DE112019001507T5

DE112019001507T5 - Optimierungsbasiertes federgitterverformungsmodell für weiche materialien

Info

Publication number: DE112019001507T5
Application number: DE112019001507.9T
Authority: DE
Inventors: Andrew D. Marchese; William Clay Flannigan; Parris S. Wellman
Original assignee: Amazon Technologies Inc
Current assignee: Amazon Technologies Inc
Priority date: 2018-03-23
Filing date: 2019-03-21
Publication date: 2020-12-31
Anticipated expiration: 2039-03-22
Also published as: US10766149B2; GB202016829D0; GB2587932B; US20200398441A1; US20190291282A1; GB2587932A; DE112019001507B4; US11654582B2; WO2019183413A1

Abstract

Techniken zum Steuern eines Roboterkommissionierarms unter Verwendung geschätzter Dichtungsqualitätsmetriken. Eine Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten zum Halten eines Artikels unter Verwendung einer Saugvorrichtung des Roboterkommissionierarms, basierend auf aufgenommenen Bildern von dem Artikel und einem n-dimensionalen Oberflächenmodell des Artikels. Eine erwartete Dichtungsqualitätsmetrik für einen ersten der möglichen Kontaktpunkte durch Verarbeiten des n-dimensionalen Oberflächenmodells des Artikels und der physischen Eigenschaften der Saugvorrichtung des Roboterkommissionierarms. Basierend auf der erwarteten Dichtungsqualitätsmetrik können Ausführungsformen bestimmen, ob der Artikel durch Halten des Artikels an dem ersten möglichen Kontaktpunkt unter Verwendung der Saugvorrichtung des Roboterkommissionierarms aus dem Vorratsgefäß aufgenommen werden soll.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf Robotersysteme und insbesondere auf Techniken zum adaptiven Steuern von Industrierobotersystemen durch die Verwendung eines Saugnapfmodells.
Moderne Warenbestandssysteme, wie etwa in Lagern für den Versandhandel, Lieferkettenverteilzentren und Fertigungsstätten für Maßanfertigungen, stehen in Bezug auf das Erfüllen von Warenbestandsartikelanforderungen vor beträchtlichen Herausforderungen. Da die Warenbestandssysteme immer größer werden, sind die Herausforderungen beim gleichzeitigen Ausführen vieler Verpackungs-, Lagerungs- und anderer Aufgaben, die den Warenbestand betreffen, nicht länger vernachlässigbar. Beispielsweise werden in Produktverteilzentren (z. B. Logistikzentren) herkömmlicherweise unter Verwendung manueller Arbeit und/oder mechanischer Transportgeräte riesige Mengen von Produkten für den Versand an Verbraucher abgefertigt.
Selbst in hochautomatisierten Produktverteilungsumgebungen muss ein Mitarbeiter möglicherweise ein Produkt für die automatisierte Verpackung manuell auf eine Maschine legen. Während es vorteilhaft sein kann, bestimmte manuelle Vorgänge durch ein automatisiertes System zu ersetzen (z. B. bestimmte sich stark wiederholende Vorgänge, die über einen längeren Zeitraum zu einer Erkrankung des Mitarbeiters durch chronische Überbelastung führen können), ist es in vielen Situationen entscheidend, dass ein solches automatisiertes System mit einer sehr hohen Erfolgsrate arbeitet. Zum Beispiel kann ein Roboterarm, der einen Artikel aus einem Gefäß aufnimmt und den Artikel auf ein Förderband legt, für die Verwendung in einem Produktverteilzentrum nicht akzeptabel sein, wenn der Roboterarm eine hohe Fehlerrate beim Aufnehmen des Artikels aufweist oder mit signifikanter Wahrscheinlichkeit den Artikel auf dem Weg zum Förderband fallen lässt, da derartige Fehler den Arbeitsablauf des Verteilzentrums erheblich verzögern könnten.
Figurenliste

1 veranschaulicht ein Warenbestandssystem gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform, das über mehrere Zonen und mobile Antriebseinheiten verfügt, die Warenbestandsbehältnisse in den Zonen transportieren.
2 zeigt eine Roboterkommissionierungsumgebung in einem Logistikzentrum gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform.
3 ist ein Blockdiagramm, das ein Robotersteuerungsoptimierungssystem gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform veranschaulicht.
4 ist ein Blockdiagramm, das einen Arbeitsablauf zum Klassifizieren von möglichen Kontaktpunkten auf einem Artikel durch die Verwendung eines Saugnapfmodells gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform veranschaulicht.
5 veranschaulicht einen Abschnitt eines dreidimensionalen Federgitters zur Verwendung beim Bestimmen einer verformten dreidimensionalen Form gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform.
6 veranschaulicht eine verformte dreidimensionale Form einer Saugnapfvorrichtung in Kontakt mit einer Artikeloberfläche gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform.
7 ist ein Flussdiagramm von verformten dreidimensionalen Formen einer Saugnapfvorrichtung in Kontakt mit einer formbaren Artikeloberfläche gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform.
8 ist eine Veranschaulichung einer Simulation zum Berechnen einer geschätzten Dichtungsqualitätsmetrik zwischen einem Saugnapf und einem Artikel gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform.
9 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen statischem Druck und Leckwegoberflächenluft für eine Dichtung zwischen einer Saugvorrichtung und einem Artikel gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform veranschaulicht.
10 veranschaulicht einen Arbeitsablauf zum Abfertigen eines Artikels in einer Logistikzentrumumgebung gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform.
11 veranschaulicht einen Arbeitsablauf zum Erzeugen einer geschätzten Dichtungsqualitätsmetrik für mögliche Kontaktpunkte auf einem Artikel in einem Logistikzentrum gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform.
12 veranschaulicht einen Arbeitsablauf zum Steuern eines Roboterkommissionierarms zum Aufnehmen eines Artikels durch Halten des Artikels an einem ausgewählten Kontaktpunkt gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform.
13 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Bestimmen einer erwarteten Dichtungsqualitätsmetrik zum Halten eines Artikels an einem möglichen Kontaktpunkt unter Verwendung einer Saugvorrichtung gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform veranschaulicht.
14 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern der Bewegung eines Roboterkommissionierarms zum Aufnehmen eines Artikels durch Halten des Artikels an einem möglichen Kontaktpunkt gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform veranschaulicht.
15 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern der Bewegung eines Roboterkommissionierarms zum Aufnehmen eines Artikels an einem ausgewählten möglichen Kontaktpunkt gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform veranschaulicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Warenbestandssysteme werden von vielen Einrichtungen zum Lagern und Verwalten von Warenbestand verwendet. Beispielsweise können einige Einzelhändler unter Umständen ein Lager mit Regalen nutzen, in denen Warenbestandsartikel in verschiedenen Gefäßen gelagert werden. Wenn eine Bestellung für einen bestimmten Warenbestandsartikel vom Einzelhändler ausgeführt werden muss, nimmt üblicherweise ein Mitarbeiter den Warenbestandsartikel aus dem Gefäß auf, in dem der Warenbestandsartikel gelagert wird.
Warenbestandssysteme gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform verwenden eine oder mehrere mobile Antriebseinheiten, um Warenbestandsbehältnisse automatisch aus der Lagerung im Lager aufzunehmen. Die Warenbestandsbehältnisse können ganze Regale sein, wobei jeder Regalboden Gefäße für verschiedene Warenbestandsartikel aufweist. Mobile Antriebseinheiten können Robotervorrichtungen mit eigener Stromquelle sein, die dazu ausgelegt sind, sich frei im Lager zu bewegen. Regale können zum Ausführen von Warenbestandsvorgängen von mobilen Antriebseinheiten zu einer Kommissionierstation transportiert werden. Die Station kann einen menschlichen Bediener und/oder eine automatisierte Einrichtung beinhalten, um die gewünschten Warenbestandsartikel aus den Warenbestandsbehältnissen zu entnehmen und Bestellungen abzuschließen. Bei einigen Vorgängen werden die Artikel aus den Lagerbehältnissen entnommen und auf Bestellbehältnissen angeordnet, die ebenfalls von den mobilen Antriebseinheiten manövriert werden können. In diesem Dokument werden die Regale, die von den mobilen Antriebseinheiten bewegt werden, als Warenbestandsbehältnisse bezeichnet. Es wird darauf hingewiesen, dass Warenbestandsbehältnisse im allgemeinen Sinne für Strukturen verwendet wird, in denen Warenbestandsartikel, Artikel, die Teil einer Bestellung sind, Verpackungselemente für die Bestellungen und im Wesentlichen jeder beliebige andere Artikel oder jedes beliebige Element aufbewahrt werden, die von dem Warenbestands- und Logistiksystem verwendet werden könnten. Demnach können Warenbestandsbehältnisse auch als Behältnisse, Bestellungsbehältnisse, Aufbewahrungsbehältnisse, Gefäße usw. bezeichnet werden.
Mobile Antriebseinheiten können sich im Lager bewegen und/oder Warenbestandsbehältnisse als Reaktion auf Befehle und/oder Anweisungen aufnehmen, die von einem automatisierten Leitsystem erhalten wurden. Zum Beispiel könnten die mobilen Antriebseinheiten die Warenbestandsbehältnisse kontinuierlich in die Kommissionierstationen hinein- und aus diesen herausbewegen, um die entsprechenden Artikel zum richtigen Zeitpunkt in der Nähe der Kommissionierer zu platzieren. („Kommissionierer“ sind die menschlichen oder autonomen Bediener, die Artikel aus den Warenbestandsbehältnissen aufnehmen.)
Es werden zunehmend automatisierte Systeme verwendet, um sich stark wiederholende manuelle Vorgänge zu ersetzen, die traditionell von Mitarbeitern ausgeführt werden und die bei den Mitarbeitern im Laufe der Zeit Schädigungen verursachen können (z. B. Erkrankungen durch chronische Überlastung). Eine solche Automatisierung ist jedoch besonders schwierig in einem Produktverteilzentrum umzusetzen, das häufig Produkte mit extrem unterschiedlichen Formen und Größen abfertigt. Während demnach ein Roboterwerkzeug relativ einfach trainiert werden kann, um eine bestimmte Handlung für eine bestimmte Größe und Form eines Gegenstands zuverlässig auszuführen, ist es wesentlich schwieriger, ein Roboterwerkzeug umzusetzen, das die bestimmte Handlung für Gegenstände verschiedener Formen und Größen zuverlässig ausführen kann. Dies ist zum Beispiel abhängig von der Form und Größe eines Gegenstands, Faktoren wie beispielsweise, wie der Gegenstand aufgenommen werden soll (z. B. mit einer einzelnen Saugvorrichtung, mit mehreren Saugvorrichtungen, mit einem Robotergreifer, der das Objekt erfasst usw.), wo der Gegenstand aufgenommen werden soll (z. B. mit einer Saugvorrichtung in der Mitte einer dichten, flachen Oberfläche im Gegensatz zu einer nicht starren Oberfläche, durch die leicht Luft zirkulieren kann) und so weiter. Infolgedessen kann das Trainieren eines automatisierten Systems für den Betrieb in einer solchen Umgebung eine sehr schwierige Aufgabe sein.
Im Allgemeinen können Roboterkommissioniervorrichtungen mit mehreren verschiedenen Endeffektoren zur Verwendung bei der Durchführung von Kommissioniervorgängen ausgelegt sein und sie können mit einer Steuerlogik ausgelegt sein, die in der Lage ist, jeden Endeffektor auf mehrere verschiedene Arten zu verwenden, wenn sie versuchen, einen Artikel aufzunehmen. Beispielsweise könnte ein Roboterkommissionierarm mit einem Saugvorrichtungsendeffektor ausgelegt sein, und die Steuerlogik für den Roboterkommissionierarm könnte eine Vielzahl verschiedener möglicher Kontaktpunkte bestimmen, die an einem bestimmten Artikel verfügbar sind, der unter Verwendung des Saugvorrichtungsendeffektors aufgenommen werden soll. Die Steuerlogik könnte dann einen der möglichen Kontaktpunkte auswählen und versuchen, den Artikel anzuheben, indem unter Verwendung des Saugvorrichtungsendeffektors eine Saugdichtung mit dem Artikel erzeugt wird. Für den Fall, dass der Kommissioniervorgang fehlschlägt (z. B. der Roboterkommissionierarm den Artikel nicht anhebt, der Roboterkommissionierarm den Artikel auf dem Weg zum Ziel des Artikels fallen lässt usw.), könnte die Steuerlogik dann einen anderen möglichen Kontaktpunkt auswählen und erneut versuchen, den Artikel unter Verwendung des Saugvorrichtungsendeffektors anzuheben. Die Steuerlogik könnte auch andere Parameter ändern, wie beispielsweise die Geschwindigkeit, mit der sich der RoboterKommissionierarm bewegt, nachdem der Artikel unter Verwendung des Saugvorrichtungsendeffektors angehoben wurde, und sie kann sogar versuchen, den Artikel unter Verwendung anderer Endeffektoren (z. B. eines Robotergreifers, der den Artikel greift) anzuheben.
Während ein solcher Prozess letzendlich zu einem erfolgreichen Ergebnis führen kann (d. h. der Roboterkommissionierarm kann den Artikel schließlich anheben und den Artikel zu seinem beabsichtigten Ziel transportieren), kann ein solcher iterativer Prozess eine beträchtliche Zeit in Anspruch nehmen und in seltenen Fällen den Artikel beschädigen (z. B. wenn ein zerbrechlicher Artikel während des Transports fallen gelassen wird). Da viele Logistikzentren bei einem hohen Tempo arbeiten, können die Verzögerungen, die durch wiederholte Versuche, einen Artikel unter Verwendung unterschiedlicher Kontaktpunkte und unterschiedlicher Endeffektoren aufzunehmen, entstehen, problematisch sein. Herkömmliche Lösungen stellen jedoch keine adäquate Möglichkeit bereit, um zu bestimmen, welcher Kontaktpunkt auf dem Artikel für einen bestimmten Kommissioniervorgang optimal ist.
Daher stellen die Ausführungsformen hierin Techniken zum Steuern eines Roboterkommissionierarms mit einem Saugvorrichtungsendeffektor bereit, um einen Artikel an einem bestimmten Kontaktpunkt anzuheben. Beispielsweise können Ausführungsformen eine Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten zum Halten eines ersten Artikels unter Verwendung der Saugvorrichtung des Roboterkommissionierarms basierend auf einer geschätzten Oberflächengeometrie des ersten Artikels bestimmen. In einer Ausführungsform kann die geschätzte Oberflächengeometrie des Artikels bestimmt werden, indem ein oder mehrere Bilder des Artikels unter Verwendung einer oder mehrerer Kameravorrichtungen erfasst werden und diese Bilder zusammen mit Positionsinformationen und einem dreidimensionalen Modell des Artikels verwendet werden, um die geschätzte Oberflächengeometrie des Artikels zu bestimmen. Es ist zu beachten, dass während einige Ausführungsformen hierin unter Bezugnahme auf dreidimensionale Modelle beschrieben werden, werden derartige Beispiele nur zur Veranschaulichung und ohne Einschränkung bereitgestellt. Allgemeiner können n-dimensionale Modelle (z. B. wobei n größer als 2 ist) verwendet werden, die mit der hierin beschriebenen Funktionalität übereinstimmen.
In Ausführungsformen kann dann für jeden der Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten eine jeweilige Dichtungsqualitätsmetrik basierend auf einer vorhergesagten verformten dreidimensionalen Form der Saugvorrichtung und einer dreidimensionalen Form, die dem möglichen Kontaktpunkt auf dem ersten Artikel zugeordnet ist, berechnet werden. Beispielsweise könnte in Ausführungsformen die vorhergesagte verformte dreidimensionale Form der Saugvorrichtung durch Erzeugen eines dreidimensionalen Federgitters basierend auf Attributen der Saugvorrichtung und durch Bestimmen einer dreidimensionalen Form des Federgitters, die ein Maß potentieller Energie in dem Federgitter minimiert, bestimmt werden. In Ausführungsformen kann dann die resultierende dreidimensionale Form verwendet werden, um eine geschätzte Dichtungsqualitätsmetrik für die Dichtung zwischen der Saugvorrichtung und dem Artikel an dem möglichen Kontaktpunkt zu berechnen.
In Ausführungsformen kann einer der Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten basierend auf den berechneten Dichtungsqualitätsmetriken ausgewählt werden (z. B. der mögliche Kontaktpunkt mit der stärksten geschätzten Dichtung). In Ausführungsformen könnte dann die Bewegung des Roboterkommissionierarms gesteuert werden, um den ersten Artikel durch Halten des ersten Artikels an dem ausgewählten möglichen Kontaktpunkt aufzunehmen. Vorteilhafterweise können in Ausführungsformen durch Auswerten der geschätzten Dichtungsqualitätsmetriken für die möglichen Kontaktpunkte vor dem Versuch, den Artikel unter Verwendung des Roboterkommissionierarms anzuheben, die Wirksamkeit des Roboterkommissionierarms gesteigert werden und auch die Effizienz des Roboterkommissionierarms verbessert werden, indem fehlgeschlagene Kommissionierversuche reduziert werden .
