机器人附件致动的制作方法

机器人附件致动


背景技术：

1.万向节已经被利用于机器人中以致动诸如相机、头部等的附件的俯仰和偏航。然而，万向节电机可能很重。例如，万向节的重量通常能够超过40克，这对于较小或较轻的机器人设计来说可能并不理想。万向节还可能需要直接放置在移动的位置处(例如在头部、相机等的枢轴点处)，这能够将重型万向节的整个质量放置在机器人的最长杠杆上。这可能导致机器人不平衡并且容易倾倒。进一步地，万向节可能需要机器人外壳或壳体内的大量空的空间，以便具有足够的空间来致动多个轴。容纳这种大量空的空间能够需要用于机器人外壳的大量材料和/或能够防止在较小机器人设计的约束内利用万向节。


技术实现要素：

2.本文描述的实施方式涉及用于铰接机器人的附件(例如可移除附件)以允许附件的稳定俯仰和偏航同时减轻对机器人的其他移动的干扰的装置和方法。例如，本文描述的实施方式能够实现附件的致动，而无需致动器被直接定位于移动的位置处，这能够得到机器人的更好的稳定性(例如通过使得致动器能够更靠近机器人的质心定位)。作为另一示例，本文描述的实施方式提供了用于致动附件的轻量级和/或紧凑设计，这能够得到机器人的更好的稳定性和/或使得能够集成到更小和/或更轻重量的机器人中。例如，实施方式能够提供在附件由万向节控制的情况下将被提供的附件的一些或全部移动自由度，但能够利用总重量比万向节轻、总占用空间比万向节少和/或能够被定位为减轻对机器人的质心的任何不利影响(从而促进机器人的稳定性)的组件来实现。
3.当视觉组件(例如相机)被设置在附件上或作为附件的一部分并入时，一些实施方式能够通过附件的受控致动提供有效视场的增加(例如相对于不可致动附件或单轴可致动附件)。例如，根据本文公开的实施方式的附件的致动能够允许对视觉组件的当前视场的对应动态调整，从而增加有效视场，并且使得机器人能够处理共同地捕获机器人的环境的大区域的图像，并且对这种处理采取行动。例如，增加的有效视场能够允许机器人选择性地致动附件，使得在机器人的足部或轮子处或附近的区域选择性地在当前视场内、机器人上方的区域选择性地在视场中、等等。
4.一些实施方式能够附加地或备选地使得机器人能够选择性地致动其附件，以向与机器人处于环境中的人类用户提供对应的视觉反馈，从而实现有效的人类-机器人交互。例如，机器人能够向附近的人类用户发信号通知机器人通过向致动器提供控制命令以使附件在特定方向上转动而在特定方向上移动的意图。作为另一示例，机器人能够向附近的人类用户发信号通知机器人已经通过向致动器提供控制命令以使附件点头或摇动来识别出人类用户的存在和/或理解由人类用户规定的命令。
5.本文描述的用于致动附件(例如头部、尾部或其他附件)的移动的装置能够包括设置在机器人的颈部(例如，从机器人的主体延伸的颈部)中的至少两个线性致动器。线性致动器中的每个线性致动器都能够被耦接到杆，该杆将在杆的第一端部处的线性致动器连接到在杆的第二端部处的附件。换句话说，每个杆能够在杆的第一端部处被耦接到对应的线
性致动器，并且在杆的相反的第二端部处被耦接到附件。在一些实例中，杆中的每个杆的一个或两个端部能够是半球形端部，但是杆的端部不受此限制(即，非半球形端部能够代替地被提供在杆上，诸如金字塔形端部)。附件能够包括接纳并能滑动地接合杆中的每个杆的第二端部的轨道。例如，轨道能够各自是通道，诸如“v”或“u”形通道，杆的第二端部能够位于其中。在一些实施方式中，杆的第二端部能够以被轨道俘获的这种方式来构造。例如，第二端部能够具有比杆的主体更大的直径。这种配置能够允许杆在附件的定向改变时维持与轨道的接触。同时(相对于颈部)向内移动两个杆或(相对于颈部)向外移动两个杆致动附件的倾斜；而以基本上相等的速率(相对于颈部)向内移动杆中的一个杆并(相对于颈部)向外移动另一个杆致动偏航。在一个杆向内和一个杆向外的移动的速率不相等的情况下，俯仰和偏航两者都被致动。在这样的实施方式中，俯仰的程度对应于移动不相等的程度。进一步地，在只有一个杆被(向内或向外)移动而另一个杆保持固定的情况下，附件的偏航和倾斜两者都被致动。杆的移动由线性致动器驱动。
6.在一些实施方式中，一个或多个杠杆能够被用于将线性致动器连接到杆。在许多实施方式中，机器人的颈部可能较小，并且因此具有空间约束，并且使用杠杆能够允许线性致动器被放置为与杆不对准，以利用颈部中的较少空间和/或使得颈部能够更短(即，附件靠近机器人主体)。在一些实施方式中，挠曲件能够进一步将杠杆连接到杆。挠曲件能够允许在杠杆旋转时上下挠曲的附加范围(例如，约2毫米或其他范围)。借助于挠曲件提供的特定挠曲范围能够基于挠曲件的几何形状和/或尺寸而变化。在各种实施方式中，挠曲组件本身能够包含薄的、柔性的水平棒，该水平棒具有两个刚性弹起(一个被设置在棒上方，并且一个被设置在棒下方)。当挠曲件的薄的、柔性的水平棒已经挠曲到其最大值时，这些刚性弹起能够接合棒以防止它进一步挠曲和折断。
