ist betriebsbereit mit der automatischen Aufnahmevorrichtung verbunden, wobei die Steuerung einen Palettenlastgenerator aufweist. Der Palettenbeladungsgenerator ist so programmiert, dass er eine Beladungsstruktur aus übereinander liegenden Schichten gemischter Packstücke bestimmt, wobei mindestens eine der Schichten gemischter Packstücke aus Stapeln von gemischten Packstücken gebildet ist.
DE 10 2009 011 294 A1 offenbart ein Verfahren das zum Palletieren gemischter Paketstapel aus verschiedenen Paketen mit unterschiedlichen Abmessungen mittels eines Industrieroboters geeignet ist. Dabei werden zunächst ein Ausgangs-Palletiermuster und eine Folge von Greifpositionen zum Aufnehmen von Paketen mit dem Industrieroboter vorgegeben.Weiterer Stand der Technik ist aus DE 10 2017 122 361 A1 , DE 10 2016 013 497 A1 und DE 697 30 758 T2 bekannt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine Veranschaulichung einer beispielhaften Umgebung, in der ein Robotersystem mit einem 3-dimensionalen Packmechanismus arbeiten kann.
2 ist ein Blockdiagramm, welches das Robotersystem gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
3A ist eine Veranschaulichung von diskretisierten Objekten gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Technologie.
3B ist eine Veranschaulichung einer diskretisierten Packplattform gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Technologie.
3C ist eine Veranschaulichung eines Platzierungsplanungsprozesses gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Technologie.
Die 4A-4C sind Veranschaulichungen von Stapelregeln gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Technologie.
5A ist eine Veranschaulichung eines beispielhaften Stapelplans gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Technologie.
5B ist eine Veranschaulichung einer Stapelsequenz gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Technologie.
6 ist ein Ablaufdiagramm zum Betreiben des Robotersystems aus 1 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Technologie.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Offenbarung stellt ein Verfahren zum Betreiben eines Robotersystems gemäß Anspruch 1, ein Robotersystem gemäß Anspruch 16 und ein materielles, nicht flüchtiges computerlesbares Medium mit darauf gespeicherten Prozessoranweisungen gemäß Anspruch 17 bereit. Beispiele sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Systeme und Verfahren für Robotersysteme mit Packmechanismen sind in der vorliegenden Schrift beschrieben. Ein Robotersystem (z. B. ein integriertes System von Vorrichtungen, das eine oder mehrere spezielle Aufgaben ausführt), das gemäß einigen Ausführungsformen konfiguriert ist, stellt eine verbesserte Pack- und Lagereffizienz bereit, indem optimale Lagerpositionen für Objekte abgeleitet und diese entsprechend gestapelt werden.
Traditionelle Systeme verwenden systemunabhängige Packsimulatoren, um Packsequenzen/-anordnungen vorzubestimmen. Die traditionellen Packsimulatoren verarbeiten Objektinformationen (z. B. Formen/Größen von Behältern) für eine vorbestimmte oder geschätzte Reihe von Behältern, um Packpläne zu erzeugen. Sobald sie bestimmt wurden, geben die Packpläne spezifische Positionen/Stellungen für die Platzierung der Objekte an Zielorten (z. B. Paletten, Tonnen, Körbe, Kisten usw.), spezifische Sequenzen für die Platzierung und/oder vorbestimmte Bewegungspläne vor und/oder erfordern diese. Anhand der vorbestimmten Packpläne können die traditionellen Packsimulatoren Startanforderungen (z. B. Sequenzen und/oder Platzierungen für die Objekte) ableiten, die mit den Packplänen übereinstimmen oder diese ermöglichen. Da die Packpläne in traditionellen Systemen systemunabhängig entwickelt werden, sind die Pläne unabhängig von tatsächlichen Packvorgängen/- bedingungen, Objektankünften und/oder anderen Systemumsetzungen. Dementsprechend erfordert der gesamte Betrieb/die gesamte Umsetzung, dass die aufgenommenen Pakete (z. B. an der Start-/Aufnahmeposition) festen Sequenzen folgen, die mit den vorbestimmten Packplänen übereinstimmen. Demnach können sich traditionelle Systeme nicht an Echtzeit-Bedingungen und/oder Abweichungen der empfangenen Pakete (z. B. andere Sequenz, Position und/oder Ausrichtung), unerwartete Fehler (z. B. Kollisionen und/oder verlorengegangene Stücke), Echtzeit-Packanforderungen (z. B. empfangene Aufträge) und/oder andere Echtzeit-Faktoren anpassen.
Da traditionelle Systeme Objekte gemäß festen vorbestimmten Plänen/Sequenzen gruppieren und packen, ist ferner erforderlich, dass alle Objekte an einer Startposition entweder (1) eine gleiche Abmessung/Art aufweisen oder (2) gemäß einer bekannten Sequenz ankommen. Zum Beispiel erfordern traditionelle Systeme, dass Objekte (z. B. mittels einer Fördervorrichtung) gemäß einer festen Sequenz an einer Aufnahmeposition ankommen. Außerdem erfordern die traditionellen Systeme beispielsweise, dass die Objekte an der Aufnahmeposition gemäß einer vorbestimmten Stellung an speziellen Positionen zu platzieren sind. Somit erfordern traditionelle Systeme einen oder mehrere Vorgänge, um die Objekte am Start (d. h. vor dem Packvorgang) gemäß der vorbestimmten Sequenz/Anordnung zu sortieren und/oder zu platzieren. Oftmals erfordern traditionelle Systeme einen Sequenzpuffer, der bis zu einer Million US-Dollar kostet, um die Objekte am Start gemäß der vorbestimmten Sequenz/Stellung zu sortieren und/oder zu platzieren.
Im Gegensatz dazu kann das hierin beschriebene Robotersystem die Packpläne während des System betriebs erzeugen. Das Robotersystem kann einen Echtzeit- und/oder dynamischen Packplan während des Systembetriebs basierend auf verschiedenen Echtzeit-Bedingungen erzeugen. Echtzeit-Bedingungen können derzeit bestehende oder fortdauernde Bedingungen beinhalten, wie etwa tatsächliche Startsequenzen/-positionen/-stellungen von Objekten, Objektbedingungen und/oder - anforderungen, Platzierungsanforderungen und/oder andere Echtzeit-Faktoren. Das Robotersystem kann die Packpläne in Echtzeit erzeugen, wie etwa als Reaktion auf ein auslösendes Ereignis (z. B. einen empfangenen Auftrag/eine empfangene Anfrage, einen Lieferplan und/oder eine Betreibereingabe) gemäß aktuellen/fortdauernden Bedingungen und Faktoren zum Zeitpunkt der Packplanverarbeitung. In einigen Ausführungsformen können die Packpläne dynamisch (z. B. nach anfänglichem Starten eines oder mehrerer Vorgänge, wie etwa des tatsächlichen Packvorgangs) erzeugt und/oder angepasst werden, wie etwa als Reaktion auf ein entsprechendes Ereignis (z. B. einen Zeitpunkt einer Neubewertung, einen Pack-/Steuerungsfehler, wie etwa eine Kollision oder ein verlorengegangenes Stück, und/oder Vorhandensein anderer dynamischer Bedingungen).
Im Gegensatz zu den traditionellen Systemen kann das hierin beschriebene Robotersystem die Platzierungspläne in Echtzeit gemäß aktuellen/aktiven Bedingungen (z. B. Startsequenzen/-positionen/-stellungen von Objekten, Objektbedingungen und/oder -anforderungen usw.) erzeugen. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem den Packplan basierend auf einem Diskretisierungsmechanismus (z. B. einem Prozess, einer Schaltung, einer Funktion und/oder einer Routine) erzeugen. Zum Beispiel kann das Robotersystem den Diskretisierungsmechanismus verwenden, um physische Größen/Formen von Objekten und/oder Zielpositionen gemäß einer Diskretisierungseinheit (d. h. einem diskreten Bereich/Raum) zu beschreiben. Das Robotersystem kann diskretisierte Objektprofile, die die Diskretisierungseinheiten verwenden, um die erwarteten Objekte zu beschreiben, und/oder diskretisierte Zielprofile, die die Zielposition (z. B. Fläche oben auf der Palette und/oder einen Raum/eine untere Fläche innerhalb einer Tonne/eines Behälters/einer Kiste) beschreiben, erzeugen. Dementsprechend kann das Robotersystem einen durchgehenden Raum/Bereich der realen Welt in computerlesbare digitale Informationen umwandeln. Ferner können die diskretisierten Daten eine Reduzierung der Rechenkomplexität zum Beschreiben des Grundrisses des Pakets und zum Vergleichen verschiedener Paketplatzierungen ermöglichen. Zum Beispiel können die Paketabmessungen ganzen Zahlen von Diskretisierungseinheiten entsprechen, die zu einfacheren mathematischen Berechnungen führen, anstelle von Dezimalzahlen der realen Welt.
In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem den Packplan basierend auf dem Bestimmen von Objektgruppierungen erzeugen. Die Objektgruppierungen kann auf Objektbeschreibungen, wie etwa vom Kunden festgelegten Prioritäten, einem Objektzerbrechlichkeitsmaß (z. B. Stützgewichtseinschränkungen), einem Objektgewicht, einer Objekthöhe, einer Objektart und/oder anderen Aspekten der Objekte basieren. Das Robotersystem kann die Objektgruppierungen verwenden, um zweidimensionale (2D) Platzierungspläne zu erzeugen und zu beurteilen, die eine oder mehrere Objektgruppierungen beinhalten. Das Robotersystem kann die 2D-Platzierungspläne auswählen, die eine oder mehrere Bedingungen/Regeln erfüllen, und die ausgewählten 2D-Platzierungspläne in dreidimensionale (3D) Abbildungsergebnisse umwandeln. Die 3D-Abbildungsergebnisse können die Höhen der 2D-Platzierungspläne, wie etwa gemäß den Höhenmessungen der Objekte, die in den 2D-Platzierungsplänen enthalten sind, und ihre relativen Positionen innerhalb der Schicht beschreiben. Das Robotersystem kann die 3D-Abbildungsergebnisse zur vertikalen Sortierung/Sequenzierung beurteilen, um die 3D-Platzierungspläne zu erzeugen, die die vertikale Sequenz für die 2D-Platzierungspläne beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem die 2D-/3D-Platzierungspläne für Objekte in einem anfänglichen Zustand (z. B., bevor Objekte in der Zielzone platziert werden) und/oder für Objekte, die in einem nicht gepackten Zustand bleiben (z. B., nachdem ein oder mehrere Objekte in der Zielzone platziert wurden), erzeugen. Einzelheiten zur Objektgruppierung und zu den Platzierungsplänen sind nachfolgend beschrieben.
Das nachfolgend beschriebene Robotersystem kann vereinfachte und optimierte Verarbeitungsarchitekturen/-sequenzen für eine Echtzeit-Umsetzung nutzen. Zum Beispiel kann das Robotersystem (z. B. über eine Rechenvorrichtung des Verbrauchers, wie etwa einen Desktop, einen Server usw.) den Packplan basierend auf dem Echtzeit-Bedarf (z. B. einem empfangenen Auftrag) und/oder der Echtzeit-Verfügbarkeit (z. B. einem Lieferplan von eingehenden Objekten und/oder derzeit verfügbaren Objekten) erzeugen, ohne die traditionelle Sequenziervorrichtung und den traditionellen Simulator zu verwenden. Bei der Verwendung ohne Systemabhängigkeit, wie etwa zum Austausch der traditionellen Sequenziervorrichtungen und Simulatoren, kann das Robotersystem die systemunabhängigen Packpläne unter Verwendung einer einfacheren und günstigeren Lösung bereitstellen.
Dementsprechend kann das Robotersystem die Effizienz, Geschwindigkeit und Genauigkeit für das Packen der Objekte basierend auf dem Anpassen an Echtzeit-Bedingungen verbessern. Zum Beispiel kann das hierin beschriebene System die Platzierungspläne erzeugen, die mit dem derzeitigen Bedarf (z. B. den empfangenen Aufträgen), dem aktuellen Status (z. B. der Position, Ausrichtung und/oder Quantität/Verfügbarkeit) von Paketen und/oder dem Echtzeit-Status von vorher gestapelten/platzierten Paketen übereinstimmen und/oder diese angehen. Demnach kann das Robotersystem Pakete aufnehmen und packen, die in/an verschiedenen unterschiedlichen/unerwarteten Mengen, Positionen, Ausrichtungen und/oder Sequenzen vorliegen.
Ferner kann das Robotersystem die Gesamtkosten durch Beseitigen des einen oder der mehreren Vorgänge, der einen oder mehreren Maschinen (z. B. Sequenzpuffer) und/oder der menschlichen Unterstützung, die in traditionellen Systemen notwendig wären, um die Objekte am Start und/oder für den Packvorgang (z. B. zur Fehlerbehandlung) zu platzieren, reduzieren. Durch das Erzeugen des Packplans gemäß den bestehenden Paketzuständen (z. B. Menge, Position und/oder Ausrichtung) beseitigt das Robotersystem den Bedarf nach einer Umstrukturierung oder Sequenzierung der Pakete zusammen mit den zugehörigen maschinellen/menschlichen Bedienungen, um die Anforderungen von traditionellen Systemen zu erfüllen.
In der nachstehenden Beschreibung sind zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein tiefgreifendes Verständnis der vorliegend offenbarten Technologie zu gewährleisten. In anderen Ausführungsformen können die hier eingeführten Techniken ohne diese spezifischen Details in die Praxis umgesetzt werden. In anderen Fällen werden hinreichend bekannte Merkmale, wie etwa spezifische Funktionen oder Routinen, nicht ausführlich beschrieben, um die vorliegende Offenbarung nicht unnötig undeutlich zu machen. Bezugnahmen in dieser Beschreibung auf „eine Ausführungsform“ oder dergleichen bedeuten, dass ein/e bestimmte/s Merkmal, Struktur, Material oder Charakteristik, das bzw. die beschrieben ist, in mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthalten sind. Somit bezieht sich das Auftreten derartiger Formulierungen in dieser Beschreibung nicht notwendigerweise allesamt auf die gleiche Ausführungsform. Andererseits schließen sich derartige Verweise nicht notwendigerweise gegenseitig aus. Zudem können die konkreten Merkmale, Strukturen, Materialien oder Eigenschaften in einer oder mehreren Ausführungsformen auf eine beliebige geeignete Weise kombiniert werden. Es versteht sich, dass die in den Figuren gezeigten verschiedenen Ausführungsformen lediglich veranschaulichende Darstellungen und nicht unbedingt maßstabsgetreu sind.
Mehrere Details, die Strukturen oder Prozesse beschreiben, die hinreichend bekannt und oftmals mit Robotersystemen und Teilsystemen assoziiert sind, die jedoch einige signifikante Aspekte der offenbarten Techniken unnötig undeutlich machen können, sind der Einfachheit halber in der folgenden Beschreibung nicht dargelegt. Wenngleich die folgende Offenbarung mehrere Ausführungsformen verschiedener Aspekte der vorliegenden Technologie darlegt, können darüber hinaus mehrere andere Ausführungsformen andere Konfigurationen oder andere Komponenten als die in diesem Abschnitt beschriebenen aufweisen. Dementsprechend können die offenbarten Techniken andere Ausführungsformen mit zusätzlichen Elementen oder ohne mehrere der Elemente, die nachfolgend beschrieben sind, aufweisen.