1 veranschaulicht ein Warenbestandssystem, das über mehrere Zonen und mobile Antriebseinheiten verfügt, die Warenbestandsbehältnisse in den Zonen transportieren. Das Warenbestandssystem 100 kann in einer Einrichtung oder einem Lager (z. B. einer Verteilungseinrichtung, einem Logistikzentrum usw.) angeordnet sein, das logisch in Bereiche oder Zonen organisiert ist, denen verschiedene Funktionen zugeordnet sind. In dem veranschaulichten Beispiel beinhaltet das Lager eine Lagerzone 102, eine Kommissionierstation 104 und ein Warenbestandsdock 106. In der Praxis kann das Lager abhängig von der Größe des Warenbestandssystems 100 mehr als eines der Lagerzonen 102, Kommissionierstationen 104 und Warenbestandsdocks 106 enthalten, oder das Lager kann ohne die Lagerzone 102 oder die Kommissionierstation 104 oder das Warenbestandsdock 106 ausgelegt sein.
Das Warenbestandssystem 100 beinhaltet ein Verwaltungsmodul 110, mehrere mobile Antriebseinheiten 112, Warenbestandsbehältnisse 114 und ein Trainingssystem 150. Für eine einfachere Veranschaulichung sind nur einige der Warenbestandsbehältnisse 114 mit der Nummer 114 als Bezugszeichen dargestellt. Die mobilen Antriebseinheiten 112 sind unabhängige Robotervorrichtungen mit eigener Stromversorgung, die sich entweder in Eigenregie oder per Koordinierung durch das Verwaltungsmodul 110 frei in dem Lager bewegen können. Die mobilen Antriebseinheiten 112 können zu verschiedenen Zeitpunkten verwendet werden, um die Warenbestandsbehältnisse 114 durch das Lager zwischen den Zonen zu transportieren. Beispielsweise können die mobilen Antriebseinheiten 112 die Warenbestandsbehältnisse 114 zwischen der Lagerzone 102 und der Kommissionierstation 104 oder dem Warenbestandsdock 106 transportieren.
Jedes Warenbestandsbehältnis 114 kann als physische Struktur zum Aufnehmen verschiedener Warenbestandsartikel umgesetzt sein. Das Warenbestandsbehältnis 114 hat eine physische Länge, Breite und Höhe, die innerhalb des Warenbestandssystems standardisiert oder variabel sein kann. Im vorliegenden Zusammenhang können die Warenbestandsbehältnisse 114 dazu ausgelegt sein, im Wesentlichen Artikel beliebiger Art oder Größe aufzunehmen oder für eine beliebige Anzahl von Zwecken verwendet werden, einschließlich unter anderem zum Tragen von Paletten, Lagern von Versandmaterial, Aufnehmen von Müll, Halten leerer Kisten, die für das Füllen mit Warenbestand bereitstehen, Halten von mit Artikeln gefüllten Kisten, nachdem Bestellungen ausgeführt wurden, und so weiter. Darüber hinaus beinhalten die Warenbestandsbehältnisse im vorliegenden Zusammenhang zudem Behältnisse für andere Arten von Produkten oder Artikeln und beinhalten somit auch Bestellungsbehältnisse.
In einer Umsetzung kann das Warenbestandsbehältnis 114 als ein Regal, das mehrere Regalböden zum Halten verschiedener Arten von Warenbestandsartikeln aufweist, ausgebildet sein. Beispielsweise können die Warenbestandsbehältnisse 114 mehrere Lagergefäße beinhalten, wobei jedes Lagergefäß, eine andere Art von Warenbestandsartikel aufnehmen kann. Die Warenbestandsbehältnisse 114 können von den mobilen Antriebseinheiten 112 getragen, gerollt oder anderweitig bewegt werden. Jedes Warenbestandsbehältnis 114 kann eine Vielzahl von Seiten aufweisen, und jedes Gefäß kann über bestimmte Seiten zugänglich sein. Das Regal ist im Ruhezustand freistehend, kann jedoch von den mobilen Antriebseinheiten 112 angehoben und bewegt werden. Die mobilen Antriebseinheiten 112 können dazu ausgelegt sein, die Warenbestandsbehältnisse 114 zu geeigneten Zeitpunkten zu drehen, um einem Bediener oder anderen Komponenten des Warenbestandssystems 10 bestimmte Seiten der Warenbestandsbehältnisse 114 und der zugehörigen Gefäße zu präsentieren. Ein Beispiel wird nachstehend unter Bezugnahme auf 2 ausführlicher beschrieben.
Eine oder mehrere mobile Antriebseinheiten 112 sind in der Lagerzone 102 zum Vertauschen von Warenbestandsbehältnissen 114 zwischen den Lagerstellen 120 und zum Transportieren der Lagerbehältnisse zwischen der Lagerzone und anderen Zonen in dem Lager vorgesehen. In dem Lagerbereich 102 sind zwei beladene Antriebseinheiten 1 12(1) und 112(2) dargestellt, die zugehörige Warenbestandsbehältnisse 1 14(1) bzw. 1 14(2) in Gängen zwischen den Gruppen vordefinierter Lagerstellen 120 tragen. Außerdem ist eine unbeladene Antriebseinheit 112(3) gezeigt, die sich durch einen Gang zwischen den vordefinierten Lagerstellen 120 bewegt.
Die Kommissionierstationszone 104 ist mit mehreren Stellen 122 und 124 zum Aufnehmen zugehöriger Warenbestandsbehältnisse 114 im Ruhezustand ausgelegt. In 1 verfügt die Kommissionierstation 104 über fünf Stellen, die in zwei linearen Reihen angeordnet sind. Eine erste Linie mit drei Kommissionierstellen 122 ist neben einem Kommissionierbereich abgebildet, in dem ein Roboterkommissionierarm 128 Warenbestand aus den Warenbestandsbehältnissen 114 an den Kommissionierstellen 122 aufnimmt und sie in Kisten oder Behälter lädt, die von einem anderen Warenbestandsbehältnis 114(4) gehalten werden, das auf einer mobilen Antriebseinheit 112(4) montiert ist. In einer Ausführungsform kann der Roboterkommissionierarm 128 mit einem oder mehreren Saugvorrichtungsendeffektoren zur Verwendung beim Aufnehmen von Artikeln aus den Warenbestandsbehältnissen 114 ausgelegt sein. Eine zweite Linie mit zwei Bereitstellungsstellen 124 ist neben der ersten Linie mit Kommissionierstellen 122, aber von dieser beabstandet, abgebildet. Die Bereitstellungsstellen 124 nehmen vorübergehend Warenbestandsbehältnisse 114 auf dem Weg zu und von den Kommissionierstellen 122 der Kommissionierstation 104 auf. Es ist anzumerken, dass fünf Stellen lediglich repräsentativ sind und dass Kommissionierstationen 104 mit mehr oder weniger als fünf Stellen ausgelegt sein können.
Bestellungsbehältnisse können beispielsweise Regale sein, die zum Aufnehmen von Kisten oder Behältern ausgelegt sind, die verwendet werden, um Bestellungen von Warenbestandsartikeln auszuführen. Jede Kiste oder jeder Behälter kann einer bestimmten Bestellung zugeordnet sein. Beispielsweise kann in einem Bestellungsbehältnis ein Karton gelagert werden, der zum Versenden einer Bestellung für mehrere Tintenpatronen und mehrere Ries Papier verwendet werden soll. Bestellungsbehältnisse mit Bestellungen, die solche Artikel erfordern, können Positionen entlang des Warenbestandsdocks aufsuchen, die Warenbestandsbehältnissen entsprechen, in denen für die Bestellungen benötigte Warenbestandsartikel lagern. Bediener können Artikel aus den Warenbestandsbehältnissen entnehmen und in entsprechende Kisten oder Behälter in dem Bestellungsbehältnis legen. Falls erforderlich, kann das Bestellungsbehältnis dann zu einer Warenbestandsstation gebracht werden, um verbleibende Artikel der Bestellungen in die Kisten oder Behälter des Bestellungsbehältnisses zu füllen.
Zur Veranschaulichung kann in dem vorstehend erörterten Beispiel für Bürobedarf Papier ein absatzstarker Warenbestandsartikel sein und Tintenpatronen können ein sehr nachgefragter Artikel sein. Dementsprechend können eine Palette mit Papier und ein Warenbestandsbehältnis, in dem verschiedene Tintenpatronen gelagert werden, am Warenbestandsdock stationiert sein. Eine Bestellung von mehreren Paketen Papier und einer Tintenpatrone kann ausgeführt werden, indem ein Bestellungsbehältnis zu einer Stelle entlang des Warenbestandsdocks gegenüber der Palette, auf der das Papier gelagert wird, bewegt wird, wo ein Bediener das Papier in das Bestellungsbehältnis transferieren kann. Das Bestellungsbehältnis kann sich dann zu einer Stelle gegenüber dem Warenbestandsbehältnis bewegen, in dem die Tintenpatronen aufbewahrt werden, an der derselbe oder ein anderer Bediener die Tintenpatrone in das Bestellungsbehältnis transferieren kann. Wenn der angeforderte Drucker nicht bereits an dem Warenbestandsdock gelagert wird, kann eine mobile Antriebseinheit das Bestellungsbehältnis zu einer Warenbestandsstation transportieren, wo eine andere mobile Antriebseinheit ein Warenbestandsbehältnis, das den Drucker enthält, transportieren kann, damit die Bestellung ausgeführt werden kann.
In 1 ist das Warenbestandsdock 106 mit mehreren speziellen Dockstellen 130 zum Aufnehmen der Warenbestandsbehältnisse 114 dargestellt. Es sind fünf Dockstellen 130 zum Aufnehmen von fünf entsprechenden Behältnissen 114 veranschaulicht, obwohl mehr oder weniger Dockstellen pro Warenbestandsdock 106 vorhanden sein können. An dem Warenbestandsdock 106 ist eine mobile Antriebseinheit 112(6) zum Vertauschen von Warenbestandsbehältnissen 114 zwischen den Stellen 130 gemäß den hierin beschriebenen Techniken dargestellt. Zwei beladene mobile Antriebseinheiten 112(7) und 112(8), die sich im Ruhezustand befinden und zugehörige Warenbestandsbehältnisse 114(7) und 114(8) (oder in diesem Fall genauer Bestellungsbehältnisse) für den Zugriff durch einen Kommissionierer 134 (der wieder als Mensch dargestellt ist, obwohl auch eine mechanische Vorrichtung verwendet werden kann) enthalten, sind neben einem Dock 132 dargestellt. In diesem Beispiel können die Warenbestandsbehältnisse 114(7) und 114(7) Pakete oder Behälter zur Bestellungserfüllung enthalten, wobei der Kommissionierer 134 ausgewählte Artikel aus den an den Stellen 130 positionierten Warenbestandsbehältnissen 114 entnimmt und die Artikel in Bestellungsbehälter auf den Warenbestandsbehältnissen 114(7) und 1 14(8) lädt.
In einigen Umsetzungen können mehrere mobile Antriebseinheiten verwendet werden, um Warenbestandsbehältnisse zu den Dockstellen 130 des Warenbestandsdocks 106 zu bringen und von diesen abzuholen. Eingehende Warenbestandsbehältnisse können an temporären Stellen platziert werden, während eine einzelne mobile Antriebseinheit, wie beispielsweise eine Einheit 112(6), ein vorhandenes Warenbestandsbehältnis entfernt, das kürzlich von dem Kommissionierer 134 von einer Dockstelle 130 kommissioniert wurde und dieses durch ein neues Warenbestandsbehältnis mit neuen Artikeln, die für den Kommissionierer 134 von Interesse sind, ersetzt.
In einer Umsetzung stimmt das Verwaltungsmodul 110 die Bewegung der mobilen Antriebseinheiten 112 ab und leitet sie zu verschiedenen Zonen innerhalb des Lagers. Das Verwaltungsmodul 110 koordiniert den Transport der verschiedenen Lagerbehältnisse zwischen den Zonen im Lager. Darüber hinaus kann das Verwaltungsmodul 110 verwendet werden, um die mobilen Antriebseinheiten anzuweisen, die Austauschprozesse innerhalb einer bestimmten Zone (z. B. Lagerzone 102, Kommissionierstation 104, Warenbestandsdock 106 usw.) durchzuführen. Im Allgemeinen gehört zu dem Austauschprozess das Anweisen einer mobilen Antriebseinheit 112, ein erstes Warenbestandsbehältnis von seiner aktuellen Stelle innerhalb der Zone an einer temporären Stelle innerhalb der Zone neu zu positionieren, die neben oder proximal zu der aktuellen Stelle liegt. Die mobile Antriebseinheit 112 belässt das erste Warenbestandsbehältnis an der temporären Stelle und positioniert anschließend ein zweites Warenbestandsbehältnis an der Stelle, die das erste Warenbestandsbehältnis freigemacht hat. Die mobile Antriebseinheit 112 hebt dann die erste Warenbestandseinheit an, um das erste Warenbestandsbehältnis abzutransportieren.
Das Verwaltungsmodul 110 kann eine beliebige Form der Kommunikation verwenden, um die mobilen Antriebseinheiten zu leiten. In einer Umsetzung sind das Verwaltungsmodul 110 und die mobilen Antriebseinheiten dazu ausgelegt, unter Verwendung von drahtlosen Technologien, wie einem drahtlosen lokalen Netzwerk (Wireless Local Area Network - WLAN), zu kommunizieren. Als Beispiel können einige Ausführungsformen der mobilen Antriebseinheit 112 mit dem Verwaltungsmodul 110 und/oder miteinander unter Verwendung von Wi-Fi (IEEE 802.11), Bluetooth (IEEE 802.15), Infrared-Data-Association-Standards oder einem anderen geeigneten Protokoll zur drahtlosen Kommunikation kommunizieren. Als weiteres Beispiel können in einem geführten Warenbestandssystem 100 Schienen oder ein anderes Führungselement, auf dem sich die mobilen Antriebseinheiten 112 bewegen, verdrahtet sein, um die Kommunikation zwischen den mobilen Antriebseinheiten 112 und dem Verwaltungsmodul 110 und/oder anderen Komponenten des Warenbestandssystems 100 zu ermöglichen.
Neben dem Leiten der mobilen Antriebseinheiten kann das Verwaltungsmodul 110 Anforderungen empfangen und/oder erzeugen, um einen beliebigen Vorgang aus einer Reihe bestimmter Vorgänge zu starten, an denen die mobilen Antriebseinheiten 112, die Warenbestandsbehältnisse 114 oder andere Elemente des Warenbestandssystems 100 beteiligt sind. Das Verwaltungsmodul 110 kann Komponenten des Warenbestandssystem 100 auswählen, um verschiedene Vorgänge auszuführen und Befehle, Anweisungen und/oder andere geeignete Informationen an die ausgewählten Komponenten zu übermitteln, um die Ausführung dieser Vorgänge zu ermöglichen. Das Verwaltungsmodul 110 kann Bestellungen über verschiedene Warenbestandsartikel empfangen und verschiedene geeignete Aufgaben koordinieren und verwalten, um die Bestellungen auszuführen. Beispielsweise kann eine Bestellung bestimmte Warenbestandsartikel aufführen, die von einem Kunden gekauft wurden und zum Versand an den Kunden aus dem Warenbestandssystem 10 entnommen werden sollen. Das Verwaltungsmodul 110 kann die Bestellungen von einem beliebigen geeigneten System empfangen und erzeugt, teilweise basierend auf den Bestellungen, Aufgabenzuweisungen einschließlich Anforderungen von Warenbestandsartikeln. Basierend auf den Bestellungen kann das Verwaltungsmodul 110 bestimmte auszuführende Vorgänge ermitteln, die innerhalb des Warenbestandssystems 100 gelagerte oder zu lagernde Warenbestandsartikel betreffen.
Nach dem Erzeugen einer oder mehrerer Aufgabenzuweisungen wählt das Verwaltungsmodul 110 geeignete Komponenten zum Ausführen bestimmter Ausgaben aus und überträgt Aufgabenzuweisungen an ausgewählte Komponenten, wie beispielsweise die mobilen Antriebseinheiten, um die Ausführung der entsprechenden Aufgaben auszulösen. Die entsprechenden Komponenten führen dann ihre zugewiesenen Aufgaben aus. Jede Aufgabenzuweisung definiert eine oder mehrere Aufgaben, die von einer bestimmten Komponente ausgeführt werden sollen. Diese Aufgaben können das Aufnehmen, Lagern, Nachfüllen und Zählen von Warenbestandsartikeln und/oder die Verwaltung von mobilen Antriebseinheiten 112, Warenbestandsbehältnissen 114 oder anderen Komponenten des Warenbestandssystems 100 betreffen. Abhängig von der Komponente und der auszuführenden Aufgabe kann eine bestimmte Aufgabenzuweisung Stellen, Komponenten und/oder Handlungen ermitteln, die der entsprechenden Aufgabe zugeordnet sind, und/oder andere geeignete Informationen, die von der entsprechenden Komponente beim Ausführen der zugewiesenen Aufgabe verwendet werden sollen. In einer Ausführungsform ist das Verwaltungsmodul 110 dazu ausgelegt, einen oder mehrere Roboterkommissionierarme (z. B. an der Kommissionierstation 104) zu steuern, die bestimmte Artikel von einer ersten Stelle aufnehmen und diese Artikel an einer Zielstelle platzieren.
