具有夹持机构的机器人系统以及相关的系统和方法与流程

具有夹持机构的机器人系统以及相关的系统和方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2021年8月13日提交的美国临时专利申请号63/232,663的权益，所述申请的全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
3.本技术总体涉及具有夹持机构的机器人系统，并且更具体地涉及具有用于标识目标对象并且基于所述目标对象调整夹持器机构的特征的机器人系统。


背景技术：

4.随着机器人(例如，被配置为自动地/自主地执行物理动作的机器)性能的不断提高和成本的降低，许多机器人现已广泛用于许多领域。例如，机器人可用于在制造和/或组装、包装和/或打包、运输和/或运送等过程中执行各种任务(例如，在空间上操纵或转移对象)。在执行任务时，机器人可复制人类动作，从而取代或减少原本执行危险或重复性任务所需的人类参与。
5.然而，尽管技术进步了，但机器人通常缺乏复制执行更大和/或更复杂任务所需的人类交互所必需的先进性。因此，仍然需要用于管理机器人之间的操作和/或交互的改进的技术和系统。
附图说明
6.图1是根据本技术的一些实施方案的具有夹持机构的机器人系统可在其中操作的示例性环境的图示。
7.图2是根据本技术的一些实施方案的示出图1的机器人系统的框图。
8.图3是根据本技术的一些实施方案的机器人对象夹持系统的图示。
9.图4是根据本技术的一些实施方案的对象夹持组件的示意性侧视图。
10.图5a和图5b是根据本技术的一些实施方案的对象夹持组件的等距视图。
11.图6a至图6c示出根据本技术的一些实施方案的处于各种状态的图5a和图5b的对象夹持组件。
12.图7是根据本技术的一些实施方案的用于操作具有对象夹持组件的机器人系统的过程的流程图。
13.图8a至图8c是根据本技术的一些实施方案的处于用于夹持目标对象802的过程的各个阶段的对象夹持组件800的部分示意图。
14.图9a至图9c是根据本技术的一些实施方案的处于用于夹持目标对象902的过程的各个阶段的对象夹持组件900的部分示意图。
15.图10a至图10e是根据本技术的一些实施方案的处于用于夹持目标对象1002的过程的各个阶段的对象夹持组件1000的部分示意图。
16.图11是根据本技术的其他实施方案的对象夹持系统1100的图示。
17.附图不一定按比例进行绘制。类似地，出于讨论本技术的一些实现方式的目的，可将一些部件和/或操作分成不同的块或组合成单个块。此外，虽然所述技术可经受各种修改和替代形式，但是具体实现方式已在附图中通过示例的方式示出并且在下文详细描述。然而，其意图并非将所述技术限制于所描述的特定实现方式。
18.为了便于参考，本文有时参考相对于图中所示实施方案的空间取向的顶部和底部、上部和下部、向上和向下、纵向平面、水平平面、x-y平面、竖直平面和/或z平面来描述末端执行器及其部件。然而，应当理解，在不改变本技术公开的实施方案的结构和/或功能的情况下，可将末端执行器及其部件移动到不同的空间取向并在不同的空间取向中使用。
具体实施方式
19.综述
20.本文公开了具有可变夹持机构的机器人系统以及相关的系统和方法。在一些实施方案中，所述机器人系统包括机器人臂和耦接到所述机器人臂的对象夹持组件(例如，多功能末端执行器)。所述对象夹持组件可被配置为选择性地夹持不同类型的对象，诸如托盘；用于放置在所述托盘上的包裹、盒子和/或其他合适的对象；以及用于放置在所述托盘和/或对象上方的滑托板。所述对象夹持组件可包括：主体，所述主体通过所述主体的上表面上的外部连接器耦接到所述机器人臂；以及真空操作的夹持部件(例如，包裹夹持部分)，所述真空操作的夹持部件耦接到所述主体的下表面。所述对象夹持组件还可包括耦接到所述主体的可变宽度夹持部件(例如，托盘夹持部分、滑托板夹持部分或它们的组合)。所述可变宽度夹持部件能够在完全折叠状态、多个延伸状态与夹紧状态之间移动，以允许所述对象夹持组件接合并提起具有不同形状、大小、重量和取向的多种目标对象。
21.在一些实施方案中，所述可变宽度夹持部件包括耦接到所述主体的线性延伸机构、耦接到所述线性延伸机构的相对侧的两个旋转机构、和耦接到所述旋转机构中的每一者的一个或多个机械夹持器。在所述完全折叠状态下，所述线性延伸机构完全缩回和/或收缩以将所述旋转部件以最小距离分开设位。此外，所述旋转机构处于升高位置，将耦接到所述旋转机构的所述机械夹持器中的每一者从所述主体的所述下表面(例如，竖直和/或部分竖直)向上引导。当所述对象夹持组件处于所述完全折叠状态下时，所述真空操作的夹持部件被设位成限定所述对象夹持组件的最低表面和/或与目标对象接合并且使用抽吸力在所述最低表面处夹持所述目标对象。
22.为了进入延伸状态，所述线性延伸机构中的一个或多个臂可延伸和/或伸展以将所述旋转部件以更远的距离分开设位。所述延伸可以基于一个或多个预定延伸状态(例如，基于各种目标对象的已知宽度计划的)，基于一个或多个输入(例如，来自机器人部件、控制器和/或人类操作员)进行调整，基于目标对象的一个或多个检测到的尺寸进行调整等。仅作为示例，所述对象夹持组件可包括：成像传感器，所述成像传感器耦接到所述主体并且被设位成收集可被可操作地耦接到所述成像传感器的控制器使用的所述目标对象的图像数据；所述真空操作的夹持部件；以及所述可变宽度夹持部件。所述控制器可被配置为：从所述成像传感器接收所述图像数据；确定使用所述完全折叠状态和所述多个延伸状态中的哪一者来夹持所述目标对象；将所述可变宽度夹持部件移动到所确定的状态；并且控制所述真空操作的夹持部件和/或所述可变宽度夹持部件以夹持所述对象。在各种实施方案中，使
用哪个状态的所述确定可以基于所述目标对象的类别、所述目标对象的取向、所述目标对象上的候选夹持位置、所述目标对象的测量到的尺寸等。
23.为了进入所述夹紧状态，使所述旋转部件动作(例如，旋转)到降低位置以将所述机械夹持器引导到所述主体的所述下表面下方。在所述夹紧状态下，所述机械夹紧部件可与所述目标对象接合和/或夹持所述目标对象。在一些实施方案中，所述可变宽度夹持部件还包括一个或多个压力圆筒，所述一个或多个压力圆筒对应于所述机械夹持部件中的每一者并且被设位成使所述目标对象压靠所述机械夹持部件。仅作为示例，所述机械夹持部件可接合所述目标对象的下表面，而所述压力圆筒压靠所述目标对象的上表面。因此，所述压力圆筒可帮助稳定所述目标对象。
24.在一些实施方案中，所述可变宽度夹持部件还包括一个或多个抽吸部件，所述一个或多个抽吸部件耦接到所述旋转部件，所述旋转部件被配置为接合不被所述真空操作的夹持部件和/或所述机械夹持部件接合的各种目标对象类型的上表面。由于所述抽吸部件耦接到所述旋转部件，它们还能够在所述完全折叠状态、各种延伸状态与所述夹紧状态之间移动。
25.出于简洁的目的，在以下描述中年未阐述描述公知且往往与机器人系统和子系统相关联并且可能不必要地使所公开技术的一些重要方面晦涩难懂的结构或过程的若干细节。此外，虽然以下公开内容阐述本技术的不同方面的若干实施方案，但若干其他实施方案可具有不同于此章节中所述的那些的配置或组成部分。因此，所公开的技术可具有带有附加元件或没有下文所述元件中的若干的其他实施方案。
26.下文描述的本公开的许多实施方案或方面可采取计算机可执行或控制器可执行指令的形式，包括由可编程计算机或控制器执行的例程。相关领域的技术人员将了解，可在除了下文显示和描述的计算机或控制器系统之外的计算机或控制器系统上实践所公开的技术。本文所述的技术可在专门编程、配置或构造为执行下文所述的计算机可执行指令中的一者或多者的专用计算机或数据处理器中体现。因此，如本文通常使用的术语“计算机”和“控制器”是指任何数据处理器，并且可包括互联网器具和手持式装置，包括掌上计算机、可穿戴计算机、蜂窝或移动电话、多处理器系统、基于处理器的或可编程的消费型电子产品、网络计算机、小型计算机等。由这些计算机和控制器处理的信息可呈现在任何合适的显示介质上，所述显示介质包括液晶显示器(lcd)。用于执行计算机或控制器可执行的任务的指令可存储在任何合适的计算机可读介质中或其上，所述计算机可读介质包括硬件、固件或硬件与固件的组合。指令可包含在任何合适的存储器装置中，所述存储器装置包括例如闪存盘、usb装置和/或其他合适的介质。