Viele Ausführungsformen oder Aspekte der vorliegenden Offenbarung, die nachfolgend beschrieben sind, können die Form von computer- oder prozessorausführbaren Anweisungen annehmen, einschließlich Routinen, die von einem programmierbaren Computer oder Prozessor ausgeführt werden. Der Fachmann erkennt, dass die offenbarten Techniken auf anderen Computer- oder Prozessorsystemen als den nachfolgend gezeigten und beschriebenen umgesetzt werden können. Die hierin beschriebenen Techniken können in einem Spezialcomputer oder einem Datenprozessor ausgeführt werden, der spezifisch programmiert, konfiguriert oder konstruiert ist, eine oder mehrere der nachfolgend beschriebenen computerausführbaren Anweisungen auszuführen. Dementsprechend beziehen sich die Begriffe „Computer“ und „Prozessor“, wie in der vorliegenden Schrift im Allgemeinen verwendet, auf einen beliebigen Datenprozessor und können Internetgeräte und tragbare Vorrichtungen umfassen (darunter Palmtop-Computer, tragbare Computer, Mobiltelefone, Mehrprozessorsysteme, prozessorbasierte oder programmierbare Unterhaltungselektronik, Netzwerkcomputer, Minicomputer und dergleichen). Informationen, die von diesen Computern und Prozessoren verarbeitet werden, können auf einem beliebigen geeigneten Anzeigemedium, einschließlich einer Flüssigkristallanzeige (liquid crystal display - LCD), dargestellt werden. Anweisungen zum Ausführen von computer- oder prozessorausführbaren Aufgaben können in oder auf einem beliebigen geeigneten computerlesbaren Medium, einschließlich Hardware, Firmware oder einer Kombination aus Hardware und Firmware, gespeichert sein. Anweisungen können in einer beliebigen geeigneten Speichervorrichtung enthalten sein, einschließlich zum Beispiel eines Flash-Laufwerks und/oder eines anderen geeigneten Mediums.
Die Ausdrücke „gekoppelt“ und „verbunden“ samt deren Ableitungen können hierin verwendet werden, um strukturelle Beziehungen zwischen den Komponenten zu beschreiben. Es versteht sich, dass diese Ausdrücke nicht als Synonyme füreinander bestimmt sind. Vielmehr kann „verbunden“ in bestimmten Ausführungsformen verwendet werden, um anzugeben, dass zwei oder mehr Elemente in direktem Kontakt miteinander stehen. Sofern aus dem Kontext nicht anderweitig ersichtlich, kann der Ausdruck „gekoppelt“ verwendet werden, um anzugeben, dass zwei oder mehr Elemente entweder in direktem oder in indirektem Kontakt miteinander (mit anderen Zwischenelementen dazwischen) stehen oder dass die zwei oder mehr Elemente miteinander wirken oder interagieren (z. B. als eine Ursache-Wirkungs-Beziehung, wie etwa für die Signalübertragung/den Signalempfang oder für Funktionsaufrufe) oder beides.
Geeignete Umgebungen
1 ist eine Veranschaulichung einer beispielhaften Umgebung, in der ein Robotersystem 100 mit einem Packmechanismus arbeiten kann. Das Robotersystem 100 kann eine oder mehrere Einheiten (z. B. Roboter) beinhalten und/oder mit diesen kommunizieren, die dazu konfiguriert sind, eine oder mehrere Aufgaben auszuführen. Aspekte des Packmechanismus können von den verschiedenen Einheiten praktiziert oder umgesetzt werden.
Für das in 1 veranschaulichte Beispiel kann das Robotersystem 100 eine Entladeeinheit 102, eine Übertragungseinheit 104 (z. B. einen Palettierungsroboter und/oder einen Stückaufnahmeroboter), eine Transporteinheit 106, eine Ladeeinheit 108 oder eine Kombination davon in einem Lager oder einem Verteil-/Versandzentrum beinhalten. Jede der Einheiten in dem Robotersystem 100 kann dazu konfiguriert sein, eine oder mehrere Aufgaben auszuführen. Die Aufgaben können nacheinander kombiniert werden, um einen Vorgang durchzuführen, der ein Ziel erreicht, wie etwa das Entladen von Objekten von einem Lastkraftwagen oder einem Lieferwagen und das Lagern dieser in einem Lager oder das Entladen von Objekten aus Lagerbereichen und Vorbereiten dieser für den Versand. In einem anderen Beispiel kann die Aufgabe das Platzieren der Objekte an einer Zielposition (z. B. oben auf einer Palette und/oder innerhalb einer Tonne/eines Korbs/einer Kiste/eines Behälters) umfassen. Wie nachfolgend beschrieben, kann das Robotersystem Pläne (z. B. Platzierungspositionen/- ausrichtungen, Sequenz für das Übertragen der Objekte und/oder entsprechende Bewegungspläne) für das Platzieren und/oder Stapeln der Objekte ableiten. Jede der Einheiten kann dazu konfiguriert sein, eine Sequenz von Handlungen (z. B. Betreiben einer oder mehrerer Komponenten darin) auszuführen, um eine Aufgabe auszuführen.
In einigen Ausführungsformen kann die Aufgabe das Steuern (z. B. das Bewegen und/oder Neuausrichten) eines Zielobjekts 112 (z. B. eines von den Paketen, Kisten, Behältern, Körben, Paletten usw., die der auszuführenden Aufgabe entsprechen) von einer Startposition 114 zu einer Aufgabenposition 116 beinhalten. Beispielsweise kann die Entladeeinheit 102 (z. B. ein Containerentladeroboter) konfiguriert sein, um das Zielobjekt 112 von einer Position auf einem Träger (z. B. einem Lastkraftwagen) zu einer Position auf einem Förderband zu übertragen. Außerdem kann die Übertragungseinheit 104 konfiguriert sein, um das Zielobjekt 112 von einer Position (z. B. dem Förderband, einer Palette oder einer Tonne) zu einer anderen Position (z. B. einer Palette, einer Tonne usw.) zu übertragen. In einem anderen Beispiel kann die Übertragungseinheit 104 (z. B. ein Palettierungsroboter) konfiguriert sein, um das Zielobjekt 112 von einer Startposition (z. B. einer Palette, einem Aufnahmebereich und/oder einer Fördervorrichtung) zu einer Zielpalette zu übertragen. Beim Abschließen des Vorgangs kann die Transporteinheit 106 das Zielobjekt 112 von einem Bereich, der mit der Übertragungseinheit 104 assoziiert ist, zu einem Bereich, der mit der Ladeeinheit 108 assoziiert ist, übertragen, und die Ladeeinheit 108 kann das Zielobjekt 112 (z. B. durch Bewegen der Palette, die das Zielobjekt 112 trägt) von der Übertragungseinheit 104 zu einer Lagerposition (z. B. einer Position auf den Regalen) übertragen. Einzelheiten bezüglich der Aufgabe und der assoziierten Handlungen sind nachfolgend beschrieben.
Zum Zwecke der Veranschaulichung ist das Robotersystem 100 im Kontext eines Versandzentrums beschrieben; jedoch versteht es sich, dass das Robotersystem 100 dazu konfiguriert sein kann, Aufgaben in anderen Umgebungen/zu anderen Zwecken auszuführen, wie etwa für die Herstellung, den Zusammenbau, das Verpacken, die Gesundheitspflege und/oder andere Arten von Automatisierung. Es versteht sich außerdem, dass das Robotersystem 100 andere Einheiten beinhalten kann, wie etwa Handhabungsvorrichtungen, Serviceroboter, modulare Roboter usw., die in 1 nicht gezeigt sind. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 zum Beispiel eine Depalettierungseinheit für das Übertragen der Objekte von Korbwägen oder Paletten auf Fördervorrichtungen oder andere Paletten, eine Containerwechseleinheit für das Übertragen der Objekte von einem Container auf einen anderen, eine Verpackungseinheit für das Einwickeln der Objekte, eine Sortiereinheit für das Gruppieren von Objekten gemäß einer oder mehreren Charakteristika davon, eine Stückaufnahmeeinheit für das unterschiedliche Steuern (z. B. Sortieren, Gruppieren und/oder Übertragen) der Objekte gemäß einer oder mehreren Charakteristika davon oder eine Kombination davon beinhalten.
Geeignetes System
2 ist ein Blockdiagramm, welches das Robotersystem 100 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Technologie veranschaulicht. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 (z. B. an einer/einem oder mehreren der Einheiten und/oder Roboter, wie vorstehend beschrieben) zum Beispiel elektronische/elektrische Vorrichtungen, wie etwa einen oder mehrere Prozessoren 202, eine oder mehrere Speichervorrichtungen 204, eine oder mehrere Kommunikationsvorrichtungen 206, eine oder mehrere Eingabe-/Ausgabevorrichtungen 208, eine oder mehrere Betätigungsvorrichtungen 212, einen oder mehrere Transportmotoren 214, einen oder mehrere Sensoren 216 oder eine Kombination davon beinhalten. Die verschiedenen Vorrichtungen können über drahtgebundene Verbindungen und/oder drahtlose Verbindungen aneinander gekoppelt sein. Zum Beispiel kann das Robotersystem 100 einen Bus, wie etwa einen Systembus, einen Peripheral-Component-Interconnect(PCI)-Bus oder PCI-Express-Bus, einen HyperTransport- oder Industry-Standard-Architecture(ISA)-Bus, einen Small-ComputerSystem-Interface(SCSI)-Bus, einen Universal Serial Bus (USB), einen IIC(I2C)-Bus oder einen Institute-of-Electrical-and-Electronics-Engineers(IEEE)-Standard-1394-Bus (auch als „Firewire“ bezeichnet), beinhalten. Beispielsweise kann das Robotersystem 100 auch Brücken, Adapter, Prozessoren oder andere signalbezogene Vorrichtungen zum Bereitstellen der drahtgebundenen Verbindungen zwischen den Vorrichtungen beinhalten. Die drahtlosen Verbindungen können beispielsweise auf zellulären Kommunikationsprotokollen (z. B. 3G, 4G, LTE, 5G usw.), drahtlosen Local-Area-Network(LAN)-Protokollen (z. B. Wireless Fidelity (WiFi)), Peer-to-Peer- oder Vorrichtung-zu-Vorrichtung-Kommunikationsprotokollen (z. B. Bluetooth, Nachbereichskommunikation (NFC) usw.), Internet-der-Dinge(Internet of Things - IoT)-Protokollen (z. B. NB-IoT, LTE-M usw.) und/oder anderen drahtlosen Kommunikationsprotokollen basieren.
Die Prozessoren 202 können Datenprozessoren (z. B. zentrale Verarbeitungseinheiten (central processing units - CPU), Spezialcomputer und/oder integrierte Server) umfassen, die konfiguriert sind, um Anweisungen (z. B. Software-Anweisungen), die in den Speichervorrichtungen 204 (z. B. Computerspeicher) gespeichert sind, auszuführen. In einigen Ausführungsformen können die Prozessoren 202 in einer separaten/eigenständigen Steuerung enthalten sein, die an die anderen in 2 veranschaulichten elektronischen/elektrischen Vorrichtungen und/oder den in 1 veranschaulichten Robotereinheiten wirkgekoppelt ist. Die Prozessoren 202 können die Programmanweisungen umsetzen, um andere Vorrichtungen zu steuern bzw. eine Schnittstelle damit zu bilden, wodurch das Robotersystem 100 veranlasst wird, Handlungen, Aufgaben und/oder Vorgänge auszuführen.
Bei den Speichervorrichtungen 204 kann es sich um nicht flüchtige computerlesbare Medien handeln, auf denen Programmanweisungen (z. B. Software) gespeichert sind. Einige Beispiele für die Speichervorrichtungen 204 umfassen flüchtigen Speicher (z. B. Cache und/oder Direktzugriffsspeicher (random-access memory - RAM)) und/oder nicht flüchtigen Speicher (z. B. Flash-Speicher und/oder Magnetplatteneinheiten). Andere Beispiele für die Speichervorrichtungen 204 können tragbare Speichervorrichtungen und/oder Cloud-Speichervorrichtungen umfassen.
In einigen Ausführungsformen können die Speichervorrichtungen 204 verwendet werden, um zudem Verarbeitungsergebnisse und/oder vorbestimmte Daten/Schwellenwerte zu speichern und Zugriff darauf bereitzustellen. Zum Beispiel können die Speichervorrichtungen 204 Masterdaten 252 speichern, die Beschreibungen von Objekten (z. B. Kisten, Behältern und/oder Produkten) beinhalten, die von dem Robotersystem 100 gesteuert werden können. In einer oder mehreren Ausführungsformen können die Masterdaten 252 eine Abmessung, eine Form (z. B. Vorlagen für mögliche Stellungen und/oder von Computern erzeugte Modelle für das Erkennen des Objekts in unterschiedlichen Stellungen), ein Farbschema, ein Bild, Identifizierungsinformationen (z. B. Barcodes, Quick-Response(QR)-Codes, Logos usw. und/oder erwartete Positionen davon), ein erwartetes Gewicht, andere physische/visuelle Charakteristika oder eine Kombination davon für die Objekte, die von dem Robotersystem 100 erwartungsgemäß zu steuern sind, beinhalten. In einigen Ausführungsformen können die Masterdaten 252 steuerungsbezogene Informationen bezüglich der Objekte beinhalten, wie etwa einen Massenmittelpunkt (center of mass - CoM) an jedem der Objekte, erwartete Sensormessungen (z. B. für Kraft-, Drehmoment-, Druck- und/oder Kontaktmessungen), die einer/einem oder mehreren Handlungen/Manövern entsprechen, oder eine Kombination davon. Außerdem können die Speichervorrichtungen 204 beispielsweise Objektverfolgungsdaten 254 speichern. In einigen Ausführungsformen können die Objektverfolgungsdaten 254 ein Protokoll von gescannten oder gesteuerten Objekten beinhalten. In einigen Ausführungsformen können die Objektverfolgungsdaten 254 Bildgebungsdaten (z. B. ein Bild, eine Punktwolke, eine Live-Videoübertragung usw.) der Objekte an einer oder mehreren Positionen (z. B. speziellen Aufnahme- oder Abgabepositionen und/oder Förderbänder) beinhalten. In einigen Ausführungsformen können die Objektverfolgungsdaten 254 Positionen und/oder Ausrichtungen der Objekte an der einen oder den mehreren Positionen beinhalten.
Die Kommunikationsvorrichtungen 206 können Schaltungen beinhalten, die dazu konfiguriert sind, über ein Netzwerk mit externen oder entfernen Vorrichtungen zu kommunizieren. Beispielsweise können die Kommunikationsvorrichtungen 206 Empfänger, Sender, Modulatoren/Demodulatoren (Modems), Signaldetektoren, Signalcodierer/-decodierer, Verbindungsanschlüsse, Netzwerkkarten usw. umfassen. Die Kommunikationsvorrichtungen 206 können konfiguriert sein, um elektrische Signale gemäß einem oder mehreren Kommunikationsprotokollen (z. B. dem Internetprotokoll (IP), den drahtlosen Kommunikationsprotokollen usw.) zu senden, zu empfangen und/oder zu verarbeiten. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 die Kommunikationsvorrichtungen 206 verwenden, um Informationen zwischen Einheiten des Robotersystems 100 auszutauschen und/oder Informationen (z. B. zum Zwecke der Berichterstattung, der Datenerfassung, der Analyse und/oder der Fehlerbehebung) mit Systemen oder Vorrichtungen außerhalb des Robotersystems 100 auszutauschen.
