通过移动机器人操纵载具的方法、控制系统和移动机器人与流程

1.本公开总体上涉及载具的机器人操纵。特别地，提供了一种通过移动机器人操纵载具的方法，一种用于控制移动机器人操纵载具的控制系统，以及一种包括这种控制系统的移动机器人。


背景技术：

2.人们在许多不同的情况下花费时间在两个位置之间移动拖车、手推车、床或其它类型的载具。目前，用于移动载具的机器人解决方案仅在这些情况的一部分中使用。在物流流量非常受控并且物流要求非常静态(不随时间变化)的情况下，通常采用机器人解决方案。
3.用移动机器人替换载具，例如拖车、手推车或床，通常成本太高。工厂、仓库、医院等可以具有成百上千个这样的载具。此外，这些载具经常静止停留大部分时间。因此，如果用移动机器人替换这种载具，则移动机器人的使用将很差。
4.具有少于推车的agv(自动引导车辆)的传统解决方案具有几个主要缺点，所述agv可以通过从下方提升推车并在位置之间移动推车来拾取推车。例如，agv不能拾取所有种类的载具，即它需要与agv配合的载具的特殊设计。通常需要相当大的成本来替换或重建现有的用于手动运输的载具。此外，许多这样的agv必须设计成以稳定和安全的方式承载载具及其内容物的全部重量/尺寸。例如，agv可能必须将载具升高，以便能够为其传感器产生清晰的视线。
5.kr 20180038871a公开了一种用于帮助机场推车移动的机场机器人。机器人包括用于移动机器人的行进驱动部分、用于感测定位在机器人附近的推车的对象识别部分、以及用于与推车耦合的耦合部分。


技术实现要素：

6.大多数类型的载具被制成用于人推或拉。为此，这种载具通常包括在地板上方的相似高度处的相似类型的手柄。
7.本公开的一个目的是提供一种通过移动机器人操纵载具的方法，该方法使得能够通过移动机器人有效地操纵载具。
8.本公开的另一目的是提供一种通过移动机器人操纵载具的方法，该方法使得能够在紧凑空间中对移动机器人和载具进行共同导航。
9.本公开的又一目的是提供一种通过移动机器人操纵载具的方法，该方法使得能够通过移动机器人灵活地操纵载具。
10.本公开的又一目的是提供一种通过移动机器人操纵载具的方法，该方法使得能够通过移动机器人操纵各种不同类型的载具。
11.本公开的又一目的是提供一种通过移动机器人操纵载具的方法，该方法使得能够通过移动机器人节省成本地操纵载具。
12.本公开的又一目的是提供一种通过移动机器人操纵载具的方法，该方法使得能够通过移动机器人安全地操纵载具。
13.本公开的又一目的是提供一种通过移动机器人操纵载具的方法，该方法使得移动机器人的占地面积更小。
14.本公开的又一目的是提供一种通过移动机器人操纵载具的方法，该方法组合地解决了前述目的中的几个或全部。
15.本公开的又一目的是提供一种用于控制移动机器人操纵载具的控制系统，该控制系统解决了上述目的中的一个、几个或全部的组合。
16.本公开的又一目的是提供一种解决一个、几个或所有上述目的的移动机器人。
17.根据一个方面，提供了一种通过移动机器人操纵载具的方法，该移动机器人包括具有基部的主体；牵引装置，该牵引装置被配置为使该主体在表面上移动；连接到该基部上的至少一个操纵器；以及至少一个末端执行器，该至少一个末端执行器通过该至少一个操纵器相对于该基部是可移动的；其中该移动机器人被配置为执行该基部相对于该表面的全向运动；该方法包括通过环境传感器获得定位在该表面上的载具的环境数据；基于环境数据确定载具的至少一个手柄的手柄位置；基于一个或多个手柄位置来相对于至少一个手柄定位每个末端执行器；将每个末端执行器固定到该至少一个手柄；以及通过该移动机器人在该表面上共同移动该移动机器人和该载具。
18.该方法利用了这样的事实，即载具通常包括用于人移动载具的类似类型的手柄。该方法提供了灵活且成本有效的解决方案，其具有成为灵活的小批量物流的开拓性解决方案的潜力。