In einer Ausführungsform kann das Robotersteuerungsoptimierungssystem 150 ein oder mehrere Bilder von einem Artikel in einem Lagergefäß aufnehmen, der unter Verwendung eines Roboterkommissionierarms mit einer Saugvorrichtung aufgenommen werden soll. Das Robotersteuerungsoptimierungssystem 150 könnte dann ein dreidimensionales Oberflächenmodell des Artikels basierend auf einer eindeutigen Kennung, die dem Artikel entspricht, abrufen. Das Robotersteuerungsoptimierungssystem 150 könnte eine Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten zum Halten des Artikels unter Verwendung der Saugvorrichtung des Roboterkommissionierarms basierend auf dem/den erfassten einen oder mehreren Bild(ern) von dem Artikel und dem dreidimensionalen Oberflächenmodell des Artikels bestimmen. Beispielsweise könnte das Robotersteuerungsoptimierungssystem 150 eine Menge möglicher Kontaktpunkte für den Artikel bestimmen und könnte basierend auf der Pose und Position des Artikels innerhalb des Lagergefäßes bestimmen, welche dieser möglichen Kontaktpunkte aktuell zugänglich sind.
Das Robotersteuerungsoptimierungssystem 150 kann eine erwartete Dichtungsqualitätsmetrik für einen ersten der möglichen Kontaktpunkte bestimmen, indem das dreidimensionale Oberflächenmodell des Artikels und die physischen Eigenschaften der Saugvorrichtung des Roboterkommissionierarms verarbeitet werden. Beispielsweise könnte das Robotersteuerungsoptimierungssystem 150 die Verformung und den Kontakt zwischen der Saugvorrichtung und dem ersten möglichen Kontaktpunkt unter Verwendung mindestens eines dreidimensionalen Federgitters, um die Verformung und den Kontakt zwischen der Saugvorrichtung und dem ersten möglichen Kontaktpunkt auf dem Artikel zu modellieren, modellieren, sodass die potentielle Energie über das dreidimensionale Federgitter minimiert wird. Das Robotersteuerungsoptimierungssystem 150 könnte dann die erwartete Dichtungsqualitätsmetrik unter Verwendung des dreidimensionalen Federgitters und eines Fluidmodells (z. B. eines Modells, das Fluidkraft und Leckgeometrie oder Leckwege in Beziehung setzt) berechnen. Nachdem die erwartete Dichtungsqualitätsmetrik berechnet wurde, könnte das Robotersteuerungsoptimierungssystem 150 basierend auf der erwarteten Dichtungsqualitätsmetrik bestimmen, ob der Artikel aus dem Lagergefäß entnommen werden soll, indem der Artikel unter Verwendung der Saugvorrichtung des Roboterkommissionierarms an dem ersten möglichen Kontaktpunkt gehalten wird.
2 veranschaulicht eine Roboterkommissionierungsumgebung in einem Logistikzentrum gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform. Wie gezeigt, beinhaltet die Umgebung 200 einen Roboterkommissionierarm 210, Stereokameravorrichtungen 220(1)-(A), Lichtquellen 230(1)-(B) und einen Artikeltransportkasten 240, der einen Artikel 250 enthält. Die Stereokameravorrichtungen 220(1)-(A) stellen im Allgemeinen Kameravorrichtungen dar, die so ausgerichtet sind, dass sie digitale Bilder von dem Artikel 250 aufnehmen. Diese Bilder können zum Beispiel verwendet werden, um zu bestätigen, dass der Artikel 250 vom erwarteten Typ ist und tatsächlich in dem Artikeltransportkasten 240 vorhanden ist, um zu bestimmen, wo sich der Artikel 250 innerhalb des Artikeltransportkastens 240 befindet, um die Ausrichtung des Artikels 250 innerhalb des Artikeltransportkastens 240 zu bestimmen und so weiter. Derartige Informationen könnten dann verwendet werden, um den Roboterkommissionierarm 210 zu steuern, um den Artikel aus dem Artikeltransportkasten 250 aufzunehmen und den Artikel zu einem festgelegten Ziel zu befördern. In einer Ausführungsform funktionieren die Stereokameravorrichtungen 220(1)-(A) im sichtbaren Lichtspektrum. Die Lichtquellen 230(1)-(B) sind so positioniert, dass sie den Artikel 250 in dem Artikelkasten 240 beleuchten, um sicherzustellen, dass der Artikel 250 in den von den Stereokameravorrichtungen 220(1)-(A) aufgenommenen digitalen Bildern deutlich sichtbar ist.
Der Roboterkommissionierarm 210 ist mit einer Vielzahl von Saugendeffektoren 215 und einem Robotergreiferendeffektor 217 ausgelegt. Beispielsweise beinhaltet, wie gezeigt, die Vielzahl von Saugendeffektoren 215 eine einzelne Saugvorrichtung und eine Mehrkopf-Saugvorrichtung. Im Allgemeinen kann die Steuerlogik für den Roboterkommissionierarm 210 in Abhängigkeit von der Art des Artikels 250 zwischen den Saugendeffektoren 215 und dem Robotergreiferendeffektor 217 wechseln. Während beispielsweise der Robotergreifermechanismus zum Aufnehmen einiger Arten von Artikeln ideal sein kann, können andere Artikel zu klein oder zu groß sein, um unter Verwendung eines solchen Mechanismus aufgenommen zu werden. Als weiteres Beispiel können die Saugvorrichtungen zwar ideal zum Aufnehmen einiger Artikel (z. B. eines leichten Artikels mit einer im Wesentlichen undurchlässigen Oberfläche) sein, es kann jedoch schwierig sein, andere Artikel unter Verwendung eines solchen Mechanismus aufzunehmen (z. B. einen schwereren Artikel mit einem hochdurchlässige Oberfläche). Daher kann die Steuerlogik für den Roboterkommissionierarm 210 dazu ausgelegt sein, einen optimalen Endeffektor zum Aufnehmen des Artikels 250 basierend auf Attributen des Artikels 250 auszuwählen.
Obwohl dies nicht gezeigt ist, kann die Umgebung 200 mit einer Vielzahl von Sensorvorrichtungen ausgelegt sein, die Daten über die unmittelbare physische Umgebung (z. B. Messungen von Temperatur, Feuchtigkeit usw.) und den Roboterkommissionierarm 210 selbst (z. B. Messungen der Vibration, Messungen der Temperatur usw.) sammeln können. Die Steuerlogik für den Roboterkommissionierarm 210 könnte ein oder mehrere Bilder des Artikels 250 unter Verwendung der Stereokameravorrichtungen 220(1)-(A) aufnehmen. Die Steuerlogik könnte dann diese Bilder analysieren, um z. B. zu überprüfen, ob sich der Artikel 250 innerhalb des Artikeltransportkastens 240 befindet, um eine Platzierung des Artikels 250 innerhalb des Artikeltransportkastens 240 zu ermitteln, eine Ausrichtung des Artikels 250 innerhalb des Artikeltransportkastens 240 zu bestimmen und so weiter. Die Steuerlogik könnte dann solche Informationen verwenden, um einen optimalen Kommissioniermechanismus 215 auszuwählen und die Bewegung des Roboterkommissionierarms 210 zu steuern, um den Artikel 250 aufzunehmen.
Es ist zu beachten, dass 2 zwar eine Ausführungsform veranschaulicht, die dazu ausgelegt ist, unter Verwendung von Stereokameravorrichtungen 220(1)-(N) Bilder eines Artikels aufzunehmen, der mit dem Roboterkommissionierarm 210 gehandhabt wird, allgemeiner jedoch Daten über das Aussehen des Artikels unter Verwendung einer beliebigen Anzahl verschiedener Techniken und Vorrichtungen aufgenommen werden können. Während in der dargestellten Ausführungsform die Stereokameravorrichtungen 220(1)-(N) von einem System zum maschinellen dreidimensionalen Sehen verwendet werden könnten, um Bilder von dem Artikel aufzunehmen, könnten in anderen Ausführungsformen Laufzeitkameras (z. B. Kameras, die die Laufzeit eines Lichtsignals zwischen der Kamera und einer Fläche des Artikels messen) verwendet werden, um Daten zu erzeugen, die das physische Aussehen des Artikels beschreiben. In verschiedenen anderen Ausführungsformen könnte ein Light-Detection-and-Ranging-System (LIDAR-System), ein strukturiertes Beleuchtungssystem (z. B. in Verbindung mit Stereokameras und einem System zum maschinellen dreidimensionalen Sehen), Ultraschallarrays, Röntgenbildgebungssysteme, Millimeterwellenscanner und so weiter verwendet werden, um ein dreidimensionales Modell des Artikels zu erzeugen (z. B. zum Bestimmen der Position und Oberflächengeometrie des Artikels, zur Verwendung beim Steuern der Bewegung des Roboterkommissionierarms 210). Allgemeiner können beliebige Systeme verwendet werden, die physische Attribute eines Artikels zur Verwendung beim Steuern einer Robotervorrichtung bestimmen können, die mit der hierin beschriebenen Funktionalität übereinstimmen.
Beispielsweise könnten die Kameravorrichtungen 220(1)-(A) Bilder von dem Artikel 250 innerhalb des Lagergefäßes 240 aufnehmen, z. B. während die Lichtquellen 230(1)-(B) Licht emittieren, um optimale Lichtbedingungen für das Aufnehmen von Bildern des Artikels 250 bereitzustellen. Das Robotersteuerungsoptimierungssystem 150 könnte dann basierend auf einer eindeutigen Kennung, die dem Artikel entspricht, ein dreidimensionales Oberflächenmodell des Artikels abrufen und könnte eine Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten zum Halten des Artikels 250 unter Verwendung eines Saugendeffektors 215 des Roboterkommissionierarms 210 basierend auf dem aufgenommenen einen oder mehreren Bildern des Artikels und dem dreidimensionalen Oberflächenmodell des Artikels bestimmen.
Das Robotersteuerungsoptimierungssystem 150 könnte dann einen oder mehrere der möglichen Kontaktpunkte bewerten, um deren Eignung zur Verwendung beim Aufnehmen des Artikels 250 unter Verwendung des Saugendeffektors 215 zu bestimmen. Beispielsweise könnte das Robotersteuerungsoptimierungssystem 150 durch Verarbeiten des dreidimensionalen Oberflächenmodells des Artikels und der physischen Eigenschaften der Saugvorrichtung des Roboterkommissionierarms eine erwartete Dichtungsqualitätsmetrik für einen ersten der möglichen Kontaktpunkte bestimmen. Dabei könnte das Robotersteuerungsoptimierungssystem 150 die Verformung und den Kontakt zwischen der Saugvorrichtung und dem ersten möglichen Kontaktpunkt unter Verwendung von mindestens einem dreidimensionalen Federgitter modellieren, um die Verformung und den Kontakt zwischen der Saugvorrichtung und dem ersten möglichen Kontaktpunkt auf dem Artikel zu modellieren, sodass die potentielle Energie über das dreidimensionale Federgitter minimiert wird.
Das Robotersteuerungsoptimierungssystem 150 könnte ferner die erwartete Dichtungsqualitätsmetrik unter Verwendung des dreidimensionalen Federgitters und eines Fluidmodells berechnen. Das Robotersteuerungsoptimierungssystem 150 könnte dann basierend auf der erwarteten Dichtungsqualitätsmetrik bestimmen, ob der Artikel aus dem Lagergefäß entnommen werden soll, indem der Artikel unter Verwendung des Saugendeffektors 215 des Roboterkommissionierarms 210 am ersten möglichen Kontaktpunkt gehalten wird. Es ist zu beachten, dass die dargestellte Ausführungsform zwar einen Saugendeffektor 215 umfasst, der an einem Roboterkommissionierarm 210 befestigt ist, ein solches Beispiel jedoch nur zur Veranschaulichung und ohne Einschränkung bereitgestellt wird. Allgemeiner können hierin beschriebene Ausführungsformen verwendet werden, um die erwartete Dichtungsqualität für jeden Typ von Saugvorrichtung oder Saugendeffektor zu bewerten.
3 ist ein Blockdiagramm, das ein Robotersteuerungsoptimierungssystem gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform veranschaulicht. Wie gezeigt, beinhaltet das System 300 ein Modellerzeugungssystem 150, ein Objekterfassungssystem 200, Sensorvorrichtungen 368 und eine Roboterarmsteuerung 390 zum Steuern eines Roboterkommissionierarms 210, die alle über ein Netzwerk 365 verbunden sind. Das Objekterfassungssystem 200 beinhaltet Stereokameras 370, eine Bildverarbeitungskomponente 375 und Licht emittierende Vorrichtungen 380. Im Allgemeinen verarbeitet die Bildverarbeitungskomponente 375 digitale Bilder, die von den Stereokameras 370 aufgenommen wurden. Beispielsweise könnte die Bildverarbeitungskomponente 375 einen Farbabgleichsvorgang über alle Bilder eines bestimmten Artikels von den Stereokameras 370 ausführen. Als weiteres Beispiel kann die Bildverarbeitungskomponente 375 einen oder mehrere Filter auf die Bilder anwenden. Allgemeiner kann die Bildverarbeitungskomponente 375 eine beliebige geeignete Verarbeitung an den aufgenommenen Bildern gemäß der hierin beschriebenen Ausführungsform durchführen. Der Roboterkommissionierarm 210 beinhaltet eine Vielzahl von Saugendeffektoren 215.
Das Robotersteuerungsoptimierungssystem 150 beinhaltet einen Prozessor 312, einen Arbeitsspeicher 314, einen Datenspeicher 340, E/A-Vorrichtungen 355 und eine Netzwerkschnittstelle 360. Der Prozessor 312 soll repräsentativ für eine einzelne CPU, mehrere CPUs, eine einzelne CPU mit mehreren Prozessorkernen und dergleichen sein. Der Arbeitsspeicher 314 ist beinhaltet, um repräsentativ für einen Direktzugriffsspeicher zu sein. Wie dargestellt, beinhaltet der Arbeitsspeicher 314 die Robotersteuerungsoptimierungskomponente 315 und ein Betriebssystem 335. Die Robotersteuerungsoptimierungskomponente 315 beinhaltet eine Robotersteuerungskomponente 320, eine Verformungsmodellierungskomponente 325 und eine Dichtungsqualitätsschätzkomponente 330. Der Datenspeicher 340 beinhaltet Artikelattributdaten 345, dreidimensionale Artikelmodelle 350 und Saugvorrichtungsattributdaten 353. Der Datenspeicher 340 kann eine Plattenlaufwerkspeichervorrichtung sein. Obwohl der Datenspeicher 340 als eine einzelne Einheit dargestellt ist, kann er eine Kombination aus einem festen und/oder einem austauschbaren Datenspeicher sein, wie beispielsweise Festplattenlaufwerken, austauschbaren Speicherkarten, optischem Speicher, NAS (Network Attached Storage) oder einem Speichernetzwerk (Storage Area Network - SAN). Die Netzwerkschnittstelle 360 kann eine beliebige Art von Netzwerkkommunikation sein, die es dem Robotersteuerungsoptimierungssystem 150 ermöglicht, mit anderen Computern über ein Datenkommunikationsnetzwerk (z. B. das Netzwerk 365) zu kommunizieren.
In einer Ausführungsform könnte die Robotersteuerungskomponente 320 Anweisungen (z.B. von dem Verwaltungsmodul 110) empfangen, um einen bestimmten Artikel von einer angegebenen Stelle aufzunehmen. Die Robotersteuerungskomponente 320 könnte ein dreidimensionales Artikelmodell 350 abrufen, das dem bestimmten aufzunehmenden Artikel entspricht, und die Robotersteuerungskomponente 320 könnte ein oder mehrere aufgenommene Bilder der Aufnahmestelle (z. B. eines bestimmten Behältnisses oder eines Transportkastens innerhalb eines automatisierten Produktverteilzentrums) von dem Objekterfassungssystem 220 empfangen.
In einer Ausführungsform erhält die Robotersteuerungskomponente 320 Anweisungen, um einen Artikel von einer bestimmten Stelle zu nehmen, erhält jedoch keine identifizierenden Informationen für den Artikel. In einer solchen Ausführungsform könnte die Robotersteuerungskomponente 320 das Objekterfassungssystem 220 anweisen, Bilder des Artikels an der bestimmten Stelle aufzunehmen, und die Robotersteuerungskomponente 320 könnte bestimmen, welches der dreidimensionalen Artikelmodelle 350 am besten mit dem Aussehen des Artikels in den aufgenommenen Bildern übereinstimmt. Die Robotersteuerungskomponente 320 könnte dann das dreidimensionale Artikelmodell 350, das am besten mit dem Artikel übereinstimmt, zur Verwendung beim Aufnehmen des Artikels abrufen.
Sobald das dreidimensionale Artikelmodell 350 abgerufen wurde, kann die Robotersteuerungskomponente 320 das dreidimensionale Artikelmodell 350 dann für einen oder mehrere Objektidentifikationsvorgänge verwenden. Beispielsweise könnte die Robotersteuerungskomponente 320 Bilder analysieren, die von der Aufnahmestelle aufgenommen wurden, und bestimmen, ob der bestimmte Artikel an der Aufnahmestelle vorhanden ist. Als Beispiel könnte die Robotersteuerungskomponente 320 bestimmen, ob ein beliebiger Abschnitt des aufgenommenen Bildes (der aufgenommenen Bilder) im Wesentlichen mit einem Aussehen des dreidimensionalen Artikelmodells 350 für den bestimmten Artikel aus einem beliebigen Blickwinkel und aus verschiedenen Entfernungen (z. B. einem vordefinierten Entfernungsbereich) übereinstimmt. Wenn die Robotersteuerungskomponente 320 bestimmt, dass ein Abschnitt des Bildes im Wesentlichen mit dem Aussehen des dreidimensionalen Artikelmodells 350 für den bestimmten Artikel übereinstimmt, bestimmt die Robotersteuerungskomponente 320, dass der bestimmte Artikel an der Aufnahmestelle, an einer Stelle vorhanden ist, die dem übereinstimmenden Abschnitt des Bildes entspricht.
