TW202346039A - 裝載與卸載卡車及其他集裝箱之機器人系統 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種機器人系統，其包含：一機器人手臂，其具有 n個自由度，該機器人手臂包括一底座及連接至該底座之一組串聯連接之連桿及關節；一致能關節總成，其包括安裝該機器人手臂之該底座之一安裝位置且具有自該安裝位置偏移之一旋轉軸，該致能關節總成經組態以使該安裝位置圍繞該旋轉軸旋轉；及一處理器，其經組態以控制：一第一組馬達，其與該機器人手臂之該 n個自由度相關聯；及一致能關節馬達，其構成該致能關節總成，以控制該機器人手臂在至少部分藉由該機器人手臂之該 n個自由度及藉由該致能關節總成提供之一第(n+1)自由度界定之一擴展操作空間內之操作。

Description

裝載與卸載卡車及其他集裝箱之機器人系統
工業機器人經設計以包含預定數目個自由度(DOF)。一個常見實例係一六自由度機器人手臂。此一手臂可在三個關節之各者處/附近具有兩個自由度(俯仰/彎曲及側傾)。底座附近之一關節(有時被稱為一「肩」關節)；藉由一第一連桿連接至該肩關節之一「肘」關節；及藉由一第二連桿連接至該肘關節及連接至遠端處之一機器人末端執行器(諸如一夾持器、手或爪或一吸取式末端執行器)之一「腕」關節。
一工業機器人(諸如一6-DOF機器人手臂)通常配備有一控制器，該控制器經組態以接收命令及將彼等命令轉換為至與各關節及/或自由度相關聯之馬達控制器之一組及/或一系列控制信號。馬達控制器對各自馬達供應電流以依回應於命令之一方式移動機器人手臂。
一工業機器人(諸如一6-DOF機器人手臂)通常受其實體組態、環境及控制軟體約束以在受其伸展距離(reach)及所支援之姿勢及定向限制之一操作上可接達的空間內操作。
其他 申請案之交叉參考本申請案主張2022年2月14日申請之標題為ROBOTIC SYSTEM TO LOAD AND UNLOAD TRUCKS AND OTHER CONTAINERS之美國臨時專利申請案第63/310,027號之優先權，該案針對所有目的以引用的方式併入本文中。
本發明可以諸多方式來實施，包含作為一程序；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)實施為臨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。如本文中所利用，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。出於例示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相關的技術領域中已知之技術材料，使得不會不必要地使本發明不清楚。
揭示藉由整合一額外關節(在本文中有時被稱為一「致能」關節)以提供一額外自由度、進一步伸展距離及/或增加之靈活性來擴展一機器人(諸如一機器人手臂)之操作伸展距離及能力的技術。在各項實施例中，圍繞與機器人之底座之一縱向(例如，側傾)軸成一非零、非直角之一軸提供額外自由度。在一些實施例中，致能關節係由與機器人手臂(或其他機器人)之機器人控制器分離但協調操作之一控制器加以控制。在一些實施例中，提供且使用一整合式控制器，其以一整合方式控制致能關節及機器人關節，從而控制各自馬達控制器以依一協調方式移動致能關節及其他關節以使機器人移動穿過機器人可達之致能關節擴展之操作空間內之一軌跡。
圖1A係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。在所展示之實例中，機器人系統100包含一機器人控制之行動底盤102，一機器人控制之輸送機104沿著底盤102之一中心縱軸安裝於該機器人控制之行動底盤102上。一機器人手臂106經由包括一轉移板108及固定地安裝至底盤102之一致能關節底座110之一致能關節可旋轉地安裝於底盤上。在各項實施例中，致能關節進一步包含一機器人控制之致能關節馬達(圖1A中未展示)及一相關聯馬達控制器，該相關聯馬達控制器經組態以用於使轉移板108圍繞致能關節之一旋轉軸旋轉，如下文進一步描述。
在所展示之實例中，機器人手臂106包含一底座及肩關節106a、一上臂或連桿106b、一肘關節106c、一前臂(下連桿) 106d、一腕關節106e及末端執行器連接器連桿106f。在一些實施例中，機器人手臂106包括一6 DOF機器人手臂，其具有包含一腰關節(底座106a圍繞實質上正交於底座106a之一安裝平面之一軸之旋轉)、包括底座106a之肩關節(圍繞肩關節之一旋轉軸之彎曲)之自由度、與肘關節106c及/或前臂106d相關聯之彎曲及旋轉自由度，及與腕關節106e及/或連桿106f相關聯之彎曲及旋轉(或偏擺)自由度。
雖然在圖1A中展示及在先前段落中描述之實例中，機器人手臂包括一底座及藉由機器人致動之關節串聯連接之各具有兩個自由度之兩個連桿，但在其他實施例中，機器人手臂可具有更多或更少連桿、關節及/或自由度。一機器人手臂(諸如機器人手臂106)之各自自由度有時被稱為機器人手臂之 n個自由度，表示藉由一給定機器人手臂之各自關節及/或連桿提供之自由度。
進一步參考圖1A，在所展示之實例中，機器人手臂106具有(在此情況下，經由腕連桿106f)附裝至機器人手臂106之自由移動操作端之一機器人控制之末端執行器112。末端執行器112可為適於一給定機器人任務或應用之任何類型之末端執行器，諸如一夾持器、手、吸取式夾持器或任何其他類型之工具或操縱器。
在各項實施例中，一控制電腦(諸如圖1A之控制電腦114)單獨地或組合地(例如，同時)控制底盤102、輸送機104、機器人手臂106、致能關節108、110及末端執行器112之一或多者以執行與機器人系統100已經部署及組態以執行之一機器人「應用」相關聯之一任務或任務組。實例包含(但不限於)裝載或卸載一卡車或其他集裝箱，將物品堆垛至一棧板或其他容器上或自一棧板或其他容器移除物品，及來自貨架、貯存箱或其他容器上或中之物品之組裝套件。
