集成式障碍物检测和有效负载定心传感器系统技术方案

公开了用于集成式障碍物检测和有效负载定心传感器系统的各种实施例。机器人驱动单元(RDU)通过安装到其自身的下视摄像头来捕获位于地面上的基准点的图像。然后，所述RDU将其自身定位在所述基准点上方并随后旋转。当所述RDU旋转时，它捕获安装到其自身的前视三维摄像头附近的周围环境的点云。然后，所述RDU在所述点云中识别位于所述机器人驱动单元上方的存储单元的至少两个支腿。随后，所述RDU确定所述至少两个支腿中的每一者相对于所述基准点的位置，并且至少部分地基于所述至少两个支腿中的每一者的所述位置来对所述存储单元的中心进行三角测量。然后，所述RDU将其自身在所述存储单元下方居中。

Integrated Obstacle Detection and Payload Centering Sensor System

Various embodiments of an integrated obstacle detection and payload centering sensor system are disclosed. The Robot Drive Unit (RDU) captures the image of the datum point on the ground by installing it into its own down-looking camera. The RDU then positioned itself above the reference point and then rotated. When the RDU rotates, it captures point clouds mounted to the surrounding environment near its own forward-looking three-dimensional camera. The RDU then identifies at least two legs of the storage unit located above the robot driving unit in the point cloud. Subsequently, the RDU determines the position of each of the at least two legs relative to the reference point, and triangulates the center of the storage unit at least partially based on the position of each of the at least two legs. The RDU then centers itself below the storage unit.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】集成式障碍物检测和有效负载定心传感器系统相关申请的交叉引用本申请要求于2016年9月15日提交的第15/265,925号美国申请的优先权和权益，所述申请的全部内容以引用方式并入本文。
技术介绍
自主机器人通常用于在仓库或类似环境中执行任务。此类任务可以包括移动物品、货架、盒子或其他存储容器；给(例如，其他自主机器人的)击球手再充电；以及其他任务。自主机器人的使用具有许多优点。例如，仓库中的物品可以更紧密地堆放在一起，因为机器人可以被设计成所需要的空间比人类执行类似任务所需的空间更少。较大和较重的物品可以存储在仓库中，因为机器人可以运输比人类可以运输的物品更重的物品。同样，由于使用自主机器人，与操作仓库相关联的劳动力成本也降低了。附图说明参考以下附图可以更好地理解本公开的许多方面。附图中的部件不一定按比例绘制，而是强调清楚地示出本公开的原理。此外，在附图中，相似的附图标记在全部几个视图中指定对应的部件。图1是本公开的各种实施例的示例性实施方式的图。图2是本公开的各种实施例的示例性实施方式的图。图3是根据各种本公开的各种实施例的联网环境的图。图4A至图4C描绘了根据本公开的各种实施例的示出实施为图3的联网环境中的机器人驱动单元的部分的功能性的一个示例的流程图。图5A至图5C描绘了根据本公开的各种实施例的示出实施为在图3的联网环境中执行的应用程序的部分的功能性的一个示例的流程图。图6是根据各种本公开的各种实施例的一个示意框图，所述框图提供在图3的联网环境中采用的计算环境的一个示例性图示。具体实施方式自主机器人通常用于在仓库或类似环境中执行任务。这些自主机器人通常具有许多传感器以允许它们执行其功能。例如，自主机器人可以具有用于收集数据以确定自主机器人的位置的摄像头。自主机器人还可以使用第二摄像头来检测当前在自主机器人的路径中的物体以便避免碰撞。自主机器人还可以使用单独的摄像头来识别要运输的物品或物品所在的存储单元。公开了用于运输物品仓库或类似环境的机器人驱动单元的各种实施例。