TWI812121B - 機器人產線備料系統、用以控制一機器人產線備料系統之方法、及用以控制一機器人產線備料系統之電腦程式產品 - Google Patents

機器人產線備料系統、用以控制一機器人產線備料系統之方法、及用以控制一機器人產線備料系統之電腦程式產品 Download PDF

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Abstract

本發明揭示一種機器人產線備料系統。在各種實施例中，接收與一力感測器相關聯之一感測器讀數，該力感測器與構成該機器人產線備料系統之一機器人工具相關聯。至少部分地基於該感測器讀數而判定已偵測到需要人員干預之一狀況。排程將由一人員工作者執行以校正該狀況之一工作。

Description

機器人產線備料系統、用以控制一機器人產線備料系統之方法、及用以控制一機器人產線備料系統之電腦程式產品
本申請案係關於在機器人操作中之人員工作的自主和安全整合。
機器人產線備料(有時稱為「履行」)系統用於根據一組要求資料(諸如一組訂單)裝配物品或物品組。舉例而言，物品可自一輸入區中之源容座或容座堆疊被拉出並用於履行訂單，諸如藉由在一輸出區上填充或堆疊物品之容座。舉例而言，針對一麵包房之一配送中心處之一機器人產線備料系統可在一輸入暫存區中接收同質托盤堆疊，每一托盤含有一定數量之相同烘焙良好物品。機器人產線備料系統可根據與下游目的地(諸如零售商店)相關聯之訂單而自輸入區中之源托盤拾取物品並填充輸出區中之托盤。或者，機器人產線備料系統可根據訂單藉由自輸入區中之同質堆疊拾取全部物品托盤並構建可或可不為同質的輸出堆疊而形成輸出托盤堆疊。
人員工作者可需要在一機器人產線備料系統附近或與該機器人產線備料系統在同一工作空間中工作。舉例而言，一旦裝配，人員便可將容座堆疊裝載至上文所闡述之輸入區中及/或可需要自輸出區移除輸 出堆疊。一種用以確保人員工作者之安全之典型方法係提供用以偵測人員工作者之存在並迅速終止機器人操作之機制。非操作週期可降低機器人生產率及處理量。
本申請案係針對於一種機器人產線備料系統。在一項實施例中，一種機器人產線備料系統包括一通信介面及耦合至該通信介面之一處理器。該處理器經組態以：經由該通信介面接收與一力感測器相關聯之一感測器讀數，該力感測器與構成該機器人產線備料系統之一機器人工具相關聯；至少部分地基於該感測器讀數而判定已偵測到需要人員干預之一狀況；及排程將由一人員工作者執行以校正該狀況之一工作。
在另一實施例中，一種用以控制一機器人產線備料系統之方法包括：接收與一力感測器相關聯之一感測器讀數，該力感測器與構成該機器人產線備料系統之一機器人工具相關聯；至少部分地基於該感測器讀數而判定已偵測到需要人員干預之一狀況；及排程將由一人員工作者執行以校正該狀況之一工作。
在又一實施例中，一種用以控制一機器人產線備料系統之電腦程式產品，該電腦程式產品體現於一非暫時性電腦可讀媒體中且包括用於進行以下操作之電腦指令：接收與一力感測器相關聯之一感測器讀數，該力感測器與構成該機器人產線備料系統之一機器人工具相關聯；至少部分地基於該感測器讀數而判定已偵測到需要人員干預之一狀況；及排程將由一人員工作者執行以校正該狀況之一工作。
100:系統
102:源托盤堆疊/托盤堆疊
104:源托盤堆疊/托盤堆疊
106:輸入堆疊輸送工具/輸送工具/輸送機/堆疊移動器
108:輸入端/集結及裝載區
110:軌道/共同軌道
112:機器人臂/機器人
114:機器人臂/機器人
116:托盤處置末端執行器/機器人控制之托盤處置末端執行器/末端執行器
118:托盤處置末端執行器/機器人控制之托盤處置末端執行器/末端執 行器
120:堆疊/目的地托盤堆疊/目的地堆疊/已完成目的地托盤堆疊
122:堆疊/目的地托盤堆疊/目的地堆疊/已完成目的地托盤堆疊
124:箭頭
126:3D相機/相機
128:控制電腦/電腦
140:源堆疊
142:目的地堆疊
200:經修改安全電路
202:延遲器
204:安全感測器
206:機器人安全模組/安全模組
220:程序
222:步驟
224:步驟
226:步驟
240:程序
242:步驟
244:步驟
246:步驟
300:圖形
320:圖形
340:圖形
360:圖形
400:程序
402:步驟
404:步驟
406:步驟
408:步驟
410:步驟
412:步驟
414:步驟
500:系統
502:門
504:門
505a:感測器組件/組件/門感測器
505b:感測器組件/組件/門感測器
506:門
508:門
510:門
512:門
514:入口門/門
518:機器人
520:機器人
522:軌道
524:人員工作者/附近人員工作者
526:已完成輸出堆疊/堆疊
528:入口位置
530:堆疊輸送機/堆疊移動器
540:顯示/表示
542:區域/操作區域
544:區域/操作區/操作區域/區
546:區域/操作區域
548:區域/操作區域
550:區域/操作區/操作區域
552:區域/操作區/操作區域
600:程序
602:步驟
604:步驟
606:步驟
608:步驟
620:程序
622:步驟
624:步驟
626:步驟
628:步驟
630:步驟
632:步驟
702:垂直元件/第一光幕/光幕
704:垂直元件/第一光幕/光幕
706:光束/第一光幕/光幕
708:垂直元件/第二光幕/光幕
710:垂直元件/第二光幕/光幕
712:光束/第二光幕/光幕
714:信號燈陣列
714a:綠燈/彩色燈
714b:黃燈/彩色燈
714c:紅燈/彩色燈
800:模組/子系統
802:安全感測器信號
804:邏輯「或」電路/邏輯
806:「不安全狀態」輸出/輸出
820:機器人
822:軌道
824:安全模組
826:機器人控制器
828:感測器
840:邏輯「及」操作
842:信號/輸入
844:信號/輸入/「機器人在區域中」輸入
846:輸出/緊急停止
900:控制系統
902:訂單資料/訂單
904:規劃模組/規劃器
906:排程器/機器人排程器
908:排程器/機器人排程器
910:排程器/堆疊移動器排程器
912:感測器
1000:系統及工作空間
1020:圖式
1022:虛線
1024:交叉影線區/安全運輸區域
1100:程序
1102:步驟
1104:步驟
1106:步驟
1108:步驟
1200:機器人備料系統/機器人產線備料系統/系統
1202:機器人
1204:機器人
1206:軌道
1208:堆疊移動器/輸送機
1210:位置/第一位置
1212:位置
1214:位置
1216:位置/堆疊
1218:位置
1220:位置
1222:箭頭
1300:程序
1302:步驟
1304:步驟
1306:步驟
1308:步驟
1310:步驟
1312:步驟
1314:步驟
1400:程序
1402:步驟
1404:步驟
1406:步驟
1408:步驟
1500:機器人系統
1502:底盤
1504:軌道
1506:分段
1508:分段
1510:分段
1512:分段/自由端分段
1514:電動接頭
1516:電動接頭
1518:電動接頭
1520:末端執行器
1522:腕部
1524:托盤
1526:物品
1542:輸出堆疊/堆疊
A:區域
B:區域/區
C:區域
D:區域
E:區域/輸入暫存區域
F:區域/輸入暫存區域
t0:時間
t1:時間
t2:時間
ti:時間
vi:初始速度
vop:操作速度/速度
vsafe:目標速度
在以下詳細說明及附圖中揭示本發明之各種實施例。
圖1A係圖解說明一機器人產線備料系統之一實施例之一方塊圖。
圖1B係圖解說明一機器人產線備料系統之一實施例之一方塊圖。
圖2A係圖解說明一機器人產線備料系統中之一經修改安全電路之一實施例之一方塊圖。
圖2B係圖解說明一機器人產線備料系統之一實施例中之一安全停止程序之一實施例的一流程圖。
圖2C係圖解說明用以在一機器人產線備料系統之一實施例中之安全停止之後進行重新啟動之一程序之一實施例之一流程圖。
圖3A係圖解說明一機器人產線備料系統之一實施例中之一安全停止之一實例的一圖式。
圖3B係圖解說明一機器人產線備料系統之一實施例中之一經修改安全停止之一實例的一圖式。
圖3C係圖解說明在一機器人產線備料系統之一實施例中之安全停止之後的一重新啟動之一實例之一圖式。
圖3D係圖解說明在一機器人產線備料系統之一實施例中之安全停止之後的一經修改重新啟動之一實例之一圖式。
圖4係圖解說明用以回應於一機器人產線備料系統之一實施例中之一不安全狀況之偵測及清除而進行停止及重新啟動之一程序之一實施例的一流程圖。
圖5A係圖解說明具有複數個不同操作區域之一機器人產線備料系統之一實施例之一圖式。
圖5B係圖解說明具有複數個不同操作區域之一機器人產線備料系統中之操作區域安全狀態之一視覺顯示之一實施例的一圖式。
圖6A係圖解說明用以在具有複數個不同操作區域之一機器人產線備料系統中規劃及動態地更新規劃之一程序之一實施例之一流程圖。
圖6B係圖解說明用以在具有複數個不同操作區域之一機器人產線備料系統中監視及追蹤操作區域安全狀態之一程序之一實施例之一流程圖。
圖7係圖解說明具有複數個不同操作區域之一機器人產線備料系統之一實施例中之安全裝備的一圖式。
圖8A係圖解說明用以在一機器人產線備料系統中偵測一不安全狀態之一模組或子系統之一實施例之一方塊圖。
圖8B係圖解說明用以在一機器人產線備料系統中偵測一不安全狀態之一模組或子系統之一實施例之一方塊圖。
圖8C係圖解說明用以在一機器人產線備料系統中觸發一緊急停止之一模組或子系統之一實施例之一方塊圖。
圖9係圖解說明用以經由一機器人產線備料系統之一實施例中之自主機器人操作而規劃、排程及執行工作以達成一較高階目標之一系統之一實施例之一方塊圖。
圖10A係圖解說明具有複數個不同操作區域之一機器人產線備料系統之一實施例之一圖式。
圖10B係圖解說明基於一機器人產線備料系統之一實施例中之區域特定安全狀態資訊之不同操作區域及模式的一圖式。
圖11係圖解說明用以以一安全運輸模式穿過或毗鄰於一操作區域而進行運輸之一程序之一實施例的一流程圖。
圖12A係圖解說明經組態以自一輸入暫存區域拾取物品托盤之一機器人產線備料系統之一實施例之一俯視圖的一圖式。
