CN107003662A - 具有视觉信息交换的位置控制机器人机群 - Google Patents

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Abstract

示例方法和***可以提供一种***，该***包括被通信地联接到第一机器人装置和第二机器人装置的控制***。控制***可以识别将由第一机器人装置和第二机器人装置执行的协同操作，该协同操作基于第一机器人装置和第二机器人装置之间的相对定位。控制***也可以确定第一机器人装置和第二机器人装置的相应地点。控制***可以进一步开始第一机器人装置沿着从第一机器人装置的确定地点朝向第二机器人装置的确定地点的路径的移动。第一机器人装置和第二机器人装置然后可以建立视觉信息交换，该视觉信息交换指示第一机器人装置和第二机器人装置之间的用于协同操作的相对定位。

Description

具有视觉信息交换的位置控制机器人机群
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年11月11日递交的、申请号为14/538,047的美国专利申请的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。
背景技术
除非特别指出，该章节中描述的材料不是该申请的权利要求的现有技术并且不旨在通过包含在该章节中而承认是现有技术。
仓库可以由包括制造商、批发商和运输商家的各种不同类型的商业实体存储用于存储物品。示例的存储物品包括原材料、零部件、包装材料和制成品。在一些情形中，仓库可以被配备有装载码头以允许物品被装载到运输卡车或者其它类型的车辆上或者被从运输卡车或其它类型的车辆卸载。仓库也可以使用成排的托盘货架以允许存储含有成堆的盒子或其它物体的托盘、平面运输结构。另外，仓库可以具有用于提升和移动物品或物品的托盘的机器或车辆，诸如起重机和升降车。人操作员可以被雇佣来操作机器、车辆和其它设备。在一些情形中，机器或车辆中的一个或多个可以是由计算机控制***引导的机器人装置。
发明内容
示例方法和***够可以包括控制***，其被通信地联接到在环境诸如仓库或工厂内操作的多个机器人装置。在一些情形中，机器人装置可以通过执行各种协同操作而彼此互动。这样的协同操作可以基于机器人装置的相对定位。例如，第一机器人装置和第二机器人装置之间的某个相对定位可以便于在机器人装置之间传递物品。控制***可以指引机器人装置相对靠近另一个机器人装置或者指引机器人装置到环境内的、机器人装置将在其处执行操作的地点。机器人装置之间的(或者机器人装置与环境之间的)局部视觉然后可以建立更加精确的相对定位。
在一个示例中，实施方式可以涉及识别将由第一机器人装置和第二机器人装置执行的协同操作，该协同操作基于第一机器人装置和第二机器人装置之间的相对定位。实施方式可以进一步涉及确定第一机器人装置和第二机器人装置的相对于地图的相应地点。实施方式也可以涉及开始第一机器人装置沿着从第一机器人装置的确定地点朝向第二机器人装置的确定地点的路径的移动。实施方式然后可以涉及使第一机器人装置和第二机器人装置建立视觉信息交换(visual handshake)，该视觉信息交换指示第一机器人装置和第二机器人装置之间的用于协同操作的相对定位。
在另一个实施方式中，第一机器人装置可以包括通信接口、一个或多个处理器和被构造成存储指令的数据存储器，所述指令当被所述一个或多个处理器执行时使第一机器人装置执行操作。操作可以包括接收指令以执行基于第一机器人装置和第二机器人装置之间的相对定位的协同操作。操作可以进一步包括接收指示朝向第二机器人装置的路径的数据。操作也可以包括开始第一机器人装置沿着朝向第二机器人装置的路径的移动。操作可以包括与第二机器人装置建立视觉信息交换，该视觉信息交换指示第一机器人装置和第二机器人装置之间的用于协同操作的相对定位。
另一示例实施方式可以提供用于***。***可以包括被通信地联接到第一机器人装置和第二机器人装置的控制***。控制***可以被构造成执行操作。操作可以包括识别将由第一机器人装置和第二机器人装置执行的协同操作，该协同操作基于第一机器人装置和第二机器人装置之间的相对定位。操作可以包括确定第一机器人装置和第二机器人装置的相应地点。操作可以包括开始第一机器人装置沿着从第一机器人装置的确定地点朝向第二机器人装置的确定地点的路径的移动。第一机器人装置和第二机器人装置也可以被构造成执行操作。操作可以包括建立视觉信息交换，该视觉信息交换指示第一机器人装置和第二机器人装置之间的用于协同操作的相对定位。
另一示例实施方式可以包括用于识别将由第一机器人装置和第二机器人装置执行的协同操作的手段，所述协同操作基于第一机器人装置和第二机器人装置之间的相对定位。实施方式可以包括用于确定第一机器人装置和第二机器人装置的相应地点的手段。实施方式也可以包括用于开始第一机器人装置沿着从第一机器人装置的确定地点朝向第二机器人装置的确定地点的路径的移动的手段。实施方式可以进一步包括建立指示第一机器人装置和第二机器人装置之间的用于协同操作的相对定位的视觉信息交换的手段。
前述发明内容仅仅是说明性的并且不旨在以任何方式上是限制性的。通过参考图形和以下详细描述以及附图，除了上述说明的方面、实施例和特征，进一步的方面、实施例和特征将变得显而易见。
附图说明
图1A示出根据示例实施例的机器人机群。
图1B是图示根据示例实施例的机器人机群的部件的功能性框图。
图2A示出根据示例实施例的机器人卡车卸载机。
图2B示出根据示例实施例的在基座上的机械臂。
图2C示出根据示例实施例的自主引导车辆。
图2D示出根据示例实施例的自主叉车。
图3A、3B、3C、3D和3E图示根据示例实施例的在仓库中的机器人机群的示例操作。
图4是根据示例实施例的方法的框图。
图5示出可以执行指示机器人装置的相对定位的视觉信息交换的示例机器人装置。
图6示出可以执行指示机器人装置的相对定位的视觉信息交换的另外的示例机器人装置。
图7示出可以便于视觉信息交换的示例AR标签。
具体实施方式
这里描述示例方法和***。这里描述的任何示例实施方式或特征不应被理解为必然比其它实施方式或特征优选或有利。这里所述的示例实施例不意味着是限制性的。公开的***和方法的某些方面在广泛的各种不同构造中能被布置和组合，所有这些都包含在本文中。
此外，附图中示出的特定布置不应被视为是限制性的。应理解的是，其它实施例能包括更多或更少个在给定附图中所示的每个元件。此外，图示的元件中的一些可以被组合或者省略。此外，示例实施例能包括附图中未图示的元件。
在示例内，中央控制***可以在相应机器人装置的局部视觉的结合中被使用以调整机器人机群的操作。例如，机群可以包括为了订单的完成和/或分配可以在仓库中协同操作以处理包裹的不同类型的机器人。中央控制***将机器人导航成相对靠近它们可以执行协同操作的地点。然而，在一些情形中，对于一些类型的协同操作，中央计划***可以不以足够的精度导航机器人装置，除非机器人被联接到导轨或者其它测量部件被用于精确地控制机器人装置的位置。另外，中央控制***有时可能导航失败(例如，机器人装置可能被堵住，包裹可能掉落或丢失等)。
局部视觉和计划因此可以与中央控制***结合使用以在机器人装置之间的相对定位中提供相对较高的精度。例如，中央控制***可以被用于将机器人装置导航到相对靠近目标地点，此时，机器人装置的局部视觉可以取代中央控制***。在一些示例***中，中央控制***可以维持或者可以访问机器人正在其中操作的环境的地图。基于地图，中央控制***可以将机器人装置导航到相对靠近目标地点，并且然后当较高精度的定位会便于操作时视觉和信息交换可以补充中央控制***。某些类型的机器人装置诸如托盘搬运车和叉车的当前布置能力有时是粗糙的，使得局部视觉控制对于一些操作是有利的。
例如，机器人托盘搬运车可以被指引以将托盘送到机器人操纵器诸如被安装在基座上的机械臂(即，“基座机器人(pedestal bot)”)的工作行程内。为进入局部视觉的范围内，机器人托盘搬运车可能需要将托盘移动到关于基座机器人的大约两点钟位置。机器人托盘搬运车和基座机器人之间的局部视觉信息交换然后可以提供操作的更精确的控制。例如，机器人托盘搬运车可以导航到基座机器人的工作行程内的地点，向基座机器人指示其相对于基座机器人的位置，并且然后基座机器人可以将照相机定向在两点钟方向上以与机器人托盘搬运车建立视觉信息交换。
