CN113664849A - 配备有夹持器的用于执行拣选处理的机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及配备有夹持器的用于执行拣选处理的机器人，所述机器人(100)用于执行朝向目标位置拣选布置在容器中的橡胶块的处理。本发明还涉及拣选处理，用于拣选布置在容器中的橡胶块，并由本发明的机器人(100)来执行。

Description

配备有夹持器的用于执行拣选处理的机器人

技术领域

本发明涉及用于拣选和布置橡胶混合物的橡胶块的***，所述橡胶块储存在提供给机器人装置的容器中。更具体地，本发明涉及这样一种***，该***包括配备有用于执行拣选处理的夹持器的机器人，所述拣选处理即拣选放置在各个容器中的一个或多个橡胶块而无需预先知道其布置。

背景技术

在制造橡胶产品(包括轮胎)的领域中，橡胶混合物可以从不同数量混合的各种橡胶混合物中选择，也可以从各种配方中选择。每种橡胶混合物包含制造产品所需的不同材料，包括但不限于弹性体材料(例如，天然橡胶、合成弹性体及其组合物和等效物)以及一种或多种成分，例如一种或多种加工剂、保护剂和增强填料。因此，配方需要按预定的质量比例(即“配量”)来混合批次的非硫化橡胶(天然或合成)。

每批次包括一种或多种类型的橡胶，在混合后，使橡胶产品具有所需的特性。为了获得尽可能均匀的特性，对于相同类型和等级的弹性体，一批次可以由不同供应商的不同批次组成。对于相同类型和等级的弹性体，弹性体的特性可能因供应商而异，甚至因同一供应商的不同批次而异。每一等级通常以预定重量和体积的胶(或“橡胶”)块(或“包”)来提供(如本文使用的，应当理解的是，术语“胶”和“橡胶”是可互换的)。橡胶块的布置根据它们的共同特性而分组，这便于它们的处理并确保它们在可用储存空间中的最佳储存。

参考图1，示出了储存橡胶块的实施方案，其中一个或多个橡胶块部分地彼此重叠。在这种类型的储存中，橡胶块10堆叠在具有侧部12a的容器12中。应当理解的是，术语“容器”包括能够执行自动拣选橡胶块处理的板条箱和/或其他等效容器，所述容器选自例如托盘、大卡车车体、链式卡车、货车车体及其等效物)。在拣选处理中，一个或多个橡胶块储存在各个容器中而无需预先知道其布置。应当理解的是，术语“拣选”包括对布置(或“分类”)在容器或其他专用空间中的橡胶块进行摆放和拾取以及对橡胶块进行目标布置的功能。

存在用于执行作为拣选处理的一部分的提取和移除橡胶块的步骤的解决方案。例如，美国专利9,394,145公开了一种由利用运输橡胶包的爪件抓取橡胶包的夹持装置来运输橡胶包的方法。当执行提升时，夹持装置通过利用具有锋利尖端的爪件牢固地夹持橡胶包的顶表面来运输每个橡胶包。在夹持器的框架上设置有爪件驱动机构，以利用爪件来刺穿橡胶包的上表面。布置在爪件上的接触传感器检测与橡胶包的接触，并且当与橡胶包接触时，爪件的安全机构通过由接触传感器产生的接触信号来解除爪件的非工作状态。夹持器联接至横向移动夹持器的运输机构和包括液压驱动的提升缸的提升机构。

公开文献JP2005297091公开了一种利用自动传输装置在托盘上堆叠橡胶块的装置。该装置可以移动和定位具有拧入或拧出橡胶块的顶表面的两个螺钉的夹持器。该装置可以位于操作员可以定期进入从而在需要关闭装置时将其关闭的安全外壳(或“单元”)中。

这些类型的***仅限于对橡胶块的单个表面(以及某些情况下的包装橡胶块的塑料)穿孔，其中橡胶块由从各种橡胶混合物中选择的橡胶混合物制成，包括具有不同粘度的粘性混合物。橡胶块可以沿着所有三个维度以任何可能的方向随机地布置在容器中。橡胶块可能会“流动”，从而可以随机地变形。正如公开文献JP 2005297091所讨论的，“……当上部包G被拉起时，紧接在其下面的橡胶包G往往被一起拉起……所以只有最上面的橡胶包G可以被可靠地拉起。”(参见段落0021)。另外，进入的容器可以具有不同的尺寸并配备有(或没有配置)塑料块保护袋。

因此，公开的本发明将机器人的优点与执行拣选橡胶块处理的特定夹持器结合起来，而不管橡胶块的特性(例如，更硬、更粘、包裹的、未包裹等)以及橡胶块在容器中的方位如何。公开的本发明可用于这样的单元或容器，其中所述单元设计为处理所有类型的橡胶块(各种颜色、尺寸、形状、硬度、粘度、标记和塑料保护、各种橡胶混合物等)。一种包含本发明的夹持器的***专门设计为能够通过自动处理装置(例如，AGV/RGV型)但也可以通过任何其他手动处理装置来进入和退出容器。

