TW202021759A - 用於挑選、分類及放置複數個隨機及新物件之機器人系統 - Google Patents

Abstract

本發明大體上係關於取放機器人系統。一種用於定向一物件之例示性系統包括：一掃描器，其經組態以偵測該物件上之一標籤；一上輸送帶；一翻轉輸送帶，其定位於該上輸送帶之一端處，其中該上輸送帶經組態以將該物件運送朝向該翻轉輸送帶，其中該翻轉輸送帶經組態以在該物件與該上輸送帶接觸時在一第一定向或位置上旋轉且施加一摩擦力於該物件上以重新定向該物件，其中該翻轉輸送帶經組態以在一第二定向或位置上容許該物件從該上輸送帶之該端落下。

Description

用於挑選、分類及放置複數個隨機及新物件之機器人系統

本發明大體上係關於使用人工智慧、電腦視覺及/或機械系統將物件自輸入容器(container) (或其他收容器(receptacle))分類及放置至多個對應收容器目的地之取放(pick and place)機器人系統。

許多公司具有需要分類大量物件之庫存、配送或裝運系統。例如，在一配送及履行中心中，需要自擱架收集物件(例如，批量挑選)且將其等一起放置(例如，分類)至正確的箱中以進行裝運。作為另一實例，在(例如，一裝運承運人)之一包裹分類中心中，需要將包裹群組分類至各精細目的地。公司已僱傭人力來執行此等任務。其他公司亦已研究使用機器人系統來執行此等任務。

本發明揭示取放機器人系統。一總體分類站自一裝載運送箱(tote)分類物件且將其等放置至一組接收方容器或位置中。當自一運送箱挑選接著放置至另一運送箱中時，方法決定最佳放置以節省空間且堆積更多物件。末端受動器(end effector)順應性經設計以最小化拾取時間以及最小化物件損壞之風險。系統判定對於一特定物件，是使用一指狀夾持器還是一吸力夾持器更有效，且若藉由吸力，則判定哪種吸嘴大小係適合的及是使用高真空吸力系統還是高流量吸力系統。系統識別用於挑選一物件之一位置以避免遮擋條碼。系統識別移動一物件之最佳方式以有效地增加可在一掃描站中看見條碼之機會。系統決定在各動作階段之間運送物件之最小時間，同時確保沒有不想要的碰撞及穩定運動。

本發明中描述之一些實施例係關於使用人工智慧、電腦視覺及/或機械系統自裝載容器分類及放置物件之一或多個裝置，及與上文有關之裝置視情況執行之一或多個操作。在圖式及[實施方式]中提供實施例之完整描述，且應瞭解，上文提供之概述不以任何方式限制本發明之範疇。

一種例示性取放機器人系統包括：一機器人臂，其具有經組態以夾持物件之一末端受動器；一分類台(sorting stand)，其鄰近該機器人臂且在該機器人臂之工作範圍內，其中分類台包含用於裝納複數個物件之一容器的一支撐件；一視覺系統，其具有經組態以擷取該容器及該複數個物件之影像資料的一或多個影像感測器；一收容器台，其鄰近該機器人臂且在該機器人臂之工作範圍內，其中該收容器台包含經組態以固持用於接納該複數個物件之一或多個物件之複數個容器的一支撐件；一控制系統，其與該機器人臂及該視覺系統通信且具有記憶體及一處理器，其中該記憶體包含具有可藉由該處理器執行用於進行以下項之指令的一電腦程式：基於來自該視覺系統之經擷取影像資料，識別該容器中之該複數個物件上供該末端受動器夾持一物件的一位置；使該機器人臂移動以將該末端受動器定位於該位置處；在該位置處夾持該物件；及將該物件自該分類台上之該容器移動至該收容器台上之一容器。

在一些實施例中，該電腦程式進一步包含用於進行以下項之指令：嘗試在夾持該物件之後識別該物件；及根據識別該物件，基於該物件之該識別判定該複數個容器中之一容器以放置該物件。

在一些實施例中，該電腦程式進一步包含用於進行以下項之指令：根據未能識別該物件，基於人類輸入判定一夾持點及該複數個容器中之一容器以放置該物件。

在一些實施例中，基於該收容器台相對於地面之一非垂直角度，該複數個容器相對於地面成角度。

在一些實施例中，該系統進一步包括用於識別由該機器人臂夾持之一物件之一掃描系統。

在一些實施例中，該掃描系統包含一條碼掃描器。

在一些實施例中，該掃描系統包含一或多個鏡。

在一些實施例中，識別該位置進一步基於具有關於複數個測試物件之可能夾持位置之資訊的一資料庫，其中該複數個物件中之至少一個物件未在該複數個測試物件中。

在一些實施例中，該視覺系統藉由該分類台支撐。

在一些實施例中，該夾持器係一吸力夾持器。

一種用於判定一第一物件藉由一機器人系統自一運送箱至一收容器之一計畫放置及一計畫定向的例示性電腦實施方法包括：在包括一機器人臂、一末端受動器、一影像感測器及一處理器之該機器人系統處：使用該影像感測器擷取該第一物件之影像資料；及使用該影像資料判定最大化該收容器及其內容物之一特性之該第一物件相對於該收容器的一計畫放置及一計畫定向。

在一些實施例中，該收容器係另一運送箱。

在一些實施例中，該收容器及其內容物之該特性包含在根據一給定計畫放置及一給定計畫定向將該第一物件放置於該收容器中之後用於更多物件之可用空間。

在一些實施例中，該收容器及其內容物之該特性係可根據一給定計畫放置及一給定計畫定向配裝於該收容器中之物件的數目。

在一些實施例中，該方法進一步包括判定該第一物件相對於該收容器之一計畫放置及一計畫定向，進一步包括使用該影像感測器擷取不同於該第一物件之一第二物件之影像資料；該收容器及其內容物之該特性係基於以下兩者：根據一第一給定計畫放置及一第一給定計畫定向放置於該收容器中之該第一物件，及根據一第二給定計畫放置及一第二給定計畫定向放置於該收容器中之該第二物件。

在一些實施例中，該收容器係一擱架。

在一些實施例中，該收容器及其內容物之該特性係在根據一給定計畫放置及一給定計畫定向放置該物件時，該物件是否將與該收容器或其當前內容物碰撞。

一種用於一取放機器人系統之例示性末端受動器包括：一第一夾持器，其經組態以用該第一夾持器之一第一端夾持一物件，其中：該第一夾持器在該第一夾持器之一第二端處連接至該末端受動器，且該第一端經組態以回應於高於一臨限力位準之一第一力施加至該第一端而移動朝向該第二端。

在一些實施例中，該第一夾持器係具有一管之一吸力夾持器，其中該第一夾持器之該第一端處之該管的一開端能夠將一吸力提供至該物件。

在一些實施例中，該末端受動器進一步包括：一軌道，其經組態以在與該第一力相反之一方向上導引該第一夾持器。

在一些實施例中，該臨限力位準係基於該末端受動器之一部分之重量。

在一些實施例中，該末端受動器進一步包括：一彈簧，其將該第一夾持器連接至該末端受動器且經組態以調整該臨限力位準。

在一些實施例中，該末端受動器進一步包括：一第二夾持器，其不同於該第一夾持器。

在一些實施例中，第一端包含經組態以接觸該物件之一可撓性部件。

在一些實施例中，該可撓性部件係一可撓性吸嘴。

在一些實施例中，該臨限力係可動態調整的。

在一些實施例中，該第一夾持器經組態以在該第一端上不再存在該臨限力位準時使該第一端移動遠離該第二端。

在一些實施例中，該末端受動器可連接至一機器人臂。

一種用於固持待在一取放系統中分類之物件之例示性容器包括：一收容器，其具有用於固持待藉由該取放系統分類之複數個物件之一開口；一順應性機構，其在該容器之一底側上，該順應性機構經組態以容許該收容器在一向下力施加於該容器之頂部上之情況下向下移動。

一種用於固持裝納待在一取放系統中分類之物件之一容器的例示性分類台包括：一基座，其用於接納該容器；及一順應性機構，其連接至該基座且經組態以容許該容器在一向下力施加於該容器之頂部上之情況下向下移動。

一種例示性方法包括：在具有一末端受動器之一機器人系統處，其中該末端受動器經組態以夾持一物件，且該末端受動器之一第一組態定義該末端受動器如何夾持該物件之一第一組性質，且該末端受動器之一第二組態定義該末端受動器如何夾持該物件之一第二組性質：判定包含該物件及至少一個其他物件之一場景之複數個機率圖，各機率圖分別對應於複數個運動基元(motion primitive)當中之一不同運動基元，其中：各運動基元與使用末端受動器運用該第一組態或該第二組態夾持該物件相關聯；且該複數個機率圖之各者標記該物件上之不需要區域以對該物件分組；及基於該複數個機率圖選取複數個運動基元當中之一運動基元以在夾持該物件時使用；及根據與該經選取運動基元相關聯之該第一組態或第二組態來組態該末端受動器。

在一些實施例中，該複數個運動基元包含：一第一運動基元，其使用該末端受動器之該第二組態；一第二運動基元，其不同於該第一運動基元，該第二運動基元使用該末端受動器之該第二組態；一第三運動基元，其使用該末端受動器之該第一組態；及一第四運動基元，其不同於該第三運動基元，該第四運動基元使用該末端受動器之該第一組態。

在一些實施例中，該複數個運動基元包含：一向下夾持運動基元，其使用該末端受動器之該第二組態；一齊平夾持運動基元，其使用該末端受動器之該第二組態；一向下吸力運動基元，其使用該末端受動器之該第一組態；一側吸力運動基元，其使用該末端受動器之該第一組態；一推動運動基元，其使用該末端受動器之該第一組態或該末端受動器之該第二組態；一傾倒運動基元，其使用該末端受動器之該第一組態或該末端受動器之該第二組態；及一拉動基元，其使用該末端受動器之該第一組態或該末端受動器之該第二組態。

在一些實施例中，判定包含該物件之該場景之複數個機率圖包括關於至少另一物件之資訊。

在一些實施例中，該機器人系統先前尚未判定包含該物件之一場景之一機率圖。

在一些實施例中，該複數個機率圖係像素層級(pixel-wise)機率圖。

在一些實施例中，該複數個機率圖係像素層級二元機率圖。

在一些實施例中，判定對應於與該末端受動器之該第一組態相關聯的一運動基元之該場景的一機率圖進一步包含：使用一機器學習演算法判定對應於該場景之一影像之一像素之一建議吸力點、該建議吸力點之一局部表面幾何形狀及在該建議吸力點處挑選該物件之一機率；及輸出該場景之一像素層級二元機率圖。

在一些實施例中，該末端受動器之該第一組態定義待附接至該末端受動器之一第一附件；且判定一場景之複數個機率圖進一步包含：判定對應於相關聯於與該第一附件耦合之該末端受動器的一運動基元之該場景的一第一機率圖。

在一些實施例中，該機器人系統進一步包括一第一吸力產生器及不同於該第一吸力產生器之一第二吸力產生器；且基於該複數個機率圖選取複數個運動基元當中之一運動基元以在挑選該物件時使用進一步包括：根據與使用該末端受動器之該第一組態相關聯之該經選取運動基元，判定是使用該第一吸力產生器還是該第二吸力產生器產生吸力。

在一些實施例中，該機器人系統進一步包括量測與該第一吸力產生器相關聯之一第一性質之一第一感測器，及量測與該第二吸力產生器相關聯之不同於該第一性質之一第二性質的一第二感測器，該方法進一步包括：根據判定使用該第一吸力產生器產生吸力，基於在該第一感測器處量測之該第一性質判定一第一吸力夾持；及根據判定使用該第二吸力產生器產生吸力，基於在該第二感測器處量測之該第二性質判定一第二吸力夾持。

在一些實施例中，判定對應於與該末端受動器之該第二組態相關聯的一運動基元之該場景的一機率圖進一步包含：判定對應於該場景之一三維表示之一建議三維夾持位置、根據該第二組態組態之該末端受動器之一第一指與一第二指之間的一中間點；對應於該第一指及該第二指之定向之一角度；在該建議夾持位置處該第一指與該第二指之間之一寬度；在該建議三維位置處挑選該物件之一機率；及輸出該場景之一像素層級二元機率圖。

在一些實施例中，該方法進一步包括：判定該建議三維夾持位置相對於裝納該物件及該至少一個其他物件之一收容器之一側之間的距離；及基於該複數個機率圖、在該建議夾持位置處該第一指與該第二指之間之該寬度及該建議三維夾持位置相對於裝納該物件及該至少一個其他物件之一收容器之一側之間的該距離來判定是使用該第三運動基元還是該第四運動基元。

一種用於判定一場景中供一機器人系統獲取待挑選之複數個物件中之一物件之一位置的例示性電腦實施方法，其中該場景包含該複數個物件，該方法包括：在包括一機器人臂、一末端受動器、一影像感測器、一資料庫及一處理器之該機器人系統處：使用該影像感測器擷取該場景之影像資料；基於該場景之該影像資料，產生包括各自對應於該物件上之複數個區域中之一區域之複數個機率的一機率圖，其中該複數個機率係基於：該複數個區域中之該對應區域係一條碼部分之可能性；及儲存於該資料庫中之資料；及藉由選擇對應於該複數個機率中超過一臨限機率之一機率之該物件上的一區域而判定該物件上之一位置。

在一些實施例中，該方法進一步包括根據判定該末端受動器在一區域處與該物件接觸引起該物件上之該條碼被遮擋，將一機率零指派給該區域。

在一些實施例中，該方法進一步包括藉由選擇對應於該複數個機率中超過一臨限機率之機率之該物件上的區域而判定該物件上之複數個位置，其中該等位置之間之距離超過一臨限距離；及嘗試在該物件上之該複數個位置之各者處獲取該物件，直至此等之至少一者成功或無任何一者成功地獲取該物件。

在一些實施例中，該方法進一步包括根據判定無區域具有為一條碼區域之高於一臨限可能性之對應可能性或無任何一個機率高於一故障排除臨限值，進入一故障排除模式。

在一些實施例中，該故障排除模式包括：獲取該物件；旋轉、推動、傾倒或拉動該物件；及將該物件放回至該場景中。

在一些實施例中，該故障排除模式包括：嘗試在該位置處獲取該物件；及根據無法在該位置處獲取該物件，將對應於在該位置之一臨限半徑內之區域的機率設定為零。

一種用於使用一機器人系統掃描一物件上之一條碼之例示性電腦實施方法包括：在包括一機器人臂、一裝置夾持器及一影像感測器之該機器人系統處：使用該夾持器夾持該物件；估計該物件上之一條碼之位置；判定該物件之一計畫移動，其中：該計畫移動包括平移及旋轉；且該計畫移動係基於該影像感測器相對於該物件上之該條碼之該估計位置的位置；根據該計畫移動移動該物件；使用該影像感測器擷取該物件之影像資料；使用該影像資料識別該物件上之一條碼；及掃描該物件上之該條碼。

在一些實施例中，該機器人系統進一步包括複數個條碼掃描器，其等各自以不同角度及定向對準。

在一些實施例中，該機器人系統進一步包括一或多個鏡，該一或多個鏡經組態使得該物件及其周圍環境之一影像包含該一或多個鏡之反射，其中反射包含自該影像感測器非直接可見之該物件之表面。

在一些實施例中，該等鏡以最佳化該條碼在包含該物件及該物件在該等鏡中之反射之一單一影像照片中可見之機率的一方式放置。

在一些實施例中，設定該計畫移動以最小化完成經受一約束之該計畫移動之時間。

在一些實施例中，該約束係該物件從該機器人臂掉落之機率低於一臨限值。

在一些實施例中，該方法進一步包括根據在掃描之後或在雙重挑選之事件中在冗餘條碼偵測之後未偵測到有效條碼，進入一中止及重新挑選或一故障排除模式。

在一些實施例中，該故障排除包括：旋轉或平移該物件；將該物件放回至該場景中；及夾持該物件。

在一些實施例中，該故障排除模式包括警示一使用者進行輔助。

在一些實施例中，該機器人系統進一步包括經組態以將光照射至該物件上之外部照明，且該電腦實施方法進一步包括智慧地控制該外部照明以改良該物件上之該條碼之可見性。

在一些實施例中，最小化完成經受一約束之該計畫移動之該時間係藉由一機器學習演算法設定。

在一些實施例中，該系統進一步包括用於確認複數個容器之一或多者之內容物之正確性的一檢查系統。

在一些實施例中，該檢查系統包括各自對應於該複數個容器中之一容器且指示如藉由該機器人系統追蹤之其對應容器中之物件數目之一計數的複數個顯示器。

在一些實施例中，該檢查系統包括：複數個條碼，其等各自對應於該複數個容器中之一容器，其中各條碼對應於關於如藉由該機器人系統追蹤之該對應容器之該等內容物的資訊；及一螢幕，其經組態以根據掃描對應於一容器之該條碼之一使用者顯示關於如藉由該機器人系統追蹤之該容器之該等內容物的該資訊。

在一些實施例中，支撐件經組態以使該複數個容器相對於地面成角度。

在一些實施例中，該支撐件包含複數個滑槽以將該複數個物件之一物件引導至該複數個容器之一容器中。

在一些實施例中，該系統進一步包括：一漏斗，其在分類台上方，該漏斗經組態以將從上方落下之物件重新引導至該容器中。

在一些實施例中，該系統進一步包括：一容器輸送器，其經組態以將容器自一輸入位置運送至一分類位置。

在一些實施例中，該容器輸送器包含將一輸入容器定位成鄰近於該機器人臂以進行分類之一對齊(justifying)輸送器。

在一些實施例中，該容器輸送器包含用於裝載一輸入容器之一輸入輸送器。

在一些實施例中，該容器輸送器包含用於將一經分類容器載走之一輸出輸送器。

在一些實施例中，該複數個滑槽朝向該複數個容器成角度。

在一些實施例中，該複數個滑槽包含複數個光學偵測器以判定一物件何時放置至與一滑槽相關聯之一容器中。

在一些實施例中，收容器台可移除地耦合至該分類台。

在一些實施例中，該收容器台包含輪子。

在一些實施例中，第一夾持器係具有接觸待分類之一物件之一剛性結構的一吸力夾持器。

在一些實施例中，該第一夾持器係經組態以夾持與待分類之該物件相關聯之一塑膠袋的一吸力夾持器。

在一些實施例中，末端受動器經由一磁性連接器安裝於一機器人臂之一指骨上。

在一些實施例中，該磁性連接器經組態以回應於施加至該末端受動器之一臨限力位準而脫離。

在一些實施例中，該磁性連接器提供至該指骨之電連接。

在一些實施例中，該磁性連接器提供至該指骨之一吸力連接。

一種用於將一可卸離工具耦合至一運動裝置之例示性系統包括：一第一磁性環，其附裝至該運動裝置之一遠端，其中該運動裝置及該第一磁性環形成延伸穿過該運動裝置之一長度且穿過該第一磁性環之一中心的一第一中空腔室；一第二磁性環，其附裝至該可卸離工具之一近端，其中該第二磁性環及該可卸離工具形成自該第二磁性環之一中心及該可卸離工具延伸之一第二中空腔室，其中該第一磁性環及該第二磁性環經組態以經由一磁場以一對準方式自動耦合在一起，且其中該第一磁性環及該第二磁性環之該耦合連結該第一中空腔室及該第二中空腔室以容許一通路(pass-through)機構。