视觉信息交换然后可以使两个机器人能够通过视觉标签(诸如AR标签)或者通过其它特征来识别彼此，并且执行涉及相对定位的协同操作。在另外的示例中，物品(例如，待被运输的包裹)也可以同样或被替代地被设置有视觉标签，这可以被机器人装置用于通过局部视觉控制来执行关于物品的操作。特别地，标签可以被用于便于机器人装置对物品的操纵。例如，托盘上的特定地点上的一个或多个标签可以被用于通知叉车在哪或者如何举起托盘。
局部机器人视觉也可以通过***冗余来处理中央计划器失效的情形来提供鲁棒性。例如，在机器人托盘搬运车经过托盘时，托盘搬运车可以发送指示机器人托盘搬运车对托盘的相对定位的信息到远程、基于云的服务***。这样的信息可以被用于修复中央计划中的错误，识别丢失目标等，有可能相对于地图。
在其它示例中，中央控制***也可以预期机器人装置需要导航到哪里或者将照相机定向在哪里，以便建立视觉信息交换。例如，当机器人托盘搬运车进入范围时，中央控制***可以指令基座机器人将照相机定向在大约两点钟方向以建立信息交换。
现在将详细参考各种实施例，实施例的示例被图示在附图中。在以下详细描述中，许多具体细节被陈述以便提供对本公开和所描述的实施例的透彻理解。然而，本公开可以在不具有这些具体细节的情况下被实践。在其它例子中，没有详细描述已知的方法、过程、部件和电路，以便不必要地隐藏实施例的方面。
示例实施例可以涉及在仓库环境内使用的机器人机群。更加具体地，固定部件和移动部件的组合可以在环境中被采用以便于盒子、包裹或其它类型的物体的自动处理。示例***可以涉及盒子和/或其它物体的自动装载和/或卸载，诸如进入存储容器中或装载到运送车辆和从运输车辆卸载。在一些示例实施例中，盒子或物体可以被自动化地组织和放置在托盘上。在示例内，使装载/卸载卡车的处理和/或从物体创建托盘以易于存储在仓库内和/或运输到仓库和从仓库运输的处理自动化，可以提供许多工业和商业优势。
根据各种实施例，使在仓库处装载/卸载运送卡车的处理和/或创建托盘的处理自动化，可以包括部署一个或多个不同类型的机器人装置来移动物体或执行其他功能。在一些实施例中，一些机器人装置通过与带轮的底座、完整底座(例如能在任何方向上移动的底座)或天花板、墙壁或地板上的导轨联接而被制成是可移动的。在另外的实施例中，一些机器人装置也可以被制成被固定在环境内。例如，机器人操纵器能被定位在仓库内的不同选择地点处的升高的底座上。
如这里使用的，术语“仓库”可以指任意的物理环境，在该物理环境中通过机器人装置可以操纵、处理和/或存储盒子或物体。在一些示例中，仓库可以是单个物理建筑或结构，其可以另外地包含某些固定的部件，诸如用于存储物体的托盘的托盘货架。在其它示例中，在物体处理之前或期间，一些固定的部件可以被安装或者以其它方式定位在环境内。在另外的示例中，仓库也可以包括多个分开的物理结构，和/或也可以包括不被物理结构覆盖的物理空间。
此外，术语“盒子”可以指能被放置到托盘上或者被装载到卡车或容器上或者从卡车或容器卸载的任意物体或物品。例如，除了矩形固体之外，“盒子”可以指罐、桶、轮胎或任意其它“简单”几何形状的物品。另外，“盒子”可以指装运物、箱子或其它类型的容器，其可以包含一个或多个用于运输或存储的物品。例如，塑料存储手提袋、纤维玻璃盘子或不锈钢箱子可以由仓库内的机器人移动或者以其它方式操纵。这里的示例也可以被应用到除盒子以外的物体，并且可以应用到各种尺寸和形状的物体。另外地，“装载”和“卸载”能每个被使用成暗示另一个。例如，如果示例描述用于装载卡车的方法，应理解的是，大体上相同的方法也能被用于卸载卡车。如这里使用的，“装入托盘”指将盒子装载在托盘上并且堆叠或布置盒子使得托盘上的盒子能在托盘上存储或运输。另外，“装入托盘”和“移出托盘”各自可以被用于隐含另一个。
在示例内，多样化的仓库机器人机群可以被用于多种不同应用。一个可能的应用包括订单履行(例如，为个体客户)，在该应用中，箱可以被打开并且个体物品被从箱放入盒子内的包装以完成个体订单。另一可能应用包括配送(例如，配送到商场或其它仓库)，在配送中，混合的托盘可以被构造为包含成群的不同类型的产品以运送到商场。进一步可能的应用包括交叉对接，其可能涉及在运输集装箱之间的运输而不存储任何物(例如，物品可以被从四个40英寸的拖车移动并且装载到三个更轻型的拖拉机拖车中，并且也能被装入托盘)。许多其它应用也是可能的。
现在参考附图，图1A描绘根据示例实施例的在仓库设定内的机器人机群。更具体地，不同类型的机器人装置可以形成多样化的机器人机群100，其可以被控制以协同执行与仓库环境内的物品、物体或盒子的处理相关的任务。某些示例类型和许多不同的机器人装置在这被示出用于图示目的，但是机器人机群100可以采用更多或更少的机器人装置，可以省略这里所示的某些类型，并且也可以包括未明确示出的其它类型的机器人装置。另外，仓库环境这里被示出成具有某些类型的固定部件和结构，但是固定部件和结构的其它类型、数目和布置可以被使用在其它示例中。
机器人机群可以包括各种类型的移动车辆。被示出在机器人机群100中的一个示例类型的机器人装置是自动引导车辆(AGV)112，其可以是相对小的带有轮的移动车辆，其功能可以是在仓库内将个体包裹、箱或装运物从一个地点运输到另一个地点。机器人装置的另一示例类型是自动叉车114，一种具有升降叉的移动装置，升降叉可以被用于运输盒子的托盘和/或用于举起盒子的托盘(例如，将托盘放置到货架上用于存储)。机器人装置的另外的示例类型是机器人卡车装载机/卸载机116，具有机器人操纵器以及其它部件诸如光学传感器的移动装置，以利于将盒子装载到卡车或其它车辆上和/或从卡车或其它车辆卸载盒子。例如，机器人卡车卸载机116可以被用于将盒子装载到运送卡车118上，运送卡车118可以停泊在仓库附近。在一些示例中，运送卡车118的移动(例如，运送包裹到另一仓库)也可以与集群内的机器人装置配合。
除了这里图示的那些之外，各种类型的机器人装置也可以被包括在示例***中。在一些示例中，作为基于轮的机动替代，一个或多个机器人装置可以使用替选的机动模式。例如，一个或多个机器人装置可以被旋翼驱动以在空中操作。例如，空运机器人装置诸如四轴飞行器可以被用于各种任务诸如移动物体或者收集传感器数据。
在进一步示例中，机器人机群100也可以包括可以被定位在仓库内的各种固定部件。在一些示例中，一个或多个固定机器人装置可以被用于移动或其其它方式处理盒子。例如，基座机器人122可以包括被提升在基座上的机械臂，基座被固定到仓库内的地面。基座机器人122可以被控制成在其它机器人之间分配盒子和/或对盒子的托盘进行堆叠或拆堆叠。例如，基座机器人122可以从附近的托盘140拾取并移动盒子并且将盒子分配到个体AGV112用于运输到仓库内的其它地点。
在另外的示例中，机器人机群100可以采用被定位在仓库空间内的另外的固定部件。例如，高密度存储货架124可以被用于在仓库内存储托盘和/或物体。存取货架124可以设计和定位成便于与集群内的一个或多个机器人装置诸如自动叉车114互动。在进一步的示例中，同样或作为替代，某些地面空间也可以被选择并用于存储托盘或盒子。例如，托盘130可以被定位在仓库环境内在选定地点持续某些时间段，以允许托盘通过一个或多个机器人装置拾取、分配或以其它方式处理。
图1B是图示根据示例实施例的机器人仓库机群100的部件的功能性框图。机器人机群100能包括各种移动部件诸如AGV 112、自动叉车114、机器人卡车装载机/卸载机116和运输卡车中的一个或多个。机器人机群100可以另外地包括被定位在仓库或其它环境内的一个或多个固定部件，诸如基座机器人122、密集存储部件124和电池交换/充电站126。在进一步的示例中，图1B中图示的不同数目和类型的部件可以被包括在机群内，某些类型可以被省略，并且另外的功能和/或物理部件同样也可以被添加到由图1A和1B所示的示例中。为了协调分开的部件的动作，全局控制***150，诸如远程的基于云的服务器***，可以与***部件中的一些或全部和/或与个体部件的分开的局部控制***通信(例如，通过无线通信接口的方式)。
在示例内，某些固定部件120可以在部署机器人机群100的其余部分之前被安装。在一些示例中，在确定某些固定部件诸如基座机器人122或电池交换站126的放置之前，一个或更多个移动机器人可以被引入以对空间进行测绘。一旦测绘信息是可用的，该***可以确定(例如，通过进行模拟)如何在可用空间内布局固定部件。在某些情形中，布局可以被选择为使需要的固定部件的数目和/或由这些部件使用的空间的量最小化。固定部件120和移动部件110可以在分开的阶段或同时被部署。在另外的示例中，可以仅在特定时间段期间或者为了完成特定任务而引进某些移动部件110。
