ES2944710T3 - Método y sistema para manipular artículos - Google Patents

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ES2944710T3 ES19173385T ES19173385T ES2944710T3 ES 2944710 T3 ES2944710 T3 ES 2944710T3 ES 19173385 T ES19173385 T ES 19173385T ES 19173385 T ES19173385 T ES 19173385T ES 2944710 T3 ES2944710 T3 ES 2944710T3
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Matthew R Wicks
Gabriel Goldman
D W Wilson Hamilton
Katharina Muelling
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Carnegie Mellon University
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Carnegie Mellon University
Intelligrated Headquarters LLC
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Abstract

Varias realizaciones de ejemplo descritas en el presente documento se refieren a un sistema de manipulación de artículos que incluye un sistema de control y un brazo robótico acoplado al sistema de control. El sistema de manipulación de artículos incluye un efector de extremo acoplado comunicativamente al sistema de control y define un primer extremo y un segundo extremo. El primer extremo del efector de extremo está acoplado de forma giratoria al brazo robótico. El sistema de manipulación de artículos también incluye una unidad de agarre unida al segundo extremo del efector final. La unidad de agarre está configurada para agarrar el artículo. La unidad de agarre incluye al menos una ventosa flexible y al menos una pinza rígida. Cada una de la ventosa flexible y la al menos una pinza rígida se acoplan a una superficie del artículo en función de la fuerza de succión de vacío generada a través de la al menos una ventosa flexible o la al menos una pinza rígida. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Método y sistema para manipular artículos
CAMPO TÉCNICO
Las realizaciones de ejemplo de la presente invención se refieren en general a un sistema de manejo de materiales para manejar artículos y, más particularmente, a un sistema de manipulación de artículos del sistema de manejo de materiales para manipular uno o más artículos en un entorno de manejo de materiales.
ANTECEDENTES
Los sistemas de manipulación de materiales pueden transportar, clasificar y organizar artículos (por ejemplo, cajas de cartón, estuches, contenedores, cajas de envío, bolsas, paquetes y/o similares) a altas velocidades. Dependiendo de la configuración del sistema de manejo de materiales, los artículos pueden viajar a través de los sistemas de manejo de materiales de manera no regulada o pueden reposicionarse, reorientarse y/o consolidarse en una sola corriente de artículos en transportadores y/u otras ubicaciones. Los sistemas de manejo de materiales pueden basarse en un controlador de transportadores y/o un sistema de gestión de almacenes para organizar los artículos transportados y/o manipulados.
Generalmente, se requiere un sistema de manejo de materiales para manejar artículos de diferentes tipos y formas corporales, por ejemplo, artículos que tienen una forma corporal rígida o una forma corporal flexible. Por ejemplo, puede ser necesario que el sistema de manejo de materiales maneje artículos que tengan una forma corporal rígida (por ejemplo, bolsas, contenedores, cajas de cartón, cajas de envío pesado y/o similares). En algunos casos, el sistema de manejo de materiales maneja artículos que tienen una forma corporal flexible (por ejemplo, paquetes, bolsas de plástico, sobres y/o similares). Estos artículos rígidos y flexibles pueden necesitar ser reposicionados y/o reorientados a través de diversas fases de manejo y procesamiento por parte del sistema de manejo de materiales.
El solicitante ha identificado varios desafíos técnicos asociados con el manejo de artículos de diferentes formas corporales y otros sistemas y métodos asociados. A través del esfuerzo aplicado, el ingenio y la innovación, muchos de estos desafíos identificados se han superado mediante el desarrollo de soluciones que se incluyen en las realizaciones de la presente invención, muchos ejemplos de los cuales se describen en detalle en esta memoria. El documento US2017/062263A1 describe un mandril de agarre y succión universal para uso como efector final intercambiable de un brazo robótico de una estación robótica capaz de recoger, transportar y manejar objetos que tienen colores y contornos. La carcasa de mandril contiene elementos de un sistema de vacío para sostener el objeto mediante la fuerza de succión de vacío, un sistema de vórtice para sujetar los objetos sin contacto en un estado de levitación y un dispositivo de agarre de borde mecánica. El sistema de vacío, el sistema de vórtice y el dispositivo de agarre de borde mecánica se pueden activar selectivamente mediante órdenes del sistema de procesamiento central que recibe una señal de reconocimiento de señal, una señal de presencia/ausencia de objeto y/o una señal de aproximación de objeto de los respectivos sensores y según el tipo del objeto reconocido por el sensor respectivo.
BREVE COMPENDIO
A continuación se presenta un compendio simplificado para proporcionar una comprensión básica de algunos aspectos del sistema de manejo de materiales divulgado. Este compendio no es una descripción general extensa y no pretende identificar elementos clave o críticos ni delinear el alcance de dichos elementos. Su propósito es presentar algunos conceptos de las características descritas en forma simplificada como antesala a la descripción más detallada que se presenta a continuación.
Diversas realizaciones de ejemplo descritas en esta memoria se refieren a métodos y sistemas para manipular artículos en un entorno de manejo de materiales. Las realizaciones se definen por las reivindicaciones, a las que ahora se debe hacer referencia.
En algunas realizaciones de ejemplo, el brazo robótico se adapta para rotar el efector final, para cambiar la orientación del artículo agarrado por la unidad de agarre desde una primera orientación a una segunda orientación. Según algunas realizaciones de ejemplo, la unidad de agarre también incluye, al menos un expulsor colocado en cada uno de la al menos una ventosa flexible y el al menos un dispositivo de agarre rígido. El al menos un expulsor se adapta para expulsar el artículo agarrado por la unidad de agarre.
En algunas realizaciones de ejemplo, el brazo robótico se adapta para posicionar el efector final, para recoger el artículo colocado en una primera orientación al agarrar el artículo con la unidad de agarre y mover el efector final para colocar el artículo en la segunda orientación.
En algunas realizaciones de ejemplo, el sistema de manipulación de artículos también incluye al menos un generador de vacío adaptado para generar la fuerza de succión de vacío a través de al menos una ventosa flexible y al menos un dispositivo de agarre rígido para facilitar el agarre del artículo por la unidad de dispositivo de agarre.
Según algunas realizaciones de ejemplo, el sistema de manipulación de artículos incluye además un telémetro láser adaptado para identificar el artículo en la primera orientación y comunicar al sistema de control al menos uno de una posición de recogida, una posición de agarre, una posición de recuperación o una posición de descarga del efector final en función de la primera orientación identificada.
Según algunas realizaciones de ejemplo descritas en esta memoria, el efector final del sistema de manipulación de artículos comprende una unidad de agarre de rodillos que tiene un primer rodillo y un segundo rodillo. La unidad de agarre de rodillos se adapta para rotar el primer rodillo en un primer sentido y rotar el segundo rodillo en un segundo sentido opuesto al primer sentido para apretar al menos una parte de un segundo artículo entre el primer rodillo y el segundo rodillo y rotar el primer rodillo y el segundo rodillo en una sentido de liberación del segundo artículo para liberar la parte del segundo artículo.
En algunas realizaciones de ejemplo, el sistema de manipulación de artículos comprende una unidad adaptadora configurada para enganchar de forma rotatoria un extremo del brazo robótico al primer extremo del efector final. La unidad adaptadora incluye al menos un sensor configurado para generar datos de sensor correspondientes a al menos uno de una distribución de peso del artículo o un centro de gravedad del artículo y procesar los datos de sensor para identificar una fuerza de succión de vacío que se generará por un generador de vacío del efector final.
Según algunas realizaciones de ejemplo, se describe un efector final. El efector final define un primer extremo configurado para engancharse de forma rotatoria a un extremo de una herramienta robótica y un segundo extremo que comprende un dispositivo de agarre rígido y una ventosa flexible. Cada dispositivo de agarre rígido y cada ventosa flexible pueden configurarse para enganchar una superficie de un artículo en función de la fuerza de succión de vacío generada por al menos un generador de vacío, a través del dispositivo de agarre rígido o la ventosa flexible. Según dichas realizaciones de ejemplo, el efector final se adapta para rotar alrededor de un eje para cambiar la orientación del artículo enganchado en el segundo extremo desde una primera orientación a una segunda orientación.
Según algunas realizaciones de ejemplo, el efector final incluye un telémetro láser adaptado para identificar una orientación del artículo. El efector final puede configurarse además para moverse a una posición de recogida, una posición de agarre, una posición de recuperación o una posición de descarga en función de la orientación identificada del artículo.
Según algunas realizaciones de ejemplo, el efector final se mueve a la posición de agarre para agarrar el artículo y se rota más para cambiar la orientación del artículo desde una primera orientación a una segunda orientación.