例如，在一些實施例中，機器人系統100可用於裝載一卡車或其他集裝箱。物品可(例如)自一上游輸送機或其他物品源到達輸送機104之左端，如圖1A中展示。輸送機104可在機器人控制下操作以使物品前進朝向安置於輸送機104之右側處之機器人手臂106，如圖1A中展示，且機器人手臂106及/或致能關節108、110在機器人控制下操作以自輸送機104拾取物品並將其等放置於卡車(或其他目的地)中。(例如)藉由控制電腦114基於來自安裝於機器人系統104上或附近之攝影機(圖1A中未展示)之輸入提供之一視覺或其他感知系統可用於產生工作區及經由輸送機104到達之物品之一三維視圖。控制電腦可使用具有關於到達物品之知識之一資料庫或其他儲存庫來判定物品之屬性，且該等屬性可用於判定及實施用以使用包括機器人系統100 (例如，底盤102、輸送機104、機器人手臂106、致能關節108、110及末端執行器112之一或多者)之機器人控制之工具取置物品之一計劃。例如，機器人手臂106及致能關節108、110可協同操作以使末端執行器移動至用以拾取一給定物品之一位置中，使物品沿著一經計劃軌跡移動，及將物品放置於一經計劃目的地(諸如控制電腦114已基於物品之屬性及先前放置之物品之堆、堆棧或其他配置之經估計狀態而為物品選擇之一位置)中。
在各項實施例中，控制電腦114可(例如)經由無線或有線通信與包括機器人系統100之一或多個控制器通信。例如，可在底盤102、輸送機104、致能關節總成108、110及/或機器人手臂106及末端執行器112上提供分開的機載控制器，以控制各自機器人控制之工具。各控制器可對一或多個馬達控制器提供低位準控制信號(例如)以引起該(等)馬達控制器對相關聯馬達(諸如與自由度或機器人手臂106相關聯之關節馬達)供應電流，諸如引起協調致動相關聯關節，定位末端執行器112以拾取一物品，將該物品移動穿過一軌跡，及將該物品放置於一目的地中。
在一些實施例中，一整合式機載控制器可被包含於機器人系統100中。例如，一單個機載控制器可控制底盤102、輸送機104、致能關節總成108、110及/或機器人手臂106及末端執行器112之兩者或更多者。例如，在一些實施例中，一單個機載控制器可控制致能關節總成108、110及機器人手臂106。
圖1B係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。明確言之，展示圖1A之機器人系統100之一後視圖。在所展示之實例中，機器人手臂106經展示為以使得轉移板108之一安裝位置部分係在實質上平行於地面之一平面中，在如圖1B中展示之中性或中心位置中的一方式安裝至轉移板108。該安裝位置部分連接至如所展示以一傾斜角度定向之一本體部分，該傾斜角度對應於致能關節底座110之上部分之傾斜角度。一致能關節馬達122經安裝於致能關節底座110下方，即，在與轉移板108相對之側上。致能關節馬達122具有一軸件，該軸件以容許致能關節馬達122之軸件相對於致能關節底座110自由地旋轉之一方式延伸穿過致能關節底座110。致能關節馬達122之軸件機械地耦合至轉移板108，此使致能關節馬達122能夠在機器人控制下操作，以使轉移板108圍繞致能關節總成108、110、120之一致能關節旋轉軸124旋轉。
在圖1B中展示之實例中，機器人系統100包含安裝於輸送機104之左側上(如所展示)，與第一機器人手臂106相對之一第二機器人手臂116。機器人手臂116經安裝於一致能關節總成上，該致能關節總成包含具有實質上與構成其上安裝機器人手臂106之致能關節總成108、110、120之對應元件成鏡像之幾何形狀、結構及配置的一轉移板118、致能關節底座120及致能關節馬達126以及相關聯旋轉軸128。
在各項實施例中，機器人手臂106、116及其等各自致能關節總成可同時、交替及/或聯合地操作以自輸送機104取置物品至一目的地(例如，碼垛堆積或卡車裝載)及/或自一源取置物品以將其等放置於輸送機104上(例如，卸除碼垛堆積或卡車卸載)。例如，機器人手臂106、116可單獨使用，但以藉由控制電腦114協調之一方式使用，以自輸送機104逐個取置物品至對應目的地，例如，於一棧板上或一卡車或其他集裝箱中。在一些實施例中，機器人手臂106、116可一起使用以協作地取置一單個物品，諸如一大及/或重的盒子或其他物品。
圖2A係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。在所展示之實例中，轉移板108及118兩者皆在一中性或中心位置中。在所展示之實施例中，由於轉移板108及118之幾何形狀，轉移板108及118處於中性中心位置中導致機器人手臂106及116之各自底座處於平行於地面之一平面中。明確言之，轉移板108及118之各自安裝位置平行於地面。
圖2B係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。在圖2B中展示之狀態中，轉移板118已藉由馬達126之操作在由箭頭202指示之方向上圍繞軸128向後旋轉。因此，轉移板118之安裝位置已向後傾斜且稍微遠離輸送機104。在一些實施例中，由於安裝位置(例如，安裝位置及/或底座之幾何中心)自軸128上之點(轉移板在該點處機械地耦合至馬達126之軸件)既徑向又垂直地(即，在軸128之方向上)偏移以及軸128相對於垂直線定向所依之銳角(非零、非直角)，安裝位置及安裝於其上之機器人手臂116之底座依循一橢圓形路徑。
在各項實施例中，藉由一機器人控制系統有利地使用在先前段落中描述之特性(轉移板118及機器人手臂116藉由該特性既向後又遠離輸送機104移動)，如本文中所揭示。例如，系統可判定使轉移板108及118以及相關聯機器人手臂106及116之一或兩者向後(或向前)及向外旋轉，(例如)以騰出空間供一寬盒子或其他物品在其等之間行進及/或能夠將機器人手臂106及116兩者一起協作使用以抓握一大盒子。例如，藉由略微向外擺動手臂，機器人手臂106及116可能夠使用一更有利的姿勢及/或方法(諸如避免尷尬或難以達成或恢復之控制奇異點或姿勢之一者)聯合地抓握物品或避免碰撞。
圖3A係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。在所展示之實例中，轉移板108已向後旋轉，從而導致機器人手臂106相對於輸送機104既進一步向後又進一步向外定位。在各項實施例中，如所展示，使用致能關節108、110來定位機器人手臂106可使機器人手臂106能夠用於在輸送機104上進一步向後抓握(或放置)一物品。此一能力可使得能夠同時或幾乎同時使用機器人手臂116 (例如)以在輸送機104進一步向右之一位置處抓握(或放置)一物品，如所展示。另外，在圖3A中展示之位置中，機器人手臂106可處於一較佳位置中以在與機器人手臂106相同之側上自靠近底座102之前部之一位置(在該位置處)抓握(或放置)一物品。
圖3B係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。在所展示之實例中，轉移板108已向前旋轉至如所展示之位置中。在各項實施例中，使用致能關節108、110使機器人手臂106如所展示向前及略微向外傾斜可使機器人手臂能夠伸展到距底盤102之一更大高度處及/或一更遠距離處之物品/將物品放置於距底盤102之一更大高度處及/或一更遠距離處，或跨底盤102之前部伸展以在與機器人手臂106相對之側上在靠近底盤102之前部之一位置處拾取/放置一物品。