在一些示例中，全局控制***150可以包括中央计划***，其将任务分配到机群100内的不同机器人装置。中央计划***可以采用各种调度算法来确定哪个装置在什么时间完成哪个任务。例如，拍卖型***可以被使用在其中个体机器人在不同任务上投标的情形中，并且中央计划***可以将任务分配到机器人以使总体成本最小化。在另外的示例中，中央计划***可以跨一个或多个不同资源，诸如时间、空间或者能量利用进行优化。在进一步的示例中，计划或调度***也可以包含盒子拾取、包装或存储的几何和物理的特定方面。
计划控制也可以被跨个体***部件分布。例如，全局控制***150可以根据全局***计划来发出指令，并且个体***部件也可根据分开的局部计划操作。另外地，不同级别的细节可以被包括在全局计划内，其中其它方面留给个体机器人装置局部计划。例如，移动机器人装置可以被全局计划员分配目标目的地，但是到达那些目标目的地的全部路线可以被局部计划或修改。
在另外的示例中，中央计划***可以与个体机器人装置上的局部视觉结合使用，以调整机器人机群100内的机器人的功能。例如，中央计划***可以被用于使机器人相对靠近它们需要去的地方。然而，中央计划***难以按厘米精度命令机器人，除非机器人被栓接到轨道或者其它测量部件被用于精确控制机器人位置。用于个体机器人装置的局部视觉和计划因此可以被用于允许不同机器人装置之间的弹性。普通计划员可以被用于使机器人靠近目标地点，在目标地点处，机器人的局部视觉可以接管。在一些示例中，大多数机器人功能可以被位置控制以使机器人相对靠近目标地点，并且当需要局部控制时，可以使用视觉和信息交换。
在进一步的示例中，视觉信息交换可以使两个机器人通过AR标签或其它特征识别彼此并且在机群100内执行协同操作。在另外的示例中，物品(例如，待被运输的包裹)也可以被设置有视觉标签或者作最为替代被设置有视觉标签，这可以被机器人装置用于使用局部视觉控制来在物品上执行操作。特别地，标签可以被用于便于机器人装置对物品的操纵。例如，托盘上的特定地点上的一个或多个标签可以被用于通知叉车在哪或者如何举起托盘。
在另外的示例中，用于固定和/或移动部件的部署和/或计划策略可以被随着时间优化。例如，基于云的服务器***可以包含来自机群内的个体机器人和/或来自外部来源的数据和信息。策略可以被随着时间重新定义，以使得机群能够使用较少的空间、较少的时间、较少的功率、较少的电力，或者跨其它变量进行优化。在一些示例中，优化可能跨越多个仓库，有可能包括具有机器人机群的其它仓库和/或传统仓库。例如，全局控制***150可以将关于运输车辆以及设施之间的运输时间的信息包含到中央计划中。
在一些示例中，中央计划***有时可能失效，诸如当机器人受堵时或者当包裹在某个地点掉落并且丢失时。局部机器人视觉因此也可以通过***冗余来处理中央计划器失效来提供鲁棒性。例如，当自动托盘搬运车经过并且识别物体时，托盘搬运车可以发送信息到远程的基于云的服务器***。该信息可以被用于修复中央计划中的错误，帮助确地机器人装置的地点，或者识别丢失的物体。
在进一步的示例中，中央计划***可以保持或者访问含有机器人机群100和受到机器人装置的处理的物体的物体环境的地图。在一些示例中，地图可以用关于动态物体(例如，移动中的机器人和被机器人移动的包裹)的信息来持续更新。在另外的示例中，动态地图能包括关于仓库内(或跨多个仓库)的部件的当前构造或放置的信息以及关于近期内预期的部件的构造或放置的信息。例如，地图能示出移动中的机器人的当前地点和机器人在将来的预期地点，这可以被用于协调机器人之间的活动。地图也可以被用于示出正被处理的物品的当前地点以及物品的预期将来地点(例如，物品现在在哪里以及物品预期被运送到哪里)。
在另外的示例中，一些或者全部机器人可以在处理内在不同点处扫描物体上的签条。该扫描被用于查找可以被应用到个体部件或具体物品以便于找到或跟踪部件或物品的视觉标签。在物品被机器人操纵或者运输时，该扫描可以获得不断地在周围移动的物品的踪迹。潜在益处是在供应商方面和消费者方面的增加的透明度。在供应商方面，关于存货的当前地点的信息可以被用于避免存货过多和/或将物品或物品的托盘移动到不同的地点或仓库以预料需要。在消费者方面，关于特定物品的当前地点的信息可以被用于确定特定包裹什么时候将被以改进的准确度运送。
在一些示例中，机器人机群100内的移动部件110的一些或者全部可以周期性地从配备有多个电池充电器的电池交换站126接收充电后的电池。特别地，站126可以用重新充电后的电池来替换移动机器人的被耗尽的电池，使得机器人可以不必等待电池充电。电池交换站126可以被配备有机器人操纵器诸如机械臂。机器人操纵器可以将电池从个体移动机器人移除并且将电池附接到可用的电池充电器。机器人操纵器然后可以将位于站126处的充电后的电池来替换被移除的电池。例如，具有弱的电池的AGV 112可以被控制成移动到电池交换站126，在该处，机械臂将电池从AGV 112拉出，将电池放到充电器中，并且给AGV112新的电池。
在进一步的示例中，电池交换可以通过中央计划***来调度。例如，个体移动机器人可以被构造成监测它们的电池充电状态。机器人可以周期性地将指示它们的电池的状态的信息发送到中央计划***。该信息然后可以被中央计划***使用以当需要或者方便时调度机群内的个体机器人的电池替换。
在一些示例中，机群100可以包含使用不同类型的电池的多个不同类型的移动部件110。电池交换站126因此可以被配备有不同类型的电池充电器，用于不同类型的电池和/或移动机器人。电池交换站126也可以被配备有机器人操纵器，其能够为不同类型的机器人替换电池。在一些示例中，移动机器人可以具有含有多个电池的电容容器。例如，自动叉车114诸如托盘搬运车可以具有带有三个或四个电池的缸桶。在站126处的机械臂可以被构造成将整桶的电池抬出来并且将个体电池附接到在站126处的搁架上的电池充电器。机械臂然后可以找到充电后的电池来替换耗尽的电池，并且在重新将桶***到托盘搬运车中之前将那些电池移动回到桶中。
在进一步的示例中，全局控制***150和/电池交换站126的分开的控制***也可以使电池管理策略自动化。例如，每个电池可以具有条形码或者其它识别标记，使得***能识别个体电池。电池交换站126的控制***可以对个体电池被重新充电的次数进行计数(例如，用以确定何时换水或者完全清空电池)。控制***可以追踪在哪个机器人装置中哪个电池已耗尽时间，在过去在站126处电池花多长时间重新充电，以及用于有效的电池管理的其它相关性能。该电池使用信息可以被控制***用于为机器人操纵器选择电池来给到特定的移动机器人。
在另外的示例中，电池交换站126也可以在一些情形中包含人操作员。例如，站126可以包括平台，在平台处，人能安全地执行手动电池更换或者将新的电池运送到所述站用于在必要时部署到机群100中。
图2A-2D图示可以被包括在机器人仓库机群内的机器人装置的若干示例。也可以包括形式上与图示的那些不同的其它机器人装置以及其它类型的机器人装置。
图2A图示根据示例实施例的机器人卡车卸载机。在一些示例中，机器人卡车卸载机可以包括一个或多个传感器、一个或多个计算机和一个或多个机械臂。传感器可以扫描包含一个或多个物体的环境，以便捕获视觉数据和/或三维(3D)深度信息。来自扫描的数据然后可以被集成到较大区域的代表中，以便提供数字环境重建。在另外的示例中，重建的环境然后可以被用于识别待拾取的物体，确定物体的拾取位置，和/或为一个或多个机械臂和/或移动底座计划无冲突的轨迹。
机器人卡车卸载机200可以包括机械臂202，其具有用于在环境内抓持物体的抓持部件204。机械臂202可以使用抓持部件204来拾取盒子和放置盒子，以对卡车或其它容器进行装载或卸载。卡车卸载器200也可以包括可移动的推车212，其具有用于机动的轮214。轮214可以是允许推车212以两个自由度移动的万向轮。另外地，环绕前传送带210可以被包括在万向推车212上。在一些示例中，环绕前输送带可以允许卡车装载机200从卡车容器或托盘卸载盒子或者将盒子装载到卡车容器或托盘，而不需要旋转夹抓持器204。
在进一步的示例中，机器人卡车卸载机200的感测***可以使用被附接到机械臂202的一个或多个传感器，诸如传感器206和传感器208，其可以是当机械臂202移动时感测关于环境的信息的2D传感器和/或3D深度传感器。感测***可以确定关于环境的信息，该信息可以被控制***(例如，运行运动计划软件的计算机)用于有效地拾取和移动盒子。控制***可以位于装置上或能与装置远程通信。在进一步是示例中，来自具有在移动底座上的固定架的一个或多个2D或3D传感器(诸如前导航传感器216和后导航传感器218)和被安装在机械臂上的一个或多个传感器(诸如传感器206和传感器208)的扫描可以被集成来建立环境的数字模型，包括卡车或其它容器的侧面、底板、顶板和/或前壁。使用该信息，控制***可以使移动底座导航到用于卸载或装载的位置。