En algunas realizaciones de ejemplo, el efector final incluye una unidad de agarre de rodillos que tiene un primer rodillo y un segundo rodillo. La unidad de agarre de rodillos se adapta para rotar el primer rodillo en un primer sentido y rotar el segundo rodillo en un segundo sentido opuesto al primer sentido para apretar al menos una parte de un segundo artículo entre el primer rodillo y el segundo rodillo y rotar el primer rodillo y el segundo rodillo en una sentido de liberación del segundo artículo para liberar la parte del segundo artículo.
Según algunas realizaciones de ejemplo, el efector final incluye una unidad adaptadora configurada para enganchar de forma rotatoria con el extremo de la herramienta robótica. La unidad adaptadora incluye al menos un sensor configurado para generar datos de sensor correspondientes a al menos uno de una distribución de peso del artículo o un centro de gravedad del artículo y procesar los datos de sensor para identificar una fuerza de succión de vacío que se generará por un generador de vacío del efector final.
Según algunas realizaciones de ejemplo, el segundo extremo del efector final incluye al menos cuatro ventosas flexibles colocadas en cada esquina de una superficie inferior del efector final y el dispositivo de agarre rígido colocado en el centro de la superficie inferior del efector final.
En algunas realizaciones de ejemplo, el efector final incluye al menos un expulsor en cada uno de la ventosa flexible y el dispositivo de agarre rígido. El al menos un expulsor puede adaptarse para expulsar el artículo agarrado por el efector final.
Según algunas realizaciones de ejemplo, se describe un método para manipular un artículo. El método incluye identificar el artículo que se va a posicionar en una primera orientación. El método incluye además posicionar un efector final para recoger el artículo en la primera orientación. Al posicionar el efector final, el método incluye enganchar una superficie del artículo por al menos una ventosa flexible o un dispositivo de agarre rígido del efector final. Además, el método incluye rotar el efector final para cambiar la orientación del artículo enganchado al efector final desde la primera orientación a una segunda orientación.
En algunas realizaciones de ejemplo, el método incluye mover el efector final a una primera posición para posicionar el efector final para recoger el artículo en la primera orientación y mover el efector final a una segunda posición para posicionar el efector final para colocar el artículo en la segunda orientación. Además, el método incluye expulsar, mediante expulsores de la ventosa flexible y el dispositivo de agarre rígido, respectivamente, el artículo agarrado por el efector final.
Según algunas realizaciones de ejemplo, el método de manipular el artículo también incluye generar datos de sensor correspondientes a al menos uno de una distribución de peso del artículo o un centro de gravedad del artículo. Además, el método incluye procesar los datos de sensor para identificar una fuerza de succión de vacío a generar por un generador de vacío del efector final a través de cada una de las ventosas flexibles y el dispositivo de agarre rígido.
Según algunas realizaciones de ejemplo, el método de manipular el artículo incluye identificar, mediante un telémetro láser del efector final, una orientación del artículo. Además, el método incluye comunicar a un sistema de control del efector final al menos una posición de recogida, posición de agarre, posición de recuperación o posición de descarga del efector final en función de la orientación identificada del artículo.
El compendio anterior se proporciona simplemente con el fin de resumir algunas realizaciones de ejemplo para proporcionar una comprensión básica de algunos aspectos de la divulgación. En consecuencia, se apreciará que las realizaciones descritas anteriormente son simplemente ejemplos y no deben interpretarse para estrechar el alcance de la divulgación de ninguna manera. Se apreciará que el alcance de la divulgación abarca muchas realizaciones potenciales además de las aquí resumidas, algunas de las cuales se describirán más adelante.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La descripción de las realizaciones ilustrativas puede leerse junto con las figuras adjuntas. Se apreciará que por simplicidad y claridad de la ilustración, los elementos ilustrados en las figuras no se han dibujado necesariamente a escala. Por ejemplo, las dimensiones de algunos de los elementos están exageradas en relación con otros elementos. Realizaciones que incorporan las enseñanzas de la presente divulgación se muestran y describen con respecto a las figuras presentadas en esta memoria, en las que:
La FIGURA 1 ilustra una vista en perspectiva de un sistema de manejo de materiales que incluye un sistema de manipulación de artículos, según algunas realizaciones de ejemplo descritas en esta memoria;
la FIGURA 2 ilustra una vista desde arriba del sistema de manejo de materiales que incluye el sistema de manipulación de artículos de la FIGURA 1, según algunas realizaciones de ejemplo descritas en esta memoria; las FIGURAS 3a-3e ilustran diferentes vistas del sistema de manipulación de artículos que comprende una herramienta robótica y un efector final, según algunas realizaciones de ejemplo descritas en esta memoria; la FIGURA 4 ilustra una vista en despiece ordenado del efector final del sistema de manipulación de artículos, según algunas realizaciones de ejemplo descritas en esta memoria;
la FIGURA 5a ilustra una vista en perspectiva de otro efector final del sistema de manipulación de artículos, según algunas realizaciones de ejemplo descritas en esta memoria;
la FIGURA 5b ilustra una vista lateral del efector final de la FIGURA 5a, según algunas realizaciones de ejemplo descritas en esta memoria;
la FIGURA 5c ilustra una vista desde abajo del efector final de las FIGURAS 5a-5b, según algunas realizaciones de ejemplo descritas en esta memoria; y
la FIGURA 6 ilustra un diagrama de flujo que representa un método de manipulación de un artículo por el sistema de manipulación de artículos, según algunas realizaciones de ejemplo descritas en esta memoria.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
Algunas realizaciones de la presente invención se describirán ahora con más detalle a continuación con referencia a los dibujos adjuntos, en los que se muestran algunas, pero no todas, las realizaciones de las invenciones. De hecho, la divulgación puede materializarse de muchas formas diferentes y no debe interpretarse como limitada a las realizaciones establecidas en esta memoria; más bien, estas realizaciones se proporcionan para que esta divulgación satisfaga los requisitos legales aplicables. Los términos "o" y "opcionalmente" se utilizan en esta memoria en sentido alternativo y conjuntivo, a menos que se indique lo contrario. Los términos "ilustrativo" y "ejemplar" se utilizan como ejemplos sin indicación del nivel de calidad. Números similares se refieren a elementos similares en todas partes.
Los componentes ilustrados en las figuras representan componentes que pueden o no estar presentes en diversas realizaciones de la invención descritas en esta memoria, de modo que las realizaciones pueden incluir menos o más componentes que los que se muestran en las figuras sin apartarse del alcance de la invención.
Volviendo ahora a los dibujos, la descripción detallada que se expone a continuación en relación con los dibujos adjuntos pretende ser una descripción de diversas configuraciones y no pretende representar las únicas configuraciones en las que se pueden practicar los conceptos descritos en esta memoria. La descripción detallada incluye detalles específicos con el fin de proporcionar una comprensión completa de diversos conceptos con números similares que denotan componentes similares a lo largo de varias vistas. Sin embargo, será evidente para los expertos en la técnica que estos conceptos pueden practicarse sin estos detalles específicos.
En entornos de manejo de materiales, como centros de distribución, almacenes, inventarios o centros de envío, se utilizan diversos equipos como brazos robóticos, manipuladores de artículos, unidades aéreas transportadoras y/o similares para realizar diversas operaciones. Por ejemplo, este equipo se usa para manipular artículos ubicados en el entorno de manejo de materiales y/o en tránsito en transportadores. La manipulación de los artículos puede implicar la realización de operaciones tales como recoger, reorientar, colocar, apilar, desapilar, elevar, reposicionar o reubicar los artículos.
Generalmente, un sistema de manejo de materiales puede incluir herramientas robóticas instaladas en el entorno de manejo de materiales que se configuran para realizar la manipulación de artículos. Estas herramientas robóticas generalmente se diseñan para recoger un artículo de una forma corporal particular.
La manipulación de un artículo, en algunos casos, requiere cambiar la orientación del artículo. Por ejemplo, se requiere reposicionar el artículo para exponer una etiqueta del artículo en una orientación correcta en un campo de visión de un sistema de detección. Las etiquetas pueden asociarse a estos artículos.
Por ejemplo, algunos artículos pueden incluir una etiqueta que incluye indicaciones o información codificada (por ejemplo, códigos de barras, códigos QR, códigos DPM y/o similares) que un operador o un sistema de escaneo escanean y decodifican (por ejemplo, un escáner bióptico instalado sobre un transportador) para identificar de manera única los artículos y recuperar información asociada con los artículos. En algunos otros casos, manipular los artículos requiere cambiar la orientación de los artículos para apilar una cantidad de artículos en un pedido (por ejemplo, apilar paletas).
Por lo tanto, se desea manejar diferentes tipos de artículos (es decir, diferentes formas corporales) a un ritmo más rápido, incluida la reorientación de los artículos, como cuando estos artículos se introducen en un transportador de clasificación o un transportador aguas abajo y/o son manejados por un equipo como herramientas robóticas, clasificadores o efectores finales. Cambiar manualmente la orientación de cada artículo en el transportador requiere mucho tiempo y provoca la pérdida de productividad general de los operadores. Además, el cambio entre herramientas robóticas que tienen diferentes configuraciones de efectores finales personalizados para manejar artículos de diferentes formas corporales es ineficaz. Aún más, cada herramienta robótica de este tipo puede requerir una huella más grande y ocupar espacio adicional dentro del entorno de manejo de materiales. Cada una de estas desventajas aumenta el coste general y ralentiza las operaciones dentro del entorno de manejo de materiales, lo que afecta al rendimiento general del sistema de manejo de materiales.
