JP2022519495A - 把持デバイスモダリティ - Google Patents

Abstract

ピッキング動作を実施するためのロボット把持デバイスおよび方法。本明細書に説明される方法は、握持されるべきアイテムに対して把持デバイスを位置付けることと、次いで、把持デバイスを使用して第１のピッキング動作を実行し、アイテムの握持を取得することとを伴い得る。方法は、次いで、把持デバイスの一部に加えられる力を検出するための力検出手順、把持デバイスの握持範囲におけるアイテムを検出するための握持空間検出手順、空気流経路における圧力を検出するように構成された圧力検出手順、および把持デバイスの機械的負荷経路内の力を検出するためのアイテム負荷検出手順のうちの少なくとも２つを実行することを伴い得る。

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、その全開示が本明細書にその全体として記載される場合と同様に参照することによって組み込まれる２０１９年１月３１日に出願された同時係属中の米国仮出願第６２／７９９，４１４号の利益および優先権を主張する。
（技術分野）

本明細書に説明される実施形態は、概して、ロボットデバイスおよび方法に関し、より具体的に、排他的ではないが、ピッキング動作を実施するためのロボットデバイスおよび方法に関する。

倉庫環境におけるもの等の物流動作は、多くの場合、第１の場所（例えば、コンテナ）からアイテムを取り、第２の場所に（例えば、ベルトコンベヤ上に）アイテムを設置するために、ロボット把持デバイスを含む。これらのロボット解決策は、典型的に、狭いクラスのピッキングアイテムに適合させられる。

これらのロボット把持デバイスがアイテムを正常に握持したかどうかを検出するための既存の技法は、多くの場合、触覚フィードバックセンサの使用を伴う。しかしながら、これらのセンサは、高価かつ壊れやすく、それは、産業環境におけるその広範な使用を限定する。

ロボット把持デバイスがアイテムを正常に握持したかどうかを検出するための別の技法は、把持デバイスの良好なビューを伴う外部搭載３Ｄカメラに依拠する。しかしながら、この技法は、把持デバイスが、カメラの正面を移動することを要求し、最終的に、より緩慢なピッキング時間をもたらす。この技法は、連続的検出を提供せず、把持デバイスが、それがカメラの正面を通過した後、以前に握持したアイテムを落としたかどうかを検出しないであろう。

また別の技法は、検証のためにピッキングおよび設置場所の下に重量計を設置することを伴う。しかしながら、この技法は、把持デバイスが、成功を決定する前に全ピッキングおよび設置動作を完了することを要求し、それは、サイクル時間を限定する。同様に、検出は、以前にそこになかったアイテムに関する「設置」場所を撮像することによって実施されることができる。しかしながら、これも、サイクル時間を限定する。

他の既存の技法は、人間または手動検証に依拠する。例えば、把持デバイスが、握持試行を実行した後、人間オペレータが、把持デバイスがアイテムを実際に握持したことをチェックおよび検証し得る。しかしながら、この技法は、それが労力集約的かつ高価であるので、望ましくない。

したがって、既存の技法の不利点を克服するロボットデバイスおよび方法の必要性が、存在する。

本発明の概要は、発明を実施するための形態の節において下でさらに説明される、一連の概念を簡略化形態において導入するために提供される。本発明の概要は、請求される主題の重要な特徴または不可欠な特徴を識別または除外することを意図しておらず、請求される主題の範囲を決定することにおける支援として使用されることも意図していない。

一側面では、実施形態は、ピッキング動作を実施するためのシステムに関する。システムは、第１のピッキング動作を実行し、アイテムの握持を取得するように構成された把持デバイスと、制御モジュールと、把持デバイスがアイテムの握持を取得したかどうかを決定するために把持デバイスの一部に加えられる力を検出するように構成された力検出モダリティ、把持デバイスがアイテムの握持を取得したかどうかを決定するために把持デバイスの握持範囲におけるアイテムを検出するように構成された握持空間モダリティ、把持デバイスがアイテムの握持を取得したかどうかを決定するために空気流経路における圧力を検出するように構成された圧力検出モダリティ、および把持デバイスがアイテムの握持を取得したかどうかを決定するために把持デバイスの機械的負荷経路内の力を検出するように構成されたアイテム負荷検出モダリティのうちの少なくとも２つとを含む。

いくつかの実施形態において、把持デバイスは、制御モジュールが、少なくとも２つのモダリティからの出力に基づいて、第１のピッキング動作がアイテムの握持を取得しなかったと決定すると、第２のピッキング動作を実行し、アイテムの握持を取得するようにさらに構成される。

いくつかの実施形態において、システムは、制御モジュールが、少なくとも２つのモダリティからの出力に基づいて、第１のピッキング動作がアイテムの握持を確実に取得したと決定すると、把持デバイスをある設置場所に動作可能に位置付けるように構成され、把持デバイスは、アイテムを設置場所に設置するようにさらに構成される。

いくつかの実施形態において、把持デバイスは、少なくとも１つのフィンガ部分を含み、少なくとも２つのモダリティのうちの１つは、力検出モダリティであり、力検出モダリティは、少なくとも１つのフィンガ部分に加えられた力を検出するように構成される。

いくつかの実施形態において、少なくとも２つのモダリティのうちの１つは、力検出モダリティであり、力検出モダリティは、少なくとも１つのフィンガ部分の空気圧、モータトルク、直列弾性撓み、サーボ追跡誤差、および回転位置のうちの少なくとも１つを測定することによって、把持デバイスの一部によって発生させられた力を検出するように構成される。

いくつかの実施形態において、制御モジュールは、少なくとも２つのモダリティのうちの第１のものが把持デバイスがアイテムを握持したという分類を出力し、少なくとも２つのモダリティのうちの第２のものが把持デバイスがアイテムを握持しなかったという分類を出力すると、第２のピッキング動作を実行するように把持デバイスに命令するように構成される。

いくつかの実施形態において、少なくとも２つのモダリティは、圧力検出モダリティおよびアイテム負荷検出モダリティであり、圧力検出モダリティは、吸引デバイスからの吸引力を検出するための把持デバイスの構造の中に埋め込まれた圧力センサを含み、アイテム負荷検出モダリティは、アイテムを持ち上げることからもたらされる負荷力を検出するための構造内に動作可能に位置付けられた歪みゲージを含む。

いくつかの実施形態において、少なくとも２つのモダリティは、力検出モダリティおよび握持空間モダリティであり、力検出モダリティは、アイテムを握持するように構成された少なくとも１つのフィンガ部分を含み、握持空間モダリティは、握持空間を視認するために把持デバイス上に動作可能に搭載された少なくとも１つの範囲ベースのセンサを含み、少なくとも１つのフィンガ部分および少なくとも１つの範囲ベースのセンサは、フィンガ部分が握持空間のビューに干渉しないように動作可能に位置付けられる。いくつかの実施形態において、範囲ベースのセンサは、把持デバイスのパーム内に動作可能に位置付けられる。いくつかの実施形態において、少なくとも２つのモダリティのうちの１つは、力検出モダリティであり、力検出モダリティは、アイテムを握持するように構成された少なくとも１つのフィンガ部分を含み、フィンガ部分は、ホール効果センサで構成された第１のセグメントと、磁石で構成された第２のセグメントと、第１のセグメントと第２のセグメントとの間に動作可能に位置付けられた曲げ点であって、ホール効果センサは、フィンガ部分が、アイテムを握持したかどうかを示す信号を発生させ、発生させられた信号は、第２のセグメントの磁石と第１のセグメントのホール効果センサとの間の距離に基づく、曲げ点とを含む。