27.术语“耦接”和“连接”以及它们的派生词可在本文中用来描述部件之间的结构关系。应理解，这些术语并不意图作为彼此的同义词。而是，在特定实施方案中，“连接”可用于指示两个或更多个元件彼此直接接触。除非在上下文中另外变得明显，否则术语“耦接”可用于指示两个或更多个元件彼此直接地或间接地(在它们之间有其他中间元件)接触，或者两个或更多个元件协作或彼此交互(例如，以因果关系进行交互，诸如用于信号发射/接收或用于功能调用)，或这两者。
28.机器人系统的示例性环境
29.图1是具有对象搬运机构的机器人系统100可在其中操作的示例性环境的图示。机
器人系统100的操作环境可包括被配置为执行一个或多个任务的一个或多个结构，诸如机器人或机器人装置。对象搬运机构的各方面可由各种结构和/或部件来实践或实现。
30.在图1中所示的示例中，机器人系统100可包括仓库、配送中心或运送枢纽中的卸载单元102、转移单元104、运送单元106、装载单元108或者它们的组合。机器人系统100中的单元中的每一个可被配置来执行一个或多个任务。可按次序组合任务以执行达成目标的操作，例如诸如从车辆(诸如，卡车、拖车、货车或轨道车)上卸载对象以存储在仓库中，或者从存储位置卸载对象并将它们装载到车辆上以便运送。在另一个示例中，任务可包括：将对象从一个位置(诸如集装箱、箱柜、笼子、篮子、架子、平台、托盘或传送带)移动到另一个位置。单元中的每一个可被配置为执行一系列动作(诸如，操作在其中的一个或多个部件)以执行任务。
31.在一些实施方案中，任务可包括：与目标对象112的交互，诸如对象的操纵、移动、重新定向或它们的组合。目标对象112是将由机器人系统100搬运的对象。更具体地，目标对象112可以是许多对象中属于机器人系统100的操作或任务的目标的特定对象。例如，目标对象112可以是机器人系统100已经选择或当前正在被搬运、操纵、移动、重新定向或它们的组合的对象。作为示例，目标对象112可包括盒子、箱子、管子、包裹、捆装货、各式各样的单独物品或者可由机器人系统100搬运的任何其他对象。
32.作为示例，任务可包括：将目标对象112从对象源114转移到任务位置116。对象源114是用于存储对象的容器。对象源114可包括众多构型和形式。例如，对象源114可以是具有或不具有壁的平台，在所述平台上可放置或堆叠对象，诸如托盘、架子或传送带。又如，对象源114可以是对象可放置在其中的具有壁或盖的部分或完全封闭的容器，诸如箱柜、笼子或篮子。在一些实施方案中，部分或完全封闭的对象源114的壁可以是透明的，或者可包括各种大小的开口或间隙以使得包含在其中的对象的各部分通过壁可以是可见的或部分可见的。
33.图1示出了可由机器人系统100的各种单元执行来搬运目标对象112的可能的功能和操作的示例，并且应当理解，环境和条件可与下文所描述的环境和条件不同。例如，卸载单元102可以是被配置为将目标对象112从运载工具(诸如，卡车)中的位置转移到传送带上的位置的车辆卸货机器人。而且，转移单元104诸如码垛机器人可被配置为将目标对象112从传送带上的位置转移到运送单元106上的位置，诸如用于将目标对象112装载在运送单元106上的托盘上。在另一个示例中，转移单元104可以是被配置为将目标对象112从一个集装箱转移到另一个集装箱的单品拣选机器人。在完成操作时，运送单元106可将目标对象112从与转移单元104相关联的区域转移到与装载单元108相关联的区域，并且装载单元108可诸如通过移动承载目标对象112的托盘将目标对象112从转移单元104转移到存储位置，诸如架子上的位置。
34.在一些实施方案中，机器人系统100可包括被配置为执行涉及不同目标对象的不同任务的单元(例如，转移单元)。例如，机器人系统100可包括转移单元104，所述转移单元被配置为(通过例如多功能末端执行器)操纵包裹、包裹容器(例如托盘或箱)和/或支撑对象(例如，滑托板)。转移单元104可设位于具有围绕转移单元104布置的不同目标对象的站处。机器人系统100可使用多功能配置来按顺序排列和实现不同的任务以实现复杂的操作。另外或替代地，所述站可用于根据整个系统100的实时要求或条件来适应或实现不同类型
的任务(例如，从运送单元包装/拆包对象、对托盘/滑托板进行堆叠或分组等)。下文描述了有关任务和多功能配置的细节。
35.出于说明的目的，在运送中心的情景中描述了机器人系统100；然而，应当理解，机器人系统100可被配置为在其他环境中或出于其他目的(诸如用于制造、组装、打包、医疗保健或其他类型的自动化)执行任务。还应当理解，机器人系统100可包括图1中未示出的其他单元，诸如操纵器、服务机器人、模块化机器人。例如，在一些实施方案中，机器人系统100可包括：卸垛单元，所述卸垛单元用于将对象从笼子、推车或托盘转移到传送机或其他托盘上；集装箱切换单元，所述集装箱切换单元用于将对象从一个集装箱转移到另一集装箱；打包单元，所述打包单元用于包装对象；分拣单元，所述分拣单元用于根据对象的一个或多个特性对对象进行分组；单品拣选单元，所述单品拣选单元用于根据对象的一个或多个特性以不同方式操纵(诸如，分拣、分组和/或转移)对象；或它们的组合。
36.机器人系统100可包括控制器109，所述控制器被配置为与机器人单元中的一个或多个进行交互和/或控制机器人单元中的一个或多个。例如，控制器109可包括被配置为导出用于操作对应机器人单元的运动计划和/或对应命令、设定等的电路(例如，一个或多个处理器、存储器等)。控制器109可将运动计划、命令、设定等传送给机器人单元，并且机器人单元可执行传送的计划以完成对应的任务，诸如将目标对象112从对象源114转移到任务位置116。
37.合适的系统
38.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100的框图。在一些实施方案中，例如，机器人系统100可包括电子装置、电气装置或它们的组合，诸如控制单元202(在本文中有时也称为“处理器”)、存储单元204、通信单元206、具有系统接口210(本文有时也称为“用户接口210”)的系统输入/输出(i/o)装置208、一个或多个致动装置212、一个或多个运输马达214、一个或多个传感器单元216，或它们彼此耦接的、与上文图1中描述的单元或机器人中的一个或多个集成或耦接的组合、或它们的组合。
39.控制单元202可以多种不同方式实现。例如，控制单元202可以是处理器、专用集成电路(asic)、嵌入式处理器、微处理器、硬件控制逻辑、硬件有限状态机(fsm)、数字信号处理器(dsp)或它们的组合。控制单元202可执行软件和/或指令以提供机器人系统100的智能。
40.控制单元202能够可操作地耦接到用户接口210以向用户提供对控制单元202的控制。用户接口210可用于控制单元202与机器人系统100中的其他功能单元之间的通信。用户接口210还可用于机器人系统100外部的通信。用户接口210可从其他功能单元或从外部源接收信息，或者可将信息传输到其他功能单元或传输到外部目的地。外部源和外部目的地是指机器人系统100外部的源和目的地。
41.用户接口210可以不同的方式实现并且可包括不同的实现方式，这取决于哪些功能单元或外部单元正在与用户接口210交互。例如，用户接口210可用压力传感器、惯性传感器、微机电系统(mems)、光学电路、波导、无线电路、有线电路、应用程序接口或它们的组合来实现。
42.存储单元204可存储软件指令、主数据、追踪数据或它们的组合。出于说明的目的，存储单元204被显示为单个元件，但是应当理解存储单元204可以是存储元件的分布。同样
出于说明的目的，机器人系统100被显示为具有存储单元204作为单层级存储系统，但是应当理解机器人系统100可具有不同配置的存储单元204。例如，存储单元204可由不同的存储技术形成，从而形成包括不同级别的高速缓存、主存储器、旋转介质或离线存储的存储器层级系统。
43.存储单元204可以是易失性存储器、非易失性存储器、内部存储器、外部存储器或它们的组合。例如，存储单元204可以是非易失性存储装置，诸如非易失性随机存取存储器(nvram)、快闪存储器、磁盘存储装置，或易失性存储装置，诸如静态随机存取存储器(sram)。作为另一示例，存储单元204可以是包括非易失性存储器诸如硬盘驱动器、nvram、固态存储装置(ssd)、光盘(cd)、数字视频光盘(dvd)或通用串行总线(usb)快闪存储器装置的非暂时性计算机介质。软件可存储在非暂时性计算机可读介质上以由控制单元202执行。