发明内容

本发明涉及一种用于执行拣选处理的机器人，用于针对目标位置拣选布置在容器中的橡胶块，其特征在于，所述机器人包括：

-夹持装置，其由细长的可枢转臂支撑并从细长臂延伸至自由端部；和

-夹持器，其沿着纵向轴线布置在所述夹持装置的自由端部，所述夹持器包括：

-壳体，其在附接端部与夹持端部之间具有预定长度，并且包括支撑件，支撑件在布置于附接端部处的附接平台与布置于夹持端部处的功能平台之间延伸；

-一个或多个螺钉，其安装在功能平台中，使得每个螺钉可以旋转，每个螺钉具有在螺钉端部的底部与相对的顶部之间延伸的预定高度，在螺钉端部的底部处，螺钉的末端布置为刺穿目标橡胶块的外表面；

-测量装置，其用于核查拣选处理中由夹持器拾取的目标橡胶块的定位高度；

从而在拣选处理中当机器人设置为处于运动中时，夹持器可以执行目标橡胶块的夹持。

在机器人的一些实施方案中，机器人进一步包括一个或多个称重传感器，一个或多个称重传感器具有在拣选处理中对由夹持器拾取的一个或多个橡胶块进行称重的功能。

在机器人的一些实施方案中，夹持器测量装置包括激光测距仪，激光测距仪检测是否存在由相应螺钉夹持的目标橡胶块，并且通过确定***其中的螺钉的深度来测量橡胶块的拧入高度。

在机器人的一些实施方案中，每个螺钉包括螺钉底部上的低螺纹区域和螺钉顶部上的高螺纹区域。

在机器人的一些实施方案中，机器人进一步包括至少一个电机，至少一个电机控制螺钉的旋转速度和旋转方向。

在机器人的一些实施方案中，夹持器附接端部包括与附接平台集成的适配器，该适配器能够将壳体可移动地附接至机器人。

本发明还涉及一种拣选处理，用于拣选布置在容器中的橡胶块，并由本发明的机器人来执行。所述拣选处理包括以下步骤：

-机器人朝向被识别为由夹持器拣选的目标橡胶块靠近的步骤，在该步骤中，夹持器被控制为靠近目标橡胶块的外表面，并且螺钉在预定的旋转方向上旋转，以执行通过螺钉对目标橡胶块的保持；