7.在一些实施方式中，颈部能够进一步包括固定杆。与本文描述的其他杆类似，该固定杆还可以具有能够位于附件的第三成角度轨道中的端部。与其他杆不同，固定杆不与线性致动器耦接，而是被固定或锚定到颈部(例如通过螺钉等)。当固定或锚定到颈部时，固定杆将与第三成角度轨道能滑动地接合。在其他实施方式中，颈部能够进一步包括第三线性致动器和第三杆。在这样的实施方式中，第三线性致动器能够驱动第三杆的线性移动，类似于所描述的其他杆。具有第三线性致动器能够增加附件的移动的范围和/或增加附件的控制的粒度。
8.附件能够与颈部耦接，例如利用一个或多个弹簧、橡胶带和/或其他偏置耦接组件。当利用弹簧耦接时，弹簧能够各自在一个端部处连接到附件，并且在另一端部处连接在颈部处。在一些实施方式中，弹簧能够被解耦，以允许附件从颈部拆离。例如，经由弹簧耦接附件可以允许更坚固和/或稳健的机器人装配件。作为示例，如果使机器人的附件与环境中的某物接触，则弹簧能够防止附件掉落到地面上和/或允许它从颈部挠曲而不会折断或断裂。
9.在一些实施方式中，附件能够附加地包括与机器人中的对应电连接耦接的电连接，以便为附件内包含的各种电子设备供电。例如，附件能够包括视觉组件和/或其他传感器以促进对机器人的控制。机器人控制系统能够从附件的视觉组件和/或传感器接收各种信号，以做出关于附件的目标定位的确定和/或关于机器人的其他组件的目标路径和/或轨迹的确定。例如，来自附件的视觉组件的视觉数据能够由控制系统处理，以确定机器人的导
航路径和/或确定机器人的其他组件的机器人手臂的路径。在一些实施方式中，可能期望基于由控制系统接收到的一个或多个信号和/或基于由控制系统做出的一个或多个确定将附件移动到特定定位中。对线性致动器的控制能够实现杆的移动以达到该特定定位。例如，在一些实施方式中，机器人控制系统可以单独允许附件的注视控制和俯仰-偏航控制。利用注视控制，机器人控制系统和/或用户可以指定三维空间中的点；机器人控制系统然后能够将三维空间中的该点转化为杆和/或线性致动器的一个或多个定位，以便允许附件移动到空间中的指定点。作为示例，在对机器人进行导航(例如经由其轮子和/或足部)之前，机器人控制系统能够使附件被指向机器人的轮子和/或足部，以使得视觉数据能够(由附件的视觉组件)被捕获，该视觉数据捕获轮子和/或足部附近的区域，并且视觉数据被处理以确保不存在障碍物。作为另一示例，在朝向一位置导航和/或将机器人手臂朝向一位置移动之前，机器人控制系统使附件被指向该位置，使得视觉数据能够(由附件的视觉组件)被捕获，该视觉数据捕获该位置，并且视觉数据被处理以确定可能存在于该位置中的任何对象的姿态和/或其他特性。作为另一示例，这可以允许用户指定机器人的头部将被定位于的位置，并且然后控制系统能够驱动线性致动器和杆，使得机器人可以转动其头部朝向那个地方。利用俯仰-偏航控制，用户可以指定附件的期望俯仰和/或偏航。机器人控制系统然后能够将该指定俯仰和/或偏航转化为杆和线性致动器的一个或多个定位，使得附件可以移动到指定定向。
10.前文被提供为仅一些实施方式的概述。那些和其他实施方式在本文中更详细地描述。
11.其他实施方式能够包括一种存储指令的非暂时性计算机可读存储介质，该指令能由处理器执行以执行方法，诸如上述方法中的一种或多种。又一实施方式能够包括一种机器人，该机器人包括执行(例如存储在机器人的存储器中的)存储的指令的一个或多个处理器，该指令执行方法，诸如上述方法中的一种或多种。
12.应当认识到，本文更详细地描述的前述概念和附加概念的所有组合被预见为本文公开的主题的一部分。例如，出现在本公开的结尾处的要求保护的主题的所有组合被预见为本文公开的主题的一部分。
附图说明
13.图1描绘了根据本文描述的各种实施方式的包括附件、颈部和主体的机器人的侧视图。
14.图1a描绘了根据本文描述的各种实施方式的具有处于第一定位中的附件的机器人组件的侧视图。
15.图2描绘了根据本文描述的各种实施方式的具有处于第二定位中的附件的图1的机器人组件的顶视图。
16.图3描绘了根据本文描述的各种实施方式的具有处于第三定位中的附件的图1的机器人组件的侧视图。
17.图4描绘了根据本文描述的各种实施方式的具有处于第一定位中的附件的机器人组件的侧视图。
18.图5示意性地描绘了机器人的示例架构。
19.图6示意性地描绘了计算机系统的示例架构。
20.图7描绘了根据各种实施方式的用于执行本文描述的技术的示例方法。
具体实施方式
21.图1、1a和2至3图示了根据各种实施方式能够利用其实践本公开的所选方面的示例性机器人组件100。本文描述的机器人组件能够被并入到各种形式的机器人10中，包括但不限于远程临场机器人、机器人手臂、仿人机器人、动物机器人(例如四足机器人)、昆虫机器人、水上机器人、轮式机器人、潜水机器人、无人驾驶飞行器(“uav”)等。附加地，这些机器人形式包括双足机器人、四足机器人、六足机器人等。
22.在图1中描绘的示例中，机器人10包括机器人组件100，机器人组件100共同地包括颈部102和附件104(例如头部、尾部等)。在大多数实施方式中，颈部102能够包括由图1a至3中的虚线表示的外壳12(具体地参见图1)。该外壳可以由任何合适的材料构造，并且可以被设计为保护(本文描述的)颈部102的内部组件免受元件、冲击等影响。此外，在一些实施方式中，颈部102的形状和尺寸可以由外壳限定。在一些实施方式中，机器人能够进一步包括其他组件，包括但不限于主体14、腿部16、手臂附件等。