44.存储单元204能够可操作地耦接到用户接口210。用户接口210可用于机器人系统100中的存储单元204与其他功能单元之间的通信。用户接口210还可用于机器人系统100外部的通信。用户接口210可从其他功能单元或从外部源接收信息，或者可将信息传输到其他功能单元或传输到外部目的地。外部源和外部目的地是指机器人系统100外部的源和目的地。
45.与上文的讨论类似，用户接口210可包括不同的实现方式，这取决于哪些功能单元或外部单元正在与存储单元204交互。用户接口210可用与上文讨论的用户接口210的实现方式类似的技术(technologies/techniques)来实现。
46.在一些实施方案中，存储单元204用于进一步存储处理结果、预定数据、阈值或它们的组合并且提供对它们的访问。例如，存储单元204可存储包括一个或多个目标对象112(例如，盒子、盒子类型、箱子、箱子类型、产品和/或它们的组合)的描述的主数据。在一个实施方案中，主数据包括预期将由机器人系统100操纵的一个或多个目标对象112的尺寸、预定形状、用于潜在位姿的模板和/或用于识别不同位姿的计算机生成的模型、颜色方案、图像、标识信息(例如，条形码、快速响应(qr)代码、徽标等)、预期位置、预期质量和/或它们的组合。
47.在一些实施方案中，主数据包括与机器人系统100可遇到或搬运的一个或多个对象有关的操纵相关信息。例如，对象的操纵相关信息可包括对象中的每一上的质心位置、与一个或多个动作、操纵对应的预期的传感器测量值(例如，力、扭矩、压力和/或接触测量值)、或它们的组合。
48.通信单元206可实现往返于机器人系统100的外部通信。例如，通信单元206可使机器人系统100能够通过通信路径218(诸如有线或无线网络)与其他机器人系统或单元、外部装置(诸如外部计算机、外部数据库、外部机器、外部外围装置)或它们的组合进行通信。
49.通信路径218可跨越并表示多种网络和网络拓扑。例如，通信路径218可包括无线通信、有线通信、光学通信、超声通信或它们的组合。例如，可包括在通信路径218中的无线通信的示例是卫星通信、蜂窝通信、蓝牙、红外数据协会标准(1rda)、无线局域网(wifi)和全球微波接入互操作性(wimax)。可包括在通信路径218中的有线通信的示例是电缆、以太网、数字用户线(dsl)、光纤线、光纤到户(ftth)和普通老式电话服务(pots)。另外，通信路径218可遍历多个网络拓扑和距离。例如，通信路径218可包括直接连接、个人局域网(pan)、局域网(lan)、城域网(man)、广域网(wan)或它们的组合。机器人系统100可通过通信路径
218在各个单元之间传输信息。例如，信息可在控制单元202、存储单元204、通信单元206、i/o装置208、致动装置212、运输马达214、传感器单元216或它们的组合之间传输。
50.通信单元206还可用作通信集线器，从而使机器人系统100用作通信路径218的一部分而不限于作为通信路径218的端点或终端单元。通信单元206可包括用于与通信路径218交互的有源和无源部件，诸如微电子器件或天线。
51.通信单元206可包括通信接口248。通信接口248可用于通信单元206与机器人系统100中的其他功能单元之间的通信。通信接口248可从其他功能单元或从外部源接收信息，或者可将信息传输到其他功能单元或传输到外部目的地。外部源和外部目的地是指机器人系统100外部的源和目的地。
52.通信接口248可包括不同的实现方式，这取决于哪些功能单元正在与通信单元206交互。通信接口248可用与控制接口240的实现方式类似的技术来实现。
53.i/o装置208可包括一个或多个输入子装置和/或一个或多个输出子装置。i/o装置208的输入装置的示例可包括小键盘、触摸板、软键、键盘、传声器、用于接收远程信号的传感器、用于接收运动命令的相机或它们的任何组合以提供数据和通信输入。输出装置的示例可包括显示接口。显示接口可以是任何图形用户接口，诸如显示器、投影仪、视频屏幕和/或它们的任何组合。
54.控制单元202可操作i/o装置208来呈现或接收由机器人系统100生成的信息。控制单元202可操作i/o装置208来呈现由机器人系统100生成的信息。控制单元202还可执行软件和/或指令用于机器人系统100的其他功能。控制单元202可进一步执行软件和/或指令用于经由通信单元206与通信路径218交互。
55.机器人系统100可包括在关节处连接以进行运动(诸如转动位移、平移位移或它们的组合)的物理或结构构件，诸如机器人操纵臂。所述结构构件和关节可形成动力链，所述动力链被配置为根据机器人系统100的使用或操作来操纵末端执行器(诸如，夹持元件)以执行一个或多个任务，诸如夹持、自旋或焊接。机器人系统100可包括致动装置212诸如马达、致动器、导线、人造肌肉、电活性聚合物或它们的组合，所述致动装置被配置为围绕对应关节或在对应关节处对结构构件进行驱动、操纵、移位、重新定向或它们的组合。在一些实施方案中，机器人系统100可包括运输马达214，所述运输马达被配置为将对应的单元从一个地方运输到另一个地方。
56.机器人系统100可包括传感器单元216，所述传感器单元被配置为获得用于执行任务和操作的信息，诸如用于操纵结构构件或用于运输机器人单元的信息。传感器单元216可包括被配置为检测或测量机器人系统100的一个或多个物理性质(诸如一个或多个结构构件或关节的状态、条件、位置、有关对象或周围环境的信息、或它们的组合)的装置。作为示例，传感器单元216可包括成像装置、系统传感器、接触传感器和/或其任何组合。
57.在一些实施方案中，传感器单元216包括一个或多个成像装置222。成像装置222是被配置为检测周围环境和对周围环境成像的装置。例如，成像装置222可包括2维相机、3维相机(两者都可包括视觉和红外能力的组合)、激光雷达、雷达、其他测距装置和其他成像装置。成像装置222可生成所检测的环境的表示(诸如数字图像或点云)，所述表示用于实现机器/计算机视觉用于自动检查、机器人导引或其他机器人应用。如下文进一步详细描述的，机器人系统100可经由控制单元202处理数字图像、点云或它们的组合以标识图1的目标对
象112、目标对象112的位姿或它们的组合。为了操纵目标对象112，机器人系统100可捕获并分析指定区域(诸如，卡车内部、集装箱内部或传送带上的对象的拾取位置)的图像以标识图1的目标对象112和其对象源114。类似地，机器人系统100可捕获并分析另一个指定区域(诸如，用于将对象放置在传送带上的投放位置、用于将对象放置在集装箱内部的位置或用于堆叠目的的托盘上的位置)的图像以标识图1的任务位置116。
58.在一些实施方案中，传感器单元216可包括系统传感器224。系统传感器224可监测机器人系统100内的机器人单元。例如，系统传感器224可包括用于检测和监测结构构件(诸如机器人臂和末端执行器、机器人单元的对应关节或它们的组合)的位置的单元或装置。作为另一个示例，机器人系统100可在任务执行期间使用系统传感器224来追踪结构构件和关节的位置、取向或它们的组合。系统传感器224的示例可包括加速度计、陀螺仪或位置编码器。
59.在一些实施方案中，传感器单元216可包括接触传感器226，诸如，压力传感器、力传感器、应变仪、压阻/压电传感器、电容传感器、弹性电阻传感器、扭矩传感器、线性力传感器、其他触觉传感器和/或被配置为测量与多个物理结构或表面之间的直接接触相关联的特性的任何其他合适的传感器。例如，接触传感器226可测量与末端执行器在目标对象112上的夹持相对应的特性或者测量目标对象112的重量。因此，接触传感器226可输出表示量化度量的接触度量，诸如与夹持元件和目标对象112之间的接触或附接程度相对应的测量到的力或扭矩。例如，接触度量可包括与由末端执行器施加到目标对象112的力相关联的一个或多个力或扭矩读数。
60.合适的机器人对象夹持系统
61.图3是根据本技术的一些实施方案的对象夹持系统300(例如，用于多功能单元的站)的图示。在所示的实施方案中，对象夹持系统300包括机器人臂302和耦接到机器人臂302的对象夹持组件304(在本文中有时也称为“夹持组件”、“对象夹持器”、“夹持器”和/或“夹持头”)。
