用于包装件拾取和放置的端部操纵器
1.本技术是2020年5月22日提交的、名称为“用于包装件拾取和放置的端部操纵器”、申请号为202010445986.9的中国专利申请的分案申请。
技术领域
2.本公开的实施方案整体涉及一种物质搬运环境，并且更具体地，涉及一种用于在物质搬运环境中拾取和放置包装件的机器的端部操纵器。
背景技术：
3.诸如仓库、零售点和/或装运位置的物质搬运环境可包括可用于储存包装件的储存隔室或存储支架。可通过一个或多个机器来帮助从这些隔室或支架储存和提取包装件。此类机器的示例可包括机械臂、传送装置、切割器系统、分类机等。
技术实现要素：
4.本文所示的各种实施方案公开了一种用于机器的端部操纵器。该端部操纵器包括真空板，真空板被配置为联接到机器，并且真空板包括第一组真空杯。此外，端部操纵器包括抓紧器板，抓紧器板被配置为可移动地联接到机器。抓紧器板被配置为在回缩位置和伸长位置之间移动。在回缩位置，抓紧器板与真空板对准，使得抓紧器板邻接真空板。在伸长位置，抓紧器板从真空板伸出。在一些示例中，当抓紧器板处于回缩位置时，端部操纵器被配置为拾取和放置第一类型包装件。此外，在一些示例中，当抓紧器板处于伸长位置时，端部操纵器被配置为拾取和放置第二类型包装件。
5.本文所示的各种实施方案公开了一种包括第一致动单元的机器。此外，机器包括搁架，搁架联接到第一致动单元。第一致动单元被配置为有利于搁架沿机器的第一轴线移动。此外，机器包括第二致动单元，第二致动单元联接到搁架。另外，机器包括端部操纵器，该端部操纵器联接到第二致动单元。该第二致动单元被配置为有利于端部操纵器沿另一轴线移动，另一轴线垂直于第一轴线。端部操纵器包括基板，基板联接到第二致动单元。此外，端部操纵器包括真空板，该真空板联接到基板。真空板包括第一组真空杯。此外，端部操纵器包括抓紧器板，抓紧器板可移动地联接到基板。抓紧器板被配置为在回缩位置和伸长位置之间移动。在回缩位置，抓紧器板与真空板对准，使得抓紧器板邻接真空板。在伸长位置，抓紧器板从真空板伸出。当抓紧器板处于回缩位置时，端部操纵器被配置为拾取和放置第一类型包装件。此外，当抓紧器板处于伸长位置时，端部操纵器被配置为拾取和放置第二类型包装件。
6.本文所示的各种实施方案公开了一种用于操作机器的方法。该方法包括确定待由机器拾取的包装件的类型，其中包装件的类型是第一类型包装件或第二类型包装件中的至少一者。响应于确定包装件的类型为第一类型包装件，使得机器的端部操纵器中的抓紧器板移动到回缩位置。在回缩位置，抓紧器板与端部操纵器中的真空板对准并邻接。此外，在回缩位置，该方法包括分别致动真空板和抓紧器板的第一组真空杯和第二组真空杯以拾取
包装件。响应于确定包装件的类型是第二类型包装件，该方法包括使机器的端部操纵器中的抓紧器板移动到伸长位置。在伸长位置，抓紧器板从真空板伸出，以将第二类型包装件保持在抓紧器板和真空板之间。
附图说明
7.可结合附图阅读实施方案的描述。应当理解，为了说明的简单和清晰，图中所示的元件不一定按比例绘制。例如，元件中的一些元件的尺寸相对于其他元件被夸大。结合本公开的教导的实施方案相对于文中给出的附图示出和描述，在附图中：图1示出了根据一个或多个实施方案的机器的透视图；图2示出了根据一个或多个实施方案的机器的侧视图；图3示出了根据一个或多个实施方案的机器的端部操纵器的透视图；图4示出了根据一个或多个实施方案的机器的端部操纵器的另一透视图；图5示出了根据一个或多个实施方案的控制系统的框图；图6示出了根据一个或多个实施方案的描述用于操作机器的方法的流程图；图7示出了根据一个或多个实施方案的已拾取第一类型包装件的机器的透视图；图8示出了根据一个或多个实施方案的已拾取第二类型包装件的机器的透视图；并且图9示出了根据一个或多个实施方案的描述用于操作机器的方法的另一流程图。
具体实施方式
8.在下文中将参考附图更全面地描述本公开的一些实施方案，附图中示出了本公开的一些实施方案，但未示出全部实施方案。实际上，这些公开内容可以以许多不同的形式体现，并且不应该被解释为限于本文所阐述的实施方案；相反，提供这些实施方案是为了使本公开满足适用的法律要求。在全篇内容中，类似的标号指代类似的元件。在本专利中使用的术语并不意味着是限制性的，本文所述的设备或其部分可在其他取向上附接或利用。
9.术语“包括”意指包括但不限于，并且应以在专利上下文中通常使用的方式加以解释。应当理解，使用广义的术语如“包含”、“包括”和“具有”提供对狭义的术语如“由
…
组成”、“基本上由
…
组成”和“基本上由
…
构成”的支持。
10.短语“在一个实施方案中”、“根据一个实施方案”等一般意指跟在该短语后的特定特征、结构或特性可以被包括在本公开的至少一个实施方案中，或者可以被包括在本公开的不止一个实施方案中（重要的是，此类短语不一定是指相同的实施方案）。
11.本文使用的词语“示例性”意指“用作示例、实例或说明”。本文描述为“示例性”的任何具体实施不一定被理解为比其他具体实施优选或有利。
12.如果说明书陈述了部件或特征“可以”、“能够”、“能”、“应当”、“将”、“优选地”、“有可能地”、“通常”、“任选地”、“例如”、“经常”或“可能”（或其他此类词语）被包括或具有特性，则特定部件或特征不是必须被包括或具有该特性。此类部件或特征可任选地包括在一些实施方案中，或可排除在外。
13.如本文所用，术语“包装件”可对应于物理项目、包裹、对象、元件、设备等。例如，仓库或零售点（例如，场景）可被配置为存储包装件，诸如用于运输的包裹、信封、纸箱、装运容
器、手提包等。在一些示例中，包装件可对应于二维（2d）包装件和/或三维（3d）包装件。在示例性实施方案中，3d包装件可对应于具有三个维度（例如，高度、宽度和长度）的包装件。在示例性实施方案中，3d包装件可对应于其中可忽略一个维度（例如，高度）的3d包装件。3d包装件的一些示例可包括但不限于纸张、信封等。