いくつかの実施形態において、少なくとも２つのモダリティは、把持デバイスで構成されたセンサを備えている。

別の側面によると、実施形態は、ピッキング動作を実施する方法に関する。方法は、握持されるべきアイテムに対して把持デバイスを位置付けることと、把持デバイスを使用して第１のピッキング動作を実行し、アイテムの握持を取得することと、把持デバイスが、アイテムの握持を取得したかどうかを決定するために、把持デバイスの一部に加えられる力を検出するための力検出手順、把持デバイスの握持範囲におけるアイテムを検出するための握持空間検出手順、空気流経路における圧力を検出するように構成された圧力検出手順、および把持デバイスの機械的負荷経路内の力を検出するためのアイテム負荷検出手順のうちの少なくとも２つを実行することとを含む。

いくつかの実施形態において、方法は、少なくとも２つの手順からの出力に基づいて、第１のピッキング動作がアイテムの握持を取得しなかったと決定すると、第２のピッキング動作を実行し、アイテムの握持を取得することをさらに含む。

いくつかの実施形態において、方法は、少なくとも２つの手順からの出力に基づいて、第１のピッキング動作がアイテムの握持を確実に取得したと決定すると、把持デバイスをある設置場所に動作可能に位置付けることと、アイテムを設置場所に設置することとをさらに含む。

いくつかの実施形態において、把持デバイスは、少なくとも１つのフィンガ部分を含み、少なくとも２つの手順のうちの１つは、力検出手順であり、力検出手順を実行することは、少なくとも１つのフィンガ部分の電流ドロー、トルク出力、空気圧、空気流量、および回転位置のうちの少なくとも１つを測定することを含む。

いくつかの実施形態において、方法は、アイテムが握持されたことを示す第１の分類を少なくとも２つの手順のうちの第１のものから受信することと、アイテムが握持されていないことを示す第２の分類を少なくとも２つの手順のうちの第２のものから受信することと、第２のピッキング動作を実行することとをさらに含む。

いくつかの実施形態において、少なくとも２つの手順は、圧力検出手順およびアイテム負荷検出手順であり、圧力検出手順を実行することは、吸引デバイスに動作可能に接続される構造内の吸引力を検出することを含み、アイテム負荷検出手順を実行することは、アイテムを持ち上げることからもたらされる負荷力を検出することを含む。

いくつかの実施形態において、少なくとも２つの手順のうちの１つは、力検出手順であり、把持デバイスは、ホール効果センサで構成された第１のセグメントと、磁石で構成された第２のセグメントと、第１のセグメントと第２のセグメントとの間に動作可能に位置付けられた曲げ点とを含む少なくとも１つのフィンガ部分を含み、力検出手順を実行することは、フィンガ部分が、アイテムを握持したかどうかを示す信号を検出することを含み、発生させられた信号は、第２のセグメントの磁石と第１のセグメントのホール効果センサとの間の距離に基づく。

いくつかの実施形態において、方法は、手順のうちの少なくとも１つが、ピッキング動作が成功したという分類を出力すると、第１のピッキング動作が成功したと決定することをさらに含む。

本開示の非限定的かつ非網羅的実施形態が、同様の参照番号が、別様に規定されない限り、種々の図全体を通して同様の部分を指す以下の図を参照して説明される。

図１は、一実施形態による、倉庫環境内の把持デバイスを図示する。

図２は、別の実施形態による、倉庫環境内の把持デバイスを図示する。

図３は、一実施形態による、ピッキング動作を実施するためのシステムの略図を図示する。

図４ＡおよびＢは、一実施形態による、アイテムに接触するフィンガ部分を図示する。

図５ＡおよびＢは、別の実施形態による、アイテムに接触するフィンガ部分を図示する。

図６は、一実施形態による、フィンガ部分および飛行時間（ＴｏＦ）センサを伴う把持デバイスを図示する。

図７は、一実施形態による、圧力検出モダリティおよびアイテム負荷検出モダリティを実装する把持デバイスを図示する。

図８ＡおよびＢは、一実施形態による、把持デバイスのパームの正面図を図示する。

図９ＡおよびＢは、別の実施形態による、把持デバイスのパームの正面図を図示する。

図１０ＡおよびＢは、別の実施形態による、把持デバイスのパームの正面図を図示する。

図１１ＡおよびＢは、なおも別の実施形態による、把持デバイスのパームの正面図を図示する。

図１２は、一実施形態による、フィンガ部分と、吸引デバイスと、画像センサデバイスとを含む把持デバイスを図示する。

図１３は、別の実施形態による、フィンガ部分と、吸引デバイスと、画像センサデバイスとを含む把持デバイスを図示する。

図１４は、一実施形態による、ピッキング動作を実施する方法のフローチャートを描写する。

種々の実施形態が、本明細書の一部を形成し、具体的例示的実施形態を示す付随の図面を参照して下でより完全に説明される。しかしながら、本開示の概念は、多くの異なる形態において実装され得、本明細書に記載される実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、本開示の概念、技法、および実装の範囲を当業者に完全に伝えるために、徹底的かつ完全な開示の一部として提供される。実施形態は、方法、システム、またはデバイスとして実践され得る。故に、実施形態は、ハードウェア実装、完全なソフトウェア実装、またはソフトウェアおよびハードウェア側面を組み合わせる実装の形態をとり得る。以下の発明を実施するための形態は、したがって、限定的な意味でとられるものではない。

本明細書における「一実施形態」または「ある実施形態」の言及は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が、本開示による少なくとも１つの例示的実装または技法に含まれることを意味する。本明細書の種々の場所における語句「一実施形態において」の表出は、必ずしも、全てが同じ実施形態を指すわけではない。本明細書の種々の場所における語句「いくつかの実施形態において」の表出は、必ずしも、全てが同じ実施形態を指すわけではない。

続く説明のいくつかの部分は、コンピュータメモリ内に記憶される非過渡信号に対する動作の記号表現の観点から提示される。これらの説明および表現は、データ処理技術における当業者によって、その作業の本質を他の当業者に最も効果的に伝えるために使用される。そのような動作は、典型的に、物理量の物理的操作を要求する。通常、必ずしもそうではないが、これらの量は、記憶され、転送され、組み合わせられ、比較され、別様に操作されることが可能な電気、磁気、または光学信号の形態をとる。随時、主として、共通使用の理由から、これらの信号をビット、値、要素、記号、文字、用語、数字等と称することが、便宜である。さらに、随時、一般性を失うことなく、物理量の物理的操作を要求することのある配置をモジュールまたはコードデバイスと称することも、便宜である。

しかしながら、これらおよび類似する用語は全て、適切な物理量に関連付けられるものであり、単に、これらの量に適用される便宜的な標識である。以下の議論から明白であるように、別様に具体的に記載されない限り、説明全体を通して、「処理する」、または「算出する」、または「計算する」、または「決定する」、または「表示する」等等の用語を利用する議論は、コンピュータシステムメモリまたはレジスタまたは他のそのような情報記憶、伝送、または表示デバイス内の物理（電子）量として表されるデータを操作および変換する、コンピュータシステムまたは類似する電子コンピューティングデバイスのアクションおよびプロセスを指すことを理解されたい。本開示の一部は、ソフトウェア、ファームウェア、またはハードウェアにおいて具現化され得、ソフトウェアにおいて具現化されるとき、種々のオペレーティングシステムによって使用される異なるプラットフォーム上に常駐し、それから動作されるようにダウンロードされ得るプロセスおよび命令を含む。

本開示は、本明細書の動作を実施するための装置にも関する。この装置は、要求される目的のために特別に構築され得るか、または、それは、コンピュータ内に記憶されるコンピュータプログラムによって選択的にアクティブにされ、または再構成される汎用コンピュータを備え得る。そのようなコンピュータプログラムは、限定ではないが、フロッピー（登録商標）ディスク、光学ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、磁気光学ディスクを含む任意のタイプのディスク、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気または光学カード、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、または電子命令を記憶するために好適な任意のタイプの媒体等のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体内に記憶され得、各々は、コンピュータシステムバスに結合され得る。さらに、本明細書に言及されるコンピュータは、単一のプロセッサを含み得るか、または、増加させられた算出能力のために複数のプロセッサ設計を採用するアーキテクチャであり得る。