-确定橡胶块的布置中目标橡胶块的一个或多个参数的步骤；

-保持目标橡胶块的步骤，在该步骤中，夹持器持续移动，直到螺钉的末端刺穿目标橡胶块的外表面以保持目标橡胶块；

-从容器中提取目标橡胶块的步骤，在该步骤中，继续保持目标橡胶块，并且称重单元确定由夹持器拣选的目标橡胶块的重量；和

-将目标橡胶块摆放在目标位置的步骤，该步骤包括：

-将目标橡胶块运输至目标位置的步骤；以及

-释放步骤，在该步骤中，当目标橡胶块成功地摆放在目标位置时，螺钉在预定的旋转方向上旋转，以实现从螺钉释放目标橡胶块。

在该处理的一些实施方案中，在释放目标橡胶块的步骤中，测量装置测量所执行的穿刺深度，直到达到预定的穿刺深度，在预定的穿刺深度处执行螺钉的旋转停止。

在该处理的一些实施方案中，提取目标橡胶块的步骤包括从布置在容器中的其他橡胶块竖直地拉动目标橡胶块的步骤。

在该处理的一些实施方案中，竖直地拉动目标橡胶块的步骤包括：

-剥离步骤，在该步骤中，在垂直于相邻橡胶块的外表面的方向上将由夹持器拣选的目标橡胶块移除；和/或

-运动控制步骤，在该步骤中，进行夹持器的竖直移动，以使由夹持器夹持的目标橡胶块倾斜。

在该处理的一些实施方案中，摆放步骤包括夹持器退出步骤，夹持器退出步骤在目标橡胶块摆放在目标位置之后与螺钉释放步骤同时执行。

在该处理的一些实施方案中，在确定步骤中，根据橡胶块尺寸的参考来确定橡胶块参数。

通过以下详细描述，本发明的其他方面将变得显而易见。

附图说明

通过以下结合所附附图的详细描述，本发明的性质和各种优点将变得更加明显，在所附附图中，相同的附图标记始终表示相同的部件，其中：

图1表示橡胶块储存的一个实施方案的示意图。

图2和图3表示橡胶块的已知实施方案的示意性立体图。

图4表示执行拣选布置在容器中的橡胶块的处理的机器人的实施方案的立体图。

图5为图4的机器人的夹持器的实施方案的前视立体图。

图6为图5的夹持器的仰视图。

图7为图5的夹持器的螺钉的实施方案的前视图。

图8、图9和图10描绘了夹持器螺钉相对于通过图4的机器人识别为用于拣选的目标橡胶块的位置的示例。

图11、图12和图13表示本发明的拣选处理的实施方案的步骤。

具体实施方式

现在参考附图标记，并考虑最佳利用可用储存空间的橡胶块储存的类型，有必要考虑被运输的橡胶块的几何形状。图2和图3表示橡胶块P、P’的实施方案的示意图，所述橡胶块P、P’代表性地包括外表面，该外表面具有顶表面S_P、S_P’、相对的底表面I_P、I_P’、限定橡胶块长度的两个相对侧边C_P、C_P’、以及限定橡胶块宽度的两个相对侧边C_*P、C_*P’。橡胶块P、P’的构成通常由轴面中其成分表示来描述，即包含平行的X轴、竖直的Y轴以及垂直于任何轴面的Z轴的平面。应当理解的是，这些参数中的每个可以用等效的已知长度测量值(例如，毫米(mm)或英寸(in))来表示。应当理解的是，橡胶块P、P’的几何形状作为示例给出，还提出其他的几何形状(例如，流体形式的橡胶块)。

现在参考图4至图7，其中相同的附图标记表示相同的元件，图4描绘了用于执行拣选布置在板条箱中(或在如上所述的等效容器中)的橡胶块的处理的本发明的机器人100的实施方案。机器人100可以是控制橡胶产品生产设施中橡胶块的分配和运输的机器人***的一部分。应当理解的是，术语“拣选”包括对从板条箱、大卡车、容器或其他专用空间中布置(或“分类”)的橡胶块进行摆放和拾取以及对橡胶块进行目标布置的功能。应当理解的是，术语“目标橡胶块”(单数或复数)包括存在于机器人100的物理环境中并且在由机器人100执行的本发明的拣选处理中识别为用于拾取的橡胶块。应当理解的是，术语“目标位置”(单数或复数)包括用于布置由机器人100拾取的目标橡胶块的专用空间(例如，传送带、输送机、板条箱、机架等)。术语“目标布置”(单数或复数)包括用于布置在目标位置(例如，“堆叠储存”)中的橡胶块的所需布置。

机器人100执行可以包含用于计算目标橡胶块形状的方法的拆堆(和运输)处理。在一些实施方案中，计算方法基于采用的算法，该算法分析橡胶块的外表面并确定理想区域以稳定地拾取目标橡胶块。因此，机器人100可以在选择用于拣选的橡胶块方面实现持续改进。

机器人100在布置橡胶块(以已知或未知的方式布置)和必须实现橡胶块的目标布置的空间中是有用的。

应当理解的是，机器人100可以在多种物理环境中操作，而无需预先知道其参数。

应当理解的是，机器人100可以包括静态机器人或移动机器人。“移动”可以理解为机器人100可以通过集成运动装置(例如，集成电机)或非集成运动装置(例如，独立移动推车或其他等效的移动装置)而处于运动中。应当理解的是，机器人100可以附接至底板、顶板、壁或能够进行要由机器人100执行的本发明的拣选处理的任何支撑件。应当理解的是，机器人100可以是传统的工业机器人或协作机器人，甚至是delta机器人或缆索机器人。在一个实施方案中，机器人100可以是在以相应方式放置容器的情况下能够控制机器人移动的“笛卡尔”类型。

再次参考图4并进一步参考图5和图6，机器人100包括由细长的可枢转臂104支撑的夹持装置102。夹持装置102从细长臂104延伸至自由端部102a，在该自由端部102a处，本发明的夹持器106沿着纵向轴线l-l布置(参见图4)。机器人100设置为处于运动中，使得在由机器人执行的拣选处理中，夹持器106可以拾取目标橡胶块(如下所述并参考图11至图13所示)。机器人100的初始定位和夹持器106的初始方位可以根据经由影像采集而获得的数据和机器人100操作的物理环境来确定。

夹持器106的一个实施方案包括壳体108，壳体108在附接端部108a与夹持端部108b之间具有预定长度。壳体108包括支撑件110，该支撑件110在布置于附接端部108a处的附接平台112与布置于夹持端部108b处的功能平台114之间延伸。通过示例的方式，图5中示出了三个支撑件110，但应当理解的是，支撑件的数量可以是可变的(例如，取决于壳体108的长度)。附接端部108a可以包括与附接平台112集成的适配器116，该适配器116能够将壳体可移动地附接至机器人100。壳体108与机器人100的附接可以通过将适配器116拧到夹持装置102的自由端部102a来完成(例如，通过已知的一个或多个螺钉来完成)。应当理解的是，壳体108到机器人100的附接可以通过已知的等效附接装置(包括但不限于焊接、胶合、穿线等)来实现。