圖4A係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。在所展示之實例中，轉移板108已向前旋轉至如圖3B中展示之位置中。
圖4B係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。在圖4B中，展示具有向前傾斜之機器人手臂106之機器人系統之一俯視圖。在所展示之實例中，機器人手臂106之所得定位係用於跨底盤102之前部伸展以在與機器人手臂106相對之側處在靠近底盤102之前部之一位置處拾取/放置一物品402。
圖5A係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。在所展示之實例中，轉移板108已向前旋轉且機器人手臂106向上且在底盤102之前相對較遠地延伸，(例如)以拾取/放置在經堆垛盒子之最頂部處之物品502，如所展示。在各項實施例中，一機器人控制系統(例如，圖1A之控制電腦114)控制機器人系統之機器人控制之工具(例如，底盤102、輸送機104、機器人手臂106、致能關節108、110及末端執行器112之一或多者)。
影像或其他感測器資料可被接收並提供至經組態以產生工作區之至少相關部分之一三維視圖之一視覺或感知系統。控制電腦可使底盤102前進(例如)至如圖5A中所展示之位置；使輸送機104前進(例如)以將物品504、508移動至待拾取/放置之位置中，且可操作機器人手臂106、致能關節108、110及末端執行器112以執行與一更高階目標相關聯之任務。例如，在圖5A中所展示之實例中，控制電腦可能已如所展示般定位底盤102，使輸送機104前進以將物品502放入一位置，機器人手臂106可用於自該位置將物品502取置至所展示之位置中。控制電腦可能已同步地操作機器人手臂106及致能關節108、110以使用機器人手臂106抓握物品502及藉由致能關節108、110及組成機器人手臂106之元件之一無縫、流暢(fluid)及至少部分同時移動將物品502移動至所展示之位置。
在各項實施例中，控制電腦可(例如)藉由訓練、機器學習、人工智慧、啟發法及其他技術單獨或組合地組態以判定如所展示般堆垛物品之一更高階計劃。例如，為將物品裝載至足夠大以供機器人系統100驅動及/或伸展至其中之一卡車或其他集裝箱中，控制電腦可設計如所展示般藉由形成連續交錯之物品層(如階梯一般)來構建堆棧之一計劃，如圖5A中所展示。例如，用陰影線展示之盒子可能已被首先放置，接著底盤102被退回至所展示之位置，從而使未填充有陰影線之盒子能夠如所展示般放置。在此實例中，在已將物品502放置於堆棧之最頂部之後，控制電腦可將底盤102後退進一步遠離堆棧，(例如)以使到達物品504、508能夠用於形成下一組「階梯」。
圖5B係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。在所展示之實例中，轉移板108及機器人手臂106已向後(及自輸送機104向外)旋轉，從而使物品510能夠被拾取或放置於所展示之在與機器人手臂106相同之側上靠近底盤102之前部之位置處。
圖6A係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。在所展示之實例中，轉移板108及機器人106以及轉移板118及機器人手臂116皆已向後且因此略微向外旋轉。因此，使一更大寬度之空間可供物品602用於在一側上在轉移板108與機器人106之間行進且在另一側上在轉移板118與機器人手臂116之間穿過。
在各項實施例中，視覺、標記掃描、雷射或其他光感測器或其他感測器可用於偵測需要較大間隙之一物品必須在致能關節及/或機器人手臂之間行進，且作為回應，控制電腦將致能關節及機器人手臂放置於如圖6A中展示之位置中。
圖6B係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。明確言之，自一側視圖展示如圖6A中展示般組態之機器人系統100。圖6B中展示之視圖繪示使致能關節及機器人手臂向後旋轉可促進物品602之協作、雙機器人取置。例如，機器人手臂106能夠被定位於一不尷尬的姿勢中以將其末端執行器112放置於物品602之附近(靠近機器人手臂106)側上之一中心位置處。
圖6C係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。明確言之，自一側視圖展示如圖6A中展示般組態之機器人系統100。圖6C中展示之視圖繪示如何使用致能關節108、110及118、120來向後及略微向外定位機器人手臂106、116促進物品602之協作、雙機器人取置。
在圖6C中，橢圓606繪示在致能關節108、110自其最靠近輸送機104之中心/中性位置向後或向前旋轉時，機器人手臂106之底座可依循之橢圓形路徑。
圖7A係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例之一後視圖的一圖式。在所展示之實例中，致能關節108、110及機器人手臂106已向前旋轉且致能關節118、120及機器人手臂116已向後旋轉。在各項實施例中，使一個手臂向前旋轉且使另一手臂向後旋轉具有類似於一人類工作人員將其肩膀轉向一任務之一效應。
圖7B係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例之一俯視圖的一圖式。在所展示之實例中，致能關節108、110及機器人手臂106已向前旋轉且致能關節118、120及機器人手臂116已向後旋轉，如圖7A中一樣。機器人手臂106、116已用於協作地自輸送機104抓握及抬起物品702。
圖7C係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例之一俯視圖的一圖式。在所展示之實例中，致能關節108、110及機器人手臂106之向前旋轉以及致能關節118、120及機器人手臂116之向後旋轉已具有類似於一人類工作人員轉動其肩膀以執行一任務之一效應，如藉由行進通過機器人手臂106、116之重新定位之底座之線704指示。若致能關節(108、110及118、120)皆處於中心/中性位置中，則底座之間的線將平行於底盤102之前邊緣。然而，如所展示，藉由使致能關節108、110及機器人手臂106向前旋轉同時使致能關節118、120及機器人手臂116向後旋轉，機器人手臂106、116更佳能夠將物品702移動及放置於所展示之位置，而不必將機器人手臂116放置於(例如)一尷尬或不牢固的姿勢中，或使機器人手臂116接觸一卡車之一側壁或工作區中之其他障礙物或約束物。