Diversas realizaciones de ejemplo descritas en esta memoria se refieren a un sistema de manipulación de artículos que tiene un efector final configurado para manejar artículos con diferentes formas corporales (por ejemplo, artículos con forma corporal flexible, artículos con forma corporal delgada, artículos con forma corporal rígida y/o similares). Además, el sistema de manipulación de artículos se configura para manipular un artículo desde una primera orientación a una segunda orientación. Un sistema de manipulación de artículos de ejemplo incluye un brazo robótico acoplado comunicativamente a un sistema de control y un efector final. El efector final define un primer extremo enganchado de forma rotatoria al brazo robótico y un segundo enganchado a una unidad de agarre. La unidad de agarre se configura para ser accionada por el sistema de control e incluye al menos una ventosa flexible y al menos un dispositivo de agarre rígido. A este respecto, dependiendo de la forma corporal del artículo, al menos una de: la al menos una ventosa flexible y el al menos un dispositivo de agarre rígido se configuran para enganchar una superficie del artículo en función de la fuerza de succión de vacío. Según dichas realizaciones de ejemplo, para agarrar un artículo flexible (es decir, un artículo que tiene una forma corporal flexible), el sistema de control puede accionar la unidad de agarre para provocar el enganche de al menos una ventosa flexible con una superficie del artículo flexible en función de una primera fuerza de succión de vacío generada a través de la al menos una ventosa flexible. De manera similar, en algunas realizaciones de ejemplo, para agarrar un artículo rígido (es decir, un artículo que tiene una forma corporal rígida), el sistema de control del sistema de manipulación de artículos puede accionar la unidad de agarre para provocar el enganche de al menos un agarre rígido con una superficie del artículo rígido en función de una segunda fuerza de succión de vacío generada a través de al menos un dispositivo de agarre rígido.
Según algunas realizaciones de ejemplo, el brazo robótico también se adapta para rotar el efector final para cambiar la orientación del artículo agarrado por la unidad de agarre desde una primera orientación a una segunda orientación. Por ejemplo, el brazo robótico posiciona el efector final para recoger el artículo posicionado en una primera orientación al agarrar el artículo con la unidad de agarre y mueve el efector final para colocar el artículo en una segunda orientación. Por lo tanto, el sistema de manipulación de artículos descrito en esta memoria proporciona un manejo eficaz de artículos de diferentes formas corporales sin necesidad de cambiar entre múltiples herramientas robóticas.
El sistema de manipulación de artículos descrito en esta memoria puede posicionarse adyacente o en la proximidad de un transportador aguas abajo de manera que los artículos de diferentes formas corporales en el transportador que se identifican para ser manipulados o reorientados pueden manipularse independientemente de la forma de su cuerpo. En este aspecto, dependiendo de la forma corporal del artículo, se puede seleccionar un procedimiento de manejo de materiales del efector final de una herramienta robótica. A modo de ejemplo, un primer procedimiento de manejo de materiales puede provocar el agarre del artículo en función de al menos una ventosa flexible, mientras que un segundo procedimiento de manejo de materiales puede provocar el agarre del artículo en función de al menos un dispositivo de agarre rígido. De manera similar, un tercer procedimiento de manejo de materiales para el efector final puede causar que el artículo sea agarrado tanto por la al menos una ventosa flexible como por el al menos un dispositivo de agarre rígido. Por lo tanto, los artículos de diferentes formas corporales pueden manejarse mediante una herramienta robótica del sistema de manipulación de artículos y manipularse adicionalmente desde una primera orientación a una segunda orientación, sin interrumpir las operaciones en curso del sistema de manejo de materiales.
Habiendo descrito un ejemplo de realización a alto nivel, a continuación se proporciona el diseño de diversos dispositivos que realizan diversas operaciones de ejemplo.
La FIGURA 1 ilustra una vista en perspectiva y la FIGURA 2 ilustra una vista superior de un sistema de manejo de materiales 100 que comprende un sistema de manipulación de artículos 102. El sistema de manejo de materiales 100 puede manejar artículos de diversas formas corporales, por ejemplo, artículos con forma corporal rígida, artículos con forma corporal delgada, artículos con forma corporal flexible y /o similar. El sistema de manejo de materiales 100 puede incluir una variedad de componentes y/o subsistemas, como un transportador de inducción, un sistema de clasificación, rampas de caída, sistemas de identificación, sistemas de visión, subsistemas robóticos y similares, para manejar y procesar artículos.
Según algunas realizaciones de ejemplo, el sistema de manejo de materiales 100 incluye el sistema de manipulación de artículos 102 configurado para manipular un artículo 110 desde una primera orientación a una segunda orientación. El sistema de manipulación de artículos 102 incluye una herramienta robótica, tal como un sistema de reposicionamiento 105, para manejar y reposicionar artículos de diferentes formas corporales. Por ejemplo, el sistema de reposicionamiento 105 puede configurarse para recibir el artículo 110 en una primera orientación desde una rampa de caída 125 y/o un transportador (no mostrado), y reorientar y/o reposicionar adicionalmente el artículo 110 a una segunda orientación para la colocación en un transportador y/o cualquier subsistema aguas abajo del sistema de manejo de materiales 100. El sistema de manipulación de artículos 102 también incluye equipos tales como un sistema de control (no mostrado). El sistema de reposicionamiento 105 comprende un brazo robótico 104 y un efector final 106 para manipular el artículo 110. El efector final 106, descrito según diversas realizaciones de ejemplo en esta memoria, puede definir dos extremos, un primer extremo enganchado mecánicamente con el brazo robótico 104 y un segundo extremo que define una unidad de agarre (no mostrada) para agarrar artículos de diferentes formas corporales. Más detalles del efector final 106 y la unidad de agarre se describen a continuación con referencia a las FIGURAS 3a-5c.
En algunas realizaciones de ejemplo, el sistema de manejo de materiales 100 también incluye un sistema de visión 115 que tiene uno o más sensores posicionados en ubicaciones dentro del sistema de manejo de materiales 100. El sistema de visión 115 puede configurarse para generar entradas correspondientes a una o más características del artículo 110. Cabe señalar que el sistema de visión 115 se muestra como una cámara independiente en la FIGURA 1; sin embargo, el sistema de visión 115 no se limita a la implementación que se muestra en la FIGURA 1. El sistema de visión 115 también puede incluir una red de generadores de imágenes, sensores, cámaras, sistemas de identificación y similares para determinar las características de uno o más artículos en el sistema de manejo de materiales 100. Según las realizaciones de la presente divulgación, las características del artículo 110 pueden incluir tamaño, peso, posición, detección de bordes, detección de marcadores, detección de etiquetas y/o similares.
Según algunas realizaciones de ejemplo, las características del artículo 110 pueden usarse para controlar y operar uno o más subsistemas (por ejemplo, el sistema de reposicionamiento 105, el sistema de control (no mostrado), el brazo robótico 104 y/o el efector final 106) del sistema de manejo de materiales 100. Según dichas realizaciones de ejemplo, el sistema de control puede incluir un controlador (no mostrado) en comunicación con el equipo en el sistema de manejo de materiales 100 (por ejemplo, el sistema de reposicionamiento 105, el brazo robótico 104, el efector final 106 y/o el sistema de visión 115). El controlador puede incluir al menos un procesador que puede ejecutar instrucciones para hacer que el sistema de manipulación de artículos realice operaciones específicas.
Según las realizaciones de la presente divulgación, el procesador puede ejecutar instrucciones para hacer que el sistema de visión 115 determine una primera orientación del artículo 110 a transportar. El procesador puede ejecutar además instrucciones para hacer que el sistema de reposicionamiento 105 reciba, a través del efector final 106, el artículo 110 en la primera orientación y manipule el artículo 110 desde la primera orientación a la segunda orientación. Además, el procesador puede ejecutar instrucciones para hacer que el sistema de reposicionamiento 105 mueva el brazo robótico 104, para reposicionar el artículo 110 en la segunda orientación para la colocación en un transportador 130, como un transportador aguas abajo dentro del sistema de manejo de materiales 100.