14.如本文所用，术语“第一类型包装件”可对应于具有光滑表面的包装件。第一类型包装件的一些示例可包括但不限于纸箱、盒子、塑料袋等。
15.如本文所用，术语“第二类型包装件”可对应于具有不规则表面的包装件。在一些示例中，不规则表面可限定包装件上诸如凸缘、凹槽、突起等的特征。第二类型包装件的一些示例可包括但不限于手提包、容器等。
16.在诸如仓库和零售点的物质搬运环境中，使用具有端部操纵器的机器来拾取和放置包装件。端部操纵器的示例可包括基于真空的端部操纵器或基于夹具的端部操纵器。在一些示例中，基于真空的端部操纵器可被配置为拾取第一类型包装件的第一包装件，而基于夹具的端部操纵器可被配置为拾取第二类型包装件的第二包装件。在示例性实施方案中，第一类型包装件可包括具有（多个）基本平滑的表面的包装件。第一类型包装件的一些示例可包括但不限于纸箱、盒子、塑料袋等。在示例性实施方案中，第二类型包装件可包括可具有（多个）不规则表面的包装件。例如，第二包装件的不规则表面可限定诸如但不限于凸缘、凹槽、突起等的特征。在一些示例中，机器上基于夹具的操纵器可利用这些特征来拾取第二包装件。
17.传统上，基于待拾取和放置的包装件的类型（第一类型包装件或第二类型包装件），机器的操作者可附接适当的端部操纵器。例如，为了使机器能够拾取第一类型包装件的第一包装件，操作者可将基于真空的端部操纵器附接到机器。类似地，为了使机器能够拾取第二类型包装件的第二包装件，操作者可用基于夹具的端部操纵器替换基于真空的端部操纵器。此类端部操纵器的替换可能导致生产率损失。
18.本文所述的装置、系统和方法公开了一种端部操纵器，端部操纵器使机器能够拾取任何类型的包装件（例如，第一类型包装件或第二类型包装件），而无需替换端部操纵器。端部操纵器可包括联接到机器的基板。此外，端部操纵器可包括真空板，真空板可联接到基板。真空板可具有第一组真空杯，第一组真空杯安装在真空板的第一顶部表面上。在示例性实施方案中，第一组真空杯联接到机器上的真空发生器。真空发生器可被配置为在第一组真空杯中产生真空，以使端部操纵器能够通过至少第一组真空杯来抓紧/拾取第一类型包装件的第一包装件。
19.端部操纵器还包括抓紧器板，该抓紧器板可移动地联接到基板。抓紧器板被配置为在回缩位置和伸长位置之间移动。在一些示例中，抓紧器板通过诸如但不限于弹簧的偏置构件联接到基板。在示例性实施方案中，当没有外力施加在抓紧器板上（例如，将抓紧器板推至回缩位置）时，偏置构件将抓紧器板保持在回缩位置。在回缩位置，抓紧器板以使真空板的第一顶部表面和抓紧器板的第二顶部表面位于同一平面中的方式来与真空板对准。在一些示例中，还在回缩位置，抓紧器板可邻接真空板，使得抓紧器板的第二顶部表面和真空板的第一顶部表面一起形成端部操纵器的连续顶部表面。此外，抓紧器板具有第二组真空杯，第二组真空杯安装在抓紧器板的第二顶部表面上。第二组真空杯也可联接到机器上的真空发生器。
20.在回缩位置，端部操纵器被配置为使用第一组真空杯（定位在真空板上）和第二组真空杯（定位在抓紧器板上）抓紧和/或拾取第一类型包装件的第一包装件。
21.在示例性实施方案中，抓紧器板还可与致动单元联接，致动单元被配置为在抓紧器板上施加力，使得抓紧器板移动到伸长位置。在伸长位置，抓紧器板被配置为从真空板伸出。此外，在伸长位置，端部操纵器被配置为通过将第二包装件保持在抓紧器板和真空板之间来抓紧/拾取第二类型包装件的第二包装件。因此，根据一个或多个实施方案，端部操纵器可使机器能够拾取第一类型包装件和第二类型包装件，而无需针对每种类型包装件（即，第一类型包装件和第二类型包装件）改变端部操纵器。
22.图1和图2分别示出了根据一个或多个实施方案的机器100的透视图和侧视图。在示例性实施方案中，机器100包括第一致动单元102、第二致动单元104、搁架106、竖直支撑构件108、端部操纵器110和控制系统112。在一些示例中，第一致动单元102包括一个或多个牵引构件114、第一马达116以及一个或多个第一轨道118。此外，在一些示例中，第二致动单元104包括第一基板120、轨道框架122、第二马达124以及齿条组件126。
23.参考第一致动单元102，一个或多个第一轨道118可沿第一轴线128定位。在示例性实施方案中，一个或多个第一轨道118限定沿第一轴线128的第一横向路径。在一些示例中，一个或多个牵引构件114与一个或多个第一轨道118可移动地接合。一个或多个牵引构件114的示例可包括但不限于轮、皮带和扁带。此外，第一马达116与一个或多个牵引构件114联接。在示例性实施方案中，第一马达116可被配置为驱动一个或多个牵引构件114，从而使一个或多个牵引构件114沿第一轴线128在一个或多个第一轨道118上移动。
24.在一些示例中，搁架106联接到一个或多个牵引构件114，使得当第一马达116驱动一个或多个牵引构件114时，搁架106也沿第一轴线128移动。在一些示例中，竖直支撑构件108可固定地安装在搁架106上。竖直支撑构件108具有沿竖直支撑构件108的纵向轴线134（参见图2）的第一端部130（参见图2）和第二端部132。在示例性实施方案中，竖直支撑构件108的第一端部130固定地联接到搁架106，使得竖直支撑构件108的纵向轴线134与第一轴线128正交。此外，竖直支撑构件108的第二端部132固定地联接到第二马达124。
