KR20210077643A

KR20210077643A - 개별 컵 제어를 갖는 지능형 그리퍼

Info

Publication number: KR20210077643A
Application number: KR1020200177402A
Authority: KR
Inventors: 존 아론 사운더스; 크리스토퍼 에버렛 쏜; 메튜 폴 메두나; 조슈아 티모시 지팅
Original assignee: 보스턴 다이나믹스, 인크.
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2020-12-17
Publication date: 2021-06-25
Also published as: US20210178579A1; US11407103B2; EP3838508A1; JP2021094691A; CN112975893A; US20220371189A1

Abstract

개별 컵 제어를 갖는 지능형 그리퍼들과 관련된 시스템들 및 방법들이 개시된다. 본 개시내용의 일 양태는 로봇 그리퍼와 물체 사이의 그립 품질을 결정하는 방법을 제공한다. 방법은 물체와 접촉하는 로봇 그리퍼의 2개 이상의 컵 어셈블리에 진공을 적용하는 단계; 2개 이상의 컵 어셈블리에 진공을 적용한 후, 로봇 그리퍼로 물체를 이동시키는 단계; 및 2개 이상의 컵 어셈블리 각각과 연관된 적어도 하나의 압력 센서를 사용하여, 로봇 그리퍼와 물체 사이의 그립 품질을 결정하는 단계를 포함한다.

Description

개별 컵 제어를 갖는 지능형 그리퍼{INTELLIGENT GRIPPER WITH INDIVIDUAL CUP CONTROL}

관련 출원들에 대한 상호 참조

본 출원은 발명의 명칭이 "Intelligent Gripper with Individual Cup Control"이고 2019년 12월 17일자로 출원된 미국 가출원 일련 번호 제62/949,424호의 35 U.S.C.§ 119(e) 하에서의 이익을 주장하고, 그 개시내용은 전체적으로 참조로 포함된다.

로봇은 일반적으로 작업들의 수행을 위해 가변 프로그래밍된 모션들을 통해 재료, 부품들, 도구들 또는 특수 디바이스들을 이동시키도록 설계된 재프로그래밍 가능한 다기능 매니퓰레이터(manipulator)로서 정의된다. 로봇들은 물리적으로 고정되는 매니퓰레이터들(예를 들어, 산업용 로봇 암(robotic arm)들), 환경 전체에서 이동하는 이동 로봇들(예를 들어, 레그(leg)들, 휠(wheel)들 또는 견인력(traction)-기반 메커니즘들 사용) 또는 매니퓰레이터와 이동 로봇의 일부 조합일 수 있다. 로봇들은, 예를 들어, 제조, 운송, 위험한 환경들, 탐사 및 헬스케어를 포함한 다양한 산업들에서 활용된다.

본 개시내용의 일 양태는 로봇 그리퍼(robotic gripper)와 물체 사이의 그립 품질(grip quality)을 결정하는 방법을 제공한다. 방법은 물체와 접촉하는 로봇 그리퍼의 2개 이상의 컵 어셈블리에 진공을 적용하는 단계; 2개 이상의 컵 어셈블리에 진공을 적용한 후, 로봇 그리퍼로 물체를 이동시키는 단계; 및 2개 이상의 컵 어셈블리 각각과 연관된 적어도 하나의 압력 센서를 사용하여, 로봇 그리퍼와 물체 사이의 그립 품질을 결정하는 단계를 포함한다.

다른 양태에서, 방법은 물체를 이동시키는 동안 로봇 그리퍼 상의 총 렌치(aggregate wrench)를 측정하는 단계를 추가로 포함한다.

다른 양태에서, 방법은 측정된 총 렌치에 적어도 부분적으로 기초하여 로봇 그리퍼에 대한 가속도를 선택하는 단계를 추가로 포함한다.

다른 양태에서, 방법은 결정된 그립 품질에 적어도 부분적으로 기초하여 로봇 그리퍼에 대한 가속도를 선택하는 단계를 추가로 포함한다.

다른 양태에서, 방법은 측정된 총 렌치 및 결정된 그립 품질에 적어도 부분적으로 기초하여 로봇 그리퍼에 대한 가속도를 선택하는 단계를 추가로 포함한다.

다른 양태에서, 로봇 그리퍼에 대한 가속도를 선택하는 단계는 결정된 그립 품질과 측정된 총 렌치의 비교에 적어도 부분적으로 기초하여 로봇 그리퍼에 대한 가속도를 선택하는 단계를 포함한다.

다른 양태에서, 로봇 그리퍼에 대한 가속도를 선택하는 단계는, 측정된 총 렌치에 대한 결정된 그립 품질의 비율이 임계값을 초과(above)할 때, 로봇 그리퍼에 대한 가속도를 증가시키는 단계를 포함한다.

다른 양태에서, 로봇 그리퍼에 대한 가속도를 선택하는 단계는, 측정된 총 렌치에 대한 결정된 그립 품질의 비율이 임계값 미만(below)일 때, 로봇 그리퍼의 가속도를 감소시키는 단계를 포함한다.

다른 양태에서, 물체를 이동시키는 동안 로봇 그리퍼 상의 총 렌치를 측정하는 단계는 일정한 가속도로 물체를 이동시키는 동안 로봇 그리퍼 상의 총 렌치를 측정하는 단계를 포함한다.

다른 양태에서, 방법은 로봇 그리퍼와 물체 사이의 그립 품질에 적어도 부분적으로 기초하여 로봇 그리퍼의 가속도를 지속적으로 변화시키는 단계를 추가로 포함한다.

다른 양태에서, 로봇 그리퍼 상의 총 렌치를 측정하는 단계는 로봇 그리퍼에 커플링되는 센서를 사용하여 총 렌치를 측정하는 단계를 포함하고, 센서는 힘 센서, 토크 센서 및/또는 힘/토크 센서의 그룹으로부터 선택되는 하나 이상을 포함한다.

다른 양태에서, 로봇 그리퍼는 적어도 하나의 프로세서를 추가로 포함하고, 로봇 그리퍼와 물체 사이의 그립 품질을 결정하는 단계는 적어도 하나의 프로세서에 의해 수행된다.

다른 양태에서, 방법은 2개 이상의 컵 어셈블리가 물체로부터 임계 거리 내에 있다고 결정하는 단계; 및 2개 이상의 컵 어셈블리가 임계 거리 내에 있다고 결정될 때, 2개 이상의 컵 어셈블리에 진공을 적용하는 단계를 추가로 포함한다.

다른 양태에서, 2개 이상의 컵 어셈블리가 물체로부터 임계 거리 내에 있다고 결정하는 단계는 2개 이상의 컵 어셈블리가 물체와 접촉하고 있다고 결정하는 단계를 포함한다.

다른 양태에서, 로봇 그리퍼는 거리 센서를 포함하고, 2개 이상의 컵 어셈블리가 물체로부터 임계 거리 내에 있다고 결정하는 단계는 거리 센서의 출력에 적어도 부분적으로 기초한다.

다른 양태에서, 거리 센서는 비행 시간 센서(time-of-flight sensor)이다.

다른 양태에서, 물체를 이동시키는 단계는 물체를 들어올리는 단계를 포함한다.

본 개시내용의 일 양태는 로봇 그리퍼를 제공한다. 로봇 그리퍼는 복수의 개별적으로 제어 가능한 진공 어셈블리들을 포함한다. 진공 어셈블리들 각각은 컵 어셈블리에 커플링하도록 구성되는 진공 밸브를 포함한다.

다른 양태에서, 진공 밸브 어셈블리들 각각은 진공 밸브에 커플링되고 진공 밸브를 작동시키도록 구성되는 제어 밸브를 추가로 포함한다.

다른 양태에서, 복수의 개별적으로 제어 가능한 진공 어셈블리들 각각은 컵 어셈블리의 압력 레벨을 감지하도록 구성되는 압력 센서를 추가로 포함한다.

다른 양태에서, 로봇 그리퍼는 복수의 컵 어셈블리들에서 감지된 압력 레벨들에 적어도 부분적으로 기초하여 복수의 컵 어셈블리들 중 하나 이상에 공급되는 진공의 양을 조정하도록 구성되는 제어기를 추가로 포함한다.

다른 양태에서, 로봇 그리퍼는 복수의 개별적으로 제어 가능한 진공 어셈블리들의 각각의 제어 밸브들에 커플링되는 진공 소스를 추가로 포함한다.

다른 양태에서, 복수의 개별적으로 제어 가능한 진공 어셈블리들의 각각의 진공 밸브들은 포핏 밸브(poppet valve)들이다.

다른 양태에서, 복수의 개별적으로 제어 가능한 진공 어셈블리들의 각각의 제어 밸브들은 솔레노이드 밸브들이다.

다른 양태에서, 로봇 그리퍼는 복수의 개별적으로 제어 가능한 진공 어셈블리들 각각에 커플링되는 매니폴드(manifold)를 추가로 포함한다.

다른 양태에서, 복수의 개별적으로 제어 가능한 진공 어셈블리들은 복수의 공간 구역들을 갖는 구성으로 배열되고, 복수의 공간 구역들 각각은 적어도 2개의 진공 어셈블리를 포함한다. 적어도 하나의 제어기는 각각의 진공 밸브들을 동시에 작동시키기 위해 공간 구역들 중 하나 이상에서 각각의 진공 어셈블리들에 대한 제어 밸브들을 제어하도록 구성된다.

다른 양태에서, 복수의 공간 구역들 중 적어도 하나에 있는 적어도 2개의 진공 어셈블리는 상이한 사이즈들을 갖는 컵 어셈블리들과 연관된다.

다른 양태에서, 컵 어셈블리들 중 적어도 2개는 상이한 사이즈들을 갖는다.

본 개시내용의 일 양태는 그립(grip)된 물체에 커플링되는 로봇 그리퍼에서 진공을 조정하는 방법 - 로봇 그리퍼는 복수의 진공-기반 컵 어셈블리들을 포함함 - 을 제공한다. 방법은 복수의 컵 어셈블리들 중 적어도 일부에 대해 제1 시점에서 압력 레벨을 결정하는 단계; 결정된 압력 레벨들에 적어도 부분적으로 기초하여 복수의 컵 어셈블리들 중 하나 이상에 공급되는 진공의 양을 조정하는 단계; 및 컵 어셈블리들 중 적어도 일부에 대해 제1 시점 이후 제2 시점에서 압력 레벨을 결정하는 단계를 포함한다.

다른 양태에서, 복수의 컵 어셈블리들 중 하나 이상에 공급되는 진공의 양을 조정하는 단계는 진공 밸브를 작동시키기 위해 복수의 컵 어셈블리들 중 하나 이상의 것 각각의 진공 밸브에 커플링되는 제어 밸브를 제어하는 단계를 포함한다.

다른 양태에서, 압력 레벨을 결정하는 단계는 복수의 컵 어셈블리들 중 적어도 일부 각각과 연관된 대응하는 압력 센서를 사용하여 압력 레벨을 결정하는 단계를 포함한다.

다른 양태에서, 결정된 압력 레벨들에 적어도 부분적으로 기초하여 복수의 컵 어셈블리들 중 하나 이상에 공급되는 진공의 양을 조정하는 단계는 결정된 압력 레벨들이 임계값 미만인지에 적어도 부분적으로 기초하여 복수의 컵 어셈블리들 중 하나 이상에 공급되는 진공의 양을 조정하는 단계를 포함한다.

다른 양태에서, 복수의 컵 어셈블리들 중 하나 이상에 공급되는 진공의 양을 조정하는 단계는 복수의 컵 어셈블리들 중 하나 이상과 연관된 하나 이상의 밸브를 폐쇄하는 단계를 포함한다.

다른 양태에서, 복수의 컵 어셈블리들 중 하나 이상에 공급되는 진공의 양을 조정하는 단계는 복수의 컵 어셈블리들 중 하나 이상의 것 각각에 공급되는 진공의 양을 조정하는 단계를 포함한다.

본 개시내용의 일 양태는 로봇 그리퍼의 컵 어셈블리들을 선택적으로 활성화하는 방법을 제공한다. 방법은 컵 어셈블리들에 펄스를 인가하는 단계; 컵 어셈블리들 각각의 펄스 응답을 결정하는 단계; 및 결정된 펄스 응답들에 적어도 부분적으로 기초하여 컵 어셈블리들 중 하나 이상을 선택적으로 활성화하는 단계를 포함한다.

다른 양태에서, 방법은 컵 어셈블리들 각각의 펄스 응답을 정규화하는 단계를 추가로 포함한다.

다른 양태에서, 컵 어셈블리들 각각의 펄스 응답을 결정하는 단계는 컵 어셈블리들 각각의 압력 신호의 변화율을 검출하는 단계를 포함한다.

다른 양태에서, 컵 어셈블리들 각각의 펄스 응답을 결정하는 단계는 컵 어셈블리들 각각의 압력 신호의 피크를 검출하는 단계를 포함한다.

다른 양태에서, 결정된 펄스 응답들에 적어도 부분적으로 기초하여 컵 어셈블리들 중 하나 이상을 선택적으로 활성화하는 단계는 펄스 응답 임계값에 적어도 부분적으로 기초하여 컵 어셈블리들 중 하나 이상을 선택적으로 활성화하는 단계를 포함한다.

다른 양태에서, 결정된 펄스 응답들에 적어도 부분적으로 기초하여 컵 어셈블리들 중 하나 이상을 선택적으로 활성화하는 단계는 타겟 압력 강하가 검출될 때까지 컵 어셈블리들을 순차적으로 활성화하는 단계를 포함한다.

다른 양태에서, 컵 어셈블리들에 펄스를 인가하는 단계는 고정된 시간 기간 동안 컵 어셈블리들을 동시에 활성화하는 단계를 포함한다.