Según algunas realizaciones de ejemplo descritas en esta memoria, el artículo 110, como un paquete, puede tener una etiqueta colocada en el artículo 110. La etiqueta puede incluir un identificador que comprende información correspondiente al artículo (por ejemplo, artículos dentro, tamaño, peso, dirección de entrega y/o similar para el paquete). En algunas realizaciones de ejemplo, la información correspondiente al artículo 110 puede codificarse en un identificador (por ejemplo, un código de barras, un código QR, un código de marcado directo de piezas y/o similar) asociado con el artículo 110. Por lo tanto, para manejar y procesar el artículo 110, uno o más subsistemas del sistema de manejo de materiales 100 (por ejemplo, un sistema de escaneo que tiene un dispositivo de formación de imágenes, una cámara, un escáner de indicaciones, un escáner bióptico y/o similares) pueden escanear el identificador en diferentes fases de transporte. Durante el transporte, la orientación del artículo 110 puede cambiar con frecuencia. Por lo tanto, el artículo 110 puede orientarse de manera que la etiqueta no pueda posicionarse en una orientación de etiqueta óptima para que la vea el sistema de escaneo. En tales escenarios, tras la identificación de una orientación del artículo 110, el sistema de manipulación de artículos 102 puede provocar la manipulación del artículo 110 desde la primera orientación a una segunda orientación que es diferente de la primera orientación. Por ejemplo, el brazo robótico 104 del sistema de manipulación de artículos 102 puede mover el efector final 106 para manipular el artículo 110 agarrado por el efector final 106 desde la primera orientación hasta la orientación óptima de la etiqueta. La orientación óptica de la etiqueta puede corresponder a una orientación vertical de la etiqueta en la que una indicación de la etiqueta posicionada en una cara superior del artículo 110 se orienta sustancialmente vertical para escanear por el sistema de escaneo. En otras palabras, en la segunda orientación, la etiqueta del artículo 110 puede corresponder a una orientación tal que un identificador en la etiqueta pueda ser escaneado con éxito por el sistema de escaneo y decodificado por el sistema de control.
Alternativamente, el artículo 110 puede orientarse de manera que la etiqueta ya esté posicionada en la orientación óptima de la etiqueta (por ejemplo, en un campo de visión del sistema de visión 115 o el sistema de escaneo). En tales casos, el controlador puede hacer que el sistema de manipulación de artículos 102 y/o cualquier otro subsistema del sistema de manejo de materiales 100 transfiera el artículo 110 al transportador 130 en la primera orientación (es decir, sin reorientar el artículo 110).
Como se ha descrito anteriormente, el sistema de reposicionamiento 105 puede incluir al menos una herramienta robótica que incluye el brazo robótico 104 y el efector final 106. Según diversas realizaciones de ejemplo, el efector final comprende una unidad de agarre que tiene al menos una ventosa flexible y al menos un dispositivo de agarre rígido para manejar artículos de diferentes tipos de cuerpo y/o reorientar el artículo 110. El brazo robótico 104, el efector final 106 y sus operaciones asociadas se explican a continuación con mayor detalle con referencia a las FIGURAS 3a-5c.
Las FIGURAS 3a a 3e ilustran múltiples vistas en perspectiva de una herramienta robótica 300 del sistema de manipulación de artículos 102, como se muestra en las Figuras 1 y 2, según algunas realizaciones de ejemplo descritas en esta memoria. La herramienta robótica 300 incluye una parte de brazo robótico 305 y el efector final 106. El brazo robótico 104 puede ser cualquier brazo robótico adecuado que se adapte para tener un grado suficiente de movimiento deseado para recoger, colocar, reposicionar, reorientar y/o realizar cualquier tipo de manipulación del artículo 110 y/o un grupo de artículos. En algunos ejemplos, la parte de brazo robótico 305 puede corresponder a una extensión del brazo robótico 104, como se describe en las FIGURAS 1 y 2.
Según diversas realizaciones de ejemplo descritas en esta memoria, la parte de brazo robótico 305 se acopla comunicativamente al sistema de control que controla operaciones tales como movimiento, posicionamiento, inicio y parada de la parte de brazo robótico 305. El sistema de control del sistema de manipulación de artículos 102 puede iniciar el movimiento de la parte de brazo robótico 305 para colocar el efector final 106 en cualquier posición de recogida, posición de agarre, posición de recuperación o posición de descarga del artículo 110, cuyos detalles se describen a continuación. En algunas realizaciones de ejemplo alternativas, la herramienta robótica 300 que incluye la parte de brazo robótico 305 y el efector final 106 puede ser controlada por un controlador ubicado remotamente y/o cualquier otro subsistema del sistema de manejo de materiales 100 para recoger el artículo 110 en una primera orientación y reorientar el artículo 110 a una segunda orientación para la colocación sobre el transportador 130.
Como se muestra, la parte de brazo robótico 305 define al menos dos extremos, por ejemplo, un extremo proximal 352 y un extremo distal 354. En algunas realizaciones de ejemplo, el extremo proximal 352 de la parte de brazo robótico 305 se adapta para enganchar mecánicamente con el brazo robótico 104 del sistema de reposicionamiento 105. Además, el extremo distal 354 de la parte de brazo robótico 305 se engancha de forma rotatoria a un soporte 330. Según algunas realizaciones de ejemplo, la parte de brazo robótico 305 se puede unir de forma pivotante o rotatoria al brazo robótico 104 para facilitar el movimiento de la parte de brazo robótico 305 para posicionar el efector final 106 para recoger artículos de diferentes formas corporales.
Además, el efector final 106 del sistema de manipulación de artículos 102 define dos extremos (por ejemplo, un primer extremo 356 y un segundo extremo 358). El primer extremo 356 del efector final 106 se engancha de forma rotatoria a la parte de brazo robótico 305 a través del soporte 330. El segundo extremo 358 del efector final 106 incluye una unidad de agarre 360 que comprende al menos una ventosa flexible 362 y al menos un dispositivo de agarre rígido 364. Según diversas realizaciones de ejemplo descritas en esta memoria, el efector final 106 puede incluir diferentes configuraciones de mecanismos de agarre adecuados para enganchar artículos de diferentes formas corporales. Algunos ejemplos de mecanismos de agarre de los efectores finales incluyen un dispositivo de agarre basado en vacío, un manipulador de artículos basado en garras, un manipulador de artículos basado en dedos, un manipulador de artículos basado en placas y/o similares, que se configuran para recoger, enganchar y/o manejar el artículo 110.
Haciendo referencia a las FIGURAS 3d y 3e, en algunos ejemplos, el efector final 106 puede definir en su segundo extremo 358, una configuración de la unidad de agarre 360 que tiene cuatro ventosas flexibles (por ejemplo, 362-1, 362-2, 362-3 y 362- 4), posicionadas en esquinas respectivas definidas por una superficie inferior de la unidad de agarre 360 y un dispositivo de agarre rígido 364 posicionado en un centro de la superficie inferior de la unidad de agarre 360. En una realización alternativa, el efector final 106 puede incluir otra configuración de la unidad de agarre 360 que tiene seis ventosas flexibles (por ejemplo, 362-1, 362-2, 362-3... y 362-6) y dos dispositivos de agarre rígidos (por ejemplo, 364-1 y 364-2) dispuestos en la superficie inferior de la unidad de agarre 360. En consecuencia, el efector final 106 puede engancharse a diferentes configuraciones de unidades de agarre (por ejemplo, la unidad de agarre 360) que tiene un número variable de ventosas flexibles y/o dispositivos de agarre rígidos para enganchar artículos de diferentes formas corporales y diferentes características (por ejemplo, peso, centro de gravedad, etc.). De esta manera, los artículos no se manejan mal ni se caen durante el movimiento del efector final 106 y/o la reorientación de los artículos a medida que se manejan.
Según algunas realizaciones de ejemplo, la al menos una ventosa 362 y el al menos un dispositivo de agarre rígido 364 de la unidad de dispositivo de agarre 360 se configuran para engancharse a una superficie del artículo 110 en función de una primera fuerza de succión de vacío generada a través de la al menos una ventosa flexible 362 y/o una segunda fuerza de succión de vacío generada a través de al menos un dispositivo de agarre rígido 364. En algunos ejemplos, la al menos una ventosa flexible 362 se puede accionar para enganchar artículos que tienen una forma corporal flexible (por ejemplo, paquetes, bolsas de plástico, bolsas de papel, sobres y/o similares). En algunos ejemplos, el al menos un dispositivo de agarre rígido 364 se puede accionar para sujetar artículos que tienen formas corporales rígidas (por ejemplo, cajas, cartones, contenedores, bolsas y/o similares). En función de la forma corporal del artículo 110 manejado por el sistema de manipulación de artículos 102, se pueden generar cantidades variables de fuerzas de succión (por ejemplo, fuerzas de succión de vacío) a través de las respectivas ventosas flexibles 362 y/o los dispositivos de agarre rígidos 364.
