用于提供各种物体的分拣的分拣系统和方法技术方案

公开了一种用于提供在结构化和杂乱两者的环境中的同构和非同构物体的处理的分拣系统。该分拣系统包括可编程运动设备，包括末端执行器；感知系统，用于识别在多个物体中呈现的物体的身份、位置或取向中的任意一项或多项；抓取选择系统，用于选择物体上的抓取位置，所述抓取位置经选择成由末端执行器提供物体的固定抓握以允许物体从所述多个物体被移动到多个目的地位置中的一个；和运动规划系统，用于提供当被末端执行器抓取时从所述多个物体到多个目的地位置中的所述一个的物体传输的运动路径，其中运动路径经选择成提供从所述多个物体到多个目的地位置中的所述一个的路径。

Sorting system and method for providing sorting of various objects

A sorting system for providing processing of isomorphic and non-isomorphic objects in both structured and cluttered environments is disclosed. The sorting system includes a programmable motion device, including an end executor, a perceptual system, used to identify any or more of the identity, position, or orientation of objects presented in multiple objects; grabs the selection system to select the grab position on the object, and the grabbing position is selected by the end actuators. A fixed grasp of an object to allow an object to be moved from a plurality of objects to a number of destinations; and a motion planning system for providing a motion path that is transmitted by an object from the multiple objects to a plurality of destination positions when the end executor is captured, in which the motion path is selected. It provides a path from multiple objects to multiple destination locations.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于提供各种物体的分拣的分拣系统和方法优先权本申请要求2015年11月13日提交的美国临时专利申请号No.62/255,069以及2016年1月11日提交的美国临时专利申请号No.62/277,234的优先权，这些申请的公开内容通过引用整体结合于此。
技术介绍
本专利技术大体涉及分拣系统，并且更具体地涉及机器人和其他分拣系统，其旨在用于要求分拣系统适应处理以同构和异构方式排列的各种物体的动态环境。通过采用从仓库货架拾取订单物品并将其放置到下游分拣箱中的流程处理，许多订单履行操作得以实现高效率。在分拣阶段，识别单个物品，并将多物品订单合并到单个货箱或货架位置，使得它们被打包，然后被货运给客户。分拣这些物品的过程一直是通过手工完成的。人类分拣员从来货箱中拾取物品，找到在物体上的条形码，用手持式或固定安装式的条形码扫描仪扫描条形码，从被扫描的条形码中确定物品的合适货箱或货架位置，然后将物品放入上述确定的货箱或货架位置，该订单的所有物品都将放入上述确定的货箱或货架位置。因此，仍然需要一种用于机器人系统的物体识别、分拣、抓取选择和运动规划的系统，其能够适应在各种方向上自动识别和处理各种物体。
技术实现思路