在一些實施例中，該通路機構係一真空通路。

在一些實施例中，該通路機構係一電子通路。

在一些實施例中，該通路機構係一機械通路。

在一些實施例中，該可卸離工具包括經組態以與一工具架上之至少一個槽介接之一凹槽。

在一些實施例中，該至少一個槽具有在開端處比在末端處寬之一開口以有利於與該凹槽介接。

在一些實施例中，該工具架係鐵的。

在一些實施例中，該系統進一步包括在該運動裝置之該遠端處之一工具變換器基座，其中該工具變換器基座形成該第一中空腔室之部分。

在一些實施例中，該第一磁性環之一橫截面及該第二磁性環之一橫截面係相同的。

在一些實施例中，環係一橢圓形形狀。

在一些實施例中，該環係一圓形形狀。

在一些實施例中，該環係一多邊形形狀。

在一些實施例中，該可卸離工具具有在該遠端處之一吸盤。

在一些實施例中，該可卸離工具具有在該遠端處之一電啟動或氣動啟動之夾持器。

一種用於將一可卸離工具自一運動裝置解耦之方法包括：在該可卸離工具耦合至該運動裝置之一遠端時，引起該運動裝置沿著一第一方向移動朝向一工具架之一槽，其中該運動裝置包括一第一磁性環且該可卸離工具包括一第二磁性環，且其中該第一磁性環及該第二磁性環經組態以經由一磁場以一對準方式自動耦合；引起該運動裝置將該可卸離工具之一凹槽與該工具架之該槽對準；引起該運動裝置沿著一第二方向移動遠離該工具架以將該可卸離工具自該運動裝置之該遠端解耦，其中該工具架之該槽經組態以保持該可卸離工具。

在一些實施例中，該可卸離工具係一第一可卸離工具，該方法進一步包括將該運動裝置定位成靠近固持於該工具架之一第二槽中之一第二可卸離工具以將該運動裝置之該遠端與該第二可卸離工具之一近端耦合；及使用該運動裝置將該可卸離工具沿著該第一方向移出該工具架之該第二槽。

在一些實施例中，該方法進一步包括將該可卸離工具之一位置儲存於一電腦之一記憶體中。

在一些實施例中，該方法進一步包括：引起該可卸離工具之一遠端夾持一物件；引起該運動裝置移動該物件；引起該可卸離工具之該遠端釋放該物件。

在一些實施例中，該第一方向係沿著一水平軸。

在一些實施例中，該第二方向係沿著一垂直軸。

一種用於真空夾持一可變形袋之例示性設備包括：一主要腔室，其中該主要腔室之一近端連接至一氣流源，且其中該主要腔室經組態以在啟動該氣流源之後經由該主動腔室之一遠端接納該可變形袋之一部分；一輔助腔室，其包圍該主要腔室，其中該輔助腔室經由複數個連接件連接至該主要腔室以容許空氣通過，且其中該啟動該氣流源引起該主要腔室之一側壁(lateral wall)經由該可變形袋之一內部與該輔助腔室之間之壓差來夾持該可變形袋之該部分。

在一些實施例中，該主要腔室及該輔助腔室係巢狀的。

在一些實施例中，該複數個連接件之一子集徑向配置於該主要腔室之該側壁上。

在一些實施例中，該氣流源係一真空源。

在一些實施例中，該設備之該近端包括經組態以依一對準方式與一運動裝置之一第二磁性環自動耦合之一第一磁性環。

在一些實施例中，該設備之該遠端包括經組態以夾持剛性表面之一吸盤。

在一些實施例中，該設備進一步包括一第一中空圓筒，其中該第一中空圓筒形成該主要腔室。

在一些實施例中，該設備進一步包括一第二中空圓筒，其中該第一中空圓筒放置於該第二中空圓筒內部，且其中該第一中空圓筒與該第二中空圓筒之間之一空間形成該輔助腔室。

在一些實施例中，該複數個連接件係經由該第一中空圓筒之一側壁上之複數個孔形成。

在一些實施例中，該第一中空圓筒係由塑膠、金屬或其等之一組合製成。

在一些實施例中，該第二中空圓筒係由塑膠、金屬或其等之一組合製成。

在一些實施例中，該啟動該氣流源包括啟動一真空通路。

在一些實施例中，該設備進一步包括：一或多個處理器；記憶體；及一或多個程式，其中該一或多個程式儲存於該記憶體中且經組態以藉由該一或多個處理器執行，該一或多個程式包括用於以下項之指令：識別該可變形袋上之一區域；識別該主要腔室與該可變形袋上之該區域之間之一距離，基於該距離判定是否啟動流源。

在一些實施例中，該一或多個程式進一步包括用於撤銷啟動該流源之指令。

一種用於定向一物件之例示性系統包括：一掃描器，其經組態以偵測該物件上之一標籤；一上輸送帶；一翻轉輸送帶，其定位於該上輸送帶之一端處，其中該上輸送帶經組態以將該物件運送朝向該翻轉輸送帶，其中該翻轉輸送帶經組態以在該物件與該上輸送帶接觸時在一第一定向上旋轉且施加一摩擦力於該物件上以重新定向該物件，其中該翻轉輸送帶經組態以在一第二定向上容許該物件從該上輸送帶之該端落下，且其中該翻轉輸送帶經組態以基於該掃描器之一輸出而自該第一定向移動至該第二定向。

在一些實施例中，該上輸送帶之該端係一第一端，該系統進一步包括在該上輸送帶之一第二端處之一彎曲滑槽，其中該上輸送帶經組態以將該物件運送朝向該彎曲滑槽，且其中該彎曲滑槽經組態以將該物件旋轉180度。

在一些實施例中，該系統進一步包括經組態以在該物件藉由該彎曲滑槽旋轉之後接納該物件之一下輸送帶。

在一些實施例中，該翻轉輸送帶在該第一定向上與該上輸送帶成角度。

在一些實施例中，該上輸送帶係防滑的(cleated)。

在一些實施例中，該翻轉輸送帶經組態以在該第一定向上將包裝之一部分拉動向上且遠離上輸送帶。

在一些實施例中，該翻轉輸送帶經組態以自該第一定向擺動至該第二定向。

在一些實施例中，該系統進一步包括經組態以掃描該物件之一或多個表面之一掃描器。

在一些實施例中，該物件係一可變形袋。

在一些實施例中，該物件係一箱。

一種用於定向一物件之例示性方法，該方法包括：引起一上輸送帶將該物件移動朝向定位於該上輸送帶之一端處之一翻轉輸送帶；基於來自一掃描器之一輸出，判定該物件是否在一或多個預定義定向之一者上；根據判定該物件未在一或多個預定義定向之一者上，在該翻轉輸送帶在一第一定向上時，引起該翻轉輸送帶及該上輸送帶同時運行以重新定向該物件；根據判定該物件在一或多個預定義定向之一者上，引起該翻轉輸送帶移動至一第二定向使得該物件從該上輸送帶之該端落下。

在一些實施例中，該上輸送帶之該端係一第一端，該方法進一步包括：根據判定該物件未在一或多個預定義定向之一者上，基於來自一光學感測器之一輸出判定該物件之一高度；根據判定該高度低於一特定臨限值，引起該上輸送帶將該物件移動朝向一第二端；根據判定該高度高於一特定臨限值，放棄引起該上輸送帶將該物件移動朝向該第二端。

在一些實施例中，該上輸送帶係防滑的。

在一些實施例中，該翻轉輸送帶經組態以將包裝之一部分拉動向上且遠離上輸送帶。

在一些實施例中，判定該物件是否在一或多個預定義定向之一者上係基於一下游分類器之一組態。

在一些實施例中，判定該物件是否在一或多個預定義定向之一者上包括：使用該掃描器掃描該物件之一表面以獲得影像資料；基於該影像資料判定該影像資料是否包含與該物件相關之資訊。

在一些實施例中，該方法進一步包括：根據判定該影像資料包含與該物件相關之資訊，判定該物件在一或多個預定義定向之一者上；及根據判定該影像資料不包含與該物件相關之資訊，判定該物件未在一或多個預定義定向之一者上。

在一些實施例中，與該物件相關之該資訊包括一條碼。

在一些實施例中，該方法進一步包括：根據判定該物件未在一或多個預定義定向之一者上，判定該物件之一高度是否超過一臨限值；根據判定該物件之該高度超過該臨限值，在該翻轉輸送帶在一第一定向上時，引起該翻轉輸送帶及該上輸送帶同時運行以重新定向該物件；根據判定該物件之該高度未超過該臨限值，反轉該上輸送帶之移動以將該物件運送至一彎曲滑槽。

一種用於定向一物件之例示性方法包括：引起一上輸送帶將該物件移動朝向定位於該上輸送帶之一端處之一翻轉輸送帶；基於來自一掃描器之一輸出，判定包裝上之一碼是否被讀取；根據判定該包裝上之該碼被讀取，在該翻轉輸送帶在一第一定向上時，引起該翻轉輸送帶及該上輸送帶同時運行以重新定向該物件；根據判定該包裝上之該碼未被讀取，引起該翻轉輸送帶移動至一第二定向，使得該物件從該上輸送帶之該端落下。

一種例示性順應性機構包括：一運動裝置，其中該運動裝置之一遠端表面包括第一複數個磁性組件；一末端受動器，其中該末端受動器包括：第二複數個磁性組件，其等以與該第一複數個磁性組件相同之一組態配置於該末端受動器之一近端表面上；一桿；及一長形部件，其延伸穿過該末端受動器之該近端表面中之一孔，其中：該長形部件之一近端附裝至該運動裝置之該遠端表面，且該長形部件包括經組態以防止該長形部件之一遠端穿過該末端受動器之該近端表面中之該孔的一端止擋件。

在一些實施例中，該順應性機構經組態以：在該末端受動器之該近端表面經由該第一複數個磁性組件及該第二複數個磁性組件附接至該運動裝置之該遠端表面時，回應於接收到至該桿之一側向力而引起該第一複數個磁性組件之一或多者自該第二複數個磁性組件之一或多者卸離，且回應於停止接收到該側向力而引起該末端受動器之該近端表面經由該第一複數個磁性組件及該第二複數個磁性組件自動附接至該運動裝置之該遠端表面。

在一些實施例中，該運動裝置之該遠端表面及該末端受動器之該近端表面之一者包括一或多個銷；且該運動裝置之該遠端表面及該末端受動器之該近端表面之另一者包括用於接納該一或多個銷之一或多個開口。

在一些實施例中，該一或多個銷各自包括一漸縮頂部。

在一些實施例中，該運動裝置包括一機器人臂之至少一部分。

在一些實施例中，該第二複數個磁性組件在該末端受動器之該近端表面上周向間隔。

在一些實施例中，該第二複數個磁性組件經由一螺合機構附裝至該末端受動器之該近端表面。

在一些實施例中，該長形部件包括一螺絲。

在一些實施例中，該長形部件之該近端經由一螺合機構附裝至該運動裝置之該遠端表面。

在一些實施例中，該端止擋件包括一螺栓。

在一些實施例中，該桿之近端可附接至該運動裝置中之一可撓性管。

在一些實施例中，該長形部件係一第一長形部件，該順應性機構進一步包括一第二長形部件。

在一些實施例中，該機構進一步包括用於偵測該末端受動器之該近端表面之一部分與該運動裝置之該遠端表面之一部分之間之卸離的一或多個感測器。

一種可附接至一運動裝置之例示性末端受動器包括：複數個磁性組件，其等配置於該末端受動器之一近端表面上；一桿；及一長形部件，其延伸穿過該末端受動器之該近端表面中之一孔，其中：該長形部件之一近端可附接至該運動裝置之一遠端表面，且該長形部件包括經組態以防止該長形部件之一遠端穿過該末端受動器之該近端表面中之該孔的一端止擋件。

在一些實施例中，該複數個磁性組件係第二複數個磁性組件，該第二複數個磁性組件以與配置於該運動裝置之該遠端表面上之第一複數個磁性組件相同之一組態配置，且該末端受動器經組態以：在該末端受動器之該近端表面經由該第一複數個磁性組件及該第二複數個磁性組件附接至該運動裝置之一遠端表面時，回應於接收到至該桿之一側向力而引起該第一複數個磁性組件之一或多者自該第二複數個磁性組件之一或多者卸離，且回應於停止接收到該側向力而引起該末端受動器之該近端表面經由該第一複數個磁性組件及該第二複數個磁性組件自動附接至該運動裝置之該遠端表面。

在一些實施例中，該末端受動器進一步包括在該末端受動器之該近端表面上之一或多個銷。

在一些實施例中，該一或多個銷各自包括一漸縮頂部。

在一些實施例中，該複數個磁性組件在該末端受動器之該近端表面上周向間隔。

在一些實施例中，該複數個磁性組件經由一螺合機構附裝至該末端受動器之該近端表面。

在一些實施例中，該長形部件包括一螺絲。

在一些實施例中，該端止擋件包括一螺栓。

一種例示性順應性機構包括：一運動裝置；一末端受動器，其耦合至該運動裝置，其中該末端受動器包括：一護套結構，其中該護套結構包括一槽，且其中該護套結構經組態以在該末端受動器耦合至該運動裝置時相對於該運動裝置保持靜止；一桿，其中該桿之一部分由該護套結構圍封；一突出件，其附裝至該桿，其中該突出件定位於該護套之該槽內；其中該順應性機構經組態以：當該桿之遠端未與一物件接觸時，回應於該運動裝置之移動而引起該桿之該遠端移動，且當該桿之該遠端與一物件接觸且該運動裝置移動朝向該物件時，藉由引起該護套結構沿著該桿之一縱向方向移動而引起該桿之該遠端保持靜止。

在一些實施例中，該護套結構經組態以在該末端受動器之遠端與該物件之間之一阻力高於一預定義臨限值時開始沿著該桿移動。

在一些實施例中，該護套之該槽經組態以在該護套結構沿著該桿之該縱向方向移動時沿著該突出件滑動。

在一些實施例中，該突出件具有一圓形形狀。

在一些實施例中，該突出件具有一多邊形形狀。

在一些實施例中，該突出件附裝至環繞該桿之一環。

在一些實施例中，該末端受動器包括圍封該護套結構之一外殼。

在一些實施例中，該末端受動器包括在該桿上之一第一端止擋件及一第二端止擋件；且其中該外殼在該第一端止擋件與該第二端止擋件之間。

在一些實施例中，該運動裝置包括一機器人臂之至少一部分。

在一些實施例中，該末端受動器耦合至該機器人臂之一指骨。

在一些實施例中，該末端受動器經由該末端受動器上之一或多個磁性組件耦合至該運動裝置。

在一些實施例中，該末端受動器之該遠端包括一夾持器。

在一些實施例中，該夾持器包括一吸盤。

在一些實施例中，該桿經組態以容納真空通路。

在一些實施例中，該機構進一步包括用於偵測該護套結構沿著該桿之一移動之一或多個感測器。

在一些實施例中，一種例示性夾持設備包括：一護套結構，其中該護套結構包括一槽，且其中該護套結構經組態以在該夾持設備附接至一運動裝置時相對於該運動裝置保持靜止；一桿，其中該桿之一部分由該護套結構圍封；一突出件，其附裝至該桿，其中該突出件定位於該護套之該槽內；其中該夾持設備經組態以：當該桿之遠端未與一物件接觸時，回應於該運動裝置之移動而引起該桿之該遠端移動，且當該桿之該遠端與一物件接觸且該運動裝置移動朝向該物件時，藉由引起該護套結構沿著該桿之一縱向方向移動而引起該桿之該遠端保持靜止。

在一些實施例中，該護套之該槽經組態以在該護套結構沿著該桿之該縱向方向移動時沿著該突出件滑動。

在一些實施例中，該夾持設備進一步包括圍封該護套結構之一外殼。

在一些實施例中，該夾持設備進一步包括在該桿上之一第一端止擋件及一第二端止擋件；且其中該外殼在該第一端止擋件與該第二端止擋件之間。

在一些實施例中，該運動裝置包括一機器人臂之至少一部分。

在一些實施例中，該夾持設備之遠端包括一夾持器。

相關申請案之交叉參考

本申請案主張2018年7月16日申請之美國臨時申請案62/698,679、2018年12月11日申請之美國臨時申請案62/778,221及2019年4月1日申請之美國臨時申請案62/827,708之權利，該等案之全部內容為全部目的以引用的方式併入本文中。

下文結合隨附圖式闡述之[實施方式]意欲作為各種組態之一描述，且並不意欲表示其中可實踐本文中描述之概念之唯一組態。[實施方式]包含用於提供各種概念之一透徹理解之目的之具體細節。然而，熟習此項技術者將明白，可在無此等具體細節之情況下實踐此等概念。在一些例項中，以方塊圖形式展示熟知結構及組件以避免使此等概念不清楚。

現將參考各種電子及機械裝置及方法呈現用於挑選、分類及放置複數個隨機及新物件之系統及方法之實例。將在以下[實施方式]中描述且在隨附圖式中藉由各種方塊、組件、電路、步驟、程序、演算法等(統稱為「元件」)繪示此等裝置及方法。可使用電子硬體、電腦軟體或其等之任何組合實施此等元件。此等元件是實施為硬體還是軟體取決於特定應用及加諸於整體系統之設計約束。