在一些實施例中，控制電腦可經程式化或經組態以執行如圖7A至圖7C中展示之一協作取置。在一些實施例中，控制電腦可學習執行包含使一個機器人手臂向前旋轉及使另一機器人手臂向後旋轉之優點或效用之此一操縱。例如，系統可在一人類操作者以各種方式操作機器人系統100時進行觀察以在動態條件下執行不同任務。控制電腦可自此觀察學習在給定條件下有可能導致一成功的取置之策略。
圖8A係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。在所展示之實例中，致能關節108、110及機器人手臂106以及致能關節118、120及機器人手臂116處於中心/中性位置中。給定轉移板108、118之幾何形狀及旋轉軸124及128所成之角度，如圖8A中展示之致能關節(108、110及118、120)之位置導致機器人手臂106、116之各自底座所安裝至之安裝位置實質上平行於地面，即，若機器人手臂106、116已直接安裝至底盤102之頂部，則在相同上及下定向中。
圖8B係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。在所展示之實例中，轉移板808及818之幾何形狀不同於圖8A之對應結構(轉移板108、118)之幾何形狀，從而導致在致能關節(808、110及818、820)處於中心/中性位置中時，機器人手臂106、116向內傾斜朝向輸送機104。
在圖8B中，機器人系統經展示為部署於一卡車或裝運集裝箱802內部。在此實例中，導致機器人手臂106、116略微向內傾斜朝向輸送機104之轉移板808、818之使用可使得機器人手臂106、116更容易用於自/至來往於卡車或集裝箱802之輸送機104拾取/放置物品，而不會有與卡車或集裝箱802之側壁碰撞之風險。
在各項實施例中，可製作或選擇一客製或現成轉移板且控制電腦可經組態或經程式化以鑑於轉移板之幾何形狀來控制致能關節及機器人手臂。在一些實施例中，可類似地改變致能關節軸124、128之定向，且控制電腦可經調適以相應地控制致能關節及機器人手臂。
圖9A係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。在所展示之實例中，機器人系統900包含圖1A之機器人系統100之元件，且接下來且另外包含其上安裝攝影機904、906及908以提供藉由機器人系統900構建之一堆棧、底盤102之前方及最下部之一區域，及經由輸送機104到達之物品(例如，504、508)之視圖的一安裝桿或吊臂902。
在各項實施例中，一控制電腦(諸如圖1A之控制電腦114)使用來自攝影機904、906及908之影像資料以創建及實施用以取置經由輸送機104到達之物品之一計劃。來自攝影機908之影像資料可(例如)用於判定經由輸送機104到達之物品之大小、重量及/或其他屬性。屬性可用於判定用以抓握、移動及/或放置各自物品之一策略。
在圖9A中展示之實例中，致能關節108、110及機器人手臂106向前傾斜，且機器人手臂106係用於將物品502放置於如所展示之堆棧之較後面及頂部處。由攝影機904提供之影像可(例如)用於選擇放置物品502之位置，放置物品502，及/或在放置物品502之後確認物品502之位置及/或堆棧之穩定性。
圖9B係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。在所展示之實例中，致能關節108、110及機器人手臂106已向後傾斜，且機器人手臂106係用於在地面上非常靠近底盤102之前部之一位置處拾取或放置物品922。在各項實施例中，來自下視攝影機906之影像可用於選擇放置位置及/或待拾取/放置之物品922及/或執行拾取/放置任務及/或評估任務之一結果。
圖9C係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。在所展示之實例中，圖9A及圖9B之桿902經展示為支撐一橫樑924之一端，該橫樑924在相對端處由桿926支撐。前視攝影機932及934提供機器人系統900之前方之一工作區域之上區域之一視圖，諸如圖9A中展示之堆棧。一下視攝影機936提供機器人系統900之前方(例如，緊接在底盤102之前方)之地面之一視圖，如在圖9B中展示之實例中。
下視攝影機936經展示為具有比前視攝影機932、934更寬之一視野，此使底盤102之前方之地面能夠用一單個攝影機觀看。
在各項實施例中，三維攝影機係用於提供2D影像(例如，RGB)及深度資訊(深度像素或「點雲」)兩者，以使得能夠建構工作區之一三維視圖。
圖10A係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一控制架構之一實施例的一方塊圖。在所展示之實例中，攝影機1002及(視需要)其他感測器1004對一控制電腦1006 (例如，圖1A之控制電腦114)提供輸入。在所展示之實例中，控制電腦1006向一致能關節控制器1008發送命令，以控制一或多個致能關節，且分開地但協調地向機器人手臂控制器1012發送命令。致能關節控制器1008向致能關節馬達控制器1010發送較低階(例如，扭矩)命令，且在致能關節及/或致能關節馬達上或與其相關聯之感測器經由致能關節控制器1008向上發送回饋信號(例如，位置、溫度)回至控制電腦1006。類似地，機器人手臂控制器1012向構成機器人手臂之關節馬達控制器發送較低階命令，該等關節馬達控制器繼而對各自關節馬達1014供應電流以使機器人手臂及其構成元件以經計算以執行一給定任務(諸如一拾取/放置任務或其部分)之一方式移動。同樣地，來自關節馬達或與其等相關聯之感測器資訊可經由機器人手臂控制器1012向上回饋至控制電腦1006。
在各項實施例中，圖10A中展示之控制系統及架構可使具有經組態以用於控制及操作機器人手臂之一相關聯機器人手臂控制器之一現成機器人手臂能夠被使用，且使一致能關節及相關聯控制器能夠(例如)自一第三方供應商獲得且以一整合方式使用(如本文中所揭示)以透過至少部分藉由機器人手臂之 n個自由度及藉由致能關節提供之一第(n+1)自由度界定之一擴展之操作空間操作機器人手臂。