상기 개념들 및 아래에서 보다 상세하게 논의되는 추가 개념들의 모든 조합들은 (이러한 개념들이 서로 모순되지 않는 경우) 본 명세서에 개시된 발명 주제의 일부인 것으로 고려된다는 것이 이해되어야 한다.

도 1a는 환경 내에서 상자를 이동시키는 로봇의 예의 사시도이다.
도 1b는 로봇의 예의 사시도이다.
도 1c는 도 1b의 로봇의 시스템의 예시적인 배열의 개략도이다.
도 2a는 로봇 그리퍼의 예의 사시도를 예시한다.
도 2b는 로봇 그리퍼의 예의 측면도를 예시한다.
도 2c는 로봇 그리퍼의 예의 저면도를 예시한다.
도 2d는 로봇 그리퍼의 다른 예의 저면도를 예시한다.
도 3은 개별적으로 제어 가능한 진공 어셈블리의 예를 예시한다.
도 4는 도 3의 진공 어셈블리의 확대된 부분을 예시한다.
도 5는 로봇 그리퍼에서 개별 컵 어셈블리들에 공급되는 진공의 양을 조정하기 위한 프로세스의 예를 예시한다.
도 6은 진공-기반 그리퍼와 물체 사이의 그립 품질을 결정하기 위한 프로세스의 예를 예시한다.
도 7a는 로봇 그리퍼 및 물체의 예의 개략적인 평면도를 예시한다.
도 7b는 로봇 그리퍼 및 복수의 물체들의 예의 개략적인 평면도를 예시한다.
도 7c는 로봇 그리퍼 및 물체의 예와 압력 값들의 대응하는 플롯의 개략적인 평면도를 예시한다.
도 7d는 도 7c의 압력 값들의 플롯의 주석이 달린 버전이다.
도 8은 활성화할 로봇 그리퍼 내 개별 컵 어셈블리들을 결정하기 위한 프로세스의 예를 예시한다.

로봇들은 통상적으로 이들이 배치되는 환경에서 다양한 작업들을 수행하도록 구성된다. 일반적으로, 이러한 작업들은 환경의 물체들 및/또는 엘리먼트들과의 상호 작용을 포함한다. 이러한 작업들을 수행하기 위해, 일부 로봇들은 환경의 물체들과 상호 작용하도록 제어되는 엔드-이펙터들(예를 들어, 그리퍼(gripper))을 갖는 하나 이상의 암(arm))을 포함한다. 예를 들어, 로봇의 그리퍼 엔드-이펙터는 물체들(예를 들어, 상자들)을 픽업하고 픽업된 물체들을 운송을 위해 팔레트 상에 배열하거나, 또는 대안적으로, 물류 애플리케이션의 일부로서 배포하기 위해 팔레트로부터 물체들을 제거하도록 제어될 수 있다. 엔드-이펙터들은 흡입 컵(suction cup)을 통해 흡입력을 인가함으로써 물체에 부착하는 다수의 진공 어셈블리들을 포함할 수 있다. 통상적으로, 개별 진공 어셈블리들은 개별적으로 주소 지정 가능하지 않다. 종종, 제어 밸브들은 너무 커서 개별 진공 어셈블리들과 연관될 수 없다. 따라서, 각각의 제어 밸브는 다수의 컵 어셈블리들과 연관되어, 그리퍼의 성능을 주어진 애플리케이션에 맞추기 위해 턴온되거나 턴오프될 수 있는 엔드-이펙터의 상대적으로 큰 구역들을 생성할 수 있다.

본 발명자들은 개별적으로 주소 지정 가능한 진공 어셈블리들이 제어를 증가시키고 일반적으로 로봇 엔드-이펙터의 움켜쥐기(grasping) 능력들을 강화시킬 수 있다는 것을 인식하고 이해하였다. 로봇 그리퍼의 모든 진공 어셈블리들을 한 번에 제어하거나 또는 심지어 진공 어셈블리들의 개별 구역들을 제어하는 대신에, 각각의 진공 어셈블리의 성능을 개별적으로 지정하는 능력을 통해 움켜쥐기(grasping) 능력들을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명자들은 로봇 그리퍼가 움켜쥔 물체 상에 가하는 그립의 품질을 결정할 수 있다는 이점들을 인식하고 이해하였다. 그립 품질에 대한 정보는 엔드 이펙터 포즈 및/또는 가속도와 같은 로봇 그리퍼에 대한 경로 계획의 특성들을 알려줄 수 있다. 예를 들어, 로봇 그리퍼와 물체 사이의 그립 품질이 높다고 결정되는 경우, 그립 품질이 낮다고 결정되는 시나리오에 비해, 그리퍼는 더 빠르게 가속하고 더 역동적인 조종들을 실행할 수 있다.

예시적인 로봇 시스템

도 1a는 일반적으로 본체(110), 적어도 하나의 레그(leg)(120)(예를 들어, 2개의 레그(120, 120a-b)로 도시됨), 각각의 레그(120)에 커플링되는 구동 휠들(130), 및 엔드-이펙터(160)를 갖는 암(150)을 포함하는 로봇(100)의 예를 도시한다. 휠들을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 고정된 베이스(예를 들어, 휠들이 없음)를 갖는 로봇이 또한 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 로봇(100)은 팔레트(30) 상에 적층된 복수의 상자들(20, 20a-n 25)을 포함하는 환경(10) 내에 있다. 여기서, 로봇(100)은 엔드-이펙터(160)를 사용하여, 팔레트(30)로부터 상자(20a)를 이동시키고 있다. 엔드-이펙터(160)는, 예를 들어, 그리퍼일 수 있으며, 그리퍼에 의해 이동되는 로드(예를 들어, 상자(20a))에 의해 로봇 상에 가해지는 힘 및/또는 토크를 측정하도록 구성되는 힘 센서, 토크 센서 또는 힘/토크 센서를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 엔드-이펙터(160)는 진공 기반 그리퍼일 수 있다.

도 1b는 적어도 하나의 상자(20)를 포함하는 환경(10) 내에서 동작하는 로봇(100)의 예이다. 여기서, 환경(10)은 지면(12) 상에 놓인 팔레트(30) 상에 적층된 복수의 상자들(20, 20a-n)을 포함한다. 로봇(100)은 환경(10) 내의 상자들(20)을 검출 및/또는 조작하기 위해 지면(12)을 가로질러 이동(예를 들어, 구동)할 수 있다. 예를 들어, 팔레트(30)는 로봇(100)이 적재 또는 하역하는 배달 트럭에 대응할 수 있다. 여기서, 로봇(100)은 물류의 배송 및/또는 수령 단계와 연관된 물류 로봇(logistics robot)일 수 있다. 물류 로봇으로서, 로봇(100)은 물류 이행 또는 재고 관리를 위해 상자들(20)을 팔레트 상에 적재할 수도 있고 이를 검출할 수도 있다. 예를 들어, 로봇(100)은 상자(20)를 검출하고, 들어오거나 나가는 재고를 위해 상자(20)를 처리하고, 상자(20)를 환경(10) 주위로 이동시킨다.

로봇(100)은 중력 방향을 따른 수직 중력 축(V_g), 및 로봇(100)이 질량의 제로 썸 분포를 갖는 지점인 질량 중심(center of mass)(COM)을 갖는다. 로봇(100)은 로봇(100)에 의해 가정되는 특정 태도 또는 자세를 정의하기 위해 수직 중력 축(V_g)에 대한 COM에 기초한 포즈(P)를 추가로 갖는다. 로봇(100)의 태도는 공간에서의 물체의 배향 또는 각 포지션(angular position)에 의해 정의될 수 있다.

로봇(100)은 일반적으로 본체(110) 및 하나 이상의 레그(120)를 포함한다. 로봇(100)의 본체(110)는 환경(10)에서 수행되는 작업들에 따라 일체형 구조 또는 더 복잡한 설계일 수 있다. 본체(110)는 로봇(100)이 균형을 맞추거나, 환경(10)에 대해 감지하거나, 로봇(100)에 전력을 공급하거나, 환경(10) 내의 작업들을 돕거나, 또는 로봇(100)의 다른 컴포넌트들을 지원하도록 할 수 있다. 일부 예들에서, 로봇(100)은 두 부분으로 된 본체(110)를 포함한다. 예를 들어, 로봇(100)은 역 진자 본체(inverted pendulum body)(IPB)(110, 110a)(즉, 로봇(100)의 몸통(110a)이라고 지칭됨), 및 IPB(110a) 상에 배치된 카운터-밸런스 본체(counter-balance body)(CBB)(110, 110b)(즉, 로봇(100)의 테일(tail)(110b)이라고 지칭됨)를 포함한다.

본체(110)(예를 들어, IPB(110a) 또는 CBB(110b))는 제1 단부 부분(112) 및 제2 단부 부분(114)을 갖는다. 예를 들어, IPB(110a)는 제1 단부 부분(112a) 및 제2 단부 부분(114a)을 갖는 반면, CBB(110b)는 제1 단부 부분(112b) 및 제2 단부 부분(114b)을 갖는다. 일부 구현들에서, CBB(110b)는 IPB(110a)의 제2 단부 부분(114a) 상에 배치되고, IPB(110a)에 대해 이동하도록 구성된다. 일부 예들에서, CBB(110b)는 로봇(100)에 전력을 공급하는 역할을 하는 배터리를 포함한다. 백 조인트(back joint)(J_B)는 CBB(110b)를 IPB(110a)의 제2 단부 부분(114a)에 회전 가능하게 커플링하여, CBB(110b)가 IPB(110a)에 대해 회전하게 할 수 있다. 백 조인트(J_B)는 피치 조인트(pitch joint)라고 지칭될 수 있다. 도시된 예에서, 백 조인트(J_B)는 CBB(110b)를 지지하여, CBB(110b)가 로봇(100)의 중력 수직 축(V_g) 및 앞-뒤 축(fore-aft axis)(x-축)에 수직으로 연장되는 횡축(lateral axis)(y-축)을 중심으로 이동/피치할 수 있도록 한다. 앞-뒤 축(x-축)은 로봇(100)의 현재 이동 방향을 나타낼 수 있다. IPB(110a)에 대한 CBB(110b)의 이동은 수직 중력 축(V_g)에 대해 로봇(100)의 COM을 이동시킴으로써 로봇(100)의 포즈(P)를 변경한다. 회전 액추에이터(rotational actuator) 또는 백 조인트 액추에이터(back joint actuator)(A, A_B)(예를 들어, 테일 액추에이터 또는 카운터밸런스 본체 액추에이터)는 횡축(y-축)을 중심으로 CBB(110b)(예를 들어, 테일)에 의한 이동을 제어하기 위해 백 조인트(J_B)에 또는 그 근처에 위치 결정될 수 있다. 회전 액추에이터(A_B)는 전기 모터, 전기-유압 서보, 압전 액추에이터, 솔레노이드 액추에이터, 공압 액추에이터, 또는 IPB(110a)에 대한 CBB(110b)의 이동을 정확하게 수행하는 데 적절한 다른 액추에이터 기술을 포함할 수 있다.

IPB(110a)에 대한 CBB(110b)에 의한 회전 이동은 수직 포지션에서 로봇(100)의 균형을 맞추고 이를 유지관리하기 위해 로봇(100)의 포즈(P)를 변경한다. 예를 들어, 종래의 역 진자 플라이휠에서의 플라이휠에 의한 회전과 유사하게, 중력 수직축(V_g)에 대한 CBB(110b)에 의한 회전은 로봇(100)의 포즈(P)를 변경하기 위해 백 조인트(J_B)에서 모멘트를 생성/부여한다. 로봇(100)의 포즈(P)를 변경하기 위해 IPB(110a)에 대해 CBB(110b)를 이동시킴으로써, 로봇(100)의 COM이 중력 수직 축(V_g)에 대해 이동하여, 로봇(100)이 이동 중이고/이거나 로드를 운반 중일 때의 시나리오들에서 수직 포지션에서 로봇(100)의 균형을 맞추고 이를 유지관리한다. 그러나, 모멘트 지점을 중심으로 하는 질량을 갖는 종래의 역 진자 플라이휠의 플라이휠 부분과 대조적으로, CBB(110b)는 일부 구성들에서 백 조인트(J_B)에 부여된 모멘트로부터 오프셋되는 대응하는 질량을 포함하고, 백 조인트(J_B)에 배치된 자이로스코프가 CBB(110b) 대신에 사용되어 회전하고, 수직 포지션에서 로봇(100)의 균형을 맞추고 이를 유지관리하기 위한 모멘트(회전력)를 부여할 수 있다.

CBB(110b)는 진동(예를 들어, 흔들림) 이동을 생성하기 위해 시계 방향 및 반-시계 방향으로 백 조인트(J_B)를 중심으로(예를 들어, "피치 방향"의 y축을 중심으로) 회전(예를 들어, 피치)할 수 있다. 포지션들 사이에서 IPB(110a)에 대한 CBB(110b)에 의한 이동은 로봇(100)의 COM이 (예를 들어, 지면(12)쪽으로 더 낮아지거나 또는 지면(12)으로부터 멀리 더 높아지도록) 시프트하게 한다. CBB(110b)는 흔들리는 이동을 생성하기 위해 이동들 사이에서 진동할 수 있다. IPB(110a)에 대해 이동할 때의 CBB(110b)의 회전 속도는 로봇(100)의 동적 균형을 맞추기 위해 로봇(100)의 포즈(P)가 얼마나 빨리 변경되어야 하는지에 따라 일정할 수도 있고 또는 변경(가속 또는 감속)될 수도 있다.