Darüber hinaus bestimmt in einer Ausführungsform die Robotersteuerungskomponente 320 eine geschätzte Oberflächengeometrie des bestimmten Artikels an der bestimmten Stelle unter Verwendung des dreidimensionalen Artikelmodells 350. Zum Beispiel könnte die Robotersteuerungskomponente 320 die Pose des Artikels basierend auf Kalibrierungsinformationen, die die relative dreidimensionale Position der Kamera angeben, die das Bild aufnimmt, sowie dem Blickwinkel, von dem aus das dreidimensionale Artikelmodell 350 mit dem Abschnitt des aufgenommenen Bildes übereinstimmte, extrapolieren. Die Robotersteuerungskomponente 320 kann dann die geschätzte Pose des bestimmten Artikels verwenden, um die Oberflächengeometrie des Artikels zu bestimmen und um ferner einen optimalen Weg zum Anweisen der Roboterarmsteuerung 390, den Roboterkommissionierarm 392 zu steuern, damit der bestimmten Artikel am besten aufgenommen wird, zu bestimmen. Beispielsweise könnte die Robotersteuerungskomponente 320 einen Annäherungswinkel, eine optimale Oberfläche zum Fassen des bestimmten Artikels und so weiter basierend auf der geschätzten Pose des Objekts sowie Objektprofilinformationen für den bestimmten Artikel bestimmen. Zum Beispiel könnten die Objektprofilinformationen eine optimale Oberfläche angeben, an der der bestimmte Artikel unter Verwendung eines Saugendeffektors des Roboterkommissionierarms 392 gegriffen werden kann. Die Robotersteuerungskomponente 320 könnte einen möglichen Kontaktpunkt auf der optimalen Oberfläche basierend auf der aktuellen Pose des bestimmten Artikels bestimmen und könnte die Roboterarmsteuerung 390 anweisen, den Roboterkommissionierarm 392 zu bedienen, um den bestimmten Artikel an der optimalen Oberfläche aus einem bestimmten optimalen Winkel zu greifen.
In einer Ausführungsform bestimmt die Robotersteuerungskomponente 320 eine optimale Weise, ein gegebenes Objekt unter Verwendung eines entsprechenden dreidimensionalen Artikelmodells 350 loszulassen. Nachdem beispielsweise die Robotersteuerungskomponente 320 das Objekt auf optimale Weise aufgenommen hat, könnte die Robotersteuerungskomponente 320 eine optimale Weise bestimmen, um das Objekt an der angegebenen Zielstelle loszulassen (z. B. innerhalb eines Transportkastengefäßes in einem automatisierten Produktverteilzentrum). Dabei kann die Robotersteuerungskomponente 320 ein Objektprofil für das Objekt abrufen, das eine optimale Ruhefläche für das Objekt angibt (z. B. eine flache Oberfläche des Objekts, auf der das Objekt auf stabile Weise ruhen kann). Die Robotersteuerungskomponente 320 könnte dann unter Verwendung des entsprechenden dreidimensionalen Artikelmodells 350 bestimmen, wie das Objekt so ausgerichtet werden kann, dass die optimale Oberfläche nach unten gewandt ist.
In einer Ausführungsform bestimmt die Robotersteuerungskomponente 320 eine Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten zum Halten eines ersten Artikels unter Verwendung einer Saugvorrichtung eines Roboterkommissionierarms basierend auf einer geschätzten Pose des ersten Artikels. Beispielsweise könnte die Robotersteuerungskomponente 320 eine optimale freiliegende Oberfläche des Artikels basierend auf der Pose des Artikels und den Objektprofilinformationen bestimmen, und die Robotersteuerungskomponente 320 könnte eine Reihe von verschiedenen möglichen Kontaktpunkten auf der Oberflächengeometrie der optimalen freiliegenden Oberfläche bestimmen. Beispielsweise könnte die Robotersteuerungskomponente 320 einen Echtzeitvorgang ausführen, um eine Punktwolke (oder Tiefenkarte) zu erlangen, die die dreidimensionale Geometrie des Artikels beschreibt. Das heißt, die Robotersteuerungskomponente 320 könnte eine dreidimensionale Oberflächendarstellung erzeugen, die (einer) freiliegenden Oberfläche(n) des Artikels entspricht.
Die Robotersteuerungsoptimierungskomponente 315 könnte dann die verschiedenen möglichen Kontaktpunkte bewerten, um zu bestimmen, ob ein beliebiger der möglichen Kontaktpunkte für die Verwendung beim Aufnehmen des Artikels unter Verwendung eines Saugendeffektors akzeptabel ist und wenn ja, welcher der möglichen Kontaktpunkte für die Verwendung beim Aufnehmen des Artikels unter Verwendung des Saugendeffektors optimal ist.
Dabei könnte die Dichtungsqualitätsschätzungskomponente 330 für jeden der Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten basierend auf einer vorhergesagten verformten dreidimensionalen Form der Saugvorrichtung, die durch die Verformungsmodellierungskomponente 325 erzeugt wird, und einer dreidimensionalen Form, die dem möglichen Kontaktpunkt auf dem ersten Artikel zugeordnet ist, eine jeweilige Dichtungsqualitätsmetrik berechnen. Die Robotersteuerungskomponente 320 könnte dann einen der Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten basierend auf den berechneten Dichtungsqualitätsmetriken auswählen. Beispielsweise könnte die Robotersteuerungskomponente 320 einen möglichen Kontaktpunkt, der die größte Dichtungsqualitätsmetrik aufweist (d. h. die stärkste Dichtung angibt) bestimmen und könnte bestimmen, dass der möglichen Kontaktpunkt ein oder mehrere vordefinierte Kriterien erfüllt (z. B. die Dichtungsqualitätsmetrik für den möglichen Kontaktpunkt ein vordefiniertes Schwellenwertniveau für die Dichtungsqualität überschreitet). Die Robotersteuerungskomponente 320 könnte dann die Roboterarmsteuerung 390 anweisen, die Bewegung des Roboterkommissionierarms 210 zu steuern, um den Artikel aufzunehmen, indem der Artikel an dem ausgewählten möglichen Kontaktpunkt gehalten wird. In einer Ausführungsform könnte, wenn die Robotersteuerungskomponente 320 bestimmt, dass keiner der möglichen Kontaktpunkte die vordefinierten Kriterien erfüllt (z. B. keiner der möglichen Kontaktpunkte eine akzeptable Dichtungsqualitätsmetrik aufweist), die Robotersteuerungskomponente 320 das Aufnehmen des Artikels durch alternative Verfahren ermöglichen. Beispielsweise weist sie die Roboterarmsteuerung 390 an, den Artikel unter Verwendung eines Kommissioniermechanismus mit Robotergreiferendeffektor anstelle eines Saugendeffektors 215 aufzunehmen. Als weiteres Beispiel könnte die Robotersteuerungskomponente 320 den Artikel automatisch in einen anderen Bereich innerhalb des Logistikzentrums leiten, wo der Artikel manuell abgefertigt werden kann.
4 ist ein Blockdiagramm, das einen Arbeitsablauf zum Klassifizieren von möglichen Kontaktpunkten auf einem Artikel durch die Verwendung eines Saugnapfmodells gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform veranschaulicht. Wie dargestellt, beginnt der Arbeitsablauf 400 bei Block 410, wo die Robotersteuerungsoptimierungskomponente 315 eine Punktwolke abruft, die eine dreidimensionale Form eines aufzunehmenden Elements definiert. Im Allgemeinen repräsentiert die Punktwolke einen Menge an Datenpunkten in einem Koordinatensystem, die gemeinsam die dreidimensionale Form des Artikels beschreiben. Beispielsweise könnte die Punktwolke automatisch als Teil neuer Produktaufnahmeverfahren im Logistiksystem erzeugt und in einer Datenbank gespeichert werden. In einem solchen Beispiel könnte die Robotersteuerungsoptimierungskomponente 315 dann die Punktwolke aus der Datenbank abrufen, indem sie eine Abfrage ausgibt, die mindestens eine eindeutige Kennung angibt, die dem aufzunehmenden Artikel entspricht.
Die Robotersteuerungsoptimierungskomponente 315 bestimmt dann eine Reihe von möglichen Greifpunkten auf der Oberfläche der Punktwolke (Block 420). Beispielsweise könnte die Robotersteuerungsoptimierungskomponente 315 basierend auf der Oberflächengeometrie des Artikels (z. B. bestimmt durch Analysieren eines oder mehrerer Bilder des physischen Objekts) bestimmen, dass (eine) bestimmte Oberfläche(n) des Artikels freiliegend ist, und die Robotersteuerungsoptimierungskomponente 315 könnte dann die möglichen Greifpunkte auf der/den freiliegenden Oberfläche(n) des Artikels auswählen. Das heißt, die Robotersteuerungsoptimierungskomponente 315 könnte beliebige Kontaktpunkte von der Betrachtung ausschließen, die unter Verwendung des Saugendeffektors des Roboterkommissionierarms nicht ausreichend erreichbar wären, z. B. Punkte auf der Oberfläche, auf der der Artikel ruht. Die Robotersteuerungsoptimierungskomponente 315 könnte dann ein Saugnapfmodell (Block 430) zur Verwendung beim Bewerten der möglichen Kontaktpunkte erzeugen.
In dem dargestellten Beispiel erzeugt die Verformungsmodellierungskomponente 325 der Robotersteuerungsoptimierungskomponente 315 ein Verformungs- und Kontaktmodell, das die Oberfläche des Saugendeffektors darstellt. Beispielsweise könnte die Verformungsmodellierungskomponente 325 ein Federgitterdatenmodell erzeugen, das das weiche elastische Material des Saugendeffektors unter Verwendung einer Reihe von simulierten Torsions- und Druckfedern darstellt. Darüber hinaus könnte die Verformungsmodellierungskomponente 325 eine Form des Federgittermodells bestimmen, die einer Pose des Federgittermodells mit minimaler Energie entspricht. Anders ausgedrückt, wenn die Verformungsmodellierungskomponente 325 davon ausgehen könnte, dass es einen realisierbaren Zustand mit niedrigerer Energie gibt, den das elastische Material annehmen kann, dann befindet sich das Material vermutlich nicht in seinem endgültigen Ruhezustand. Sobald die Verformungsmodellierungskomponente 325 die dreidimensionale Form des Federgitterdatenmodells bestimmt, die die potentielle Energie innerhalb des Modells minimiert, kann die Verformungsmodellierungskomponente 325 bestimmen, dass die bestimmte dreidimensionale Form die verformte Form des Saugendeffektors darstellt, wenn eine Dichtung hergestellt wird. Die Dichtungsqualitätsschätzungskomponente 330 kann dann die verformte Form verwenden, um eine Qualität der Dichtung zu schätzen, die zwischen dem Saugendeffektor und dem bestimmten fraglichen Artikel gebildet würde.
Wie vorstehend erwähnt, wird in einer Ausführungsform das weiche elastische Material als Gitter verbundener Federn dargestellt. Jeder Verbindungspunkt innerhalb des Gitters kann als Knoten n dargestellt werden, und ein Knoten kann durch die Iteratoren i und j indiziert werden, die die ordinale Zeilen- und Spaltenposition des Knotens innerhalb des Gitters darstellen (d. h. n_i,j). Für das folgende Beispiel wird angenommen, dass x_i,j und y_i,j die kontinuierliche Position des indizierten Knotens darstellen. Demnach kann der Zustand des Gitters X als Zusammenstellung der kontinuierlichen Position aller Knoten zu einem einzelnen Spaltenvektor bezeichnet werden, wie nachstehend in Gleichung 1 dargestellt. $x = [\begin{matrix} x_{i, j} \\ y_{i, j} \end{matrix}] \forall i, j$
Die Verformungsmodellierungskomponente 325 könnte bestimmen, dass sich ein Knoten in einer realisierbaren Position befindet, wenn der Knoten nicht innerhalb der Begrenzung des kollidierenden Objekts liegt (z. B. dem Artikel, der unter Verwendung des Saugendeffektors aufgenommen wird). Das heißt, eine solche Einschränkung kann auferlegt werden, weil das physische Material der Saugvorrichtung nicht in den Artikel, der aufgenommen wird, eindringen kann. Insbesondere kann diese Einschränkung als 0 < |r_i,j| - |d_i,j | ∀_i,j dargestellt werden, wobei d den euklidischen Vektor darstellt, der vom Mittelpunkt des Objekts ausgeht und an dem indizierten Knoten endet, und r den effektiven Radius darstellt, der vom Mittelpunkt des Objekts ausgeht, kollinear mit d, und an der Begrenzung des Objekts endet.
Die Robotersteuerungsoptimierungskomponente 315 könnte dann eine Form des Federgitters bestimmen, die die in dem Gitter gespeicherte potentielle Energie E minimiert. Insbesondere könnte die Verformungsmodellierungskomponente 325 die folgende Gleichung 2 lösen, wobei E die summierte potentielle Energie jeder verformten Feder im Gitter darste llt. $x' = min_{x} E$
5 veranschaulicht einen Abschnitt eines dreidimensionalen Federgitters zur Verwendung beim Bestimmen einer verformten dreidimensionalen Form gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform. Wie dargestellt, zeigt die Darstellung 500 einen Abschnitt einer Federanordnung innerhalb des Gitters, wobei horizontale kh und vertikale k_v lineare Federn jeden Knoten verbinden. Darüber hinaus speichern torsionale Federn k_t Energie, während sich die linearen Federn um die Knoten drehen. Im Allgemeinen kann die Verformungsmodellierungskomponente 325 die Steifheitswerte für jede dieser linearen und torsionalen Federn basierend auf den Saugvorrichtungsattributdaten 353, z. B. Daten, die die Formbarkeit des Saugnapfmaterials beschreiben, anpassen. Die gesamte potentielle Energie des Gitters kann für einen gegebenen Gitterzustand X unter Verwendung des folgenden in Verfahren 1 gezeigten Verfahrens berechnet werden.
Die Verformungsmodellierungskomponente 325 kann dann das nichtlineare Optimierungsproblem der Bestimmung der Form dieses Gitters bewerten, die die gesamte potentielle Energie innerhalb des Gitters minimiert. Beispielsweise kann die Verformungsmodellierungskomponente 325 versuchen, einen optimalen Zustand X* zu finden, der die potentielle Energie in dem Gitter E minimiert, unter der Bedingung, dass die Gitterknoten nicht im Inneren des kollidierenden Objekts liegen (z. B. des Artikels, der unter Verwendung der Saugvorrichtung aufgenommen wird). Formaler kann der optimale Zustand unter Verwendung der vorstehend erörterten Gleichung 2 unter der Bedingung 0 < |r_i,j | - |d_i,j | ∀_i,j ausgedrückt werden.
Darüber hinaus kann die Verformungsmodellierungskomponente 325 beim Auflösen nach dem optimalen Zustand des Gitters eine nichtlineare Auflösungskomponente mit analytischen Gradienten bereitstellen, die Änderungen sowohl in der Zielfunktion E als auch in der Knotenpositionsbedingung zu Änderungen in X in Beziehung setzen. Zum Beispiel könnte $\frac{\partial E}{\partial x_{i, j}}$
ein Element der Gradientenmatrix sein und könnte die Änderung der potentiellen Energie aufgrund einer Änderung der x-Koordinatenposition des Knotens i, j beschreiben. Solche Gradienten können unter Verwendung beliebiger geeigneter symbolischer mathematischer Werkzeuge berechnet werden, die mit der hierin beschriebenen Funktionalität übereinstimmen.
In einer Ausführungsform kann die Verformungsmodellierungskomponente 325 annehmen, dass der Artikel, der unter Verwendung des Saugendeffektors aufgenommen wird, trotz der vom Saugendeffektor ausgeübten Kraft in seiner Form relativ konstant bleibt. Demnach kann die Verformungsmodellierungskomponente 325 den Kontakt zwischen einem solchen Artikel und dem Saugendeffektor modellieren, indem sie eine statische dreidimensionale Form verwendet, die einen Abschnitt des Artikels darstellt, der dem ausgewählten Kontaktpunkt entspricht. 6 veranschaulicht eine verformte dreidimensionale Form einer Saugnapfvorrichtung in Kontakt mit einer Artikeloberfläche gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform. Wie dargestellt, veranschaulicht das Diagramm 600 ein solches Beispiel. Wie dargestellt, entspricht das verformte dreidimensionale Netz 610 der Form des Federgitters mit einem minimalen potentiellen Energiewert, während die feste dreidimensionale Form 620 der Form des Artikels entspricht, die dem Kontaktpunkt entspricht. Im Allgemeinen kann eine solche Ausführungsform bevorzugt sein, wenn die Oberfläche des aufgenommenen Artikels relativ steif ist und sich unter der von der Saugvorrichtung ausgeübten Kraft nur sehr wenig verformt (wenn überhaupt).
