用于物件取放和运输的室内自动机器人系统技术方案

一种机器人物件取放和运输设备，包括至少一个物件取放机构，该物件取放机构在被存储时，和/或相对于其平台(例如，上表面)进行物体的装载或卸载时，最小地暴露。致动器以及一个或多个可移动工具的至少主要部分布置在平台下方。物体的装载和/或卸载可能包括横向滑动，例如当物体被外部支撑表面支撑时，通过拉动进行装卸载。物件取放机构的至少主要部分可能保留在平台的中央目标区域的以外，以提供用于保持物体的不受阻碍或受最小阻碍的平台表面。该设备可能与至少一个可移动的托盘构件一起使用。托盘构件和/或可取放物件可能包括可由传感器检测到的一个或多个特征。感器检测到的一个或多个特征。感器检测到的一个或多个特征。

【技术实现步骤摘要】
用于物件取放和运输的室内自动机器人系统
[0001]分案申请
[0002]本申请是申请日为2018年11月1日，申请号为201880085370.6，标题为“用于物件取放和运输的室内自动机器人系统”的专利技术申请的分案申请。
[0003]相关申请的交叉引用
[0004]本申请要求于2017年11月3日提交的美国临时专利申请号为62/581,564的美国临时专利申请的优先权，其中前述申请的全部内容通过引用并入本文。


[0005]本专利技术总体上涉及移动运送机器人，并且更具体地涉及机器人物件取放和运输系统及设备，以及在辅助机器人物件取放(retrieval)和运输设备的操作中有用的相关附件，其适用于操控在非结构化环境(例如，家居)中的物体，以个人辅助设备的角色出现。

技术介绍

[0006]几十年来，已经使用各种各样的自动引导载具(AGV)在制造环境和仓库环境中自动运输物件。随着时间的流逝，这些AGV的版本已适于在其他环境(例如医院、实验室和办公室环境)中使用，以搬运和运送物件。
[0007]一些AGV仅充当用于移动物体的移动平台，同时要依靠人工(例如，手动)干预或外部自动化装置来装载和卸载要搬运的物体。其他AGV行驶至带有致动器的外部机器处，其执行某些或全部必要的装载和/或卸载任务。还有其他的AGV配备有集成的机构，用于自动装载和卸载物体，而无需外部帮助。
[0008]一些具有集成的装载/卸载机构的AGV通过使用集成的叉式升降机构，以类似于人工操作叉车的方式举起货物托盘，来垂直举升并搬运大型物体。较新开发的AGV(例如，体现在Amazon机器化仓库机器人中的那些)配置为在存储单元下方行驶，将存储单元抬起并脱离地板，然后将存储单元运输至新位置。其他AGV包括机器人臂，这些机器人臂通常提起较小的负载(例如，甚至是单个物体)，以在AGV和外部位置之间运送它们。
[0009]某些具有自动装载和卸载能力的AGV被配置为在AGV的货物表面和外表面之间横向运送物体。这种类型的示例包括在AGV货物表面上带有电动传送带或辊的AGV，以及具有非移动货物表面的AGV，其使用机动的推拉机构，以将物体滑入或滑离AGV货物表面。在这些示例中，AGV上的横向运送机构暴露在货物区域中，以提供最佳的触及范围和接近被运送物体的通道。某些AGV可能还包括高度调节机构，以赋予第二运动程度，从而使AGV能够将其货物表面与一个或多个外部表面对齐，以取放存储在架子上的物体。
[0010]随着AGV配置的多样性随着时间的推移而扩展，它们在其能够操作的环境的复杂性方面也得到了演进。
[0011]早期的AGV被设计成在高度结构化的环境中运行，并且需要安装专用的支持基础设施才能操作。例如，通常将磁性带或其他标记物放在地板上，以提供AGV可用的预定义路线和位置信息，以从一个地点导航到另一地点。
[0012]工业传感器、处理器和软件的进步已经使得AGV的更多自主版本成为可能，有时称为自导向载具或SGV。SGV可能执行与AGV相似的任务，但是通常能以较少的外部结构操作，并且在其支持的路线和运送作用上更具适应性。
[0013]消费类电子产品的各种技术进步，包括3D摄像机、地图软件、陀螺仪、接近度传感器、锂电池、无线通信、低功率高速处理器、识别软件和人工智能，可能使SGV具有足够的成本效益，从而使得它们适用于更广泛的非结构化环境(例如房屋)，以及更广泛的用途(例如个人运送机器人)。但是，AGV和SGV的关键要素，例如装载和卸载物体的机构，以及其他附属要素，仍然主要是针对受过训练的人员进行工业操作而设计的。
[0014]尽管AGV和SGV取得了进步，但本领域仍在寻求适合在非结构化的人类居住空间中使用的物件取放和运输机器人，包括能够可以支持手动和/或自动装卸功能的机器人，以及解决与传统机器人相关挑战的机器人。这些挑战包括确保在非结构化空间中操作，同时确保旁人(可能包括年长的成年人、儿童和宠物)的安全，促进可靠的操作，并提高机器人的实用性和多功能性
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与传统的AGV相比，最好具有合理的成本。