23.机器人的附件104的移动由被设置在颈部102内的至少第一线性致动器106和第二线性致动器108驱动。第一线性致动器106和第二线性致动器108中的每个线性致动器被分别耦接到第一杆110或第二杆112。这些杆110、112在第一端部114处连接到线性致动器106、108，并且在第二端部116处连接到附件。线性致动器106和108能单独控制以驱动杆110、112的线性移动，以便动态地调整附件104相对于颈部102的姿态。例如，在杆110、112被完全凹入到颈部102中的情况下，诸如图1中所图示的，附件104处于中立定位中。在一些实施方式中，诸如图3中所图示的，以相同速率同时(相对于颈部)向内移动两个杆110、112或以相同速率(相对于颈部)向外移动两个杆致动附件104的倾斜。在那些实施方式中的一些中，诸如图2中所图示的，以相同速率(相对于颈部)向内移动杆110中的一个杆并且以相同速率(相对于颈部)向外移动另一个杆112致动偏航。在一个杆110向内和一个杆112向外的移动的速率不相等的情况下，俯仰和偏航两者都被致动。在这样的实施方式中，偏航的速率能够取决于两者之间的移动的速率的差(例如差量)以及两个杆110、112的移动的方向。进一步地，当杆110中的仅一个杆被(向内或向外)移动并且另一个杆112保持固定时，附件的偏航和倾斜两者都被致动。杆110、112能够各自可选地进一步包括硬止动件，它能够防止耦接的线性致动器106、108行进到预期运动范围之外。在一些实施方式中，这种硬止动件可以是围绕杆110、112的凸起脊的形式，并且能够与线性致动器的对应部分相互作用以限制范围。
24.附件104能够包括接纳并能滑动地接合杆110、112中的每个杆的第二端部116的第一轨道120和第二轨道122。在一些实施方式中，杆110、122能够具有半球形端部118，但是杆不受此限制。例如，在一些其他实施方式中，杆110、112能够代替地各自具有至少一个非半球形端部(例如，至少与轨道接合的端部)，诸如钝的或大致立方体形状的端部、金字塔形端部、倒角端部或其他非半球形端部。轨道120、122能够成角度，以便接纳杆110、112的第二端部116并且可选地将其保持就位。在一些实施方式中，能够各自是例如通道，诸如“v”或“u”形，杆110、112的第二端部118能够位于其中。作为轨道120、122的通道和杆110、112的半球形端部118的配置可以允许杆在附件104被移动并且附件的定向改变时维持与轨道的接触。
半球形端部118与轨道120、122接触的角度能够随着杆110、112线性地移动而变化，并且杆110、122能够随着杆110、112线性地移动而在轨道内能滑动地移动。作为非限制性示例，当杆110、112被完全延伸(例如附件被向下倾斜)时，成角度轨道120、122能够保持半球形端部118位于轨道120、122内。在一些实施方式中，杆110、112的第二端部118能够被轨道120、122俘获或锁定到轨道120、122中。例如，第二端部能够具有比杆的主体更大的直径或比杆的主体更宽。在这样的实施方式中，杆110、112可以例如具有“t”形配置，使得杆110、110的第二端部为“t”的顶部较宽部分。在这样的实施方式中，杆110、112保持能通过轨道120、122的一个或两个端部移除。
25.当线性致动器106、108驱动杆110、112的移动时，杆可以在轨道120、122中滑动，以促进附件104的移动。在一些实施方式中，诸如图1至3中所图示的，轨道120、122可以在附件104的后表面124上是平面的。在其他实施方式中，轨道120、122能够被设置在单独的平面上。轨道120、122在附件104上的定位能够变化。在一些实施方式中，诸如图1至3中所图示的，轨道120、122能够相对于附件104的顶部边缘125以非垂直角度和/或相对于彼此以非平行角度设置。在那些实施方式中的一些实施方式中，轨道120、122能够(即，在公共平面中)相对于彼此以70至100度角设置，诸如相对于彼此以85至95度角设置。轨道120、122的特定角度和定位能够取决于附件104的期望运动范围。在其他实施方式中，也如图1至3中所图示的，轨道120、122能够被设置在附件104的后表面124上，使得它们是彼此的镜像。轨道120、122的位置是示例性的，并且不应被理解为限制性的，因为轨道120、122在附件104上的定位可以取决于附件104的几何形状和期望运动范围而变化。在一些实施方式中，附件104的最大运动范围能够在俯仰和/或偏航方向上为大约(例如+/-10度)180度。然而，附件104达到的运动范围可以基于轨道120、122的长度、线性致动器106、108的行程长度和/或杆110、112的长度而变化。在一些实施方式中，延长线性致动器106、108的行程、增大轨道120、122的长度和/或增大杆110、112的长度能够增大由附件104达到的运动范围。