25.在示例性实施方案中，竖直支撑构件108还在第一轴线128的方向上并且在竖直支撑构件108的第一端部130近侧联接到第一基板120。在一些示例中，第一基板120以使第一基板120的纵向轴线136（参见图2）垂直于竖直支撑构件108的纵向轴线134以及第一轴线128的方式联接到竖直支撑构件108。在一些示例中，第一基板120的周边从搁架106的周边伸出。此外，第一基板120限定第一表面140和第二表面142。在示例性实施方案中，第一基板120的第一表面140邻接竖直支撑构件108，并且第一基板120的第二表面142邻接轨道框架122。在一些示例中，轨道框架122固定地联接到第一基板120。
26.在示例性实施方案中，轨道框架122限定第一端部144、第二端部146、第一表面148和第二表面150。沿竖直支撑构件108的纵向轴线134限定轨道框架122的第一端部144和轨道框架122的第二端部146。在一些示例中，轨道框架122的第一端部144可在搁架106的近侧，并且轨道框架122的第二端部146可在搁架106的远侧。此外，在一些示例中，轨道框架122包括翼部部分152和主体部分154。在一些示例中，轨道框架122的翼部部分152从轨道框架122的第一端部144延伸到翼部部分152和主体部分154之间的接合部156。此外，主体部分154在轨道框架122的第二端部146与翼部部分152和主体部分154之间的接合部156之间延
伸。在一些示例中，翼部部分152沿第一基板120的纵向轴线136的长度大于主体部分154沿第一基板120的纵向轴线136的长度。此外，在一些示例中，轨道框架122的翼部部分152的长度可等于第一基板120沿第一基板120的纵向轴线136的长度。在示例性实施方案中，轨道框架122的翼部部分152通过诸如但不限于螺母和螺栓、焊接等的一种或多种手段联接到第一基板120，使得轨道框架122的第一表面148的一部分（即，轨道框架122的翼部部分152内包括的第一表面148）邻接第一基板120的第二表面142。
27.在示例性实施方案中，轨道框架122的第二表面150可限定轨道框架122的主体部分154中的通孔158。该通孔158从轨道框架122的第二表面150延伸到轨道框架122的第一表面148直至轨道框架122的第一表面148。此外，在一些示例中，通孔158定位在轨道框架122的第二端部146的近侧。在示例性实施方案中，通孔158被配置为接收第二马达124的转子轴（未示出）。第二马达124的转子轴（未示出）被配置为接收链轮160，链轮具有多个第一齿162。
28.重新参见轨道框架122，在一些示例中，轨道框架122还包括第二轨道164和第三轨道165。第二轨道164和第三轨道165沿竖直支撑构件108的纵向轴线134从轨道框架122的第一端部144延伸到轨道框架122的第二端部146。此外，可以使第二轨道164沿第一基板120的纵向轴线136与第三轨道165间隔开的方式限定第二轨道164和第三轨道165。此外，第二轨道164和第三轨道165可被限定在轨道框架122的主体部分154的周边处。在一些示例中，第二轨道164和第三轨道165被配置为针对机器100的部件提供第二横向路径，以沿竖直支撑构件108的纵向轴线134横贯。例如，第二轨道164和第三轨道165可为齿条组件126提供第二横向路径，以沿竖直支撑构件108的纵向轴线134横贯。
29.在示例性实施方案中，齿条组件126可被活动安装在第二轨道164和第三轨道165上。齿条组件126包括齿条166、配重168和齿条框架170。在一些示例中，齿条166可被活动安装在第三轨道165上。在示例性实施方案中，齿条166可在第三轨道165上滑动。另外，齿条166包括多个第二齿172，多个第二齿被配置为与链轮160上的多个第一齿162联接。因此，当第二马达124使链轮160旋转时，链轮160使齿条166在第三轨道165上滑动。在示例性实施方案中，为了平衡齿条166的重量，齿条166可通过齿条框架170联接到配重168。在一些示例中，配重168可安装在第二轨道164上，使得配重168可在第二轨道164上滑动。在一些示例中，随着齿条166沿第三轨道165滑动，配重168也沿第二轨道164滑动。在一些示例中，配重168可不安装在第二轨道164上，并且齿条166可不安装在第三轨道165上。在另选的实施方案中，配重168可安装在第三轨道165上，并且齿条166可安装在第二轨道164上。
30.在示例性实施方案中，端部操纵器110固定地联接到齿条组件126。在一些示例中，端部操纵器110联接到齿条166。结合图3和图4进一步详细描述了端部操纵器110的结构。
31.图3示出了根据一个或多个实施方案的端部操纵器110的透视图。在示例性实施方案中，端部操纵器110包括第二基板302、真空板304、抓紧器板306和第三致动单元308。在示例性实施方案中，第二基板302包括基座部分310和l形部分312。第二基板302的基座部分310可被配置为联接到齿条166。在一些示例中，l形部分312联接到第二基板302的基座部分310。在示例性实施方案中，l形部分312包括第一臂314和第二臂316。第一臂314可联接到基座部分310，使得第一臂314沿第二轴线318从基座部分310伸出。在一些示例中，当端部操纵器110联接到机器100时，第二轴线318平行于第一轴线128。在示例性实施方案中，第二臂
316联接到第一臂314，使得第二臂316从第一臂314伸出并且与第一臂314正交。另外，第二臂316可沿第三轴线324延伸。在一些示例中，当端部操纵器110与机器100联接时，第三轴线324平行于第一基板120的纵向轴线136。