Die Eingabe-/Ausgabevorrichtungen 208 können Benutzerschnittstellenvorrichtungen umfassen, die konfiguriert sind, um Informationen an die menschlichen Bediener zu kommunizieren und/oder Informationen von diesen zu empfangen. Beispielsweise können die Eingabe-/Ausgabevorrichtungen 208 eine Anzeige 210 und/oder andere Ausgabevorrichtungen (z. B. einen Lautsprecher, eine haptische Schaltung oder eine Tastrückmeldungsvorrichtung usw.) zum Kommunizieren von Informationen an den menschlichen Bediener umfassen. Zudem können die Eingabe-/Ausgabevorrichtungen 208 Steuer- und Empfangsvorrichtungen umfassen, wie etwa eine Tastatur, eine Maus, einen Touchscreen, ein Mikrofon, einen Benutzerschnittstellen(user interface - UI)-Sensor (z. B. eine Kamera für das Empfangen von Bewegungsbefehlen), eine tragbare Eingabevorrichtung usw. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 die Eingabe-/Ausgabevorrichtungen 208 verwenden, um mit den menschlichen Bedienern bei der Ausführung einer Handlung, einer Aufgabe, eines Vorgangs oder einer Kombination davon zu interagieren.
Das Robotersystem 100 kann physische oder strukturelle Elemente (z. B. Robotersteuerarme) umfassen, die zur Bewegung an Gelenken verbunden sind (z. B. Rotations- und/oder Translationsverschiebungen). Die strukturellen Elemente und die Gelenke können eine kinetische Kette bilden, die konfiguriert ist, um einen Endeffektor (z. B. den Greifer) zu steuern, der konfiguriert ist, um eine oder mehrere Aufgaben (z. B. Greifen, Drehen, Schweißen usw.) in Abhängigkeit von der Verwendung/dem Betrieb des Robotersystems 100 auszuführen. Das Robotersystem 100 kann die Betätigungsvorrichtungen 212 (z. B. Motoren, Aktoren, Drähte, künstlichen Muskeln, elektroaktiven Polymere usw.) umfassen, die konfiguriert sind, um die strukturellen Elemente um ein entsprechendes Gelenk oder daran anzutreiben oder zu steuern (z. B. zu verschieben und/oder neu auszurichten). In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 die Transportmotoren 214 umfassen, die konfiguriert sind, um die entsprechenden Einheiten/Gehäuse von Ort zu Ort zu transportieren.
Das Robotersystem 100 kann die Sensoren 216 umfassen, die konfiguriert sind, um Informationen abzurufen, die verwendet werden, um die Aufgaben umzusetzen, wie etwa zum Steuern der strukturellen Elemente und/oder zum Transportieren der Robotereinheiten. Die Sensoren 216 können Vorrichtungen umfassen, die konfiguriert sind, um eine oder mehrere physische Eigenschaften des Robotersystems 100 (z. B. einen Zustand, eine Bedingung und/oder eine Position von einem oder mehreren strukturellen Elementen/Gelenken davon) und/oder einer unmittelbaren Umgebung zu erkennen oder zu messen. Zu einigen Beispielen für die Sensoren 216 können Beschleunigungsmesser, Gyroskope, Kraftsensoren, Dehnungsmesser, Berührungssensoren, Drehmomentsensoren, Positionscodierer usw. gehören.
In einigen Ausführungsformen können die Sensoren 216 beispielsweise eine oder mehrere Bildgebungsvorrichtungen 222 (z. B. visuelle und/oder Infrarotkameras, 2D- und/oder 3D-Bildaufnahmekameras, Abstandsmessvorrichtungen, wie etwa Lidar oder Radar, usw.) umfassen, die konfiguriert sind, um die unmittelbare Umgebung zu erkennen. Die Bildgebungsvorrichtungen 222 können Darstellungen der detektierten Umgebung erzeugen, wie etwa digitale Bilder und/oder Punktwolken, die durch Maschinen-/Computervision verarbeitet werden können (z. B. zur automatischen Inspektion, Roboterführung oder für andere Roboteranwendungen). Wie nachfolgend ausführlicher beschrieben, kann das Robotersystem 100 (z. B. über die Prozessoren 202) das digitale Bild und/oder die Punktwolke verarbeiten, um das Zielobjekt 112 aus 1, die Startposition 114 aus 1, die Aufgabenposition 116 aus 1, eine Stellung des Zielobjekts 112, ein Konfidenzmaß bezüglich der Startposition 114 und/oder der Stellung oder eine Kombination davon zu identifizieren.
Zur Steuerung des Zielobjekts 112 kann das Robotersystem 100 (z. B. über die verschiedenen vorstehend beschriebenen Schaltungen/Vorrichtungen) ein Bild eines speziellen Bereichs (z. B. einer Aufnahmeposition, wie etwa innerhalb des Lastkraftwagens oder auf dem Förderband) erfassen und analysieren, um das Zielobjekt 112 und die Startposition 114 davon zu identifizieren. Gleichermaßen kann das Robotersystem 100 ein Bild eines anderen speziellen Bereichs (z. B. einer Ablageposition zum Platzieren von Objekten auf dem Förderband, einer Position zum Platzieren von Objekten innerhalb des Containers oder einer Position auf der Palette zum Stapeln) erfassen und analysieren, um die Aufgabenposition 116 zu erkennen. Beispielsweise können die Bildgebungsvorrichtungen 222 eine oder mehrere Kameras, die konfiguriert sind, um Bilder des Aufnahmebereichs zu erzeugen, und/oder eine oder mehrere Kameras, die konfiguriert sind, um Bilder des Aufgabebereichs (z. B. Ablagebereichs) zu erzeugen, umfassen. Basierend auf den erfassten Bildern, wie nachfolgend beschrieben, kann das Robotersystem 100 die Startposition 114, die Aufgabenposition 116, die assoziierten Stellungen, einen Pack-/Platzierungsplan, eine Übertragungs-/Packsequenz und/oder andere Verarbeitungsergebnisse bestimmen. Einzelheiten bezüglich des Packalgorithmus sind nachfolgend beschrieben.
In einigen Ausführungsformen können die Sensoren 216 beispielsweise Positionssensoren 224 (z. B. Positionscodierer, Potentiometer usw.) beinhalten, die dazu konfiguriert sind, Positionen von strukturellen Elementen (z. B. den Roboterarmen und/oder den Endeffektoren) und/oder entsprechenden Gelenken des Robotersystems 100 zu detektieren. Das Robotersystem 100 kann die Positionssensoren 224 verwenden, um Positionen und/oder Ausrichtungen der strukturellen Elemente und/oder der Gelenke während der Ausführung der Aufgabe zu verfolgen.
Verarbeitung des Diskretisierungsmodells
3A und 3B sind Veranschaulichungen von diskretisierten Daten, die verwendet werden, um Objekte gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Technologie zu planen und zu packen. 3A veranschaulicht diskretisierte Objekte und 3B veranschaulicht eine diskretisierte Packplattform für das Packen und Planen von Objekten davon. Zum Beispiel kann das Robotersystem 100 aus 1 (z. B. über die Prozessoren 202 aus 2) durchgehende Flächen/Kanten von Objekten der realen Welt (z. B. Paketen, Paletten und/oder anderen Objekten, die mit der Aufgabe assoziiert sind) in diskrete Gegenstücke (z. B. Längeneinheiten und/oder Flächeneinheiten) abbilden. Außerdem kann das Robotersystem 100 diskretisierte Modelle/Darstellungen der erwarteten Objekte, die in den Masterdaten 252 aus 2 gespeichert sind, beinhalten.
In einigen Ausführungsformen, wie in 3A veranschaulicht, kann das Robotersystem 100 diskretisierte Objektmodelle 302 verwenden, um Stapelplatzierungen von Objekten zu planen/abzuleiten. Die diskretisierten Objektmodelle 302 (in gepunkteten Linien gezeigt) können äußere physische Abmessungen, Formen, Kanten, Flächen oder eine Kombination davon (in durchgezogenen Linien gezeigt) für bekannte und/oder erwartete Objekte (z. B. Pakete, Kisten, Behälter usw.) gemäß einer Diskretisierungseinheit (z. B. einer Längeneinheit) darstellen. In einigen Ausführungsformen, wie in 3B veranschaulicht, kann das Robotersystem 100 ein oder mehrere diskretisierte Plattformmodelle 304 verwenden, um Stapelplatzierungen von Objekten zu planen/abzuleiten. Die diskretisierten Plattformmodelle 304 können eine Platzierungsfläche (z. B. eine obere Fläche der Palette) gemäß der Diskretisierungseinheit darstellen. In einigen Ausführungsformen kann die Diskretisierungseinheit eine Länge beinhalten, die von einem Systembetreiber, einem System-Designer, einer vorbestimmten Eingabe/Einstellung oder einer Kombination davon voreingestellt wird.
In einigen Ausführungsformen können die diskretisierten Plattformmodelle 304 Draufsichten von einer oder mehreren Paletten mit Standardgröße (z. B. Paletten mit 1,1 m mal 1,1 m) beinhalten. Dementsprechend können die diskretisierten Plattformmodelle 304 verpixelte 2D-Darstellungen der oberen Flächen der Palette entlang einer horizontalen Ebene (z. B. der x-y-Ebene) gemäß einem von dem Robotersystem 100 verwendeten Rastersystem entsprechen. In einigen Ausführungsformen können die diskretisierten Objektmodelle 302 Draufsichten (z. B. x-y-Ebene, wie auf der linken Seite in 3A veranschaulicht) und/oder horizontale/Profilansichten (z. B. x-z-Ebene, wie auf der rechten Seite veranschaulicht) für die Objekte, die von dem Robotersystem 100 erwartet werden bzw. diesem bekannt sind, beinhalten. Dementsprechend können die diskretisierten Objektmodelle 302 verpixelten 2D-/3D-Darstellungen der Objekte entsprechen.
Als ein veranschaulichendes Beispiel kann das Robotersystem 100 Einheitspixel 310 (z. B. Polygone, wie etwa Quadrate, mit einer oder mehreren Abmessungen gemäß der Diskretisierungseinheit) verwenden, um Bereiche/Flächen von angezielten Objekten (z. B. über die diskretisierten Objektmodelle 302) und Beladeplattformen (z. B. über die diskretisierten Plattformmodelle 304) zu beschreiben. Dementsprechend kann das Robotersystem 100 die Objekte und die Beladeplattformen entlang den x-y-Achsen verpixeln. In einigen Ausführungsformen kann sich die Größe der Einheitspixel 310 (z. B. der Diskretisierungseinheit) gemäß den Abmessungen der Objekte und/oder Abmessungen der Beladeplattformen verändern. Die Größe der Einheitspixel 310 kann auch (z. B. über eine voreingestellte Regel/Gleichung und/oder eine Auswahl des Bedieners) eingestellt werden, um erforderliche Ressourcen (z. B. Rechenzeiten, erforderlichen Speicher usw.) an der Packgenauigkeit anzupassen. Wenn die Größe abnimmt, können beispielsweise die Rechenzeiten und die Packgenauigkeit zunehmen. Dementsprechend stellt die Diskretisierung der Packaufgaben (z. B. die Zielpakete und die Packplattformen) unter Verwendung einstellbarer Einheitspixel 310 eine erhöhte Flexibilität für das Palettieren der Pakete bereit. Das Robotersystem 100 kann einen Ausgleich zwischen den Rechenressourcen/der Rechenzeit und der Packgenauigkeit gemäß eindeutigen Szenarien, Mustern und/oder Umgebungen steuern.
Für die in 3A und 3B veranschaulichten Szenarien kann das Robotersystem 100 Objekte erwarten/verarbeiten, die einer ersten Paketart 321, einer zweiten Paketart 322, einer dritten Paketart 323, einer vierten Paketart 324 und/oder einer fünften Paketart 325 entsprechen. Das Robotersystem 100 kann die Pakete auf einer Platzierungspalette 340, die der Aufgabenposition 116 aus 1 entspricht, planen und platzieren/stapeln. Für die Platzierungsplanung kann das Robotersystem 100 die diskretisierten Objektmodelle 302, einschließlich eines ersten Objektmodells 331, eines zweiten Objektmodells 332, eines dritten Objektmodells 333, eines vierten Objektmodells 334 und/oder eines fünften Objektmodells 335, die jeweils die entsprechenden Pakete darstellen, unter Verwendung der Einheitspixel 310 erzeugen und/oder verwenden. Gleichermaßen kann das Robotersystem 100 das diskretisierte Plattformmodell 304 für die Platzierungspalette 340 unter Verwendung der Einheitspixel 310 erzeugen und/oder verwenden.
In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 die tatsächliche Abmessung des Objekts aufrunden (z. B. für die diskretisierten Objektmodelle 302, wie etwa für das dritte Objektmodell 333 und/oder das vierte Objektmodell 334), sodass die Einheitspixel 310 sich über die tatsächlichen Umfangskanten des Objekts hinaus erstrecken. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 die tatsächlichen Abmessungen der Plattformfläche abrunden (z. B. für die diskretisierten Plattformmodelle 304), sodass die Einheitspixel 310 sich überlappen und/oder in den tatsächlichen Umfangskanten des Objekts enthalten sind.
Basierend auf den diskretisierten Daten/Darstellungen kann das Robotersystem 100 einen Platzierungsplan 350 für das Platzieren/Packen der Pakete auf die Platzierungspalette 340 erzeugen. Der Platzierungsplan 350 kann geplante Positionen auf der Platzierungspalette 340 für die angezielten Pakete beinhalten. Das Robotersystem 100 kann den Platzierungsplan 350 für das Platzieren von einem oder mehreren von verfügbaren Paketen, die für das Beladen/Palettieren bestimmt sind, erzeugen. Zum Beispiel kann das Robotersystem 100 den Platzierungsplan 350 für das Stapeln einer Reihe von Paketen von den verfügbaren Paketen (z. B. aufgenommenen Paketen und/oder ausgehenden beauftragten Paketen) erzeugen.
Das Robotersystem 100 kann den Platzierungsplan 350 gemäß einer Reihe von Platzierungsregeln, Platzierungsbedingungen, Parametern, Anforderungen usw. erzeugen. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 den Platzierungsplan 350 basierend auf Paketen, die gemäß der Reihe gruppiert sind, wie etwa gemäß den Paketarten (z. B. Paketarten 321-325), den Pakethöhen, der vom Kunden festgelegten Priorität, der Zerbrechlichkeit (z. B. dem maximal unterstützten Gewicht, wie etwa für darauf gestapelte Pakete), dem Gewichtsbereich oder einer Kombination davon, erzeugen. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 den Platzierungsplan 350 gemäß den Stapelbedingungen, wie z. B. Stapeln der größeren Pakete weiter weg von der Depalettierungseinheit, erzeugen. Andere Beispiele für die Platzierungsregeln, Bedingungen, Parameter, Anforderungen usw. können Paketabmessungen, kollisionsfreie Anforderung, Stapelstabilität, Gruppierungsbedingungen (z. B. Paketarten, Pakethöhen, Priorität usw.), Pakettrennungsanforderungen oder das Fehlen davon, Maximierung der insgesamt beladenen Pakete oder eine Kombination davon beinhalten. Einzelheiten zur Platzierungsplanung sind nachfolgend beschrieben.