藉由實例，一元件或一元件之任何部分或各種電子系統之元件之任何組合可使用一或多個處理器實施。處理器之實例包含微處理器、微控制器、圖形處理單元(GPU)、中央處理單元(CPU)、應用程式處理器、數位信號處理器(DSP)、精簡指令集運算(RISC)處理器、晶片上系統(SoC)、基頻處理器、場可程式化閘陣列(FPGA)、可程式化邏輯裝置(PLD)、狀態機、閘控邏輯、離散硬體電路及經組態以執行在本發明各處描述之各種功能性之其他適合硬體。處理系統中之一或多個處理器可執行軟體。無論是否稱為軟體、韌體、中間軟體、微程式碼、硬體描述語言或其他，軟體皆應廣泛地理解為意謂指令、指令集、碼(code)、碼片段、程式碼(program code)、程式、子程式、軟體組件、應用程式、軟體應用程式、軟體套件、常式、子常式、物件、可執行文件、執行緒、程序、函式等。

因此，在一或多個實例中，可在硬體、軟體或其等之任何組合中實施針對用於挑選、分類及放置之系統描述之功能。若在軟體中實施，則功能可作為一或多個指令或碼儲存於或編碼於一電腦可讀媒體上。電腦可讀媒體可包含用於載送或將電腦可執行指令或資料結構儲存於其上之暫時性或非暫時性電腦儲存媒體。暫時性或非暫時性儲存媒體兩者可為可藉由一電腦存取之作為處理系統之部分之任何可用媒體。藉由實例且非限制地，此等電腦可讀媒體可包含一隨機存取記憶體(RAM)、一唯讀記憶體(ROM)、一電可擦除可程式化ROM (EEPROM)、光碟儲存器、磁碟儲存器、其他磁性儲存裝置、前述類型之電腦可讀媒體之組合或可用於以可藉由一電腦存取之指令或資料結構之形式儲存電腦可執行碼之任何其他媒體。此外，當經由一網路或另一通信連接(硬接線、無線或其等之組合)將資訊傳送或提供至一電腦時，取決於特定媒體，電腦或處理系統將連接適當地判定為一暫時性或非暫時性電腦可讀媒體。因此，任何此連接被適當地稱為一電腦可讀媒體。上述之組合亦應包含於電腦可讀媒體之範疇內。非暫時性電腦可讀媒體排除信號本身及空氣介面。

圖1繪示根據本技術之一些實施例之一例示性取放系統100，其包含機器人臂102、分類台150及收容器台180。在一些情況中，分類台150及/或收容器台180分別由一運送箱輸送器及/或安置壁(類似於關於圖14至圖17描述之運送箱輸送器及/或安置壁)取代或分別包含運送箱輸送器及/或安置壁。

在圖1中，機器人臂102自分類台150中之運送箱152夾持物件、識別經夾持物件，且將經夾持物件放置於收容器台180 (例如，倉(bin) 182)中之位置處。取放系統100亦包含一控制系統(未展示)，該控制系統包含一處理器、記憶體、通信介面及其他組件。取放系統100經組態以挑選及放置包含系統先前尚未夾持、放置或甚至看見之新物件之各種各樣的物件。

機器人臂102包含用於安裝至一支撐表面(例如，底板或某一其他支撐結構)之基座104。框架106可旋轉地連接至基座104。下臂108可旋轉地連接至框架110。上臂112可旋轉地連接至下臂108。末端受動器114 (圖2A)可旋轉地連接至上臂112。末端受動器114包含一或多個夾持器。在圖1之情況中，夾持器116係一吸力夾持器。亦可使用其他夾持器，諸如夾持指或其他類型之吸力夾持器(例如，圖6A、圖19A及圖20)。在一些情況中，末端受動器114係順應性的(參見圖6A及圖19A至圖19D)及/或多用途的。控制系統提供用於使機器人臂102之各種組件移動(例如，旋轉、延伸、縮回)之指令及/或命令信號。

分類台150包含支撐結構154，支撐結構154係栓接在一起之金屬支撐部件之一系統。支撐結構154之與機器人臂102相對之側包含容許一運送箱(例如，運送箱152)或其他收容器插入至分類台150中之一開口。分類台150視情況包含用於支撐收容器之基座156。分類台150亦包含具有四個相機158 (其等各自具有一或多個影像感測器(例如，可見光及/或紅外線感測器))之一視覺系統。視覺系統可具有任何數目個相機且定位於其他位置中或由其他結構支撐。在一些情況中，相機158擷取包含可見光資料(例如，RGB資料)及/或深度資訊(例如，影像中之物件距相機多遠)之影像資料。經擷取影像資料被發送至控制系統以進行處理。

收容器台180包含用於倉182或固持藉由取放系統100分類之物件之其他收容器的支撐結構184。支撐結構184視情況成角度(例如，非垂直)以降低物件自倉182掉出之機率。另外，角度可經選取使得機器人臂102在將一經夾持物件放置於倉之一者中之前不需要水平地伸出該經夾持物件。收容器台180定位成鄰近於分類台150，使得兩個台皆在機器人臂102之工作範圍內且分開足夠空間使得一人可在取放系統100之組件之間工作(例如，因此一人可處置無法被識別或從倉掉落之任何物件)。

圖2A至圖3描繪根據本技術之一些實施例操作之取放系統100。圖2A描繪具有兩個倉152A及152B之取放系統100。倉152A包含用於分類之物件170。使用視覺系統，控制系統判定用於分類之一物件或具有成為一適合抓取點之一高機率之一位置，如下文進一步描述。圖2B描繪在控制系統判定物件170A上之一位置係用於一夾持嘗試之下一位置之後的取放系統100。控制系統使機器人臂102移動，使得末端受動器114接觸物件170A上之位置。圖2C描繪在控制系統指示機器人臂102舉起經夾持物件170A且將物件移動朝向倉152B之後的取放系統100。接著，控制系統可(例如，藉由掃描一條碼或使用影像辨識或分析物件之其他性質)識別物件且判定應將物件放置於何處。圖3描繪正將物件170A放置至倉182A中之取放系統100。例如，控制系統視情況基於物件識別判定應將物件放置於倉182A中。應注意，機器人臂102不需要完全水平伸出物件170A，此係因為支撐結構184係成角度的。固持角經最佳化以平衡夾持力及放置運動約束。一總體分類站係一機器人系統自一裝載運送箱分類物件且將其等放置至一組接收方箱中之處。當機器人系統無法辨識一物件(諸如條碼不能辨認)時，其通知接著可完成任務之人類助理。將接收方箱放置於適當位置中以最小化移動物件所花費之時間、確保物件不會掉出，且使得人類助理可夠得到其等。

在一個實例中，在系統無法掃描物件之情況中，系統將物件丟落在一斜坡上且物件將返回至機器人自其挑選物件之初始運送箱。視情況，分類台之一指定區域(例如，一底部擱架)具有容許放置於其處之一物件再循環回至運送箱之一斜坡。存在一再循環機構以能夠進行另一次試驗。在一些實施例中，在重複失敗之情況中，系統重新引導至一人類站或請求人類輸入或干預。

在一些實施例中，取放系統包含用於在已將一些物件放置於收容器中之後確認收容器之內容物之正確性的一檢查系統。例如，各收容器可包含指示如藉由機器人系統追蹤之其對應收容器中之物件數目之一計數的一顯示器(例如，LCD螢幕、LED數位計數器)。在其他實施例中，各收容器可包含一條碼，該條碼對應於關於如藉由機器人系統追蹤之對應收容器之內容物的資訊。當一使用者(例如，包裝人員)掃描條碼時，一螢幕顯示關於如藉由機器人系統追蹤之對應收容器之內容物的資訊。接著，使用者可針對其在收容器中看見之內容物驗證經顯示資訊。

圖4A至圖4K繪示根據一些實施例之物件之例示性放置。在自一運送箱挑選物件接著將物件放置至另一運送箱中之情況中，智慧感知及軟體演算法決定節省空間且最大化可配裝於第二運送箱中之物件數目的最佳放置。在自一運送箱挑選接著將其放置至一擱架上之情況中，軟體判定手頭上之物件之幾何形狀及姿勢使得機器人系統重新定向物件以將其無碰撞地放置於擱架單元內部。此一系統節省空間且確保足夠大的擱架單元，其中各擱架單元表示一客戶訂單。

在一些實施例中，包括一機器人臂、一獲取裝置(例如，一末端受動器)、一影像感測器及一處理器之一機器人系統判定一第一物件自一運送箱至一收容器之一計畫放置及一計畫定向。機器人系統亦可為上文描述之系統100。圖4A描繪正將物件自一個運送箱移動至另一運送箱之一機器人臂。計畫放置係第一物件在收容器中之目標擱置位置，且計畫定向係第一物件在收容器中之目標擱置定向。首先，機器人系統使用影像感測器擷取第一物件之影像資料。影像資料可包含從多個角度拍攝之第一物件之多個影像。可組合影像資料以形成場景之一三維圖。其次，機器人系統使用影像資料判定物件相對於收容器之一計畫放置及一計畫定向，使得最大化收容器及其內容物之一特性。

在一些實施例中，收容器係另一運送箱，如圖4A中描繪。在此等實施例中，機器人系統可旨在節省另一運送箱中之空間。例如，其可將物件與運送箱之壁或與已在運送箱中之其他物件齊平地放置。機器人系統可旨在緊密堆積物件以最大化空間利用率，使得運送箱或其他容器(或一箱、蓋洛德箱(gaylord)、運送箱、倉等)可固持更大數目之物件。可存在其中此不同於節省空間之情境。機器人系統可視情況採用用於解決「背包問題」之技術以最佳化對另一運送箱中之空間之使用。

在一些實施例中，機器人系統在放置任何物件之前針對數個物件進行計畫而非一次計畫及放置一個物件。在放置任何物件之前，機器人系統對數個物件進行成像且判定其等之最佳放置及定向。系統可採用動態程式化或其他技術來產生一計畫。在此等實施例中，與一次成像及/或計畫一個物件相比，物件在收容器中之所得配置具有節省更多空間及/或在收容器中堆積更多物件之可能性。

在一些實施例中，收容器係一擱架，如圖4B及圖4C中展示。與係另一運送箱之一收容器相比，此可造成不同約束。例如，更難以在無物件掉落之風險之情況下將物件彼此疊置地堆疊於一擱架上。在此等實施例中，系統可練習碰撞避免，其中收容器及其內容物之特性係在根據一給定計畫放置及一給定計畫定向(其目標係確保不發生碰撞)放置物件時物件是否將與收容器或其當前內容物碰撞。一碰撞可引起例如經挑選物件之一堆疊倒塌。在一些實施例中，系統考量物件之實體尺寸。在其他實施例中，系統考量物件之其他屬性，諸如其重量、重心及可撓性。若數個特定計畫移動路徑導致相同計畫放置及計畫定向但一些路徑可能沿途有碰撞，則系統亦可判定避免碰撞之機器人臂之一特定計畫移動。在一些實施例中，計畫路徑以最小化總挑選時間。擱架可視情況經組態以增加收集在擱架上之物件之穩定性。例如，如圖4C中展示，擱架向後傾斜抵靠後壁。

圖4D至圖4K展示一物件170A自一運送箱152A之一例示性挑選及一第一物件170A至一擱架(倉182A)上之放置的照片。在圖4D中，運送箱152A裝納待挑選及放置至傾斜遠離機器人系統100之擱架(倉182A)上之數個物件170。在機器人系統使用一影像感測器擷取第一物件170A之影像資料時，具有末端受動器114之一機器人臂102懸停在運送箱152A上方。在圖4E中，機器人臂102降低至運送箱152A中以使用一吸力獲取第一物件170A。在圖4F中，機器人臂102拾取第一物件170A且將其移動朝向一條碼掃描器以進行掃描。移動包含平移、旋轉或兩者之一組合。在圖4G中，機器人臂102擷取第一物件170A之一影像以識別其條碼。在圖4H中，機器人臂102旋轉及/或平移第一物件170A且在系統識別及讀取條碼時繼續擷取第一物件170A之多個影像。條碼指示待對第一物件170A採取之動作。在此情況中，待將第一物件170A放置於擱架(倉182A)上之頂部最右小隔間(cubby)上。在圖4I中，系統判定第一物件170A相對於倉182A之一計畫放置及一計畫定向，且機器人臂102開始根據計畫放置及計畫移動將第一物件170A移動朝向倉182A。在圖4J中，機器人臂102到達倉182A且將第一物件170A釋放至其中。在圖4K中，機器人臂102返回至運送箱152A且準備開始自運送箱挑選及放置一第二物件。

圖5A至圖5C係繪示根據一些實施例之放置物件之一方法500之流程圖。視情況在如上文關於圖1及圖4A至圖4K描述之一機器人系統處執行方法500。視情況組合方法500中之一些操作及/或視情況改變一些操作之順序。

圖6A描繪末端受動器114 (參見圖1)之一實例。末端受動器順應性經設計以在機器人系統以一高運動速度操作(例如，末端受動器可能在嘗試抓取物件時以一較高速度接觸一物件)時最小化物件損壞(例如，歸因於自感測器資料(諸如經擷取影像資料)及處理演算法之不完美感知)之風險。作為此特徵之補充或替代地，運送箱附接至實現末端受動器與運送箱中之物件之間之相同相對運動的一順應性收容器。除了避免損壞之外，此處之順應性亦確保與物件之穩定且牢固接觸以保證一良好密封或夾持(在夾持器之情況中)，儘管有歸因於不完美影像資料及視覺演算法之物件之確切位置的不確定性。

在圖6A之此實例中，末端受動器114包含一吸力夾持器602。此夾持器使用一管604在端606處產生吸力以夾持物件用於挑選及放置。末端受動器114亦包含容許末端受動器114在嘗試夾持一物件時可施加至物件之力量之一較大容許度的一順應性機構。當超過一臨限壓力量施加至一物件時，順應性機構彈回而防止物件損壞。例如，當一物件與末端受動器之端之間之接觸力大於末端受動器之可移動部分上之重力時，末端受動器之可移動部分將彈回。可藉由添加組件(例如，彈簧、彈性組件、致動器)至末端受動器而調整臨限力量，如下文描述。

在圖6A之實例中，順應性機構包含軌道608及(視情況)彈簧610。在夾持器602接觸一物件時，管604將沿著軌道608向上滑動。彈簧610容許在啟動順應性機構之前調諧所施加之力量。如圖6A中描繪，彈簧610增加啟動順應性機構所需之力或替代地在移除力之後提供額外力以使末端受動器之可移動部分復原。然而，藉由改變彈簧連接，亦可減小啟動順應性機構所需之力。另外，可基於機器人臂之移動容許度及與視覺系統相關聯之誤差調諧彈回之量。在一些其他實例中，用於所分類之物件之容器(例如，一運送箱)亦可由在分類台150上或作為容器之一整合部分之一順應性部件(例如，彈簧、發泡體、液壓器件)支撐。此順應性機構可代替末端受動器114上之順應性機構或作為其之補充。視情況，夾持器602可包含端606上之一可撓性吸嘴(參見圖1)。在一些情況中，末端受動器114容許100 mm或更多之順應性。

圖6B至圖6G描繪末端受動器620之另一實例，其中一順應性機構經設計以在機器人系統以一高運動速度操作時最小化一物件(例如，待拾取之一包裝)損壞之風險且確保與物件之穩定且牢固接觸。

參考圖6B及圖6C，末端受動器620包含一桿624及一外殼626。末端受動器620進一步可包含附接至桿624之遠端用於夾持及拾取物件之任何類型之夾持器(未描繪)。末端受動器620可附接至一運動裝置630 (例如，一機器人臂或一機器人臂指骨)，使得運動裝置之移動引起末端受動器620之移動，如在圖19A至圖19D中進一步論述。在圖6B中之所描繪實例中，機器人臂630向下移動，因此引起末端受動器620向下移動，直至末端受動器620之桿624之遠端與一包裝622接觸。

若桿624之遠端已與包裝622接觸時，機器人臂630繼續向下移動，則可啟動一順應性機構以防止桿之遠端進一步移動而最小化對包裝622之損壞。參考圖6C，機器人臂630繼續向下移動而引起附接至機器人臂之末端受動器之外殼626向下移動達一距離D。然而，已啟動順應性機構使得桿624之遠端未進一步移動。如圖6B及圖6C中展示，桿624之遠端保持靜止而非碰撞至包裝622中或將包裝622推開。因此，即使機器人臂630可以一高運動速度操作(例如，向下移動)，順應性機構仍最小化對包裝622之損壞。

圖6D及圖6E繪示順應性機構之一例示性操作。參考圖6D，末端受動器包括圍封桿624之一部分或一長度之一護套結構628。護套結構包括一槽630。此外，桿624包括附裝至桿之一突出件636，且突出件636定位於護套628之槽630內。

護套結構628連接至機器人臂630 (圖6B)且與機器人臂一起移動。換言之，護套結構628相對於機器人臂保持靜止。在圖6D中，機器人臂已移動使得末端受動器之遠端與物件622接觸，類似於圖6B中描繪之內容。

當機器人臂進一步移動朝向包裝622且末端受動器之遠端已與包裝622接觸時，啟動順應性機構使得末端受動器不損壞包裝622。參考圖6E，機器人臂向下移動朝向包裝622且引起護套結構628沿著桿624向下移動。當護套結構628沿著桿向下移動時，護套之槽630沿著突出件636滑動。桿624之遠端保持靜止而非碰撞至包裝622中或將包裝622推開，類似於圖6C中描繪之內容。

因而，當末端受動器620之遠端在嘗試抓取包裝時以一較高速度接觸包裝622時，末端受動器未以顯著力碰撞至包裝中或推動至包裝上，因此最小化對包裝之損壞。順應性機構亦確保與物件622之穩定且牢固接觸以保證一良好密封或夾持。

在一些實施例中，護套結構經組態以在末端受動器之遠端與物件之間之一阻力高於一預定義臨限值時開始沿著桿移動。在一些實施例中，預定義臨限值係0。

在一些實施例中，突出件具有一圓形形狀。在一些實施例中，突出件具有一多邊形形狀。在一些實施例中，突出件636附裝至環繞桿624之一環。如圖6F及圖6G中展示，突出件636附裝至環繞桿624之一環634。如圖6F中之虛線箭頭指示，護套結構628將被圍封於外殼626內。

