自主货车装载机和卸载机

申请号 CN201580022913.6 申请日 2015-03-31 公开(公告)号 CN106458479B 公开(公告)日 2019-08-06
申请人 因特利格兰特总部有限责任公司; 发明人 乔舒亚·迈克勒姆; 托马斯·S·西蒙; 迈克尔·格特曼;
摘要 在此披露一种用于装卸货车的(10)的自主装置(100),该自主装置包括:一个移动主体(120)、一个 机器人 臂(140)和用于在装卸过程中传送纸箱(12)的一个主体传送机系统(130)。一个操纵器(142)附接到该机器人臂的一个可移动端部上并且是在该货车的严格范围内易操纵的。该操纵器在一个第一 位置 (16)处拾取一行物品(15),并且在一个第二位置(17)处放下该行物品。该操纵器是可重新配置成匹配到这两个位置。
权利要求

1.一种用于装卸货车的自主装置,该自主装置包括:
一个移动主体;
一个机器人臂,该机器人臂被联接到该移动主体以便装卸物品;
至少一个视觉摄像机,该视觉摄像机拍摄第一位置和第二位置中的一者或多者的初始图像;
一个主体传送机系统,该主体传送机系统被附接到该移动主体上以用于传送物品,该主体传送机系统在一个第一方向上可移动以便将物品馈送到该机器人臂以用于装载、并且在一个第二方向上可移动以便将卸载在其上的物品移动到该货车之外;以及一个操纵器,该操纵器被附接到该机器人臂的一个可移动端部上并且在该货车内是易操纵的,该操纵器用于在第一位置处以第一取向拾取一行物品并且用于以第二取向将拾取的该行物品放置在第二位置上,其中该操纵器被配置成匹配这些物品在该第一位置处的第一取向以便从该第一位置拾取该行物品、并且能够被重新配置成使拾取的该行物品的取向匹配到该第二取向以便放置在该第二位置上;
其中,该操纵器包括多个单独可移动头部元件,其中每个单独可移动头部元件能够在配置和重新配置时在一个竖直方向上彼此独立地竖直移动,
其中,在该第一位置处的该行物品是平的一行物品,并且放置在该第二位置上的该行物品是不规则的一行物品,并且该操纵器被配置成与该水平的一行物品匹配以便进行拾取、并且被重新配置成将该操纵器的取向和在其上运送的所拾取的该行物品匹配到该第二位置以便放置在该第二位置上。
2.如权利要求1所述的自主装置,其中多个单独可移动头部元件中的每一者包括至少一个真空吸盘,该至少一个真空吸盘具有可连接到一个真空源上的一个第一端口,以便将该真空吸盘牢固地附接到一个物品的前面上以便使该物品移动。
3.如权利要求2所述的自主装置,其中每个真空吸盘进一步包括附接到其上的一个第二端口,其中该第二端口可连接到一个压缩空气源上,并且当一个物品通过真空被固定到至少一个真空吸盘上时,该物品能够通过将压缩空气连接到该第二端口以便破坏在该至少一个真空吸盘内的真空来从该至少一个真空吸盘释放。
4.如权利要求2所述的自主装置,其中该至少一个真空吸盘中的每一者附接到具有一个前气缸和一个后气缸的一个双作用气缸的杆上,这些真空吸盘通过将压缩空气施加到其后腔而远离该操纵器延伸,并且通过第二次将压缩空气施加到其前腔来朝向该操纵器收缩。
5.如权利要求4所述的自主装置,其中真空通过该双作用气缸被供应到该真空吸盘的一个真空端口,真空穿过该双作用气缸的后部、并且随后在一个卷绕柔性软管中穿过该后腔,该卷绕柔性软管通过一个孔将真空连接到该真空吸盘,该孔延伸穿过活塞和该杆。
6.如权利要求4所述的自主装置,其中该自主装置进一步包括一个抗挤压特征,该抗挤压特征被配置成在拾取过程中防止对这些物品的损害,在这些杆和这些真空吸盘延伸之后并且在该操纵器正朝向被识别以供拾取的这些物品移动时该抗挤压特征启动,其中当这些真空吸盘接触这些物品时,该抗挤压特征使得这些杆能够收缩到该移动的操纵器中以便防止挤压这些物品。
7.如权利要求4所述的自主装置,其中该操纵器进一步包括用于接收和支撑物品的至少一个支架
8.如权利要求7所述的自主装置,其中该至少一个支架中的每一者包括多个叉齿,这些叉齿被配置成抵靠在被选择以供拾取的一行物品下方的物品堆进行按压,这些叉齿在拾取所选择行的过程中使该物品堆稳定。
9.如权利要求8所述的自主装置,其中这些支架之一被附接到该多个单独可移动头部元件中的每一者上,并且每个支架与该多个单独可移动头部元件中的一个对应单独可移动头部元件一起竖直地移动。
10.如权利要求9所述的自主装置,其中被附接到该多个单独可移动头部元件中的每一者上的这些支架中的每一者相对于该对应的单独可移动头部元件竖直地移动。
11.如权利要求8所述的自主装置,其中该主体传送机系统包括用于在该操纵器与该主体传送机系统之间交换物品的一个交换区,其中该交换区可以是该第一位置或该第二位置中的任一者。
12.如权利要求11所述的自主装置,其中该主体传送机系统的该交换区包括一个水平传送表面,并且该交换区能够在其上累积或接收水平的一行物品。
13.如权利要求12所述的自主装置,其中该主体传送机系统的该交换区是一个累积器,该累积器被配置成将多个物品累积在其上,该交换区进一步包括针对该多个物品中的每一者的一个传感器,该传感器用于在一行物品准备好供拾取时发信号
14.如权利要求12所述的自主装置,其中该主体传送机系统的该交换区包括用于沿该水平传送表面传送物品的多个辊,其中在辊之间存在间隙,并且该至少一个支架的叉齿被配置成在该交换区处交换多行物品的过程中配合在这些间隙之间。
15.如权利要求14所述的自主装置,其中该交换区进一步包括用于被累积在该交换区上的每个物品的至少一个叉,每个叉至少部分地在该水平传送表面上从这些辊之间的这些间隙延伸,其中每个叉被连接到一个叉冲杆上以便将这些叉移动到与物品接触、并且以便在装载过程中使这些物品横跨该交换区移动并且至少部分地移动到该操纵器上。
16.如权利要求14所述的自主装置,其中在该交换区中的这些辊中的至少一者是电机驱动的辊。
17.一种用于装卸货车的自主装置,该自主装置包括:
一个移动主体;
一个机器人臂,该机器人臂被联接到该移动主体以便装卸物品;
至少一个视觉摄像机,该视觉摄像机拍摄第一位置和第二位置中的一者或多者的初始图像;
一个主体传送机系统,该主体传送机系统被附接到该移动主体上以用于传送物品,该主体传送机系统在一个第一方向上可移动以便将物品馈送到该机器人臂以用于装载、并且在一个第二方向上可移动以便将卸载在其上的物品移动到该货车之外;以及一个操纵器,该操纵器被附接到该机器人臂的一个可移动端部上并且在该货车内是易操纵的,该操纵器用于在第一位置处以第一取向拾取一行物品并且用于以第二取向将拾取的该行物品放置在第二位置上,其中该操纵器被配置成匹配这些物品在该第一位置处的第一取向以便从该第一位置拾取该行物品、并且能够被重新配置成使拾取的该行物品的取向匹配到该第二取向以便放置在该第二位置上;
其中,该操纵器包括多个单独可移动头部元件,其中每个单独可移动头部元件能够在配置和重新配置时在一个竖直方向上彼此独立地竖直移动,
其中,在该第一位置处的该行物品是不规则的一行物品,并且在该第二位置上的该行物品是水平的一行物品,并且该操纵器被配置成与在该第一位置处的该不规则的一行物品匹配以便进行拾取、并且被重新配置成将在其上运送的所拾取的该行物品匹配到该水平的第二位置以便放置在该水平的第二位置上。
18.如权利要求17所述的自主装置,其中多个单独可移动头部元件中的每一者包括至少一个真空吸盘,该至少一个真空吸盘具有可连接到一个真空源上的一个第一端口,以便将该真空吸盘牢固地附接到一个物品的前面上以便使该物品移动。