Für das in 3B veranschaulichte Beispiel kann das Robotersystem 100 den 2D-Platzierungsplan (z. B. den Platzierungsplan 350) für eine Reihe von Paketen, die den Paketarten 321-325 entsprechen, erzeugen. Das Robotersystem 100 kann den Platzierungsplan 350 erzeugen, der drei Pakete der ersten Paketart 321, vier Pakete der zweiten Paketart 322, vier Pakete der dritten Paketart 323, fünf Pakete der vierten Paketart 324 und vier Pakete der fünften Paketart 325 platziert. Der Platzierungsplan 350 kann die Pakete gruppieren, um benachbarte Gruppierungen von Paketen mit ähnlicher Höhe (z. B. gleich oder innerhalb einer Schwellengrenze voneinander) zu maximieren. Dementsprechend kann das Robotersystem 100 die vier der zweiten Paketart 322 in einer Anordnung von 2x2 in der unteren linken Ecke der Platzierungspalette 340 gruppieren. Eine zweite Gruppierung von Paketen (z. B. den Paketen der ersten Paketart 321, der vierten Paketart 324 und der fünften Paketart 325) kann um die anfänglich platzierte Gruppe platziert werden. Dementsprechend können der durchgehende Flächenbereich für die erste Gruppierung (z. B. bei einer Höhe von vier Einheitspixeln 310) und der Flächenbereich für die zweite Gruppierung (z. B. bei einer Höhe von zwei Einheitspixeln 310) maximiert werden. Außerdem kann das Robotersystem 100 die Pakete der dritten Paketart 323 basierend auf einer oder mehreren Anforderungen, wie etwa Zerbrechlichkeit (z. B. die Anzahl an unterstützten Elementen einschränkend) und/oder Trennungsanforderungen, trennen. Gleichermaßen kann das Robotersystem 100 den 2D-Platzierungsplan gemäß Grenzanforderungen (z. B. einem oder mehreren der Einheitspixel 310 von der Kante der Platzierungspalette 340) erzeugen.
In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 den Platzierungsplan 350 basierend auf einer 2D-Planung (z. B. x-y-Grundfläche, wie etwa Draufsicht) und/oder 3D-Planung (z. B. x-z- oder y-z-Grundfläche, wie etwa Profilansicht) erzeugen. Zum Beispiel kann das Robotersystem 100 den Platzierungsplan 350 basierend auf iterativ ableitenden möglichen 2D-Platzierungen entlang der x-y-Ebene erzeugen, wobei die möglichen Platzierungen gemäß den Platzierungsregeln, -bedingungen usw. getestet werden, eine Platzierungsbewertung berechnet wird oder eine Kombination davon erfolgt. Das Robotersystem 100 kann den Platzierungsplan 350 basierend auf dem Auswählen des 2D-Platzierungsplans erzeugen, der die Platzierungsbewertung optimiert (z. B. am höchsten oder am niedrigsten). In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 den 2D-Platzierungsplan verwenden, um ferner einen 3D-Plan zu erzeugen (z. B. einen Stapelplan; in 3B nicht gezeigt). Zum Beispiel kann das Robotersystem 100 den 3D-Platzierungsplan basierend auf dem Verwenden des 2D-Platzierungsplans als eine Schicht innerhalb eines Stapels erzeugen. Anders formuliert, kann das Robotersystem 100 die erzeugte 2D-Platzierung über/auf eine oder mehrere Schichten (z. B. andere 2D-Platzierungspläne) und/oder unter eine oder mehrere Schichten platzieren.
Als ein veranschaulichendes Beispiel kann das Robotersystem 100 Höhen der platzierten Objekte beim Ableiten der 2D-Pläne schätzen und berücksichtigen. Zum Beispiel kann das Robotersystem 100 die Objekthöhen (z. B. diejenigen, die in den Masterdaten gespeichert sind) verpixeln, wie in 3D gezeigt. Außerdem kann das Robotersystem 100 die vorbestimmten Höhendaten des platzierten Objekts auf jedem der Einheitspixel, die von dem Objekt belegt sind, abbilden. Mit den auf jedem der Pixel abgebildeten Höhen leitet das Robotersystem 100 Platzierungsflächen des entstandenen 2D-Platzierungsplans 350 ab. Die Platzierungsflächen können jeweils einer abgeleiteten Fläche/Ebene entsprechen, die darauf platzierte Objekte aufweisen und stützen kann, wie etwa aufgrund gleicher oder ähnlicher Höhen von Objekten, die die abgeleitete Fläche bilden.
Das Robotersystem 100 kann Platzierungsflächen basierend auf dem Identifizieren von Gruppierungen von Einheitspixeln, die Höhenwerte aufweisen, die sich innerhalb eines Schwellenbereichs voneinander befinden, ableiten. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 die Platzierungsflächen basierend auf dem Identifizieren einer maximalen Höhe für den Platzierungsplan 350 ableiten. Basierend auf der maximalen Höhe kann das Robotersystem 100 die Einheitspixel in dem Platzierungsplan 350 mit Höhen, die einem Schwellenbereich von der maximalen Höhe entsprechen oder innerhalb von diesem liegen, identifizieren. Das Robotersystem 100 kann einen Umriss basierend auf sich verbindenden Ecken und/oder sich erstreckenden Kanten der äußersten/Umfangseinheitspixel mit geeigneten Höhen ableiten, um die Platzierungsfläche abzuleiten. Das Robotersystem 100 kann den Prozess für Regionen außerhalb der Platzierungsbereiche unter Verwendung von geringeren Höhen rekursiv wiederholen. Für das in 3B veranschaulichte Beispiel kann das Robotersystem 100 eine erste Platzierungsfläche 352, eine zweite Platzierungsfläche 354 und eine dritte Platzierungsfläche 356 ableiten. Die erste Platzierungsfläche 352 kann dem rechteckigen Bereich entsprechen, der in der unteren linken Ecke des Platzierungsplans 350 mit der maximalen Höhe von vier Einheitspixeln gezeigt ist. Die zweite Platzierungsfläche 354 kann dem umgebenden Bereich (mit gestrichelten Linien gezeigt) mit der Höhe von zwei Einheitspixeln entsprechen. Die dritte Platzierungsfläche 356 kann dem separaten Bereich auf der rechten Seite des Platzierungsplans 350 mit der Höhe von einem Einheitspixel entsprechen. Einzelheiten zur 2D- und 3D-Platzierungsplanung sind nachfolgend beschrieben.
3C ist eine Veranschaulichung eines Platzierungsplanungsprozesses gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Technologie. Das Robotersystem 100 kann (z. B. über den einen oder die mehreren Prozessoren 202 aus 2) den Platzierungsplan 350 aus 3B für eine Reihe von verfügbaren Paketen 362 ableiten. Die verfügbaren Pakete 362 können den Objekten entsprechen, die für einen ausgehenden Versand und/oder eine Lagerung gepackt werden müssen. Zum Beispiel können die verfügbaren Pakete 362 eingehenden Objekten, die über einen eingehenden Versand aufgenommen wurden, und/oder gelagerten Objekten, die für einen ausgehenden Versand beauftragt wurden, entsprechen. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 einen Lieferplan, eine Auftragsliste usw. verwenden, um die verfügbaren Pakete 362 in Echtzeit zu identifizieren, wie etwa direkt als Reaktion auf das Empfangen des Plans, der Liste usw. (d. h. innerhalb einer Schwellendauer davon). Dementsprechend kann das Robotersystem 100 die identifizierten verfügbaren Pakete 362 verwenden, um den Platzierungsplan 350 in Echtzeit abzuleiten. Demnach kann das Robotersystem 100 Echtzeit-Bedingungen, -Verfügbarkeit und/oder -Notwendigkeiten verwenden, um den Platzierungsplan 350 abzuleiten, anstelle von systemunabhängigen Packsimulatoren, die eine hypothetische Anzahl/Reihe/Kombination von Paketen verwenden, um Pläne abzuleiten, die unabhängig von Echtzeit-Bedingungen angewandt werden. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 Vorrichtungen (z. B. einen oder mehrere der Prozessoren 202) verwenden, die sich an der Position zum Aufnehmen, Lagern und/oder Senden der Objekte befinden, wie etwa einem Versandzentrum und/oder einem Lager.
In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100, wie nachfolgend ausführlich erörtert, die verfügbaren Pakete 362 gruppieren und/oder sequenzieren. Das Robotersystem 100 kann die sortierte Reihe der verfügbaren Pakete 362 verwenden, um den Platzierungsplan 350 abzuleiten. Das Robotersystem 100 kann eindeutige Platzierungspositionen/-kombinationen für die verfügbaren Pakete 362 bestimmen und beurteilen, um den Platzierungsplan 350 abzuleiten. Anders formuliert, kann das Robotersystem 100 eine Reihe von möglichen Platzierungskombinationen 364 bestimmen und diese gemäß einer Reihe von vorbestimmten Anforderungen, Bedingungen, Gewichten, Kosten, anschließenden Auswirkungen oder einer Kombination davon beurteilen (z. B. bewerten). Basierend auf der Beurteilung kann das Robotersystem 100 eine Platzierungskombination auswählen, um den Platzierungsplan 350 abzuleiten.
In mindestens einer Ausführungsform kann das Robotersystem 100 den Platzierungsplan 350 unter Verwendung eines Algorithmus ableiten, der Platzierungen der sequenzierten Pakete iterativ beurteilt. Wie in 3C veranschaulicht, kann das Robotersystem 100 beispielsweise mit der Ableitung beginnen, indem eine anfängliche Platzierung für das erste Paket bei den verfügbaren Paketen 362 bestimmt wird. Dementsprechend kann das Robotersystem 100 das entsprechende diskretisierte Objektmodell 302 aus 3A über dem diskretisierten Plattformmodell 304 aus 3B an einer anfänglichen Position (z. B. einer Ecke, einer mittleren Position und/oder einer anderen voreingestellten Position) überlappen. Das Robotersystem 100 kann übrige Pakete 372 basierend auf dem Entfernen des platzierten Pakets (z. B. des ersten Pakets) von den verfügbaren Paketen 362 verfolgen.
Basierend auf der anfänglichen Platzierung kann das Robotersystem 100 eine Reihe von möglichen Platzierungen für das zweite Paket bei den verfügbaren Paketen 362 bestimmen. Das Robotersystem 100 kann die Reihe von möglichen Platzierungen gemäß einer vorbestimmten Regel, einem vorbestimmten Muster oder einer Kombination davon bestimmen. Zum Beispiel kann das Robotersystem 100 die Platzierungspositionen gemäß einem Muster von Positionen relativ zu dem/den vorher platzierten Paket(en) (z. B. relativ zu dem/den vorher platzierten Paket(en)) bestimmen. Außerdem kann das Robotersystem 100 die Platzierungspositionen basierend auf einem minimalen/maximalen Trennungsabstand oder einem Fehlen davon, der zwischen einem oder mehreren der Pakete erforderlich ist, bestimmen. Ferner kann das Robotersystem 100 die Platzierungspositionen basierend auf dem Drehen des Pakets (d. h. dem entsprechenden diskretisierten Objektmodell 302) um ein vorbestimmtes Ausmaß, wie etwa 90 Grad, bestimmen. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 die Platzierungsmöglichkeiten gemäß einem vorbestimmten Schwellenwert und/oder Muster einschränken. Ferner kann das Robotersystem 100 die übrigen Pakete 372 entsprechend aktualisieren.
Das Robotersystem 100 kann den vorstehend beschriebenen Prozess wiederholen und die verfügbaren Pakete 362 iterativ verarbeiten, bis eine Stoppbedingung erreicht ist. Einige Beispiele für die Stoppbedingung können darstellen, dass alle Pakete platziert wurden (d. h. die übrigen Pakete 372 leer sind), die Platzierungen nicht verbessert werden können (z. B. gleiche Beurteilung wie die vorherige Stufe/Wiederholung), keine Pakete mehr über dem diskretisierten Plattformmodell 304 platziert werden können, oder eine Kombination davon.
In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 die möglichen Platzierungen und die entsprechenden möglichen Platzierungskombinationen 364 mit einem Suchbaum 374 verfolgen. Eine Wurzel des Suchbaums 374 kann der anfänglichen Platzierung entsprechen und jede Ebene oder Stufe kann mögliche Platzierungen des nachfolgenden Pakets bei den verfügbaren Paketen 362 beinhalten. Die unterschiedlichen Gruppen können verbunden werden, um einen Zweig zu bilden, der einer eindeutigen Kombination von Platzierungen für die Reihe von Paketen entspricht.
Für mögliche Platzierungen jedes Pakets kann das Robotersystem 100 redundante Grundrisse identifizieren und beseitigen (z. B. durch „X“ in 3C dargestellt). Zum Beispiel kann das Robotersystem 100 bei jeder Stufe des Suchbaums 374 die entstandenen Grundrisse der möglichen Platzierungspositionen/-kombinationen vergleichen (z. B. überlagern). Basierend auf dem Vergleich kann das Robotersystem 100 Duplikate der entstandenen Grundrisse beseitigen. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 ferner vertauschte, gedrehte und/oder gespiegelte Versionen der entstandenen Grundrisse vergleichen, um zugehörige Duplikate zu beseitigen. Zum Beispiel kann das Robotersystem 100 einen Grundriss um 90 Grad drehen und/oder den Grundriss an einer oder mehreren Spiegelachsen (z. B. einer diagonalen Linie, die sich über gegenüberliegende Ecken erstreckt, eine/mehrere Winkelhalbierende, die sich entlang x- und/oder y-Richtungen erstreckt/erstrecken, oder einer Kombination davon) vertauschen und diesen mit anderen Grundrissen vergleichen.
Außerdem kann das Robotersystem 100 für mögliche Platzierungen jedes Pakets Platzierungen, die eine oder mehrere Anforderungen/Einschränkungen missachten, identifizieren und beseitigen. Ein Beispiel für die Anforderungen/Einschränkungen kann auf Kollisionswahrscheinlichkeiten basieren. Das Robotersystem 100 kann einen Anfahrtsweg für jede Platzierungsposition und eine entsprechende Kollisionswahrscheinlichkeit gemäß dem bereits bestehenden Grundriss, einer oder mehreren Abmessungen der Pakete, einer Position des Übertragungsroboters, einem vorherigen Ereignis oder einem vorherigen Verlauf oder einer Kombination davon berechnen. Das Robotersystem 100 kann die Platzierungen, bei denen die Kollisionswahrscheinlichkeit einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, beseitigen. Ein weiteres Beispiel für die Anforderungen/Einschränkungen kann ein unterstütztes Gewicht für das Stapeln (z. B. Platzieren direkt auf/über einem oder mehreren stützenden Paketen) des Pakets sein. Für eines oder mehrere der Pakete unter der Platzierungsposition kann das Robotersystem 100 ein Stützgewicht (d. h. ein kombiniertes Gewicht von Paketen oder Teilen davon direkt darüber) basierend auf dem Gewicht des platzierten Pakets berechnen. Das Robotersystem 100 kann die Platzierungen, bei denen das Stützgewicht eine Zerbrechlichkeitsanforderung (z. B. ein maximal unterstütztes Gewicht) für eines oder mehrere der Pakete unter der Platzierungsposition missachtet (z. B. überschreitet oder sich innerhalb eines Schwellenbereichs davon befindet), beseitigen.
In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 die Platzierungskombinationen 364 unter Verwendung einer Prioritätswarteschlange 376 (z. B. einer Bergstruktur usw.) verfolgen und/oder beurteilen. Die Prioritätswarteschlange 376 kann die Platzierungskombinationen 364 gemäß einer Sequenz von Präferenzen sortieren. Das Robotersystem 100 kann jede der Platzierungskombinationen 364 gemäß einem oder mehreren vorbestimmten Kriterien beurteilen oder bewerten. Die Kriterien können eine oder mehrere Kosten in Verbindung mit bereits platzierten Elementen und/oder eine oder mehrere heuristische Bewertungen in Verbindung damit, wie die derzeitige Platzierung zukünftige Platzierungen oder Möglichkeiten beeinflusst, beinhalten.
