TW202332554A - 多模式機器人末端執行器 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種末端執行器。該末端執行器包含用於在該機器人末端執行器在一第一模式中操作時抓握至少一個第一物體之一第一抓握機構及用於在該機器人末端執行器在一第二模式中操作時抓握一第二物體之一第二抓握機構。當控制該機器人末端執行器以在該第一模式中操作時，該第二抓握機構被機器人定位於一非作用中狀態中。

Description

多模式機器人末端執行器

本申請案係關於一種多模式機器人末端執行器。

在特定倉庫及類似操作中，可執行在本文中有時被稱為「生產線配套裝箱(line kitting)」之一組任務以組裝物品之經堆垛托盤以用於進一步配送(諸如遞送至一零售銷售點)。可接納容納相同類型之物品之托盤堆垛，且可自各具有一對應類型之物品之托盤之不同同質堆垛抽取托盤以組裝一混合托盤堆垛(例如)以待發送至一給定目的地。

例如，一烘焙店可烘焙不同類型之產品且可各用一對應同質類型之產品(諸如一特定類型之麵包或其他烘焙食品)填充可堆垛托盤。托盤堆垛可由烘焙店提供(例如)至一配送中心。一個堆垛可包含盛放多塊切片白麵包之托盤，另一堆垛可具有盛放多塊全麥麵包之托盤、盛放多個藍莓紙杯蛋糕包裝之又另一托盤等。可自各種堆垛抽取托盤以組裝一(可能)混合之托盤堆垛。例如，可組裝六個白麵包托盤、三個全麥托盤及一個藍莓紙杯蛋糕托盤之一堆垛(例如)用於遞送至一零售商店。

雖然以上實例涉及不同類型之烘焙食品之托盤，但在其他生產線配套裝箱操作中，可堆垛托盤可盛放其他產品。

在一典型方法中，托盤係由人類工作人員搬運。托盤可包含手柄以使一人類工作人員能夠抓握並移動托盤(例如，藉由將工作人員手放置於手柄上或手柄中)。人類工作人員之此類工作可引起疲勞或受傷，可需要許多時間來完成，且可能容易出錯。

可以諸多方式來實施本發明，包含實施為一程序；一設備；一系統；一物質組合物；體現於一電腦可讀儲存媒體上之一電腦程式產品；及/或一處理器，諸如經組態以執行儲存於耦合至該處理器之一記憶體上及/或由該記憶體提供之指令的一處理器。在本說明書中，此等實施方案或本發明可採用之任何其他形式可被稱為技術。一般而言，在本發明之範疇內，可更改所揭示程序之步驟之順序。除非另有說明，否則可將被描述為經組態以執行一任務之一組件(諸如一處理器或一記憶體)實施為暫時經組態以在一給定時間執行該任務之一通用組件或經製造以執行該任務之一特定組件。如本文中所使用，術語「處理器」係指經組態以處理資料(諸如電腦程式指令)之一或多個裝置、電路及/或處理核心。

在下文連同繪示本發明之原理之附圖提供對本發明之一或多項實施例之一詳細描述。本發明係結合此等實施例進行描述，但本發明並不限於任何實施例。本發明之範疇係僅藉由發明申請專利範圍限制且本發明涵蓋諸多替代例、修改及等效物。在以下描述中闡述許多具體細節以便提供本發明之透徹理解。出於實例目的提供此等細節且可在不具有此等具體細節之一些或全部之情況下根據發明申請專利範圍來實踐本發明。為清楚起見，尚未詳細描述與本發明有關之技術領域中已知之技術材料，使得不會不必要地模糊本發明。

揭示一種自主托盤搬運生產線配套裝箱機器人。在各項實施例中，如本文中揭示之一生產線配套裝箱機器人包含一機器人手臂，該機器人手臂具有如本文中揭示之包括用以抓握一物品托盤之結構之一末端執行器。在各項實施例中，一或多個此機器人可在一單個工作區中一起操作以自源堆垛抓握托盤並將其等單獨地或以群組移動至根據***、載貨單(manifest)或指示需要組裝輸出堆垛之其他輸入資料組裝之目的地堆垛。在一些實施例中，如本文中揭示之兩個或更多個機器人可在相同軌道或其他運輸結構上操作。協調操作以避免碰撞且有效利用所有機器人來完成一整套生產線配套裝箱任務，諸如根據輸入資訊(諸如***、載貨單等)組裝各具有一對應托盤混合之複數個輸出堆垛。

各項實施例包含一末端執行器裝置(在本文中亦被稱為一末端執行器)，其被包括於一機器人手臂中或連接至該機器人手臂以抓握、移動及放置一或多個托盤、托盤或其他容器內之物品或其他物體。末端執行器包括：(i)用於在機器人末端執行器在一第一模式中操作時抓握至少一個第一物體之一第一抓握機構；(ii)用於在機器人末端執行器在一第二模式中操作時抓握一第二物體之一第二抓握機構。當控制機器人末端執行器以在該第一模式中操作時，該第二抓握機構被機器人定位於一非作用中狀態中。當控制末端執行器以在該第二模式中操作時，該第二抓握機構被機器人定位於一作用中狀態中。

各項實施例包含一機器人末端執行器。該機器人末端執行器包含：一機器人致動之第二夾持器；一機器人致動之第一夾持器，其包括在機器人末端執行器之一中心垂直軸之任一側上彼此相對定位之一第一元件及第二元件，其中該機器人致動之第二夾持器定位於該第一元件與該第二元件之間；及一機器人致動之回縮-伸展機構，其經組態以將機器人末端執行器放置於其中第一夾持器經定位以供使用之一第一操作模式或其中第二夾持器經定位以供使用之一第二操作模式中。

如本文中所使用，一第一抓握機構(其在本文中亦可被稱為一機器人致動之第一夾持器)可包含一吸取式末端執行器或其他抓握機構。在一些實施例中，吸取式末端執行器包括複數個吸杯。該複數個吸杯可被共同控制，或複數個吸杯之一子組可獨立於複數個吸杯之另一子組而被控制。在一些實施例中，吸取式末端執行器被機器人控制以自一機器人之一工作區內之一托盤或其他容器拾取一或多個物品，或將一或多個物品放置於該托盤或其他容器中。

如本文中所使用，一第二抓握機構(其在本文中亦可被稱為一機器人致動之第二夾持器)可包含一末端執行器，該末端執行器包括藉由夾持托盤之側面或底部來拾取一托盤(或其他物品或容器)之複數個夾持器手臂。在一些實施例中，第二抓握機構之一或多個夾持器手臂可相對於一安裝座移動，末端執行器連接至一機器人手臂至該安裝座。作為一實例，一或多個可移動夾持器手臂可被機器人控制以閉合對托盤之夾持(例如，結合拾取托盤)或打開針對托盤之夾持(例如，結合在一目的地位置處釋放托盤)。例如，第二抓握機構可包含一主動手臂及一被動手臂，且該主動手臂可被機器人控制以調整一托盤之夾持/釋放。

各項實施例包含可在複數個模式中操作之一多模式末端執行器。該複數個模式可包含一第一模式、一第二模式及/或一第三模式之兩者或更多者。

在一些實施例中，第一模式包含控制包括於多模式末端執行器中之一吸取式末端執行器。多模式末端執行器可經控制以自托盤或其他容器拾取物品/將物品放置於托盤或其他容器，諸如結合基於一預定義載貨單(例如，經履行之一訂單)卸載一托盤或組裝一套件。在一些實施例中，當多模式末端執行器在第一模式中操作時，一第二抓握機構(例如，包括夾持器手臂之一末端執行器)可定位於一非作用中狀態中(例如，在一堆置狀態或一回縮狀態中堆置起來)諸如以暴露吸取式末端執行器或使吸取式末端執行器能夠更佳抓握物品。例如，回應於判定在第一模式中操作多模式末端執行器，控制第二抓握機構之至少部分(例如，一或多個夾持器手臂)以將第二抓握架構之此部分轉變至一非作用中狀態(例如，移動夾持器手臂以將夾持器手臂堆置於使吸取式末端執行器更佳暴露至待抓握之物品之一位置中)。

在一些實施例中，第二模式包含控制包括複數個夾持器手臂之一末端執行器，此末端執行器被包括於多模式末端執行器中。多模式末端執行器可經控制以拾取及放置托盤或其他容器，以將托盤堆垛於一托盤堆垛中或移除一空托盤以暴露另一托盤(例如，暴露另一托盤內之物品)。在一些實施例中，當多模式末端執行器在第二模式中操作時，第二抓握機構(例如，包括複數個夾持器手臂之一末端執行器)可定位於一作用中狀態中(例如，定位至一經部署狀態)諸如以使包括複數個夾持器手臂之末端執行器能夠嚙合一托盤或其他容器。例如，在作用中狀態中，夾持器手臂經定位以在由夾持器手臂嚙合之一托盤與包括於多模式末端執行器中之一吸取式末端執行器之間提供間隙。回應於判定在第二模式中操作多模式末端執行器，控制第二抓握機構之至少部分(例如，一或多個夾持器手臂)以將第二抓握機構之此部分自一非作用中狀態轉變至一作用中狀態(例如，移動夾持器手臂以將夾持器手臂部署於更佳暴露夾持器手臂以嚙合一托盤之一位置中)。

在一些實施例中，第三模式包含控制多模式末端執行器以使用附接至多模式末端執行器之一或多個剛性結構來拉動或推動一物體(例如，一物品、諸如一托盤之一容器，或諸如包括一托盤堆垛之一推車之一推車)等。根據第三模式操作多模式末端執行器使機器人手臂能夠調整一物體之一位置。

用於移動容器(例如，托盤、運送箱、貨櫃等)及用於移動容器內所包括之物品之相關技術系統使用用於自容器拾取物品或將物品放置於容器之一第一抓握機構，及用於移動容器之一第二抓握機構(例如，一末端執行器或一輸送機等)。相關技術系統不包括包含第一抓握機構及第二抓握機構之一末端執行器(例如，相關技術末端執行器不包括同時部署於一特定機器人手臂上之第一抓握機構及第二抓握機構)。例如，在一些相關技術系統中，對應於第二抓握機構之一第二末端執行器附接至一機器人手臂以移動容器，且為自容器拾取/放置物品，控制該機器人手臂以附接一不同末端執行器(例如，對應於第一抓握機構之一第一末端執行器)或已包括第一末端執行器之一不同機器人手臂。換言之，相關技術系統將第一末端執行器與一機器人手臂解耦以容許一第二末端執行器附接至該機器人手臂。根據相關技術之末端執行器不包括複數個末端執行器或抓握機構且根據相關技術之末端執行器並非處於其中根據不同模式操作末端執行器之多模式。因此，相關技術系統或末端執行器係低效的。例如，相關技術系統可使用額外機器人手臂使得系統中之機器人手臂之一子組包含一第一抓握機構，且系統中之機器人手臂之另一子組包含一第二抓握機構，且不同機器人手臂子組被一起操作以執行由第一抓握機構實現之功能及由第二抓握機構實現之功能。作為另一實例，相關技術系統可需要在附接第二抓握機構之前將一第一抓握機構自一機器人手臂拆卸(例如，解耦)，此解耦及一不同末端執行器之耦合在執行由第一抓握機構實現之功能及由第二抓握機構實現之功能兩者時引入延時。

在一些實施例中，系統包含用以控制多模式末端執行器自主地執行操作之一(若干)控制電腦。該(等)控制電腦可進一步用於控制多模式末端執行器所被安裝之一機器人手臂，使得該(等)控制電腦共同控制該機器人手臂及該多模式末端執行器結合執行一組任務。控制多模式末端執行器以自主地執行操作可包含使用夾持器手臂(例如，第二抓握機構中所包括之夾持器手臂)以抓握或移動托盤(或其他容器或大型物品)，使用夾持器手臂來推動或拉動托盤堆垛(例如，部署於一台車或其他汽車上之一托盤堆垛)，使用第一抓握機構(例如，一吸取式末端執行器)來自托盤拾取物品及/或將物品放置於托盤，或以其他方式移動工作區內之較小物品等。

在一些實施例中，系統判定待執行之一組任務(例如，實現一較高層級目標，諸如履行一組訂單)及基於與執行該組任務內之各自任務相關聯之一成本函數來判定待執行該組任務之一順序。系統可基於與在第一模式或第二模式之間轉變以控制多模式末端執行器相關聯之一成本來判定待執行該組任務之順序。例如，系統至少部分基於與將第二抓握機構(例如，包括複數個夾持器手臂之一末端執行器)在非作用中狀態與作用中狀態之間轉變相關聯之一成本來判定待執行該組任務之順序。

在一些實施例中，系統自一或多個感測器獲得與工作區內之一(若干)物品之一或多個物品屬性有關之資訊，及與一工作區狀態有關之資訊。該一或多個屬性可包含一識別碼(例如，一條碼、一序號、一產品編號)、一形狀、一剛度、一大小、一重量、物品是否易碎之一指示、物品是否具有軟或可變形包裝之一指示等。與工作區狀態有關之資訊可包含以下一或多者：托盤(或其他容器、台車、推車等)之一數目、工作區內之(若干)托盤之一位置、托盤中所包括之一產品或物品之一指示、另一機器人手臂(若有)之一位置、工作區內之其他物體或人類之一位置等。回應於獲得與物品屬性及工作區狀態有關之資訊，系統判定待執行之一組M個任務(例如，結合裝載或卸載托盤來拾取及放置物品，或根據一***、裝箱單等配套裝箱訂單)及判定用於控制機器人手臂以拾取及放置對應於該組M個任務之(若干)物品之一或多個規劃。在一些實施例中，系統結合執行該組M個任務來判定該組M個任務中之一組最佳的接下來N個任務(例如，N小於或等於M)。例如，系統判定待執行該組M個任務之一最佳順序。該組最佳N個任務或M個任務之組之順序可基於一成本函數或以其他方式至少部分基於一多模式末端執行器狀態(例如，第二抓握機構之一狀態，諸如是否部署或回縮(若干)夾持器手臂)來判定。例如，改變第二抓握機構之狀態(例如，在一作用中狀態與一非作用中狀態之間)具有特定相關聯成本(諸如時間、能量等)。因此，系統可判定用於完成N個任務之組之一最佳順序以最小化執行該組N個任務之總成本或滿足一成本準則(例如，一總成本小於一預定於成本臨限值)，或最小化與在執行該組N個任務時改變第二抓握機構之狀態相關聯之成本。

在各項實施例中，如本文中揭示之一托盤搬運機器人系統包含由協調含有經包裝之食品或任何其他商品或其他物品之托盤之履行之多個機器人佔用的一單軌道系統。托盤可以各種高度之堆垛到達並堆垛於各種定向中。在一些實施例中，系統被劃分成兩側：同質堆垛進入之一輸入側及專用於各種客戶及/或其他目的地且係藉由基於(例如)一訂單清單配套裝箱來自該輸入側之各種產品而形成之一輸出側。

在一些實施例中，多個機器人在相同軌道或其他運輸系統上操作。例如，兩個或更多個機器人可在相同軌道系統上操作。各機器人安裝於可在機器人控制下獨立於各其他機器人沿著軌道移動之一底盤上。機器人彼此感知且協調其等運動以最佳化訂單履行。各機器人可使用經設計以抓握托盤(例如，使用一第二抓握機構，諸如一托盤夾持器)及自托盤拾取物品或將物品放置於托盤(例如，使用一第一抓握機構，諸如一吸取式末端執行器)之一單個多模式末端執行器。替代性地，一機器人可使用經設計以一次抓握複數個托盤之一托盤夾持器。在各項實施例中，夾持器係模組化的且可適應各種不同托盤。

在各項實施例中，如本文中揭示之一機器人系統經組態以自位於台車(或其他推車)上之固定托盤堆垛(或其他容器)進行拾取。此一機器人系統之一實例係在2020年2月21日申請之標題為「Robotic Handling of Soft Products in Non-Rigid Packaging」之美國專利申請案第16/797,359號中揭示，該案之全部內容針對所有目的以引用的方式併入本文中。此一機器人系統之另一實例係在2022年4月4日申請之標題為「Robotic Tray Gripper」之美國專利申請案第17/712,915號中揭示，該案之全部內容針對所有目的以引用的方式併入本文中。此一機器人系統之另一實例係在2021年3月31日申請之標題為「Suction-Based End Effector with Mixed Cup Sizes」之美國專利申請案第17/219,509號中揭示，該案之全部內容針對所有目的以引用的方式併入本文中。

儘管本文中描述之實施例係在一配套裝箱系統或自一托盤拾取及放置物品之背景下提供，但各項實施例可在各種其他背景(諸如碼垛堆積系統、單分系統等)下實施。

如本文中所使用，卸除碼垛堆積包含自一垛板(諸如自該垛板上之一物品堆垛)拾取一物品，移動該物品並將該物品放置於一目的地位置(諸如一輸送結構)處。用於對一組物品進行碼垛堆積/卸除碼垛堆積(palletization/depalletization)之一實例性碼垛堆積/卸除碼垛堆積系統及/或程序係在美國專利申請案第17/343,609號中進一步描述，該案之全文針對所有目的以引用的方式併入本文中。

如本文中所使用，一物品之單分包含自一源樁/流(pile/flow)拾取一物品並將該物品放置於一輸送結構(例如，一分段輸送機或類似輸送工具)上。視需要，單分可包含對該輸送結構上之各種物品進行分類(諸如經由將來自源樁/流之物品單獨放置於輸送機上之一狹槽或托盤中)。用於單分一組物品之一單分系統及/或程序之一實例係在美國專利申請案第17/246,356號中進一步描述，該案之全文針對所有目的以引用的方式併入本文中。

如本文中所使用，配套裝箱包含自對應位置拾取一或多個物品/物體並以一組一或多個物品對應於一套件之一方式將一或多個物品放置於一預定位置中。用於配套裝箱一組物品之一配套裝箱系統及/或程序之一實例係在美國專利申請案第17/219,503號中進一步描述，該案之全文針對所有目的以引用的方式併入本文中。

其他申請案之交叉參考本申請案主張2021年10月6日申請之標題為「MULTI-MODE ROBOTIC END EFFECTOR」之美國臨時專利申請案第63/253,045號之優先權，該案針對所有目的以引用的方式併入本文中。