19.该方法利用载具的一个或多个手柄作为移动机器人和载具之间的唯一连接点。因此，该方法可以在不修改由移动机器人移动的载具的情况下执行。
20.移动机器人和载具可以共同移动，以便将载具所承载的负载从一个位置传送到另一个位置。备选地或附加地，移动机器人和载具可以共同移动以便将空的载具从一个位置返回到另一个位置。当该至少一个末端执行器被固定到该手柄上而使得该移动机器人和该载具共同移动时，该移动机器人和该载具形成机器人载具系统。
21.该方法还可以包括通过基部的全向运动在表面上共同移动移动机器人和载具。全向运动使得机器人载具系统能够以三个自由度运动，即在基部沿任意方向旋转的同时沿表面沿任意方向运动。
22.通过移动机器人的全向能力，例如在沿着路径的导航期间，在拾取载具时和/或在输送载具时，移动机器人与载具共同移动所需的空间较小。此外，基部的全向运动使得能够减小移动机器人和载具之间的动态力。此外，基部的全向运动提供了机器人载具系统的灵活导航。与移动机器人的全向能力相关联的另一个优点是，移动机器人由此可以处理载具的所有类型的轮配置，例如包括四个万向载具轮以及万向载具轮和固定方向载具轮的任何混合。
23.该方法可以采用根据本公开的任何类型的移动机器人。例如，牵引装置可以包括具有轮胎的至少两个机器人轮。备选地或附加地，每个末端执行器可以是抓持器。该一个或多个抓持器可以牢固地抓持该载具的一个或多个手柄。
24.该方法还可以包括基于环境数据确定载具的每个手柄的手柄取向；以及在将每个
末端执行器固定到至少一个手柄之前，基于一个或多个手柄取向相对于至少一个手柄定位每个末端执行器。
25.该方法可以还包括确定与该移动机器人相关的载具导航点；以及当移动机器人与载具共同移动时，基于载具导航点来控制移动机器人的移动。通过基于载具导航点控制机器人载具系统的运动，提供了独特灵活的导航。
26.在载具包括两个万向载具轮和两个固定方向载具轮的情况下，载具导航点可以设置在两个固定方向载具轮之间的任何地方。在载具包括四个万向载具轮的情况下，导航点可以任意设置，例如在移动机器人中、在载具的几何中心点、或在相对于轮基距的中心。
27.可以基于环境数据来确定载具导航点。备选地或附加地，可以根据载具的类型来确定载具导航点。载具的类型可以基于环境数据来确定，或者可以被传送到移动机器人。
28.作为另一种备选，载具导航点可以基于机器人载具系统在地图中的当前位置来确定。例如，如果机器人载具系统要通过门开口，则载具导航点可以被设置在载具的前部区域中。通过移动机器人的导航传感器，例如一个或多个激光雷达，可以依次确定地图中机器人载具系统的当前位置。
29.该方法可以还包括确定该载具的轮配置；以及当移动机器人与载具共同移动时，基于轮配置控制移动机器人的移动。轮配置可以基于环境数据来被确定。该确定可以直接进行，例如通过借助于图像传感器的机器视觉，或者间接地进行，例如通过读取与载具相关联并且包含关于轮配置的信息的视觉代码。通过人工智能可以改善机器视觉。
30.备选地，可以通过机器人载具系统的测试运动来确定轮配置。通过分析在测试运动期间牵引装置中的力，可以确定载具的轮配置。备选地，轮配置可以与移动机器人通信。
31.环境数据的获取可以包括通过环境传感器读取在载具上提供的视觉代码。该方法还可以包括从视觉代码中提取信息。在这种情况下，环境传感器可以是图像传感器，并且环境数据可以是由图像传感器获得的图像数据。视觉代码可以包括关于手柄位置的信息。备选地或附加地，该视觉代码可以包括关于该载具的轮配置的信息。视觉代码例如可以是qr(快速响应)代码。
32.该方法还可以包括：获得载具上的定位特征的环境数据，该定位特征具有相对于至少一个手柄位置的预定特征位置；通过处理环境数据来确定特征位置；以及基于特征位置确定至少一个手柄位置。因此，当确定特征位置时，可以基于与特征位置的已知偏移来确定手柄位置。