Andere Artikel können sich jedoch unter der Kraft der Saugvorrichtung erheblich verformen. Während sich beispielsweise ein Artikel in einer relativ dicken Kartonverpackung unter der von der Saugvorrichtung ausgeübten Kraft sehr wenig verformen kann, kann sich ein formbarer Artikel in einer relativ dünnen Kunststoffverpackung erheblich verformen, wenn die Saugvorrichtung eine Kraft auf die Oberfläche der Verpackung des Artikels ausübt. In einer solchen Situation kann die Verformungsmodellierungskomponente 325 ein zweites Federgitter erzeugen, das die Oberfläche des Artikels darstellt, wie in 7 veranschaulicht, bei der es sich um ein Flussdiagramm von dreidimensionalen Formen einer Saugnapfvorrichtung in Kontakt mit einer formbaren Artikeloberfläche gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform handelt. In einer solchen Ausführungsform kann die Verformungsmodellierungskomponente 325 einen Steifheitswert für die Federn innerhalb des Gitters basierend auf physischen Attributen des Artikels anpassen (wobei z. B. jede Feder einen jeweiligen Steifheitswert aufweist). Beispielsweise könnte ein stärker formbarer Artikel relativ niedrigere Steifheitswerte aufweisen, während ein relativ starrer Artikel einen größeren Steifheitswert aufweisen könnte. Die Verformungsmodellierungskomponente 325 könnte dann die Form des Federgitters bestimmen, das die Form Artikels darstellt, auf den die Kraft einwirkt, die die potentielle Energie über alle Federn des Gitters minimiert. Wie in 7 dargestellt, beinhaltet die Darstellung 700 eine erste verformte dreidimensionale Form, die die Form der Saugvorrichtung 710 unter der von der Saugdichtung zwischen dem Artikel und der Saugvorrichtung ausgeübten Kraft darstellt, und eine zweite verformte dreidimensionale Form, die die Form des Artikels unter der gleichen Kraft darstellt.
Sobald die Verformungsmodellierungskomponente 325 die verformte dreidimensionale Form erzeugt hat, die die Saugvorrichtung unter der Kraft darstellt (und potentiell die verformte dreidimensionale Form, die den Artikel unter der Kraft darstellt wie in 7 gezeigt), kann die Dichtungsqualitätsschätzkomponente 330 eine Dichtungsqualitätsmetrik erzeugen, die die Stärke der Dichtung zwischen dem Artikel und der Saugnapfvorrichtung basierend auf der verformten dreidimensionalen Form der Saugnapfvorrichtung (d. h. der dreidimensionalen Form der Saugnapfvorrichtung unter der Kraft, die durch die Saugdichtung zwischen der Saugnapfvorrichtung und dem Artikel ausgeübt wird) und der dreidimensionalen Form des Artikels (z. B. einer festen dreidimensionalen Form bei einem starren Artikel, einer verformten dreidimensionalen Form, die die Form des Artikels unter der von der Saugnapfdichtung ausgeübten Kraft darstellt usw.) schätzt.
Bei der Berechnung der Dichtungsqualitätsmetrik kann die Dichtungsqualitätsschätzungskomponente 330 eine Reihe verschiedener Faktoren berücksichtigen. Eine nicht erschöpfende Liste derartiger Faktoren könnte zum Beispiel die Oberflächengeometrie des Artikels, die Pose des Artikels, die Trägheit des Artikels (z. B. während er mit der Saugnapfvorrichtung in Kontakt kommt, während er von der Saugnapfvorrichtung getragen wird usw.) sowie die Geometrie und das Volumenmodul des Saugnapfes (z. B. ein Maß dafür, wie widerstandsfähig das Material des Saugnapfes gegen Kompressibilität ist) beinhalten. Darüber hinaus könnte die Dichtungsqualitätsschätzungskomponente 330 alle Leckwege im Kontakt zwischen den dreidimensionalen Formen des Saugnapfes und des Artikels ermitteln. Die Dichtungsqualitätsschätzungskomponente 330 könnte ferner die Fähigkeit der Saugpumpe berücksichtigen, statischen Druck zu erzeugen (z. B. unter Verwendung eines einfachen linearen Fluidmodells).
In einer Ausführungsform kann die Dichtungsqualitätsschätzkomponente 330 ein Modell erzeugen, bei dem die Saugnapfvorrichtung über eine räumliche Kraft eine Kraft auf den Artikel ausübt. Diese „Saugkraft“ kann beispielsweise als Vektor dargestellt werden, der von einem Punkt auf der Oberfläche des Artikels ausgeht, der dem Mittelpunkt des Saugnapfes am nächsten liegt. Darüber hinaus kann ein solcher Vektor zum Mittelpunkt des Saugnapfes zeigen. Bei jedem Zeitschritt der Simulation kann die Dichtungsqualitätsschätzungskomponente 330 die Richtung und Größe des Vektors aktualisieren (d. h. die Dichtungsqualitätsschätzungskomponente 330 kann das berechnete Saugkraftmaß aktualisieren). Es ist zu beachten, dass die Definition der Richtung des Vektors über die Zeitschritte der Simulation zwar konstant bleibt, sich der Wert des Vektors jedoch ändern kann, da sich der nächstgelegene Punkt auf dem Artikel aufgrund der Bewegung des Artikels im Laufe der Zeit ändern kann.
Im Allgemeinen ist die Größe der Kraft proportional zu jeglichen Luftleckwegen zwischen dem Saugnapf und der Oberfläche des Artikels. Ein Beispiel für eine solche Größe ist in 9 dargestellt, bei der es sich um Diagramm handelt, das eine Beziehung zwischen statischem Druck und Leckwegoberflächenluft für eine Dichtung zwischen einer Saugvorrichtung und einem Artikel gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform veranschaulicht. Wie in dem Diagramm 900 dargestellt, ist der statische Druckwert am höchsten (z. B. gleich dem statischen Druck, den die Vakuumpumpe ausüben kann), wenn die Leckwegoberflächenluft bei 0 liegt, d. h. wenn keine Leckwege vorhanden sind. Wenn der Wert der Leckwegoberflächenluft zunimmt, nimmt der statische Druck der Dichtung ab, bis der statische Druckwert 0 erreicht. An diesem Punkt besteht keine Vakuumdichtung zwischen dem Artikel und der Saugvorrichtung, und der statische Druckwert bleibt 0 für jegliche weiteren Erhöhungen der Leckwegoberflächenluft.
In einer Ausführungsform ist die Dichtungsqualitätsschätzkomponente 330 dazu ausgelegt, Raycasting-Vorgänge auszuführen, um einen zweidimensionalen Saugbereich effektiv auf die Oberfläche des Artikels zu projizieren. Dieser Bereich ist in 8 gezeigt, bei der es sich um eine Darstellung einer Simulation zum Berechnen einer geschätzten Dichtungsqualitätsmetrik zwischen einem Saugnapf und einem Artikel gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform handelt. Wie dargestellt, zeigt die Darstellung 800 eine virtuelle Darstellung einer Saugvorrichtung 810 und eine virtuelle Darstellung eines Artikels 820. Wie dargestellt, hat die Dichtungsqualitätsschätzkomponente 330 einen kreisförmigen zweidimensionalen Saugbereich 830, der einen zentralen Punkt 840 aufweist, auf die Oberfläche des Artikels 820 projiziert. Basierend darauf, ob jeder Strahl auf den Artikel 820 trifft und bei den Strahlen, die auf den Artikel 820 treffen, die Entfernung, die jeder Strahl zurückgelegt hat, bevor er einen entsprechenden Punkt auf dem Artikel 820 schneidet, kann die Dichtungsqualitätsschätzungskomponente 330 numerisch integrieren, um die dreidimensionale Oberfläche, durch die Luft zwischen der Saugvorrichtung 810 und dem Artikel 820 strömen kann, zu schätzen.
In einer Ausführungsform kann die Dichtungsqualitätsschätzungskomponente 330 ein stückweise lineares Modell verwenden, um den Flächeninhalt mit dem statischen Vakuumdruck in Beziehung zu setzen, der zwischen der Saugvorrichtung 810 und dem Artikel 820 aufgebaut wird. Wenn in einer solchen Ausführungsform die Dichtungsqualitätsschätzungskomponente 330 bestimmt, dass der Flächeninhalt über einem vordefinierten Schwellenwertniveau für den Flächeninhalt liegt, kann die Dichtungsqualitätsschätzkomponente 330 bestimmen, dass die Fluidimpedanz vernachlässigbar ist und kein statischer Druck aufgebaut wird. Wenn andererseits der Flächeninhalt gleich null ist (d. h. wenn die Oberfläche des Artikels 820 die gesamte Oberfläche der Saugvorrichtung 810 umfasst), erreicht der Fluiddruck einen definierten Maximalwert (z. B. gleich oder im Wesentlichen gleich dem maximalen statischen Druck, der von der Vakuumpumpe erzeugt wird). Für alle Werte zwischen diesen Extremen kann die Dichtungsqualitätsschätzungskomponente 330 den Fluiddruck als einen Wert berechnen, der linear proportional zum Flächeninhalt ist. Demnach kann die Dichtungsqualitätsschätzungskomponente 330 die Größe der Kraft als Produkt aus dem Fluiddruck und der zweidimensionalen Saugfläche 830 angeben.
10 veranschaulicht einen Arbeitsablauf zum Abfertigen eines Artikels in einer Logistikzentrumumgebung gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform. Wie dargestellt, beginnt der Arbeitsablauf 1000 bei Block 1010, wo eine oder mehrere Licht emittierende Vorrichtungen 230 verwendet werden, um den Artikel 1005 innerhalb des Lagergefäßes 1007 zu beleuchten. Beispielsweise kann die Robotersteuerungsoptimierungskomponente 315 die Bildverarbeitungskomponente 375 anweisen, die Oberflächengeometrie des Artikels 1005 aus diesen Bildern zu schätzen, und die Robotersteuerungsoptimierungskomponente 315 kann das Beleuchtungsniveau steuern, das von der/den Licht emittierenden Vorrichtung(en) 230 erzeugt wird, um die Aufnahme eines optimalen Bildes (von optimalen Bildern) des Artikels 1005 zu ermöglichen. Natürlich kann die Robotersteuerungsoptimierungskomponente 315 unter einigen Umständen die Licht emittierenden Vorrichtungen 230 ausschalten (oder anderweitig bewirken, dass die Licht emittierenden Vorrichtungen 230 kein Licht emittieren), z. B. wenn die Umgebungsbeleuchtung der physischen Umgebung für eine optimale Bildaufnahme bereits ausreichend ist.
Die eine oder mehreren Kameravorrichtungen 220 nehmen dann (ein) Bild/Bilder des Artikels 1005 (Block 1015) auf und übertragen das/die aufgenommene(n) Bild/Bilder an die Bildverarbeitungskomponente 375 zum Bestimmen der Oberflächengeometrie des Artikels (Block 1020). Nach dem Bestimmen der geschätzten Pose des Artikels werden die bestimmten Oberflächengeometrieinformationen an die Robotersteuerungsoptimierungskomponente 315 (Block 1025) übertragen. Es ist zu beachten, dass die Oberflächengeometrieschätzung in dem Arbeitsablauf 1000 zwar als von der Bildverarbeitungskomponente 375 ausgeführt gezeigt wird, die Robotersteuerungsoptimierungskomponente 315 in anderen Ausführungsformen die Posenschätzungsanalyse jedoch direkt unter Verwendung des/der aufgenommenen Bildes/Bilder ausführen kann. Unter erneuter Bezugnahme auf den dargestellten Arbeitsablauf 1000 ruft die Robotersteuerungsoptimierungskomponente 315 ein dreidimensionales Modell aus einem Artikelprofildatenspeicher (Block 1030) ab, das dem Artikel 1005 entspricht. Beispielsweise könnte die Robotersteuerungsoptimierungskomponente 315 den Artikelprofildatenspeicher unter Verwendung mindestens einer eindeutigen Kennung abfragen, die dem Artikel 1005 entspricht.
11 veranschaulicht einen Arbeitsablauf zum Erzeugen einer geschätzten Dichtungsqualitätsmetrik für mögliche Kontaktpunkte auf einem Artikel in einem Logistikzentrum gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform. Wie dargestellt, zeigt der Arbeitsablauf 1100 eine Vielzahl möglicher Kontaktpunkte 1105(1)-(N) auf einer freiliegenden Oberfläche des Artikels 1005 innerhalb des Lagergefäßes 1007. Wie vorstehend erörtert, könnte die Robotersteuerungsoptimierungskomponente 315 basierend auf der Pose des Artikels 1005 eine oder mehrere freiliegende Oberflächen des Artikels 1005 bestimmen. Darüber hinaus kann die Robotersteuerungsoptimierungskomponente 315 andere Objekte, die den Artikel 1005 umgeben, bei der Bestimmung der freiliegenden Oberflächen berücksichtigen. Beispielsweise kann in der dargestellten Ausführungsform aufgrund des Lagergefäßes 1007, der den Artikel 1005 umgibt, nicht genügend Platz vorhanden sein, damit der Roboterkommissionierarm 210 einen Saugendeffektor auf die Seitenflächen des Artikels 1005 manövriert. Infolgedessen hat die Robotersteuerungsoptimierungskomponente 315 in dem dargestellten Beispiel die nach oben gerichtete Oberfläche des Artikels 1005 als die einzige freiliegende Oberfläche ausgewählt und eine Reihe von möglichen Kontaktpunkten 1105(1)-(N) auf der Oberfläche ausgewählt.
Wie dargestellt, empfängt die Robotersteuerungskomponente 315 das dreidimensionale Modell von dem Artikelprofildatenspeicher (Block 1030) und die Oberflächengeometrieinformationen von der Bildverarbeitungskomponente 375 (Block 1025). Die Robotersteuerungskomponente 315 verwendet diese Informationen, um die möglichen Kontaktpunkte 1105(1)-(N) auf der freiliegenden Oberfläche des Artikels zu bestimmen, und überträgt Daten, die diese möglichen Kontaktpunkte identifizieren, an die Verformungsmodellierungskomponente 325 (Block 1110). Die Verformungsmodellierungskomponente 325 erzeugt für jeden der möglichen Kontaktpunkte eine oder mehrere dreidimensionale Formen für die Saugvorrichtung (Block 1115). Zum Beispiel könnte, wie vorstehend erörtert, die Verformungsmodellierungskomponente 325 ein dreidimensionales Federgitter erzeugen, das der Saugvorrichtung entspricht, und könnte die dreidimensionale Form als die Form des Federgitters bestimmen, bei der die potentielle Energie bei allen Federn innerhalb des Gitters minimiert wird. Die Dichtungsqualitätsschätzungskomponente 330 erzeugt eine geschätzte Dichtungsqualitätsmetrik für jeden möglichen Kontaktpunkt (Block 1120).
12 veranschaulicht einen Arbeitsablauf zum Steuern eines Roboterkommissionierarms zum Aufnehmen eines Artikels durch Halten des Artikels an einem ausgewählten Kontaktpunkt gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform. Wie dargestellt, veranschaulicht der Arbeitsablauf 1200, wie die Robotersteuerungskomponente 315 die geschätzten Dichtungsqualitätsmetriken für die möglichen Kontaktpunkte von der Dichtungsqualitätsschätzungskomponente 330 (Block 1120) empfängt. Die Robotersteuerungskomponente 315 wählt einen möglichen Kontaktpunkt, der die größte geschätzte Dichtungsqualitätsmetrik aufweist und der ein oder mehrere vordefinierte Kriterien erfüllt (Block 1210), aus. Beispielsweise könnte die Robotersteuerungskomponente 315 einen möglichen Kontaktpunkt identifizieren, der eine Dichtungsqualitätsmetrik aufweist, die ein vordefiniertes Schwellenwertniveau für die Dichtungsqualität übersteigt, und die die größte Dichtungsqualitätsmetrik für alle betrachteten möglichen Kontaktpunkte ist.
In einer besonderen Ausführungsform, in der keiner der möglichen Kontaktpunkte eine Dichtungsqualitätsmetrik erzeugt, die das vordefinierte Schwellenwertniveau für die Dichtungsqualität übersteigt, könnte die Robotersteuerungskomponente 315 eine alternative Handlung ausführen, um den Artikel aufzunehmen. Beispielsweise könnte die Robotersteuerungskomponente 315 zusätzliche mögliche Kontaktpunkte auswählen und geschätzte Dichtungsqualitätsmetriken für diese zusätzlichen Kontaktpunkte unter Verwendung der hierin beschriebenen Techniken berechnen. Als weiteres Beispiel, bei dem der Roboterkommissionierarm 210 mit mehreren verschiedenen Arten von Endeffektoren ausgelegt ist, könnte die Robotersteuerungskomponente 315 die Roboterarmsteuerung 390 anweisen, die Bewegung des Roboterkommissionierarms 210 zu steuern, um den Artikel unter Verwendung einer alternativen Art von Endeffektor (z. B. einem Robotergreiferendeffektor) aufzunehmen. Als zusätzliches weiteres Beispiel könnte die Robotersteuerungskomponente 315 eine Anweisung an ein Steuerungssystem für das Logistikzentrum senden und anfordern, das der Artikel automatisch in einen anderen Bereich innerhalb des Logistikzentrums umgeleitet wird, in dem der Artikel manuell abgefertigt werden kann.
Unter erneuter Bezugnahme auf die dargestellte Ausführungsform bestimmt die Robotersteuerungskomponente 315, dass der ausgewählte mögliche Kontaktpunkt, der die größte geschätzte Dichtungsqualität aufweist, die vordefinierten Kriterien erfüllt, und steuert die Robotersteuerungskomponente 315 den Roboterkommissionierarm (z.B. durch Senden einer oder mehrerer Anweisungen an die Roboterarmsteuerung 390), um den Artikel 1005 an dem ausgewählten Kontaktpunkt 1220 unter Verwendung der Saugvorrichtung (Block 1215) aufzunehmen.
