DE102020119866A1

DE102020119866A1 - Roboter-mehrfachgreiferbaugruppen und -verfahren zum greifen und halten von objekten

Info

Publication number: DE102020119866A1
Application number: DE102020119866.3A
Authority: DE
Inventors: Hironori MIZOGUCHI; Rosen Nikolaev Diankov
Original assignee: Mujin Inc
Current assignee: Mujin Inc
Priority date: 2019-08-21
Filing date: 2020-07-28
Publication date: 2021-02-25
Also published as: US20210053230A1; JP2021030431A; US11345029B2; US20220241963A1; US11904468B2; JP6793428B1

Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben eines Transportroboters beinhaltet das Empfangen von Bilddaten, die eine Gruppe von Objekten darstellen. Ein oder mehrere Zielobjekte werden in der Gruppe basierend auf den empfangenen Bilddaten identifiziert. Adressierbare Vakuumregionen werden basierend auf dem identifizierten einen oder den identifizierten mehreren Zielobjekten ausgewählt. Der Transportroboter wird angewiesen, die ausgewählten adressierbaren Vakuumregionen zu veranlassen, das identifizierte eine oder die identifizierten mehreren Zielobjekte zu halten und zu transportieren. Der Transportroboter beinhaltet eine Mehrfachgreiferbaugruppe mit einer Anordnung von adressierbaren Vakuumregionen, wobei jede davon dazu konfiguriert ist, unabhängig ein Vakuum bereitzustellen. Eine Bildsensorvorrichtung kann die Bilddaten aufnehmen, die die neben der Mehrfachgreiferbaugruppe gelegenen oder durch diese gehaltenen Zielobjekte darstellen.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Nummer 62/889,562 , eingereicht am 21. August 2019, die in ihrer Gesamtheit durch Verweis in die vorliegende Schrift aufgenommen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Technologie bezieht sich im Allgemeinen auf Robotersysteme und insbesondere auf Roboter-Mehrfachgreiferbaugruppen, die dazu konfiguriert sind, Objekte selektiv zu greifen und zu halten.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Roboter (z. B. Maschinen, die dazu konfiguriert sind, physische Handlungen automatisch/autonom auszuführen) werden in vielen Bereichen weitgehend verwendet. Beispielsweise können Roboter verwendet werden, um verschiedene Aufgaben (z. B. Steuern oder Übertragen eines Objekts) beim Herstellen, Verpacken, Transportieren und/oder Versenden usw. auszuführen. Bei dem Ausführen der Aufgaben können die Roboter menschliche Handlungen replizieren, wodurch menschliches Eingreifen, das anderenfalls zur Durchführung gefährlicher oder sich wiederholender Aufgaben erforderlich ist, ersetzt oder reduziert wird. Robotern fehlt 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 haben Roboter oftmals Schwierigkeiten dabei, (ein) Objekt(e) aus einer Gruppe von Objekten mit unmittelbar benachbarten Objekten sowie unregelmäßig geformten/bemessenen Objekten usw. selektiv zu greifen. Dementsprechend gibt es noch immer einen Bedarf nach verbesserten Robotersystemen und Techniken zum Steuern und Handhaben verschiedener Aspekte der Roboter.
Figurenliste

1 ist eine Veranschaulichung einer beispielhaften Umgebung, in der ein Robotersystem Objekte gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Technologie transportiert.
2 ist ein Blockdiagramm, welches das Robotersystem gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Technologie veranschaulicht.
3 veranschaulicht eine Mehrfachkomponentenübertragungsbaugruppe gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Technologie.
4 ist eine Vorderansicht eines Endeffektors, der mit einem Roboterarm eines Transportroboters gekoppelt ist, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Technologie.
5 ist eine Unteransicht des Endeffektors aus 4.
6 ist ein funktionales Blockdiagramm einer Roboterübertragungsbaugruppe gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Technologie.
7 ist eine vordere isometrische Draufsicht eines Endeffektors mit einer Mehrfachgreiferbaugruppe gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Technologie.
8 ist eine vordere isometrische Unteransicht des Endeffektors aus 7.
9 ist eine isometrische vordere Explosionsansicht von Komponenten einer Vakuumgreiferbaugruppe mit einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Technologie.
10 ist eine isometrische Ansicht einer Baugruppe von Vakuumgreifern gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Technologie.
11 ist eine obere Draufsicht der Baugruppe aus 10.
12 ist eine isometrische Ansicht einer Baugruppe von Vakuumgreifern gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Technologie.
13 ist eine isometrische Ansicht einer Mehrfachgreiferbaugruppe gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Technologie.
14 ist eine isometrische Explosionsansicht der Mehrfachgreiferbaugruppe aus 13.
15 ist eine teilweise Querschnittsansicht eines Abschnitts einer Mehrfachgreiferbaugruppe gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Technologie.
16 ist ein Ablaufdiagramm zum Betreiben eines Robotersystems gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Technologie.
17 ist ein anderes Ablaufdiagramm zum Betreiben eines Robotersystems gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Technologie.
18-21 veranschaulichen Stufen von robotischem Greifen und Transportieren von Objekten gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Technologie.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Systeme und Verfahren zum Greifen von ausgewählten Objekten sind in der vorliegenden Schrift beschrieben. Die Systeme können einen Transportroboter mit Mehrfachgreiferbaugruppen beinhalten, die dazu konfiguriert sind, unabhängig oder in Verbindung betrieben zu werden, um ein einzelnes Objekt oder eine Vielzahl von Objekten zu greifen/freizugeben. Beispielsweise können die Systeme mehrere Objekte gleichzeitig oder hintereinander aufnehmen. Das System kann zu tragende Objekte beispielsweise basierend auf der Tragfähigkeit der Mehrfachgreiferbaugruppe, einem Transportplan oder Kombinationen davon auswählen. Die Mehrfachgreiferbaugruppe kann zuverlässig Objekte aus einer Gruppe von Objekten, unregelmäßige Objekte, geformte/bemessene Objekte usw. greifen. Beispielsweise können die Mehrfachgreiferbaugruppen adressierbare Vakuumregionen oder -bänke beinhalten, die jeweils dazu konfiguriert sind, Luft einzuziehen, so dass nur ausgewählte Objekte über einen Vakuumgriff gehalten werden. Die Mehrfachgreiferbaugruppe kann robotisch bewegt werden, um die gehaltenen Objekte zu einem gewünschten Standort zu transportieren und kann dann die Objekte freigeben. Das System kann auch gegriffene Objekte gleichzeitig oder hintereinander freigeben. Dieser Prozess kann wiederholt werden, um eine beliebige Anzahl von Objekten zwischen unterschiedlichen Standorten zu transportieren.
Zumindest einige Ausführungsformen richten sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Transportroboters mit einer Mehrfachgreiferbaugruppe mit adressierbaren Aufnahmeregionen. Die Aufnahmeregionen können dazu konfiguriert sein, Vakuumgreifen unabhängig bereitzustellen. Zielobjekt(e) werden basierend auf aufgenommenen Bilddaten identifiziert. Die Aufnahmeregionen können Luft einziehen, um das/die identifizierte(n) Objekt(e) zu greifen. In einigen Ausführungsformen ein Transportroboter, um die Mehrfachgreiferbaugruppe, die die identifizierten Zielobjekte trägt, robotisch zu bewegen.
In einigen Ausführungsformen beinhaltet ein Robotertransportsystem eine Robotereinrichtung, einen Zielobjektdetektor und eine Vakuumgreifervorrichtung. Die Vakuumgreifervorrichtung beinhaltet eine Vielzahl von adressierbaren Regionen und eine Verteilerbaugruppe. Die Verteilerbaugruppe kann mit jeder der adressierbaren Regionen und mit zumindest einer Vakuumleitung fluidisch gekoppelt sein, so dass jede adressierbare Region in der Lage ist, unabhängig einen Unterdruck über eine Anordnung von Saugelementen bereitzustellen. Der Unterdruck kann ausreichend sein, um zumindest ein Zielobjekt an der Vakuumgreifervorrichtung zu halten, während die Robotereinrichtung die Vakuumgreifervorrichtung zwischen unterschiedlichen Standorten bewegt.
Ein Verfahren zum Betreiben eines Transportroboters beinhaltet das Empfangen von Bilddaten, die eine Gruppe von Objekten (z. B. ein Stapel oder ein Haufen von Objekten) darstellen. Ein oder mehrere Zielobjekte werden in der Gruppe basierend auf den empfangenen Bilddaten identifiziert. Adressierbare Vakuumregionen werden basierend auf dem identifizierten einen oder den identifizierten mehreren Zielobjekten ausgewählt. Der Transportroboter wird angewiesen, die ausgewählten Vakuumregionen zu veranlassen, das identifizierte eine oder die identifizierten mehreren Zielobjekte zu halten und zu transportieren. Der Transportroboter beinhaltet eine Mehrfachgreiferbaugruppe mit einer Anordnung von Vakuumregionen, wobei jede davon dazu konfiguriert ist, unabhängig Vakuumgreifen bereitzustellen. Eine Bildsensorvorrichtung kann die Bilddaten aufnehmen, die die neben der Vakuumgreifervorrichtung gelegenen oder durch diese gehaltenen Zielobjekte darstellen.
Nachfolgend 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 sind hinlänglich bekannte Merkmale, wie etwa spezifische Funktionen oder Routinen, nicht näher beschrieben, um die vorliegende Offenbarung nicht unnötig unklar zu machen. Verweise 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 ist. Somit bezieht sich das Auftreten derartiger Formulierungen in dieser Beschreibung nicht notwendigerweise in allen Fällen auf die gleiche Ausführungsform. Andererseits schließen sich derartige Verweise auch 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 steuerungsausführbaren Anweisungen annehmen, einschließlich Routinen, die von einem programmierbaren Computer oder einer programmierbaren Steuerung ausgeführt werden. Der Fachmann erkennt, dass die offenbarten Techniken auf anderen Computer- oder Steuerungssystemen als den nachfolgend gezeigten und beschriebenen umgesetzt werden können. Die in der vorliegenden Schrift 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 „Steuerung“, 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 Steuerungen verarbeitet werden, können auf einem beliebigen geeigneten Anzeigemedium, einschließlich einer Flüssigkristallanzeige (liquid crystal display - LCD), dargestellt werden. Anweisungen zum Ausführen von computer- oder steuerungsausführbaren 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 beispielsweise ein Flash-Laufwerk, eine USB-Vorrichtung und/oder ein anderes geeignetes Medium, darunter ein materielles, nichtflüchtiges computerlesbares Medium.
Die Begriffe „gekoppelt“ und „verbunden“ samt deren Ableitungen können in der vorliegenden Schrift verwendet werden, um strukturelle Beziehungen zwischen den Komponenten zu beschreiben. Es versteht sich, dass diese Begriffe 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 Begriff „gekoppelt“ verwendet werden, um anzugeben, dass zwei oder mehr Elemente entweder in direktem oder in indirektem Kontakt (mit anderen Zwischenelementen dazwischen) miteinander stehen oder dass die zwei oder mehr Elemente miteinander wirken oder interagieren (z. B. als eine Ursache-Wirkung-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 Objekte transportiert. Das Robotersystem 100 kann eine Entladeeinheit 102, eine Übertragungseinheit oder - baugruppe 104 („Übertragungsbaugruppe 104“), eine Transporteinheit 106, eine Ladeeinheit 108 oder eine Kombination davon in einem Lager oder einem Verteil-/Versandzentrum beinhalten. Jede der Einheiten des Robotersystems 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 zum Lagern dieser in einem Lager oder das Entladen von Objekten aus Lagerbereichen und Verladen dieser auf einen LKW oder einen Van für den Versand. In einem anderen Beispiel kann die Aufgabe das Bewegen von Objekten von einem Behälter zu einem anderen Behälter beinhalten. Jede der Einheiten kann 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 oder -pakets 112 (z. B. Kisten, Behältern, Körben, Paletten usw.) von einem Startstandort 114 zu einem Aufgabenstandort 116 beinhalten. Beispielsweise kann die Entladeeinheit 102 (z. B. ein Containerentladeroboter) dazu konfiguriert sein, das Zielpaket 112 von einem Standort auf einem Träger (z. B. einem Lastkraftwagen) zu einem Standort auf einer Fördervorrichtung zu übertragen. Die Übertragungsbaugruppe 104 (z. B. eine Palettierungsroboterbaugruppe) kann dazu konfiguriert sein, Pakete 112 auf die Transporteinheit 106 oder die Fördervorrichtung 120 zu laden. In einem anderen Beispiel kann die Übertragungsbaugruppe 104 dazu konfiguriert sein, ein oder mehrere Zielpakete 112 von einem Behälter zu einem anderen Behälter zu übertragen. Die Übertragungsbaugruppe 104 kann einen Roboterendeffektor 140 („Endeffektor 140“) mit Vakuumgreifern (oder Vakuumregionen) beinhalten, die jeweils einzeln betrieben sind, um Objekt(e) 112 aufzunehmen und zu tragen. Wenn der Endeffektor 140 neben einem Objekt platziert ist, kann Luft in den/die Greifer neben den Zielpaketen 112 eintreten, wodurch ein Druckunterschied erzeugt wird, der zum Halten der Zielobjekte ausreichend ist. Die Zielobjekte können aufgenommen und transportiert werden, ohne die Objektoberflächen zu beschädigen oder zu verunstalten. Die Anzahl von Paketen 112, die gleichzeitig getragen werden, kann basierend auf Stapelungsanordnungen von Objekten an dem Aufnahmestandort, verfügbarem Raum an dem Absetzstandort, Transportwegen zwischen dem Aufnahme- und dem Absetzstandort, Optimierungsroutinen (z. B. Routinen zum Optimieren von Einheitenverwendung, Roboterverwendung usw.), Kombinationen davon oder dergleichen ausgewählt werden. Der Endeffektor 140 kann einen oder mehrere Sensoren aufweisen, die dazu konfiguriert sind, Messwerte auszugeben, die Informationen zu gehaltenen Objekten (z. B. Anzahl und Konfigurationen von gehaltenen Objekten), relative Positionen zwischen beliebigen gehaltenen Objekten oder dergleichen angeben.
Ein Bildgebungssystem 160 kann Bilddaten bereitstellen, die dazu verwendet werden, den Betrieb von Komponenten zu überwachen, Zielobjekte zu identifizieren, Objekte zu verfolgen oder Aufgaben anderweitig durchzuführen. Die Bilddaten können analysiert werden, um beispielsweise Paketstapelungsanordnungen (z. B. gestapelte Pakete wie etwa Pappkisten, Packbehälter usw.), Positionsinformationen von Objekten, verfügbare Transportwege (z. B. Transportwege zwischen Aufnahmezonen und Absetzzonen), Positionsinformationen zu Greifbaugruppen oder Kombinationen davon zu bewerten. Eine Steuerung 109 kann mit dem Bildgebungssystem 160 und anderen Komponenten des Robotersystems 100 kommunizieren. Die Steuerung 109 kann Transportpläne erzeugen, die eine Sequenz zum Aufnehmen und Absetzen von Objekten (z. B. veranschaulicht als stabile Behälter), Positionierungsinformationen, Reihenfolgeninformationen zum Aufnehmen von Objekten, Reihenfolgeninformationen zum Ablegen von Objekten, Stapelpläne (z. B. Pläne zum Stapeln von Objekten an der Absetzzone), Neustapelpläne (z. B. Pläne zum Neustapeln zumindest einiger der Behälter an der Aufnahmezone) oder Kombinationen davon beinhalten. Die durch Transportpläne bereitgestellten Informationen und Anweisungen können basierend auf der Anordnung der Behälter, den Inhalten der Behälter oder Kombinationen davon ausgewählt werden. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 109 elektronische/elektrische Vorrichtungen wie etwa eine(n) oder mehrere Verarbeitungseinheiten, Prozessoren, Speichervorrichtungen (z. B. externe oder interne Speichervorrichtungen, Speicher usw.), Kommunikationsvorrichtungen (z. B. Kommunikationsvorrichtungen für drahtlose oder drahtgebundene Verbindungen) und Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen (z. B. Bildschirme, Touchscreen-Displays, Tastaturen, Keypads usw.) beinhalten. Beispielhafte elektronische/elektrische Vorrichtungen und Steuerungskomponenten werden in Verbindung mit den 2 und 6 erörtert.
Die Transporteinheit 106 kann das Zielpaket 112 (oder mehrere Zielpakete 112) von einem Bereich, der mit der Übertragungsbaugruppe 104 assoziiert ist, zu einem Bereich, der mit der Ladeeinheit 108 assoziiert ist, übertragen, und die Ladeeinheit 108 kann das Zielpaket 112 (z. B. durch Bewegen der Palette, die das Zielpaket 112 trägt) zu einem Lagerstandort übertragen. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 109 den Betrieb der Übertragungsbaugruppe 104 und der Transporteinheit 106 koordinieren, um Objekte effizient auf Lagerregale zu laden.
Das Robotersystem 100 kann andere Einheiten beinhalten, wie etwa Handhabungsvorrichtungen, Serviceroboter, modulare Roboter usw., die in 1 nicht gezeigt sind. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 beispielsweise eine Entpalettierungseinheit für das Übertragen der Objekte von Korbwagen 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 mehrerer Eigenschaften davon, eine Stückaufnahmeeinheit für das unterschiedliche Steuern (z. B. Sortieren, Gruppieren und/oder Übertragen) der Objekte gemäß einer oder mehreren Eigenschaften davon oder eine Kombination davon umfassen. Komponenten und Untersysteme des Systems 100 können unterschiedliche Typen von Endeffektoren beinhalten. Beispielsweise können die Entladeeinheit 102, die Transporteinheit 106, die Ladeeinheit 108 und andere Komponenten des Robotersystems 100 ebenfalls Roboter-Mehrfachgreiferbaugruppen beinhalten. Die Konfigurationen der Robotergreiferbaugruppen können basierend auf gewünschten Tragfähigkeiten ausgewählt werden. Zum Zwecke der Veranschaulichung ist das Robotersystem 100 im Kontext eines Versandzentrums beschrieben; jedoch versteht es sich, dass das Robotersystem 100 konfiguriert sein kann, um 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. Einzelheiten bezüglich der Aufgabe und der assoziierten Handlungen sind nachfolgend beschrieben.