技术实现思路

[0015]本公开的多个方面涉及一种机器人物件取放和运输设备，适用于在家居环境和/或其他环境中承载和运送物体，在其中一个或多个未经训练的个体可能存在和/或可能与机器人的表面紧密相互作用。根据至少某些实施例的机器人物件取放和运输设备，用于从第一位置取出物体，将那些物体运送至机器人的表面上，并将物体运送和/或卸载到至少一个第二位置上。
[0016]为了以用户友好和用户安全的方式完成物件取放和运输任务，根据至少某些实施例的机器人物件取放和运输装置包括集成至(例如，作为一部分携带的)移动机器人的一个或多个取放机构，该取放机构被存储时，和/或将物体装载至机器人的表面或从机器人的表面卸载时，最小地暴露。在某些实施例中，最小地暴露取放机构包括在机器人物件取放和运输设备的平台(deck)的表面下方设置一个或多个致动器，和至少一个可移动工具至少的主要部分。这样的取放机构可能设置成通过滑动使至少一个可取放物件被装载至平台上或从平台卸下。在某些实施例中，至少一个可移动工具的至少一部分设置成在机器人物件取放和运输设备的平台下方行进。
[0017]在本公开的一个方面，涉及一种机器人物件取放和/或运输设备包括：移动底座、设置成支撑至少一个可取放物件的平台，以及物件取放机构。物件取放机构包括至少一个可移动工具，并且设置成在平台和外部支撑表面之间横向运输至少一个可取放物件。至少一个可取放物件包括，至少一个第一接收表面、靠近平台设置的近端和远离平台设置的远端。至少一个第一接收表面设置成比近端更靠近远端。至少一个可移动工具设置成在至少一个可取放物件的表面下方行进，以允许至少一个可移动工具与至少一个第一接收表面接合。物件取放机构设置成使至少一个可移动工具与至少一个第一接收表面接合，以(i)当至少一个可取放物件由外部支撑表面或平台中的至少一个支撑时，使至少一个可取放物件滑动，以及(ii)将至少一个可取放物件拉向平台。前述物件取放和/或运输设备允许至少一个可取放物件通过滑动而横向运输，同时至少一个可取放物件的大部分重量由平台或外部支撑表面支撑。这种构造免除了对复杂且昂贵的物件升降机构的需求。
[0018]在本公开的另一方面，涉及一种机器人物件取放和/或运输设备，包括：移动底座、设置成支撑至少一个可取放物件的平台，以及物件取放机构。平台包括由至少一个外围边缘界定的周界。物件取放机构，包括至少一个可移动工具，该物件取放机构设置成在平台和外部支撑表面之间横向运输至少一个可取放物件。机器人物件取放和/或运输设备还包括以下特征(i)至(iii)中的至少一个：(i)物件取放机构在存储和操作期间，保持在中央目标区域以外，该中央目标区域被限定为从平台的中央部分的向上投影，并且平台的该中央部分包括连续区域，该区域是该周界以内的面积的至少50％；(ii)平台包括小于1米的最大宽度，外围目标区域被限定为从平台的外围边缘向内延伸的外围部分的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人物件取放和/或运输设备，包括：移动底座；平台，设置成支撑至少一个可取放物件，其中，所述平台包括周界以内的上表面，所述周界由平台的至少一个外围边缘界定；和物件取放机构，包括至少一个致动器，所述至少一个致动器设置成移动至少一个可移动工具，其中，所述物件取放机构设置成在所述平台和所述外部支撑表面之间横向运输所述至少一个可取放物件；其中，所述至少一个致动器设置在平台的上表面下方；其中，所述上表面没有任何上表面开口，所述上表面开口构造成容纳易于相对于所述平台移动的物件取放机构的任何部分的通道；其中，所述至少一个可移动工具设置成，在所述平台和所述外部支撑表面之间运输所述至少一个可取放物件期间，穿过大体上设置在所述平台的所述至少一个外围边缘下方的至少一个前表面开口、侧表面开口或后表面开口；其中，所述物件取放机构设置成使得所述至少一个可移动工具(i)当至少一个可取放物件被所述外部支撑表面或所述平台中的至少一个支撑时，滑动所述至少一个可取放物件，及(ii)将所述至少一个可取放物件拉向平台；并且其中，所述物件取放机构设置成使得所述至少一个可移动工具(i)当所述至少一个可取放物件被所述外部支撑表面或所述平台中的至少一个支撑时，滑动所述至少一个可取放物件，及(ii)将所述至少一个可取放物件推向所述外部支撑表面。