33.在这种情况下，环境传感器可以是图像传感器，环境数据可以是由图像传感器获得的图像数据，并且特征位置可以通过图像数据的图像处理来确定。通过图像数据的图像处理确定特征位置可以直接进行，例如借助于图像传感器通过机器视觉进行。备选地或附加地，定位特征可以由视觉代码构成。通过机器视觉识别一个或多个定位特征提供了确定特征位置的健壮且故障安全的方式。定位特征可以是视觉代码、载具的特征结构、或一些其它类型的标记或标签。
34.然而，备选地，该方法包括通过机器视觉确定至少一个手柄位置，即不依赖于添加到载具的专用定位特征。可以分析3d点云形式的环境数据以找到手柄位置和/或手柄取向。
35.该至少一个操纵器可以包括围绕基本上水平的或水平的轴线能够旋转的连杆。在这种情况下，该方法可以还包括在将每个末端执行器固定到该至少一个手柄上之后减少该
连杆的支撑。该轴线可以基本上垂直于或垂直于机器人载具系统的基部和载具之间的分离方向。这样，移动机器人可以利用由载具提供的支撑来稳定。这继而使得能够减小移动机器人的占地面积。此外，移动机器人与载具共同的运动在不平坦的表面上变得更平滑。
36.根据另一方面，提供了一种用于控制移动机器人操纵载具的控制系统，所述移动机器人包括具有基部的主体；牵引装置，该牵引装置被配置为使该主体在表面上移动；连接到该基部上的至少一个操纵器；以及至少一个末端执行器，该末端执行器通过该至少一个操纵器相对于该基部能够移动；其中该移动机器人被配置为执行该基部相对于该表面的全向运动；该控制系统包括至少一个数据处理设备和其上存储有计算机程序的至少一个存储器，该计算机程序包括程序代码，当由该至少一个数据处理设备执行时，该程序代码使该至少一个数据处理设备执行以下步骤：从环境传感器接收定位在该表面上的载具的环境数据；基于环境数据确定载具的至少一个手柄的手柄位置；基于一个或多个手柄位置命令至少一个操纵器以相对于至少一个手柄定位每个末端执行器；命令至少一个末端执行器以固定到至少一个手柄；以及命令移动机器人以与载具一起在表面上移动。
37.所述计算机程序还可以包括程序代码，当由所述至少一个数据处理设备执行时，所述程序代码使所述至少一个数据处理设备执行或命令执行根据所述第一方面的方法的一个或多个步骤。
38.所述计算机程序还可以包括程序代码，当由所述至少一个数据处理设备执行时，所述程序代码使所述至少一个数据处理设备执行以下步骤：基于环境数据确定载具的每个手柄的手柄取向；以及在将每个末端执行器固定到至少一个手柄之前，基于一个或多个手柄取向，命令至少一个操纵器以相对于至少一个手柄定位每个末端执行器。
39.所述计算机程序还可以包括程序代码，当由所述至少一个数据处理设备执行时，所述程序代码使所述至少一个数据处理设备执行以下步骤：确定与移动机器人相关的载具导航点；以及当移动机器人与载具共同移动时，基于载具导航点来控制移动机器人的移动。
40.所述计算机程序还可以包括程序代码，当由所述至少一个数据处理设备执行时，所述程序代码使所述至少一个数据处理设备执行基于环境数据确定载具导航点的步骤。备选地或附加地，所述计算机程序还可以包括程序代码，当由所述至少一个数据处理设备执行时，所述程序代码使所述至少一个数据处理设备根据载具的类型来执行确定载具导航点的步骤。
41.所述计算机程序可以还包括程序代码，当由所述至少一个数据处理设备执行时，所述程序代码使所述至少一个数据处理设备执行以下步骤：确定该载具的轮配置；以及当移动机器人与载具共同移动时，基于轮配置控制移动机器人的移动。
42.所述计算机程序可以还包括程序代码，当由所述至少一个数据处理设备执行时，所述程序代码使得所述至少一个数据处理设备执行基于环境数据确定轮配置的步骤。
43.所述计算机程序可以还包括程序代码，当由所述至少一个数据处理设备执行时，所述程序代码使所述至少一个数据处理设备执行以下步骤：命令该环境传感器以读取在该载具上提供的视觉代码；以及从视觉代码中提取信息。在这种情况下，环境传感器可以是图像传感器，并且环境数据可以是由图像传感器获得的图像数据。