레그들(120)은 로봇(100)을 환경(10) 주위로 이동시키도록 구성되는 로코모션(locomotion)-기반 구조물들(예를 들어, 레그들 및/또는 휠들)이다. 로봇(100)은 임의의 수의 레그들(120)을 가질 수 있다(예를 들어, 4개의 레그를 갖는 사족보행(quadruped), 2개의 레그를 갖는 이족보행(biped), 6개의 레그를 갖는 육족보행(hexapod), 8개의 레그를 갖는 거미형(arachnid-like) 로봇, 고정된 베이스를 갖는 로봇을 위해 레그들이 없는 경우 등). 여기서는, 단순화를 위해, 로봇(100)은 일반적으로 2개의 레그(120, 120a-b)를 갖는 것으로 도시되고 설명된다.

2-레그 로봇(100)으로서, 로봇은 제1 레그(120, 120a) 및 제2 레그(120, 120b)를 포함한다. 일부 예들에서, 각각의 레그(120)는 제1 단부(122) 및 제2 단부(124)를 포함한다. 제2 단부(124)는 로봇(100)이 환경(10)을 가로지를 수 있도록 표면(예를 들어, 지면)과 접촉하는 로봇(100)의 부재에 접촉하거나 이에 인접하는 레그(120)의 단부에 대응한다. 예를 들어, 제2 단부(124)는 보행 패턴에 따라 이동하는 로봇(100)의 발에 대응한다. 일부 구현들에서, 로봇(100)은 로봇(100)이 구동 휠(130)을 포함하도록 롤링 모션에 따라 이동한다. 구동 휠(130)은 로봇(100)의 발-모양 부재에 추가되거나 또는 이를 대신할 수 있다. 예를 들어, 로봇(100)은 보행 모션 및/또는 롤링 모션에 따라 이동 가능할 수 있다. 여기서, 도 1b에 도시된 로봇(100)은 (예를 들어, IPB(110a)에서) 제1 단부(122)는 본체(110)에 커플링되고, 제2 단부(124)는 구동 휠(130)에 커플링되는 것을 예시한다. 구동 휠(130)을 레그(120)의 제2 단부(124)에 커플링함으로써, 구동 휠(130)은 커플링의 축을 중심으로 회전하여 로봇(100)을 환경(10) 주위로 이동시킬 수 있다.

본체(110)의 각각의 측면 상의 고관절(hip joint)들(J_H)(예를 들어, 로봇(100)의 시상면(sagittal plane)(P_S)을 중심으로 대칭인 제1 고관절(J_H, J_Ha) 및 제2 고관절(J_H, J_Hb))은 본체(110)의 제2 단부 부분(114)에 레그(120)의 제1 단부(122)를 회전 가능하게 커플링하여, 레그(120)의 적어도 일부가 본체(110)에 대해 횡축(y-축)을 중심으로 이동/피치할 수 있도록 한다. 예를 들어, 레그(120)(예를 들어, 제1 레그(120a) 또는 제2 레그(120b))의 제1 단부(122)는 고관절(J_H)에서 IPB(110a)의 제2 단부 부분(114a)에 커플링되어, 레그(120)의 적어도 일부가 IPB(110a)에 대해 횡축(y-축)을 중심으로 이동/피치할 수 있도록 한다.

레그 액추에이터(A, A_L)가 각각의 고관절(J_H)와 연관될 수 있다(예를 들어, 제1 레그 액추에이터(A_L, A_La) 및 제2 레그 액추에이터(A_L, A_Lb)). 고관절(J_H)과 연관된 레그 액추에이터(A_L)는 레그(120)(예를 들어, 제1 레그(120a) 또는 제2 레그(120b))의 상부 부분(126)으로 하여금 본체(110)(예를 들어, IPB(110a))에 대해 횡축(y-축)을 중심으로 이동/피치하도록 할 수 있다. 일부 구성들에서, 각각의 레그(120)는 대응하는 상부 부분(126) 및 대응하는 하부 부분(128)을 포함한다. 상부 부분(126)은 제1 단부(122)에서의 고관절(J_H)로부터 대응하는 무릎 관절(J_K)로 연장될 수 있고, 하부 부분(128)은 무릎 관절(J_K)로부터 제2 단부(124)로 연장될 수 있다. 무릎 관절(J_K)과 연관된 무릎 액추에이터(A, A_K)는 레그(120)의 하부 부분(128)으로 하여금 레그(120)의 상부 부분(126)에 대해 횡축(y-축)을 중심으로 이동/피치하도록 할 수 있다.

각각의 레그(120)는 구동 휠(130)을 레그(120)의 제2 단부(124)에 회전 가능하게 커플링하도록 구성되는 대응하는 발목 관절(J_A)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 레그(120a)는 제1 발목 관절(J_A, J_Aa)을 포함하고, 제2 레그(120b)는 제2 발목 관절(J_A, J_Ab)을 포함한다. 여기서, 발목 관절(J_A)은 구동 휠(130)과의 공통 회전을 위해 커플링되고 횡축(y-축)에 실질적으로 평행하게 연장되는 휠 액슬(wheel axle)과 연관될 수 있다. 구동 휠(130)은 발목 관절(J_A)을 중심으로 구동 휠(130)을 회전시키기 위해 대응하는 액슬 토크(axle torque)를 인가하여 구동 휠(130)을 앞-뒤 축(x-축)을 따라 지면(12)을 가로질러 이동시키도록 구성되는 대응하는 토크 액추에이터(구동 모터)(A, A_T)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 액슬 토크는 로봇(100)을 앞-뒤 축(x-축)을 따라 전방 방향으로 이동시키기 위해 구동 휠(130)로 하여금 제1 방향으로 회전하게 할 수 있고/있거나, 로봇(100)을 앞-뒤 축(x-축)을 따라 후방 방향으로 이동시키기 위해 구동 휠(130)로 하여금 반대되는 제2 방향으로 회전하게 할 수 있다.

일부 구현들에서, 레그들(120)은 각각의 레그(120)의 길이가 고관절(J_H)에 근접한 대응하는 액추에이터(예를 들어, 레그 액추에이터들(A_L)), 고관절(J_H) 및 무릎 관절(J_K)에 근접하여 개시되는 한 쌍의 풀리(pulley)들(도시 생략) 및 풀리들의 회전을 동기화하는 타이밍 벨트(도시 생략)를 통해 확장 및 수축될 수 있도록 본체(110)(예를 들어, IPB(110a))에 프리즘 방식으로(prismatically) 커플링된다. 각각의 레그 액추에이터(A_L)는 선형 액추에이터 또는 회전 액추에이터를 포함할 수 있다. 여기서, 제어기(142)를 갖는 제어 시스템(140)(예를 들어, 도 1c에 도시됨)은 각각의 레그(120)와 연관된 액추에이터를 작동시켜, 레그(120)의 길이를 프리즘 방식으로 연장/확장하도록 시계 방향 또는 반시계 방향 중 하나의 방향으로 본체(110)(예를 들어, IPB(110a))에 대해 대응하는 상부 부분(126)을 회전시킬 수 있는데, 이는 대응하는 하부 부분(128)으로 하여금 상부 부분(126)에 대해 대응하는 무릎 관절(J_K)을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향 중 다른 한 방향으로 회전하게 함으로써 이루어질 수 있다. 임의적으로, 적어도 하나의 레그(120)는 2-링크 레그 대신에, 레그(120)의 제2 단부(124)가 선형 레일을 따라 본체(110)(예를 들어, IPB(110a))로부터 멀리/이를 향해 프리즘 방식으로 이동하도록 프리즘 방식으로 선형으로 연장/수축되는 단일 링크를 포함할 수 있다. 다른 구성들에서, 무릎 관절(J_K)은 한 쌍의 동기화된 풀리들 대신에 상부 부분(126)에 대해 하부 부분(128)을 회전시키기 위한 무릎 액추에이터(A_K)로서 대응하는 회전 액추에이터를 채택할 수 있다.

각각의 구동 휠들(130)(예를 들어, 제1 레그(120a)와 연관된 제1 구동 휠(130, 130a) 및 제2 레그(120b)와 연관된 제2 구동 휠(130, 130b))에 인가되는 대응하는 액슬 토크들은 지면(12)을 가로지르는 로봇(100)을 조종하기 위해 변화될 수 있다. 예를 들어, 제1 구동 휠(130a)에 인가되는 액슬 토크(즉, 휠 토크(τW))가 제2 구동 휠(130b)에 인가되는 휠 토크(τW)보다 더 크면 로봇(100)으로 하여금 좌측으로 턴하게 할 수 있고, 제1 구동 휠(130)보다 제2 구동 휠(130b)에 더 큰 휠 토크(τW)를 인가하면 로봇(100)으로 하여금 우측으로 턴하게 할 수 있다. 유사하게, 실질적으로 동일한 크기의 휠 토크(τW)를 각각의 구동 휠들(130)에 인가하면 로봇(100)으로 하여금 전방 방향 또는 후방 방향 중 어느 방향으로 지면(12)을 가로 질러 실질적으로 직선으로 이동하게 할 수 있다. 각각의 구동 휠들(130)에 인가되는 액슬 토크(T_A)의 크기는 또한 앞-뒤 축(x-축)을 따라 로봇(100)의 속도를 제어한다. 임의적으로, 구동 휠들(130)은 반대 방향들로 회전하여, 로봇(100)이 지면(12) 상에서 선회함으로써 배향을 변경하게 할 수 있다. 따라서, 각각의 휠 토크(τW)는 다른 구동 휠(130)에 인가되는 액슬 토크(존재하는 경우)와 무관하게 대응하는 구동 휠(130)에 인가될 수 있다.

일부 예들에서, (예를 들어, CBB(110b)에서의) 본체(110)는 또한 적어도 하나의 비-구동 휠(도시 생략)을 포함한다. 비-구동 휠은 일반적으로 수동이며(예를 들어, 수동 캐스터 휠), 본체(110)(예를 들어, CBB(110b))가 지면(12)에 의해 지지되는 포즈(P)로 본체(110)가 이동하지 않는 한 지면(12)과 접촉하지 않는다.

일부 구현들에서, 로봇(100)은 본체(110)(예를 들어, IPB(110a)) 상에 배치되고 본체(110)에 대해 이동하도록 구성되는 관절식 암(articulated arm)(150)(암 또는 매니퓰레이터 암이라고도 지칭됨)과 같은 하나 이상의 부속물(appendage)을 추가로 포함한다. 관절식 암(150)은 1개 이상의 자유도(예를 들어, 상대적으로 고정된 것에서부터 환경(10)에서 광범위한 작업들의 어레이를 수행할 수 있는 것까지의 범위)를 가질 수 있다. 여기서, 도 1b에 예시된 관절식 암(150)은 5-자유도를 갖는다. 도 1b는 (예를 들어, IPB(110a)에서) 본체(110)의 제1 단부 부분(112) 상에 배치되는 관절식 암(150)을 도시하지만, 관절식 암(150)은 다른 구성들로 본체(110)의 임의의 부분 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 관절식 암(150)은 CBB(110b) 또는 IPB(110a)의 제2 단부 부분(114a) 상에 배치된다.

관절식 암(150)은 근위(proximal) 제1 단부(152)와 원위(distal) 제2 단부(154) 사이에서 연장된다. 암(150)은 제1 단부(152)와 제2 단부(154) 사이에 하나 이상의 암 관절(J_A)을 포함할 수 있으며, 여기서 각각의 암 관절(J_A)은 암(150)이 환경(10)에서 관절을 형성하도록 구성된다. 이들 암 관절들(J_A)은 암(150)의 암 부재(156)를 본체(110)에 커플링할 수도 있고, 또는 둘 이상의 암 부재(156)를 함께 커플링할 수도 있다. 예를 들어, 제1 단부(152)는 제1 관절식 암 관절(J_A, J_A1)(예를 들어, 어깨 관절과 유사함)에서 본체(110)(예를 들어, IPB(110a))에 연결된다. 일부 구성들에서, 제1 관절식 암 관절(J_A, J_A1)은 고관절들(J_H) 사이에 배치된다(예를 들어, 본체(110)의 중심에서 로봇(100)의 시상면(P_S)을 따라 정렬된다). 일부 예들에서, 제1 관절식 암 관절(J_A, J_A1)은 암(150)의 근위 제1 단부(152)를 본체(110)(예를 들어, IPB(110a))에 회전 가능하게 커플링하여, 암(150)이 본체(110)(예를 들어, IPB(110a))에 대해 회전하게 할 수 있다. 예를 들어, 암(150)은 본체(110)에 대해 횡축(y-축)을 중심으로 이동/피치할 수 있다.

도 1b와 같은 일부 구현들에서, 암(150)은 제2 암 관절(J_A, J_A2)(예를 들어, 팔꿈치 관절과 유사함) 및 제3 암 관절(J_A, J_A3)(예를 들어, 손목 관절과 유사함)을 포함한다. 제2 암 관절(J_A, J_A2)은 제1 암 부재(156a)를 제2 암 부재(156b)에 커플링하여, 이들 부재들(156a-b)이 서로에 대해 그리고 또한 본체(110)(예를 들어, IPB(110))에 대해 회전 가능하도록 한다. 암(150)의 길이에 따라, 암(150)의 제2 단부(154)는 암 부재(156)의 단부와 일치한다. 예를 들어, 암(150)은 임의의 수의 암 부재들(156)을 가질 수 있지만, 도 1b는 제2 암 부재(156b)의 단부가 암(150)의 제2 단부(154)와 일치하도록 하는 2개의 암 부재(156a-b)를 갖는 암(150)을 도시한다. 여기서, 암(150)의 제2 단부(154)에서, 암(150)은 환경(10) 내에서 작업들을 수행하도록 구성되는 엔드-이펙터(160)를 포함한다. 엔드-이펙터(160)는 암 관절(J_A)(예를 들어, 제3 암 관절(J_A, J_A3))에서 암(150)의 제2 단부(154) 상에 배치되어, 엔드-이펙터(160)가 동작 동안 다중 자유도를 가질 수 있게 한다. 엔드-이펙터(160)는 물체들을 그립하기(grip)/움켜쥐기(grasp) 위한 하나 이상의 엔드-이펙터 액추에이터(A, A_EE)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 엔드-이펙터(160)는 엔드-이펙터(160)와 타겟 물체 사이에 진공 밀봉을 제공함으로써 물체들을 움켜쥐거나 그립하기 위한 엔드-이펙터 액추에이터들(A_EE)로서 하나 이상의 흡입 컵(suction cup)을 포함한다.