26.在一些实施方式中，一个或多个杠杆126能够被用于将线性致动器106、108连接到杆110、112。如先前提及的，在许多实施方式中，机器人的颈部102能够具有空间约束。使用杠杆126能够允许线性致动器106、108被放置为与杆110、112不对准(如图1至3中所图示的)。杆110、112与线性致动器106、108的不对准的放置利用颈部中的较少空间和/或使得颈部能够更短(即，附件靠近机器人主体)。杠杆126移动杆110、112，并且能够放大由线性致动器106、108致动的位移。在这样的实施方式中，杆110、112的第一端部114与杠杆126耦接，并且然后杠杆126与线性致动器106、108耦接。这种配置允许线性致动器106、108驱动杠杆126的旋转(参见图1中的箭头)，这驱动杆110、112的线性移动(例如延伸或缩回)。
27.在一些实施方式中，挠曲件130能够进一步将杠杆126连接到杆110、112。当杠杆126向上或向下旋转时，挠曲件130能够允许附加移动或“挠曲”。作为非限制性示例，在一些实施方式中，将杠杆126连接到杆110、112的挠曲件130允许附加的2毫米的上下挠曲。然而，这不应被理解为限制，因为附加移动的量或程度可以基于挠曲件130和/或杠杆126的尺寸而变化。在一些实施方式中，挠曲件130能够包括薄的、柔性的水平棒132，其中第一刚性弹起134被设置在棒132上方，并且第二刚性弹起136被设置在棒132下方。当挠曲件130的薄的、柔性的水平棒132已经被挠曲到其最大值时，刚性弹起134、136接合杆132以防止它进一步挠曲和折断。刚性弹起134、136能够足够强，使得当它们被接合时，可以允许力被传递回
到被反向驱动的线性致动器106、108。挠曲件130的几何形状可以变化；特别是薄的、柔性的水平棒132的长度能够取决于杠杆126的长度和/或旋转距离。除了提供附加挠曲之外，在一些实施方式中，挠曲件130还能够使颈部102内的振动最小化。在一些实施方式中，连杆等能够被用作挠曲件130的替代。
28.在一些实施方式中，颈部102可以附加地包括第三杆，第三杆可以为附件104提供附加的稳定性，并且进一步限定附件104的运动范围(例如用于倾斜)。在一些实例中，诸如图1至3中所图示的，第三杆可以是固定杆138；而在其他实例中，第三杆可以是耦接到第三线性致动器442的可移动杆438，如参考图4所讨论的。在第三杆为固定杆138的情况下，固定杆138的第一端部140可以被固定或锚定到颈部102，例如通过使用螺钉142、锚定件等。与杆110、112类似的固定杆138可以具有半球形的第二端部144。半球形的第二端部144与附件104上的对应的第三轨道146接触。与第一轨道120和第二轨道122类似，第三轨道146成角度，以便接纳并且可选地保持第三固定杆138的第二端部144。与第一轨道120和第二轨道122一样，第三轨道146的角度能够是“v”或“u”形，固定杆138的半球形端部144位于其中。在一些实施方式中，所有轨道120、122、138能够具有相同的形状、角度和/或长度。然而，在其他实施方式中，轨道120、122、138的形状、角度和/或长度可以变化。在一些实施方式中，诸如图1至3中所图示的，第三轨道138能够沿着将附件划分为两半的基本中心轴设置，例如从附件104的顶部边缘125延伸到底部边缘127。换句话说，在那些实施方式中，第三轨道138能够大致垂直于顶部边缘125，诸如相对于顶部边缘成85至90度角。在那些实施方式中的一些实施方式中，第三轨道138能够相对于轨道120和122成大约35至55度角(例如大约45度角)。与轨道120、122类似，第三轨道146的位置是示例性的，并且不应被理解为限制性的，因为它可以取决于附件104的几何形状和期望运动范围而变化。
29.附件104能够与颈部102耦接。在一些实施方式中，附件104与颈部102的耦接是能移除的耦接。在那些实施方式中的一些实施方式中，能移除的耦接能够是经由弹簧156(如图1至3中所图示的)、橡胶带和/或其他耦接结构的，从而使附件104和颈部102被迫彼此接合。在利用弹簧156耦接的情况下，弹簧156能够在一个端部处连接到附件104，并且在另一端部处连接到颈部102。在一些实施方式中，颈部102和附件能够各自进一步包括接收器148，其在图1至3中被图示为“u”形支架。弹簧156能够进一步包括钩150(开启或闭合)，该钩150连接到颈部102和附件104中的每个上的接收器148，从而将附件104与颈部102耦接。在一些实施方式中，弹簧156能够与附件104或颈部104中的任一个(或两者)上的钩150解耦，以便将附件104与颈部102解耦，在各种实施方式中，这也能够允许附件104与颈部102分离。在那些实施方式中的一些实施方式中，为了交换一种附件和/或为了更容易存储和便携性，这种分离可能是期望的。弹簧156能够将附件104朝向颈部102偏置，使得弹簧156将附件104拉向中立定位(参见图1)。附加地，弹簧156能够具有特定于所使用的弹簧的相关联的弹簧常数或刚度常数k。具有较大弹簧常数k的弹簧比具有较小弹簧常数的另一弹簧需要更多的力来压缩或膨胀。弹簧156的弹簧常数能够改变致动附件104的移动所需的力。例如，经由弹簧156将附件104耦接到颈部102能够允许更坚固的机器人装配件。作为非限制性示例，如果使附件104与环境中的某物(例如桌子、墙壁等)接触，则弹簧156能够防止附件104因冲击而掉落到地面上。