在进一步的示例中，机械臂202可以被配备有抓持器204，诸如数字抽吸网格抓持器。在这样的实施例中，抓持器可以包括一个或多个抽吸阀，其能通过远程感测或单点距离测量和/或通过检测是否实现抽吸来被接通或关断。在另外的示例中，数字抽吸网格抓持器可以包括铰接式延伸部。在一些实施例中，利用流变学流体或粉末来致动抽吸抓持器的可能性可以实现在具有高曲率的物体上的额外抓持。
卡车卸载机200可以另外包括马达，其可以是由电力提供动力的电动马达，或者可以由多个不同的能量源诸如气基燃料或者太阳能提供动力。另外地，马达可以被构造成接收来自电源的电力。电源可以将电力提供到机器人***的各个部件，并且能代表例如可重新充电的锂离子或铅酸电池。一组或多组这样的电池能被构造成提供电力。其它电源材料和类型也是可能的。
图2B图示根据示例实施例的在基座上的机械臂。更具体地，基座机器人220可以被定位在诸如仓库环境的环境内并且被用于力所能及地拾取、移动和/或以其他方式操纵物体。在一些示例中，基座机器人220可以专门用于重物提升而不要求电池操作。基座机器人220可以包括具有末端执行器安装的抓持器224的机械臂222，抓持器224与关于机器人卡车卸载机200描述的机器人操纵器220和抓持器204类型相同。机械臂222可以被安装在基座226上，基座226可以允许机械臂222易于拾取和移动附近的包裹，诸如用以在不同的移动机器人之间分布包裹。在一些示例中，机械臂222也可以操作成构建和/或拆解盒子的托盘。在进一步的示例中，基座226可以包括致动器以允许***改变机械臂222的高度。
在进一步的示例中，基座机器人220的底表面可以是托盘形状的结构。例如，底表面可以具有与用于在仓库内的物体运输或存储的其它托盘大致等同的尺寸和形状。通过使基座机器人220的底部形成为托盘，基座机器人220可以通过托盘搬运车或不同类型的自动叉车被拾取和移动到仓库环境内的不同地点。例如，当运输卡车到达仓库的特定对接口时，基座机器人220可以被拾取和移动到更靠近运输卡车的地点，以更有效率地处理来自运输卡车或要到达运输卡车的盒子。
在另外的示例中，基座机器人220也可以包括一个或多个视觉传感器以识别基座机器人220的附近内的盒子和/或其它机器人装置。例如，基座机器人220的控制***或全局控制***可以使用来自基座机器人220上的传感器的传感器数据，以为基座机器人220的机械臂222和抓持器224识别盒子用于拾取和操纵。在进一步的示例中，传感器数据也可以被用于识别移动机器人装置以便确定在何处分配个体盒子。其它类型的机器人固定操纵站也可以被使用在多样化的机器人机群内。
图2C示出根据示例实施例的自主引导车辆(AGV)。更具体地，AGV 240可以是相对小的移动机器人装置，其能够运输个体盒子或箱子。AGV 240可以包括轮242以允许在仓库环境内的运动。另外，AGV 240的顶表面244可以被用于放置盒子或其它物体用于运输。在一些示例中，顶表面244可以包括旋转传送机以从AGV 240移动物体或将物体移动到AGV 240。在另外的示例中，AGV 240可以通过一个或多个电池提供动力，所述一个或多个电池能在电池充电站被快速重新充电和/或在电池交换站被以新的电池交换。在进一步的示例中，AGV240可以另外包括其它未在这里指出的部件，诸如用于导航的传感器。具有不同形状和尺寸的AGV也可以包括在机器人仓库机群内，可能取决于被仓库处理的包裹的类型。
图2D示出根据示例实施例的自主叉车。更加具体地，自动叉车260可以包括叉式升降机262，用于举起和/或移动盒子的托盘或其它较大材料。在一些示例中，叉式升降机262可以被提升以到达存储货架的不同货架或者仓库内的其它固定存储结构。自动叉车260可以另外包括用于机动的轮264以在仓库内运输托盘。在另外的示例中，自动叉车可以包括马达和电源及其感测***，诸如关于机器人卡车卸载机200所描述的那些。自动叉车260也可以相对图2D中所示的自动叉车在尺寸和形状上变化。
图3A、3B、3C、3D和3E一起图示根据示例实施例的在仓库中的机器人机群的示例操作。更具体地，可以在仓库300内部署包含带有不同类型的分配任务的不同类型的机器人的机器人机群。不同的机器人装置可以根据来自中央控制***或蜂巢思维的指令而同时独立操作以完成工作，诸如接收物体、存储物体、从存储取回物体、运输物体、从仓库传递物体或以其他方式处理物体。另外，在一些示例中，一个或多个机器人装置可以一起协同执行工作，可能借助专用设备或特定装置的功能。
参考图3A，机器人机群可以包括多个AGV 302，用于快速运输小装运物，诸如个体盒子或物体。AGV 302可以由中央控制***分配成移动到仓库300的特定区域以拾取盒子用于运输到另一地点，诸如将盒子存储到或将盒子移动到一地点以等候从仓库300运送。在一些示例中，AGV 302可以被分配成在固定机器人操纵器诸如基座机器人304的触及区域内移动。更具体地，基座机器人304可以是机械臂，其被构造成拾取或以其它方式移动附近的物体。在一些示例中，基座机器人304可以能够构建或拆解附近的盒子的托盘312。在另外的示例中，一旦AGV已经在基座机器人304的触及区域内移动，则基座机器人304可以操作成从AGV 302移除物体或者将特定物体放置在AGV 302上。
在进一步的示例中，不同类型的固定机器人操纵站同样或可替代地可以被定位在仓库300内。例如，作为使用具有抓持器的机械臂的替代，可以使用不同类型的机器人操纵器，可能基于仓库300内存储的物体的类型或者需要处理这些物体的动作的类型。在一些示例中，固定机器人操纵器也可以被构造成打开盒子以操纵盒子内的物品。例如，仓库可以包括含有多份消费品的箱子。机器人操纵器可以能够将个别份的产品放入较小的盒子(可能由AGV运输)用于运送出仓库。
机器人机群可以另外包含其他类型的移动机器人装置用于运输不同类型或尺寸的装运物。例如，自动叉车306可以被用于拾取和运输上面可以堆叠盒子的托盘、平的支持结构。在一些示例中，仓库内的存储架308可以被用于存储盒子的托盘，可能用于存储托盘，所述托盘被自动叉车308运输到所述货架和/或从所述货架运输。在另外的示例中，某些托盘300可以被放置在仓库300内的特定地点处以待进一步处理。例如，托盘300中的一个托盘可以被留在选择地点处直到移动机器人有空移动所述托盘为止，直到基座机器人300有空操纵托盘上的盒子为止，或者直到运输卡车到达仓库以将托盘运输到仓库外的另一地点为止。
参考图3B，自动叉车306可以被分配成将盒子的特定托盘314运输到基座机器人304能触及的区域。例如，托盘314可以包含特定类型的盒子。通过运输托盘到基座机器人304能触及的地点，基座机器人304然后可以将物体从托盘314重新分配到能触及区域内的其它区域，诸如分布到其它托盘312上或者分布到一个附近的AGV 302上用于运输到其它地点。
在一些示例中，自动叉车306可以移动到基座机器人304能触及的区域并且然后可以将托盘314放在地面上在基座机器人304能触及托盘314上的一些或全部物体的点处。在进一步的示例中，在放下托盘314后，自动叉车306然后可以离开该区域以执行不同的任务，诸如从存储架308取回另一托盘或者从当前被存储在仓库300内的地面上托盘310取回另一托盘。在其它示例中，在放下托盘314后，自动叉车306可以拾取和移动不同的托盘312到基座机器人304能触及的区域内，托盘314可以是部分地或完全地由基座机器人304构建的托架。
参考图3C，基座机器人304可以被分配成将盒子316从托盘314转移到AGV 302。这样的处理可以被重复用于托盘314中的其它盒子，可能直到托盘314的盒子已经被完全从托盘移除为止。自动叉车306可以移动回到它的先前位置靠近其它托盘，如图所示。
参考图3D，AGV302可以被分配成移动到接近卡车320的区域，由此将盒子316从靠近基座机器人304的地点运输到靠近卡车卸载机318的地点。然后，参考图3E，卡车卸载机318可以将盒子316从AGV 302转移到卡车320。AGV然后可以返回到靠近基座机器人304的区域，可能接收另一盒子用于运输。