관절식 암(150)은 본체(110)(예를 들어, IPB(110a))에 대해 횡축(y-축)을 중심으로 이동/피치할 수 있다. 예를 들어, 관절식 암(150)은 중력 방향으로 본체(110)에 대해 횡축(y-축)을 중심으로 회전하여, 턴 조종들을 실행하는 동안 로봇(100)의 COM을 낮출 수 있다. CBB(110b)는 또한 중력 방향으로 IPB(110)에 대해 횡축(y-축)을 중심으로 동시에 회전하여, 로봇(100)의 COM을 낮추는 데 도움을 줄 수 있다. 여기서, 관절식 암(150)과 CBB(110b)는 앞-뒤 축(x-축)을 따라 전방 또는 후방 방향으로 로봇(100)의 COM에서의 임의의 시프트를 상쇄할 수 있으면서, 여전히 로봇(100)의 COM이 지면(12)에 더 가깝게 아래 방향으로 시프트하도록 할 수 있다.

도 1c를 참조하면, 로봇(100)은 로봇(100)의 동작을 모니터링하고 제어하도록 구성되는 제어 시스템(140)을 포함한다. 일부 구현들에서, 로봇(100)은 자율적으로 및/또는 반-자율적으로 동작하도록 구성된다. 그러나, 사용자는 로봇(100)에 커맨드들/지시들을 제공함으로써 로봇을 동작시킬 수도 있다. 도시된 예에서, 제어 시스템(140)은 제어기(142)(예를 들어, 데이터 프로세싱 하드웨어) 및 메모리 하드웨어(144)를 포함한다. 제어기(142)는 자체 메모리 하드웨어를 포함할 수도 있고, 또는 제어 시스템(140)의 메모리 하드웨어(144)를 활용할 수도 있다. 일부 예들에서, (예를 들어, 제어기(142)를 갖는) 제어 시스템(140)은 로봇(100)이 환경(10) 주위로 이동할 수 있도록 하기 위해 액추에이터들(A)(예를 들어, 후방 액추에이터(들)(A_B), 레그 액추에이터(들)(A_L), 무릎 액추에이터(들)(A_K), 구동 벨트 액추에이터(들), 회전 액추에이터(들), 엔드-이펙터 액추에이터(들)(A_EE) 등))과 통신(예를 들어, 커맨드 모션)하도록 구성된다. 제어 시스템(140)은 도시된 컴포넌트들로 제한되지 않으며, 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않고 추가의(예를 들어, 전원) 또는 더 적은 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 컴포넌트들은 무선 또는 유선 연결들에 의해 통신할 수 있고, 로봇(100)의 다수의 위치들에 걸쳐 분산될 수 있다. 일부 구성들에서, 제어 시스템(140)은 원격 컴퓨팅 디바이스 및/또는 사용자와 인터페이스한다. 예를 들어, 제어 시스템(140)은 원격 컴퓨팅 디바이스 및/또는 사용자로부터 입력들을 수신하고 원격 컴퓨팅 디바이스 및/또는 사용자에게 피드백을 제공하기 위한 조이스틱, 버튼들, 송신기들/수신기들, 유선 통신 포트들 및/또는 무선 통신 포트들과 같이 로봇(100)과 통신하기 위한 다양한 컴포넌트들을 포함할 수 있다.

제어기(142)는 하나 이상의 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서 및/또는 애플리케이션 특정 집적 회로(application specific integrated circuit)(ASIC)를 포함할 수 있는 데이터 프로세싱 하드웨어에 대응한다. 일부 구현들에서, 제어기(142)는 로봇(100)의 하나 이상의 서브시스템으로 특정 동작을 수행하도록 구성되는 특수 제작된 임베디드 디바이스이다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제어기(142)는 제어기(142)의 데이터 프로세싱 하드웨어를 사용하여 로봇(100)에 대한 시스템들을 위한 기능들을 실행하도록 프로그래밍된 소프트웨어 애플리케이션을 포함한다. 메모리 하드웨어(144)는 제어기(142)와 통신하고, 휘발성 및/또는 비-휘발성 저장 컴포넌트들과 같은 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리 하드웨어(144)는 서로 통신하는 하나 이상의 물리적 디바이스와 연관될 수 있고, 광학, 자기, 유기 또는 다른 타입들의 메모리 또는 스토리지를 포함할 수 있다. 메모리 하드웨어(144)는 특히, 제어기(142)에 의해 실행될 때, 제어기(142)로 하여금 로봇(100)의 포즈(P)를 변경하여 균형을 유지하고/하거나 로봇(100)을 조종하고/하거나, 물체들을 검출하고/하거나, 물체들을 이송하고/하거나, 환경(10) 내에서 다른 태스크들을 수행하는 것과 같되, 이에 제한되지 않는 수 많은 동작들을 수행하게 하는 명령어들(예를 들어, 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령어들)을 저장하도록 구성된다. 일부 구현들에서, 제어기(142)는 센서 시스템(170)과의 직접 또는 간접 상호 작용들에 기초하여 동작들을 수행한다.

센서 시스템(170)은 하나 이상의 센서(172, 172a-n)를 포함한다. 센서들(172)은 비전/이미지 센서들, 관성 센서들(예를 들어, 관성 측정 유닛(inertial measurement unit)(IMU)) 및/또는 기구학적 센서(kinematic sensor)들을 포함할 수 있다. 하나 이상의 센서(172)의 일부 예들은 단안 카메라 또는 스테레오 카메라와 같은 카메라, 비행 시간(time of flight)(TOF) 깊이 센서, 스캐닝 LIDAR(light-detection and ranging) 센서, 또는 스캐닝 LADAR(laser-detection and ranging) 센서를 포함한다. 보다 일반적으로, 센서(들)(172)는 힘 센서들, 토크 센서들, 속도 센서들, 가속도 센서들, 포지션 센서들(선형 및/또는 회전 포지션 센서들), 모션 센서들, 위치 센서들, 로드 센서(load sensor)들, 온도 센서들, 압력 센서들(예를 들어, 엔드-이펙터 액추에이터(A_EE) 모니터링용), 터치 센서들, 깊이 센서들, 초음파 범위 센서들, 적외선 센서들 및/또는 물체 센서들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 센서(들)(172)는 센서(들)(172)에 대응하는 감지 범위 또는 영역을 정의하는 대응하는 시야(들)를 갖는다. 각각의 센서(172)는 센서(172)가, 예를 들어, 하나 이상의 축(예를 들어, 지면(12)과 관련하여 x-축, y-축 또는 z-축)을 중심으로 시야를 변경할 수 있도록 피봇 가능 및/또는 회전 가능할 수 있다. 일부 구현들에서, 로봇(100)의 본체(110)는 로봇(100) 주위의 모든 방향들에서 센서 데이터(174)를 수집하기 위해 본체 주위에 다수의 센서들(172)을 갖는 센서 시스템(170)을 포함한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 센서 시스템(170)의 센서(들)(172)는 (예를 들어, 본체(110) 상에 마운팅된 하나 이상의 센서(172)와 함께) 로봇(100)의 암(150) 상에 마운팅될 수 있다. 로봇(100)은 로봇(100) 주위의 환경(10)에 대한 센서 데이터(174)를 생성하기 위해 센서 시스템(170)의 일부로서 임의의 수의 센서들(172)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 로봇(100)이 환경(10) 주위로 조종될 때, 센서 시스템(170)은 관성 측정 데이터(예를 들어, IMU에 의해 측정됨)를 포함하는 로봇(100)에 대한 포즈 데이터를 수집한다. 일부 예들에서, 포즈 데이터는 로봇(100)에 대한 기구학적 데이터 및/또는 배향 데이터를 포함한다.

센서(172)로 시야를 조사할 때, 센서 시스템(170)은 시야에 대응하는 센서 데이터(174)(이미지 데이터(174)라고도 지칭됨)를 생성한다. 환경(10)과 관련된 이미지 데이터, 포즈 데이터, 관성 데이터, 기구학적 데이터 등과 같이 센서 시스템(170)에 의해 수집되는 센서 데이터(174)는 로봇(100)의 제어 시스템(140)(예를 들어, 제어기(142) 및/또는 메모리 하드웨어(144)))에 전달될 수 있다. 일부 예들에서, 센서 시스템(170)은 센서 데이터(174)를 수집하고 (예를 들어, 메모리 하드웨어(144), 또는 로봇(100)과 통신하는 원격 자원들과 관련된 메모리 하드웨어에) 저장한다. 다른 예들에서, 센서 시스템(170)은 실시간으로 센서 데이터(174)를 수집하고, 원시(raw)(즉, 프로세싱되지 않은) 센서 데이터(174)를 저장하지 않고 센서 데이터(174)를 프로세싱한다. 또 다른 예들에서, 제어기 시스템(140) 및/또는 원격 자원들은 프로세싱된 센서 데이터(174) 및 원시 센서 데이터(174)를 모두 저장한다. 센서(들)(172)로부터의 센서 데이터(174)는 로봇(100)의 시스템들이 로봇(100)에 대한 조건들을 검출 및/또는 분석하게 할 수 있다. 예를 들어, 센서 데이터(174)는 제어 시스템(140)이 로봇(100)을 조종하고, 로봇(100)의 포즈(P)를 변경하고, 및/또는 (예를 들어, 로봇(100)의 조인트들(J)에 대해) 로봇(100)의 기계적 컴포넌트들을 이동/회전시키기 위해 다양한 액추에이터들(A)을 작동하게 할 수 있다.

예시적인 그리퍼

일부 실시예들에서, 엔드-이펙터(160)는 엔드 이펙터 액추에이터들(A_EE)로서 다수의 개별적으로 주소 지정 가능한 진공 어셈블리들을 포함할 수 있는 진공-기반 그리퍼일 수 있다. 다른 실시예들에서, 본 개시내용은 이와 관련하여 제한되지 않기 때문에, 엔드 이펙터(160)는 기계적 그리퍼(mechanical gripper), 재밍 기반 그리퍼(jamming based gripper), 또는 임의의 다른 적절한 엔드 이펙터일 수 있다.

도 2a는 로봇 그리퍼(200)의 예의 사시도를 예시한다. 도 2b는 측면도를 예시하고, 도 2c는 저면도를 예시한다. 도시된 바와 같이, 로봇 그리퍼(200)는 어레이로 배열되고/되거나 매니폴드에 커플링되는 복수의 진공 어셈블리들(300)을 포함하는 진공-기반 그리퍼이다. 일부 실시예들에서, 로봇 그리퍼(200)의 진공 어셈블리들(300)은 도 2a에 도시된 바와 같이 직선 격자 패턴으로 배열될 수 있다. 그러나, 본 개시내용은 이와 관련하여 제한되지 않기 때문에, 임의의 적절한 배열의 진공 어셈블리들이 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

일부 실시예들에서, 로봇 그리퍼(200)의 진공 어셈블리들(300)은 균일할 수 있다(예를 들어, 동일한 단면적, 형상 및/또는 재료를 가질 수 있다). 다른 실시예들에서, 로봇 그리퍼는 다양한 상이한 진공 어셈블리들(300)을 포함할 수 있다(예를 들어, 상이한 단면적들, 형상들 및/또는 재료들을 가질 수 있다). 예를 들어, 도 2d는 상이한 단면적들을 갖는 진공 어셈블리들을 포함하는 로봇 그리퍼의 다른 예의 저면도를 예시한다. 진공 어셈블리들은 일부 실시예들에서 흡입 컵들의 특성들에 기초하여 구별될 수 있다. 예를 들어, 상이한 진공 어셈블리들은 상이한 사이즈들 또는 상이한 재료들의 흡입 컵들을 채택할 수 있다.

로봇 그리퍼(200)는 진공 어셈블리들(300)을 커플링하는 매니폴드를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 매니폴드는 진공 연결부(202) 및 고압 공압 연결부(high-pressure pneumatic connection)(204)를 포함할 수 있다. 진공 연결부는 진공 펌프 또는 임의의 다른 적절한 진공 소스에 연결하도록 구성될 수 있다. 유사하게, 고압 공압 연결부는 공기 압축기와 같은 고압 공압 소스에 연결하도록 구성될 수 있다. 매니폴드는 진공 및 고압 공기를 그들 각각의 소스들로부터 진공 어셈블리들(300) 각각으로 분배하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 일부 진공 어셈블리들은 제1 타입의 흡입 컵을 가질 수 있는 반면, 다른 진공 어셈블리들은 제2 타입의 흡입 컵을 가질 수 있다. 예를 들어, 흡입 컵들은 사이즈, 형상, 재료 또는 기타 적절한 특성에 기초하여 구분될 수 있다. 일부 로봇 그리퍼들은 인접한 진공 어셈블리들 상에 더 큰 흡입 컵들을 수용하기 위해 임의의 흡입 컵들이 없는 진공 어셈블리들을 포함할 수 있다. 로봇 그리퍼의 일부 실시예들에서는, 그리퍼의 상이한 공간 구역들에서 상이한 흡입 컵들이 사용될 수 있어, 특정 재료를 그립하는 것과 같은 특정 작업에 특화될 수 있는 구역들을 가능하게 한다. 일부 실시예들에서는, 상이한 타입들의 흡입 컵들이 로봇 그리퍼 전체에 분포될 수 있다. 본 개시내용이 이와 관련하여 제한되지 않기 때문에, 상이한 타입들의 흡입 컵들 또는 진공 어셈블리의 임의의 다른 컴포넌트가 로봇 그리퍼 내의 임의의 구성으로 배열될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

진공 어셈블리들이 개별적으로 주소 지정 가능한 실시예들과 같은 일부 실시예들에서, 제어기는 임의의 관련 파라미터에 기초하여 하나 이상의 구역 내에서 진공 어셈블리들의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 진공 어셈블리들의 구역들은 로봇 그리퍼에 대한 포지션에 기초하여 작동될 수 있다. 예를 들어, 로봇 그리퍼는 직선 어레이의 4개 사분면에 대응하는 4개의 개별적으로 주소 지정 가능한 구역을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 진공 어셈블리들의 구역들은 흡입 컵 타입에 기초하여 작동될 수 있다. 예를 들어, 로봇 그리퍼는 각각 특정 사이즈 및/또는 재료의 흡입 컵들에 대응하는 2개의 개별적으로 주소 지정 가능한 구역들을 가질 수 있다. 두 가지 타입의 흡입 컵들은 로봇 그리퍼 전체에 고르게 분포될 수도 있고, 지정된 영역들에 한정될 수도 있고, 또는 임의의 다른 적절한 구성으로 배열될 수도 있다. 구역들은 임의의 원하는 순서로 작동될 수 있다. 구역들은 순차적으로 또는 동시에 작동될 수 있다.