32.在一些示例中，第二臂316具有第一表面320和第二表面322。第二臂316的第一表面320在基座部分310的近侧，并且第二臂316的第二表面322在基座部分310的远侧。在示例性实施方案中，真空板304设置在第二臂316的第二表面322上。在示例性实施方案中，真空板304限定第一表面326、第二表面328、第一端部330和第二端部332。可沿第四轴线334定位真空板304的第一端部330和真空板304的第二端部332。在示例性实施方案中，第四轴线334正交于第二轴线318和第三轴线324。真空板304的第一表面326邻接第二臂316的第二表面322。真空板304的第二表面328限定真空板304的第一部分336和真空板304的第二部分338。真空板304的第一部分336可从真空板304的第一端部330延伸到真空板304的第一部分336与真空板304的第二部分338之间的接合部340。此外，真空板304的第二部分338可在真空板304的第二端部332与真空板304的第一部分336和真空板304的第二部分338之间的接合部340之间延伸。在一些示例中，真空板304的第一部分336的宽度大于真空板304的第二部分338的宽度，使得在真空板304的第一部分336与真空板304的第二部分338至第二端部332之间的接合部340处限定台阶341。在下文中，将真空板304在真空板304的第一部分336内的第二表面328称为第三表面329。另外，在下文中，将真空板304在真空板304的第二部分338内的第二表面328称为第四表面331。
33.在示例性实施方案中，真空板304的第一部分336包括第一组真空杯342。第一组真空杯342定位在真空板304的第三表面329上。另外，第一组真空杯342联接到第一组真空导管344，第一组真空导管从真空板304的第三表面329延伸到真空板304的第一表面326。在一些示例中，第一组真空导管344还可贯穿第二臂316。在示例性实施方案中，真空板304的第四表面331限定第二组真空导管346，第二组真空导管可延伸到真空板304的第一表面326。类似于第一组真空导管344，第二组真空导管346也可贯穿第二臂316。
34.另外，真空板304的第四表面331还限定真空板304的第二部分338中的第二通孔348和第三通孔349。第二通孔348和第三通孔349可从真空板304的第四表面331延伸到真空板304的第一表面326。在示例性实施方案中，第二通孔348和第三通孔349被配置为分别接收第一可伸长臂350和第二可伸长臂351。在一些示例中，第一可伸长臂350和第二可伸长臂351可对应于具有可变长度的臂。第一可伸长臂350和第二可伸长臂351的一些示例可包括伸缩臂。在示例性实施方案中，基于第一可伸长臂350和第二可伸长臂351的长度，第一可伸长臂350和第二可伸长臂351可被配置为处于伸长状态和回缩状态。例如，当第一可伸长臂350和第二可伸长臂351具有最大可能长度时，认为第一可伸长臂350和第二可伸长臂351处于伸长状态。在伸长状态下，第一可伸长臂350和第二可伸长臂351从真空板304伸出。在一些示例中，在伸长状态下，第一可伸长臂350和第二可伸长臂351从真空板304的第二部分338伸出。
35.在另一示例中，当第一可伸长臂350和第二可伸长臂351具有最小可能长度时，认为第一可伸长臂350和第二可伸长臂351处于回缩状态。在示例性实施方案中，第一可伸长臂350和第二可伸长臂351可通过诸如但不限于第一弹簧352和第二弹簧353的偏置构件联接到第二臂316。在一些示例中，第一弹簧352和第二弹簧353可被配置为能够将第一可伸长
臂350和第二可伸长臂351保持在伸长位置。在另选的实施方案中，第一弹簧352和第二弹簧353可被配置为将第一可伸长臂350和第二可伸长臂351保持在回缩位置。
36.在示例性实施方案中，抓紧器板306可联接到第一可伸长臂350和第二可伸长臂351。在示例性实施方案中，抓紧器板306具有第一端部354、第二端部356、第一表面358、第二表面360和第二组真空杯362。在示例性实施方案中，可沿第四轴线334限定抓紧器板306的第一端部354和抓紧器板306的第二端部356。此外，抓紧器板306的第一表面358在真空板304的第四表面331的近侧，并且抓紧器板306的第二表面360在真空板304的第四表面331的远侧。此外，第二组真空杯362可定位在抓紧器板306的第二表面360上。
37.因为抓紧器板306联接到第一可伸长臂350和第二可伸长臂351，并且第一可伸长臂350和第二可伸长臂351的长度是可变的，因此，抓紧器板306的位置可根据第一可伸长臂350和第二可伸长臂351的长度的变化而变化。例如，抓紧器板306也可在回缩位置和伸长位置之间横贯/移动。图4中还示出了当抓紧器板306处于回缩位置时端部操纵器110的配置。
38.图4示出了根据一个或多个实施方案的端部操纵器110的另一透视图。参见图4，在回缩位置，抓紧器板306的第一端部354可邻接限定在真空板304上的台阶341。此外，在回缩位置，抓紧器板306的第一表面358可邻接真空板304的第四表面331。此外，在回缩位置，真空板304的第三表面329和抓紧器板306的第二表面360可在同一平面中，使得抓紧器板306的第二表面360和真空板304的第三表面329限定端部操纵器110的连续表面364。另外，在回缩位置，第二组真空杯362可与第二组真空导管346连通地联接。如所述，在一个实施方案中，第一弹簧352和第二弹簧353被配置为将第一可伸长臂350和第二可伸长臂351保持在回缩位置，因此，第一弹簧352和第二弹簧353将抓紧器板306保持在回缩位置。
39.重新参考图3，在伸长位置，抓紧器板306从真空板304伸出，并且第二组真空杯362从第二组真空导管346脱离。
40.在示例性实施方案中，第一组真空导管344和第二组真空导管346可与第三致动单元308联接。在一些示例中，第三致动单元308可定位在第二臂316的第一表面320上。在一些示例中，本公开的范围不限于第三致动单元308被定位在第二臂316上。在另选的实施方案中，第三致动单元308可定位在第一臂314上或机器100上。