2.根据权利要求1所述的机器人物件取放和/或运输设备，其中，所述物件取放机构的整体设置成，在所述物件取放机构的操作周期之间，被存储在平台的上表面下方。3.根据权利要求1所述的机器人物件取放和/或运输设备，其中，所述至少一个可移动工具设置成在与所述至少一个可取放物件在所述平台和所述外部支撑表面之间的横向运输方向正交的方向上转动。4.根据权利要求1所述的机器人物件取放和/或运输设备，其中，所述至少一个可移动工具设置成在所述至少一个可取放物件的表面下方行进，以允许所述至少一个可移动工具与所述至少一个可取放物件的至少一个接收表面接合。5.根据权利要求1所述的机器人物件取放和/或运输设备，其中：所述外部支撑表面由托盘构件限定，所述托盘构件包括向下延伸的边部，所述边部设置成，在所述至少一个可取放物件在所述平台和所述外部支撑表面之间的横向运输期间，接触所述机器人物件取放和/或运输设备的一部分，以阻止所述托盘构件相对于下层表面的运动；所述托盘构件包括至少一个可检测特征；并且所述机器人物件取放和/或运输设备包括至少一个传感器，所述至少一个传感器设置成检测所述至少一个可检测特征，以允许所述机器人物件取放和/或运输设备执行以下功能(a)或(b)中的至少一项：(a)检测所述托盘构件的存在，或(b)相对于所述托盘构件定位所述机器人物件取放和/或运输设备的至少一部分。6.根据权利要求1所述的机器人物件取放和/或运输设备，其中，所述平台包括小于1米
的最大宽度，外围目标区域被限定为从平台的外围边缘向内延伸的外围部分的向上投影，并且在所述物件取放机构的存储和/或操作期间，所述至少一个可移动工具对外围目标区域的任何侵入均被限制在侵入距离，所述侵入距离从平台的至少一个外围边缘测量、在平台的最大长度或最大宽度的0％至25％的范围内。7.根据权利要求1所述的机器人物件取放和/或运输设备，其中，所述至少一个可移动工具设置成，在所述平台和所述外部支撑表面之间运输所述至少一个可取放物件期间，穿过大体上设置在所述平台的至少一个外围边缘下方的至少一个前表面开口。8.一种机器人物件取放和/或运输设备，包括：移动底座；平台，设置成支撑至少一个可取放物件，其中，所述平台包括周界以内的上表面，所述周界由平台的至少一个外围边缘界定；和物件取放机构，设置成在平台与外部支撑表面之间横向运输所述至少一个可取放物件，所述物件取放机构包括至少一个可移动工具和至少一个第一致动器，所述至少一个第一致动器设置成，将至少一个可移动工具横向且向外地，从(a)所述至少一个可移动工具的主要部分设置在平台下方的位置平移至(b)所述至少一个可移动工具的至少一部分设置在所述至少一个可取放物件的至少一部分下方的位置；其中，所述至少一个第一致动器在所述物件取放机构的存储和操作期间位于所述平台下方；其中，所述物件取放机构设置成使得所述至少一个可移动工具(i)当所述至少一个可取放物件被所述外部支撑表面或所述平台中的至少一个支撑时，滑动所述至少一个可取放物件，及(ii)将所述至少一个可取放物件拉向平台；并且其中，物件取放机构设置成使得至少一个可移动工具(i)当所述至少一个可取放物件被所述外部支撑表面或所述平台中的至少一个支撑时，滑动所述至少一个可取放物件，及(ii)将所述至少一个可取放物件推向所述外部支撑表面。9.根据权利要求1或8所述的机器人物件取放和/或运输设备，还包括高度调节机构，所述高度调节机构设置成使所述平台基本上齐平至所述外部支撑表面或所述至少一个可取放物件。10.根据权利要求9所述的机器人物件取放和/或运输设备，其中，所述高度调节机构设置成，在所述至少一个可移动工具横向向外平移到所述至少一个可移动工具的至少一部分设置在所述至少一个可取放物件的至少一部分下方的位置后，升高所述至少一个可移动工具，以允许所述至少一个可移动工具与所述至少一个可取放物件的至少一个第一接收表面接合，从而使得所述至少一个可移动工具将所述至少一个可取放物件拉向所述平台。11.根据权利要求10所述的机器人物件取放和/或运输设备，其中，所述至少一个第一接收表面的至少一部分设置成基本上垂直于所述至少一个可取放物件在所述平台和所述外部支撑表面之间的横向运输方向。12.根据权利要求8所述的机器人物件取放和/或运输设备，其中，所述物件取放机构包括至少一个第二致动器，所述至少一个第二致动器设置成使所述至少一个可移动工具在与横向方向正交的至少一个方向上转动，以接合所述至少一个可取放物件的至少一个接收表面，从而使所述至少一个可移动工具将所述至少一个可取放物件拉向所述平台。