30.现在参考图4，图示了具有附件404和颈部402的另一示例性机器人组件400。图4中
图示的实施方式与图1至3中图示的机器人组件100类似，除了颈部402包括第三可移动杆438、第三线性致动器442之外。第三可移动杆438能够在第一端部440处被耦接到颈部402中的第三线性致动器442。在一些实施方式中，诸如图4中所图示的，杆438能够被直接耦接到线性致动器442而没有杠杆或挠曲件(如图1至3中所图示并参考图1至3所描述的)。这不应被理解为限制，因为在一些实例中，特别是在空间约束允许的情况下，杠杆和/或挠曲件能够被设置在线性致动器442与杆438之间，并且在各种实施方式中能够如参考图1至3所描述的那样工作。类似于本文先前描述的杆，可移动杆438能够具有接触附件404上的对应的第三轨道446的半球形的第二端部(未图示)。与先前描述的第一轨道和第二轨道类似，第三轨道446也成角度，以便接纳并且可选地保持可移动杆438的第二端部。第三轨道446也能够是“v”或“u”形，固定杆438的半球形端部位于其中。
31.图5示意性地描绘了示例性机器人520的示例架构，示例性机器人520能够并入本文参考图1至4讨论的特征。机器人520包括机器人控制系统560、一个或多个操作组件540a至540a(例如颈部、附件等)和一个或多个传感器542a至542m。例如，传感器542a至542m能够包括视觉组件(例如相机)、视觉传感器、光传感器、压力传感器、压力波传感器(例如麦克风)、接近度传感器、加速度计、陀螺仪、温度计、气压计等。尽管传感器542a至542m被描绘为与机器人520集成在一起，但是这不应被理解为限制。在一些实施方式中，传感器542a至542m能够例如作为独立单元被定位于机器人520外部。
32.作为示例，视觉组件542a至542m中的一个或多个能够包括例如单目相机、立体相机(有源或无源)和/或光检测和测距(lidar)组件。lidar组件能够生成作为3d点云的视觉数据，其中3d点云的点中的每个点定义表面的点在3d空间中的定位。单目相机可以包括单个传感器(例如电荷耦合器件(ccd))，并且基于由传感器感测的物理属性来生成图像，每个图像包括定义颜色值和/或灰度值的多个数据点。例如，单目相机能够生成包括红色、蓝色和/或绿色通道的图像。立体相机能够包括两个或多个传感器，每个传感器位于不同的有利位置，并且能够可选地包括投影仪(例如红外投影仪)。在那些实施方式中的一些实施方式中，立体相机基于由两个传感器感测的特性(例如基于从投影仪捕获的投影)来生成图像，每个图像包括定义深度值和颜色值和/或灰度值的多个数据点。例如，立体相机可以生成包括深度通道以及红色、蓝色和/或绿色通道的图像。
33.操作组件540a至540a能够包括例如颈部、附件和/或所有相关联的组件，诸如线性致动器，如本文参考图1至4所描述的。在其他示例中，操作组件540a至540a能够包括一个或多个端部执行器和/或一个或多个伺服电机或其他致动器，以实现机器人的一个或多个组件的移动。如本文所使用的，除了能够与致动器相关联并且将接收到的控制命令转化为用于驱动致动器的一个或多个信号的任何驱动器之外，术语致动器还涵盖产生运动的机械或电气设备(例如电机)。因此，向致动器提供控制命令能够包括向驱动器提供控制命令，该驱动器将控制命令转化为用于驱动电气或机械设备以产生期望运动的适当信号。利用本文描述的线性致动器实施方式，杆的线性移动被驱动。然而，在其他实施方式中，其他致动器能够被提供以驱动例如机器人轮子、腿部等的其他机器人组件的移动。这种其他致动器能够包括线性致动器和/或其他致动器(例如伺服电机)。
34.作为非限制性示例，机器人控制系统560能够从一个或多个传感器542a至542m接收各种信号，以做出关于附件(例如图1至3的附件104或图4的附件404)的目标定位的确定。
在一些实施方式中，可能期望基于由控制系统560接收到的信号将附件移动到特定定位中。例如，在附件是头部的情况下，在一些实例中，可能期望头部朝向刺激(例如特定噪声)移动。线性致动器的控制能够实现杆的移动以达到该目标定位。
35.机器人控制系统560能够被实现在诸如机器人520的cpu、gpu和/或其他控制器的一个或多个处理器中。在一些实施方式中，机器人520能够包括能够包括控制系统560的全部或各方面的“脑盒”。例如，脑盒能够向操作组件540a至540n提供实时数据突发，其中实时突发中的每个实时突发包括一个或多个控制命令的集合，它尤其规定一个或多个操作组件540a至540n中的每个操作组件(诸如颈部的线性致动器)的运动参数(如果有的话)。在一些实施方式中，机器人控制系统560能够被用于实现本文描述的动作。