夹持器106包括安装在功能平台114中的一个或多个螺钉120，使得螺钉的每个可以旋转。螺钉120相对于功能平台114可以是整体的，或者螺钉120相对于功能平台114可以是可移除的。功能平台114使得螺钉120能够以基本上等边的几何形状(例如，基本上正方形的形状)安装(参见图6)。

螺钉120的旋转速度和旋转方向由通过功能平台114支撑在壳体108中的电机M₁₀₆控制。电机M₁₀₆管理随着机器人100的线性前进，螺钉的转速与螺距之间的关系，以使得螺钉能够拧入目标橡胶块而不撕裂橡胶块。在一个实施方案中，电机M₁₀₆包括商售电机，其使得每个螺钉的速度和/或线性位置能够相对于目标橡胶块同步(例如，所谓的“无刷”型电机)。无论电机M₁₀₆的配置如何，它的尺寸都是根据目标橡胶块的形状和尺寸来实现良好匹配的拾取速度和最佳姿势的。在所示的实施方案中，电机M₁₀₆包括带有齿轮123的齿轮电机，以使夹持器106的重量和携带该夹持器106的机器人100的尺寸最小化。

再次参考图4至图7，每个螺钉120可以选自已知螺钉，包括锥型螺钉(未示出)和“无头”或“螺旋”型螺钉(参见图5和7)。参考图7，每个螺钉120包括在螺钉端部的底部120a与相对的顶部120b之间延伸的预定高度H₁₂₀，在底部120a处螺钉的一个末端121刺穿目标橡胶块的外表面，在顶部120b处控制螺钉的旋转速度和线性运动。螺钉120的高度H₁₂₀与目标橡胶块的厚度相适应。

在所示的实施方案中，螺钉120包括底部120a处的低高度螺纹区域120_FF，该区域能够在限制拣选力矩时以低穿透来拣选具有较硬橡胶的橡胶块。螺钉120还包括上部120b处的高螺纹区域120_FL，该区域能够在确保高拉伸强度时以高拧入深度来拣选具有较软橡胶的橡胶块。这种配置使得能够以与提取速度成比例的拣选力来非常快速地提取橡胶块。从而，夹持器106根据橡胶块的硬度和重量来实现对橡胶块的拉动的良好控制。螺钉120的这种配置还具有其他优点，例如测量小尺寸的致动器(比如，电机M₁₀₆)的尺寸，能够节省能量、在短周期情况下的热量限制以及减少穿透和保持的施力。

应当理解的是，几种型号的螺钉120可以被储备起来，并且可以由机器人100使用。机器人100可以基于当前拣选周期的参数来选择要安装在夹持器106上的所需螺钉。可以根据需要加工一个或多个螺钉120，并且加工的螺钉可以与正在使用的螺钉一起(或组合)使用。因此，本发明为用于处理橡胶块的机器人100(具体地，夹持器106)提供适应性，而不管橡胶块的参数或形状如何。

螺钉120的数量是可调节的，以便能够根据拣选目标橡胶块的处理所需来快速安装和拆卸螺钉。一个或多个螺钉120可以安装在夹持器106处，以优化夹持器106的拣选能力(例如，使夹持器与目标橡胶块的尺寸相匹配)，以优化目标橡胶块的保持力，并且具有利用可调节数量的螺钉一次性拣选一个或多个橡胶块的能力。图8、图9和图10描绘了布置为基本上四边形形状的螺钉120的可能位置。该形状使得能够同时拣选一对橡胶块P、P’，该橡胶块P、P’包括具有侧边C_P的基本上正方形的橡胶块P以及具有一对相对横向侧边C_P’和一对相对纵向侧边C_*P’的基本上矩形的橡胶块P’。夹持器106可以移动，使得两个螺钉120可以刺穿橡胶块P，同时另外两个螺钉120可以刺穿橡胶块P’(例如，在橡胶块P的横向侧边C_P沿着橡胶块P’的横向侧边C_P’对齐的情况下，如图8所示，在一对橡胶块P’的横向侧边C_P’对齐的情况下，如图9所示，在一对橡胶块P的横向侧边C_P对齐的情况下，如图10所示)。应当理解的是，图8至图10所示的布置是通过示例的方式示出的，并且可以设想橡胶块的其他布置和其他形状。

再次参考图4至图7，特别是参考图5，夹持器106进一步包括一个或多个称重单元122。在一个实施方案中，称重单元122与夹持器106集成(例如，在附接端部108a处，如图5所示)。称重单元122具有在拣选处理中对由夹持器106拾取的橡胶块进行称重的功能。通过预测用于提取的橡胶块的重量，然后核查该重量，称重单元122通过利用控制螺钉速度120来调整提取力和提取速度从而确保提取橡胶块。因此，由于橡胶块的拾取和姿势得到良好的调整和控制，从而实现了橡胶块的正确配量。