도 3은 개별적으로 제어 가능한 진공 어셈블리(300)의 일례를 예시한다. 도 4는 도 3의 진공 어셈블리(300)의 일부를 더 자세하게 예시한다. 진공 어셈블리(300)는 컵 어셈블리(304)에 커플링하도록 구성되는 진공 밸브(302)를 포함할 수 있다. 컵 어셈블리(304)는 흡입 컵(305)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 진공 밸브(302)는 흡입 컵 어댑터(310)를 통해 컵 어셈블리(304)에 커플링될 수 있다. 일부 실시예들에서, 진공 밸브는 포핏 밸브일 수 있다. 예를 들어, 진공 밸브는 파일럿 2단 포핏 밸브(piloted two stage poppet valve)일 수 있다. 그러나, 다른 타입들의 진공 밸브들도 고려되며, 본 개시내용은 이와 관련하여 제한되지 않는다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 진공 밸브는 직접 구동 밸브일 수 있다.

일부 실시예들에서, 제어 밸브(308)는 진공 밸브(302)에 커플링될 수 있고, 진공 밸브를 작동시키도록 구성될 수 있다. 제어 밸브(308)를 작동시키면 진공 밸브(302)를 통해 컵 어셈블리(304)와 진공 소스(312) 사이의 연결을 개방할 수 있어, 흡입 컵(305)이 흡입력을 인가하고 표면에 부착할 수 있게 한다. 진공 소스(312)는 진공 밸브(302) 및 제어 밸브(308) 모두에 커플링될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어 밸브(308)는 솔레노이드 밸브일 수 있다. 예를 들어, 제어 밸브(308)는 일 구성에서 고압 공압 입력(314)을 진공 밸브(302)의 파일럿(316)에 커플링되는 밸브의 출력에 연결하는 3-방향 솔레노이드 밸브일 수 있다. 진공 밸브 파일럿(316)에 고압을 인가하면 플런저(318)를 변위시켜, 진공 소스(312)와 컵 어셈블리(304) 사이의 연결을 확립할 수 있다. 진공 밸브 파일럿(316)으로부터 고압이 제거될 때, 리턴 스프링(320)이 플런저(318)를 그것의 이전 포지션으로 리턴시켜, 진공 소스(312)와 컵 어셈블리(304) 사이의 연결을 폐쇄할 수 있다. 다른 타입들의 제어 밸브들이 고려되며, 본 개시내용은 이와 관련하여 제한되지 않는다. 그러나, 일부 실시예들에서, 진공 밸브는 제어 밸브에 커플링되지 않을 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 직접 구동 진공 밸브가 파일럿 진공 밸브 대신 사용될 수 있다.

일부 실시예들에서, 진공 어셈블리(300)는 컵 어셈블리(304)의 압력 레벨을 감지하도록 구성될 수 있는 압력 센서(306)를 포함할 수 있다. 압력 센서(306)는 피드백 제어 방법에서 컵 어셈블리(304) 내의 감지된 압력에 적어도 부분적으로 기초하여 진공 밸브를 선택적으로 개방 또는 폐쇄하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 진공 어셈블리들(300) 중 하나 이상은 압력 센서를 포함하지 않을 수 있다. 그러한 실시예들에서, 제어 밸브들은 상이한 입력에 기초하여 활성화하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어 밸브들은 타이밍 스케줄에 기초하여 활성화될 수 있다. 그러나, 제어 밸브를 활성화하기 위한 다른 적절한 입력들이 고려되며, 본 개시내용은 이와 관련하여 제한되지 않는다.

일부 실시예들에서, 로봇 그리퍼 내 복수의 진공 어셈블리들 각각의 개별 제어가 제공될 수 있다. 방법은 진공 어셈블리의 진공 밸브에 커플링되는 컵 어셈블리의 압력 레벨을 감지하는 단계, 및 감지된 압력 레벨에 적어도 부분적으로 기초하여 진공 밸브를 작동시키기 위해 진공 밸브에 커플링되는 제어 밸브를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명자들은 흡입 컵과 물체 사이에 양호한 밀봉을 갖는 컵 어셈블리들에는 더 많은 진공이 제공되고 흡입 컵과 물체 사이에 불량한 밀봉을 갖는 컵 어셈블리들에는 더 적은 진공이 제공되는 경우(또는 전혀 제공되지 않는 경우), 진공-기반 그리퍼와 물체 사이의 그립 강도가 개선될 수 있다는 것을 인식하고 이해하였다.

도 5는 컵 어셈블리들 내의 압력 측정들에 적어도 부분적으로 기초하여 개별 컵 어셈블리들에 공급되는 진공의 양을 조정하기 위한 프로세스(500)를 예시한다. 일부 실시예들에서는, 지속적 또는 주기적 압력 측정들에 의해 제공되는 피드백이 개별적으로 주소 지정 가능한 컵 어셈블리들에 공급되는 진공의 양을 조정하는 데 사용되어 물체의 그립을 향상시키거나 최적화할 수 있다.

프로세스(500)는 동작(510)에서 시작되며, 로봇 그리퍼 내의 복수의 컵 어셈블리들 중 적어도 일부 컵 어셈블리들에 대한 압력 레벨이 처음 결정된다. 일부 실시예들에서, 컵 어셈블리의 압력 레벨은 컵 어셈블리와 연관된 대응하는 압력 센서를 사용하여 측정된다. 다른 실시예들에서는, 단일 압력 센서가 다수의 컵 어셈블리들 사이에서 공유될 수 있다.

그 다음, 프로세스(500)는 동작(512)으로 진행하며, 결정된 압력 레벨에 적어도 부분적으로 기초하여 컵 어셈블리들 중 하나 이상에 공급되는 진공의 양이 조정된다. 예를 들어, 결정된 압력 레벨이 임계값 미만이고/이거나 특정 압력 범위를 벗어난 경우, 컵 어셈블리와 물체 사이의 밀봉이 불량하고 해당 컵 어셈블리에 공급되는 진공의 양이 감소되어야 한다고 결정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 특정 컵 어셈블리에 진공을 공급할지 여부를 결정하는 것은, 예를 들어, 컵 어셈블리를 위한 밸브를 폐쇄함으로써 진공이 공급되거나 또는 공급되지 않는다는 점에서 이진 결정일 수 있다. 다른 실시예들에서는, 특정 컵 어셈블리들에 대한 진공을 완전히 턴오프하지 않고 특정 컵 어셈블리들에 공급되는 진공이 감소될 수 있다. 본 개시내용은 이와 관련하여 제한되지 않기 때문에, 특정 컵 어셈블리들에 공급되는 진공의 양은 개별적으로 또는 지속적으로 조정될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

그 다음, 프로세스(500)는 동작(514)으로 진행하며, 컵 어셈블리들 중 적어도 일부에 대한 압력 레벨이 처음 이후 두 번째로 결정된다. 그 후, 프로세스(500)는 동작(516)으로 진행하며, 컵 어셈블리들에서 압력을 계속 모니터링할지가 결정된다. 동작(516)에서 압력 모니터링을 계속하는 것으로 결정되는 경우, 프로세스(500)는 동작(512)으로 리턴하며, 동작(514)에서 두 번째로 결정된 압력 레벨(들)에 적어도 부분적으로 기초하여 컵 어셈블리들 중 하나 이상에 공급되는 진공의 양이 조정된다. 동작(516)에서 압력이 더 이상 모니터링되지 않아야 한다고 결정되는 경우, 프로세스(500)는 종료된다.

이러한 방식으로, 로봇 그리퍼의 개별 컵 어셈블리들 내의 압력은 로봇 그리퍼가 처음 물체와 접촉하게 될 때 결정될 수 있으며, 로봇 그리퍼와 물체 사이의 그립을 향상시키기 위해 컵 어셈블리들 중 하나 이상에 공급되는 대응하는 진공이 감지된 압력에 기초하여 조정될 수 있다. 또한, 그리퍼가 물체와 접촉할 때, 압력이 지속적으로 및/또는 주기적으로 모니터링될 수 있으며, 예를 들어, 그리퍼가 사용되는 로봇이 하나의 위치로부터 다른 위치로 물체를 이동시킴에 따라, 물체에 대한 향상된 그립을 유지하기 위해 공급되는 진공에 대한 조정들이 이루어질 수 있다.

일부 실시예들에서, 그립된 물체에 커플링되는 로봇 그리퍼에서 진공을 조정하는 방법은 먼저 컵 어셈블리들 중 적어도 일부에 대한 압력 레벨을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 압력 레벨이 결정된 후, 결정된 압력 레벨에 적어도 부분적으로 기초하여 컵 어셈블리들에 공급되는 진공의 양이 조정될 수 있다. 진공의 양이 조정된 후, 컵 어셈블리들 중 적어도 일부에 대한 압력이 다시 결정될 수 있다. 이러한 방식으로, 방법은 주기적인 방식으로 반복될 수 있다. 즉, 컵 어셈블리들에 공급되는 진공의 양은 컵 어셈블리들의 압력 판독들로부터의 피드백에 기초하여 제어될 수 있다.

일부 실시예들에서, 컵 어셈블리들에 공급되는 진공의 양은 컵 어셈블리와 연관된 밸브를 조절(예를 들어, 개방 또는 폐쇄)함으로써 조정될 수 있다. 컵 어셈블리에 공급되는 진공은 주어진 컵 어셈블리가 "온" 또는 "오프" 상태인 개별 방식으로, 또는 주어진 컵 어셈블리에 공급되는 진공이 미리 결정된 최소값과 미리 결정된 최대값 사이에서 부드럽게 변할 수 있는 지속적인 방식으로 제어될 수 있다.

컵 어셈블리에 공급되는 진공의 양을 조정하기 위해 제어기를 트리거하는 데 임의의 적절한 자극 또는 입력이 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 진공의 양은 컵 어셈블리 내의 감지된 압력에 기초하여 조정될 수 있다. 컵 어셈블리의 압력이 지정된 범위를 벗어난 것으로 결정되는 경우, 해당 컵 어셈블리에 공급되는 진공의 양이 조정될 수 있다. 예를 들어, 로봇 그리퍼 내 컵 어셈블리들의 어레이의 각각의 컵 어셈블리의 압력이 모니터링되어 특정 컵 어셈블리가 움켜쥔 물체에서 적절한 흡입력을 상실하는(확립하지 못하는) 때를 결정할 수 있다. 물체에 대해 불량하게 밀봉된(또는 밀봉되지 않은) 것으로 결정된 임의의 컵 어셈블리는 차단될 수 있으며, 이로 인해 어레이의 다른 컵 어셈블리들로부터 흡입력이 증가하고 물체에 대한 움켜쥐는 힘이 향상될 수 있다. 컵 어셈블리에 공급되는 진공의 양은 연관된 밸브를 개방 또는 폐쇄하는 것과 같은 임의의 적절한 방식으로 조정될 수 있다. 특정 컵 어셈블리에 대한 압력 레벨이 특정 임계값을 초과하거나 또는 그 미만인 것으로 결정되는 경우, 컵 어셈블리에 공급되는 진공이 조정될 수 있다.