41.在示例性实施方案中，第三致动单元308包括第三马达366和真空发生器368。在一些示例中，第三马达366可联接到真空发生器368，并且真空发生器368可分别通过第一组真空导管344和第二组真空导管346联接到第一组真空杯342和第二组真空杯362。在示例性实施方案中，第三马达366可被配置为操作真空发生器368，真空发生器继而产生真空（使一组真空杯362成负压）。此外，第三马达366与第一可伸长臂350和第二可伸长臂351联接。在示例性实施方案中，第三马达366被配置为向第一可伸长臂350和第二可伸长臂351施加外力。因此，第一可伸长臂350和第二可伸长臂351的长度是变化的。随着第一可伸长臂350和第二可伸长臂351的长度变化，抓紧器板306的位置变化。因此，在从第三马达366施加外力时，抓紧器板306在伸长位置和回缩位置之间移动。
42.重新参见图1，控制系统112被配置为控制机器100的操作。更具体地，如结合图5和图6进一步所述的，控制系统112可被配置为控制第一致动单元102、第二致动单元104和第三致动单元308的操作。
43.图5示出了根据一个或多个实施方案的控制系统112的框图。控制系统112包括处
理器502、存储器设备504、输入/输出（i/o）设备接口单元506、图像捕获设备508和图像处理单元510。在示例性实施方案中，处理器502通信地联接到存储器设备504、i/o设备接口单元506、图像处理单元510和图像捕获设备508。
44.处理器502可被实现为包括具有（多个）伴随数字信号处理器的一个或多个微处理器、不具有伴随数字信号处理器的一个或多个处理器、一个或多个协处理器、一个或多个多核处理器、一个或多个控制器、处理电路、一个或多个计算机、各种其他处理元件（包括集成电路，诸如例如专用集成电路(asic)或现场可编程门阵列(fpga)）、或它们的某种组合的装置。因此，尽管在图5中示出为单个处理器，但在实施方案中，处理器502可包括多个处理器和信号处理模块。多个处理器可具体实现在单个电子设备上或者可分布在被共同配置为用作机器100的电路的多个电子设备上。多个处理器可彼此可操作地通信，并且可被共同配置为执行如本文所述的机器100的电路的一个或多个功能。在示例性实施方案中，处理器502可被配置为执行存储在存储器设备504中或可以其他方式供处理器502访问的指令。如本文所述，当这些指令由处理器502运行时，可使机器100的电路执行一个或多个功能。
45.无论处理器502是由硬件方法配置，还是由固件/软件方法来配置，亦或是由它们的组合来配置，处理器均可包括能够根据本公开的实施方案执行操作同时进行相应配置的实体。因此，例如，当处理器502被实现为asic、fpga等时，处理器502可包括用于进行本文所述的一个或多个操作的经专门配置的硬件。另选地，作为另一示例，当处理器502被实现为（诸如可存储在存储器设备504中的）指令的运行器时，指令可专门配置处理器502以执行本文所述的一个或多个算法和操作。
46.因此，本文所用的处理器502可指代可编程微处理器、微型计算机、或一个或多个多处理器芯片，其可由软件指令（应用程序）配置以执行包括上述各种实施方案的功能的各种功能。在一些设备中，可以提供专用于无线通信功能的多个处理器和专用于运行其他应用程序的一个处理器。软件应用程序在被访问和加载到处理器之前可以存储在内部存储器中。处理器可包括足以存储应用程序软件指令的内部存储器。在许多设备中，内部存储器可以是易失性或非易失性存储器诸如闪存存储器或两者的混合。存储器还可位于另一计算资源的内部（例如，使计算机可读指令能够通过互联网或另一有线或无线连接下载）。
47.存储器设备504可包括合适的逻辑部件、电路和/或接口，其适于存储由处理器502执行以执行操作的一组指令。存储器具体实施中的一些包括但不限于硬盘、随机存取存储器、高速缓存存储器、只读存储器(rom)、可擦可编程只读存储器(eprom)和电可擦可编程只读存储器(eeprom)、闪存存储器、磁带盒、磁带、磁盘存储装置或其他磁存储设备、光盘只读存储器(cd-rom)、数字通用光盘只读存储器(dvd-rom)、光盘、被配置为存储信息的电路、或它们的某种组合。在实施方案中，在不脱离本公开的范围的情况下，存储器设备504可与处理器502集成在单个芯片上。在示例性实施方案中，存储器设备504被配置为存储第一组预存储特征和第二组预存储特征。在一些示例中，第一组预存储特征对应于第一类型包装件的独特特征。另外，第二组预存储特征对应于第二类型包装件的独特特征。在示例性实施方案中，第一组预存储特征和第二组预存储特征可对应于标度不变特征变换（sift）描述符，标度不变特征变换描述符用于唯一地识别对象（例如，第一类型包装件或第二类型包装件）。
48.i/o设备接口单元506可包括适于从机器100和控制系统112的一个或多个部件传
输和接收信息的合适的逻辑部件、电路和/或接口。例如，i/o设备接口单元506可被配置为向图像捕获设备508、第一致动单元102、第二致动单元104和第三致动单元308发送消息/从它们接收消息。在示例性实施方案中，i/o设备接口单元506可被配置为根据一个或多个设备通信协议与一个或多个部件进行通信，一个或多个设备通信协议诸如但不限于：i2c通信协议、串行外围接口（spi）通信协议、串行通信协议、控制局域网（can）通信协议和1-wire
®
通信协议。输入/输出接口单元306的一些示例可包括但不限于数据采集（daq）卡、电力驱动驱动器电路等。