19.如权利要求18所述的自主装置,其中每个真空吸盘进一步包括附接到其上的一个第二端口,其中该第二端口可连接到一个压缩空气源上,并且当一个物品通过真空被固定到至少一个真空吸盘上时,该物品能够通过将压缩空气连接到该第二端口以便破坏在该至少一个真空吸盘内的真空来从该至少一个真空吸盘释放。
20.如权利要求18所述的自主装置,其中该至少一个真空吸盘中的每一者附接到具有一个前气缸和一个后气缸的一个双作用气缸的杆上,这些真空吸盘通过将压缩空气施加到其后腔而远离该操纵器延伸,并且通过第二次将压缩空气施加到其前腔来朝向该操纵器收缩。
21.如权利要求20所述的自主装置,其中真空通过该双作用气缸被供应到该真空吸盘的一个真空端口,真空穿过该双作用气缸的后部、并且随后在一个卷绕柔性软管中穿过该后腔,该卷绕柔性软管通过一个孔将真空连接到该真空吸盘,该孔延伸穿过活塞和该杆。
22.如权利要求20所述的自主装置,其中该自主装置进一步包括一个抗挤压特征,该抗挤压特征被配置成在拾取过程中防止对这些物品的损害,在这些杆和这些真空吸盘延伸之后并且在该操纵器正朝向被识别以供拾取的这些物品移动时该抗挤压特征启动,其中当这些真空吸盘接触这些物品时,该抗挤压特征使得这些杆能够收缩到该移动的操纵器中以便防止挤压这些物品。
23.如权利要求20所述的自主装置,其中该操纵器进一步包括用于接收和支撑物品的至少一个支架。
24.如权利要求23所述的自主装置,其中该至少一个支架中的每一者包括多个叉齿,这些叉齿被配置成抵靠在被选择以供拾取的一行物品下方的物品堆进行按压,这些叉齿在拾取所选择行的过程中使该物品堆稳定。
25.如权利要求24所述的自主装置,其中这些支架之一被附接到该多个单独可移动头部元件中的每一者上,并且每个支架与该多个单独可移动头部元件中的一个对应单独可移动头部元件一起竖直地移动。
26.如权利要求25所述的自主装置,其中被附接到该多个单独可移动头部元件中的每一者上的这些支架中的每一者相对于该对应的单独可移动头部元件竖直地移动。
27.如权利要求24所述的自主装置,其中该主体传送机系统包括用于在该操纵器与该主体传送机系统之间交换物品的一个交换区,其中该交换区可以是该第一位置或该第二位置中的任一者。
28.如权利要求27所述的自主装置,其中该主体传送机系统的该交换区包括一个水平传送表面,并且该交换区能够在其上累积或接收水平的一行物品。
29.如权利要求28所述的自主装置,其中该主体传送机系统的该交换区是一个累积器,该累积器被配置成将多个物品累积在其上,该交换区进一步包括针对该多个物品中的每一者的一个传感器,该传感器用于在一行物品准备好供拾取时发信号。
30.如权利要求28所述的自主装置,其中该主体传送机系统的该交换区包括用于沿该水平传送表面传送物品的多个辊,其中在辊之间存在间隙,并且该至少一个支架的叉齿被配置成在该交换区处交换多行物品的过程中配合在这些间隙之间。
31.如权利要求30所述的自主装置,其中该交换区进一步包括用于被累积在该交换区上的每个物品的至少一个叉,每个叉至少部分地在该水平传送表面上从这些辊之间的这些间隙延伸,其中每个叉被连接到一个叉冲杆上以便将这些叉移动到与物品接触、并且以便在装载过程中使这些物品横跨该交换区移动并且至少部分地移动到该操纵器上。
32.如权利要求30所述的自主装置,其中在该交换区中的这些辊中的至少一者是电机驱动的辊。
33.一种用于装卸货车的自主装置,该自主装置包括:
一个移动主体;
一个机器人臂,该机器人臂被联接到该移动主体以便装卸物品;
至少一个视觉摄像机,该视觉摄像机拍摄第一位置和第二位置中的一者或多者的初始图像;
一个主体传送机系统,该主体传送机系统被附接到该移动主体上以用于传送物品,该主体传送机系统在一个第一方向上可移动以便将物品馈送到该机器人臂以用于装载、并且在一个第二方向上可移动以便将卸载在其上的物品移动到该货车之外;以及一个操纵器,该操纵器被附接到该机器人臂的一个可移动端部上并且在该货车内是易操纵的,该操纵器用于在第一位置处以第一取向拾取一行物品并且用于以第二取向将拾取的该行物品放置在第二位置上,其中该操纵器被配置成匹配这些物品在该第一位置处的第一取向以便从该第一位置拾取该行物品、并且能够被重新配置成使拾取的该行物品的取向匹配到该第二取向以便放置在该第二位置上;
其中,该操纵器包括多个单独可移动头部元件,其中每个单独可移动头部元件能够在配置和重新配置时在一个竖直方向上彼此独立地竖直移动。
34.如权利要求33所述的自主装置,其中该多个单独可移动头部元件中的每一者包括至少一个真空吸盘,该至少一个真空吸盘具有可连接到一个真空源上的一个第一端口,以便将该真空吸盘牢固地附接到一个物品的前面上以便使该物品移动。
35.如权利要求34所述的自主装置,其中每个真空吸盘进一步包括附接到其上的一个第二端口,其中该第二端口可连接到一个压缩空气源上,并且当一个物品通过真空被固定到至少一个真空吸盘上时,该物品能够通过将压缩空气连接到该第二端口以便破坏在该至少一个真空吸盘内的真空来从该至少一个真空吸盘释放。
36.如权利要求34所述的自主装置,其中该至少一个真空吸盘中的每一者附接到具有一个前气缸和一个后气缸的一个双作用气缸的杆上,这些真空吸盘通过将压缩空气施加到其后腔而远离该操纵器延伸,并且通过第二次将压缩空气施加到其前腔来朝向该操纵器收缩。
37.如权利要求36所述的自主装置,其中真空通过该双作用气缸被供应到该真空吸盘的一个真空端口,真空穿过该双作用气缸的后部、并且随后在一个卷绕柔性软管中穿过该后腔,该卷绕柔性软管通过一个孔将真空连接到该真空吸盘,该孔延伸穿过活塞和该杆。
38.如权利要求36所述的自主装置,其中该自主装置进一步包括一个抗挤压特征,该抗挤压特征被配置成在拾取过程中防止对这些物品的损害,在这些杆和这些真空吸盘延伸之后并且在该操纵器正朝向被识别以供拾取的这些物品移动时该抗挤压特征启动,其中当这些真空吸盘接触这些物品时,该抗挤压特征使得这些杆能够收缩到该移动的操纵器中以便防止挤压这些物品。
39.如权利要求36所述的自主装置,其中该操纵器进一步包括用于接收和支撑物品的至少一个支架。
40.如权利要求39所述的自主装置,其中该至少一个支架中的每一者包括多个叉齿,这些叉齿被配置成抵靠在被选择以供拾取的一行物品下方的物品堆进行按压,这些叉齿在拾取所选择行的过程中使该物品堆稳定。
41.如权利要求40所述的自主装置,其中这些支架之一被附接到该多个单独可移动头部元件中的每一者上,并且每个支架与该多个单独可移动头部元件中的一个对应单独可移动头部元件一起竖直地移动。
42.如权利要求41所述的自主装置,其中被附接到该多个单独可移动头部元件中的每一者上的这些支架中的每一者相对于该对应的单独可移动头部元件竖直地移动。
43.如权利要求40所述的自主装置,其中该主体传送机系统包括用于在该操纵器与该主体传送机系统之间交换物品的一个交换区,其中该交换区可以是该第一位置或该第二位置中的任一者。
44.如权利要求43所述的自主装置,其中该主体传送机系统的该交换区包括一个水平传送表面,并且该交换区能够在其上累积或接收水平的一行物品。
45.如权利要求44所述的自主装置,其中该主体传送机系统的该交换区是一个累积器,该累积器被配置成将多个物品累积在其上,该交换区进一步包括针对该多个物品中的每一者的一个传感器,该传感器用于在一行物品准备好供拾取时发信号。
