用于夹持和保持物体的机器人多爪夹持器总成和方法技术

公开了一种用于操作运输机器人以同时抓取和搬运多个物体的系统和方法。所述运输机器人包括具有多个可寻址真空区域的阵列的多爪夹持器总成，每个可寻址真空区域被配置为独立地提供真空。所述机器人系统接收代表一组物体的图像数据。基于所述接收到的图像数据标识所述组中的单独目标物体。基于所述标识的目标物体来选择可寻址真空区域。命令所述运输机器人使选定的可寻址真空区域同时抓取和搬运多个目标物体。目标物体。目标物体。

【技术实现步骤摘要】
用于夹持和保持物体的机器人多爪夹持器总成和方法
[0001]本申请是中国申请CN202080003461.8的分案申请，该申请日期为2020年8月20日，专利技术名称为“用于夹持和保持物体的机器人多爪夹持器总成和方法”。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求于2019年8月21日提交的美国临时专利申请号62/889,562的权益，所述美国专利申请通过引用全部并入本文。
[0004]本申请包含与2020年4月22日提交的题为“用于夹持和保持物体的机器人多爪夹持器总成和方法(ROBOTIC MULTI
‑
GRIPPER ASSEMBLIES AND METHODS FOR GRIPPING AND HOLDING OBJECTS)”的美国专利申请号16/855,751有关的主题，所述美国专利申请通过引用全部并入本文。