Robotersysteme
2 ist ein Blockdiagramm, welches Komponenten des Robotersystems 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 oder Baugruppen und/oder Roboter, wie vorstehend beschrieben) beispielsweise 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 umfassen. Die verschiedenen Vorrichtungen können über drahtgebundene Verbindungen und/oder drahtlose Verbindungen aneinander gekoppelt sein. Beispielsweise 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-Computer-System-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), umfassen. Beispielsweise kann das Robotersystem 100 zudem Brücken, Adapter, Steuerungen oder andere signalbezogene Vorrichtungen zum Bereitstellen der drahtgebundenen Verbindungen zwischen den Vorrichtungen umfassen. 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, Nahbereichskommunikation (NFC) usw.), Internet-der-Dinge(Internet of Things - IoT)-Protokollen (z. B. NB-IoT, Zigbee, Z-wave, 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. 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 nichtflüchtige 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 nichtflüchtigen 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 ferner Stammdaten, Verarbeitungsergebnisse und/oder vorbestimmte Daten/Schwellenwerte zu speichern und Zugriff darauf bereitzustellen. Zum Beispiel können die Speichervorrichtungen 204 Stammdaten speichern, die Beschreibungen von Objekten (z. B. Kisten, Kästen, Behältern und/oder Produkten) beinhalten, die von dem Robotersystem 100 gesteuert werden können. In einer oder mehreren Ausführungsformen können die Stammdaten eine Abmessung, eine Form (z. B. Vorlagen für mögliche Stellungen und/oder von Computern erzeugte Modelle für das Erkennen des Objekts in unterschiedlichen Stellungen), Massen-/Gewichtsinformationen, ein Farbschema, ein Bild, Identifizierungsinformationen (z. B. Barcodes, Quick-Response(QR)-Codes, Logos usw. und/oder erwartete Standorte davon), eine erwartete Masse oder ein erwartetes Gewicht oder eine Kombination davon für die Objekte, die von dem Robotersystem 100 erwartungsgemäß zu steuern sind, beinhalten. In einigen Ausführungsformen können die Stammdaten steuerungsbezogene Informationen bezüglich der Objekte beinhalten, wie etwa einen Massenmittelpunktstandort an jedem der Objekte, erwartete Sensormessungen (z. B. Kraft-, Drehmoment-, Druck- und/oder Kontaktmessungen), die einer/einem oder mehreren Handlungen/Manövern entsprechen, oder eine Kombination davon. Das Robotersystem kann Druckpegel (z. B. Vakuumniveau, Saugpegel usw.), Greif-/Aufnahmebereiche (z. B. Bereiche oder Bänke von zu aktivierenden Vakuumgreifern) und andere gespeicherte Stammdaten zum Steuern von Übertragungsrobotern nachschlagen. Die Speichervorrichtungen 204 können auch Objektverfolgungsdaten speichern. In einigen Ausführungsformen können die Objektverfolgungsdaten ein Protokoll von gescannten oder gesteuerten Objekten beinhalten. In einigen Ausführungsformen können die Objektverfolgungsdaten Bilddaten (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 Förderbändern) beinhalten. In einigen Ausführungsformen können die Objektverfolgungsdaten Positionen und/oder Ausrichtungen der Objekte an der einen oder den mehreren Positionen beinhalten.
Die Kommunikationsvorrichtungen 206 können Schaltungen umfassen, die konfiguriert sind, um über ein Netzwerk mit externen oder entfernten 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.
In einigen Ausführungsformen kann eine Steuerung (z. B. die Steuerung 109 aus 1) die Prozessoren 202, die Speichervorrichtungen 204, die Kommunikationsvorrichtungen 206 und/oder die Eingabe/AusgabeVorrichtungen 208 beinhalten. Die Steuerung kann eine unabhängige Komponente oder ein Teil einer Einheit/Baugruppe sein. Beispielsweise können jede Entladeeinheit, eine Übertragungsbaugruppe, eine Transporteinheit und eine Ladeeinheit des Systems 100 eine oder mehrere Steuerungen beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann eine einzelne Steuerung mehrere Einheiten oder unabhängige Komponenten steuern.
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, elektroaktive 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 dazu konfiguriert sind, die entsprechenden Einheiten/Gehäuse von Ort zu Ort zu transportieren. Beispielsweise die Betätigungsvorrichtungen 212 und Transportmotoren, die mit einem Roboterarm verbunden sind oder ein Teil eines Roboterarms sind, eine lineare Rutsche oder eine andere Roboterkomponente.
Die Sensoren 216 können dazu konfiguriert sein, Informationen abzurufen, die dazu verwendet werden, die Aufgaben umzusetzen, wie etwa zum Steuern der strukturellen Elemente und/oder zum Transportieren der Robotereinheiten. Die Sensoren 216 können Vorrichtungen umfassen, die dazu konfiguriert sind, eine oder mehrere physische Eigenschaften des Robotersystems 100 (z. B. einen Zustand, eine Bedingung und/oder einen Standort von einem oder mehreren strukturellen Elementen/Gelenken davon) und/oder für eine unmittelbare Umgebung zu erkennen oder zu messen. Zu einigen Beispielen für die Sensoren 216 können Kontaktsensoren, Näherungssensoren, Beschleunigungsmesser, Gyroskope, Kraftsensoren, Dehnungsmesser, Drehmomentsensoren, Positionscodierer, Drucksensoren, Vakuumsensoren usw. gehören.
In einigen Ausführungsformen können die Sensoren 216 beispielsweise eine oder mehrere Bildgebungsvorrichtungen 222 (z. B. 2-dimensionale und/oder 3-dimensionale Bildgebungsvorrichtungen) beinhalten, die dazu konfiguriert sind, die unmittelbare Umgebung zu erkennen. Die Bildgebungsvorrichtungen können Kameras (darunter visuelle und/oder Infrarotkameras), Lidarvorrichtungen, Radarvorrichtungen und/oder andere Abstand messende oder erkennende Vorrichtungen beinhalten. Die Bildgebungsvorrichtungen 222 können eine Darstellung der erkannten Umgebung erzeugen, wie etwa ein digitales Bild und/oder eine Punktwolke, die zum Umsetzen von Maschinen-/Computersicht verarbeitet werden kann (z. B. zur automatischen Inspektion, Roboterführung oder für andere Roboteranwendungen).
Unter nunmehriger Bezugnahme auf die 1 und 2 kann das Robotersystem 100 (z. B. über die Prozessoren 202) die Bilddaten und/oder die Punktwolke verarbeiten, um das Zielpaket 112 aus 1, den Startstandort 114 aus 1, den Aufgabenstandort 116 aus 1, eine Stellung des Zielpakets 112 aus 1 oder eine Kombination davon zu identifizieren. Das Robotersystem 100 kann Bilddaten dazu verwenden, zu bestimmen, wie auf Objekte zugegriffen wird und wie diese aufgenommen werden. Bilder der Objekte können analysiert werden, um einen Aufnahmeplan zum Positionieren eines Vakuumgreifers zu bestimmen, um abgezielte Objekte zu greifen, obwohl sich benachbarte Objekte ebenfalls nahe der Greiferbaugruppe befinden können. Bildgebungsausgaben von den integrierten Sensoren 216 (z. B. Lidarvorrichtungen) und Bilddaten von entfernten Vorrichtungen (z. B. dem Bildgebungssystem 160 aus 1) können einzeln oder in Kombination genutzt werden. Das Robotersystem 100 kann (z. B. über die verschiedenen Einheiten) ein Bild eines festgelegten Bereichs (z. B. innerhalb des Lastkraftwagens, innerhalb des Behälters oder eines Aufnahmestandorts für Objekte auf dem Förderband) aufnehmen und analysieren, um das Zielpaket 112 und den Startstandort 114 davon zu identifizieren. Gleichermaßen kann das Robotersystem 100 ein Bild eines anderen festgelegten Bereichs (z. B. eines Absetzstandorts zum Anordnen von Objekten auf dem Förderband, eines Standorts zum Anordnen von Objekten innerhalb des Containers oder eines Standorts auf der Palette zum Stapeln) aufnehmen und auswerten, um den Aufgabenstandort 116 zu identifizieren.
Die Sensoren 216 aus 2 können beispielsweise auch Positionssensoren 224 aus 2 (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 erkennen. Das Robotersystem 100 kann die Positionssensoren 224 verwenden, um Standorte und/oder Ausrichtungen der strukturellen Elemente und/oder der Gelenke während der Ausführung der Aufgabe zu verfolgen. Die Entladeeinheit, die Übertragungseinheit, die Transporteinheit/-baugruppe und die Ladeeinheit, die in dieser Schrift offenbart sind, können die Sensoren 216 beinhalten.
In einigen Ausführungsformen können die Sensoren 216 Kontaktsensoren 226 (z. B. Kraftsensoren, Dehnungsmesser, piezoresistive/piezoelektrische Sensoren, kapazitive Sensoren, elastoresistive Sensoren und/oder andere Berührungssensoren) beinhalten, die dazu konfiguriert sind, eine mit einem direkten Kontakt zwischen mehreren physischen Strukturen oder Oberflächen assoziierte Eigenschaft zu messen. Die Kontaktsensoren 226 können die Eigenschaft messen, die einem Griff des Endeffektors (z. B. des Greifers) an dem Zielpaket 112 entspricht. Dementsprechend können die Kontaktsensoren 226 eine Kontaktmessung ausgeben, die eine quantifizierte Messung (z. B. ein(e) gemessene(s) Kraft, Drehmoment, Position usw.) entsprechend einem physischen Kontakt, einem Grad von Kontakt oder Befestigung zwischen dem Greifer und dem Zielpaket 112 oder anderen Kontakteigenschaften darstellt. Beispielsweise kann die Kontaktmessung einen oder mehrere von Kraft-, Druck- oder Drehmomentmesswerten, die mit Kräften assoziiert sind, die mit dem Greifen des Zielpakets 112 durch den Endeffektor assoziiert sind, beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann die Kontaktmessung sowohl (1) Druckmesswerte, die mit dem Vakuumgreifen assoziiert sind, als auch (2) Kraftmesswerte (z. B. Momentmesswerte), die mit dem Tragen von Objekten assoziiert sind, beinhalten. Einzelheiten bezüglich der Kontaktmessungen sind nachfolgend beschrieben.
Wie nachstehend detaillierter beschrieben, kann das Robotersystem 100 (z. B. über die Prozessoren 202) unterschiedliche Maßnahmen umsetzen, um Aufgaben basierend auf der Kontaktmessung, Bilddaten, Kombinationen davon usw. zu erfüllen. Beispielsweise kann das Robotersystem 100 das Zielpaket 112 neu greifen, wenn die anfängliche Kontaktmessung unter einem Schwellenwert liegt, wie etwa, wenn der Vakuumgriff gering ist (z. B. ein Sauglevel liegt unter einem Vakuumschwellenwert), oder Kombinationen davon. Das Robotersystem 100 kann zudem basierend auf einer oder mehreren Transportregeln (z. B. wenn das Kontaktmaß oder der Sauglevel während der Ausführung der Aufgabe unter einen Schwellenwert fällt) und den Kontaktmessungen, Bilddaten und/oder anderen Messwerten oder Daten bewusst das Zielpaket 112 ablegen, den Aufgabenstandort 116 einstellen, eine Geschwindigkeit oder eine Beschleunigung für die Maßnahme einstellen oder eine Kombination davon vornehmen.
Roboterübertragungsbaugruppe
3 veranschaulicht die Übertragungsbaugruppe 104 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Technologie. Die Übertragungsbaugruppe 104 kann das Bildgebungssystem 160 und ein Roboterarmsystem 132 beinhalten. Das Bildgebungssystem 160 kann Bilddaten bereitstellen, die aus einer Zielumgebung mit einer Entpalettierungsplattform 110 aufgenommen wurden. Das Roboterarmsystem 132 kann eine Roboterarmbaugruppe 139 und einen Endeffektor 140, der eine Bildsensorvorrichtung 143 und eine Mehrfachgreiferbaugruppe 141 („Greiferbaugruppe 141“) beinhaltet, beinhalten. Die Roboterarmbaugruppe 139 kann den Endeffektor 140 über einer Gruppe von Objekten in einem Stapel 165, der sich in einer Aufnahmeumgebung 163 befindet, positionieren. Die Bildsensorvorrichtung 143 kann nahegelegene Objekte ohne Berühren, Bewegen oder Entfernen von Objekten in dem Stapel 165 erkennen.
Zielobjekte können am Boden des Endeffektors 140 gesichert werden. In einigen Ausführungsformen kann die Greiferbaugruppe 141 adressierbare Regionen aufweisen, die jeweils selektiv in der Lage sind, Luft einzuziehen, um einen Vakuumgriff bereitzustellen. In einigen Betriebsmodi ziehen nur adressierbare Regionen in der Nähe des abgezielten Objekts/der abgezielten Objekte Luft ein, um einen Druckunterschied direkt zwischen der Vakuumgreifervorrichtung und dem abgezielten Objekt/den abgezielten Objekten bereitzustellen. Dies ermöglicht es ausgewählten Paketen (d. h. abgezielten Paketen), an die Greiferbaugruppe 141 gezogen oder anderweitig daran gesichert zu werden, obwohl sich andere Greifabschnitte der Greiferbaugruppe 141 neben oder in Kontakt mit anderen Paketen befinden.
3 zeigt die Greiferbaugruppe 141, die ein einzelnes Objekt oder Paket 112 („Paket 112“) trägt, positioniert über einer Fördervorrichtung 120. Die Greiferbaugruppe 141 kann das Paket 112 auf ein Förderband 120 freigeben, und das Roboterarmsystem 132 kann dann die Pakete 112a, 112b durch Positionieren der unbeladenen Greiferbaugruppe 141 direkt über beiden Paketen 112a, 112b wieder aufnehmen. Die Greiferbaugruppe 141 kann dann über einen Vakuumgriff beide Pakete 112a, 112b halten, und das Roboterarmsystem 132 kann die gehaltenen Pakete 112a, 112b zu einer Position direkt über der Fördervorrichtung 120 tragen. Die Greiferbaugruppe 141 kann dann die Pakete 112a, 112b auf die Fördervorrichtung 120 freigeben (z. B. gleichzeitig oder hintereinander). Dieser Prozess kann eine beliebige Anzahl von Malen wiederholt werden, um die Objekte von dem Stapel 165 zu der Fördervorrichtung 120 zu tragen.
Die Bildsensorvorrichtung 143 kann einen oder mehrere optische Sensoren beinhalten, die dazu konfiguriert sind, Pakete zu erkennen, die unterhalb der Greiferbaugruppe 141 gehalten werden. Die Bildsensorvorrichtung 143 kann an der Seite der Greiferbaugruppe 141 positioniert sein, um Störungen von Aufnahme/Absetzen des Pakets zu vermeiden. In einigen Ausführungsformen ist die Bildsensorvorrichtung 143 mit dem Endeffektor 140 oder dem Roboterarm 139 beweglich gekoppelt, so dass die Bildsensorvorrichtung 143 zu unterschiedlichen Seiten der Greiferbaugruppe 141 bewegt werden kann, um ein Anstoßen an Objekte zu vermeiden, während ein Vorhandensein von einem oder mehreren Objekten, falls vorhanden, die durch die Greiferbaugruppe 141 gehalten werden, erkannt wird. Die Position, die Anzahl und die Konfigurationen der Bildsensorvorrichtungen 143 können basierend auf der Konfiguration der Greiferbaugruppe 141 ausgewählt werden.
Unter weiterer Bezugnahme auf 3 kann die Entpalettierungsplattform 110 eine beliebige Plattform, Oberfläche und/oder Struktur beinhalten, auf der eine Vielzahl von Objekten oder Paketen 112 (einzeln „Paket 112“) gestapelt und/oder aufgestellt und bereit zum Transport sein kann. Das Bildgebungssystem 160 kann eine oder mehrere Bildgebungsvorrichtungen 161 beinhalten, die dazu konfiguriert sind, Bilddaten der Pakete 112 auf der Entpalettierungsplattform 110 aufzunehmen. Die Bildgebungsvorrichtungen 161 können Abstandsdaten, Positionsdaten, Video, Standbilder, Lidardaten, Radardaten und/oder Bewegung in der Aufnahmeumgebung oder -region 163 aufnehmen. Es versteht sich, dass, obwohl die Ausdrücke „Objekt“ und „Paket“ in dieser Schrift verwendet werden, die Ausdrücke beliebige andere Gegenstände beinhalten, die gegriffen, angehoben, transportiert und geliefert werden können, wie etwa unter anderem „Kasten“, „Kiste“, „Karton“ oder beliebige Kombinationen davon. Außerdem, obwohl vieleckige Kisten (z. B. rechteckige Kisten) in den in dieser Schrift offenbarten Zeichnungen dargestellt sind, sind die Formen der Kisten nicht auf eine derartige Form beschränkt, sondern beinhalten beliebige regelmäßige oder unregelmäßige Formen, die, wie nachfolgend detailliert erörtert, in der Lage sind, gegriffen, angehoben, transportiert und geliefert zu werden.
Wie die Entpalettierungsplattform 110 kann die Empfangsfördervorrichtung 120 eine beliebige Plattform, Oberfläche und/oder Struktur beinhalten, die dazu bestimmt ist, die Pakete 112 für weitere Aufgaben/Tätigkeiten zu empfangen. In einigen Ausführungsformen kann die Empfangsfördervorrichtung 120 ein Fördersystem zum Transportieren des Pakets 112 von einem Standort (z. B. einem Freigabepunkt) zu einem anderen Standort für weitere Tätigkeiten (z. B. Sortierung und/oder Lagerung) beinhalten.
4 ist eine Vorderansicht des Endeffektors 140, der mit dem Roboterarm 139 gekoppelt ist, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Technologie. 5 ist eine Unteransicht des Endeffektors 140 aus 4. Die Bildsensorvorrichtung 143 kann einen oder mehrere Sensoren 145, die dazu konfiguriert sind, Pakete zu erkennen, und eine Kalibrierungstafel 147, die beispielsweise dazu verwendet wird, die Position der Greiferbaugruppe 141 relativ zu der Bildsensorvorrichtung 143 zu kalibrieren, beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann die Kalibrierungstafel 147 ein Plakat mit einem Muster oder einem Design sein, das zum Kalibrieren oder Definieren der Position des Endeffektors 140 oder der Greiferbaugruppe 141 innerhalb der Betriebsumgebung, der Position des Roboterarms 139 oder einer Kombination davon verwendet wird. Die Greiferbaugruppe 141 kann adressierbare Vakuumzonen oder -regionen 117a, 117b, 117c (gemeinsam „Vakuumregionen 117“), die eine Greifzone 125 definieren, beinhalten. Die Beschreibung einer Vakuumregion 117 gilt für die anderen Vakuumregionen 117, außer dies ist anderweitig angegeben. In einigen Ausführungsformen kann jede Vakuumregion 117 eine Saugkanalbank sein, die Komponenten beinhaltet, die mit einer außerhalb des Endeffektors 140 liegenden Vakuumquelle verbunden sind. Die Vakuumregionen 117 können Greifschnittstellen 121 (eine in 4 identifiziert) beinhalten, an denen Objekte gehalten werden können.