圖1A係繪示一機器人生產線配套裝箱系統之一實施例之一方塊圖。在所展示之實例中，系統100包含沿著在此實例中自一輸入端108 (集結(staging)及裝載區域)進給之一輸入堆垛輸送工具(例如，輸送工具106)移動之源托盤堆垛102及104。在此實例中，源托盤堆垛102及104之各者經展示為堆垛於一輪式推車或底盤上。在各項實施例中，源托盤堆垛102及104被手動推動至輸送工具106上，輸送工具106可為經組態以使源托盤堆垛102及104前行通過由輸送工具106界定之工作區之一輸送帶或其他結構。在各項實施例中，可由一機器人手臂(例如，機器人手臂112或114) (諸如在其中使用一多模式末端執行器推動/拉動一托盤堆垛之一第三模式中控制之一機器人手臂)將源托盤堆垛102及104推動/拉動至輸送工具106上。在一些實施例中，其上堆垛源托盤之底盤或其他底座結構係自推進的。在一些實施例中，在機器人控制下透過/藉由輸送工具106使源托盤堆垛102及104前行。例如，控制藉由/透過輸送工具106使源托盤堆垛102及104前行之速度及時間以促進自源托盤堆垛102及104有效抓握托盤。

在所展示之實例中，一單個軌道(例如，軌道110)係沿著輸送工具106之一個長側安置。在此實例中，兩個機器人(一個包括機器人手臂112且另一個包括機器人手臂114)彼此獨立地可移動地安裝於軌道110上。例如，各機器人手臂112、114安裝於沿著軌道110跨坐之一自推進底盤上。在此實例中，各機器人手臂112、114終止於一托盤搬運末端執行器(例如，末端執行器116、118)。在一些實施例中，末端執行器116及/或118實施圖3A至圖3C之末端執行器300、圖7A至圖7C之末端執行器700、圖8A至圖8C之末端執行器800、圖9A至圖9B之末端執行器900、圖10A至圖10D之末端執行器1000。

在各項實施例中，托盤搬運末端執行器(例如，末端執行器116或118)係在機器人控制下操作以自一源托盤堆垛102、104抓握一或多個托盤。在一些實施例中，托盤搬運末端執行器係包括於附接至機器人手臂112、114之一多模式末端執行器中。一多模式末端執行器之實例包含圖3A至圖3C之末端執行器300。托盤搬運末端執行器可對應於多模式末端執行器之一第二抓握機構。例如，托盤搬運末端執行器包括複數個夾持器手臂，該複數個夾持器手臂之至少一子組可移動以調整對經拾取/放置之一托盤之夾持。在一些實施例中，多模式末端執行器進一步包括經組態以拾取及放置較小物品(諸如包括於由托盤搬運末端執行器移動之一或多個托盤中之物品)之一第一抓握機構。如圖1A中所展示，各末端執行器116、118包含附接至機器人手臂112、114之端之一側向部件。一側部件安裝於該側向部件之各端上。如所展示，在各項實施例中，側部件之至少一者在機器人控制下打開或閉合，以使一托盤能夠被抓握(藉由閉合側部件)或釋放(藉由打開側部件)。在一些實施例中，在機器人控制下打開或控制之至少一個側部件經組態以圍繞垂直於側向部件之長度之軸之一軸旋轉。在一些實施例中，在機器人控制下打開或控制之至少一個側部件經組態以沿著或實質上沿著/平行於側向部件之長度之軸移動。

在各項實施例中，各托盤搬運末端執行器116、118 (例如，多模式末端執行器之第二抓握機構)包含一個非移動(「被動」)側部件及一個可移動(「主動」)側部件。在此實例中，該可移動或「主動」側部件擺動打開(其中展示末端執行器116之位置)，(例如)以使末端執行器能夠被放置於適當位置中以抓握一或多個托盤，且擺動閉合(其中展示末端執行器118之位置)，(例如)以完成一或多個托盤之抓握。在其他實例中，可移動或「主動」側部件在實質上與多模式末端執行器之一側向部件之長度平行之一側向平移中移動，「主動」及「被動」側部件自該側向部件連接或以其他方式延伸。換言之，「主動」側部件在實質上對應於側向部件之軸之方向上移動以便在對待拾取/放置之一托盤施加一力時加寬第二抓握機構之夾持或縮短第二抓握機構之夾持。在各項實施例中，一機器人控制系統(例如，控制機器人手臂112、114之一電腦，諸如控制電腦128)控制末端執行器以諸如結合抓握或釋放一托盤而致動末端執行器之打開/閉合。機器人控制系統至少部分基於工作區之影像資料及/或包括於對應末端執行器中(或連接至對應末端執行器)之一或多個感測器來控制末端執行器。在一些實施例中，包括於對應末端執行器中(或連接至對應末端執行器)之一或多個感測器經組態以：(i)獲得指示多模式末端執行器之一抓握機構(例如，第二抓握機構之一主動部件)是否在一打開位置或一閉合位置中的資訊；(ii)獲得指示該抓握機構打開之一程度之資訊；(iii)獲得指示托盤(或相對於托盤之末端執行器)何時處於多模式末端執行器經控制以使多模式末端執行器之至少一側(例如，一被動部件或包括於該被動部件上之一結構)與包括於一托盤(例如，經抓握之一托盤)之一側中之一孔、一凹槽或一把手嚙合之一位置中的資訊；(iv)獲得指示托盤(或相對於托盤之末端執行器)何時處於多模式末端執行器(例如，一被動部件或包括於該被動部件上之一結構)與包括於一托盤之該側中之該孔、該凹槽或該把手嚙合之一位置中的資訊；(v)獲得指示抓握機構是否閉合或以其他方式與托盤嚙合之資訊；(vi)獲得指示第二抓握機構是否處於一非作用中狀態或一作用中狀態中之資訊；(vii)獲得指示一物品是否由多模式末端執行器之第一抓握機構(例如，吸取式末端執行器)抓握之資訊；(viii)獲得指示第一抓握機構之一屬性(例如，吸取式末端執行器與經抓握之物品之間的一壓力)之資訊；(ix)第一抓握機構是否與一物體嚙合之一指示；(x)獲得指示第一抓握機構之一狀態之資訊(例如，指示吸杯之狀態之資訊，諸如在可改變吸杯之相對位置以加寬或縮短至少兩個吸杯之間的一距離之情況下吸杯之一位置等)。

在各項實施例中，各末端執行器116、118在各側部件上包含具有一大小及形狀之一或多個突部或類似結構，使得該等突部等配裝至待抓握之(若干)托盤之側中之孔或其他開口中且在各項實施例中可在機器人控制下滑動至該等孔或其他開口中。例如，在一些實施例中，側部件之內面上之突部(在本文中有時被稱為「拇指件(thumb)」)被開槽至一托盤之相對側上之手柄(例如，經設定大小以容納一人手之孔)中，如下文更充分描述及繪示。

在各項實施例中，各自機器人手臂112、114同時完全自主地操作以自源托盤堆垛102、104拾取托盤並將其等放置於在軌道110之與輸送工具106及源托盤堆垛102、104相對之一側上之一目的地托盤堆垛組裝區域中的目的地托盤堆垛(諸如目的地托盤堆垛120、122)上。在各項實施例中，根據***、載貨單、訂單或其他資訊組裝目的地托盤堆垛。例如，對於複數個實體目的地(例如，零售商店)之各者，藉由自各自源托盤堆垛102、104選擇托盤並將其等堆垛於一對應目的地托盤堆垛120、122上來建構與該目的地相關聯之一目的地堆垛(例如，根據由目的地所下達之一訂單)。如藉由箭頭124指示，自目的地托盤堆垛組裝區域移除完成之目的地托盤堆垛120、122，(例如)以放置於卡車、有軌車、貨櫃等上用於遞送至進一步目的地(諸如一零售商店)。

進一步參考圖1A，在所展示之實例中，在系統100中包含經組態以與構成系統100之機器人元件無線通信之一控制電腦128，在各項實施例中，該等機器人元件包含：輸送工具106；其上堆垛源托盤堆垛102、104之輪式底盤(若自推進)；機器人手臂112、114及/或機器人手臂112、114在其上安裝於軌道110上之各自底盤；及機器人控制之托盤搬運末端執行器(例如，末端執行器116、118)之一或多者。在各項實施例中，機器人元件係由控制電腦128基於輸入資料(諸如***、訂單及/或載貨單資訊)以及輸入狀態資訊(諸如指示哪些源托盤堆垛包含哪一產品類型及/或數量之庫存資料)予以控制。

在各項實施例中，源托盤堆垛102、104***至輸送工具106之輸入端108處之一閘或其他入口/控制結構中。輸送工具106包括使源托盤堆垛102、104沿著軌道110移動以最佳化處理量且最小化機器人位移(例如，藉由最小化機器人手臂112、114為抓握源托盤並將其等放置於各自目的地堆垛上而必須沿著軌道110移動的距離及/或頻率)之一設備(堆垛移動器)。源托盤堆垛102、104可帶著處於不同定向/重量/及重量分佈之托盤進入。系統100使用力及力矩控制來操作機器人手臂112、114以將一拇指件或其他突部輕輕地且牢固地***至一托盤中並規劃其運動及托盤軌跡以便不與其自身或環境碰撞。在各項實施例中，各機器人手臂112、114在大致2.5 m寬之一非常緊湊空間中操作且具有一非常少量的佔用面積。機器人利用其整個工作區並智慧地規劃其運動從而最佳化其抓握。機器人認識到需要執行定向變化且在避開障礙物時對此進行相應搬運。機器人在與軌道110上之其他機器人協調時移動至對應於正確客戶之正確輸出(目的地托盤堆垛120、122)。機器人接著使用先進之力控制及與環境之互動來制定一合適放置策略。接著，循環重新開始。

在圖1A中所展示之實例中，系統100包含一3D攝影機126。在各項實施例中，系統100包含複數個3D (或其他)攝影機(諸如攝影機126)，且使用由此等攝影機產生之影像及深度資料來產生工作區及場景(諸如圖1A中所展示之場景/狀態)之至少相關部分之一三維視圖。在一些實施例中，諸如攝影機126之攝影機係用於識別構成一托盤堆垛之源托盤中之托盤之內容物，例如，藉由辨識此等物品之大小、形狀、包裝及/或標記，及/或藉由辨識源堆垛托盤自身之形狀、色彩、尺寸或其他屬性，及/或藉由讀取托盤上或由托盤發出之條碼、QR碼、射頻標籤或其他基於影像或非影像之資訊。

在各項實施例中，由攝影機(諸如攝影機126)產生之影像資料係用於使機器人手臂及末端執行器移動至待自一源堆垛抓握及拾取之一托盤或兩個或更多個托盤之堆垛附近之一位置中及/或將該(等)托盤定位於其等待放置之一目的地附近(例如，在一對應目的地堆垛之頂部處)。在一些實施例中，如下文更充分描述，使用力控制以完成一拾取/抓握場景(episode)及/或一放置場景之最後階段。

儘管圖1A中展示安裝至系統100之工作區中之一壁之一單個攝影機(例如，攝影機126)，但在各項實施例中，多個攝影機或其他感測器或其等之一組合可靜態地安裝於一工作區中。另外或代替性地，一或多個攝影機或其他感測器安裝於各機器人手臂112、114上或附近(諸如在手臂自身上及/或在末端執行器116、118上，及/或在機器人手臂112、114沿著軌道110移動時與機器人手臂112、114一起行進之一結構上)。

圖1B係繪示一機器人生產線配套裝箱系統之一實施例之一方塊圖。在圖1B中，展示圖1A之系統100可在其中操作之一工作區之一俯視圖之一實例。在所展示之實例中，機器人手臂112、114如在圖1A中沿著一共同軌道(例如，軌道110)移動以接達並自沿著輸送工具106移動之源堆垛140拾取托盤且將托盤放置於在軌道110之與源堆垛140及輸送工具106相對之側上之目的地堆垛組裝區域中的對應目的地堆垛142上。在此實例中，一人類工作人員手動地將源堆垛進給至輸送工具106上，但在一些實施例中，一機器人工作人員執行該任務之全部或部分(例如，根據以程式化方式產生以履行各與一對應目的地相關聯之一組訂單之規劃)。在目的地堆垛142完成時，將其等從目的地堆垛組裝區域移出，如藉由圖1B之頂部之對應於圖1A之箭頭124之箭頭所指示。

雖然在圖1A及圖1B中所展示之實例中，托盤各僅容納一種類型之物品，但在其他實施例及應用中，可搬運具有物品混合之源及目的地托盤以組裝托盤之目的地堆垛，如本文中所揭示。類似地，雖然在圖1A及圖1B中所展示之實例中，托盤之源堆垛各僅容納相同類型及內容物之托盤，但在其他實施例及應用中，源托盤堆垛可包含托盤及/或物品類型之一混合。例如，控制電腦128被提供指示哪些類型之托盤在各源托盤堆垛中之哪一位置中之資訊，且使用該資訊連同指示各目的地托盤堆垛之所需內容物之載貨單或其他資訊，以藉由各自一源托盤堆垛上之一對應位置拾取所需托盤並將托盤添加至一對應目的地堆垛來建構所需目的地托盤堆垛。

圖2A係繪示用以組裝托盤堆垛之一自動化程序之一實施例之一狀態圖。在各項實施例中，根據狀態圖200之處理係由一控制電腦(諸如圖1A之控制電腦128)執行。在所展示之實例中，一規劃狀態、程序及/或模組202藉由使用如本文中所揭示之機器人工具以(例如)根據一組訂單、***、載貨單等自托盤之同質或非同質源堆垛拾取托盤且建構各具有一或多種類型之托盤之目的地堆垛來產生並動態地更新用以組裝輸出之托盤堆垛之一規劃。規劃狀態、程序及/或模組202接收指示哪些目的地托盤堆垛已完成，哪些源托盤堆垛已移動至工作區中之回饋，及/或可用於連續更新用以拾取及放置(堆垛)托盤以組裝目的地堆垛之規劃的其他狀態及背景資訊。在狀態204中，控制一給定機器人工具(例如，機器人手臂112及/或114及相關聯末端執行器116及118，在圖1A中所展示之實例中)之一程序判定待根據如自規劃狀態、程序及/或模組202接收之一當前總體規劃自一源堆垛移動至一目的地堆垛之下一組一或多個托盤。例如，機器人判定自一源堆垛抓握一個、兩個或更多個托盤以將其等添加至(或開始一新的)目的地堆垛。機器人進入狀態206，其中形成經判定以進行移動至適當位置中以抓握(若干)托盤，抓握托盤及/或開始將其等移動朝向目的地堆垛位置之一或多者的一策略及規劃；且機器人移動至適當位置中並抓握托盤。一旦已抓握(若干)托盤，機器人就進入狀態208，其中托盤沿著一經規劃(且若需要，動態地經調適)軌跡移動至目的地堆垛之附近(例如，懸停於目的地堆垛上方之一位置及/或待在其上建構目的地堆垛之一位置或結構)。在狀態210，機器人將(若干)托盤放置於目的地堆垛上。在一些實施例中，狀態210包含在力控制下操縱以確認該(等)托盤被牢固地放置於目的地堆垛上，例如，藉由將(若干)托盤向前及向後(或側至側，如適用)移動(或試圖移動)以確保任何互連結構對準並適當開槽，諸如托盤之底部上之突片經放置為配裝至其上放置(若干)托盤之托盤之側壁中之對應凹槽中。一旦判定托盤已被牢固地放置，機器人就釋放(若干)托盤並重新進入狀態204，其中判定待(例如)根據自規劃狀態、程序及/或模組202接收之總體規劃資訊自一對應源堆垛拾取下一組一或多個托盤並將其等移動至一對應目的地堆垛。在各項實施例中，如本文中所揭示之一機器人系統繼續循環通過圖2A之狀態204、206、208及210，直至已組裝所有目的地堆垛。

圖2B係繪示用以組裝托盤堆垛之一自動化程序之一實施例之一流程圖。在各項實施例中，控制一或多個托盤搬運機器人之一程序或模組實施圖2B之程序220。在各項實施例中，圖2B之程序220係由在一控制電腦(諸如圖1A之控制電腦128)上運行之程序或模組執行。在一些實施例中，結合使用一多模式末端執行器之一第二抓握機構(例如，具有夾持器手臂之一抓握機構等)抓握一托盤來執行程序220。在所展示之實例中，在222，判定待自一源堆垛移動至一目的地堆垛之一特定組之一或多個托盤。在一些實施例中，一機器人手臂具有容納一次僅拾取及放置一個托盤之一末端執行器(例如，一第二抓握機構)。在其他實施例中，一機器人具有可抓握兩個或更多個托盤之一堆垛(例如，藉由抓握待抓握之堆垛中之托盤之一最底部托盤)之一末端執行器。在224，判定用以移動至並抓握(若干)托盤之一策略。例如，機器人規劃並實施使其末端執行器移動至(若干)待抓握之托盤上方或以其他方式在其附近之一位置的一組操縱。作為另一實例，機器人規劃並實施用以控制末端執行器以抓握托盤之一操作。機器人控制末端執行器(例如，一多模式末端執行器)以改變模式結合抓握一托盤或來自該托盤之物品(例如，至少部分基於末端執行器是否將抓握一托盤或來自一托盤之一物品等來控制末端執行器使用一第一抓握機構或第二抓握機構)。判定並實施用以抓握(若干)托盤之一策略。在226，判定並執行將(若干)托盤移動至一目的地堆垛之一規劃(例如，軌跡)。軌跡/規劃考慮到工作區中之障礙物(諸如其他堆垛)及與其他機器人工具(諸如在相同工作區中操作之另一拾取/放置機器人(例如，圖1A之機器人手臂112、114))之潛在碰撞。在228，判定並執行用以將(若干)托盤放置於對應目的地堆垛頂上之一策略。在230，例如，向一規劃程序或模組報告拾取/放置操作之結果。重複步驟222、224、226、228及230之後續反覆，直至在232判定處理完成，例如，所有目的地堆垛已完成。

圖2C係繪示用以自一托盤拾取物品及將物品放置於一托盤之一自動化程序之一實施例之一流程圖。在一些實施例中，程序250係由圖1A之系統100實施。在一些實施例中，結合使用一多模式末端執行器之一第一抓握機構(例如，具有用於吸取式抓握之吸杯之一抓握機構等)自一托盤拾取一物品/將一物品放置於一托盤來執行程序250。在各項實施例中，控制一或多個托盤搬運機器人之一程序或模組實施圖2C之程序250。在各項實施例中，圖2C之程序250係由在一控制電腦(諸如圖1A之控制電腦128)上運行之程序或模組執行。