44.所述计算机程序还可以包括程序代码，当由所述至少一个数据处理设备执行时，所述程序代码使所述至少一个数据处理设备执行以下步骤：从环境传感器接收载具上的定
位特征的环境数据，定位特征具有相对于至少一个手柄位置的预定特征位置；通过处理环境数据确定特征位置；以及基于特征位置确定该至少一个手柄位置。在这种情况下，环境传感器可以是图像传感器，环境数据可以是由图像传感器获得的图像数据，并且特征位置可以通过图像数据的图像处理来确定。
45.根据另一方面，提供了一种移动机器人，该移动机器人包括具有该基部的主体；牵引装置，该牵引装置被配置为使该主体在表面上移动；连接到该基部上的至少一个操纵器；该至少一个末端执行器通过该至少一个操纵器相对于该基部能够移动；以及根据本公开的控制系统；其中该移动机器人被配置为执行该基部相对于该表面的全向运动。通过移动机器人，可以容易地移动具有用于人的标准手柄的载具。
46.基部的全向运动可以以不同的方式实现。根据一个示例，该移动机器人包括至少三个机器人轮，其中这些机器人轮中的至少两个是可独立转向的机器人轮，并且其中这些机器人轮中的至少一个也是牵引机器人轮。该至少三个机器人轮于是提供三个自由度。在这种情况下，基部可以被固定到主体上。主体、基部和机器人轮可以由自动引导车辆agv构成。
47.根据另一示例，移动机器人包括差动驱动器，例如两个平行的牵引机器人轮或两个平行的牵引轨道，其与能够相对于主体绕竖直轴线旋转的基部结合。在这种情况下，差动驱动器提供两个自由度，而基部的旋转提供第三自由度。同样在这种情况下，主体、基部和机器人轮可以由agv构成。
48.基部的全向运动也可以通过麦克纳姆轮来实现。然而，麦克纳姆轮由于其复杂的设计、对表面粗糙度的敏感性和高噪声水平而不是很吸引人的选择。
49.末端执行器可以被牢固地固定到人的各种手柄上，以便移动推车、手推车、床或其它类似的载具。末端执行器可以被固定到各种载具的手柄上，而不需要对载具进行任何修改。每个末端执行器可以是抓持器。该一个或多个抓持器可以牢固地抓持该载具的一个或多个手柄。
50.操纵器可以在三个或更多个轴上移动，例如在六个或七个轴上移动。该至少一个操纵器可以被配置为使每个末端执行器围绕水平轴线旋转。该轴线可以基本上平行于或平行于机器人载具系统的基部和载具之间的分离方向。通过该特征，末端执行器可以被固定到水平手柄和竖直手柄两者上。
51.移动机器人可以包括两个操纵器，每个操纵器包括末端执行器。通过将两个末端执行器固定到载具的一个或多个手柄(或者固定到载具的相同手柄或者固定到载具的两个不同手柄)，其中在末端执行器之间具有水平间隔，产生了机器人载具系统的改进的可操作性和稳定性。因此，移动机器人可以完全控制水平面上的载具。两个操纵器可以包括用于调节末端执行器的高度的竖直自由度、用于调节末端执行器之间的水平距离的自由度、以及用于调节每个末端执行器的取向的水平自由度。
52.该至少一个操纵器可以包括围绕基本上水平的或水平的轴线能够旋转的连杆。在这种情况下，所述计算机程序还可以包括程序代码，当由所述至少一个数据处理设备执行时，所述程序代码使所述至少一个数据处理设备执行以下步骤：在将每个末端执行器固定到至少一个手柄之后，命令操纵器以减小对连杆的支撑。该轴线可以基本上垂直于或垂直于机器人载具系统的基部和载具之间的分离方向。
53.牵引装置可以包括至少两个具有轮胎的机器人轮。因此，牵引装置可以包括不是麦克纳姆轮的多个机器人轮。
54.环境传感器可以包括电磁传感器，例如雷达或激光雷达，或光传感器，例如相机。移动机器人还可以包括环境传感器。然而，也可以在移动机器人外部提供一个或多个环境传感器。例如，可以设置多个固定环境传感器，例如相机，以监测提供一个或多个载具的区域。然后可以将由这种环境传感器获得的一个或多个载具的环境数据无线传送到移动机器人。
附图说明