Nun unter Bezugnahme auf 4 kann die Vakuumregion 117a Luft einziehen, um das Paket 112 zu halten, und kann das Einziehen von Luft reduzieren oder stoppen, um das Paket 112 freizugeben. Die Vakuumregionen 117b, 117c (so veranschaulicht, dass sie keine Pakete halten) können unabhängig Luft einziehen (durch Pfeile angegeben), um Pakete an entsprechenden Positionen 113a, 113b (veranschaulicht als gestrichelte Linie in 4) zu halten. Unter Bezugnahme auf 5 können die Vakuumregionen 117 eine Gruppe oder eine Bank von Saugelementen 151 (eines in 5 identifiziert), über die Luft eingezogen wird, beinhalten. Die Saugelemente 151 können gleichmäßig/regelmäßig oder unregelmäßig voneinander beabstandet sein und können in einem gewünschten Muster (z. B. einem unregelmäßigen oder regelmäßigen Muster) angeordnet sein. Die Vakuumregionen 117 können die gleiche oder eine unterschiedliche Anzahl, gleiche oder unterschiedliche Konfigurationen und/oder das gleiche oder ein unterschiedliches Muster von Saugelementen 151 aufweisen. Um ein Paket, das der Geometrie der Vakuumregion 117 entspricht, zu tragen, kann Luft durch jedes Saugelement 151 der Vakuumregion 117 gezogen werden. Um kleinere Pakete zu tragen, kann Luft durch eine Untergruppe der Saugelemente 151, die der Geometrie des Pakets entspricht, gezogen werden (z. B. die Saugelemente 151, die innerhalb der Grenze oder des Umfangs des Pakets positioniert sind). Beispielsweise kann Luft durch eine Untergruppe der Saugelemente für eine der Vakuumregionen 117 gezogen werden, wie etwa nur die Saugelemente 151 unmittelbar neben oder über einer zu greifenden Zieloberfläche. Wie in 5 gezeigt, können beispielsweise die Saugelemente 151 innerhalb einer Grenze 119 (als gestrichelte Linie veranschaulicht) dazu verwendet werden, eine entsprechende kreisförmige Oberfläche eines Pakets zu greifen.
Wenn alle der Vakuumregionen 117 aktiv sind, kann der Endeffektor 140 eine im Allgemeinen gleichmäßige Greifkraft entlang jeder der Greifschnittstellen 121 oder der gesamten unteren Oberfläche 223 bereitstellen. In einigen Ausführungsformen ist die untere Oberfläche 223 eine im Allgemeinen durchgehende und im Wesentlichen ununterbrochene Oberfläche, und der Abstand oder der Platz zwischen Saugelementen 151 von benachbarten Vakuumregionen 117 kann kleiner als, gleich oder größer als (z. B. 2X, 3X, 4X usw.) der Abstand zwischen den Saugelementen 151 der gleichen Vakuumregion 117 sein. Der Endeffektor 140 kann dazu konfiguriert sein, (ein) Objekt(e) über Anziehungskräfte, wie sie etwa durch Bilden und Aufrechterhalten eines Vakuumzustands zwischen den Vakuumregionen 117 und dem Objekt erreicht werden, zu halten oder zu befestigen. Beispielsweise kann der Endeffektor 140 eine oder mehrere Vakuumregionen 117 beinhalten, die dazu konfiguriert sind, eine Oberfläche des Zielobjekts zu berühren und den Vakuumzustand in den Räumen zwischen den Vakuumregionen 117 und der Oberfläche zu bilden/beizubehalten. Der Vakuumzustand kann erzeugt werden, wenn der Endeffektor 140 durch den Roboterarm 139 abgesenkt wird, wodurch die Vakuumregionen 117 gegen die Oberfläche des Zielobjekts gedrückt werden und Gase zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen herausdrücken oder anderweitig entfernen. Wenn der Roboterarm 139 den Endeffektor 140 anhebt, kann ein Druckunterschied zwischen den Räumen innerhalb der Vakuumregionen 117 und der Umgebung das Zielobjekt an den Vakuumregionen 117 befestigt halten. In einigen Ausführungsformen kann die Luftströmungsrate durch die Vakuumregionen 117 des Endeffektors 140 dynamisch eingestellt sein oder auf dem Kontaktbereich zwischen dem Zielobjekt und einer Kontakt- oder Greifoberfläche der Vakuumregionen 117 basieren, um sicherzustellen, dass ein ausreichender Griff erreicht wird, um das Zielobjekt sicher zu greifen. Gleichermaßen kann die Luftströmungsrate durch die Vakuumregionen 117 dynamisch eingestellt sein, um das Gewicht des Zielobjekts zu berücksichtigen, wie etwa Erhöhen des Luftstroms für schwerere Objekte, um sicherzustellen, dass ausreichender Griff erreicht wird, um das Zielobjekt sicher zu greifen. Beispielhafte Saugelemente sind in Verbindung mit 15 erörtert.
6 ist ein funktionales Blockdiagramm der Übertragungsbaugruppe 104 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Technologie. Eine Verarbeitungseinheit 150 (processing unit - PU) kann die Bewegungen und/oder andere Maßnahmen des Roboterarmsystems 132 steuern. Die PU 150 kann Bilddaten von Sensoren (z. B. Sensoren 161 des Bildgebungssystems 160 aus 3), Sensoren 145 der Bildsensorvorrichtung 143 oder anderen Sensoren oder Detektoren, die in der Lage sind, Bilddaten zu sammeln, darunter Video, Standbilder, Lidardaten, Radardaten oder Kombinationen davon, empfangen. In einigen Ausführungsformen können die Bilddaten ein Oberflächenbild (surface image - SI) des Pakets 112 angeben oder darstellen.
Die PU 150 kann eine beliebige elektronische Datenverarbeitungseinheit beinhalten, die Software oder einen Computeranweisungscode ausführt, die/der dauerhaft oder vorübergehend in/auf Speicher 152, einer digitalen Speichervorrichtung oder einem nichtflüchtigen computerlesbaren Medium gespeichert sein könnte, darunter unter anderem Direktzugriffsspeicher (RAM), Plattenlaufwerke, Magnetspeicher, Festspeicher (ROM), Compact-Disc (CD), Solid-State-Speicher, Secure-Digital-Karten und/oder Compact-Flash-Karten. Die PU 150 kann durch die Ausführung von Software oder einem Computeranweisungscode, die/der für die in dieser Schrift ausgeführten spezifischen Funktionen entwickelt wurde, betrieben werden. In einigen Ausführungsformen kann die PU 150 eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (application-specific integrated circuit - ASIC) sein, die für die in dieser Schrift offenbarten Ausführungsformen angepasst ist. In einigen Ausführungsformen kann die PU 150 eines oder mehrere von Mikroprozessoren, Digital-Signal-Prozessoren (DSPs), Programmable Logic Devices (PLDs), Programmable Gate Arrays (PGAs) und Signalerzeuger beinhalten; für die Ausführungsformen in dieser Schrift ist der Ausdruck „Prozessor“ jedoch nicht auf derartige beispielhafte Verarbeitungseinheiten beschränkt und seine Bedeutung ist nicht dazu bestimmt, im engen Sinne ausgelegt zu werden. Zum Beispiel kann die PU 150 auch mehr als eine elektronische Datenverarbeitungseinheit beinhalten. In einigen Ausführungsformen könnte die PU 150 ein Prozessor/Prozessoren sein, der/die durch oder in Verbindung mit einem beliebigen anderen System des Robotersystems 100 verwendet wird/werden, darunter unter anderem das Roboterarmsystem 130, der Endeffektor 140 und/oder das Bildgebungssystem 160. Die PU 150 aus 6 und der Prozessor 202 aus 2 können die gleiche Komponente oder unterschiedliche Komponenten sein.
Die PU 150 kann mit Systemen und/oder Quellen elektronisch gekoppelt sein (z. B. über Drähte, Busse und/oder drahtlose Verbindungen), um den Empfang von Eingangsdaten zu ermöglichen. In einigen Ausführungsformen kann wirkgekoppelt als austauschbar mit elektronisch gekoppelt erachtet werden. Es ist nicht erforderlich, dass eine Direktverbindung hergestellt wird; stattdessen könnte ein derartiger Empfang von Eingangsdaten und das Bereitstellen von Ausgangsdaten über einen Bus, über ein Drahtlosnetzwerk oder als ein Signal, das durch die PU 150 über einen physischen oder einen virtuellen Computeranschluss empfangen und/oder übertragen wird, bereitgestellt sein. Die PU 150 kann dazu programmiert oder konfiguriert sein, die in dieser Schrift erörterten Verfahren auszuführen. In einigen Ausführungsformen kann die PU 150 dazu programmiert oder konfiguriert sein, Daten von verschiedenen Systemen und/oder Einheiten zu empfangen, darunter unter anderem das Bildgebungssystem 160, der Endeffektor 140 usw. In einigen Ausführungsformen kann die PU 150 dazu programmiert oder konfiguriert sein, Ausgangsdaten an verschiedene Systeme und/oder Einheiten bereitzustellen.
Das Bildgebungssystem 160 könnte einen oder mehrere Sensoren 161 beinhalten, die dazu konfiguriert sind, Bilddaten aufzunehmen, die für die Pakete repräsentativ sind (z. B. die Pakete 112, die sich auf der Entpalettierungsplattform 110 aus 3 befinden). In einigen Ausführungsformen können die Bilddaten visuelle Designs und/oder Markierungen darstellen, die an einer oder mehreren Oberflächen davon erscheinen, woraus eine Bestimmung eines Registrierungsstatus des Pakets erfolgen kann. In einigen Ausführungsformen sind die Sensoren 161 Kameras, die dazu konfiguriert sind, innerhalb einer abgezielten (z. B. sichtbaren und/oder Infrarot-) Bandbreite eines elektromagnetischen Spektrums zu arbeiten, und die dazu verwendet werden, Licht/Energie innerhalb des entsprechenden Spektrums zu erkennen. In einigen Kameraausführungsformen sind die Bilddaten eine Reihe von Datenpunkten, die eine Punktwolke bilden, die Tiefenkarte oder einer Kombination davon, aufgenommen von einer oder mehreren dreidimensionalen (3-D) Kameras und/oder einer oder mehreren zweidimensionalen (2-D) Kameras. Von diesen Kameras können Abstände und Tiefen zwischen dem Bildgebungssystem 160 und einer oder mehreren freiliegenden (z. B. relativ zu einer Sichtlinie des Bildgebungssystems 160) Oberflächen der Pakete 112 bestimmt werden. In einigen Ausführungsformen können die Abstände oder Tiefen durch Verwendung eines Bilderkennungsalgorithmus/von Bilderkennungsalgorithmen bestimmt werden, wie etwa kontextuelle Bildklassifizierungsalgorithmen und/oder Kantendetektionsalgorithmen. Sobald sie bestimmt sind, können die Abstands-/Tiefenwerte dazu verwendet werden, die Pakete über das Roboterarmsystem handzuhaben. Beispielsweise kann die PU 150 und/oder das Roboterarmsystem die Abstands-/Tiefenwerte zum Berechnen der Position, aus der das Paket angehoben und/oder gegriffen werden kann, verwenden. Es ist zu beachten, dass in dieser Schrift beschriebene Daten, wie etwa die Bilddaten, ein beliebiges analoges oder digitales Signal, entweder separat oder durchgehend, das Informationen enthalten oder Informationen angeben könnte, beinhalten können.
Das Bildgebungssystem 160 kann zumindest eine Anzeigeeinheit 164 beinhalten, die dazu konfiguriert ist, Betriebsinformationen (z. B. Statusinformationen, Einstellungen usw.), ein durch die Sensoren 162 aufgenommenes Bild des Pakets/der Pakete 112 oder andere Informationen/Ausgaben, die durch einen oder mehrere Bediener des Robotersystems 100 betrachtet werden können, wie nachfolgend detailliert erörtert, darzulegen. Zusätzlich können die Anzeigeeinheiten 164 dazu konfiguriert sein, andere Informationen darzulegen, wie etwa unter anderem Symbolik für die abgezielten Pakete, nichtabgezielten Pakete, registrierten Pakete und/oder unregistrierten Fälle der Pakete.
Die Bildsensorvorrichtung 143 kann mit der PU 150 über drahtgebundene und/oder drahtlose Verbindungen kommunizieren. Bei dem Bildsensor 145 kann es sich um Videosensoren, CCD-Sensoren, Lidarsensoren, Radarsensoren, Abstandsmess- oder -erkennungsvorrichtungen oder dergleichen handeln. Die Ausgabe der Bildsensorvorrichtung 143 kann dazu verwendet werden, eine Darstellung des Pakets/der Pakete zu erzeugen, wie etwa ein digitales Bild und/oder eine Punktwolke, die zum Umsetzen von Maschinen-/Computersicht verarbeitet werden (z. B. zur automatischen Inspektion, Roboterführung oder für andere Roboteranwendungen). Das Sichtfeld (z. B. 30 Grad, 90 Grad, 120 Grad, 150 Grad, 180 Grad, 210 Grad, 270 Grad horizontales und/oder vertikales Sichtfeld) und der Fähigkeitsbereich der Bildsensorvorrichtung 143 können basierend auf der Konfiguration der Greiferbaugruppe 141 ausgewählt werden. (4 zeigt ein beispielhaftes horizontales Sichtfeld von etwa 90 Grad.) In einigen Ausführungsformen sind die Bildsensoren 145 Lidarsensoren mit einer oder mehreren Lichtquellen (z. B. Lasern, Infrarot-Lasern usw.) und optischen Detektoren. Die optischen Detektoren können Licht erkennen, das durch die Lichtquellen ausgestrahlt wird und durch Oberflächen von Paketen reflektiert wird. Das Vorhandensein von und/oder der Abstand zu Paketen kann basierend auf dem erkannten Licht bestimmt werden. In einigen Ausführungsformen können die Sensoren 145 einen Bereich scannen, wie etwa im Wesentlichen die Gesamtheit einer Vakuumgreifzone (z. B. Vakuumgreifzone 125 aus 4). Beispielsweise können die Sensoren 154 eine oder mehrere Ablenkvorrichtungen beinhalten, die sich bewegen, um ausgestrahltes Licht über eine Erkennungszone abzulenken. In einigen Ausführungsformen sind die Sensoren 154 scannende laserbasierte Lidarsensoren, die dazu in der Lage sind, vertikal und/oder horizontal zu scannen, wie etwa ein 10°-Lidar-Scan, ein 30°-Lidar-Scan, ein 50°-Lidar-Scan usw.). Die Konfiguration, das Sichtfeld, die Empfindlichkeit und die Ausgabe der Sensoren 145 können basierend auf den gewünschten Erkennungsfähigkeiten ausgewählt werden. In einigen Ausführungsformen können die Sensoren 145 sowohl Vorhandenseins-/Abstandsdetektoren (z. B. Radarsensoren, Lidarsensor usw.) als auch eine oder mehrere Kameras, wie etwa dreidimensionale oder zweidimensionale Kameras, beinhalten. Abstände und Tiefen zwischen den Sensoren und einer oder mehreren Oberflächen von Paketen können beispielsweise unter Verwendung eines oder mehrerer Bilderkennungsalgorithmen bestimmt werden. Die Anzeigeeinheit 147 kann dazu verwendet werden, Bilddaten zu betrachten, einen Sensorstatus zu betrachten, Kalibrierungsroutinen durchzuführen, Protokolle und/oder Berichte oder andere Informationen oder Daten zu betrachten, wie etwa unter anderem Symbolik für die abgezielten, nichtabgezielten, registrierten und/oder unregistrierten Fälle von Paketen 112.
Um das Robotersystem 100 zu steuern, kann die PU 150 die Ausgabe von einem oder beiden der Sensoren 145 und Sensoren 161 verwenden. In einigen Ausführungsformen wird die Bildausgabe von den Sensoren 161 dazu verwendet, einen Gesamtübertragungsplan, darunter einen Auftrag zum Transportieren von Objekten, zu bestimmen. Die Bildausgabe von den Sensoren 145 sowie den Sensoren 205 (z. B. eine Krafterkennungsbaugruppe) kann dazu verwendet werden, eine Mehrfachgreifbaugruppe in Bezug auf Objekte zu positionieren, eine Objektaufnahme zu bestätigen und Transportschritte zu überwachen.
Unter weiterer Bezugnahme auf 6 könnte das RDS 170 eine beliebige Datenbank und/oder Speichervorrichtung (z. B. ein nichtflüchtiges computerlesbares Medium) beinhalten, das dazu konfiguriert ist, die Registrierungsdatensätze 172 für eine Vielzahl der Pakete 112, Daten 173 für Vakuumgreifer zu speichern. Beispielsweise kann das RDS 170 Festwertspeicher (ROM), Compact-Disc (CD), Solid-State-Speicher, Secure-Digital-Karten, Compact-Flash-Karten und/oder andere Datenspeicherserver oder Fernspeichervorrichtungen beinhalten.
In einigen Ausführungsformen können die Registrierungsdatensätze 172 jeweils physische Eigenschaften oder Attribute für das entsprechende Paket 112 beinhalten. Beispielsweise kann jeder Registrierungsdatensatz 172 unter anderem einen oder mehrere Vorlagen-SI, Bilddaten (z. B. Referenz-Radardaten, Referenz-Lidardaten usw.), 2-D- oder 3-D-Größenmessungen, ein Gewicht und/oder Informationen zum Massenmittelpunkt (center of mass - CoM) beinhalten. Die Vorlagen-SI können bekannte oder zuvor bestimmte sichtbare Eigenschaften des Pakets darstellen, darunter das Design, die Markierung, das Erscheinungsbild, die äußere Form/Umrandung oder eine Kombination davon in Bezug auf das Paket beinhalten. Die 2-D- oder 3-D-Größenmessungen können Längen, Breiten, Höhen oder eine Kombination davon für die bekannten/erwarteten Pakete beinhalten.