在一些實施例中，末端受動器經由末端受動器上之一或多個磁性組件耦合至運動裝置。如圖6F中展示，末端受動器包括用於與機器人臂耦合之磁體640a、640b及640c。下文進一步詳細描述磁性耦合機構。

參考圖6D及圖6E，在一些實施例中，末端受動器包括在桿上之一第一端止擋件638a及一第二端止擋件638b。兩個端止擋件附裝至桿。此外，圍封護套結構之外殼626經放置於第一端止擋件與第二端止擋件之間。因而，當末端受動器未耦合至一運動裝置(例如，一機器人臂)時，端止擋件防止護套結構及外殼滑出桿624。當末端受動器(例如，經由磁體640a至640c)與機器人臂耦合時，端件629可與第一端止擋件638齊平(如圖6D中展示)。當啟動順應性機構時，外殼626可沿著桿移動，直至外殼之遠端到達第二端止擋件638b或直至突出件636到達槽630之端。

在一些實施例中，末端受動器之遠端包括一夾持器。在一些實施例中，夾持器包括一吸盤，且桿624之中空中心經組態以實現真空通路而在遠端處產生吸力以夾持物件用於挑選及放置。在一些實施例中，末端受動器之遠端包括其他類型之工具，諸如拋光工具、焊槍或其等之一組合。

在一些實施例中，系統包括用於偵測是否已啟動順應性機構及已發生多少縮回之一或多個感測器。一或多個感測器可包含霍爾效應(hall-effect)感測器或電感感測器。在一些實施例中，一或多個感測器安裝於護套結構上以偵測護套結構與突出件之間之相對移動。根據已啟動順應性機構及/或縮回之程度之一判定，系統可使機器人臂停止移動以防止一碰撞。

在一些實施例中，當(例如，經由吸盤)拾取物件且將物件舉升至空中時，桿624可歸因於重力而向下滑動，直至端件629與端止擋件638a接觸，因此返回至圖6D中展示之延伸長度。

圖7至圖9繪示根據一些實施例之用於在不同類型之夾持器(諸如指狀夾持器與各種吸嘴)之間以及在高真空吸力系統與高流量吸力系統之間切換一末端受動器之組態的例示性系統。機器人系統(諸如上文描述之系統100)判定在一特定位置處是藉由一指狀夾持器還是藉由一吸力夾持器夾持更有效，且若藉由吸力，則判定哪種吸嘴大小係適合的。機器人系統含有高真空吸力系統及高流量吸力系統兩者。系統鑑於手頭上之任務判定使用兩個系統之哪一者，且相應地在兩者之間切換。

末端受動器可藉由改變末端受動器如何夾持或抓取一物件之性質而切換組態。例如，末端受動器之一個組態引起使用指狀夾持器而另一組態引起末端受動器使用一吸力夾持器。在此實例中，兩個夾持器耦合至末端受動器但一次僅一者經組態以供使用。替代地，僅夾持器之一者存在於末端受動器上且兩個不同夾持器視需要自動切換。在另一實例中，末端受動器之兩個組態兩者皆使用一吸力夾持器，但吸力夾持器在各情況中不同地組態。例如，一個組態使用一高位準真空用於吸力且另一組態使用一高流量吸力。此等不同組態可使用兩個不同吸力源(例如，一真空源及一高流量產生器)實施且使用一閥或另一技術切換。

機器人系統之實施例判定複數個不同末端受動器組態之機率圖。機率圖描述在含有一或多個(一般複數個)物件之一場景中之各種位置處之一成功抓取之變化。接著，系統基於任何因素組合挑選一組態，諸如具有最高成功機率之組態、將產生最快循環時間之組態、最便宜組態、最不可能導致一物件之損壞之組態或其他類似因素。

圖7繪示根據本發明之各項實施例之一機器人系統。機器人系統800 (部分展示)包含具有兩個指(一第一指806及一第二指808)之一末端受動器802，其中機器人系統800經組態以藉由使用夾持器末端受動器802之兩個夾持器指806及808夾持物件810而挑選一物件。機器人系統800亦包含具有一吸嘴805及一或多個吸力產生器(未展示)之一吸力夾持器末端受動器804，其中機器人系統800經組態以使用具有一吸嘴805之吸力夾持器挑選一物件。在一些實施例中，吸嘴805可具有各種大小及形狀。

圖8繪示根據本發明之各項實施例之機器人系統之例示性運動基元。向下夾持運動基元812視情況使用具有兩個平行指806及808之夾持器末端受動器802垂直地夾持物件810。向下夾持運動基元812可用於拾取具有較小不規則表面之物件(例如，小工具、可變形物件)或由防止一吸力密封之半多孔材料製成之物件(例如，布)。齊平夾持運動基元814視情況類似於向下夾持運動基元812，但其具有使用附接至夾持末端受動器802之第一指806之一可撓性刮勺807以使指806在物件(例如，810)與裝納物件810之收容器819之一側之間滑動的額外運動。向下吸力運動基元816視情況藉由將吸力末端受動器804實質上垂直地放置於物件810上且產生一吸力而挑選物件810。向下吸力運動基元816對於挑選具有大的且平坦的可抽吸(suctionable)表面之物件(例如，箱、書本、包裹物件)或凌亂不堪(例如，在場景中之大量其他物件當中)之物件係有效的。側吸力運動基元818視情況藉由運用以除實質上垂直外之一角度傾斜的一吸力末端受動器接近而從非實質上垂直之一角度挑選物件。側吸力運動基元818對於挑選抵靠裝納物件之一收容器之一側擱置之薄且扁平物件(其可能不具有可從頂部抽吸之表面)係有效的。

圖9繪示根據本發明中之各項實施例之機器人系統100藉由其判定使用與一吸力夾持器末端受動器(例如，804)相關聯之一運動基元挑選一物件的例示性程序。展示挑選場景822之一機器人系統100之一模擬821，即，一表示(例如，視覺表示，諸如一影像)。機器人系統在其中操作之實體環境之場景822視情況包含複數個物件(例如，一凌亂的場景)。機器人系統(例如，100)視情況使用機器學習演算法824判定場景822之複數個像素層級機率密度圖，其中各機率密度圖可與相關聯於吸力末端受動器之一運動基元(例如，向下吸力基元816或側吸力基元818)對應(在一些實施例中一對一對應)。一機率密度圖可視情況描繪為一灰階影像，其中例如具有0%成功機率之區域827a被標記為黑色，具有100%成功機率之區域827b被標記為白色，且具有在0%與100%之間之成功機率之區域827c呈對應於該等機率之灰色陰影。此複數個像素層級機率圖被轉譯為對各像素分類之複數個圖。對應於場景822且自複數個機率密度圖產生之圖828展示被分類為嘗試挑選之候選位置的區域829a (例如，表示為藍色)及該等區域之被分類為最先嘗試之最佳位置的子集829b (例如，表示為洋紅色)。在一些實施例中，機器人系統100接著選取一吸力運動基元(例如，向下吸力基元816)及一建議吸力點位置以執行經選取運動基元。在其他實施例中，機器人系統100在執行一吸力運動基元之前對一或多個物件執行推動、傾倒及拉動基元之一或多者以重新配置場景，此產生機器人臂可接取之一或多個更佳抓取點。

在一些實施例中，根據本發明中之各項實施例，機器人系統100經組態以判定使用與一夾持末端受動器(例如，802)相關聯之一運動基元挑選一物件。在一些實施例中，機器人系統(例如，800)視情況藉由按各種角度繞垂直軸旋轉場景822之一表示而處理該表示，且針對各夾持器定向判定場景之一像素層級機率圖。機器人系統100視情況將場景之一3D表示中之3D空間之一垂直柱判定為一3D夾持位置。在一些實施例中，機器人系統100視情況使用機器學習演算法判定場景822之複數個像素層級機率圖。在一些實施例中，機器人系統100接著選取一夾持運動基元(例如，向下夾持基元812)及一建議夾持點位置以執行運動基元。

在本發明之各項實施例中，一機器人系統可使用吸力或夾持來挑選一物件。在各項實施例中，機器人系統可進一步判定是使用吸力還是夾持來挑選一物件、使用哪種運動基元，以及其他參數。在一些實施例中，機器人系統視情況具有一或多個臂。在一些實施例中，機器人系統可依一或多個軸(即，自由度)操作。在一些實施例中，機器人系統視情況以六個軸操作(即，六軸機器人系統)。在一些實施例中，一機器人系統(例如，一取放機器人系統800)視情況具有一第一末端受動器(例如，804)及一第二末端受動器(例如，802)。在一些實施例中，機器人系統(例如，800)視情況包含經組態以操縱(例如，挑選、移動、旋轉或放置)一物件之一或多個末端受動器。在一些實施例中，當執行一任務(例如，挑選具有一特定大小、形狀或組合物等之一物件)時，機器人系統(例如，800)視情況選取多個末端受動器當中之一末端受動器。

在一些實施例中，第一末端受動器(例如，804)視情況經組態以使用吸力挑選一物件，且第二末端受動器(例如，802)經組態以使用夾持挑選物件(即，各末端受動器經組態以使用吸力(例如，吸力末端受動器)或夾持(例如，夾持末端受動器)挑選一物件)。在一些實施例中，一吸力末端受動器視情況藉由壓抵於一物件之一表面且透過末端受動器產生一吸力而拾取該物件。在一些實施例中，一夾持末端受動器使用複數個(例如，兩個)夾持器來夾持物件。

在一些實施例中，機器人系統(例如，800)視情況判定包含物件及至少一個其他物件之一場景的複數個機率圖。在一些實施例中，場景(例如，822)包含待挑選之物件及至少另一物件(例如，場景係凌亂的)。在一些實施例中，物件及另一物件可為不同類型。在一些實施例中，各機率圖分別對應於複數個運動基元當中之一不同運動基元。在一些實施例中，機器人系統(例如，100或800)具有一或多個運動基元(例如，機器人系統可進行之預定義運動)。在一些實施例中，各運動基元與一對應機率圖相關聯。在一些實施例中，各運動基元及其對應機率圖視情況具有一對一對應性。

在一些實施例中，各運動基元與使用第一末端受動器(例如，804)或第二末端受動器(例如，802)挑選物件相關聯；換言之，機器人系統之各運動基元與使用一吸力末端受動器(例如，一吸力運動基元，諸如816或818)或一夾持末端受動器(例如，一夾持運動基元，諸如812或814)挑選物件相關聯。

在一些實施例中，機器人系統(例如，800)視情況基於複數個機率圖選取複數個運動基元當中之一運動基元以在挑選物件(例如，810)時使用。在一些實施例中，機器人系統(例如，800)視情況選取其對應機率圖指示成功挑選物件(例如，810)之最高可能性的運動基元。

在一些實施例中，複數個運動基元視情況包含使用第二末端受動器(例如，802)之一第一運動基元(例如，812)。在一些實施例中，複數個運動基元視情況包含使用第二末端受動器之不同於第一運動基元(例如，812)之一第二運動基元(例如，814)。在一些實施例中，第一運動基元(例如，812)及不同於第一運動基元(例如，812)之第二運動基元(例如，814)視情況與使用夾持末端受動器挑選物件相關聯。在一些實施例中，複數個運動基元視情況包含使用第一末端受動器(例如，804)之一第三運動基元(例如，816)及使用第一末端受動器之不同於第三運動基元之一第四運動基元(例如，818)。在一些實施例中，第三運動基元及不同於第三運動基元之第四運動基元視情況與使用吸力末端受動器挑選物件相關聯。

在一些實施例中，複數個運動基元視情況包含使用第二末端受動器(例如，802)之一向下夾持運動基元，其使用具有兩個平行夾持器指(例如，806及808)之一夾持末端受動器(例如，802)垂直地夾持物件。在一些實施例中，複數個運動基元視情況包含使用第二末端受動器(例如，802)之一齊平夾持運動基元(例如，814)。在一些實施例中，齊平夾持運動基元(例如，814)類似於向下夾持運動基元，但其具有使用附接至夾持末端受動器之一可撓性刮勺(例如，807)以使一個夾持器在物件(例如，810)與裝納物件之一收容器(例如，819)之一側之間滑動的額外運動。在一些實施例中，複數個運動基元視情況包含使用第一末端受動器(例如，804)之一向下吸力運動基元(例如，816)。在一些實施例中，向下吸力運動基元視情況藉由將一吸力末端受動器實質上垂直地放置於物件(例如，810)上且產生一吸力而垂直地挑選物件(例如，810)。在一些實施例中，複數個運動基元視情況包含使用第一末端受動器(例如，804)之一側吸力運動基元(例如，818)。在一些實施例中，與使用吸力末端受動器挑選物件(例如，810)相關聯之第四運動基元視情況為一側吸力運動基元。在一些實施例中，側吸力運動基元視情況藉由運用以除實質上垂直外之一角度傾斜之一吸力末端受動器接近而從非實質上垂直之一角度挑選物件(例如，810)。

在一些實施例中，機器人系統(例如，800)進一步判定包含物件(例如，810)及至少另一物件之場景的複數個機率圖。

在一些實施例中，機器人系統(例如，800)先前尚未判定包含物件(例如，810)之一場景之一機率圖。換言之，待挑選之物件(例如，810)及場景中之其他物件視情況為新的，且機器人系統(例如，800)可在未針對先前未出現在一場景(機器人系統(例如，800)已針對該場景判定一機率圖)中之物件進行任何先驗訓練之情況下挑選物件(例如，810)。

在一些實施例中，複數個機率圖視情況為像素層級機率圖。換言之，機器人系統(例如，800)視情況將一機率值指派給場景之一數位影像之各像素。在一些實施例中，複數個機率圖係像素層級二元機率圖(即，正或負)。

在一些實施例中，機器人系統(例如，800)視情況藉由判定對應於場景之一影像之一像素(即，各像素對應於在其上執行基元之一不同位置)之一建議吸力點(例如，一吸力末端受動器應與物件之表面接觸以成功地挑選且舉起物件之一三維位置)、建議吸力點之一局部幾何量(例如，自一投影3D點雲端計算)及在建議吸力點處使用一機器學習演算法挑選物件(例如，810)之一機率(例如，在0與1之間，其中更接近1之一值暗示一更較佳吸力點)而判定場景之對應於與第一末端受動器(例如，804)相關聯之一運動基元的一機率圖。在一些實施例中，機器人系統(例如，800)視情況輸出場景之一像素層級二元機率圖。在一些實施例中，場景之像素層級二元機率圖視情況基於建議吸力點、建議吸力點之局部幾何量及在建議吸力點處挑選物件(例如，810)之機率的判定。

在一些實施例中，第一末端受動器(例如，804)視情況經組態以與一第一附件(例如，吸嘴805)耦合。在一些實施例中，機器人系統(例如，800)視情況在具有各種大小、形狀等之多個可用吸嘴當中選擇一吸嘴，且視情況將吸嘴與吸力末端受動器耦合。在一些實施例中，機器人系統(例如，800)視情況判定對應於與吸力末端受動器耦合之一吸嘴之各組態之場景的一機率圖。在一些實施例中，機器人系統(例如，800)視情況藉由判定對應於與同第一附件(例如，吸嘴805)耦合之第一末端受動器(例如，804)相關聯之一運動基元之一場景的一第一機率圖而判定該場景之複數個機率圖。

在一些實施例中，機器人系統(例如，800)視情況包含經組態以產生吸力之一第一吸力產生器(例如，一真空泵)及不同於第一吸力產生器之一第二吸力產生器。在一些實施例中，第一吸力產生器及第二吸力產生器係不同類型(例如，一真空泵及一高流量鼓風機或排氣機)。在一些實施例中，機器人系統(例如，800)藉由以下項而基於複數個機率圖選取複數個運動基元當中之一運動基元以在挑選物件(例如，810)時使用：根據經選取運動基元(例如，816或818)與使用第一末端受動器(例如，804)相關聯，判定是使用第一吸力產生器(例如，一真空泵)還是第二吸力產生器(例如，一高流量鼓風機或排氣機)產生吸力。換言之，在其中機器人系統(例如，800)選取與使用吸力末端受動器挑選物件(例如，810)相關聯之一運動基元(例如，向下吸力運動基元816或側吸力運動基元818)之一些實施例中，機器人系統(例如，800)視情況判定應使用哪種類型之吸力產生器來產生吸力。在一些實施例中，因為不同類型之吸力產生器具有不同吸力特性(例如，對於挑選具有一多孔表面之一物件(諸如織物)，一高流量吸力產生器視情況比一真空泵吸力產生器更有效)，故機器人系統(例如，800)視情況判定對應於與真空泵吸力產生器或高流量吸力產生器耦合之吸力末端受動器之各組態之場景的一機率圖。

在一些實施例中，機器人系統(例如，800)視情況包含量測與第一吸力產生器相關聯之一第一性質之一第一感測器，及量測與第二吸力產生器相關聯之不同於第一性質之一第二性質的一第二感測器。在一些實施例中，在機器人系統(例如，800)使用一吸力運動基元(例如，向下吸力基元或側吸力基元)挑選一物件之情況下或在機器人系統(例如，800)視情況包含一高位準真空泵吸力產生器及一高流量排氣機吸力產生器兩者之情況下，當吸力末端受動器與物件接觸時，視情況使用不同類型之感測器來量測吸力。在一些實施例中，根據判定使用第一吸力產生器產生吸力，機器人系統(例如，800)視情況基於在第一感測器處量測之第一性質判定一第一末端受動器之吸力夾持，且根據判定使用第二吸力產生器產生吸力，機器人系統(例如，800)視情況基於在第二感測器處量測之第二性質判定第一末端受動器之吸力夾持。例如，在一些實施例中，在使用一真空泵吸力產生器產生吸力之情況下，視情況使用一真空壓力感測器來量測氣壓；氣壓繼而指示吸力末端受動器在物件(例如，810)上具有之吸力夾持之位準(例如，較低氣壓指示一較牢固吸力夾持，且反之亦然)。在一些實施例中，在使用一高流量吸力產生器產生吸力之情況下，視情況使用一氣流質量感測器(mass airflow sensor)來量測空氣流速，空氣流速繼而指示吸力末端受動器在物件(例如，810)上具有之吸力夾持之位準(例如，較低空氣流速指示一較牢固吸力夾持，且反之亦然)。