46.如权利要求44所述的自主装置,其中该主体传送机系统的该交换区包括用于沿该水平传送表面传送物品的多个辊,其中在辊之间存在间隙,并且该至少一个支架的叉齿被配置成在该交换区处交换多行物品的过程中配合在这些间隙之间。
47.如权利要求46所述的自主装置,其中该交换区进一步包括用于被累积在该交换区上的每个物品的至少一个叉,每个叉至少部分地在该水平传送表面上从这些辊之间的这些间隙延伸,其中每个叉被连接到一个叉冲杆上以便将这些叉移动到与物品接触、并且以便在装载过程中使这些物品横跨该交换区移动并且至少部分地移动到该操纵器上。
48.如权利要求46所述的自主装置,其中在该交换区中的这些辊中的至少一者是电机驱动的辊。

说明书全文

自主货车装载机和卸载机

[0001] 相关申请
[0002] 本申请要求2014年3月31日提交的并且转让给本申请的受让人的标题为“具有替代性真空吸头机器人货车装载机(ROBOTIC TRUCK LOADER WITH ALTERNATE VACUUM HEAD)”的美国临时申请号61/973188、2014年4月28日提交的并且转让给本申请的受让人的标题为“用于材料装卸的双作用射流气缸(DOUBLE ACTING FLUIDIC CYLINDER FOR MATERIAL HANDLING)”的美国临时申请号61/985417的优先权的权益,这些临时申请中的每一者的全部内容通过引用整体结合在此。
[0003] 本专利申请也是2014年5月6日提交的、标题为机器人纸箱卸载机(ROBOTIC CARTON UNLOADER)的、待决的并且转让给本申请的受让人的专利申请号14/279,694的继续申请,并且该继续申请通过引用以其全部内容结合在此。

技术领域

[0004] 本披露总体上涉及装载和卸载货车的车辆,并且更具体地,涉及自主货车装载机和卸载机。本创新将结合具有可重新配置的物品操纵器的自主货车装载机和卸载机来披露,但不一定限制于此。

背景技术

[0005] 装载有货物和产品的货车和拖车在全国各地移动以便将产品递送到库房、仓库和分配中心处的商用装卸码头。货车可以具有安装在该货车上的一个拖车,或可以具有一个牵引车-半拖车构型。为了降低零售店处的间接成本,已经减少了店内产品数量,并且运输中产品现在计作可用商店库存的一部分。在仓库和地区分配中心的卸载码头处快速地卸载货车作为再填充已耗尽的库存的一种方式已经获得了新的重要性。
[0006] 如果负载是码垛堆积的,可以用升降叉装载货车,并且如果产品是单独的物品,则可以用人工劳动装载货车。使用人类劳动者来卸载和装载大货车装船物理上可能是困难的,并且由于所涉及的时间和劳动力而可能是昂贵的。因此,存在对一种改进的自主装置的显著需要,该自主装置与人类劳动者相比可以更快速地并且以降低的成本装载和卸载货车拖车。发明内容
[0007] 以下内容呈现了本创新的简化概述以便提供对本创新的一些方面的基本理解。本概述并不是对本创新的全面综述。它并不意图指出本创新的重要/关键要素或划定本创新的范围。它的唯一目的是以简化的形式呈现本创新一些概念,以作为稍后呈现的更详细描述的序言。
[0008] 在本创新的一个方面中,披露了一种用于装载和卸载货车的自主装置。该自主装置包括一个移动主体和一个机器人臂,该机器人臂被联接到该移动主体上以便装载和卸载物品。一个主体传送机系统附接到该移动主体上以用于传送纸箱,该主体传送机系统的传送机在第一方向上可移动以便将物品馈送到机器人臂以用于装载、并且在第二方向上可移动以便将卸载在其上的物品移动到货车之外。一个操纵器附接到该机器人臂的一个可移动端部上,并且是在货车内易操纵的。该操纵器在第一位置处拾取一行物品,并且将该行物品放置在第二位置上。该操纵器可以被配置成匹配物品在第一位置处的取向,并且可以被重新配置成将该行物品的取向匹配到第二位置。
[0009] 为了完成上述和相关目的,本创新的某些说明性方面在此结合以下说明和附图进行描述。然而,这些方面仅指示可以采用本创新的原理的不同方式中的几种,并且本创新旨在包括所有此类方面和其等效物。从以下对本创新的详细说明,当结合附图考虑时,本发明的其他优点和新颖特征将变得明显。

附图说明

[0010] 图1示出被驱动到一个货车中的一个自主货车装载机卸载机的等距视图。
[0011] 图2示出图1的自主货车装载机卸载机的放大等距视图,其中在一个机器人臂一个端部上具有一个可配置操纵器。
[0012] 图3示出图2的可配置操纵器的前等距视图。
[0013] 图4示出图3的可配置操纵器的后等距视图。
[0014] 图5示出图4所示的单独可移动头部元件之一的前等距视图。
[0015] 图5A示出图5的前等距视图,其中具有软管的示意图。
[0016] 图6示出被示出为附接到图5A所示的单独可移动头部元件的前部上的一个支架气缸的截面。
[0017] 图7为图1和图2所示的一个主体传送机的一个交换区域的放大等距视图,其中操纵器邻近该交换区域定位
[0018] 图8为示出图7的交换区域的相对侧的等距视图,其中该交换区域的辊中的切除区域示出在剖开的辊之间和下方延伸的一个气动可移动叉。
[0019] 图9为示出图8的交换区域的顶视图,其中位于该交换区域上的物品通过这些可移动叉被移动到操纵器上。
[0020] 图10为图1的一个满载货车拖车的前部的端视图,示出一个地板到车顶物品堆以及该物品堆的区和侧面。
[0021] 图11示出图1的自主货车装载机卸载机的侧视图,该自主货车装载机卸载机在一个货车中,并且将第一行物品放置到该货车的地板的左侧上。
[0022] 图11A示出图11的自主货车装载机卸载机的等距视图,该自主货车装载机卸载机在货车中,并且将第二行物品放置到该货车的地板的右侧上。
[0023] 图12示出图11A的自主货车装载机卸载机的另一个第二等距视图,该自主货车装载机卸载机在货车中,并且将第二行物品放置到该货车的右侧上。
[0024] 图12A示出图12的自主货车装载机卸载机的等距视图,该自主货车装载机卸载机在货车中,并且将一行物品装载到该货车的左侧上的物品堆顶部上。
[0025] 图13示出一个截面视图,该截面视图示出图1的货车装载机卸载机的前部,并且示出操纵器以使该左侧一行物品偏置的度将一行物品装载到纸箱堆上。
[0026] 图14示出图13的操纵器和货车装载机卸载机的顶部截面视图,并且示出货车的前部,并且其中操纵器将一行箱子装载到该货车的右侧中并且使该左侧一行箱子向左侧偏置。
[0027] 图15示出图14的顶部截面视图,示出货车装载机卸载机的前部,并且其中操纵器将左侧一行箱子装载到该货车的左侧中。
[0028] 图16示出图1的自主货车装载机卸载机的等距视图,该自主货车装载机卸载机在货车中,并且将一行物品从该货车中的一个均匀物品堆的顶部卸载。
[0029] 图17示出卸载的第一步骤的侧视图,其中图16的操纵器在杆和吸盘完全延伸的情况下正朝向纸箱堆移动。
[0030] 图18示出卸载的第二步骤的侧视图,其中图17的操纵器已经朝向纸箱堆移动,并且杆已经从接触收缩,并且支架已经接触在所选择的一行物品下方的物品堆。
[0031] 图19示出卸载的第三步骤的侧视图,其中图18的操纵器相对于纸箱堆被停止,并且杆和吸盘完全收缩以便拉动该行物品部分地离开纸箱堆。
[0032] 图20示出卸载的第四步骤的侧视图,其中如图所示图19的操纵器升高以便使该行物品倾斜。