圖12B係圖解說明位於在輸入暫存區域中之一輸入堆疊上面之一位置中的圖12A之機器人備料系統之一機器人臂之一圖式。
圖12C係圖解說明圖12A之機器人備料系統1200之輸入暫存區域中之輸入堆疊之一前視立面圖的一圖式。
圖13係圖解說明用以避免輸入堆疊與一機器人臂之間的碰撞之一程序之一實施例之一流程圖。
圖14係圖解說明用以為一人員工作者排程一工作以解決一所偵測狀況之一程序之一實施例之一流程圖。
圖15A係圖解說明經組態以偵測一狀況並為一人員工作者排程一工作以解決該狀況之一機器人產線備料系統之一實施例之一圖式。
圖15B係圖解說明經組態以偵測一狀況並為一人員工作者排程一工作以解決該狀況之一機器人產線備料系統之一實施例之一圖式。
可以眾多方式實施本發明，包含作為一程序；一設備；一系統；一物質組成；體現在一電腦可讀儲存媒體上之一電腦程式產品；及/或一處理器，諸如經組態以執行儲存於耦合至該處理器之一記憶體上及/或由該記憶體提供之指令之一處理器。在此說明書中，此等實施方案或本發明可採取之任何其他形式可稱為技術。一般而言，可在本發明之範疇內更改所揭示之程序之步驟之次序。除非另外陳述，否則諸如闡述為經組態 以執行一工作之一處理器或一記憶體之一組件可實施為經暫時組態以在一給定時間執行該工作之一通用組件或經製造以執行該工作之一特定組件。如本文中使用，術語「處理器」係指經組態以處理諸如電腦程式指令之資料之一或多個裝置、電路及/或處理核心。
下文連同圖解說明本發明之原理之附圖一起提供對本發明之一或多個實施例之一詳細說明。結合此等實施例闡述本發明，但本發明並不限於任何實施例。本發明之範疇僅由申請專利範圍限制且本發明囊括眾多替代方案、修改及等效形式。在以下詳細說明中陳述眾多特定細節以提供對本發明之一透徹理解。出於實例目的而提供此等細節，且可在不具有此等特定細節中之某些或所有細節之情況下根據申請專利範圍實踐本發明。出於清晰之目的，未詳細闡述與本發明相關之技術領域中已知之技術材料，使得不會不必要地模糊本發明。
揭示技術以使得人員工作者與自主機器人能夠在同一或暫時共用之環境中安全地進行操作。在各種實施例中，一機器人產線備料系統在被劃分成複數個操作區域之一工作空間中進行操作。一或多個區域可包含安全特徵，該等安全特徵用以確保人員不與一自主機器人同時在同一空間中操作，或確保在人員與自主機器人正同時在同一空間中操作之情況下，機器人以對於人員安全或相對較安全之一方式進行操作。
在各種實施例中，如本文中所揭示之一機器人產線備料系統以一完全自主模式進行操作。接收到一組高階目標，諸如一組待履行訂單。接收到狀態資訊，諸如指示預期被提供至系統之一輸入暫存區及/或結構之物品之數目及類型之輸入資訊，且其他狀態資訊由感測器(諸如經組態以偵測輸入及輸出堆疊及/或容座之位置、定向及內容物之相機及電 腦視覺系統)產生。一分層規劃器/排程器協調由一組一或多個機器人工具(例如，機器人臂、機器人控制之輸送機及/或其他機器人)進行之工作，以執行與實現整體高階目標之一子目標相關聯之工作。
在各種實施例中，包括如本文中所揭示之一機器人系統(諸如一機器人產線備料系統)在其中進行操作之一工作空間的一或多個區域中之每一者包含一或多個結構，該一或多個結構經設計且經組態而以至少一個自主操作模式維持人員工作者與自主機器人工具之間的分隔。提供一或多個安全感測器來偵測一狀態改變，例如，打開一門、一人員工作者進入一操作區域中等。在各種實施例中，在偵測到一人員至一區域中之實際或可能進入後，如本文中所揭示之一機器人產線備料系統旋即更改一或多個機器人工具之自主行為以確保操作區域中之任何人員工作者之安全。
在某些實施例中，在偵測到其中一人員係或可存在於一操作區域中之一狀況後，如本文中所揭示之一機器人系統旋即在必要時動態地更新其規劃/排程，以繼續以確保安全之一方式自主地執行工作。舉例而言，在某些實施例中，如本文中所揭示之一機器人系統可動態地重新規劃其工作以在其中當前未偵測到或尚未偵測到與人員存在相關聯之狀況之區域中自主地進行操作。在各種實施例中，機器人系統可避免使機器人在其中一人員可存在之區域中自主地工作或者可以在所偵測狀況下被視為安全或較安全之一方式在此等區域中或其附近進行操作，諸如藉由較緩慢地操作、使用較少力、發出一聲訊及/或視覺警告等。
在各種實施例中，如本文中所揭示之一機器人系統在偵測到一不安全或潛在的不安全狀況後，抓取有一物品或裝滿物品之容座之一機器人工具(諸如一機器人臂)執行或(若狀況准許)可執行一經修改安全停 止。在一第一階段中，系統以一迅速但受控制方式減緩其運動速率以降低至一經降低運動速率且(僅)然後觸發機器人工具之一安全停止特徵。以此方式，機器人不太可能失去其對物品之抓取、致使一物品自機器人抓取之一容座彈出或致使對機器人抓取之一易碎物品造成損壞。在某些實施例中，可暫停或延長針對機器人正用於執行之一操作之一時限。一旦清除狀況，機器人便可以一兩步驟方式恢復操作，首先將速度逐漸增加至一目標運動速率且然後切換至全操作速度。
圖1A係圖解說明一機器人產線備料系統之一實施例之一方塊圖。在所展示之實例中，系統100包含在此實例中自一輸入端(集結及裝載區)108饋送、沿著一輸入堆疊輸送工具106移動之源托盤堆疊102、104。在此實例中，將源托盤堆疊102、104中之每一者展示為堆疊於一輪式推車或底盤上。在各種實施例中，托盤堆疊102、104可被手動地推動至輸送工具106上，該輸送工具可為一輸送機帶或經組態以將源托盤堆疊102、104推進穿過由輸送工具106界定之工作空間之其他結構。在某些實施例中，上面堆疊有源托盤之底盤或其他基座結構可為自動推進的。在某些實施例中，可在機器人控制下透過/藉由輸送工具106而推進源托盤堆疊102、104。舉例而言，藉由/透過輸送工具106而推進源托盤堆疊102、104之速度及時間可經控制以促進自源托盤堆疊102、104高效抓取托盤。
在所展示之實例中，一單個軌道110沿著輸送工具106之一個長側安置。在此實例中，兩個機器人彼此獨立地以可移動方式安裝於軌道110上，一個機器人包括機器人臂112且另一機器人包括機器人臂114。舉例而言，每一機器人臂112、114可安裝於沿著軌道110騎行之一自動推進底盤上。在此實例中，每一機器人臂112、114端接有一托盤處置末端 執行器116、118。在各種實施例中，托盤處置末端執行器116、118在機器人控制下進行操作以自一源托盤堆疊102、104抓取一或多個托盤。如圖1A中所展示，每一末端執行器116、118包含附接至機器人臂112、114之端之一橫向部件。一側部件安裝於橫向部件之每一端上。如所展示，在各種實施例中，側部件中之至少一者在機器人控制下被打開或關閉，以使得能夠抓取(藉由關閉側部件)或釋放(藉由打開側部件)一托盤。
在各種實施例中，每一末端執行器116、118包含一個非移動(「被動」)側部件及一個可移動(「主動」)側部件。在此實例中，可移動或「主動」側部件擺動為打開(其中展示末端執行器116之位置)以(例如)使得能夠將末端執行器放置於適當位置中以抓取一或多個托盤，且擺動為關閉(其中展示末端執行器118之位置)以(例如)完成一或多個托盤之一抓取。
在各種實施例中，每一末端執行器116、118在每一側部件上包含一或多個突出部或類似結構，該一或多個突出部或類似結構具有一大小及形狀，使得突出部等適配至托盤將被抓取之側中之孔或其他開口中且在各種實施例中，可在機器人控制下被滑動至該等孔或其他開口中。舉例而言，在某些實施例中，位於側部件之內面上之突出部(在本文中有時稱為「拇指」)可被開槽至一托盤之相對側上之把手(例如，經定大小以容納一人手之孔)中，如下文更充分地闡述及圖解說明。
在各種實施例中，各別機器人112、114完全自主地同時進行操作，以自源托盤堆疊102、104拾取托盤且將該等托盤放置於位於軌道110之與輸送工具106及源托盤堆疊102、104相對的一側上之一目的地托盤堆疊裝配區中之目的地托盤堆疊(諸如堆疊120、122)上。在各種實施 例中，可根據發票、載貨單、訂單或其他資訊來裝配目的地托盤堆疊。舉例而言，針對複數個實體目的地(例如，零售商店)中之每一者，藉由自各別源托盤堆疊102、104選擇托盤並將該等托盤堆疊於一對應目的地托盤堆疊120、122上而構建與彼目的地相關聯之一目的地堆疊(例如，根據由目的地所下的一訂單)。已完成目的地托盤堆疊120、122可自目的地托盤堆疊裝配區被移除(如由箭頭124所指示)，以(例如)被放置於貨車、軌道車、容器等上來遞送至一進一步目的地，諸如一零售商店。
進一步參考圖1A，在所展示之實例中，系統100包含經組態以與構成系統100之機器人元件無線地進行通信之一控制電腦128，在各種實施例中，該等機器人元件包含以下各項中之一或多者：輸送工具106；在上面堆疊源托盤堆疊102、104之輪式底盤(若係自動推進的)；機器人臂112、114及/或機器人臂112、114在上面被安裝於軌道110上之各別底盤；以及機器人控制之托盤處置末端執行器116、118。在各種實施例中，機器人元件由控制電腦128基於輸入資料(例如發票、訂單及/或載貨單資訊)以及輸入狀態資訊(例如指示哪些源托盤堆疊包含哪一類型及/或數量之產品之此庫存資料)而進行控制。
在各種實施例中，源托盤堆疊102、104可插入至位於輸送工具106之輸入端108處之一門或其他入口/控制結構中。輸送工具106可包括一設備(堆疊移動器)，該設備將源托盤堆疊102、104沿著軌道110移動以(例如)藉由最小化機器人臂112、114必須沿著軌道110被移動以抓取源托盤並將該等源托盤放置於各別目的地堆疊上之距離及/或頻率而最佳化處理量並最小化機器人位移。源托盤堆疊102、104可與以不同定向/重量/及重量分佈之托盤一起進入。系統100使用力控制來操作機器人臂112、 114以將一拇指或其他突出部平緩且牢固地插入至一托盤中並規劃其運動及托盤軌跡以便不與自身或環境碰撞。在各種實施例中，每一機器人112、114在寬度大約2.5m且具有一極小佔用面積之一極緊湊空間中進行操作。機器人利用其完整的工作空間且智慧地規劃其運動，從而最佳化其抓取。該機器人意識到需要執行定向改變並相應地進行處置，同時避開障礙物。機器人移動至對應於正確客戶之正確輸出(目的地堆疊120、122)，同時與軌道110上之其他機器人協調。該機器人然後使用高級力控制及與環境之交互來找出一適當放置策略。循環然後重新啟動。