13 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Bestimmen einer erwarteten Dichtungsqualitätsmetrik zum Halten eines Artikels an einem möglichen Kontaktpunkt unter Verwendung einer Saugvorrichtung gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform veranschaulicht. Wie dargestellt, beginnt das Verfahren 1300 bei Block 1310, wo das Objekterfassungssystem 220 ein oder mehrere Bilder von einem Artikel in einem Lagergefäß, der unter Verwendung eines Roboterkommissionierarms mit einer Saugvorrichtung aufgenommen werden soll, aufnimmt. Das Objekterfassungssystem 220 könnte dann das/die aufgenommene(n) Bild(er) an die Robotersteuerungsoptimierungskomponente 315 übertragen. Die Robotersteuerungsoptimierungskomponente 315 ruft basierend auf einer eindeutigen Kennung, die dem Artikel entspricht, ein dreidimensionales Oberflächenmodell des Artikels ab (Block 1315). Beispielsweise könnte das Verwaltungsmodul 110 angeben, dass ein Artikel mit einer bestimmten eindeutigen Artikelkennung aufgenommen werden soll, und die Robotersteuerungsoptimierungskomponente 315 könnte unter Verwendung der bestimmten eindeutigen Artikelkennung eine Datenbank abfragen, die dreidimensionale Artikeloberflächenmodelle (z. B. eine Punktwolke) enthält.
Die Robotersteuerungsoptimierungskomponente 315 bestimmt eine Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten zum Halten des Artikels unter Verwendung der Saugvorrichtung des Roboterkommissionierarms (Block 1320). Beispielsweise könnte die Robotersteuerungsoptimierungskomponente 315 die Oberflächengeometrie des Artikels basierend auf dem aufgenommenen einen oder den mehreren Bildern von dem Artikel und dem dreidimensionalen Oberflächenmodell für den Artikel bestimmen und könnte die möglichen Kontaktpunkte aus der Oberflächengeometrie des Artikels auswählen. Dabei kann die Robotersteuerungsoptimierungskomponente 315 auch Objekte um den Artikel herum berücksichtigen (z. B. ein Lagergefäß, in dem der Artikel platziert ist). Das heißt, während eine gegebene Oberfläche des Artikels in dem Sinne freiliegend sein kann, dass nichts in direktem Kontakt mit der Oberfläche steht, können bestimmte Punkte auf der gegebenen Oberfläche für den Kontakt mit einer Saugvorrichtung immer noch ungeeignet sein, da diese Punkte ausreichend nahe zu einem Objekt in der Nähe liegen können, dass es keinen Weg gibt, den die Saugvorrichtung nehmen kann, um einen optimalen Kontakt mit diesen Punkten herzustellen.
Die Robotersteuerungsoptimierungskomponente 315 bestimmt dann eine erwartete Dichtungsqualitätsmetrik für einen ersten der möglichen Kontaktpunkte, indem sie das dreidimensionale Oberflächenmodell des Artikels und die physischen Eigenschaften der Saugvorrichtung des Roboterkommissionierarms als Eingaben verarbeitet (Block 1325). In der dargestellten Ausführungsform modelliert die Verformungsmodellierungskomponente 325 als Teil des Bestimmens der erwarteten Dichtungsqualitätsmetrik durch die Robotersteuerungsoptimierungskomponente 315 die Verformung und den Kontakt zwischen der Saugvorrichtung und dem ersten möglichen Kontaktpunkt unter Verwendung mindestens eines dreidimensionalen Federgitters, um die Verformung und den Kontakt zwischen der Saugvorrichtung und dem ersten möglichen Kontaktpunkt auf dem Artikel zu modellieren, sodass die potentielle Energie über das dreidimensionale Federgitter minimiert wird (Block 1330). Darüber hinaus berechnet die Dichtungsqualitätsschätzungskomponente 330 die erwartete Dichtungsqualitätsmetrik unter Verwendung des dreidimensionalen Federgitters und eines Fluidmodells, das die Fluidkraft und die Leckwege in Beziehung setzt (Block 1335). Die Robotersteuerungskomponente 320 bestimmt basierend auf der erwarteten Dichtungsqualitätsmetrik, ob der Artikel aus dem Lagergefäß entnommen werden soll, indem der Artikel unter Verwendung der Saugvorrichtung des Robotekommissionierarms an dem ersten möglichen Kontaktpunkt gehalten wird (Block 1340), und das Verfahren 1300 endet.
14 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern der Bewegung eines Roboterkommissionierarms zum Aufnehmen eines Artikels durch Halten des Artikels an einem möglichen Kontaktpunkt gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform veranschaulicht. Wie dargestellt, beginnt das Verfahren 1400 bei Block 1410, wo die Robotersteuerungsoptimierungskomponente 315 einen ersten möglichen Kontaktpunkt zum Halten eines ersten Artikels unter Verwendung der Saugvorrichtung des Roboterkommissionierarms basierend auf einer Oberflächengeometrie des ersten Artikels bestimmt. Die Dichtungsqualitätsschätzungskomponente 330 schätzt eine Dichtungsqualitätsmetrik für den ersten möglichen Kontaktpunkt basierend auf einer vorhergesagten verformten dreidimensionalen Form der Saugvorrichtung und einer dreidimensionalen Form, die zu dem ersten Artikel zugeordnet ist (Block 1415). Nach dem Bestimmen, dass die geschätzte Dichtungsqualitätsmetrik für den ersten möglichen Kontaktpunkt ein oder mehrere vordefinierte Kriterien erfüllt, steuert die Robotersteuerungskomponente 320 die Bewegung des Roboterkommissionierarms, um den ersten Artikel durch Halten des ersten Artikels an dem ersten möglichen Kontaktpunkt (Block 1420) aufzunehmen und das Verfahren 1400 endet.
15 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern der Bewegung eines Roboterkommissionierarms zum Aufnehmen eines Artikels an einem ausgewählten möglichen Kontaktpunkt gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform veranschaulicht. Wie dargestellt, beginnt das Verfahren 1500 bei Block 1510, wo die Robotersteuerungsoptimierungskomponente 315 eine Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten zum Halten eines ersten Artikels unter Verwendung einer Saugvorrichtung eines Roboterkommissionierarms basierend auf einer geschätzten Oberflächengeometrie des ersten Artikels bestimmt. Die Dichtungsqualitätsschätzungskomponente 330 berechnet für jeden der Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten eine jeweilige Dichtungsqualitätsmetrik basierend auf einer vorhergesagten verformten dreidimensionalen Form der Saugvorrichtung und einer dreidimensionalen Form, die dem möglichen Kontaktpunkt auf dem ersten Artikel zugeordnet ist (Block 1515). Die Robotersteuerungskomponente 320 wählt einen der Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten basierend auf den berechneten Dichtungsqualitätsmetriken aus (Block 1520). Darüber hinaus steuert die Robotersteuerungskomponente 320 die Bewegung des Roboterkommissionierarms, um den ersten Artikel durch Halten des ersten Artikels an dem ausgewählten möglichen Kontaktpunkt aufzunehmen (Block 1525), und das Verfahren 1500 endet.
Die Beschreibungen der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden zum Zwecke der Veranschaulichung vorgestellt, sollen jedoch nicht erschöpfend oder auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt sein. Viele Modifikationen und Variationen sind für den Durchschnittsfachmann offensichtlich, ohne vom Umfang und Geist der beschriebenen Ausführungsformen abzuweichen. Die hierin verwendete Terminologie wurde gewählt, um die Prinzipien der Ausführungsformen, die praktische Anwendung oder technische Verbesserung gegenüber auf dem Markt befindlichen Technologien am besten zu erklären oder um es anderen Fachleuten zu ermöglichen, die hierin offenbarten Ausführungsformen zu verstehen.
Vorstehend wird auf Ausführungsformen Bezug genommen, die in dieser Offenbarung vorgestellt werden. Der Umfang der vorliegenden Offenbarung ist jedoch nicht auf spezifische beschriebene Ausführungsformen beschränkt. Stattdessen ist jede beliebige Kombination der folgenden Merkmale und Elemente, unabhängig davon, ob sie sich auf verschiedene Ausführungsformen beziehen oder nicht, dazu vorgesehen, um in Betracht gezogene Ausführungsformen umzusetzen und auszuführen. Obwohl hierin offenbarte Ausführungsformen darüber hinaus Vorteile gegenüber anderen möglichen Lösungen oder gegenüber dem Stand der Technik erzielen können, schränkt die Frage, ob durch eine gegebene Ausführungsform ein bestimmter Vorteil erzielt wird oder nicht, den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht ein. Somit sind die folgenden Aspekte, Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile lediglich veranschaulichend und werden nicht als Elemente oder Einschränkungen der beigefügten Ansprüche betrachtet, es sei denn, dies wird ausdrücklich in einem oder mehreren Ansprüchen angegeben. Ebenso soll eine Bezugnahme auf „die Erfindung“ nicht als Verallgemeinerung eines hierin offenbarten erfinderischen Gegenstands ausgelegt werden und soll nicht als Element oder Einschränkung der beigefügten Ansprüche betrachtet werden, es sei denn, dies wird ausdrücklich in einem oder mehreren Ansprüchen angegeben.
Aspekte der vorliegenden Erfindung können die Form einer vollständigen Hardware-Ausführungsform, einer vollständigen Software-Ausführungsform (einschließlich Firmware, residenter Software, Mikrocode usw.) oder einer Ausführungsform annehmen, die Software- und Hardware-Aspekte kombiniert, auf die hierin alle im Allgemeinen als eine „Schaltung“, ein „Modul“ oder ein „System“ bezeichnet werden können.
Die vorliegende Erfindung kann ein System, ein Verfahren und/oder ein Computerprogrammprodukt sein. Das Computerprogrammprodukt kann ein computerlesbares Speichermedium (oder computerlesbare Speichermedien) beinhalten, das/die über computerlesbare Programmanweisungen darauf verfügt/verfügen, um zu bewirken, dass ein Prozessor Aspekte der vorliegenden Erfindung ausführt.
Das computerlesbare Speichermedium kann eine physische Vorrichtung sein, die Anweisungen zur Verwendung durch eine Anweisungsausführungsvorrichtung beinhalten und speichern kann. Das computerlesbare Speichermedium kann unter anderem beispielsweise eine elektronische Speichervorrichtung, eine magnetische Speichervorrichtung, eine optische Speichervorrichtung, eine elektromagnetische Speichervorrichtung, eine Halbleiterspeichervorrichtung oder eine beliebige geeignete Kombination der vorstehenden sein. Eine nicht erschöpfende Liste spezifischerer Beispiele für das computerlesbare Speichermediums beinhaltet Folgendes: eine tragbare Computerdiskette, eine Festplatte, einen Direktzugriffspeicher (Random Access Memory - RAM), einen Nur-Lese-Speicher (Read-Only Memory - ROM), einen löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (Erasabel Programmable Read-Only Memory - EPROM oder Flash-Speicher), einen statischen Direktzugriffsspeicher (Static Random Access Memory - SRAM), einen tragbaren Compact-Disc-Nur-Lese-Speicher (CD-ROM), eine Digital Versatile Disk (DVD), einen Speicherstick, eine Diskette, eine mechanisch codierte Vorrichtung wie beispielsweise Lochkarten oder erhabene Strukturen in einer Nut, auf der Anweisungen aufgezeichnet sind, und jede beliebige geeignete Kombination der vorstehenden. Ein computerlesbares Speichermedium ist im vorliegenden Zusammenhang nicht so auszulegen, dass es sich um vorübergehende Signale an sich handelt, wie beispielsweise Radiowellen oder andere sich frei ausbreitende elektromagnetische Wellen, elektromagnetische Wellen, die sich durch einen Wellenleiter, oder andere Übertragungsmedien ausbreiten (z. B. Lichtimpulse, die durch ein Glasfaserkabel übertragen werden) oder elektrische Signale, die über ein Kabel übertragen werden.
Hierin beschriebene computerlesbare Programmanweisungen können von einem computerlesbaren Speichermedium auf entsprechende Rechen-/Verarbeitungsvorrichtungen, oder über ein Netzwerk, zum Beispiel das Internet, ein lokales Netzwerk, ein Weitverkehrsnetz und/oder ein drahtloses Netzwerk, auf einen externen Computer oder eine externe Speichervorrichtung heruntergeladen werden. Das Netzwerk kann Kupferübertragungskabel, optische Übertragungsfasern, drahtlose Übertragung, Router, Firewalls, Switches, Gateway-Computer und/oder Edge-Server umfassen. Eine Netzwerkadapterkarte oder Netzwerkschnittstelle in jeder Rechen-/Verarbeitungsvorrichtung empfängt computerlesbare Programmanweisungen vom Netzwerk und leitet die computerlesbaren Programmanweisungen zur Speicherung in einem computerlesbaren Speichermedium innerhalb der jeweiligen Rechen-/Verarbeitungsvorrichtung weiter.
Computerlesbare Programmanweisungen zum Ausführen von Vorgängen der vorliegenden Erfindung können Assembleranweisungen, Befehlssatzarchitekturanweisungen (Instruction-Set-Architecture - ISA), Maschinenanweisungen, maschinenabhängige Anweisungen, Mikrocode, Firmware-Anweisungen, Zustandseinstellungsdaten oder entweder Quellcode oder Objektcode, die in einer beliebigen Kombination aus einer oder mehreren Programmiersprachen geschrieben ist, einschließlich einer objektorientierten Programmiersprache wie Smalltalk, C ++ oder dergleichen, und herkömmlicher prozeduraler Programmiersprachen wie der Programmiersprache „C“ oder ähnlicher Programmiersprachen. Die computerlesbaren Programmanweisungen können vollständig auf dem Computer des Benutzers, teilweise auf dem Computer des Benutzers, als eigenständiges Softwarepaket, teilweise auf dem Computer des Benutzers und teilweise auf einem entfernten Computer oder vollständig auf dem entfernten Computer oder Server ausgeführt werden. Im letzteren Szenario kann der entfernte Computer über einen beliebigen Netzwerktyp, einschließlich eines lokalen Netzwerks (LAN) oder eines Weitverkehrsnetzwerks (WAN), mit dem Computer des Benutzers verbunden sein, oder die Verbindung kann zu einem externen Computer hergestellt werden (zum Beispiel über das Internet mit einem Internetdienstanbieter). In einigen Ausführungsformen können elektronische Schaltungen, die beispielsweise programmierbare Logikschaltungen, feldprogrammierbare Gate-Arrays (FPGA) oder programmierbare Logik-Arrays (PLA) umfassen, die computerlesbaren Programmanweisungen ausführen, indem sie Zustandsinformationen der computerlesbaren Programmanweisungen verwenden, um die elektronische Schaltung anzupassen, um Aspekte der vorliegenden Erfindung auszuführen.
Aspekte der vorliegenden Erfindung werden hierin unter Bezugnahme auf Flussdiagrammdarstellungen und/oder Blockdiagramme von Verfahren, Einrichtungen (Systemen) und Computerprogrammprodukten gemäß Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Es versteht sich, dass jeder Block der Flussdiagrammdarstellungen und/oder Blockdiagramme und Kombinationen von Blöcken in den Flussdiagrammdarstellungen und/oder Blockdiagrammen durch computerlesbare Programmanweisungen implementiert werden können.
Diese computerlesbaren Programmanweisungen können einem Prozessor eines Allzweckcomputers, eines Spezialcomputers oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung bereitgestellt werden, um eine Maschine herzustellen, sodass die Anweisungen, die über den Prozessor des Computers oder eine andere programmierbare Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt werden, Mittel zum Umsetzen der Funktionen/Handlungen, die in dem Block/den Blöcken des Flussdiagramms und/oder Blockdiagramms angegeben sind, herstellen. Diese computerlesbaren Programmanweisungen können auch in einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert sein, das einen Computer, eine programmierbare Datenverarbeitungseinrichtung und/oder andere Vorrichtungen anweisen kann, auf eine bestimmte Weise zu funktionieren, sodass das computerlesbare Speichermedium, auf dem Anweisungen gespeichert sind, einen Herstellungsartikel umfasst, der Anweisungen beinhaltet, die Aspekte der Funktion/Handlung umsetzen, die in dem Block oder den Blöcke des Flussdiagramms und/oder Blockdiagramms angegeben sind.
Die computerlesbaren Programmanweisungen können auch auf einen Computer, eine andere programmierbare Datenverarbeitungseinrichtung oder eine andere Vorrichtung geladen werden, um zu bewirken, dass eine Reihe von Betriebsschritten auf dem Computer, einer anderen programmierbaren Einrichtung oder einer anderen Vorrichtung ausgeführt werden, um einen computerimplementierten Prozess zu erzeugen, sodass die Anweisungen, die auf dem Computer, einer anderen programmierbaren Einrichtung oder einer anderen Vorrichtung ausgeführt werden, die Funktionen/Handlungen umsetzen, die in dem Block/den Blöcken des Flussdiagramms und/oder Blockdiagramms angegeben sind.
Das Flussdiagramm und die Blockdiagramme in den FIG. veranschaulichen die Architektur, Funktionalität und den Betrieb möglicher Umsetzungen von Systemen, Verfahren und Computerprogrammprodukten gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In dieser Hinsicht kann jeder Block in dem Flussdiagramm oder den Blockdiagrammen ein Modul, ein Segment oder einen Abschnitt von Anweisungen darstellen, die eine oder mehrere ausführbare Anweisungen zum Umsetzen der angegebenen logischen Funktion(en) umfassen. In einigen alternativen Umsetzungen können die in dem Block angegebenen Funktionen in einer anderen Reihenfolge, als in den FIG. angegeben, erfolgen. Beispielsweise können zwei nacheinander gezeigte Blöcke tatsächlich im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Blöcke können manchmal abhängig von der zugehörigen Funktionalität in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden. Es ist zudem zu beachten, dass jeder Block der Blockdiagramme und/oder Flussdiagrammdarstellung und Kombinationen von Blöcken in den Blockdiagrammen und/oder der Flussdiagrammdarstellung durch hardwarebasierte Spezialsysteme umgesetzt werden können, die die spezifizierten Funktionen oder Handlungen ausführen oder Kombinationen von Spezialhardware und Computeranweisungen ausführen.