图4是图示示例操作的流程图。这些操作例如可以被与***使用，所述***包括被通信联接到两个或更多个机器人装置的控制***。一些示例***和机器人装置可以包括：例如，图1A和1B中的机器人机群100、图2A中的机器人卡车卸载机200、图2B中的基座机器人220、图2C中的AGV 240、图2D中的自动叉车260或者图3A-3E中的AGV 302、基座机器人304和自动叉车306。操作可以由任意合适的部件的组合执行，所述合适的部件诸如图1A和1B中的机器人机群100、图2A中的机器人卡车卸载机200、图2B中的基座机器人220、图2C中的AGV240、图2D中的自动叉车260的部件和/或任意合适的***的部件。图4可以包括一个或多个操作、功能或动作，如由框402-408中的一个或多个所示。虽然框被按顺序图示，但是这些框在一些情形中可以被并行执行和/或以与这里所述的那些顺序不同的顺序执行。此外，基于期望的实施例，各种框可以被组合成较少的框，分成额外的框和/或被移除。
在框402处，实施方式可以涉及识别待由第一机器人装置和第二机器人装置执行的协同操作。例如，控制***，诸如图1B的全局控制***150，可以识别协同操作。第一机器人装置和第二机器人装置可以是任意合适的机器人装置，诸如图2A中的机器人卡车卸载机200、图2B中的基座机器人220、图2C中的AGV 240、图2D中的自动叉车260等。
在一些实施方式中，识别的操作可以是特定类型的操作，所述操作基于第一机器人装置和第二机器人装置之间的相对定位。许多类型的协同操作基于相对定位。一些类型的协同操作可以涉及确定相对定位使得操作能被执行。其它类型可以涉及将第一机器人装置和第二机器人装置定位在特定距离或特定定向。在许多其它可能示例中，一些示例协同他操作可以包括在第一机器人装置和第二机器人装置之间转移物体，将第一机器人装置和第二机器人装置导航成接近彼此，或者可能相互协调的使用第一机器人装置和第二机器人装置的相应工具。
例如，为了在第一机器人装置和第二机器人装置之间转移物体，所涉及的相对定位可以是物体所在处(例如，在一些类型的负载携带容器中)与执行转移的机器人操纵器(例如，机械臂)所在处之间的相对定位。例如，通过基座机器人220的机械臂222从AGV 240的顶表面244转移物体的操作可以涉及将AGV 240和基座机器人220定位在一定接近度内并且确定AGV 240和基座机器人220的相对定位。此外，转移操作可以基于顶表面244(待转移的物体可位于该表面上)和机械臂222之间的相对定位。
作为另一示例，为了将第一机器人装置和第二机器人装置导航成彼此接近，所涉及的相对定位可以是第一机器人装置和第二机器人装置的周界之间的相对定位。通过知道机器人装置的周界之间的相对定位，在彼此相对接近地导航时，机器人装置可以避免碰撞。
作为进一步的示例，为了协调使用第一机器人装置和第二机器人装置的相应工具(例如，末端执行器)，在示例协同操作中涉及的相对定位可以是工具之间的相对定位。通过知道工具的相对定位，机器人装置可以协调操作工具，可能通过在共同的工件上操作工具。尽管已经通过举例的方式提供了在不同操作中的相对定位的若干例子，但是也预期涉及相对定位的不同应用的许多操作。
如上提及的，控制***可以包括中央计划***，其将任务分配给不同机器人装置。在这样的实施方式中，识别协同操作可能涉及分配任务到第一机器人装置。执行任务可以涉及一个或多个操作。这些操作中的一些操作可以是将由第一机器人装置和第二机器人装置执行的协同操作。在其它情形中，识别协同操作可以涉及控制***接收指示协同操作的数据。例如，第一控制***(例如，被构造用于机器人定位的控制***)可以从另一控制***(例如，包括中央计划***的控制***)接收指示协同操作的数据。
机器人装置中的一个或多个可以执行操作以便于协同操作。例如，第一机器人装置可以接收指令以执行协同操作(可能，如上指出的，基于第一机器人装置和第二机器人装置之间的相对定位的操作)。在一些情形中，第一机器人装置可以从控制***诸如图1的全局控制***150接收指令。协同操作可以是在执行分配给第一机器人装置的任务中涉及的若干操作中的一个操作。
重新参考图4，在框404处，实施方式也可以涉及确定第一机器人装置和第二机器人装置的相应地点。例如，控制***，诸如图1B的全局控制***150，可以确定机器人装置的相应地点。确定第一机器人装置和第二机器人装置的相应地点可以便于在范围内导航第一机器人装置和第二机器人装置以执行视觉信息交换。
如上指出的，中央计划***可以保持或者访问含有机器人机群100和受到机器人装置的处理的物体的物体环境的地图。此外，地图可以用关于动态物体(例如，移动中的机器人和被机器人移动的包裹)的信息来持续更新。控制***可以例如基于代表环境的这样的地图的数据来确定机器人装置的相应地点。
地图可以使用各种技术来指示机器人装置的地点。例如，地图可以通过参考环境内的一个或多个固定参考点来指示机器人装置的地点。可替选地，地图可以包括坐标***(例如，笛卡尔坐标***)。在这样的示例中，地图可以通过参考某些组的坐标来指示机器人装置的地点。例如，地图可以代表仓库，并且坐标***可以代表仓库的墙壁内的环境。
在一些情形中，当控制***尝试确定第一机器人装置和第二机器人装置的相应地点时，第一机器人装置或第二机器人装置可以处在运动中。在这样的情形中，控制***可以确定机器人装置正朝向的地点作为运动中的机器人装置的地点。如上指出的，地图能示出移动中的机器人的当前地点和机器人在将来的预期地点，这可以被用于协调机器人之间的活动。这样的预期地点可以被用于确定机器人装置的相应的地点。
如在图4的框406中所示，实施方式可以进一步涉及开始第一机器人装置沿着路径的移动。例如，控制***可以发送指令到第一机器人装置，所述指令使第一机器人装置沿着从第一机器人装置的确定地点朝向第二机器人装置的确定地点的路径移动。这样的移动可以进一步便于在范围内导航第一机器人装置和第二机器人装置以执行视觉信息交换。如上指出的，控制***可以包括中央计划***。
如上指出的，中央计划***可以维持或访问物理环境的地图。这样的地图可以包含关于仓库内(或跨多个仓库)的部件的当前构造或放置的信息以及关于近期内预期的信息。例如，地图可以包括移动中的机器人的当前地点和机器人在将来的预期地点，这可以被用于协调机器人之间的活动。地图也可以包括正被处理的物品的当前地点以及物品的预期将来地点(例如，物品现在在哪里以及物品预期被运送到哪里)。
基于这样的地图，中央计划***可以从第一机器人装置的确定地点朝向第二机器人装置的确定地点的路径。更加具体地，中央计划***可以识别第一机器人装置的一个或多个移动，这导航第一机器人装置沿着路径通过环境以便避开环境中的其它机器人和物品。在一些情形中，路径可以是从第一机器人装置的确定地点朝向第二机器人装置的确定地点的直线。在其它情形中，路径可以包括在方向和速度上的改变，以便避免与环境内的机器人和物品的碰撞。
在一些情形中，中央计划***可以模拟第一机器人装置沿着各种路径的移动和环境内的机器人和物品的预期移动。在这样的模拟内，控制***可以识别特定路径，模拟指示所述特定路径将不会导致在第一机器人装置沿着路径移动时第一机器人装置与机器人或物品相撞。
如上指出的，在环境中操作的机群内的不同机器人装置可以根据来自中央控制***或蜂巢思维的指令而同时独立操作以完成工作。通过机器人装置在环境内的移动可以确定机器人装置的相应路径，诸如如上指出的路径。例如，重新参考图3B，自动叉车306可以被分配成将盒子的特定托盘314运输到基座机器人304能触及的区域。执行这样的运输可能涉及中央计划***确定从图3A中的自动叉车306的位置到托盘314并且然后绕其它托盘朝向如图3B中所示的基座机器人304的路径。
在一些实施方式中，由地图所指示的机器人和物品的地点与机器人和物品在环境内的物理地点之间可能形成差异。在一些情形中，关于机器人或物品的位置的最好可用信息可以基于从最新知道的地点的移动来估计。这样的位置估计是一种航位推算。在一些例子中，航位推算能提供最好的可用定位信息，但是其可能由于许多因数而经受显著误差，因为为了精确确定的位置，速度和方向在所有时刻都必须被精确知道。在一些情形中，这样的误差可能防止中央计划***以足够的精度来对机器人装置导航以执行某些协同任务。然而，如以下将进一步详细论述的，来自航位推算以外的技术的位置信息可以被用于更新地图以提高其它准确度。
如上指出的，机器人装置中的一个或多个可以执行操作以便于第一机器人装置和第二机器人装置之间的协同操作。这些操作可以包括第一机器人装置接收指示朝向第二机器人装置的路径的数据。控制***，诸如图1的全局控制***150，可以向第一机器人装置发送向第二机器人装置的路径是指示，这可能在向第一机器人装置发送指令以执行与第一机器人装置的协同操作之后。基于这样的指令，第一机器人装置可以开始沿着路径的移动。通过使第一机器人装置和第二机器人装置处于它们能建立视觉信息交换的位置中，这样的操作便于协同操作。