在圖1A中所展示之實例中，系統100包含一3D相機126。在各種實施例中，系統100可包含複數個3D(或其他)相機(諸如相機126)，且可使用由此等相機產生之影像及深度資料來產生工作空間及場景(諸如圖1A中所展示之場景/狀態)之至少相關部分之一個三維視圖。在某些實施例中，諸如相機126之相機可用於識別構成一托盤堆疊之源托盤中之托盤之內容，此係(例如)藉由辨識此等物品之大小、形狀、封裝及/或標籤及/或藉由辨識源堆疊托盤自身之形狀、色彩、尺寸或其他屬性及/或藉由讀取條碼、QR碼、射頻標示或者在托盤上或由托盤發出之其他基於影像或非影像之資訊。
在各種實施例中，由諸如相機126之相機產生之影像資料用於將機器人臂及末端執行器移動至在將自一源堆疊被抓取及拾取之一托盤或者兩個或多於兩個托盤之堆疊附近之一位置中及/或將托盤定位於該(等)托盤將被放置之一目的地附近(例如，一對應目的地堆疊之頂部處)。在某些實施例中，使用力控制(如下文更充分地闡述)來完成一拾取/抓取時期及/或一放置時期之最後階段。
儘管在圖1A中展示安裝至系統100之工作空間中之一壁之一單個相機126，但在各種實施例中，可將多個相機靜態地安裝於一工作空間中。另外或替代地，可將一或多個相機安裝於每一機器人臂112、114上或其附近，諸如安裝於其自身之臂上及/或末端執行器116、118上，及/或安裝於在機器人臂112、114沿著軌道110移動時與該機器人臂一起行進之一結構上。
圖1B係圖解說明一機器人產線備料系統之一實施例之一方塊圖。在圖1B中，展示圖1A之系統100可在其中進行操作之一工作空間之一頂視圖之一實例。在所展示之實例中，機器人臂112、114沿著一共同軌道110移動(如在圖1A中)，以自沿著輸送機106移動之源堆疊140接達並拾取托盤且將托盤放置於位於軌道110之與源堆疊140及輸送工具106相對之側上的目的地堆疊裝配區中之對應目的地堆疊142上。在此實例中，一人員工作者將源堆疊手動地饋送至輸送工具106上，但在某些實施例中，一機器人工作者執行彼工作之全部或部分(例如，根據以程式化方式產生之規劃)以履行一組訂單，每一訂單與一對應目的地相關聯。當完成目的地堆疊142時，將該等目的地堆疊自目的地堆疊裝配區移出，如由與圖1A之箭頭124對應的圖1B之頂部之箭頭所指示。
儘管在圖1A及圖1B中所展示之實例中，托盤各自僅含有一種類型之物品，但在其他實施例及申請案中，可處置具有物品混合物之源托盤及目的地托盤以裝配目的地托盤堆疊，如本文中所揭示。類似地，儘管在圖1A及圖1B中所展示之實例中，源托盤堆疊各自僅含有相同類型及內容之托盤，但在其他實施例及申請案中，源托盤堆疊可包含托盤及/或物品類型之一混合物。舉例而言，控制電腦128可被提供有指示哪些類型 之托盤位於每一源托盤堆疊中之哪一位置中之資訊，且可使用彼資訊以及載貨單或指示每一目的地托盤堆疊之所需內容之其他資訊以藉由自一源托盤堆疊上之一對應位置各自拾取所需要托盤並將托盤添加至一對應目的地堆疊而構建所需目的地托盤堆疊。
儘管在圖1A及圖1B中所展示之實例中，一機器人產線備料系統處置物品托盤，從而自一輸入暫存區中或通過該輸入暫存區之輸入堆疊拾取托盤並在一輸出區中構造輸出堆疊，但在各種實施例中，本文中所揭示之技術用於其他內容脈絡中，如在機器人備料或履行系統中，其中處置個別物品而非物品托盤及/或其中並非藉由形成托盤或其他容座之輸出堆疊(諸如藉由填充箱子、托盤、貯存箱或其他容座)而履行訂單。
圖2A係圖解說明一機器人產線備料系統中之一經修改安全電路之一實施例之一方塊圖。在各種實施例中，如圖2A中所展示之一經修改安全電路200可用於一機器人備料系統之內容脈絡中，例如，如圖1A及圖1B中所展示。在某些實施例中，經修改安全電路200可實施於一自主操作之機器人工具(諸如圖1A及圖1B之機器人臂112及114以及輸送機106中之一或多者)中及/或與該自主操作之機器人工具相關聯。在所展示之實例中，經修改安全電路200包含插置於一或多個安全感測器204與一機器人安全模組206之間的一信號路徑中之一延遲器202。延遲器202、安全感測器204及機器人安全模組206中之一或多者可體現於構成機器人工具之一底盤或其他結構上或其中。安全感測器204之實例包含但不限於以下各項中之一或多者：一力感測器、一觸控感測器、一接觸感測器、一壓力感測器、一光幕、一紅外線或其他電光及/或射頻感測器、電腦視覺或者其他基於相機或視覺之感測器，或任何其他感測器。
在各種實施例中，將延遲器202插置於安全感測器204與機器人安全模組206之間的信號路徑中為如本文中所揭示之一機器人系統提供執行一受控制安全停止之一初始階段之一機會，其中在一安全停止被觸發及/或由機器人安全模組206執行之前，機器人工具之一運動速率係或取決於情況可以一迅速但非過於突然之方式被降低至一目標運動速率。在某些實施例中，本文中所揭示之兩步驟方法降低由於機器人安全模組206導致機器人太突然地停止而使在機器人工具之抓取中之一物品(例如，在圖1A及圖1B之系統100中，在諸如機器人臂112、114之末端執行器116、118之一末端執行器之一抓取中的一物品，或在輸送機106上之一物品堆疊)將被掉落或損壞之風險。
在各種實施例中，若偵測到一更緊急的不安全狀況，諸如在具有機器人之一工作區中確認存在一人員、一人員與機器人之間的接觸或緊密接近等，則延遲器202可被繞過或者不具有持續時間或具有短持續時間。在某些實施例中，由延遲器202施加的延遲的長度可變化。舉例而言，在某些實施例中，延遲可與機器人(例如，末端執行器)之一當前運動速率成比例。若機器人正較快地移動，則延遲可為較長的以允許在機器人安全模組206觸發一安全停止之前對運動速率進行一受控制降低。在某些實施例中，延遲器202可在其中機器人突然停止可能不會造成任何傷害之情況下(諸如若機器人當前不具有在其抓取中之一物品)被繞過。
在各種實施例中，延遲器202可以硬體(例如，一或多個電路元件)、以軟體(例如，作為延遲邏輯與一定時器之一組合)或此兩者來實施。
圖2B係圖解說明一機器人產線備料系統之一實施例中之一 安全停止程序之一實施例的一流程圖。在各種實施例中，圖2B之程序220由一控制電腦(諸如控制電腦128)執行。舉例而言，程序220可由包括運行於一控制電腦上之一機器人控制器之一安全模組執行。在所展示之實例中，在222處，接收到執行一安全停止之一指示。舉例而言，可直接或間接自一感測器(諸如安全感測器204)接收到指示一潛在不安全狀況之一信號。在224處，執行趨向一迅速但非突然停止之一受控制移動。舉例而言，可命令機器人以一所判定速率降低速度或者在一所規定或判定時間間隔內將速度降低至一目標速度。在226處，觸發一安全停止。舉例而言，可將來自一安全感測器(諸如安全感測器204)之一先前經延遲信號提供至機器人之一安全模組(諸如安全模組206)，以觸發一安全停止。
圖2C係圖解說明用以在一機器人產線備料系統之一實施例中之安全停止之後進行重新啟動之一程序之一實施例之一流程圖。在各種實施例中，可執行圖2C之程序240以恢復操作(例如，當一機器人由於一所偵測狀況而在工作中停止時，如在圖2B之程序220中)。在所展示之實例中，在242處，接收到在一安全停止之後恢復操作之一指示。舉例而言，可接收到提示機器人停止之一安全狀況已被解決或清除之一指示。在244處，替代提示機器人以該機器人可在安全停止之前運行之全操作速度來恢復操作，執行以一受控制但迅速之方式之一移動增加速度。舉例而言，機器人之速度可以一受控制速率增加至比在起始安全停止時機器人正移動之全操作速度小的一目標速度。在246處，機器人恢復以全操作速度進行操作，例如，快速加速至在安全停止之前該機器人正操作之速度。
圖3A係圖解說明一機器人產線備料系統之一實施例中之一安全停止之一實例的一圖式。圖形300圖解說明可在觸發一安全停止且未 採用上文結合圖2B所闡述之兩步驟安全停止之事件中發生之速度之迅速改變。在所展示之實例中，當偵測到安全狀況時，速度在時間t1自一操作速度Vop非常突然地降低至一完全停止，從而可能導致機器人掉落或損壞其抓取之一物品。
圖3B係圖解說明一機器人產線備料系統之一實施例中之一經修改安全停止之一實例的一圖式。在所展示之實例中，圖形320圖解說明一兩步驟安全停止，例如如上文結合圖2B所闡述。在所展示之實例中，在於時間t1接收到執行一安全停止之一指示後，系統旋即執行自操作速度Vop之一受控制減速以到時間t2時達成目標速度Vsafe，在時間t2觸發一安全停止導致速度被迅速降低至零。
圖3C係圖解說明在一機器人產線備料系統之一實施例中之安全停止之後的一重新啟動之一實例之一圖式。圖形340圖解說明以傳統方式執行之一安全停止，而非使用圖2C之兩步驟程序。在所展示之實例中，機器人在時間t0突然自停止轉變至全操作速度Vop，從而可能導致機器人掉落或損壞其抓取之一物品。
圖3D係圖解說明在一機器人產線備料系統之一實施例中之安全停止之後的一經修改重新啟動之一實例之一圖式。圖形360圖解說明用以在一安全停止之後恢復操作之一兩步驟程序，如在圖2C之程序240中。在所展示之實例中，在於時間t0接收到恢復操作之一指示後，旋即以一受控制方式增加速度以到時間ti時達成一初始速度Vi，在時間ti發信號通知機器人以全速度恢復操作，從而導致機器人迅速加速至緊接在安全停止之前該機器人正操作之速度Vop。
圖4係圖解說明用以回應於一機器人產線備料系統之一實施 例中之一不安全狀況之偵測及清除而進行停止及重新啟動之一程序之一實施例的一流程圖。在各種實施例中，程序400由一電腦(諸如圖1A之控制電腦128)執行。在所展示之實例中，在402處，接收到暫停一工作或操作之一指示。舉例而言，一安全感測器可已被觸發。在404處，執行一受控制停止。舉例而言，可執行諸如上文結合圖2B所闡述之一兩步驟安全停止。在某些實施例中，可以至少部分地基於所偵測狀況之一位準及/或即時性而判定之一方式執行404處之受控制停止。舉例而言，偵測到其中一機器人可即將與一人員接觸之一狀況可導致在一單個階段中之一完全緊急停止，如圖3A中所圖解說明。相比而言，偵測到一門已被打開結合對該門內側之一光幕或其他感測器尚未被觸發之一判定(表明一人員尚未進入操作區)可替代地導致一兩步驟安全停止，如由圖2B及圖3B所圖解說明。