In einigen Ausführungsformen kann das RDS 170 dazu konfiguriert sein, eine neue Instanz von Registrierungsdatensatz 172 zu empfangen (z. B. für ein zuvor unbekanntes Paket und/oder einen zuvor unbekannten Aspekt eines Pakets), die gemäß den nachfolgend offenbarten Ausführungsformen erzeugt wurde. Dementsprechend kann das Robotersystem 100 den Prozess zum Registrieren der Pakete 112 durch Erweitern der Anzahl von Registrierungsdatensätzen 172, die in dem RDS 170 gespeichert sind, automatisieren, wodurch ein Entpalettierungsbetrieb mit weniger unregistrierten Instanzen der Pakete 112 effizienter gemacht wird. Durch dynamisches (z. B. während des Betriebs/Einsatzes) Aktualisieren der Registrierungsdatensätze 172 in dem RDS 170 unter Verwendung von Live-/Betriebsdaten kann das Robotersystem 100 einen Computerlernprozess, der zuvor unbekannte oder unerwartete Zustände (z. B. Beleuchtungszustände, unbekannte Ausrichtungen und/oder Stapelunregelmäßigkeiten) und/oder neu festgestellte Pakete berücksichtigen kann, effizient umsetzen. Dementsprechend kann das Robotersystem 100 die Ausfälle reduzieren, die aus „unbekannten“ Zuständen/Paketen, damit assoziierten Eingriffen eines menschlichen Bedieners und/oder damit assoziierten Aufgabenausfällen (z. B. verlorenen Paketen und/oder Kollisionen) resultieren.
Das RDS 170 kann Vakuumgreiferdaten 173 beinhalten, darunter unter anderem Eigenschaften oder Attribute, darunter die Anzahl von adressierbaren Vakuumregionen, Tragfähigkeit einer Vakuumgreifervorrichtung (z. B. Mehrfachgreiferbaugruppe), Vakuumprotokolle (z. B. Vakuumniveau, Luftstromraten usw.) oder andere Daten, die dazu verwendet werden, das Roboterarmsystem 130 und/oder den Endeffektor 140 zu steuern. Ein Bediener kann Informationen zu dem in dem Roboterarmsystem 130 installierten Vakuumgreifer eingeben. Das RDS 170 identifiziert dann die Vakuumgreiferdaten 173 gemäß der Vakuumgreifervorrichtung für den Betrieb. In einigen Ausführungsformen wird die Vakuumgreifervorrichtung (z. B. die Greiferbaugruppe 141 aus 3) durch den Roboterarm 139 automatisch erkannt, und das RDS 170 wird dazu verwendet, Informationen zu der erkannten Vakuumgreifervorrichtung zu identifizieren. Die identifizierten Informationen können dann dazu verwendet werden, Einstellung der Vakuumgreifervorrichtung zu bestimmen. Dementsprechend können unterschiedliche Vakuumgreifervorrichtungen oder Mehrfachgreiferbaugruppen installiert und mit dem Roboterarmsystem 130 verwendet werden.
Endeffektoren
7 ist eine vordere isometrische Draufsicht eines Abschnitts des Endeffektors 140 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Technologie. 8 ist eine vordere isometrische Unteransicht des Endeffektors 140 aus 7. Nun unter Bezugnahme auf 7 kann der Endeffektor 140 eine Montageschnittstelle oder - klammer 209 („Montageklammer 209“) und eine Kraftdetektorbaugruppe 205, die mit der Klammer 209 und der Greiferbaugruppe 141 gekoppelt ist, beinhalten. Eine Fluidleitung 207 kann mit einer Druckbeaufschlagungsvorrichtung wie etwa einer Vakuumquelle 221 (in 8 nicht gezeigt) und der Greiferbaugruppe 141 fluidisch gekoppelt sein.
Das Sichtfeld (ein variables oder ein festes Sichtfeld) der Bildsensorvorrichtung 143 ist im Allgemeinen unter die Greiferbaugruppe 141 gerichtet, um eine Erkennung beliebiger Objekte, die unterhalb der Greiferbaugruppe 141 getragen werden, bereitzustellen. Die Bildsensorvorrichtung 143 kann entlang des Umfangs des Endeffektors 140 positioniert werden, so dass sich die Bildsensorvorrichtung 143 unter der im Wesentlichen horizontalen Ebene einer oder mehrerer der Vakuumregionen 117 (eine identifiziert) und konkreter der Greifoberfläche der Greifschnittstelle 121 (eine identifiziert) befindet. Der Ausdruck „im Wesentlichen horizontal“ betrifft im Allgemeinen einen Winkel innerhalb von etwa +/- 2 Grad der Horizontale, beispielsweise innerhalb von etwa +/- 1 Grad der Horizontale, wie etwa innerhalb von etwa +/- 0,7 Grad der Horizontale. Im Allgemeinen beinhaltet der Endeffektor 140 mehrere Vakuumregionen 117, die es dem Robotersystem 100 ermöglichen, die Zielobjekte zu greifen, die andernfalls durch eine einzelne Instanz der Vakuumregionen 117 nicht greifbar wären. Ein größerer Bereich wäre aufgrund der größeren Größe des Endeffektors 140 im Vergleich zu dem Endeffektor 140 mit der einzelnen Instanz von Vakuumregionen 117 jedoch verdeckt. Als ein Vorteil kann die unter der horizontalen Ebene der Greifschnittstelle 121 positionierte Bildsensorvorrichtung 143 der Bildsensorvorrichtung 143 ein Sichtfeld bereitstellen, das die Greifschnittstelle 121 während der Kontaktinitiierung mit Objekten beinhaltet, darunter das Zielobjekt, das bei anderen Instanzen der Bildsensorvorrichtung 143, die nicht an dem Endeffektor 140 befestigt sind oder an anderen Standorten innerhalb der Betriebsumgebung des Robotersystems 100 positioniert sind, normalerweise verdeckt sein würde. Daher kann ein unverdecktes Sichtfeld dem Robotersystem Echtzeit-Sensorinformationen während der Greifoperationen bereitstellen, was Anpassungen der Position und der Bewegung des Endeffektors 140 in Echtzeit oder im laufenden Betrieb ermöglichen kann. Als ein weiterer Vorteil erhöht die Nähe zwischen der Bildsensorvorrichtung 143, die unter der horizontalen Ebene der Greifschnittstelle 121 positioniert ist, und Objekten (z. B. nichtabgezielten Objekten 112a, 112b aus 3) die Präzision und Genauigkeit während des Greifbetriebs, was das Zielobjekt 112 und die nichtabgezielten Objekte neben dem Zielobjekt 112a, 112b in Bezug auf den Endeffektor 140 schützen oder Schäden an diesen verhindern kann, wie etwa durch Zerquetschen der Objekte.
Für veranschaulichende Zwecke kann die Bildsensorvorrichtung 143 an einer Ecke des Endeffektors 140 entlang der Effektorbreite positioniert sein, wobei es sich jedoch versteht, dass die Bildsensorvorrichtung 143 anders positioniert werden kann. Beispielsweise kann die Bildsensorvorrichtung 143 in der Mitte der Breite oder Länge des Endeffektors 140 positioniert werden. Als ein anderes Beispiel kann die Bildsensorvorrichtung 143 an einer anderen Ecke oder an anderen Positionen der Effektorlänge positioniert werden.
Die Vakuumquelle 221 (7) kann unter anderem eine oder mehrere Druckbeaufschlagungsvorrichtungen, Pumpen, Ventile oder andere Arten von Vorrichtungen, die dazu in der Lage sind, einen Unterdruck bereitzustellen, ein Vakuum (darunter Teilvakuum) zu erzeugen oder einen Druckunterschied zu erzeugen, beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann der Luftdruck entweder durch einen oder mehrere Regler gesteuert werden, wie etwa einen Regler zwischen der Vakuumquelle 221 und der Greiferbaugruppe 141, oder einen Regler in der Greiferbaugruppe 141. Wenn die Vakuumquelle 221 ein Vakuum erzeugt, kann Luft in den Boden 224 der Greiferbaugruppe 141 gezogen werden (durch Pfeile in 8 angegeben). Der Druckpegel kann basierend auf der Größe und dem Gewicht der zu tragenden Objekte ausgewählt werden. Wenn das Vakuumniveau zu niedrig ist, kann die Greiferbaugruppe 141 nicht in der Lage sein, das/die Zielobjekt(e) aufzunehmen. Wenn das Vakuumniveau zu hoch ist, könnte das Äußere des Pakets beschädigt werden (z. B. könnte ein Paket mit einem äußeren Kunststoffbeutel aufgrund eines hohen Vakuumniveaus zerrissen werden). Gemäß einigen Ausführungsformen kann die Vakuumquelle 221 Vakuumniveaus von etwa 100 mbar, 500 mbar, 1.000 mbar, 2.000 mbar, 4.000 mbar, 6.000 mbar, 8.000 mbar oder dergleichen bereitstellen. In alternativen Ausführungsformen werden höhere oder niedrigere Vakuumniveaus bereitgestellt. In einigen Ausführungsformen kann das Vakuumniveau basierend auf der gewünschten Greifkraft ausgewählt werden. Die Vakuumgreifkraft jeder Region 117 kann gleich oder größer als etwa 50 N, 100 N, 150 N, 200 N oder 300 N bei einem Vakuumniveau (z. B. 25 %, 50 % oder 75 % maximales Vakuumniveau, d. h. maximales Vakuumniveau für die Vakuumquelle 221) sein. Diese Greifkräfte können beim Aufnehmen einer Pappkiste, eines Kunststoffbeutels oder eines anderen geeigneten Pakets für den Transport erreicht werden. Es können andere Vakuumniveaus verwendet werden, darunter beim Transportieren des gleichen Objekts oder unterschiedlicher Objekte. Beispielsweise kann ein relativ hohes Vakuum bereitgestellt werden, um das Objekt anfangs zu greifen. Sobald das Paket gegriffen wurde, kann die Greifkraft (und somit das Vakuumniveau), das erforderlich ist, um das Objekt weiter zu halten, reduziert werden, so dass ein geringeres Vakuumniveau bereitgestellt werden kann. Das Greifvakuum kann erhöht werden, um einen sicheren Griff beim Durchführen bestimmter Aufgaben beizubehalten.
Die Kraftdetektorbaugruppe 205 kann einen oder mehrere Sensoren 203 (einer veranschaulicht) beinhalten, die dazu konfiguriert sind, Kräfte zu erkennen, die die durch den Endeffektor 140 getragene Last angeben. Die erkannten Messwerte können Messwerte von linearen Kräften entlang einer Achse und/oder Achsen eines Koordinatensystems, Momentmesswerte, Druckmesswerte oder Kombinationen davon beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann der Sensor 203 ein F-T-Sensor sein, der eine Komponente mit Sechs-Achsen-Kraftsensoren beinhaltet, die dazu konfiguriert ist, bis zu drei Achsenkräfte (z. B. entlang x-, y- und z-Achse eines kartesischen Koordinatensystems erkannte Kräfte) und/oder drei Achsenmomente (z. B. an x-, y- und z-Achse des kartesischen Koordinatensystems erkannte Momente) zu erkennen. In einigen Ausführungsformen könnte der Sensor 203 einen eingebauten Verstärker und Mikrocomputer zur Signalverarbeitung, eine Fähigkeit, statische und dynamische Messungen vorzunehmen, und/oder eine Fähigkeit, sofortige Änderungen basierend auf einem Abtastintervall zu erkennen, beinhalten. In einigen Ausführungsformen unter Bezugnahme auf das kartesische Koordinatensystem können Kraftmessungen entlang einer oder mehrerer Achsen (d. h. F(x-Achse), F(y-Achse) und/oder F(z-Achse)) und/oder Momentmessungen an einer oder mehreren Achsen (d. h. M(x-Achse), M(y-Achse) und/oder M(z-Achse)) über den Sensor 203 aufgenommen werden. Durch Anwenden von CoM-Berechnungsalgorithmen können das Gewicht der Pakete, Positionen von Paketen und/oder die Anzahl von Paketen bestimmt werden. Beispielsweise kann das Gewicht der Pakete als eine Funktion der Kraftmessungen berechnet werden, und der CoM des Pakets kann als eine Funktion der Kraftmessungen und der Momentmessungen berechnet werden. In einigen Ausführungsformen wird das Gewicht der Pakete als eine Funktion der Kraftmessungen, der Paketpositionsinformationen von der Bildsensorvorrichtung 143 und/oder der Greifinformationen (z. B. Standorte, an denen eine feste Abdichtung mit den Paketen erreicht wird) berechnet. In einigen Ausführungsformen könnten die Sensoren 203 mit einer Verarbeitungseinheit (z. B. der PU 150 aus 6) über drahtgebundene und/oder drahtlose Kommunikation kommunikativ gekoppelt sein.
In einigen Ausführungsformen können Ausgabewerte sowohl von der Kraftdetektorbaugruppe 205 als auch der Bildsensorvorrichtung 143 verwendet werden. Beispielsweise können relative Positionen von Objekten basieren auf einer Ausgabe von der Bildsensorvorrichtung 143 bestimmt werden. Die Ausgabe von der Kraftdetektorbaugruppe 205 kann dann dazu verwendet werden, Informationen zu jedem Objekt zu bestimmen, wie etwa das Gewicht/die Masse von jedem Objekt. Die Kraftdetektorbaugruppe 205 kann Kontaktsensoren, Drucksensoren, Kraftsensoren, Dehnungsmesser, piezoresistive/piezoelektrische Sensoren, kapazitive Sensoren, elastoresistive Sensoren, Drehmomentsensoren, Linearkraftsensoren oder andere Berührungssensoren beinhalten, die dazu konfiguriert sind, ein mit einem direkten Kontakt zwischen mehreren physischen Strukturen oder Oberflächen assoziierte Eigenschaft zu messen. Beispielsweise kann die Kraftdetektorbaugruppe 205 die Eigenschaft messen, die einem Griff des Endeffektors an dem Zielobjekt entspricht, oder das Gewicht des Zielobjekts messen. Dementsprechend kann die Kraftdetektorbaugruppe 205 ein Kontaktmaß ausgeben, das ein quantifiziertes Maß, wie etwa ein(e) gemessene(s) Kraft oder Drehmoment, entsprechend einem Grad von Kontakt oder Befestigung zwischen dem Greifer und dem Zielobjekt darstellt. Beispielsweise kann das Kontaktmaß einen oder mehrere von Kraft- oder Drehmomentwerten, die mit Kräften assoziiert sind, die auf das Zielobjekt durch den Endeffektor angewendet werden, beinhalten. Die Ausgabe von der Kraftdetektorbaugruppe 205 oder anderen Detektoren, die in den Endeffektor 140 integriert sind oder an diesem befestigt sind. Beispielweise können die Sensorinformationen von den Kontaktsensoren, wie etwa Gewicht oder Gewichtsverteilung des Zielobjekts basierend auf den Kraft-Drehmoment-Sensorinformationen in Kombination mit dem Bildgebungssensorinformationen, wie etwa Abmessungen des Zielobjekts, kann durch das Robotersystem dazu verwendet werden, die Identität des Zielobjekts zu bestimmen, wie etwa durch eine Autoregistrierung oder ein automatisiertes Objektregistrierungssystem.
9 ist eine isometrische Explosionsansicht der Greiferbaugruppe 141 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Technologie. Die Greiferbaugruppe 141 beinhaltet ein Gehäuse 260 und eine innere Baugruppe 263. Das Gehäuse 260 kann die inneren Komponenten umgeben und schützen und kann eine Öffnung 270 definieren, die dazu konfiguriert ist, zumindest einen Abschnitt der Kraftdetektorbaugruppe 205 aufzunehmen. Die innere Baugruppe 263 kann eine Greiferklammerbaugruppe 261 („Klammerbaugruppe 261“), eine Verteilerbaugruppe 262 und eine Vielzahl von Greifern 264a, 264b, 264c (gemeinsam „Greifer 264“) beinhalten. Die Klammerbaugruppe 261 kann jeden der Vakuumgreifer 264 halten, die mit einer Fluidleitung (z. B. Fluidleitung 207 aus f 7) über die Verteilerbaugruppe 262 in Reihe oder parallel fluidisch gekoppelt sein können, wie in Verbindung mit den 10 und 11 erörtert. In einigen Ausführungsformen beinhaltet die Klammerbaugruppe 261 eine längliche Stütze 269 und Klammern 267 (eine identifiziert), die die Greifer 264 mit der länglichen Stütze 269 verbinden. Die Greiferbaugruppe 141 kann Saugelemente, Abdichtungselemente (z. B. Abdichtplatten) und andere Komponenten, die in Verbindung mit den 13-15 erörtert sind, beinhalten.
Die 10 und 11 sind eine isometrische hintere Ansicht von oben bzw. eine Draufsicht von Komponenten der Greiferbaugruppe gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Technologie. Die Verteilerbaugruppe 262 kann Greiferverteiler 274a, 274b, 274c (gemeinsam „Verteiler 274“), die mit entsprechenden Greifern 264a, 264b, 264c gekoppelt sind, beinhalten. Beispielsweise steuert der Verteiler 274a den mit dem Greifer 264a assoziierten Luftstrom. In einigen Ausführungsformen können die Verteiler 274 parallel oder in Reihe mit einer Druckbeaufschlagungsquelle, wie etwa der Vakuumquelle 221 aus 7, verbunden sein. In anderen Ausführungsformen kann jeder Verteiler 274 mit einer einzelnen Druckbeaufschlagungsvorrichtung fluidisch gekoppelt sein.