夹持器106进一步包括用于测量目标橡胶块的存在和/或所述目标橡胶块相对于夹持器(特别是相对于夹持器的一个或多个螺钉120)的定位的装置。在一个实施方案中，测量装置包括并入到夹持器(例如，安装在功能平台114处的夹持器)中的一个或多个激光测距仪124。每个激光测距仪124能够核查在拣选处理中由夹持器106拾取的目标橡胶块的定位高度(例如由视觉***确定的初始高度)。每个激光测距仪124经由检测目标橡胶块相对于相应螺钉120存在或不存在来核查目标橡胶块的拾取和提取。为了确保目标橡胶块的最佳拾取，激光测距仪124还通过确定***其中的螺钉120的深度来测量橡胶块的穿刺高度。响应于由激光测距仪124捕获的测量数据，机器人100可以操纵夹持器106以使其倾斜，使得其垂直于块定位，而不管橡胶块如何倾斜。因此，将螺钉120以相同的深度水平***橡胶块中，从而优化了目标橡胶块的保持。

应当理解的是，机器人100可以包括使用一个或多个传感器(未示出)来收集关于机器人周围物理环境信息的感测***。应当理解的是，术语“传感器”、“照相机”、“摄像机”和“光学传感器”可以互换使用，并且可以指配置为执行物理环境的二维(2D)和/或三维(3D)影像感测、3D深度感测和/或其他类型感测的一个或多个装置。与机器人100结合的感测***的传感器可以附接至机器人的细长臂104和夹持器106的至少一个。

在包含机器人100的设施或***中，视觉***(未示出)可以用于检测在视觉***的摄像机的视野内存在橡胶块的布置，这触发摄像机捕获一个或多个橡胶块的影像。在由摄像机获得的影像中不可见目标橡胶块的一部分的情况下，可以将任意点放置在相对于检测***的传感器的已知位置处(例如，在与传感器位置的已知水平距离和已知竖直距离处)。

因此，感测***可以确定关于可以由控制***(例如，其包括用于规划机器人100的移动的软件)使用的物理环境的信息。控制***可以位于机器人100上，或者可以与机器人进行远程通信。在一些实施方案中，安装在机器人100上的一个或多个传感器(包括但不限于导航传感器)可以集成为形成物理环境(在适用的情况下，包括侧边、底板和顶板)的数字模型。利用获得的数据，控制***可以激发机器人100的移动，以便在用于拣选目标橡胶块的位置中进行导航。

为了适当地控制机器人100的操纵和用于确保目标橡胶块的安全拾取的夹持器106的定位，需要使橡胶块的布置可视化并识别用于拾取的目标橡胶块。特别地，识别目标橡胶块的外表面与拾取目标橡胶块以及在从橡胶块的布置中拾取和提取橡胶块时获得橡胶块的表示有关。利用该信息，机器人100可以将夹持器106引导至目标橡胶块的顶表面。

例如，橡胶块的已知外表面图案可以与布线面和距离变换一起应用，以提取与目标橡胶块的外表面的边缘相对应的线。

在一些实施方案中，机器人100可以利用基于人工智能(或“AI”)的方法和工具来补充由感知提供的部分信息。例如，可以采用自动和自适应重新定位算法来为机器人100找到理想的起始位置，以拾取目标橡胶块。识别目标橡胶块可以包括识别第一可靠近橡胶块在橡胶块布置中的位置。机器学习模型可以使用由来自夹持器106的感测***的数据所表示的一个或多个影像(或其他数据表示)作为输入，以生成布置的橡胶块的距离(例如，表示为点云)和/或布置的橡胶块的其他检测(例如，对应于橡胶块的2D形状的位置)。

目标位置的位置可以以如下方式来实现：结合了与对应于不同尺寸橡胶块的位置相关联的一个或多个模型的构造。为了创建与橡胶块相关的“黑匣子”，可以使用不同橡胶块的参数来形成一个或多个机器人100的拣选模型。黑匣子中积累的数据可以用于通过检查目标橡胶块的参数、当前可用的拣选位置、历史拣选位置、机器人100的可用位置、机器人100的历史位置和/或在特定布置中拣选橡胶块所花费的时长来做出关于拣选单个目标橡胶块的决定。

实际上，夹持器106能够通过对布置的橡胶块的外部感知(例如，通过测距激光器124)来提供关于目标橡胶块的参数的信息。该信息与了解放置的橡胶块的布置和布局有关。因此，夹持器106可以从布置的橡胶块中拣选最佳候选，使得机器人100可以在由机器人100执行的拣选处理中从橡胶块的布置中提取最佳候选并将其带到目标位置。这种选择最佳候选的策略优化了拣选周期时间。