36.作为一个非限制性示例，机器人控制系统和/或用户可以指定三维空间中的点，并且然后机器人控制系统560能够将三维空间中的该点转化为杆(例如图1至3的110、112)和/或线性致动器(例如图1至3的106、108)的一个或多个定位，以便允许附件移动到空间中的指定点。作为示例，在(例如，经由轮子和/或其足部)对机器人进行导航之前，机器人控制系统560能够使附件被指向机器人的轮子和/或足部，以使得视觉数据能够(由附件的视觉组件)被捕获，该视觉数据捕获轮子和/或足部附近的区域，并且视觉数据被处理以确保不存在障碍物。作为另一示例，在朝向一位置导航和/或将机器人手臂朝向一位置移动之前，机器人控制系统560使附件被指向该位置，以使得视觉数据能够(由附件的视觉组件)被捕获，该视觉数据捕获该位置，并且视觉数据被处理以确定可能存在于该位置中的任何对象的姿态和/或其他特性。作为另一示例，用户可以指定机器人附件将被定位于的位置，并且然后控制系统560能够驱动线性致动器(例如图1至3的106、108)和杆(例如图1至3的110、112)，使得机器人能够转动附件朝向那个地方。作为又一示例，用户可以指定附件的期望俯仰和/或偏航，并且然后机器人控制系统560能够将该指定俯仰和/或偏航转化为杆(例如图1至3的110、112)和线性致动器(例如图1至3的106、108)的一个或多个定位，使得附件能够移动到指定定向。尽管参考图1至3，但是在存在的情况下，第三线性致动器(例如图4的442)和第三可移动杆(例如图4的438)也能够被类似地控制。
37.尽管控制系统560在图5中被图示为机器人520的集成部分，但在一些实施方式中，控制系统560的全部或各方面能够被实现在与机器人520分离但与机器人520通信的组件中。例如，控制系统560的全部或各方面能够被实现在与机器人520有线和/或无线通信的诸如计算设备610的一个或多个计算设备上。
38.图6是能够被可选地利用以执行本文描述的技术的一个或多个方面的示例计算设备610的框图。计算设备610通常包括经由总线子系统612与若干外围设备通信的至少一个处理器614。这些外围设备能够包括存储子系统624(包括例如存储器子系统625和文件存储子系统626)、用户接口输出设备620、用户接口输入设备622和网络接口子系统616。输入和输出设备允许用户与计算设备610交互。网络接口子系统616将接口提供到外部网络，并且被耦合到其他计算设备中的对应接口设备。
39.用户接口输入设备622能够包括键盘、指向设备(诸如鼠标、轨迹球、触摸板或图形输入板)、扫描仪、并入到显示器中的触摸屏、音频输入设备(诸如语音识别系统、麦克风)和/或其他类型的输入设备。通常，术语“输入设备”的使用旨在包括将信息输入到计算设备610中或通信网络上的所有可能类型的设备和方式。
40.用户接口输出设备620能够包括显示子系统、打印机、传真机或非视觉显示器(诸如音频输出设备)。显示子系统能够包括阴极射线管(crt)、平板设备(诸如液晶显示器(lcd))、投影设备或用于创建可见图像的某种其他机构。显示子系统还能够提供非视觉显示器，诸如经由音频输出设备。通常，术语“输出设备”的使用旨在包括将来自计算设备610的信息输出给用户或者输出到另一机器或计算设备的所有可能类型的设备和方式。存储子系统624存储提供本文描述的模块中的一些模块或所有模块的功能性的编程和数据结构。例如，存储子系统624可以包括用于执行图7的方法的所选方面的逻辑。
41.这些软件模块通常由处理器614单独执行或者结合其他处理器来执行。用于在存储子系统中624中使用的存储器625能够包括若干存储器，该若干存储器包括用于在程序执行期间存储指令和数据的主随机存取存储器(ram)630和固定指令被存储于其中的只读存储器(rom)632。文件存储子系统626能够为程序和数据文件提供永久存储，并且能够包括硬盘驱动器、连同相关联的可移除介质的软盘驱动器、cd-rom驱动器、光学驱动器或者可移除介质盒。实现特定实施方式的功能性的模块能够由文件存储子系统626存储在存储子系统624中，或者存储在可由处理器614访问的其他机器中。
42.总线子系统612提供用于使计算设备610的各种组件和子系统按照预期来与彼此通信的机构。虽然总线子系统612被示意性地示出为单个总线，但是总线子系统的替代实施方式能够使用多个总线。
43.计算设备610能够具有各种类型，包括工作站、服务器、计算集群、刀片式服务器、服务器场或者任何其他数据处理系统或者计算设备。由于计算机和网络的不断变化的性质，图6中描绘的计算设备610的描述仅仅旨在作为出于图示一些实施方式的目的的特定示例。与图6中描绘的计算设备相比，计算设备610的具有更多或更少组件的许多其他配置是可能的。