在一些實施例中，機器人系統(例如，800)視情況藉由判定對應於場景之一三維表示之一建議三維(3D)夾持位置而判定對應於與第二末端受動器(例如，802)相關聯之一運動基元之場景的一機率圖。在一些實施例中，機器人系統(例如，800)視情況將場景中之3D空間之一垂直柱判定為一3D夾持位置。在一些實施例中，機器人系統(例如，800)視情況判定第二末端受動器之一第一夾持器與一第二夾持器之間之一中間點。在一些實施例中，機器人系統(例如，800)視情況判定對應於第一夾持器及第二夾持器之定向的一角度(例如，界定夾持器繞沿著重力方向之垂直軸之定向的一角度)。在一些實施例中，機器人系統(例如，800)視情況處理場景之視覺表示以考量繞垂直軸之複數個不同夾持器定向且針對各夾持器定向判定場景之一像素層級機率圖。在一些實施例中，機器人系統(例如，800)視情況(例如，基於場景之3D視覺表示)判定在建議夾持位置處第一夾持器與第二夾持器之間之一寬度。在一些實施例中，機器人系統(例如，800)視情況判定在建議三維位置處挑選物件(例如，810)之一機率。在一些實施例中，機器人系統(例如，800)視情況輸出場景之一像素層級二元機率圖。在一些實施例中，機器人系統(例如，800)基於建議吸力點、建議吸力點之局部表面幾何形狀及在建議吸力點處挑選物件(例如，810)之機率的判定而輸出場景之一像素層級二元機率圖。

在一些實施例中，機器人系統(例如，800)視情況判定建議三維夾持位置相對於裝納物件(例如，810)及至少一個其他物件之一收容器之一側之間的距離。即，機器人系統(例如，800)視情況判定各建議夾持點距收容器之側之距離。在一些實施例中，機器人系統(例如，800)視情況基於複數個機率圖、在建議夾持位置處第一夾持器與第二夾持器之間之寬度及建議三維夾持位置相對於裝納物件(例如，810)及至少一個其他物件之一收容器之一側之間的距離來判定是使用第三運動基元(例如，812)還是第四運動基元(例如，814)。在一些實施例中，機器人系統(例如，800)視情況基於機率圖及建議三維夾持位置相對於裝納物件(例如，810)及其他物件之收容器之側之間的距離來判定是使用向下夾持運動基元還是側夾持運動基元。

圖10A至圖10C繪示根據一些實施例之用於偵測條碼以避免在條碼上挑選之例示性系統。機器人系統拍攝一影像且接著識別用於藉由吸力或運用一夾持器作為末端受動器進行挑選之一位置。基於跨影像之像素之一成功機率圖來選擇位置，其中機率圖係自一機器學習演算法產生。

在一些實施例中，機器人系統包括一機器人臂、一獲取裝置(例如，一末端受動器)、一影像感測器、一資料庫及一處理器。機器人系統判定一場景(其中場景包含待挑選之複數個物件)中之一位置以供一機器人系統獲取複數個物件中之一物件。可不存在關於首先拾取哪一物件之特定指令。可能已在其中使用者已指示拾取各種場景中之物件之適合位置的一資料集上訓練此一系統。此資料集儲存於資料庫中。

首先，系統使用影像感測器擷取場景之影像資料。影像感測器可為除了拍攝影像之外亦產生用於影像辨識及其他人工智慧技術之深度資訊的一深度感測裝置。其次，系統基於場景之影像資料產生包括各自對應於物件上之複數個區域中之一區域之複數個機率的一機率圖，其中複數個機率係基於複數個區域中之對應區域係一條碼部分之可能性及儲存於資料庫中之資料。機率圖之解析度可與影像資料一樣高。在其他實施例中，機率圖之解析度與機器人臂及獲取裝置(例如，一末端受動器)之解析度相等。在一些實施例中，運用在儲存於資料庫中之資料集上訓練之機器學習演算法判定機率。

接著，系統藉由選擇對應於複數個機率中超過一臨限機率之一機率之物件上的一區域而判定物件上之一位置。臨限機率指示嘗試在該位置處拾取物件將成功之一可接受概率。臨限機率可為例如90%、95%或99%。在一些實施例中，使用者可設定臨限機率。在其他實施例中，藉由系統上之其他約束(諸如成功拾取一物件之最大允許時間)判定臨限機率。在其他實施例中，臨限機率在挑選程序期間動態地調整。

在一些實施例中，根據判定獲取裝置在一區域處與物件接觸引起物件上之條碼被遮擋，將一機率零指派給該區域。在此意義上，當條碼中之一或多個條被完全覆蓋時，一條碼被「遮擋」。應注意，若各條之至少一部分可讀，則一或多個條之部分覆蓋係可接受的。在此等實施例中，最小化無法讀取條碼之機率。例如，圖10B描繪藉由獲取裝置接觸區域1022部分覆蓋之一條碼1020。然而，由於全部條具有未被覆蓋之部分，故在藉由例如圖10A中描繪之具有掃描器1012之康耐視(Cognex)裝置1010跨其頂部列掃描時，仍可讀取整個條碼。相比之下，圖10C描繪被遮擋之一條碼1024：即使一些條未受獲取裝置接觸區域1026影響，但存在由獲取裝置接觸區域1026完全覆蓋之一些條，因此當在任意方向上掃描條碼時，無法解譯條碼。

在一些實施例中，系統藉由快速連續地嘗試多次不同獲取直至其等之至少一者成功而利用密集機率加速挑選。系統藉由選擇對應於複數個機率中超過一臨限機率之機率之物件上的區域而判定物件上之複數個位置，其中位置之間之距離超出一臨限距離。

在一些實施例中，若系統無法找到一物件上之條碼或若無任何一個機率高於一臨限值，則系統進入一故障排除模式。若例如周圍照明及來自其他物件之陰影使條碼難以偵測，則系統可能無法找到條碼。條碼甚至可能丟失。在一些實施例中，在故障排除模式中之一系統將進行另一嘗試以藉由拾取物件、旋轉物件且將其放回至場景中而找到條碼。接著，系統將重複擷取場景之影像資料及產生一機率圖之程序。在其他實施例中，在故障排除模式中之一系統避免重複不成功的嘗試。例如，在拾取物件之一不成功嘗試之後，系統將對應於在經嘗試位置之一臨限半徑內之區域的機率設定為零。如上文論述，彼此接近之位置趨於具有高度相關之成功機率。因此，移動至更遠離一失敗位置之一不同位置更有可能導致一成功拾取位置。

圖11A至圖11C係繪示根據一些實施例之基於條碼掃描進行挑選之一方法1100之流程圖。視情況在如上文關於圖1及圖10A至圖10C描述之一機器人系統處執行方法1100。視情況組合方法1100中之一些操作及/或視情況改變一些操作之順序。

圖12繪示根據一些實施例之用於條碼掃描之例示性系統。機器人系統識別移動物件以增加可在一掃描站中看見條碼之可能性的最佳方式。最小化系統旋轉物件、對物件成像且掃描條碼所花費之總時間。

在一些實施例中，包括一機器人臂、一夾持器及一影像感測器之一機器人系統掃描一物件上之一條碼。首先，系統使用夾持器夾持物件。此可例如藉由先前描述之手段(包含判定用於獲取一物件之位置及是否使用一夾持器之方法)來完成。接著，系統估計物件上之一條碼之位置。此估計可包含例如系統所具有之場景之先前影像。替代地，系統可在夾持物件時擷取影像或視訊且自影像或視訊估計條碼之位置。由於此等初始影像及視訊僅意欲估計條碼之位置且並不意欲讀取條碼，故系統可針對此任務使用較低解析度影像感測器以節省能量、處理功率及/或時間。例如，一低解析度相機可從一俯視視角擷取場景之一影像。若未在一物件之頂面上偵測到條碼，則系統可估計條碼在物件之其他面之一者上。在一些實施例中，系統將機率指派給物件上之其中條碼可位於之位置。

接著，系統判定物件之一計畫移動，其中計畫移動包括平移及旋轉；且計畫移動係基於影像感測器相對於條碼在物件上之估計位置的位置。例如，若估計條碼在物件之底部處且影像感測器在側面，則計畫移動係將物件從底部至側面旋轉90度。

接著，系統根據計畫移動移動物件。歸因於計畫移動，相較於在計畫移動之前，條碼現在更有可能在影像感測器之視野中。接著，系統使用影像感測器擷取物件之影像資料。接著，系統使用影像資料識別物件上之一條碼。此可包含例如將影像辨識技術應用於影像資料。最後，掃描物件上之經識別條碼。在一些實施例中，影像感測器及條碼掃描器係相同裝置。

在一些實施例中，機器人系統進一步包括各自以不同角度及定向對準之複數個條碼掃描器。此一配置使系統能夠共同擷取條碼之大多數或全部可能位置。系統可經組態以同時執行全部掃描器以節省時間。在一個以上掃描器讀取一條碼之事件中，多個讀數可用作一錯誤檢查。例如，若兩個掃描器對一條碼讀數達成一致但一第三掃描器未達成一致，則系統可使用由前兩個掃描器達成一致之讀數且忽略來自第三掃描器之讀數。在一替代實施例中，若條碼讀數跨已記錄一讀數之全部掃描器不一致，則系統可重新掃描條碼或可請求人類輔助以解決差異。在一些實施例中，系統經組態以偵測附有多個不同條碼之物件。在此等情境下，系統可請求人類輔助。

在一些實施例中，機器人系統使用鏡來增加影像感測器可擷取條碼之機率。此一系統進一步包括一或多個鏡，該一或多個鏡經組態使得物件及其周圍環境之一影像包含一或多個鏡之反射，其中反射包含自影像感測器非直接可見之物件之表面。因此，若條碼之估計位置不正確，則存在條碼將在由一鏡反射至影像感測器之表面之一者中可見的一經改良機率。在圖12中描繪一個此系統，其中兩個鏡1212及1214按一角度組態在物件1210後面，使得影像感測器1010 (一條碼掃描器，諸如一康耐視掃描器)能夠在一單次影像擷取中擷取物件之多個側。在一些實施例中，鏡經組態使得條碼之大多數或全部可能位置出現在所得影像中。在此等實施例中，鏡以最佳化條碼在包含物件及物件在鏡中之反射之一單一影像擷取中可見之機率的一方式放置。否則，若第一影像照片未能在第一影像中找到條碼，則系統可移動物件且擷取一第二影像。

在一些實施例中，設定計畫移動以最小化完成經受一約束之計畫移動之時間。例如，若一計畫移動包括一非零旋轉及一非零平移兩者，則同時執行兩個度之運動係有效率的。然而，若此一執行將引起物件觸碰一第二物件，則接著為一不同執行，例如，其中物件在第二物件周圍移動之執行。在一些例項中，調整運動速度及/或感知演算法用於細緻物件處置(即，提供系統之更保守操作)。在一些實施例中，約束係物件從機器人臂掉落之機率低於一臨限值。系統相應地調整運動速度及感知演算法用於細緻物件處置。在一些實施例中，最小化完成經受一約束之計畫移動之時間係藉由機器學習演算法判定。

在一些實施例中，當系統在掃描之後未偵測到有效條碼時，其進入一故障排除模式。在一些實施例中，故障排除模式需要再次嘗試：系統旋轉物件；將物件放回至場景中(可能成不同於其最初在第一次被拾取之前所處之一定向)；及再次夾持物件。額外地或替代地，系統可執行非夾持動作(諸如傾倒、拉動及/或推動)以重新配置倉中之物件而增加一成功抓取之概率。可能的是，條碼第一次成一無法接取定向，且一第二條碼掃描可為成功的。然而，在一些實施例中，在臨限數目次失敗嘗試之後，系統可進入一第二故障排除模式，此包括警示一使用者進行輔助。

在一些實施例中，機器人系統具有受智慧控制以改良一物件上之條碼之可見性的外部燈。例如，若機器人系統處於一光線昏暗的位置或若附近的障礙物以其他方式將陰影投射至條碼掃描區域中，則機器人系統可增加外部燈之強度。相反地，若條碼位於其上之物件之表面略微反光，則機器人系統可降低外部燈之強度。在一些實施例中，外部燈各自依不同角度組態以聚焦於物件之不同表面上且獨立受控。在一些實施例中，複數個光感測器偵測條碼掃描區域周圍之光之強度且將資訊饋送至機器人系統以智慧地控制外部燈。

圖13A至圖13D係繪示根據一些實施例之一條碼掃描方法1300之流程圖。視情況在如上文關於圖1及圖12描述之一機器人系統處執行方法1300。視情況組合方法1300中之一些操作及/或視情況改變一些操作之順序。

圖14A至圖14B描繪取放系統1400。如圖14A中展示，系統1400包含：機器人臂1402 (其例如與上文關於圖1描述之機器人臂102或另一運動裝置相同或類似)；運送箱輸送器1404 (其例如將收容器(例如，運送箱)運送至鄰近於機器人臂1402之一分類位置)；及安置壁1406 (其例如包含接納藉由機器人臂及控制系統(未展示)自收容器分類之品項的倉)。使用者1408透過一使用者介面(未展示)監督、操作取放系統1400及/或以其他方式與取放系統1400互動，或可手動地與機器人臂、運送箱、安置壁及/或待被分類、正主動分類或已被分類之品項互動。圖14B描繪條碼掃描器1420及1422 (例如，與條碼掃描器1012 (圖10A)類似或相同)及作為一視覺系統(例如，與關於圖1描述之視覺系統類似或相同)之部分之3D相機1424 (例如，與相機158類似或相同)。

再次參考圖14A，運送箱輸送器1404包含將運送箱(諸如輸入運送箱1412)引導至機器人臂1402前方之一位置的輸入輸送器1410。對齊輸送器1414將運送箱對準至機器人臂1402及/或安置壁1406。在一些情況中，對齊輸送器1414在幫助重新引導由機器人臂1402有意或無意丟落之品項的選用漏斗1416下方對準運送箱。輸出輸送器1418例如在其內容物完成分類之後引導運送箱遠離機器人臂1402使得可定位另一運送箱使得可對其內容物進行分類。各輸送器可用移動及/或定位運送箱之任何數目個組件實施。在一個情況中，輸送器係用被動滾輪實施以容許運送箱回應於重力或外部源(例如，推動運送箱之使用者1408或一機器人)而移動。在另一情況中，輸送器係用沿著輸送器移動及/或定位運送箱之驅動滾輪或其他主動組件實施。輸送器亦可包含皮帶、軸承、滑槽及/或此等及/或其他組件之任何組合。

在一些情況中，運送箱輸送器1404係模組化的，且運送箱輸送器1404之一或多個組件(諸如輸入、對齊及/或輸出輸送器)係定位在一起(且在一些情況中，耦合在一起或與系統中之其他組件耦合)之模組。視情況，運送箱輸送器1404 (遵循圖14A中之箭頭)將運送箱自動饋送至機器人臂1402前方之工作區域。在先前設計中，其係藉由一人完成。自動化系統可包含可調整以容許精確對齊運送箱之防拆(tamper)、彈出式履帶(cates)、光感測器及輸送器滾輪。

藉由各種手段將運送箱(包含運載裝納來自一批量挑選(波次挑選(wave-pick))訂單之品項之轉移至輸入輸送器1410或對齊輸送器1414上之運送箱的另一輸送器)饋送至系統中。人類操作者亦可藉由(例如，運用一搬運車)將運送箱運載至輸入輸送器1410或對齊輸送器1414上而將運送箱提供至系統。亦可使用一自主地面車輛以一類似方式供應運送箱(例如，將運送箱裝載至輸入輸送器1410或對齊輸送器1414上)。

圖15描繪包含將經挑選品項引導至移動擱架1502上之滑槽1500的安置壁1406之一側視圖。安置壁1406視情況包含偵測一品項何時被成功地引導至移動擱架1502上之光學感測器1504 (例如，光二極體、影像感測器或光學感測器)。感測器可放置於一倉之入口處或中間貫穿孔中或在擱架與滑槽中間。

圖16描繪連接至安置壁1406之對齊輸送器1414。在圖16中，安置壁1406包含容許一人類或自主機器人在全部經挑選品項已放置於移動擱架1502上之後將安置壁1406移動至另一位置(諸如一包裝站)之輪子1600。替代地，若移動擱架1502包含可移除倉或其他容器，則一人類操作者或自主機器人可將倉或其他容器移動至另一輸送器或車輛以帶至另一位置，諸如一包裝站。移動擱架上之倉可具有在底部上之阻尼發泡體、緩衝裝置或減少落至一特定倉中之經挑選品項之衝擊的其他組件。

圖16亦包含用於失敗復原之漏斗1416。其將錯放之品項重新引導回至運送箱中以復原失敗之安置壁1406放置動作。漏斗1416經設計以避免對機器視覺相機之遮擋且防止落下之品項著陸於對齊輸送器1414上。在一些情況中，漏斗1416內襯有一柔軟的及/或光滑的材料以有利於品項返回至運送箱。在一些情況中，漏斗1416具有不對稱傾斜側，其等在安置壁1406旁邊提供比機器人臂1402或鄰近側旁邊大之一面積以捕捉品項。

圖17描繪安置壁1406之一變動，其中滑槽1500可卸離且對齊輸送器1414與安置壁1406之其餘部分(例如，移動擱架1502)分離。移動擱架1502可被卸離、滾移至一包裝站且由一空移動擱架替換。例如，移動擱架1502可經由一鎖定機構(例如，閂鎖、緊固件或磁體)自包裝站解鎖。在一些情況中，在機器人臂1402 (圖14A至圖14B)完成一挑選任務之後，一人類操作者(例如，使用者1408)將把擱架移動至另一包裝站。替代地，自動化機器(例如，藉由將擱架從底部舉起且將其載走)將擱架移動至另一位置。

一振動器可附接或耦合至運送箱以使其振動，使得運送箱內部之物件分離及/或散開(例如，一更平坦配置)。在一些情況中，此將降低一吸盤末端受動器夾持物件之難度。

例示性取放系統1400分類來自系統之上游(例如，輸送器、人類或行動機器人)之需要分類之物件(批量挑選之倉庫SKU或一分類中心中之包裹)之一運送箱(或其他容器)。當運送箱到達時，系統收容運送箱其或對其暫時緩衝。系統執行一挑選程序(例如，類似於上文描述之相同挑選程序)。