도 6은 일부 실시예들에 따라 진공-기반 그리퍼와 물체 사이의 그립 품질을 결정하기 위한 프로세스(600)를 예시한다. 동작(610)에서, 로봇 그리퍼의 복수의 컵 어셈블리들 중 2개 이상의 컵 어셈블리에 진공이 적용된다. 그 후, 프로세스(600)는 동작(612)으로 진행하며, 진공이 2개 이상의 컵 어셈블리에 적용된 후, 로봇 그리퍼에 의해 물체가 이동된다. 진공-기반 그리퍼는 물체를 이동시키기 위해 물체의 임의의 표면에 부착하도록 구성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 진공-기반 그리퍼는 물체를 이동시키기 위해 물체의 상부 표면 또는 물체의 측면 표면에 부착하도록 구성될 수 있다. 그리퍼가 부착하도록 구성될 수 있는 물체의 표면은 물체의 위치 및/또는 배향, 그리퍼가 부착되는 로봇의 이동 구속 조건(constraint)들 및/또는 물체가 배치되는 환경 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 물체들의 스택의 상단에 있는 물체들은 스택으로부터 제거하기 위해 측면 표면 상에서 그립될 수 있는 반면, 스택의 하부에 있는 물체들은 상부 표면 상에서 그립될 수 있다. 일부 실시예들에서, 물체를 이동시키는 것은 물체를 들어올리는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 로봇 그리퍼의 컵 어셈블리들에 적용되는 진공의 양 및/또는 구성은 그리퍼가 부착되는 물체의 표면에 적어도 부분적으로 의존할 수 있다. 그 후, 프로세스(600)는 동작(614)으로 진행하며, 로봇 그리퍼와 이동된 물체 사이의 그립 품질이 결정된다. 일부 실시예들에서, 그립 품질은 진공이 적용되는 2개 이상의 컵 어셈블리 각각과 연관된 적어도 하나의 압력 센서로부터의 측정에 적어도 부분적으로 기초하여 결정된다. 그 후, 프로세스(600)는 동작(616)으로 진행하며, 이동되는 동안 그립된 물체에 의해 인가되는 그리퍼 상의 총 렌치(aggregate wrench)가 결정된다. 본 명세서에서 사용됨에 있어서, "렌치(wrench)"라는 용어는 하나 이상의 힘 또는 토크의 조합을 포함하는 일반화된 힘을 지칭하는 것으로 이해되어야 한다. 렌치는 힘들만, 토크들만 또는 힘들과 토크들의 조합을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, "그리퍼 상의 총 렌치를 결정하는 것"은 "그리퍼 상의 총 힘 및/또는 토크를 결정하는 것"으로서 이해될 수 있다. 예를 들어, 총 렌치는 그리퍼에 커플링되는 적어도 하나의 힘 센서, 토크 센서 또는 힘/토크 센서를 사용하여 결정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 그리퍼 상의 총 렌치와 관련된 일부 파라미터들은 이미 알려져 있을 수 있으므로, 감지가 필요하지 않을 수 있다. 예를 들어, 그립되는 물체의 특정 속성들(질량, 관성 등)은 물체가 그립되기 전에 알려져 있을 수 있으므로, 측정될 필요가 없을 수 있다. 그 후, 프로세스(600)는 동작(618)으로 진행하며, 그립 품질 및/또는 총 렌치에 적어도 부분적으로 기초하여 로봇 그리퍼의 가속도가 선택된다. 원하는 경우, 프로세스(600)는 동작(614)으로 리턴할 수 있으며, 로봇 그리퍼가 원하는 안전 계수에 대응하는 가속도로 작동할 수 있게 하는 연속 피드백 루프를 제공하도록 그립 품질 및 총 렌치가 결정된다.

본 발명자들은, 물체에 대한 그립 품질이 양호할 때 및/또는 결정된 총 렌치가 작을 때, 로봇 그리퍼 및/또는 로봇 그리퍼가 부착되는 로봇의 가속도를 증가시키는 것이 유리할 수 있다는 것을 인식하고 이해하였다. 예를 들어, 물체가 가볍고 그립이 양호할 때에는, 로봇 그리퍼가 더 높은 스피드로 동작될 수 있다. 대조적으로, 물체가 그리퍼에 의해 불량하게 그립되고/되거나 물체가 무거울 때에는, 물체가 떨어지는 것을 방지하고/하거나 안전성을 향상시키기 위해 더 낮은 스피드로 로봇 그리퍼를 동작시키는 것이 유리할 수 있다.

일 실시예에서, 로봇 그리퍼와 물체 사이의 그립 품질을 결정하는 방법은 먼저 물체와 접촉하는 로봇 그리퍼의 2개 이상의 컵 어셈블리에 진공을 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 진공이 적용되고 그립이 고정된 후, 물체가 로봇 그리퍼로 이동될 수 있다. 그 후, 2개 이상의 컵 어셈블리 각각과 연관된 적어도 하나의 압력 센서를 사용하여, 로봇 그리퍼와 물체 사이의 그립 품질이 결정될 수 있다. 그립 품질은 로봇 그리퍼에 대한 가속도를 선택하는 데 사용될 수 있다.

일부 실시예들에서, 물체에 의해 로봇 그리퍼 상에 가해지는 총 렌치는 그리퍼가 물체를 이동시키는 동안 측정될 수 있다. 예를 들어, 총 렌치를 결정하기 위해 엔드 이펙터와 나머지 로봇 암 사이에 배치되는 힘 센서, 토크 센서 또는 힘/토크 센서가 사용될 수 있다. 물론, 힘들 및/또는 토크들을 측정하는 다른 방법들이 적절할 수 있으며, 본 개시내용은 이와 관련하여 제한되지 않는다. 일부 상황들에서는, 물체의 무게를 결정하기 위해 로봇 그리퍼 상에 가해지는 총 렌치가 사용될 수 있다. 예를 들어, 로봇 그리퍼가 물체를 일정한 가속도로 이동시키는 경우, 물체의 무게가 결정될 수 있다. 로봇 그리퍼 상에 작용하는 총 렌치 및/또는 물체의 무게에 관한 정보는 로봇 그리퍼에 대한 가속도를 선택하는 데 사용될 수 있다.

일부 실시예들에서, 로봇 그리퍼 상에 작용하는 총 렌치 및/또는 물체의 무게에 관한 정보는 로봇 그리퍼에 대한 가속도를 선택하기 위해 결정된 그립 품질과 함께 사용될 수 있다. 결정된 그립 품질과 측정된 총 렌치의 비교는 측정된 총 렌치에 대한 결정된 그립 품질의 비율을 결정하는 데 도움이 될 수 있다. 로봇 그리퍼에 대한 가속도는 측정된 총 렌치에 대한 결정된 그립 품질의 비율에 기초하여 조정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 측정된 총 렌치에 대한 결정된 그립 품질의 비율이 임계값을 초과할 때에는, 가속도가 증가될 수 있다. 예를 들어, 비율이 3보다 큰 것으로 결정되는 경우, 그리퍼는 그립이 손상되기 전에 최대 3G의 가속도(여기서, G는 중력으로 인한 가속도임)까지 물체를 가속할 수 있다. 일부 실시예들에서, 측정된 총 렌치에 대한 결정된 그립 품질의 비율이 임계값 미만일 때에는, 가속도가 감소될 수 있다. 예를 들어, 로봇 암이 궤적을 따라 이동할 때 흡입 컵이 흡입력을 상실하는 경우, 그립 품질이 감소될 수 있고 가속도가 감소될 수 있다. 일부 실시예들에서, 가속도는 그립 품질에 기초하여 지속적으로 변할 수 있다.

원하는 궤적 및/또는 가속도에 대해 측정된 총 렌치에 대한 결정된 그립 품질의 비율이 너무 낮다고 결정되는 경우, 그립 품질을 향상시킴으로써 비율이 증가될 수 있다. 예를 들어, 컵 어셈블리들의 흡입력을 증가시킴으로써 또는 더 많은 컵 어셈블리들을 맞물리게 함으로써, 진공-기반 그리퍼에서 그립 품질이 향상될 수 있다. 이론에 얽매이지 않고, 진공-기반 그리퍼의 그립 품질은 각각의 컵 어셈블리의 압력 차이 및 움켜쥔 물체와 맞물린 모든 컵 어셈블리들의 총 접촉 면적에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다.

일부 실시예들에서, 계산 및/또는 프로세싱은 로봇 그리퍼 또는 로봇 암의 온보드에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 로봇 그리퍼 상에 작용하는 총 렌치를 결정하는 위에서 언급된 동작은 로봇 그리퍼 상에 배치된 하나 이상의 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 그리퍼 상에 작용하는 총 렌치를 측정하는 힘 센서 및 각각의 진공 어셈블리와 연관된 압력 센서와 같은 다수의 센서들이 있는 실시예들에서는, 센서 데이터를 융합하고, 로봇 암의 궤적 및/또는 가속도 프로파일을 결정하는 제어기에 알리기 위해 온보드 계산이 사용될 수 있다. 또한, 로봇 그리퍼(또는 다른 엔드 이펙터)에 대한 계산을 통합하면 어셈블리, 부품 교체 및 동작 용이성과 관련된 이점들을 가질 수 있는 보다 모듈식의 로봇 암이 가능해질 수 있다.

일부 실시예들에서, 로봇 그리퍼와 물체 사이의 그립 품질을 결정하는 방법은 컵 어셈블리들이 물체로부터 임계 거리 내에 있다고 결정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 방법은 또한, 컵 어셈블리들이 임계 거리 내에 있다고 결정될 때, 컵 어셈블리들에 진공을 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 임계 거리는 0일 수 있어서, 컵 어셈블리들이 물체와 접촉할 때 진공이 적용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 임계 거리는 0보다 클 수 있어서, 컵 어셈블리들이 물체에 접촉하기 전에 진공이 적용될 수 있다. 로봇 그리퍼는 컵 어셈블리들과 물체 사이의 거리를 결정하기 위해 비행 시간 센서(time-of-flight sensor)와 같은 거리 센서를 포함할 수 있다.

도 7a 내지 도 7d는 일부 실시예들에 따라 컵 어셈블리의 접촉 상태와 해당 컵 어셈블리를 활성화할지 여부에 대한 결정 사이의 관계들을 개략적으로 예시한다. 도 7a는 물체(730)와 접촉하는 그리퍼(700)의 일 실시예의 개략적인 평면도이다. 물체(730)는 일부 실시예들에서 판지 상자와 같은 상자일 수 있다. 일부 실시예들에서, 물체(730)는 플라스틱으로 수축 포장된 판지 트레이 내 상품들(예를 들어, 캔들)의 어레이와 같은 플라스틱 커버링을 포함할 수 있다. 물체는 임의의 수의 결함들 또는 손상 영역들(715)(예를 들어, 주름들, 접힘들, 함몰들, 절단들, 찢김들 등) 또는 개방 부분들(716)을 포함할 수 있다. 그리퍼(700)는 비활성화된 컵 어셈블리들(710)(예를 들어, 진공이 공급되지 않거나 최소 진공이 공급되는 컵 어셈블리들) 및 활성화된 컵 어셈블리들(720)(예를 들어, 진공이 공급되는 컵 어셈블리들) 모두를 포함할 수 있는 복수의 컵 어셈블리들(702)을 포함한다. 도 7a 내지 도 7c에서, 비활성화된 컵 어셈블리들(710)은 교차 해칭으로 표시되는 반면, 활성화된 컵 어셈블리들(720)은 개방 충전으로 표시된다. 컵 어셈블리들(702)은 도 7a 내지 도 7c에서 활성화 또는 비활성화되는 것으로 도시되어 있지만, 본 개시내용은 활성화(예를 들어, 온) 또는 비활성화(예를 들어, 오프)되는 컵 어셈블리들로 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 일부 실시예들에서, 컵 어셈블리들에 적용되는 진공은 단지 2개의 상태(예를 들어, 온 및 오프) 사이에서 개별적으로 조정되기보다는 임의의 적절한 수의 상태들 사이에서 지속적으로 조정될 수 있다.

비활성화된 컵 어셈블리들(710)은 하나 이상의 파라미터에 기초하여 비활성화될 수 있다. 일부 실시예들에서, 컵 어셈블리 내에서 감지된 압력이 임계값 미만인 경우, 컵 어셈블리가 비활성화될 수 있다. 예를 들어, 물체의 개방 부분(716) 위에 배열되는 컵 어셈블리(711)와 같이 물체(730)와 접촉하지 않는 컵 어셈블리는 비활성화될 수 있다. 유사하게, 물체의 가장자리 위에 배열되는 컵 어셈블리(712)와 같이 물체(730)와 부분적으로만 접촉하는 컵 어셈블리는 비활성화될 수 있다. 물체(730)의 결함 또는 손상 영역(715)과 접촉하는 컵 어셈블리는 컵 어셈블리의 대부분 또는 전부가 물체(730)와 접촉하더라도 비활성화될 수 있는데, 이는 결함 또는 손상 영역(715)이 양호한 밀봉의 확립을 억제할 수 있기 때문이다.

도 7b는 그리퍼(700)가 동시에 다수의 물체들(예를 들어, 물체들(730a-730d) 중 하나 이상)을 이동시키도록 배열되는 시나리오를 개략적으로 예시한다. 일부 실시예들에서, 컵 어셈블리 내에서 감지된 압력이 임계값을 초과하고 컵 어셈블리가 물체와 양호한 밀봉을 형성할 수 있는 경우에도, 컵 어셈블리는 비활성화될 수 있다. 예를 들어, 도 7b의 컵 어셈블리(713)는 전체 컵 어셈블리(713)가 물체(730d)와 접촉하고(그리고 양호한 밀봉을 이루더라도) 비활성화될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 추가 센서들(예를 들어, 카메라)에 의해 캡처된 정보가 개별 컵 어셈블리들이 비활성화되어야 하는지 여부를 결정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 카메라에 의해 캡처된 하나 이상의 이미지에 기초하여 적은 수의 컵 어셈블리들만이 주어진 물체와 접촉한다고 결정되는 경우, 해당 컵 어셈블리들은 컵 어셈블리들이 양호한 밀봉을 달성할 수 있는 경우에도 비활성화될 수 있다. 컵 어셈블리들이 양호한 밀봉을 달성할 때에도 이를 선택적으로 비활성화하면, 해당 물체와 접촉하는 컵 어셈블리들의 수에 대해 물체가 너무 무겁기 때문에 물체가 떨어지는 시나리오를 피하는 것을 용이하게 할 수 있다.