在406處，暫停或延長與當在402處接收到指示及/或在404處執行受控制停止時機器人正在執行之一工作或操作相關聯之一時限。在各種實施例中，暫停或延長時限可使得當在404處停止時機器人正執行之操作能夠被恢復並完成，此對於整個系統而言可比由於超時而使操作中止更高效。
在408處，判定是否已接收到恢復經暫停操作之一指示。若否，則在406處可進一步延長或暫停時限。在某些實施例中，若在一所規定間隔之後，導致404處之停止之狀況尚未被清除，則允許在406處暫停之時限恢復且若經過足夠的時間，則到期(圖4中未展示)，從而使得系統能夠繼續使用其他資源(例如，其他機器人)來完成操作。
一旦已清除導致停止之狀況(408)，便在410處做出關於是應中止還是恢復當機器人在404處被停止時正在進行之操作之一判定。舉 例而言，若機器人系統尚未繼續使用其他資源來完成被中斷之操作且工作空間之狀態使得操作可被恢復，則在412處執行機器人之一受控制重新啟動(例如，如圖2C及圖3D中所圖解說明)且操作被恢復並執行直至完成。舉例而言，若機器人正在將一托盤移動至機器人將在其處將托盤放置於一對應目的地堆疊上之一目的地位置之過程中，則在412處若目的地堆疊保持處於一目的地堆疊輸出區中且仍需要將機器人之抓取中之托盤添加至該目的地堆疊，則可恢復操作。若在410處判定不應或無法恢復經暫停工作或操作，則在414處執行一動態重新規劃以判定機器人之一下一工作且在412處執行一受控制重新啟動。在某些實施例中，機器人可(例如)藉由以下操作而中止經暫停工作：在根據於414處動態判定/修正之規劃繼續進行一下一工作之前，將該機器人抓取之一托盤或物品返回至從中拾取該托盤或物品之一輸入暫存區及/或將該托盤或物品放置於一單獨暫存區中以進行異常處置。
圖5A係圖解說明具有複數個不同操作區域之一機器人產線備料系統之一實施例之一圖式。在各種實施例中，系統500可包含於一機器人產線備料系統(諸如圖1A之系統100)中，且在一電腦(諸如圖1A之控制電腦128)之控制下自主地執行產線備料。在所展示之實例中，系統500包括容納於複數個不同區域內且經組態以在該複數個不同區域內進行操作之產線備料機器人工具及工作空間。一系列門及分隔物(例如，壁、柵欄或其他阻擋物)界定不同操作區，在此實例中包含可(例如，由一人員)經由門502、504、506、508、510及512進出之不同區。舉例而言，門502、504、506及508各自可用於進出系統500之一對應所界定且不同操作區。
在所展示之實例中，一入口門514提供出入口以將托盤或其他容座之一堆疊移動至用於提供輸入堆疊之一輸入暫存區之一入口位置中，由在軌道522上進行操作之機器人518及520自該等輸入堆疊拾取托盤或其他容座以在與門502、504、506及508對應之各別操作區中構建托盤或其他容座之輸出堆疊。在所展示之實例中，一人員工作者524已打開門504，(例如)以執行一工作，諸如自與門504對應之操作區移除一已完成輸出堆疊526。可由於因感測器組件505a已被移出與感測器組件505b之接觸及/或接近引起之一信號丟失(或一信號被產生)而偵測到門已被打開。在所展示之實例中，門514已(例如)由一不同人員工作者(未展示)打開，以執行一工作，諸如將托盤或其他容座之一輸入堆疊移動至堆疊輸送機530上之當前空的入口位置528中。圖5A中未圖解說明之其他狀況可需要將門510或門512打開，(例如)以進入對應操作區來解決關於一輸入堆疊之一問題，諸如錯誤堆疊之托盤、一托盤具有與系統預期不同之物品、一掉落托盤或物品等。
圖5B係圖解說明具有複數個不同操作區域之一機器人產線備料系統中之操作區域安全狀態之一視覺顯示之一實施例的一圖式。在所展示之實例中，顯示540展示圖5A之分別與門502、504、506、508、510及512對應之複數個區域542、544、546、548、550及552中之每一者之一安全狀態。在所展示之實例中，如由操作區544表示之與門504相關聯之操作區藉由一色彩或一潛在不安全狀態(在此實例中具體而言，相關聯門504打開)之其他視覺指示而突出強調。在某些實施例中，表示540可經由一圖形使用者介面(GUI)而顯示。在某些實施例中，可或可不顯示如圖5B中所展示之表示540。在某些實施例中，表示540係儲存於一資料結構 中之狀態資訊之一概念表示，該資料結構經組態以追蹤複數個操作區域542、544、546、548、550及552中之每一者之狀態資訊。在各種實施例中，所儲存狀態資訊用於以考量狀態資訊之一方式控制機器人518及520及/或堆疊輸送機530。舉例而言，機器人518及520可不會在操作區544中操作，此乃因狀態資訊指示可在操作區544中存在對一人員工作者造成傷害之風險。或者，堆疊輸送機530可在當操作區550及/或552可在其中有一人員時之一時間期間不被推進。
在各種實施例中，如本文中所揭示之一系統之一使用者介面傳遞標準操作程序以供操作者與系統安全地進行交互，諸如起動指令、在進入軌道區及重設輸出面之前的緊急停止系統、在繼續系統起動之前驗證正確的機器人臂位置(此乃因其可指示機器人處於一錯誤狀態中)、在推進堆疊移動器之前的適當關閉指令與警告以觀察移動輸入堆疊與機器人臂之碰撞情景、在操作者插入工作流程程序開始時自動暫停輸入暫存區推進。
在各種實施例中，如本文中所揭示之一機器人產線備料系統藉由不同操作區域而追蹤一工作空間之操作狀態(例如，自主機器人操作之安全或不安全)。系統在其中被視為安全之操作區中執行完全自主工作且避免或修改機器人工具(諸如圖5A之機器人518及520及/或堆疊輸送機530)在其中可存在一人員或可存在另一不安全狀況之區域中之自主操作。
圖6A係圖解說明用以在具有複數個不同操作區域之一機器人產線備料系統中規劃及動態地更新規劃之一程序之一實施例之一流程圖。在各種實施例中，圖6A之程序600可由一電腦(諸如圖1A之控制電腦 128)執行。在所展示之實例中，在602處，機器人系統在當前未處於一不安全狀態中之區域(例如，在圖5A及圖5B中所展示之實例中，除了與門504相關聯之操作區域544之外的所有區域)中動態地進行規劃及操作。每當在604處偵測到一操作區域之安全狀態之一改變，在606處，系統根據需要/若需要動態地修正其規劃以僅在未被標記為不安全之區域中繼續進行操作。在606處，系統可修正其規劃以根據需要/若需要對工作進行重新指派、重新排序、變更優先順序、修改、重新排程及/或取消以避免在已轉變為一不安全狀態(例如，由於一門被偵測為已被打開)(例如，基於來自一感測器(諸如在圖5A中所展示之實例中包括組件505a及505b之門感測器)及/或與該感測器相關聯之一信號)之一操作區域中進行操作。動態規劃及(根據需要/若需要)重新規劃繼續進行(602、604、606)直至機器人系統完成操作，例如，已達成高階目標(608)。
圖6B係圖解說明用以在具有複數個不同操作區域之一機器人產線備料系統中監視及追蹤操作區域安全狀態之一程序之一實施例之一流程圖。在各種實施例中，圖6B之程序620可由一電腦(諸如圖1A之控制電腦128)執行。在所展示之實例中，在622處，監視與操作區域狀態相關聯之感測器。舉例而言，可監視諸如在圖5A中所展示之實例中包括組件505a及505b之門感測器之感測器。在624處，若一感測器跳脫，則在626處將對應區域標記為不安全。舉例而言，在圖5A及圖5B中所展示之實例中，可基於與包括組件505a及505b之感測器相關聯之一信號而偵測到門504之打開，從而致使將與門504相關聯之操作區域544標記為「不安全」，如圖5B中所展示。
一旦在626處被標記為「不安全」，一操作區域便保持如此 標記除非/直至在628處做出所有所需感測器及/或指示器已被重設之一判定。舉例而言，除了在圖5A中所展示之實例中包括組件505a及505b之門感測器之外，亦可存在其他感測器，諸如運動偵測器、基於電腦視覺之感測器、光幕等。針對將在628處做出之所有所需感測器已被重設/清除之一判定，必須重設/清除偵測到一不安全或潛在不安全狀態之每個感測器。在某些實施例中，在628處之所有所需感測器已被重設/清除之一判定進一步要求位於界定並固定操作區域之阻擋物及門外部之一按鈕或其他手動輸入裝置已接收到一肯定手動輸入，該肯定手動輸入指示一人員工作者已離開操作區，在視覺上確認無其他人員工作者(且無其他不安全狀況)仍存在於操作區中，且門已被牢固地關閉。
一旦關於已被標記為不安全之一給定操作區域在628處接收到所有所需安全感測器計及裝置之一重設，在630處操作區域若被標記為安全，則使得完全自主機器人操作能夠在彼操作區域中恢復。在某些實施例中，將一操作區域自一不安全狀態轉變為一安全狀態觸發一動態重新規劃程序(例如，如在圖6A之606處)，以使得系統能夠在其規劃中包含在新清除之操作區域中及其附近之機器人工具之操作。
操作如上文所闡述及圖6B中所圖解說明而繼續進行直至在632處判定完成操作，例如，由於已達成機器人系統之高階目標(例如，履行所有訂單)。
圖7係圖解說明具有複數個不同操作區域之一機器人產線備料系統之一實施例中之安全裝備的一圖式。在圖7中，再現系統500之一表示以供參考，其中具有僅用於與圖7相關之結構之元件符號。在所展示之實例中，將與門504相關聯之一操作區域展示為具備除了圖5A中所展示 之門感測器505a、505b之外的感測器及安全信號。在所展示之實例中，門感測器505a、505b偵測到並提供與門504被打開相關聯之一輸出信號，如所展示。在所展示之狀況中，一附近人員工作者524尚未進入與門504相關聯之操作區域。包括垂直元件702、704之一第一光幕感測器經組態以在該等垂直元件之間以各種高度發射光束706(如在圖7中左側之側視圖中所展示)，且在光束706中之一或多者被破壞(例如，由在垂直元件702、704之間步行之諸如人員工作者524之一人員工作者破壞)之事件中偵測到並提供一相關聯輸出。垂直元件702、704中之一者可包含複數個IR或其他光發射器，每一IR或其他光發射器指向另一垂直元件702、704上之一反射器位置處。往回反射至發射器側之光被感測到。若往回反射之光不再存在，則(例如)向一控制電腦(諸如圖1A之電腦128)提供指示光束已被破壞之一輸出。