一旦确定了目标橡胶块的参数，处理器就基于这些参数来配置机器人100，具体地说是夹持器106，以将目标橡胶块的拣选与橡胶块的尺寸相匹配。术语“处理器”(或者，选择性地，术语“可编程逻辑电路”)是指能够处理和分析数据并包括用于处理数据的一个或多个软件程序的一个或多个装置(例如，包括在计算机中的本领域技术人员已知的一个或多个集成电路、一个或多个控制器、一个或多个微控制器、一个或多个微型计算机、一个或多个可编程逻辑控制器(或“PLC”)、一个或多个专用集成电路、一个或多个神经网络和/或一个或多个其他已知等效可编程电路)。处理器包括用于处理由与机器人100相关联的子***捕获的数据(和获得的相应数据)的软件，以及用于识别和定位差异并识别差异来源以进行校正的软件。

再次参考图1至图10，并进一步参考图11至图13，给出作为由机器人100执行的本发明的拣选处理(或“处理”)的示例的详细描述。应当理解的是，机器人100(或包含机器人100的***)可以在任何物理环境中执行本发明的处理而无需预先知道环境，也无需预先知道橡胶块的布置。

在开始本发明的拣选处理时，所述处理包括机器人100，具体地说是夹持器106朝向被识别为用于拣选的目标橡胶块P*靠近的步骤(参见图11)。在该步骤中，控制夹持器106靠近目标橡胶块的外表面S_p*。同时，螺钉120在预定的旋转方向上旋转，以执行通过螺钉对目标橡胶块P*的保持。

拣选处理进一步包括确定目标橡胶块P*在橡胶块布置中的一个或多个参数的步骤(示意性地示出目标橡胶块P*的参数，并且不限于特定配置)。相关的橡胶块参数可以例如根据橡胶块尺寸的参考来确定，或者通过方程(例如，目标橡胶块的面积的计算)来生成。在该步骤中，由相应的激光测距仪124来确定每个螺钉120的末端121与目标橡胶块P*的顶表面S_p*之间的距离D(参见图11)。在此步骤中，机器人100可以获得布置在容器中的橡胶块的数字影像，以识别用于拣选的橡胶块。

在一些实施方案中，摄像机可以捕获目标橡胶块P*的一部分的影像，其中目标橡胶块P*的影像可以被物理环境中的物体(包括但不限于其他橡胶块、夹持器106的一部分、操作员、塑料块保护袋或一个或多个轨道)遮挡。在如下两种情况下执行确定目标橡胶块参数：一种情况是没有障碍物遮掩目标橡胶块，另一种情况是一个或多个障碍物(包括与目标橡胶块一起布置的其他橡胶块中的一个)遮掩了目标橡胶块的至少一部分。

在该步骤中，机器人100可以使用一个或多个传感器来扫描包含布置的橡胶块的物理环境，如图1所示。夹持装置102和/或细长臂104移动，其中夹持装置和/或细长臂上的一个或多个传感器能够捕获对应于布置的橡胶块的数据，以确定各个橡胶块的形状和/或位置。

拣选处理进一步包括保持目标橡胶块P*的步骤(参见图12)，在此期间，夹持器106处于运动状态，直到螺钉120的末端121接合目标橡胶块P*的顶表面S_P*的相应拣选点。在该步骤中，夹持器106的移动继续，直到螺钉120的末端121刺穿顶表面S_P*，以保持目标橡胶块p*。在该步骤中，激光测距仪124测量(连续地或以预定间隔)执行的穿刺深度，直到达到预定的穿刺深度W。根据橡胶块的特性(包括但不限于其长度、宽度、厚度、粘度等)来确立确保保持(从而拣选)目标橡胶块P*的穿刺深度W。夹持器106使螺钉120前进，直到激光测距仪124确定螺钉末端121达到穿刺深度W(例如，通过测量螺钉120拧入到橡胶块中的高度H₁₂₀相对于在激光测距仪124与螺钉120的末端121之间测量的静态长度L的部分来确定)。当螺钉120的末端121达到穿刺深度W时，停止螺钉120的旋转，以防止撕裂保持的橡胶块。

应当理解的是，提取目标橡胶块需要将夹持器106定位在不同拣选点处的能力。因此，应当理解的是，可以从目标橡胶块的中心、侧边或拐角来完成目标橡胶块或块的拣选。从而，夹持器106能够通过从拐角剥离目标橡胶块来提取目标橡胶块，这需要能够调整夹持器相对于目标为拣选的橡胶块的定位角度的能力(例如，定位角度在0°与90°之间)。

拣选处理进一步包括从容器中提取目标橡胶块P*的步骤，在该步骤中继续保持目标橡胶块P*。在该步骤中，称重单元122确定由夹持器106拾取的目标橡胶块的重量。为此目的，称重单元122考虑拾取的负载，并检查该负载是否与拾取的预测重量匹配。从而，可以调整夹持器106的定位角度及其速度。