根据一个实施例，本专利技术提供了一种分拣系统，用于提供在结构化和杂乱两者的环境中的同构和非同构物体的处理。该分拣系统包括可编程运动设备、感知系统、抓取选择系统和运动规划系统，该可编程运动设备包括末端执行器，该感知系统用于识别在多个物体中呈现的物体的身份、位置或取向中的任意一项或多项，该抓取选择系统用于选择在物体上的抓取位置，所述抓取位置经选择成由末端执行器提供物体的固定抓取以允许物体从多个物体被移动到多个目的地位置中的一个，该运动规划系统用于提供当被末端执行器抓取时从多个物体到多个目的地位置中的一个的物体运输的运动路径，其中运动路径经选择成提供从多个物体到多个目的地位置中的一个的路径。根据另一个实施例，本专利技术提供了一种包括可编程运动设备的分拣系统，用于在包括输入区域和目的地位置的环境中使用，其中所述输入区域包含待处理物体，被处理物体将要被放置在所述目的地位置。分拣系统包括用于提供代表包含待处理物体的输入区域的至少一部分的图像的数据的感知系统，用于接合在输入区域中的物体的末端执行器，用于确定抓取位置以用于抓取在包含待处理物体的输入区域中的物体的抓取位置选择系统，以及用于确定抓取方向的抓取方向选择系统，从该方向抓取在包含待处理物体的输入区域中的物体。根据进一步的实施例，本专利技术提供了一种将在输入区域接收的物体处理到目的地位置的分拣方法。该方法包括以下步骤：提供代表输入区域的至少一部分的图像的数据，确定用于抓取在输入区域中的物体的抓取位置，确定抓取在输入区域中的物体的抓取方向，并且使用末端执行器接合在输入区域中的物体。附图说明参考附图可以进一步理解以下描述，其中：图1示出了根据本专利技术的实施例的采用抓取规划的分拣系统的图示性示意图；图2示出了图1的感知单元的图示性示意仰视图；图3示出了根据本专利技术的实施例的在系统中的货箱中的物体的图示性示意图，其示出了良好的抓取位置；图4示出了图3的货箱中的物体的图示性示意图，其附加地示出了某些不好的抓取位置；图5A和5B示出了根据本专利技术的实施例的被选择的物体抓取位置的图示性示意图；图6A和6B示出了根据本专利技术的实施例的抓取角度选择的图示性示意图；图7A和7B示出了根据本专利技术的实施例的沿着被选择的抓取角度靠近物体的夹持器的图示性示意图；图8A和8B示出了根据本专利技术的实施例的沿着被选择的抓取角度靠近物体的另一种类型的夹持器的图示性示意图；图9示出了根据本专利技术的实施例的用于搅动货箱的内容物的机器人手臂的图示性示意图；图10A和10B示出了根据本专利技术的进一步的实施例的被抓取的物体的图示性示意图；图11示出了根据本专利技术的实施例的包括多于一个夹持器的末端执行器的图示性示意图；图12示出了根据本专利技术的实施例的包括用于观察抓取的相机的末端执行器的图示性示意图；图13示出了根据本专利技术的进一步的实施例的包括用于观察抓取的相机的另一个末端执行器的图示性示意图；以及图14示出了根据本专利技术的实施例的包括用于观察抓取的相机的分拣系统的图示性示意图。仅出于说明的目的而示出附图。具体实施方式根据一个实施例，出于自动抓取和移动一个组中不同目的的单个物体的目的，本专利技术提供了一种新颖的物体扫描系统、抓取选择和规划系统以及运动规划系统。在诸如订单履行的应用场景中，物品或货物被收集到不同性质(异构)的组中并需要被分拣。需要识别单个物体，并且然后将其路由到该物体特定的位置。所描述的系统通过采用自动扫描仪(例如条形码扫描仪)和机器人手臂两者来可靠地自动识别这些物体。为了订单履行的分拣是从异构物体流自动地识别物体的一种应用场景。进一步，扫描仪具有广泛的用途，包括识别物体的物体信息(诸如条形码、QR码、UPC码、其他识别码、从物体上的标签读取的信息、或尺寸、重量和/或形状信息)或跟踪包裹。所描述的系统在物体的自动识别和分拣中可以有很多用途。这种系统结合机器人拾取和放置系统自动完成部分分拣过程，以及特别是识别被拾取的物品的步骤。例如，机器人手臂从货箱中拾取物品，将物品放置在扫描仪前，然后在获得了物品的识别信息(诸如条形码、QR码、UPC码、其他识别码、从物体上的标签读取的信息，或尺寸、重量和/或形状信息)之后，将物品放置在适当的货箱或货架位置。由于条形码扫描仪使用相机或激光器扫描被打印在贴到物品的标签上的1D或2D符号，所以条形码必须对扫描仪的传感器可见以用于成功扫描，以便在任意物品的异构流中(如在货箱中找到的一组混乱的物品中)自动地识别物体。用于本专利技术的抓取系统的进一步应用包括多种应用场景下的分拣，包括订单履行、货运物体收集以及出于库存目的的物体收集等。进一步，本专利技术的这种抓取规划系统可以用于装载拆包(被有组织地打包，用于稍后在不同的位置分开)、托盘化(装载托盘)、去托盘化、卡车装载、卡车卸载等。如本文所用，术语“目的地位置”涉及将物体放置在出于任何目的的位置，不一定是最终目的地，且不一定用于订单履行的分拣。因此，根据各种实施例，本专利技术提供了一种用于从物体集中识别物体的身份的方法，以及一种用于采用一个或多个感知单元(相机和扫描仪)和具有用于保持物体的末端执行器的机器人手臂来感知关于物体的信息的方法。本专利技术进一步提供了一种用于确定机器人末端执行器的放置的顺序以便最小化一个或多个相机或扫描仪的配置成功地扫描物体所花费的时间的方法，以及用于通过在机器人手臂上采用扫描仪作为末端执行器来扫描对象物品的识别信息(诸如条形码、QR码、UPC码、其他识别码、从物体上的标签读取的信息，或尺寸、重量和/或形状信息)的方法。