在所展示之實例中，在252，判定待自一源位置移動至一目的地位置的一特定組之一或多個物品。例如，系統判定自一源位置(例如，一配套裝箱貨架、輸送機等)擷取物品及將一物品放置於一托盤或其他容器中。作為另一實例，系統判定自一托盤拾取物品並將物品放置於一目的地位置(例如，輸送機、滑槽、其他容器等)處。在一些實施例中，一機器人手臂具有容納一次僅拾取及放置一個物品之一末端執行器(例如，一第一抓握機構，諸如一吸取式末端執行器)。在其他實施例中，一機器人具有可抓握複數個物品之一末端執行器(例如，藉由使用吸取式末端執行器之一不同吸杯子組來抓握各物品)。

在254，判定用以移動及抓握物品之一策略。例如，機器人規劃並實施使其末端執行器(例如，一多模式末端執行器之一吸取式末端執行器)移動至(若干)待抓握之物品上方或以其他方式在其附近之一位置的一組操縱。作為另一實例，機器人規劃並實施用以控制末端執行器以抓握物品之一操作。機器人控制末端執行器(例如，一多模式末端執行器)以改變模式結合抓握一托盤或來自該托盤之物品(例如，至少部分基於末端執行器是否將抓握一托盤或來自一托盤之一物品等來控制末端執行器使用一第一抓握機構或第二抓握機構)。判定並實施用以抓握(若干)物品之一策略。

在256，判定並執行用以將(若干)物品移動至一目的地位置之一規劃(例如，軌跡)。軌跡/規劃考慮到工作區中之障礙物(諸如其他物品、托盤堆垛)及與其他機器人工具(諸如在相同工作區中操作之另一拾取/放置機器人(例如，圖1A之機器人手臂112、114))之潛在碰撞。

在258，判定並執行用以將物品放置於對應目的地位置(例如，一目的地托盤、一輸送機等)處之一策略。

在260，例如，向一規劃程序或模組報告拾取/放置操作之結果。重複步驟252、254、256、258及260之後續反覆，直至在262判定處理完成，例如，已拾取及放置(若干)所有物品(例如，對應於諸如一訂單或裝箱單之一載貨單之物品，或自其拾取物品之托盤係空的，或其中放置物品之托盤係滿的)。

圖3A係繪示一機器人控制之托盤搬運末端執行器之一實施例之一圖式。在一些實施例中，末端執行器300係結合圖1A之系統100諸如由機器人手臂112、114實施。末端執行器300係包括至少兩個抓握機構(例如，一第一抓握機構及一第二抓握機構)之一多模式末端執行器。在一些實施例中，末端執行器300被機器人控制以根據不同模式(諸如基於待執行之一任務)操作。例如，末端執行器300在一第一抓握機構所處之一第一模式中操作(例如，使用一吸取式末端執行器來拾取/放置一物品)。作為另一實例，末端執行器300在一第二抓握機構所處之一第二模式中操作(例如，使用具有夾持器手臂之一末端執行器來拾取/放置一托盤)。作為另一實例，末端執行器300在其中使用末端執行器300上之一結構來推動/拉動一托盤或一托盤堆垛之一第三模式中操作。

在所展示之實例中，末端執行器300包含複數個抓握機構。在一些實施例中，末端執行器300包括：(i)對應於一吸取式末端執行器314之一第一抓握機構；及(ii)包括夾持器手臂(例如，側部件)之一第二抓握機構。末端執行器300中所包括之不同抓握機構係用於不同功能或在不同模式中使用。吸取式末端執行器314包括一或多個吸杯314a、314b、314c及314d。在一些實施例中，末端執行器300被機器人控制以基於選擇性地控制第一抓握機構及第二抓握機構之一或多者來抓握物體(例如，托盤、托盤中之物品等)。

如圖3A中所繪示，末端執行器300包括第一抓握機構及/或第二抓握機構之複數個元件所安裝至之一側向部件302。例如，末端執行器300包括側向部件302，一側部件304固定地安裝至側向部件302，且一側部件306以使側部件306 (例如，主動側部件)能夠移動至促進將末端執行器300移動至抓握一托盤之一位置中之一打開位置的一方式用鉸鏈或以其他方式可移動地安裝至側向部件302。一主動側拇指件308定位於側部件306之一內面上(或包括該內面之一整體部分或特徵)。在一些實施例中，兩個夾持器手臂(例如，側部件)諸如結合延長或縮短夾持器手臂之間的夾持而可相對於側向部件302移動。

根據各項實施例，側部件306可在一預定義運動範圍內移動。作為一實例，末端執行器300包含將側部件306之移動限制為在預定義運動範圍內之一或多個止擋機構(例如，止擋件、開關或類似者，或其等之一組合)。末端執行器300包含防止側部件306在一打開方向上移動超過一打開位置臨限值(例如，相對於側向部件302沿著其在一縱向方向上延伸之一平面/向量成130度，或相對於一閉合位置在30度與50度之間，在該閉合位置處，主動部件306實質上法向於側向部件302沿著其延伸之平面/向量)之一打開位置止擋機構。末端執行器300包含防止側部件306在一閉合方向上移動超過一閉合位置臨限值(例如，相對於側向部件302沿著其在一縱向方向上延伸之一平面/向量成約90度等)之一閉合位置止擋機構。可針對打開位置臨限值及/或閉合位置臨限值選擇各種值。在一些實施例中，至少部分基於末端執行器300所連接至之機器人在其中操作之一環境來設定打開位置臨限值。作為一實例，若複數個機器人係在一相對靠近的接近度內操作，則側部件306之運動範圍至少部分基於機器人之間或各種機器人(例如，相鄰機器人)在其中操作之區之間的一距離。在側部件306自一閉合位置移動至一打開位置時，側部件306在x方向上延伸得更遠。另外，側部件306可自閉合位置向打開位置移動得愈遠，則機器人系統控制結合抓握/放置一(若干)托盤打開/閉合側部件306所需之時間愈大。因此，限制側部件306之運動範圍(例如，限於足以允許末端執行器容易抓握一組一或多個托盤之一打開位置臨限值)容許機器人系統在其他機器人(例如，自主地抓握、移動及放置托盤之其他機器人)之接近度內更高效地操作。

在一些實施例中，打開位置臨限值及/或閉合位置臨限值係可組態的。例如，一或多個止擋機構係可組態的且基於(若干)打開位置臨限值及/或閉合位置臨限值組態所要來設定。

主動側拇指件308及側部件304之內面上之一對應結構(在圖3A中不可見)具有適於***至在待由末端執行器300抓握之一托盤之相對側上之一手柄或其他凹槽或孔中的一大小及形狀。在各項實施例中，拇指件308係可移除的且可更換的，例如，其等一旦因使用而磨損便被更換或與具有適於抓握(例如)一不同類型之托盤之一不同形狀、尺寸、材料等之一拇指件交換。主動側拇指件308固定地安裝至側部件306以便阻礙拇指件308旋轉(例如，在與托盤把手嚙合期間等)。例如，主動側拇指件在三個安裝點處安裝至側部件306。可實施各種其他安裝組態或安裝點數目。如在圖3A右側之三視圖中展示，在所展示之實例中，拇指件308在四側之各者上具有凸表面308a至308d。在各項實施例中，凸表面308a至308d促進使用力及力矩控制來將拇指件308***至待抓握之一托盤之側中之一把手或其他孔或凹槽中。在一些實施例中，結合主動力控制及定向阻抗控制使用凸表面來確保一柔和的且牢固的最終抓握，其中主動側完全進入托盤中。例如，即使不完善地對準，嚙合於一孔之一側或邊緣中之一凸表面308a至308d仍可使拇指件308之其餘部分能夠更容易更充分地滑動至孔中。在各項實施例中，在拇指件之底座處，最靠近其上安裝拇指件308之側部件304、306之內側壁的平坦表面308e使末端執行器300與所抓握之(若干)托盤之間的誤對準能夠得到校正及/或對準改善。例如，在一拾取場景中，側部件304 (例如，被動側部件)之一拇指件移動至待抓握之托盤之一側上之一把手或其他孔附近的位置中。可在力控制下使用凸表面308a至308d使拇指件部分地滑動至孔中。拇指件之底座附近之平坦表面308e係用以在閉合側部件306之前將被動側與托盤更佳地對準。

進一步參考圖3A，在所展示之實例中，末端執行器300包含安裝於側向部件302上之一力感測器310及將末端執行器300附接至一機器人手臂之支架312。在一些實施例中，末端執行器300係經由***穿過支架312中之一孔之一銷附接至一機器人手臂，而使末端執行器300能夠在機器人控制下(例如，使用一或多個馬達)繞銷之一縱軸自由地擺動及/或旋轉。在各項實施例中，力感測器310偵測末端執行器300在一x、y及/或z方向上經歷之力/力矩。力感測器310可具有至少 +10000 N之x或y方向上之一單軸力過載(例如，F _xy)及/或至少 +30000 N之z方向上之一單軸力過載(例如，F _z)。力感測器310可具有至少 +1000 Nm之x或y方向上之一單軸扭矩過載(例如，T _xy)及/或高達至少 +1000 Nm之z方向上之一單軸扭矩過載(例如，T _z)。在一些實施例中，力感測器310具有約 +18000 N之x或y方向上之一單軸力過載(例如，F _xy)及/或約 +48000 N之z方向上之一單軸力過載(例如，F _z)；及約 +1700 Nm之x或y方向上之一單軸扭矩過載(例如，T _xy)及/或約 +1900 Nm之z方向上之一單軸扭矩過載(例如，T _z)。

在各項實施例中，側部件304固定地安裝至側向部件302。側部件304之固定安裝使作用於末端執行器300上(例如，側部件304上)之力及力矩能夠傳播通過末端執行器之框架(例如，側向部件302及側部件304)而至力感測器310。例如，當主動部件306經致動以使拇指件308移動而與一托盤把手嚙合(例如，將拇指件308***至托盤把手中)時，側部件304之固定安裝避免力及移動轉化成末端執行器之其他部分(諸如主動部件306)之一移動。

圖3B係繪示一機器人控制之托盤搬運末端執行器之一實施例之一圖式。末端執行器300包括經控制(例如，在多模式操作之第二操作模式期間)以使用夾持器手臂(例如，側部件304、306)抓握物品之一第二抓握機構。在一些實施例中，末端執行器300經控制以移動夾持器手臂之一或多者以打開夾持以容許末端執行器300移動至適當位置中以抓握一物體(例如，一托盤)及移動夾持器手臂之一或多者以閉合對待抓握之物體之夾持。

在圖3B中所展示之狀態中，主動側部件306已(例如)藉由一氣壓或液壓活塞、馬達或容置於圖3B中之側向部件302中之其他原動力及結構(未展示)打開至打開位置。向量/方向316繪示一閉合位置(例如，閉合位置臨限值)之一實例。在各項實施例中，閉合位置係側部件306根據其形成相對於側向部件302之一法向向量之一組態。例如，閉合位置臨限值相對於側向部件302沿著其延伸之一方向成90度(或實質上90度)。如圖3B中所繪示，側部件306移動至一打開位置。在側部件306移動至打開位置時，側部件306與向量/方向316之間的一角被表示為角313。根據各項實施例，打開位置臨限值對應於角315介於35度與50度之間的一組態。在一些實施例中，打開位置臨限值對應於角315介於40度與50度之間的一組態。在一些實施例中，打開位置臨限值對應於角313介於約40度與約45度之間的一組態。

在各項實施例中，機器人系統至少部分基於由一或多個感測器獲得之資訊來控制側部件306 (例如，控制一致動裝置以使側部件306移動)，該一或多個感測器諸如包括於側部件306 (例如，側部件306之拇指件308)中之一(若干)感測器、包括於側部件304 (例如，被動側部件之一拇指件)中之一(若干)感測器、包括於末端執行器300所連接至之機器人上或周圍之一攝影機或其他感測器(例如，用以擷取與機器人之工作區有關之資訊)及類似者，或其等之任何組合。根據用以抓握、移動及/或放置一組一或多個托盤之一規劃及自一或多個感測器獲得之資訊來控制側部件306。進一步根據機器人之工作區內之障礙物(諸如另一托盤堆垛(例如，一相鄰堆垛)、工作以移除另一托盤堆垛(或相同托盤)之一托盤的另一機器人)來控制側部件306。

在各項實施例中，如本文中所揭示之托盤拾取操作係平穩的、柔和的及精確的且容忍不確定性及干擾。在各項實施例中，使用第二抓握機構之一拾取場景(例如，使用夾持器手臂抓握一托盤)包含以下一或多者： ●  自懸停姿勢(在堆垛上方)下降至一目標姿勢(鄰近托盤)結合高度檢查以改善托盤把手位置之估計及一動態目標調整。 ●  使用末端執行器之主動側表面來控制軌道之方向上之任何不確定性，無論是一錯放托盤或一人為錯誤。在各項實施例中，在移動至懸停姿勢之後，機器人下降至與把手對準之位置中，且在其進行此下降運動時，使用力控制來確保在軌道方向上之對準係完美的(或實質上完美的)。此很可能是因為夾持器幾乎完全適配在其自身中之托盤之長度，且任何誤對準可能導致接觸。此接觸被確保在具有一對角平面之主動側面板上，此意謂機器人系統可有效地使用夾持器與誤對準之托盤之間的接觸來使用力控制調整吾人的位置。 ●  繼續使用三自由度(3 DOF)力控制器(例如，基於來自力感測器310之感測器讀數)來找到(托盤把手)狹槽在被動側上之位置並使用拇指件之凸度(例如，表面308a至308d之一或多者，取決於哪一者與托盤嚙合)來將被動側拇指件***至狹槽中。在一些實施例中，使用一6DOF控制器來執行用以確保拇指件被***之XYZ力控制及用以確保被動側面板之平面與托盤外表面之平面齊平的XYZ軸力矩。在一些實施例中，使用側部件304中(或側部件304之拇指件中)之一或多個感測器來獲得與托盤之一位置相關聯之資訊，諸如指示第二側部件相對於第一托盤之一位置之資訊，指示第一托盤何時處於末端執行器經控制以使被動側結構與包括於第一結構中之孔、凹槽或把手嚙合之一位置中(例如，偵測托盤何時接近托盤(諸如在夾持器之一入口處)以諸如用於偵測末端執行器300經正確定位以開始將托盤與側部件304嚙合之一程序等)的資訊，指示第一托盤何時處於被動側結構與包括於第一結構中之孔、凹槽或把手嚙合之一位置中的資訊，及類似者，或其等之任何組合。 ●  使用拇指件之平坦末端(例如，308e)來針對任何定向失配進行調整。 ●  當一切正常時(例如，回應於判定側部件304及/或主動側部件經正確地定位以抓握托盤等)，用力/力矩控制閉合主動側(例如，306)，以考量托盤姿勢中之任何殘餘定向或位置不確定性，並抬起托盤以對抓握之品質進行完整性檢查(例如，重量如預期，力及力矩平衡且以其他方式與良好抓握一致)。在一些實施例中，當夾持器之狀態被視為良好時，在啟用力/力矩控制的情況下閉合主動側以便改善及校正任何殘餘定向/位置誤差，此確保托盤之柔和搬運。 ●  若機器人偵測到與堆垛中之托盤之重量或品質或堆垛自身之品質有關的任何異常，則其安全地中止拾取。

根據各項實施例，末端執行器300經控制以在一作用中狀態(例如，一經部署狀態)與一非作用中狀態(例如，一經回縮狀態)之間致動一第二抓握機構。作為一實例，當末端執行器300經控制以在一第一模式中操作(例如，使用一第一抓握機構自一托盤抓握一物品)時，第二抓握機構經致動以在一非作用中狀態中組態。在第一模式中之操作期間，末端執行器300經轉變至非作用中狀態，其中移動第二抓握機構之一或多個元件以容許第一抓握機構抓握物體(例如，一托盤中之物品等)。作為另一實例，當末端執行器300經控制以在一第二模式中操作(例如，使用一第二抓握機構抓握一托盤)時，第二抓握機構經致動以在一作用中狀態中組態。在第二模式中之操作期間，末端執行器300經轉變至作用中狀態，其中移動第二抓握機構之一或多個元件以容許夾持器手臂嚙合由第二抓握機構抓握之一托盤或其他物體。

圖3C係繪示一機器人控制之托盤搬運末端執行器之一實施例之一圖式。末端執行器300包括經控制(例如，在多模式操作之第二操作模式期間)以使用夾持器手臂(例如，側部件304、306)抓握物品之一第二抓握機構。在一些實施例中，末端執行器300經控制以移動夾持器手臂之一或多者以打開夾持以容許末端執行器300移動至適當位置中以抓握一物體(例如，一托盤)及移動夾持器手臂之一或多者以閉合對待抓握之物體之夾持。

在一些實施例中，在末端執行器300在第一模式中操作期間，末端執行器轉變至其中元件(例如，夾持器手臂)移動至一完全回縮狀態之非作用中狀態。如圖3C中所繪示，側部件304、306定位於一作用中狀態中，其中側部件304、306被完全回縮且使吸取式末端執行器314 (例如，第一抓握機構，諸如一吸取式末端執行器)能夠抓握一物品。

向量/方向316繪示一閉合位置(例如，閉合位置臨限值)之一實例，該實例對應於末端執行器300在第二模式(例如，其中夾持器手臂定位於作用中狀態中)中操作。在各項實施例中，閉合位置係側部件306根據其形成相對於側向部件302之一法向向量(或實質上一法向向量)且延伸遠離側向部件302之安裝至一機器人手臂之一部分之一組態。例如，閉合位置臨限值相對於側向部件302沿著其延伸之一方向成90度(或實質上90度)。如圖3C中所繪示，側部件306移動至一打開位置(例如，一經回縮狀態)。在側部件304、306移動至打開位置時，側部件306與向量/方向316之間的一角被表示為角315。根據各項實施例，打開位置臨限值對應於角315介於145度與225度之間的一組態。在一些實施例中，打開位置臨限值對應於角315介於180度與225度之間的一組態。

圖4係繪示根據各項實施例之用於操作一末端執行器以移動一物體之一程序之一流程圖。在一些實施例中，結合控制圖3A至圖3B之末端執行器300來實施程序400。在一些實施例中，程序400係由圖1A之系統100等實施。

在402，進行操作末端執行器(例如，一多模式末端執行器)以拾取/放置一物體之一判定。在一些實施例中，一物體可為一托盤、一容器、一運送箱、一盒子、一物品(例如，可包含於一托盤中之一物品)等。