일부 실시예들에서, 하나 이상의 컵 어셈블리의 활성화/비활성화는 활성 밸브를 사용하여 제어될 수 있으며, 여기서 프로세서 또는 제어기는 밸브를 개방할지 여부를 결정할 수 있다. 컵 어셈블리 활성화가 컵 어셈블리 내의 압력에 의해 결정되는 실시예들과 같은 일부 실시예들에서, 컵 어셈블리들은 수동 밸브를 포함할 수 있으며, 여기서 밸브의 상태는 압력 차이들에 기초하여 결정될 수 있고, 프로세서 또는 제어기가 필요하지 않을 수 있다. 본 개시내용은 이와 관련하여 제한되지 않기 때문에, 일부 그리퍼들은 능동 및/또는 수동 밸브를 갖는 컵 어셈블리들을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

도 7b에 도시된 바와 같이, 단일 그리퍼(700)는 복수의 물체들(730a-730d)과 동시에 맞물리도록(예를 들어, 그립하도록) 구성될 수 있다. 본 개시내용은 이와 관련하여 제한되지 않기 때문에, 물체들(730a-730d)은 상이한 형상들, 사이즈들 또는 배향들일 수 있다. 그리퍼(700)는 복수의 물체들(730a-730d)의 서브세트만이 그리퍼(700)에 의해 맞물리도록(예를 들어, 그립되도록) 컵 어셈블리들(702)을 선택적으로 활성화할 수 있다. 예를 들어, 처음 3개의 물체(730a-730c)와 접촉하는 컵 어셈블리들은 활성화될 수 있고, 제4 물체(730d)와 접촉하는 컵 어셈블리들은 비활성화될 수 있다(임의의 물체와 부분적으로 접촉하거나 어떤 물체와도 접촉하지 않는 컵 어셈블리들은 비활성화될 수 있다). 이러한 방식으로, 그리퍼(720)는 접촉하고 있는 물체들(730a-730d)의 선택된 서브세트와 동시에 맞물릴 수 있다. 즉, 동작 동안, 그리퍼(700)는 복수의 물체들과 접촉할 수 있지만, 해당 물체들의 선택된 서브세트만을 능동적으로 그립할 수 있다.

도 7c는 특정 컵 어셈블리들(702) 내의 압력의 대응하는 플롯과 함께 물체(730)를 그립하는 그리퍼(700)를 도시한다. 도 7d는 도 7c와 동일한 그래프를 도시하지만, 추가 주석들이 달려 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 상이한 컵 어셈블리들(702)은 컵 어셈블리와 물체(730) 사이의 밀봉에 의해 적어도 부분적으로 결정되는 상이한 압력 레벨들과 연관될 수 있다. 도 7c에 도시된 바와 같이, 양호한 밀봉을 갖는 컵 어셈블리(720)는 부분 밀봉을 갖는 컵 어셈블리(712)보다 더 높은 압력과 연관될 수 있으며, 이는 차례로 밀봉이 없는 컵 어셈블리(711)보다 더 높은 압력과 연관될 수 있다. 따라서, 컵 어셈블리(720)는 그리퍼가 물체를 잡을 때 활성화될 수 있는 반면, 컵 어셈블리들(711 및 712)은 비활성화될 수 있다.

도 7d를 참조하면, 컵 어셈블리를 활성화할지 여부에 대한 결정은 진단 진공 펄스에 대한 각각의 컵 어셈블리의 응답에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다. 진단 펄스를 수행하는 단계는 하나 이상의 컵 어셈블리를 잠시 활성화하여, 컵 어셈블리들에 진공을 공급하는 단계를 포함할 수 있다. 응답은 시간 경과에 따른 각각의 컵 어셈블리의 압력 레벨과 관련된 데이터가 포함될 수 있다. 각각의 컵 어셈블리의 응답은 피크 압력 응답, 구배 압력 응답 또는 이들의 조합과 관련하여 분석될 수 있다. 컵 어셈블리의 피크 압력 응답은 펄스가 시작된 후 특정 시간 범위 내에서 컵 어셈블리와 연관된 압력 센서에 의해 기록된 최대 또는 최소 압력을 포함할 수 있다. 예를 들어, 펄스가 15밀리초 동안 지속되는 경우, 펄스가 시작된 후 50밀리초 이내에 압력 센서에 의해 감지되는 최대 또는 최소 값이 피크 압력 응답으로서 기록될 수 있다. 컵 어셈블리의 구배 압력 응답은 펄스에 응답한 컵 어셈블리 내의 압력 신호의 변화율을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 구배 압력 응답은 5밀리초 아래에서 결정될 수 있다.

도 8은 일부 실시예들에 따라 활성화할 로봇 그리퍼 내 개별 컵 어셈블리들을 결정하기 위한 프로세스(800)의 예를 예시한다. 프로세스(800)는 동작(810)에서 시작되며, 컵 어셈블리들에 펄스가 인가된다. 위에서 설명된 바와 같이, 컵 어셈블리들을 펄스화하는 것은 컵 어셈블리들을 다시 비활성화하기 전에 짧은 시간 기간(예를 들어, 15밀리초) 동안 컵 어셈블리들을 활성화하는 것을 포함할 수 있다. 컵 어셈블리들은 개별적으로 또는 그룹들로 펄스화될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 로봇 그리퍼의 모든 컵 어셈블리들이 동시에 펄스화될 수 있다.

그 다음, 프로세스(800)는 동작(820)으로 진행하며, 각각의 컵 어셈블리의 펄스 응답이 결정된다. 각각의 컵 어셈블리의 펄스 응답을 결정하는 것은 동작(822)에서와 같이 측정된 압력 신호의 변화율(예를 들어, 기울기)을 검출하는 것 및/또는 동작(824)에서와 같이 압력 신호의 피크값을 검출하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 압력 신호의 변화율 및 피크값 둘 다 검출될 수 있고, 개별 컵 어셈블리들을 활성화할지를 결정하기 위해 압력 신호의 변화율 및 피크값 중 하나 또는 둘 다가 적어도 부분적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서는, 압력 신호의 변화율을 사용하는 것이 바람직할 수 있지만, 하나 이상의 컵 어셈블리에 대해 변화율 정보가 이용 불가능한 경우에는, 압력 신호의 피크값이 사용될 수 있다.

그 다음, 프로세스(800)는 동작(830)으로 진행하며, 각각의 컵 어셈블리의 펄스 응답이 정규화된다. 예를 들어, 각각의 컵 어셈블리의 펄스 응답은 최대 기록 펄스 응답으로 나눠질 수 있으므로, 각각의 컵 어셈블리의 펄스 응답은 0 내지 1 범위의 정규화된 값과 연관될 수 있다. 펄스 응답이 각각의 컵 어셈블리의 압력 신호의 변화율의 측면에서 특징지어지는 예에서, 각각의 컵 어셈블리의 펄스 응답들의 정규화는 각각의 컵 어셈블리에 대한 압력 신호의 변화율을 로봇 그리퍼의 모든 컵 어셈블리들에 걸쳐 기록된 압력 신호의 최대 변화율로 나누는 것을 포함할 수 있다. 펄스 응답이 각각의 컵 어셈블리의 피크 압력 신호의 측면에서 특징지어지는 예에서, 각각의 컵 어셈블리의 펄스 응답들의 정규화는 각각의 컵 어셈블리에 대한 피크 압력 신호를 로봇 그리퍼의 모든 컵 어셈블리들에 걸쳐 기록된 최대 피크 압력 신호로 나누는 것을 포함할 수 있다.

그 다음, 프로세스(800)는 동작(840)으로 진행하며, 선택된 컵 어셈블리들이 활성화된다. 일부 실시예들에서는, 동작(842)에서와 같이, 임계값을 초과하는 정규화된 값(예를 들어, 변화율, 피크값, 또는 변화율 및 피크값 둘 다)을 갖는 해당 컵 어셈블리들만이 활성화될 수 있다. 예를 들어, 임계값(예를 들어, 0.5, 0.95)을 초과하는 정규화된 값을 갖는 모든 컵 어셈블리들은 자동으로 활성화될 수 있다. 일부 실시예들에서, 컵 어셈블리들은 그들의 정규화된 값에 기초하여 등급이 매겨질 수 있다. 동작(844)에서와 같이, 컵 어셈블리들은 전체 시스템 레벨 압력이 추가 컵 어셈블리들이 활성화되지 않는 임계값 미만으로 강하될 때까지 가장 높은 정규화된 값으로부터 가장 낮은 정규화된 값으로 순차적으로 활성화될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 이러한 접근법들의 조합이 채택될 수 있다. 예를 들어, 제1 임계값(예를 들어, 0.95)을 초과하는 모든 컵 어셈블리들은 자동으로 활성화될 수 있다. 제2 임계값(예를 들어, 0.30) 미만의 임의의 컵 어셈블리들은 자동으로 비활성화된 상태로 유지될 수 있다. 전체 컵 어셈블리들의 시스템에 걸쳐 특정 압력 강하가 관찰될 때까지, 제1 임계값 미만 제2 임계값 초과의 임의의 컵 어셈블리들이 순차적으로 활성화될 수 있다.

본 명세서에 설명 및/또는 예시된 컴퓨팅 디바이스들 및 시스템들은 본 명세서에 설명된 모듈들 내에 포함된 것들과 같은 컴퓨터 판독 가능 명령어들을 실행할 수 있는 임의의 타입 또는 형태의 컴퓨팅 디바이스 또는 시스템을 광범위하게 나타낸다. 그들의 가장 기본적인 구성에서, 이러한 컴퓨팅 디바이스(들)는 각각 적어도 하나의 메모리 디바이스 및 적어도 하나의 물리적 프로세서를 포함할 수 있다.

일부 예들에서, "메모리 디바이스"라는 용어는 일반적으로 데이터 및/또는 컴퓨터 판독 가능 명령어들을 저장할 수 있는 임의의 타입 또는 형태의 휘발성 또는 비-휘발성 저장 디바이스 또는 매체를 지칭한다. 일례에서, 메모리 디바이스는 본 명세서에 설명된 모듈들 중 하나 이상을 저장, 로드 및/또는 유지관리할 수 있다. 메모리 디바이스들의 예들은 랜덤 액세스 메모리(Random Access Memory)(RAM), 판독 전용 메모리(Read Only Memory)(ROM), 플래시 메모리, 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive)(HDD)들, 고상 드라이브(Solid-State Drive)(SSD)들, 광 디스크 드라이브들, 캐시들, 이들 중 하나 이상의 것의 변형들 또는 조합들, 또는 임의의 다른 적절한 저장 메모리를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

일부 예들에서, "물리적 프로세서"라는 용어는 일반적으로 컴퓨터 판독 가능 명령어들을 해석 및/또는 실행할 수 있는 임의의 타입 또는 형태의 하드웨어-구현 프로세싱 유닛을 지칭한다. 일례에서, 물리적 프로세서는 위에서 설명된 메모리 디바이스에 저장되는 하나 이상의 모듈에 액세스하고/하거나 이를 수정할 수 있다. 물리적 프로세서들의 예들은 마이크로프로세서들, 마이크로컨트롤러들, 중앙 프로세싱 유닛(Central Processing Unit)(CPU)들, 소프트코어 프로세서들을 구현하는 필드-프로그래밍 가능 게이트 어레이(Field-Programmable Gate Array)(FPGA)들, 애플리케이션-특정 집적 회로(Application-Specific Integrated Circuit)(ASIC)들, 이들 중 하나 이상의 것의 부분들, 이들 중 하나 이상의 것의 변형들 또는 조합들, 또는 임의의 다른 적절한 물리적 프로세서를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

본 명세서에 설명 및/또는 예시된 모듈들은 별도의 엘리먼트들로서 예시되었지만, 단일 모듈 또는 애플리케이션의 일부들을 나타낼 수 있다. 또한, 특정 실시예들에서, 이러한 모듈들 중 하나 이상은, 컴퓨팅 디바이스에 의해 실행될 때, 컴퓨팅 디바이스로 하여금, 하나 이상의 작업을 수행하게 할 수 있는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션 또는 프로그램을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 설명 및/또는 예시된 모듈들 중 하나 이상은 본 명세서에 설명 및/또는 예시된 컴퓨팅 디바이스들 또는 시스템들 중 하나 이상에서 실행되도록 저장 및 구성되는 모듈들을 나타낼 수 있다. 이러한 모듈들 중 하나 이상은 하나 이상의 작업을 수행하도록 구성되는 하나 이상의 특수 목적 컴퓨터의 전부 또는 일부들을 나타낼 수도 있다.

또한, 본 명세서에 설명된 모듈들 중 하나 이상은 데이터, 물리적 디바이스들 및/또는 물리적 디바이스들의 표현들을 하나의 형태로부터 다른 형태로 변환할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 본 명세서에 언급된 모듈들 중 하나 이상은 컴퓨팅 디바이스 상에서 실행되고/되거나, 컴퓨팅 디바이스 상에 데이터를 저장하고/하거나, 다르게는 컴퓨팅 디바이스와 상호 작용함으로써 프로세서, 휘발성 메모리, 비-휘발성 메모리 및/또는 물리적 컴퓨팅 디바이스의 임의의 다른 부분을 하나의 형태로부터 다른 형태로 변환할 수 있다.

위에서 설명된 실시예들은 다양한 방식들 중 임의의 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합을 사용하여 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 소프트웨어로 구현될 때, 단일 컴퓨터에 제공되든 다수의 컴퓨터들 간에 분산되든 상관없이, 임의의 적절한 프로세서 또는 프로세서들의 모음 상에서 실행될 수 있다. 위에서 설명된 기능들을 수행하는 임의의 컴포넌트 또는 컴포넌트들의 모음은 일반적으로 위에서 논의된 기능들을 제어하는 하나 이상의 제어기로서 간주될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 하나 이상의 제어기는 위에서 언급된 기능들을 수행하기 위해 전용 하드웨어 또는 마이크로코드 또는 소프트웨어를 사용하여 프로그래밍된 하나 이상의 프로세서 등에 의해 수 많은 방식들로 구현될 수 있다.

이와 관련하여, 로봇의 실시예들은, 프로세서 상에서 실행될 때, 위에서 논의된 기능들 중 하나 이상을 수행하는 컴퓨터 프로그램(즉, 복수의 명령어들)으로 인코딩된 적어도 하나의 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(예를 들어, 컴퓨터 메모리, 휴대용 메모리, 콤팩트 디스크 등)를 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 해당 기능들은 로봇의 제어 및/또는 로봇의 휠 또는 암 구동을 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 여기에 저장된 프로그램이 본 명세서에서 논의된 본 발명의 양태들을 구현하기 위해 임의의 컴퓨터 자원에 로드될 수 있도록 전송 가능할 수 있다. 또한, 실행될 때, 위에서 논의된 기능들을 수행하는 컴퓨터 프로그램에 대한 참조는 호스트 컴퓨터 상에서 실행되는 애플리케이션 프로그램에 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 오히려, 컴퓨터 프로그램이라는 용어는 본 발명의 위에서 논의된 양태들을 구현하기 위해 프로세서를 프로그래밍하는 데 채택될 수 있는 임의의 타입의 컴퓨터 코드(예를 들어, 소프트웨어 또는 마이크로코드)를 참조하기 위해 여기에서 일반적인 의미로 사용된다.