Die Verteiler 274 können dazu betrieben werden, das Vakuum an einen, einige oder alle der Greifer 264 zu verteilen. Beispielsweise kann der Verteiler 274a in einem offenen Zustand sein, um es Luft zu ermöglichen, durch den Boden des Greifers 264a zu strömen. Die Luft strömt durch den Verteiler 274a und verlässt die Vakuumgreiferbaugruppe über eine Leitung, wie etwa die Leitung 207 aus 7. Die anderen Verteiler 274b, 274c können in einem geschlossenen Zustand sein, um ein Saugen an den Verteilern 274b, 274c zu verhindern. Jeder Verteiler 274a kann unter anderem eine oder mehrere Leitungen beinhalten, die mit jedem der Saugelemente verbunden sind. In anderen Ausführungsformen sind die Saugelemente des Greifers 264a mit einer inneren Vakuumkammer verbunden. Die Greiferverteiler 274 können unter anderem ein/eine/einen oder mehrere Leitungen oder Durchgänge, Ventile (z. B. Rückschlagventile, Durchgangsventile, Drei-Wege-Ventile usw.), pneumatische Zylinder, Regler, Öffnungen, Sensoren und/oder andere Komponenten, die zum Steuern des Stroms von Fluid in der Lage sind, beinhalten. Jeder Verteiler 274 kann dazu verwendet werden, Sog gleichmäßig oder ungleichmäßig an Saugelemente oder Gruppen von Saugelementen zu verteilen, um gleichbleibende und nichtgleichbleibende Vakuumgreifkräfte zu produzieren. Eine Elektroleitung kann die Verteiler 274 kommunikativ mit einer Steuerung koppeln, um Strom für und Steuerung von Komponenten der Module und Komponenten davon bereitzustellen. In einer Ausführungsform können einzelne Verteiler 274 gemeinsame Schnittstellen und Stecker zur Verwendung mit gemeinsamen Schnittstellen und Steckern beinhalten, was es ermöglicht, Verteiler 274 und Komponenten schnell und einfach hinzuzufügen und zu entfernen, wodurch eine Neukonfigurierung, Wartung und/oder Reparatur des Systems ermöglicht wird.
Die Anzahl, die Anordnung und die Konfiguration der Greifer kann basierend auf einer gewünschten Anzahl von adressierbaren Vakuumregionen ausgewählt werden. 12 ist eine isometrische Ansicht von inneren Komponenten einer Vakuumgreiferbaugruppe 300 (Gehäuse nicht gezeigt), die zur Verwendung mit der Umgebung aus den 1-2 und der Übertragungsbaugruppe 141 aus den 3-6 geeignet ist, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Technologie. Die Vakuumgreiferbaugruppe 300 kann sechs Vakuumgreifer 302 (einer identifiziert) in einer im Allgemeinen rechteckigen Anordnung beinhalten. In anderen Ausführungsformen können die Greifer in einer kreisförmigen Anordnung, quadratischen Anordnung oder anderen geeigneten Anordnung sein und können ähnliche oder unterschiedliche Konfigurationen aufweisen. Die Greifer können andere Formen aufweisen, darunter unter anderem ovale Formen, nichtmehreckige Formen oder dergleichen. Die Greifer können Saugelemente (z. B. Saugrohre, Saugnäpfe, Abdichtungselemente usw.), Abdichtungselemente, Ventilplatten, Greifermechanismen und andere fluidische Komponenten zum Bereitstellen von Greiffähigkeit beinhalten.
Einer oder mehrere Sensoren, Bildsensorvorrichtungen und andere Komponenten, die in Verbindung mit den 1-11 erörtert sind, können in die Vakuumgreiferbaugruppe 300 integriert sein oder mit dieser verwendet werden. Saugelemente, Abdichtungselemente und andere Komponenten werden in Verbindung mit den 13-15 erörtert.
Die Vakuumgreifer können in Reihe angeordnet sein. Beispielsweise können Vakuumgreifer einzeln nebeneinander in einer lx3-Konfiguration, die zwei seitliche Greifpositionen und eine mittige Greifposition bereitstellt, angeordnet sein. Es versteht sich jedoch, dass die Endeffektoren in unterschiedlichen Konfigurationen in Bezug zueinander eine andere Anzahl von Vakuumgreifern, Saugkanalbänken oder Vakuumregionen beinhalten können. Beispielsweise kann der Endeffektor vier der Vakuumgreifer oder Saugkanalbänke, angeordnet in einer 2x2-Konfiguration, beinhalten. Die Vakuumregionen können eine Breitenabmessung aufweisen, die gleich oder ähnlich der Längenabmessung ist, um eine symmetrische Quadratform aufzuweisen. Als ein anderes Beispiel kann der Endeffektor eine andere Anzahl von Vakuumregionen beinhalten, wie etwa zwei Vakuumregionen oder mehr als drei Vakuumregionen mit untereinander gleicher oder unterschiedlicher Längenabmessung und/oder Breitenabmessung. In noch einem weiteren Beispiel können die Vakuumgreifer in verschiedenen Konfigurationen angeordnet sein, wie etwa einer 2x2-Konfiguration mit vier Vakuumregionen, einer 1:2:2-Konfiguration, die fünf Vakuumgreifer beinhaltet, oder anderen geometrischen Anordnungen und/oder Konfigurationen.
13 zeigt eine Mehrfachgreiferbaugruppe 400 („Greiferbaugruppe 400“), die zur Verwendung mit den Robotersystemen (z. B. dem Robotersystem 100 aus den 1-2) geeignet ist, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Technologie. 14 ist eine Explosionsansicht der Greiferbaugruppe 400 aus 13. Die Greiferbaugruppe 400 kann ein beliebiger Greifer oder eine beliebige Greiferbaugruppe sein, der/die dazu konfiguriert ist, ein Paket aus einer stationären Position (z. B. einer stationären Position auf einer Entpalettierungsplattform wie etwa einer Plattform 110 aus 3) zu greifen. Die Greiferbaugruppenvorrichtung 400 kann einen Greifermechanismus 410 und ein Kontakt- oder Abdichtungselement 412 („Abdichtungselement 412“) beinhalten. Der Greifermechanismus 410 beinhaltet einen Hauptkörper 414 und eine Vielzahl von Saugelementen 416 (eines identifiziert in 14), die jeweils dazu konfiguriert sind, durch eine Öffnung 418 (eine identifiziert in 14) des Elements 412 hindurchzulaufen. Wenn sie zusammengesetzt sind, kann jedes der Saugelemente 416 entweder teilweise oder vollständig durch eine entsprechende Öffnung 418 verlaufen. Beispielsweise können die Saugelemente 416 durch eine erste Seite 419 in Richtung der zweiten Seite 421 des Abdichtungselements 412 verlaufen.
15 ist eine teilweise Querschnittsansicht des Abdichtungselements 412 und des Saugelements 416. Das Saugelement 416 kann mit einer Leitung (z. B. der Leitung 422 aus 14) über eine Vakuumkammer und/oder einen inneren Leitkanal 430 in Fluidkommunikation stehen. Ein Ventil 437 (z. B. Rückschlagventil, Ablassventil usw.) kann entlang eines Luftströmungswegs 436 positioniert sein. Ein Sensor 434 kann dazu positioniert sein, ein Vakuumniveau zu erkennen, und kann über eine drahtgebundene oder drahtlose Verbindung mit einer Steuerung (z. B. der Steuerung 109 aus 1) oder einer Verarbeitungseinheit (z. B. der Verarbeitungseinheit 150 aus 6) in Kommunikation stehen. Ein unteres Ende 440 des Saugelements 416 kann unter anderem einen Saugnapf oder ein anderes geeignetes Merkmal zum Bilden einer gewünschten Abdichtung (z. B. einer im Allgemeinen luftdichten Abdichtung oder einer anderen geeigneten Abdichtung) mit der Oberfläche eines Objekts beinhalten. Wenn das untere Ende 440 nahe dem Objekt ist oder dieses berührt, kann das Objekt gegen das Abdichtungselement 412 gezogen werden, wenn Luft in einen Anschluss/Einlass 432 („Einlass 432“) des Saugelements 416 gezogen wird (wie durch Pfeile angegeben). Die Luft strömt entlang eines Strömungswegs 426 nach oben und durch einen Durchgang 433 des Saugelements 416. Die Luft kann durch ein Ventil 437 und in den Leitkanal 430 strömen. In einigen Ausführungsformen kann der Leitkanal 430 mit einer Vakuumkammer 439 verbunden sein. Beispielsweise können einige oder alle der Saugelemente 416 mit der Vakuumkammer 439 verbunden sein. In anderen Ausführungsformen können unterschiedliche Gruppen von Saugelementen 416 mit unterschiedlichen Vakuumkammern in Fluidkommunikation stehen. Die Saugelemente 416 können, wie gezeigt, eine undulierende oder gewellte Konfiguration aufweisen, um axiale Komprimierung zu ermöglichen, ohne dabei den Luftstromdurchgang 433 darin einzuschränken. Die Konfigurationen, Höhen und Abmessungen der Saugelemente 416 können basierend auf der gewünschten Menge von Kompressibilität ausgewählt werden.
Das Abdichtungselement 412 kann vollständig oder teilweise aus komprimierbaren Materialien hergestellt sein, die dazu konfiguriert sind, sich zu verformen, um Oberflächen mit unterschiedlichen Geometrien, darunter stark konturierten Oberflächen, zu entsprechen. Das Abdichtungselement 412 kann vollständig oder teilweise aus Schaum, darunter geschlossenzelliger Schaum (z. B. Schaumgummi) hergestellt sein. Das Material des Abdichtungselements 412 kann porös sein, um kleine Mengen von Luftstrom (d. h. Luftaustritt) zu ermöglichen, um das Anwenden von starkem Unterdruck, der beispielsweise Verpackungen wie etwa Kunststoffbeutel beschädigen könnte, zu vermeiden.
Betriebsablauf
16 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 490 zum Betreiben eines Robotersystems gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Im Allgemeinen kann ein Transportroboter Bilddaten empfangen, die zumindest einen Abschnitt einer Aufnahmeumgebung darstellen. Das Robotersystem kann Zielobjekte basierend auf den empfangenen Bilddaten identifizieren. Das Robotersystem kann eine Vakuumgreiferbaugruppe dazu verwenden, sich an dem/den identifizierten Zielobjekt(en) festzuhalten. Unterschiedliche Einheiten, Baugruppen und Unterbaugruppen der Robotersysteme 100 aus 1 können das Verfahren 490 durchführen. Details des Verfahrens 490 sind nachfolgend detailliert erörtert.
In Block 500 kann das Robotersystem 100 Bilddaten empfangen, die zumindest einen Abschnitt einer Umgebung darstellen. Beispielsweise können die empfangenen Bilddaten zumindest einen Abschnitt des Stapels 165 in der Aufnahmeumgebung 163 aus 3 darstellen. Die Bilddaten können unter anderem Video, Standbilder, Lidardaten, Radardaten, Strichcodedaten oder Kombinationen davon beinhalten. In einigen Ausführungsformen können beispielsweise die Sensoren 161 aus 3 Videos oder Standbilder aufnehmen, die an einen Computer oder eine Steuerung, wie etwa die Steuerung 109 aus den 1 und 6, übertragen werden (z. B. über eine drahtgebundene oder drahtlose Verbindung).
In Block 502 kann der Computer 109 (1) Bilddaten analysieren, um Zielobjekte in einer Gruppe von Objekten, eines Stapels von Objekten usw. zu identifizieren. Beispielsweise kann die Steuerung 109 einzelne Objekte basierend auf den empfangenen Bilddaten und Oberflächenbildern/-daten, die durch das RDS 170 gespeichert werden (6), identifizieren. In einigen Ausführungsformen werden Informationen von dem Absetzstandort dazu verwendet, das Zielobjekt auszuwählen. Beispielsweise kann ein Zielobjekt basierend auf der Menge von verfügbarem Raum an dem Absetzstandort, der bevorzugten Stapelanordnung usw. ausgewählt werden. Ein Benutzer kann Auswahlkriterien zum Bestimmen der Reihenfolge der Objektaufnahme eingeben. In einigen Ausführungsformen kann eine Abbildung der Aufnahmeumgebung (z. B. der Aufnahmeumgebung 163 aus 3) basierend auf den empfangenen Bilddaten erzeugt werden. In einigen Abbildungsprotokollen werden Kantendetektionsalgorithmen dazu verwenden, Kanten von Objekten, Oberflächen usw. zu identifizieren. Die Abbildung kann analysiert werden, um zu bestimmen, welche Objekte an der Aufnahmeregion dazu in der Lage sind, zusammen transportiert zu werden. In einigen Ausführungsformen ist eine Gruppe von Objekten, die in der Lage sind, gleichzeitig durch den Vakuumgreifer gehoben und getragen zu werden, als abgezielte Objekte identifiziert.
Das Robotersystem 100 aus 1 kann das Zielpaket oder -objekt 112 aus Quellobjekten als das Ziel einer durchzuführenden Aufgabe auswählen. Beispielsweise kann das Robotersystem 100 das aufzunehmende Zielobjekt gemäß einer vorbestimmten Sequenz, einer Reihe von Regeln, Vorlagen von Objektumrissen oder einer Kombination davon auswählen. Als ein konkretes Beispiel kann das Robotersystem 100 das Zielpaket als eine Instanz der Quellpakete, auf die durch den Endeffektor 140 zugegriffen werden kann, auswählen, wie etwa eine Instanz der Quellpakete 112, die sich oben auf einem Stapel der Quellpakete befindet, gemäß der Punktwolke/Tiefenkarte, die die Abstände und Positionen relativ zu einem bekannten Standort der Bildgebungsvorrichtungen darstellen. In einem anderen konkreten Beispiel kann das Robotersystem 100 das Zielobjekt als eine Instanz der Quellpakete 112, die sich an einer Ecke oder einer Kante befindet und die zwei oder mehr Oberflächen aufweist, die für den Endeffektor 140 freiliegend sind oder auf die durch diesen zugegriffen werden kann, auswählen. In einem weiteren konkreten Beispiel kann das Robotersystem 100 das Zielobjekt gemäß einem vorbestimmten Muster auswählen, wie etwa von links nach rechts oder von nächstgelegen bis zu am weitesten entfernt relativ zu einem Referenzstandort, ohne dabei andere Instanzen der Quellpakete zu stören oder zu verschieben oder diese dabei nur minimal zu stören oder zu verschieben.
In Block 504 kann die Steuerung 109 die Vakuumgreifer oder Regionen zum Greifen der Zielobjekte auswählen. Beispielsweise kann die Steuerung 109 (1) die Vakuumregion 117a (4) zum Greifen des Pakets 112, veranschaulicht 3, auswählen, da sich das gesamte Paket 112 (d. h. das Zielobjekt) im Wesentlichen direkt unterhalb der Vakuumregion 117a befindet. Ein Vakuum, das im Wesentlichen durch alle der Saugelemente 151 (z. b. zumindest 90 %, 95 %, 98 % der Saugelemente 151) der Vakuumregion 117a aus 4 zu erzeugen ist.
In Block 506 erzeugt die Steuerung 109 einen oder mehrere Befehle zum Steuern des Robotersystems 100. In einigen Betriebsmodi können die Befehle das Robotersystem dazu veranlassen, Luft an den identifizierten oder ausgewählten adressierbaren Vakuumregionen anzusaugen. Beispielsweise kann die Steuerung 109 einen oder mehrere Aufnahmebefehle erzeugen, um eine Vakuumquelle (z. B. die Vakuumquelle 221 aus 7) zu veranlassen, ein Vakuum auf einem ausgewählten Vakuumniveau bereitzustellen. Das Vakuumniveau kann basierend auf dem Gewicht oder der Masse des Zielobjekts/der Zielobjekte, den durchzuführenden Aufgaben usw. ausgewählt werden. Befehle können an die Greiferbaugruppe 141 gesendet werden, um den Verteiler 262 zu veranlassen, Sog an den ausgewählten Regionen oder Greifern bereitzustellen. Eine Rückmeldung von der Bildsensorvorrichtung 143 (7) kann dazu verwendet werden, den Aufnahme- und Übertragungsprozess zu überwachen.
In Block 508 kann die Bildsensorvorrichtung 143 dazu verwendet werden, die Position des Endeffektors 140 relativ zu Objekten, darunter Quell- oder Zielobjekten, wie etwa die Pakete 112 aus 1, zu verifizieren. Die Bildsensorvorrichtung 143 kann dazu verwendet werden, die relative Position des Endeffektors 140 relativ zu Objekten vor und während der Objektaufnahme, während des Objekttransports und/oder während und nach dem Objektabsetzen kontinuierlich oder periodisch zu überwachen. Die Ausgabe von der Bildsensorvorrichtung 143 kann auch dazu verwendet werden, Objekte zu zählen (z. B. die Anzahl von Ziel- oder Quellobjekten zu zählen) oder Objekte anderweitig zu analysieren, darunter das Analysieren von Stapeln von Objekten. Die Bildsensorvorrichtung 143 kann auch dazu verwendet werden, Umgebungsinformationen zu erhalten, die dazu verwendet werden, das Robotersystem 100 zu navigieren.
In Block 510 erzeugt die Steuerung 109 einen Befehl, um Betätigungsvorrichtungen (z. B. die Betätigungsvorrichtungen 212), Motoren, Servos, Betätigungselemente und andere Komponenten des Roboterarms 139 zu veranlassen, die Greiferbaugruppe 141 zu bewegen. Übertragungsbefehle können durch das Robotersystem erzeugt werden, um den Robotertransportarm zu veranlassen, die Greiferbaugruppe 141, die die Objekte zwischen Standorten trägt, robotisch zu bewegen. Die Transportbefehle können basierend auf einem Transportplan erzeugt werden, der einen Transportweg beinhaltet, um das Objekt zu einem Absetzstandort zu liefern, ohne das Objekt zu veranlassen, ein anderes Objekt zu treffen. Die Bildsensorvorrichtung 143 (7) kann dazu verwendet werden, Kollisionen zu vermeiden.
Das Verfahren 490 kann durchgeführt werden, um mehrere Zielobjekte zu greifen. Der Endeffektor 140 kann dazu konfiguriert sein, mehrere Instanzen des Zielpakets oder - objekts aus den Quellpaketen oder -objekten zu greifen. Beispielsweise kann das Robotersystem 100 Anweisungen für den Endeffektor 140 erzeugen, um mit mehreren Instanzen der Vakuumregionen 117 zu interagieren, um den Greifvorgang durchzuführen, um gleichzeitig mehrere Instanzen des Zielobjekts zu greifen. Als ein konkretes Beispiel kann der Endeffektor 140 dazu verwendet werden, Anweisungen für den Greifvorgang zum Greifen von mehreren Instanzen des Zielobjekts separat und hintereinander, eines nach dem anderen, auszuführen. Zum Beispiel können die Anweisungen das Durchführen des Greifvorgangs unter Verwendung einer der Saugkanalbänke 117, um eine erste Instanz des Zielobjekts 112, das in einer Stellung oder einer Ausrichtung ist, zu greifen und dann, falls erforderlich, das Neupositionieren des Endeffektors 140, um mit einer zweiten oder anderen Instanz der Vakuumregionen 117 zu interagieren, um eine zweite Instanz des Zielobjekts zu greifen, beinhalten. In einem anderen konkreten Beispiel kann der Endeffektor 140 dazu verwendet werden, Anweisungen für den Greifvorgang zum gleichzeitigen Greifen von separaten Instanzen des Zielobjekts auszuführen. Zum Beispiel kann der Endeffektor 140 dazu positioniert sein, gleichzeitig zwei oder mehr Instanzen des Zielobjekts zu berühren und mit jeder der entsprechenden Instanzen der Vakuumregionen 117 zu interagieren, um den Greifvorgang mit jeder der mehreren Instanzen des Zielobjekts durchzuführen. In den vorstehenden Ausführungsformen kann jede der Saugkanalbänke 117 unabhängig wie erforderlich betrieben werden, um die unterschiedlichen Greifvorgänge durchzuführen.