49.图像捕获设备508可对应于能够基于从图像捕获设备508的对应视场接收的光信号生成图像的电子设备。在一些示例中，图像捕获设备508可被配置为基于接收可见光光谱中的光信号来生成图像。由图像捕获设备508接收的光信号可对应于由图像捕获设备508上的光照源生成的光，可为环境光，或者可来自外部源。在示例性实施方案中，图像捕获设备508可包括深度传感器（未示出），深度传感器被配置为捕获视场的深度信息。一些示例性深度传感器包括但不限于结构化光基深度传感器、基于（红外）ir的深度传感器、基于渡越时间的深度传感器等。
50.在示例性实施方案中，图像捕获设备508还可包括透镜组件（未示出）和传感器组件（未示出）。透镜组件可包括用于将光信号引导到传感器组件上的一个或多个光学部件，诸如一个或多个透镜、漫射器、光楔、反射器或它们的任何组合。在示例性实施方案中，传感器组件包括诸如彩色或单色1d或3d ccd、cmos、nmos、pmos、cid或cmd固态图像传感器的图像传感器，图像传感器可被配置为基于所接收的光信号来生成图像。
51.图像处理单元510可包括合适的逻辑部件和电路，其可使图像处理单元510能够处理由图像捕获设备508捕获的图像。例如，如图6进一步所述，图像处理单元510可被配置为识别所捕获的图像中的包装件的类型（即，第一类型包装件或第二类型包装件）。在一些实施方案中，图像处理单元510可包括单独的处理器、特别配置的现场可编程门阵列（fpga）或专用集成电路（asic）。
52.结合图6和图9进一步描述了控制系统112的操作。
53.图6和图9示出了根据本发明的示例性实施方案的由诸如图1、图2和图3的控制系统112的装置执行的操作的示例性流程图。应当理解，流程图中的每个框、以及流程图中的框的组合可以通过各种装置（诸如硬件、固件、一个或多个处理器、电路、和/或与包括一个或多个计算机程序指令的软件的执行相关联的其他设备）来实现。例如，上述过程中的一者或多者可以通过计算机程序指令来体现。在这方面，体现上述过程的计算机程序指令可以由采用本发明的实施方案的装置的存储器存储并由装置中的处理器执行。可以理解，可以将任何这样的计算机程序指令加载到计算机或其他可编程装置（例如，硬件）上以产生一种机器，使得所得计算机或其他可编程装置提供一个或多个流程图框中指定的功能的实施方式。这些计算机程序指令还可以存储在非暂态计算机可读存储存储器中，非暂态计算机可读存储存储器可以指示计算机或其他可编程装置以特定方式工作，使得存储在计算机可读存储存储器中的指令产生一种制品，其执行可实现一个或多个流程图框中指定的功能。计算机程序指令还可以加载到计算机或其他可编程装置上，以使得在计算机或其他可编程装置上执行一系列操作，从而产生计算机实施方法，使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实现一个或多个流程图框中指定的功能的操作。因此，图6和图9的操作在
被执行时，将计算机或处理电路转换成被配置为执行本发明的示例性实施方案的特定机器。因此，图6和图9的操作限定用于将一个或多个计算机或处理器配置为执行各种示例性实施方案的算法。在一些情况下，可为通用计算机提供处理器的实例，实例执行图6和图9的算法，以将通用计算机变换为被配置为执行示例性实施方案的特定机器。
54.因此，流程图中的框支持用于执行指定功能的装置的组合以及用于执行指定功能的操作的组合。还将理解，流程图中的一个或多个框以及流程图中的框的组合可由执行指定功能的基于硬件的专用计算机系统或者专用硬件和计算机指令的组合来实现。
55.图6示出了根据一个或多个实施方案的描述用于操作机器100的方法的流程图600。已结合附图1至图5描述流程图600。
56.在步骤602处，控制系统112包括用于捕获图像捕获设备508的视场的图像的装置，诸如处理器502、i/o设备界面单元506、图像处理单元510、图像捕获设备508等。在示例性实施方案中，处理器502可被配置为使i/o设备接口单元506向图像捕获设备508发送指令以捕获图像。在接收指令时，图像捕获设备508可被配置为捕获视场的图像。此外，图像捕获设备508可被配置为捕获图像捕获设备508的视场的深度信息。在捕获图像和深度信息时，图像捕获设备508可被配置为将所捕获的图像和深度信息传输到处理器502。
57.在步骤604处，控制系统112包括用于确定所捕获的图像是否包括待拾取和放置的包装件的图像的装置，诸如处理器502、图像处理单元510等。在示例性实施方案中，图像处理单元510可被配置为利用诸如但不限于霍夫变换、gabor滤波、卷积神经网络（cnn）、尺度不变特征变换（scale invariant feature transform，sift）、加速鲁棒特征（surf）等的一种或多种对象识别技术来确定所捕获的图像是否包括包装件的图像。例如，图像处理单元510可被配置为通过利用sift技术来确定所捕获图像中的一个或多个独特特征。然后，图像处理单元510可被配置为将所确定的一个或多个独特特征与第一组预存储特征（对应于第一类型包装件）和第二组预存储特征（对应于第二类型包装件）进行比较。如果图像处理单元510确定所确定的一个或多个独特特征包括与第一组预存储特征或第二组预存储特征相匹配的一组独特特征，则图像处理单元510确定所捕获的图像包括包装件的图像。因此，处理器502可被配置为执行步骤606。然而，如果图像处理单元510确定所捕获的图像不包括包装件的图像，则处理器502可被配置为重复步骤602。