在404，判定待根據其操作末端執行器之一模式。系統自複數個模式選擇待根據其操作末端執行器之模式。在一些實施例中，系統判定是否在根據其使用一第一抓握機構(例如，一吸取式末端執行器)抓握物體之一第一模式中操作末端執行器，及/或是否在根據其使用一第二抓握機構(例如，包括複數個夾持器手臂之一末端執行器)抓握物體之一第二模式中操作末端執行器。

在406，進行關於是否待在第一模式中操作末端執行器之一判定。回應於在406判定待在第一模式中操作末端執行器，程序400進行至408。相反地，回應於在406判定將不在第一模式中操作末端執行器，程序400進行至412。

在408，判定使用一吸取式末端執行器拾取/放置一物體之一規劃。回應於判定在第一模式中操作末端執行器，系統判定用於抓握一托盤或其他容器中所包括之物體(諸如一物品)及用於將物體放置於一目的地位置(例如，一托盤、一輸送機、一貨架等)處之一規劃(或策略)。在一些實施例中，回應於判定在第一模式中操作末端執行器，系統控制末端執行器將第二抓握機構轉變至一非作用中狀態(例如，其中將夾持器手臂移動至一經回縮位置)。經判定用於抓握物體之規劃可包含用以將第二抓握機構轉變至非作用中狀態之一操作。

在410，控制吸取式末端執行器以拾取一物體並將其放置於一目的地位置處。系統控制吸取式末端執行器以致動一吸取機構以在吸取式末端執行器之一吸杯與待抓握之物體之間施加一吸力。系統至少部分基於由偵測一吸力(或吸杯與物體之間的吸取之其他屬性)之一感測器接收之回饋來控制該吸取機構。在一些實施例中，控制吸取式末端執行器拾取及放置物體包括控制一多模式末端執行器所安裝至之一機器人手臂以使用其之一吸取式末端執行器來拾取及放置物體。

在412，判定使用包括夾持器手臂之一末端執行器拾取/放置物體之一規劃。回應於判定在第二模式中操作末端執行器，系統判定用於抓握諸如一托盤(例如，包括於一托盤堆垛中之一托盤等)之物體之一規劃(或策略)。在一些實施例中，回應於判定在第二模式中操作末端執行器，系統控制末端執行器以將第二抓握機構轉變至一作用中狀態(例如，其中將夾持器手臂移動至一經部署位置)。經判定用於抓握物體之規劃可包含用以將第二抓握機構轉變至作用中狀態之一操作。

在414，控制包括夾持器手臂之末端執行器以拾取一物體並將其放置於一目的地位置處。系統控制包括夾持器手臂之末端執行器(例如，第二抓握機構)以致動夾持器手臂之一或多者之移動以夾持待抓握之物體(例如，托盤)。例如，系統控制移動一主動側部件以嚙合物體。系統至少部分基於由偵測一或多個夾持器手臂(或此等手臂之拇指件)相對於待抓握之物體之定位之一感測器接收的回饋來控制包括夾持器手臂之末端執行器。在一些實施例中，控制包括夾持器手臂之末端執行器拾取及放置物體包括控制一多模式末端執行器所安裝至之一機器人手臂以使用其之夾持器手臂來抓握及拾取/放置物體。

在416，進行關於程序400是否完成之一判定。在一些實施例中，回應於判定無進一步物體(例如，托盤、物體)待被移動，由一任務台固持之一托盤係空的(例如，在一卸載操作之情況下)，由一任務台固持之一托盤係滿的(例如，在一裝載操作之情況下)，一使用者已退出系統，一管理者指示程序400待被暫停或停止等，將程序400判定為完成。回應於程序400完成之一判定，程序400結束。回應於程序400未完成之一判定。程序400返回至402。

圖5A係根據各項實施例之用於操作一末端執行器結合自一托盤拾取一物品或將一物品放置於一托盤之一程序的一流程圖。在一些實施例中，結合控制圖3A至圖3B之末端執行器300來實施程序500。在一些實施例中，程序500係由圖1A之系統100等實施。

在502，進行在一第一模式中操作末端執行器(例如，一多模式末端執行器)之一判定。在一些實施例中，系統判定在第一模式中操作多模式末端執行器結合判定待抓握之物體係待自一托盤拾取/放置於一托盤之一物品，或以其他方式判定待用一吸取式末端執行器抓握物體。

在504，自一或多個感測器獲得資訊。該資訊指示夾持器手臂之一或多者是否處於一作用中狀態或一非作用中狀態(或介於作用中狀態或非作用中狀態之間的某一中間狀態)中。在一些實施例中，系統使用對應於夾持器手臂之一定位之資訊結合控制夾持器手臂(或第二抓握機構)以根據其中待操作多模式末端執行器之一模式轉變至作用中狀態或非作用中狀態。

在506，進行關於夾持器手臂是否定位於非作用中狀態中之一判定。回應於在506判定夾持器手臂並未處於非作用中狀態中(或判定夾持器手臂處於作用中狀態中)，程序500進行至508，在508，調整夾持器手臂之一組態。例如，系統控制將夾持器手臂移動(或繼續移動)至非作用中狀態(例如，至經回縮位置)。在一些實施例中，非作用中狀態對應於夾持器手臂定位於一臨限回縮狀態中，諸如在夾持器手臂與側向部件之間的一角範圍內(例如，即使夾持器手臂未完全回縮但在夾持器手臂之一回縮臨限值內，夾持器手臂仍被視為處於一非作用中狀態中)。程序500反覆遍歷504至508，直至系統判定夾持器手臂處於非作用中狀態中。

回應於在506判定夾持器手臂處於非作用中狀態中，程序500進行至510，在510，系統判定嚙合物品，諸如在一托盤或其他源位置(例如，貨架、輸送機等)內之一物品。

在512，系統控制調整吸取式末端執行器(例如，第一抓握機構)之一位置。系統控制定位吸取式末端執行器以嚙合待抓握之物品。例如，系統將機器人手臂及末端執行器移動至吸取式末端執行器上之一吸杯嚙合物品之一位置。

在514，系統藉由吸取式末端執行器使用吸取控制來抓握(若干)物品。系統致動一吸取機構以在一或多個吸杯(例如，被包括於吸取式末端執行器中)與待抓握之(若干)物品之間施加一吸力。在一些實施例中，控制吸取式末端執行器以抓握複數個物品(例如，將該複數個物品同時移動至各自目的地位置)。

在516，自一或多個感測器獲得資訊。該資訊指示吸取式末端執行器是否與待抓握之(若干)物品嚙合。例如，系統獲得與吸取式末端執行器之(若干)吸杯與待抓握之(若干)物品之間的一吸力有關之資訊。

在518，系統判定是否嚙合(若干)物品。例如，系統判定(若干)物品係由吸取式末端執行器牢固地抓握。回應於在518判定(若干)物品未被牢固地抓握(例如，物品與末端執行器之間的一吸力小於一臨限吸力，或未用吸取式末端執行器嚙合物品)，程序500返回至514，在514，系統使用吸取式末端執行器使用吸取控制來調整/固定物品之嚙合/抓握。程序500反覆遍歷514至518，直至系統判定(若干)物品係由吸取式末端執行器牢固地抓握。

在520，將(若干)物品移動至目的地位置並控制吸取式末端執行器以放置(若干)物品。在一些實施例中，系統控制一機器人手臂以將物品移動至目的地位置(或接近目的地位置)且接著控制吸取式末端執行器以在目的地位置處釋放物品。例如，系統控制吸取式末端執行器以減小/消除吸取式末端執行器與(若干)物品之間的吸力。

圖5B係根據各項實施例之用於操作一末端執行器結合自一托盤拾取一物品或將一物品放置於一托盤之一程序的一流程圖。在一些實施例中，結合控制圖3A至圖3B之末端執行器300來實施程序550。在一些實施例中，程序550係由圖1A之系統100等實施。

在552，系統判定在一第一模式中操作末端執行器。在一些實施例中，552對應於或類似於圖5A之程序500之502。

在554，自一或多個感測器獲得資訊。在一些實施例中，554對應於或類似於圖5A之程序500之504。

在556，進行關於夾持器手臂是否定位於非作用中狀態中之一判定。在一些實施例中，556對應於或類似於圖5A之程序500之506。回應於在556判定夾持器手臂並未處於非作用中狀態中(或判定夾持器手臂處於作用中狀態中)，程序550進行至558，在558，調整夾持器手臂之一組態。在一些實施例中，558對應於或類似於圖5A之程序500之508。程序550反覆遍歷554至558，直至系統判定夾持器手臂處於非作用中狀態中。

在560，系統判定嚙合一托盤或其他容器中(或來自一源位置)之一物品。系統基於一載貨單(例如，一訂單、一裝箱單等)判定嚙合一物品。

在562，系統控制將吸取式末端執行器(例如，第一抓握機構)之一位置調整於非作用中狀態中。在一些實施例中，562對應於或類似於圖5A之程序500之512。

在564，系統藉由吸取式末端執行器使用吸取控制來抓握(若干)物品。在一些實施例中，564對應於或類似於圖5A之程序500之514。

在566，自一或多個感測器獲得資訊。在一些實施例中，566對應於或類似於圖5A之程序500之516。

在568，系統判定是否嚙合(若干)物品。在一些實施例中，568對應於或類似於圖5A之程序500之518。回應於在568判定(若干)物品未被牢固地抓握(例如，物品與末端執行器之間的一吸力小於一臨限吸力，或物品未與吸取式末端執行器嚙合)，程序550返回至564，在564，系統使用吸取式末端執行器使用吸取控制來調整/固定物品之嚙合/抓握。程序560反覆遍歷564至568，直至系統判定(若干)物品係由吸取式末端執行器牢固地抓握。

在570，進行關於一或多個其他物品是否待由吸取式末端執行器抓握之一判定。例如，系統判定吸取式末端執行器是否同時將複數個物品移動至各自目的地位置。回應於在570判定一或多個其他物品待由吸取式末端執行器抓握(例如，用於同時移動/放置)，程序550返回至560且程序500反覆遍歷560至570，直至系統判定無進一步物品待由吸取式末端執行器抓握。

在572，將(若干)物品移動至目的地位置並控制吸取式末端執行器以放置(若干)物品。在一些實施例中，572對應於或類似於圖5A之程序500之520。

圖6A係根據各項實施例之用於操作一末端執行器結合拾取或放置一托盤或其他容器之一程序的一流程圖。在一些實施例中，結合控制圖3A至圖3B之末端執行器300來實施程序600。在一些實施例中，程序600係由圖1A之系統100等實施。

在602，進行在一第二模式中操作末端執行器(例如，一多模式末端執行器)之一判定。在一些實施例中，系統判定在第二模式中操作多模式末端執行器結合判定待抓握之物體係待拾取及/或放置於一托盤堆垛等上之一托盤，或以其他方式判定待用具有夾持器手臂之一末端執行器抓握物體。

在604，自一或多個感測器獲得資訊。該資訊指示夾持器手臂之一或多者是否處於一作用中狀態或一非作用中狀態(或介於作用中狀態或非作用中狀態之間的某一中間狀態)中。在一些實施例中，系統使用對應於夾持器手臂之一定位之資訊結合控制夾持器手臂(或第二抓握機構)以根據其中待操作多模式末端執行器之一模式轉變至作用中狀態或非作用中狀態。

在606，進行關於夾持器手臂是否定位於非作用中狀態中之一判定。回應於在606判定夾持器手臂並未處於作用中狀態中(或判定夾持器手臂處於非作用中狀態中)，程序600進行至608，在608，調整夾持器手臂之一組態。例如，系統控制將夾持器手臂移動(或繼續移動)至作用中狀態(例如，至經部署位置)。在一些實施例中，作用中狀態對應於夾持器手臂定位於一臨限部署狀態中，諸如在夾持器手臂與側向部件之間的一角範圍內(例如，即使夾持器手臂未完全部署但在夾持器手臂之一部署臨限值內，夾持器手臂仍被視為處於一作用中狀態中)。作為一實例，參考圖3C，臨限部署狀態可對應於側部件304、306根據其相對於向量316在30度及-30度內之一狀態。作為另一實例，參考圖3C，臨限部署狀態可對應於側部件304、306根據其相對於向量316在15度及-15度內之一狀態。程序600反覆遍歷604至608，直至系統判定夾持器手臂處於非作用中狀態中。

回應於在606判定夾持器手臂處於非作用中狀態中，程序600進行至610，在610，系統判定用第二抓握機構(例如，夾持器手臂)嚙合物體(例如，一或多個托盤)。

在612，系統控制調整具有夾持器手臂之末端執行器(例如，第二抓握機構)之一位置。系統控制定位具有夾持器手臂之末端執行器以嚙合待抓握之物品。例如，系統將機器人手臂及末端執行器移動至末端執行器之(若干)夾持器手臂嚙合物體(例如，托盤)之一位置。

在614，系統控制末端執行器以用夾持器手臂(例如，包括夾持器手臂之末端執行器)來抓握(若干)托盤。系統致動夾持器手臂之一或多者以在夾持器手臂與待抓握之(若干)托盤之間施加一力。在一些實施例中，控制具有夾持器手臂之末端執行器以抓握複數個托盤(例如，將該複數個托盤同時移動至各自目的地位置)。作為一實例，系統控制一主動手臂(例如，可相對於多模式末端執行器之側向部件移動之主動夾持器手臂)閉合並使用力控制來將主動手臂之一拇指件開槽至(若干)托盤之一抓握孔中。

在616，系統(例如，機器人)測試其對(若干)托盤之抓握，且若在618判定抓握為牢固的，則機器人將托盤移動至其目的地(例如，程序600進行至622)。若在616判定抓握並不牢固，則在622調整抓握並在616再次測試。例如，機器人將托盤放回源堆垛上，釋放托盤並嘗試一新抓握。或者，機器人將托盤至少部分放回源堆垛上且嘗試調整其夾持而不完全釋放托盤，例如，藉由使用力控制來試圖分別將被動及/或主動側拇指件更充分地開槽至托盤中。

在620，將(若干)托盤移動至目的地位置並控制末端執行器以放置(若干)托盤(例如，控制(若干)夾持器手臂以脫離/釋放(若干)托盤)。在一些實施例中，系統控制一機器人手臂以將物品移動至目的地位置(或接近目的地位置)且接著控制末端執行器以在目的地位置處釋放托盤。

根據各項實施例，程序600之程序625及650係結合程序600之612至614來實施。

圖6B係根據各項實施例之用於操作一末端執行器結合拾取或放置一托盤或其他容器之一程序的一流程圖。在一些實施例中，結合控制圖3A至圖3B之末端執行器300來實施程序625。在一些實施例中，程序625係由圖1A之系統100等實施。程序625係結合抓握一物品(諸如一托盤)來實施。

根據各項實施例，一側部件(例如，被動側部件，諸如末端執行器300之側部件304)包括一或多個感測器。包括於側部件上之一或多個感測器經組態以獲得與相對於末端執行器(或明確言之被動側部件)之一位置的一結構(例如，一托盤)之一位置有關之資訊。由一或多個感測器獲得之資訊之實例包含(i)獲得指示托盤(或相對於托盤之末端執行器)何時處於末端執行器經控制以使末端執行器之至少一側(例如，一被動部件或包括於該被動部件上之一結構)與包括於一托盤(例如，經抓握之一托盤)之一側中之一孔、一凹槽或一把手嚙合之一位置中的資訊；(ii)獲得指示托盤(或相對於托盤之末端執行器)何時處於末端執行器(例如，一被動部件或包括於該被動部件上之一結構)所處之一位置中的資訊等。機器人系統結合定位被動側部件(或大體上末端執行器)來使用自一或多個感測器獲得之資訊。在一些實施例中，機器人系統使用自一或多個感測器獲得之資訊結合自一力感測器獲得之資訊來控制末端執行器(例如，包括於被動側部件上以嚙合托盤之一拇指件)。

在各項實施例中，末端執行器包括一第一感測器，該第一感測器經組態以獲得指示托盤何時處於末端執行器經控制以使一被動側結構(例如，安置於被動側部件上之一拇指件)與包括於托盤之一結構中之一孔、凹槽或把手嚙合之一位置中的資訊。第一感測器安置於被動側部件上，諸如在被動側部件之一遠端處或附近(例如，在被動側部件之一鰭片之底部或遠端附近)。在末端執行器移動而接近托盤時，機器人系統結合移動末端執行器以使托盤與被動側結構上之結構(例如，安置於被動側部件上之一拇指件)嚙合而使用自第一感測器獲得之資訊。例如，機器人系統使用自第一感測器獲得之資訊來粗略地定位末端執行器(例如，判定托盤是否在末端執行器之側部件之間等)。

在各項實施例中，末端執行器包括一第二感測器，該第二感測器經組態以獲得指示托盤何時處於被動側結構與包括於結構(例如，托盤之側上之一結構)中之孔、凹槽或把手嚙合之一位置中的資訊。第二感測器安置於被動側部件上，諸如接近被動側部件上之一結構(例如，在被動側部件之一拇指件附近或在被動側部件之一鰭片之頂部附近)。在末端執行器移動而接近托盤時，機器人系統結合移動末端執行器以使托盤與被動側結構上之結構(例如，安置於被動側部件上之一拇指件)嚙合而使用自第二感測器獲得之資訊。例如，機器人系統使用自第二感測器獲得之資訊來微調末端執行器之定位。

在626，自一(若干)第一感測器獲得資訊。該資訊指示末端執行器之一被動手臂(被動側部件)是否接近托盤。

在628，機器人系統判定是否嚙合被動手臂。例如，機器人系統使用自第一感測器獲得之資訊來判定是否使托盤與被動手臂嚙合。機器人系統回應於判定用於移動托盤之規劃指示托盤將被拾取並放置於一目的地位置中及托盤接近末端執行器而判定使托盤與被動手臂嚙合。在一些實施例中，系統使用自第一感測器獲得之資訊來判定托盤是否在末端執行器之被動手臂與主動手臂之間。

回應於在628判定被動手臂將不被嚙合(例如，與托盤)，程序625進行至630，在630調整被動手臂之位置。機器人系統控制機器人手臂以移動末端執行器，諸如更靠近托盤。此後，程序625返回至626。

回應於在628判定被動手臂將被嚙合(例如，與托盤)，程序625進行至632，在632機器人系統使用力控制來使被動手臂拇指件與托盤嚙合。例如，機器人系統使用力控制來將被動手臂之拇指件嚙合至托盤之一結構(例如，一孔、凹槽、把手等)中。

在634，自一(若干)第二感測器獲得資訊。該資訊指示被動手臂拇指件是否與托盤之結構嚙合。

在636，機器人系統判定被動手臂之拇指件是否與托盤嚙合。

回應於在636判定被動手臂拇指件未與托盤嚙合，程序625返回至632且重複632至636。例如，機器人系統進一步控制以移動末端執行器以使托盤之結構與被動手臂拇指件嚙合。