55.通过以下结合附图的描述，本公开的进一步细节、优点和方面将变得显而易见，其中：
56.图1a：示意性地表示移动机器人和手推车的侧视图；
57.图1b：示意性地表示图1a中的移动机器人和手推车的俯视图；
58.图2：示意性地表示移动机器人的框图；
59.图3：示意性地表示图1a和1b中的手推车的透视图；
60.图4：示意性地表示手推车的另一示例的透视图；
61.图5：示意性地表示医院病床的透视图；
62.图6：示意性地表示购物车的透视图；
63.图7a：示意性地表示该移动机器人在连接到该载具上时的侧视图；
64.图7b：示意性地表示图3a中的移动机器人和载具的俯视图；
65.图8：示意性地表示该移动机器人和该载具的共同移动的俯视图；
66.图9：示意性地表示载具的另一个示例以及该移动机器人和该载具的共同移动的顶视图；
67.图10：示意性地表示图9中的移动机器人和载具的共同移动的另一示例的俯视图；
68.图11：图9和图10中示意性地示出了移动机器人和载具的共同移动的另一示例的俯视图；
69.图12：图9至图11中示意性地示出了移动机器人和载具的共同移动的另一示例的俯视图；
70.图13a：示意性地表示移动机器人的另一示例的侧视图；以及
71.图13b：示意性地表示图13a中的移动机器人的俯视图。
具体实施方式
72.在下文中，将描述通过移动机器人操纵载具的方法、用于控制移动机器人操纵载具的控制系统、以及包括这种控制系统的移动机器人。相同或相似的附图标记将用于表示相同或相似的结构特征。
73.图1a示意性地示出了移动机器人10a和手推车12a的侧视图，图1b示意性地示出了图1a中的移动机器人10a和手推车12a的俯视图。共同参考图1a和图1b，手推车12a是根据本公开的载具的一个示例。移动机器人10a被定位在水平地板14上。地板14是根据本公开的表面的一个示例。
74.本示例的移动机器人10a包括主体16和四个机器人轮18a。每个机器人轮18a包括轮胎20。主体16包括基部22。在该示例中，基部22被固定到主体16。每个机器人轮18a能够围绕竖直转向轴线独立地转向，并且能够围绕垂直于相应转向轴线的驱动轴线独立地驱动。主体16和机器人轮18a形成自动引导车辆agv的一个示例。通过机器人轮18a，基部22可以相对于地板14在全向运动中移动。这意味着基部22可以沿着地板14在任何方向上移动，并且可以以受控的方式旋转，并且与其沿着其路径的平移无关。机器人轮18a形成牵引装置26a的一个示例，该牵引装置26a被配置为在地板14上移动主体16。
75.移动机器人10a还包括第一连杆24a。第一连杆24a可相对于基部22沿第一轴线28a(在图1a中是竖直的)平移地移动。
76.本示例的移动机器人10a还包括两个操纵器30。操纵器30经由第一连杆24a被连接到基部22。两个操纵器30具有相同的设计。第一连杆24a和操纵器30形成夹持系统。每个操纵器30包括能够相对于第一连杆24a围绕第二轴线28b(在图1a中是水平的)旋转的第二连杆24b、能够相对于第二连杆24b围绕第三轴线28c(在图1a中是竖直的)旋转的第三连杆24c、能够相对于第三连杆24c围绕第四轴线28d(在图1a中是竖直的)旋转的第四连杆24d，以及能够相对于第四连杆24d围绕第五轴线28e(在图1a中是水平的)旋转的第五连杆24e。
77.每个操纵器30还包括抓持器32。抓持器32是根据本公开的末端执行器的示例。抓持器32被连接到操纵器30的相应的第五连杆24e。由于操纵器30的运动学，抓持器32之间的水平距离34可以改变。
78.移动机器人10a还包括相机36。相机36是根据本公开的环境传感器的一个示例。相机36在此被附接至基部22上、在操纵器30的竖直下方。
79.手推车12a包括手柄38。手柄38被定位在手柄位置40。手柄38是用于由人抓握的抓握手柄，这里是水平杆。手柄38被定位在地板14上方大约1m处。移动机器人10a被配置为通过抓持器32来抓持手柄38。