圖10B係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一控制架構之一實施例的一方塊圖。在所展示之實例中，攝影機1022及(視需要)其他感測器1024對一控制電腦1026提供輸入。控制電腦1026向經組態以控制(若干)致能關節及(若干)機器人手臂兩者之一整合式控制器1028發送命令，例如，藉由向與致能關節及機器人手臂之關節相關聯之各自馬達控制器1030發送命令。如在圖10A中之實例中，馬達可包含或具有與其等相關聯之感測器，該等感測器之輸出可經由整合式控制器1028向上傳遞至控制電腦1026。
圖11係繪示用以控制包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一程序之一實施例的一流程圖。在各項實施例中，圖11之程序1100係藉由一控制電腦(諸如圖1A之控制電腦114、圖10A之控制電腦1006或圖10B之控制電腦1026)執行。在所展示之實例中，在1102，接收攝影機及(視需要)其他感測器輸入。在1104，使用經接收之攝影機/感測器資料來產生或更新工作區之一三維視圖。在1106，判定待拾取/放置之下一物品，以及用以抓握、移動及放置物品之一策略、計劃及軌跡。在1108，實施/執行用以抓握、移動及放置物品之計劃。若未成功地執行拾取/放置(1110)，則在1112執行錯誤處置。例如，可判定及嘗試用以拾取/放置物品之下一策略/計劃，或可請求人類幫助。若成功地執行拾取/放置(1110)且判定需要拾取/放置進一步物品(1114)，則處理返回至1102且執行步驟1102、1104、1106、1108及1110 (及若需要，1112)之進一步反覆以拾取/放置下一物品。處理以此方式繼續，直至已拾取/放置所有物品(1114)。
在各項實施例中，本文中所揭示之技術可用於擴展一機器人(諸如一6 DOF或其他機器人手臂)之操作伸展距離、功能性及/或靈活性。
圖12A繪示一機器人控制之感應機構之一實施例。在各項實施例中，圖12A之機構1200可用於促進或控制物品自一上游供應輸送結構1202轉移至一機器人控制之卡車/集裝箱裝載器，或其他機器人物品處置系統，如本文中所揭示。在所展示之實例中，機構1200包含經展示於一位置中以在機器人控制之行動底盤102上，在輸送機104之接收(後)端上推動來自供應輸送結構1202之物品1204之一推桿或板1208。推動器1208經由一關節1210及上連桿1212耦合至在此實例中安裝至頭頂上方之一機器人(或以其他方式)控制之雙向機動化關節1214。
在圖12A中展示之狀態中，機動化關節1214可在順時針方向上致動，以引起推動器1208將盒子1204自後面推動至輸送機104上。在一後續移動中，機動化關節1214可在逆時針方向上(如所展示)致動以將推動器1208向上抬起並移開，從而使物品1206能夠前進至一位置中，在進一步物品經由輸送結構1202到達時，藉由機動化關節1214之順時針致動等，推動器1208可在該位置中定位於物品1206後面。
在各項實施例中，圖12A中未展示之上游工作人員或系統(例如，人類工作人員、機器人工作人員或人類及機器人之一組合)工作以將物品添加至輸送結構1202上且使物品前進至靠近感應機構1200之位置。可使用利用重力及人類或其他工作人員來使物品前進之馬達操作之輸送機、輥式輸送工具，或不同類型之主動及被動輸送結構之某一組合。
在各項實施例中，如本文中揭示之一機器人系統使用影像資料(例如，來自如圖9A、圖9B及圖9C中展示之攝影機，及/或其他攝影機)來監測輸送機104上及經由輸送結構1202到達之物品之一狀態。在輸送機104上之物品之一數量及/或密度降低時，感應機構1202***作，或更快地***作，以將(更多)物品推動至輸送機104上。
圖12B繪示一機器人控制之感應機構之一實施例。在所展示之實例中，一可延伸橋1220經提供且已經部署以促進將物品自輸送工具1202轉移至輸送機104。在所展示之實例中，可延伸橋1220包括具有安置於上關節處之輥之一彈簧或剪刀狀結構以使物品能夠跨頂部滾動。在可延伸橋1220之遠端處之一輥提供遠端處之支撐。在一些實施例中，遠端可固定至輸送機104 (例如)以在行動底盤102移進或移出正被裝載或卸載之一卡車或其他集裝箱時維持接合。在一些實施例中，可延伸橋1220可經彈簧負載，從而使行動底盤102進入或離開卡車或其他集裝箱之移動之一些初始衝擊能夠被吸收，同時維持連接及接合。
在圖12B中展示之實例中，輸送結構1202在最靠近輸送機104之端處具有可變高度支腳，包含一固定上支腳部分1222及一可變長度可伸縮下支腳部分1224。可變高度支腳使輸送結構1202之高度能夠在該端處調整，(例如)以使可延伸橋1220能夠如所展示般定位，及使重力能夠輔助物品自輸送結構1202至輸送機104之轉移。在一些實施例中，一人類或其他工作人員可定位輸送結構1202、可變高度支腳1222、1224及可延伸橋1220之一或多者。
圖13A繪示一機器人控制之感應機構之一實施例。在所展示之實例中，包括一固定安裝之殼體及致動機構1302及可藉由圖13A中未展示之致動機構(例如，馬達、齒輪箱及導螺桿或其他線性致動機構)之操作在殼體及致動機構1302內線性地移動之一衝程桿或軸件1304之一線性致動器總成經組態以移動自衝程桿或軸件1304懸置之一單向檔板(flap) 1306，如所展示。在圖13A中展示之狀態中，衝程桿或軸件1304已藉由殼體及致動機構1302之操作向右移動，從而導致單向檔板1306在其接觸物品1204時打開。
圖13B繪示一機器人控制之感應機構之一實施例。在所展示之實例中，檔板1306已移動至物品1204後面且經致動以將衝程桿或軸件1304及單向檔板1306向左移動，如所展示。附接至衝程桿或軸件1304及/或構成衝程桿或軸件1304之一整合部分之一機械止檔1308防止檔板比如所展示更進一步向右移動，從而導致檔板1306將物品1204向左推動並推動至輸送機104上。線性致動器總成1302、1304接著針對物品1206重複如圖13A及圖13B中展示之操作。
在各項實施例中，圖13A及圖13B之線性致動器總成1302、1304係如上文所描述在機器人控制下操作(例如)以促進物品移動至輸送機104上，例如，以確保物品以一所要進入速率穩定流動至輸送機104。
圖14A繪示一機器人控制之感應機構之一實施例。在所展示之實例中，提供線性可致動單向檔板1402、1404、1406、1408、1410及1412之級聯組。在各項實施例中，多個不同大小之盒子或其他物品必須自一供應輸送工具(諸如輸送工具1202)供應至輸送機104。通常，一較大盒子將必須比一小盒子行進更遠(例如，沿著輸送工具1202)以容許一組給定檔板在其後面閉合。在各項實施例中，如在圖14A中展示之實例中，使用f個可獨立致動之級聯檔板組，使得完全接合一給定盒子之第一組檔板可用於將該盒子拉動/推動至輸送機104上。