62.对象夹持系统300可被配置为拾取、夹持、运输、释放、装载和/或卸载各种类型或类别的对象。例如，在所示的实施方案中，机器人臂302设位在传送带362的端部，并且对象夹持组件304可被配置为夹持至少不同类别的对象，这些对象根据它们的尺寸大小(例如，长度、宽度、高度等)、它们的重量、夹紧位置、表面材料、表面纹理、刚性的可用性(或其缺省性)等而进行区分。在所示的实施方案中，对象夹持组件304可配置为夹持少三个类别的对象：(1)各种盒子364(例如，运送盒子、运送单位、包裹单元、纸箱、消费品、食品等)；(2)滑托板366；以及(3)托盘368以包装运送单元369(例如，用于大规模配送的托盘化容器)。仅作为示例，第一类别(即，盒子364)通常由与第二类别(即滑托板366)和第三类别(即托盘368)相比相对较小的长度和宽度；可以通过真空力接合的表面；和/或相对刚性的外部来表示。在另一个示例中，第二类别通常由与第一类别相比相对较大的长度和宽度；可以通过抽吸力接合的表面；和/或可能需要宽夹持以在运输过程中保持刚性的材料(例如，柔性材料，诸如纸张或纸板)来表示。在另一个示例中，第二类别通常由与第一类别相比相对较大的长度和宽度；可用的夹紧位置；和/或刚性材料(例如木材)来表示。因为类别中的每一者具有不同的特征，所以这些类别可要求在各种类别中的拾取、运输和/或放置对象的任务之间调整对象夹持组件304。
63.在包装操作期间，机器人臂302可使用多功能对象夹持组件304来顺序地实现多种任务(例如，不同的拾取、转移和放置任务)。机器人臂302可组合不同类型的任务以在单个站处实现完整的操作(例如，用适当的对象包装运送单元)。在一个特定非限制性示例中，机器人臂302可用于在单个站处实现运送包装操作(拾取多种对象，诸如各种包裹、托盘、滑托板等)，而无需更换任何部件或装置和/或无需直接操作员动作。
64.例如，在包装操作期间，对象夹持组件304可在各种模式之间被重新配置，所述各种模式适合用于夹持盒子364、滑托板366、托盘368和/或任何其他合适的对象(有时在本文中统称为目标对象)；与目标对象接合；结合机器人臂302将目标对象运输到运送单元369中的一个运送单元；以及脱离目标对象以包装运送单元369。例如，如图3进一步所示，对象夹持系统300可在运送单元369的基部处堆叠托盘368中的一个托盘；在托盘368上堆叠滑托板366中的一个滑托板；在滑托板366上堆叠一层盒子364(例如，三个盒子、五个盒子、十个盒子或任何其他合适的数量)；然后重复先前步骤/任务中的任一者以完成运送单元369和/或开始新的运送单元。在包装操作的上下文中，图3可示出设位于各个任务的起始位置处的盒子364、滑托板366和托盘368。运送单元369可对应于不同任务的共同目标/目的地位置。
65.另外或替代地，对象夹持系统300可用于拆包运送单元369(或任何其他对象组)。在拆包操作期间，对象夹持组件304可在各种模式之间被重新配置，所述各种模式适合用于夹持多种目标对象；与目标对象中的一个目标对象接合；由机器人臂302从运送单元369运输到目的地(例如，传送带362和/或保持位置)；以及与所夹持的目标对象脱离。例如，对象夹持系统300可将运送单元369中的一层盒子364移动到传送带(或另一个合适的目的地)上；将对应于层的滑托板366移动到等待堆(例如，以被重复使用和/或处置)；针对运送单元369中的每一层盒子364重复先前步骤；然后将托盘368移动到等待堆(例如，以重新使用和/或处置)。然后拆包操作可重复这些步骤/任务以卸载另一个运送单元369。因此，在拆包操作的上下文中，图3可将运送单元369示出为各个任务的共同起始位置。盒子364、滑托板366和托板368可表示各个任务的目标/目的地位置。
66.在一些实施方案中，对象夹持系统300包括机器视觉部件(例如，图2的成像装置222、图2的处理器202、或它们的组合)。机器视觉部件可对目标对象(例如，盒子364、滑托板366和/或托盘368中的任一者)进行成像，标识目标对象，标识目标对象的取向，标识目标对象与期望值的差异(例如，标识目标对象的长度和/或宽度的偏差)，和/或标识可能阻止对象夹持系统300夹持目标对象的对象。然后对象夹持系统300和/或可操作地耦接到其的任何控制器(例如，图1的控制器109)可根据目标对象调整对象夹持组件304的配置并且控制机器人臂的移动以完成操作(例如，上文讨论的包装和/或拆包操作)。
67.在上文讨论的操作中的每一个中，对象夹持组件304在特定于在任何给定任务期间被夹持的对象的各种模式之间进行调整。下文更详细讨论的这种调整可允许对象夹持组件304更牢固地夹持不同的目标对象，考虑被夹持的目标对象的微小变化，和/或当操作任务的间隙被限制时(例如，在受限空间中包装和/或拆包运送单元时)变得紧凑。
68.例如，图4是根据本技术的一些实施方案的对象夹持组件400(例如，多功能末端执行器)的示意性侧视图。在所示的实施方案中，对象夹持组件400(“组件400”)包括具有上表面404a和下表面404b的主体402(在本文中有时也称为“外壳”)。组件400还包括耦接到上表面404a的外部连接器406(在本文中也称为“接口部件”)、耦接到主体402的成像部件410、和
耦接到下表面404b的真空操作的夹持部件420。
69.外部连接器406能够耦接到对象夹持系统的另一个部件(诸如图3的机器人臂302)，以允许控制组件400的位置和/或取向。在一些实施方案中，外部连接器406允许主体402围绕穿过外部连接器406的竖直轴线可旋转。如上文所讨论的，成像部件410可获得一个或多个目标对象(及其任何障碍物)的图像，所述图像用于标识目标对象并且计划任务以接合目标对象(例如，基于混合的库存单位(sku)对象检测、托盘和/或滑件的区域和/或资源检测的动态计算、包装计算等)。
70.例如，真空操作的夹持部件420被设位成接合组件400下方的第一类别的目标对象(例如，图3的盒子364)的表面以提起目标对象。在一些实施方案中，真空操作的夹持部件420包括泡沫真空夹持器，其可使目标对象与真空操作的夹持部件420的下表面422的任何部分接合并且提起所述目标对象(例如，提起由下表面422的10％、20％、25％、50％和/或任何其他合适部分接合的对象)。在各种实施方案中，真空操作的夹持部件420可包括被配置为将目标对象夹持或附连到组件400的一个或多个吸盘、真空垫、真空开口等。
71.如图4进一步所示，组件400还可包括耦接到主体402的可变宽度夹持部件430(例如，至少部分地可移动地设位在主体402内)。可变宽度夹持部件430(“夹持部件430”)包括由位于主体402的相对纵向侧上的两个臂432限定的线性延伸机构431。臂432中的每一者具有耦接到主体402的近侧部分(或“近侧端部区域”)和在相对的纵向侧上从主体402突出的远侧部分(或“端部区域”)。夹持部件430还包括耦接到臂432中的每一者的端部区域的一个或多个旋转部件434(一个被示出、有时在本文中也称为“旋转机构”)和耦接到旋转部件434中的每一者的一个或多个机械夹持部件436(一个被示出)。此外，在所示的实施方案中，夹持部件430包括耦接到机械夹持部件436的一个或多个任选的抽吸部件438。
72.在各种实施方案中，旋转部件434可包括机械驱动轮、气动驱动轮(例如，圆筒驱动轮)、机械驱动轴和/或曲轴、机器人控制的旋转部件等。在各种实施方案中，机械夹持部件436可包括各种夹具、虎钳、爪、伺服电动夹持器、气动夹持器、基于平台的升降器等。
73.在图4所示的组件400的配置中(例如，完全折叠状态)，线性延伸机构431的臂432完全缩回到主体402中并且旋转部件434处于升高位置。在升高位置，旋转部件434将机械夹持部件436中的每一者从下表面404b的纵向平面至少部分地向上引导。在所示的实施方案中，旋转部件434将机械夹持部件436引导成相对于纵向平面完全竖直。此实施方案可使处于完全折叠状态的组件400的纵向占有面积最小化，从而允许组件400进入具有相对低的间隙量的区域。
74.在操作的一些任务期间，如下文更详细讨论的，可使旋转部件434动作/将其动态地配置到降低位置，从而将机械夹持部件436和抽吸部件438引导到下表面404b下方。结果，机械夹持部件436可以接合和/或脱离目标对象的不同类别(例如，第三类别，诸如包括图3的托盘368)。除此之外或另选地，抽吸部件438可以接合和/或脱离目标对象的又一类别(例如，第二类别，诸如包括图3的滑托板366)。另外，可使臂432中的每一者动作/将其动态地配置(例如，相对于主体402延伸、伸展、移动等)以在端部区域之间延伸和/或缩回距离d1。延伸和/或缩回允许夹持部件430根据目标对象的相关尺寸进行调整(例如，从而考虑第二类别和/或第三类别内的差异)。仅作为示例，在各种实施方案中，臂432的端部区域之间的距离d1可以在约540毫米(mm)与约1000毫米之间，或在约740毫米与约1300毫米之间调整。在
