JP2021507857A - 自動パッケージ登録メカニズムを備えたロボットシステム、および、その動作方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2018年10月30日出願の米国仮特許出願番号第62/752,756号の利益を主張し、さらに、2019年5月24日出願の米国仮特許出願番号第62/852,963号の利益を主張し、参照によりその両方の全体が本明細書に組み込まれる。本出願は、2019年3月1日出願の米国特許出願番号第16/290,741号であり、現在、米国特許番号第10,369,701号にも関連し、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
図1は、パッケージメカニズムを備えたロボットシステム100が動作し得る環境の例を示している。ロボットシステム100は、1つまたは複数のタスクを実行するように構成された1つまたは複数のユニット(例えば、ロボット)を含むことができる、および/または、それらと通信することができる。パッケージメカニズムの態様は、様々なユニットによって実践または実施できる。
図2は、本技術の1つまたは複数の実施形態による、ロボットシステム100を示すブロック図である。ある実施形態においては、例えば、ロボットシステム100(例えば、上記のユニットおよび/またはロボットの1つまたは複数において)1つまたは複数のプロセッサ202、1つまたは複数の記憶装置204、1つまたは複数の通信装置206、1つまたは複数の入出力装置208、1つまたは複数の駆動装置212、1つまたは複数の運搬モータ214、1つまたは複数のセンサ216、または、これらの組み合わせ等、電子/電気デバイスを含み得る。様々なデバイスは、有線接続および/または無線接続を介して互いに結合されてよい。例えば、ロボットシステム100は、システムバス、ペリフェラルコンポーネントインターコネクト(PCI:Peripheral Component Interconnect)バスもしくはPCIエクスプレスバス、ハイパートランスポート(HyperTransport)もしくはインダストリスタンダートアーキテクチャ(ISA:industry standard architecture)バス、小型コンピュータシステムインタフェース(SCSI)バス、ユニバーサルシリアルバス(USB)、IIC(I2C)バス、または、電気電子技術者協会(IEEE:Institute of Electrical and Electronics Engineers)規格1394バス(「ファイヤワイヤ」とも言われる)等のバスを含み得る。また、例えば、ロボットシステム100は、ブリッジ、アダプタ、プロセッサ、または、デバイス間に有線接続を提供するための他の信号に関連するデバイスを含み得る。無線接続は、例えば、セルラー通信プロトコル(例えば、3G、4G、LTE、5G等)、無線ローカルエリアネットワーク(LAN)プロトコル(例えば、ワイヤレスフィデリティ(WIFI))、ピアツーピアもしくはデバイスツーデバイス通信プロトコル(例えば、ブルートゥース、近距離無線通信(NFC)等)、インターネットオブシングズ(IoT)プロトコル(例えば、NB−IoT、LTE−M等)、および/または、他の無線通信プロトコルに基づいてよい。
図3は、本技術の1つまたは複数の実施形態による、図1のロボットシステム100の図である。ロボットシステム100は、エンドエフェクタ304(例えば、把持部)を含むロボットアーム302(例えば、図1の移動ユニット104の例)を含み得る。ロボットアーム302は、図1のスタート位置114と図1のタスク位置116との間で対象物体112を移動するように構成されてよい。図3に示すように、スタート位置114は、対象スタック310(例えば、物体のグループ)を載せたパレット308を有し得る。ロボットアーム302のタスク位置116は、コンベヤ306(例えば、図1の運搬ユニット106の例)の載置位置(例えば、開始/放出点)であってよい。例えば、ロボットアーム302は、対象スタック310から物体を掴み取るように、且つ、物体を他の目的地/タスクに運搬するためにコンベヤ306に載せるように構成されてよい。
