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公開番号2023038933
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-03-17
出願番号2022141265
出願日2022-09-06
発明の名称開閉式物体用のロボットグリッパアセンブリ及び物体をピッキングするための方法
出願人株式会社Mujin
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類B25J 15/00 20060101AFI20230310BHJP(手工具;可搬型動力工具;手工具用の柄;作業場設備;マニプレータ)
要約【課題】開閉式の蓋を有する1つ以上の物体を把持及び移送するためのシステム及び方法を提供すること。
【解決手段】対象物体の寸法に基づいて、エンドエフェクタの第1のグリッパ部によって対象物体に係合するためのグリップ場所を決定することと、エンドエフェクタの1つ以上のグリッパを係合するために、エンドエフェクタを対象物体と位置合わせするための基準軸を決定することと、基準軸に基づいて、エンドエフェクタを対象物体と位置合わせすることと、グリップ場所で対象物体に少なくとも第1のグリッパ部で接触させることと、エンドエフェクタの第1のグリッパ部及び/又は第2のグリッパ部によってグリップ力を提供して、対象物体を把持する。第2のグリッパ部は、第1のグリッパ部とは独立して動作可能である。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
ロボットグリッパアセンブリに結合されたコントローラを備え、
前記コントローラは、
１つ以上の蓋を有する対象物体の寸法に基づいて、前記ロボットグリッパアセンブリによる係合のための前記対象物体上のグリップ場所を決定することであって、前記グリッパアセンブリは、前記対象物体を前記グリップ場所で把持するように構成された第１のグリッパ部と、前記第１のグリッパ部に隣接する第２のグリッパ部と、を含むことと、
前記ロボットグリッパアセンブリの前記１つ以上のグリッパを係合するために、前記ロボットグリッパアセンブリを前記対象物体と位置合わせするための基準軸を決定することと、
前記ロボットグリッパアセンブリを操作するための動作プランを導出することと、
を行うように構成され、
前記第１のグリッパ部は、前記第２のグリッパ部に対して独立して伸長可能であり、最初に前記対象物体を把持し、前記対象物体とともに引き込み、
前記第２のグリッパ部は、前記第１のグリッパ部の最初の把持及び引き込みの後に前記対象物体を把持するように構成され、
前記動作プランは、
前記基準軸に基づいて、前記ロボットグリッパアセンブリを前記対象物体と位置合わせすることと、
前記グリップ場所で前記対象物体に前記第１のグリッパ部及び／又は前記第２のグリッパ部で接触させることと、
前記第１のグリッパ部及び／又は前記第２のグリッパ部によってグリップ力を提供して、前記対象物体を前記グリップ場所で把持することと、
を行う、ロボットシステム。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
前記コントローラは、
前記対象物体の前記１つ以上の蓋を開かずに、前記対象物体を標的場所に移送するように、
前記ロボットグリッパアセンブリを操作するための前記動作プランを導出するようにさらに構成される、請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項３】
前記第コントローラは、さらに、
ピックアップ環境の少なくとも一部を表す画像データを受信することと、
前記ピックアップ環境でコンテナ内の１つ以上の対象物体を識別することと、
前記１つ以上の対象物体及び前記コンテナの寸法を識別することと、
を行うように構成される、請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項４】
前記コントローラは、
前記対象物体を標的場所で放出するための放出姿勢を導出することと、
前記放出姿勢に従って、前記ロボットグリッパアセンブリの前記１つ以上のグリッパの前記グリップ力を解放することと、
を行うように、前記ロボットグリッパアセンブリをさらに操作するための前記動作プランを導出するように構成される、請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項５】
前記コントローラは、さらに、
前記寸法に基づいて、前記ロボットグリッパアセンブリの前記１つ以上のグリッパを前記対象物体に取り付ける係合シーケンスを導出することに基づいて、前記動作プランを導出するように構成される、請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項６】
前記ロボットシステムは、さらに、
前記対象物体を開始場所から標的場所に移送するために前記ロボットグリッパアセンブリを操作するための前記動作プランに対応するコマンドのセットを導出するように構成される、請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項７】
前記ロボットグリッパアセンブリは、さらに、前記把持された対象物体に接触して支持するように構成される、取り付けられたスタビライザブラケットを含む、請求項１に記載のロボットシステム。