在識別一目標挑選位置之後，系統在於條碼掃描及姿勢估計期間移動一相關聯物件時拾取該物件且將其舉起至空中。在一不成功條碼掃描、偵測雙重挑選、不適合姿勢或其他錯誤之情況中，系統將把物件放回至運送箱(或稍後讓一人類或一機器處置之另一容器)中，使得可接著挑選另一物件以放入至滑槽中。當將物件放回至運送箱時，系統將計算用於放置之一較佳姿勢使得其不會產生使稍後挑選複雜化之一高堆疊。

當發生一成功挑選及物件識別(例如，藉由一條碼掃描)時，系統將物件放置至對應目的地滑槽倉開口中。例如，基於與經挑選品項相關聯之品項是否已駐留或在未來將駐留來選取目的地，或基於用於已被指派經挑選物件所屬之一訂單之一倉的一滑槽來選取目的地。為了幫助放置物件，系統視情況使用相機來估計經挑選物件之姿勢、定向或其他特性以將物件成功地放置於目的地滑槽中之開口中(例如，確保物件將配裝於滑槽開口中及/或降低物件與滑槽開口碰撞之可能性)。另外，在一些情況中，滑槽具有選用光學感測器以確認物件已掉落至正確滑槽倉開口中。物件掉落至對準至滑槽之行動擱架上的倉中。

在結束分類之後，一人類可將行動擱架運載至包裝站或將物品從擱架上之倉直接取出。一行動機器人亦可將擱架帶走。在重複失敗之情況中，人機介面(例如，參見圖18)具有一遙操作介面以指導機器人挑選。

圖18描繪供一人類操作者輕鬆控制取放系統1400之使用者介面1800。在一些情況中，介面1800之關注點係例如運用命令按鈕(例如，實體或虛擬) 1801至1803促進系統起始、重設及失敗復原。使用者介面1800視情況亦為人類操作提供系統操作之即時視訊1804及/或系統訊息1805。若系統偵測到需要人類干預或複查之錯誤，則系統亦將警示資訊顯示給操作者。使用者介面亦包含一遙操作功能性以在重複失敗之情況中支援挑選。在一些例項中，介面容許一操作者在機器人自動挑選物件重複失敗之情況下指導挑選一物件。

圖19A至圖19D描繪用於機器人臂末端受動器之順應性磁性耦合。在圖19A中，末端受動器1902 (在一些情況中，其與圖1之末端受動器114或上文描述之其他末端受動器相同或類似)包含一桿1907及一吸力夾持器1904。末端受動器1902可經由一順應性磁性耦合機構附接至機器人臂102之機器人臂指骨1906之遠端表面1900。

當過量力施加至機器人臂102、末端受動器1902及/或夾持器1904時，順應性磁性耦合機構容許脫離而不損壞高價值及高停機時間之組件。典型過載場景可藉由保持緊密靠近機器人臂102之指骨1906之磁性耦合的一額外保持系統自動重設。順應性磁性耦合機構亦容許在數分鐘內快速替換末端受動器1902。

圖19D展示提供磁性耦合之磁體1908之一例示性組態。參考圖19D，末端受動器1902包括配置於末端受動器1902之近端表面上之複數個(例如，3個)磁性組件1908。磁性組件可膠合或螺合至近端表面上。在所描繪實例中，三個磁性組件1908周向等距間隔(即，間隔60度)。此外，機器人臂指骨1906之遠端表面1900包括以相同組態配置之另一組磁性組件(未描繪)。因而，末端受動器上之磁性組件1908經組態以吸引配置於機器人臂指骨1906之遠端表面1900上之磁性組件，因此耦合末端受動器及機器人臂。

圖19B展示處於耦合狀態之順應性磁性耦合機構。在圖19B中，末端受動器1902之近端表面經由末端受動器上之磁性組件1908及配置於機器人臂之遠端表面1900上之一組對應磁性組件(未描繪)附接至表面1900。

圖19C展示處於解耦狀態之機構，其中展示磁體1908及銷1910。當高於一特定臨限值之一力(例如，一側向力)施加至系統之任何部分(例如，末端受動器1902)時，系統容許末端受動器及機器人臂暫時脫離而未彼此完全卸離，使得其等稍後可彼此自動重新附接。參考圖19C，末端受動器1902進一步包括延伸穿過末端受動器之近端表面中之一孔的一長形部件1903。在所描繪實例中，長形部件係一螺絲。長形部件之近端可例如經由一螺合機構附裝至運動裝置之遠端表面1900。例如，當末端受動器首先附接至機器人臂時，長形部件1903可螺合至機器人臂之表面1900中之一螺孔中。

長形部件包括經組態以防止長形部件1903之遠端穿過末端受動器之近端表面中之孔的一端止擋件1905。在所描繪實例中，端止擋件1905係一螺栓，但應瞭解，可使用無法穿過末端受動器之近端表面中之孔的任何端止擋件。

如圖19C中展示，當高於一特定臨限值之一力施加至系統時，其可引起磁性組件1908之一或多者自機器人臂之表面1900上之磁性組件之一或多者卸離。然而，長形部件1903保持附裝至表面1900且端止擋件1905防止末端受動器自機器人臂完全卸離。

當引起脫離之力不再存在時，磁體組件1908引起末端受動器之近端表面自動附接至運動裝置之遠端表面，因此自動地重設連接且維持機器人臂與末端受動器之間之先前對準。

在一些實施例中，機器人臂之遠端表面及末端受動器之近端表面之一者包括一或多個銷；且機器人臂之遠端表面及末端受動器之近端表面之另一者包括用於接納一或多個銷之一或多個開口。如圖19C及圖19D中展示，末端受動器之近端表面包括三個銷1910。機器人臂之表面1900包括以相同組態配置之用於容納銷之三個開口或孔(未描繪)。銷具有使其更容易配裝至開口中之漸縮頂部。銷容許一更精確的且安全的重設。

在一些實施例中，桿1907 (圖19D)之近端附接至機器人臂中之一可撓性管。因此，在暫時脫離(圖19C)期間，機器人臂中之管可延伸或伸長使得桿1907與機器人臂中之管之間的連接保持牢固。

在一些實施例中，順應性磁性耦合機構包括以一實質上類似方式操作之複數個長形部件1903以確保一精確的且安全的自動重設。

在一些實施例中，系統包括一或多個感測器以偵測(例如，機器人臂指骨與末端受動器之間之)一脫離之發生及脫離之程度。可使用任何類型之感測器，諸如霍爾效應感測器或電感感測器。在一些實施例中，感測器配置於運動裝置(例如，指骨)、末端受動器或兩者上，且經組態以偵測運動裝置上之組件與末端受動器上之組件之間的卸離或距離之增加。例如，基於來自感測器之信號，系統可判定運動裝置上之一磁性組件自末端受動器上之對應磁性組件暫時卸離。根據判定已發生一卸離，系統使機器人臂移動(例如，使其縮回)以防止進一步卸離。在一些實施例中，系統可判定脫離之程度(例如，一個磁性組件卸離、兩個磁性組件卸離、全部磁性組件皆卸離、一或多個銷卸離、末端受動器之近端至端止擋件之間之距離)且相應地提供一輸出。例如，系統可使機器人臂移動以防止進一步脫離。作為另一實例，系統可使機器人臂移開以容許自動重設。作為另一實例，系統可發出一警示使得一人類操作者可檢測環境且相應地(例如，對包裝、對機器人系統)進行調整。

圖19E至圖19G描繪根據一些實施例之用於機器人臂末端受動器之一例示性磁性耦合機構。在圖19E中，一機器人臂工具1920包括一桿1922及一工具基座1924。工具基座1924附裝至桿1922之遠端。一磁性耦合機構用於將一可卸離工具1926 (諸如一吸力夾持器)耦合至機器人臂工具之工具變換器基座1924。當將一足夠力施加至機器人臂工具1920及/或可卸離工具1926以分離兩者時，機器人臂工具1920與可卸離工具1926之間之磁性耦合容許脫離。在一些實施例中，經由一工具架達成解耦，如本文中進一步詳細論述。此外，磁性耦合機構可用於任何耦合目的，例如，用於耦合任何運動裝置及任何可卸離末端受動器。

圖19F描繪根據一些實施例之一例示性工具變換器基座1924。工具變換器基座1924包括遠端處之一嵌入式磁體1930。嵌入式磁體可經由例如膠或胺基甲酸乙酯樹脂附裝至工具變換器基座1924之其餘部分。在所描繪實例中，嵌入式磁體1930之橫截面具有一環形形狀。應瞭解，嵌入式磁體之橫截面可具有任何形狀，諸如圓形形狀、橢圓形形狀或多邊形形狀(例如，矩形、方形)。在一些實施例中，工具變換器係緊湊的且形狀為具有35 mm之一直徑之圓柱形以有利於到達深容器中且在壁及隅角附近夾持品項。工具變換器亦可具有任何形狀，包含有利於可卸離工具在一所要定向上之耦合之形狀。如上文論述，工具變換器基座1924附裝至一桿之遠端。在一些實施例中，桿具有一中空中心，且一中空空間經形成且縱向延伸穿過桿及工具變換器基座1924。

圖19G描繪根據一些實施例之一例示性可卸離工具1926。可卸離工具1926包括在可卸離工具之近端處之一嵌入式磁體1932。嵌入式磁體1932可經由例如膠或胺基甲酸乙酯樹脂附裝至可卸離工具之其餘部分。在所描繪實例中，嵌入式磁體1932之橫截面具有一環形形狀且與嵌入式磁體1930之橫截面相同或實質上相同。

嵌入式磁體1930及嵌入式磁體1932經配置使得嵌入式磁體1930之遠端及嵌入式磁體1932之近端彼此吸引。在一些實施例中，嵌入式磁體經組態以產生高於一預定義臨限值之一拉力。在一些實施例中，嵌入式磁體可以30磅力(lbf)或更大之力彼此附接以有效地促進高速工具變換及品項之挑選。

在操作中，當工具變換器基座1924及可卸離工具1926放置成彼此靠近時，嵌入式磁體1930及嵌入式磁體1932經由磁力耦合在一起。在一些實施例中，嵌入式磁體1930及嵌入式磁體1932組態為對準使得經形成穿過桿1922之中空空間繼續縱向延伸至可卸離工具中。因此，可卸離工具1926以一對準方式牢固地耦合至機器人臂工具1920之遠端。

可例如藉由確保嵌入式磁體之橫截面具有相同或實質上相同形狀且視情況具有相同或實質上相同尺寸而達成自動對準。因為磁體具有吸引之磁場且此等磁場在具有類似強度及大小時彼此自然對準，所以嵌入式磁體之此組態將容許磁體自動對準並居中。例如，嵌入式磁體1930及1932之橫截面各自包含一圓形孔，且嵌入式磁體1930及1932可自動對準使得圓形孔同心及/或吻合。

機器人臂工具1920及可卸離工具1926可包括用於夾持物件之一夾持機構。在圖19G中描繪之實例中，可卸離工具1926包括在遠端處之一真空吸盤1934。在一些實施例中，可卸離工具包括縱向延伸穿過可卸離工具之長度的一縱向中空中心。因而，當可卸離工具1926耦合至機器人臂工具1920之遠端時，一單一中空空間經形成且縱向延伸穿過機器人臂工具1920 (包含桿1922及工具變換器基座1924)及可卸離工具1926。中空空間可用作一真空腔室。在操作中，當可卸離工具1926 (明確言之，真空吸盤1934)被放置於一物件之表面上之一所要位置處時，機器人系統啟動真空通路使得真空吸盤耦合至物件且達成夾持。

機器人臂工具1920及可卸離工具1926可支援經組態以操縱具有不同大小、重量及表面積之物件的多種夾持機構。例如，不同可卸離工具可包含具有不同大小之吸盤，其中較大吸盤經組態以操縱較重及/或較大物件。此外，機器人臂工具及可卸離工具可容納正壓氣動及電連接之通路同時維持對循環時間之最小影響。工具變換器亦可經調適以支援可經由不同類型之(例如，氣動、電)通路控制(例如，敞開及閉合)之主動致動夾持器。

如圖19G中描繪，可卸離工具1926包括一凹槽區段1928。凹槽區段1928經組態以與可在z方向上保持可卸離工具1926之一工具架介接，如下文論述。

圖19H至圖19J描繪根據一些實施例之用於容納一或多個可卸離工具之一工具架。在圖19H中，一工具架1940經由若干(例如，3個)螺栓固定至一基座使得其保持靜止。工具架包括一或多個槽1942及1944。在所描繪實例中，工具架1940具有兩個槽。各槽具有用於接納一可卸離工具之一加寬開口及用於在z方向上保持經接納可卸離工具之一缺口。

如圖19I中展示，工具架1940經由兩個槽支撐兩個可卸離工具。在所描繪實例中，兩個可卸離工具包含相同工具變換器基座但包含具有不同大小之吸盤，其中較大吸盤經組態以操縱較重/較大物件。儘管描繪吸盤，然預期可藉由工具架以一類似方式保持其他可卸離工具。例如，亦可藉由工具架接納具有機械地敞開及閉合之主動致動夾持器的可卸離工具。

圖19J描繪正經由槽之加寬開口接納至槽之缺口中的一可卸離工具。缺口與可卸離工具之凹槽區段介接使得在z方向上保持可卸離工具。此外，在可卸離工具之嵌入式磁體與架之材料(例如，鐵架)之間產生一磁力使得牢固地安裝可卸離工具。

工具架1940可促進機器人臂工具與可卸離部件之間之耦合。在操作中，機器人臂移動以將工具變換器基座放置為靠近安裝於工具架上方之一可卸離工具(例如，在可卸離工具上方)。在z方向上降低工具變換器基座使得其與可卸離工具接觸。根據上文描述之磁性耦合機構，工具變換器基座及可卸離工具之近端以一對準及居中方式耦合在一起。在達成耦合之後，機器人臂(例如，經由在x-y平面上之一移動)將可卸離工具移出缺口且遠離工具架。在一些實施例中，在機器人臂將可卸離工具移出缺口使得可卸離工具之凹槽區段不再與缺口介接之後，機器人臂隨後在z方向上向上拉動以使可卸離工具移動遠離工具架。

工具架1940可進一步促進機器人臂工具與耦合至機器人臂工具之一可卸離工具之間的解耦。在操作中，耦合至可卸離工具之機器人臂(例如，經由在x-y平面上之一移動)使可卸離工具移動朝向一可用缺口之一加寬開口，使得可卸離工具之凹槽區段最終與缺口介接。因此，工具架經由缺口在z方向上保持可卸離工具。此外，在可卸離工具之嵌入式磁體及工具架之間產生一吸引力以進一步使該保持牢固。隨後，機器人臂(例如，沿著z方向)向上拉動，因此使機器人臂工具及保持由工具架安裝之可卸離工具解耦。

工具架可以任何定向或角度固定，且機器人臂之運動路徑可相應地程式化以達成上文描述之耦合及解耦。例如，工具架可依一直立定向固定，其中槽之加寬開口面向上。因此，機器人臂可(例如，沿著z方向)向下移動使得一可卸離工具之凹槽區段與一槽介接，且(例如，經由在x-y平面上之一移動)拉動以將可卸離工具自機器人臂解耦。應瞭解，機器人臂之運動路徑可基於機架之定向而彎曲及/或成角度。

在一些實施例中，當機器人臂工具與一第一可卸離工具耦合時，系統判定是否需要一第二可卸離工具。在一些實施例中，判定係基於待夾持之物件之特性(例如，表面、形狀、大小、重量)、第二可卸離工具之特性(例如，夾持機構之大小、類型、在工具架上之位置)、第一可卸離工具之特性或其等之任何組合。系統可在嘗試夾持物件之前進行判定，或在系統嘗試且未能夾持物件(例如，歸因於物件之表面、形狀、大小或重量)之後進行判定。

根據判定需要第二可卸離工具，機器人臂工具例如藉由將第一可卸離工具安裝至一工具架之一可用槽上且從工具架拉離以將第一可卸離工具自工具變換器基座解耦而自第一可卸離工具解耦。在一些實施例中，系統儲存第一可卸離工具與保持第一可卸離工具之槽之位置之間的一相關聯性。此外，機器人臂工具隨後例如藉由自工具架拾取第二可卸離工具而將工具變換器基座與第二可卸離工具耦合。

在一些實施例中，當一可卸離工具被固持於一工具架中時，系統儲存可卸離工具之對應位置(例如，工具架之對應槽)。在一些實施例中，將位置預先指派給可卸離工具。此外，可結合可卸離工具及/或在工具架上之位置儲存機器人臂之一或多個預程式化運動路徑。在操作中，基於一目標物件之特性(例如，大小、高度或形狀)，系統可判定一適當可卸離工具(例如，經適當定大小之吸盤)且取回對應位置。接著，系統可執行一預程式化運動(例如，一倒置U路徑)以將可卸離工具附接至機器人臂且實現工具變換。

上述磁性耦合機構提供用於操縱具有各種各樣的大小、重量及表面之物件同時最小化對循環時間之影響的一靈活操縱解決方案。在一些實施例中，相較於超過5秒之當前可用方法，機構容許在0.5秒至1秒內(例如，0.5秒、0.6秒、0.7秒、0.8秒、0.9秒、1秒)之快速的且安全的工具交換。

有利地，上述磁性耦合機構及工具架可在無任何手動干預之情況下以等於或快於一單一品項挑選循環之一速度安全地交換工具。因而，減少或消除因工具變換引起之可能瓶頸。例如，處置廣範圍的包裝大小之一倉庫可需要頻繁的工具交換以容許機器人臂在挑選及分類期間適當地夾持包裝。每次花費超過5秒之頻繁工具交換可過分地約束挑選及分類程序之處理量。然而，若工具交換花費等於或小於循環時間，則不同品項之挑選及分類可更容易地流線化且更有效率地執行。

磁性耦合機構及工具架之一進一步優點係不需要手動干預。一旦工具變換器基座緊密靠近可卸離工具，磁性耦合機構便自行對準。磁性耦合機構之自行對準性質避免需要手動干預，相較於本文中描述之自動化系統，手動干預係勞力密集且時間密集的。一人力花費更長時間來變換可卸離工具，在該時間期間，未移動或分類包裝。