[0033] 图21示出卸载的第五步骤的侧视图,其中如图所示图19的支架升高以便接触该行物品的下侧。
[0034] 图22示出卸载的第六步骤的侧视图,其中图19的操纵器如图所示倾斜并且远离该纸箱堆移动。
[0035] 图22A示出卸载的第七且最后一个步骤的顶视图,其中由图19的操纵器拾取的物品被放置到主体传送机的交换区域上。
[0036] 图23示出图22A的自主货车装载机卸载机的等距视图,该自主货车装载机卸载机在货车中,并且将一行物品从该货车中的一个不规则物品堆的顶部卸载。
[0037] 图24示出图22的放大等距视图,其中正被卸载的所有纸箱具有不同高度。
[0038] 图25示出图22的操纵器的下侧的放大等距视图。
[0039] 图26示出在移除该不规则的一行物品之后所示出的图22的操纵器的等距前视图,并且其中物品只画轮廓以便示出在这些物品后方不规则地配置的操纵器。
[0040] 图27示出在将该不规则的一行物品重新配置到均匀的一行物品之后所示出的图26的操纵器的等距前视图,并且其中物品只画轮廓以便示出在这些物品后方的操纵器。

具体实施方式

[0041] 在此披露的本创新,在其一个方面中,在图1和图2中示出,并且包括一个自主装卸装置100,该自主装卸装置包括一个移动主体120,该移动主体诸如从库房、仓库或分配中心驱动到货车10或拖车中,并且在货车的范围内通过机器人臂140和主体传送机130来装载或卸载物品12。为了加快装载或卸载过程,机器人臂140在其自由端部处包括本创新的一个操纵器142,该操纵器在货车的范围内是易操纵的以便拾取一行15并排物品12。操纵器142可以从一个第一位置16移动该行15物品12,并且将该行15物品12放置在第二位置17上。操纵器142还是可配置的以便匹配该行物品12在第一位置16处的取向以便进行拾取,并且是可重新配置的以便在放下物品12之前,将操纵器142和所拾取的该行物品12的取向匹配到第二位置17。例如,操纵器142可以配置成一个不规则取向以便在第一位置16处拾取停留在不规则纸箱堆11上的不规则的一行15物品12,将该行15物品12中的一者或多者竖直地重新配置到平取向,并且在第二位置17处将与其保持在一起的重新配置的水平的一行15物品12放置到匹配的水平表面上(参见图23-25)。在一个实施例中,自主装卸装置100可以对第一位置16和第二位置17中的至少一个进行成像,并且根据该图像来配置和重新配置本创新的操纵器142,以便匹配第一位置16和第二位置17中的至少一个。
[0042] 当移动多行15物品12时,第一位置16和第二位置17可以包括以下中的一者或多者:主体传送机130、仓库或货车10中的地板18、放置在地板18上的一行15物品12、以及包括成行15堆积在彼此顶上的多个物品12的物品堆11。通过操纵器142移动的每一行15可以约为货车10的宽度的一半,这意味着并排安放的两行15物品12形成从壁到壁横跨货车10延伸的一满行15a物品12。当与物品堆11一起工作时,操纵器142将从物品堆11的上部行15拾取新行15,或将新行15放置到物品堆11的上部行15的顶部上。物品堆11可以是一致的或不规则的。一致的物品堆11由具有一致尺寸的物品12形成,并且具有一个水平上部行15。混合情况的物品堆11由多于一个尺寸的物品12形成,并且上部行15可以是不规则的或阶梯形的,如图23-25所示。尽管被描述为用于在货车10中使用,自主装卸装置100也可以在任何适合的位置中使用,诸如而非限制性地在库房、仓库或分配中心使用。
[0043] 在图1和图2中,自动或自主装卸装置100具有移动主体120,该移动主体被设定尺寸以便通过多个轮121驱动货车10的进出。轮122由电机供电,并且可以单独掌控。电机可以是电动的并且由移动主体120内的电池(未示出)供电,或通过附接到自主装载装置120上的线缆或电线供电。功率控制箱123被安装到主体120,并且可以接收和分配操作所需要的电功率。系统控制箱124居中定位在移动主体120的一侧附近,并且可以提供自主或自动地操作自主装卸装置100所需要的逻辑、图像处理、边缘识别、序列计算、气动或液压控制、真空控制、车辆移动、以及机器控制。然而,所有这些功能被描述成由系统控制箱124执行,以上所描述的功能的部分或全部可以诸如通过移动主体120、通过机器人臂140、通过摄像机l27等在自主装卸装置100上的其他位置处执行。通过本创新,至少一个视觉摄像机127可以拍摄第一位置16和第二位置17中的一者或多者的初始图像,并且基于该一个或多个图像以及任务是装载还是卸载,系统控制箱124可以确定适当的装载或卸载顺序,并且随后自主地执行该顺序而不需要进一步的可视化。一旦装载或卸载顺序完成,至少一个视觉摄像机127可以拍摄另一个快照,并且该过程重复直到货车10被装满或卸空。视觉摄像机127也可以用于提供成像,以便外部操作员手动地操控自主装卸装置100并且寻找掉落的物品12。可替代地,来自摄像机127的图像可以被实时接收、或在行动之前或之后接收。
[0044] 一个输入/输出装置125被示出为拴系到电子器件箱124的后部。输入/输出装置125具有各种控件,是由操作员保持的,并且具有可以包括以下的用途:车辆通/断开关、操控和驱动控件、测试和诊断例程,并且可以包括小键盘和屏幕。该小键盘和屏幕也可以用于执行软件诊断、编辑或输入软件修改、检查来自至少一个视觉摄像机127的视觉输入、以及检查系统和部件对输入的响应。输入/输出装置125也可以驱动自主装卸装置100,并且摄像机27可以在屏幕上显示自主装卸装置100前方或后方的路径。
[0045] 一个组合式空气/真空126可以定位在机器人臂140附近,并且是自主装卸装置100的空气和真空源。尽管未完全示出,真空线和空气线可以沿机器人臂140和操纵器142的外部延伸以便连接到其上。
[0046] 在图1中,自主装卸装置100被示出为在具有一个阶梯形地板19的货车10中操作,该阶梯形地板包括一个平坦地板部分18和一个高地板部分18a。自主装卸装置100的移动主体120可以至少部分地悬伸在该高地板部分18a上,以便将机器人臂140定位在可以接近货车10内地板18a上的任何点的一个位置处。机器人臂130可以是具有多个运动自由度的任何可用的常规机器人臂,诸如由位于俄亥俄州迈阿密堡市自动化路100号邮编45342的日本安川电气美国有限公司莫托曼机器人分公司(YASKAWA America Inc.MOTOMAN Robotics Division at 100Automation Way,Miamisburg OH 45342)销售的YASKAWA MOTOMAN MS80W。配重128可以附接到移动主体120的后部上,以便平衡延伸的机器人臂140的悬伸重量。
[0047] 操纵器142在图3-6中示出,并且包括可移动地附接到横构件162上的三个单独可移动的头部元件160a、160b和160c。每个头部元件160a-c是相同的,单独进行操作,并且各自可以拾取、保持和放下一个物品12。在操作过程中,一个或多个头部元件160a-c可能用于移动物品。如图所示,操纵器142被限于拾取和放下包括最多三个并排物品12的一行15,但是本创新并不意图限制于此。可移动的头部元件160a-c在图3和图4中被示出为附接到操纵器142上,并且头部元件160c在图5中单独示出。