回應於在636判定被動手臂拇指件與托盤嚙合，程序625進行至638，在638，被動手臂與托盤嚙合之一指示。例如，在程序625由600之612調用之情況下，628向機器人系統(例如，在機器人系統上運行之一程序)提供被動拇指件手臂與托盤嚙合且程序600將進行至606之一指示。

圖6C係根據各項實施例之用於操作一末端執行器結合拾取或放置一托盤或其他容器之一程序的一流程圖。在一些實施例中，結合控制圖3A至圖3B之末端執行器300來實施程序650。在一些實施例中，程序650係由圖1A之系統100等實施。程序650係結合抓握一物品(諸如一托盤)來實施。程序650係結合抓握諸如一托盤(或複數個托盤)之一物品來實施。例如，程序650係結合程序600之610至614來實施。

根據各項實施例，末端執行器(例如，側向部件、主動手臂或兩個夾持器手臂)包括獲得與主動手臂或複數個夾持器手臂(例如，末端執行器300之側部件304、306)之一位置有關之資訊的一或多個感測器。例如，系統使用該資訊來判定(若干)夾持器手臂是否定位於一作用中狀態中(例如，經部署)或一非作用中狀態中(例如，經回縮)。系統可控制末端執行器(例如，多模式末端執行器)在不同模式中操作或以其他方式轉變至不同狀態(例如，作用中狀態、非作用中狀態等)。在一些實施例中，末端執行器(例如，側向部件、主動手臂或兩個夾持器手臂)包括偵測主動手臂是否在一打開位置或一閉合位置中之一(若干)感測器。例如，感測器係經組態以獲得指示主動側部件是否在一打開位置或一閉合位置中之資訊的一機械限位開關。作為另一實例，感測器係經組態以獲得指示(若干)對應夾持器手臂是否在一經部署位置中或在一經回縮狀態中(或在介於完全部署與完全回縮之間的一中間狀態等中)之資訊的一機械限位開關。在一些實施例中，末端執行器(例如，側向部件或主動手臂)包括偵測夾持器手臂在一打開位置或一閉合位置中之一程度的一(若干)感測器(例如，感測器判定夾持器手臂之一特定定向或夾持器手臂在打開位置與閉合位置(包含)之間的一特定位置)。作為另一實例，感測器係一光感測器。光感測器經組態以獲得指示主動側部件是否在一打開位置或一閉合位置中的資訊。作為另一實例，感測器係一光感測器。光感測器經組態以獲得指示(若干)對應夾持器手臂是否在一經部署位置中或在一經回縮狀態中(或在介於完全部署與完全回縮之間的一中間狀態等中)之資訊。光感測器可進一步經組態以獲得指示主動側部件打開之一程度(例如，主動手臂是否部分打開，諸如在打開位置與閉合位置中途等)之資訊。機器人系統使用一或多個感測器(例如，獲得與主動手臂之一位置有關之資訊的(若干)感測器)來控制移動(若干)夾持器手臂以使其移動(例如，使主動手臂在閉合位置與打開位置之間移動)之一(若干)致動器的致動。

在一些實施例中，末端執行器(例如，末端執行器之主動手臂)包括用於偵測主動手臂(例如，主動手臂之一拇指件)是否與一托盤(例如，托盤上之一結構，諸如一孔、一凹槽或一把手等)嚙合的一或多個感測器。例如，末端執行器包括一感測器。

在652，自一感測器(例如，包括於末端執行器上，諸如在側向部件或主動部件處之一感測器)獲得指示主動手臂是否打開/閉合之資訊。機器人系統使用該感測器來獲得與主動手臂之一位置有關之資訊。

在654，機器人系統判定主動手臂是否在一打開位置中。例如，機器人系統判定主動手臂是否完全打開(例如，打開至打開位置臨限值)。作為另一實例，機器人系統判定主動手臂是否充分打開以抓握一托盤(例如，若一相鄰堆垛阻止/限制機器人系統完全打開主動手臂)。

回應於在654判定主動手臂未在一打開位置中，程序650進行至656，在656調整主動手臂之位置。例如，調整主動手臂之位置以允許末端執行器抓握托盤(例如，在末端執行器經控制以抓握托盤時確保托盤之間隙)。機器人系統控制機器人手臂以移動主動手臂以進一步打開主動手臂，或完全打開主動手臂。此後，程序650返回至652。

回應於在654判定主動手臂在一打開位置中，程序650進行至658，在658機器人系統判定嚙合托盤。例如，機器人系統判定控制致動器移動主動手臂以使托盤與主動手臂(例如，主動手臂上之一結構，諸如一主動手臂拇指件)嚙合。

在660，使用力控制來將主動手臂之組態調整至閉合位置。回應於判定嚙合托盤，機器人系統控制致動器以將主動手臂移動至閉合位置。

在662，自(若干)感測器獲得資訊，該資訊指示主動手臂拇指件是否與托盤之一結構嚙合。例如，機器人系統自圖3C中所繪示之末端執行器300上所設置之一感測器獲得資訊。

在664，執行主動手臂拇指件是否與托盤嚙合之一判定。在一些實施例中，機器人系統使用自(若干)感測器獲得之資訊(例如，指示主動手臂拇指件是否與托盤之一結構嚙合之資訊)來判定主動手臂拇指件是否與托盤嚙合(例如，主動手臂拇指件是否***至托盤之一孔、凹槽或把手中)。在一些實施例中，機器人系統進一步自一力感測器獲得資訊，且結合判定主動手臂拇指件是否與托盤嚙合來使用與作用於末端執行器上之力有關之資訊。

回應於在664判定主動手臂拇指件未與托盤嚙合，程序650返回至660以進一步調整主動手臂之組態。程序650反覆遍歷660、662及664，直至機器人系統判定主動手臂拇指件與托盤嚙合。

回應於在664判定主動手臂拇指件未與托盤嚙合，程序650進行至666，在666提供主動手臂與托盤嚙合之一指示。例如，在程序650由程序600之612調用之情況下，666向機器人系統(例如，在機器人系統上運行之一程序)提供主動拇指件手臂與托盤嚙合且程序600將進行至614之一指示。

圖6D係根據各項實施例之用於操作一末端執行器結合拾取或放置一托盤或其他容器之一程序的一流程圖。在一些實施例中，藉由圖1A之系統100及/或圖13之機器人1300來實施程序675。程序675係結合抓握一物品(諸如一托盤)來實施。

在677，進行放置一或多個托盤之一判定。系統判定一或多個托盤待被放置於一目的地位置處。例如，系統判定藉由將一或多個托盤放置於彼此頂部上來產生一托盤堆垛。作為另一實例，系統回應於判定一托盤堆垛之一頂部處之一托盤係空的(例如，以便暴露在該頂部托盤下方之托盤中之物品)來判定移動該頂部托盤。

在679，使用力控制將末端執行器之一主動手臂之一組態調整至一打開位置。例如，末端執行器之第二抓握機構被機器人定位於一作用中狀態中，且末端執行器經致動以移動第二抓握機構之主動手臂結合使用第二抓握機構來放置一或多個托盤。在一些實施例中，系統控制末端執行器以移動複數個夾持器手臂結合釋放對(若干)托盤之夾持。

在681，自一或多個感測器獲得指示主動手臂是否打開或閉合之資訊。在一些實施例中，系統判定(若干)夾持器手臂是否處於一作用中狀態或一非作用中狀態中。

在683，進行關於主動手臂是否打開(或回縮)之一判定。例如，系統判定(若干)夾持器手臂是否處於作用中狀態或非作用中狀態中。系統至少部分基於自一或多個感測器獲得之指示主動手臂是否打開或閉合之資訊來判定主動手臂是否打開。

回應於在683判定主動手臂未打開，程序675進行至685，在685，調整主動手臂之一組態。系統控制末端執行器(例如，主動手臂)之致動以將主動手臂移動至打開位置。此後，程序765返回至681且反覆遍歷681至685，直至系統判定主動手臂打開。

回應於在683判定主動手臂打開，程序675進行至687，在687，自一或多個感測器獲得指示主動手臂拇指件是否與托盤之結構嚙合之資訊。

在689，進行關於主動手臂之拇指件是否與托盤嚙合之一判定。在一些實施例中，系統至少部分基於自一或多個感測器獲得之指示主動手臂拇指件與托盤之結構嚙合之資訊來判定主動手臂之拇指件是否與托盤嚙合。

在691，系統提供主動手臂與托盤脫離之一指示。在一些實施例中，系統提供(若干)夾持器手臂與托盤脫離(例如，托盤經釋放)之一指示。系統可向調用程序675之程序(例如，程序600之620)提供該指示。

圖7A係繪示根據各項實施例之在一第一模式中組態之一末端執行器之一圖式。在所展示之實例中，多模式末端執行器700係用於自托盤720拾取一物品。回應於判定自托盤720拾取一物品，系統判定在一第一模式中操作多模式末端執行器，側部件704及706根據該第一模式移動至一非作用中狀態。將側部件704及706移動至非作用中狀態包含將側部件移動足以暴露吸取式末端執行器714 (例如，容許吸取式末端執行器714嚙合/抓握物品)之程度。在所展示之實例中，側部件704及706定位於一非作用中狀態(例如，一經回縮狀態)中，側部件704及706根據該非作用中狀態相對於側部件704及706處於一作用中狀態中之一位置打開約180度。在各項實施例中，側部件704及706打開大於180度(例如，使得側部件704及706相對於側向部件702之一頂表面形成一銳角)。

圖7B係繪示根據各項實施例之在一第一模式中組態之一末端執行器之一圖式。在所展示之實例中，多模式末端執行器700定位於物品724之接近度內(例如，吸取式末端執行器714與物品724嚙合)。系統用機器人控制多模式末端執行器700所安裝至之一機器人手臂以便將吸取式末端執行器714移動至物品724之一源位置。系統用機器人控制吸取式末端執行器714以對物品724施加一吸力。例如，系統致動吸取式末端執行器714 (或多模式末端執行器700)之一吸取控制以形成吸取式末端執行器714之至少一個吸杯與物品724之間的吸取。系統在移動機器人手臂及/或多模式末端執行器700以移動物品724之前判定物品724是否被牢固地抓握。

圖7C係繪示根據各項實施例之在一第一模式中組態之一末端執行器之一圖式。在所展示之實例中，多模式末端執行器已自托盤720拾取物品724。在一些實施例中，回應於判定吸取式末端執行器714牢固地抓握物品724，系統控制機器人手臂以將物品724移動至對應目的地位置。

圖8A係繪示根據各項實施例之一機器人控制之托盤及物品搬運末端執行器之一圖式。在各項實施例中，一末端執行器(諸如圖3A及圖3B之末端執行器300)包含如圖8A中展示之結構。在所展示之實例中，末端執行器800包含分別具有經組態以***至一托盤之一第一側上之一把手或其他孔或凹槽中之一拇指件805、808的一側向部件802及側部件804、806。如所繪示，側部件804、806包含安裝於內側部件804、806之上部分上之一突片或支架810、822，在此實例中，突片或支架810、822經定位以與穿過側向部件802之一孔812 (或孔組)對準。可實施側部件804、806至側向部件802之各種其他組態或安裝。在一些實施例中，側拇指件805及側拇指件808具有不同輪廓。例如，側拇指件808具有比側拇指件805更陡之一曲率或輪廓。作為另一實例，側拇指件808具有比側拇指件805更大之一高度。

根據各項實施例，末端執行器800係一多模式末端執行器。例如，末端執行器800經控制以在根據其使用吸取式末端執行器830來抓握一物體之一第一模式及根據其使用包含側部件804、806之第二抓握機構來抓握一物體之一第二模式中操作。在所展示之實例中，吸取式末端執行器830連接至側向部件802之底部。吸取式末端執行器830包含吸杯832、834、836及838。在一些實施例中，吸杯832、834、836及838被一起控制(例如，使用一單個控制來引起吸杯832、834、836及838之各者之吸取)。在一些實施例中，吸杯832、834、836及838係經個別地或成子組地控制。例如，系統一起控制吸杯832、834，且單獨一起控制吸杯836、838。吸杯832、834、836及838之至少子組之獨立控制使多模式末端執行器800能夠抓握複數個物品並同時移動該等物品(例如，以便將物品放置於其等各自目的地位置處)。

圖8B係繪示根據各項實施例之一機器人控制之托盤及物品搬運末端執行器之一圖式。在各項實施例中，一末端執行器(諸如圖3A至圖3C之末端執行器300)包含如圖8B中展示之結構。在所展示之實例及狀態中，圖8A之末端執行器800經展示為處於一經組裝狀態(且在對應於作用中狀態之一經部署位置中)。一凸肩螺栓614 (或鉸鏈銷或類似結構)經展示為***穿過(若干)孔812及突片/支架810。側部件804可類似地連接至側向部件802。一氣壓或液壓缸(例如，缸816)安裝(例如，由一樞軸支架或其他支架)至側向部件802內之一內表面。

在各項實施例中，缸816 (例如，一氣壓缸)及端桿818包括一緩衝雙向氣壓缸。一或多個可移動側部件(例如，側部件804、806)之致動係藉由啟動缸816來執行。缸816之端桿818連接至側部件804、806。經由藉由將凸肩螺栓814***穿過(若干)孔812及突片或支架810而形成之一樞軸關節可旋轉地連接至側向部件802的側部件806係由氣壓缸推動/拉動以分別閉合/打開側部件806。側部件804可類似地連接至側向部件802且類似地經控制以藉由例如端桿820來移動(例如，在一作用中狀態與一非作用中狀態之間轉變)。在各項實施例中，藉由一四向二位單螺線管來控制缸816之致動。

圖8C係繪示根據各項實施例之一機器人控制之托盤及物品搬運末端執行器之一圖式。在所展示之實例中，側部件804及806經轉變至一非作用中狀態(例如，一經回縮位置)。控制末端執行器800以移動側部件804、806使末端執行器800能夠使用吸取式末端執行器830。

圖9A係繪示根據各項實施例之一機器人控制之托盤及物品搬運末端執行器之一圖式。在所展示之實例中，托盤搬運末端執行器900包含一側向部件902、側部件904及側部件906。末端執行器900經由一力感測器910及樞軸支架912附接至一機器人手臂(未展示)。在所展示之狀態中，末端執行器900在一第二模式中操作，側部件904及906根據該第二模式處於一作用中狀態中且係用於抓握一物體(諸如托盤914)。例如，側部件904、906之拇指件(未展示)可分別***至托盤914之任一側上之對應孔(未展示)中。

在所展示之實例中，末端執行器900進一步包含分別沿著側部件904、906之底部邊緣安裝之導引鰭片918及920。在各項實施例中，導引鰭片918、920沿著側部件904、906之底部邊緣之全部或一實質部分延伸。如所展示，各導引鰭片918、920具有在底部處向外展開之一形狀，使得導引鰭片918、920之各自底部邊緣之間的距離大於托盤914之寬度及側部件904、906 (如所展示，在處於閉合位置中時)之內面之間的距離。

圖9B係繪示根據各項實施例之一機器人控制之托盤及物品搬運末端執行器之一圖式。在一些實施例中，導引鰭片918、920相應地可旋轉地連接至側部件904、906。作為一實例，當側部件904、906移動至非作用中狀態(例如，至一經回縮位置)時，導引鰭片918、920經控制以相對於側部件904、906旋轉以進一步使導引鰭片918、920回縮。在所展示之實例中，側部件904、906處於一非作用中狀態中且導引鰭片918、920被進一步回縮(例如，導引鰭片918、920旋轉朝向側向部件902之中心(例如，自側部件904、906處於一作用中狀態中時之一延伸位置))。

在側部件904、906根據其移動至一非作用中狀態之一第一模式中操作末端執行器900暴露吸取式末端執行器930以自托盤914抓握一物品(例如，物品922、924、926)。

圖10A係繪示根據各項實施例之配備有一導引鰭片之一機器人控制之托盤及物品搬運末端執行器之一圖式。在所展示之實例中，托盤搬運末端執行器1000包含一側向部件1002及側部件1004、1006。末端執行器1000經由一力感測器1010及一組樞軸支架(若干)附接至一機器人手臂(未展示)。在所展示之狀態中，末端執行器1000在其抓握中具有一托盤1014。例如，側部件1004、1006之側拇指件(未展示)可分別***至托盤1014之任一側上之對應孔(未展示)中。儘管末端執行器1000之實例僅包含可移動(例如，使用一氣壓活塞等)之側部件1006，但兩個側部件1004及1006皆可能可旋轉地連接至側向部件1002。

在所展示之實例中，末端執行器1000進一步包含分別沿著側部件1004、1006之底部邊緣安裝之導引鰭片1018及1020。在各項實施例中，導引鰭片1018、1020沿著側部件1004、1006之底部邊緣之全部或一實質部分延伸。如所展示，各導引鰭片1018、1020具有在底部處向外展開之一形狀，使得導引鰭片1018、1020之各自底部邊緣之間的距離大於托盤1014之寬度及側部件1004、1006 (如所展示，在處於閉合位置中時)之內面之間的距離。

如圖10A中所展示，末端執行器1000用於將托盤1014定位於托盤1016上方，例如，將托盤1014放置於托盤1016上。例如，托盤1016可為托盤1014將添加至之一目的地堆垛上之最頂部托盤。

在一些實施例中，末端執行器1000包括在側部件1004、1006或導引鰭片1018、1020上之一或多個運載工具夾持器模組1021a或1021b。運載工具夾持器模組1021a或1021b可包括具有比側部件1004、1006或導引鰭片1018、1020之內表面相對更高之一摩擦力之內表面(例如，嚙合一托盤或諸如一台車之運載工具之表面)。當末端執行器經控制以使一或多個運載工具夾持器模組1021a或1021b與此一運載工具嚙合時，一或多個運載工具夾持器模組1021a或1021b可經塑形或經組態以穩定地抓握一運載工具(例如，台車)。

在所展示之實例中，末端執行器1000包括一吸取式末端執行器1030。例如，末端執行器1000係選擇性地在複數個模式(例如，其中使用吸取式末端執行器1030來抓握一物體之一第一模式、其中使用側部件1004、1006來抓握一物體之一第二模式，及/或其中控制末端執行器1000以拉動/推動一托盤、一推車或其他物體之一第三模式)中操作之一多模式末端執行器。