[0005]本技术总体上是针对机器人系统，并且更具体地是针对被配置为选择性地夹持和保持物体的机器人多爪夹持器总成。

技术介绍

[0006]机器人(例如，被配置为自动/自主执行物理动作的机器)现在许多领域中得到广泛使用。例如，机器人可以用于在制造、包装、运输和/或运送等方面执行各种任务(例如，操纵或搬运物体)。在执行任务时，机器人可以复制人类动作，由此代替或减少执行危险或重复性任务原本所需的人类参与。机器人通常缺乏复制执行更复杂任务所需的人类灵敏性和/或适应性所必需的复杂程度。例如，机器人通常难以从具有紧邻物体以及不规则形状/大小的物体等的一组物体中选择性地夹持物体。因此，仍然需要改进用于控制和管理机器人的各个方面的机器人系统和技术。
附图说明
[0007]图1示出了根据本技术的一个或多个实施方案的其中机器人系统运输物体的示例性环境。
[0008]图2是示出根据本技术的一个或多个实施方案的机器人系统的框图。
[0009]图3示出了根据本技术的一个或多个实施方案的多部件搬运总成。
[0010]图4是根据本技术的一个或多个实施方案的耦接到运输机器人的机器人臂的端部执行器的前视图。
[0011]图5是图4的端部执行器的仰视图。
[0012]图6是根据本技术的一个或多个实施方案的机器人搬运总成的功能框图。
[0013]图7是根据本技术的一个或多个实施方案的具有多爪夹持器总成的端部执行器的前视等距俯视图。
[0014]图8是图7的端部执行器的前视等距仰视图。
[0015]图9是根据本技术的一个或多个实施方案的真空夹持器总成的部件的分解等距前
视图。
[0016]图10是根据本技术的一个或多个实施方案的真空夹持器的总成的等距视图。
[0017]图11是图10的总成的俯视平面视图。
[0018]图12是根据本技术的一个或多个实施方案的真空夹持器的总成的等距视图。
[0019]图13是根据本技术的另一个实施方案的多爪夹持器总成的等距视图。
[0020]图14是图13的多爪夹持器总成的分解等距视图。
[0021]图15是根据本技术的一个或多个实施方案的多爪夹持器总成的一部分的局部横截面视图。
[0022]图16是根据本技术的一些实施方案的用于操作机器人系统的流程图。
[0023]图17是根据本技术的一个或多个实施方案的用于操作机器人系统的另一个流程图。
[0024]图18至图21示出了根据本技术的一个或多个实施方案的以机器人方式夹持和运输物体的阶段。
[0025]图22示出了根据本技术的一个或多个实施方案的抓取集合(grasp set)的示例性方面。
[0026]图23A至图23F示出了根据本技术的一个或多个实施方案的用于同时搬运多个物体的示例性场景。
[0027]图24示出了根据本技术的一个或多个实施方案的示例性夹持器放置状况。
[0028]图25示出了根据本技术的一个或多个实施方案的示例性任务位置。
[0029]图26是根据本技术的一个或多个实施方案的用于操作机器人系统的另一个流程图。
具体实施方式
[0030]本文描述了用于夹持选定物体的系统和方法。所述系统可以包括具有多爪夹持器总成的运输机器人，所述多爪夹持器总成被配置为独立地或结合地操作以夹持/释放单个或多个物体。例如，所述系统可以同时或按顺序拾取多个物体。所述系统可以基于例如多爪夹持器总成的载运能力、运输计划或者它们的组合来选择要载运的物体。多爪夹持器总成可以可靠地夹持一组物体、不规则物体、具有各种形状/尺寸的物体等中的物体。例如，多爪夹持器总成可以包括可寻址真空区域或排，每个真空区域或排都被配置为吸入空气使得经由真空夹持力仅保持选定物体。可以机器人方式移动多爪夹持器总成以将保持的物体运输到期望位置，然后可以释放物体。所述系统还可以同时或按顺序释放被夹持物体。可以重复该过程以在不同位置之间运输任意数量的物体。
[0031]至少一些实施方案是针对一种用于操作具有带可寻址拾取区域的多爪夹持器总成的运输机器人的方法。拾取区域可以被配置为独立地提供真空夹持。基于捕获的图像数据标识目标物体。拾取区域可以吸入空气以夹持所标识的目标物体。在一些实施方案中，运输机器人可以以机器人方式移动多爪夹持器总成，所述多爪夹持器总成载运所标识的目标物体。
[0032]在一些实施方案中，机器人运输系统包括机器人设备、目标物体检测器和真空夹持器装置。真空夹持器装置包括多个可寻址区域和歧管总成。歧管总成可以流体地耦接到
可寻址区域中的每一者和至少一个真空管线，使得每个可寻址区域能够经由抽吸元件阵列独立地提供负压。当机器人设备在不同位置之间移动真空夹持器装置时，负压可足以将至少一个目标物体保持在真空夹持器装置上。
[0033]一种用于操作运输机器人的方法包括接收表示一组物体(例如，一堆或一批物体)的图像数据。基于所述接收到的图像数据标识所述组中的一个或多个目标物体。基于所述标识的一个或多个目标物体来选择可寻址真空区域。命令运输机器人使选定的真空区域保持和运输所标识的一个或多个目标物体。运输机器人包括具有真空区域的阵列的多爪夹持器总成，每个真空区域被配置为独立地提供真空夹持。视觉传感器装置可以捕获图像数据，所述图像数据代表与真空夹持器装置相邻或由所述真空夹持器装置保持的目标物体。