在圖7中所展示之實例中，第一光幕702、704、706經定位以偵測到一人(諸如人員工作者524)已進入與門504相關聯之操作區，但並未偵測到該人已走進操作區域中多遠。在此實例中，包括垂直元件708、710及光束712之一第二光幕經定位以偵測到位於與門504相關聯之操作區域中之一人已接近在操作區域中被裝配之輸出堆疊(例如，堆疊526)附近。
在各種實施例中，在一操作區域內之各種位置中之多個感測器可用於以更大的確定性及/或粒度判定操作區域之一安全狀態。舉例而言，在圖7中所展示之實例中，一第一位準不安全狀況可與門504之打開(例如，如基於門感測器505a、505b所偵測)相關聯；一第二較高位準不安全狀況可與一打開門504及第一光幕702、704、706之觸發相關聯；而 一第三最高位準之不安全狀況可與第二光幕708、710、712之觸發相關聯。
在各種實施例中，如本文中所揭示之一機器人產線備料系統經組態以對複數個操作區域中之每一者之安全或其他操作狀態之所偵測改變做出回應，包含藉由取決於一給定操作區域可處於之複數個安全狀態中之一特定安全狀態之一位準或其他特性以一不同方式及/或在一不同程度上進行調適。舉例而言，在上文所闡述之實例中，回應於門504被打開但第一光幕702、704、706及第二光幕708、710、712未被觸發，系統可發出一聲訊警報、照明一警告燈，且開始規劃僅在除了與門504相關聯之操作區域之外的區中進行操作。在偵測到第一光幕702、704、706已被觸發後，系統可旋即(例如)藉由起始對在與門504相關聯之操作區域中或其附近操作之任何機器人之一兩步驟受控制安全停止及/或藉由發出一不同聲訊及/或視覺警報或安全狀態指示而進一步進行調適。最後，第二光幕708、710、712之觸發可提示系統執行對在操作區域中或其附近操作之任何機器人之一緊急停止。舉例而言，若系統已在操作區域中完成一工作且正在重新規劃操作以僅在其他區域中進行操作之過程中但在第二光幕708、710、712被觸發時尚未完全完成工作，則可(例如)藉由將來自一控制電腦(諸如圖1A之控制電腦128)之一信號發送至在該操作區域中操作之機器人以命令該機器人進行一緊急停止而執行對該機器人之一緊急停止。
進一步參考圖7，一信號燈陣列714定位於與門504相關聯之操作區中，位於對經由門504進入操作區域之一人可見之一位置及定向中。如在圖7之左上角之前視圖中所展示，在此實例中之信號燈陣列714包含位於頂部處之一綠燈714a、位於中間之一黃燈714b及位於底部處之 一紅燈714c。在某些實施例中，三個彩色燈714a、714b、714c中之每一者可與一不同位準之安全/不安全狀態對應。舉例而言，在一個方案中，一紅燈714c可向一人(諸如人員工作者524)指示進入操作區域(尚)不安全。舉例而言，門504之打開可致使紅燈714c變為(或保持)被照明，及/或使紅燈閃爍或跳動及/或發出一聲訊警報或警告，同時系統執行對由在操作區域中或其附近之任何機器人執行之任何工作之一受控制停止(或安全完成)。例如，若機器人系統已完成或暫停由在操作區域中之任何機器人執行之任何工作但仍在毗鄰區域中進行操作(舉例而言)，則信號燈陣列714可轉變為其中黃燈714b被照明之一狀態。在其中黃燈714b被照明之一狀態中，藉由實例方式，可准許一人員工作者524進入操作區域，但不能接近輸出堆疊。最後，照明綠燈714a可指示一人員工作者(諸如人員工作者524)進入操作區域並在該操作區域中執行工作係完全安全的。在某些實施例中，在特定情況中(諸如若在當一人員工作者位於或可位於操作區域中時之一時間期間，一機器人正沿著操作區域之一邊界運輸或在該邊界附近工作)，黃燈714b可再次被照明。
圖8A係圖解說明用以在一機器人產線備料系統中偵測一不安全狀態之一模組或子系統之一實施例之一方塊圖。在各種實施例中，模組或子系統800可以硬體(例如，作為一邏輯電路)或軟體(例如，作為應用程式邏輯)或者此兩者之一組合來實施。在所展示之實例中，模組或子系統800包含與同一對應操作區域(諸如圖7之被觸發的門感測器505a、505b、第一光幕702、704、706及第二光幕708、710、712)相關聯之複數個安全感測器信號802。將安全感測器信號802作為輸入提供至一邏輯「或」電路或邏輯804。因此，若安全感測器信號802中之任何一或多者 係高的(例如，以下各項中之一或多者：門504打開；第一光幕702、704、706被觸發；及第二光幕708、710、712)，則一「不安全狀態」輸出806係處於與一不安全狀況相關聯之一邏輯「高」狀態中。在各種實施例中，一旦輸出806已被雙態切換至「高」狀態，輸出806便將不會被雙態切換回至「低」(安全)狀態，除非/直至所有安全感測器信號802係處於低/重設狀態中(例如，以下所有情況皆係真的：門504被關閉；第一光幕702、704、706未被觸發；及第二光幕708、710、712未被觸發)。在某些實施例中，一旦輸出806已被雙態切換為「高」，為將輸出806雙態切換回至「低」(安全狀態)，除了安全感測器信號802全部係「低」之外，必須亦啟動一手動「重設」裝置，諸如在圖5A及圖7中所展示之實例中位於門504外部之一手動重設按鈕。
圖8B係圖解說明用以在一機器人產線備料系統中偵測一不安全狀態之一模組或子系統之一實施例之一方塊圖。在所展示之實例中，經組態以沿著一軌道822移動且具有包括經由電動接頭而連接之複數個分段之一機器人臂之一機器人820包含一安全模組824。在各種實施例中，安全模組824經組態以接收來自一或多個板上及/或外部感測器之讀數且使用一內部模型及狀態資訊來維持對機器人820沿著軌道822之位置以及對構成機器人臂之分段之位置及定向之一感知。在各種實施例中，安全模組824包括一機器人運動監視安全單元，諸如KawasakiTM Cubic-STM安全監視器。在各種實施例中，安全模組824使得能夠以電子方式界定及監視運動區邊界。若機器人到達與其中機器人被組態為不進行操作之一區域相關聯之一邊界，則安全模組824(若如此經組態)藉由(例如)切斷機器人之馬達之電力而使該機器人停止。在各種實施例中，可(例如)基於來自安全感 測器之讀數而動態地重新界定其中准許及不准許機器人進行操作之區。
在各種實施例中，安全模組824在一機器人控制器826(例如，運行於一控制電腦(諸如圖1A之控制電腦128)上之一機器人控制程序或模組)之控制下進行操作。針對一組一或多個區域中之每一者之區域進出感測器828(例如，圖7之門感測器505a、505b、第一光幕702、704、706及/或第二光幕708、710、712)由機器人控制器826(例如)經由無線及/或有線通信而接收。在某些實施例中，將來自區域進出感測器828及/或自該等區域進出感測器導出之安全信號提供至安全模組824。在某些實施例中，機器人控制器826可與安全模組824進行交互以(例如)回應於自區域進出感測器828接收之信號而執行如本文中所揭示之一受控制兩步驟停止或暫停。
在各種實施例中，機器人控制器826自安全模組824接收(例如)針對沿著軌道822之機器人820及/或針對構成機器人820之機器人臂之一或多個分段或「軸」之位置資訊。舉例而言，對於複數個操作區域中之每一者，可在安全模組824中或針對該安全模組對一對應監視區域進行程式化。替代在進入一區域後停止其運動，安全模組824提供指示其已進入一給定操作區域之輸出資料。舉例而言，若沿著軌道822平移之機器人820之一底盤進入一經組態區域，則安全模組824向機器人控制器826提供指示該底盤已進入彼區域之一信號。類似地，若機器人臂之一分段進入一操作區域，將一對應資料供應至機器人控制器826。以此方式，安全模組824用作一機器人位置感測器以供由機器人控制器826用於偵測機器人已進入一給定操作區域(或在某些實施例中，在一經規劃操作下將進入該區域)。在各種實施例中，機器人控制器826組合機器人位置/定位資訊與其 他輸入(諸如來自區域進出感測器828)，以控制如本文中所揭示之機器人之操作。
舉例而言，在某些實施例中，一機器人存在於一給定區域中與一或多個其他狀況之同時發生可觸發機器人控制器826執行一回應動作，諸如起始機器人之受控制及/或緊急停止。
在各種實施例中，除了反映機器人820在一給定操作區域中之存在或不存在之資訊之外，安全模組824亦向機器人控制器826提供其他操作資料，諸如末端執行器及/或構成或附接至機器人820之其他組件移動之速度、構成一機器人臂或機器人820之其他工具之接頭及/或分段之位置、定向及改變速率等。在各種實施例中，自安全模組824接收之資訊由機器人控制器826使用以判定將提供至機器人820之一控制或命令，諸如執行一兩階段或其他經修改停止或暫停(諸如上文結合圖2A至圖2C、圖3A至圖3D及圖4所闡述之彼等停止或暫停)之一方式。
圖8C係圖解說明用以在一機器人產線備料系統中觸發一緊急停止之一模組或子系統之一實施例之一方塊圖。在所展示之實例中，指示與一操作區域及/或機器人工具相關聯之一門打開之一信號842經由一邏輯「及」操作840而與指示一機器人已進入一經組態/經界定區域(諸如一操作區域)之一信號844組合，以產生一輸出846，該輸出經組態以在兩個輸入842、844皆係真/高之情況下提示/起始一緊急停止。在某些實施例中，自機器人之一運動/位置監視安全模組(諸如圖8B之安全模組824)及/或基於自該運動/位置監視安全模組接收之資料接收「機器人在區域中」輸入844。舉例而言，若偵測到一門被打開(842高位準)且判定機器人至少部分地存在於門與之相關聯之同一操作區域中(844高位準)，則圖8C之模 組或子系統將觸發一緊急停止。相比而言，在當機器人之任何部分皆不在相關聯操作區域中(844低位準)時之一時間打開同一門(842高位準)將不會導致觸發一緊急停止(846)。
圖9係圖解說明用以經由一機器人產線備料系統之一實施例中之自主機器人操作而規劃、排程及執行工作以達成一較高階目標之一系統之一實施例之一方塊圖。在各種實施例中，將構成控制系統900之元件中之所有或某些元件實施為運行於一控制電腦(諸如圖1A之控制電腦128)上之軟體模組、程序及/或子系統。在所展示之實例中，一組訂單資料902由一規劃模組904接收。訂單902表示一組一或多個高階目標，諸如裝配一組對應特定輸出堆疊以遞送至複數個目的地中之每一者。舉例而言，一麵包房或烘焙食品之其他批發配送中心可接收各自具有一對應類型之烘焙良好產品之輸入托盤堆疊，且可基於自不同零售商店或代表該等商店接收到之訂單而被委派工作以針對此等商店裝配輸出堆疊。