机器人驱动单元被配置为使用集成传感器系统来进行障碍物检测和避障以及有效负载定心。在其他版本的机器人驱动单元中，可以使用单独的传感器系统来执行这些功能。例如，可以使用一个摄像头来执行障碍物检测，同时有效负载定心可以依赖于单独的摄像头。然而，图像处理技术的改进和摄像头技术的改进使得将同一摄像头用于多种功能成为可能。在机器人驱动单元的构造中使用较少的摄像头降低了成本。然而，需要不同的技术来使用同一摄像头执行避障和有效负载定心功能。从图1开始，描绘了机器人驱动单元(“RDU”)100的示例。RDU100可以将其自身定位在存储单元103下方。存储单元103可以包括可以在仓库环境中使用以存储多个物品的各种存储货架、架子、托盘、箱子、容器或类似的存储装置。在将其自身定位在存储单元103下方之后，RDU100可以将存储单元103升起离开地面，从而允许RDU将存储单元103移动到新位置。RDU100还可以包括各种图像捕获装置，诸如摄像头、三维摄像头、点云扫描仪或类似装置。例如，RDU100可以包括一个或多个前视图像捕获装置106。前视图像捕获装置106通常可以安装在RDU100前方。然而，前视图像捕获装置106可以安装在RDU100的顶部、侧面或其他表面上并且被定位成面向前方。然而，在一些实施例中，第二后视图像捕获装置107可以安装在RDU100上。在这些实施例中，后视图像捕获装置107通常可以安装在RDU100的后部。然而，后视图像捕获装置107也可以安装在RDU100的顶部、侧面或其他表面上并且被定位成面向RDU100的后部。RDU100还可以包括一个或多个下视图像捕获装置109。下视图像捕获装置109可以位于RDU100的底盘或底部。然而，在其他实施例中，下视图像捕获装置109可以位于RDU100上的其他位置并被且定位成面向下。RDU100还可以包括附加电路，诸如处理器、存储器和网络接口。这些部件使得RDU100能够以自主方式进行操作。例如，存储器可以是可由处理器执行以使RDU100执行特定任务的数据和机器可读指令两者。RDU100的存储器在本文中被定义为包括易失性和非易失性存储器两者以及数据存储部件。易失性部件是在断电时不保留数据值的那些部件。非易失性部件是在断电时保留数据的那些部件。因此，RDU100的存储器可以包括各种类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬盘驱动器、固态驱动器、USB随身碟、经由记忆卡读取器访问的记忆卡、经由相关软盘驱动器访问的软盘、经由光盘驱动器访问的光盘、经由适当的磁带驱动器访问的磁带，或其他存储器部件，或这些存储器部件的任何两者或更多者的组合。另外地，RAM可以包括例如静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)或磁性随机存取存储器(MRAM)以及其他此类装置。ROM可以包括例如可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)或其他类似的存储器装置。而且，处理器可以表示多个处理器或多个处理器核心，并且存储器可以表示分别在并行处理电路中操作的多个存储器。处理器可以是电气的或某种其他可用结构。网络接口可以对应于允许RDU100与另一个装置(诸如远程计算装置(例如，服务器))保持数据通信的任何光学或电气装置。例如，网络接口可以对应于电气电子工程师协会(“IEEE”)802.11(即“WI-FI”)接口、微波联网接口、短程无线接口(例如，蓝牙)或其他网络接口。进入图2，提供了RDU100的操作的示例性图示。在此，RDU100将其自身定位在存储单元103下方。然后，RDU100在存储单元103下方旋转以生成存储单元103附近的全景图像。在RDU100仅具有前视图像捕获装置106或后视图像捕获装置107的实施例中，RDU100可以旋转360度。全景图像可以包括单个图像、重叠并且可以拼接在一起以形成单个图像的一系列图像，一系列图像捕获RDU100的可视邻近区域的相邻部分、视频或其他表示。在RDU100具有前视图像捕获装置106和后视图像捕获装置107两者的实施例中，RDU100可以更少地旋转(例如，旋转180度)。在生成全景图像之后，RDU100然后可以识别存储单元103的至少两个支腿并且基于所识别的两个支腿来确定其相对于存储单元103的中心的位置。如果RDU100确定其偏离中心，则RDU100可以在尝试升起并移动存储单元103之前将其自身在存储单元103下方居中。在一些情况下，RDU100还可以识别全景图像内的存储单元基准点316以便确定存储单元103的标识或存储单元103的内容物。存储单元基准点316可以位于存储单元103的支腿上。然而，存储单元基准点316可以放置在其他可见位置中，或者多个存储单元基准点316可以固定到存储单元103。参考图3，示出了根据各种实施例的联网环境300。联网环境300包括计算环境303和机器人驱动单元100，它们经由网络306彼此进行数据通信。