在本发明的处理的实施方案中，该步骤包括竖直地拉动目标橡胶块P*远离布置在容器中的其他橡胶块的步骤。在本发明的处理的实施方案中，竖直地拉动块包括剥离步骤。在该剥离步骤中，在由夹持器拾取的目标橡胶块粘附于布置在容器中的其他橡胶块的情况下(例如，通过所谓的“吸盘”效应)，则在垂直于相邻橡胶块的外表面的方向上将所述目标橡胶块移除(或“剥离”)。目标橡胶块P*可以以任何剥离角度从其他橡胶块剥离，而不会降低螺钉120对目标橡胶块P*的保持质量。在本发明的处理的实施方案中，竖直地剥离块包括运动控制步骤。在该步骤中，进行夹持器的竖直移动，以使由夹持器拣选的目标橡胶块P*倾斜。在该步骤中，夹持器可以执行目标橡胶块的(部分或完全)旋转，以确保橡胶块的稳定取向而不降低保持质量。

因此，夹持器106提供了最大的拣选效率和成功率，而不管进入的橡胶块和容器的特性如何。夹持器可以抓住目标橡胶块的一半，或者甚至以一定角度，从而产生剥离效应(剥离使得通过拣选的橡胶块的侧部快速地引入空气，从而限制“吸盘效应”)。这种提取施力的限制在高速时更为重要，以获得较短的周期时间。此外，目标橡胶块可以水平地或竖直地定向，并且目标橡胶块可以位于容器的拐角。这确保了保持目标橡胶块。

本发明的拣选处理包括将目标橡胶块P*摆放在目标位置的最后步骤。该步骤包括将目标橡胶块p*运输至目标位置的步骤，该步骤由机器人100执行。在运输中，夹持器106使目标橡胶块P*保持适当的定向，直到将所述目标橡胶块P*摆放在目标位置处(参见图13，其中目标位置由板条箱200来表示)。该步骤进一步包括释放步骤，在该释放步骤中，当目标橡胶块适当地摆放在目标位置时，螺钉120以预定的旋转方向旋转，以获得通过螺钉来释放目标橡胶块P*的效果。

摆放步骤还包括夹持器106的退出步骤，该退出步骤在目标橡胶块p*摆放在目标位置之后与释放螺钉120的步骤同时执行。在该步骤中，夹持器106设置为处于运动中(参见图13中的箭头A)，直到螺钉120的末端121离开目标橡胶块P*的顶表面S_P*。此时，螺钉的旋转可以停止。执行夹持器106的移动，直到夹持器离开目标位置(例如，图13中的板条箱200)，以恢复夹持器可以拾取识别为用于拣选的下一个橡胶块的位置。

本发明的拣选处理的周期可以通过PLC控制来完成，并且可以包括控制信息的预编程。例如，处理设置可以与提供给机器人100的拣选相关联，包括螺钉120的特性、橡胶块混合物的特性以及目标位置的特性。机器人100(和/或包含机器人100的***)可以容易地重复拣选处理的一个或多个步骤，以便将橡胶块适当地放置在目标布置中。

机器人100(和/或包含机器人100的***)可以包括控制信息的预编程。例如，处理设置可以与机器人操作的典型物理环境的参数相关联。在本发明的实施方案中，机器人100(和/或包含机器人100的***)可以接收语音指令或表示例如开始或停止拾取橡胶块、开始或停止机器人100的移动、和/或操纵夹持器106的其他音频数据。请求可以包括请求自动识别处理的周期的当前状态。可以听觉地、视觉地、触觉地(例如，利用触觉界面)和/或以虚拟和/或增强的方式来表示产生的响应。这个响应连同相应的数据可以进入到神经网络中。

对于机器人100的所有实施方案，可以实施监控***。监控***的至少一部分可以设置在诸如移动网络装置的便携式装置中(例如，手机、手提电脑、网络连接的可穿戴装置(包括“增强现实”和/或“虚拟现实”装置)、网络连接的可穿戴设备和/或任何组合和/或等效装置)。

在实施方案中，该处理可以包括训练机器人100(或训练包含机器人100的***)，以识别代表橡胶块性质的值(例如，粘度值)并与目标值进行比较的步骤(例如，以获得包含拣选的橡胶块的橡胶混合配方)。该步骤可以包括训练机器人100以识别比较值之间的不等价的步骤。每个训练步骤包括由自主学习装置生成的分类。该分类可以包括但不限于选择的混合配方的参数、螺钉配置120、拣选处理周期的持续时间以及正在进行的周期结束时的期望值(例如，摆放在目标位置处的橡胶块的重量)。

术语“至少一个”和“一个或多个”可互换使用。表示为“在a与b之间”的范围包括“a”和“b”值两者。

尽管已经示出并描述了公开的设施的具体实施方案，应当理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以实行各种改变、增加和修改。相应地，除了所附权利要求书中所阐述的内容外，不应限制描述的本发明的范围。

Claims (12)