La herramienta robótica 300 incluye una o más fuentes de vacío o un generador de vacío (no mostrado) para crear una fuerza de succión de vacío dentro de al menos una ventosa flexible 362 y al menos un dispositivo de agarre rígido 364. Cada una de la al menos una ventosa flexible 362 y el al menos un dispositivo de agarre rígido 364 pueden estar en comunicación de fluidos con uno o más generadores de vacío (por ejemplo, a través de una cámara impelente o una o más varillas de vacío (no mostradas)). En funcionamiento, uno o más generadores de vacío pueden extraer fuerza de succión de vacío a través de al menos una ventosa flexible 362 y al menos un dispositivo de agarre rígido 364. Las operaciones de uno o más generadores de vacío incluyen una cantidad de fuerza de succión de vacío requerida para ser generada puede ser controlada por el sistema de control. Además, la fuerza de succión de vacío a través de cada una de la al menos una ventosa flexible 362 y el al menos un dispositivo de agarre rígido 364 también puede generarse en función de diversas características del artículo 110 (por ejemplo, peso, centro de gravedad, textura, etc.) identificadas por el sistema de control.
En una o más realizaciones de la presente divulgación, la herramienta robótica 300 puede incluir además uno o más sensores (p. ej., un sensor de fuerza, un sensor de torsión y/o un sensor de distancia) para medir las características del artículo 110 (p. ej., peso, posición, orientación, centro de gravedad, tamaño, etc.). Por lo tanto, la posición, el tamaño y/o el peso del artículo 110 pueden ser determinados por la herramienta robótica 300 o cualquier otro subsistema del sistema de manejo de materiales 100.
Según diversas realizaciones de ejemplo, un enganche del artículo 110 por la unidad de agarre 360 permite que el efector final 106 recoja, reoriente, reposicione y/o coloque el artículo 110 según sea necesario. Como se ha descrito anteriormente, el efector final 106 puede unirse mecánicamente a la parte de brazo robótico 305 a través del soporte 330 de modo que el efector final 106 pueda rotar con respecto a la parte de brazo robótico 305. Para rotar un artículo 110, el efector final 106 del sistema de manipulación de artículos 102 puede contactar con el artículo 110 posicionado en una primera orientación.
Además, en algunas realizaciones de ejemplo, el sistema de control y/o cualquier otro subsistema del sistema de manejo de materiales 100 puede determinar, a través del sistema de visión 115, que el artículo 110 debe manipularse desde la primera orientación a una segunda orientación. Por ejemplo, el sistema de control puede determinar la necesidad de reorientar el artículo 110 antes de colocar el artículo 110 en un transportador y/o sección aguas abajo del sistema de manejo de materiales 100. Como ejemplo, una etiqueta y/o un marcador colocado en el artículo 110 puede estar boca abajo, el artículo 110 puede tener un borde más largo que puede atascarse en el transportador aguas abajo, o puede ser necesario orientar el artículo 110 en una orientación específica para encajar en un patrón de paletización. Al determinar que es necesario reorientar el artículo 110, se puede controlar el efector final 106 para que rote alrededor del soporte 330 a fin de cambiar la posición y/o la orientación del artículo 110. En algunas realizaciones, el efector final 106 puede ser rotado en el sentido de las agujas del reloj para rotar el artículo 110 dentro de un intervalo de aproximadamente 0 grados a aproximadamente 180 grados para alinear una etiqueta colocada en el artículo 110 para escanear.
Además, una vez que se reorienta el artículo 110, la parte de brazo robótico 305 se puede mover para posicionar el efector final 106 en una posición para colocar el artículo 110 en el transportador 130. Además, uno o más expulsores de la unidad de agarre 360 pueden accionarse para las respectivas ventosas flexibles 362 y/o el dispositivo de agarre rígido 364 para liberar el artículo 110 sobre el transportador 130 en la segunda orientación.
Según diversas realizaciones de ejemplo descritas en esta memoria, la unidad de agarre 360 del efector final 106 incluye al menos un expulsor (no mostrado) posicionado en cada una de la al menos una ventosa flexible 362 y el al menos un dispositivo de agarre rígido 364. El al menos un expulsor se adapta para expulsar el artículo agarrado por la unidad de agarre. En una realización, el expulsor puede recibir aire comprimido alimentado en las ventosas flexibles 362 y el dispositivo de agarre rígido 364. Cabe señalar que la herramienta robótica 300 puede reorientar el artículo 110 en la mano mientras sostiene el artículo 110, o puede reorientar el artículo 110 en una o más etapas mientras recoge y/o coloca el artículo 110. Los detalles de las etapas realizadas para la manipulación del artículo 110 desde la primera orientación hasta la segunda orientación se describen a continuación con referencia a la FIGURA 6.
Según algunas realizaciones de ejemplo descritas en esta memoria, el efector final 106 incluye al menos un telémetro láser 366. El al menos un telémetro láser se dispone en el segundo extremo 358 del efector final 106. El al menos un telémetro láser 366 se configura para identificar (por ejemplo, periódicamente o continuamente durante un período de tiempo), el artículo 110 posicionado en la primera orientación. El telémetro láser 366 también se configura para determinar la distancia a la que se posiciona el artículo 110 con respecto a la unidad de agarre 360. Por ejemplo, el telémetro láser 366 puede determinar la distancia entre la superficie superior del artículo 110 y el extremo de la unidad de agarre 360 (por ejemplo, entre al menos una ventosa flexible 362 y/o al menos un dispositivo de agarre rígido 364). En función de la distancia determinada, el sistema de control puede hacer que la parte de brazo robótico 305 coloque el efector final 106 en diferentes posiciones operativas. En algunas realizaciones de ejemplo, en función de la distancia determinada comunicada al sistema de control, el efector final 106 se puede mover a al menos una de: (a) la posición de recogida para recoger el artículo 110 en la primera orientación, (b) la posición de agarre en la que al menos una ventosa flexible 362 y/o al menos un dispositivo de agarre rígido 364 se pueden accionar selectivamente para agarrar el artículo 110, (c) la posición de recuperación en la que se mueve el efector final 106 para recuperar el artículo 110 entre múltiples artículos en un transportador, y (d) la posición de descarga, en la que el efector final 106 se mueve para colocar el artículo 110 en la segunda orientación al expulsar el artículo 110 enganchado al efector final 106 en función de expulsores respectivos de la al menos una ventosa flexible 362 y/o el dispositivo de agarre rígido 364. Según algunas realizaciones de ejemplo en esta memoria, el telémetro láser 366 puede incluir una fuente de luz configurada para emitir un rayo láser o rayos de luz, y rastrear un tiempo de vuelo de la luz emitida para rebotar desde el artículo 110 y al telémetro láser 366.
La FIGURA 4 ilustra una vista en despiece ordenado de la herramienta robótica 300, según una realización de la presente divulgación. La herramienta robótica 300 incluye una parte de brazo robótico 305 adaptada para unirse mecánicamente a un adaptador de reborde de robot 405. El adaptador de reborde de robot 405 puede incluir y/o unirse a al menos un sensor 410 montado en un reborde de montaje de sensor 415. En una realización, el al menos un sensor 410 puede incluir una pluralidad de sensores (por ejemplo, un sensor de fuerza, un sensor de torsión, un sensor de distancia y/o similares) para medir diferentes características del artículo 110. En una realización, el sensor 410 puede determinar, por ejemplo, una distribución de peso y/o el centro de gravedad del artículo 110 y generar datos de sensores. En función del procesamiento de los datos de sensor generados por el sensor 410, el sistema de control puede hacer que los generadores de vacío controlen la generación de la fuerza de succión de vacío a través de cada una de la al menos una ventosa flexible 362 y el dispositivo de agarre rígido 364. El reborde de montaje del sensor 415 se une además al efector final 106. El efector final 106 incluye una placa antipolvo 425 en la parte inferior del efector final 106, como se muestra en la FIGURA 4. En una realización, la herramienta robótica 300 incluye además dos telémetros láser (por ejemplo, un primer telémetro láser 366-1 y un segundo telémetro láser 366-2) similares al por lo menos un telémetro láser 366 descrito con referencia a las FIGURAS 3a-3e.
La FIGURA 5a ilustra una vista superior de otro efector final 502 (similar al efector final 106) del sistema de manipulación de artículos 102, según algunas realizaciones de ejemplo descritas en esta memoria. Como se muestra, el efector final 502 incluye una unidad de agarre de rodillos 504 junto con al menos una ventosa flexible 362 y al menos un dispositivo de agarre rígido 364, como se describe con referencia a las Figuras 3a-3e. La unidad de agarre de rodillos 504 se configura para agarrar artículos que tienen una forma corporal delgada (por ejemplo, bolsas de plástico, sobres, bolsas de papel y/o similares). Según dichas realizaciones de ejemplo, la unidad de agarre de rodillos 504 incluye al menos dos rodillos (por ejemplo, un primer rodillo 505 y un segundo rodillo 510) dispuestos uno adyacente a otro. En algunas realizaciones de ejemplo, el primer rodillo 505 y el segundo rodillo 510 se disponen uno encima del otro, como se muestra en la FIGURA 5a. Además, cada uno de los dos rodillos 505, 510 puede ser controlado individualmente, por el sistema de control, para enganchar o desenganchar un artículo con forma corporal delgada. Por ejemplo, la unidad de agarre de rodillos 504 puede adaptarse para rotar el primer rodillo 505 en un primer sentido y rotar el segundo rodillo 510 en un segundo sentido opuesto al primer sentido para apretar al menos una parte del artículo de forma corporal delgada, denominado en lo sucesivo, como un segundo artículo, entre el primer rodillo 505 y el segundo rodillo 510.