Ein Beispiel für die Kriterien kann die Maximierung der Grundrissdichte beinhalten. Das Robotersystem 100 kann die Grundrissdichte für einen Außenumfang 382 für eine Gruppierung von Paketen berechnen. In einigen Ausführungsformen kann der Außenumfang 382 basierend auf freiliegenden Kanten/Außenumfangskanten der Gruppierung der Pakete bestimmt werden. Das Robotersystem 100 kann ferner umgebende/zugehörige Bereiche umschließen, indem es zwei oder mehr Kanten verlängert und einen Schnittpunkt findet und/oder indem es eine Linie zieht, die eine oder mehrere Ecken des Grundrisses verbindet. Das Robotersystem 100 kann die Grundrissdichte als Verhältnis zwischen einem tatsächlichen belegten Bereich 384 (z. B. einer Anzahl an Einheitspixeln 310, die dem schattierten Bereich entsprechen) und einem leeren Bereich 386 (z. B. einer Anzahl an Einheitspixeln 310, die den umschlossenen/zugehörigen Bereichen entsprechen) berechnen. Das Robotersystem 100 kann dazu konfiguriert sein, Platzierungspläne, die den leeren Bereich 386 minimieren, zu bevorzugen (z. B. durch Zuweisen einer höheren/niedrigeren Punktzahl).
Stapelregeln
Die 4A-4C sind Veranschaulichungen von Stapelregeln gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Technologie. Das Robotersystem 100 kann die Stapelregeln verwenden, um Pakete übereinander zu platzieren, wie etwa zum Stapeln/Platzieren einer oder mehrerer Schichten von Paketen über einer oder mehreren anderen Schichten von Paketen. Das Robotersystem 100 kann die Stapelregeln verwenden, um die Stabilität der gestapelten Pakete zu verbessern und zu verhindern, dass Pakete während der Bewegung der Palette verrutschen und/oder Kippen. Zum Zwecke der Veranschaulichung zeigen die 4A-4C ein oberes Paket 452, das sich direkt über einem oder mehreren stützenden Paketen 454 befindet und von diesen gestützt wird (z. B. diese direkt berührt).
4A veranschaulicht eine Horizontalversatzregel 402, die verwendet wird, um 3D-Platzierungen zu erzeugen (z. B. den 3D-Platzierungsplan 350). Die Horizontalversatzregel 402 kann eine Regulierung, eine Anforderung oder eine Kombination davon zum Steuern horizontaler Versätze von vertikalen Kanten/Flächen zwischen gestapelten Elementen beinhalten. Zum Beispiel kann die Horizontalversatzregel 402 auf einer Überlappungsanforderung 422, einer Überstandsanforderung 424 oder einer Kombination davon basieren. Die Überlappungsanforderung 422 kann einen Mindestbetrag (z. B. einen Prozentsatz oder ein Verhältnis von Länge, Breite und/oder Flächenbereich) der Überlappung zwischen den gestapelten Paketen beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann die Überlappungsanforderung 422 erfordern, dass ein Mindestbetrag der horizontalen Abmessung/des horizontalen Flächenbereichs des oberen Pakets 452 mit der/dem des stützenden Pakets 454 überlappt. Die Überstandsanforderung 424 kann einen Mindestbetrag (z. B. einen Prozentsatz oder ein Verhältnis von Länge, Breite und/oder Flächenbereich) des Überstands beinhalten, wie etwa einen Teil des oberen Pakets 452, der sich horizontal über eine Umfangskante/Fläche des stützenden Pakets 454 hinaus erstreckt.
In einigen Ausführungsformen kann die Horizontalversatzregel 402 auf Gewicht, Abmessung und/oder Massenmittelpunkt(CoM)-Positionen 412 basieren. Zum Beispiel können die Überlappungsanforderung 422 und/oder die Überstandsanforderung 424 auf den CoM-Positionen 412 basieren, wie etwa zum Beurteilen eines Abstands zwischen den CoM-Positionen 412 des oberen Pakets 452 und des stützenden Pakets 454 relativ zu einem Abstand zwischen der oberen CoM-Position und einer horizontalen Kante/Fläche des stützenden Pakets 454 und/oder eines Überstandabstands (z. B. eines Maßes entlang einer horizontalen Richtung eines Teils des oberen Pakets 452, der sich über (eine) Umfangskante(n) des stützenden Pakets 454 hinaus erstreckt). In einigen Ausführungsformen kann die Horizontalversatzregel 402 auf einer CoM-Versatzanforderung 426 basieren, die erfordert, dass sich die CoM-Positionen 412 der oberen Pakete 452 und der stützenden Pakete 454 innerhalb eines Schwellenwerts befinden. Der Schwellenwert kann einen vorbestimmten Abstand, eine Schwellengrenze für ein Verhältnis zwischen dem Versatzabstand zwischen den CoM-Positionen 412 relativ zu einer horizontalen Abmessung, einen Überstandsabstand, einen überlappten Abstand oder eine Kombination davon beinhalten.
4B veranschaulicht eine Stütztrennungsregel 404, die verwendet wird, um 3D-Platzierungen zu erzeugen (z. B. einen Stapelplan). Die Stütztrennungsregel 404 kann eine Regulierung, eine Anforderung oder eine Kombination davon zum Steuern eines horizontalen Trennungsabstands 414 zwischen den stützenden Paketen 454 beinhalten. Der horizontale Trennungsabstand 414 kann einem horizontalen Abstand zwischen Umfangsflächen/-kanten von benachbarten stützenden Paketen 454 entsprechen. In einigen Ausführungsformen kann die Stütztrennungsregel 404 ferner auf Positionen und/oder Beträgen von überlappenden Flächen zwischen dem oberen Paket 452 und den stützenden Paketen 454 basieren. Zum Beispiel kann die Stütztrennungsregel 404 erfordern, dass der horizontale Trennungsabstand 414 um einen vorbestimmten Prozentsatz größer ist als Überstandsabstände. Außerdem kann die Stütztrennungsregel 404 erfordern, dass sich der horizontale Trennungsabstand 414 unter die CoM-Position 412 des oberen Pakets 452 erstreckt.
4C veranschaulicht eine Vertikalversatzregel 406, die verwendet wird, um 3D-Platzierungen zu erzeugen (z. B. den 3D-Platzierungsplan 350). Die Vertikalversatzregel 406 kann eine Regulierung, eine Anforderung oder eine Kombination davon zum Steuern einer Stützhöhendifferenz 416 zwischen vertikalen Positionen der stützenden Pakete 454 beinhalten. Die Stützhöhendifferenz 416 kann einem vertikalen Abstand zwischen oberen Teilen von entsprechenden stützenden Paketen 454 entsprechen, wie etwa für Teile, die das obere Paket 452, das über den entsprechenden stützenden Paketen 454 platziert ist, wahrscheinlich berühren. In einigen Ausführungsformen kann die Vertikalversatzregel 406 erfordern, dass die Stützhöhendifferenz 416 unter einer vorbestimmten Schwellenanforderung für das Stapeln eines oder mehrerer Pakete auf die stützenden Pakete 454 liegt. In einigen Ausführungsformen kann die Stütztrennungsregel 404 basierend auf der Schichthöhe variieren. Wenn beispielsweise das obere Paket 452 (z. B. das gestützte Paket) Teil der obersten Schicht ist, kann die Einschränkung für die Stützhöhendifferenz 416 größer sein als für die unteren Schichten.
Das Robotersystem 100 kann Stapelpläne (z. B. eine 3D-Kombination von mehreren 2D-Platzierungsplänen) gemäß den Stapelregeln erzeugen. Zum Beispiel kann das Robotersystem 100 die 2D-Platzierungspläne (z. B. den Platzierungsplan 350 aus 3B) gemäß Höhenanforderungen (z. B. zum Halten der Höhen der Paketgruppierungen innerhalb eines Schwellenabstands) erzeugen. Anschließend kann das Robotersystem 100 die Stapelpläne basierend auf einem vertikalen Überlappen (z. B. Stapeln) der 2D-Platzierungspläne erzeugen.
Stapelsequenz
5A ist eine Veranschaulichung eines Beispiels für einen Stapelplan 502 (z. B. einen Plan, der eine 3D-Abbildung der verfügbaren Pakete darstellt, und/oder die Platzierungspläne 350, die Schichten innerhalb der 3D-Abbildung entsprechen) gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Technologie. Zum Zwecke der Veranschaulichung ist der Stapelplan 502 mit einer ersten Schicht 512, einer zweiten Schicht 514 und einer dritten Schicht 516 für einen ersten Stapel 520 der Pakete veranschaulicht (z. B. mindestens der Pakete 1-1 bis 1-4, 2-1 bis 2-2 und 3-1 bis 3-3). Jede der ersten Schicht 512, der zweiten Schicht 514 und der dritten Schicht 516 kann ein Teil des Platzierungsplans 350 sein. Die erste Schicht 512 kann sich auf der Unterseite befinden, sodass die Pakete (z. B. mindestens die Pakete 1-1, 1-2, 1-3 und 1-4) darin die Platzierungspalette 340 direkt berühren. Die Pakete (z. B. mindestens die Pakete 2-1 und 2-2) in der zweiten Schicht 514 können sich direkt auf der ersten Schicht 512 (d. h. direkt Kontakt damit aufweisen) und darüber befinden. Gleichermaßen können sich die Pakete (z. B. mindestens die Pakete 3-1 und 3-2) der dritten Schicht 516 direkt auf der zweiten Schicht 514 befinden und diese berühren.
Wie nachfolgend erörtert, kann das Robotersystem 100 jede der Schichten getrennt planen, während vertikale Parameter (z. B. unterstütztes Gewicht, Schichthöhe usw.) berücksichtigt werden. Bei dem Erzeugen des Stapelplans 502 kann das Robotersystem 100 die getrennten Schichten gemäß den vertikalen Parametern und/oder den Stapelregeln vertikal kombinieren und/oder sequenzieren. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 die Schichten gemäß einer vertikalen Platzierung der Pakete planen. Zum Beispiel kann das Robotersystem 100 die erste Schicht 512 derart erzeugen, dass sie alle Pakete beinhaltet, die die Platzierungspalette 340 direkt berühren, wie etwa die unteren zwei Pakete in einem zweiten Stapel 522 beinhaltend. Außerdem kann das Robotersystem 100 das mit „3-3“ gekennzeichnete Paket als Teil der zweiten Schicht 514 planen. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 die Schichten neu planen und/oder anpassen (z. B. der Platzierungsplan 350), wenn der Stapelplan 502 erzeugt wird. Zum Beispiel kann das Robotersystem 100 die Schichten anpassen, um die Stapel-/Platzierungssequenz zu vereinfachen. Wie in 5A veranschaulicht, kann das Robotersystem 100 die Schichten derart anpassen, dass der zweite Stapel 522 als separater Stapel anzusehen ist (d. h. von der ersten, zweiten und dritten Schicht 512-516 getrennt). Dementsprechend kann das Robotersystem 100 dazu imstande sein, die Pakete des zweiten Stapels 522 getrennt/unterschiedlich von den Schichten des ersten Stapels 520 zu planen und/oder zu stapeln.
Außerdem kann das Robotersystem 100 in einigen Ausführungsformen größere Pakete die der Übertragungseinheit 104 aus 1 (z. B. dem Palettierungsroboter) am nächsten sind, zu einer höheren Schicht bewegen, um die Stapelsequenz zu vereinfachen. Unter der Annahme, dass sich die Übertragungseinheit 104 rechts von der in 5A veranschaulichten Platzierungspalette 340 befindet, kann das Paket „3-3“ zu einem Hindernis werden (d. h. aufgrund seiner Höhe), wenn es vor den mit „3-1“ und „3-2“ gekennzeichneten Paketen platziert wird. Dementsprechend kann das Robotersystem 100 die Schichten derart anpassen, dass das „3-3“-Paket Teil einer höheren Schicht (z. B. der dritten Schicht 516 anstelle der zweiten Schicht 512) ist. Infolgedessen kann, wenn das Robotersystem 100 die Pakete gemäß den Schichten platziert, das „3-3“-Paket nach dem „3-1“- und dem „3-2“-Paket platziert werden.
In anderen alternativen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 die Stapel- oder Platzierungssequenzen basierend auf dem Analysieren des Stapelplans 502 getrennt berechnen, ohne dass es an die Schichten gebunden ist. Zum Zwecke der Erörterung ist 5B eine Veranschaulichung einer Stapelsequenz 530 (z. B. einer Identifizierung einer Platzierungsreihenfolge für die verfügbaren Pakete), die nicht an das Stapeln der Pakete gemäß den Schichten gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Technologie gebunden ist. Die Stapelsequenz 530 kann zum Platzieren eines gestapelten Pakets 532 über einem stützenden Paket und horizontal zwischen zwei Endpaketen dienen. Die Stapelsequenz 530 kann derart sein, dass das (mit „1“ gekennzeichnete) Paket, das sich am weitesten weg von der Übertragungseinheit 104 (in 5B nicht veranschaulicht, der Annahme nach rechts der Platzierungspalette 340 befindlich) befindet, zuerst platziert werden kann und das zweite (mit „2“ gekennzeichnete) Paket anschließend auf der Platzierungspalette 340 platziert wird. Das Robotersystem 100 kann die Stapelsequenz 530 derart berechnen, dass das gestapelte (mit „3“ gekennzeichnete) Paket 532 vor (z. B. als drittes von) einem der (mit „4“ gekennzeichneten) Endpakete 534 platziert wird. Wie vorstehend erörtert, kann das Robotersystem 100 die Stapelsequenz 530 basierend auf dem Anpassen des einen der Endpakete 534, um zu einer zweiten Schicht mit dem gestapelten Paket 532 zu gehören, oder basierend auf dem unabhängigen Berechnen der Stapelreihenfolge anhand des Stapelplans 502 berechnen.
Betriebsablauf
6 ist ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren 600 zum Betreiben des Robotersystems 100 aus 1 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Technologie. Das Verfahren 600 kann zum Erzeugen von 2D-/3D-Packplänen für das Platzieren von Paketen (z. B. Behältern und/oder Kisten) auf eine Plattform (z. B. eine Palette) und/oder für das entsprechende Platzieren der Pakete dienen. Das Verfahren 600 kann basierend auf dem Ausführen der Anweisungen, die auf einer oder mehreren der Speichervorrichtungen 204 aus 2 gespeichert sind, mit einem oder mehreren der Prozessoren 202 aus 2 umgesetzt werden.
Bei Block 602 kann das Robotersystem 100 eine Paketreihe (z. B. die verfügbaren Pakete 362 aus 3C) und ein Ziel (z. B. die Aufgabenposition 116 aus 1, wie etwa eine Palette und/oder einen Container für das Aufnehmen der Pakete) identifizieren. Zum Beispiel kann das Robotersystem 100 die Paketreihe identifizieren, um die verfügbaren Pakete 362 darzustellen, einschließlich der Pakete, die für das Packen zur Verfügung stehen, sich an einem Start befinden, zur Platzierung festgelegt sind und/oder in einem Auftrag/einer Anforderung/einem Plan aufgeführt sind. Außerdem identifiziert das Robotersystem 100 eine Größe oder eine Abmessung eines Bereichs (z. B. einer oberen Ladefläche der Palette, wie etwa der Platzierungspalette 340 aus 3) der Aufgabenposition 116, in dem die Pakete platziert werden können. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 eine Größe, eine Abmessung, eine Art oder eine Kombination davon für eine Palette identifizieren.
Bei Block 604 kann das Robotersystem 100 diskretisierte Modelle (z. B. die diskretisierten Objektmodelle 302 aus 3A und/oder die diskretisierten Plattformmodelle 304 aus 3B) erzeugen und/oder darauf zugreifen, die der Paketreihe entsprechen und die verfügbaren Pakete 362 und/oder die Aufgabenposition 116 darstellen. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 (z. B. in Echtzeit, wie etwa nach dem Empfangen des Auftrags und/oder vor dem Beginn des Packvorgangs, oder systemunabhängig) die diskretisierten Modelle basierend auf dem Unterteilen physischer Abmessungen der Objekte und/oder des Plattformbereichs (z. B. der oberen Fläche der Palette gemäß dem Einheitspixel 310 aus 3B) erzeugen. Das Einheitspixel 310 kann vorbestimmt werden (z. B. von einem Hersteller, einem auftraggebenden Kunden und/oder einem Betreiber), wie etwa 1 Millimeter (mm) oder 1/16 Zoll (in) oder größer (z. B. 5 mm oder 20 mm). In einigen Ausführungsformen kann das Einheitspixel 310 (z. B. als Prozentsatz oder Bruchteil) auf einer Abmessung oder einer Größe von einem oder mehreren der Pakete und/oder der Plattform basieren.