圖14B繪示一機器人控制之感應機構之一實施例。在所展示之實例及狀態中，物品1204首先行進穿過檔板1410、1412 (或其等之間行進)，但彼等檔板未足夠遠地延伸朝向輸送工具1202之中心以能夠接合及拉動/推動物品1204。如所展示，物品1204亦已完全行進穿過能夠如所展示般自後面完全接合物品1204之檔板1406、1408。檔板1406及1408經展示為已(例如)藉由將檔板1406、1408移動朝向輸送機104之圖14B中未展示之可獨立操作的線性致動器致動，從而將物品1204拉動/推動至輸送機104上。
在各項實施例中，圖14A及圖14B之級聯可獨立致動的檔板組係如上文所描述在機器人控制下操作(例如)以促進物品移動至輸送機104上，例如，以確保物品以一所要進入速率穩定流動至輸送機104。例如，藉由攝影機產生之影像可用於判定可自後面完全接合一給定物品之第一組檔板，且一命令或信號可經發送以引起該組檔板將物品拉動/推動至輸送機104上。
圖15繪示用以將物品轉向及重新排序之一機器人控制之系統之一實施例。在所展示之實例中，機器人系統1500包含一行動底盤1502、一中心輸送機1504及安置於底盤1502之相對側上之一對機器人手臂。物品(諸如物品1518)經由一供應輸送結構1520到達。在所展示之狀態中，一機器人控制之轉向器1522已移動至適當位置中以將物品1518轉向至一側輸送機1524。側輸送機1524可安裝於行動底盤1502上或定位於行動底盤1502旁邊。側輸送機1524係在機器人控制下操作(例如)以藉由將物品1518向後(如所展示向下)移動至一回收槽1526來暫存物品1518。回收槽1526可包括用以接收、保持及返回物品之各種結構。例如，回收槽1526可包含複數個可垂直重新定位之容器。物品1518可經放置於該等容器之一經指定者中。當系統1500準備處置物品1518時，可定位保持物品1518之容器及可啟動構成回收槽1526之一致動器以引起物品1518向後移動至側輸送機1524上。例如，回收槽可使用一推動器機構，或一傾斜架來排出物品1518。側輸送機1524可在向前(如所展示，向上)方向上操作以幫助將物品1518拉出回收槽1526並返回至側輸送機1524上。側輸送機1524接著繼續使物品1518向前前進直至其與一固定(在此實例中)轉向器1528接合，該固定轉向器1528將物品1518轉向至主中心輸送機1504上，該主中心輸送機1504繼而接收及定位物品1518以供機器人手臂1506、1516之一或兩者取回。
在各項實施例中，如本文中揭示之一機器人系統可自主判定出於一或多種原因(諸如將物品重新排序以用於裝載至一卡車或其他集裝箱上)將一物品(諸如在上文之實例中為物品1518)轉向。例如，若已建構一底座層且一大、重物品1518被看到經由供應輸送工具1520到達，則機器人系統可判定如上文所描述般將物品1518轉向並暫存於回收槽1526中，以能夠首先接收及裝載被看到或預期在物品1518之後到達之較小物品。例如，電腦視覺系統可看到在物品1518之後到達之物品且基於該等物品之經感知大小及/或經查找屬性來判定在放置物品1518之前放置該等物品將為有利的。或者，系統可具有預期裝載於一給定卡車或集裝箱中之物品之一***或載貨單。系統可追蹤什麼已被接收及裝載且可運算在物品1518之後到達之一物品將更適於接下來處置的一概率。
圖16A繪示用以裝載一卡車或其他集裝箱之一機器人控制之裝載系統之一實施例。在所展示之實例中，如本文中揭示之一機器人卡車/集裝箱裝載系統包含一行動底盤102、輸送機104及一或多個機器人手臂，諸如機器人手臂116 (僅部分展示且不具有一相對側對以避免模糊其他特徵)。在各項實施例中，系統偵測可能太重而無法使用機器人手臂(諸如機器人手臂116)自輸送機104抬起及移動之一物品之到達。作為回應，系統部署如所展示之一輔助輸送結構1602。在各項實施例中，輔助輸送結構1602可包括一工作台、一滑道、一滑槽及一馬達致動之輸送工具(諸如一輸送帶)之一或多者。最初，為接收重物品，輔助輸送結構1602定位於鄰近於輸送機104之如由虛線1604表示之一水平位置處。輸送機104及/或輔助輸送結構1602操作以將物品推動/拉動至輔助輸送結構1602上，該輔助輸送結構1602接著經致動以移動至如圖16A中展示之位置中。物品滑動，或經輸送，或使用(若干)機器人手臂(例如，116)沿著輔助輸送結構1602推動至地板1606。行動底盤102可在剛剛描述之操作之前在機器人控制下移動，以將行動底盤102及安裝於行動底盤102上之元件定位於經判定為最有可能導致物品存放於地板1606上之一所要位置處的一位置、定位及定向中。
圖16B繪示用以裝載一卡車或其他集裝箱之一機器人控制之裝載系統之一實施例。在所展示之實例中，圖16A之輔助輸送結構1602係由一可垂直移動的輔助輸送機1620代替。在各項實施例中，可垂直移動的輔助輸送機1620係藉由一導引及提升驅動器1622自與輸送機104成一直線之一上位置之間的位置移動，以使一物品能夠移動至輔助輸送機1620上，至地板1606處或附近之一位置。藉由在機器人控制下將輔助輸送機1620降低至地板及操作輔助輸送機1620以將物品推離輔助輸送機1620並至地板1606上來將(例如)自輸送機104移動至輔助輸送機1620上之一重物品移動至地板。
圖16C繪示用以裝載一卡車或其他集裝箱之一機器人控制之裝載系統之一實施例。在所展示之實例中，圖16A之輔助輸送結構1602係由一四桿連桿組連接之輔助輸送機1640代替。為接收一物品，輔助輸送機1640如所展示般定位。一旦一物品被移動至輔助輸送機1640上，輔助輸送機1640就降低至地板1606進入如用虛線展示之位置中，且經操作以引起物品移動離開輔助輸送機1640並至地板1606上。
圖17繪示用以裝載一卡車或其他集裝箱之一機器人控制之裝載系統之一實施例。在所展示之實例中，機器人系統1700係自頂部展示為包含一行動底盤1702、一中心輸送機1704及機器人手臂1706、1716。行動底盤1702包含用以容納輔助輸送工具1720及用以降低或升高輔助輸送工具1720之相關聯結構1722、1724之一切口。在各項實施例中，輔助輸送工具1720可為圖16A、圖16B及圖16C中展示之設計之任一者，或另一輸送結構。