De manera similar, la unidad de agarre de rodillos 504 se adapta para rotar el primer rodillo 505 y el segundo rodillo 510 en cualquier sentido (por ejemplo, un sentido de liberación que es opuesto al sentido de agarre) del segundo artículo para liberar la parte del segundo artículo. Por lo tanto, los dos rodillos 505 y 510 pueden rotar en sentidos opuestos entre sí para apretar y sostener al menos una parte del segundo artículo entre los dos rodillos 505 y 510 para recoger el segundo artículo 110. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el primer rodillo 505 puede rotar en el sentido de las agujas del reloj mientras que el segundo rodillo 510 rota en el sentido contrario a las agujas del reloj para sostener y recoger una parte del segundo artículo. Además, cada uno de los dos rodillos 505 y 510 puede rotar en un sentido para liberar el segundo artículo sostenido por la unidad de agarre de rodillos 504 del efector final 502. Por ejemplo, para colocar el artículo 110 en un transportador, los rodillos 505 y 510 pueden rotar tanto en el sentido de las agujas del reloj como en el sentido contrario a las agujas del reloj para liberar la parte del artículo 110 sostenida entre los rodillos 505 y 510 y, por lo tanto, para liberar el artículo 110 del dispositivo de agarre de rodillos 500.
La FIGURA 5b, ilustra una vista lateral del efector final 502 del sistema de manipulación de artículos 102, según algunas realizaciones de ejemplo descritas en esta memoria. La vista lateral ilustrada en la FIGURA 5b representa la unidad de agarre de rodillos 504 que tiene el primer rodillo 505 y el segundo rodillo 510 y al menos una ventosa flexible 362 y al menos un dispositivo de agarre rígido 364 del efector final 502. La FIGURA 5c ilustra una vista inferior del efector final 502 del sistema de manipulación de artículos 102, que comprende la unidad de agarre de rodillos 504 y una configuración de unidad de agarre que tiene seis ventosas flexibles (por ejemplo, 362-1, 362-2, 362-3, 362 -4, 362-5 y 362-6) similares a la al menos una ventosa flexible 362 y dos dispositivos de agarre rígidos (por ejemplo, 364­ 1 y 364-1) similares al por lo menos un dispositivo de agarre rígido 364 posicionado en una superficie inferior del efector final 502. Haciendo referencia al efector final 502 ilustrado en las FIGURAS 5a-5c, el efector final 502 puede adaptarse para accionar selectivamente un sistema de soplado, que incluye uno o más generadores de vacío, para accionar y provocar la generación de fuerza de succión de vacío a través de al menos una ventosa flexible 362 y/o al menos un dispositivo de agarre rígido 364 para enganchar y sostener artículos de diferentes formas corporales.
Según diversas realizaciones de ejemplo descritas en esta memoria, para provocar la manipulación del artículo 110 desde la primera orientación a la segunda orientación, se puede realizar una identificación de un artículo, su posición y su orientación actual basándose en el procesamiento de datos de sensor. Los datos de sensor pueden ser recopilados por uno o más sensores, por ejemplo, sensores del sistema de visión 115 y/o el al menos un sensor 410 del adaptador de reborde de robot 405. El sistema de control del sistema de manejo de materiales 100 puede acceder a los datos de sensor y procesarse para identificar el requisito de manipulación de artículos.
En algunas realizaciones de ejemplo, el sistema de visión 115 puede incluir una o más cámaras instaladas alrededor de un área de un entorno de manejo de materiales en el que se ubica el artículo 110. La una o más cámaras pueden enviar datos de imágenes al controlador, que puede analizar las imágenes a un ritmo elevado para identificar una posición y/o una orientación del artículo 110 dentro del entorno de manejo de materiales y/o una etiqueta del artículo 110. Además, y/o alternativamente, los sensores del al menos un sensor 410 del efector final 106 pueden determinar diversas características del artículo 110 que incluyen un tamaño, peso, tipo y/o similar del artículo 110. Estas características pueden utilizarse para determinar una estrategia de manipulación de artículos del efector final (106, 502). Por ejemplo, los datos de sensor generados por al menos un sensor 410, incluidos los sensores (por ejemplo, un sensor láser, un sensor de fuerza, un sensor de torsión y/o similares) que pueden utilizarse para identificar un tipo de artículo 110, la forma corporal del artículo 110 u otras características del artículo 110. El sistema de control del sistema de manipulación de artículos 102 puede realizar una evaluación inicial de un tipo de producto en función de determinadas características del artículo y, en consecuencia, seleccionar un procedimiento de manejo de artículos adecuado para el manejo exitoso del artículo 110. La evaluación inicial, por ejemplo, puede incluir la identificación del tipo de producto, el tamaño de producto o similar, y puede basarse en los datos de sensor y/o datos de imágenes recopilados en el momento de la recolección y durante todo el proceso de manejo.
En algunas realizaciones de ejemplo, el sistema de visión 115 y/o el controlador también pueden aplicar el aprendizaje de máquina para construir un modelo entrenable en función de la clasificación de los artículos que se recogerán en diferentes categorías antes de recoger el artículo y/o durante la selección del artículo. En consecuencia, el controlador puede ajustar una estrategia de manipulación de artículos del sistema de manipulación de artículos 102, por ejemplo, una estrategia de recogida para recoger el artículo 110. Además, el controlador también puede determinar para el sistema de manipulación de artículos 102 acciones adicionales que se realizarán, al recoger el artículo utilizando la retroalimentación de uno o más sensores (por ejemplo, un sensor de fuerza, torsión y/o vacío). La FIGURA 6 ilustra un diagrama de flujo de ejemplo de una operación realizada por el sistema de manipulación de artículos 102 que incluye la parte de brazo robótico 305 y el efector final (106, 502) como se describe en las FIGURAS 1-5c, según realizaciones de ejemplo de la presente invención. Se entenderá que cada bloque de los diagramas de flujo y las combinaciones de bloques en los diagramas de flujo pueden implementarse por diversos medios, como hardware, firmware, uno o más procesadores, circuitos y/u otros dispositivos asociados con la ejecución del software, incluida una o más instrucciones de programas informáticos. Por ejemplo, uno o más de los procedimientos descritos anteriormente pueden materializarse mediante instrucciones de programa informático. A este respecto, las instrucciones de programa informático que incorporan los procedimientos descritos anteriormente pueden almacenarse en la memoria de un aparato que emplee una realización de la presente invención y ejecutarse mediante un procesador en el aparato. Como se apreciará, cualquier instrucción de programa informático de este tipo puede cargarse en un ordenador u otro aparato programable (por ejemplo, hardware) para producir una máquina, de modo que el ordenador resultante u otro aparato programable proporcione la implementación de las funciones especificadas en los bloque(es) de los diagramas de flujo. Estas instrucciones de programa informático también pueden almacenarse en una memoria de almacenamiento no transitorio legible por ordenador que puede dirigir un ordenador u otro aparato programable para que funcione de una manera particular, de modo que las instrucciones almacenadas en la memoria de almacenamiento legible por ordenador produzcan un artículo de fabricación, cuya ejecución implementa la función especificada en los bloques de los diagramas de flujo. Las instrucciones de programa informático también pueden cargarse en un ordenador u otro aparato programable para hacer que se realice una serie de operaciones en el ordenador u otro aparato programable para producir un proceso implementado por ordenador de tal manera que las instrucciones que se ejecutan en el ordenador u otro aparato programable proporcionan operaciones para implementar las funciones especificadas en los bloques de los diagramas de flujo. Como tal, las operaciones de la Figura 6, cuando se ejecutan, convierten un ordenador o un circuito de procesamiento en una máquina particular configurada para realizar una realización de ejemplo de la presente invención. En consecuencia, las operaciones de la Figura 6 definen un algoritmo para configurar un ordenador o un procesador, para realizar una realización de ejemplo. En algunos casos, un ordenador de propósito general se puede proveer de una instancia del procesador que ejecuta el algoritmo de la FIGURA 6 para transformar el ordenador de propósito general en una máquina particular configurada para realizar una realización de ejemplo.
En consecuencia, los bloques del diagrama de flujo soportan combinaciones de medios para realizar las funciones especificadas y combinaciones de operaciones para realizar las funciones especificadas. También se entenderá que uno o más bloques de los diagramas de flujo, y combinaciones de bloques en el diagrama de flujo, pueden implementarse mediante sistemas informáticos basados en hardware de propósito especial que realizan las funciones especificadas, o combinaciones de hardware de propósito especial e instrucciones informáticas.