[0048] 横构件162进一步包括一个向后延伸部分164,该向后延伸部分将操纵器142附接到机器人臂140的自由端上。竖直引导件166a、166b、166c被固定到横构件162,并且从其竖直延伸。每个头部元件160a-c附接到一个对应竖直引导件166a-c上,并且每个头部元件可以在对应竖直引导件166a-c的竖直轴线181上独立地上下移动。竖直轴线181包括用于指示竖直或向上方向的一个箭头。头部元件160a、160b和160c中的每一者的单独竖直移动使得操纵器142是可配置的以便与第一位置16处的每个物品12匹配以便进行拾取,并且是可重新配置的以便在将物品12放置在第二位置17上之前,将操纵器142和所拾取的物品12匹配到该第二位置。操纵器142也可以将物品放置在一个位置上,并且可以从该相同位置拾取相同物品12。
[0049] 现在将详细描述一个头部元件160c,并且该描述适用于所有头部元件160a-c。现在转向图3-5,头部元件160c具有附接到前板170的后部上的线性轴承168,以便与对应竖直引导件166c接合并且在该对应竖直引导件上竖直滑动。一个机架172被固定到前板170的后部,并且与驱动电机176上的齿轮174接合。驱动电机176附接到横构件162上,并且可以沿竖直引导件166c向上和向下驱动头部元件160c。驱动电机176可以是电动的,可以包括一个齿轮系,并且可以用于竖直地向上或向下移动真空抽吸头160c。当被停止或制动时,驱动电机176还可以将真空抽吸头160c保持在一个竖直位置中。延伸气缸178附接到前板170的后部上。每个延伸气缸178是一个常规双作用气缸,并且每个延伸气缸具有一个附接到可延伸且可收缩杆179的前端上的真空吸盘180。双作用气缸365的一个替代性实施例可以代替双作用气缸178。气缸365通过双作用气缸365将真空递送到真空吸盘180的第一端口280。真空穿过双作用气缸178a的后部378,并且随后通过一个卷绕柔性软管396穿过其后腔372。该卷绕柔性软管396通过一个孔392将真空连接到真空吸盘180,该孔延伸穿过延伸杆366和活塞
370。此实施例可以在2014年4月28日提交并且转让给本申请的受让人的标题为“用于材料装卸的双作用射流气缸”的临时申请号61/985417中找到,该申请的全部内容通过引用整体结合在此。
[0050] 在图3和图4中,头部元件160a的真空吸盘180和杆179出于说明性目的被示出为从真空抽吸头160c延伸。后软管附件270、272连接到每个双作用气缸178的后腔上,并且前软管附件271,273连接到其前腔上。双作用气缸的这些腔和内部部件的一个实例在图6的支架气缸182的截面中示出。尽管外观不同,两者的工作是相同的。向后软管附件270、272施加压力对后腔加压,并且使杆179和真空吸盘180延伸到由图3和图4中的头部元件160c所示的位置。通过前软管附件271和273向前腔施加压力使杆179和附接的真空吸盘180收缩到由图3和图4中的头部元件160b和160c所示的位置。正压负压都可以施加到前软管附件271和273以及后软管附件270、272中的每一者。电子器件箱124可以控制到延伸气缸178的一个或多个腔的正压、负压和大气排气的定时和施加。此举的一个实例可以是确保延伸气缸178的完全延伸或收缩,该不加压的腔应当被排气到大气。延伸气缸178是气动的,但不限于此。
[0051] 例如,当移动进入以便从物品堆11获取一行15物品12时,可以将正80psi下的空气施加到后软管附件270、272,以便使延伸杆179和附接的真空吸盘180从操纵器迅速延伸。接下来,可以将递送到后软管附件270、272的压力减小到负5psi,该压力不足以使延伸杆179和附接的真空吸盘180收缩。当位于延伸杆179上的真空吸盘180接触物品12以便进行拾取时,该接触使真空吸盘180和杆179向后朝向操纵器142塌缩。如稍后将描述的,这可以用于使得支架188的叉齿189能够接触纸箱壁,同时维持与待获取的物品接触。
[0052] 一个真空吸盘180附接到每个杆179的暴露端部上。真空吸盘180并不与杆179同轴,而是在下方偏置。真空吸盘180进一步包括一个连接到空气/真空泵126的真空侧上的真空端口280、以及一个连接到空气/真空泵126的加压空气侧上的排气线281。将真空施加到真空端口281使得真空吸盘180能够附接到物品12上。在吸盘180被固定到一个物品12时,将空气施加到排气端口281,破坏该真空并且将该物品12从真空吸盘180推开或释放。电子器件箱124可以通过(未示出)来控制真空和加压空气或大气排气到真空吸盘180的定时和施加。此举的一个实例可以是:将真空递送到真空吸盘180以便在第一位置处获取该行15物品12,以便使用真空在从第一位置16移动到第二位置17时保持该行15物品12,并且随后是打开加压排气线281以便破坏真空吸盘180处的真空。将加压空气施加到吸盘180在第二位置处将该行15物品12从真空吸盘180释放。
[0053] 图3-6所示的支架气缸182附接到板170的前部上,并且是沿如图6的截面所示的竖直方向181上下可移动的一个双作用气缸。支架气缸182包括一个气缸座183,该气缸座具有一个竖直取向的中心气缸184。一个双作用活塞185在气缸184内竖直移动,并且通过板187连接到竖直导轴186上。双作用活塞185具有一个前腔侧185b和一个后腔侧185a。响应于在活塞185的后腔侧185a上或在活塞185的前腔侧185b上的压力增加,双作用活塞185竖直地上下移动。施加到后腔侧185a的压力使轴186延伸。施加到前腔侧185b的压力使轴186收缩。具有叉齿189的支架188(图3-5)附接到板187上,并且响应于对双作用气缸182的一个腔加压而上下移动。在图3和图4中,支架188a和188c被示出为在竖直方向181上向下完全延伸,并且居中定位的支架188b被示出为向上收缩。叉齿189可以充当一个缓冲器,该缓冲器被配置成抵靠在正由操纵器142从物品堆11拾取或移去的一个或多个物品12下方的物品堆进行按压。叉齿189可以使在正被移去或拾取的一个或多个物品下方的物品堆1稳定。支架188a-c可以在其上接收和支撑物品。支架188a-c还被配置成捕获一个或多个物品12作为从物品堆11拾取或移去的一行15,或将从物品堆11移去或拾取的该行物品引导到主体传送机130上。如稍后将描述的,支架188a-c可以在装卸过程中以不同的方式使用。
[0054] 主体传送机130双向地操作,并且在机器人臂140的能及范围内附接到移动主体120上。主体传送机130在装载过程中朝向机器人臂140移动物品12,并且在卸载过程中在相反的第二方向上移动这些物品。主体传送机130的整个长度在图1和图2中示出。交换区134位于传送机最靠近机器人臂140的一端处,以便在传送机130与机器人臂140之间交换物品
12。交换区134可以是用于装载的第一位置16,并且可以是用于卸载的第二区域17。在装载过程中,操纵器142从交换区134(用于装载的第一位置16)拾取一行15物品12,并且从那里,操纵器142将该行15物品12放置在拖车或货车10(用于装载的第二位置17)中。在装载过程中,交换区134可以充当一个累积器,以便将进入的物品12累积成一满行15物品12以供拾取。在卸载过程中,操纵器142从拖车或货车10(第一位置16)拾取、移动该行15物品12,并且操纵器142将该行15物品12交换(向下放置)到传送机130的交换区134(第二位置130)上。操纵器142也可以将物品放置在一个位置上,并且可以从该相同位置拾取相同物品12。