一个重要的方面是通过采用诸如机器人手臂的可编程运动设备来拾取单个物体并将它们放置在一个或多个扫描仪的前面从而识别多个物体的物体识别信息或邮寄信息(诸如条形码、QR码、UPC码、其他识别码、从物体上的标签读取的信息，或尺寸、重量和/或形状信息)的能力。根据其他实施例，可编程运动设备可以包括并行臂机器人(Delta型臂)或线性索引的拾取和放置系统。如果例如以非暴露或不可见的方式呈现物体上的标签或条形码，则自动扫描系统将不能看到该信息。图1中示出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于提供在结构化和杂乱两者的环境中的同构和非同构物体的处理的分拣系统，所述分拣系统包括：可编程运动设备，包括末端执行器；感知系统，用于识别在多个物体中呈现的物体的身份、位置或取向中的任意一项或多项；抓取选择系统，用于选择在所述物体上的抓取位置，所述抓取位置经选择成由所述末端执行器提供所述物体的固定抓取以允许所述物体从所述多个物体被移动到多个目的地位置中的一个；以及运动规划系统，用于提供当被所述末端执行器抓取时从所述多个物体到多个目的地位置中的所述一个的物体运输的运动路径，其中所述运动路径经选择成提供从多个物体到多个目的地位置中的所述一个的路径。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.13 US 62/255,069;2016.01.11 US 62/277,2341.一种用于提供在结构化和杂乱两者的环境中的同构和非同构物体的处理的分拣系统，所述分拣系统包括：可编程运动设备，包括末端执行器；感知系统，用于识别在多个物体中呈现的物体的身份、位置或取向中的任意一项或多项；抓取选择系统，用于选择在所述物体上的抓取位置，所述抓取位置经选择成由所述末端执行器提供所述物体的固定抓取以允许所述物体从所述多个物体被移动到多个目的地位置中的一个；以及运动规划系统，用于提供当被所述末端执行器抓取时从所述多个物体到多个目的地位置中的所述一个的物体运输的运动路径，其中所述运动路径经选择成提供从多个物体到多个目的地位置中的所述一个的路径。2.根据权利要求1所述的分拣系统，其中所述感知系统进一步识别所述物体是否至少部分地被一个或多个其他物体遮挡。3.根据权利要求1所述的分拣系统，其中所述感知系统进一步识别所述物体的表面的平面部分或低曲率部分以及与所述物体的表面的每个被识别的平面部分垂直的方向。4.根据权利要求3所述的分拣系统，其中所述抓取选择系统沿着与所述物体的表面的被识别部分垂直的方向选择朝向所述物体的接近路径。5.根据权利要求3所述的分拣系统，其中所述抓取选择系统沿着经选择为避免对于在所述可编程运动设备的移动造成环境限制的方向上选择朝向所述物体的接近路径。6.根据权利要求1所述的分拣系统，其中所述抓取位置响应于二维检测设备来确定。7.根据权利要求1所述的分拣系统，其中所述抓取位置响应于三维检测设备来确定。8.根据权利要求1所述的分拣系统，其中所述抓取位置响应于由一组学习经验提供的学习信息来确定，其中所述分拣系统被提供有关于多个物体的抓取位置的学习信息。9.根据权利要求8所述的分拣系统，其中所述一组学习经验由所述分拣系统的过去的抓取尝试来提供。10.根据权利要求1所述的分拣系统，其中在所述分拣系统不能识别一个或多个物体的良好抓取位置的情况下，所述抓取选择系统提供辅助请求信号。11.根据权利要求1所述的分拣系统，其中所述运动路径经选择为避免在运输期间施加到所述物体的过量的物理力或扭矩，同时避免在分拣环境中的障碍物且提供高速运输。12.一种包括可编程运动设备的分拣系统，所述分拣系统用于在包括输入区域和目的地位置的环境中使用，其中所述输入区域包含待处理物体，被处理物体将要被放置在所述目的地位置，所述分拣系统包括：感知系统，用于提供代表包含待处理物体的所述输入区域的至少一部分的图像的数据；末端执行器，用于接合在所述输入区域中的物体；抓取位置选择系统，用于确定抓取位置以用于抓取在包含待处理物体的所述输入区域中的物体；以及抓取方向选择系统，用于确定抓取在包含待处理物体的所述输入区域中的物体的抓取方向。13.根据权利要求12所述的分拣系统，其中所述末端执行器包括真空源。14.根据权利要求12所述的分拣系统，其中所述感知系统包括位于所述输入区域上方的相机。15.根据权利要求12所述的分拣系统，其中所述感知系统包括位于所述输入区域上方的扫描仪。16.根据权利要求15所述的分拣系统，其中所述扫描仪是激光反射扫描仪。17.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·瓦格纳，K·埃亨，B·科恩，M·道森哈格蒂，C·盖尔，T·科勒舒卡，K·马罗尼，M·马森，G·T·普莱斯，J·罗曼诺，D·史密斯，S·斯里尼瓦萨，P·韦拉加普迪，T·艾伦，
申请(专利权)人：伯克希尔格雷股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US