58.在步骤606处，控制系统112包括用于确定包装件相对于机器100的位置的装置，诸如处理器502、图像处理单元510等。在示例性实施方案中，处理器502可利用由图像捕获设备508捕获的深度信息来确定包装件相对于机器100的位置。例如，图像处理单元510可被配置为基于深度信息来确定包装件相对于端部操纵器110的位移测量。此后，图像处理单元510可被配置为将端部操纵器110的当前位置视为坐标系（例如，笛卡尔坐标系）的原点。基于端部操纵器110的当前位置和所确定的位移测量，图像处理单元510被配置为确定包装件相对于端部操纵器110的位置。在示例性实施方案中，包装件的位置可对应于包装件在坐标系中的坐标（x坐标、y坐标和z坐标）。在一些示例中，处理器502可利用一个或多个坐标系（例如，笛卡尔坐标系、极坐标系等）来确定包装件相对于端部操纵器110的位置。
59.此后，处理器502可被配置为确定端部操纵器110必须横贯以拾取包装件的沿竖直支撑构件108的第一轴线128的第一距离和沿纵向轴线134的第二距离。在示例性实施方案中，处理器502可基于所确定的包装件的位置和端部操纵器110的当前位置来确定第一距离
和第二距离。
60.在步骤608处，控制系统112包括用于确定图像捕获设备508的视场内的包装件类型（例如，第一类型包装件或第二类型包装件）的装置，诸如处理器502、图像处理单元510等。如步骤604中所述，图像处理单元510被配置为将所确定的一个或多个独特特征与第一组预存储特征和第二组预存储特征进行比较，以确定所捕获的图像中是否存在包装件的图像。如果在步骤604处，图像处理单元510确定所确定的一个或多个独特特征包括对应于第一组预存储特征或与第一组预存储特征相匹配的一组独特特征，则图像处理单元510确定图像捕获设备508的视场中的包装件为第一类型包装件。因此，处理器502可被配置为执行步骤610。另一方面，如果图像处理单元510确定该组独特特征对应于第二组预存储特征或与第二组预存储特征相匹配，则图像处理单元510确定图像捕获设备508的视场中的包装件为第二类型包装件。因此，处理器502执行步骤614。
61.在步骤610处，控制系统112包括用于使抓紧器板306移动到回缩位置的装置，诸如处理器502、i/o设备接口单元506等。为了将抓紧器板306移动到回缩位置，i/o设备接口单元506可使第三致动单元308（即，第三马达366）移除施加在第一可伸长臂350和第二可伸长臂351上的外力。当移除来自第一可伸长臂350和第二可伸长臂351的外力时，第一可伸长臂350和第二可伸长臂351移动到回缩状态（基于由第一弹簧352和第二弹簧353施加的力）。因此，抓紧器板306移动到回缩位置。
62.此外，i/o设备接口单元506被配置为使第三致动单元308在第一组真空杯342和第二组真空杯362中产生真空。在示例性实施方案中，第三致动单元308可被配置为利用真空发生器368在第一组真空杯342和第二组真空杯362中产生真空。
63.在步骤612处，控制系统112包括用于使端部操纵器110移动到包装件附近的位置的装置，诸如处理器502、i/o设备接口单元506等。为了在包装件附近移动端部操纵器110，在示例性实施方案中，i/o设备接口单元506可向第一致动单元102传输指令，以使机器100沿第一轴线128移动第一距离。在接收指令时，第一致动单元102可使第一马达116驱动一个或多个第一轨道118上的一个或多个牵引构件114。因此，机器100沿第一轴线128移动。因为端部操纵器110联接到机器100，因此随着机器100的移动，端部操纵器110也沿第一轴线128移动第一距离。随后，在一些示例中，i/o设备接口单元506可向第二致动单元104传输另一指令，以将端部操纵器110沿竖直支撑构件108的纵向轴线134移动第二距离（在步骤606中确定）。在接收其他指令时，第二致动单元104可使第二马达124旋转链轮160。链轮160的旋转使齿条组件126沿竖直支撑构件108的纵向轴线134运动。因此，端部操纵器110沿竖直支撑构件108的纵向轴线134移动。在示例性实施方案中，通过将端部操纵器110沿第一轴线128移动第一距离并且沿纵向轴线134移动第二距离，端部操纵器110被定位成接近或接触包装件。在一些示例中，i/o设备接口单元506可被配置为使第一致动单元102和第二致动单元104两者同时操作，以便将端部操纵器110移动到包装件附近。
64.然后，包装件通过第一组真空杯342和第二组真空杯362附接到端部操纵器110（因为在步骤608中，处理器502已使真空发生器368在第一组真空杯342和第二组真空杯362中产生真空）。
65.在步骤614处，控制系统112包括用于使第一致动单元102和第二致动单元104将端部操纵器110移动到包装件附近的位置（基于步骤606中确定的第一距离和第二距离）的装
置，诸如处理器502、i/o设备接口单元506等。在示例性实施方案中，处理器502可被配置为利用与步骤610中所述类似的方法来使端部操纵器110移动到接近包装件的位置。
66.在步骤616处，控制系统112包括用于使抓紧器板306移动到伸长位置的装置，诸如处理器502、i/o设备接口单元506等。在示例性实施方案中，i/o设备接口单元506可被配置为向第三致动单元308传输指令以使抓紧器板306移动到伸长位置。在接收指令时，第三致动单元308可被配置为激活第三马达366，第三马达将外力施加在第一可伸长臂350和第二可伸长臂351上以移动到伸长状态。因此，抓紧器板306移动到伸长位置。此外，i/o设备接口单元506可被配置为将另一指令传输到第三致动单元308以禁用真空发生器368。
67.在伸长位置，抓紧器板306与包装件的表面上限定的一个或多个特征接合（因为在步骤608中将该包装件确定为第二类型包装件）。