一些实施方案中，臂432被串联地(例如，对称地和/或同时)延伸和缩回。在一些实施方案中，臂432中的每一者是独立可延伸和可缩回的，允许对目标对象进行附加定制。
75.图5a和图5b是根据本技术的一些实施方案的对象夹持组件500(例如，多功能末端执行器)的等距视图。如图5a和图5b所示，对象夹持组件500(“组件500”)总体上类似于图4的组件400。例如，组件500包括主体502以及外部连接器506、成像部件510和耦接到主体502的真空操作的夹持部件520。此外，组件500包括耦接到主体502的可变宽度夹持部件530。
76.可变宽度夹持部件530(“夹持部件530”)包括线性机构531，所述线性机构具有在主体502的相对的两侧上的臂532和连接到臂532中的每一者的端部区域的旋转部件534。夹持部件530还包括耦接到旋转部件534中的每一者的支撑板535、耦接到支撑板535中的每一者的一个或多个机械夹持部件536(针对支撑板535中的每一者显示两个)、耦接到机械夹持部件536中的每一者(例如，总共四个)的任选的抽吸部件538，以及耦接到与机械夹持部件536相邻的支撑板535中的每一者的一个或多个任选的压力圆筒540(针对支撑板535中的每一者显示两个)。
77.在所示的实施方案中，机械夹持部件536是夹具的静止部分。为了夹持目标对象(在本文中有时也称为拾取或提起目标对象)，可将机械夹持部件536插入表面下方，然后可提起夹持部件530。继而，压力圆筒540可在夹持操作期间通过充当夹具的可变部件帮助稳定目标对象。例如，在机械夹持部件536开始提起目标对象之后，压力圆筒540可伸展以使目标对象保持抵靠机械夹持部件536。下文参考图10a至图10e讨论关于稳定的示例的附加细节。
78.支撑板535允许端部区域中的每一者上的旋转部件534在升高位置(图5a)与降低位置(图5b)之间移动机械夹持部件536、抽吸部件538和压力圆筒440中的每一者。另外或替代地，支撑板535可帮助将机械夹持部件536、抽吸部件538和压力圆筒540设位在纵向平面中。例如，如图5b中最佳所示，支撑板535可允许夹持部件530的每个纵向端部上的机械夹持部件536和/或抽吸部件538彼此间隔开。另外或替代地，支撑板535允许任选部件被包括在夹持部件530中。例如，在图5a和图5b所示的实施方案中，支撑板535为压力圆筒540提供空间以安装在夹持部件530中。
79.图6a至图6c示出了根据本技术的一些实施方案的处于各种状态的图5a和图5b的组件500。更具体地，图6a示出了处于完全折叠状态的组件500，图6b示出了处于许多可能的延伸状态中的一个延伸状态的组件500，并且图6c示出了处于夹紧状态的组件500。
80.在图6a所示的完全折叠状态(本文有时也称为“塌缩状态”、“真空夹持配置”和/或“折叠配置”)下，线性机构531的臂532完全缩回和/或塌缩到主体502中，并且旋转部件534处于升高位置以在竖直方向上引导机械夹持部件536和抽吸部件538。完全折叠状态导致组件500的相对较小的占有面积(或最小占有面积)。相对较小的占有面积可允许组件500被移入、移出和/或通过具有有限间隙的空间。此外，如图6a进一步所示，完全折叠状态可允许真空操作的夹持部件520限定组件500的最低表面。因此，真空操作的夹持部件520的外表面522可接合各种目标对象以用于操作的各种拾取任务。
81.为了从完全折叠状态转变到延伸状态，如图6b所示，组件500可使线性机构531的臂532沿纵向路径a动作。在各种实施方案中，致动可通过各种机械驱动的致动器和/或齿轮、气动致动器(例如，气动圆筒)、机器人控制的部件等来驱动。组件500可具有任何合适数
量的延伸状态。例如，在一些实施方案中，组件500仅具有对应于目标对象的固定宽度的单个延伸状态。在各种其他示例中，组件500可具有两个、三个、五个、十个、二十个或任何其他合适的延伸状态，从而允许组件500展开以与多种目标对象接合和/或适应目标对象的宽度的差异。在一些实施方案中，线性机构531的臂532可连续移动，从而允许组件500处于完全折叠状态与最大延伸状态之间的任何延伸状态。在各种实施方案中，延伸状态可以基于一个或多个预调条件(例如，针对特定目标对象设置宽度)、由成像部件510(图5a)执行的测量、和/或各种控制器输入(例如，允许来自人类和/或机器人操作员的输入)。
82.为了转变成夹紧状态，如图6c所示，组件500可使旋转部件534沿着旋转路径b动作。所述运动将机械夹持部件536和抽吸部件538从升高位置移动到降低位置。因此，机械夹持部件536和抽吸部件538被设位成低于真空操作的夹持部件520，从而允许机械夹持部件536和/或抽吸部件538接合目标对象。例如，随着机械夹持部件536旋转到降低位置，相对的机械夹持部件536之间的距离朝向第二距离d2收缩。因此，具有大致等于第二距离d2的宽度的目标对象可被固定在一起的机械夹持部件536夹持和/或可被由机械夹持部件536的远侧端部限定的平台提起。在另一个示例中，当抽吸部件538旋转到降低位置时，将抽吸部件538向下引导以接合目标对象的上表面。
83.在一些实施方案中，延伸状态(图6b)充当完全折叠状态与夹紧状态之间的中间状态。也就是说，在从完全折叠状态转变到夹紧状态时，组件500首先延伸线性机构531的臂532以转变到图6b所示的延伸状态。另外或替代地，组件500可直接从完全折叠状态(图6a)转变到夹紧状态。因此，可调整组件以夹持具有不同尺寸的多种目标对象。在各种实施方案中，处于夹紧状态的可变宽度夹持部件530的配置可以基于来自成像部件510(图5a)的对象标识、来自成像部件510的一个或多个测量值、针对所标识的目标对象的一个或多个预调装置、各种控制器输入(例如，允许来自人类和/或机器人操作员的输入)等。
84.此外，虽然在本文中主要讨论为在展开到所需宽度之后转变为夹紧状态(例如，从完全折叠状态和/或延伸状态中的任一延伸状态转变)，组件500可在展开之前和/或与此同时转变为夹紧状态。仅作为示例，组件500可沿旋转路径b(图6c)动态地配置旋转部件534，同时还可沿纵向路径a(图6b)动态地配置线性机构531的臂532。在另一个示例中，组件500可使旋转部件534动作，然后使线性机构531的臂532动作。实际上，在一些实施方案中(例如，当使用机械夹持部件536和/或抽吸部件538执行连续任务时)，组件500使旋转部件534动作一次，然后使线性机构531的臂532动作多次以根据不同的目标对象调整宽度。另外或替代地，组件500可使线性机构531的臂532在伸展状态之间动作以促进夹紧目标对象(例如，减小相对的机械夹持部件536之间的宽度以夹紧目标对象)。
85.图7是根据本技术的一些实施方案的用于操作具有对象夹持组件的机器人系统的过程700的流程图。过程700可由末端执行器本身上的控制器和/或由外部控制器(例如，图1的具有图2的处理器202的控制器109)执行。
86.过程700在框702处通过检测目标对象开始。所述检测可以基于来自对象夹持组件上的图像传感器和/或成像系统(例如，图4的成像部件410)的图像数据。在一些实施方案中，检测至少部分地基于用于识别图像数据中的图案以检测一个或多个已知目标对象和/或将成像的对象拒绝为非目标对象的机器或计算机视觉算法。在一些实施方案中，检测至少部分地基于经过训练以标识图像数据中的对象(目标和非目标)的人工智能和/或机器学
习算法。在各种实施方案中，检测可至少部分地基于来自各种传感器(例如，重量传感器、外部成像传感器等)的输入和/或来自人类和/或机器人操作员的输入。
87.除了在框702处检测目标对象之外，过程700还可检测目标对象的各个方面。例如，过程700可检测目标对象的尺寸、目标对象的取向、在夹持操作期间用于任务的目标对象周围的间隙等。这些检测可允许过程700例如在标识目标对象时考虑与期望值的差异。