本明細書に提示されるプロセスおよびディスプレイは、本質的に、任意の特定のコンピュータまたは他の装置に関連しない。種々の汎用システムも、本明細書の教示によるプログラムとともに使用され得るか、または、それは、１つ以上のステップを実施するために、より特殊化された装置を構築することが便宜であることが、証明され得る。種々のこれらのシステムに関する構造が、下記の説明に議論される。加えて、本開示の技法および実装を達成するために十分である任意の特定のプログラミング言語が、使用され得る。種々のプログラミング言語が、本明細書に議論されるような本開示を実装するために使用され得る。

加えて、本明細書に使用される言語は、主として、読み取りやすさおよび教育目的のために選択されており、開示される主題を描写または制限するために選択されていないこともある。故に、本開示は、本明細書に議論される概念の範囲の限定ではなく、例証であることを意図している。

既に議論されるように、ロボット把持デバイスがアイテムを握持したかどうかを決定するための既存のシステムおよび方法は、種々の欠点に悩まされる。これらの欠点は、費用、サイクル時間、および労働集約性のうちのいずれか１つ以上に関し得る。

本明細書に説明される実施形態は、ロボット把持デバイス（簡潔にするために、「把持デバイス」）がアイテムを正常に握持したかどうかを検出するための新規の自動的システムおよび方法を提供し、それらは、既存の技法の欠点を克服する。本明細書のシステムおよび方法は、ピッキング動作の結果を決定するためのセンサモダリティの新規の組み合わせに依拠する。モダリティは、それらが検出するものまたはそれらが測定するものによってグループ分けされるか、または、別様にそれに基づいて定義され得る。これらのモダリティは、（１）力モダリティ、（２）握持空間モダリティ、（３）圧力検出モダリティ、および、（４）アイテム負荷検出モダリティを含む。

把持デバイスの幾何学形状は、実装されるモダリティの構成要素を統合するための新規の方法も同様に提供する。使用されるモダリティの構成要素は、その動作が、他の構成要素によって殆ど影響を受けないように位置付けられ得る。同時に、これらの構成要素の設置は、アイテムを含み得る空間を可能な限り多く監視するように最適化され得る。

本明細書に説明されるデバイスおよび方法は、いくつかの環境において、いくつかの用途のために実装され得る。図１は、１つ以上の把持デバイス１０２が、ピッキングおよび設置動作を実施するタスクを課され得る倉庫環境１００を図示する。例えば、把持デバイス１０２は、アーム部分（例えば、複数のアームセグメントまたはリンクから形成される）と、エンドエフェクタとを備え得、棚ユニット１０４からアイテムをピッキングし、次いで、アイテムをコンテナ１０６内に設置するタスクを課され得る。コンテナ１０６は、把持デバイス１０２に、およびそれからコンテナ１０６を移動させるように構成されるベルトコンベヤ１０８上にあり得る。加えて、または代替として、把持デバイス１０２は、コンテナ１０６からアイテムをピッキングし、棚ユニット１０４、プットウォール、保管場所、別の箱またはコンテナ等の中にアイテムを設置するタスクを課され得る。

図２は、把持デバイス２０２が、１つ以上のコンテナ２０４からアイテムをピッキングし、装填ステーション２０６にアイテムを設置するタスクを課され得る倉庫環境２００における別の例示的用途を図示する。これらのアイテムは、次いで、さらなる出荷、分類、処理等のために出荷コンテナ２０８内に設置され得る。

図３は、一実施形態による、ピッキング動作を実施するためのシステム３００を図示する。システム３００は、ステーションコントローラ３０２と、グリッパ制御モジュール３０４と、力検出モダリティ３０６、握持空間モダリティ３０８、圧力検出モダリティ３１０、およびアイテム負荷検出モダリティ３１２のうちの少なくとも２つとを含み得る。

ステーションコントローラ３０２は、グリッパ制御モジュール３０４と動作可能に通信し得、把持デバイスの環境に関連する構成要素を制御し得る。例えば、ステーションコントローラ３０２は、把持デバイスに、およびそれからアイテムを保管するコンテナを移動させるために、ベルトコンベヤ等の他の外部システムにコマンドを発行し得る。ステーションコントローラ３０２は、把持デバイスおよびその構成要素にもコマンドを発行し得る。例えば、ステーションコントローラ３０２は、電力が把持デバイスに供給されるかどうかを制御し得る。

ステーションコントローラ３０２は、把持デバイスの環境内の外部システムにコマンドを発行し得る。本明細書に説明されるデバイスおよび方法は、図１および２に示されるもの等、いくつかの環境において、いくつかの用途のために実装され得る。

グリッパ制御モジュール３０４は、ステーションコントローラ３０２と動作可能に通信し得、実装されるモダリティ３０６－１２にコマンドを発行し得る。例えば、グリッパ制御モジュール３０４は、任意の要求される分析を実施し、握持試行を実行するように実装されるモダリティの構成要素に命令し得る。

図３に示される第１のモダリティは、力検出モダリティ３０６である。力検出モダリティ３０６は、概して、把持デバイスのいくつかの構成要素に対して及ぼされる力また圧力の検出に依拠する。例えば、把持デバイスが、アイテムを握持するためのフィンガ部分等の構成要素で構成される場合、力検出モダリティ３０６は、フィンガ部分を移動させるために加えられる力および／または外部アイテムによってフィンガ部分に加えられる力を測定するセンサに依拠し得る。

これらの測定値は、種々の方法で集められ得る。力検出モダリティ３０６は、１つ以上のフィンガ部分３１４、モータ３１６、運動電流センサ３１８、回転エンコーダ３２０、および撓みセンサ３２２を含むか、または、別様にそれらを使用し得る。

フィンガ部分３１４は、握持試行を実行するときにアイテムに接触し得、フィンガ部分３１４は、ヒンジによって分離される複数の連結部を形成するように成型された固体ポリウレタンゴムから形成され得る。これらのヒンジは、可撓性と、コンプライアンスのためのみならずフィンガ部分３１４を中立位置に戻すためのばね力との両方を提供し得る。フィンガコアは、ワイヤを含み得、ワイヤは、ガスケットを通過し、フィンガコアの車軸の中心に入り、電力および他のデータをフィンガ部分３１４に、およびそれから送達する。

他の実施形態において、空気圧アクチュエータが、対向する方向における運動を提供するために、戻りばねを用いてフィンガ部分３１４を閉鎖または開放し得る。同様に、二段作用空気圧アクチュエータが、両方向にフィンガ部分３１４を駆動するために使用され得る。

各フィンガ部分３１４は、ホール効果センサ（下で議論される）とともに動作する連結部内に埋め込まれた磁石を有し得る。この構成では、フィンガ部分３１４の撓みは、磁石をセンサのうちの１つ以上に対してシフトさせる。結果として生じる信号は、関連付けられたフィンガ部分３１４が経験している撓みの量を決定することに役立ち得る。加えて、これらの信号は、負荷の方向に関するデータを提供し得る。

フィンガ部分３１４は、作動させられると、それらが、握持されたアイテムに形状適合するように、コンプライアントであり得る。握持は、作動させられると、それらが、アイテムの周囲に巻き付くような方法でアイテムに向かって湾曲するようにフィンガ部分を成形することによってさらに改良されることができる。

図３に示される力モダリティ３０６の実施形態において、フィンガ部分３１４は、モータ３１６によって作動させられ得る。この場合、運動電流センサ３１８が、モータ３１６のための電力供給源（図３に図示せず）と直列に挿入されることができる。モータ３１６によって消費される電流は、モータ３１６によって出力されるトルクに密接に互いに関係する。

モータトルクも、フィンガ部分３１４の位置と比較されることができる。回転エンコーダ３２０が、その位置を測定するために、フィンガ部分３１４の基部における車軸において使用されることができる。フィンガ部分３１４の回転位置は、モータ３１６の入力電流と互いに関係し得、フィンガ部分３１４に対して押し返すアイテムの存在に密接に互いに関係する。フィンガ部分３１４が、線形方式で、または連結部を用いて作動させられる場合、他のタイプの位置エンコーダが、採用されることができる。