在所展示之實例中，規劃模組904自感測器912(諸如相機或其他成像裝置、條碼或者其他光學或RF掃描器等)接收狀態資訊。某些狀態資訊可(例如)經由一組態檔案或者指示將被包含於哪一輸入堆疊中、以何種次序被接收之物品之類型及數量之其他資料作為輸入而提供。規劃模組904與排程器模組(在所展示之實例中，諸如排程器906、908、910)進行交互，每一排程器模組經組態以自主且獨立地排程及控制一對應機器人工具(在此實例中，諸如一機器人臂(906、908)及/或一堆疊移動器(910)，其對應於諸如圖1A及圖1B之系統100之一系統)之操作。
在各種實施例中，規劃模組904維持高位準狀態(例如，哪些輸入堆疊存在及/或將到達輸入暫存區/堆疊移動器；哪些訂單已被履行 及哪些訂單仍等待被履行等)。機器人排程器906及908獨立地操作，從而自由規劃模組904產生之一佇列或規劃提取工作以經由自主操作來完成，每一機器人獨立於另一者而操作。例如，一旦堆疊移動器之一最後位置(或更多位置)已被清空(例如，由於機器人自輸入暫存區/堆疊移動器中之彼位置拾取托盤以裝配輸出堆疊)，一堆疊移動器排程器910便推進輸入暫存區堆疊移動器。在各種實施例中，推進堆疊移動器釋放堆疊輸送機之一輸入端上之一位置以(例如)由一或多個人員工作者添加一下一堆疊，如在圖1B中所展示之實例中。
在各種實施例中，機器人及/或堆疊移動器當中之潛在衝突藉由規劃模組904干預以致使機器人排程器906、908及堆疊移動器排程器910中之一或多者在一或多個其他機器人工具完成一以其他方式(潛在)衝突工作之同時暫停操作而解決。舉例而言，可提示機器人排程器在其中其所控制之各別機器人未在輸入暫存區中活動之一狀態中暫停，或者集中於並執行不涉及輸入暫存區域中之操作之工作，以使得堆疊移動器能夠藉由堆疊移動器排程器910被推進而不與一機器人臂碰撞。或者，若規劃模組904偵測到兩個或多於兩個機器人之間的一潛在碰撞，則規劃模組904可在一個機器人執行引起所偵測(潛在)碰撞之操作或工作之同時致使另一機器人暫停及/或轉向其他非衝突工作。
在各種實施例中，如圖9中所展示之一分層規劃器/排程器經組態以執行如本文中所揭示之操作區域感知機器人控制。舉例而言，在各種實施例中，複數個操作區域中之一者之一安全狀態改變可致使規劃模組904以及機器人排程器906、908及/或堆疊移動器排程器910中之一者或兩者若需要/根據需要修改其所規劃/所排程操作以避免在已改變一安全狀 態之一操作區域中操作，使得機器人不應在彼操作區域中進行操作。在某些實施例中，若需要/根據需要並且可行，則執行動態重新規劃，以在僅於其中仍安全地操作之操作區域中進行操作之同時繼續朝向更高階目標(例如，履行訂單902)取得進展。
圖10A係圖解說明具有複數個不同操作區域之一機器人產線備料系統之一實施例之一圖式。在所展示之實例中，系統及工作空間1000包含與如在圖5B中針對圖5A之系統500所圖解說明之區域對應之複數個區域，在此實例中標記為「A」至「F」。如上文結合圖5A、圖5B及圖7所闡述，將區域「B」544展示為處於與一人員工作者在彼區域中之可能及/或所偵測存在相關聯之一狀態中。舉例而言，參考圖5A及圖7，門感測器505a、505b可已提供一信號，該信號指示門504打開或者第一光幕702、704、706及第二光幕708、710、712中之一者或兩者可已被跳脫。
在圖10A中所展示之狀態中，在各種實施例中，可暫停區域「B」544中之機器人操作。在各種實施例中，一機器人(諸如在所展示之實例中之機器人520)仍可用於系統中以在除了區域「B」544之外的區域(諸如在所展示之實例中之區域A、C、D、E及F)中使用。
在圖10A中所展示之實例中，機器人520經組態以在機器人控制下沿著軌道522移動，從而進入毗鄰於軌道522之區，(諸如)以自輸入暫存區域E及F中之輸入托盤堆疊拾取托盤且將該等托盤放置於諸如A、B、C及D之輸出區中來構建輸出托盤堆疊。在圖10A中所展示之狀態中，在不沿著軌道522運輸經過區域B 544之情況下，機器人520將不能夠到達區域E中之輸入托盤堆疊及自該等輸入托盤堆疊拾取及/或將托盤放置於區域A中之輸出堆疊上。
在各種實施例中，一機器人(諸如機器人520)經組態及/或經控制以進入一安全運輸模式，從而(例如)取決於一給定操作區域之一當前狀態而經過或通過彼區域。舉例而言，參考圖5A、圖5B、圖7及圖10A，若區域「B」544處於與門504被偵測為打開但光幕702、704、706及708、710、712尚未被跳脫相關聯之一狀態中，則機器人520可在允許機器人520以正常操作速度移動經過區域「B」544但不允許機器人之任何部分(例如，機器人臂分段)延伸至區域「B」544中之一模式中進行操作。機器人亦可在其運輸經過區域「B」544時發出一聲訊及/或視覺警告。若除了門504被偵測為打開之外，第一光幕702、704、706被跳脫，則系統可允許機器人520僅在一進一步安全運輸模式中沿著軌道522移動經過區域「B」544，諸如使該機器人之機器人臂處於一收起或中心位置中(以便不延伸至區域「B」544中)且以一大大降低之速度，從而降低對存在於區域「B」544中之一人員造成傷害之風險。
在某些實施例中，較接近邊界(諸如機器人520之一機器人將必須沿著該邊界經過諸如區域「B」544之一操作區域)之一感測器(諸如在圖7中所展示之實例中之第二光幕708、710、712)之啟動將致使機器人520被阻止運輸經過區域「B」544。舉例而言，位於如圖10A中所展示之位置中之機器人520可被限制自輸入暫存區域F進行拾取及將輸出堆疊放置於區域C及D中。
圖10B係圖解說明基於一機器人產線備料系統之一實施例中之區域特定安全狀態資訊之不同操作區域及模式的一圖式。在所展示之實例中，圖式1020圖解說明其中機器人520可在給定圖10A中所圖解說明之區域安全狀態之情況下自由地(全操作速度)操作及具有限制地(例如， 適當安全運輸模式)操作之區。在此實例中，虛線1022展示其中機器人520可自由地(例如，完全自主地且全操作速度)操作之區，其中交叉影線區1024表示機器人520必須僅以適當安全運輸模式通過之區帶。
在各種實施例中，至少部分地使用如在圖8B中所展示之實例中之機器人之板上安全模組偵測到進入安全運輸區域1024中。在某些實施例中，安全模組824可被動態地程式化、組態、更新及/或控制以偵測並提供指示機器人處於安全運輸區域1024中之輸出。
在各種實施例中，在給定待達成之高階目標、此等目標已達到之水平或程度以及輸入及輸出堆疊之狀態及/或其他當前履行狀態資訊及/或其他當前背景資訊、連同當前適用之操作區域(或子區域)限制(例如，如圖10B中所展示)之情況下，根據需要/若需要動態地更新用於使用一機器人(諸如在圖10A及圖10B中所展示之實例中之機器人520)之一規劃及/或排程以最佳化對機器人之使用。
圖11係圖解說明用以以一安全運輸模式穿過或毗鄰於一操作區域而進行運輸之一程序之一實施例的一流程圖。在各種實施例中，圖11之程序1100可由一控制電腦、程序或模組(諸如圖1A之控制電腦128、圖8B之機器人控制器826及/或圖9之規劃器904以及排程器906、908及910中之一或多者)執行。在所展示之實例中，在1102處，偵測到一機器人正接近一不安全(或以其他方式「危險的」)區域或子區域。舉例而言，在圖10A及圖10B中所展示之實例中，可判定機器人520將要(或者正被排程或正考量被排程)進入與區帶「B」544相關聯且由圖10B之交叉影線區1024指示之安全運輸區域。在1104處，機器人以一「安全運輸」模式進入並穿越安全運輸區域，例如如上文所闡述。一旦機器人已以安全運輸模式完 成其穿過安全運輸區域之運輸(1104、1106)，在1108處，機器人便恢復以一正常方式並以正常操作速度進行操作。
在各種實施例中，如本文中所揭示之一機器人產線備料系統以避免或降低機器人或其任何部分或者在機器人之抓取中之任何物品與環境中之任何其他物件之間的一碰撞(包含藉由協調兩個或多於兩個機器人工具之操作以便避免此等衝突)之可能性之一方式控制一機器人工具(諸如一軌道或具有包括複數個分段之一機器人臂之其他底盤安裝式機器人)。舉例而言，在如圖1A、圖1B、圖5A、圖5B、圖7、圖9、圖10A及圖10B中所圖解說明之一產線備料操作中，堆疊移動器(例如，圖1A及圖1B之堆疊移動器106或圖5A之堆疊移動器530)之推進可經協調使得僅在無任何其他機器人(例如，112、114、518、520)之部分存在於空間中(該部分存在於空間中將導致與仍在輸入暫存區中之堆疊中之輸入容座之一碰撞)之情況下推進輸入堆疊，且同樣其他機器人之操作可經排程並以其他方式經控制以避免進入輸入暫存區以上(例如，在地面以上之一高度處)之空間而使得將被推進於輸入暫存區上之一堆疊可或將與機器人碰撞。
圖12A係圖解說明經組態以自一輸入暫存區域拾取物品托盤之一機器人產線備料系統之一實施例之一俯視圖的一圖式。在所展示之實例中，機器人產線備料系統1200包含機器人1202及1204，該等機器人安裝於軌道1206上且經組態以在機器人控制下沿著該軌道移動。系統1200進一步包含一機器人控制之堆疊移動器(例如，輸送機)1208，該機器人控制之堆疊移動器被展示為處於其中在不同高度上之輸入堆疊存在於堆疊移動器1208之位置1210、1212、1214、1216及1218上且一位置1220係空的一狀態中。舉例而言，先前堆疊於位置1220處之所有托盤或其他 容座可已被機器人1202及1204拾取且放置於軌道1206之與輸入堆疊移動器1208相對之側上之輸出堆疊上。
在圖12A中所展示之狀態中，一人員或機器人工作者可被委派有如下工作：將輸入堆疊添加至堆疊移動器1208之第一位置1210(當該第一位置係空的且使用者被提示及/或已判定如此做係安全時)，如由箭頭1222所指示。舉例而言，系統1200可具有一工作，該工作經排佇及/或經排程以將位置1210、1212、1214、1216及1218中之堆疊各自向右推進一個位置，使得展示於位置1218中之堆疊位於位置1220中且位置1210係空的並準備好裝載一新的輸入堆疊。