88.由于图像传感器和/或成像系统耦接到对象夹持组件，因此图像传感器和/或成像系统将通常以相对于竖直轴线的一定角度对目标对象(和/或任何周围环境)进行成像，而不是从正上方成像。因此，机器或计算机视觉算法可包括考虑角度图像的功能(例如，通过对图像数据施加失真或其它校正滤波)。除此之外或另选地，机器或计算机视觉算法可以包括标识目标对象(和/或任何周围环境)何时未正面成像并采取纠正措施的功能。在一些实施方案中，纠正措施包括对图像数据施加一个或多个失真和/或图像校正以测量目标对象的单个侧。在一些实施方案中，纠正措施包括生成用于收集附加图像数据的指令，以对目标对象进行正确成像。通过标识和考虑图像数据中的角度，机器或计算机视觉算法可以帮助提高测量和/或夹持操作的后续阶段的准确性。
89.此外，由于图像传感器和/或成像系统耦接到对象夹持组件，因此可以在整个操作过程中动态地控制图像传感器和/或成像系统的位置。例如，当滑托板和/或托盘的堆叠在包装操作过程中收缩(或增加)时，可以降低(或升高)对象夹持组件，以便以一致的距离对滑托板和/或托盘进行成像。也就是说，对图像传感器和/或成像系统的位置的动态控制可以允许图像数据在图像传感器和/或成像系统与目标对象之间具有一致的距离。反过来，一致的距离可有助于提高测量和/或夹持操作的后续阶段的准确性。
90.在框704处，过程700包括：计划用于目标对象的拾取任务。计划拾取任务可包括：确定对象夹持组件用于拾取目标对象应当处于的状态(例如，完全折叠状态、完全折叠状态和夹紧状态的组合、和/或延伸状态和夹紧状态的组合)。计划拾取任务还可包括：在拾取任务期间标识目标对象的取向和/或在拾取任务期间标识对象夹持组件的行进路径。取向可以基于目标对象和/或可用表面的尺寸和取向。行进路径可以基于任何标识的环境约束(例如，限制在对象周围标识的间隙的对象)。
91.在框706处，过程700包括：将对象夹持组件配置成在框704处确定的夹持状态。所述配置可包括上文关于图6a至图6c讨论的动作中的任一种动作，以准备用真空操作的夹持部件、机械夹持部件和/或抽吸部件夹持目标对象。在一些实施方案中，配置对象夹持组件包括：动态地配置对象夹持组件的多个步骤(例如，伸展线性机构的臂，然后使旋转部件从升高位置动作到降低位置)。在一些实施方案中，配置对象夹持组件包括具有多个动作的单个步骤(例如，伸展线性机构的臂并且同时将升高位置旋转到降低位置)。
92.在框708处，过程700包括：拾取目标对象。在一些实施方案中，拾取目标对象包括：使目标对象的表面与真空操作的夹持部件接合并且将真空力施加到所接合的表面。在一些实施方案中，拾取目标对象包括：用机械夹持部件夹紧目标对象。在一些实施方案中，拾取目标对象包括：将机械夹持部件至少部分地设位在目标对象的夹持表面下方。在一些实施方案中，拾取目标对象包括：使目标对象的表面与抽吸部件接合并且将抽吸力施加到接合的表面。
93.在框710处，过程700包括：将目标对象从第一位置(例如，拾取位置)运输到第二位
置(例如，放下位置)。运输可以基于预定的行进路径，以避免与周围环境中的任何对象发生碰撞。在一个特定非限制性示例中，第一位置可以是将消费品的盒子运输到具有机器人系统的装载站的传送带，而第二位置是大型运送部件(例如，托盘堆叠、更大的盒子、运送容器等)。在此示例中，过程700可自动包装用于运送的多种对象，而无需在各种对象夹持系统之间旋转，从而加速包装过程。
94.在框712处，过程700包括：将目标对象放置在第二位置处。在一些实施方案中，框712处的放置过程包括：将对象精确放置在第二位置(例如，大型运送部件中的包装位置)处。在一些实施方案中，框712处的放置过程包括：避开第二位置处的任何环境对象(例如，先前放置的目标对象)。
95.在任选的框714处，过程700包括：重新设置对象夹持组件。重新设置对象夹持组件可包括：使对象夹持组件从任何延伸和/或夹紧状态塌缩到完全折叠状态。塌缩过程可允许对象夹持组件更容易地避开第二位置处的其他环境对象(例如，先前放置的对象)和/或在拾取新的目标对象时避开。另外或替代地，重新设置对象夹持组件可包括：将对象夹持组件返回到开始位置以检测下一个目标对象。然而，在一些实施方案中，对象夹持组件不在目标对象之间重新设置(或完全重新设置)(例如，不会转变出夹紧状态)。缺省重新设置可允许对象夹持组件更快地执行一系列拾取任务以完成操作，尤其是对于总体上相似的目标对象。
96.图8a至图8c是根据本技术的一些实施方案的处于用于夹持目标对象802的过程的各个阶段的对象夹持组件800的部分示意图。图8a至图8c省略了用于移动和设位对象夹持组件800的机器人臂或其他机构，以避免模糊本发明的某些方面。
97.图8a示出了在成像部件810(例如，图2的成像装置222的示例)的视野812内检测目标对象802的对象夹持组件800(和/或通信耦接到其的控制器)。如上文参考图7所讨论的，检测可以基于各种机器或计算机视觉算法、人工智能和/或机器学习算法等。此外，检测可标识目标对象的类型、目标对象的取向、目标对象的各种尺寸等。例如，在所示的实施方案中，检测可将目标对象802标识为盒子(例如，包含消费品、各种食品等)。如上文进一步讨论的，对象夹持组件800(和/或通信耦接到其的控制器)可计划用于拾取、运输和/或放置目标对象802的夹持操作的各种任务。
98.如图8b和图8c所示，夹持操作可执行一个或多个任务以使目标对象802的表面(例如，上表面)与对象夹持组件800的真空操作的部件820的下表面822接合。一旦接合，真空操作的部件820便可动作以向目标对象802提供真空力，然后对象夹持组件800可沿着移动路径c被提起。作为运动和真空力的结果，对象夹持组件800提起目标对象802。
99.在所示的实施方案中，在对象夹持组件800处于完全折叠状态的情况下执行夹持操作。此配置允许真空操作的部件820的下表面822限定对象夹持组件800的最低表面。因此，下表面822能够接合目标对象802，而没有任何来自对象夹持组件800的其他部件的阻碍的风险。然而，在一些实施方案中，对象夹持组件800可处于延伸状态(例如，图6b)和/或夹紧状态(例如，图6c)，前提是下表面822能够接合目标对象802。
100.图9a至图9c是根据本技术的一些实施方案的处于用于夹持目标对象902的过程的各个阶段的对象夹持组件900的部分示意图。图9a至图9c省略了用于移动和设位对象夹持组件900的机器人臂或其他机构，以避免模糊本发明的某些方面。
101.类似于图8a中的图示，图9a示出了在成像部件910的视野912内检测目标对象902的对象夹持组件900(和/或通信耦接到其的控制器)。如上文所讨论的，检测可以基于各种机器或计算机视觉算法、人工智能和/或机器学习算法等。此外，检测可标识目标对象的类型、目标对象的取向、目标对象的各种尺寸等。例如，在所示的实施方案中，检测可将目标对象902标识为可放置在大型运送部件的层级之间的一个或多个滑件的堆叠，以降低每层中的对象之间的损坏风险。如上文进一步讨论的，对象夹持组件900(和/或通信耦接到其的控制器)可计划用于拾取、运输和/或放置目标对象902的夹持操作的各种任务。
102.图9b和图9c示出了对象夹持组件900从完全折叠状态(图9b)转变到适合于目标对象902的夹紧状态(图9c)。在所示的实施方案中，转变包括使旋转部件934沿旋转路径b从升高位置动作到降低位置。如图9c所示，在降低位置，旋转部件934可向下引导一个或多个抽吸部件938(两个被示出)以接合目标对象902。然后，抽吸部件938可向目标对象902施加吸力，从而允许对象夹持组件900沿移动路径d提起目标对象902。
103.在一些实施方案中，从完全折叠状态(图9b)转变到夹紧状态(图9c)的转变可包括：展开对象夹持组件900，从而增加抽吸部件938之间的距离。所述展开可允许对象夹持组件900被调整以使用抽吸部件938拾取具有较大占有面积的对象。
104.图10a至图10e是根据本技术的一些实施方案的处于用于夹持目标对象1002的过程的各个阶段的对象夹持组件1000的部分示意图。图10a至图10e省略了用于移动和设位对象夹持组件1000的机器人臂或其他机构，以避免模糊本发明的某些方面。
105.图10a示出了在成像部件1010的视野1012内检测目标对象1002的对象夹持组件1000(和/或通信耦接到其的控制器)。如上文所讨论的，检测可以基于各种机器或计算机视觉算法、人工智能和/或机器学习算法等。此外，检测可标识目标对象的类型、目标对象的取向、目标对象的各种尺寸等。例如，在所示的实施方案中，检测可将目标对象1002标识为一个或多个托盘的堆叠，每个托盘可各自放置在大型运送部件(例如，消费品的托盘)的底部以向每个单元提供结构支撑。然后，对象夹持组件1000(和/或通信耦接到其的控制器)可计划用于拾取、运输和/或放置目标对象1002的夹持操作的各种任务。例如，一个或多个托盘的堆叠中的最上面的托盘1004可具有不同于标准托盘的宽度(例如，由于缺少木板条、托盘大小的常见差异等)，从而需要对象夹持组件1000(和/或通信耦接到其的控制器)为最上面的托盘1004计划特定任务。