フィンガ部分３１４が、ピッキング動作の一部としてアイテムに接近するか、または、別様に接触するように命令されると、フィンガ部分３１４は、いかなるアイテムも存在しなかった場合にそれが到達するであろう位置に到達する前、アイテムに接触する可能性が高いであろう。上記に説明される構成要素を用いて、フィンガ部分３１４の動作は、２つの原理のうちの１つ以上に依拠し得る。第１に、アイテムに対するこの接触および圧力のその後の適用は、電流の測定可能な増加をもたらすであろう。第２に、フィンガ部分３１４は、最終的に、移動を停止し、そのコマンドされた位置に到達しないであろう。これは、フィンガ部分３１４がアイテムに対してかけている力の量のみならず、アイテムのサイズもおおよそ示し得る。

図４ＡおよびＢは、一実施形態による、フィンガ部分４０２を図示する。例えば、図４Ａに示されるフィンガ部分４０２は、撓曲部分４０４を含み、中立位置にあり得る。撓曲部分４０４は、特に、フィンガ部分４０２がアイテムに接触すると、フィンガ部分４０２にある程度の可撓性を提供し得る。

図４Ｂは、アイテム４０６に接触するフィンガ部分４０２を図示する。フィンガ部分４０２は、車軸（図４ＡおよびＢに図示せず）まわりに回転し得、撓曲部分４０４に起因して、アイテム４０６との接触中、ある程度の可撓性を達成し得る。

図４ＡおよびＢは、フィンガ部分４０２の第１のセグメント内に埋め込まれ、または別様にそれで構成された磁石４０８と、フィンガ部分４０２の別のセグメント内に埋め込まれ、または別様にそれで構成されたホール効果センサ４１０とを図示する。すなわち、磁石４０８およびホール効果センサ４１０は、撓曲部分４０４の対向する側に位置する。

図４Ａに示される向きにおいて、ホール効果センサ４１０は、ホール効果センサ４１０に対する磁石４０８の位置に対応する第１の読み取り値を有し得る。この読み取り値は、磁石４０８とホール効果センサ４１０との間の距離に基づく。

しかしながら、図４Ｂに見られるように、フィンガ部分４０２は、アイテム４０６に接触しており、磁石４０８とホール効果センサ４１０との間の距離は、変化している。距離のこの変化は、ホール効果センサ４１０によって取得される異なる読み取り値をもたらすであろう。故に、磁石４０８とホール効果センサ４１０との間の距離（したがって、ホール効果センサ４１０によって提供される読み取り値）は、フィンガ部分４０２がアイテムを握持したかどうかを示し得る。

図５ＡおよびＢは、別の実施形態による、フィンガ部分５０２を図示する。図５ＡおよびＢのフィンガ部分５０２は、図４ＡおよびＢのフィンガ部分４０２に類似し得るが、撓曲部分を含まない。すなわち、フィンガ部分５０２は、図４ＡおよびＢのフィンガ部分４０２より堅い構成要素である。

図５Ａは、いかなるアイテムも存在しない、「コマンドされた」位置におけるフィンガ部分６０２を図示する。一方、図５Ｂは、アイテム５０４と接触するフィンガ部分５０２を図示する。

外部アイテムによってフィンガ部分に加えられる力は、加えて、または代替として、（例えば、図４ＡおよびＢにおけるように）フィンガ部分自体の中のセンサデバイスを使用して検出されることができる。フィンガ部分は、アイテムによってそれに対して及ぼされる力が、フィンガ部分を予期される方法で変形させるように設計されることができる。予期される変形に関する知識は、センサデバイスを適用することによって活用されることができ、それは、次に、握持されているアイテムによってフィンガ部分に対して及ぼされる力を検出することができる。

図４ＡおよびＢと併せて上で議論されるように、このタイプのセンサの１つのそのような実装は、フィンガ部分の曲げ点の片側に搭載された磁石と、曲げ点の他側に搭載されたホール効果センサとを含む。フィンガ部分が曲げられる程度は、ホール効果センサからの磁石の距離に互いに関係する。ホール効果センサの出力は、したがって、フィンガ部分に対する力に密接に互いに関係する。

図４ＡおよびＢにおけるそれら等の磁石センサ対のアレイを使用することによって、測定値対雑音のコントラストが、高められることができ、力の２つ以上の方向が、測定されることができる。例えば、複数の磁石センサ対が、フィンガ部分の種々の場所に追加され、効果的に内側対の反対を測定し、擬似微分測定値を作成することができる。同様に、対が、フィンガ部分に加えられる捻じり力または横力を測定するために、曲げ点の線に平行に搭載されることができる。

フィンガ部分が、より堅い材料から構築される場合、抵抗性歪みゲージが、フィンガ部分に対して及ぼされる力を検出するために、曲げ点の両側に（ロードセルのように）適用され得る。低範囲赤外線近接センサも、フィンガ部分の曲げ運動を測定し、フィンガ部分上の２つの点間の範囲を低減させるように位置付けられ得る。

再び図３を参照すると、モータ３１６は、例えば、機械加工されたフレームを伴う既製のモータ（例えば、Ｄｙｎａｍｉｘｅｌ ＸＭ ４３０ Ｗ２１０）であり得る。正確な構成にかかわらず、モータ３１６は、１つ以上のフィンガ部分３１４を駆動し得る。例えば、モータ３１６は、トルクをフィンガ部分３１４の回転軸に伝達するために、一連のギヤと動作可能に接続し得る。より高いまたはより低いトルク、より小さいサイズ、より速いフィンガ部分作動、または他の望ましい特性をもたらし得るモータおよびギヤ設計に対する多くの変形例が、存在する。故に、フィンガ部分撓みの量は、トルクを監視することによっても同様に決定され得る。これらの構成要素の正確なサイズまたは構成は、本明細書に説明される実施形態の特徴が、遂行され得る限り、変動し得る。

運動電流センサは、フィンガ部分３１４に接続されるワイヤにおける電流を測定し得る。いくつかの実施形態において、回転エンコーダ３２０が、それがフィンガ部分の回転位置を測定し得るように、フィンガ部分３１４の一部に接続され得る。例えば、回転エンコーダ３２０は、フィンガ部分３１４が回転しているかどうか（およびその程度）を検出するために、フィンガ部分３１４の基部における車軸で構成され得る。上記の実施形態は、単に、例示的であり、磁石－ホール効果センサ対等の他のタイプの撓みセンサ３２２も、本明細書に説明される実施形態の目的の特徴が、遂行され得る限り、使用され得る。

再び図３を参照すると、示される第２のモダリティは、握持空間モダリティ３０８である。握持空間モダリティ３０８は、アイテムが適切に握持された場合にアイテムが占有し得る空間を監視する範囲ベースのセンサ等のセンサの適用を指す。限定ではないが、カメラ、反射率ベースの光学センサ、距離を推定するために分離されたエミッタ－受信機を使用する三角測量反射率センサ、アイテムが占有し得る空間内の誘電性または磁性性質の変化を測定する電磁インピーダンスセンサ、反射の時間または空洞共振等の音響インピーダンスの変化を測定するセンサ等を含むこのモダリティ３０８において使用され得る多くの異なるタイプのセンサが、存在する。センサデバイスの上記のリストは、単に、例示的であり、現在利用可能であるか、または以降で発明されるかどうかにかかわらず、任意の他の好適なデバイスが、このモダリティおよび他のモダリティの特徴を遂行するために使用され得る。

図３に見られるように、握持空間モダリティ３０８は、飛行時間（ＴｏＦ）センサ３２４、赤外線発光ダイオード（ＩＲ ＬＥＤ）３２８と動作可能に接続する赤外線（ＩＲ）センサ３２６、可視光カメラ３３０等を含み得る。いくつかの実施形態において、ＴｏＦセンサ３２４は、把持デバイス内に（例えば、把持デバイスのパーム内に）埋め込まれ得る。例えば、図６は、フィンガ部分６０２を伴う把持デバイス６００を図示する。図６は、ＴｏＦセンサ６０４およびその対応する視野６０６も図示する。フィンガ部分６０２に加えて、またはその代わりにアイテムを握持するために使用され得る吸引デバイス６０８も、図６に示される。

