用于外围设备的快速连接的模块化可重新构造的工作单元的制作方法
【专利说明】用于外围设备的快速连接的模块化可重新构造的工作单元
[0001]与相关申请的横向参照
[0002]本申请要求2013年6月24日提交的美国专利申请序列号61/838，698的优先权，该美国申请的全部内容通过引用结合于此。
【背景技术】
[0003]除非在此另有所指，在这个部分中描述的材料不是本申请中的权利要求的现有技术，并且不是通过包括在这个部分中而被承认为现有技术。
[0004]工作单元提供安装机器人外围设备，如传感器、致动器、臂、计算机和电源的安装结构。通常，技术人员将这些外围设备整合以产生定制的工作单元方案来解决特定任务。这个整合努力包括将机器人外围设备机械安装到工作单元中、将这些装置连线到一起、在自动控制器中描述它们的配置并然后相对于彼此并相对于全局(world)标定这些装置的几何位置。
[0005]这个整合过程会是耗时且高成本的。如果期望修改工作单元的功能性，这个整合努力的大部分工作要重复。另外，工作单元经常不能被重新构造，这是因为工作单元通常为特定任务或要求而定制。修改的高成本也使得不期望更换顺序或损坏的装置。
【发明内容】
[0006]在一个示例中，提供了一种模块化可重新构造工作单元，其包括在工作单元的表面上的一个或多个模块化对接区，所述模块化对接区支持一个或多个对接模块以固定几何构型的安装，各个模块化对接区包括多个电连接，用于要被安装的一个或多个对接模块的各种电源和通信总线。所述一个或多个对接模块提供在各自的外围设备和工作单元之间的电和机械接口。工作单元也包括:用于联接在一个或多个模块化对接区之间的通信总线并且向一个或多个模块化对接区提供电源电路的背板；所述一个或多个模块化对接区内的一个或多个结构特征，所述一个或多个结构特征使得一个或多个对接模块能够以固定的几何构型插入，使得一个或多个对接模块相对于工作单元的取向被唯一地限定；以及处理器，所述处理器用于基于安装到一个或多个模块化对接区上的相对应的一个或多个对接模块的位置和取向，并基于相对应的一个或多个对接模块的安装的外围设备的标识而确定所安装的外围设备的几何标定。
[0007]在另一示例中，提供了一种模块化可重新构造工作单元，其包括在工作单元的表面上的一个或多个模块化对接区，所述模块化对接区支持对接模块在固定几何构型下的安装，且各个模块化对接区包括多个电连接，该多个电连接用于要被安装的对接模块的各种电源和通信总线。工作单元也包括插入在一个或多个模块化对接区内的一个或多个对接模块，且一个或多个对接模块提供在各自的外围设备和工作单元之间的电和机械接口。所述工作单元也包括处理器，该处理器用于基于安装到一个或多个模块化对接区的相对应的一个或多个对接模块的位置和取向并基于相对应的一个或多个对接模块的所安装的外围设备的标识而确定所安装的外围设备的几何标定。
[0008]在另一示例中，提供了一种模块化可重新构造工作单元，其包括机壳，所述机壳在所述机壳的表面上的一个或多个模块化对接区，所述模块化对接区支持对接模块以固定几何构型安装；且各个模块化对接区包括多个电连接，用于要被安装的对接模块的各种电源和通信总线。所述机壳还包括背板，用于联接在一个或多个模块化对接区之间的通信总线并向一个或多个模块化对接区的电源电路。所述工作单元也包括插入所述一个或多个模块化对接区内的一个或多个对接模块，且所述一个或多个对接模块提供各自的外围设备和工作单元之间的电和模块接口。
[0009]在仍另一示例中，提供了方法和计算机程序产品，所述计算机程序产品包括由装置或由一个或多个处理器可执行的指令，以执行所述方法的功能。所述方法可以被执行以用于操作工作单元，或用于确定安装到工作单元的外围设备的几何标定。
[0010]通过适当地参照附图阅读以下的详细描述，对本领域技术人员而言，这些以及其他方面、优点和替代方式将变得明显。