106.图10b至图10e示出了从完全折叠状态(图10b)转变到适合于最上面的托盘1004的夹紧状态(图10e)的对象夹持组件1000。如图10b所示，最上面的托盘1004具有第三距离d3的宽度。转变过程可开始于将对象夹持组件1000的主体1001设位在由宽度限定的托盘的纵向占有面积内。
107.如图10c所示，转变过程可通过沿线性路径a移动支腿1032来伸展线性机构1031来继续，使得相对的旋转部件1034彼此间隔第三距离d3并且使旋转部件1034沿着旋转路径b从升高位置动作到降低位置。结果，两个或更多个机械夹持部件1036(两个在图10c中被示出为在相对侧上)可接合最上面的托盘1004。在一些实施方案中，转变过程在图10c所示的布置中完成，并且最上面的托盘1004可被对象夹持组件1000提起。然而，在一些实施方案中，转变过程包括附加步骤以进一步提高对象夹持组件1000在最上面的托盘1004上的夹持的稳定性。
108.例如，如图10d所示，转变过程可包括使一个或多个压力圆筒1040(两个在图10d中被示出为在相对侧上)沿竖直路径e动作。压力圆筒1040通过使最上面的托盘1004压靠机械夹持部件1036来进一步接合最上面的托盘1004。因此，压力圆筒1040可在夹持操作的各种任务期间帮助稳定最上面的托盘1004(例如，通过降低最上面的托盘1004在机械夹持部件1036上移动的能力)。
109.图10e是完全转变到夹紧状态的对象夹持组件1000的详细视图。如图10e所示，压力圆筒1040可向下推动到最上面的托盘1004的上表面1005a上，同时机械夹持部件1036接合下表面1005b。在夹持操作的各种任务期间，相反的力可固定最上面的托盘1004，从而防止最上面的托盘1004滑动、摇摆和/或以其他方式移动离开机械夹持部件1036。
110.图11是根据本技术的其他实施方案的对象夹持系统1100的图示。在所示的实施方案中，对象夹持系统1100包括机器人臂1102和通过对象夹持组件1104的外部连接器1108耦接到机器人臂1102的对象夹持组件1104。如图11中进一步所示，对象夹持组件1104大体上类似于上文讨论的对象夹持组件。
111.例如，对象夹持组件1104包括主体1106，以及各自耦接到主体1106的成像部件1110和真空操作的夹持部件1120。此外，对象夹持组件1104包括耦接到主体1106的可变宽度夹持部件1130。可变宽度夹持部件1130包括耦接到主体1106并且被配置为展开对象夹持组件1104的纵向占有面积的线性伸展部件1130。可变宽度夹持部件1130还包括耦接到线性伸展部件1131的每一侧的旋转部件1134、耦接到旋转部件1134中的每一者的支撑板1135、和耦接到支撑板1135中的每一者的一个或多个机械夹持部件1136(两个被示出)。
112.然而，在所示的实施方案中，线性伸展部件1131包括由耦接到主体1106的可延伸轨道，以增加和/或减少相对的旋转部件1134之间的距离。另外，可变宽度夹持部件1130省略了抽吸部件。省略可减小处于完全折叠状态的对象夹持组件1104的纵向占有面积和/或减小处于夹紧状态的对象夹持组件1104的竖直占有面积。两种减少都可允许对象夹持组件1104在更狭小的空间中操作。
113.实施例
114.本技术例如根据下面描述的各个方面来说明。为方便起见，本技术的各方面的各种示例被描述为编号示例(1、2、3等)。这些是作为示例提供的并且不限制本技术。应当注意，任何从属示例可以任何合适的方式组合，并且被置于相应的独立示例中。其他示例可以类似的方式呈现。
115.1.一种示例性对象夹持组件，其包括：
116.主体，所述主体具有上表面和与所述上表面相对的下表面；
117.真空操作的夹持部件，所述真空操作的夹持部件耦接到所述下表面，所述真空操作的夹持部件被配置为接合第一类别的第一目标对象；以及
118.可变宽度夹持部件，所述可变宽度夹持部件耦接到所述主体，所述可变宽度夹持部件包括：
119.第一臂，所述第一臂耦接到所述主体并且在所述主体的第一纵向侧处具有第一端部区域；
120.第一机械夹持部件，所述第一机械夹持部件耦接到所述第一臂的所述第一端部区域，所述第一机械夹持部件包括被配置为接合第二类别的第二目标对象的第一侧的一个或
多个第一夹具，其中所述第二目标对象在类别上与所述第一目标对象不同；
121.第一旋转部件，所述第一旋转部件将所述第一机械夹持部件耦接到所述第一臂，所述第一旋转部件能够在升高位置与降低位置之间移动；
122.第二臂，所述第二臂耦接到所述主体并且在所述主体的与所述第一纵向侧相对的第二纵向侧处具有第二端部区域；
123.第二机械夹持部件，所述第二机械夹持部件耦接到所述第二臂的所述第二端部区域，所述第二机械夹持部件包括被配置为接合所述第二目标对象的第二侧的一个或多个第二夹具；以及
124.第二旋转部件，所述第二旋转部件将所述第二机械夹持部件耦接到所述第二臂，所述第二旋转部件能够在所述升高位置与所述降低位置之间移动；
125.其中所述第一臂和所述第二臂能够沿线性方向延伸，以控制所述第一端部区域与所述第二端部区域之间的距离。
126.2.如实施例1或其一部分所述的组件，其中所述第二类别的所述第二目标对象包括托盘，并且其中所述可变宽度夹持部件还包括：
127.一个或多个第一抽吸部件，所述一个或多个第一抽吸部件耦接到所述第一机械夹持部件，其中所述一个或多个第一抽吸部件被配置为接合与所述第一类别和所述第二类别不同的第三类别的第三目标对象的上表面，所述第三类别包括滑托板；以及
128.一个或多个第二抽吸部件，所述一个或多个第二抽吸部件耦接到所述第二机械夹持部件，其中所述一个或多个第二抽吸部件被配置为接合所述第二目标对象的所述上表面，
129.其中所述第一类别的所述第一目标对象包括以放置在所述托盘和/或所述滑托板上为目标的一个或多个包裹。
130.3.如实施例1-2中任一项或其任何部分所述的组件，其中：
131.所述第一机械夹持部件还包括耦接在所述一个或多个第一夹具与所述第一旋转部件之间的第一支撑板；并且
132.所述第二机械夹持部件还包括耦接在所述一个或多个第二夹具与所述第二旋转部件之间的第二支撑板。
133.4.如实施例1-3中任一项或其任何部分所述的组件，其中当所述第一旋转部件和所述第二旋转部件处于所述降低位置时，所述一个或多个第一夹具和所述一个或多个第二夹具被设位成在所述第一侧和所述第二侧上接合所述目标对象的下表面，并且其中：
134.所述第一机械夹持部件还包括耦接到所述第一支撑板并且被设位成在所述第一侧上向所述第二目标对象的上表面施加压紧力的一个或多个第一压力圆筒；并且
135.所述第二机械夹持部件还包括耦接到所述第二支撑板并且被设位成在所述第二侧上向所述第二目标对象的所述上表面施加所述压紧力的一个或多个第二压力圆筒。
136.5.如实施例1-4中任一项或其任何部分所述的组件，其还包括成像传感器，所述成像传感器耦接到所述主体并且被设位成收集位于所述对象夹持组件的近侧内的对象的图像数据，其中所述成像传感器可操作地耦接到控制器以将所述图像数据发送到所述控制器，以确定所述对象的类别以及是否用所述真空操作的夹持部件或用所述可变宽度夹持部件来夹持所述对象。
137.6.如实施例1-5中任一项或其任何部分所述的组件，其中所述真空操作的夹持部件包括被配置为接合与所述第一目标对象不同的第二目标对象的泡沫抽吸夹持器。
138.7.如实施例1-6中任一项或其任何部分所述的组件，其还包括外部连接器，所述外部连接器耦接到所述主体的所述上表面并且能够可操作地耦接到机器人臂，其中所述可变宽度夹持部件被设位成沿第一轴线伸展，并且其中所述外部连接器被设位成控制所述主体围绕与所述第一轴线正交的第二轴线的旋转。
139.8.如实施例1-7中任一项或其任何部分所述的组件，其中所述第一旋转部件和所述第二旋转部件在所述升高位置与所述降低位置之间移动180度。
140.9.一种示例性方法，其包括：
141.生成用于利用机器人臂将所述对象夹持组件设位成与目标对象相邻的命令；
142.生成将所述对象夹持组件动态地配置为夹持状态的命令，所述夹持状态包括完全折叠状态、多个延伸状态和夹紧状态中的至少一者，