In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 auf die diskretisierten Modelle zugreifen, die in den Speichervorrichtungen 204 und/oder einer anderen Vorrichtung (z. B. einer Speichervorrichtung, einer Datenbank und/oder einem Server eines Paketlieferanten, auf die bzw. den über die Kommunikationsvorrichtungen 206 aus 2 zugegriffen wird) gespeichert sind. Das Robotersystem 100 kann auf die vorbestimmten diskretisierten Modelle zugreifen, die die verfügbaren Pakete 362 und/oder die Aufgabenposition 116 darstellen. Zum Beispiel kann das Robotersystem 100 auf die diskretisierten Objektmodelle 302 zugreifen, die den verfügbaren Paketen 362 entsprechen, indem die Masterdaten 252 aus 2 (z. B. eine vorbestimmte Tabelle oder eine Nachschlagetabelle) hinsichtlich der verfügbaren Pakete und ihrer entsprechenden Modelle durchsucht werden. Gleichermaßen kann das Robotersystem 100 auf das diskretisierte Plattformmodell 304 zugreifen, welches die Plattform, wie etwa die identifizierte Palette, darstellt, auf der die verfügbaren Pakete zu platzieren sind.
Bei Block 606 kann das Robotersystem 100 Paketgruppierungen (z. B. Untergruppierungen der verfügbaren Pakete) bestimmen. Das Robotersystem 100 kann die Paketgruppierungen basierend auf den verfügbaren Paketen 362 für das Platzieren dieser auf der identifizierten Plattform (z. B. der Platzierungspalette 340) bestimmen. Das Robotersystem 100 kann die Paketgruppierungen gemäß Ähnlichkeiten und/oder Mustern in einer oder mehreren Charakteristika der verfügbaren Pakete 362 bestimmen. In einigen Ausführungsformen, wie in Block 621 veranschaulicht, kann das Robotersystem 100 die Paketgruppierung durch Gruppieren der verfügbaren Pakete 362 gemäß Gruppierungsbedingungen/-anforderungen bestimmen. Einige Beispiele für die Gruppierungsbedingungen/-anforderungen können eine Paketpriorität (z. B. wie durch einen oder mehrere Kunden festgelegt), eine Zerbrechlichkeitseinstufung (z. B. ein maximales Gewicht, das von dem Paket gestützt werden kann), ein Gewicht, eine Paketabmessung (z. B. eine Pakethöhe), eine Paketart oder eine Kombination davon beinhalten. Bei der Gruppierung der verfügbaren Pakete 362 kann das Robotersystem 100 die Masterdaten 252 hinsichtlich der verschiedenen Charakteristika der verfügbaren Pakete 362 durchsuchen, die mit den Gruppierungsbedingungen/-anforderungen übereinstimmen.
Bei Block 608 kann das Robotersystem 100 eine Verarbeitungsreihenfolge (z. B. eine Sequenz für das Berücksichtigen/Ableiten der Platzierungspositionen) für die verfügbaren Pakete 362 und/oder die Gruppierungen davon (d. h. die Paketgruppierungen) berechnen. In einigen Ausführungsformen, wie bei Block 622 veranschaulicht, kann das Robotersystem 100 die Verarbeitungsreihenfolge gemäß einer oder mehreren Sequenzierungsbedingungen/-anforderungen berechnen. Zum Beispiel kann das Robotersystem 100 die Platzierungsplanung der Paketgruppierungen gemäß einer Anzahl an Paketen innerhalb jeder der Gruppierungen priorisieren, wie etwa zum Verarbeiten der Paketgruppierungen mit größerer Anzahl an Paketen früher in der Platzierungsplanung. In einigen Ausführungsformen können die Sequenzierungsbedingungen die Gruppierungsbedingungen überlappen, wie etwa für die Gewichtsbereiche, die Zerbrechlichkeitseinstufungen usw. Zum Beispiel kann das Robotersystem 100 die Verarbeitung der schwereren und/oder der weniger zerbrechlichen Pakete für eine frühere Verarbeitung und/oder für die Platzierung in unteren Schichten priorisieren.
In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 die Platzierungsplanung gemäß einem kombinierten horizontalen Bereich priorisieren. Das Robotersystem 100 kann Flächenbereiche von oberen Flächen der Pakete in den Gruppierungen unter Verwendung von Informationen, die in den Masterdaten 252 festgelegt sind, berechnen (z. B. durch Multiplizieren entsprechender Breiten und Längen) oder darauf zugreifen.
Bei dem Berechnen des kombinierten horizontalen Bereichs kann das Robotersystem 100 die Flächenbereiche von Paketen mit der gleichen Art und/oder Höhen innerhalb eines Schwellenbereichs hinzufügen. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 die Platzierungsplanung von Gruppierungen, die den größeren kombinierten horizontalen Bereich aufweisen, für eine frühere Verarbeitung und/oder für die Platzierung in unteren Schichten priorisieren.
Für eine oder mehrere Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 einen Puffer mit Kennungen und/oder Mengen der verfügbaren Pakete 362 laden. Das Robotersystem 100 kann die Kennungen im Puffer gemäß den Gruppierungen sequenzieren. Ferner kann das Robotersystem 100 die Kennungen im Puffer gemäß der Verarbeitungsreihenfolge sequenzieren. Dementsprechend können die sequenzierten Werte im Puffer den verfügbaren Paketen 362 und/oder den übrigen Paketen 372, die in 3C veranschaulicht sind, entsprechen.
Wie in Block 624 veranschaulicht, kann das Robotersystem 100 beispielsweise die Verarbeitungsreihenfolge für eine anfängliche Reihe (z. B. die Paketreihe) der verfügbaren Pakete 362 berechnen, bevor der entsprechende Stapelplan 502 aus 5 umgesetzt wird, wie etwa, bevor beliebige der Pakete in der Paketreihe auf der Plattform platziert werden. In einigen Ausführungsformen, wie in Block 626 veranschaulicht, kann das Robotersystem 100 die Verarbeitungsreihenfolge für eine übrige Reihe der verfügbaren Pakete 362 nach dem Einleiten oder während des Umsetzens des entsprechenden Stapelplans 502 berechnen. Wie beispielsweise durch eine Rückkopplungsschleife aus Block 616 veranschaulicht, kann das Robotersystem 100 die Verarbeitungsreihenfolge für die übrige Reihe (z. B. einen Teil der verfügbaren Pakete 362, die nicht zur Plattform übertragen wurden und/oder an einer Startposition bleiben) gemäß einer oder mehreren Auslösebedingungen berechnen. Beispielhafte Auslösebedingungen können Stapelfehler (z. B. verlorengegangene oder heruntergefallene Pakete), Kollisionsereignisse, vorbestimmte Neuauslösezeitpunkte oder eine Kombination davon beinhalten.
Bei Block 610 kann das Robotersystem 100 2D-Pläne (z. B. die Platzierungspläne 350 aus 3B) für das Platzieren der verfügbaren Pakete 362 entlang einer horizontalen Ebene erzeugen. Beispielsweise kann das Robotersystem 100 die Platzierungspläne 350 erzeugen, um die 2D-Abbildungen der verfügbaren Pakete 362 entlang der horizontalen Ebene darzustellen. Das Robotersystem 100 kann zwei oder mehr Platzierungspläne basierend auf den diskretisierten Modellen erzeugen. Zum Beispiel kann das Robotersystem 100 die Platzierungspläne 350 basierend auf dem Vergleichen der diskretisierten Objektmodelle 302 mit dem diskretisierten Plattformmodell 304 erzeugen. Das Robotersystem 100 kann unterschiedliche Platzierungen/Anordnungen der diskretisierten Objektmodelle 302 bestimmen, diese mit dem diskretisierten Plattformmodell 304 überlappen/vergleichen und die Anordnungen, die sich bei Überlappung innerhalb der Grenzen des diskretisierten Plattformmodells 304 befinden, validieren/bewahren. Das Robotersystem 100 kann die Pakete, die nicht innerhalb der Grenzen des diskretisierten Plattformmodells 304 platziert werden können, für eine andere Schicht (z. B. einen anderen Teil der Platzierungspläne 350) festlegen. Dementsprechend kann das Robotersystem 100 iterativ Platzierungspositionen für die Platzierungspläne 350 ableiten, die 2D-Schichten des Stapelplans 502 darstellen, bis jedes der Pakete in der Paketreihe einer Position in den Platzierungsplänen 350 zugewiesen wurde.
In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 die Platzierungspläne 350 basierend auf den Paketgruppierungen erzeugen. Zum Beispiel kann das Robotersystem 100 die Anordnungen für die Pakete innerhalb einer Paketgruppierung bestimmen, bevor Platzierungen von Paketen in einer anderen Gruppierung berücksichtigt werden. Wenn Pakete innerhalb einer Paketgruppe über eine Schicht hinausragen (d. h. nicht in eine Schicht oder einen Teil des diskretisierten Plattformmodells 304 passen können) und/oder nachdem alle Pakete einer Gruppierung platziert wurden, kann das Robotersystem 100 Positionen für die Pakete in der nächsten Gruppierung einem beliebigen übrigen/nicht belegten Bereich im diskretisierten Plattform modell 304 zuweisen. Das Robotersystem 100 kann die Zuweisungen iterativ wiederholen, bis keines der nicht zugewiesenen Pakete über übrige Räume des diskretisierten Plattformmodells 304 passt.
Gleichermaßen kann das Robotersystem 100 die Platzierungspläne 350 basierend auf der Verarbeitungsreihenfolge (z. B. basierend auf den Paketgruppierungen gemäß der Verarbeitungsreihenfolge) erzeugen. Zum Beispiel kann das Robotersystem 100 eine Testanordnung basierend auf dem Zuweisen von Paketen und/oder Gruppierungen gemäß der Verarbeitungsreihenfolge bestimmen. Das Robotersystem 100 kann dem/der frühesten sequenzierten Paket/Gruppierung eine anfängliche Platzierung für die Testanordnung zuweisen und dann die nachfolgenden Paketen/Gruppierungen gemäß der Verarbeitungsreihenfolge testen/zuweisen. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 die Verarbeitungsreihenfolge für die Pakete/Gruppierungen über die Schichten hinweg (z. B. über die Teile der Platzierungspläne 350 hinweg) bewahren. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 die Verarbeitungsreihenfolge neuberechnen und aktualisieren (wie unter Verwendung der gestrichelten Rückkopplungslinie in 6 veranschaulicht), nachdem jede Schicht ausgefüllt wurde.
In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 als ein veranschaulichendes Beispiel für die vorstehend beschriebenen Prozesse die 2D-Pläne durch Identifizieren der unterschiedlichen Paketarten (z. B. der ersten, zweiten, dritten, vierten und/oder fünften Paketart 321-325 aus 3A) innerhalb der Paketreihe erzeugen. Anders formuliert, kann das Robotersystem 100 bei Block 632 eindeutige Pakete (z. B. wie durch die Paketarten dargestellt) innerhalb jeder der Paketgruppierung und/oder der Paketreihe identifizieren.
Bei Block 634 kann das Robotersystem 100 Platzierungspositionen für jedes der verfügbaren Pakete 362 (z. B. iterativ) ableiten. Bei Block 636 kann das Robotersystem 100 eine anfängliche Platzierungsposition für das eindeutige Paket zuerst in der Sequenz gemäß der Verarbeitungsreihenfolge bestimmen. Das Robotersystem 100 kann die anfängliche Platzierungsposition gemäß einem vorbestimmten Muster bestimmen, wie vorstehend beschrieben. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 anfängliche Platzierungen für jedes eindeutige Paket berechnen. Die entstandenen anfänglichen Platzierungen können jeweils zu einer eindeutigen Platzierungskombination (z. B. einem Teil des Suchbaums 374 aus 3C) entwickelt werden, wie etwa durch Verfolgen des Platzierungsplans 350 über Iterationen hinweg. Bei Block 638 kann das Robotersystem 100 mögliche Platzierungspositionen für die nachfolgenden Pakete gemäß der Verarbeitungsreihenfolge und/oder die übrigen Pakete 372 ableiten und verfolgen, wie vorstehend beschrieben. Dementsprechend kann das Robotersystem 100 die Platzierungskombinationen 364 aus 3C iterativ ableiten.
Beim Ableiten der Platzierungskombinationen 364 (z. B. von möglichen Platzierungskombinationen) kann das Robotersystem 100 Positionen des diskretisierten Objektmodells 302 des entsprechenden Pakets basierend auf dem iterativen Ableiten und Beurteilen von möglichen Stapelszenarien (z. B. möglichen Kombinationen von eindeutigen Platzierungspositionen für die verfügbaren Pakete) testen/beurteilen. Die möglichen Stapelszenarien können jeweils basierend auf dem Identifizieren eindeutiger möglicher Positionen (z. B. gemäß einer vorbestimmten Sequenz/Regel für Platzierungspositionen) für die Pakete gemäß der vorstehend erörterten Sequenz abgeleitet werden. Die möglichen Stapelszenarien und/oder die eindeutigen Platzierungspositionen können gemäß einem oder mehreren Platzierungskriterien (z. B. Anforderungen, Einschränkungen, Platzierungskosten und/oder heuristischen Bewertungen) beurteilt werden. Zum Beispiel können die Platzierungskriterien erfordern, dass die diskretisierten Objektmodelle 302 vollständig in die horizontalen Grenzen des diskretisierten Plattformmodells 304 passen, wenn sie an der ausgewählten Position platziert werden. Außerdem können die Platzierungskriterien erfordern, dass die Platzierung der diskretisierten Objektmodelle 302 innerhalb eines Schwellenabstands oder darüber hinaus relativ zu der anfänglichen Platzierungsposition (z. B. entlang einer horizontalen Richtung) und/oder der vorherigen Platzierungsposition, wie etwa für benachbarte Platzierungen oder Trennungsanforderungen, liegt. Andere Beispiele für die Platzierungskriterien können Präferenzen für benachbart platzierte Pakete beinhalten, die die geringste(n) Differenz(en) bei einer oder mehreren Paketabmessungen (z. B. Höhe), den Zerbrechlichkeitseinstufungen, den Gewichtsbereichen der Pakete oder einer Kombination davon aufweisen. In einigen Ausführungsformen können die Platzierungskriterien Kollisionswahrscheinlichkeiten beinhalten, die Positionen und/oder Charakteristika (z. B. der Höhe) von bereits zugewiesenen Paketen in der Schicht relativ zu einer Referenzposition (z. B. der Position des Palettierungsroboters) entsprechen können. Dementsprechend kann das Robotersystem 100 mehrere eindeutige Platzierungskombinationen (d. h. mögliche Platzierungspläne für jede Schicht und/oder die möglichen Stapelszenarien, in denen jede Schicht mehrere Schichten beinhaltet) der Paketplatzierungspositionen erzeugen. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 die Platzierungen der Kombination basierend auf dem Erzeugen und Aktualisieren des Suchbaums 374 über die Platzierungsiterationen hinweg verfolgen.