68.在步骤618处，控制系统112包括用于使第三致动单元308移除由第三马达366施加在第一可伸长臂350和第二可伸长臂351上的外力的装置，诸如处理器502、i/o设备接口单元506等。在移除外力时，第一可伸长臂350和第二可伸长臂351可尝试移动到回缩状态（基于由第一弹簧352和第二弹簧353施加的力）。因为抓紧器板306与包装件表面上的一个或多个特征接合，因此抓紧器板306不能移动到回缩位置。相反，抓紧器板306移动到由包装件的特征的宽度或包装件的宽度限定的中间位置。在示例性实施方案中，在中间位置，包装件被夹持在抓紧器板306和真空板304之间，因此与端部操纵器110接合。
69.在一些示例中，本公开的范围不限于在将拾取第二类型包装件的包装件时停用真空发生器368。在示例性实施方案中，处理器502可被配置为使真空发生器368在第一组真空杯342中产生真空。因此，除了将包装件夹持在抓紧器板306与真空板304之间之外，第一组真空杯342还与第二类型包装件的包装件的表面接合。
70.图7示出了根据一个或多个实施方案的已拾取第一类型包装件的第一包装件702的机器100的透视图。从图7可观察到，抓紧器板306处于回缩位置。此外，可观察到第一组真空杯342和第二组真空杯362与第一包装件702的表面接合。
71.图8示出了根据一个或多个实施方案的已拾取第二类型包装件的第二包装件802的机器100的透视图。第二包装件802具有特征804。从图8可观察到，抓紧器板306处于伸长位置并且与第二包装件802的表面上的特征804接合。此外，可从图8观察到，第二包装件802被夹持在抓紧器板306和真空板304之间。
72.图9示出了根据一个或多个实施方案的用于操作机器100的方法的流程图900。
73.在步骤902，该方法包括确定待由机器100拾取的包装件的类型，其中包装件的类型是第一类型包装件或第二类型包装件中的至少一者。此后，在步骤904处，响应于确定包装件的类型是第一类型包装件，该方法包括使机器100的端部操纵器110中的抓紧器板306移动到回缩位置，其中在回缩位置，抓紧器板306与端部操纵器110中的真空板304对准并邻接。随后，在步骤906处，该方法包括分别致动真空板304和抓紧器板306的第一组真空杯342和第二组真空杯362以拾取包装件。此外，在步骤908处，响应于确定包装件的类型是第二类型包装件，该方法包括使机器100的端部操纵器110中的抓紧器板306移动到伸长位置，其中在伸长位置，抓紧器板306从真空板304伸出，以将第二类型包装件保持在抓紧器板和真空板之间。
74.在一些示例实施方案中，可如下所述修改或进一步放大本文中的操作中的一些。
此外，在一些实施方案中，还可包括附加任选的操作。应当理解，本文描述的修改、任选的添加或扩增中的每一个可单独地或与本文描述的特征中的任何其他特征组合地包括在本文的操作中。
75.提供前述方法描述和过程流程图仅作为说明性示例，并且不旨在要求或暗示必须以所呈现的顺序执行各种实施方案的步骤。如本领域技术人员将理解的，上述实施方案中的步骤顺序可以以任何顺序执行。词语诸如“之后”、“然后”、“下一个”等并不旨在限制步骤的顺序；这些词只是用来引导读者了解方法的描述。此外，例如，使用冠词“一个”、“一种”或“该”对单数形式的权利要求元素的任何引用都不应被解释为将元素限制为单数。
76.用于实现结合本文所公开的各方面描述的各种例示性逻辑部件、逻辑块、模块和电路的硬件可以包括通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用处理器诸如专用集成电路(asic)或现场可编程门阵列(fpga)、可编程逻辑设备、离散栅极或晶体管逻辑、离散硬件部件或它们的被设计用于执行本文描述的功能的任何组合。通用处理器可以是微处理器，然而，另选地，处理器可以是任何处理器、控制器或状态机。处理器可还被实现为计算设备的组合，例如，dsp和微处理器的组合、多个微处理器、结合dsp核心的一个或多个微处理器、或者任何其他此类配置。另选地或除此之外，一些步骤或方法可通过特定于给定功能的电路来执行。
77.在一个或多个示例性实施方案中，本文描述的功能可由专用硬件或由固件或其他软件编程的硬件的组合来实现。在依赖于固件或其他软件的实现方式中，可由于存储在一个或多个非暂态计算机可读介质和/或一个或多个非暂态处理器可读介质上的一个或多个指令的执行来执行这些功能。这些指令可由驻留在一个或多个非暂态计算机可读或处理器可读存储介质上的一个或多个处理器可执行软件模块来体现。在这方面，非暂态计算机可读或处理器可读存储介质可包括可由计算机或处理器访问的任何存储介质。作为示例而非限制，这种非暂态计算机可读或处理器可读介质可以包括ram、rom、eeprom、闪存存储器、磁盘存储装置、磁存储设备等。如本文所用，磁盘存储装置包括压缩光盘(cd)、激光盘、光学光盘、数字通用光盘(dvd)、软磁盘及蓝光disc
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、或用激光以磁性方式或以光学方式存储数据的其他存储设备。上述类型的介质的组合也包括在术语非暂态计算机可读和处理器可读介质的范围内。另外，存储在一个或多个非暂态处理器可读或计算机可读介质上的指令的任何组合在本文中可称为计算机程序产品。
78.本发明所属领域的技术人员将想到本文所阐述的本发明的许多修改和其他实施方案，其具有前述描述和相关附图中呈现的教导的益处。尽管附图仅示出了本文描述的装置和系统的某些部件，但应当理解，各种其他部件可与机器结合使用。因此，应当理解，本发明不限于所公开的特定实施方案，并且修改和其他实施方案旨在被包括在所附权利要求的范围内。此外，上述方法中的步骤可能不一定以附图中所描绘的顺序发生，并且在一些情况下，所描绘的步骤中的一个或多个可基本上同时发生，或者可涉及附加步骤。尽管本文采用了特定术语，但它们仅以一般性和描述性意义使用，而不是出于限制的目的。