17 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 700 zum Betreiben des Robotersystems 100 aus 1 gemäß einem Basisplan gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Technologie. Das Verfahren 700 beinhaltet Schritte, die in das Verfahren 490 aus 16 integriert werden können, und 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 oder der Steuerung 109 aus 6 umgesetzt werden. Durch die Bildsensorvorrichtung aufgenommene Daten und die Sensorausgabe können in verschiedenen Schritten des Verfahrens 700 verwendet werden, wie nachfolgend detailliert dargelegt.
In Block 702 kann das Robotersystem 100 einen oder mehrere bezeichnete Bereiche, wie etwa den Aufnahmebereich und/oder den Absetzbereich (z. B. einen Quellabsetzbereich, einen Zielabsetzbereich und/oder einen Durchgangsabsetzbereich) abfragen (z. B. scannen). In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 eine(n) oder mehrere der Bildgebungsvorrichtungen 222 aus 2, der Sensoren 161 und/oder 145 aus 6 oder anderer Sensoren verwenden (z. B. über Befehle/Aufforderungen, die durch die Prozessoren 202 aus 2 gesendet werden), um Bildgebungsergebnisse des einen oder der mehreren bezeichneten Bereiche zu erzeugen. Die Bildgebungsergebnisse können unter anderem aufgenommene digitale Bilder und/oder Punktwolken, Objektpositionsdaten oder dergleichen beinhalten.
In Block 704 kann das Robotersystem 100 das Zielpaket 112 aus 1 und assoziierte Standorte (z. B. den Startstandort 114 aus 1 und/oder den Aufgabenstandort 116 aus 1) identifizieren. In einigen Ausführungsformen kann beispielsweise das Robotersystem 100 (z. B. über die Prozessoren 202) die Bildgebungsergebnisse gemäß einem Mustererkennungsmechanismus und/oder einer Reihe von Regeln analysieren, um Objektumrisse (z. B. Umfangskanten oder -flächen) zu identifizieren. Das Robotersystem 100 kann ferner Gruppierungen von Objektumrissen (z. B. gemäß vorbestimmten Regeln und/oder Stellungsvorlagen) als entsprechend jeder einzelnen Instanz von Objekten identifizieren. Beispielsweise kann das Robotersystem 100 die Gruppierungen der Objektumrisse, die einem Muster in Farbe, Helligkeit, Tiefe/Standort oder einer Kombination davon über die Objektlinien entsprechen (z. B. gleiche Werte oder mit einer bekannten Rate/einem bekannten Muster variierend), identifizieren. Beispielsweise kann das Robotersystem 100 ebenfalls die Gruppierungen der Objektumrisse gemäß vorbestimmten Form-/Stellungsvorlagen, die in den Stammdaten definiert sind, identifizieren.
Aus den erkannten Objekten an dem Aufnahmestandort kann das Robotersystem 100 eines als das Zielpakte 112 auswählen (z. B. gemäß einer vorbestimmten Sequenz oder einer Reihe von Regeln und/oder Vorlagen von Objektumrissen). Beispielsweise kann das Robotersystem 100 das Zielpaket/die Zielpakete 112 als das Objekt/die Objekte auswählen, die sich oben befinden, wie etwa gemäß der Punktwolke, die die Abstände/Positionen relativ zu einem bekannten Standort des Sensors darstellt. Beispielsweise kann das Robotersystem 100 auch das Zielpaket 112 als das Objekt/die Objekte auswählen, die sich an einer Ecke/Kante befinden und die zwei oder mehr Oberflächen aufweisen, die in den Bildgebungsergebnissen freiliegen oder gezeigt sind. Die verfügbaren Vakuumgreifer und/oder -regionen können auch dazu verwendet werden, die Zielpakete auszuwählen. Ferner kann das Robotersystem 100 das Zielpaket 112 gemäß einem vorbestimmten Muster auswählen (z. B. von links nach rechts, von nächstgelegen bis zu am weitesten entfernt usw. relativ zu einem Referenzstandort).
In einigen Ausführungsformen kann der Endeffektor 140 dazu konfiguriert sein, mehrere Instanzen der Zielpakete 112 aus dem Quellpaket zu greifen. Beispielsweise kann das Robotersystem 100 Anweisungen für den Endeffektor 140 erzeugen, um mit mehreren Instanzen der Greiferregionen 117 zu interagieren, um den Greifvorgang durchzuführen, um gleichzeitig mehrere Instanzen der Zielpakete 112 zu greifen. Als ein konkretes Beispiel kann der Endeffektor 140 dazu verwendet werden, Anweisungen für den Greifvorgang zum Greifen von mehreren Instanzen der Zielpakete 112 separat und hintereinander, eines nach dem anderen, auszuführen. Zum Beispiel können die Anweisungen das Durchführen des Greifvorgangs unter Verwendung der Greiferregionen 117, um eine erste Instanz des Zielpakets 112, das in einer Stellung oder einer Ausrichtung ist, zu greifen und dann, falls erforderlich, das Neupositionieren des Endeffektors 140, um mit einer zweiten oder anderen Instanz der Greiferregionen 117 zu interagieren, um eine zweite Instanz des Zielpakets 112 zu greifen, beinhalten. In einem anderen konkreten Beispiel kann der Endeffektor 140 dazu verwendet werden, Anweisungen für den Greifvorgang zum gleichzeitigen Greifen von separaten Instanzen des Zielpakets 112 auszuführen. Zum Beispiel kann der Endeffektor 140 dazu positioniert sein, gleichzeitig zwei oder mehr Instanzen des Zielpakets 112 zu berühren und mit jeder der entsprechenden Instanzen der Greiferregionen 117 zu interagieren, um den Greifvorgang mit jeder der mehreren Instanzen des Zielpakets 112 durchzuführen. In den vorstehenden Ausführungsformen kann jede der Greiferregionen 117 unabhängig wie erforderlich betrieben werden, um die unterschiedlichen Greifvorgänge durchzuführen.
Für das ausgewählte Zielpaket 112 kann das Robotersystem 100 die Bildgebungsergebnisse weiterverarbeiten, um den Startstandort 114 und/oder eine anfängliche Stellung zu bestimmen. Beispielsweise kann das Robotersystem 100 die anfängliche Stellung des Zielpakets 112 basierend auf dem Auswählen, aus mehreren vorbestimmten Stellungsvorlagen (z. B. unterschiedlichen potenziellen Anordnungen der Objektumrisse gemäß entsprechenden Ausrichtungen des Objekts), derjenigen, die verglichen mit der Gruppierung der Objektumrisse einem geringsten Differenzmaß entspricht, bestimmen. Das Robotersystem 100 kann auch den Startstandort 114 durch Umsetzen eines Standorts (z.B. eines vorbestimmten Referenzpunkts für die bestimmte Stellung) des Zielpakets 112 in dem Bildgebungsergebnis auf einen Standort in dem Raster, das von dem Robotersystem 100 verwendet wird, bestimmen. Das Robotersystem 100 kann die Standorte gemäß einer vorbestimmten Kalibrierungskarte umsetzen.
In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 die Bildgebungsergebnisse der Absetzbereiche verarbeiten, um offene Räume zwischen Objekten zu bestimmen. Das Robotersystem 100 kann die offenen Räume basierend auf dem Abbilden der Objektlinien gemäß einer vorbestimmten Kalibrierungskarte bestimmen, die Bildstandorte auf Standorten und/oder Koordinaten in der realen Welt, die durch das System verwendet werden, abbildet. Das Robotersystem 100 kann die offenen Räume als den Raum zwischen den Objektlinien (und somit Objektoberflächen), die zu unterschiedlichen Gruppierungen/Objekten gehören, bestimmen. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 die offenen Räume, die für das Zielpaket 112 geeignet sind, basierend auf dem Messen einer oder mehrerer Abmessungen der offenen Räume und Vergleichen der gemessenen Abmessungen mit einer oder mehreren Abmessungen des Zielpakets 112 (z. B. wie in den Stammdaten gespeichert) bestimmen. Das Robotersystem 100 kann einen der geeigneten/offenen Räume als den Aufgabenstandort 116 gemäß einem vorbestimmten Muster auswählen (z. B. von links nach rechts, von nächstgelegen bis zu am weitesten entfernt, von unten nach oben usw. relativ zu einem Referenzstandort).
In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 den Aufgabenstandort 116 ohne das oder zusätzlich zu dem Verarbeiten der Bildgebungsergebnisse bestimmen. Beispielsweise kann das Robotersystem 100 die Objekte an dem Platzierungsbereich gemäß einer vorbestimmten Sequenz von Maßnahmen und Standorten ohne Abbilden des Bereichs platzieren. Zusätzlich können die an der Vakuumgreiferbaugruppe 141 angebrachten Sensoren (z. B. die Bildsensorvorrichtung 143) Bilddaten ausgeben, die dazu verwendet werden, den Bereich periodisch abzubilden. Die Bildgebungsergebnisse können basierend auf den zusätzlichen Bilddaten aktualisiert werden. Beispielsweise kann das Robotersystem 100 auch das Bildgebungsergebnis zum Durchführen mehrerer Aufgaben (z. B. dem Übertragen mehrerer Objekte wie etwa für Objekte, die sich auf einer gemeinsamen Schicht/Stufe eines Stapels befinden) verarbeiten.
In Block 706 kann das Robotersystem 100 einen Basisplan das Zielpaket 112 berechnen. Beispielsweise kann das Robotersystem 100 den Basisbewegungsplan basierend auf dem Berechnen einer Sequenz von Befehlen oder Einstellungen oder einer Kombination davon für die Betätigungsvorrichtungen 212 aus 2, die das Robotersystem 132 aus 3 und/oder den Endeffektor (z. B. den Endeffektor 140 aus den 3-5) betreiben werden, berechnen. Für einige Aufgaben kann das Robotersystem 100 die Sequenz und die Einstellungswerte berechnen, die das Robotersystem 132 und/oder den Endeffektor 140 steuern, um das Zielpaket 112 von dem Startstandort 114 zu dem Aufgabenstandort 116 zu übertragen. Das Robotersystem 100 kann einen Bewegungsplanungsmechanismus (z B. einen Prozess, eine Funktion, eine Gleichung, einen Algorithmus, ein computererzeugtes/-lesbares Modell oder eine Kombination davon) umsetzen, der dazu konfiguriert ist, einen Weg im Raum gemäß einer/einem oder mehreren Beschränkungen, Zielen und/oder Regeln zu berechnen. Beispielsweise kann das Robotersystem 100 vorbestimmte Algorithmen und/oder andere rasterbasierte Suchen verwenden, um den Weg durch den Raum zum Bewegen des Zielpakets 112 von dem Startstandort 114 zu dem Aufgabenstandort 116 zu berechnen. Der Bewegungsplanungsmechanismus kann eine(n) weitere(n) Prozess, Funktion oder Gleichung und/oder eine Umsetzungstabelle verwenden, um den Weg in die Sequenz von Befehlen oder Einstellungen oder einer Kombination davon für die Betätigungsvorrichtungen 212 umzuwandeln. Beim Verwenden des Bewegungsplanungsmechanismus kann das Robotersystem 100 die Sequenz berechnen, die den Roboterarm 206 (3) und/oder den Endeffektor 140 (3) betreiben wird, und das Zielpaket 112 veranlassen, dem berechneten Weg zu folgen. Die Bildsensorvorrichtung 143 kann dazu verwendet werden, beliebige Hindernisse zu identifizieren und den Weg neu zu berechnen und den Basisplan zu verfeinern.
In Block 708 kann das Robotersystem 100 damit beginnen, den Basisplan auszuführen. Das Robotersystem 100 kann damit beginnen, den Basisbewegungsplan basierend auf dem Betreiben der Betätigungsvorrichtungen 212 gemäß der Sequenz von Befehlen oder Einstellungen oder einer Kombination davon auszuführen. Das Robotersystem 100 kann eine erste Reihe von Maßnahmen in dem Basisbewegungsplan ausführen. Beispielsweise kann das Robotersystem 100 die Betätigungsvorrichtungen 212 betreiben, um den Endeffektor 140 an einem berechneten Standort und/oder in einer berechneten Ausrichtung um den Startstandort 114 zum Greifen des Zielpakets 112, wie in Block 752 veranschaulicht, zu platzieren.
In Block 754 kann das Robotersystem 100 die Position von Objekten unter Verwendung von Sensorinformationen (z. B. Informationen von der Bildsensorvorrichtung 143, den Sensoren 216, der Kraftdetektorbaugruppe 205), die vor und/oder während des Greifvorgangs erhalten wurden, wie etwa das Gewicht des Zielpakets 112, der Massenmittelpunkt des Zielpakets 112, die relative Position des Zielpakets 112 in Bezug auf Vakuumregionen Kombination davon, analysieren. Das Robotersystem 100 kann die Betätigungsvorrichtungen 212 und die Vakuumquelle 221 (7) betreiben, damit der Endeffektor 140 in das Zielpaket 112 eingreift und dieses greift. Die Bilddaten von der Bildsensorvorrichtung 143 und/oder Daten von der Kraftsensorbaugruppe 205 können dazu verwendet werden, die Position und die Anzahl von Zielpaketen 112 zu analysieren. In Block 755 kann die Bildsensorvorrichtung 143 dazu verwendet werden, die Position des Endeffektors 140 relativ zu Zielpaketen 112 oder anderen Objekten zu verifizieren. In einigen Ausführungsformen, wie in Block 756 veranschaulicht, kann das Robotersystem 100 ein anfängliches Anheben durch Bewegen des Endeffektors um einen vorbestimmten Abstand nach oben durchführen. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 einen Wiederholungszähler, i', der dazu verwendet wird, eine Anzahl von Greifmaßnahmen zu verfolgen, zurücksetzen oder initialisieren.
In Block 710 kann das Robotersystem 100 den hergestellten Griff messen. Das Robotersystem 100 kann den hergestellten Griff basierend auf Messwerten von der Kraftdetektorbaugruppe 205 aus 7, der Bildsensorvorrichtung 143 oder anderen Sensoren, wie etwa den Drucksensoren 434 (15), messen. Beispielsweise kann das Robotersystem 100 die Griffeigenschaften durch Verwenden eines oder mehrerer der Kraftdetektorbaugruppe 205 aus 3, um eine Kraft, ein Drehmoment, einen Druck oder eine Kombination davon an einem oder mehreren Standorten an dem Roboterarm 139, einem oder mehreren Standorten an dem Endeffektor 140 oder eine Kombination davon zu messen, bestimmen. In einigen Ausführungsformen, wie etwa für den durch die Baugruppe 141 hergestellten Griff, können Kontakt- oder Kraftmessungen einer Menge, einem Standort oder einer Kombination davon in Bezug auf die Saugelemente (z. B. die Saugelemente 416 aus 14), die eine Oberfläche des Zielpakets 112 berühren und einen Vakuumzustand darin halten, entsprechen. Zusätzlich oder alternativ können die Griffeigenschaften basierend auf einer Ausgabe von der Bildsensorvorrichtung 143 bestimmt werden. Beispielsweise können Bilddaten von dem Sensordetektor 143 dazu verwendet werden, zu bestimmen, ob sich das Objekt während des Transports relativ zu dem Endeffektor 140 bewegt.
In Entscheidungsblock 712 kann das Robotersystem 100 den gemessenen Griff mit einem Schwellenwert (z. B. einem anfänglichen Griffschwellenwert) vergleichen. Beispielsweise kann das Robotersystem 100 die Kontakt- oder Kraftmessung mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergleichen. Das Robotersystem 100 kann auch Bilddaten von dem Detektor 143 mit Referenzbilddaten (z. B. Billdaten, die bei der anfänglichen Objektaufnahme aufgenommen wurden) vergleichen, um zu bestimmen, ob sich die gegriffenen Objekte beispielsweise relativ zueinander oder relativ zu der Greiferbaugruppe 141 bewegt haben. Dementsprechend kann das Robotersystem 100 bestimmen, ob der Kontakt/Griff ausreichend ist, um die Steuerung (z. B. Heben, Übertragen und/oder Neuausrichten) des Zielpakets/der Zielpakete 112 fortzusetzen.
Wenn der gemessene Griff den Schwellenwert nicht erfüllt, kann das Robotersystem 100 bewerten, ob der Wiederholungszähler zum erneuten Greifen des Zielpakets/der Zielpakete 112 einen Wiederholungsschwellenwert erreicht hat, wie in Entscheidungsblock 714 veranschaulicht. Wenn der Wiederholungszähler kleiner als der Wiederholungsschwellenwert ist, kann das Robotersystem 100 von dem Basisbewegungsplan abweichen, wenn die Kontakt- oder Kraftmessung den Schwellenwert nicht erfüllt (z. B. darunter liegt). Dementsprechend kann in Block 720 das Robotersystem 100 den Roboterarm 139 und/oder den Endeffektor 140 betreiben, um eine Neugreifmaßnahme durchzuführen, die nicht in dem Basisbewegungsplan enthalten ist. Beispielsweise kann die Neugreifmaßnahme eine vorbestimmte Sequenz von Befehlen oder Einstellungen oder eine Kombination davon für die Betätigungsvorrichtungen 212 beinhalten, die den Roboterarm 139 dazu veranlasst, den Endeffektor 140 abzusenken (z. B. durch Umkehren des anfänglichen Anhebens), und/oder den Endeffektor 140 dazu veranlasst, das Zielpaket/die Zielpakete 112 freizugeben und das Zielpaket/die Zielpakete 112 neu zu greifen. In einigen Ausführungsformen kann die vorbestimmte Sequenz ferner den Roboterarm 139 dazu betreiben, eine Position des Greifers nach dem Freigeben des Zielobjekts und vor dem Neugreifen davon oder dem Ändern der Bereiche, in denen das Vakuum erzeugt wird, einzustellen. Bei Durchführen der Neugreifmaßnahme kann das Robotersystem 100 die Ausführung des Basisbewegungsplans pausieren. Nach dem Ausführen der Neugreifmaßnahme kann das Robotersystem 100 den Wiederholungszähler erhöhen.