[0055] 现在转向图7和图8,主体传送机130可以包括由外导轨132和内导轨133支撑的辊131。辊131在传送机130上驱动物品。辊131中的一者或多者可以是电机驱动的辊,并且可以通过O型带或皮带来驱动非机动的辊。或者,主体传送机130可以使用任何其他适合的传送驱动来使物品与其一起移动。在交换区134中,辊131通过其间的间隙135间隔开,并且内导轨133包括在间隙135处的切口136(参见图8)。间隙135和切口136都被设定尺寸以便在其内和其间接收操纵器142的叉齿189。叉齿189在不与两侧接触的情况下配合到间隙135中(参见图7)。传感器137可以感测物品12是否存在,并且可以附接到外导轨132上。辊131可以用于响应于来自传感器137的信号而至少在交换区134中移动和定位物品12。
[0056] 图8还示出交换区134的若干辊131,该交换区被剖开以便展现在辊131之间的间隙135内向上延伸的多个装载叉138。每个装载叉138操作性地附接到在辊131下方的一个对应叉冲杆139上,并且每个叉冲杆139可以单独且气动地操作。叉冲杆139沿间隙131从外框架导轨132朝向内框架导轨133移动装载叉138的延伸部分。叉冲杆139可以反转以便在装载操纵器142之后抵靠外导轨132拉动装载叉138。
[0057] 在图9中,物品12处于拾取位置或第一位置16,并且准备好通过操纵器142从交换区134卸载。机器人臂140已经将每个头部元件160a-c配置到一个水平位置,以便匹配支撑在主体传送机130上的行15中每个物品12的底部。在此视图中,机器人臂使操纵器142朝向图7所示的拾取位置摆动,并且支架188的叉齿189在该行15物品12之下移动。叉冲杆132朝向操纵器142移动装载叉138和该行15物品12。吸盘180和杆179在与物品12接触之前,通过施加到后软管附件270、272的80psi正压力下的空气而延伸。另外在接触之前,该压力减小到负5psi,该压力是足够低的以便防止杆179移动,同时仍使得杆179能够从真空吸盘12的接触收缩。另外,可以在与物品12接触之间将真空施加到真空吸盘180。在一个实施例中,电子器件箱124可以连接到前软管附件270和272上,可以包括一个抗挤压特征300,该抗挤压特征在吸盘180接触物品12并且操纵器正朝向物品12移动时防止对物品12的挤压损害。该抗挤压特征300关闭与后软管附件270、272的加压空气交换,并且当真空吸盘180与物品12进行接触时,该抗挤压特征在拾取过程中防止对物品12的损害。在杆179和真空吸盘180延伸之后,并且当操纵器142正朝向被识别以供拾取的物品12移动时,该抗挤压特征300接合。当真空吸盘180接触物品12时,该接触独立地使杆179收缩到移动的操纵器142中以便防止挤压物品12。该抗挤压特征300还确保当不均匀的一行15物品12向真空吸盘180和接近的操纵器142呈现不均匀、凹形、交错或成角度的前面112f时,杆179根据真空吸盘180与不均匀前面112f的接触单独地收缩到不同的延伸部分。当操纵器142朝向图7所示的位置移动时,支架188和叉齿在该行15物品12之下移动。一旦操纵器142处于图7所示的位置,该行物品12准备好以供从交换区134拾取,用于装载的该交换区可以是第一位置16。该抗挤压特征在图
9和图16-18中被示出为正在起作用。
[0058] 图10是货车10的标准尺寸的拖车的端视图,其中物品堆11从壁到壁以及从地板到接近天花板延伸,并且表示由至少一个视觉摄像机127拍摄的图像,该图像由系统控制箱124用来基于装卸逻辑和规则确定适当的装载或卸载顺序。图10示出由系统控制箱124使用的侧面和区,该系统控制箱可能影响在每个区和侧面中的装载程序和装载程序。以下将详细描述这些差异以及运动。
[0059] 物品堆11包括横跨货车宽度水平延伸的多个满行15a物品12,其中每个满行15a包括六个物品12。在每个满行15a中的物品12被示出为具有相同高度,并且不同的满行15可以具有不同的高度。本创新的操纵器142可以操纵三个成行15的物品12,并且可能需要操纵器142递送两个负载15来完成一个横跨货车10从壁到壁延伸的满行15a(参见图12A)。由于每个行15是货车10的宽度的一半,在货车10的左侧或右侧之一上拾取或放下每行15三个物品
12。在本创新中,如图11-15所示,可以从左到由以及从地板到天花板来装载货车10。取决于在物品堆中的不同高度的物品的混合、以及具有最佳结果的适当卸载顺序的确定,可能可以从左到右或从右到左卸载货车10。卸载均匀的一行15相同尺寸的物品12的步骤在图16-
24中示出,并且卸载混合的不均匀行在图25-29中示出。
[0060] 在竖直方向上,纸箱堆11具有四个竖直区:一个下部行、一个顶部行15b、以及其间的一个区A和一个区B。四个区中的每一者需要一个稍微不同的拾取或放置程序,并且根据该区在右侧或左侧而不同。一个任意的分界线124由系统控制箱124使用,并且在货车10的高度的约2/3高度处在区A与区B之间水平地延伸。在该2/3线以下且在该下部行以上,一个程序可以使机器人臂140向下成角度以便拾取或放置行15。在该2/3线以上,机器人臂140可以具有在货车10的范围内工作的程序。例如,机器人臂140在该2/3线以上向上成角度以便避免与拖车的车顶10d接触。以下将描述每个不同的程序。下部行和顶部行具有与区A和区B不同的装卸程序。对于装载,下部行是纸箱堆11的第一满行15a,并且顶部行是最后一个装载行15。对于卸载,顶部行第一卸载行,并且下部行是最后一个卸载的满行15。
[0061] 在物品堆11中进行一个物品12深的装载,该物品堆包括从地板18到车顶10b向下安放的多个满行15a物品12。一旦一个物品堆11被向下安放成一个物品12深,自主装卸装置100后退并且开始在第一物品堆前方安放一个新的从地板到车顶物品堆11。此过程继续直到该货车被装满。转向装载程序,该装载程序开始于图9,其中示出在交换区134处被装载到操纵器142上之前不久的一行15并排物品12,用于装载的该交换区是第一位置16。该行物品
12从主体传送机130上的交换区134通过真空吸盘180被固定到操纵器142,并且通过使支架
188a、188b和188c升高到与对应物品12的底部进行接触而从下面得到支撑。一旦该行15物品12被抓紧并固定,机器人臂和操纵器移动到图11所示出的位置。
[0062] 在图11中,机器人臂140使第一行15物品12朝向地板18a的左侧(第二位置17)摆动。第一行l5将被放置在地板18a的左侧上,邻近货车10的左壁10b。如图所示,机器人臂140使操纵器142和该行15物品12朝向壁10b迅速摆动。在接触壁10b之前,该行15物品12和操纵器142减速和旋转到一个平行于且高于地板18的位置。机器人臂140随后卷起该行15物品12进行对齐,在真空吸盘180中的真空被破坏,并且杆179延伸以便推动该行15离开支架188a-c并且进入地板18a上的位置。当该行物品15被推动离开成角度的支架188a-c时,操纵器142向后且向上移动。一旦该卸载完成,机器人臂140和操纵器142返回到交换区134以用于另外的一行15物品12。