Bei Block 640 kann das Robotersystem 100 eine Platzierungsbewertung für jede Kombinations-/Paketplatzierung berechnen/aktualisieren. Das Robotersystem 100 kann die Platzierungsbewertung gemäß einer oder mehreren der Platzierungsbedingungen/- präferenzen (z. B. Paketabmessungen, Kollisionswahrscheinlichkeiten, Zerbrechlichkeitseinstufungen, Gewichtsbereiche der Pakete, Trennungsanforderungen, Paketmengenbedingungen) berechnen. Zum Beispiel kann das Robotersystem 100 Präferenzfaktoren (z. B. Multiplikatorgewichte) und/oder Gleichungen verwenden, um eine Präferenz für Folgendes zu beschreiben: Trennungsabstände zwischen Paketen, Differenzen bei Paketabmessungen/Zerbrechlichkeitseinstufungen/Paketgewichten für benachbarte Pakete, die Kollisionswahrscheinlichkeiten, durchgehende/benachbarte Flächen mit derselben Höhe, ein statistisches Ergebnis davon (z. B. Durchschnitt, Maximum, Minimum, Standardabweichung usw.) oder eine Kombination davon. Jede Kombination kann gemäß den Präferenzfaktoren und/oder den Gleichungen bewertet werden, die von einem Systemhersteller, einem Auftrag und/oder einem Systembetreiber vordefiniert werden können. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 die Platzierungsbewertung am Ende der gesamten Platzierungsiterationen berechnen.
In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 die Sequenz der Platzierungskombinationen 364 in der Prioritätswarteschlange 376 aus 3C nach jeder Platzierungsiteration aktualisieren. Das Robotersystem 100 kann die Sequenz basierend auf der Platzierungsbewertung aktualisieren.
Das Robotersystem 100 kann die Platzierungsiterationen stoppen, wie etwa, wenn ein möglicher Platzierungsplan beendet ist, und zwar basierend auf dem Bestimmen eines Status einer leeren Quelle, eines Status einer vollständigen Schicht oder eines Status einer unveränderten Bewertung. Der Status der leeren Quelle kann darstellen, dass alle der verfügbaren Pakete platziert wurden. Der Status der vollständigen Schicht kann darstellen, dass kein anderes Paket in den übrigen Bereichen des berücksichtigten diskretisierten Plattformmodells 304 platziert werden kann. Der Status der unveränderten Bewertung kann darstellen, dass die Platzierungsbewertung für die Kombination über eine oder mehrere aufeinanderfolgende Platzierungsiterationen konstant bleibt. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 die Platzierungsiterationen unter Verwendung unterschiedlicher anfänglicher Platzierungspositionen und/oder einer unterschiedlichen Verarbeitungsreihenfolge (z. B. für das Neusortieren von Gruppen mit demselben Sequenzierungswert/derselben Sequenzierungsbewertung in Verbindung mit den Sequenzierungsbedingungen) wiederholen, um andere Teile möglicher Stapelszenarien abzuleiten. Anders formuliert, kann das Robotersystem 100 mehrere 2D-Platzierungspläne erzeugen, wobei jeder 2D-Platzierungsplan eine Schicht innerhalb eines 3D-Stapels darstellen kann (z. B. einen Teil der möglichen Stapelszenarien). In anderen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 den 3D-Effekt iterativ berücksichtigen, wenn ein 2D-Platzierungsplan abgeleitet wird, und mit dem Ableiten der nächsten Schicht als eine nächste Iteration beginnen, wenn der 2D-Platzierungsplan voll wird.
Bei Block 612 kann das Robotersystem 100 einen Stapelplan (z. B. den Stapelplan 502) erzeugen. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 mit dem Erzeugen des Stapelplans 502 beginnen, wenn die Platzierungsposition des verarbeiteten Pakets ein oder mehrere bereits platzierte/verarbeitete Pakete überlappt.
Bei dem Erzeugen des Stapelplans 502 und/oder Beurteilen der 2D-Pläne kann das Robotersystem 100 jede der Platzierungskombinationen 364 und/oder jeden der Platzierungspläne in 3D-Zustände umwandeln, wie bei Block 652 veranschaulicht. Zum Beispiel kann das Robotersystem 100 die Höhenwerte für die Pakete den Platzierungskombinationen 364 zuweisen. Anders formuliert, kann das Robotersystem 100 eine Konturenabbildung (eine Schätzung einer Tiefenabbildung) basierend auf dem Hinzufügen der Pakethöhen zu Platzierungskombinationen 364 erzeugen.
Bei den 3D-Zuständen kann das Robotersystem 100 die Platzierungskombinationen 364 gemäß einer oder mehreren Stapelregeln (z. B. der Horizontalversatzregel 402 aus 4A, der Stütztrennungsregel 404 aus 4B und/oder der Vertikalversatzregel 406 aus 4C) beurteilen. Als ein veranschaulichendes Beispiel kann das Robotersystem 100, wenn das platzierte Paket auf/über einem oder mehreren bereits verarbeiteten Paketen gestapelt wird, beliebige der Platzierungskombinationen 364 beseitigen, die die Überlappungsanforderung 422 aus 2, die Überstandsanforderung 424 aus 4A, die Vertikalversatzregel 406, die CoM-Versatzanforderung 426 aus 4A oder eine Kombination davon missachten, wie vorstehend beschrieben. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 beliebige der Platzierungskombinationen 364 beseitigen, die die Zerbrechlichkeitseinstufungen von einem oder mehreren Paketen unter dem verarbeiteten Paket missachten, wie etwa durch Schätzen der gestützten Gewichte an den überlappten Paketen und Vergleichen dieser mit den entsprechenden Zerbrechlichkeitseinstufungen.
Für die übrigen Platzierungskombinationen 364 kann das Robotersystem 100 3D-Platzierungsbewertungen berechnen oder die Platzierungsbewertung aktualisieren, wie bei Block 654 veranschaulicht. Das Robotersystem 100 kann vorbestimmte Präferenzen (z. B. Gewichte und/oder Gleichungen) in Verbindung mit Platzierungskosten und/oder heuristischen Werten für 3D-Platzierungen verwenden. Die vorbestimmten 3D-Präferenzen können den 2D-Präferenzen, Gruppierungspräferenzen, Sequenzierungsbedingungen oder einer Kombination davon ähneln. Zum Beispiel können die 3D-Präferenzen dazu konfiguriert sein, Kollisionswahrscheinlichkeiten basierend auf dem 3D-Zustand zu berechnen und Bewertungen zu berechnen, die die Platzierungskombinationen mit geringeren Kollisionswahrscheinlichkeiten bevorzugen. Außerdem kann das Robotersystem 100 die Bewertungen basierend auf den übrigen Paketen 372, Größen von Stützbereichen mit gemeinsamer Höhe, Anzahl von gepackten Elementen im 3D-Zustand, der Differenz zwischen den Höhen der verarbeiteten Pakete oder einer Kombination davon berechnen. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 die Sequenz der Platzierungskombinationen 364 in der Prioritätswarteschlange 376 gemäß den Bewertungen aktualisieren.
Nachdem die 3D-Zustände verarbeitet wurden, kann das Robotersystem 100 die 2D-Pläne durch Ableiten einer Platzierung für das nächste Paket der übrigen Pakete 372 aktualisieren, wie etwa bei Block 610. Das Robotersystem 100 kann den vorstehend beschriebenen Prozess bis zu einer Stoppbedingung wiederholen, wie etwa, wenn alle der verfügbaren Pakete 362 verarbeitet wurden (d. h. leerer Wert/leere Reihe für die übrigen Pakete 372) und/oder wenn die Platzierungskombinationen 364 nicht verbessert werden können (auch als nicht verbesserte Kombinationen bezeichnet). Einige Beispiele für nicht verbesserte Kombinationen können beinhalten, dass die derzeit verarbeitete Platzierung die letzte der Platzierungskombinationen 364 in der Prioritätswarteschlange 376 aufgrund einer oder mehreren der Missachtungen beseitigt und/oder dass die Platzierungsbewertung für die bevorzugten Kombinationen über eine Schwellenanzahl an Iterationen hinweg konstant bleibt.
Wenn die Stoppbedingung detektiert wurde, wie etwa bei Block 656, kann das Robotersystem 100 eine der abgeleiteten Platzierungskombinationen 364 gemäß den Platzierungsbewertungen (z. B. den 2D- und/oder den 3D-bezogenen Bewertungen) auswählen. Dementsprechend kann das Robotersystem 100 die ausgewählte Platzierungskombination als den Stapelplan 502 (z. B. eine Reihe der Platzierungspläne 350) festlegen.
In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 als ein veranschaulichendes Beispiel die Funktionen von Block 610 und 612 unterschiedlich umsetzen. Zum Beispiel kann das Robotersystem 100 bei Block 610 den 2D-Plan (z. B. einen Teil des Platzierungsplans 350) für eine untere Schicht erzeugen, wie vorstehend beschrieben. Dabei kann das Robotersystem 100 dazu konfiguriert sein, größere Präferenzen (z. B. größere Parametergewichtungen) für das Entsprechen der Pakethöhen, größere Paketgewichte und/oder ein größeres unterstütztes Gewicht für die Pakete bei der Berücksichtigung der Platzierungen und/oder der Verarbeitungsreihenfolge zuzuordnen. Das Robotersystem 100 kann den ersten 2D-Plan für die Basisschicht ableiten, wie vorstehend für Block 610 beschrieben.
Sobald die erste 2D-Schicht vollständig/voll ist, wie vorstehend beschrieben, wodurch die Basisschicht gebildet wird, kann das Robotersystem 100 den Platzierungsplan in 3D-Zustände umwandeln, wie für Block 612/652 beschrieben. Unter Verwendung der 3D-Informationen kann das Robotersystem 100 einen oder mehrere planare Abschnitte/Bereiche (z. B. die Platzierungsflächen 352-356 aus 3B) der Basisschicht identifizieren, wie vorstehend beschrieben. Unter Verwendung der planaren Abschnitte kann das Robotersystem 100 Paketplatzierungen für die nächste Schicht über der Basisschicht iterativ/rekursiv ableiten. Das Robotersystem 100 kann jeden der planaren Abschnitte als neue Teile der diskretisierten Plattformmodelle 304 berücksichtigen und unterschiedliche Platzierungen testen/beurteilen, wie vorstehend für Block 610 beschrieben. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 die 2D-Platzierungen unter Verwendung der Platzierungsflächen ableiten, jedoch die Bewertung für die Gesamtheit der Platzierungspalette 340 berechnen. Dementsprechend kann das Robotersystem 100 dazu konfiguriert sein, Präferenzen für größere Platzierungsbereiche für nachfolgende Schichten zu folgen, ohne auf die vorherigen Platzierungsbereiche beschränkt zu sein.
Sobald der iterative Platzierungsprozess für die zweite Schicht stoppt, kann das Robotersystem 100 planare Abschnitte (z. B. obere Flächen mit Höhen innerhalb eines Schwellenbereichs) für die abgeleitete Schicht berechnen, um die 2D-Platzierungen der übrigen Paketen/Gruppierungen für die nächste darüberliegende Schicht zu erzeugen. Der iterative Schichtungsprozess kann fortgesetzt werden, bis die Stoppbedingung erfüllt wurde, wie vorstehend beschrieben.
In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 bei Block 612 2D-Pläne separat erzeugen (z. B. zwei oder mehr der Platzierungspläne 350). Das Robotersystem 100 kann den Stapelplan 502 basierend auf dem vertikalen Kombinieren (z. B. Anordnen/Überlappen der 2D-Platzierungspläne entlang einer vertikalen Richtung) der 2D-Pläne erzeugen.
Bei Block 614 kann das Robotersystem 100 eine Packsequenz (z. B. die Stapelsequenz 530 aus 5B) basierend auf dem Stapelplan 502 berechnen. Beispielsweise kann die Packsequenz zur Identifizierung der Platzierungsreihenfolge der verfügbaren Pakete 362 dienen. In einigen Ausführungsformen, wie bei Block 662 veranschaulicht, kann das Robotersystem 100 die Packsequenz Schicht für Schicht berechnen. Anders formuliert, kann das Robotersystem 100 die Packsequenz für jede Schicht berechnen und dann die Sequenzen gemäß der Reihenfolge/Position der Schichten von unten nach oben verbinden. Beim Berechnen der Packsequenz kann das Robotersystem 100 in einigen Ausführungsformen die Platzierungspläne anpassen, wie bei Block 672 veranschaulicht. Zum Beispiel kann das Robotersystem 100 die Platzierungspläne durch erneutes Zuweisen eines oder mehrerer der Pakete (z. B. Pakete mit Höhen, die die Kollisionswahrscheinlichkeiten für nachfolgende Veränderungen/Übertragungen erhöhen) von einem Platzierungsplan einer unteren Schicht zu einem Platzierungsplan einer oberen Schicht anpassen. Alle Pakete, die von dem neu zugewiesenen Paket gestützt werden, können auch einer weiter höheren Schicht zugewiesen werden. Anders formuliert, können die neu zugewiesenen Pakete in derselben horizontalen Platzierung bleiben und einer höheren Schicht zugeordnet werden, sodass die Pakete später platziert werden können, wie in 5B veranschaulicht. Bei Block 674 kann das Robotersystem 100 die Packsequenz (z. B. die Stapelsequenz 530) basierend auf dem angepassten Platzierungsplan berechnen, wie etwa durch Packen/Verändern von Objekten, die den höheren Schichten zugewiesen sind, nach den Objekten, die den unteren Schichten zugewiesen sind.
In anderen Ausführungsformen, wie bei Block 664 veranschaulicht, kann das Robotersystem 100 die Packsequenz unbeschadet/unabhängig von den Schichtzuweisungen berechnen. Anders formuliert, kann das Robotersystem 100 die Packsequenz derart berechnen, dass Pakete, die einer unteren Schicht zugewiesen sind, nach Paketen platziert werden können, die einer höheren Schicht zugewiesen sind.
Beim Berechnen der Packsequenz, sowohl innerhalb von Schichten als auch zwischen diesen, kann das Robotersystem 100 die Positionen der Pakete im Stapelplan 502 gemäß einer oder mehreren Paketabmessungen (z. B. Höhen), relativen Platzierungspositionen oder einer Kombination davon analysieren. Zum Beispiel kann das Robotersystem 100 Platzierungen von Kisten weiter weg von einer Einheits-/Referenzposition (z. B. Position des Palettierungsroboters) vor näher zugewiesenen Paketen sequenzieren. Außerdem kann das Robotersystem 100 größere/schwerere Pakete früher platzieren, wenn ihre zugewiesenen Positionen entlang den Umfängen des Platzierungsplans und entfernt von der Einheitsposition sind.
Bei Block 616 kann das Robotersystem 100 den Stapelplan 502 für das Platzieren der verfügbaren Pakete 362 auf der Plattform umsetzen. Das Robotersystem 100 kann den Stapelplan 502 basierend auf dem Kommunizieren von einem/einer oder mehreren Bewegungsplänen, Aktorbefehlen/-einstellungen oder einer Kombination davon an die entsprechende Vorrichtung/Einheit (z. B. die Übertragungseinheit 104 aus 1, die Betätigungsvorrichtungen 212 aus 2, die Sensoren 216 aus 2 usw.) gemäß dem Stapelplan 502 umsetzen. Das Robotersystem 100 kann ferner den Stapelplan 502 basierend auf dem Ausführen der kommunizierten Informationen an den Vorrichtungen/Einheiten umsetzen, um die verfügbaren Pakete 362 von einer Startposition zur Zielplattform zu übertragen. Dementsprechend kann das Robotersystem 100 die verfügbaren Pakete 362 gemäß der 3D-Abbildung platzieren, wobei eines oder mehrere der verfügbaren Pakete 362 auf anderen Paketen platziert/gestapelt werden, wie etwa durch das Platzieren der verfügbaren Pakete 362 Schicht für Schicht. Ferner kann das Robotersystem 100 die Pakete gemäß der Packsequenz verändern/übertragen. Somit kann das Robotersystem 100 die Pakete Schicht für Schicht oder ohne derartige Einschränkungen platzieren, wie vorstehend beschrieben.