重新参考图4，在框408处，实施方式可以另外涉及在第一机器人装置和第二机器人装置之间建立视觉信息交换。视觉信息交换涉及机器人装置视觉地检测另一机器人装置上的标签或其它识别标记。这样的视觉检测指示两个机器人之间的相对定位。在一些示例中，控制***可以使第一机器人装置和第二机器人装置建立视觉信息交换。在其他情形中，第一机器人装置可以与第二机器人装置建立视觉信息交换。可替选地，第一机器人装置和第二机器人装置可以建立相互协调的视觉信息交换。
如上指出的，视觉信息交换指示第一机器人装置和第二机器人装置之间的用于协同操作的相对定位。如上指出的，许多类型的协同操作基于相对定位。一些类型的协同操作涉及确定相对定位使得操作能被执行。其它类型涉及将第一机器人装置和第二机器人装置定位在特定距离或特定定向。视觉信息交换指示用于这些不同类型的操作的相对定位。
如上指出的，建立视觉信息交换涉及机器人装置视觉地检测另一机器人装置的外表面上的标签或其它识别标记。例如，第一机器人装置可以通过相机的方式检测第二机器人装置上的标签。可替选地，第二机器人装置可以检测第一机器人装置上的标签。在一些实施方式中，信息交换可以是相互的，在于第一机器人装置可以检测第二机器人装置上的标签，并且第二机器人装置可以检测第一机器人装置上的标签。
机器人装置可以在各种条件下试图检测相应的标签或识别标记。例如，在地图指示机器人装置在某一预定范围内之后，机器人装置可以开始试图检测标签。可替选地，机器人装置可以在特定时间试图检测标签，在所述特定时间，中央计划***已经确定机器人装置将处在执行视觉信息交换的范围内。在其它情形中，机器人装置可以基于来自局部传感器的数据来尝试检测标签，所述局部传感器诸如指示物体何时在附近的接近传感器。在其它情形中，机器人装置可以连续地或周期性地尝试检测标签。
视觉信息交换可以通过来自相机的一个或多个图像内的标签的尺寸和位置的方式来指示第一机器人装置和第二机器人装置的相对定位。例如，给定尺寸已知的标签，在标签的图像内的标签的尺寸与相机的镜头之间的距离成比例。此外，给定具有已知构造(例如，已知的焦距)的相机和镜头，通过相机获取的图像内的标签的尺寸指示镜头与标签之间的距离。另外，给定已知形状的标签，镜头到标签的相对定位可以基于标签的表观位置中的差异(即，视差)来确定。
为了指示机器人装置之间或者更具体地机器人装置的部件之间的相对定位，关于视觉传感器和标签之间的相对定位可以是已知的。例如，第一机器人装置的相机与第一机器人装置上的各种部件之间的相应距离和定向可以被预先确定。这样的部件能包括例如负载容器、机器人操纵器或者机器人装置的周界。给定如通过视觉信息交换指示的第一机器人装置的相机的镜头与第二机器人装置上的标签之间的距离和定向，***可以确定第二机器人装置上的标签到第一机器人装置上的各种部件之间的相应距离和定向。
同样地，第二机器人装置上的标签与第二机器人装置上的各种部件之间的相应距离和定向可以被预先确定，由此***可以确定第一机器人装置上的部件与第二机器人装置上的部件之间的距离和定向。这样的指示部件的相对定位的信息可以被维持在机器人装置和/或控制***能访问的数据库中或者其它数据存储器中。
在一些情形中，第一机器人装置可以检测第二机器人装置上的两个或更多个标签。检测不只一个标签在一些情形中可以提高相对定位的确定，因为可以基于相应的标签确定多个距离和定向。这样的计算然后可以被分析(例如，取平均)以确定机器人装置之间的相对定位。此外，多个被检测的标签能被用于通过三角测量确定相对定位。如上指出的，机器人装置上的标签之间的相应的距离和角度可以被预先确定。同相机与机器人装置上的两个标签之间的相应距离相结合，这样的预定距离和角度可以通过三角测量的方式指示机器人装置的部件之间的各种其它距离和定向。
控制***，诸如图1的全局控制***150，可以执行各种操作以便于第一机器人装置和第二机器人装置执行视觉信息交换。例如，控制***可以使第一机器人装置将相机或其它视觉传感器朝向第二机器人装置的确定地点定向。为了实现这样的定向，相机可以被安装在能被重新定向的安装座(例如可旋转的安装座)上。这样的操作可以增加由第一机器人装置的相机捕获的图像将描绘第二机器人装置上的标签的可能性。在一些情形中，控制***可以使第二机器人装置将相机沿着第一机器人装置正沿着其朝向第二机器人装置移动的路径(例如，从第一机器人装置的确定地点到第二机器人装置的确定地点的路径)定向。这样的操作可以增加由第二机器人装置的相机捕获的图像将描绘第一机器人装置上的标签的可能性。在一些情形中，控制***可以通过发送使装置执行操作的指令或者通过发送指示机器人装置可通过其执行操作的信息(例如，机器人装置的确定地点)的数据来使机器人装置执行这样的操作。
如上指出的，中央计划***可以发送指令到第一机器人装置以执行协同操作。例如，第一机器人装置可以接收指示第二机器人装置相对于第一机器人装置所位于的方向的数据。中央计划***可以基于地图确定这样的方向，并且然后将指示该方向的数据发送到第一机器人装置。第一机器人装置然后可以将相机定向在由接收到的数据指示的方向上。
然后为了建立视觉信息交换，第一机器人装置可以使相机捕获图像。这样的操作可以使相机生成代表来自视角的图像的数据，所述视角被定向在第二机器人装置相对第一机器人装置所位于的方向上。在这样是数据内，机器人装置可以检测描绘标签(可能在第二机器人装置的外表面上)的一个或多个特定图像。然后，如上指出的，基于图像内的标签尺寸和定向和/或基于利用多个标签的三角测量，机器人装置可以确定第一机器人装置和第二机器人装置之间的相对定位或定向。
如上指出的，示例协同操作可以涉及在第一机器人装置和第二机器人装置之间转移物体(例如，从容器拾取物体)。图5示出AGV 540和基座机器人520，它们可以分别是图2C的AGV 240和图2B的基座机器人220的例子。示例操作可以涉及基座机器人520从AGV 540转移物体(例如，基座机器人520可以包括机械臂，机械臂具有如所示出的末端执行器安装的抓持器，所述抓持器可以从AGV 540的顶表面转移物体)。这样的操作中涉及的相对定位可以包括基座机器人240的机械臂与AGV的顶表面之间的相对定位。在建立指示AGV 540(即，顶表面)的地点到基座机器人520的机器人操纵器(即，机械臂)的相对定位的视觉信息交换后，控制***可以使机械臂拾取待从AGV 540的顶表面转移的物体。
其它示例操作也是可能的。例如，另一操作可以涉及将物体转移到机器人装置上的目标地点。例如，基座机器人能从托盘拾取物体，并且在建立指示目标地点到机器人操纵器的相对定位的视觉信息交换后，将物体转移到AGV540。操作中涉及的另一相对定位可以是AGV 540的周界与基座机器人520的基座之间的相对定位，因为确定这样的相对定位可以防止基座机器人520与AGV 540之间的碰撞。
为了建立视觉信息交换，AGV 540和基座机器人520可以相互检测相应的机器人装置上的标签，如上所述。更特别地，控制***可以将AGV 540的相机542定向在基座机器人520处。控制***可以检测由相机542捕获的一个或多个图像中的标签524。同样地，控制***可以将基座机器人520的相机522定向在AGV 540处以检测由相机522捕获的一种或多张图像中的一个或多个标签544、546或548。例如，控制***可以检测标签544。这样的视觉信息交换可以指示相对定位，如上指出的。
另一协同操作可以涉及导航第一机器人装置和第二机器人装置接近彼此(例如，经过彼此)。图6示出可以作为图2C的AGV 240的例子的AGV 640A和AGV 640B。示例操作可以涉及导航AGV 640A和AGV 640B经过彼此以便不使AGV 640A和AGV 640B相撞。在执行任务期间，诸如在执行图3A-3E中所示的仓库300中执行的任务期间，诸如AGV 640A和AGV 640B的AGV可以导航经过彼此。这样的操作中涉及的相对定位可以包括AGV 640A和AGV 640B的相应周界的相对定位。