ＴｏＦセンサ６０４は、その組み合わせられた視野６０６が、フィンガ部分６０２および吸引デバイス６０８からの干渉を殆ど伴わずに、握持空間の最大量をカバーするように、アレイにおいて位置付けられ得る。これらのセンサ６０４（および他のレーザベースのセンサ）は、それらが、狭い視野６０６を有するので、本明細書に説明されるピッキング動作のために適していることもある。ＴｏＦセンサ６０４は、単一の受信機または２Ｄアレイ受信機から成ることができる。ＴｏＦカメラでは、あるピクセルは、それらがフィンガ部分６０２または吸引デバイス６０８に干渉する場合、無視され、それによって、出力のコントラストを高めることができる。

類似する方法で赤外線近接センサ３２６を採用することもできる。これらのセンサは、単一ピクセルまたはカメラのいずれかであり得るＩＲ ＬＥＤ３２８および受信機から成る。ＩＲ ＬＥＤ３２８の強度は、短距離内にあるアイテムからの応答のコントラストを最大化し、背景を無視し、握持空間に集中するように、受信機の利得とともに調整されることができる。

マルチピクセルＩＲカメラが、使用される場合、把持デバイスの吸引カップまたはフィンガを含むピクセルは、無視されることができる。アイテムの表面のテクスチャおよび色は、反射ＩＲ光の量に大いに影響を及ぼし得るので、エミッタ強度および受信機利得は、センサがそのようなアイテムを検出することを可能にするために、アイテムの握持全体を通して変動させられることができる。可視光カメラ３３０も、握持空間に向けられるときに使用されることができる。可視光エミッタが、使用され、カメラの利得は、近接する範囲の物体の応答コントラストを同様に高めるために、低減させられ得る。

音響測距センサ３３２が、握持空間の内側にあるアイテムを検出するために、類似する方法で把持デバイス内に設置されるか、または、別様に埋め込まれ得る。把持デバイスの幾何学形状に応じて、ブレークビームセンサが、ビームが把持デバイスのフィンガ部分または他の特徴に干渉することなくアイテムによって占有され得る空間を通過するように、エミッタおよび受信機を設置することによって使用され得る。

再び図３を参照すると、第３のモダリティは、圧力検出モダリティ３１０である。このモダリティは、握持試行を実施または少なくとも補完するために、吸引デバイス３３４が使用される実施形態において使用され得る。具体的に、圧力検出モダリティ３１０は、吸引デバイス３３４がアイテムに加える真空を測定するための空気流経路内の空気圧センサ３３６等のセンサの適用を指す。吸引デバイス３３４（例えば、吸引カップ）によって加えられる低圧力は、握持されている、したがって、吸引デバイス３３４を遮断しているアイテムからのフィードバックを感知するために、圧力センサ３３６にも加えられることができる。吸引デバイス３３４が、アイテムに取り付けられると、圧力は、加えられる圧力により近づくはずであり、吸引カップが、失敗した握持試行に起因して空気を引き込んでいるとき、センサ３３６によって測定される圧力は、環境内の周囲圧力により近づくであろう。

このセンサ３３６からのフィードバックは、吸引デバイス３３４内の開口部のサイズおよび吸引システムの空気流経路内の任意の遮断の関数である。システムにおける低圧力が、ベンチュリ効果を使用して作成される場合、このセンサ３３６によって測定される低圧力は、吸引デバイス３３４に加えられる高圧力入力にも関連する。

圧力センサ３３６が、吸引係合をより正確に評価するために、この高圧力を測定することができる。概して、所与の圧力に関して、大きい吸引デバイスは、アイテムが、十分に大きい吸引部位を有する限り、アイテムにより多くの力を加えることが可能であろう。特定のフィルタが、吸引システムにおいて使用される場合、低圧力レベルは、フィルタ内の遮断の量と互いに関係し、フィルタが交換されるべきであるときを示すために使用されることができる。複数の吸引カップが、使用される場合、複数の低圧力センサが、それに取り付けられているアイテムを有するカップを決定するために、可能な限り各吸引カップの近くに設置されることができる。本実施形態は、各吸引カップに関連付けられた流動制限または各吸引カップのための別個の真空発生器のいずれかを要求するであろう。

故に、圧力検出モダリティ３１０は、吸引デバイス３３４に関連付けられた空気圧を測定する。この圧力は、真空（図３に図示せず）が係合されているときの空気の流量と互いに関係する。これは、例えば、いかなるアイテムも存在しないことが知られている場合、ラインにおける詰まりを検出するために使用されることができる。握持成功を検出するとき、この圧力は、システムがどの程度漏れているかに関するデータを提供することができる。

再び図３を参照すると、示される第４のモダリティは、アイテム負荷検出モダリティ３１２である。アイテム負荷検出モダリティ３１２は、把持デバイスの少なくとも一部、次に、把持デバイスに握持され得るアイテムの機械的負荷経路におけるセンサの適用を指す。歪みゲージ等のロードセル３３８が、それが握持されたアイテムによって追加される力を検出し得るように、把持デバイスの構造の中に組み込まれることができる。このように、握持されたアイテムの重量は、ロードセル３３８から決定されることができる。

図７は、把持デバイス７００が、圧力検出モダリティ３１０およびアイテム負荷検出モダリティ３１２を実装する一実施形態による把持デバイス７００を図示する。具体的に、図７の把持デバイス７００は、アイテム７０６を握持するための吸引力を発生させるための空気チャネル７０４と動作可能に接続する吸引デバイス７０２を含む。把持デバイス７００はまた、（吸引デバイス７０２によって握持されるとき）アイテム７０６の追加重量が、歪みゲージ７０８から決定され得るように位置付けられた歪みゲージ７０８を含む。吸引空気流は、歪みゲージ７０８によって測定される負荷に干渉しないように、非剛体様式で流されることができる。

把持デバイスが、握持されたアイテム７０６の重量が、歪みゲージ７０８によって測定される力の方向に完全に平行ではないような角度にある場合、把持デバイス７００の角度は、アイテム７０６に起因する重量を計算するために考慮されることができる。

吸引デバイス７０２が、線形駆動装置（図７に図示せず）を介して等、把持デバイス７００の残りの部分に対して移動可能である場合、その線形駆動装置機構に対する力は、アイテム７０６の重量を概算するために感知されることができる。この例は、両方が２０１９年１０月３日に出願された、出願人の同時係属中のＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１９／０５４５５８号および第ＰＣＴ／ＵＳ２０１９／０５４５６０号（それらの各々の内容は、本明細書にその全体として記載される場合と同様に参照することによって組み込まれる）に説明されるもの等のラックピニオン駆動装置または他のタイプのデバイスに搭載される吸引デバイスであろう。

ラックを駆動するモータによって消費される電流は、感知され、握持されたアイテムの重量を決定するために使用されることができる。この同じ原理は、吸引デバイスを回転させるモータに適用され得る。吸引カップが、ピストンまたは油圧手段によって移動させられる場合、圧力測定値が、アイテム７０６の重量を決定するために使用され得る。歪みゲージ７０８も、同じ目的のために、把持デバイス全体の搭載構造に統合されることができる。これは、既に議論されたそれら等のフィンガ部分のみによって握持されるアイテムの重量を測定すること（および把持デバイスの重量を考慮すること）を可能にするであろう。

出願人は、圧力検出モダリティ３１０およびアイテム負荷検出モダリティ３１２を組み込む実施形態が、把持デバイスの一部として構成される空気管および他の機器によって及ぼされる任意の力を考慮すべきことを特に言及する。これらの力は、空気管内の圧力の変化とともに変化し得る。故に、握持機構として吸引デバイスのみを使用するそれら等のいくつかの実施形態において、歪みゲージが、それがシステムにおける圧力にかかわらずアイテム重量を検出し得るように、設置され得る。