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:機器人系統 102:機器人控制之行動底盤 104:機器人控制之輸送機 106:機器人手臂 106a:底座及肩關節 106b:上臂或連桿 106c:肘關節 106d:前臂(下連桿) 106e:腕關節 106f:末端執行器連接器連桿/腕連桿 108:轉移板/致能關節/致能關節總成 110:致能關節底座/致能關節/致能關節總成 112:機器人控制之末端執行器 114:控制電腦 116:第二機器人手臂 118:轉移板/致能關節 120:致能關節總成/致能關節底座/致能關節 122:致能關節馬達 124:致能關節旋轉軸 126:致能關節馬達 128:旋轉軸/致能關節軸 202:箭頭 402:物品 502:物品 504:物品 508:物品 510:物品 602:物品 606:橢圓 702:物品 704:線 802:卡車或裝運集裝箱 808:轉移板/致能關節 818:轉移板/致能關節 900:機器人系統 902:安裝桿或吊臂 904:攝影機 906:攝影機 908:攝影機 922:物品 924:橫樑 926:桿 932:前視攝影機 934:前視攝影機 936:下視攝影機 1002:攝影機 1004:其他感測器 1006:控制電腦 1008:致能關節控制器 1010:致能關節馬達控制器 1012:機器人手臂控制器 1014:關節馬達 1022:攝影機 1024:其他感測器 1026:控制電腦 1028:整合式控制器 1030:馬達控制器 1100:程序 1102:步驟 1104:步驟 1106:步驟 1108:步驟 1110:步驟 1112:步驟 1114:步驟 1200:機構 1202:上游供應輸送結構/輸送工具 1204:物品/盒子 1206:物品 1208:推桿或板/推動器 1210:關節 1212:上連桿 1214:機器人(或以其他方式)控制之雙向機動化關節 1220:可延伸橋 1222:固定上支腳部分/可變高度支腳 1224:可變長度可伸縮下支腳部分/可變高度支腳 1302:固定安裝之殼體及致動機構/線性致動器總成 1304:衝程桿或軸件/線性致動器總成 1306:單向檔板 1308:機械止檔 1402:線性可致動單向檔板 1404:線性可致動單向檔板 1406:線性可致動單向檔板 1408:線性可致動單向檔板 1410:線性可致動單向檔板 1412:線性可致動單向檔板 1500:機器人系統 1502:行動底盤 1504:中心輸送機 1506:機器人手臂 1516:機器人手臂 1518:物品 1520:供應輸送結構 1522:機器人控制之轉向器 1524:側輸送機 1526:回收槽 1528:固定轉向器 1602:輔助輸送結構 1604:虛線 1606:地板 1620:可垂直移動的輔助輸送機 1622:導引及提升驅動器 1640:四桿連桿組連接之輔助輸送機 1700:機器人系統 1702:行動底盤 1704:中心輸送機 1706:機器人手臂 1716:機器人手臂 1720:輔助輸送工具 1722:結構 1724:結構
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係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。
圖1B係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。
圖2A係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。
圖2B係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。
圖3A係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。
圖3B係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。
圖4A係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。
圖4B係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。
圖5A係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。
圖5B係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。
圖6A係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。
圖6B係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。
圖6C係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。
圖7A係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例之一後視圖的一圖式。
圖7B係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例之一俯視圖的一圖式。
圖7C係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例之一俯視圖的一圖式。
圖8A係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。
圖8B係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。
圖9A係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。
圖9B係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。
圖9C係繪示包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一實施例的一圖式。
圖10A係繪示具有一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一控制架構之一實施例的一方塊圖。
圖10B係繪示具有一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一控制架構之一實施例的一方塊圖。
圖11係繪示用以控制包括一機器人手臂及一機器人控制之致能關節之一機器人系統之一程序之一實施例的一流程圖。
圖12A繪示一機器人控制之感應機構之一實施例。
圖12B繪示一機器人控制之感應機構之一實施例。
圖13A繪示一機器人控制之感應機構之一實施例。
圖13B繪示一機器人控制之感應機構之一實施例。
圖14A繪示一機器人控制之感應機構之一實施例。