143.一旦所述对象夹持组件处于所述夹持状态，就生成接合所述目标对象的命令；
144.生成用于利用所述机器人臂将所述目标对象从第一位置移动到与所述第一位置间隔开的第二位置的命令；以及
145.生成在所述第二位置处脱离所述目标对象的命令。
146.10.如实施例9所述的方法，其中：
147.所述对象夹持组件包括：
148.主体；
149.真空操作的夹持部件，所述真空操作的夹持部件耦接到所述主体的下表面；以及
150.可变宽度夹持部件，所述可变宽度夹持部件耦接到所述主体并且包括两个或更多个机械夹持元件；
151.在所述完全折叠状态下，所述可变宽度夹持部件完全缩回，并且所述真空操作的夹持部件被设位成限定所述对象夹持组件的最低表面以接合所述目标对象；
152.所述多个延伸状态中的每一个改变所述可变宽度夹持部件的所述两个或更多个机械夹持元件之间的距离；并且
153.在所述夹紧状态下，所述两个或更多个机械夹持元件被设位成接合所述目标对象。
154.11.如实施例9-10中任一项或其任何部分所述的方法，其还包括：
155.接收所述目标对象的图像数据；以及
156.根据所述图像数据确定所述目标对象的一个或多个特性，所述一个或多个特性包括以下中的至少一者：所述目标对象的类别、所述目标对象的取向、以及所述目标对象上的候选夹持位置，
157.其中用于将所述对象夹持组件动态地配置成所述夹持状态的所述命令至少部分地基于根据所述图像数据确定的所述目标对象的所述一个或多个特性。
158.12.如实施例9-11中任一个实施例所述的方法或其任何部分，其还包括：
159.标识所述图像数据相对于竖直轴线的角度；以及
160.基于所标识的角度使用一个或多个失真来调整所述图像数据。
161.13.如实施例9-12中任一个实施例所述的方法或其任何部分，其还包括：
162.标识所述图像数据相对于所述目标对象的面的角度；以及
163.基于所标识的角度使用一个或多个失真来调整所述图像数据。
164.14.如实施例9-13中任一个实施例所述的方法或其任何部分，其还包括：
165.标识所述图像数据相对于所述目标对象的面的第一角度；以及
166.生成指令以便以相对于所述目标对象的所述面正交的第二角度生成所述目标对象的新图像数据。
167.15.如实施例9-14中任一项或其任何部分所述的方法，其中所述目标对象是第一目标对象并且所述夹持状态是第一夹持状态，并且其中所述方法还包括：
168.生成用于利用所述机器人臂将所述对象夹持组件设位成与第二目标对象相邻的命令；
169.生成将所述对象夹持组件动态地配置成第二夹持状态的命令，所述第二夹持状态包括所述完全折叠状态、所述多个延伸状态和所述夹紧状态中的至少一者；
170.一旦所述对象夹持组件处于所述第二夹持状态，就生成接合所述第二目标对象的命令；
171.生成用于利用所述机器人臂将所述第二目标对象从第三位置移动到与所述第三位置间隔开的第四位置的命令；以及
172.生成在所述第四位置处脱离所述第二目标对象的命令。
173.16.如实施例9-15中任一项或其任何部分所述的方法，其中所述目标对象是多个不同的目标对象中的一者，其中所述多个不同的目标对象包括一个或多个包裹、一个或多个托盘、和一个或多个滑托板，并且其中所述方法还包括：
174.标识用于操纵所述多个不同目标对象的操作，所述操作包括与操纵所述多个不同目标对象相对应的任务序列，其中操作是包装操作或拆包操作；以及
175.基于所标识的操作和任务序列，迭代地选择所述多个不同目标对象中的每个对象作为所述目标对象，并且生成用于设位、动态地配置、接合、移动和脱离所选择的目标对象的对应命令。
176.17.一种示例性机器人系统，其包括：
177.机器人臂；以及
178.对象夹持组件，所述对象夹持组件耦接到所述机器人臂，所述对象夹持组件包括：
179.主体，所述主体具有上表面和与所述上表面相对的下表面；
180.外部连接器，所述外部连接器耦接在所述主体的所述上表面与所述机器人臂之间；
181.真空操作的夹持部件，所述真空操作的夹持部件耦接到所述主体的所述下表面；以及
182.可变宽度夹持部件，所述可变宽度夹持部件耦接到所述主体，所述可变宽度夹持部件能够在完全折叠状态、多个延伸状态与夹紧状态之间移动。
183.18.如实施例17所述的机器人系统，其中所述可变宽度夹持部件包括：
184.线性延伸机构，所述线性延伸机构耦接到所述主体，所述线性延伸机构具有第一远侧区域和与所述第一远侧区域相对的第二远侧区域；
185.两个旋转机构，所述两个旋转机构各自耦接到所述线性延伸机构的所述第一远侧
区域和所述第二远侧区域；以及
186.一个或多个机械夹持器，所述一个或多个机械夹持器耦接到所述旋转机构中的每一者。
187.19.如实施例17-18中任一项或其任何部分所述的所述机器人系统，其中在所述完全折叠状态下：
188.所述线性延伸机构缩回以将所述线性延伸机构的所述第一远侧区域和所述第二远侧区域以最小距离分开设位；并且
189.所述旋转机构处于升高位置，其中所述旋转机构的所述升高位置离开所述主体的所述下表面引导耦接到所述旋转机构中的每一者的所述一个或多个机械夹持器。
190.20.如实施例17-18中任一项或其任何部分所述的机器人系统，其中：
191.所述对象夹持组件还包括成像传感器，所述成像传感器耦接到所述主体并且被设位成收集对象的图像数据，所述对象夹持组件通过所述真空操作的夹持部件和/或所述可变宽度夹持部件来夹持所述对象；并且
192.所述机器人系统还包括控制器，所述控制器可操作地耦接到所述成像传感器、所述真空操作的夹持部件和所述可变宽度夹持部件以：
193.从所述成像传感器接收所述图像数据；
194.确定使用完全折叠状态和多个延伸状态中的哪一者来夹持所述对象，所述确定基于以下中的至少一者：所述对象的类别、所述对象的取向和所述对象上的候选夹持位置；
195.将所述可变宽度夹持部件移动到所确定的状态；并且
196.控制所述真空操作的夹持部件和/或所述可变宽度夹持部件以夹持所述对象。
197.21.一种示例性末端执行器组件，其包括：
198.主体；
199.第一夹持部件，所述第一夹持部件耦接到所述主体且位于所述主体上，所述夹持部件被配置为接合第一类别的对象；以及
200.第二夹持部件，所述第二夹持部件耦接到所述主体，所述第二夹持部件被配置为接合第二类别的对象。
201.22.如实施例21所述的组件，其还包括第三夹持部件，所述第三夹持部件耦接到所述主体的和/或所述第二夹持部件，所述第三夹持部件被配置为接合第三类别的对象。
202.23.一种系统包括机器人臂，所述机器人臂可操作地耦接到如实施例21-22中任一项或其任何部分所述的组件。
203.24.一种系统包括通信耦接到如实施例21-23中任一项或其任何部分所述的组件和/或系统的控制器，其中所述控制器被配置为实现操作组件的方法所述组件和/或系统以调整所述组件的配置以选择性地夹持和/或转移属于所述第类别、所述第二类别和所述第三类别中的一者的对象(例如，如实施例9-16的任意一个或多个或部分)的方法。
204.结论
205.根据前述内容应当了解，本文为了说明的目的已经描述了本技术的特定实施方案，但是没有详细显示或描述周知的结构和功能以避免不必要地使本技术的实施方案的描述模糊。如果通过引用并入本文的任何材料与本公开冲突，则以本公开为准。在上下文允许的情况下，单数或复数术语也可分别包括复数或单数术语。此外，除非词语“或”被明确限制
为仅表示在涉及两个或多个项的列表中排除其他项的单个项，否则在此类列表中使用“或”应当解释为包括：(a)列表中的任何单个项，(b)列表中的所有项，或(c)列表中项的任何组合。此外，如本文所使用，如“a和/或b”中的短语“和/或”是指单独的a、单独的b以及a和b两者。另外，术语“包括”、“包含”、“具有”以及“与”自始至终用于表示至少包括所列举的一个或多个特征，使得不排除任何更多数量的相同特征和/或另外类型的其他特征。
206.根据前述内容还应当了解，可在不偏离本公开或技术的情况下进行各种修改。例如，本领域普通技术人员可理解，本技术的各种部件可进一步被划分为子部件，或者本技术的各种部件和功能可组合和集成。此外，在特定实施方案的上下文中描述的技术的某些方面也可在其他实施方案中组合或消除。此外，尽管已经在某些实施方案的上下文中描述了与本技术的那些实施方案相关联的优点，但其他实施方案也可表现出此类优点，并且并非所有实施方案都必须表现出此类优点以落入本技术的范围内。因此，本公开和相关联技术可涵盖本文未明确示出或描述的其他实施方案。