磁性耦合機構之一進一步優點係不需要機械耦合方法來達成夾持及/或維持接觸。機械耦合方法需要額外複雜性，諸如移動零件及電氣佈線，此相較於磁性耦合機構增加成本。此外，機械系統透過移動零件引入額外失敗點。機械耦合方法亦需要額外時間來適當地耦合(或解耦)可卸離工具與工具變換器基座。明確言之，需要在可卸離工具與工具變換器基座之間建立額外接觸(例如，閂鎖、電氣佈線、夾箝)，需要機器人臂之額外運動或操控且可能需要複雜的致動機構。儘管機械耦合方法非必要的，然若需要額外安全性，則除了磁性耦合機構之外亦可使用機械耦合方法。例如，一些包裝可比磁性耦合機構能夠承受之拉力更重，且可額外部署機械耦合機構。在另一實例中，磁性耦合機構可有利於額外機械耦合機構之自行對準。

磁性耦合機構之一進一步優點係機器人臂及可卸離工具具有一緊湊外觀尺寸。例如，工具變換器基座可具有35毫米之一直徑。一緊湊外觀尺寸係期望的，此係因為機器人臂工具可能從一深容器挑出小物件。當在壁及隅角附近夾持品項時，一緊湊外觀尺寸係進一步有利的。由於倉庫處置各種各樣的包裝大小，故靈活地操控機器人臂工具以促進挑選及分類之能力係期望的。

圖20描繪具有鬆散袋吸盤夾持器2002之末端受動器2000，其經設計以提高挑選、固持及操縱像一鬆散塑膠袋2004之品項的能力。鬆散袋吸盤夾持器2002將袋2004吸至吸盤中。增加的表面積可在無大量氣流之情況下提供牢固的固持。相較於上文關於圖6A描述之吸嘴夾持器，鬆散袋吸盤夾持器2002視情況更剛性、更深及/或更寬。

圖21A至圖21E描繪根據一些實施例之用於機器人臂末端受動器之一例示性鬆散袋吸盤夾持器。在圖21C中，鬆散袋吸盤夾持器2002包括一近端2102及一遠端2104。近端2102可經由一磁性附件附接至末端受動器，類似於上文描述之實施例。近端2102亦可經由其他構件附接至末端受動器；例如，經由機械構件(例如，閂鎖)或經由螺紋連接(例如，旋上蓋(screw-on))。

圖21B描繪鬆散袋吸盤夾持器2002之一橫截面視圖。鬆散袋吸盤夾持器2002包括一主要腔室2106及輔助腔室2108。在一些實施例中，輔助腔室2108在主要腔室2106外部且包圍主要腔室2106。在所描繪實例中，主要腔室2106及輔助腔室2108兩者皆為圓柱形的，其中主要腔室2106具有小於輔助腔室2108之一直徑。輔助腔室2108視情況包圍主要腔室2016且與主要腔室2106同心。可例如藉由將一第一中空圓筒放置於一第二中空圓筒內部因此形成一主要腔室(即，第一中空圓筒)及一輔助腔室(即，第一中空圓筒與第二中空圓筒之間之空間)而達成此組態。

在一些實施例中，輔助腔室2108經由一或多個連接件2110 (例如，孔)連接至主要腔室2106，使得空氣可在主要腔室2106與輔助腔室2108之間流動。在所描繪實例中，輔助腔室2108在四個高度處連接至主要腔室2106，各高度處具有五個連接件2110。然而，應注意，可使用任何連接配置。在一項實施例中，連接件2110係4毫米寬及20毫米長。

在一些實施例中，主要腔室2106包括在近端2102處之一開口及在遠端2104處之一開口。在所描繪實例中，在近端2102處之開口之橫截面、在遠端2104處之開口之橫截面及主要腔室2106之橫截面全部具有一環形形狀。應瞭解，在近端2102處之開口、在遠端2104處之開口及主要腔室2106之橫截面可具有任何形狀，諸如橢圓形形狀或多邊形形狀(例如，矩形、方形)。在近端2102處之開口、在遠端2104處之開口及主要腔室2106之橫截面視情況可為相同形狀。替代地，橫截面之一或多者可為與其他橫截面不同之一形狀。在一項實施例中，在遠端2104處之開口足夠小使得一次僅夾持一個袋2004。在一些實施例中，鬆散袋吸盤夾持器2002具有50毫米之一外徑及110毫米之一長度。鬆散袋吸盤夾持器2002之尺寸亦可按比例調整以搭配具有不同厚度及不同重量之袋工作。

所描繪實施例展示近端2102處之開口具有小於主要腔室2106之一直徑的一直徑。所描繪實施例亦展示遠端2104處之開口被塑形為一彎曲漏斗。遠端2104處之開口亦可塑形為其他形狀，例如一圓錐形。

如圖21B中展示，鬆散袋吸盤夾持器2002之近端2102處之開口可經組態以與一機器人臂之遠端對準而產生形成且縱向延伸穿過桿2006及鬆散袋吸盤夾持器2002 (明確言之，主要腔室2106及輔助腔室2108)的一單一中空空間。中空空間可用作一真空腔室。在操作中，當鬆散袋吸盤夾持器2002放置於靠近一鬆散袋2004之一所要位置處時，機器人系統啟動一真空通路使得鬆散袋吸盤夾持器2002夾持鬆散袋2004。

圖22A至圖22B描繪在操作中之鬆散袋吸盤夾持器2002。在圖22A中，(例如，經由一氣流源)產生通過鬆散袋吸盤夾持器2002之主要腔室2106的一真空流，且透過遠端2104處之開口將袋2004向上吸入至主要腔室2106中。在袋2004被向上吸入且嵌入於主要腔室2106中之後，袋2004阻塞且阻止真空流。在一些實施例中，主要腔室2106足夠長使得其幾何形狀防止袋2004被完全真空吸入至主要腔室2106中。因此，一或多個連接件2110保持未被袋2004堵塞，藉此維持主要腔室2106與輔助腔室2108之間之氣流連接。經阻止真空流在袋2004之內部與中空腔室2106、2108之間產生一壓差，藉此垂直地及側向地夾持袋2004。

在一項實施例中，夾持器2002係由光滑塑膠(諸如聚甲醛(Delrin)或PTFE)製成，但可使用其他材料。在另一實施例中，夾持器2002係由光滑的澆鑄胺基甲酸乙酯樹脂製成。主要腔室2016之真空力在軸向上可為10磅力，且輔助腔室2108之真空力在側向上可為16磅力。

在所描繪實例中，鬆散袋2004由塑膠構成且係可變形的。可變形性容許袋2004之一部分被吸入至主要腔室2106中。一旦袋2004之一部分被吸入至主要腔室2106中，袋2004內部(即，大氣壓)與主要/輔助腔室之壓力之間的壓差便引起袋附著至主要腔室之側壁。一旦機器人臂工具已將其自身重新定位至一所要落下位置，便可關閉真空流而容許袋2004透過袋之自身重量透過遠端2104離開。儘管描繪一塑膠袋，然預期鬆散袋吸盤夾持器2002可用於夾持其他可變形材料，像紙張或織物。

在一些實施例中，系統將根據圖10A至圖10C中描述之實施例識別袋2004上可能含有一標籤(例如，條碼)之區域。系統可將夾持器2002定位成與可能含有一標籤之區域相距足夠距離，使得當藉由夾持器2002夾持袋2004時，標籤未被遮蔽。

施加一側向吸力具有使袋2004抵抗來自重力及側載力兩者之拉出的優點。鬆散袋吸盤夾持器2002可在高加速度期間或高負載場景期間牢固地固持一塑膠袋。本發明實施例進一步具有減少對於採用呈一陣列之多個真空吸盤之需要以防止側載拉出之優點。多個真空吸盤陣列係龐大的、複雜的、昂貴的且仍未完全緩解經夾持塑膠袋之側載卸離。本發明實施例進一步具有減少對於採用並行致動方法(像可敞開及閉合之機械夾持器)之需要的優點。並行致動方法亦增加致動系統之複雜性及成本。儘管所描繪實施例減少對於採用額外致動器及/或額外致動方法之需要，然而，若期望額外夾持安全性則可使用額外致動器及/或致動方法。本發明實施例進一步具有能夠牢固地夾持現成塑膠袋之任何部分的優點。不需要具有特定吸力區域之專用袋，從而降低機器人臂系統之複雜性及所採用之袋之成本。

在一替代實施例中，鬆散袋吸盤夾持器2002可經修改以包含定位於遠端2104處之一吸盤。吸盤視情況剛性小於鬆散袋吸盤夾持器2002，藉此容許吸盤更好地夾持剛性表面。吸盤耦合至鬆散袋吸盤夾持器2002使得其繼續包括機器人臂工具1920及鬆散袋吸盤夾持器2002之真空通路。在此實例中，可使用相同機器人臂末端受動器附件來夾持塑膠袋及具有剛性表面之品項(如同箱)兩者。

在操作中，經修改鬆散袋吸盤夾持器2002放置於靠近一目標品項之一所要位置處。接著，機器人系統啟動一真空通路，使得經修改鬆散袋吸盤夾持器2002將一垂直吸力施加至目標品項。若目標品項係一塑膠袋，則根據圖22A至圖22B中描述之實施例，目標品項將至少部分被吸入至主要腔室2106中且亦由輔助腔室2108側向固持。若目標品項係剛性的，則目標品項將被抽吸至吸盤，藉此達成夾持。

系統能夠在操作期間基於運送箱中之物件特性(例如，尺寸、重量、表面材料)自動切換末端受動器之類型(例如，在夾持器1904與夾持器2002之間切換)。存在放置於機器人附近之一夾具上之多種類型的末端受動器(例如，多種類型之吸盤)。當機器人需要切換末端受動器時，其將進行一特定運動使得當前經接合末端受動器將被留在夾具上且接著接合夾具上之另一吸盤。在一些情況中，用磁力或真空力附接末端受動器。

圖23描繪根據一些實施例之用於定向包裝2302使得可藉由掃描器2306偵測標籤2304的一包裝定向系統2300。偵測標籤2304具有確認包裝之定向適於在一稍後步驟處進行標籤讀取之優點。例如，若掃描器2306直接定位於上輸送帶2308上方，則掃描器2306將較佳僅在包裝2302經定向使其標籤2304面向上時偵測標籤2304。定向包裝使其標籤面向上係有利的，此係因為許多現有倉庫具有經建置以讀取面向上之標籤之現成的基礎設施。由於在運輸及挑選期間，包裝通常定向成其他定向，故可期望產生一緊湊的、快速的且具成本效益的系統以重新定向包裝使得其等標籤面向一所要方向(例如，向上)。

包裝定向系統2300包括一掃描器2306、一上輸送帶2308、一翻轉輸送帶2310及一下輸送帶2312。在一些實施例中，翻轉輸送帶2310定位於上輸送帶2308之一近端處。在一較佳實施例中，翻轉輸送帶2310進一步經定位使得在其處於一第一定向(例如，直立定向)時，在上輸送帶2308上行進之包裝2302撞上其且無法繼續經過翻轉輸送帶2310。如下文詳細論述，翻轉輸送帶2310係一成角度輸送器以有利於經由受控翻滾操縱重新定向物件。翻轉輸送帶之第一定向經調諧以最佳化重新定向物件之成功率。在一些實施例中，翻轉輸送帶之第一定向係90度(即，垂直於上輸送帶)或大體上90度(例如，80度至100度)。

下輸送帶2312較佳定位於上輸送帶2308及翻轉輸送帶2310下方。在一些實施例中，C形滑槽2314定位於上輸送帶2308之一遠端處。

掃描器2306較佳定位於包裝2302無法繼續經過翻轉輸送帶2310之點處或附近。在一項實施例中，掃描器2306直接定位於上輸送帶2308上方且向下指向上輸送帶2308。然而，應瞭解，掃描器2306亦可相對於上輸送帶2308放置於其他位置中。掃描器2306可經組態以辨識包裝2302上之標籤2304。標籤2304可包括儲存關於一包裝之資訊之任何方法。例如，標籤2304可為1D/2D條碼、基準標記、一QR碼或其等之任何組合。標籤2304可為機器可讀的或可藉由人類讀取。在一項實施例中，掃描器2306持續嘗試偵測一標籤。

圖24A至圖24D描繪在操作中之包裝定向系統2300。藉由運送包裝之任何方法將包裝2302放置於上輸送帶2308上。例如，可藉由一機器人、一人類或一不同輸送帶將包裝2302放置至皮帶2308上。在一些實施例中，當包裝2302放置於上輸送帶2308上時，上輸送帶2308已在運行。替代地，上輸送帶2308可在包裝2302放置至皮帶2308上時開始運行。在圖24A中，包裝2302以一第一定向放置使得掃描器2306無法辨識標籤2304，因此上輸送帶2308繼續運行，從而沿著皮帶2308且朝向翻轉輸送帶2310移動包裝2302。

若包裝在條碼在其兩個側面上之情況下被放置至輸送帶2308上，則翻轉包裝不會使其對於掃描器2306可見。因此，在一些實施例中，在將包裝2302放置至輸送帶2308上之前，系統確保條碼未在包裝之兩個側向表面上。在一些實施例中，在一第二掃描器掃描包裝時，使用一機器人臂拾取包裝且(例如，沿著z軸)進行持續旋轉。基於由第二掃描器擷取之影像，系統判定包裝是否已旋轉使得其上具有條碼之表面係在包裝被放置至輸送帶上時將翻轉之四個側之一者而非兩個側面。根據判定表面係將翻轉之四個側之一者，機器人臂將包裝放置至輸送帶2308上。根據判定其上具有條碼之表面並非四個側之一者，機器人臂繼續(例如，藉由使夾持器旋轉)繞z軸旋轉包裝。

在圖24B中，包裝2302沿著上輸送帶2308移動且與翻轉輸送帶2310接觸。翻轉輸送帶2310較佳在將包裝2302拉向上且遠離上輸送帶2308之一方向上運行，使得包裝2302翻滾成一第二定向。翻轉輸送帶2310可持續運行。替代地，翻轉輸送帶2310可在掃描器2306偵測到包裝2302但未偵測到標籤2304時開始運行。若標籤2304在第二定向上仍無法藉由掃描器2306辨識，則皮帶2308及2310將繼續運行且包裝2302將繼續翻滾成不同定向。

在一些實施例中，上輸送帶2308及翻轉輸送帶2310之一者或兩者係防滑的，以有助於夾持包裝2302且有利於將包裝2302翻滾、樞轉或翻轉成一第二定向(例如，達90度、180度、270度)。在一項實施例中，上輸送帶2308採用具有低摩擦之一防滑輸送帶，使得在包裝2302翻滾成第二定向之前，掃描器2306具有時間偵測標籤2304。在另一實施例中，翻轉輸送帶2310採用具有高摩擦之一輸送帶以促進翻滾包裝2302。預期可使用防滑輸送帶、高摩擦皮帶及低摩擦皮帶之任何組合。

在圖24C中，系統判定包裝2302已翻滾成一定向使得其準備好由一下游分類器處理。例如，若下游分類器具有需要物件之條碼標籤面向上之一單一條碼讀取器，則當掃描器2306辨識包裝之頂表面上之一條碼時，系統將判定包裝成適當定向。作為另一實例，若下游分類器具有5側掃描隧道，則當條碼未在包裝之底表面上(例如，基於掃描底表面之一掃描器之一輸出)時，系統將判定包裝成適當定向。一旦系統判定包裝成適當定向，上輸送帶2308及翻轉輸送帶2310便停止運行，使得包裝2302停止翻滾。

在圖24D中，翻轉輸送帶2310移動使得包裝2302具有一不受阻路徑以沿著上輸送帶2308繼續。在一較佳實施例中，翻轉輸送帶2310移動至一第二定向(例如，擺動敞開)，從而在翻轉輸送帶2310與上輸送帶2308之間產生足夠空間以供包裝2302通過。應瞭解，翻轉輸送帶2310亦可經由其他方法移動。例如，翻轉輸送帶2310可向上滑動以在翻轉輸送帶2310與上輸送帶2308之間產生足夠空間以供包裝2302通過，如圖24E中展示。

在一些實施例中，當一第二包裝放置至輸送帶2308上時，翻轉輸送帶2310回應於基於由掃描器2306擷取之影像資料判定輸送帶2308上之第二包裝需要翻轉而移動至第一定向(例如，如圖24A中展示之直立)或位置(如圖24F中展示之降低)。在一些實施例中，在第一包裝通過之後，翻轉輸送帶2310移動至第一定向(例如，如圖24A中展示之直立)或位置(如圖24F中展示之降低)。

在一些實施例中，在包裝正翻轉時，掃描器2306繼續掃描包裝。掃描器2306擷取一或多個影像且基於一或多個影像判定是否已成功偵測並讀取一條碼。根據判定已成功讀取一條碼，系統例如藉由使翻轉輸送帶移動(例如，旋轉或向上移動)而令包裝繼續向前移動。根據判定尚未成功讀取一條碼，系統繼續翻轉包裝。因此，不需要一下游掃描器。

圖25A至圖25B描繪處置扁平包裝2502之包裝定向系統2300。在一較佳實施例中，包裝定向系統2300包括C形滑槽2314。C形滑槽2314較佳定位於上輸送帶2308之一遠端處且經組態以接納沿著上輸送帶2308行進之包裝。C形滑槽2314較佳環繞上輸送帶2308之遠端，使得離開皮帶2308之遠端之扁平包裝2502將翻轉。扁平包裝2502可沿著兩個維度具有實質上較大量測且沿著一第三維度具有相對較小量測。扁平包裝2502可為例如一信封或一塑膠袋。扁平包裝2502亦可特性化為沿著較短第三維度不具有將標籤2504貼附至其之足夠空間。因而，標籤2504將較佳在扁平包裝2502之僅兩個側之一者上。