圖14B繪示一機器人控制之感應機構之一實施例。
圖15繪示用以將物品轉向及重新排序之一機器人控制之系統之一實施例。
圖16A繪示用以裝載一卡車或其他集裝箱之一機器人控制之裝載系統之一實施例。
圖16B繪示用以裝載一卡車或其他集裝箱之一機器人控制之裝載系統之一實施例。
圖16C繪示用以裝載一卡車或其他集裝箱之一機器人控制之裝載系統之一實施例。
圖17繪示用以裝載一卡車或其他集裝箱之一機器人控制之裝載系統之一實施例。
100:機器人系統
102:機器人控制之行動底盤
104:機器人控制之輸送機
106:機器人手臂
106a:底座及肩關節
106b:上臂或連桿
106c:肘關節
106d:前臂(下連桿)
106e:腕關節
106f:末端執行器連接器連桿/腕連桿
108:轉移板/致能關節/致能關節總成
110:致能關節底座/致能關節/致能關節總成
112:機器人控制之末端執行器
114:控制電腦

Claims (20)

  1. 一種機器人系統，其包括： 一機器人手臂，其具有 n個自由度，該機器人手臂包括一底座及在一近端處連接至該底座且終止於一自由移動遠端之一組串聯連接之連桿及關節； 一致能關節總成，其包括安裝該機器人手臂之該底座之一安裝位置且具有自該安裝位置偏移之一旋轉軸，該致能關節總成經組態以使該安裝位置圍繞該旋轉軸旋轉；及 一處理器，其經組態以控制：一第一組馬達，各馬達與該機器人手臂之該 n個自由度之一對應者相關聯；及一致能關節馬達，其構成該致能關節總成，以控制該機器人手臂在至少部分藉由該機器人手臂之該 n個自由度及藉由該致能關節總成提供之一第(n+1)自由度界定之一擴展操作空間內之操作。
  2. 如請求項1之系統，其中該致能關節總成包括機械地耦合至該機器人手臂之該底座所安裝至之該安裝位置之一轉移板，及一固定安裝之致能關節總成底座，該轉移板相對於該固定安裝之致能關節總成底座圍繞該致能關節總成之該旋轉軸旋轉。
  3. 如請求項2之系統，其中該致能關節總成底座固定地安裝至一機器人控制之行動底盤。
  4. 如請求項3之系統，其中該致能關節總成底座支撐經組態以使該轉移板圍繞該旋轉軸旋轉之一致能關節馬達。
  5. 如請求項2之系統，其中該致能關節總成底座以使得該致能關節總成之該旋轉軸以與一垂直軸成一非直角銳角定向的一方式固定地安裝至該機器人控制之行動底盤。
  6. 如請求項5之系統，其中該轉移板之一幾何形狀係使得該轉移板自一中心或中性位置圍繞該致能關節總成之該旋轉軸之旋轉導致該安裝位置及該機器人手臂在該旋轉之一方向上傾斜。
  7. 如請求項5之系統，其中該轉移板之一幾何形狀係使得該轉移板自一中心或中性位置圍繞該致能關節總成之該旋轉軸之旋轉導致該安裝位置及該機器人手臂移動遠離鄰近於該致能關節總成之一結構。
  8. 如請求項5之系統，其中該轉移板之該幾何形狀及該致能關節總成之該旋轉軸之定向係使得在該致能關節總成處於一中心或中性位置中時，該安裝位置實質上平行於地面。
  9. 如請求項5之系統，其中該轉移板之該幾何形狀及該致能關節總成之該旋轉軸之定向係使得在該致能關節總成處於一中心或中性位置中時，該安裝位置相對於該地面以一角度傾斜。
  10. 如請求項2之系統，其中該安裝位置包括該轉移板之一整合部分。
  11. 如請求項1之系統，其中該處理器包括一控制電腦、機器人手臂控制器、一致能關節總成控制器及經組態以控制該機器人手臂及該致能關節總成兩者之一整合式控制器之一或多者。
  12. 如請求項1之系統，其中該處理器經組態以接收影像資料，產生其中部署該機器人系統之一工作區之一三維視圖，及使用該工作區之該三維視圖來產生及實施使用該機器人手臂及該致能關節總成來執行關於該工作區中之一物品之一任務的一計劃。
  13. 如請求項1之系統，其中該處理器經組態以使該致能關節總成在一向前方向上旋轉以增加與該機器人手臂相關聯之一伸展距離。
  14. 如請求項1之系統，其中該處理器經組態以使該致能關節總成在一向前方向或一向後方向上旋轉以定位該機器人手臂以執行一任務而無需將該機器人手臂放置於一尷尬姿勢中。
  15. 如請求項1之系統，其中該機器人手臂包括一第一機器人手臂且該致能關節總成包括一第一致能關節總成；第一機器人手臂及該第一致能關節總成經安置於一機器人控制之行動底盤之一第一側上；且一第二機器人手臂及一第二致能關節總成經安置於該機器人控制之行動底盤之一第二側上。
  16. 如請求項14之系統，其中一機器人控制之輸送機經安置於該第一機器人手臂及第一致能關節總成以及該第二機器人手臂及第二致能關節總成之間。
  17. 如請求項15之系統，其中該處理器經組態以藉由控制該底盤、該輸送機、該第一機器人手臂、該第一致能關節總成、該第二機器人手臂及該第二致能關節總成之一或多者來執行一任務。
  18. 如請求項16之系統，其中該處理器經組態以使用該第一致能關節總成來使該第一機器人手臂向前旋轉及使用該第二致能關節總成來使該第二機器人手臂向後旋轉以執行關於與該第一機器人手臂相比更靠近該第二機器人手臂之一位置的一拾取或放置任務。
  19. 一種控制一機器人系統之方法，該機器人系統包括：一機器人手臂，其具有 n個自由度，該機器人手臂包括一底座及在一近端處連接至該底座且終止於一自由移動遠端之一組串聯連接之連桿及關節；及一致能關節總成，其包括安裝該機器人手臂之該底座之一安裝位置且具有自該安裝位置偏移之一旋轉軸，該致能關節總成經組態以使該安裝位置圍繞該旋轉軸旋轉，該方法包括使用一處理器來控制：一第一組馬達，各馬達與該機器人手臂之該 n個自由度之一對應者相關聯；及一致能關節馬達，其構成該致能關節總成，以控制該機器人手臂在至少部分藉由該機器人手臂之該 n個自由度及藉由該致能關節總成提供之一第(n+1)自由度界定之一擴展操作空間內之操作。
  20. 一種電腦程式產品，其體現於一非暫時性電腦可讀媒體中以控制一機器人系統，該機器人系統包括：一機器人手臂，其具有 n個自由度，該機器人手臂包括一底座及在一近端處連接至該底座且終止於一自由移動遠端之一組串聯連接之連桿及關節；及一致能關節總成，其包括安裝該機器人手臂之該底座之一安裝位置且具有自該安裝位置偏移之一旋轉軸，該致能關節總成經組態以使該安裝位置圍繞該旋轉軸旋轉，該電腦程式產品包括電腦指令以控制：一第一組馬達，各馬達與該機器人手臂之該 n個自由度之一對應者相關聯；及一致能關節馬達，其構成該致能關節總成，以控制該機器人手臂在至少部分藉由該機器人手臂之該 n個自由度及藉由該致能關節總成提供之一第(n+1)自由度界定之一擴展操作空間內之操作。
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