본 발명의 다양한 양태들은 단독으로, 조합하여, 또는 위에서 설명된 실시예들에서 구체적으로 논의되지 않은 다양한 배열들로 사용될 수 있으며, 따라서 상기 상세한 설명에 개시되거나 도면들에 예시된 컴포넌트들의 세부 사항들 및 배열로 그들의 적용이 제한되지 않는다. 예를 들어, 일 실시예에서 설명된 양태들은 다른 실시예들에서 설명된 양태들과 임의의 방식으로 조합될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들은 하나 이상의 방법으로서 구현될 수 있으며, 그 예가 제공되었다. 방법(들)의 일부로서 수행되는 동작들은 임의의 적절한 방식으로 순서화될 수 있다. 따라서, 동작들이 예시된 것과 상이한 순서대로 수행되는 실시예들이 구성될 수 있으며, 이들이 예시적인 실시예들에서는 순차적인 동작들로서 도시되었더라도, 일부 동작들을 동시에 수행하는 것을 포함할 수 있다.

청구범위 엘리먼트를 수정하기 위해 청구범위에서 "제1", "제2", "제3" 등과 같은 서수 용어를 사용하는 것은 그 자체로 하나의 청구범위 엘리먼트의 다른 청구범위 엘리먼트에 대한 임의의 중요도, 우선순위 또는 순서, 또는 방법의 동작들이 수행되는 시간적 순서를 암시하지 않는다. 이러한 용어들은 (서수 용어의 사용을 제외하고는) 특정 이름을 가진 하나의 청구범위 엘리먼트를 동일한 이름을 가진 다른 엘리먼트와 구별하기 위한 레이블로만 사용된다.

본 명세서에 사용된 어법 및 용어는 설명을 위한 것이며, 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다. "포함하는(including)", "포함하는(comprising)", "갖는(having)", "포함하는(containing)", "포함하는(involving)" 및 이들의 변형들의 사용은 이후에 나열된 항목들 및 추가 항목들을 포함하는 것을 의미한다.

본 발명의 여러 실시예들을 상세하게 설명하였지만, 다양한 수정들 및 개선들이 본 기술분야의 통상의 기술자에게 쉽게 이루어질 것이다. 이러한 수정들 및 개선들은 본 발명의 사상 및 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 따라서, 상기 설명은 단지 예일 뿐이며, 제한하는 것으로 의도되지 않는다.

Claims

로봇 그리퍼(robotic gripper)와 물체 사이의 그립 품질(grip quality)을 결정하는 방법으로서,
상기 물체와 접촉하는 상기 로봇 그리퍼의 2개 이상의 컵 어셈블리에 진공을 적용하는 단계;
상기 2개 이상의 컵 어셈블리에 진공을 적용한 후, 상기 로봇 그리퍼로 물체를 이동시키는 단계; 및
상기 2개 이상의 컵 어셈블리 각각과 연관된 적어도 하나의 압력 센서를 사용하여, 상기 로봇 그리퍼와 상기 물체 사이의 그립 품질을 결정하는 단계
를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 물체를 이동시키는 동안 상기 로봇 그리퍼 상의 총 렌치(aggregate wrench)를 측정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제2항에 있어서,
상기 측정된 총 렌치에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 로봇 그리퍼에 대한 가속도를 선택하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 결정된 그립 품질에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 로봇 그리퍼에 대한 가속도를 선택하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제2항에 있어서,
상기 측정된 총 렌치 및 상기 결정된 그립 품질에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 로봇 그리퍼에 대한 가속도를 선택하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제5항에 있어서, 상기 로봇 그리퍼에 대한 가속도를 선택하는 단계는, 상기 결정된 그립 품질과 상기 측정된 총 렌치의 비교에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 로봇 그리퍼에 대한 가속도를 선택하는 단계를 포함하는, 방법.
제6항에 있어서, 상기 로봇 그리퍼에 대한 가속도를 선택하는 단계는, 상기 측정된 총 렌치에 대한 상기 결정된 그립 품질의 비율이 임계값을 초과(above)할 때, 상기 로봇 그리퍼에 대한 가속도를 증가시키는 단계를 포함하는, 방법.
제6항에 있어서, 상기 로봇 그리퍼에 대한 가속도를 선택하는 단계는, 상기 측정된 총 렌치에 대한 상기 결정된 그립 품질의 비율이 임계값 미만(below)일 때, 상기 로봇 그리퍼의 가속도를 감소시키는 단계를 포함하는, 방법.
제2항에 있어서, 상기 물체를 이동시키는 동안 상기 로봇 그리퍼 상의 총 렌치를 측정하는 단계는 일정한 가속도로 상기 물체를 이동시키는 동안 상기 로봇 그리퍼 상의 총 렌치를 측정하는 단계를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 로봇 그리퍼와 상기 물체 사이의 그립 품질에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 로봇 그리퍼의 가속도를 지속적으로 변화시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제2항에 있어서, 상기 로봇 그리퍼 상의 총 렌치를 측정하는 단계는 상기 로봇 그리퍼에 커플링되는 센서를 사용하여 상기 총 렌치를 측정하는 단계를 포함하고, 상기 센서는 힘 센서, 토크 센서 및/또는 힘/토크 센서의 그룹으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 로봇 그리퍼는 적어도 하나의 프로세서를 추가로 포함하고, 상기 로봇 그리퍼와 상기 물체 사이의 그립 품질을 결정하는 단계는 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 수행되는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 2개 이상의 컵 어셈블리가 상기 물체로부터 임계 거리 내에 있다고 결정하는 단계; 및
상기 2개 이상의 컵 어셈블리가 상기 임계 거리 내에 있다고 결정될 때, 상기 2개 이상의 컵 어셈블리에 진공을 적용하는 단계
를 추가로 포함하는, 방법.
제13항에 있어서, 상기 2개 이상의 컵 어셈블리가 상기 물체로부터 임계 거리 내에 있다고 결정하는 단계는 상기 2개 이상의 컵 어셈블리가 상기 물체와 접촉하고 있다고 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
제13항에 있어서, 상기 로봇 그리퍼는 거리 센서를 포함하고, 상기 2개 이상의 컵 어셈블리가 상기 물체로부터 임계 거리 내에 있다고 결정하는 단계는 상기 거리 센서의 출력에 적어도 부분적으로 기초하는, 방법.
제15항에 있어서, 상기 거리 센서는 비행 시간 센서(time-of-flight sensor)인, 방법.
제1항에 있어서, 상기 물체를 이동시키는 단계는 상기 물체를 들어올리는 단계를 포함하는, 방법.
로봇 그리퍼로서,
복수의 개별적으로 제어 가능한 진공 어셈블리들
을 포함하고, 상기 진공 어셈블리들 각각은 컵 어셈블리에 커플링하도록 구성되는 진공 밸브를 포함하는, 로봇 그리퍼.
제18항에 있어서, 상기 진공 밸브 어셈블리들 각각은 상기 진공 밸브에 커플링되고 상기 진공 밸브를 작동시키도록 구성되는 제어 밸브를 추가로 포함하는, 로봇 그리퍼.
제19항에 있어서, 상기 복수의 개별적으로 제어 가능한 진공 어셈블리들 각각은 상기 컵 어셈블리의 압력 레벨을 감지하도록 구성되는 압력 센서를 추가로 포함하는, 로봇 그리퍼.
제19항에 있어서, 상기 복수의 컵 어셈블리들에서 상기 감지된 압력 레벨들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 복수의 컵 어셈블리들 중 하나 이상에 공급되는 진공의 양을 조정하도록 구성되는 제어기를 추가로 포함하는, 로봇 그리퍼.
제19항에 있어서, 상기 복수의 개별적으로 제어 가능한 진공 어셈블리들의 각각의 제어 밸브들에 커플링되는 진공 소스를 추가로 포함하는, 로봇 그리퍼.
제19항에 있어서, 상기 복수의 개별적으로 제어 가능한 진공 어셈블리들의 각각의 진공 밸브들은 포핏 밸브(poppet valve)들인, 로봇 그리퍼.
제19항에 있어서, 상기 복수의 개별적으로 제어 가능한 진공 어셈블리들의 각각의 제어 밸브들은 솔레노이드 밸브들인, 로봇 그리퍼.
제19항에 있어서,
상기 복수의 개별적으로 제어 가능한 진공 어셈블리들 각각에 커플링되는 매니폴드(manifold)를 추가로 포함하는, 로봇 그리퍼.
제21항에 있어서, 상기 복수의 개별적으로 제어 가능한 진공 어셈블리들은 복수의 공간 구역들을 갖는 구성으로 배열되고, 상기 복수의 공간 구역들 각각은 적어도 2개의 진공 어셈블리를 포함하고, 상기 제어기는 각각의 진공 밸브들을 동시에 작동시키기 위해 상기 공간 구역들 중 하나 이상에서 각각의 진공 어셈블리들에 대한 제어 밸브들을 제어하도록 구성되는, 로봇 그리퍼.
제26항에 있어서, 상기 복수의 공간 구역들 중 적어도 하나에 있는 적어도 2개의 진공 어셈블리는 상이한 사이즈들을 갖는 컵 어셈블리들과 연관되는, 로봇 그리퍼.
제18항에 있어서, 상기 컵 어셈블리들 중 적어도 2개는 상이한 사이즈들을 갖는, 로봇 그리퍼.
그립(grip)된 물체에 커플링되는 로봇 그리퍼에서 진공을 조정하는 방법으로서 - 상기 로봇 그리퍼는 복수의 진공-기반 컵 어셈블리들을 포함함 -,
상기 복수의 컵 어셈블리들 중 적어도 일부에 대해 제1 시점에서 압력 레벨을 결정하는 단계;
상기 결정된 압력 레벨들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 복수의 컵 어셈블리들 중 하나 이상에 공급되는 진공의 양을 조정하는 단계; 및
상기 컵 어셈블리들 중 적어도 일부에 대해 상기 제1 시점 이후 제2 시점에서 압력 레벨을 결정하는 단계
를 포함하는, 방법.
제29항에 있어서, 상기 복수의 컵 어셈블리들 중 하나 이상에 공급되는 진공의 양을 조정하는 단계는 상기 진공 밸브를 작동시키기 위해 상기 복수의 컵 어셈블리들 중 하나 이상의 것 각각의 진공 밸브에 커플링되는 제어 밸브를 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
제29항에 있어서, 상기 압력 레벨을 결정하는 단계는 상기 복수의 컵 어셈블리들 중 적어도 일부 각각과 연관된 대응하는 압력 센서를 사용하여 상기 압력 레벨을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
제29항에 있어서, 상기 결정된 압력 레벨들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 복수의 컵 어셈블리들 중 하나 이상에 공급되는 진공의 양을 조정하는 단계는 상기 결정된 압력 레벨들이 임계값 미만인지에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 복수의 컵 어셈블리들 중 하나 이상에 공급되는 진공의 양을 조정하는 단계를 포함하는, 방법.
제29항에 있어서, 상기 복수의 컵 어셈블리들 중 하나 이상에 공급되는 진공의 양을 조정하는 단계는 상기 복수의 컵 어셈블리들 중 하나 이상과 연관된 하나 이상의 밸브를 폐쇄하는 단계를 포함하는, 방법.
제29항에 있어서, 상기 복수의 컵 어셈블리들 중 하나 이상에 공급되는 진공의 양을 조정하는 단계는 상기 복수의 컵 어셈블리들 중 하나 이상의 것 각각에 공급되는 진공의 양을 조정하는 단계를 포함하는, 방법.
로봇 그리퍼의 컵 어셈블리들을 선택적으로 활성화하는 방법으로서,
상기 컵 어셈블리들에 펄스를 인가하는 단계;
상기 컵 어셈블리들 각각의 펄스 응답을 결정하는 단계; 및
상기 결정된 펄스 응답들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 컵 어셈블리들 중 하나 이상을 선택적으로 활성화하는 단계
를 포함하는, 방법.
제35항에 있어서, 상기 컵 어셈블리들 각각의 펄스 응답을 정규화하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제35항에 있어서, 상기 컵 어셈블리들 각각의 펄스 응답을 결정하는 단계는 상기 컵 어셈블리들 각각의 압력 신호의 변화율을 검출하는 단계를 포함하는, 방법.
제35항에 있어서, 상기 컵 어셈블리들 각각의 펄스 응답을 결정하는 단계는 상기 컵 어셈블리들 각각의 압력 신호의 피크를 검출하는 단계를 포함하는, 방법.
제35항에 있어서, 상기 결정된 펄스 응답들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 컵 어셈블리들 중 하나 이상을 선택적으로 활성화하는 단계는 펄스 응답 임계값에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 컵 어셈블리들 중 하나 이상을 선택적으로 활성화하는 단계를 포함하는, 방법.
제35항에 있어서, 상기 결정된 펄스 응답들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 컵 어셈블리들 중 하나 이상을 선택적으로 활성화하는 단계는 타겟 압력 강하가 검출될 때까지 컵 어셈블리들을 순차적으로 활성화하는 단계를 포함하는, 방법.
제35항에 있어서, 상기 컵 어셈블리들에 펄스를 인가하는 단계는 고정된 시간 기간 동안 상기 컵 어셈블리들을 동시에 활성화하는 단계를 포함하는, 방법.