圖12B係圖解說明位於在輸入暫存區域中之一輸入堆疊上面之一位置中的圖12A之機器人備料系統之一機器人臂之一圖式。在圖12B中所展示之狀態中，機器人1204已將其機器人臂移動至在堆疊移動器1208之位置1218中之輸入堆疊上面之一位置中。舉例而言，機器人1204可經排程/經指派以自位置1218中之堆疊之頂部拾取一或多個托盤來放置於一輸出堆疊上。
圖12C係圖解說明圖12A之機器人備料系統1200之輸入暫存區域中之輸入堆疊之一前視立面圖的一圖式。在所展示之狀態中，可看到位置1218中之堆疊比位置1216中之堆疊矮得多。在所展示之狀況中，機器人1204將必須向下伸入至毗鄰於位置1216中之堆疊之上部部分之空間中，如所展示。若在當機器人1204處於此一位置中時之一時間推進堆疊移動器1208，則堆疊1216可與機器人1204或該機器人抓取之一物品碰撞。
在各種實施例中，如本文中所揭示之一機器人產線備料系 統藉由協調多個機器人工具(諸如在圖12A、圖12B及圖12C中所展示之實例中之機器人1204及堆疊移動器1208)之自主操作而避免此等實際或潛在衝突，以在避免衝突之同時最大化(或至少增加)處理量及/或效率。在某些實施例中，一較高位準排程器(諸如在圖9中所展示之實例中之規劃器904)可偵測到用於兩個或多於兩個機器人工具之獨立產生之排程(可)衝突。舉例而言，圖9中的機器人排程器908可已排程機器人1204以自堆疊移動器1208之位置1218拾取一托盤且堆疊移動器排程器910可已排程堆疊移動器1208以在此後過早地推進，使得機器人1204將尚未離開如圖12C中所展示之位置1216中之堆疊之上部部分將被移動到的空間。作為回應，規劃器904(或堆疊移動器排程器910)可提示堆疊移動器排程器910延遲推進堆疊移動器1208上之堆疊。舉例而言，一所規定、經組態、經計算及/或隨機延遲，或者直至接收到機器人1204已移動離開輸入暫存區之一指示之一延遲。
在某些實施例中，在上文所闡述之情況下，系統可替代地判定延遲/中止由機器人1204進行之工作，(例如)直至堆疊已被推進。舉例而言，規劃器904可偵測到衝突且基於關於哪一路徑對整個系統1200最佳之一判定而選擇允許繼續進行哪一工作及延遲哪一工作。舉例而言，可使用一成本函數或其他技術來判定應由哪一機器人工具以何種次序完成哪一(些)工作。
圖13係圖解說明用以避免輸入堆疊與一機器人臂之間的碰撞之一程序之一實施例之一流程圖。在各種實施例中，圖13之程序1300由一電腦、程序或模組(諸如圖1A之控制電腦128及/或圖9之規劃器904以及排程器906、908及910中之一或多者)執行。在所展示之實例中，在 1302處，一或多個機器人中之每一者自主地且獨立於其他機器人進行操作以自一輸入暫存區拾取物品(例如，物品托盤)且將該等物品放置於一輸出區中之對應目的地(例如，輸出托盤堆疊)中。在接收到於1304處所接收之推進輸入暫存區中之堆疊之一指示(例如，由於一或多個輸入托盤堆疊已被完全移動至輸出堆疊，從而使輸入暫存區中之一或多個位置係空的)後，在1306處做出關於以下情況之一判定：任何機器人之任何部分是否係或即將存在於輸入暫存區中、位於一位置/空間中使得在堆疊被推進之情況下可發生一碰撞。若一機器人係或即將位於可導致一碰撞之一位置中(1306)，則在1308處，系統等待(例如，一隨機間隔)且再次檢查以判定是否可安全地推進堆疊移動器(1304、1306)。一旦在1306處判定可安全地推進堆疊移動器，便在1310處推進堆疊。一旦堆疊移動器已停止(1312)，若更多工作仍有待完成(1314)，則系統完全恢復機器人之自主操作(1302)直至下一次判定需要推進堆疊(1304及後續)。
在各種實施例中，如本文中所揭示之一機器人產線備料系統藉由機器人及人員且在機器人及人員當中協調工作，從而以在向人員工作者指派無法由一機器人執行之工作之同時最佳化機器人生產率、使用及處理量之一方式達成一高階目標。人員工作經定義及排程而以確保安全之一方式執行。舉例而言，一人員可被排程以在如本文中所揭示之一基於區域之系統中執行一工作，且在人員執行經排程工作之同時，系統在除了其中人員必須存在以執行工作之一或若干區域之外的操作區域中操作一或多個機器人。在各種實施例中，一非關鍵人員工作(例如，可並非立即完成之工作，使得其他工作可由自主機器人安全地執行直至人員工作被排程及/或提示以執行人員工作之一稍後經排程時間為止)經排程以在至少部分地 基於背景資訊以及由系統進行之關於應何時執行人員工作之一判定而判定之一時間執行。舉例而言，決策可基於一或多個機器人之一當前位置、正在進行或經排程以由每一機器人執行之工作、輸入及輸出堆疊或者其他單元或容座之當前狀態，以及當前已完成較高階目標或較短期操作之程度。
在某些實施例中，可至少部分地基於經由一機器人與工作空間、環境及/或由機器人操縱之物品或物品集合交互而偵測到之力或其他「觸覺」回饋來判定排程或提示一人員工作者執行一工作之需要。舉例而言，一「腕部」結構(一末端執行器經由該「腕部」結構而連接至一機器人臂之自由移動端)中之一力感測器陣列可用於偵測與可需要一人員工作者之干預之一狀況相關聯之重量、其他力及力矩。舉例而言，一機器人之力感測器陣列讀數可用於偵測到一物品已自機器人之抓取中之一托盤或其他容座被敲掉或敲出。舉例而言，若所量測重量自針對機器人之抓取中之一托盤而預期之一位準改變為比先前所偵測重量略低之一非零位準，則系統可判定一物品可已自托盤掉出。在此一情況中，一典型的先前系統可立即停止機器人且可能中止工作或操作以使得一人員工作者能夠立即進行評估並(若必要)處理及校正該情形。
在各種實施例中，如本文中所揭示之一系統判定是應提示一人員工作者立即採取校正動作還是替代地對該人員工作者進行排程以在一未來時間採取校正動作。舉例而言，系統可判定允許與需要(或可需要)人員干預之狀況在同一操作區域中執行一或多個機器人工作排程，且在對用以處理所偵測狀況之一人員工作進行排程之一未來時間對該區域中之機器人操作排程一暫時停止。可(例如)經由一通知、使用者介面或以其他方式在經排程工作之前告知一人員工作。在經排程時間，系統停止操作區域 中之機器人操作(例如，繼續在其他區域中工作)且提示人員完成需要人員干預之工作。舉例而言，一人員可被委派工作以檢查並拾取可已自一機器人已移動穿過操作區域之一托盤掉落之一物品且若未損壞，則將該物品返回至其托盤。或者，若機器人之力感測器偵測到一輸出堆疊中之不穩定性，則一人員工作者可被委派工作以檢查該堆疊並根據需要調整該堆疊中之托盤來增加穩定性。
圖14係圖解說明用以為一人員工作者排程一工作以解決一所偵測狀況之一程序之一實施例之一流程圖。在各種實施例中，程序1400由一電腦(諸如圖1A之控制電腦128)執行。在所展示之實例中，在1402處，使用一機器人之感測器來偵測一潛在的不安全狀況。舉例而言，可使用機器人之力感測器來基於重量、力矩等之一所感測改變而偵測到一物品可已自機器人之抓取中之一托盤掉落。或者，系統可經組態及/或可學習與一穩定堆疊相關聯之力及力矩之一輪廓或模型且可偵測到偏離與一穩定堆疊相關聯之力或力矩之力或力矩。舉例而言，托盤可包含在一或多個側壁之頂部中之凹部及在該等托盤之底部上之對應突片，該等突片配合至在上面堆疊一托盤之一下部托盤之凹部中。系統可學習或經程式化以執行一「插槽(slotting)」操作，其包含在將一托盤放置於堆疊上後，旋即嘗試(例如)向前及向後及/或左右移動一托盤，以促進將托盤之底部處之突片插入至在上面放置該托盤之托盤之頂部處之對應凹部中。若所感測力及/或力矩不與成功插槽一致及/或與堆疊中之不穩定性相關聯，則可判定已偵測到一潛在的不安全狀況。
在1404處，對用以評估且(若需要)處理及解決在1402處所偵測之狀況之一人員工作之一工作進行排程。與此同時，系統可繼續在同 一操作區中以機器人方式執行工作，且在經排程時間可繼續在其他操作區域中以機器人方式執行工作，同時在受影響操作區域中執行人員工作。在1406處，提示人員工作者在經排程時間執行人員工作。人員可接收到待執行且針對每一經排程時間之一工作清單及/或人員工作者可在經排程時間接收到執行工作之一提示或通知。一旦狀況已解決(1408)，程序1400便結束。
圖15A係圖解說明經組態以偵測一狀況並為一人員工作者排程一工作以解決該狀況之一機器人產線備料系統之一實施例之一圖式。在所展示之實例中，機器人系統1500包含經組態以在機器人控制下沿著一軌道1504移動之一底盤1502。包括藉由電動接頭1514、1516及1518連接之分段1506、1508、1510及1512之一機器人臂安裝於底盤1502上。一末端執行器1520經由包含一腕部1522之一耦合件而附接至自由端分段1512，該腕部包含一力感測器陣列。在所展示之實例中，末端執行器1520已用於抓取一托盤1524，一物品1526已自該托盤落到地板。在各種實施例中，可執行本文中所揭示之技術(例如，圖14之程序1400)以基於來自腕部1522中之力感測器陣列之讀數而偵測與諸如物品1526被掉落之一事件相關聯之一重量改變。在各種實施例中，偵測到如圖15A中所展示之一狀況可致使系統對一人員工作者進行排程以評估並校正該情形，例如如上文所闡述。
圖15B係圖解說明經組態以偵測一狀況並為一人員工作者排程一工作以解決該狀況之一機器人產線備料系統之一實施例之一圖式。在此實例中，圖15B之機器人臂正用於將托盤1524放置於一輸出堆疊1542上。在各種實施例中，可使用來自腕部1522中之力感測器陣列之讀數(例 如，如上文所闡述)來偵測托盤1524在堆疊1542上之不完全插槽或堆疊1542中之其他不穩定性。在各種實施例中，在偵測到堆疊1542中之不穩定性後，系統可旋即將托盤1524置於一安全地方中(諸如在堆疊1542附近之地面上)，且可為一人員工作者排程一未來工作以評估並解決該情形。
在各種實施例中，本文中所揭示之技術可用於最大化機器人利用及生產力且在其中機器人及人員工作者可皆被採用之環境中(諸如在如本文中所揭示之機器人產線備料系統中)保護人員安全。
雖然已出於清晰理解之目的在某些細節上闡述前述實施例，但本發明並不限於所提供之細節。存在實施本發明之諸多替代方式。所揭示之實施例係說明性而非限制性的。