本技術の1つまたは複数の実施形態にしたがって、図4Aは、図1のロボットシステム100によって処理される物体のスタックの例(例えば、図3の対象スタック310)の図であり、図4Bは、スタックの例の上面の図(例えば、対象スタック310の実際の上面図410)であり、図4Cは、上面に対応するセンサデータ(例えば、上面図データ420)の図である。図4A、4B、および4Cを一緒に参照すると、ロボットシステム100は、前述のように、対象スタック310内の物体を、図1のタスク位置116(例えば、図3のコンベヤ306)等、他の位置に移動させるように構成されてよい。物体の移動に関しては、ロボットシステム100は、対象スタック310の上に配置された図3の第1の画像センサ312からの画像データ(例えば、上面図データ420)を使用できる。例えば、上面図データ420は、実際の上面図410を示すまたは表す1つまたは複数の視覚画像および/または1つまたは複数のデプスマップを含み得る。さらに、ロボットシステム100は、上面図データ420を分析して、物体の境界に対応し得る辺を識別できる。例えば、ロボットシステム100は、深度測定値および/または画像特性(例えば、異なる色、線形パターン、影、鮮明さの相違等)に基づいて、画像データで表現された辺および/または連続した表面を識別できる。また、ロボットシステム100は、深度測定値の差等に基づいて、露出した辺422(例えば、ほぼ同じ高さの他の物体/表面と水平に接触していない物体の上面の辺)を識別できる。
ある実施形態においては、ロボットシステム100は、対象スタック310内の物体の認識ステータスおよび/または相対的位置にしたがって、物体を処理(例えば、識別、および/または、移動)できる。例えば、ロボットシステム100は、認識された物体を最初に掴み取り、移動し、次に、センサ(例えば、図3の第1の画像センサ312)から別の画像データセットを生成できる。図5Aは、本技術の1つまたは複数の実施形態による、最初の動作セット(例えば、認識された物体412を掴むこと、および、移動すること)の後の上面に対応するセンサデータ501の図である。図5Aの網掛部分は、図4Bおよび図4Cに示された認識された物体412を取り除いた後の深度測定値の変化に対応する。
図6は、本技術の1つまたは複数の実施形態による、最初の持ち上げ操作の後の物体の図である。前述のように、また、以下にさらに詳細に記載するように、ロボットシステム100は、移動動作中、物体の高さ(例えば、最初の停止姿勢、移動姿勢、および/または、最終的な載置姿勢に対して垂直方向に沿って測定された物体高さ620)を導出できる。物体高さ620は、登録目的で、および/または、移動動作(例えば、加速度、速度、および/または、移動経路)を調整するために、使用できる。
図8は、本技術の1つまたは複数の実施形態による、図1のロボットシステム100を動作させる方法800のフロー図である。方法800は、未知の物体(例えば、図4Bの認識されていない物体414)を登録する方法であってよい。ある実施形態においては、方法800は、認識されていない物体414を図1のスタート位置114(例えば、図3の対象スタック310)から図1のタスク位置116(例えば、図3のコンベヤ306)に移動させている間に、または、移動させる一部として、認識されていない物体414を登録することを含んでよい。方法800は、図2の記憶装置204の1つまたは複数に記憶された命令を図2のプロセッサ202の1つまたは複数を用いて実行することに基づいて、実施されてよい。
図9は、本技術の1つまたは複数の実施形態による、図1のロボットシステム100の図である。図9に示すロボットシステム100の態様は、図3に示す態様と類似し得るが、1つまたは複数のセンサが異なる位置に配置されている。
図10A〜図10Dは、図9のソース交差センサ916を利用する様々な処理状態の例を記載するために様々な処理状態を示す。図1のロボットシステム100は、エンドエフェクタ904および/または図1の対象物体112の位置/高さにしたがって、ソース交差センサ916を動作させることができる。
図11は、本技術の1つまたは複数の実施形態による、図1のロボットシステム100を動作させる方法1100の更なるフロー図である。方法1100は、図2の記憶装置204の1つまたは複数に記憶された命令を図2のプロセッサ202の1つまたは複数で実行することに基づいて、実施されてよい。
開示の技術の実施例の上記の詳細な説明は、網羅的なものではなく、また、開示の技術を上記特定の形態に制限することを意図してはいない。開示の技術の具体的な例を説明の目的で前述したが、当業者であれば認識するように、様々な同等の修正が、開示の技術の範囲内で可能である。例えば、プロセスまたはブロックを所与の順序で提示したが、代替の実施態様は、異なる順序で、ステップを有するルーチンを行ってよい、または、ブロックを有するシステムを採用してよい、また、一部のプロセスもしくはブロックは、削除、移動、追加、さらに分割、組み合わせ、および/または、修正されて、代替またはサブコンビネーションを提供してよい。これらのプロセスまたはブロックは、それぞれ、様々な異なる方法で実施されてよい。また、プロセスまたはブロックは、順次行われるとして示されている場合があるが、これらのプロセスまたはブロックは、代わりに、並行に実行もしくは実施されてよい、または、異なる時に行われてよい。さらに、本明細書に記載する具体的な数はいずれも、例に過ぎず、代替実施態様は、異なる値または範囲を採用してよい。