Die Diskretisierung der Aufgaben und die 2D-/3D-Schichtung, wie vorstehend beschrieben, stellen verbesserte Effizienz, Geschwindigkeit und Genauigkeit für das Packen von Objekten bereit. Dementsprechend können die Reduzierung der Bedienereingaben und die Erhöhung der Genauigkeit ferner menschliche Arbeit für den automatisierten Packprozess verringern. In einigen Umgebungen kann das Robotersystem 100, wie vorstehend beschrieben, die Notwendigkeit für Sequenzierungspuffer, die etwa oder mehr als 1 Million US-Dollar kosten können, beseitigen.
Schlussfolgerung
Die vorstehende detaillierte Beschreibung von Beispielen für die offenbarte Technologie erhebt keinerlei Anspruch auf Vollständigkeit und soll die offenbarte Technologie nicht auf die vorstehend erörterte genaue Form begrenzen. Wenngleich konkrete Beispiele für die offenbarte Technologie vorstehend zum Zwecke der Veranschaulichung beschrieben sind, sind verschiedene äquivalente Modifikationen im Geltungsbereich der offenbarten Technologie möglich, wie ein Fachmann auf dem entsprechenden Gebiet erkennt. Beispielsweise können, wenngleich Prozesse oder Blöcke in einer bestimmten Reihenfolge dargestellt sind, alternative Umsetzungen Routinen durchführen, die Schritte aufweisen, oder Systeme verwenden, die Blöcke aufweisen, die durch eine andere Reihenfolge gekennzeichnet sind, und einige Prozesse oder Blöcke können gelöscht, verschoben, hinzugefügt, unterteilt, kombiniert und/oder modifiziert sein, um alternative oder Unterkombinationen bereitzustellen. Jeder dieser Prozesse oder Blöcke kann auf eine Vielzahl von verschiedenen Arten umgesetzt sein. Zudem können, wenngleich Prozesse oder Blöcke manchmal so dargestellt sind, dass sie der Reihe nach ausgeführt werden, diese Prozesse oder Blöcke anstelle dessen parallel durchgeführt oder umgesetzt oder zu anderen Zeitpunkten durchgeführt werden. Zudem sind jedwede konkreten Ziffern, die in der vorliegenden Schrift enthalten sind, lediglich beispielhaften Charakters; alternative Umsetzungen können abweichende Werte oder Bereiche verwenden.
Diese und andere Änderungen können vor dem Hintergrund der vorstehenden detaillierten Beschreibung an der offenbarten Technologie vorgenommen werden. Wenngleich die detaillierte Beschreibung bestimmte Beispiele für die offenbarte Technologie beschreibt, sowie die in Betracht gezogene beste Verfahrensweise, kann die offenbarte Technologie auf vielen Wegen praktiziert werden, egal wie detailliert die vorstehende Beschreibung auch zu sein scheint. Einzelheiten des Systems können sich in der konkreten Umsetzung wesentlich unterscheiden, während diese nach wie vor durch die in der vorliegenden Schrift offenbarte Technologie eingeschlossen sind. Wie vorstehend angemerkt, sollte die zum Beschreiben von bestimmten Merkmalen oder Aspekten der offenbarten Technologie verwendete Terminologie nicht so ausgelegt werden, dass sie impliziert, dass die Terminologie in der vorliegenden Schrift dahingehend neu definiert wird, dass sie auf jedwede konkrete Eigenschaften, Merkmale oder Aspekte der offenbarten Technologie beschränkt ist, mit der diese Terminologie assoziiert ist. Dementsprechend wird die Erfindung ausschließlich durch die beigefügten Patentansprüche beschränkt. Im Allgemeinen sollten die in den nachstehenden Patentansprüchen verwendeten Begriffe nicht so ausgelegt werden, dass sie die offenbarte Technologie auf die in der Patentschrift offenbarten konkreten Beispiele beschränken, sofern der vorstehende Abschnitt Detaillierte Beschreibung derartige Begriffe nicht ausdrücklich definiert.
Wenngleich bestimmte Aspekte der Erfindung nachstehend in bestimmten Anspruchsformen dargestellt sind, zieht der Anmelder die verschiedenen Aspekte der Erfindung in einer beliebigen Anzahl von Anspruchsformen in Betracht. Dementsprechend behält sich der Anmelder das Recht vor, zusätzliche Patentansprüche zu verfolgen, nachdem diese Anmeldung eingereicht wurde, um derartige zusätzliche Anspruchsformen zu verfolgen, entweder in dieser Anmeldung oder in einer fortführenden Anmeldung.

Claims

Verfahren (600) zum Betreiben eines Robotersystems (100), wobei das Verfahren (600) Folgendes umfasst: Identifizieren (602) einer Paketreihe (362), die verfügbare Pakete darstellt, die zur Platzierung auf einer Plattform bestimmt sind; Zugreifen (604) auf diskretisierte Objektmodelle (302), die der Paketreihe (362) entsprechen, wobei die diskretisierten Objektmodelle (302) jeweils physische Abmessungen, Formen oder eine Kombination davon einer Paketart in den verfügbaren Paketen, die gemäß einem Einheitspixel aufgeteilt sind darstellen; Zugreifen (604) auf ein diskretisiertes Plattformmodell (304), welches physische Abmessungen der Plattform, die gemäß dem Einheitspixel aufgeteilt ist, darstellt, wobei die Plattform sich dort befindet, wo die verfügbaren Pakete zu platzieren sind; Bestimmen (606) von Paketgruppierungen basierend auf den verfügbaren Paketen, wobei die Paketgruppierungen jeweils eine Untergruppierung der verfügbaren Pakete darstellen; Berechnen (608) einer Verarbeitungsreihenfolge für die Paketgruppierungen; Erzeugen (610) von Platzierungsplänen (350) basierend auf den Paketgruppierungen gemäß der Verarbeitungsreihenfolge, und basierend auf den diskretisierten Objektmodellen (302) und dem diskretisierten Plattformmodell (304) wobei die Platzierungspläne (350) zweidimensionale (2D) Abbildungen der verfügbaren Pakete entlang einer horizontalen Ebene und Anordnungen der diskretisierten Objektmodelle (302) darstellen, wobei das Erzeugen (610) der Platzierungspläne (350) umfasst: (a) Überlappen oder Vergleichen der Anordnungen der diskretisierten Objektmodelle (302) und (b) Bewahren der Anordnungen, die sich bei Überlappung innerhalb der Grenzen des diskretisierten Plattformmodells (304) befinden; Erzeugen (612) eines Stapelplans (502) basierend auf dem Umwandeln der Platzierungspläne (350) in dreidimensionale (3D) Zustände, wobei der Stapelplan (502) eine 3D-Abbildung der verfügbaren Pakete darstellt und die Platzierungspläne (350) Schichten (512, 514, 516) in der 3D-Abbildung entsprechen; und Umsetzen (616) des Stapelplans (502) zur Platzierung der verfügbaren Pakete auf der Plattform gemäß der 3D-Abbildung mit einem oder mehreren der verfügbaren Pakete, die auf einem oder mehreren anderen Paketen platziert werden, unter Verwendung eines Endeffektors und eines Roboterarms.
Verfahren (600) nach Anspruch 1, ferner Folgendes umfassend: Berechnen (614) einer Packsequenz (530) basierend auf dem Stapelplan (502), wobei die Packsequenz (530) der Identifizierung einer Platzierungsreihenfolge für die verfügbaren Pakete dient; und wobei: das Umsetzen (616) des Stapelplans (502) das Umsetzen (616) des Stapelplans (502) gemäß der Packsequenz (530) zur Übertragung und Platzierung der verfügbaren Pakete beinhaltet.
Verfahren (600) nach Anspruch 2, wobei: das Berechnen (614) der Packsequenz Folgendes beinhaltet: Anpassen (672) der Platzierungspläne (350) durch erneutes Zuweisen von einem oder mehreren der verfügbaren Pakete von einem Platzierungsplan (350) einer unteren Schicht (512, 514) zu einem Platzierungsplan (350) einer oberen Schicht (514, 516), und Berechnen (674) der Packsequenz für jeden Platzierungsplan (350); und das Umsetzen (616) des Stapelplans (502) das Umsetzen des Stapelplans (502) zur Platzierung (682) der verfügbaren Pakete Schicht für Schicht beinhaltet.
Verfahren (600) nach Anspruch 2, wobei das Berechnen (614) der Packsequenz (530) das Analysieren des Stapelplans (502) gemäß den Höhen der verfügbaren Pakete, den Platzierungspositionen der verfügbaren Pakete relativ zu einer Einheitsposition oder einer Kombination davon beinhaltet.
Verfahren (600) nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen (606) der Paketgruppierungen das Gruppieren der verfügbaren Pakete gemäß festgelegten Prioritäten, Zerbrechlichkeitseinstufungen, Paketgewichtsbereichen, Höhen, Paketarten oder einer Kombination davon für die verfügbaren Pakete beinhaltet.
Verfahren (600) nach Anspruch 1, wobei das Berechnen (608) der Verarbeitungsreihenfolge das Priorisieren der Paketgruppierungen gemäß einer Anzahl von Paketen darin, einem kombinierten horizontalen Bereich, Gewichtsbereichen, Zerbrechlichkeitseinstufungen oder einer Kombination davon beinhaltet.
Verfahren (600) nach Anspruch 6, wobei das Berechnen (608) der Verarbeitungsreihenfolge das Berechnen (624) der Verarbeitungsreihenfolge für eine anfängliche Reihe der verfügbaren Pakete vor dem Umsetzen (616) des Stapelplans (502) beinhaltet.
Verfahren (600) nach Anspruch 6, wobei das Berechnen (608) der Verarbeitungsreihenfolge das Berechnen (626) der Verarbeitungsreihenfolge für eine übrige Reihe der verfügbaren Pakete nach oder bei dem Umsetzen (616) des Stapelplans (502) beinhaltet.
Verfahren (600) nach Anspruch 1, wobei das Erzeugen (610) der Platzierungspläne (350) Folgendes beinhaltet: Identifizieren (632) der Paketarten bei den verfügbaren Paketen; und iteratives Ableiten (634) von Platzierungspositionen für jedes der verfügbaren Pakete basierend auf: dem Bestimmen (636) einer anfänglichen Platzierungsposition für eine der Paketarten und dem Ableiten (638) von möglichen Platzierungspositionen für ein nächstes Paket basierend auf einer oder mehreren Platzierungsbedingungen; und wobei die Platzierungspläne (350) jeweils eine eindeutige Platzierungskombination der anfänglichen Platzierungsposition und der möglichen Platzierungspositionen von einem oder mehreren der verfügbaren Pakete darstellen.
Verfahren (600) nach Anspruch 9, wobei die eine oder mehreren Platzierungsbedingungen Paketabmessungen, Kollisionswahrscheinlichkeiten, Zerbrechlichkeitseinstufungen, Paketgewichtsbereiche, Trennungsanforderungen, Paketmengenbedingungen oder eine Kombination davon beinhalten.
Verfahren (600) nach Anspruch 9, wobei: das iterative Ableiten (634) von Platzierungspositionen Folgendes beinhaltet: Nachverfolgen der Platzierungspläne bei den Iterationen und Berechnen (640) von Platzierungsbewertungen für die Platzierungspläne gemäß der einen oder den mehreren Platzierungsbedingungen; und Sequenzieren der Platzierungspläne gemäß den Platzierungsbewertungen.
Verfahren (600) nach Anspruch 11, wobei das Nachverfolgen der Kombinationen Folgendes beinhaltet: Erzeugen und Aktualisieren eines Suchbaumes (374), der die Platzierungspläne (350) beinhaltet; und Stoppen der Iterationen basierend auf dem Bestimmen eines Status einer leeren Quelle oder eines Status einer unveränderten Bewertung.
Verfahren (600) nach Anspruch 9, wobei die möglichen Platzierungspositionen in einem Schwellenabstand von der anfänglichen Platzierungsposition entlang einer horizontalen Richtung liegen.
Verfahren (600) nach Anspruch 1, wobei das Erzeugen (612) des Stapelplans (502) das Erzeugen (612) des Stapelplans (502) gemäß den Stapelregeln (402, 404, 406) bezüglich einer Überlappung (422) zwischen einem oberen Paket (452) und einem stützenden Paket (454), eines Überstands (424) des oberen Pakets (452) über das stützende Paket (454) hinaus, einer Position des Massenmittelpunkts (CoM) des oberen Pakets (452) relativ zu einem oder mehreren stützenden Paketen (454), eines Trennungsabstands (414) zwischen zwei oder mehr stützenden Paketen (454), einer Differenz der Höhen (416) von zwei oder mehr stützenden Paketen (454) oder einer Kombination davon beinhaltet.
Verfahren (600) nach Anspruch 1, wobei das Erzeugen (610) der Platzierungspläne (350) und das Erzeugen (612) des Stapelplans (502) Folgendes beinhalten: Ableiten von möglichen Stapelszenarien, wobei jedes mögliche Stapelszenario rekursiv oder iterativ basierend auf Folgendem abgeleitet wird: dem Erzeugen (610) eines unteren 2D-Plans (350) für das Bilden einer unteren Schicht (512, 514), dem Identifizieren von einem oder mehreren Abschnitten des ersten möglichen 2D-Plans (350), wobei jeder planare Abschnitt benachbarte und/oder durchgehende horizontale Oberflächen darstellt, dem Erzeugen (610) eines oberen 2D-Plans (350) basierend auf der Testplatzierung von übrigen Paketgruppierungen relativ zu dem einen oder den mehreren planaren Abschnitten, dem Berechnen (640) einer Platzierungsbewertung für das mögliche Stapelszenario zumindest basierend auf einer Anzahl von platzierten Paketen und dem Stoppen der Iterationen oder der Rekursionen basierend auf dem Bestimmen eines Status einer leeren Quelle, eines Status einer vollständigen Schicht (512, 514, 516) oder eines Status einer unveränderten Bewertung; und Erzeugen (612) des Stapelplans (502) basierend auf dem Auswählen von einem der möglichen Stapelszenarien gemäß der Platzierungsbewertung.
Robotersystem (100), umfassend: einen Roboterarm und einen Endeffektor; mindestens einen Prozessor (202); und mindestens eine Speichervorrichtung (204), die mit dem mindestens einen Prozessor (202) verbunden ist und auf der vom Prozessor (202) ausführbare Anweisungen zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche gespeichert sind; wobei der Roboterarm und der Endeffektor durch den Prozessor (202) steuerbar sind
Materielles, nicht flüchtiges computerlesbares Medium mit darauf gespeicherten Prozessoranweisungen, die bei Ausführung durch ein Robotersystem (100) über einen oder mehrere Prozessoren (202) davon das Robotersystem (100) veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15 durchzuführen.
Materielles, nicht flüchtiges computerlesbares Medium nach Anspruch 17, wobei die Anweisungen zum Erzeugen der Platzierungspläne (350) und die Anweisungen zum Erzeugen des Stapelplans (502) Folgendes beinhalten: Umwandeln (652) der Platzierungspläne in 3D-Zustände basierend auf Höheninformationen für die Pakete, die in den Platzierungsplänen (350) enthalten sind; Berechnen (654) von Platzierungsbewertungen für die Platzierungspläne (350) basierend auf den 3D-Zuständen und 3D-Platzierungspräferenzen oder -kriterien; Anweisungen zum Erzeugen des Stapelplans (502) basierend auf dem Auswählen (656) von einem der Platzierungspläne (350) gemäß den Platzierungsbewertungen.