1400:程序
1402:步驟
1404:步驟
1406:步驟
1408:步驟

Claims (20)

  1. 一種機器人產線備料系統，其包括：一通信介面；以及一處理器，其耦合至該通信介面且經組態以：經由該通信介面接收與一力感測器相關聯之一感測器讀數，該力感測器與構成該機器人產線備料系統之一機器人工具相關聯；至少部分地基於該感測器讀數而判定已偵測到的一需要人員干預之狀況；判定該需要人為干預之狀況不需要立即人為干預；在沒有人為干預的情況下，排程將由一人員工作者在未來的一經排程時間執行以校正該狀況之一工作；及繼續或恢復一相關區域中的自主機器人操作，直到未來的該經排程時間。
  2. 如請求項1之系統，其中該處理器經組態以至少部分地藉由偵測到由該力感測器量測之一力之一改變而判定已偵測到需要人員干預之該狀況。
  3. 如請求項2之系統，其中該力之該改變與該機器人工具之一抓取中之一或多個物品之一重量相關聯。
  4. 如請求項3之系統，其中力之該改變與該機器人工具之該抓取中之該一或多個物品之所偵測重量之一改變相關聯。
  5. 如請求項4之系統，其中所偵測重量之該改變係自在一第一時間量測之一第一所偵測重量以到至少部分地基於與在該第一時間之後的一第二時間相關聯之該感測器讀數而計算之一第二非零所偵測重量。
  6. 如請求項1之系統，其中需要人員干預之該狀況與一容座堆疊之不穩定性相關聯且該處理器經組態以至少部分地基於該感測器讀數而偵測一容座堆疊之該不穩定性。
  7. 如請求項6之系統，其中該處理器經組態以偵測該容座堆疊之該不穩定性。
  8. 如請求項7之系統，其中該感測器讀數與將該機器人工具之一抓取中之一或多個容座放置於該容座堆疊之頂部上之一操作相關聯。
  9. 如請求項8之系統，其中該處理器經組態以控制該機器人工具執行一插槽操作來將該機器人工具之該抓取中之該一或多個容座放置於該容座堆疊之頂部上。
  10. 如請求項9之系統，其中該處理器經組態以至少部分地藉由比較一預期讀數與該所接收感測器讀數而偵測該不穩定性。
  11. 如請求項10之系統，其中該處理器進一步經組態以學習該預期讀數 與在其中該不穩定性不存在之一狀況中將該機器人工具之該抓取中之該一或多個容座成功放置於該容座堆疊之頂部上之間的一關聯。
  12. 如請求項1之系統，其中該狀況指示一物品可已自該機器人工具之一抓取中之一容座掉落，且將由該人員工作者執行之該工作包含進行檢查及取回該掉落物品中之一者或兩者之一工作。
  13. 如請求項1之系統，其中該處理器進一步經組態以將其中將執行人員工作之一操作區域標記為處於如下一狀態中：在當該人員工作經排程以被執行時之一時間阻止或修改該操作區域中之該機器人工具之操作。
  14. 如請求項13之系統，其中該處理器進一步經組態以排程該機器人工具在當該人員工作經排程以被執行時之該時間、在除了其中將執行該人員工作之該操作區域之外的一或多個操作區域中執行一或多個其他工作。
  15. 如請求項1之系統，其中該處理器進一步經組態以向該人員工作者通知經排程以由該人員工作者執行之該工作。
  16. 一種用以控制一機器人產線備料系統之方法，其包括：接收與一力感測器相關聯之一感測器讀數，該力感測器與構成該機器人產線備料系統之一機器人工具相關聯；至少部分地基於該感測器讀數而判定已偵測到的一需要人員干預之狀況； 判定該需要人為干預之狀況不需要立即人為干預；在沒有人為干預的情況下，排程將由一人員工作者執行在未來的一經排程時間以校正該狀況之一工作；及繼續或恢復一相關區域中的自主機器人操作，直到未來的該經排程時間。
  17. 如請求項16之方法，其中至少部分地藉由偵測到由該力感測器量測之一力之一改變而偵測到需要人員干預之該狀況。
  18. 如請求項17之方法，其中力之該改變與該機器人工具之抓取中之該一或多個物品之所偵測重量之一改變相關聯。
  19. 如請求項16之方法，其中需要人員干預之該狀況與一容座堆疊之不穩定性相關聯且至少部分地基於該感測器讀數而偵測該不穩定性。
  20. 一種用以控制一機器人產線備料系統之電腦程式產品，該電腦程式產品體現於一非暫時性電腦可讀媒體中且包括用於進行以下操作之電腦指令：接收與一力感測器相關聯之一感測器讀數，該力感測器與構成該機器人產線備料系統之一機器人工具相關聯；至少部分地基於該感測器讀數而判定已偵測到的一需要人員干預之狀況；判定該需要人為干預之狀況不需要立即人為干預； 在沒有人為干預的情況下，排程將由一人員工作者執行在未來的一經排程時間以校正該狀況之一工作；及繼續或恢復一相關區域中的自主機器人操作，直到未來的該經排程時間。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180215544A1 (en) * 2017-01-30 2018-08-02 Wal-Mart Stores, Inc. Distributed Autonomous Robot Systems and Methods
US20190176323A1 (en) * 2017-12-12 2019-06-13 Alert Innovation Inc. Configurable service isolation zones for service of equipment employing mobile robots
US20200269429A1 (en) * 2019-02-22 2020-08-27 Dexterity, Inc. Robotic handling of soft products in non-rigid packaging

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4570798A (en) * 1984-12-26 1986-02-18 Wilson James D Stackable container for use in bakery goods distribution systems, and the like
US5120190A (en) * 1987-10-22 1992-06-09 General Motors Corporation Parts assembly kitting apparatus and method
US9785911B2 (en) * 2013-07-25 2017-10-10 I AM Robotics, LLC System and method for piece-picking or put-away with a mobile manipulation robot
EP4088889A1 (en) * 2015-11-13 2022-11-16 Berkshire Grey Operating Company, Inc. Sortation systems and methods for providing sortation of a variety of objects
US10737377B2 (en) * 2016-03-15 2020-08-11 Kindred Systems Inc. Systems, devices, articles, and methods for robots in workplaces
WO2018165038A1 (en) * 2017-03-06 2018-09-13 Miso Robotics, Inc. Augmented reality-enhanced food preparation system and related methods
US10981272B1 (en) * 2017-12-18 2021-04-20 X Development Llc Robot grasp learning
US10824142B2 (en) * 2018-05-01 2020-11-03 Dexterity, Inc. Autonomous robot with on demand teleoperation
US20200033865A1 (en) * 2018-07-24 2020-01-30 Qualcomm Incorporated Managing Cleaning Robot Behavior
US10549928B1 (en) * 2019-02-22 2020-02-04 Dexterity, Inc. Robotic multi-item type palletizing and depalletizing
US11279042B2 (en) * 2019-03-12 2022-03-22 Bear Robotics, Inc. Robots for serving food and/or drinks
US11312581B2 (en) * 2019-04-16 2022-04-26 Abb Schweiz Ag Object grasp system and method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180215544A1 (en) * 2017-01-30 2018-08-02 Wal-Mart Stores, Inc. Distributed Autonomous Robot Systems and Methods
US20190176323A1 (en) * 2017-12-12 2019-06-13 Alert Innovation Inc. Configurable service isolation zones for service of equipment employing mobile robots
US20200269429A1 (en) * 2019-02-22 2020-08-27 Dexterity, Inc. Robotic handling of soft products in non-rigid packaging

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