Claims (20)
- ロボットシステムを動作させる方法であって、
スタート位置にある物体の表面を表す画像データを受信することと、
前記物体を持ち上げるための最小実行可能領域を前記画像データに基づいて決定することと、
前記最小実行可能領域に基づいて前記物体を垂直に移動させる最初の持ち上げの実施後、前記物体を表すデータを取得することと、
前記物体をタスク位置に移動させる動作を実施することと、
前記動作を実施している間に、交差基準高さにある横方向に向いた交差基準に対する前記物体の進入または退出であるイベントと、対応するタイムスタンプとを検出することと、
前記イベントに対応し、且つ、エンドエフェクタの垂直位置を表す把持部高さを決定することと、
前記イベント、前記把持部高さ、および/または、前記交差基準高さに基づいて、前記物体の物体高さを計算することと、
前記物体の新しい記録を表し、且つ、前記物体高さを含む新しい登録データを作成することと、
を含む、方法。 - 前記イベントは、前記横方向に向いた交差基準に対応する線または平面に沿って送信された光信号を検出するように構成された交差センサからの出力である、請求項1に記載の方法。
- 前記イベントに基づいて、プロファイルデータを取得することをさらに含み、
前記プロファイルデータは、前記物体の垂直の辺、垂直の表面、または、これらの組み合わせに関する情報を取得するように構成された横向きのセンサからの出力である、請求項1に記載の方法。 - 前記プロファイルデータは、前記スタート位置にある前記物体の前記画像データに表された前記表面に直交する1つまたは複数の表面を表す二次元(2D)および/または三次元(3D)の画像データを含む、請求項3に記載の方法。
- 前記画像データを既知の物体を表す登録データと比較することに基づいて、前記物体が認識されていない物体であると判断することをさらに含み、
前記イベントは、前記物体が認識できないと判断することに基づいて、検出され、
前記イベントは、前記タスク位置より上にあり、前記タスク位置と重なっている前記横方向に向いた交差基準に対する前記認識されていない物体の前記進入である、請求項1に記載の方法。 - 前記イベントは、前記エンドエフェクタを前記認識されていない物体を解放するように動作させるトリガに対応する、請求項5に記載の方法。
- 前記イベントは、解放トリガ高さより上に位置する前記横方向に向いた交差基準に対する前記認識されていない物体の前記進入または前記退出である、請求項5に記載の方法。
- 前記画像データと既知の物体を表す登録データとを比較することに基づいて、前記物体が認識されていない物体であると判断し、
前記イベントは、前記物体が認識できないと判断することに基づいて、検出され、
前記イベントは、前記スタート位置より上にあり、前記スタート位置と重なる前記横方向に向いた交差基準に対する前記認識されていない物体の前記退出である、請求項1に記載の方法。 - 前記イベントを検出することは、前記認識されていない物体を前記スタート位置から持ち上げる前記動作に同時に対応する前記イベントを検出することを含む、請求項8に記載の方法。
- 前記イベントを検出することは、前記認識されていない物体を把持する動作の後、前記イベントを検出することを含む、請求項8に記載の方法。
- 前記イベントを検出することは、前記横方向に向いた交差基準に対応するセンサを作動させることを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記認識されていない物体を移動する動作と同時に、座標値のセットに対応するエンドエフェクタ位置を追跡することをさらに含み、
前記把持部高さは、前記エンドエフェクタ位置の垂直座標値に対応し、
前記イベントを検出することは、前記把持部高さが前記基準高さ未満の場合、および/または、前記エンドエフェクタ位置の水平座標値が前記スタート位置に関連付けられた境界の外側にある場合に、最初の状態を無視することを含み、
前記最初の状態は、前記横方向に向いた交差基準に対応するセンサからの1つまたは複数の出力である、請求項10に記載の方法。 - 前記動作中、前記エンドエフェクタ位置が前記境界の外にあることを表す外部状態を識別することと、
前記動作中、前記エンドエフェクタ位置が前記境界内にあり、前記基準高さ未満であることを表す接近状態を識別することと、
をさらに含み、
前記最初の状態を無視することは、前記外部状態および/または前記接近状態中、前記最初の状態を無視することを含む、請求項12に記載の方法。 - 前記最初の持ち上げ実施後の前記物体を表す前記データは、前記最初の持ち上げ後に撮影した前記表面の比較画像を含み、前記最初の持ち上げは、前記物体の前記表面を、当接している物体の1つまたは複数の表面から垂直方向に離し、