13.根据权利要求1或8所述的机器人物件取放和/或运输设备，其中，所述至少一个可移动工具包括多个可移动工具。14.根据权利要求1或8所述的机器人物件取放和/或运输设备，其中：所述至少一个可取放物件包括至少一个第一接收表面、靠近所述平台设置的近端和远离所述平台设置的远端；所述至少一个第一接收表面设置成比所述近端更靠近所述远端；并且所述物件取放机构设置成使所述至少一个可移动工具接合所述至少一个第一接收表面，以使所述至少一个可移动工具：(i)当所述至少一个可取放物件被所述外部支撑表面或所述平台中的至少一个支撑时，滑动所述至少一个可取放物件，及(ii)将所述至少一个可取放物件拉向所述平台。15.根据权利要求14所述的机器人物件取放和/或运输设备，其中：所述至少一个可取放物件包括至少一个第二接收表面；并且所述物件取放机构设置成使所述至少一个可移动工具接合所述至少一个第二接收表面，以使所述至少一个可移动工具：(i)当所述至少一个可取放物件被所述外部支撑表面或所述平台中的至少一个支撑时，滑动所述至少一个可取放物件，及(ii)将所述至少一个可取放物件推向所述外部支撑表面。16.根据权利要求15所述的机器人物件取放和/或运输设备，其中，所述至少一个可移动工具设置成在所述至少一个可取放物件的表面下方行进，以允许所述至少一个可移动工具与以下项目中的至少一个接合：(i)所述至少一个第一接收表面，或(ii)所述至少一个第二接收表面。17.根据权利要求16所述的机器人物件取放和/或运输设备，其中，以下项目中的一个或多个的至少一部分设置成基本上垂直于所述至少一个可取放物件在所述平台和所述外部支撑表面之间的横向运输方向：(i)所述至少一个第一接收表面，或(ii)所述至少一个第二接收表面。18.根据权利要求1或8所述的机器人物件取放和/或运输设备，还包括传感器，所述传感器设置成检测设置在所述外部支撑表面上或附近的视觉标记。19.根据权利要求18所述的机器人物件取放和/或运输设备，其中，所述机器人物件取放和/或运输设备设置成响应于由所述传感器对视觉标记的检测，控制以下项目中的至少一个的位置：(a)所述机器人物件取放和/或运输设备、(b)所述平台，或(c)所述至少一个可移动工具。20.根据权利要求1或8所述的机器人物件取放和/或运输设备，其中，所述外部支撑表面由托盘构件限定，所述托盘构件包括向下延伸的边部，所述边部设置成，在所述至少一个可取放物件在所述平台和所述外部支撑表面之间的横向运输期间，接触所述机器人物件取放和/或运输设备的一部分，以阻止所述托盘构件相对于下层表面的运动。21.根据权利要求20所述的机器人物件取放和/或运输设备，其中，所述托盘构件包括至少一个上侧凹部，所述至少一个上侧凹部设置成容纳所述至少一个可取放物件的至少一部分的下方的至少一个可移动工具的运输。22.根据权利要求20所述的机器人物件取放和/或运输设备，其中，所述托盘构件还包括至少一个可取放物件存在检测特征；并且
所述机器人物件取放和/或运输设备包括至少一个传感器，所述至少一个传感器设置成产生至少一个信号，所述至少一个信号指示对所述至少一个可取放物件存在检测特征的至少一部分的检测；并且所述机器人物件取放和/或运输设备设置成，利用所述至少一个信号来检测所述至少一个可取放物件存在检测特征的存在或不存在。23.根据权利要求22所述的机器人物件取放和/或运输设备，其中，所述至少一个可取放物件存在检测特征设置在向下延伸的边部表面、托盘构件的水平表面或...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：拉布拉多系统公司，
类型：发明
国别省市：