【附图说明】
[0011]图1示出示例性模块化可重新构造工作单元；
[0012]图2A示出分解图，其显示了机壳的内部结构的示例；
[0013]图2B不出具有安装的子系统的不例性背板；
[0014]图2C示出示例性对接站PCB，该对接站PCB接口从背板到对接模块的电信号；
[0015]图2D示出在机壳内安装的对接站PCB的细节图；
[0016]图3示出示例性模块化可重新构造工作单元；
[0017]图4示出另一示例性模块化可重新构造工作单元；
[0018]图5示出机壳的示例性两层构造，以支持对接区(docking bay)的1X3布置和类似布置；
[0019]图6A-6B示出示例性对接模块600的俯视和横截面图；
[0020]图7A-7B示出示例性对接模块的插入；
[0021 ]图8示出示例性对接模块的仰视图；
[0022]图9示出另一示例性对接模块的仰视图；
[0023]图10是示出工作单元的部件的示例性功能架构的框图；
[0024]图11示出示例性计算装置的示意图；
[0025]图12是示出用于操作工作单元的示例性方法的流程图。
【具体实施方式】
[0026]以下的详细描述参照附图描述了所公开的系统和方法的各种特征和功能。在图中，相同示例性符号标识相同的部件，除非上下文中另有所指。在此描述的说明性系统和方法实施方式并不意在限制。容易理解的是所公开的系统和方法的特定方面可以以各种不同的构造布置和组合，所有这些在此可构想。
[0027]在示例中，提供了一种可重新构造的工作单元，该工作单元包括容纳一个或多个模块化对接站的机壳。所述机壳可以相对外部环境密封，并能够刚性支持由所安装的机器人臂或其他外围设备施加的工作力。例如，所述机壳可以被构造成安装到包括工作台、地板、墙壁或天花板的任何表面上。所述机壳包括计算机和能量需求、以及工作单元功能性所需的相关装置，并且可以利用机壳的表面作为用于特定任务的工作表面。
[0028]在一些不例中，一个或多个模块化对接站被暴露于机壳的顶表面上，该模块化对接站支持机器人外围设备的插拔安装并可以实现免工具快速连接，使得所述外围设备可以在没有工具的情况下被安装。所述模块化对接站包括防止外围设备在错误取向上安装的特征以及确保外围设备与机壳可重复和精确对准的特征。所述模块化对接站也可以包括允许一个或多个电源和通信总线与所安装的外围设备的电连接的特征，而不使用工具或手动电连接器。
[0029]现在参照图，图1示出了示例性模块化可重新构造的工作单元100。工作单元100包括机壳102，该机壳102具有布置成2X3阵列的六个模块化对接区104a_104f。模块化的对接区104a-104f处于机壳102的表面上并且支持一个或多个对接模块以固定的几何构型的安装。模块化对接区104a-104f包括用于要被安装的对接模块的各种电源和通信总线的多个电连接，并且对接模块提供了各自的外围设备和工作单元100之间的电和机械接口。如图1所示，两个模块化对接区104d和104f包括对接模块，所述对接模块被插入并被构造有两个外围设备模块，该外围设备模块包括机器人臂外围设备106和摄像机外围设备108，但是可以实现各种种类和构造的外围设备。其他示例性外围设备包括用于定位组装下的装置(device-under-assembly)的夹具以及用于测量检验下的装置(device-under-1nspect1n)的测量工具。另外，可以选择其他数量和布置的对接站。
[0030]每个模块化对接区104a_104f处于外围设备模块能够被插入的位置。机壳102的顶部可以包括没有对接站的区域，提供了用于自动任务的工作表面110。由于工作表面110在机壳本身上，可以实现工作目标和标定的定位。包括没有对接区的区域也产生了机壳102内侧的体积，该体积没有由对接区硬件所占据。这个体积可以用于内部子系统。
[0031]如图1所示，未插入对接模块的模块化对