[0063] 图11A和图12示出用于在从交换区134拾取该行15物品之后,将右侧一行15物品12放置到下部行的下部右侧的装载程序。如图11A所示,该行15物品12从顶部被带入,其中操纵器142保持到每个物品12的前面112f上。操纵器142和物品12被下降成以一个角度倾斜,以便接触在货车10左侧上的第一行15物品12。面112l的成角度接触抵靠左侧行15施加一个楔入力或偏置力。该楔入力减小该左侧下部行15的物品12之间的空隙,以便确保足够的空间可用于放置右侧下部行15。一旦获得用于装载的足够空间,该行15物品12被拉直以便与拖车10的右壁10c平行,并且如图12所示向下成刀角。杆179随后延伸,在真空吸盘180中的真空被破坏,操纵器142向上且向后移动,并且下部左侧行15被推动到离开支架188a-c的位置。一旦该卸载完成,机器人臂140和操纵器142返回到交换区134以用于新的一行15物品12。在图11A中,一个物品12的面被识别为前面112f、后面112r、底面112b、顶面112t、左面
112l和右面112rt。这些面标记可以在别处使用。
[0064] 一旦两行15被装载以便形成下部行,左侧装载程序在下部行以上和顶部行以下改变。为了在顶部行以下将多个行15装载到货车10的左侧上,机器人臂140和操纵器142将左侧行15移动到一个高且居中的位置中,并且使该行15物品在上方朝向壁10a且向下摆动到适当位置中。机器人臂使操纵器142和行15向前移动到图12A所示的位置,其中支架188a-c的叉齿189就在放置位置或第二位置17下方接触该行15纸箱12。一旦叉齿189处于接触,杆179延伸以便将该行15物品12推动到适当位置中,在真空吸盘180中的真空被破坏,并且操纵器142被拉动远离新放置的左侧行15。杆179、真空吸盘180和操纵器142收缩以便从主体传送机130取回下一行15。在图10的2/3线以上,机器人臂140如图12a所示向上成角度。在2/
3线以下,机器人臂在放置一行15物品12的过程中向下成角度(参见图12)。
[0065] 图13为一个朝向货车10的前壁10b的视图,并且示出将行15放置在货车10的右侧上的装载程序。图13适用于从下部行的顶部并且直到该2/3线处放置在右侧上的所有行15。在此视图中,示意性地示出在从顶部带入物品12并且如图所示被旋转成使左侧行15与操纵器142上最左侧物品12的面121接触时的操纵器142。在右侧行15被向下带入时,左侧行15被推动或偏置到左侧,以便减少在左侧行15的物品12之间的空隙,并且确保足够的空间可以用于放置进入的右侧行15。一旦产生了足够的空间,操纵器142和行15旋转到平行于地板,并且向下移动并进入图12A所示的位置。一旦叉齿189处于接触,杆179延伸以便将该行15物品12推动到适当位置中,在真空吸盘180中的真空被破坏,并且操纵器142被拉动远离新放置的右侧行15。
[0066] 图14示出一个顶视图,该顶视图示出将一个新行15放置在先前放置在货车10右侧上的行15顶部上且在该2/3线以上的装载程序。在该2/3线以上并且包括顶部行,难以具有足够的空隙来如图13所示那样使该左侧行楔入或偏置,所以该偏置程序被更改,如图所示。在图14中,操纵器142和行15如图所示那样被水平保持和竖立。当行15被移动到适当位置时,竖立角使左面112与左侧行15进行接触并且在其上施加一个偏置力。这产生了用于接收右侧行15所必需的间隙。一旦产生了该间隙,操纵器142和行15被旋转成配合在其中,并且被移动到图12A所示的位置中,其中准备好插入行15并且移除操纵器142。
[0067] 图15示出一个顶视图,该顶视图示出行15由操纵器142保持,并且以如图所示的一个角度被插入到左侧顶部行位置中。该右侧顶部行尚未放置并且该整个顶部行是空的。行15和操纵器142被向外拉直到图12A所示的位置,并且行15通过杆15被推动到适当位置中。
一旦行15被放置在适当位置,操纵器142被移除并且返回到交换区134以用于最后一个上部右侧行15。上部右侧行15如图14所示那样并且通过以上描述的相同程序被插入。
[0068] 自主装卸装置100可以从物品堆11、从车顶10d到地板18、18a卸载行15。一旦该物品堆11被卸载,自主装卸装置100进一步前进到货车10中达左侧112l或右侧112r的长度,并且从车顶10d到地板18、18a卸载下一个物品堆11。此过程继续直到该货车10被卸空。
[0069] 图16示出就在通过真空吸盘180接触一行15物品15之前,使操纵器142朝向纸箱堆11移动的机器人臂140。基于通过摄像机127拍摄的图像,选择左侧上部行15用于移除。所选择的该行15物品是水平均匀的一行相同尺寸的纸箱12,并且三个单独可移动头部元件
160a、160b和160c被配置成如图所示的一个水平配置以便匹配在第一位置16处的该水平选择的行15。单独可移动支架188a-c中的每一者向上移动到由图3中的支架188b所示的升高位置。
[0070] 如图17所示,操纵器142的所有吸盘180和杆179通过将一个约80psi的高的正气压施加到每个双作用气缸178的后软管附件270、272中的每一者而进行延伸。前软管附件271、273排气到大气,以便使得这些杆能够在没有压缩阻力的情况下移动直到杆179完全延伸。
在使杆179和真空吸盘180完全延伸之后,对后软管附件270、272的压力可以减小到约5psi,并且将一个5psi的压力施加到前软管附件271、273。一旦所有的前压力附件和后压力附件
270-273处于5psi下,后软管附件270、272可以被排气到大气179。当操纵器142朝向物品12移动时,真空吸盘180在其前表面112f上接触所选择的一行15物品12,并且克服在延伸气缸
178中的摩擦。杆179从接触收缩并且防止挤压或损害物品12。真空可以在与物品12接触之前施加到真空吸盘180。在图17中,单独可移动支架188a-c全部被示出为沿竖直箭头181向下移动到由图3中的支架188a和188c所示的向下延伸位置。
[0071] 在图18中,当支架188a-c的叉齿189直接在被选择以供移除的行15下方接触该行15物品12的前面112f时,操纵器142的移动被停止。该停止点可以根据快照或通过接触开关或传感器来确定。叉齿189与物品堆11的接触充当一个缓冲器,以便提供在将物品12从物品堆11移除的过程中将物品壁11的壁保持在适当位置中的一个保持力(参见叉齿189下方的箭头)。
[0072] 如图19所示的,物品壁11通过缓冲器或叉齿189保持在适当的位置中,同时杆179和吸盘180通过高压空气收缩。杆179和真空吸盘180的收缩从物品堆11向外拖曳所选择的行15。
[0073] 在图20中,操纵器142被提升并旋转以便如图所示使该行15物品12倾斜。物品12的前面112f由真空吸盘180通过足以与其一起提升物品12的至少一部分的力来牢固地保持或夹紧到操纵器142。物品12的被夹紧的前面112f与操纵器142一起提升,同时后表面112r的下部边缘保持与物品堆11接触以便在其间形成一个成角度的间隙。支架188a-c中的每一者保持沿垂线181向下延伸,以便充当将物品堆11保持在适当位置中的缓冲器。