本明細書に説明される実施形態は、誤検出および未検出を低減させるために、適切な構成要素およびセンサの技法または配置を実装し得る。すなわち、これらの技法は、アイテムが検出されるが、いかなるアイテムも握持されていない（または逆もまた同様である）事象を防止し得る。概して、誤検出および未検出を低減させる確率は、センサの数が多いほど増加する。

第１のモダリティ３０６が使用され、フィンガ部分３１４の力または撓みが検出される場合、誤検出が、フィンガ部分が互いにまたは吸引デバイス（使用される場合）と衝突する場合、起こり得る。故に、把持デバイスは、フィンガ部分が、最大作動点において、フィンガ部分間の交差が全くまたは殆どないように位置付けられるように設計され得る。例えば、フィンガ部分は、要求される距離だけ互いに間隔を置かれ得る。しかしながら、この距離は、小さいまたは薄いアイテムを握持するための要件に対してバランスをとられなければならない。

図８ＡおよびＢは、一実施形態による、把持デバイスのパーム８００の正面図を図示する。本実施形態において、パーム８００は、吸引デバイス８０４の周囲で互いに対向する２つのフィンガ部分８０２ａ－ｂを含む。具体的に、図８Ａは、それらが、アイテム（図１０ＡおよびＢに図示せず）に対して閉じ、接触するように作動させられた「閉鎖」位置におけるフィンガ部分８０２ａ－ｂを図示する。図８Ａは、互いに接触するフィンガ部分８０２ａ－ｂを図示するが、それらは、それらが、理想的に、それらの間に握持されたアイテムに接触しているであろうから、動作中、閉鎖位置において互いに直接接触しない可能性が高いであろう。

一方、図８Ｂは、「開放位置」におけるフィンガ部分８０２ａ－ｂを図示する。フィンガ部分８０２ａ－ｂは、握持試行を実行する前、および以前に握持されたアイテムを解放した後、開放位置にあり得る。

図９ＡおよびＢは、別の実施形態による、把持デバイスのパーム９００の正面図を図示する。本実施形態において、パーム９００は、吸引デバイス９０４の周囲に位置付けられる３つのフィンガ部分９０２ａ－ｃを含む。具体的に、図９Ａは、それらが、アイテム（図９ＡおよびＢに図示せず）に対して閉じ、接触するように作動させられた「閉鎖」位置におけるフィンガ部分９０２ａ－ｃを図示する。図９Ａは、互いに接触するフィンガ部分９０２ａ－ｃを図示するが、それらは、それらが、理想的に、それらの間に握持されたアイテムに接触しているであろうから、動作中、閉鎖位置において互いに直接接触しない可能性が高いであろう。

一方、図９Ｂは、「開放位置」におけるフィンガ部分９０２ａ－ｃを図示する。フィンガ部分９０２ａ－ｃは、握持試行を実行する前、および以前に握持されたアイテムを解放した後、開放位置にあり得る。

図１０ＡおよびＢは、別の実施形態による、把持デバイスのパーム１０００の正面図を図示する。本実施形態において、パーム１０００は、吸引デバイス１００４を中心として位置付けられる３つのフィンガ部分１００２ａ－ｃを含む。具体的に、図１０Ａは、それらが、アイテム（図１０ＡおよびＢに図示せず）に対して閉じ、接触するように作動させられた「閉鎖」位置におけるフィンガ部分１００２ａ－ｃを図示する。

しかしながら、図９ＡおよびＢと対照的に、フィンガ部分１００２ａ－ｃは、互いに等しい距離に位置付けられていない。むしろ、フィンガ部分１００２ａおよび１００２ｂは、互いに平行であり、フィンガ部分１００２ｃから吸引デバイス１００４の対向する側に位置付けられる。故に、フィンガ部分１１０２ａ－ｃは、作動中、互いに交差、または別様に接触しないであろう。

図１０Ｂは、「開放」位置におけるフィンガ部分１００２ａ－ｃを図示する。フィンガ部分１００２ａ－ｃは、握持試行を実行する前、および以前に握持されたアイテムを解放した後、開放位置にあり得る。

図１１ＡおよびＢは、別の実施形態による、把持デバイスのパーム１１００の正面図を図示する。本実施形態において、パーム１１００は、吸引デバイス１１０４の周りに位置付けられた３つのフィンガ部分１１０２ａ－ｃを含む。具体的に、図１１Ａは、それらが、アイテム（図１１ＡおよびＢに図示せず）に対して閉じ、接触するように作動させられる「閉鎖」位置におけるフィンガ部分１１０２ａ－ｃを図示する。

しかしながら、図９ＡおよびＢと対照的に、フィンガ部分１１０２ａ－ｃは、互いに等しい距離に位置付けられていない。むしろ、フィンガ部分１１０２ａおよび１１０２ｂは、フィンガ部分１１０２ｃから吸引デバイス１１０４の対向する側に位置付けられている。故に、フィンガ部分１１０２ａ－ｃは、作動中、互いに交差または別様に接触しないであろう。しかしながら、図１０ＡおよびＢの構成と異なり、フィンガ部分１１０２ａおよび１１０２ｂは、互いに平行ではない。

図１１Ｂは、「開放」位置におけるフィンガ部分１１０２ａ－ｃを図示する。フィンガ部分１１０２ａ－ｃは、握持試行を実行する前、および以前に握持されたアイテムを解放した後、開放位置にあり得る。

フィンガ部分は、種々の方法で握持されたアイテムに接触するように作動させられ得る。例えば、フィンガ部分は、テンドンまたは連結部列を介して、線形に移動するか、基部の周囲で回転するか、または巻かれ得る。使用される作動技法のタイプは、本明細書に説明される種々の実施形態の特徴が、遂行され得る限り、変動し得る。

類似する技法が、握持空間モダリティ３０８と併せて誤検出を低減させるために使用され得る。上で議論されるように、握持空間モダリティ３０８は、主として、（例えば、ＴｏＦセンサ３２４または光源からの反射放出の振幅／位相に依拠することによって）本質的に光学的である。

センサ視野およびセンサ出力がサンプリングされるときのタイミングを操作することによって、把持デバイス自体の一部の検出を最小化することが、可能である。この例が、図１２および１３に示され、図は、それぞれ、他の実施形態による把持デバイス１２００および１３００を示す。把持デバイス１２００は、可撓性または剛体印刷回路アセンブリに統合されたＴｏＦ光学センサ１２０２を含む。センサ１２０２は、ＬＩＤＡＲベース、ソナーベース、ビジョンベース等であり得る。

図１２に見られるように、ＴｏＦセンサ１２０２は、視野１２０４が、吸引カップがフィンガ部分１２０８と組み合わせてアイテム（図１２に図示せず）を保持する場合に典型的に使用される部分的後退位置にあるとき、吸引カップ１２０６と重複しないように位置付けられる。いくつかの実施形態において、ＴｏＦセンサ１２０２は、所望の視野を取得するために、任意の適切な方法で角度付けられ得る。センサ１２０２は、フィンガ部分１２０８自体が、誤検出エラーを引き起こさないように、フィンガ部分１２０８の間にも位置付けられる。

図１３は、同様に、図１２のセンサ１２０２に類似し得るＴｏＦセンサ１３０２を含む。図１３に見られるように、センサ１３０２は、その視野１３０４が、フィンガ部分１３０６によって干渉されないように位置付けられる。

図１４は、一実施形態による、ピッキング動作を実施する方法１４００のフローチャートを描写する。図３のシステム３００（または少なくともその選択的構成要素）が、方法１４００のステップを実施し得る。