44.现在参考图7，图示了移动机器人的附件的示例方法700。在各种实施方式中，方法700能够由机器人的处理器执行，该处理器诸如为实现机器人520(图5)的机器人控制系统560的处理器。虽然方法700的操作按照特定顺序示出，但是这并不意味着为限制性的。一个或多个操作可以被重新排序、省略或添加。
45.在框702处，能够确定机器人的附件的目标姿态。在一些实施方式中，目标姿态能够基于用户输入来确定。例如，如本文先前描述的，用户可以指定将表示目标姿态的三维空间中的点。作为另一示例，用户可以指定附件的期望俯仰和/或偏航，这也将表示附件的目标姿态。在另外的其他实施方式中，目标姿态能够基于机器人控制系统从机器人的一个或多个传感器、视觉组件等接收的信号来确定。例如，目标姿态能够由机器人控制系统基于如基于传感器数据确定的环境特性和/或基于要由机器人执行的任务来确定。例如，要执行的任务能够包括使“附件”点头，并且目标姿态能够是姿态序列中的被确定为使附件点头的一个姿态。
46.在框704处，基于在框702处确定的目标姿态来确定用于第一线性致动器和/或第二线性致动器(例如图1至3的106、108)的一个或多个驱动参数。对线性致动器的控制能够实现杆的移动以达到该特定定位，因此，在一些实施方式中，这些驱动参数能够包括关于达到附件的目标姿态所需的每个线性致动器的对应目标定位和/或每个线性致动器的对应行程长度的信息。例如，一个或多个杆能够如本文所描述的移动，以致动倾斜、俯仰和/或偏航
以达到该特定定位。此外，在该特定定位是姿态序列(例如使附件“点头”或“摇动”)的实施方式中，除了杆的定位之外，杆在它们移动时的变化率也能够被包括在驱动参数中。在框706处，基于驱动参数来驱动第一线性致动器和/或第二线性致动器以便达到指定目标姿态。
47.可选地，在框708处，将第一杆和/或第二杆的目标定位确定为在框704处确定的驱动参数的一部分。在一些实施方式中，杆的目标定位还能够包括关于杠杆(如果存在的话)的定位的信息。在其他实施方式中，杆的目标定位还能够包括关于杆之间的变化率的信息。
48.在框710处，驱动第一线性致动器和/或第二线性致动器以达到杆的目标定位。
49.在一些实施方式中，方法700能够附加地包括返回到框702，以基于来自附件上的一个或多个视觉组件或传感器的信号来确定第二目标姿态。该第二(或第三等)目标姿态能够允许附件的连续致动。在各种实施方式中，该第二目标姿态能够是对刺激的响应。作为非限制性示例，附件上的音频传感器将特定声音的信号发送给机器人控制系统，然后该机器人控制系统响应于该信号而确定附件的第二目标姿态。该第二目标姿态能够是附件被转动朝向声音的起源。在另一非限制性示例中，第二目标姿态能够是由附件实现的一系列移动；例如以头部的形式的附件的目标姿态能够是机器人响应于刺激而垂直地摇动其头部以指示“是”或肯定，或者水平地摇动其头部以指示否定的“否”。
50.在一些实施方式中，提供了一种机器人组件，包括：颈部，颈部具有：耦接到第一杆的第一端部的第一线性致动器，其中，第一线性致动器线性地驱动第一杆，以及耦接到第二杆的第一端部的第二线性致动器，其中，第二线性致动器线性地驱动第二杆；耦接到颈部的附件，附件包括：第一轨道，第一轨道接纳第一杆的第二端部以能滑动地接合第一杆；以及第二轨道，第二轨道接纳第二杆的第二端部以能滑动地接合第二杆。
51.本文公开的技术的这些和其他实施方式能够包括以下特征中的一个或多个。
52.在一些实施方式中，颈部进一步包括耦接到第三杆的第一端部的第三线性致动器，并且其中，附件进一步包括接纳第三杆的第二端部以能滑动地接合第三杆的第三轨道。在其他实施方式中，颈部进一步包括具有第一端部和第二端部的固定杆，其中，固定杆的第一端部被锚定到颈部，并且第二端部耦接到附件。
53.在一些实施方式中，附件通过弹簧被耦接到颈部；弹簧包括耦接到附件的弹簧第一端部和耦接到颈部的弹簧第二端部。在一些这样的实施方式中，附件能通过将弹簧与颈部或附件解耦而移除。
54.在一些实施方式中，附件进一步包括大小和定位被设计为与机器人上的对应电连接耦接的电连接。
55.在一些实施方式中，附件进一步包括至少将信号选择性地传输到机器人的控制器的一个或多个相机或传感器。
56.在一些实施方式中，第一杆和第二杆线性地移动以致动附件；至少两个轨道中的一个轨道与第一杆或第二杆的第二端部之间的接触角度基于附件的定位而变化。
57.在一些实施方式中，第一线性致动器通过杠杆被耦接到第一杆的第一端部。在一些这样的实施方式中，第一线性致动器通过挠曲件被进一步耦接到第一杆的第一端部，挠曲件将杠杆连接到第一杆的第一端部。在其他这样的实施方式中，第一杆和第二杆的延伸由杠杆致动。
58.在一些实施方式中，提供了一种机器人颈部，包括：耦接到第一杆的第一端部的第一线性致动器；耦接到第二杆的第一端部的第二线性致动器；其中，第一杆的第二端部和第二杆的第二端部的大小和定位被设计为接触附件的第一轨道和第二轨道以使第一杆和第二杆与第一轨道和第二轨道中的相应轨道能滑动地接合；以及大小和定位被设计为能移除地接合连杆以将附件与颈部耦接的一个或多个结构。