[0074] 在图21中,当操纵器142向上(参见左侧箭头)上升时支架188a-c上升到所示出的位置。支架188a-c上升到接触物品12的底面112b,以便防止物品12的下垂并且提供附加的提升支撑。在一些情况下,物品12可以在支架188a-c上升以便接触物品12的底面112b之前,通过真空吸盘180与前面112f的接触而完全支撑在空气中。支架188a-c和叉齿189是一个支架(188)和缓冲器(189)组合,该组合用于将物品堆11保持在适当位置中并且在其上接收物品12,如先前提及的、2014年5月6日提交的、标题为机器人纸箱卸载机的、待决的并且转让给本申请的受让人的非临时专利申请号14/279,694中描述和教导的,该申请通过引用以其全部内容结合在此。
[0075] 在图22中,操纵器142已经倾斜到一个新位置,如图所示,该新位置从与物品堆11的接触完全提升行15的物品12。在此视图中,操纵器142正远离物品堆11移动。真空吸盘180和支架188a-c牢固地保持该行l5物品12。机器人臂140现在可以将操纵器142移动远离此第一位置16,并且到达如图22A所示的主体传送机130的交换区域134上的第二位置17。一旦物品12位于传送机130上,可以通过传送机130和可延伸的传送机190将物品12传送到货车10之外。以上所描述的装载过程被用于从纸箱堆卸载所有物品12,除了被发现停留在地板18、18a之一上的下部行15物品12之外。
[0076] 为了从该下部行(未示出)卸载物品12,支架188a-c被移动到由图3中的支架188b所示的完全向上位置。操纵器142移动到一个高于该地板和所选择行15前部的位置,处于一个向下成刀角的位置,其中真空吸盘180被延伸并且到吸盘180的真空被打开。真空吸盘180朝向行15中的物品12成角度地移动,直到接触这些物品的前面112f。杆179和真空吸盘180向后完全收缩,以便将物品12吸到操纵器142上,同时支架188a-c下降到进入的物品12下方。一旦杆179和真空吸盘180完全收缩,支架188a-c向上升高以便接触该行物品12的底面112b,并且该行15被拾取、移动和放下到交换区134上。
[0077] 图23-27示出本创新的操纵器142如何是可配置的以便与位于第一位置16处的每个物品12匹配以便进行拾取,并且是可重新配置的以便在将物品12放下之前,将操纵器142和所拾取的物品12匹配到第二位置17。对于卸载,第一位置是不规则物品堆11,并且第二位置是主体传送机130的交换区域134。在图23之前,摄像机127已经对不规则纸箱堆11进行成像,并且系统控制箱124已经识别出物品12的边缘以及物品堆11相对于机器人臂140的位置。根据该信息,系统控制箱124确定之后的适当卸载顺序。基于该快照,三个单独可移动头部元件160a、160b和160c首先被竖直配置成匹配在左侧顶部行15(第一位置16)上的该不规则一行纸箱12a-12c。
[0078] 图23为在卸载物品堆11的情况下的拖车11的等距视图。图24为图23的一部分的放大图,示出操纵器142和纸箱121、12b和12c的顶部等距视图。图25为图24的下侧等距视图。如图23、图24和图25所示,机器人臂140已经将操纵器142移动成接触物品堆11的上部左侧上的所选择的一行15物品12a-12c。接下来,操纵器142,使用图16-19所示和以上所描述的纸箱抽取过程,将不规则的一行15物品12a-12c部分地移动到物品堆之外,如图23所示。支架188的叉齿189使在所选择的一行15物品12a-12c下方的这些物品12稳定。
[0079] 图26示出远离物品堆11移动的操纵器142,并且示出附接到对应物品12a-c上的单独可移动头部元件160a-c。每个物品12a、12b和12c以轮廓示出,并且每个物品12a-c具有一个不同高度。例如,可以看到物品12c的后面在高度上比物品12b和12a的后面112f更短。单独可移动头部元件160a、160b和160c中的每一者的竖直配置可以通过虚线物品12a、12b、12c看到。基于该快照信息,在拾取该不规则一行15物品12a-12c之前,可移动头部元件
160a、160b和160c是竖直配置的。在此视图中,可以看到每个物品12a-12c的底部处于真空吸盘180下方的相同竖直距离处。
[0080] 在图27中,操纵器142已经重新配置了该行15物品12a-12c,以便将所述单独可移动头部元件160a、160b和160c重新配置成一个水平线。将单独可移动头部元件160a、160b和160移动成水平的也将物品12a-12c的底部移动成一个水平线。在该行15物品12a-12b的底部处于一个水平线的情况下,该行15被重新配置成被放置到主体传送机130的交换区域134(参见图22A)(第二位置17)上,并且从那里传送到货车10之外。由于交换区域134的位置是相对于机器人臂140恒定的,不需要交换区域134的快照。在交换区域134处的扫描器137可以用于通知系统控制箱124该交换区域何时被清空并且准备好接收另一个行15。
[0081] 以上所描述的方法中的一种或多种可以体现在一个包含计算机可读代码的计算机可读装置中,这样使得当在计算装置上执行该计算机可读代码时,执行一系列功能性过程。在一些实现方式中,在不偏离本披露的范围的情况下,这些方法的某些步骤被组合,同时或以不同次序执行,或者可能省略。因此,尽管这些方法以特定的顺序描述和示出,但是一个具体的功能性过程序列的使用并不意图暗示对本披露的任何限制。可以在不脱离本披露的范围的情况下对过程序列进行改变。因此,一个特定序列的使用不具有限制性意义,并且本披露的范围仅由所附权利要求书限定。
[0082] 必须注意,如在本说明书以及所附权利要求书中所使用的,除非上下文明确地另外指明,否则单数形式“一个”、“一种”以及“该”包括复数个提及对象。因此例如,提及一个“着色剂”包括两种或更多种此类试剂
[0083] 除非另外定义,否则在此使用的所有技术术语和科学术语都具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解相同的含义。虽然在本发明的实践中可以使用与本文所描述的相似或等效的多种方法和材料,但是在此描述了优选的材料和方法。
[0084] 如本领域的普通技术人员将理解的,本发明的方法和组合物基本上减少或消除与现有技术方法和组合物相关联的缺点和缺陷
[0085] 应当注意,在本披露中采用时,术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”和来自根术语“包括(comprise)”的其他派生词旨在是开放性术语,这些开放性术语指定任何陈述的特征、元件、整数、步骤、或部件的存在,并且不旨在排除一个或多个其他特征、元件、整数、步骤、部件或其组的存在或添加。
[0086] 按照要求,在此披露了多个详细实施例;然而,应当理解的是,所披露的实施例仅仅是本发明的可以用不同形式实施的示例。因此,本文公开的特定结构性和功能性细节不应当被解释为限制性的,而仅仅作为权利要求书的基础并且作为教导本领域技术人员以实际上任何适当的详细结构、以各种方式采用本发明的代表性基础。
[0087] 尽管明显的是,在此披露的说明性实施例实现了以上所陈述的目标,但是应当理解,本领域的普通技术人员可以想出许多修改和其他实施例。因此,应当理解的是,所附权利要求书旨在涵盖属于本发明的精神和范围内的所有此类修改和实施例。
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