Ausführungsformen der Erfindung können Endbenutzern durch eine Cloud-Computing-Infrastruktur bereitgestellt werden. Cloud Computing bezieht sich im Allgemeinen auf die Bereitstellung skalierbarer Rechenressourcen als Dienst über ein Netzwerk. Formeller kann Cloud Computing als eine Rechenfunktion definiert werden, die eine Abstraktion zwischen der Rechenressource und ihrer zugrunde liegenden technischen Architektur (z. B. Server, Speicher, Netzwerke) bereitstellt und einen bequemen Netzwerkzugriff auf einen gemeinsam genutzten Pool konfigurierbarer Rechenressourcen bei Bedarf ermöglicht, die mit minimalem Verwaltungsaufwand oder Interaktion mit Dienstanbietern schnell bereitgestellt und freigegeben werden können. Somit ermöglicht Cloud Computing einem Benutzer den Zugriff auf virtuelle Rechenressourcen (z. B. Speicher, Daten, Anwendungen und sogar vollständige virtualisierte Rechensysteme) in der „Cloud“, ohne Rücksicht auf die zugrunde liegenden physischen Systeme (oder Standorte dieser Systeme), die verwendet werden, um die Rechenressourcen bereitzustellen.
Typischerweise werden Cloud-Computing-Ressourcen einem Benutzer auf Pay-per-Use-Basis zur Verfügung gestellt, wobei den Benutzern nur die tatsächlich verwendeten Rechenressourcen in Rechnung gestellt werden (z. B. eine Menge an Speicherplatz, die von einem Benutzer verbraucht wird, oder eine Anzahl von virtualisierten Systemen, die von dem Benutzer instanziiert werden). Ein Benutzer kann jederzeit und von überall im Internet auf alle Ressourcen zugreifen, die sich in der Cloud befinden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung könnte die Robotersteuerungsoptimierungskomponente 315 auf einem Rechensystem in der Cloud ausgeführt werden und Informationen empfangen, die die Pose eines Artikels innerhalb eines Logistikzentrums spezifizieren. In einem solchen Fall könnte die Robotersteuerungsoptimierungskomponente 315 unter Verwendung eines dreidimensionalen Federgitters zum Modellieren der Verformung und des Kontakts zwischen einer Saugvorrichtung für einen Roboterkommissionierarm in dem Logistikzentrum und dem möglichen Kontaktpunkt des Artikels einen möglichen Kontaktpunkt auf dem Artikel bestimmen und eine geschätzte Dichtungsqualitätsmetrik berechnen, die dem möglichen Kontaktpunkt entspricht. Die Robotersteuerungsoptimierungskomponente 315 könnte dann Steueranweisungen an einen Roboterkommissionierarm in einem Logistikzentrum übertragen, die z. B. den Roboterkommissionierarm anweisen, mit dem Aufnehmen des Artikels durch Halten des Artikels an dem möglichen Kontaktpunkt unter Verwendung der Saugvorrichtung fortzufahren. Dadurch kann ein Benutzer von einem beliebigen Rechensystem aus, das mit einem mit der Cloud verbundenen Netzwerk (z. B. dem Internet) verbunden ist, auf diese Informationen zugreifen.
Obwohl das Vorstehende auf Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gerichtet ist, können andere und weitere Ausführungsformen der Erfindung entwickelt werden, ohne von ihrem Grundumfang abzuweichen, und deren Umfang wird durch die folgenden Ansprüche bestimmt.
Das Vorstehende ist unter Umständen in Hinblick auf die folgenden Sätze besser verständlich:

Satz 1 ist ein Verfahren, das Folgendes umfasst:
- Aufnehmen eines oder mehrerer Bilder von einem Artikel in einem Vorratsgefäß, der unter Verwendung eines Roboterkommissionierarms mit einer Saugvorrichtung aufgenommen werden soll;
- Abrufen eines n-dimensionalen Oberflächenmodells des Artikels basierend auf einer eindeutigen Kennung, die dem Artikel entspricht;
- Bestimmen einer Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten zum Halten des Artikels unter Verwendung der Saugvorrichtung des Roboterkommissionierarms basierend auf dem/den aufgenommenen einen oder mehrerer Bild(ern) von dem Artikel und dem n-dimensionalen Oberflächenmodell des Artikels;
- Bestimmen einer erwarteten Dichtungsqualitätsmetrik für einen ersten der möglichen Kontaktpunkte durch Verarbeiten des n-dimensionalen Oberflächenmodells des Artikels und
- der physischen Eigenschaften der Saugvorrichtung des Roboterkommissionierarms als Eingaben, das Folgendes umfasst:
  - Modellieren der Verformung und des Kontakts zwischen der Saugvorrichtung und dem n-dimensionalen Oberflächenmodell am ersten möglichen Kontaktpunkt unter Verwendung mindestens eines n-dimensionalen Federgitters, um die Verformung und den Kontakt zwischen der Saugvorrichtung und dem n-dimensionalen Oberflächenmodell an dem ersten möglichen Kontaktpunkt zu modellieren, sodass die potentielle Energie über das n-dimensionale Federgitter minimiert wird; und
  - Berechnen der erwarteten Dichtungsqualitätsmetrik unter Verwendung des n-dimensionalen Federgitters und eines Fluidmodells, das die Fluidkraft und Leckwege in Beziehung setzt; und
  - Bestimmen, ob der Artikel durch Halten des Artikels an dem ersten möglichen Kontaktpunkt unter Verwendung der Saugvorrichtung des Roboterkommissionierams aus dem Vorratsgefäß aufgenommen werden soll, basierend auf der erwarteten Dichtungsqualitätsmetrik.
Satz 2 ist das Verfahren von Satz 1, das ferner Folgendes umfasst:
- nach dem Bestimmen, dass der Artikel durch Halten des Artikels an dem ersten möglichen Kontaktpunkt unter Verwendung der Saugvorrichtung des Roboterkommissionierams aus dem Vorratsgefäß aufgenommen werden soll, Übertragen einer Anweisung an eine Steuerlogik für den Roboterkommissionierarm, wobei die Anweisung mindestens Positionsinformationen angibt, die den ersten möglichen Kontaktpunkt identifizieren.
Satz 3 ist das Verfahren von Satz 1, das ferner Folgendes umfasst:
- nach dem Bestimmen, dass der Artikel nicht durch Halten des Artikels an dem ersten möglichen Kontaktpunkt unter Verwendung der Saugvorrichtung des Roboterkommissionierams aus dem Vorratsgefäß aufgenommen werden soll:
  - Auswählen eines zweiten Kontaktpunkts aus der Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten;
  - Bestimmen einer zweiten erwarteten Dichtungsqualitätsmetrik für den zweiten möglichen Kontaktpunkt; und
  - Bestimmen, ob der Artikel durch Halten des Artikels an dem zweiten möglichen Kontaktpunkt unter Verwendung der Saugvorrichtung des Roboterkommissionierams aus dem Vorratsgefäß aufgenommen werden soll, basierend auf der zweiten erwarteten Dichtungsqualitätsmetrik.
Satz 4 ist das Verfahren von Satz 3, wobei das Bestimmen einer zweiten erwarteten Dichtungsqualitätsmetrik für den zweiten möglichen Kontaktpunkt ferner Folgendes umfasst:
- Modellieren der Verformung und des Kontakts zwischen der Saugvorrichtung und dem zweiten möglichen Kontaktpunkt unter Verwendung mindestens eines n-dimensionalen Federgitters, um die Verformung und den Kontakt zwischen der Saugvorrichtung und dem zweiten möglichen Kontaktpunkt für den Artikel zu modellieren, sodass die potentielle Energie über das n-dimensionale Federgitter minimiert wird; und
- Berechnen der erwarteten Dichtungsqualitätsmetrik unter Verwendung des n-dimensionalen Federgitters für den zweiten möglichen Kontaktpunkt und des Fluidmodells.
Satz 5 ist das Verfahren von Satz 1, das ferner Folgendes umfasst:
- Bestimmen einer Pose des Artikels innerhalb des Vorratsgefäßes basierend auf dem/den aufgenommenen einen oder mehreren Bild(ern) von dem Artikel und dem abgerufenen n-dimensionalen Modell für den Artikel, wobei das Bestimmen der Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten zum Halten des Artikels unter Verwendung der Saugvorrichtung des Roboterkommissionierarms ferner auf der bestimmten Pose des Artikels innerhalb des Vorratsgefäßes basiert.
Satz 6 ist das Verfahren von Satz 5, wobei das Bestimmen der Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten zum Halten des Artikels unter Verwendung der Saugvorrichtung des Roboterkommissionierarms ferner Folgendes umfasst:
- Abrufen eines Artikelprofils basierend auf der eindeutigen Kennung, die dem Artikel entspricht, wobei das Artikelprofil einen Menge von möglichen Kontaktpunkten für den Artikel angibt; und
- Bestimmen, dass die Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten verfügbar ist, basierend auf der bestimmten Pose des Artikels innerhalb des Lagergefäßes, wobei die Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten eine Teilmenge der Menge von möglichen Kontaktpunkten für den Artikel innerhalb des Artikelprofils ist.
Satz 7 ist ein System, das Folgendes umfasst:
- einen Roboterkommissionierarm mit einer Saugvorrichtung, die zum Aufnehmen von Artikeln und zum Transportieren der Artikel an eine bestimmte Stelle geeignet ist;
- einen oder mehrere Computerprozessoren; und
- Steuerlogik für den Roboterkommissionierarm, der, wenn er durch Betrieb des einen oder der mehreren Computerprozessoren ausgeführt wird, einen Vorgang durchführt, der Folgendes umfasst:
  - Bestimmen eines ersten möglichen Kontaktpunkts zum Halten eines ersten Artikels unter Verwendung der Saugvorrichtung des Roboterkommissionierarms basierend auf einer Oberflächengeometrie des ersten Artikels;
  - Schätzen einer Dichtungsqualitätsmetrik für den ersten möglichen Kontaktpunkt basierend auf einer vorhergesagten verformten n-dimensionalen Form der Saugvorrichtung und einer n-dimensionalen Form, die dem ersten Artikel zugeordnet ist; und nach dem Bestimmen, dass die geschätzte Dichtungsqualitätsmetrik für den ersten möglichen Kontaktpunkt ein oder mehrere vordefinierte Kriterien erfüllt, Steuern der Bewegung des Roboterkommissionierarms, um den ersten Artikel durch Halten des ersten Artikels an dem ersten möglichen Kontaktpunkt aufzunehmen.
Satz 8 ist das System von Satz 7, wobei ein erstes vordefiniertes Kriterium des einen oder der mehreren vordefinierten Kriterien ferner die geschätzte Dichtungsqualitätsmetrik umfasst, die einen vordefinierten Schwellenwert für die Dichtungsqualität überschreitet.
Satz 9 ist das System von Satz 7, wobei das Schätzen der Dichtungsqualitätsmetrik für den ersten möglichen Kontaktpunkt basierend auf der vorhergesagten verformten n-dimensionalen Form der Saugvorrichtung und der n-dimensionalen Form, die dem ersten Artikel zugeordnet ist, ferner Folgendes umfasst:
- Erzeugen der vorhergesagten verformten n-dimensionalen Form der Saugvorrichtung durch Modellieren der Verformung und des Kontakts zwischen der Saugvorrichtung und der n-dimensionalen Form, die dem ersten Artikel an dem ersten möglichen Kontaktpunkt zugeordnet ist, unter Verwendung mindestens eines ersten n-dimensionalen Federgitters, um die Verformung und den Kontakt zwischen der Saugvorrichtung und der n-dimensionalen Form, die dem ersten Artikel an dem ersten möglichen Kontaktpunkt zugeordnet ist, zu modellieren, sodass die potentielle Energie über das erste n-dimensionale Federgitter minimiert wird.
Satz 10 ist das System von Satz 9, wobei das Schätzen der Dichtungsqualitätsmetrik für den ersten möglichen Kontaktpunkt basierend auf der vorhergesagten verformten n-dimensionalen Form der Saugvorrichtung und der n-dimensionalen Form, die dem ersten Artikel zugeordnet ist, ferner Folgendes umfasst:
- Berechnen der Dichtungsqualitätsmetrik unter Verwendung des ersten n-dimensionalen Federgitters und eines Fluidmodells, das die Fluidkraft und die Leckwege in Beziehung setzt.
Satz 11 ist das System von Satz 10, wobei das Schätzen der Dichtungsqualitätsmetrik für den ersten möglichen Kontaktpunkt basierend auf der vorhergesagten verformten n-dimensionalen Form der Saugvorrichtung und der n-dimensionalen Form, die dem ersten Artikel zugeordnet ist, ferner Folgendes umfasst:
- Abrufen eines Artikelprofils, das dem ersten Artikel entspricht, und Spezifizieren von Daten, die physische Attribute des ersten Artikels beschreiben; und
- Erzeugen einer zweiten vorhergesagten verformten n-dimensionalen Form für den ersten Artikel unter Verwendung mindestens eines zweiten n-dimensionalen Federgitters, um die Verformung und den Kontakt zwischen der Saugvorrichtung und dem ersten möglichen Kontaktpunkt des ersten Artikels so zu modellieren, sodass die potentielle Energie über das erste n-dimensionale Federgitter minimiert wird,
- wobei das Berechnen der Dichtungsqualitätsmetrik ferner auf der zweiten vorhergesagten verformten n-dimensionalen Form für den ersten Artikel basiert.
Satz 12 ist das System von Satz 10, wobei das Schätzen der Dichtungsqualitätsmetrik für den ersten möglichen Kontaktpunkt basierend auf der vorhergesagten verformten n-dimensionalen Form der Saugvorrichtung und der n-dimensionalen Form, die dem ersten Artikel zugeordnet ist, ferner Folgendes umfasst:
- Bestimmen einer zweiten n-dimensionalen Form, die dem ersten Artikel zugeordnet ist, wobei das Berechnen der Dichtungsqualitätsmetrik ferner auf der zweiten n-dimensionalen Form basiert.
Satz 13 ist das System von Satz 7, wobei der Vorgang ferner Folgendes umfasst: Bestimmen eines zweiten Kontaktpunkts zum Halten eines zweiten Artikels unter Verwendung der Saugvorrichtung des Roboterkommissionierarms basierend auf einer zweiten Oberflächengeometrie des zweiten Artikels; Schätzen einer zweiten Dichtungsqualitätsmetrik für den zweiten möglichen Kontaktpunkt basierend auf einer vorhergesagten verformten n-dimensionalen Form der Saugvorrichtung und einer n-dimensionalen Form, die dem zweiten Artikel zugeordnet ist; und nach dem Bestimmen, dass die zweite Dichtungsqualitätsmetrik für den zweiten möglichen Kontaktpunkt das eine oder die mehreren vordefinierten Kriterien nicht erfüllt:
- Bestimmen eines dritten Kontaktpunkts zum Halten des zweiten Artikels unter Verwendung der Saugvorrichtung des Roboterkommissionierarms basierend auf der zweiten Oberflächengeometrie des zweiten Artikels
- Schätzen einer dritten Dichtungsqualitätsmetrik für den dritten möglichen Kontaktpunkt basierend auf einer dritten verformten n-dimensionalen Form der Saugvorrichtung und einer dritten n-dimensionalen Form, die dem zweiten Artikel zugeordnet ist; und nach dem Bestimmen, dass die dritte Dichtungsqualitätsmetrik für den zweiten möglichen Kontaktpunkt das eine oder die mehreren vordefinierten Kriterien erfüllt, Steuern der Bewegung des Roboterkommissionierarms, um den zweiten Artikel durch Halten des zweiten Artikels an dem dritten möglichen Kontaktpunkt aufzunehmen.
Satz 14 ist das System von Satz 7, wobei der Vorgang ferner Folgendes umfasst: Aufnehmen eines oder mehrerer Bilder von dem ersten Artikel; Bestimmen einer eindeutigen Kennung, die dem ersten Artikel in einem Produktkatalog für ein Logistikzentrum entspricht; Abrufen des n-dimensionalen Modells des ersten Artikels unter Verwendung der eindeutigen Kennung;und Bestimmen der Oberflächengeometrie des ersten Artikels basierend auf mindestens einem der aufgenommenen einen oder mehreren Bilder von dem ersten Artikel und dem abgerufenen n-dimensionalen Modell des ersten Artikels.
Satz 15 ist ein nichtflüchtiges computerlesbares Medium, das Computerprogrammcode enthält, der, wenn er durch den Betrieb eines oder mehrerer Computerprozessoren ausgeführt wird, einen Vorgang durchführt, der Folgendes umfasst:
- Bestimmen einer Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten zum Halten eines ersten Artikels unter Verwendung einer Saugvorrichtung eines Roboterkommissionierarms basierend auf einer geschätzten Oberflächengeometrie des ersten Artikels;
- Berechnen einer jeweiligen Dichtungsqualitätsmetrik für jeden der Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten basierend auf einer vorhergesagten verformten n-dimensionalen Form der Saugvorrichtung und einer n-dimensionalen Form, die dem möglichen Kontaktpunkt auf dem ersten Artikel zugeordnet ist;
- Auswählen eines der Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten basierend auf den berechneten Dichtungsqualitätsmetriken; und
- Steuern der Bewegung des Roboterkommissionierarms zum Aufnehmen des ersten Artikels durch Halten des ersten Artikels an dem ausgewählten möglichen Kontaktpunkt.