ステップ１４０２は、握持されるべきアイテムに対して把持デバイスを位置付けるステップを伴う。把持デバイスは、把持デバイスがピッキング場所に位置付けられることを可能にするための任意の好適な輸送機構で構成され得る。または、いくつかの実施形態において、把持デバイスは、少なくとも一時的にピッキング場所に（例えば、コンテナ、コンテナベルト、棚等の近傍に）固定され得る。故に、このステップは、把持デバイスがピッキング動作を実施し得る場所に把持デバイスを位置付けることを伴う。

ステップ１４０４は、把持デバイスを使用して第１のピッキング動作を実行し、アイテムの握持を取得することを伴う。例えば、既に議論されるもの等のフィンガ部分および／または１つ以上の吸引デバイスが、ピッキング動作を実行し得る。

ステップ１４０６は、把持デバイスが、アイテムに対する握持を取得したかどうかを決定するために、把持デバイスの一部に加えられる力を検出するための力検出手順、把持デバイスの握持範囲におけるアイテムを検出するための握持空間検出手順、空気流経路における圧力を検出するように構成された圧力検出手順、および把持デバイスの機械的負荷経路内の力を検出するためのアイテム負荷検出手順のうちの少なくとも２つを実行することを伴う。

ステップ１４０８は、第１のピッキング動作が、成功したかどうかを決定することを伴う。言い換えると、ステップ１５０８は、把持デバイスが、アイテムを握持したかどうかを決定する。

ステップ１４０８は、いくつかの方法で遂行され得る。いくつかの実施形態において、第１のピッキング動作は、ステップ１４０６において実装されたモダリティのうちの任意の１つが、それが成功したと決定する場合、成功であると決定され得る。この場合、方法１５００は、ピッキングおよび設置動作を完了するために、ステップ１４１０に進み得る。いくつかの実施形態において、方法が、ステップ１４１０に進む前、方法１５００は、２つ以上のモダリティが、第１のピッキング動作を成功として分類することを要求し得る。例えば、いくつかの実施形態において、実装されたモダリティのうちのいずれかが、否定的分類を返す場合、方法１４００は、把持デバイスが、アイテムを正常に握持しなかったと決定し得る。

他の実施形態は、本質的により階層的であり得る。例えば、圧力検出モダリティ３１０が、ピッキング動作が成功したと報告する場合、方法１４００は、他のモダリティが、それが成功しなかったと決定した場合であっても、ピッキング動作が成功したことを受け入れ得る。

なおも他の実施形態は、あるモダリティの組み合わせからの肯定的分類を要求し得る。例えば、単独で得られる２つのモダリティからの肯定的分類は、方法１４００が、把持デバイスがアイテムを正常に握持したと決定するために十分ではないこともある。しかしながら、肯定的分類を一緒に得ると、方法１４００は、把持デバイスがアイテムを正常に握持したことを受け入れ得る。

いくつかの実施形態は、モダリティからの出力に機械学習論理を実装し、ステップ１５０８における決定を行い得る。例えば、把持デバイスは、種々のアイテムを握持することを試み、外部センサを使用し、試験試行の成功または失敗を検証することによって、訓練され得る。

ある場合に、把持デバイスは、アイテムを握持することを試みたが、失敗していることもある。例えば、力検出モダリティのフィンガ部分は、それを握持するためにアイテムの周りで閉じることを試みたが、ある理由から、アイテムを十分に固定することに失敗していることもある。別の例として、吸引デバイスが、アイテムが、吸引デバイスと接触したままであるように、十分な吸引力を用いてアイテムに接触することを試みたこともある。しかしながら、吸引デバイスは、吸引デバイスが、アイテムの十分に平坦な表面に接触しなかった、または吸引力が、十分に強くなかった場合、そのように行うことを失敗していることもある。

これらの場合の両方が、起こることになる（および他のモダリのいずれも、実装されなかった）場合、結果は、ゼロの肯定的分類が返されることであろう。１つのモダリティが、肯定的分類を返し、別のモダリティが、否定的分類を返すことが、可能である。しかしながら、方法１６００におけるように、システムは、ステップ１６１０に進む前に少なくとも２つのモダリティが肯定的分類を返すことを要求するように構成され得る（ステップ１６１０は、少なくとも２つの手順からの出力に基づいて、第１のピッキング動作がアイテムの握持を確実に取得したと決定すると、把持デバイスをある設置場所に動作可能に位置付けることと、アイテムを設置場所に設置することとを伴う）。

１つ以下のモダリティが、肯定的分類を返した場合、システムは、把持デバイスがアイテムを握持しなかったと仮定し得る。この場合、方法１６００は、少なくとも２つの手順からの出力に基づいて、第１のピッキング動作がアイテムの握持を取得しなかったと決定すると、第２のピッキング動作を実行し、アイテムの握持を取得することを伴うステップ１６０８に進み得る。故に、方法１６００のステップは、把持デバイスが、アイテムを握持するまで、繰り返され、または別様に反復され得る。

上で議論される方法、システム、およびデバイスは、例である。種々の構成は、適宜、種々の手順または構成要素を省略、代用、または追加し得る。例えば、代替構成では、方法は、説明されるものと異なる順序で実施され得、その種々のステップは、追加される、省略される、または組み合わせられ得る。ある構成に関して説明される特徴も、種々の他の構成において組み合わせられ得る。構成の異なる側面および要素が、類似する様式で組み合わせられ得る。さらに、技術は、進歩し、したがって、要素のうちの多くは、例であり、本開示または請求項の範囲を限定しない。

例えば、本開示の実施形態は、本開示の実施形態による、方法、システム、およびコンピュータプログラム製品のブロック図および／または動作図を参照して上記に説明される。ブロック内に記述される機能／行為は、任意のフローチャートに示されるような順序以外で行われてもよい。例えば、連続して示される２つのブロックは、実際に、実質的に並行して実行され得る、またはブロックは、時として、関与する機能性／行為に応じて、逆の順序で実行され得る。加えて、または代替として、任意のフローチャートに示されるブロックの全てが、実施および／または実行される必要があるわけではない。例えば、所与のフローチャートが、機能／行為を含む５つのブロックを有する場合、５つのブロックのうちの３つのみが、実施および／または実施される場合があり得る。この例では、５つのブロックのうちの３つのうちのいずれかが、実施および／または実行され得る。

ある値が第１の閾値を超える（またはそれを上回る）という記述は、その値が第１の閾値をわずかに上回る第２の閾値を満たす、または超えるという記述と同等であり、例えば、第２の閾値は、関連するシステムの分解能において第１の閾値よりも１つ高い値である。ある値が第１の閾値を下回る（またはそれ以内である）という記述は、その値が第１の閾値よりもわずかに低い第２の閾値を下回る、またはそれに等しいという記述と同等であり、例えば、第２の閾値は、関連するシステムの分解能において第１の閾値よりも１つ低い値である。

具体的詳細が、例示的構成（実装を含む）の徹底的な理解を提供するために説明において与えられる。しかしながら、構成は、これらの具体的詳細を伴わずに実践され得る。例えば、周知の回路、プロセス、アルゴリズム、構造、および技法は、構成を不明瞭にすることを回避するために、不必要な詳細を伴わずに示されている。本説明は、例示的構成のみを提供し、請求項の範囲、適用性、または構成を限定しない。むしろ、構成の先述の説明は、当業者に、説明される技法を実装するための有効な説明を提供するであろう。種々の変更が、本開示の精神または範囲から逸脱することなく、要素の機能および配置において行われてもよい。

いくつかの例示的構成を説明したが、種々の修正、代替構造、および均等物が、本開示の精神から逸脱することなく使用され得る。例えば、上記の要素は、より大きいシステムの構成要素であり得、他のルールが、本開示の種々の実装または技法の適用に優先する、または別様にそれを修正し得る。また、いくつかのステップは、上記の要素が考慮される前、その間、またはその後に行われ得る。

本願の説明および例証を提供されたが、当業者は、以下の請求項の範囲から逸脱しない、本願に議論される一般的な発明的概念内に該当する変形例、修正、および代替実施形態を想定し得る。