Nach dem Neugreifen des Objekts kann das Robotersystem 100 den hergestellten Griff messen, wie vorstehend für Block 710 beschrieben, und den hergestellten Griff bewerten, wie vorstehend für Block 712 beschrieben. Das Robotersystem 100 kann versuchen, das Zielpaket 112 neu zu greifen, wie vorstehend beschrieben, bis der Wiederholungszähler den Wiederholungsschwellenwert erreicht. Wenn der Wiederholungszähler den Wiederholungsschwellenwert erreicht, kann das Robotersystem 100 das Ausführen des Basisbewegungsplans stoppen, wie in Block 716 veranschaulicht. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 eine Bedienereingabe anfordern, wie in Block 718 veranschaulicht. Beispielsweise kann das Robotersystem 100 eine Bedienerbenachrichtigung (z. B. eine vorbestimmte Nachricht) über die Kommunikationsvorrichtungen 206 aus 2 und/oder die Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen 208 aus 2 erzeugen. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 den Basisbewegungsplan abbrechen oder löschen, einen vorbestimmten Status (z. B, einen Fehlercode) für die entsprechende Aufgabe aufzeichnen oder eine Kombination davon durchführen. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 den Prozess durch Bildgebung der Aufnahme-/Aufgabenbereiche (Block 702) und/oder Identifizieren eines anderen Gegenstands in dem Aufnahmebereich als das Zielobjekt (Block 704), wie vorstehend beschrieben, neu initiieren.
Wenn der gemessene Griff (z. B. die gemessenen Griffe für jedes gehaltene Paket) den Schwellenwert erfüllt, kann das Robotersystem 100 das Ausführen der restlichen Abschnitte/Maßnahmen des Basisbewegungsplans fortsetzen, wie in Block 722 veranschaulicht. Gleichermaßen, wenn das Kontaktmaß den Schwellenwert nach dem Neugreifen des Zielpakets 112 erfüllt, kann das Robotersystem 100 die Ausführung des pausierten Basisbewegungsplans wiederaufnehmen. Dementsprechend kann das Robotersystem 100 das Ausführen der sequenzierten Maßnahmen (d. h. nach dem Griff und/oder dem anfänglichen Anheben) in dem Basisbewegungsplan durch Betreiben der Betätigungsvorrichtungen 212 und/oder des Transportmotors 214 aus 2 gemäß der restlichen Sequenz von Befehlen und/oder Einstellungen fortsetzen. Beispielsweise kann das Robotersystem 100 das Zielpaket 112 gemäß dem Basisbewegungsplan übertragen (z. B. vertikal und/oder horizontal) und/oder neuausrichten.
Während des Ausführens des Basisbewegungsplans kann das Robotersystem 100 den aktuellen Standort und/oder die aktuelle Ausrichtung des Zielpakets 112 verfolgen. Das Robotersystem 100 kann den aktuellen Standort gemäß Ausgaben von den Positionssensoren 224 aus 2 verfolgen, um einen oder mehrere Abschnitte des Roboterarms und/oder des Endeffektors zu lokalisieren. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 den aktuellen Standort durch Verarbeiten der Ausgaben der Positionssensoren 224 mit einem computergenerierten Modell, einem Prozess, einer Gleichung, einer Positionskarte oder einer Kombination davon verfolgen. Dementsprechend kann das Robotersystem 100 die Positionen und Ausrichtungen der Gelenke und strukturellen Elemente kombinieren und die Positionen für das Raster weiter abbilden, um den aktuellen Standort 424 zu berechnen und zu verfolgen. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 mehrere Beacon-Quellen beinhalten. Das Robotersystem 100 kann die Beacon-Signale an einem oder mehreren Standorten in dem Roboterarm und/oder dem Endeffektor messen und Trennungsabstände zwischen den Signalquellen und dem gemessenen Standort unter Verwendung der Messungen (z. B. Signalstärke, Zeitstempel oder Ausbreitungsverzögerung und/oder Phasenverschiebung) berechnen. Das Robotersystem 100 kann die Trennungsabstände zu bekannten Standorten der Signalquellen abbilden und den aktuellen Standort des signalempfangenden Standorts als den Standort, an dem sich die abgebildeten Trennungsabstände überlappen, berechnen.
In Entscheidungsblock 724 kann das Robotersystem 100 bestimmen, ob der Basisplan vollständig bis zum Ende ausgeführt wurde. Beispielsweise kann das Robotersystem 100 bestimmen, ob alle der Maßnahmen (z. B. die Befehle und/oder die Einstellungen) in dem Basisbewegungsplan 422 abgeschlossen wurden. Das Robotersystem 100 kann auch bestimmen, dass der Basisbewegungsplan abgeschlossen ist, wenn der aktuelle Standort dem Aufgabenstandort 116 entspricht. Wenn das Robotersystem 100 das Ausführen des Basisplans abgeschlossen hat, kann das Robotersystem 100 den Prozess durch Bildgebung der Aufnahme-/Aufgabenbereiche (Block 702) und/oder Identifizieren eines anderen Gegenstands in dem Aufnahmebereich als das Zielobjekt (Block 704), wie vorstehend beschrieben, neu initiieren.
Andernfalls, in Block 726, kann das Robotersystem 100 den Griff (d. h. durch Bestimmen der Kontakt-/Kraftmessungen) während der Übertragung des Zielpakets 112 messen. In anderen Worten kann das Robotersystem 100 die Kontakt-/Kraftmessungen bestimmen, während der Basisbewegungsplan ausgeführt wird. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 die Kontakt-/Kraftmessungen gemäß einer Abtastfrequenz oder zu vorbestimmten Zeiten bestimmen. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 die Kontakt-/Kraftmessungen vor und/oder nach dem Ausführen einer vorbestimmten Anzahl von Befehlen oder Einstellungen mit den Betätigungsvorrichtungen 212 bestimmen. Beispielsweise kann das Robotersystem 100 die Kontaktsensoren 226 nach oder während einer spezifischen Kategorie von Manövern, wie etwa für Hebevorgänge oder Drehungen, abtasten. Beispielsweise kann das Robotersystem 100 auch die Kontaktsensoren 226 abtasten, wenn eine Richtung und/oder eine Größe einer Beschleunigungsmesserausgabe einem vorbestimmten Schwellenwert, der eine plötzliche oder schnelle Bewegung darstellt, entspricht oder diesen übersteigt. Das Robotersystem 100 kann die Kontakt-/Kraftmessungen unter Verwendung eines oder mehrerer Prozesse, die vorstehend beschrieben sind, bestimmen (z. B. für Block 710).
In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 die Ausrichtung des Greifers und/oder des Zielpaktes 112 bestimmen und das Kontaktmaß entsprechend einstellen. Das Robotersystem 100 kann das Kontaktmaß basierend auf der Ausrichtung einstellen, um eine Richtungsbeziehung zwischen einer Erfassungsrichtung für den Kontaktsensor und der Gravitationskraft, die an dem Zielobjekt entsprechend der Ausrichtung anliegt, zu berücksichtigen. Beispielsweise kann das Robotersystem 100 einen Winkel zwischen der Erfassungsrichtung und einer Referenzrichtung (z. B. „nach unten“ oder der Richtung der Gravitationskraft) gemäß der Ausrichtung berechnen. Das Robotersystem 100 kann die Kontakt-/Kraftmessung gemäß einem Faktor und/oder einem Vorzeichen, der/das dem berechneten Winkel entspricht, skalieren oder multiplizieren.
In Entscheidungsblock 728 kann das Robotersystem 100 den gemessenen Griff mit einem Schwellenwert (z. B. einem Übertragungsgriffschwellenwert) vergleichen. In einigen Ausführungsformen kann der Übertragungsgriffschwellenwert kleiner als oder gleich dem anfänglichen Griffschwellenwert sein, der mit dem Bewerten eines anfänglichen (z. B. vor dem Übertragen) Griffs an dem Zielpaket 112 assoziiert ist. Dementsprechend kann das Robotersystem 100 eine strengere Regel zum Bewerten des Griffs vor dem Initiieren der Übertragung des Zielpakets 112 durchsetzen. Die Schwellenwertanforderung für den Griff kann anfangs höher sein, da der zum Aufnehmen des Zielpakets 112 ausreichende Kontakt wahrscheinlich zum Übertragen des Zielpakets 112 ausreichend ist.
Wenn der gemessene Griff den Schwellenwert erfüllt (z. B. nicht kleiner als dieser ist) und die korrekten Pakete gegriffen werden (z. B. bestimmt basierend auf den Bilddaten von der Bildsensorvorrichtung 143), kann das Robotersystem 100 das Ausführen des Basisplans, wie in Block 722 veranschaulicht und vorstehend beschrieben, fortsetzen. Wenn der gemessene Griff den Schwellenwert nicht erfüllt (z. B. kleiner als dieser ist) oder die korrekten Pakete nicht gegriffen werden, kann das Robotersystem 100 von dem Basisbewegungsplan abweichen und eine oder mehrere Reaktionsmaßnahmen ausführen, wie in Block 530 veranschaulicht. Wenn der gemessene Griff hinsichtlich des Schwellenwerts unzureichend ist, kann das Robotersystem 100 den Roboterarm 139, den Endeffektor oder eine Kombination davon gemäß Befehlen und/oder Einstellungen, die nicht in dem Basisbewegungsplan enthalten sind, betreiben. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 unterschiedliche Befehle und/oder Einstellungen basierend auf dem aktuellen Standort ausführen.
Für veranschaulichende Zwecke werden die Reaktionsmaßnahmen unter Verwendung eines kontrollierten Absetzens beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass das Robotersystem 100 andere Maßnahmen ausführen kann, wie etwa durch Stoppen der Ausführung des Basisbewegungsplans, wie in Block 716 veranschaulicht, und/oder durch Anfordern einer Bedienereingabe, wie in Block 718 veranschaulicht.
Das gesteuerte Absetzen beinhaltet eine oder mehrere Maßnahmen zum Platzieren des Zielpakets 112 in einem der Absetzbereiche (z. B. anstelle des Aufgabenstandorts 116) auf eine kontrollierte Weise (d. h. basierend auf dem Absenken und/oder Freigeben des Zielpakets 112 und nicht aufgrund eines vollständigen Griffausfalls). Beim Ausführen des kontrollierten Absetzens kann das Robotersystem 100 dynamisch (d. h. in Echtzeit und/oder beim Ausführen des Basisbewegungsplans) unterschiedliche Standorte, Manöver oder Wege und/oder Betätigungsvorrichtungsbefehle oder - einstellungen gemäß dem aktuellen Standort berechnen. In einigen Ausführungsformen kann der Endeffektor 140 für einen Grifffreigabevorgang für mehrere Instanzen des Zielpakets 112 konfiguriert sein. Beispielsweise kann in einigen Ausführungsformen der Endeffektor 140 zum gleichzeitigen oder aufeinanderfolgenden Durchführen des Grifffreigabevorgangs durch selektives Eingreifen in die Vakuumregionen 117, so wie dies erforderlich ist, um jede Instanz des Zielpakets 112 entsprechend freizugeben, konfiguriert sein. Das Robotersystem 100 kann auswählen, ob die Objekte gleichzeitig oder aufeinanderfolgend freigegeben werden, und die Reihenfolge oder die Freigabe basierend auf der Position der gehaltenen Objekte, der Objektanordnung in dem Absetzbereich usw. auswählen.
In Block 762 kann das Robotersystem 100 den eingestellten Absetzstandort und/oder eine assoziierte Stellung zum Platzieren des Zielpakets 112 berechnen. Beim Berechnen des eingestellten Absetzstandorts kann das Robotersystem 100 den Absetzbereich (z. B. den Quellabsetzbereich, den Zielabsetzbereich oder den Durchgangsabsetzbereich) identifizieren, der sich am nächsten zu und/oder vor (z. B. zwischen dem aktuellen Standort und dem Aufgabenstandort) dem aktuellen Standort befindet. Wenn sich der aktuelle Standort zwischen den Absetzbereichen (d. h. nicht darin) befindet, kann das Robotersystem 100 Abstände zu den Absetzbereichen berechnen (z. B. Abstände zu repräsentativen Referenzstandorten für die Absetzbereiche). Dementsprechend kann das Robotersystem 100 den Absetzbereich identifizieren, der sich am nächsten zu dem aktuellen Standort und/oder vor dem aktuellen Standort befindet. Das Robotersystem 100 kann basierend auf dem identifizierten Absetzbereich einen Standort darin als den eingestellten Absetzstandort berechnen. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 den eingestellten Absetzstandort basierend auf dem Auswählen eines Standorts gemäß einer vorbestimmten Reihenfolge berechnen (z. B. von links nach rechts, von unten nach oben und/oder von vorn nach hinten relativ zu einem Referenzstandort).
In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 Abstände von dem aktuellen Standort zu offenen Räumen (z. B. wie in Block 704 identifiziert und/oder gemäß laufenden Platzierungen von Objekten verfolgt) innerhalb der Absetzbereiche berechnen. Das Robotersystem 100 kann den offenen Raum, der sich vor dem aktuellen Standort und/oder am nächsten zu dem aktuellen Standort 424 befindet, als den eingestellten Absetzstandort auswählen.
In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 vor dem Auswählen des Absetzbereichs und/oder des offenen Raums einen vorbestimmten Prozess und/oder eine vorbestimmte Gleichung verwenden, um das Kontakt-/Kraftmaß in einen maximalen Übertragungsweg umzuwandeln. Beispielsweise können der vorbestimmte Prozess und/oder die vorbestimmte Gleichung, basierend auf verschiedenen Werten des Kontaktmaßes, einen entsprechenden maximalen Übertragungsweg und/oder eine maximale Übertragungsdauer vor einem vollständigen Griffversagen schätzen. Dementsprechend kann das Robotersystem 100 die verfügbaren Absetzbereiche und/oder die offenen Räume, die weiter als der maximale Übertragungsweg von dem aktuellen Standort entfernt sind, herausfiltern. In einigen Ausführungsformen, wenn das Robotersystem 100 nicht in der Lage ist, verfügbare Absetzbereiche und/oder offene Räume zu identifizieren (z. B. wenn die zugänglichen Absetzbereiche voll sind), kann das Robotersystem 100 das Ausführen des Basisbewegungsplans stoppen, wie in Block 716 veranschaulicht, und/oder eine Bedienereingabe anfordern, wie in Block 718 veranschaulicht.
In Block 766 kann das Robotersystem 100 den eingestellten Bewegungsplan zum Übertragen des Zielpakets 112 von dem aktuellen Standort zu dem eingestellten Absetzstandort berechnen. Das Robotersystem 100 kann den eingestellten Bewegungsplan auf eine Weise berechnen, die ähnlich der ist, die vorstehend für Block 506 beschrieben ist.
In Block 768 kann das Robotersystem 100 den eingestellten Bewegungsplan zusätzlich zu und/oder anstelle von dem Basisbewegungsplan ausführen. Beispielsweise kann das Robotersystem 100 die Betätigungsvorrichtungen 212 gemäß der Sequenz von Befehlen oder Einstellungen oder einer Kombination davon betreiben, wodurch der Roboterarm 139 und/oder der Endeffektor manövriert wird, um das Zielpaket 112 zu veranlassen, sich gemäß dem Weg zu bewegen.
In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 die Ausführung des Basisbewegungsplans pausieren und den eingestellten Bewegungsplan ausführen. Sobald das Zielpaket 112 an dem eingestellten Absetzstandort basierend auf den Ausführen des eingestellten Bewegungsplans (d. h. Abschließen der Ausführung des kontrollierten Absetzens) platziert ist, kann in einigen Ausführungsformen das Robotersystem 100 versuchen, das Zielpaket 112 neu zu greifen, wie vorstehend für Block 720 beschrieben, und dann den hergestellten Griff zu messen, wie vorstehend für Block 710 beschrieben. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 versuchen, das Zielpaket 112 bis zu einer Wiederholungsgrenze neu zu greifen, wie vorstehend beschrieben. Wenn das Kontaktmaß den anfänglichen Griffschwellenwert erfüllt, kann das Robotersystem 100 den eingestellten Bewegungsplan umkehren (z. B. an den pausierten Punkt/Standort zurückkehren) und das Ausführen der restlichen Abschnitte des pausierten Basisbewegungsplans fortsetzen. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 den eingestellten Bewegungsplan von dem aktuellen Standort 424 (nach dem Neugreifen) zu dem Aufgabenstandort 116 aktualisieren und neuberechnen und den eingestellten Bewegungsplan ausführen, um das Ausführen der Aufgabe abzuschließen.
In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 ein Bereichsprotokoll (z. B. eine Aufzeichnung von offenen Räumen und/oder platzieren Objekten) für den zugegriffenen Absetzbereich aktualisieren, um das platzierte Zielpaket 112 wiederzugeben. Beispielsweise kann das Robotersystem 100 die Bildgebungsergebnisse für den entsprechenden Absetzbereich neu generieren. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 die restlichen Maßnahmen des Basisbewegungsplans nach dem Ausführen des kontrollierten Absetzens und dem Platzieren des Zielpakets 112 an dem eingestellten Absetzstandort abbrechen. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der Durchgangsabsetzbereich eine Palette oder einen Korb auf einer der Transporteinheiten 106 aus 1 beinhalten. Zu einem festgelegten Zeitpunkt (z. B. wenn die Palette/der Korb voll ist und/oder wenn die eingehende Palette/der eingehende Korb verzögert ist) kann sich die entsprechende Transporteinheit von dem Absetzbereich zu dem Aufnahmebereich bewegen. Dementsprechend kann das Robotersystem 100 das Verfahren 500 neu implementieren, wodurch die abgesetzten Gegenstände als das Zielpaket 112 neu identifiziert werden und diese zu dem entsprechenden Aufgabenstandort 116 übertragen werden.