59.本文公开的技术的这些和其他实施方式能够包括以下特征中的一个或多个。
60.在一些实施方式中，颈部进一步包括耦接到第三杆的第一端部的第三线性致动器，其中，第三杆的大小和定位被设计为接触附件的第三轨道以能滑动地接合第三杆。在其他实施方式中，颈部进一步包括具有第一端部和第二端部的固定杆，其中，固定杆的第一端部被锚定到颈部，并且第二端部的大小和定位被设计为耦接到附件。
61.在一些实施方式中，第一杆和第二杆线性地移动以致动附件。在一些这样的实施方式中，第一线性致动器通过杠杆被耦接到第一杆的第一端部，并且第一杆的延伸由杠杆致动。在各种实施方式中，第一线性致动器通过挠曲件被进一步耦接到第一杆的第一端部，挠曲件将杠杆连接到第一杆的第一端部。
62.在一些实施方式中，提供了一种机器人附件，包括：第一轨道，第一轨道的大小和定位被设计为能滑动地接合耦接到第一线性致动器的第一杆的第二端部；第二轨道，第二轨道的大小和定位被设计为能滑动地接合耦接到第二线性致动器的第二杆的第二端部；以及与附件能移除地耦接的连杆。
63.本文公开的技术的这些和其他实施方式能够包括以下特征中的一个或多个。
64.在一些实施方式中，附件进一步包括大小和定位被设计为与机器人上的对应电连接耦接的电连接。
65.在一些其他实施方式中，附件进一步包括大小和定位被设计为将信号传输到机器人的控制器的一个或多个相机或传感器。
66.在一些实施方式中，提供了一种机器人，包括：主体；颈部，颈部具有：耦接到第一杆的第一端部的第一线性致动器，其中，第一线性致动器线性地驱动第一杆，以及耦接到第二杆的第一端部的第二线性致动器，其中，第二线性致动器线性地驱动第二杆；附件，附件具有：第一轨道，第一轨道接纳第一杆的第二端部以能滑动地接合第一杆；第二轨道，第二轨道接纳第二杆的第二端部以能滑动地接合第二杆；其中，附件被耦接到颈部；一个或多个处理器，其中，一个或多个处理器执行指令以：确定附件的目标姿态；以及将目标姿态转化为第一杆的第一目标定位和第二杆的第二目标定位；以及提供控制命令以驱动第一线性致动器和第二线性致动器达到第一目标定位和第二目标定位。
67.在一些实施方式中，机器人进一步包括将信号传输到机器人控制系统的一个或多个相机或传感器，并且其中，机器人控制系统基于从一个或多个相机或传感器接收到的信号来确定附件的目标姿态。
68.在一些实施方式中，提供了一种移动机器人的附件的方法，包括：驱动机器人的颈部的第一线性致动器以引起第一杆的线性移动，其中，第一杆由设置在附件上的第一轨道接合；以及驱动机器人的颈部的第二线性致动器以引起第二杆的线性移动，其中，第二杆由设置在附件上的第二轨道接合；其中，第一杆的线性移动和第二杆的线性移动使第一杆的端部在第一轨道内滑动并且使第二杆的端部在第二轨道内滑动。
69.在一些实施方式中，颈部进一步包括第三线性致动器，并且附件进一步包括第三轨道，该方法进一步包括由第三线性致动器驱动第三杆的线性移动，其中，第三杆由设置在附件上的第三轨道接合。
70.在一些实施方式中，颈部进一步包括具有第一端部和第二端部的固定杆，并且该方法进一步包括：将固定杆的第一端部锚定到颈部；以及将固定杆的第二端部耦接到附件。在一些这样的实施方式中，该方法进一步包括将颈部与附件解耦。
71.在一些实施方式中，该方法进一步包括：确定附件的目标姿态；以及基于目标姿态来确定用于第一线性致动器的一个或多个第一驱动参数和用于第二线性致动器的一个或多个第二驱动参数；其中，驱动第一线性致动器是基于第一驱动参数，并且其中，驱动第二线性致动器是基于第二驱动参数。在一些这样的实施方式中，一个或多个第一驱动参数包括第一杆的第一目标定位，并且其中，一个或多个第二驱动参数包括第二杆的第二目标定位；其中，基于第一驱动参数来驱动第一线性致动器包括将第一线性致动器驱动到第一目标定位；并且其中，基于第二驱动参数来驱动第二线性致动器包括将第二线性致动器驱动到第二目标定位。在其他各种实施方式中，附件进一步包括大小和定位被设计为将信号传输到机器人控制系统的一个或多个相机或传感器，该方法进一步包括基于信号来确定第二目标姿态。
72.虽然已经在本文中描述和说明了若干实施方式，但是用于执行功能和/或获得结果和/或本文描述的优点中的一个或多个的各种其他装置和/或结构可以被利用，并且这种变化和/或修改中的每个被视为在本文描述的实施方式的范围内。更一般地，本文描述的所有参数、尺寸、材料和配置旨在是示例性的，并且实际参数、尺寸、材料和/或配置将取决于教导被用于的一个或多个特定应用。本领域技术人员将认识到，或者仅仅使用常规实验就能够确定，本文描述的特定实施方式的许多等同物。因此，要理解，前述实施方式仅通过示例呈现，并且在所附权利要求及其等同物的范围内，实施方式可以按照与具体描述和要求保护的不同的方式来实践。本公开的实施方式涉及本文描述的每个单独特征、系统、物品、材料、套件和/或方法。另外，如果这种特征、系统、物品、材料、套件和/或方法不互相矛盾，那么两个或多个这种特征、系统、物品、材料、套件和/或方法的任何组合都被包括在本公开的范围内。