[0034]在下文中，阐述众多具体细节以提供对当前公开技术的彻底理解。在其他实施方案中，此处所引入的技术可在没有这些具体细节的情况下实践。在其他情况下，不详细描述诸如具体函数或例程的公知特征，以便避免不必要地使本公开晦涩难懂。此说明中对“实施方案”或“一个实施方案”或类似用语的引用意指所描述的特定特征、结构、材料或特性包括在本公开的至少一个实施方案中。因此，本说明书中此类短语的出现不一定都指代同一实施方案。另一方面，此类引用也不一定相互排斥。此外，特定特征、结构、材料或特性可以任何合适的方式在一个或多个实施方案中加以组合。应当理解，图中所示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于操作运输机器人的方法，所述方法包括：接收描绘起始位置处的包裹的图像数据，其中所述图像数据用于分析所述包裹中的两者或更多者的同时抓取；基于所述图像数据来标识目标包裹；确定代表相对于所述目标包裹的夹持姿势的抓取集合；标识在所述抓取集合内与第二包裹重叠的一组夹持姿势；导出用于同时操纵所述目标包裹和所述第二包裹的组合运动控制参数；确定用于将所述目标包裹和所述第二包裹放置在相应目标位置处的释放顺序；基于所述组合运动控制参数和所述释放顺序，从所述抓取集合中选择同时抓取姿势，其中所述同时抓取姿势代表所述运输机器人的多爪夹持器总成的姿势，所述姿势用于同时抓取和搬运所述目标包裹和所述第二包裹；基于所述同时抓取姿势导出运动计划，所述运动计划用于同时操纵所述多爪夹持器总成以将所述目标包裹和所述第二包裹搬运到所述相应目标位置；以及实施所述运动计划以操作所述运输机器人以同时抓取和搬运所述目标包裹和所述第二包裹。2.如权利要求1所述的方法，其中所述抓取集合是一组指定姿势，其中每个指定姿势用于使所述多爪夹持器总成的边界与所述目标包裹的外围边缘对准。3.如权利要求1所述的方法，其中导出所述组合运动控制参数包括：基于所述抓取集合来确定目标控制参数，其中所述目标控制参数代表与根据所述多爪夹持器总成的目标姿势来搬运所述目标包裹的速度相关联的力和/或相关物理方面；基于估计所述多爪夹持器总成与所述第二包裹之间的重叠来确定第二控制参数，其中所述第二控制参数代表与根据所述多爪夹持器总成的所述目标姿势来搬运所述第二目标包裹的速度相关联的力和/或相关物理方面；以及选择所述组合运动控制参数作为与较低搬运速度相对应的所述目标控制参数或所述第二控制参数。4.如权利要求1所述的方法，其中所述组合运动控制参数代表用于所述运输机器人和/或所述多爪夹持器总成进行同时操纵所述目标包裹和所述第二包裹的速度设置。5.如权利要求1所述的方法，其中所述组合运动控制参数代表真空设置，所述真空设置用于控制所述多爪夹持器总成中的第一组抽吸元件和第二组抽吸元件以分别抓取所述目标包裹和所述第二包裹。6.如权利要求1所述的方法，其中选择所述同时抓取姿势包括选择将与搬运包括所述目标包裹和所述第二包裹的一组包裹相关联的效率量度最大化的同时抓取姿势。7.如权利要求6所述的方法，其还包括：基于所述图像数据来标识所述一组包裹，其中所述一组包裹代表暴露于与所述图像数据相关联的成像装置并且旨在在对应的起始位置与任务位置之间搬运的物体；至少部分地基于所述抓取集合，确定姿势组合，每个姿势组合代表用于抓取和搬运所述一组包裹中的所述物体的一组独特夹持姿势；基于相关联的运动控制参数来估计所述姿势组合中的每一者的总搬运速率；并且其中：
基于选择所述姿势组合中总搬运时间的实例最低的一个姿势组合来选择所述同时抓取姿势。8.如权利要求6所述的方法，其中所述一组包裹代表形成包裹堆叠的顶层的包裹。9.如权利要求1所述的方法，其中确定所述释放顺序包括：确定代表与所述目标包裹重叠的一组抽吸元件的目标接触组；确定代表所述目标接触组之外的第二组抽吸元件的其余组；基于所述第二包裹的一个或多个物理方面来验证所述其余组是否足以抓取所述第二包裹；以及当所述其余组被验证为足以抓取所述第二包裹时确定在所述第二包裹之前释放所述目标包裹的所述释放顺序。10.如权利要求1所述的方法，其中确定所述释放顺序包括：确定代表被指定为抓取所述目标包裹的一组抽吸元件的目标激活组；确定代表与所述第二包裹重叠的第二组抽吸元件的第二接触组；验证所述第二接触组和所述目标激活组是否互斥；以及当所述第二接触组和所述目标激活组互斥时确定用于在所述第一包裹之前释放所述第二包裹的所述释放顺序。11.如权利要求1所述的方法，其中基于用于首先释放抓取的包裹中的最高包裹的规则来确定所述释放顺序。12.如权利要求1所述的方法，其中导出所述运动计划包括：根据所述释放顺序来导出用于所述目标包裹和所述第二包裹的放置位置；以及基于迭代地仿真和验证所述目标包裹和所述第二包裹以相反顺序从所述放置位置到所述目标包裹和所述第二包裹的起始位置的运动来导出所述运动计划。13.如权利要求1所述的方法，其还包括：从一个或多个目的地传感器获得数据，其中所述数据代表在执行所述运动计划期间所述目标包裹和/或所述第二包裹越过任务位置上方的横向线；基于所述获得的数据来标识一组位置，其中所述一组位置定位所述一个或多个目的地传感器；以及基于所述一组位置来确定所述运动计划的有效性。14.如权利要求13所述的方法，其中基于所述一组位置来验证所述运动计划包括：基于所述一组位置来标识越过包裹；导出所述越过包裹的至少一个估计尺寸，其中所述至少一个估计尺寸包括所述越过包裹的估计高度和...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁仙，
申请(专利权)人：牧今科技，
类型：发明
国别省市：