为了建立视觉信息交换，AGV 640A和AGV 640B可以相互检测相应的机器人装置上的标签，如上所述。例如，在移动期间，AGV 640A和AGV 640B的相应控制***可以将相机642A和相机642B定向在移动方向上。这样的操作可以便于检测在移动期间可能相互接近的机器人装置的相应的标签(例如，在AGV 640A和AGV 640B上的标签)。在建立视觉信息交换后，在一个或多个例子中，在AGV 640A和AGV 640B经过彼此时，一个或多个控制***可以确定AGV 640A和AGV 640B之间的相对定位。这样的相对定位可以便于导航AGV 640A经过AGV640B，使得在导航期间，AGV 640A距640B至少某一阈值距离，这可以防止AGV 640A和AGV640B之间碰撞。
如上指出的，一些类型的协同操作可以涉及相对于第二机器人装置以特定距离或定向来定位第一机器人装置。相应地，这样的机器人装置可以建立视觉信息交换，该视觉信息交换指示第一机器人装置和第二机器人装置之间的相对定位。控制***然后可以确定由信息交换指示的第一机器人装置和第二机器人装置之间的相对定位与由协同操作所要求的特定距离或定向存在偏离(offset)。控制***然后可以使第一机器人装置或第二机器人装置自身重新定位，使得第一机器人装置相对于第二机器人装置在特定距离或定向处。
为了识别在环境中操作的机器人装置中的特定机器人装置，标签或标记可以被编码以传达识别信息。在一些情形中，可以使用符号图案，诸如条形码、QR(快速响应)码或AR标签，来对标签进行编码。每个标签可以指示唯一的码。数据库或其它数据存储可以包含将所述唯一的码与特定机器人相联系的表格或其它数据结构。一些机器人装置可以具有多个标签，所以在一些情形中，数据库可以包含用于每个机器人的多个条目，所述多个条目指示机器人上的每个标签的位置(例如，具有第一QR码的标签指示AGV上的特定容器，或者具有第二QR码的另一标签指示基座机器人的基座)。
如上提及的，标签可以是AR标签。图7示出AR标签700的示例。如所示的，AR标签包含在方形内的黑白块的图案。黑白块的图案可以在AR标签之间变换，以指示不同的码。***中使用的AR标签可以具有一致的尺寸，这可以便于确定图像中描绘的AR标签与捕获图像的相机的镜头之间的距离，如上所述。
一些示例***可以包括被通信地联接到第一机器人装置和第二机器人装置的控制***(例如，具有中央计划***的全局控制***)。如上所述，这样的全局控制***可以通过这样的通信连接的方式将指令发送到机器人装置。例如，全局控制***可以使机器人装置执行便于机器人装置建立视觉信息交换的操作，诸如根据指示机器人装置正在其中操作的环境的地图的数据来定位机器人装置。在一些情形中，在建立视觉信息交换后，全局控制***可以将移动控制转移到机器人装置的相应的控制***。这些“局部”控制***然后可以基于由视觉信息交换指示的用于协同操作的相对定位来定位机器人装置。在执行协同操作后，移动控制可以转移回到全局控制***。
通信连接也可以便于机器人装置的各种操作。例如，第一机器人装置可以检测第二机器人装置上的标签，并且然后通知第二机器人装置第一装置已经检测到标签，可能通过通信连接发送指示第一装置已经检测到标签的数据。此外，第一机器人装置可以接收指示第二机器人装置已经检测到第一机器人装置上的标签的数据。这样的操作可以指示第一机器人装置和第二机器人装置在第一机器人装置和第二机器人装置之间已经建立相互视觉信息交换。
如上指示的，在一些情形中，在由地图指示的机器人装置的位置与环境内的地图的实际位置之间可能存在误差。在一些情形中，由视觉信息交换指示的相对定位可以被用于修正地图中的这些误差。例如，机器人装置可以建立指示距第二机器人装置的距离和定向的视觉信息交换。机器人装置可以发送指示这样的相对定位的数据到全局控制***。全局控制***可以确定地图指示第一机器人装置和第二机器人装置之间的相对定位，所述相对定位不同于由视觉信息交换指示的相对定位。全局控制***然后可以更新地图以修正偏离，使得地图指示由视觉信息交换指示的相对定位(可能因为相对定位被认为比全局定位更加精确)。在这样的示例中，更新地图可能涉及改变地图内的第一机器人装置或第二机器人装置的地点。特定逻辑可以指示哪些地点被更新。例如，如果第一机器人装置是移动的并且其二机器人装置是静止的，则全局控制***可以更新仅第一机器人装置的地点。
此外，在一些情形中，标签可以被放置在静止的物体或墙上。这样的标签可以为用移动机器人和物体的位置更新地图提供基准点。例如，在AGV正在绕环境(图3A-3E的仓库300)移动时，AGV可以周期性地尝试检测已经被绕环境放置在各个基准点处的标签。这些基准点的相应的地点可以被指示在地图上。当标签被检测到时，AGV可以执行与标签的视觉信息交换，以确定AGV与标签之间的相对定位。AGV可以发送指示确定的相对定位的数据到全局控制***，全局控制***可以基于相对定位来更新地图内的AGV的地点。尽管已经通过举例的方式描述了AGV，但是其它类型的机器人装置可以执行类似的操作。
本公开不限于本申请中描述的特定实施例，本申请中描述的特定实施例旨在说明各个方面。如本领域的普通技术人员将显而易见的，在不背离其精神和范围的情况下，能进行许多修改和变型。除了这里所例举的那些方法和设备以外，在本公开的范围内的功能性等同方法或设备对于获知前述描述的本领域的普通技术人员而言也将是显而易见的。这样的修改和变型旨在落入所附权利要求的范围。
以上详细说明参考附图描述了公开的***、装置和方法的各种特征和功能。在附图中，相似的附图标记通常指代相似的部件，除非文中特别指示。这里和附图中描述的示例实施例不意味着是限制性的。其它实施例能被利用，并且能作出其它改变，而不背离这里提出的主题的精神和范围。将易于理解的是，如这里一般描述的和在附图中所图示的，本公开的方面在各种不同的构造中能被布置、替换、组合、分离和设计，所有这些都被明确地预期在本文中。
代表信息的处理的框可以对应于能被构造成执行这里描述的方法或技术的具体逻辑功能的电路。可替选地或另外地，代表信息的处理的框可以对应于程序代码(包括相关数据)的模块、区段或一部分。程序代码可以包括一个或多个指令，所述一个或多个指令可由处理器执行用于实施方法或技术中的具体逻辑功能或动作。程序代码和/或相关数据可以被存储在任意类型的计算机可读介质上，诸如包括盘和硬驱动或其它存储介质的存储装置。
计算机可读介质也可以包括暂时性计算机可读介质，诸如存储数据持续短时间段的计算机可读介质，像寄存器存储器、处理器缓存和随机存取存储器(RAM)。计算机可读介质也可以包括长时间段存储程序代码和/或数据的非暂时性计算机可读介质，诸如次级或永久长期存储器，例如，像只读存储器(ROM)、光盘或磁盘、致密盘只读存储器(CD-ROM)。计算机可读介质也可以是任何其它易失性或非易失性存储***。计算机可读介质可以被认为是例如计算机可读存储介质或者有形的存储装置。
此外，代表一个或多个信息传输的框可以对应于在相同物理装置中的软件和/或硬件模块之间的信息传输。然而，其它信息传输可以是在不同物理装置中的软件和/或硬件模块之间。
附图中示出的特定布置不应被视为是限制性的。应理解的是，其它实施例能包括更多或更少个在给定附图中所示的每个元件。此外，图示的元件中的一些能被组合或者省略。此外，示例实施例可以包括附图中未图示的元件。
尽管这里已经公开了各种方面和实施例，但是对于本领域的普通技术人员而言，其它方面和实施例将是显而易见的。这里公开的各种方面和实施例用于说明的目的并且不旨在是限制性的，真实的范围由以下权利要求指示。

Claims (22)

1.一种方法，包括：
通过控制***识别将由第一机器人装置和第二机器人装置执行的协同操作，其中所述协同操作基于所述第一机器人装置和所述第二机器人装置之间的相对定位；
通过所述控制***确定所述第一机器人装置和所述第二机器人装置的相应地点；
通过所述控制***开始所述第一机器人装置沿着从所述第一机器人装置的所述确定地点朝向所述第二机器人装置的所述确定地点的路径的移动；以及
在开始所述移动后，通过所述控制***使所述第一机器人装置和所述第二机器人装置建立视觉信息交换，所述视觉信息交换指示所述第一机器人装置和所述第二机器人装置之间的用于所述协同操作的所述相对定位。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过所述控制***确定所述第一机器人装置和所述第二机器人装置的相应地点包括：
基于代表所述第一机器人装置和所述第二机器人装置正在其中操作的环境的地图的数据，通过所述控制***确定所述第一机器人装置和所述第二机器人装置的相对于所述地图的相应的地点。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，使所述第一机器人装置和所述第二机器人装置建立所述视觉信息交换包括：
