杂物清理机器人系统技术方案

操作机器人以使用相机导航环境，并映射物体的类型、大小和位置。该系统确定物体的类型、大小和位置，并对物体进行分类以与特定容器相关联。对于具有相对应的容器的每一类物体，机器人选择该类别中的特定物体进行拾取，执行路径规划并导航到该类别的物体，以聚集或拾取物体。致动的推动器臂将其他物体移开，并将目标物体操纵到前铲斗上以进行搬运。物体操纵到前铲斗上以进行搬运。物体操纵到前铲斗上以进行搬运。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】杂物清理机器人系统
相关申请的交叉引用
[0001]本申请根据35USC 119(e)要求于2020年11月30日提交的、题为“杂物清理机器人系统”的美国申请顺序第63/119,533号的优先权和权益，其全部内容通过引用纳入本文。本申请还根据35USC 119(e)要求于2021年10月8日提交的、题为“增强现实机器人界面”的美国申请顺序第63/253,867号的优先权和权益，其全部内容通过引用纳入本文。

技术介绍

[0002]脚下的物体不仅令人讨厌，而且存在安全隐患。每年有成千上万的人在家中跌倒受伤。地板上堆满了松散的物品可能代表着危险，但许多人并没有足够的时间来处理他们家中的杂物问题。自动清洁或整理机器人可能是一种有效的解决方案。
[0003]虽然具有基本的查找能力的全自动整理机器人可能足以完成在任何房间的地板上拾取物体的任务，但用户可能希望能够对机器人行为以及对其家庭独有的特定物体的分类和目的地进行更细微的控制。当任务受阻或遇到机器人编程中未考虑的情境参数时，机器人可能还需要与用户进行清晰的沟通。然而，大多数用户可能不是机器人和人工智能领域的专家。
[0004]因此，需要一种方式让用户以直观且强大的方式与整理机器人交互，而不依赖于深入的编程知识。这种交互过程可以允许用户基于他们特定的整理需求来训练机器人，指示机器人执行预设例程之外的动作，并在机器人需要帮助以继续或完成分配的任务时接收指示。
附图说明
[0005]为了容易地识别对任何特定元件或动作的讨论，附图标记中的最高有效数字指的是该元件首先被引入的附图标记。
[0006]图1示出了根据一个实施例的机器人系统100。
[0007]图2A示出了根据一个实施例的机器人200的俯视图，其中铲斗(bucket)处于向下位置，并且致动器臂(操纵器)处于打开构造。
[0008]图2B示出了根据一个实施例的机器人200的立体图，其中铲斗处于向下位置，并且操纵器处于打开构造。
[0009]图2C示出了根据一个实施例的机器人200的前视图，其中铲斗处于向下位置，并且操纵器处于打开构造。
[0010]图2D示出了根据一个实施例的机器人200的侧视图，其中铲斗处于向下位置，并且操纵器处于打开构造。
[0011]图2E示出了根据一个实施例的机器人200的俯视图，其中铲斗处于向上(提升)位置，并且操纵器处于打开构造。
[0012]图2F示出了根据一个实施例的机器人200的立体图，其中铲斗处于向上(提升)位置，并且操纵器处于打开构造。
[0013]图2G示出了根据一个实施例的机器人200的前视图，其中铲斗处于向上(提升)位置，并且操纵器处于打开构造。
[0014]图2H示出了根据一个实施例的机器人200的侧视图，其中铲斗处于向上(提升)位置，并且操纵器处于打开构造。
[0015]图2I示出了根据一个实施例的机器人200的俯视图，其中铲斗处于向下位置，并且操纵器处于关闭构造。
[0016]图2J示出了根据一个实施例的机器人200的立体图，其中铲斗处于向下位置，并且操纵器处于关闭构造。
[0017]图2K示出了根据一个实施例的机器人200的立体图，其中铲斗处于向下位置，并且操纵器处于关闭构造。
[0018]图2L示出了根据一个实施例的机器人200的侧视图，其中铲斗处于向下位置，并且操纵器处于关闭构造。
[0019]图3示出了根据一个实施例的主题的一个方面。
[0020]图4A示出了另一实施例中的机器人400的前视图。
[0021]图4B示出了机器人400的立体图。
[0022]图4C示出了机器人400的侧视图。
[0023]图4D示出了具有处于升高定向的操纵器的机器人400。
[0024]图5示出了根据又一实施例的机器人500。
[0025]图6A到图6D示出了根据又一实施例的机器人600。
[0026]图7A
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图7D示出了根据一个实施例的机器人700的各方面。
[0027]图8A示出了根据一个实施例的机器人700的降低的铲斗位置和降低的抓持件位置800a。
[0028]图8B示出了根据一个实施例的机器人700的降低的铲斗位置和升高的抓持件位置800b。
[0029]图8C示出了根据一个实施例的机器人700的升高的铲斗位置和升高的抓持件位置800c。
[0030]图9示出了根据另一实施例的机器人900。
[0031]图10示出了根据一个实施例的机器人过程100。
[0032]图11示出了根据一个实施例的另一机器人过程1100。
[0033]图12示出了根据一个实施例的机器人系统的状态空间映射1200。
[0034]图13示出了处于睡眠模式的机器人系统的示例。
[0035]图14A
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图14B示出了处于探索模式的机器人系统的示例。
[0036]图15A
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图15F示出了处于拾取模式的机器人系统的示例。
[0037]图16A
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图16B示出了处于投放模式的机器人系统的示例。