Satz 16 ist das nichtflüchtige computerlesbare Medium von Satz 15, wobei der Vorgang ferner Folgendes umfasst:
- Aufnehmen eines oder mehrerer Bilder von dem ersten Artikel unter Verwendung von einer oder mehreren Kameravorrichtungen;
- Abrufen eines n-dimensionalen Modells des ersten Artikels unter Verwendung einer eindeutigen Kennung, die dem ersten Artikel entspricht; und
- Schätzen einer Pose des ersten Artikels basierend auf dem aufgenommenen einen oder mehreren Bildern von dem ersten Artikel, dem abgerufenen n-dimensionalen Modell des ersten Artikels und Positionsinformationen, die der einen oder den mehreren Kameravorrichtungen zugeordnet sind.
Satz 17 ist das nichtflüchtige computerlesbare Medium von Satz 15, wobei das Auswählen eines der Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten basierend auf den berechneten Dichtungsqualitätsmetriken ferner Folgendes umfasst:
- Bestimmen von mindestens einem von der Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten, der ein oder mehrere vordefinierte Kriterien erfüllt; und
- Auswählen eines optimalen möglichen Kontaktpunkts aus dem bestimmten mindestens einen möglichen Kontaktpunkt.
Satz 18 ist das nichtflüchtige computerlesbare Medium von Satz 15, wobei das Berechnen der jeweiligen Dichtungsqualitätsmetrik für jeden der Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten ferner Folgendes umfasst:
- Modellieren der Verformung und des Kontakts zwischen der Saugvorrichtung und dem jeweiligen möglichen Kontaktpunkt unter Verwendung mindestens eines n-dimensionalen Federgitters, um die Verformung und den Kontakt zwischen der Saugvorrichtung und dem jeweiligen möglichen Kontaktpunkt auf dem Artikel zu modellieren; und
- Berechnen der erwarteten Dichtungsqualitätsmetrik unter Verwendung des n-dimensionalen Federgitters und eines Fluidmodells.
Satz 19 ist das nichtflüchtige computerlesbare Medium von Satz 18, wobei das Berechnen der jeweiligen Dichtungsqualitätsmetrik für jeden der Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten ferner Folgendes umfasst:
- iteratives Verfeinern einer n-dimensionalen Form eines ersten des mindestens einen dreidimensionalen Federgitters, um die potentielle Energie über das erste n-dimensionale Federgitter zu minimieren, wobei eine resultierende n-dimensionale Form des ersten n-dimensionalen Federgitters die n-dimensionale Form der Saugvorrichtung darstellt, wenn eine Saugwirkung auf den jeweiligen möglichen Kontaktpunkt des ersten Artikels ausgeübt wird.
Satz 20 ist das nichtflüchtige computerlesbare Medium von Satz 19, wobei das Berechnen der jeweiligen Dichtungsqualitätsmetrik für jeden der Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten ferner Folgendes umfasst:
- iteratives Verfeinern einer zweiten n-dimensionalen Form eines zweiten des mindestens einen n-dimensionalen Federgitters, um die potentielle Energie über das zweite n-dimensionale Federgitter zu minimieren, wobei eine resultierende n-dimensionale Form des zweiten n-dimensionalen Federgitters die n-dimensionale Form für den jeweiligen möglichen Kontaktpunkt auf dem ersten Artikel darstellt, wenn unter Verwendung der Saugvorrichtung eine Saugkraft aufgebracht wird.
- wobei das Berechnen der erwarteten Dichtungsqualitätsmetrik ferner auf der n-dimensionalen Form für den jeweiligen möglichen Kontaktpunkt auf dem ersten Artikel basiert, wenn eine Saugkraft unter Verwendung der Absaugvorrichtung aufgebracht wird.
Satz 21 ist das nichtflüchtige computerlesbare Medium von Satz 19, wobei das Berechnen der erwarteten Dichtungsqualitätsmetrik ferner auf einer n-dimensionalen Form für den jeweiligen möglichen Kontaktpunkt auf dem ersten Artikel basiert, wenn keine Saugkraft aufgebracht wird.

In Anbetracht des Vorstehenden wird der Umfang der vorliegenden Offenbarung durch die folgenden Ansprüche bestimmt:

Claims

Verfahren, das Folgendes umfasst: Aufnehmen eines oder mehrerer Bilder von einem Artikel in einem Vorratsgefäß, der unter Verwendung eines Roboterkommissionierarms mit einer Saugvorrichtung aufgenommen werden soll; Abrufen eines n-dimensionalen Oberflächenmodells des Artikels basierend auf einer eindeutigen Kennung, die dem Artikel entspricht; Bestimmen einer Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten zum Halten des Artikels unter Verwendung der Saugvorrichtung des Roboterkommissionierarms basierend auf dem/den aufgenommenen einen oder mehrerer Bild(ern) von dem Artikel und dem n-dimensionalen Oberflächenmodell des Artikels; Bestimmen einer erwarteten Dichtungsqualitätsmetrik für einen ersten der möglichen Kontaktpunkte durch Verarbeiten des n-dimensionalen Oberflächenmodells des Artikels und der physischen Eigenschaften der Saugvorrichtung des Roboterkommissionierarms als Eingaben, das Folgendes umfasst: Modellieren der Verformung und des Kontakts zwischen der Saugvorrichtung und dem n-dimensionalen Oberflächenmodell an dem ersten möglichen Kontaktpunkt unter Verwendung mindestens eines n-dimensionalen Federgitters, um die Verformung und den Kontakt zwischen der Saugvorrichtung und dem n-dimensionalen Oberflächenmodell an dem ersten möglichen Kontaktpunkt zu modellieren, sodass die potentielle Energie über das n-dimensionale Federgitter minimiert wird; und Berechnen der erwarteten Dichtungsqualitätsmetrik unter Verwendung des n-dimensionalen Federgitters und eines Fluidmodells, das die Fluidkraft und Leckwege in Beziehung setzt; und Bestimmen, ob der Artikel durch Halten des Artikels an dem ersten möglichen Kontaktpunkt unter Verwendung der Saugvorrichtung des Roboterkommissionierams aus dem Vorratsgefäß aufgenommen werden soll, basierend auf der erwarteten Dichtungsqualitätsmetrik.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: nach dem Bestimmen, dass der Artikel durch Halten des Artikels an dem ersten möglichen Kontaktpunkt unter Verwendung der Saugvorrichtung des Roboterkommissionierams aus dem Vorratsgefäß aufgenommen werden soll, Übertragen einer Anweisung an eine Steuerlogik für den Roboterkommissionierarm, wobei die Anweisung mindestens Positionsinformationen angibt, die den ersten möglichen Kontaktpunkt identifizieren.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: nach dem Bestimmen, dass der Artikel nicht durch Halten des Artikels an dem ersten möglichen Kontaktpunkt unter Verwendung der Saugvorrichtung des Roboterkommissionierams aus dem Vorratsgefäß aufgenommen werden soll: Auswählen eines zweiten Kontaktpunkts aus der Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten; Bestimmen einer zweiten erwarteten Dichtungsqualitätsmetrik für den zweiten möglichen Kontaktpunkt; und Bestimmen, ob der Artikel durch Halten des Artikels an dem zweiten möglichen Kontaktpunkt unter Verwendung der Saugvorrichtung des Roboterkommissionierams aus dem Vorratsgefäß aufgenommen werden soll, basierend auf der zweiten erwarteten Dichtungsqualitätsmetrik.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Bestimmen einer zweiten erwarteten Dichtungsqualitätsmetrik für den zweiten möglichen Kontaktpunkt ferner Folgendes umfasst: Modellieren der Verformung und des Kontakts zwischen der Saugvorrichtung und dem zweiten möglichen Kontaktpunkt unter Verwendung mindestens eines n-dimensionalen Federgitters, um die Verformung und den Kontakt zwischen der Saugvorrichtung und dem zweiten möglichen Kontaktpunkt für den Artikel zu modellieren, sodass die potentielle Energie über das n-dimensionale Federgitter minimiert wird; und Berechnen der erwarteten Dichtungsqualitätsmetrik unter Verwendung des n-dimensionalen Federgitters für den zweiten möglichen Kontaktpunkt und des Fluidmodells.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: Bestimmen einer Pose des Artikels innerhalb des Vorratsgefäßes basierend auf dem/den aufgenommenen einen oder mehreren Bild(ern) von dem Artikel und dem abgerufenen n-dimensionalen Modell für den Artikel, wobei das Bestimmen der Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten zum Halten des Artikels unter Verwendung der Saugvorrichtung des Roboterkommissionierarms ferner auf der bestimmten Pose des Artikels innerhalb des Vorratsgefäßes basiert.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Bestimmen der Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten zum Halten des Artikels unter Verwendung der Saugvorrichtung des Roboterkommissionierarms ferner Folgendes umfasst: Abrufen eines Artikelprofils basierend auf der eindeutigen Kennung, die dem Artikel entspricht, wobei das Artikelprofil eine Menge von möglichen Kontaktpunkten für den Artikel angibt; und Bestimmen, dass die Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten verfügbar ist, basierend auf der bestimmten Pose des Artikels innerhalb des Lagergefäßes, wobei die Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten eine Teilmenge der Menge von möglichen Kontaktpunkten für den Artikel innerhalb des Artikelprofils ist.
System, das Folgendes umfasst: einen Roboterkommissionierarm mit einer Saugvorrichtung, die zum Aufnehmen von Artikeln und zum Transportieren der Artikel an eine bestimmte Stelle geeignet ist; einen oder mehrere Computerprozessoren; und Steuerlogik für den Roboterkommissionierarm, die, wenn sie durch den Betrieb des einen oder der mehreren Computerprozessoren ausgeführt wird, einen Vorgang durchführt, der Folgendes umfasst: Bestimmen eines ersten möglichen Kontaktpunkts zum Halten eines ersten Artikels unter Verwendung der Saugvorrichtung des Roboterkommissionierarms basierend auf einer Oberflächengeometrie des ersten Artikels; Schätzen einer Dichtungsqualitätsmetrik für den ersten möglichen Kontaktpunkt basierend auf einer vorhergesagten verformten n-dimensionalen Form der Saugvorrichtung und einer n-dimensionalen Form, die dem ersten Artikel zugeordnet ist; und nach dem Bestimmen, dass die geschätzte Dichtungsqualitätsmetrik für den ersten möglichen Kontaktpunkt ein oder mehrere vordefinierte Kriterien erfüllt, Steuern der Bewegung des Roboterkommissionierarms, um den ersten Artikel durch Halten des ersten Artikels an dem ersten möglichen Kontaktpunkt aufzunehmen.
System nach Anspruch 7, wobei ein erstes vordefiniertes Kriterium des einen oder der mehreren vordefinierten Kriterien ferner die geschätzte Dichtungsqualitätsmetrik umfasst, die einen vordefinierten Schwellenwert für die Dichtungsqualität überschreitet.
System nach Anspruch 7, wobei das Schätzen der Dichtungsqualitätsmetrik für den ersten möglichen Kontaktpunkt basierend auf der vorhergesagten verformten n-dimensionalen Form der Saugvorrichtung und der n-dimensionalen Form, die dem ersten Artikel zugeordnet ist, ferner Folgendes umfasst: Erzeugen der vorhergesagten verformten n-dimensionalen Form der Saugvorrichtung durch Modellieren der Verformung und des Kontakts zwischen der Saugvorrichtung und der n-dimensionalen Form, die dem ersten Artikel an dem ersten möglichen Kontaktpunkt zugeordnet ist, unter Verwendung mindestens eines ersten n-dimensionalen Federgitters, um die Verformung und den Kontakt zwischen der Saugvorrichtung und der n-dimensionalen Form, die dem ersten Artikel an dem ersten möglichen Kontaktpunkt zugeordnet ist, zu modellieren, sodass die potentielle Energie über das erste n-dimensionale Federgitter minimiert wird.
System nach Anspruch 9, wobei das Schätzen der Dichtungsqualitätsmetrik für den ersten möglichen Kontaktpunkt basierend auf der vorhergesagten verformten n-dimensionalen Form der Saugvorrichtung und der n-dimensionalen Form, die dem ersten Artikel zugeordnet ist, ferner Folgendes umfasst: Berechnen der Dichtungsqualitätsmetrik unter Verwendung des ersten n-dimensionalen Federgitters und eines Fluidmodells, das die Fluidkraft und die Leckwege in Beziehung setzt.
System nach Anspruch 10, wobei das Schätzen der Dichtungsqualitätsmetrik für den ersten möglichen Kontaktpunkt basierend auf der vorhergesagten verformten n-dimensionalen Form der Saugvorrichtung und der n-dimensionalen Form, die dem ersten Artikel zugeordnet ist, ferner Folgendes umfasst: Abrufen eines Artikelprofils, das dem ersten Artikel entspricht, und Angeben von Daten, die physische Attribute des ersten Artikels beschreiben; und Erzeugen einer zweiten vorhergesagten verformten n-dimensionalen Form für den ersten Artikel unter Verwendung mindestens eines zweiten n-dimensionalen Federgitters, um die Verformung und den Kontakt zwischen der Saugvorrichtung und dem ersten möglichen Kontaktpunkt des ersten Artikels zu modellieren, sodass die potentielle Energie über das erste n-dimensionale Federgitter minimiert wird, wobei das Berechnen der Dichtungsqualitätsmetrik ferner auf der zweiten vorhergesagten verformten n-dimensionalen Form für den ersten Artikel basiert.
System nach Anspruch 10, wobei das Schätzen der Dichtungsqualitätsmetrik für den ersten möglichen Kontaktpunkt basierend auf der vorhergesagten verformten n-dimensionalen Form der Saugvorrichtung und der n-dimensionalen Form, die dem ersten Artikel zugeordnet ist, ferner Folgendes umfasst: Bestimmen einer zweiten n-dimensionalen Form, die dem ersten Artikel zugeordnet ist, wobei das Berechnen der Dichtungsqualitätsmetrik ferner auf der zweiten n-dimensionalen Form basiert.
System nach Anspruch 7, wobei der Vorgang ferner Folgendes umfasst: Bestimmen eines zweiten Kontaktpunkts zum Halten eines zweiten Artikels unter Verwendung der Saugvorrichtung des Roboterkommissionierarms basierend auf einer zweiten Oberflächengeometrie des zweiten Artikels; Schätzen einer zweiten Dichtungsqualitätsmetrik für den zweiten möglichen Kontaktpunkt basierend auf einer vorhergesagten verformten n-dimensionalen Form der Saugvorrichtung und einer n-dimensionalen Form, die dem zweiten Artikel zugeordnet ist; und nach dem Bestimmen, dass die zweite Dichtungsqualitätsmetrik für den zweiten möglichen Kontaktpunkt das eine oder die mehreren vordefinierten Kriterien nicht erfüllt: Bestimmen eines dritten Kontaktpunkts zum Halten des zweiten Artikels unter Verwendung der Saugvorrichtung des Roboterkommissionierarms basierend auf der zweiten Oberflächengeometrie des zweiten Artikels Schätzen einer dritten Dichtungsqualitätsmetrik für den dritten möglichen Kontaktpunkt basierend auf einer dritten verformten n-dimensionalen Form der Saugvorrichtung und einer dritten n-dimensionalen Form, die dem zweiten Artikel zugeordnet ist; und nach dem Bestimmen, dass die dritte Dichtungsqualitätsmetrik für den zweiten möglichen Kontaktpunkt das eine oder die mehreren vordefinierten Kriterien erfüllt, Steuern der Bewegung des Roboterkommissionierarms, um den zweiten Artikel durch Halten des zweiten Artikels an dem dritten möglichen Kontaktpunkt aufzunehmen.
System nach Anspruch 7, wobei der Vorgang ferner Folgendes umfasst: Aufnehmen eines oder mehrerer Bilder von dem ersten Artikel; Bestimmen einer eindeutigen Kennung, die dem ersten Artikel in einem Produktkatalog für ein Logistikzentrum entspricht; Abrufen des n-dimensionalen Modells des ersten Artikels unter Verwendung der eindeutigen Kennung;und Bestimmen der Oberflächengeometrie des ersten Artikels basierend auf mindestens einem des/der aufgenommenen einen oder mehreren Bildes/Bilder von dem ersten Artikel und dem abgerufenen n-dimensionalen Modell des ersten Artikels.
Nichtflüchtiges computerlesbares Medium, das Computerprogrammcode enthält, der, wenn er durch den Betrieb eines oder mehrerer Computerprozessoren ausgeführt wird, einen Vorgang durchführt, der Folgendes umfasst: Bestimmen einer Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten zum Halten eines ersten Artikels unter Verwendung einer Saugvorrichtung eines Roboterkommissionierarms basierend auf einer geschätzten Oberflächengeometrie des ersten Artikels; Berechnen einer jeweiligen Dichtungsqualitätsmetrik für jeden der Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten basierend auf einer vorhergesagten verformten n-dimensionalen Form der Saugvorrichtung und einer n-dimensionalen Form, die dem möglichen Kontaktpunkt auf dem ersten Artikel zugeordnet ist; Auswählen eines der Vielzahl von möglichen Kontaktpunkten basierend auf den berechneten Dichtungsqualitätsmetriken; und Steuern der Bewegung des Roboterkommissionierarms zum Aufnehmen des ersten Artikels durch Halten des ersten Artikels an dem ausgewählten möglichen Kontaktpunkt.