网络306可以包括因特网、内联网、外联网、广域网(WAN)、局域网(LAN)或者两个或更多个此类网络的任何组合。例如，此类网络可以包括有线网络(例如，有线电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人驱动单元，其包括：前视摄像头；下视摄像头；处理器；存储器；以及应用程序，所述应用程序包括存储在所述存储器中的机器可读指令，所述机器可读指令在由所述处理器执行时使所述机器人驱动单元：在存储单元下方移动；使用所述下视摄像头来捕获位于地面上的基准点的图像；将所述机器人驱动单元相对于所述基准点定位；将所述机器人驱动单元旋转就位；通过所述前视摄像头来捕获全景图像；识别所述全景图像中的所述存储单元的多个支腿；测量从所述存储单元的所述多个支腿中的每一者到所述基准点的距离；计算在所述存储单元下方相对于所述基准点的位置；确定所述机器人驱动单元相对于所述存储单元下方的所述计算位置不在适当位置；行进到所述存储单元下方的所述计算位置；以及升起所述存储单元。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.15 US 15/265,9251.一种机器人驱动单元，其包括：前视摄像头；下视摄像头；处理器；存储器；以及应用程序，所述应用程序包括存储在所述存储器中的机器可读指令，所述机器可读指令在由所述处理器执行时使所述机器人驱动单元：在存储单元下方移动；使用所述下视摄像头来捕获位于地面上的基准点的图像；将所述机器人驱动单元相对于所述基准点定位；将所述机器人驱动单元旋转就位；通过所述前视摄像头来捕获全景图像；识别所述全景图像中的所述存储单元的多个支腿；测量从所述存储单元的所述多个支腿中的每一者到所述基准点的距离；计算在所述存储单元下方相对于所述基准点的位置；确定所述机器人驱动单元相对于所述存储单元下方的所述计算位置不在适当位置；行进到所述存储单元下方的所述计算位置；以及升起所述存储单元。2.如权利要求1所述的机器人驱动单元，其还包括网络接口，并且其中：所述基准点包括第一基准点；并且所述应用程序还包括存储在所述存储器中的机器可读指令，所述机器可读指令在由所述处理器执行时使所述机器人驱动单元：在所述全景图像中识别所述存储单元的所述多个支腿中的一者上的第二基准点；从所述第二基准点中提取所述存储单元的标识符；以及经由所述网络接口向远程计算装置发送请求，其中所述请求包括所述存储单元的所述标识符。3.如权利要求1或2所述的机器人驱动单元，其中所述应用程序还包括存储在所述存储器中的机器可读指令，所述机器可读指令在由所述处理器执行时使所述机器人驱动单元：响应于使所述机器人驱动单元升起所述存储单元而使用所述前视摄像头来捕获所述存储单元的所述多个支腿中的至少两者的第一图像；将所述存储单元移动到新位置；当所述机器人驱动单元处于运动中时使用所述前视摄像头来捕获所述存储单元的所述多个支腿中的所述至少两者的第二图像；测量所述存储单元的所述多个支腿中的所述至少两者在所述第二图像中相对于所述第一图像的位置变化；以及至少部分地基于所述位置变化来确定所述存储单元改变了在所述机器人驱动单元的顶部上的位置或定向。4.如前述权利要求中任一项所述的机器人驱动单元，其还包括网络接口，并且其中所述应用程序还包括存储在所述存储器中的机器可读指令，所述机器可读指令在由所述处理器执行时使所述机器人驱动单元：响应于使所述机器人驱动单元升起所述存储单元而使用所述前视摄像头来捕获第一图像；确定所述存储单元的所述多个支腿中的至少两者位于所述第一图像中；将所述存储单元移动到新位置；当所述机器人驱动单元处于运动中时使用所述前视摄像头来捕获第二图像；确定所述第二图像中缺少所述存储单元的所述多个支腿中的所述至少两者；以及经由所述网络接口向远程计算系统发送警报，其中所述警报指示所述存储单元已从所述机器人驱动单元上掉落。5.如前述权利要求中任一项所述的机器人驱动单元，其中所述应用程序还包括存储在所述存储器中的机器可读指令，所述机器可读指令在由所述处理器执行时使所述机器人驱动单元：当所述机器人驱动单元处于运动中时使用所述前视摄像头来捕获所述存储单元的所述多个支腿中的至少两者的第一图像；当所述机器人驱动单元处于运动中时使用所述前视摄像头来捕获所述存储单元的所述多个支腿中的所述至少两者的第二图像；以及测量所述存储单元的所述多个支腿中的所述至少两者在所述第二图像中相对于所述第一图像的竖直位置变化。6.如前述权利要求中任一项所述的机器人驱动单元，其中所述应用程序还包括存储在所述存储器中的机器可读指令，所述机器可读指令在由所述处理器执行时使所述机器人驱动单元至少部分地基于所述存储单元的所述多个支腿中的所述至少两者的所述竖直位置变化来计算所述存储单元将会翻倒的可能性。7.如前述权利要求中任一项所述的机器人驱动单元，其中所述应用程序还包括存储在所述存...

【专利技术属性】
技术研发人员：小罗伯特·迈克尔·谢杜，
申请(专利权)人：亚马逊科技有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US