[0038]图17示出了根据一个实施例的机器人系统的机器人控制算法1700。
[0039]图18示出了根据一个实施例的机器人系统的机器人控制算法1800。
[0040]图19示出了根据一个实施例的机器人系统的机器人控制算法1900。
[0041]图20示出了根据一个实施例的机器人控制算法2000。
[0042]图21示出了根据一个实施例的机器人控制算法2100。
[0043]图22示出了根据一个实施例的整理机器人环境2200。
[0044]图23A到图23E示出了根据一个实施例的增强现实机器人界面2300。
[0045]图24示出了机器人控制系统2400的实施例，以实施本文描述的系统的部件和过程步骤。
具体实施方式
[0046]公开了机器人系统的实施例，其操作机器人使用相机来导航环境，以映射玩具、衣服、障碍物及其他物体的类型、大小和位置。该机器人包括神经网络，以基于来自左/右立体相机的图像来确定物体的类型、大小和位置。对于具有相对应的容器的每一类物体，机器人在该类别中选择要拾取的特定物体，执行路径规划并导航到邻近并面向目标物体的点。致动的推动器臂将其他物体移开，并将目标物体推动到前铲斗上以进行搬运。前铲斗略微向上倾斜，并且可选地，当机器人导航到规划路径中的下一个位置时，致动的推动器臂可以在前方关闭以将物体保持在适当位置。重复此过程，以拾取同一类别的其他物体。一旦铲斗装满，机器人就执行附加的路径规划，并驱动其自身靠近该类别的容器。然后，该机器人导航到容器，与该容器的一侧对齐，提升铲斗以将目标物体提升到容器的边缘上方。
[0047]该机器人系统可以用于表面的自动聚集，其中留在表面上的物品按规则自动装箱到容器中。在一个特定实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法，所述方法包括：将环境中物体的多个物体类别中的每一个与位于所述环境中的相对应的容器相关联；在基站处激活机器人；使用相机在所述环境周围导航所述机器人，以映射所述物体的类型、大小和位置；对于每个物体的类别：选择所述类别中一个或多个要拾取的物体；执行从所述机器人的当前位置到一个或多个所述要拾取的物体的路径规划；导航到一个或多个所述要拾取的物体的邻近点；致动所述机器人的操纵器，以将障碍物移开，并在所述机器人的前端处将所述一个或多个物体操纵到铲斗上；倾斜或升高所述铲斗以及致动所述操纵器以将所述物体保持在所述铲斗中的一项或两项；将所述机器人导航到邻近所述类别的所述相对应的容器；将所述机器人的后端与所述相对应的容器的侧部对齐；并且将所述铲斗升高到所述机器人上方并朝向所述后端，以将所述物体存放在所述相对应的容器中。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：操作所述机器人以将所述环境中的所述物体聚集成集群，其中每个集群仅包括来自所述类别之一的物体。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：操作至少一个第一臂以致动所述机器人的所述操纵器以将障碍物移开并将所述一个或多个物体操纵到所述铲斗上；并且操作至少一个第二臂以倾斜或升高所述铲斗。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个第一臂与相应的第二臂是成对的，并且还包括：从共同的起始枢转点操作每一对第一臂和第二臂。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，致动所述机器人的所述操纵器以将障碍物移开包括致动所述操纵器以在所述铲斗前方形成楔形件。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，致动所述操纵器以将所述物体保持在所述铲斗中包括致动所述操纵器以在所述铲斗前方形成屏障件。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：操作神经网络以从来自所述相机的图像确定所述物体的类型、大小和位置。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：基于来自左相机和右相机的输入，在所述环境的整理区域内生成比例不变的关键点；基于来自所述左相机和所述右相机的所述输入来检测所述整理区域中的所述物体的位置，从而限定起始位置；将所述物体分类到所述类别中；生成所述物体的重新识别指纹，其中，所述重新识别指纹用于确定所述物体之间的视觉相似性；
基于来自所述左相机、所述右相机、光检测和测距(LIDAR)传感器和惯性测量单元(IMU)传感器中的至少一个的输入，将所述机器人定位在所述整理区域内，以确定机器人位置；映射所述整理区域以创建全局区域映射，所述全局区域映射包括所述比例不变的关键点、所述物体和所述起始位置；以及基于所述起始位置、所述类别和所述重新识别指纹中的至少一个重新识别所述物体。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：为所述物体分配持久唯一的标识符；从作为应用程序安装在移动设备上的增强现实机器人界面接收相机画面；基于相机画面，使用所述相机画面到的全局区域映射转换，用所述起始位置和所述比例不变的关键点来更新所述全局区域映射；并且为所述物体生成指示符，其中，所述指示符包括下一个目标、目标顺序、危险、过大、易碎、凌乱和阻塞行进路径中的一个或多个。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：向所述移动设备传输所述全局区域映射和物体细节，其中，所述物体细节包括所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：克拉特博特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：