【請求項８】
ロボットシステムであって、
ロボットアームと、
前記ロボットアームに動力学的に結合されたエンドエフェクタと、
前記ロボットアーム及び前記エンドエフェクタに動作可能に結合された１つ以上のプロセッサと、
前記１つ以上のプロセッサによって実行されるとき、前記ロボットシステムに、プロセスを行わせる命令を記憶する１つ以上のメモリと、
を備え、
前記エンドエフェクタは、
前記エンドエフェクタの底部にあり、対象物体の表面を把持するように構成された第１のグリッパ部と、
前記底部にあり、前記対象物体の前記表面を把持するように構成され、かつ、前記第１のグリッパ部とは独立して操作可能である第２のグリッパ部と、
前記第１のグリッパ及び前記第２のグリッパに隣接し、前記エンドエフェクタの上部から前記底部に伸長する方向に沿って伸長するスタビライザブラケットであって、少なくとも前記第１のグリッパ部によって把持されている前記対象物体に接触して、前記把持した対象物体に支持力を提供するように構成されたスタビライザブラケットと、を含み、
前記プロセスは、
１つ以上の蓋を有する前記対象物体の寸法に基づいて、少なくとも前記第１のグリッパ部によって前記対象物体に係合するための前記対象物体上のグリップ場所を決定することと、
前記エンドエフェクタの前記１つ以上のグリッパを係合するために、前記エンドエフェクタを前記対象物体と位置合わせするための基準軸を決定することと、
前記基準軸に基づいて、前記エンドエフェクタを前記対象物体と位置合わせすることと、
前記グリップ場所で前記対象物体に少なくとも前記第１のグリッパ部で接触させることと、
前記エンドエフェクタの前記第１のグリッパ部及び／又は前記第２のグリッパ部によって、グリップ力を提供して、前記対象物体を把持することと、
を含む、ロボットシステム。
【請求項９】
前記プロセスは、さらに、
前記対象物体の前記１つ以上の蓋を前記対象物体の基準部に対して安定に維持する前記対象物体の傾斜姿勢を維持するために、前記基準軸に従って前記対象物体を標的場所に移送することを含む、請求項８に記載のロボットシステム。
【請求項１０】
前記プロセスは、さらに、
ピックアップ環境の少なくとも一部を表す画像データを受信することと、
前記ピックアップ環境でコンテナ内の１つ以上の対象物体を識別することと、
前記１つ以上の対象物体及び前記コンテナの寸法を識別することと、を含み、
前記グリップ場所は、前記寸法、前記基準部に対する前記１つ以上の蓋の場所、前記対象物体の重心場所、又はそれらの組み合わせに基づいて前記基準部内に決定される、請求項９に記載のロボットシステム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は、２０２１年９月７日に出願された「ＲＯＢＯＴＩＣＧＲＩＰＰＥＲＡＳＳＥＭＢＬＩＥＳＦＯＲＯＰＥＮＡＢＬＥＯＢＪＥＣＴ（Ｓ）ＡＮＤＭＥＴＨＯＤＳＦＯＲＰＩＣＫＩＮＧＯＢＪＥＣＴＳ」と題された米国特許出願番号第６３／２４１，４６０号に関し、当該特許出願は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
続きを表示（約 3,400 文字）【０００２】
本技術は、概して、ロボットシステムを対象とし、より具体的には、開閉式の物体を選択的に把持及び保持するように構成されたロボットグリッパアセンブリを対象とする。
【背景技術】
【０００３】
現在、ロボット（例えば、自動的／自律的に物理的なアクションを実行するように構成されたマシン）は多くの分野で広く使用されている。例えば、ロボットは、製造、パッケージング、搬送及び／又は出荷等で、様々なタスク（例えば、物体を操作又は移送するタスク）を実行するために使用できる。タスクを実行する際、ロボットは人間のアクションを再現できるため、危険なタスク又は反復的タスクを行うために、別の方法で必要とされる人間の介入に変わる、又は人間の介入が減る。多くの場合、ロボットは、より複雑なタスクの実行に必要とされる人間の鋭敏性及び／又は適応性を再現するのに必要である精巧さを欠く。例えば、ロボットは、多くの場合、直接的に隣接した物体や、不規則な形状／サイズの物体等の物体のグループから物体（複数可）を選択的に把持することが困難になる。また、ロボットは、多くの場合、所定の１つの方向に沿って加えられる力を使用して物体を把持することが制限される。したがって、ロボットシステムの改善、及びロボットの様々な態様を制御して管理するための技術の改善が依然として必要である。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
本技術の１つ以上の実施形態による、ロボットシステムが物体を搬送する例示的な環境を示す。
本技術の１つ以上の実施形態による、ロボットシステムを示すブロック図である。
本技術の１つ以上の実施形態による、例示的な対象物体の斜視図である。
本技術の１つ以上の実施形態による、エンドエフェクタの斜視図である。
本技術の１つ以上の実施形態による、移送元コンテナから対象物体を持ち上げるための処理エリアの上面図を示す。
本技術の１つ以上の実施形態による、移送元コンテナから対象物体を持ち上げるための処理エリアの側面図を示す。
本技術の１つ以上の実施形態による、例示的な把持／持ち上げ構成で対象物体を把持して持ち上げるロボットアームアセンブリの側面図を示す。
本技術の１つ以上の実施形態による、グリッパと対象物体（複数可）との間の接触に関するグリップ場所を有する例示的な対象物体の側面図を示す。