1.一种用于执行拣选处理的机器人(100)，用于朝向目标位置拣选布置在容器中的橡胶块，其特征在于，所述机器人包括：

-夹持装置(102)，其由能够枢转的细长臂(104)支撑并从所述细长臂(104)延伸至自由端部(102a)；和

-夹持器(106)，其沿着纵向轴线(l-l)布置在所述夹持装置(102)的自由端部(102a)，所述夹持器包括：

-壳体(108)，其在附接端部(108a)与夹持端部(108b)之间具有预定长度，并且包括支撑件(110)，所述支撑件(110)在布置于所述附接端部(108a)处的附接平台(112)与布置于所述夹持端部(108b)处的功能平台(114)之间延伸；

-一个或多个螺钉(120)，其安装在所述功能平台(114)中，使得每个螺钉能够旋转，每个螺钉具有在螺钉端部的底部(120a)与相对的顶部(120b)之间延伸的预定高度(H₁₂₀)，在螺钉端部的底部处，螺钉的末端(121)布置为刺穿目标橡胶块的外表面；以及

-测量装置，其用于核查拣选处理中由所述夹持器(106)拾取的目标橡胶块的定位高度；

从而在拣选处理中当机器人(100)设置为处于运动中时，所述夹持器(106)能够执行目标橡胶块的拣选。

2.根据权利要求1所述的用于执行拣选处理的机器人(100)，进一步包括一个或多个称重单元(122)，一个或多个称重单元(122)具有在拣选处理中对由所述夹持器(106)拾取的橡胶块进行称重的功能。

3.根据权利要求1或2所述的用于执行拣选处理的机器人(100)，其中，所述夹持器(106)的测量装置包括激光测距仪(124)，所述激光测距仪(124)检测是否存在由相应螺钉(120)刺穿的目标橡胶块，并且通过确定***其中的螺钉(120)的深度来测量橡胶块的穿刺高度。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于执行拣选处理的机器人(100)，其中，每个螺钉(120)包括底部(120a)上的低螺纹区域(120_FF)和顶部(120b)上的高螺纹区域(120_FL)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于执行拣选处理的机器人(100)，进一步包括至少一个电机(M₁₀₆)，至少一个电机(M₁₀₆)控制螺钉(120)的旋转速度和旋转方向。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于执行拣选处理的机器人(100)，其中，所述夹持器(106)的附接端部(108a)包括适配器(116)，所述适配器(116)与附接平台(112)集成，用于将壳体能够移动地附接至机器人(100)。

7.一种拣选处理，用于拣选布置在容器中的橡胶块，并由根据权利要求1至6中任一项所述的机器人(100)来执行，所述拣选处理包括以下步骤：

-机器人(100)朝向被识别为由夹持器(106)拣选的目标橡胶块(P*)靠近的步骤，其中，所述夹持器(106)被控制为靠近目标橡胶块(P*)的外表面(S_P*)，并且螺钉(120)在预定的旋转方向上旋转，以执行通过螺钉对目标橡胶块(P*)的刺穿；

-确定橡胶块的布置中目标橡胶块(P*)的一个或多个参数的步骤；

-保持目标橡胶块(P*)的步骤，其中，所述夹持器(106)持续移动，直到所述螺钉(120)的末端(121)刺穿目标橡胶块(P*)的外表面(S_P*)以刺穿目标橡胶块；

-从容器中提取目标橡胶块(P*)的步骤，其中，继续保持目标橡胶块(P*)，并且称重单元(122)确定由所述夹持器(106)拣选的目标橡胶块的重量；和

-将目标橡胶块(P*)摆放在目标位置的步骤，包括：

-将目标橡胶块(P*)运输至目标位置的步骤；以及

-释放步骤，其中，当目标橡胶块成功地摆放在目标位置时，所述螺钉(120)在预定的旋转方向上旋转，以实现从所述螺钉(120)释放目标橡胶块(P*)。

8.根据权利要求7所述的拣选处理，其中，在保持目标橡胶块(P*)的步骤中，测量装置测量所执行的穿刺深度，直到达到预定的穿刺深度(W)，在预定的穿刺深度处执行所述螺钉(120)的旋转停止。

9.根据权利要求7或8所述的拣选处理，其中，提取目标橡胶块(P*)的步骤包括从布置在容器中的其他橡胶块竖直地拉动目标橡胶块(P*)的步骤。

10.根据权利要求9所述的拣选处理，其中，竖直地拉动目标橡胶块的步骤包括：

-剥离步骤，其中，在垂直于相邻橡胶块的外表面的方向上将由所述夹持器保持的目标橡胶块(P*)移除；和/或

-运动控制步骤，其中，进行所述夹持器的竖直运动，以使由所述夹持器保持的目标橡胶块(P*)倾斜。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的拣选处理，其中，将目标橡胶块(P*)摆放在目标位置的步骤包括夹持器(106)的退出步骤，夹持器(106)的退出步骤在目标橡胶块(p*)摆放在目标位置之后与释放螺钉(120)的步骤同时执行。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的拣选处理，其中，在确定橡胶块的布置中目标橡胶块(P*)的一个或多个参数的步骤中，根据橡胶块尺寸的参考来确定橡胶块的参数。

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