使所述第二机器人装置将相机沿着从所述第一机器人装置的所述确定地点朝向所述第二机器人装置的所述确定地点的所述路径的定向。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，使所述第一机器人装置和所述第二机器人装置建立所述视觉信息交换包括：
使所述第一机器人装置将相机朝向所述第二机器人装置的所述确定地点定向。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，使所述第一机器人装置和所述第二机器人装置建立所述视觉信息交换包括：
使第一机器人装置的相机生成代表来自被定向成朝向所述第二机器人装置的所述确定地点的视角的图像的数据；
基于代表来自被定向成朝向所述第二机器人装置的所述确定地点的所述视角的所述图像的所述数据，检测描绘所述第二机器人装置的外表面上的标签的一个或多个特定图像；并且
基于所述一个或多个特定图像内的标签的相应尺寸和位置，确定所述第一机器人装置和所述第二机器人装置之间的所述相对定位。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述协同操作涉及将所述第一机器人装置定位在距所述第二机器人装置特定距离处，所述方法进一步包括：
使所述第一机器人装置和所述第二机器人装置中的至少一个机器人装置从由所述视觉信息交换指示的所述相对定位移动到其中所述第一机器人装置在距所述第二机器人装置的所述特定距离处的相对定位。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述协同操作涉及将所述第一机器人装置定位在关于所述第二机器人装置的特定定向处，所述方法进一步包括：
使所述第一机器人装置和所述第二机器人装置中的至少一个机器人装置从由所述视觉信息交换指示的所述相对定位移动到其中所述第一机器人装置相对于所述第二机器人装置在所述特定定向处的相对定位。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述协同操作进一步涉及将所述第一机器人装置的末端执行器相对于所述第二机器人装置的末端执行器定位，并且其中，所述视觉信息交换进一步指示所述第一机器人装置的所述末端执行器与所述第二机器人装置的所述末端执行器之间的相对定位。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述协同操作涉及将所述第一机器人装置沿着与所述第二机器人装置的给定接近度相交的路径导航，所述方法进一步包括：
基于由所述视觉信息交换指示的所述第一机器人装置和所述第二机器人装置之间的所述相对定位，导航所述第一机器人装置经过所述第二机器人装置，使得在所述导航期间所述第一机器人装置距所述第二机器人装置至少一阈值距离。
10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
在建立指示所述第一机器人装置和所述第二机器人装置之间的所述相对定位的所述视觉信息交换后，将所述第一机器人装置的移动控制从所述控制***转移到所述第一机器人装置的局域控制***。
11.一种第一机器人装置，包括：
通信接口；
一个或多个处理器；和
数据存储器，所述数据存储器被构造成存储指令，当由所述一个或多个处理器执行所述指令时，使所述第一机器人装置：
接收指令以执行基于所述第一机器人装置和第二机器人装置之间的相对定位的协同操作；
通过通信接口接收指示朝向所述第二机器人装置的路径的数据；
响应于接收指示朝向所述第二机器人装置的所述路径的所述数据，开始所述第一机器人装置沿着朝向所述第二机器人装置的所述路径的移动；并且
在开始所述第一机器人装置沿着所述路径的所述移动后，与所述第二机器人装置建立视觉信息交换，所述视觉信息交换指示所述第一机器人装置和所述第二机器人装置之间的用于所述协同操作的所述相对定位。
12.根据权利要求11所述的第一机器人装置，其中，所述指令进一步使所述第一机器人装置：
接收指示所述第二机器人装置相对于所述第一机器人装置所处的方向的数据；并且
将相机定向在所述第二机器人装置相对于所述第一机器人装置所处的所述方向上。
13.根据权利要求11所述的第一机器人装置，其中，所述第一机器人装置进一步包括相机，并且其中，所述指令进一步使所述第一机器人装置：
使所述相机生成代表来自视角的图像的数据，所述视角被定向在所述第二机器人装置相对所述第一机器人装置所处的所述方向上；
基于代表所述图像的所述数据，检测描绘所述第二机器人装置的外表面上标签的一个或多个特定图像；并且
基于所述一个或多个特定图像内的所述标签的相应尺寸，确定所述第一机器人装置和所述第二机器人装置之间的相对定位。
14.根据权利要求11所述的第一机器人装置，其中，与所述第二机器人装置建立所述视觉信息交换包括：
确定所述第一机器人装置和所述第二机器人装置之间的所述相对定位；并且
将指示所述第一机器人装置和所述第二机器人之间的所述相对定位的信息发送到所述第二机器人装置。
15.根据权利要求11所述的第一机器人装置，其中，与所述第二机器人装置建立所述视觉信息交换包括：
将指示所述第一机器人装置已经检测到所述第二机器人装置上的标签的数据发送到所述第二机器人装置；并且
接收指示所述第二机器人装置已经检测到所述第一机器人装置上的标签的数据。
16.一种***，包括：
计算***，所述计算***被通信地联接到第一机器人装置和第二机器人装置，所述计算***被构造成：
识别将由第一机器人装置和第二机器人装置执行的协同操作，其中，所述协同操作基于所述第一机器人装置和所述第二机器人装置之间的相对定位；
确定所述第一机器人装置和所述第二机器人装置的相应的地点；并且
开始所述第一机器人装置沿着从所述第一机器人装置的所述确定地点朝向所述第二机器人装置的所述确定地点的路径的移动；并且
所述第一机器人装置和所述第二机器人装置被构造成：
建立视觉信息交换，所述视觉信息交换指示所述第一机器人装置和所述第二机器人装置之间的用于所述协同操作的所述相对定位。
17.根据权利要求16所述的***，其中，
基于代表所述第一机器人装置和所述第二机器人装置正在其中操作的环境的地图的数据，确定所述第一机器人装置和所述第二机器人装置的相对于所述地图的相应的地点。
18.根据权利要求16所述的***，其中，所述计算***进一步被构造成：
接收指示由所述视觉信息交换指示的所述相对定位的数据；并且
确定指示所述第一机器人装置和所述第二机器人装置之间的相对定位的地图偏离由所述视觉信息交换指示的所述相对定位；并且
更新所述环境的所述地图以修正所述偏离，使得所述地图指示由所述视觉信息交换指示的所述相对定位。
19.根据权利要求16所述的***，其中，所述计算***进一步被构造成：
开始所述第二机器人装置沿着从所述第一机器人装置的所述确定地点朝向在其处执行所述协同操作的目标地点的路径的移动；
其中，确定所述第一机器人装置和所述第二机器人装置的相对于所述地图的所述相应地点包括：
识别所述第二机器人装置的地点作为所述目标地点。
20.根据权利要求16所述的***，其中：
所述第二机器人装置包括机器人操纵器；
所述协同操作涉及将物体从所述第二机器人装置转移到所述第一机器人装置；
所述视觉信息交换指示所述第一机器人装置上的用于所述物体的目标地点；并且
所述第二机器人装置被构造成：
在建立所述视觉信息交换后，使所述第二机器人装置的所述机器人操纵器将所述物体转移到所述第一机器人装置上的所述目标地点。
21.根据权利要求16所述的***，其中：
所述第一机器人包括被构造成保持一个或多个物体的容器；
所述第二机器人装置包括机器人操纵器；
所述协同操作涉及从所述第一机器人装置的所述容器拾取物体；
所述视觉信息交换进一步指示所述第一机器人装置上的所述容器相对于所述第二机器人装置的所述机器人操纵器的地点；并且
所述第二机器人装置被构造成：
在建立所述视觉信息交换后，使所述第二机器人装置的所述机器人操纵器从所述第一机器人装置的所述容器拾取所述物体。
22.根据权利要求16所述的***，其中，所述第二机器人装置包括相机，所述相机被安装到机器人操纵器的可移动端，所述第二机器人装置进一步被构造成：
接收指示所述第一机器人装置所处的特定方向的数据；并且
使所述机器人操纵器将所述相机定向在所述特定反向上以检测所述第一机器人装置的外表面上的标签。
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