Claims (19)

1. ピッキング動作を実施するためのシステムであって、前記システムは、
   第１のピッキング動作を実行し、アイテムの握持を取得するように構成された把持デバイスと、
   制御モジュールと、
   前記把持デバイスが前記アイテムの握持を取得したかどうかを決定するために、前記把持デバイスの一部に加えられる力を検出するように構成された力検出モダリティ、
   前記把持デバイスが前記アイテムの握持を取得したかどうかを決定するために、前記把持デバイスの握持範囲におけるアイテムを検出するように構成された握持空間モダリティ、
   前記把持デバイスが前記アイテムの握持を取得したかどうかを決定するために、空気流経路における圧力を検出するように構成された圧力検出モダリティ、および、
   前記把持デバイスが前記アイテムの握持を取得したかどうかを決定するために、前記把持デバイスの機械的負荷経路における力を検出するように構成されたアイテム負荷検出モダリティ
   のうちの少なくとも２つと
   を備えている、システム。
2. 前記把持デバイスは、前記制御モジュールが、前記少なくとも２つのモダリティからの出力に基づいて、前記第１のピッキング動作が前記アイテムの握持を取得しなかったと決定すると、第２のピッキング動作を実行し、前記アイテムの握持を取得するようにさらに構成されている、請求項１に記載のシステム。
3. 前記システムは、前記制御モジュールが、前記少なくとも２つのモダリティからの出力に基づいて、前記第１のピッキング動作が前記アイテムの握持を確実に取得したと決定すると、前記把持デバイスをある設置場所に動作可能に位置付けるように構成され、前記把持デバイスは、前記アイテムを前記設置場所に設置するようにさらに構成されている、請求項１に記載のシステム。
4. 前記把持デバイスは、少なくとも１つのフィンガ部分を含み、前記少なくとも２つのモダリティのうちの１つは、前記力検出モダリティであり、前記力検出モダリティは、前記少なくとも１つのフィンガ部分に加えられた力を検出するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
5. 前記少なくとも２つのモダリティのうちの１つは、前記力検出モダリティであり、前記力検出モダリティは、前記少なくとも１つのフィンガ部分の空気圧、モータトルク、直列弾性撓み、サーボ追跡誤差、および回転位置のうちの少なくとも１つを測定することによって、前記把持デバイスの一部によって発生させられた力を検出するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
6. 前記制御モジュールは、
   前記少なくとも２つのモダリティのうちの第１のものが前記把持デバイスが前記アイテムを握持したという分類を出力し、
   前記少なくとも２つのモダリティのうちの第２のものが前記把持デバイスが前記アイテムを握持しなかったという分類を出力する
   と、第２のピッキング動作を実行するように前記把持デバイスに命令するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
7. 前記少なくとも２つのモダリティは、前記圧力検出モダリティおよび前記アイテム負荷検出モダリティであり、前記圧力検出モダリティは、吸引デバイスからの吸引力を検出するための前記把持デバイスの構造の中に埋め込まれた圧力センサを含み、前記アイテム負荷検出モダリティは、前記アイテムを持ち上げることからもたらされる負荷力を検出するための前記構造内に動作可能に位置付けられた歪みゲージを含む、請求項１に記載のシステム。
8. 前記少なくとも２つのモダリティは、前記力検出モダリティおよび前記握持空間モダリティであり、
   前記力検出モダリティは、前記アイテムを握持するように構成された少なくとも１つのフィンガ部分を含み、
   前記握持空間モダリティは、各々が握持空間を視認するために前記把持デバイス上に動作可能に搭載された少なくとも１つの範囲ベースのセンサを含み、
   前記少なくとも１つのフィンガ部分および前記少なくとも１つの範囲ベースのセンサは、前記フィンガ部分が前記握持空間のビューに干渉しないように、動作可能に位置付けられている、請求項１に記載のシステム。
9. 前記範囲ベースのセンサは、前記把持デバイスのパーム内に動作可能に位置付けられている、請求項８に記載のシステム。
10. 前記少なくとも２つのモダリティのうちの１つは、前記力検出モダリティであり、前記力検出モダリティは、前記アイテムを握持するように構成された少なくとも１つのフィンガ部分を含み、前記フィンガ部分は、
    ホール効果センサで構成された第１のセグメントと、
    磁石で構成された第２のセグメントと、
    前記第１のセグメントと前記第２のセグメントとの間に動作可能に位置付けられた曲げ点と
    を含み、
    前記ホール効果センサは、前記フィンガ部分がアイテムを握持したかどうかを示す信号を発生させ、前記発生させられた信号は、前記第２のセグメントの前記磁石と前記第１のセグメントの前記ホール効果センサとの間の距離に基づく、請求項９に記載のシステム。
11. 前記少なくとも２つのモダリティは、前記把持デバイスで構成されたセンサを備えている、請求項１に記載のシステム。
12. ピッキング動作を実施する方法であって、前記方法は、
    握持されるべきアイテムに対して把持デバイスを位置付けることと、
    前記把持デバイスを使用して第１のピッキング動作を実行し、前記アイテムの握持を取得することと、
    前記把持デバイスが前記アイテムの握持を取得したかどうかを決定するために、
    前記把持デバイスの一部に加えられる力を検出するための力検出手順、
    前記把持デバイスの握持範囲におけるアイテムを検出するための握持空間検出手順、
    空気流経路における圧力を検出するように構成された圧力検出手順、および、
    前記把持デバイスの機械的負荷経路内の力を検出するためのアイテム負荷検出手順
    のうちの少なくとも２つを実行することと
    を含む、方法。
13. 前記少なくとも２つの手順からの出力に基づいて、前記第１のピッキング動作が前記アイテムの握持を取得しなかったと決定すると、第２のピッキング動作を実行し、前記アイテムの握持を取得することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記少なくとも２つの手順からの出力に基づいて、前記第１のピッキング動作が前記アイテムの握持を確実に取得したと決定すると、前記把持デバイスをある設置場所に動作可能に位置付けることと、
    前記アイテムを前記設置場所に設置することと
    をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
15. 前記把持デバイスは、少なくとも１つのフィンガ部分を含み、前記少なくとも２つの手順のうちの１つは、前記力検出手順であり、前記力検出手順を実行することは、少なくとも１つのフィンガ部分の電流ドロー、トルク出力、空気圧、空気流量、および回転位置のうちの少なくとも１つを測定することを含む、請求項１２に記載の方法。
16. 前記アイテムが握持されたことを示す第１の分類を前記少なくとも２つの手順のうちの第１のものから受信することと、
    前記アイテムが握持されていないことを示す第２の分類を前記少なくとも２つの手順のうちの第２のものから受信することと、
    第２のピッキング動作を実行することと
    をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
17. 前記少なくとも２つの手順は、前記圧力検出手順および前記アイテム負荷検出手順であり、前記圧力検出手順を実行することは、吸引デバイスに動作可能に接続された構造における吸引力を検出することを含み、前記アイテム負荷検出手順を実行することは、前記アイテムを持ち上げることからもたらされる負荷力を検出することを含む、請求項１２に記載の方法。
18. 前記少なくとも２つの手順のうちの１つは、前記力検出手順であり、前記把持デバイスは、少なくとも１つのフィンガ部分を含み、前記少なくとも１つのフィンガ部分は、
    ホール効果センサで構成された第１のセグメントと、
    磁石で構成された第２のセグメントと、
    前記第１のセグメントと前記第２のセグメントとの間に動作可能に位置付けられた曲げ点と
    を含み、
    前記力検出手順を実行することは、前記フィンガ部分がアイテムを握持したかどうかを示す信号を検出することを含み、前記発生させられた信号は、前記第２のセグメントの前記磁石と前記第１のセグメントの前記ホール効果センサとの間の距離に基づく、請求項１２に記載の方法。
19. 前記手順のうちの少なくとも１つが前記ピッキング動作が成功したという分類を出力すると、前記第１のピッキング動作が成功したと決定することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。

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