La FIGURA 6 ilustra un diagrama de flujo que describe un método 600 para manipular un artículo desde una primera orientación a una segunda orientación en un entorno de manejo de materiales por el sistema de manipulación de artículos 102, como se describe con referencia a las FIGURAS 1-5c, respectivamente.
Según diversas realizaciones de ejemplo, en la etapa 602, el sistema de manipulación de artículos 102 puede incluir medios tales como el sistema de control configurado para provocar la identificación del artículo 110 en una primera orientación. Como se ha descrito anteriormente, en algunas realizaciones de ejemplo, el sistema de control puede procesar datos de sensores a los que se accede desde uno o más sensores del sistema de visión 115 y/o uno o más sensores del al menos un sensor 410 del propio efector final 106. Se puede acceder a los datos de sensor para identificar una orientación y/o una o más características como, pero sin limitación a esto, la forma corporal del artículo, el tipo del artículo, el peso del artículo, el centro de gravedad, etc. del artículo 110.
En algunas realizaciones de ejemplo, el sistema de control puede identificar el artículo 110 en la primera orientación, a través de un telémetro láser 366 del efector final 106, como se describe con referencia a las FIGURAS 3a-3e. En algunas realizaciones de ejemplo, el telémetro láser 366 puede comunicar al sistema de control una distancia a la que el artículo 110 se posiciona con respecto a la unidad de agarre 360. Según la orientación identificada del artículo 110 y la distancia, el sistema de control puede determinar al menos una de la posición de recogida, la posición de agarre, la posición de recuperación o la posición de descarga del efector final 106 a la que se pueden mover la parte de brazo robótico 305 y el efector final 106.
Al identificar el artículo 110 en la primera orientación, en la etapa 604, el sistema de control del sistema de manipulación de artículos 102 puede provocar el movimiento del brazo robótico 104 para posicionar el efector final (106, 502) para recoger el artículo 110 en la primera orientación. Para recoger el artículo 110 en la primera orientación, el brazo robótico 104 se puede mover para manipular la parte de brazo robótico 305 del efector final 106. Esto puede resultar en posicionar la unidad de agarre 360 en una posición que permita el enganche del artículo 110 con la unidad de agarre 360 en la primera orientación.
En la etapa 606, al posicionar la unidad de agarre 360, la unidad de agarre 360 del efector final (106, 502) puede provocar el enganche de una superficie del artículo 110, por al menos una de la al menos una ventosa flexible 362 y el al menos un dispositivo de agarre rígido 364 del efector final 106. El sistema de control puede provocar el accionamiento selectivo de uno o más generadores de vacío de la al menos una ventosa flexible 362 y el al menos un dispositivo de agarre rígido 364 de la unidad de agarre 360 para enganchar el objeto. Por ejemplo, cuando se identifica que el artículo 110 tiene una forma corporal flexible, el sistema de control puede provocar el accionamiento de los generadores de vacío para generar una fuerza de succión de vacío a través de al menos una ventosa flexible 362 para enganchar una superficie del artículo 110 con la al menos una ventosa flexible 362. En algunos otros casos, cuando se identifica que el artículo 110 tiene una forma corporal rígida, el sistema de control puede provocar el accionamiento de generadores de vacío para generar fuerza de succión de vacío a través de al menos un dispositivo de agarre rígido 364 para enganchar una superficie del artículo 110 con al menos un dispositivo de agarre rígido 364. Alternativamente y/o adicionalmente, en algunos casos, por ejemplo, en donde se requiere un soporte de enganche adicional (por ejemplo, un peso pesado o un artículo grande), el sistema de control puede provocar el accionamiento de los generadores de vacío para generar una primera fuerza de succión de vacío a través de al menos una ventosa flexible 362 y una segunda fuerza de succión de vacío a través de al menos un dispositivo de agarre rígido 364 para enganchar con una superficie del artículo 110 en función de la fuerza de succión de vacío a través de tanto de la al menos una ventosa flexible 362 como del al menos un dispositivo de agarre rígido 364.
En algunas realizaciones de ejemplo, el sistema de control puede provocar la generación de diferentes fuerzas de succión de vacío a través de cada una de la al menos una ventosa flexible 362 y/o al menos un dispositivo de agarre rígido 364. Por ejemplo, en algunos casos, en función de la determinación del centro de gravedad del artículo 110, y/u otras características, por el al menos un sensor 410 del efector final 106, se pueden generar diferentes fuerzas de vacío a través de cada una de la al menos una ventosa flexible 362 y/o el al menos un dispositivo de agarre rígido 364. Por ejemplo, con referencia a la FIGURA 5c, donde el efector final 502 define seis ventosas flexibles y dos dispositivos de agarre rígidos, el sistema de control puede generar diferentes fuerzas de succión de vacío, a través de cada una o más de las seis ventosas flexibles y/o las dos dispositivos de agarre rígidos, respectivamente.
Al enganchar el artículo 110, en la etapa 608, el sistema de manipulación de artículos 102 puede incluir medios tales como la parte de brazo robótico 305 del efector final 106, para provocar la rotación del efector final 106, para cambiar la orientación del artículo 110 enganchado a la unidad de agarre 360 de la primera orientación a una segunda orientación. En este aspecto, la segunda orientación es diferente de la primera orientación. En algunos ejemplos, la parte de brazo robótico 305 del efector final 106 puede rotar 90 grados alrededor de su eje, para manipular el artículo 110 agarrado en la unidad de agarre 360 en la primera orientación, a la segunda orientación. En algunos ejemplos, la parte de brazo robótico 305 del efector final 106 puede rotar 180 grados alrededor de su eje, para manipular el artículo 110 agarrado en la unidad de agarre 360.
Según algunas realizaciones de ejemplo, en la etapa 604, el sistema de control puede provocar, a través de la parte de brazo robótico 205, el movimiento del efector final 106 a una primera posición para recoger el artículo 110 en la primera orientación. Al recoger el artículo 110 y rotar el efector final 106, como se describe en la etapa 608, el sistema de control puede provocar, además, a través de la parte de brazo robótico 205, el movimiento del efector final 106 a una segunda posición para colocar el artículo en la segunda orientación. En algunos ejemplos, la primera posición puede corresponder a una posición en la rampa de caída 125 y la segunda posición puede corresponder a una posición en el transportador 130. Por lo tanto, en funcionamiento, la parte de brazo robótico 305 puede moverse para recoger el artículo 110 en la primera orientación desde la rampa de caída 125 y al rotar la unidad de agarre 360, colocar el artículo 110 en el transportador 130 en la segunda orientación. Además, al colocar el artículo en la segunda orientación, el sistema de control puede provocar, a través de los expulsores, la expulsión del artículo 110 agarrado por el efector final 106.
Según algunas realizaciones de ejemplo, en la etapa 606, para enganchar la superficie del artículo 110, por al menos uno de la al menos una ventosa 362 y/o el al menos un dispositivo de agarre rígido 364, el sistema de visión 115 y/o el al menos un sensor 410 del efector final 106 puede generar datos de sensor correspondientes a al menos uno de: una distribución de peso del artículo, o un centro de gravedad del artículo. Además, el sistema de control puede procesar los datos de sensor para identificar una fuerza de succión de vacío deseada que generará un generador de vacío del efector final 106 a través de cada una de la al menos una ventosa flexible 362 y/o el al menos un dispositivo de agarre rígido 364, respectivamente.
Por lo tanto, el sistema de manipulación de artículos 102 puede manejar artículos de diferentes formas y características del cuerpo tales como, pero sin limitación a esto, tamaño, peso, centro de gravedad, etc. según diversas realizaciones de ejemplo descritas en esta memoria.
Debe señalarse que, tal como se utiliza en esta memoria descriptiva y en las reivindicaciones adjuntas, las formas singulares "un", "una" y "el", "la" incluyen referentes en plural a menos que el contenido indique claramente lo contrario.
Las referencias dentro de la memoria descriptiva a "una realización", "realizaciones" o "una o más realizaciones" pretenden indicar que un rasgo, estructura o característica particular descritos en relación con la realización se incluye en al menos una realización de la presente divulgación. La aparición de tales frases en diversos lugares dentro de la memoria descriptiva no se refiere necesariamente a la misma realización, ni son realizaciones separadas o alternativas mutuamente excluyentes de otras realizaciones. Además, se describen diversas características que pueden presentar algunas realizaciones y otras no. De manera similar, se describen diversos requisitos que pueden ser requisitos para algunas realizaciones pero no para otras realizaciones.
Cabe señalar que, cuando se emplean en la presente divulgación, los términos "comprende", "que comprende" y otros derivados del término raíz "comprender" pretenden ser términos abiertos que especifican la presencia de cualquier característica establecida, elementos, números enteros, etapas o componentes, y no pretenden impedir la presencia o adición de una o más características, elementos, números enteros, etapas, componentes o grupos de los mismos.