Sobald das Zielpaket 112 an dem eingestellten Absetzstandort platziert wurde, kann das Robotersystem 100 das Verfahren 700 für ein neues Zielobjekt wiederholen. Beispielsweise kann das Robotersystem 100 das nächste Objekt in dem Aufnahmebereich als das Zielpaket 112 bestimmen, einen neuen Basisbewegungsplan berechnen, um das neue Zielobjekt zu übertragen usw.
In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 einen Feedbackmechanismus beinhalten, der den Wegberechnungsmechanismus basierend auf dem Kontaktmaß 312 aktualisiert. Beispielsweise, wenn das Robotersystem 100 die Maßnahmen umsetzt, um das Zielpaket 112 mit eingestellten Positionen neu zu greifen (z. B. wie vorstehend für Block 720 beschrieben), kann das Robotersystem 100 die Position des Endeffektors, der die Kontakt-/Kraftmesswerte produziert hat, die den Schwellenwert erfüllen, speichern (z. B. wie vorstehend für Block 712 beschrieben). Das Robotersystem 100 kann die Position in Verbindung mit dem Zielpaket 112 speichern. Das Robotersystem 100 kann die gespeicherten Positionen zum Greifen des Zielpakets 112 analysieren (z. B. unter Verwendung eines Lauffensters zum Analysieren einer aktuellen Reihe von Maßnahmen), wenn die Anzahl von Greifausfällen und/oder erfolgreichen Neugreifmaßnahmen einen Schwellenwert erreicht. Wenn eine vorbestimmte Anzahl von Neugreifmaßnahmen für ein konkretes Objekt erfolgt, kann das Robotersystem 100 den Bewegungsplanungsmechanismus aktualisieren, um den Greifer an einer neuen Position (z. B. einer Position entsprechend der höchsten Anzahl von Erfolgen) relativ zu dem Zielpaket 112 zu platzieren.
Basierend auf den in Block 710 und/oder Block 726 dargestellten Operationen kann das Robotersystem 100 (z. B. über die Prozessoren 202) einen Fortschritt des Ausführens des Basisbewegungsplans verfolgen. In einigen Ausführungsformen kann das Robotersystem 100 den Fortschritt gemäß einer horizontalen Übertragung des Zielpakets/der Zielpakete 112 verfolgen. Das Robotersystem 100 kann den Fortschritt basierend auf dem Messen des hergestellten Griffs (Block 710) vor dem Initialisieren der horizontalen Übertragung und basierend auf dem Messen des Griffs während der Übertragung (Block 726) nach dem Initiieren der horizontalen Übertragung verfolgen. Dementsprechend kann das Robotersystem 100 selektiv eine neue Reihe (d. h. anders als der Basisbewegungsplan) von Betätigungselementbefehlen, Betätigungselementeinstellungen oder einer Kombination davon basierend auf dem Fortschritt, wie vorstehend beschrieben, erzeugen.
In anderen Ausführungsformen kann beispielsweise das Robotersystem 100 den Fortschritt basierend auf dem Verfolgen der Befehle, der Einstellungen oder einer Kombination davon, die an die Betätigungsvorrichtungen 212 kommuniziert und/oder durch diese umgesetzt wurden, verfolgen. Basierend auf dem Fortschritt kann das Robotersystem 100 selektiv die neue Reihe von Betätigungselementbefehlen, Betätigungselementeinstellungen oder einer Kombination davon erzeugen, um die Reaktionsmaßnahme des Neugreifens und/oder die Reaktionsmaßnahme des kontrollierten Absetzens auszuführen. Wenn beispielsweise der Fortschritt vor einer beliebigen horizontalen Übertragung des Zielpakets 112 liegt, kann das Robotersystem 100 den anfänglichen Griffschwellenwert auswählen und die Operationen ausführen, die in den Blöcken 712 (z. B. über Funktionsaufrufe oder Sprunganweisungen) und danach dargelegt sind. Wenn der Fortschritt nach der beliebigen horizontalen Übertragung des Zielpakets 112 liegt, kann das Robotersystem 100 den Übertragungsgriffschwellenwert auswählen und die Operationen ausführen, die in den Blöcken 728 (z. B. über Funktionsaufrufe oder Sprunganweisungen) und danach dargelegt sind.
Das Umsetzen von granulärer Steuerung/Kontrolle des Zielpakets 112 (d. h. Wählen, den Basisbewegungsplan umzusetzen oder von diesem abzuweichen) gemäß dem Kontakt- /Kraftmesswert und der bildbasierten Überwachung über die Bildgebungsdaten von der Bildsensorvorrichtung 143 stellt eine verbesserte Effizienz, Geschwindigkeit und Genauigkeit für das Übertragen der Objekte bereit. Beispielsweise verringert das Neugreifen der Zielpakete 112, wenn das Kontaktmaß unter dem anfänglichen Griffschwellenwert liegt oder die Pakete 112 unzureichend positioniert sind, die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Griffausfall während der Übertragung, was die Anzahl von Objekten, die während der Übertragung verlorengehen oder unbeabsichtigt fallengelassen werden, verringert. Die Vakuumregionen und die Vakuumniveaus können eingestellt werden, um den gewünschten Griff beizubehalten, was die Handhabung der Pakete 112 weiter verbessert. Zusätzlich erfordert jedes verlorene Objekt eine menschliche Interaktion, um das Ergebnis zu korrigieren (z. B. das verlorene Objekt aus dem Bewegungsweg für nachfolgende Aufgaben entfernen, das verlorene Objekte auf Beschädigungen untersuchen und/oder die Aufgabe für das verlorene Objekt abschließen). Somit reduziert das Reduzieren der Anzahl von verlorenen Objekten die erforderlichen menschlichen Anstrengungen, um die Aufgaben und/oder den Gesamtbetrieb umzusetzen.
Die 18-21 veranschaulichen Stufen von robotischem Greifen und Transportieren von Objekten gemäß dem Verfahren 490 aus 16 oder dem Verfahren 700 aus 17 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. 18 zeigt die Greiferbaugruppe 141, die sich über einem Stapel von Objekten befindet. Der Roboterarm 139 kann die Greiferbaugruppe 141 direkt über abgezielten Objekten positionieren. Eine Steuerung kann Bilddaten von der Bildsensorvorrichtung 143 analysieren, um beispielsweise die Zielobjekte 812a, 812b zu identifizieren, wie in Block 704 aus 17 erörtert. Ein Plan (z. B. Aufnahme- oder Basisplan) kann basierend auf gesammelten Bilddaten erzeugt werden. Der Plan kann basierend auf (a) einer Tragfähigkeit der Greiferbaugruppe 141 und/oder (b) einer Konfiguration von Zielobjekten erzeugt werden.
19 zeigt die untere Oberfläche der Greiferbaugruppe 141, die über den Zielobjekten 812a, 812b und einem großen nichtabgezielten Objekt 818 liegt. Eine Ausgabe der Bildsensorvorrichtung 143 kann analysiert werden, um die Position der Greiferbaugruppe 141 relativ zu den abgezielten Objekten zu bestätigen. Die Vakuumregionen 117a, 117b zum Erzeugen eines Vakuums werden basierend auf der Position der Objekte 812a, 812b identifiziert. In einigen Ausführungsformen werden Messwerte von dem Kraftsensor 203 dazu verwendet, zu bestätigen, dass die Greiferbaugruppe 141 die oberen Oberflächen eines Stapels 814 vor und/oder nach dem Greifen von Zielobjekten 812a, 812b berührt hat.
20 zeigt Luft, die in die Vakuumregionen 117a, 117b gesaugt wird, wie durch Pfeile angezeigt, um die Zielobjekte 812a, 812b an der Greiferbaugruppe 141 zu halten, ohne ein Vakuum (oder ein wesentliches Vakuum) an der anderen Vakuumregion 117c zu erzeugen. Das Vakuumniveau kann erhöht oder verringert werden, um die Komprimierung der nachgebenden Platten 412 (eine identifiziert) zu erhöhen oder zu verringern. Der Vakuumgriff kann bewertet werden, wie in Verbindung mit Block 710 aus 17 erörtert.
21 zeigt die angehobene Greiferbaugruppe 141, die die Zielobjekte 812a, 812b sicher hält. Die Bildsensorvorrichtung 143 kann dazu verwendet werden, die Positionen der Zielobjekte 812a, 812b zu überwachen. Zusätzlich oder alternativ kann die Kraftdetektorbaugruppe 205 dazu verwendet werden, Informationen zu der Last, wie etwa die Positionen und das Gewicht der Zielobjekte 812a, 812b, zu bestimmen. Die Vakuumregionen 117a, 117b können weiter Luft einsaugen, um die abgezielten Objekte 812a, 812b sicher zu halten. Der Vakuumgriff kann während der Übertragung überwacht werden, wie in Block 726 aus 17 erörtert. Das anliegende Vakuum kann gestoppt oder reduziert werden, um die Objekte 812a, 812b freizugeben. Dieser Prozess kann wiederholt werden, um jedes der Objekte in dem Stapel zu übertragen.
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 viele Arten 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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62/889562 [0001]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Transportroboters, der eine Mehrfachgreiferbaugruppe beinhaltet, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Empfangen von Bildern, die von einer Bildsensorvorrichtung aufgenommen werden, die an der Mehrfachgreiferbaugruppe angebracht ist, wobei die aufgenommenen Bilder eine Gruppe von Objekten innerhalb einer Greifzone der Mehrfachgreiferbaugruppe darstellen; Identifizieren eines oder mehrerer Zielobjekte in der Gruppe basierend auf den empfangenen Bildern; Auswählen zumindest einer aus einer Vielzahl von adressierbaren Vakuumregionen der Mehrfachgreiferbaugruppe basierend auf dem einen oder den mehreren Zielobjekten; Erzeugen von Befehlen und/oder Einstellungen für Folgendes: das eine oder die mehreren Zielobjekte unter Verwendung der zumindest einen aus der Vielzahl von adressierbaren Vakuumregionen zu greifen; und die Mehrfachgreiferbaugruppe robotisch zu bewegen, um das gegriffene eine oder die gegriffenen mehreren Zielobjekte von anderen Objekten in der Gruppe wegzubewegen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die empfangenen Bilder Lidardaten, Radardaten, Video, Standbilder oder Kombinationen davon beinhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Veranlassen, dass ein Vakuum über Saugelemente aus der Vielzahl von adressierbaren Vakuumregionen, die dazu positioniert sind, das eine oder die mehreren Zielobjekte über einen Vakuumgriff zu halten, erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Identifizieren des einen oder der mehreren Zielobjekte Folgendes beinhaltet: Abbilden zumindest eines Abschnitts einer Aufnahmeregion unter Verwendung der empfangenen Bilder, wobei sich die Gruppe an der Aufnahmeregion befindet; und Analysieren des Abbildens, um zu bestimmen, welche der Objekte an der Aufnahmeregion dazu in der Lage sind, zusammen durch die Mehrfachgreiferbaugruppe transportiert zu werden.
Verfahren nach Anspruch 1, zudem umfassend: Bestimmen einer Reihe der Objekte in der Gruppe, die dazu in der Lage sind, durch die Mehrfachgreiferbaugruppe gleichzeitig angehoben und getragen zu werden; und wobei das Identifizieren des einen oder der mehreren Zielobjekte das Auswählen eines oder mehrerer Objekte aus der Reihe als das eine oder die mehreren Zielobjekte beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Bestimmen, ob sich zumindest ein Objekt in der Gruppe in der Nähe zu oder an der Greifzone befindet, und als Reaktion auf das Bestimmen, dass sich das zumindest eine Objekt in der Gruppe in der Nähe zu oder an der Greifzone befindet, Veranlassen der Bildsensorvorrichtung, Bilddaten des zumindest einen Objekts in der Gruppe aufzunehmen, und Bestimmen einer Position des zumindest einen Objekts in der Gruppe.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Erzeugen eines Aufnahmeplans basierend auf den empfangenen Bildern; Transportieren, unter Verwendung der Mehrfachgreiferbaugruppe, der Objekte in der Gruppe basierend auf dem Aufnahmeplan; und Überwachen, unter Verwendung der Bildsensorvorrichtung, des Transports der Objekte in der Gruppe.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Erzeugen erster Befehle, um die Mehrfachgreiferbaugruppe zu veranlassen, sich basierend auf Positionen des identifizierten einen oder der identifizierten mehreren Zielobjekte zu einem Aufnahmestandort zu bewegen, und Erzeugen zweiter Befehle, um zu veranlassen, dass ein Vakuum über die ausgewählte zumindest eine aus der Vielzahl von adressierbaren Vakuumregionen, die das identifizierte eine oder die identifizierten mehreren Zielobjekte überlagern, erzeugt wird, ohne ein Vakuum über andere der adressierbaren Vakuumregionen, die Nicht-Zielobjekte, falls vorhanden, in der Gruppe überlagern, zu erzeugen.
Robotertransportsystem, umfassend: eine Robotereinrichtung; einen Endeffektor, der mit der Robotereinrichtung gekoppelt ist und Folgendes beinhaltet: eine Mehrfachgreiferbaugruppe, beinhaltend: eine Vielzahl von adressierbaren Vakuumregionen und eine Verteilerbaugruppe, die dazu konfiguriert ist, jede der adressierbaren Vakuumregionen mit zumindest einer Vakuumleitung fluidisch zu koppeln, so dass jede adressierbare Vakuumregion in der Lage ist, unabhängig Saugwirkung bereitzustellen, um ein Zielobjekt zu halten, während die Robotereinrichtung die Mehrfachgreiferbaugruppe, die das Zielobjekt trägt, bewegt; und eine Bildsensorvorrichtung, die dazu positioniert ist, Bilddaten aufzunehmen, die das durch die Mehrfachgreiferbaugruppe getragene Zielobjekt darstellen; und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, ausgewählte der adressierbaren Vakuumregionen zu veranlassen, das Zielobjekt basierend auf den aufgenommenen Bilddaten zu halten, wobei jede der adressierbaren Vakuumregionen eine Vielzahl von Saugelementen beinhaltet, die zum Vakuumgreifen konfiguriert sind.
Endeffektor, umfassend: eine Mehrfachgreiferbaugruppe, beinhaltend: eine Vielzahl von adressierbaren Vakuumregionen, die eine Vakuumgreifzone definieren, und eine Verteilerbaugruppe, die dazu konfiguriert jede der adressierbaren Vakuumregionen mit zumindest einer Vakuumleitung fluidisch zu koppeln, so dass jede adressierbare Vakuumregion in der Lage ist, unabhängig Saugwirkung bereitzustellen, um ein Zielobjekt zu halten, während eine Robotereinrichtung die Mehrfachgreiferbaugruppe, die das Zielobjekt trägt, bewegt; und eine Bildsensorvorrichtung, die durch die Mehrfachgreiferbaugruppe getragen wird und dazu konfiguriert ist, Bilddaten aufzunehmen, die zumindest einen Abschnitt der Vakuumgreifzone darstellen.
Endeffektor nach Anspruch 10, wobei die Mehrfachgreiferbaugruppe Folgendes beinhaltet: eine Vielzahl von Saugelementen, die mit der Verteilerbaugruppe fluidisch gekoppelt sind, und eine Platte, durch die die Vielzahl von Saugelementen verläuft, so dass, wenn Luft in die Saugelemente gezogen wird, das Zielobjekt gegen die Platte gezogen wird, um die durch die Mehrfachgreiferbaugruppe bereitgestellte Vakuumgreifkraft zu erhöhen.
Endeffektor nach Anspruch 11, wobei die aufgenommenen Bilddaten das durch die Mehrfachgreiferbaugruppe getragene Zielobjekt darstellen und die Bildsensorvorrichtung dazu positioniert ist, ein Vorhandensein von einem oder mehreren Objekten zu erkennen, falls vorhanden, die durch die Mehrfachgreiferbaugruppe an der Platte gehalten werden, und wobei die aufgenommenen Bilddaten Lidardaten, Radardaten, Video, Standbilder oder Kombinationen davon beinhalten.
Endeffektor nach Anspruch 10, wobei die Bildsensorvorrichtung seitlich von der Vakuumgreifzone positioniert ist, so dass die Vakuumgreifzone von unten nicht verdeckt ist, wenn sich eine Greifschnittstelle der Mehrfachgreiferbaugruppe in einer im Wesentlichen horizontalen Ausrichtung befindet.
Endeffektor nach Anspruch 10, wobei die Bildsensorvorrichtung dazu konfiguriert ist, die aufgenommenen Bilddaten zum Identifizieren von einem oder mehreren Zielobjekten in einer Gruppe auszugeben, und die Mehrfachgreiferbaugruppe dazu konfiguriert ist, das identifizierte eine oder die identifizierten mehreren Zielobjekte zu greifen und von anderen Objekten in der Gruppe wegzutragen.
Endeffektor nach Anspruch 10, wobei die aufgenommenen Bilddaten Daten beinhalten, die eine Identifizierung von mehreren Objekten, die voneinander beabstandet sind, ermöglichen.
Endeffektor nach Anspruch 10, wobei die Mehrfachgreiferbaugruppe dazu konfiguriert ist, das Zielobjekt unter Verwendung ausgewählter der adressierbaren Vakuumregionen basierend auf den aufgenommenen Bilddaten zu halten, wobei jede der adressierbaren Vakuumregionen eine Vielzahl von Saugelementen beinhaltet, die zum Vakuumgreifen konfiguriert sind.
Endeffektor nach Anspruch 10, wobei der Endeffektor dazu konfiguriert ist, einen Druckunterschied an der Region der Vakuumgreifzone entsprechend dem Zielobjekt zu erzeugen, um das Zielobjekt selektiv zu greifen.
Endeffektor nach Anspruch 10, wobei die Bildsensorvorrichtung ein Sichtfeld aufweist, das über die Vakuumgreifzone verläuft, um Bilddaten aufzunehmen, die die Vakuumgreifzone darstellen.
Endeffektor nach Anspruch 10, wobei die Bildsensorvorrichtung dazu konfiguriert ist, Bilddaten aufzunehmen, die Lücken zwischen Objekten, die direkt unter der Mehrfachgreiferbaugruppe positioniert sind, darstellen.
Endeffektor nach Anspruch 10, wobei der Endeffektor dazu konfiguriert ist, mit einer externen Vakuumquelle fluidisch gekoppelt zu sein, sodass jede der adressierbaren Vakuumregionen über die zumindest eine Vakuumleitung mit der externen Vakuumquelle fluidisch gekoppelt ist.