圖10B係繪示根據各項實施例之配備有一導引鰭片之一機器人控制之托盤及物品搬運末端執行器之一實施例的一圖式。在圖10B中所展示之實例及狀態中，如所展示，導引鰭片1018、1020已促進力控制之使用以將托盤1014對準並放置於托盤1016上。在各項實施例中，導引鰭片1018、1020具有促進托盤之放置之一特定程度之順應性。在各項實施例中，導引鰭片1018、1020經設計以具有撓曲性質以增加操作速度及容許度以及準確度。

在各項實施例中，藉由如本文中所揭示之一單機器人托盤夾持機器人進行之托盤放置場景係平穩的、柔和的且精確的，且容忍不確定性及晃動。在各項實施例中，一放置場景包含以下一或多者： ●  使用力控制自目的地堆垛上方之一懸停位置下降(例如，如圖10A中所展示)且首先與導引鰭片(例如，導引鰭片1018、1020之一者或兩者)接觸。 ●  導引鰭片1018、1020有助於將正在放置之托盤導引至與正在放置之托盤待放置於其上之托盤更加對準之一位置中，且導引鰭片1018、1020亦經由測力計(例如，力感測器1010)提供回饋信號以調整進入托盤在堆垛之頂部上之位置。 ●  使用力控制，機器人與目的地堆垛穩定接觸且將托盤(例如，1014)柔和地***至目的地堆垛上。

圖10C係繪示根據各項實施例之配備有一導引鰭片之一機器人控制之托盤及物品搬運末端執行器之一圖式。圖10D係繪示根據各項實施例之配備有一導引鰭片之一機器人控制之托盤及物品搬運末端執行器之一圖式。在圖10C及圖10D中所繪示之實例中，末端執行器1000進一步包括(若干)感測器1022及/或(若干)感測器1024。機器人系統結合導引末端執行器1000以抓握托盤1014來使用(若干)感測器1022及/或(若干)感測器1024，以諸如控制末端執行器1000而使托盤1014與側部件1004、1006之一者或兩者上之一結構嚙合。

機器人系統使用(若干)感測器1024來偵測托盤1014是否接近末端執行器1000，諸如以機器人系統可精細地控制末端執行器之移動以使托盤與側部件1004上之結構(例如，側部件1004上之一拇指件)嚙合之一方式。在一些實施例中，(若干)感測器1024獲得指示托盤1014何時處於末端執行器1000經控制以使被動側結構與包括於托盤1014中之孔、凹槽或把手嚙合之一位置中的資訊。

機器人系統使用(若干)感測器1022來偵測托盤1014是否由側部件1004 (例如，由側部件1004上之結構，諸如一拇指件)嚙合。在一些實施例中，(若干)感測器1024獲得指示托盤1014何時處於被動側結構與包括於托盤1014中之孔、凹槽或把手嚙合之一位置中的資訊。如圖10D中所繪示，當(i)自(若干)感測器獲得之資訊指示一結構鄰近感測器(例如，光反射回至(若干)感測器1022)，(ii)由(若干)感測器1024獲得之資訊指示無結構接近(若干)感測器1022 (例如，無光反射回至(若干)感測器1024)時，系統判定，機器人系統判定托盤1014處於被動側結構與包括於托盤1014中之孔、凹槽或把手嚙合之一位置中。

在一些實施例中，機器人系統結合判定是否控制致動器以使一或兩個側部件1004、1006移動(例如，使托盤1014與側部件1004、1006之一(若干)拇指件嚙合)以抓握托盤1014來使用由(若干)感測器1022及/或1024獲得之資訊。

末端執行器1000包含在一或多個側部件(例如，夾持器手臂)上之一或多個剛性結構，諸如側部件1004、1006之剛性結構1040a、1040b。在一些實施例中，系統控制一機器人及/或末端執行器1000以使用剛性結構1040a及/或1040b來移動一台車(或其他推車等)，推動或拉動一托盤等。作為一實例，除了運載工具夾持器模組1021a或1021b之外或作為其替代，末端執行器1000亦包含剛性結構1040。

儘管圖10A至圖10D中繪示之實例係在抓握托盤之背景下提供，但側部件1004及1006係用於抓握各種其他物體。例如，側部件1004及1006係用作夾持器手臂(例如，夾持器手臂係類似於用以夾捏物品之一夾捏器使用)。夾持器手臂係用於拾取盒子或其他物品。

圖11係繪示根據各項實施例之用以將一或多個托盤放置於一堆垛上之一自動化程序之一流程圖。在各項實施例中，圖11之程序1100係由經組態以控制如本文中所揭示之一或多個單機器人托盤搬運機器人之一控制電腦(諸如圖1A之控制電腦128)執行。在所展示之實例中，在1102，使用位置控制來將待放置之一或多個托盤放置於(例如)一目的地堆垛之頂部上。例如，3D攝影機及/或其他影像資料係用於判定目的地堆垛之一位置及定向，且機器人可(例如，沿著一軌道)移動至目的地堆垛附近之一位置中，且接著機器人手臂經操縱以將托盤定位於目的地堆垛上方。在1104，使用力控制來嚙合目的地堆垛之頂部。例如，參考圖10A及圖10B中所展示之實例，托盤1014下降直至導引鰭片1018、1020之一者或兩者之底部邊緣恰好碰觸目的地堆垛之頂部處之托盤1016。在1106，使用力控制來將托盤(例如，托盤1014)導引及放至目的地堆垛之頂部(例如，托盤1016之頂部)上。在1108，機器人測試以判定所放置之托盤是否完全且正確地與目的地堆垛之最頂部托盤之頂部對準且牢固地開槽至最頂部托盤之頂部中。

在各項實施例中，開槽場景(例如，1108)用於確保托盤在堆垛之頂部上之穩定性及托盤之正確***。在z軸(上/下)及y軸(沿著軌道以及托盤狹槽之軸，例如，進出頁面之軸，如圖9A及圖9B中所展示)上之調整之後，機器人執行一路線以確保第三方向(x軸，如圖9A及圖9B中所展示之左右)亦係穩定的。在各項實施例中，一開槽場景包含： ●  在托盤被放置於相對於堆垛向前偏移之一位置中時，將托盤柔和地拉回狹槽之頂部上。 ●  用以使托盤脫開並平穩移動之系列力運動；若力回饋指示托盤過度開槽，則執行校正動作以反轉狹槽。例如，若系統未能在托盤之後部處找到一凹口且在托盤之前部處存在一等效凹口，則系統嘗試藉由反轉開槽運動之方向來抵著該等效凹口「開槽」。 ●  藉由使托盤前後移動且分析所得力信號來確認狹槽之品質。在各項實施例中，機器人學習及/或經手動地訓練以辨識指示牢固(或不牢固)開槽之力信號。

若判定托盤已被牢固地開槽(1110)，則機器人釋放托盤(例如，打開側部件之一或多者且將(若干)拇指件自其***至其中之(若干)孔抽出)且程序結束。若否(1110)，則在1112，調整放置且在1108再次測試。若在經組態數目次嘗試之後無法確認托盤已被牢固地放置，則在各項實施例中，系統提示一人類工作人員協助其，例如，藉由遙操作或手動工作。

圖12係繪示經組態以依一特定托盤定向堆垛之一托盤堆垛之一實例的一圖式。在所展示之實例中，目的地堆垛1200包含堆垛於一托盤1204之頂部上之一托盤1202。一托盤1206將被添加至堆垛1200之頂部。托盤1202、1204、1206各包含在托盤之頂部處之一對不同形狀之凹槽(例如，在托盤1202之頂部上之凹槽1210及1214，一個在第一側上且另一個在相對側上)，及在托盤之底部處之對應突部(例如，在托盤1206之底部處之突部1208及1212)。如圖12中所展示，突部1208具有配裝至凹槽1214中之一大小及形狀，而突部1212具有配裝至凹槽1210中之一大小及形狀。然而，如所展示，托盤1206翻轉，使得突部1208在其不匹配之凹槽1210上方，而突部1212定位於其亦不匹配之凹槽1214上方。

在各項實施例中，如本文中所揭示之一托盤搬運機器人系統學習及/或經訓練以辨識與如圖12中所展示之一誤對準相關聯之一力感測器讀數及/或輪廓。系統(例如)在嘗試將托盤1206放置於托盤1202上時偵測到托盤1206未以與翻轉成一反向位置的托盤1206相關聯之一方式牢固地開槽至托盤1202上，如圖12中所展示。在各項實施例中，回應於偵測到如圖12中所展示之一不正確定向，系統將托盤(例如，1206)抬起，使托盤圍繞z (上/下)軸旋轉180度，且重新開始其嘗試以將托盤放置於目的地堆垛之頂部上。

圖13係繪示一托盤搬運機器人之一實施例之一圖式。機器人1300實施(或用於實施)圖4之程序400、圖5A之程序500、圖5B之程序550、圖6A之程序600、圖6B之程序625、圖6C之程序650、圖6D之程序675及/或圖14之程序1400。

在各項實施例中，一或多個機器人(諸如圖13之機器人1300)可被包含於如本文中所揭示之一機器人托盤搬運系統(例如，圖1A及圖1B中之機器人手臂112、114)中。在所展示之實例中，機器人1300包含一機器人手臂1302及安裝於經組態以在機器人控制下沿著軌道1308及1310移動之一底盤1306 (例如，一托架等)上之托盤搬運末端執行器。包括垂直支撐件1312及1314以及上框架1316之一上部構造為3D攝影機1318、1320、1322及1324提供安裝位置。在各項實施例中，一或多個3D攝影機放置於機器人之底座附近。

在各項實施例中，機器人1300部署於如圖1A及圖1B中所展示之一托盤搬運系統中。源托盤堆垛係提供於軌道1308及1310之一側上(例如，如所展示，超出軌道1308)，且目的地托盤堆垛建構於軌道1308及1310之一相對側上(例如，如所展示，在更靠近觀看者之軌道1310之側上)。源托盤堆垛側上之攝影機對(例如，1318、1320)及目的地托盤堆垛側上之攝影機對(例如，1322、1324)係用於提供附近之機器人1300定位及工作所在之工作區之相關部分的一視圖。

在各項實施例中，影像資料係用於進行以下一或多者：避免與其他機器人、托盤堆垛及存在於工作區中之其他物品之碰撞；規劃軌跡；及在位置控制下將末端執行器1304及/或在末端執行器1304之抓握中之一托盤定位於至少一初始位置中。末端執行器1304係包括一第一抓握機構(例如，一吸取式末端執行器)及一第二抓握機構(例如，具有夾持器手臂之一末端執行器)之一多模式末端執行器。末端執行器被機器人控制以在複數個不同操作模式之一者中操作，諸如其中使用一吸取式末端執行器抓握一物體之一第一模式、其中使用具有夾持器手臂之一末端執行器抓握一物體之一第二模式、其中使用末端執行器1304推動或拉動一物體(諸如一托盤堆垛、一推車、一台車等)之一第三模式。可實施各種其他模式。

在一些實施例中，攝影機1318、1320、1322及1324係包含於用於如本文中所揭示之一機器人托盤搬運系統之控制之一視覺系統中。在一些實施例中，視覺系統經設計為自校準的。機器人使用安裝於其關節之一者上之一標記且將該標記暴露給系統中之攝影機(例如，攝影機1318、1320、1322及1324)，該等攝影機辨識標記並執行一姿勢估計以理解其等自身在世界座標中之姿勢。機器人使用碰撞避免來規劃其運動以使標記進入接近攝影機之一位置中以獲得一高品質校準。

在一些實施例中，一單次手動程序遵循自動校準以進一步確保程序之品質。一點雲覆疊於系統之經模擬圖形之頂部上，且一人類操作者在一模擬器中執行機器人外加環境與如由安裝於機器人上之攝影機所見之點雲之匹配或經呈現圖形。進一步確認程序亦就位以確認世界框架(座標)中之已知高度之物體的經感知深度。

在一些實施例中，如本文中所揭示之一系統自校準其自身之尺寸。機器人沿軌道上下移動以找到拾取及放置位置並使用力控制來找到輸入-輸出狹槽之座標。其動態地執行一更新。例如，在一些實施例中，系統使用專門設計之校準運動(包含力控制)來找到被稱為「佈局」之輸入及輸出面(托盤堆垛存在之處)之各者之精確位置，且在內部更新多次揭示諸如不平整地面、周邊安裝誤對準之變動之佈局值。在各項實施例中，機器人在其整個使用期限內動態地執行此等更新。

在一些實施例中，視覺系統近似計算目標托盤或目標目的地堆垛之姿勢以檢查機器人目標運動。一視覺系統排程器在可能的情況下保證同時檢查且保證輸入及輸出目標兩者在視野中。

圖14係根據各項實施例之用於選擇待根據其操作一末端執行器之一模式及在一選定模式中操作該末端執行器之一程序的一流程圖。在一些實施例中，程序1400係由圖1A之系統100及/或圖13之機器人1300實施。

在1402，進行操作末端執行器(例如，一多模式末端執行器)以拾取/放置一物體之一判定。在一些實施例中，一物體可為一托盤、一容器、一運送箱、一盒子、一物品(例如，可包含於一托盤中之一物品)等。

在1404，判定待根據其操作末端執行器之一模式。系統自複數個模式選擇待根據其操作末端執行器之模式。在一些實施例中，系統判定是否在(i)根據其使用一第一抓握機構(例如，一吸取式末端執行器)抓握物體之一第一模式、(ii)根據其使用一第二抓握機構(例如，包括複數個夾持器手臂之一末端執行器)抓握物體之一第二模式、及(iii)根據其使用多模式末端執行器之一結構推動或拉動一物體(諸如一托盤堆垛、一推車、一台車、一托盤、一托盤中之一物品等)之一第三模式中操作末端執行器。

在1406，進行關於待根據其操作末端執行器之模式是否係一第一模式之一判定。回應於在1406判定待根據其操作末端執行器之模式係第一模式，程序1400進行至1408。相反地，回應於在1406判定將不在第二模式中操作末端執行器，程序1400進行至1412。

在1408，判定使用一吸取式末端執行器拾取/放置一物體之一規劃。回應於判定在第一模式中操作末端執行器，系統判定用於抓握一托盤或其他容器中所包括之物體(諸如一物品)及用於將物體放置於一目的地位置(例如，一托盤、一輸送機、一貨架等)處之一規劃(或策略)。在一些實施例中，回應於判定在第一模式中操作末端執行器，系統控制末端執行器將第二抓握機構轉變至一非作用中狀態(例如，其中將夾持器手臂移動至一經回縮位置)。經判定用於抓握物體之規劃可包含用以將第二抓握機構轉變至非作用中狀態之一操作。

在1410，控制吸取式末端執行器以拾取一物體並將其放置於一目的地位置處。系統控制吸取式末端執行器以致動一吸取機構以在吸取式末端執行器之一吸杯與待抓握之物體之間施加一吸力。系統至少部分基於由偵測一吸力(或吸杯與物體之間的吸取之其他屬性)之一感測器接收之回饋來控制該吸取機構。在一些實施例中，控制吸取式末端執行器拾取及放置物體包括控制一多模式末端執行器所安裝至之一機器人手臂以使用其之一吸取式末端執行器來拾取及放置物體。

在1412，進行關於待根據其操作末端執行器之模式是否係一第二模式之一判定。回應於在1412判定待根據其操作末端執行器之模式係第二模式，程序1400進行至1414。相反地，回應於在1412判定將不在第二模式中操作末端執行器，程序1400進行至1418。

在1414，判定使用包括夾持器手臂之一末端執行器拾取/放置物體之一規劃。回應於判定在第二模式中操作末端執行器，系統判定用於抓握諸如一托盤(例如，包括於一托盤堆垛中之一托盤等)之物體之一規劃(或策略)。在一些實施例中，回應於判定在第二模式中操作末端執行器，系統控制末端執行器以將第二抓握機構轉變至一作用中狀態(例如，其中將夾持器手臂移動至一經部署位置)。經判定用於抓握物體之規劃可包含用以將第二抓握機構轉變至作用中狀態之一操作。

在1416，控制包括夾持器手臂之末端執行器以拾取一物體並將其放置於一目的地位置處。系統控制包括夾持器手臂之末端執行器(例如，第二抓握機構)以致動夾持器手臂之一或多者之移動以夾持待抓握之物體(例如，托盤)。例如，系統控制移動一主動側部件以嚙合物體。系統至少部分基於由偵測一或多個夾持器手臂(或此等手臂之拇指件)相對於待抓握之物體之定位之一感測器接收的回饋來控制包括夾持器手臂之末端執行器。在一些實施例中，控制包括夾持器手臂之末端執行器拾取及放置物體包括控制一多模式末端執行器所安裝至之一機器人手臂以使用其之夾持器手臂來抓握及拾取/放置物體。

在1418，進行在一第三模式中操作末端執行器之一判定。作為一實例，系統回應於判定待抓握之一物品最佳適於末端執行器而非吸取式末端執行器之一結構而判定操作末端執行器。作為另一實例，系統回應於判定一物品待被稍微輕推或移動，或一托盤堆垛或一推車/台車待被移動/推動而判定在第三模式中操作末端執行器。

在1420，判定用於推動及/或拉動一物體之一規劃。物體可為一托盤堆垛、一推車、一台車、工作區中之一物品等。回應於判定在第三模式中操作末端執行器，系統判定基於使用末端執行器之一部分(諸如一剛性結構、一鉤子等)輕推或推動/拉動物體而移動物體之一規劃(或策略)。經判定用於抓握物體之規劃可包含用以將第二抓握機構轉變至作用中狀態之一操作。

在1422，控制末端執行器以推動/拉動物體。在一些實施例中，系統控制多模式末端執行器所安裝至之機器人手臂以使用多模式末端執行器之一部分(例如，一剛性結構、一鉤子等)嚙合物品且控制機器人手臂以使用多模式末端執行器推動/拉動物體。

在1424，進行關於程序1400是否完成之一判定。在一些實施例中，回應於判定無進一步物體、托盤或推車待被移動(例如，拾取或放置)，對應於一載貨單(例如，一訂單)之一運送箱或其他容器經組裝/包裝，一使用者已退出系統，一管理者指示程序1400待被暫停或停止等，將程序1400判定為完成。回應於程序1400完成之一判定，程序1400結束。回應於程序1400未完成之一判定。程序1400返回至1402。

圖15A係繪示根據各項實施例之一吸取式末端執行器之一仰視圖之一圖式。在一些實施例中，圖1之系統100實施末端執行器1500。根據各項實施例，末端執行器1500係一吸取式末端執行器。末端執行器1500可被包括於一多模式末端執行器中。例如，末端執行器1500對應於多模式末端執行器之一第一抓握機構。