前記新しい登録データは、前記表面の辺に対応する辺の長さの測定値を含み、
前記最初の持ち上げ前の前記当接した物体の前記表面に当接していた前記物体の辺に対応する1つまたは複数の発見された辺を、前記比較画像に基づいて決定することと、
前記発見された辺に基づいて、前記辺の長さの測定値を計算することと、
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記最初の持ち上げ実施後の前記物体を表す前記データは、前記表面の比較画像を含み、
前記比較画像は、前記表面を垂直方向に離すことによって生じる1つまたは複数の発見された辺に対応し、
前記最初の持ち上げは、当接している物体の1つまたは複数の表面から前記物体の前記表面を垂直方向に離すためであり、
前記新しい登録データは、前記表面の更新された画像を含み、
前記画像データと前記比較画像とを組み合わせることに基づいて、前記更新された画像を生成することを、さらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記最初の持ち上げを実施することに基づいて前記物体を表すデータを取得することは、前記エンドエフェクタに取り付けられた、または、前記エンドエフェクタと一体のセンサから、下向きの力の測定値を受信することを含み、
前記新しい登録データは、前記下向きの力の測定値に基づいた前記物体の重量を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記最初の持ち上げを実施することに基づいて前記物体を表すデータを取得することは、前記エンドエフェクタに取り付けられた、または、前記エンドエフェクタと一体のセンサから、トルク測定値を表す前記データを受信することを含み、
前記新しい登録データは、前記トルク測定値に基づいた前記物体の推定質量中心(CoM)を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記新しい登録データを作成することは、前記取得したデータと、認識されていない物体の前記高さとを記憶することを含む、請求項1に記載の方法。
- 少なくとも1つのプロセッサと、
前記少なくとも1つのプロセッサに接続され、前記プロセッサによって実行可能な命令を記憶する少なくとも1つのメモリデバイスと、
を含む、ロボットシステムであって、
前記命令は、
スタート位置の物体を表す画像データを取得し、
前記画像データにしたがった動作計画であって、前記物体をタスク位置に移動させる前記動作計画の実施中、交差基準に対する前記物体の進入または退出であるイベントを検出し、
前記イベントに基づき、前記物体の態様を記述し、且つ、前記画像データとは別の追加データを取得し、
前記物体を表し、且つ、前記追加データを含む新しい登録データを作成する、ことである、ロボットシステム。 - プロセッサ命令を記憶した有形で非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体であって、前記プロセッサ命令は、ロボットシステムによって前記ロボットシステムの1つまたは複数のプロセッサを介して実行されると、前記ロボットシステムに、
スタート位置にある物体の表面を表す画像データを受信することと、
前記画像データと既知の物体を表す登録データとを比較することに基づいて、前記物体は認識されていない物体であると判断することと、
前記認識されていない物体を持ち上げるための最小実行可能領域を前記画像データに基づいて決定することと、
前記最小実行可能領域に基づいて前記物体を垂直に移動させる最初の持ち上げ実施後、前記認識されていない物体を表すデータを取得することと、
前記認識されていない物体をタスク位置に移動させる動作を実施することと、
前記動作を実施している間、交差基準高さにある横方向に向いた交差基準に対する前記認識されていない物体の進入または退出であるイベントと、対応するタイムスタンプとを検出することと、
前記イベントに対応し、且つ、エンドエフェクタの垂直位置を表す把持部高さを決定することと、
前記イベント、前記イベントに対応する前記把持部高さ、および/または、前記交差基準高さに基づいて、前記認識されていない物体の高さを計算することと、
前記認識されていない物体の新しい記録を表し、且つ、前記認識されていない物体の前記高さを含む新しい登録データを作成することと、
を行わせる、有形で非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体。
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