Según sea necesario, en esta memoria se divulgan realizaciones detalladas de la presente invención; sin embargo, debe entenderse que las realizaciones descritas son meramente ejemplares de la invención, que puede materializarse de diversas formas. Por lo tanto, los detalles estructurales y funcionales específicos divulgados en esta memoria no deben interpretarse como limitantes, sino simplemente como una base para las reivindicaciones y como una base representativa para enseñar a un experto en la técnica a emplear la presente invención en prácticamente cualquier estructura detallada apropiada.
Si bien es evidente que las realizaciones ilustrativas de la invención divulgadas en esta memoria cumplen los objetivos establecidos anteriormente, se apreciará que un experto en la técnica puede idear numerosas modificaciones y otras realizaciones. En consecuencia, se entenderá que las reivindicaciones adjuntas definen el alcance de la presente invención.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema de manipulación de artículos (102) que comprende:
un sistema de control;
un brazo robótico (104) acoplado comunicativamente al sistema de control, comprendiendo el brazo robótico uno o más generadores de vacío;
un efector final (106) acoplado comunicativamente al sistema de control, en donde el efector final define un primer extremo y un segundo extremo, estando enganchado el primer extremo de forma rotatoria al brazo robótico;
una unidad de agarre (360) unida al segundo extremo del efector final, estando configurada la unidad de agarre para ser accionada por el sistema de control para agarrar un artículo (110), comprendiendo la unidad de agarre:
al menos una ventosa flexible (362); y
al menos un dispositivo de agarre rígido (364); en donde cada una de la al menos una ventosa flexible y el al menos un dispositivo de agarre rígido están en comunicación de fluidos con al menos un generador de vacío, y en donde cada una de la al menos una ventosa flexible y el al menos un dispositivo de agarre rígido se configuran para enganchar una superficie del artículo en función de una fuerza de succión de vacío generada por el al menos un generador de vacío a través de, selectivamente:
en un primer procedimiento de manejo de materiales, la al menos una ventosa flexible; en un segundo procedimiento de manejo de materiales, el al menos un dispositivo de agarre rígido; y
en un tercer procedimiento de manejo de materiales, la al menos una ventosa flexible y el al menos un dispositivo de agarre rígido.
2. El sistema de manipulación de artículos (102) de la reivindicación 1, en donde el brazo robótico (104) se adapta para rotar el efector final (106) para cambiar la orientación del artículo (110) agarrado por la unidad de agarre (360) de un primera orientación a una segunda orientación.
3. El sistema de manipulación de artículos (102) de la reivindicación 1, en donde la unidad de agarre (360) comprende además al menos un expulsor colocado en cada una de la al menos una ventosa flexible (362) y el al menos un dispositivo de agarre rígido (364), en donde el al menos un expulsor se adapta para expulsar el artículo agarrado por la unidad de agarre.
4. El sistema de manipulación de artículos (102) de la reivindicación 1, en donde el brazo robótico (104) se adapta para posicionar el efector final (106) para:
recoger el artículo (110) posicionado en una primera orientación al agarrar el artículo con la unidad de agarre; y
mover el efector final para colocar el artículo en una segunda orientación.
5. El sistema de manipulación de artículos (102) de la reivindicación 1, en donde al menos un generador de vacío se adapta para generar la fuerza de succión de vacío a través de al menos una ventosa flexible y al menos un dispositivo de agarre rígido para facilitar el agarre del artículo por la unidad de agarre.
6. El sistema de manipulación de artículos (102) de la reivindicación 1, que comprende además un telémetro láser (366) adaptado para:
identificar el artículo (110) en una primera orientación; y
comunicar al sistema de control al menos uno de una posición de recogida, una posición de agarre, una posición de recuperación o una posición de descarga del efector final en función de la primera orientación identificada.
7. El sistema de manipulación de artículos (102) de la reivindicación 1, en donde el efector final (106) comprende además:
una unidad de agarre de rodillos (504) que comprende:
un primer rodillo; y
un segundo rodillo,
en donde la unidad de agarre de rodillos se adapta para:
rotar el primer rodillo en un primer sentido y rotar el segundo rodillo en un segundo sentido opuesto al primer sentido para apretar al menos una parte de un segundo artículo entre el primer rodillo y el segundo rodillo; y
rotar el primer rodillo y el segundo rodillo en cualquier sentido para liberar la parte del segundo artículo.
8. El sistema de manipulación de artículos (102) de la reivindicación 1, que comprende además una unidad adaptadora (405) configurada para enganchar de manera rotatoria un extremo del brazo robótico (104) al primer extremo del efector final (106), la unidad adaptadora comprende al menos un sensor configurado para:
generar datos de sensor correspondientes a al menos uno de una distribución de peso del artículo o un centro de gravedad del artículo; y
procesar los datos de sensor para identificar una fuerza de succión de vacío a generar por un generador de vacío del efector final.
9. El sistema de manipulación de artículos (102) de la reivindicación 1, en donde la ventosa flexible (362) se adapta para enganchar un artículo flexible en función de una fuerza de succión de vacío generada en la ventosa flexible, y en donde el dispositivo de agarre rígido (364) se adapta para enganchar un artículo rígido en función de una fuerza de succión de vacío generada en el dispositivo de agarre rígido.
10. Un método de manipulación de artículos en un sistema de manipulación de artículos (102), comprendiendo el sistema de manipulación de artículos:
un sistema de control;
un brazo robótico (104) acoplado comunicativamente al sistema de control, comprendiendo el brazo robótico uno o más generadores de vacío;
un efector final (106) acoplado comunicativamente al sistema de control, en donde el efector final define un primer extremo y un segundo extremo, estando enganchado el primer extremo de forma rotatoria al brazo robótico y un segundo extremo;
una unidad de agarre (360) unida al segundo extremo del efector final, estando configurada la unidad de agarre para ser accionada por el sistema de control para agarrar un artículo (110), comprendiendo la unidad de agarre: al menos una ventosa flexible (362); y
al menos un dispositivo de agarre rígido (364); en donde cada una de la al menos una ventosa flexible y el al menos un dispositivo de agarre rígido están en comunicación de fluidos con al menos un generador de vacío, comprendiendo el método:
seleccionar de un primer procedimiento de manejo de materiales, un segundo procedimiento de manejo de materiales y un tercer procedimiento de manejo de materiales, y enganchar una superficie del artículo en función de una fuerza de succión de vacío generada por el al menos un generador de vacío a través de:
en un primer procedimiento de manejo de materiales, la al menos una ventosa flexible; en un segundo procedimiento de manejo de materiales, el al menos un dispositivo de agarre rígido; y
en un tercer procedimiento de manejo de materiales, la al menos una ventosa flexible y el al menos un dispositivo de agarre rígido.
11. El método de manipulación de artículos según la reivindicación 10, que comprende además:
en respuesta a un accionamiento por el brazo robótico (104), rotar el efector final alrededor de un eje para cambiar la orientación del artículo enganchado en el segundo extremo de una primera orientación a una segunda orientación.
12. El método de manipulación de artículos de la reivindicación 10, en donde el sistema de manipulación de artículos (102) comprende además un telémetro láser (366) adaptado para identificar una orientación del artículo (110), en donde el método de manipulación de artículos comprende además identificar una orientación del artículo con el telémetro láser, y mover el efector final (106) a una posición de recogida, una posición de agarre, una posición de recuperación o una posición de descarga en función de la orientación identificada del artículo.
13. El método de manipulación de artículos de la reivindicación 10, que comprende además mover el efector final (106) a la posición de agarre para agarrar el artículo y rotarlo más para cambiar la orientación del artículo de una primera orientación a una segunda orientación.
14. El método de manipulación de artículos de la reivindicación 10, en donde el sistema de manipulación de artículos (102) comprende además una unidad de agarre de rodillos (504) que comprende:
un primer rodillo; y
un segundo rodillo,
en donde el método de manipulación de artículos comprende además:
rotar el primer rodillo en un primer sentido y rotar el segundo rodillo en un segundo sentido opuesto al primer sentido para apretar al menos una parte de un segundo artículo entre el primer rodillo y el segundo rodillo; y rotar el primer rodillo y el segundo rodillo en un sentido de liberación del artículo para liberar la parte del segundo artículo.
15. El método de manipulación de artículos de la reivindicación 10, en donde el primer extremo del efector final comprende una unidad adaptadora (405) configurada para enganchar de manera rotatoria con el extremo del brazo robótico (104), la unidad adaptadora comprende al menos un sensor, el método de manipulación de artículos comprende además:
generar datos de sensor correspondientes a al menos uno de una distribución de peso del artículo o un centro de gravedad del artículo; y
procesar los datos de sensor para identificar una fuerza de succión de vacío a generar por un generador de vacío del efector final.
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