在圖15A中繪示之實例中，具有一正方形面1502 (例如，一正方形底座)之末端執行器1500包括複數個吸杯且該複數個吸杯之至少一第一子組不同於該複數個吸杯之一第二子組。例如，吸杯1504大於吸杯1506。作為另一實例，吸杯1504具有大於末端執行器1500上之另一吸杯(諸如吸杯1506)之直徑之一直徑。

可操作地連接至末端執行器1500之一致動機構(未展示)致動末端執行器1500之吸杯之一或多者之一吸取。在一些實施例中，一致動機構獨立於一第二吸杯之致動而致動一第一吸杯。在一些實施例中，一吸杯係根據該吸杯所屬之一組吸杯來致動。致動機構至少部分基於一規劃(例如，包含於用於一單分操作之一規劃、用於一配套裝箱操作之一規劃等中之一抓握策略)來致動末端執行器1500上之吸杯之一或多者。

圖15B係繪示根據各項實施例之一吸取式末端執行器之一仰視圖之一圖式。在一些實施例中，圖1之系統100實施末端執行器1520。根據各項實施例，末端執行器1520係一吸取式末端執行器。末端執行器1520係包括於一多模式末端執行器中。例如，末端執行器1520對應於多模式末端執行器之一第一抓握機構。

在一些實施例中，末端執行器1520包括一或多個可移動吸杯。該等可移動吸杯之定位係基於待由末端執行器1520抓握之一物品或基於待抓握之複數個物品來控制。例如，可移動吸杯之定位係基於用於使用末端執行器1520抓握一或多個物品之一規劃來控制。一吸杯相對於末端執行器1520之面移動以加寬末端執行器1520上之至少兩個吸杯之間的距離，諸如結合使末端執行器1520能夠抓握兩個相異物品以容許該等物品之同時抓握/移動。一吸杯亦可相對於末端執行器1520之面移動以縮短末端執行器1520上之至少兩個吸杯之間的一距離，諸如結合使末端執行器1520能夠使用兩個吸杯抓握一單個物品。

在所展示之實例中，末端執行器1520包括三組吸杯：第一組1525、第二組1530及第三組1535。第一組1525包括吸杯1527、1529；第二組1530包括吸杯1532、1534；且第三組1535包括吸杯1537、1539。

在一些實施例中，第一組1525、第二組1530及第三組1535之至少兩者係彼此獨立地控制(例如，可對三組吸杯之不同組獨立地應用吸取)。在一些實施例中，第一組1525、第二組1530及第三組1535之至少兩者被一起控制(例如，使用一共同控制以跨此至少兩組之吸杯應用吸取)。在一些實施例中，針對三組吸杯之任一組之吸取係針對此組中之各種吸杯獨立地被控制或可在一逐子組基礎上被控制。例如，關於第一組1525，吸杯1527係獨立於吸杯1529而被控制。

末端執行器1520經控制以移動不同組吸杯當中之一或多個吸杯。

圖15C係繪示根據各項實施例之一吸取式末端執行器之一仰視圖之一圖式。在一些實施例中，圖1之系統100實施末端執行器1550。根據各項實施例，末端執行器1550係一吸取式末端執行器。末端執行器1550係包括於一多模式末端執行器中。例如，末端執行器1550對應於多模式末端執行器之一第一抓握機構。

在所展示之實例中，與圖15B之末端執行器1520相比，移動第一組1525之吸杯及第三組1535之吸杯。例如，末端執行器1550經控制以使吸杯1527、1529、1537及1539移位朝向末端執行器1550之面之一外側圓周。在一些實施例中，末端執行器1550經控制以移動(例如，移位)末端執行器1550上之吸杯之一子組。例如，末端執行器1550經控制以移位吸杯1527、吸杯1529或兩者，並將吸杯1532、1534、1537及1539維持於其等正常位置中。

如圖15C中所繪示，移位第一組1525中之吸杯1527及1529增加吸杯1527與1532之間的一距離及吸杯1529與1534之間的一距離。因此，末端執行器1550可經控制以加寬其抓握(或抓握範圍)以促進抓握一較大物品(例如，跨一較大物品之一表面更佳定位吸杯)或使末端執行器1550能夠同時抓握複數個物品(例如，用第一組1525抓握之一第一物品及用第二組1530抓握之一第二物品)。

圖15D係繪示根據各項實施例之一吸取式末端執行器之一仰視圖之一圖式。在一些實施例中，圖1之系統100實施末端執行器1575。在一些實施例中，圖1之系統100實施末端執行器1575。根據各項實施例，末端執行器1575係一吸取式末端執行器。末端執行器1575係包括於一多模式末端執行器中。例如，末端執行器1575對應於多模式末端執行器之一第一抓握機構。

在所展示之實例中，與圖15B之末端執行器1520相比，移動第一組1525之吸杯及第三組1535之吸杯。例如，末端執行器1575經控制以使吸杯1527、1529、1537及1539移位朝向末端執行器1575之一內部分(例如，使該等吸杯移動更靠近第二組1530)。在一些實施例中，末端執行器1575經控制以移動(例如，移位)末端執行器1575上之吸杯之一子組。例如，末端執行器1575經控制以移位吸杯1527、吸杯1529或兩者，並將吸杯1532、1534、1537及1539維持於其等正常位置中。

如圖15D中所繪示，移位第一組1525中之吸杯1527及1529減小吸杯1527與1532之間的一距離及吸杯1529與1534之間的一距離。因此，末端執行器1575可經控制以縮短其抓握(或抓握範圍)以促進抓握一較小物品(例如，跨一較小物品之一表面更佳定位吸杯)。

在一些實施例中，移動第一組一或多個吸杯以增加此等吸杯與吸取式末端執行器之中心之間的一距離，同時移動第二組一或多個吸杯以減小此等吸杯與吸取式末端執行器之中心之間的一距離。參考圖15C及圖15D，第一組1525係如圖15C中繪示般定位(例如，向外移動)，而第三組1535係如圖15D中繪示般定位(例如，向內移動)。

圖15E及圖15F係繪示根據各項實施例之一吸取式末端執行器之一側視圖之圖式。在一些實施例中，吸取式末端執行器經實施為一多模式末端執行器(諸如圖3A至圖3C之多模式末端執行器300、圖8A至圖8C之多模式末端執行器800、圖9A至圖9B之多模式末端執行器900及圖10A至圖10D之多模式末端執行器1000)之一第一抓握機構。例如，多模式末端執行器結合在一第一模式中操作而使用吸取式末端執行器來抓握(若干)物體。

在所展示之實例中，吸取式末端執行器1580包括複數個吸杯1527、1532、1537。在一些實施例中，吸取式末端執行器1580被機器人控制以改變複數個吸杯1527、1532、1537之至少一子組之一組態或相對定位。例如，吸取式末端執行器1580包括經組態以改變吸杯1537之位置/組態之致動機構1588。複數個吸杯1527、1532、1537安裝於安裝板1584、1586上且回應於經致動(諸如由藉由一控制電腦發送之一控制信號)，致動機構1588經致動以使安裝板1586相對於安裝板1584移動，此繼而改變吸杯(例如，吸杯1537)之一子組相對於吸杯(例如，吸杯1527、1532)之另一子組之組態/位置。如圖15F中所繪示，吸取式末端執行器1580包括安裝板1586 (及繼而吸杯1537)沿著其穿過之滑件1592、1594。滑件1592、1594可為對安裝板1586提供支撐且容許在致動致動機構1588時由安裝板1586穿過之活塞或通道。在一些實施例中，滑件1592、1594係經控制以改變吸杯(例如，吸杯1537)之一子組相對於吸杯(例如，吸杯1527、1532)之另一子組之組態/位置(諸如藉由引起安裝板1586相對於安裝板1584移動)之氣壓滑件。

儘管圖15E及圖15F將致動機構1588繪示為一氣壓活塞，但可實施各種其他致動機構。其他致動機構之實例包含齒條或小齒輪組態、馬達等。

圖16係根據各項實施例之用於操作一末端執行器結合拾取或放置一組物品之一程序之一流程圖。在一些實施例中，結合控制圖3A至圖3B之末端執行器300來實施程序1600。在一些實施例中，程序1600係由圖1A之系統100等來實施。程序1600係結合抓握一組物品(諸如藉由使用一多模式末端執行器之不同操作模式)來實施。

在1602，進行使用一多模式末端執行器移動一組N個物體之一判定。在一些實施例中，系統基於對應於待組裝/收集以用於裝運之一物品套件之一載貨單或訂單來判定待移動之一組N個物體。N個物體之一子組可為包括於多模式末端執行器所安裝至之機器人手臂之工作區中之一或多個托盤內之物品。N個物體之另一子組可為工作區中之一或多個托盤，諸如在一托盤堆垛中之係空的或在多模式末端執行器經控制以自頂部托盤抓握物品時被清空之一頂部托盤，或待移動以暴露待自其抓握物品之另一托盤之(若干)頂部托盤。系統至少部分基於由安置於工作區內之一或多個感測器獲得之資訊來判定該組N個物體。

在1604，至少部分基於一成本函數來判定其中待移動該組N個物體之一訂單。成本函數係至少部分基於以下一或多者：(i)其中待抓握各種物體之操作模式；(ii)物體之各自目的地位置；(iii)物體之各自源位置；(iv)工作區中之另一(些)物體或結構之一(若干)位置；(v)用於移動一物體之一預期軌跡；(vi)用於轉變多模式末端執行器以根據不同模式操作之一成本等。

在一些實施例中，系統判定待執行之一組任務(例如，實現一較高層級目標，諸如履行一組訂單)及基於與執行該組任務內之各自任務相關聯之一成本函數來判定待執行該組任務之一順序。系統基於與在第一模式或第二模式之間轉變以控制多模式末端執行器相關聯之一成本來判定待執行該組任務之順序。例如，系統至少部分基於與將第二抓握機構(例如，包括複數個夾持器手臂之一末端執行器)在非作用中狀態與作用中狀態之間轉變相關聯之一成本來判定待執行該組任務之順序。

在1606，基於順序選擇待抓握之N個物體之一第一子組。在一些實施例中，根據多模式末端執行器之一初始操作模式選擇N個物體之第一子組。例如，由於順序係基於一成本函數判定，因此與移動物品相關聯之成本包含用於將多模式末端執行器在不同操作模式/狀態之間轉變之一成本。作為一實例，N個物體之第一子組經選擇為根據多模式末端執行器之一相同操作模式抓握。例如，第一組之N個物體係待使用一吸取式末端執行器自一托盤抓握以避免在抓握N個物體之第一子組中之各種物體期間必須改變多模式末端執行器之一狀態(例如，在非作用中狀態與作用中狀態之間轉變夾持器手臂)的一物品。

作為另一實例，N個物體之第一子組經選擇為根據多模式末端執行器之一相同操作模式抓握。例如，多模式末端執行器之夾持器手臂之狀態對於在第二模式中操作係與在第三模式中操作相同。第二模式可包含使用夾持器手臂來抓握一物品，且第三模式可包含使用多模式末端執行器上(例如，一夾持器手臂上)之一結構/鉤子來推動或拉動一物體(諸如一推車、托盤堆垛等)。因此，N個物體之一子組包含待根據第二模式移動之一(若干)物體及待根據第三模式移動之一(若干)物體。

在1608，自一或多個感測器獲得資訊。該資訊指示夾持器手臂之一或多者是否處於一作用中狀態或一非作用中狀態(或介於作用中狀態或非作用中狀態之間的某一中間狀態)中。在一些實施例中，系統使用對應於夾持器手臂之一定位之資訊結合控制夾持器手臂(或第二抓握機構)以根據其中待操作多模式末端執行器之一模式轉變至作用中狀態或非作用中狀態。

在1610，進行關於夾持器手臂是否定位於一正確狀態中之一判定。正確狀態對應於在移動N個物體之對應子組時夾持器手臂待定位所處之一狀態。例如，若物品子組待使用一吸取式末端執行器抓握，則夾持器手臂之正確狀態係一非作用中狀態(例如，一經回縮位置)。作為另一實例，若物體子組待使用夾持器手臂抓握，則夾持器手臂之正確狀態係一作用中狀態(例如，一經部署位置)。回應於在1610判定夾持器手臂不處於正確狀態中，程序1600進行至1612，在1612，調整夾持器手臂之一組態。例如，系統控制將夾持器手臂移動(或繼續移動)至經校正狀態。程序1600反覆遍歷1608至1612，直至系統判定夾持器手臂處於正確狀態中。

回應於在1610判定夾持器手臂處於正確狀態中，程序1600進行至1614，在1614，系統判定在選定物品子組待使用第一模式移動之情況下嚙合物體，諸如在一托盤或其他源位置(例如，貨架、輸送機等)內之一物品，或在選定物體待使用第二模式移動之情況下嚙合一托盤。

在1616，系統控制調整多模式末端執行器之一位置。系統控制定位多模式末端執行器以嚙合待抓握之物體。例如，系統將機器人手臂及末端執行器移動至多模式末端執行器上之一吸杯嚙合物體之一位置。

在1618，系統控制多模式末端執行器以使用多模式末端執行器抓握(若干)物體。系統致動一抓握機構來抓握(若干)物體。例如，若多模式末端執行器待用於使用吸取式末端執行器抓握一物體，則系統致動一吸取機構以在一或多個吸杯(例如，包括於吸取式末端執行器中)與待抓握之(若干)物體之間施加一吸力。例如，若多模式末端執行器待用於使用具有夾持器手臂之末端執行器抓握一物體，則系統致動一機構以改變一或多個夾持器手臂用以抓握(若干)物體之一位置。

在1620，自一或多個感測器獲得資訊。該資訊指示吸取式末端執行器是否與待抓握之(若干)物品嚙合，或夾持器手臂(例如，夾持器手臂之一(若干)拇指件)是否與待抓握之托盤嚙合等。

在1622，系統判定是否嚙合(若干)物體。例如，系統判定(若干)物體是否由多模式末端執行器牢固地抓握。回應於在1622判定(若干)物體未被牢固地抓握(例如，物品與末端執行器之間的一吸力小於一臨限吸力，或物品未由夾持器手臂嚙合)，程序1600返回至1618，在1618，系統控制使用適當抓握機構來抓握物體。程序1600反覆遍歷1618至1622，直至系統判定(若干)物品被牢固地抓握。在一些實施例中，多模式末端執行器係用於一次抓握一組物品(例如，用於同時移動至各自目的地位置)，且反覆遍歷1618至1622係用於判定待移動之物品組之各者是否被牢固地抓握。

回應於在1622判定(若干)物體被牢固地抓握，程序1600進行至1624，在1624，將(若干)物體移動至(若干)目的地位置且控制(例如，藉由多模式末端執行器對)物體之抓握以放置物體(例如，將(若干)物體釋放於(若干)目的地位置處)。

例如，在多模式末端執行器在第一模式中操作之情況下，系統控制一機器人手臂以將物品移動至目的地位置(或接近目的地位置)且接著控制吸取式末端執行器以將物品釋放於目的地位置處。系統控制吸取式末端執行器以減小/消除吸取式末端執行器與(若干)物品之間的吸力。

例如，在多模式末端執行器在第二模式中操作之情況下，系統控制一機器人手臂以將物體移動至目的地位置(或接近目的地位置)且接著控制第二抓握機構(例如，夾持器手臂之一或多者)以將物體釋放於目的地位置處。

在1626，進行關於是否待移動適用物體子組中之一或多個其他物體之一判定。例如，系統在轉變多模式末端執行器之狀態以移動另一物體子組之前判定是否在多模式末端執行器在特定狀態中組態時待移動任何額外物體。

回應於在1626判定待移動適用物體子組中之一或多個其他物體，程序1600返回至1614且程序1600反覆遍歷1614至1626，直至系統判定無進一步物體待被移動。相反地，回應於在1626判定適用物體子組中無進一步物體待被移動，程序1600進行至1628。

在1628，系統判定是否待使用多模式末端執行器移動一(若干)額外物體子組。例如，系統判定是否待使用多模式末端執行器之一不同模式來使用一(若干)額外物體子組。該另一物體子組係使用夾持器手臂處於不同於先前物體子組之一組態/狀態中之多模式末端執行器來移動。

回應於在1628判定待使用多模式末端執行器移動(若干)額外物體子組，程序1600進行至1630，在1630，選擇下一物體子組，且控制多模式末端執行器改變一操作模式。例如，系統控制多模式末端執行器以轉變夾持器手臂之一狀態。程序1600反覆遍歷1608至1630，直至N個物體之組中無進一步子組待被移動。

儘管已結合抓握、移動及放置一或多個托盤來描述前述實施例，但可實施各種其他容器或貨櫃。其他容器或貨櫃之實例包含袋子、盒子、垛板、板條箱等。

結合流程圖描述本文中所描述之實施例之各項實例。儘管實例可包含按一特定順序執行之特定步驟，但根據各項實施例，各個步驟可按各種順序執行及/或各個步驟可組合成一單一步驟或為並行的。