在操作中，藉由運送包裝之任何方法將扁平包裝2502放置於上運送帶2308上。例如，可藉由一機器人、一人類或一不同輸送帶將扁平包裝2502放置至皮帶2308上。扁平包裝2502將較佳最初在上輸送帶2308上行進朝向近端及翻轉輸送帶2310。若掃描器2306未能在扁平包裝2502到達皮帶2308之近端時偵測到標籤2504，則包裝定向系統2300將判定扁平包裝2502之一高度。替代地，可在挑選或切割程序之另一階段判定扁平包裝2502之高度。在一項實施例中，使用一RGB-D相機判定高度，但可使用用於判定高度之其他方法。在另一實施例中，使用光學感測器(諸如光眼)判定高度。若判定包裝係一正常包裝，則將根據圖24A至圖24D中展示之一些實施例處置包裝。若判定包裝係一扁平包裝2502，則上輸送帶2308將反轉方向且將扁平包裝2308發送至皮帶2308之遠端且朝向C形滑槽2314。較佳地，扁平包裝2308將行進經過皮帶2308之遠端且掉落至C形滑槽2314中，C形滑槽2314在扁平包裝2502從C形滑槽2314滑至下輸送帶2312上時翻轉扁平包裝2502。扁平包裝2502上之標籤2504現較佳可見且面向上。

在一些實施例中，當包裝通過翻轉輸送帶2310時，一輸送帶2309接納包裝。參考圖25C及圖25D，系統判定包裝是來自輸送帶2308還是輸送帶2312。基於判定，系統改變輸送帶2309之位置及/或定向使得可接納包裝。在一些實施例中，可在系統判定包裝是否為一扁平包裝及是否需要使用C形滑槽2314 (圖25A)翻轉時進行判定。

包裝定向系統2300之一個優點係系統成本低，此係因為系統以最小量之感測及致動操作。系統之一進一步優點係其歸因於自動化而為快速的。系統之一進一步優點係其係緊湊的。倉庫空間可為有價值的；因此，可期望最小化處理庫存所需之空間。系統之一進一步優點係其與需要標籤面向上且具有有限量之可用底板空間的現有倉庫基礎設施相容。

應瞭解，所揭示之程序/流程圖中之方塊之特定順序或階層係例示性方法之一繪示。基於設計偏好，應瞭解，可重新配置程序/流程圖中之方塊之特定順序或階層。此外，可組合或省略一些方塊。隨附方法請求項以一樣本順序呈現各種方塊之元件，且並不意謂限於所呈現之特定順序或階層。

提供先前描述以使任何熟習此項技術者能夠實踐本文中描述之各種實例。熟習此項技術者將容易明白此等實例之各種修改例，且本文中定義之一般原理可應用於其他實例。因此，發明申請專利範圍並不意欲限於本文中展示之實例，而是符合與發明申請專利範圍之語言一致之全範疇，其中對呈單數形式之一元件之提及不意欲意謂「一個及僅一個」(除非明確如此陳述)，而是「一或多個」。字詞「例示性」在本文中用於意謂「用作一實例、例項或繪示」。在本文中描述為「例示性」之任何實例不一定被理解為較佳或優於其他實施例。除非另有明確陳述，否則術語「一些」指代一或多個。諸如「A、B或C之至少一者」、「A、B或C之一或多者」、「A、B及C之至少一者」、「A、B及C之一或多者」及「A、B、C或其等之任何組合」的組合包含A、B及/或C之任何組合，且可包含多個A、多個B或多個C。明確言之，諸如「A、B或C之至少一者」、「A、B或C之一或多者」、「A、B及C之至少一者」、「A、B及C之一或多者」及「A、B、C或其等之任何組合」的組合可為僅A、僅B、僅C、A及B、A及C、B及C或A及B及C，其中任何此等組合可含有A、B或C之一或多個部件。在本發明各處描述之一般技術者已知或稍後知曉之各種實例之元件的全部結構及功能等效物以引用的方式明確併入本文中，且意欲藉由發明申請專利範圍涵蓋。此外，本文中揭示之任何事物皆不意欲貢獻給公眾，不管此揭示內容是否在發明申請專利範圍中明確敘述。字詞「模組」、「機構」、「元件」、「裝置」及類似者不能是字詞「構件」之一替代。因而，不應根據35 U.S.C § 112(f)規定理解所主張元件，除非使用片語「用於...之構件」明確敘述元件。

100:取放系統/機器人系統 102:機器人臂 104:基座 106:框架 108:下臂 110:框架 112:上臂 114:末端受動器 116:夾持器 150:分類台 152:運送箱 152A:倉/運送箱 152B:倉 154:支撐結構 156:基座 158:相機 170:物件 170A:物件/第一物件 180:收容器台 182:倉 182A:倉 184:支撐結構 500:方法 602:吸力夾持器 604:管 606:端 608:軌道 610:彈簧 620:末端受動器 622:包裝/物件 624:桿 626:外殼 628:護套結構 629:端件 630:運動裝置/機器人臂(圖6B至圖6C)/槽(圖6D至圖6F) 634:環 636:突出件 638a:第一端止擋件 638b:第二端止擋件 640a:磁體 640b:磁體 640c:磁體 800:機器人系統 802:末端受動器/夾持器末端受動器/夾持末端受動器 804:吸力夾持器末端受動器/吸力末端受動器 805:吸嘴 806:第一指/夾持器指 807:可撓性刮勺 808:第二指/夾持器指 810:物件 812:向下夾持運動基元/向下夾持基元 814:齊平夾持運動基元 816:向下吸力運動基元/向下吸力基元 819:收容器 821:模擬 822:場景 824:機器學習演算法 827a:區域 827b:區域 827c:區域 828:圖 829a:區域 829b:子集 1010:康耐視裝置/影像感測器 1012:掃描器/條碼掃描器 1020:條碼 1022:獲取裝置接觸區域 1024:條碼 1026:獲取裝置接觸區域 1100:方法 1210:物件 1212:鏡 1214:鏡 1300:方法 1400:取放系統 1402:機器人臂 1404:運送箱輸送器 1406:安置壁 1408:使用者 1410:輸入輸送器 1412:輸入運送箱 1414:對齊輸送器 1416:漏斗 1418:輸出輸送器 1420:條碼掃描器 1422:條碼掃描器 1424:3D相機 1500:滑槽 1502:移動擱架 1504:光學感測器 1600:輪子 1800:使用者介面 1801:命令按鈕 1802:命令按鈕 1803:命令按鈕 1804:即時視訊 1805:系統訊息 1900:遠端表面/表面 1902:末端受動器 1903:長形部件 1904:吸力夾持器 1905:端止擋件 1906:機器人臂指骨 1907:桿 1908:磁體/磁性組件/磁體組件 1910:銷 1920:機器人臂工具 1922:桿 1924:工具基座/工具變換器基座 1926:可卸離工具 1928:凹槽區段 1930:嵌入式磁體 1932:嵌入式磁體 1934:真空吸盤 1940:工具架 1942:槽 1944:槽 2000:末端受動器 2002:鬆散袋吸盤夾持器 2004:鬆散塑膠袋/袋 2006:桿 2102:近端 2104:遠端 2106:主要腔室/中空腔室 2108:輔助腔室/中空腔室 2110:連接件 2300:包裝定向系統 2302:包裝 2304:標籤 2306:掃描器 2308:上輸送帶/皮帶 2309:輸送帶 2310:翻轉輸送帶/皮帶 2312:下輸送帶 2314:C形滑槽 2502:扁平包裝 2504:標籤 D:距離

本專利或申請案檔案含有至少一個彩色繪圖。具有彩色圖式之本專利或專利申請公開案之複本將在請求並支付必要費用之後由當局提供。

為了更佳理解各項所描述實施例，應結合以下圖式參考下文[實施方式]，其中在圖各處，相同元件符號指代對應零件。

圖1繪示根據一些實施例之一例示性取放系統。

圖2A繪示根據一些實施例之分類物件之一取放系統。

圖2B繪示根據一些實施例之分類物件之一取放系統。

圖2C繪示根據一些實施例之分類物件之一取放系統。

圖3繪示根據一些實施例之分類物件之一取放系統。

圖4A繪示根據一些實施例之物件之例示性放置。

圖4B繪示根據一些實施例之物件之例示性放置。

圖4C繪示根據一些實施例之物件之例示性放置。

圖4D繪示根據一些實施例之物件之例示性放置。

圖4E繪示根據一些實施例之物件之例示性放置。

圖4F繪示根據一些實施例之物件之例示性放置。

圖4G繪示根據一些實施例之物件之例示性放置。

圖4H繪示根據一些實施例之物件之例示性放置。

圖4I繪示根據一些實施例之物件之例示性放置。

圖4J繪示根據一些實施例之物件之例示性放置。

圖4K繪示根據一些實施例之物件之例示性放置。

圖5A係繪示根據一些實施例之放置物件之例示性方法之一流程圖。

圖5B係繪示根據一些實施例之放置物件之例示性方法之一流程圖。

圖5C係繪示根據一些實施例之放置物件之例示性方法之一流程圖。

圖6A繪示根據一些實施例之一例示性順應性末端受動器。

圖6B繪示根據一些實施例之一例示性順應性末端受動器。

圖6C繪示根據一些實施例之一例示性順應性末端受動器。

圖6D繪示根據一些實施例之一例示性順應性末端受動器。

圖6E繪示根據一些實施例之一例示性順應性末端受動器。

圖6F繪示根據一些實施例之一例示性順應性末端受動器。

圖6G繪示根據一些實施例之一例示性順應性末端受動器。

圖7繪示根據一些實施例之用於在一夾持器與各種吸嘴之間以及在高真空吸力系統與高流量吸力系統之間切換末端受動器的一例示性系統。

圖8繪示根據一些實施例之用於在一夾持器與各種吸嘴之間以及在高真空吸力系統與高流量吸力系統之間切換末端受動器的一例示性系統。

圖9繪示根據一些實施例之用於在一夾持器與各種吸嘴之間以及在高真空吸力系統與高流量吸力系統之間切換末端受動器的一例示性系統。

圖10A繪示根據一些實施例之用於偵測條碼以避免在條碼上挑選之一例示性系統。

圖10B繪示根據一些實施例之用於偵測條碼以避免在條碼上挑選之一例示性系統。

圖10C繪示根據一些實施例之用於偵測條碼以避免在條碼上挑選之一例示性系統。

圖11A係繪示根據一些實施例之基於條碼掃描進行挑選之例示性方法之一流程圖。

圖11B係繪示根據一些實施例之基於條碼掃描進行挑選之例示性方法之一流程圖。

圖11C係繪示根據一些實施例之基於條碼掃描進行挑選之例示性方法之一流程圖。

圖12繪示根據一些實施例之用於條碼掃描之例示性系統。

圖13A係繪示根據一些實施例之例示性條碼掃描方法之一流程圖。

圖13B係繪示根據一些實施例之例示性條碼掃描方法之一流程圖。

圖13C係繪示根據一些實施例之例示性條碼掃描方法之一流程圖。

圖13D係繪示根據一些實施例之例示性條碼掃描方法之一流程圖。

圖14A描繪根據一些實施例之一例示性取放系統。

圖14B描繪根據一些實施例之一例示性取放系統。

圖15描繪根據一些實施例之一例示性安置壁(put wall)。

圖16描繪根據一些實施例之耦合至一輸送器之一例示性行動安置壁。

圖17描繪根據一些實施例之自一輸送器解耦之一例示性行動安置壁。

圖18描繪一使用者與一取放系統互動之一例示性使用者介面。

圖19A描繪用於一末端受動器之一例示性磁性耦合。

圖19B描繪用於一末端受動器之一例示性磁性耦合。

圖19C描繪用於一末端受動器之一例示性磁性耦合及磁性耦合之一橫截面視圖。

圖19D描繪用於一末端受動器之一例示性磁性耦合。

圖19E描繪根據一些實施例之用於一可卸離工具之一例示性磁性耦合。

圖19F描繪根據一些實施例之用於一可卸離工具之一例示性磁性耦合。

圖19G描繪根據一些實施例之用於一可卸離工具之一例示性磁性耦合。

圖19H描繪根據一些實施例之用於一可卸離工具之一例示性工具架。

圖19I描繪根據一些實施例之用於一可卸離工具之一例示性工具架。

圖19J描繪根據一些實施例之用於一可卸離工具之一例示性工具架。

圖20描繪一例示性鬆散袋吸盤夾持器(cup gripper)。

圖21A描繪根據一些實施例之一例示性鬆散袋吸盤夾持器。

圖21B描繪根據一些實施例之一例示性鬆散袋吸盤夾持器。

圖21C描繪根據一些實施例之一例示性鬆散袋吸盤夾持器。

圖21D描繪根據一些實施例之一例示性鬆散袋吸盤夾持器。

圖21E描繪根據一些實施例之一例示性鬆散袋吸盤夾持器。

圖22A描繪根據一些實施例之一例示性鬆散袋吸盤夾持器。

圖22B描繪根據一些實施例之一例示性鬆散袋吸盤夾持器。

圖23描繪根據一些實施例之一例示性包裝定向系統。

圖24A描繪根據一些實施例之一例示性包裝定向系統。

圖24B描繪根據一些實施例之一例示性包裝定向系統。

圖24C描繪根據一些實施例之一例示性包裝定向系統。

圖24D描繪根據一些實施例之一例示性包裝定向系統。

圖24E描繪根據一些實施例之一例示性包裝定向系統。

圖24F描繪根據一些實施例之一例示性包裝定向系統。

圖25A描繪根據一些實施例之一例示性包裝定向系統。

圖25B描繪根據一些實施例之一例示性包裝定向系統。

圖25C描繪根據一些實施例之一例示性包裝定向系統。

圖25D描繪根據一些實施例之一例示性包裝定向系統。

100:取放系統/機器人系統

102:機器人臂

104:基座

106:框架

108:下臂

110:框架

112:上臂

116:夾持器

150:分類台

152:運送箱

154:支撐結構

156:基座

158:相機

180:收容器台

182:倉

Claims (20)

1. 一種用於定向一物件之系統，該系統包括： 一掃描器，其經組態以偵測該物件上之一標籤； 一上輸送帶； 一翻轉輸送帶，其定位於該上輸送帶之一端處， 其中該上輸送帶經組態以將該物件運送朝向該翻轉輸送帶， 其中該翻轉輸送帶經組態以在該物件與該上輸送帶接觸時在一第一定向或位置上旋轉且施加一摩擦力於該物件上以重新定向該物件， 其中該翻轉輸送帶經組態以在一第二定向或位置上容許該物件從該上輸送帶之該端移開，及 其中該翻轉輸送帶經組態以基於該掃描器之一輸出而自該第一定向或位置移動至該第二定向或位置。
2. 如請求項1之系統，其中該上輸送帶之該端係一第一端，該系統進一步包括在該上輸送帶之一第二端處之一彎曲滑槽，其中該上輸送帶經組態以將該物件運送朝向該彎曲滑槽，且其中該彎曲滑槽經組態以將該物件旋轉180度。
3. 如請求項1之系統，該系統進一步包括經組態以在該物件藉由該彎曲滑槽旋轉之後接納該物件之一下輸送帶。
4. 如請求項1之系統，其中該翻轉輸送帶在該第一定向上與該上輸送帶成角度。
5. 如請求項1之系統，其中該上輸送帶係防滑的。
6. 如請求項1之系統，其中該翻轉輸送帶經組態以在該第一定向上將該包裝之一部分拉動向上且遠離上輸送帶。
7. 如請求項1之系統，其中該翻轉輸送帶經組態以自該第一定向擺動至該第二定向。
8. 如請求項1之系統，其進一步包括經組態以掃描該物件之一或多個表面之一掃描器。
9. 如請求項1之系統，其中該物件係一可變形袋。
10. 如請求項1之系統，其中該物件係一箱。
11. 一種用於定向一物件之方法，該方法包括： 引起一上輸送帶將該物件移動朝向定位於該上輸送帶之一端處之一翻轉輸送帶； 基於來自一掃描器之一輸出，判定該物件是否在一或多個預定義定向之一者上； 根據該物件未在一或多個預定義定向之一者上之一判定，在該翻轉輸送帶在一第一定向或位置上時，引起該翻轉輸送帶及該上輸送帶同時運行以重新定向該物件； 根據該物件在一或多個預定義定向之一者上之一判定，引起該翻轉輸送帶移動至一第二定向或位置使得將該物件從該上輸送帶之該端移開。
12. 如請求項11之方法，其中該上輸送帶之該端係一第一端，該方法進一步包括： 根據該物件未在一或多個預定義定向之一者上之一判定，基於來自一光學感測器之一輸出判定該物件之一高度； 根據該高度低於一特定臨限值之一判定，引起該上輸送帶將該物件移動朝向一第二端； 根據該高度高於一特定臨限值之一判定，放棄引起該上輸送帶將該物件移動朝向該第二端。
13. 如請求項11之方法，其中該上輸送帶係防滑的。
14. 如請求項11之方法，其中該翻轉輸送帶經組態以將該包裝之一部分拉動向上且遠離上輸送帶。
15. 如請求項11之方法，其中判定該物件是否在一或多個預定義定向之一者上係基於一下游分類器之一組態。
16. 如請求項11之方法，其中判定該物件是否在一或多個預定義定向之一者上包括： 使用該掃描器掃描該物件之一表面以獲得影像資料； 基於該影像資料判定該影像資料是否包含與該物件相關之資訊。
17. 如請求項16之方法，其進一步包括： 根據該影像資料包含與該物件相關之資訊之一判定，判定該物件在一或多個預定義定向之一者上；及 根據該影像資料不包含與該物件相關之資訊之一判定，判定該物件未在一或多個預定義定向之一者上。
18. 如請求項16之方法，其中與該物件相關之該資訊包括一條碼。
19. 如請求項11之方法，其進一步包括： 根據該物件未在一或多個預定義定向之一者上之一判定，判定該物件之一高度是否超過一臨限值； 根據該物件之該高度超過該臨限值之一判定，在該翻轉輸送帶在一第一定向或位置上時，引起該翻轉輸送帶及該上輸送帶同時運行以重新定向該物件； 根據該物件之該高度未超過該臨限值之一判定，反轉該上輸送帶之移動以將該物件運送至一彎曲滑槽。
20. 一種用於定向一物件之方法，該方法包括： 引起一上輸送帶將該物件移動朝向定位於該上輸送帶之一端處之一翻轉輸送帶； 基於來自一掃描器之一輸出，判定包裝上之一碼是否被讀取； 根據該包裝上之該碼被讀取之一判定，在該翻轉輸送帶在一第一定向或位置上時，引起該翻轉輸送帶及該上輸送帶同時運行以重新定向該物件； 根據該包裝上之該碼未被讀取之一判定，引起該翻轉輸送帶移動至一第二定向或位置使得將該物件從該上輸送帶之該端移開。

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