本技術の１つ以上の実施形態による、例示的な把持／持ち上げ構成で対象物体を把持して持ち上げるロボットアームアセンブリの斜視図を示す。
本技術の１つ以上の実施形態による、ロボットシステムを操作するためのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
本明細書では、選択された物体又は対象物体を把持するためのシステム及び方法について説明する。本システムは、取り外し可能な蓋を有する箱等の、固定された又は開閉式の／取り外し可能な蓋を有する１つ以上の物体の対象のセットを把持／放出するために、独立して又は連動して操作するように構成されたグリッパアセンブリを備えた搬送ロボットを含み得る。例えば、本システムは複数の物体を同時に又は順番にピックアップできる。本システムは、例えば、グリッパアセンブリの運搬能力、動作プラン、又はそれらの組み合わせに基づいて、運搬される物体を選択できる。グリッパアセンブリは、隣接して設置される又は当接する物体、不規則な物体のセット、固有の形状／サイズを有する物体のグループ等から物体を確実に把持できる。例えば、グリッパアセンブリは、選択された物体が真空把持によって保持されるように、それぞれが空気を吸い込むように構成された指定可能な真空領域又はバンクを含み得る。グリッパアセンブリは、ロボットで移動させて、把持された物体を所望の場所に移送し、次に、物体を放出できる。また、本システムは、把持された物体を同時に又は順番に放出できる。このプロセスを繰り返して、異なる場所間で任意の数の物体を搬送できる。したがって、本システムは、１つ以上の物体を移送するためのアクセスシーケンス、降下／放出姿勢、及び／又は動作プランを導出できる。
【０００６】
いくつかの実施形態では、グリッパアセンブリは、中央真空領域を囲む１つ以上の支持領域又は周辺真空領域を含み得る。各真空領域は、対象物体を把持するように構成された１つ以上の接合界面機構（例えば、吸着カップ）のセットに対応し得る。例えば、吸着カップは、グリッパアセンブリの接触面（例えば、底部）から突出でき、対象物体及び／又はその他の環境条件に応じて独立して係合できる。グリッパアセンブリは、さらに、把持された物体に接触して、グリップ力をさらに補完する支持を提供するように配置された及び／又は操作可能であるスタビライザブラケットを含み得る。
【０００７】
グリッパアセンブリは、対象物体の１つ以上の物理的特性及び／又は対応するシナリオ（例えば、移送元パッキング構成等）に従って構成及び／又は操作できる。例示の目的で、靴箱等の蓋を有する開閉式の箱又は複数の箱の操作を使用して、グリッパアセンブリ及び対応する操作方法の様々な実施形態を下記に説明する。しかしながら、グリッパアセンブリ及び対応する操作は、固定式蓋、取り外し可能な蓋、又は可動式蓋（例えば、取り外し可能に結合された蓋、固定されていない蓋、ヒンジカバー、フラップ等）を有する他の物体に適用可能であり得ることが理解される。
【０００８】
少なくともいくつかの実施形態は、指定可能なピックアップ領域を伴うグリッパアセンブリを有する搬送ロボットを操作するための方法を対象とする。ピックアップ領域は、真空グリップを独立して提供するように構成できる、及び／又は少なくとも１つの方向に沿って、独立して伸長可能／引き込み可能である。対象物体（複数可）は、キャプチャされた画像データ又は物体のコードをスキャンすることに基づいて識別される。ピックアップ領域は、識別された対象物体（複数可）を把持するために空気を吸い込むことができる。いくつかの実施形態では、搬送ロボットは、識別された対象物体を運搬するグリッパアセンブリをロボットで移動させるものである。
【０００９】
いくつかの実施形態では、ロボット搬送システムは、ロボット装置、対象物体検出器、及び真空グリッパデバイスを含む。真空グリッパデバイスは、複数の指定可能な領域及びマニホールドアセンブリを含む。マニホールドアセンブリは、各指定可能領域が吸引要素のアレイを介して独立して負圧を提供することが可能であるように、指定可能領域のそれぞれ及び少なくとも１つの真空ラインに流体的に結合できる。負圧は、ロボット装置が真空グリッパデバイスを異なる場所の間で移動させる間、真空グリッパデバイスに対して少なくとも１つの対象物体を保持するのに十分であり得る。
【００１０】
搬送ロボットを操作するための方法は、物体のグループ（例えば、物体のスタックもしくは積み重ね、又は物体のコンテナ）を表す画像データを受信することを含む。受信した画像データに基づいて、グループ内の１つ以上の対象物体を識別する。指定可能な真空領域は、識別された１つ以上の対象物体に基づいて選択される。指定可能な真空領域は、物体の識別された寸法、物体の表面画像、物体の外形、及び／又は同等物に基づいて選択できる。搬送ロボットは、選択された真空領域に、識別された１つ以上の対象物体を保持及び搬送させる指令を出す。搬送ロボットは、それぞれ独立して真空グリッパを提供するように構成された真空領域（又はグリッパ）のアレイを有するグリッパアセンブリを含み、各真空グリッパは、グリッパアセンブリから独立して伸長するように構成される。視覚センサデバイスは、真空グリッパデバイスに隣接する又は真空グリッパデバイスによって保持される対象物体を表す画像データをキャプチャできる。
（【００１１】以降は省略されています）

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