儘管為清楚理解之目的已相當詳細地描述前述實施例，但本發明並不限於所提供之細節。存在實施本發明之許多替代方式。所揭示實施例係闡釋性的且非限制性的。

100:系統 102:源托盤堆垛 104:源托盤堆垛 106:輸送工具 108:輸入端 110:軌道 112:機器人手臂 114:機器人手臂 116:末端執行器/托盤搬運末端執行器 118:末端執行器/托盤搬運末端執行器 120:目的地托盤堆垛 122:目的地托盤堆垛 124:箭頭 126:3D攝影機 128:控制電腦 140:源堆垛 142:目的地堆垛 200:狀態圖 202:規劃狀態、程序及/或模組 204:狀態 206:狀態 208:狀態 210:狀態 220:程序 222:步驟 224:步驟 226:步驟 228:步驟 230:步驟 232:步驟 250:程序 252:步驟 254:步驟 256:步驟 258:步驟 260:步驟 262:步驟 300:末端執行器/多模式末端執行器 302:側向部件 304:側部件 306:側部件/主動部件 308:主動側拇指件/拇指件 308a至308d:凸表面 308e:平坦表面 310:力感測器 312:支架 313:角 314:吸取式末端執行器 314a:吸杯 314b:吸杯 314c:吸杯 314d:吸杯 315:角 316:向量/方向 400:程序 402:步驟 404:步驟 406:步驟 408:步驟 410:步驟 412:步驟 414:步驟 416:步驟 500:程序 502:步驟 504:步驟 506:步驟 508:步驟 510:步驟 512:步驟 514:步驟 516:步驟 518:步驟 520:步驟 550:程序 552:步驟 554:步驟 556:步驟 558:步驟 560:步驟 562:步驟 564:步驟 566:步驟 568:步驟 570:步驟 572:步驟 600:程序 602:步驟 604:步驟 606:步驟 608:步驟 610:步驟 612:步驟 614:步驟 616:步驟 618:步驟 620:步驟 622:步驟 625:程序 626:步驟 628:步驟 630:步驟 632:步驟 634:步驟 636:步驟 638:步驟 650:程序 652:步驟 654:步驟 656:步驟 658:步驟 660:步驟 662:步驟 664:步驟 666:步驟 675:程序 677:步驟 679:步驟 681:步驟 683:步驟 685:步驟 687:步驟 689:步驟 691:步驟 700:末端執行器/多模式末端執行器 702:側向部件 704:側部件 706:側部件 714:吸取式末端執行器 720:托盤 724:物品 800:末端執行器/多模式末端執行器 802:側向部件 804:側部件 805:拇指件/側拇指件 806:側部件 808:拇指件/側拇指件 810:突片或支架 812:孔 814:凸肩螺栓 816:缸 818:端桿 822:突片或支架 830:吸取式末端執行器 832:吸杯 834:吸杯 836:吸杯 838:吸杯 900:末端執行器/托盤搬運末端執行器/多模式末端執行器 902:側向部件 904:側部件 906:側部件 910:力感測器 912:樞軸支架 914:托盤 918:導引鰭片 920:導引鰭片 922:物品 924:物品 926:物品 930:吸取式末端執行器 1000:末端執行器/托盤搬運末端執行器/多模式末端執行器 1002:側向部件 1004:側部件 1006:側部件 1010:力感測器 1014:托盤 1016:托盤 1018:導引鰭片 1020:導引鰭片 1021a:運載工具夾持器模組 1021b:運載工具夾持器模組 1022:感測器 1024:感測器 1030:吸取式末端執行器 1040a:剛性結構 1040b:剛性結構 1100:程序 1102:步驟 1104:步驟 1106:步驟 1108:步驟 1110:步驟 1112:步驟 1200:目的地堆垛 1202:托盤 1204:托盤 1206:托盤 1208:突部 1210:凹槽 1212:突部 1214:凹槽 1300:機器人 1302:機器人手臂 1304:末端執行器 1306:底盤 1308:軌道 1310:軌道 1312:垂直支撐件 1314:垂直支撐件 1316:上框架 1318:3D攝影機 1320:3D攝影機 1322:3D攝影機 1324:3D攝影機 1400:程序 1402:步驟 1404:步驟 1406:步驟 1408:步驟 1410:步驟 1412:步驟 1414:步驟 1416:步驟 1418:步驟 1420:步驟 1422:步驟 1424:步驟 1500:末端執行器 1502:正方形面 1504:吸杯 1506:吸杯 1520:末端執行器 1525:第一組 1527:吸杯 1529:吸杯 1530:第二組 1532:吸杯 1534:吸杯 1535:第三組 1537:吸杯 1539:吸杯 1550:末端執行器 1575:末端執行器 1580:吸取式末端執行器 1584:安裝板 1586:安裝板 1588:致動機構 1592:滑件 1594:滑件 1600:程序 1602:步驟 1604:步驟 1606:步驟 1608:步驟 1610:步驟 1612:步驟 1614:步驟 1616:步驟 1618:步驟 1620:步驟 1622:步驟 1624:步驟 1626:步驟 1628:步驟 1630:步驟

在以下詳細描述及隨附圖式中揭示本發明之各項實施例。

圖1A係繪示一機器人生產線配套裝箱系統之一實施例之一方塊圖。

圖1B係繪示一機器人生產線配套裝箱系統之一實施例之一方塊圖。

圖2A係繪示用以組裝托盤堆垛之一自動化程序之一實施例之一狀態圖。

圖2B係繪示用以組裝托盤堆垛之一自動化程序之一實施例之一流程圖。

圖2C係繪示用以自一托盤拾取物品及將物品放置於一托盤之一自動化程序之一實施例之一流程圖。

圖3A係繪示一機器人控制之托盤搬運末端執行器之一實施例之一圖式。

圖3B係繪示一機器人控制之托盤搬運末端執行器之一實施例之一圖式。

圖3C係繪示一機器人控制之托盤搬運末端執行器之一實施例之一圖式。

圖4係根據各項實施例之用於操作一末端執行器以移動一物體之一程序之一流程圖。

圖5A係根據各項實施例之用於操作一末端執行器結合自一托盤拾取一物品或將一物品放置於一托盤之一程序的一流程圖。

圖5B係根據各項實施例之用於操作一末端執行器結合自一托盤拾取一物品或將一物品放置於一托盤之一程序的一流程圖。

圖6A係根據各項實施例之用於操作一末端執行器結合拾取或放置一托盤或其他容器之一程序的一流程圖。

圖6B係根據各項實施例之用於操作一末端執行器結合拾取或放置一托盤或其他容器之一程序的一流程圖。

圖6C係根據各項實施例之用於操作一末端執行器結合拾取或放置一托盤或其他容器之一程序的一流程圖。

圖6D係根據各項實施例之用於操作一末端執行器結合拾取或放置一托盤或其他容器之一程序的一流程圖。

圖7A係繪示根據各項實施例之在一第一模式中組態之一末端執行器之一圖式。

圖7B係繪示根據各項實施例之在一第一模式中組態之一末端執行器之一圖式。

圖7C係繪示根據各項實施例之在一第一模式中組態之一末端執行器之一圖式。

圖8A係繪示根據各項實施例之一機器人控制之托盤及物品搬運末端執行器之一圖式。

圖8B係繪示根據各項實施例之一機器人控制之托盤及物品搬運末端執行器之一圖式。

圖8C係繪示根據各項實施例之一機器人控制之托盤及物品搬運末端執行器之一圖式。

圖8D係繪示根據各項實施例之一機器人控制之托盤及物品搬運末端執行器之一圖式。

圖9A係繪示根據各項實施例之一機器人控制之托盤及物品搬運末端執行器之一圖式。

圖9B係繪示根據各項實施例之一機器人控制之托盤及物品搬運末端執行器之一圖式。

圖10A係繪示根據各項實施例之配備有一導引鰭片之一機器人控制之托盤及物品搬運末端執行器之一圖式。

圖10B係繪示根據各項實施例之配備有一導引鰭片之一機器人控制之托盤及物品搬運末端執行器之一圖式。

圖10C係繪示根據各項實施例之配備有一導引鰭片之一機器人控制之托盤及物品搬運末端執行器之一圖式。

圖10D係繪示根據各項實施例之配備有一導引鰭片之一機器人控制之托盤及物品搬運末端執行器之一圖式。

圖11係根據各項實施例之用以將一或多個托盤放置於一堆垛上之一自動化程序之一流程圖。

圖12係繪示經組態以依一特定托盤定向堆垛之一托盤堆垛之一實例之一圖式。

圖13係繪示一托盤搬運機器人之一實施例之一圖式。

圖14係根據各項實施例之用於選擇待根據其操作一末端執行器之一模式及在一選定模式中操作該末端執行器之一程序的一流程圖。

圖15A係繪示根據各項實施例之一吸取式末端執行器之一仰視圖之一圖式。

圖15B係繪示根據各項實施例之一吸取式末端執行器之一仰視圖之一圖式。

圖15C係繪示根據各項實施例之一吸取式末端執行器之一仰視圖之一圖式。

圖15D係繪示根據各項實施例之一吸取式末端執行器之一仰視圖之一圖式。

圖15E係繪示根據各項實施例之一吸取式末端執行器之一側視圖之一圖式。

圖15F係繪示根據各項實施例之一吸取式末端執行器之一側視圖之一圖式。

圖16係根據各項實施例之用於操作一末端執行器結合拾取或放置一組物品之一程序之一流程圖。

300:末端執行器/多模式末端執行器

302:側向部件

304:側部件

306:側部件/主動部件

308:主動側拇指件/拇指件

308a至308d:凸表面

308e:平坦表面

310:力感測器

312:支架

314:吸取式末端執行器

314a:吸杯

314b:吸杯

314c:吸杯

314d:吸杯

Claims (35)

1. 一種機器人末端執行器，其包括： 一機器人致動之第二夾持器； 一機器人致動之第一夾持器，其包括在該機器人末端執行器之一中心垂直軸之任一側上彼此相對定位之一第一元件及第二元件，其中該機器人致動之第二夾持器定位於該第一元件與該第二元件之間；及 一機器人致動之回縮-伸展機構，其經組態以將該機器人末端執行器放置於其中該第一夾持器經定位以供使用之一第一操作模式或其中該第二夾持器經定位以供使用之一第二操作模式中。
2. 如請求項1之機器人末端執行器，其中： 當該機器人末端執行器經控制以在該第一模式中操作時，該機器人致動之第二夾持器被機器人定位於一非作用中狀態中；且 當該末端執行器經控制以在該第二模式中操作時，該機器人致動之第二夾持器被機器人定位於一作用中狀態中。
3. 如請求項1之機器人末端執行器，其中該將該機器人末端執行器放置於該第一模式中暴露該機器人致動之第一夾持器之至少部分以使該機器人致動之第一夾持器嚙合一第一物體。
4. 如請求項1之機器人末端執行器，其中該機器人致動之第二夾持器經組態以抓握一托盤或其他容器。
5. 如請求項1之機器人末端執行器，其中該機器人致動之第一夾持器經組態以抓握包括於一托盤或其他容器中之至少一個第一物體。
6. 如請求項1之機器人末端執行器，其中： 該機器人末端執行器經組態以連接至一機器人手臂；且 該第一元件及該第二元件對應於經組態以嚙合一物體之兩個或更多個側或該物體之一底部之夾持器手臂。
7. 如請求項6之機器人末端執行器，其中將該機器人末端執行器放置於該第一模式中包括將該等夾持器手臂之至少一者旋轉至一經堆置狀態，且該旋轉該等夾持器手臂之該至少一者暴露該機器人致動之第一夾持器之至少部分以嚙合一物體。
8. 如請求項1之機器人末端執行器，其中該機器人致動之第一夾持器包含複數個吸取式抓握機構及對該複數個吸取式抓握機構應用吸取之一或多個致動機構。
9. 如請求項8之機器人末端執行器，其中該機器人致動之第一夾持器經組態以一次抓握複數個第一物體。
10. 如請求項9之機器人末端執行器，其中該複數個吸取式抓握機構之一第一抓握機構子組經組態以獨立於該複數個吸取式抓握機構之一第二抓握機構子組而被控制。
11. 如請求項10之機器人末端執行器，其中該第一抓握機構子組經控制以抓握一或多個第一物體之一第一子組，且該第二抓握機構子組經控制以抓握該一或多個第一物體之一第二子組。
12. 如請求項8之機器人末端執行器，其中： 該一或多個致動機構經組態以自一控制電腦獲得一或多個信號，及回應於該一或多個信號之至少一者而操作；且 該一或多個致動機構係根據用於回應於該一或多個信號之至少一者抓握一或多個第一物體之一抓握策略來判定。
13. 如請求項12之機器人末端執行器，其中該複數個吸取式抓握機構之至少一子組包括一可伸展吸杯。
14. 如請求項13之機器人末端執行器，其中該可伸展吸杯係至少部分基於該一或多個信號之至少一者予以控制。
15. 如請求項1之機器人末端執行器，其進一步包括經組態以嚙合一物體或一推車及推動或拉動該物體或該推車之一或多個結構。
16. 如請求項15之機器人末端執行器，其中該一或多個結構安置於該機器人致動之第二夾持器上。
17. 如請求項1之機器人末端執行器，其進一步包括： 一側向部件，其經組態為耦合至一機器人手臂， 其中： 該第一元件在一第一遠端處耦合至該側向部件且經組態以在待抓握之一物體之一第一側上與一第一凹槽機械地嚙合；且 該第二元件在與該第一遠端相對之一第二遠端處耦合至該側向部件且經組態以在待抓握之該物體之一第二側上與一第二凹槽機械地嚙合。
18. 如請求項17之機器人末端執行器，其中該機器人致動之第一夾持器在該第一遠端與該第二遠端之間的一位置處耦合至該側向部件。
19. 如請求項17之機器人末端執行器，其進一步包括經組態以獲得與該第一元件或該第二元件之一或多者之一位置有關之資訊的一感測器。
20. 如請求項19之機器人末端執行器，其中該感測器係經組態以獲得指示該第一元件或該第二元件之該一或多者是否在對應於該第二模式之一經部署位置及對應於該第一模式之一經堆置位置中之資訊的一機械限位開關。
21. 如請求項19之機器人末端執行器，其中該感測器係經組態以獲得指示該第一元件或該第二元件之該一或多者是否在對應於該第二模式之一經部署位置及對應於該第一模式之一經堆置位置中之資訊的一光感測器。
22. 如請求項17之機器人末端執行器，其中： 該第一元件及該第二元件之一或多者可相對於該側向部件移動；且 該第一元件及該第二元件之該一或多者經組態以經由機器人控制在對應於該第二模式之一經部署位置與對應於該第一模式之一經堆置位置之間移動。
23. 一種自主托盤搬運機器人系統，其包括如請求項1之機器人末端執行器，其中該系統進一步包括： 一記憶體，其經組態以儲存指示待組裝之一組輸出堆垛之資料，各輸出堆垛包含一組相關聯物體；及 一處理器，其耦合至該記憶體且經組態以控制一或多個機器人之操作，該一或多個機器人之各者經組態以根據一規劃一次抓握、移動及放置一或多個第一物體，以自源物體堆垛反覆拾取一或多個第一物體並組裝該組輸出堆垛，包含藉由將自一或多個對應源堆垛拾取之一第一物體或第二物體連續放置於一輸出堆垛上來建構各輸出堆垛； 其中： 該等機器人之各者包括一機器人手臂及經組態以抓握、移動及放置該一或多個第一物體而無需來自另一機器人之幫助的該機器人末端執行器。
24. 一種方法，其包括： 藉由一或多個處理器判定使用經組態具有一機器人末端執行器之一機器人手臂來抓握一物體； 判定用於抓握該一或多個物體之一策略，包括： 判定在一第一操作模式或一第二操作模式中操作該機器人末端執行器；及 至少部分基於該策略來控制該機器人末端執行器， 其中： 該機器人末端執行器包括經組態以將該機器人末端執行器放置於該第一模式或該第二模式中之一機器人致動之回縮-伸展機構； 該至少部分基於該策略控制該機器人末端執行器包含控制該機器人致動之回縮-伸展機構以至少部分基於該策略將該機器人末端執行器放置於該第一模式或該第二模式中。
25. 一種體現於一非暫時性電腦可讀媒體中且包括電腦指令之電腦程式產品，該等電腦指令用於： 藉由一或多個處理器判定使用經組態具有一機器人末端執行器之一機器人手臂來抓握一物體； 判定用於抓握該一或多個物體之一策略，包括： 判定在一第一操作模式或一第二操作模式中操作該機器人末端執行器；及 至少部分基於該策略來控制該機器人末端執行器， 其中： 該機器人末端執行器包括經組態以將該機器人末端執行器放置於該第一模式或該第二模式中之一機器人致動之回縮-伸展機構； 該至少部分基於該策略控制該機器人末端執行器包含控制該機器人致動之回縮-伸展機構以至少部分基於該策略將該機器人末端執行器放置於該第一模式或該第二模式中。
26. 一種系統，其包括： 一機器人手臂，其經組態具有一機器人末端執行器，該機器人末端執行器包括經組態以將該機器人末端執行器放置於一第一操作模式或一第二操作模式中之一機器人致動之回縮-伸展機構；及 一控制電腦，其經組態以控制該機器人手臂抓握一物體， 其中： 該控制電腦經組態以： 判定使用經組態具有一機器人末端執行器之一機器人手臂來抓握一物體； 判定用於抓握該一或多個物體之一策略，包括： 判定在該第一模式或該第二模式中操作該機器人末端執行器；及 至少部分基於該策略來控制該機器人末端執行器，包含控制該機器人致動之回縮-伸展機構以至少部分基於該策略將該機器人末端執行器放置於該第一模式或該第二模式中。
27. 如請求項26之系統，其中該機器人末端執行器包括： 一機器人致動之第二夾持器； 一機器人致動之第一夾持器，其包括在該機器人末端執行器之一中心垂直軸之任一側上彼此相對定位之一第一元件及第二元件，其中該機器人致動之第二夾持器定位於該第一元件與該第二元件之間；及 一機器人致動之回縮-伸展機構，其經組態以將該機器人末端執行器放置於其中該第一夾持器經定位以供使用之一第一操作模式或其中該第二夾持器經定位以供使用之一第二操作模式中。
28. 一種機器人末端執行器，其包括： 一組吸取式抓握機構，其等經組態以在施加一吸力時抓握一或多個物體； 一機器人控制之致動機構，其經組態以移動吸取式抓握機構之至少一第一子組以改變吸取式抓握機構之該第一子組與吸取式抓握機構之一第二子組之一相對位置。
29. 如請求項28之機器人末端執行器，其中該組吸取式抓握機構包括複數個吸杯。
30. 如請求項28之機器人末端執行器，其中改變吸取式抓握機構之該第一子組與吸取式抓握機構之該第二子組之該相對位置改變吸取式抓握機構之該第一子組之至少一者與吸取式抓握機構之該第二子組之至少一者之間的一距離。
31. 如請求項28之機器人末端執行器，其中該機器人控制之致動機構包括改變吸取式抓握機構之該第一子組在被致動時之該相對位置的一氣壓控制之活塞。
32. 如請求項28之機器人末端執行器，其中該機器人控制之致動機構係基於自一控制電腦接收之一或多個控制信號予以控制。
33. 如請求項32之機器人末端執行器，其中該控制電腦至少部分基於用於抓握一特定物體之一策略來判定改變吸取式抓握機構之該第一子組與吸取式抓握機構之該第二子組之該相對位置。
34. 如請求項33之機器人末端執行器，其中該控制電腦至少部分基於該特定物體之一大小超過一臨限距離之一判定來判定增加吸取式抓握機構之該第一子組之至少一者與吸取式抓握機構之該第二子組之至少一者之間的該距離。
35. 一種多模式機器人末端執行器，其包括如請求項28之機器人末端執行器，其中該多模式機器人末端執行器經組態以使用該如請求項28之機器人末端執行器結合在一第一模式中操作該多模式機器人末端執行器。