80.手推车12a还包括水平平台42。手推车12a还包括从平台42竖直延伸的竖直结构44。手柄38被设置在竖直结构44的顶部。
81.手推车12a还包括四个载具轮46。在该示例中，前对载具轮46是固定方向载具轮，后对载具轮46(水平地定位在手柄38和前对载具轮46之间)是万向载具轮。四个载具轮46形成根据本公开的轮配置48a的一个示例。
82.本示例的手推车12a还包括qr(快速响应)码50。通过相机36，可以获得qr码50的图像数据以从qr码50提取各种信息和/或用于确定qr码50的位置。qr码50是根据本公开的视觉码的一个示例。qr码50在此被定位在竖直结构44上，但备选地可以被定位在手推车12a上的其他地方。该示例的qr码50用于至少两个目的，以帮助确定手柄位置40并提供关于轮配置48a的信息。因此，qr码50中的信息可被解码以提取手柄位置40和轮配置48a。
83.在该示例中，qr码50还构成定位特征52的示例。定位特征52具有相对于手柄位置40的预定特征位置54。因此，可以通过从编码到qr码50中的信息中提取手柄位置40来确定手柄位置40，或基于定位特征52与手柄38之间的已知相对位置来确定手柄位置40，或两者。
84.作为另一备选，手柄位置40可以通过对由相机36获得的图像数据进行图像处理来确定。在这种情况下，不需要qr码50来提供手柄位置40。在任何情况下，可以以大约10mm的精度确定手柄位置40。
85.如果通过图像处理来确定手柄位置40，则可以省略qr码50，或者可以使用qr码50来提供关于手推车12a的进一步信息，例如轮配置48a、手柄38的取向、手推车12a的尺寸、手推车12a的质量、平台42上的有效载荷的质量、载具的类型等。
86.然而，轮配置48a也可以以替代方式确定。轮配置48a可以例如通过借助于相机36的图像处理来确定，或者通过移动机器人10a在连接到手推车12a时的各种测试运动来确定。
87.通过驱动第一轴线28a，可以调节抓持器32在地板14上方的高度56。由于用于由人抓持的水平手柄38的主要部分定位在相似的高度56，第一轴线28a的线性运动的行程可以相对较短，例如大约150mm。通过驱动第五轴线28e，抓持器32可以被重新定向以抓持竖直手柄，而不是图示的水平手柄38。
88.第一轴线28a是用于调节抓持器32的高度56的竖直自由度的一个示例。轴线28c和28d提供了用于调节抓持器32之间的水平距离34的自由度的一个示例。每个轴线28e是用于调节每个末端执行器的取向的旋转自由度的一个示例。
89.除了上述五个轴线28a－28e之外，每个抓持器32具有至少一个自由度。操纵器30的设计、运动学和自由度的数量可以极大地变化。根据一个示例，操纵器30仅包括一个自由度，即在每个抓持器32内部。通过每个抓持器32内的单个自由度，抓持器32可以例如通过旋转自由度或通过平移自由度打开和关闭。根据备选示例，每个操纵器30包括第一轴线28a但不包括第五轴线28e。
90.图2示意性地表示移动机器人10a的框图。除了相机36、牵引装置26a和操纵器30之外，移动机器人10a还包括控制系统58。相机36被配置为获取手推车12a的图像数据60，并将图像数据60发送到控制系统58。图像数据60是根据本公开的环境数据的一个示例。控制系统58包括数据处理设备62和存储器64。存储器64上存储有计算机程序。计算机程序包括程序代码，当由数据处理设备62执行时，该程序代码使数据处理设备62从相机36接收手推车12a的图像数据60；基于图像数据60确定手柄38的手柄位置40；基于手柄位置40命令操纵器30以相对于手柄38定位每个抓持器32；命令抓持器32以固定到手柄38；以及命令移动机器人10a以通过牵引装置26a在地板14上与手推车12a共同移动。该计算机程序还包括程序代码，当由数据处理设备62执行时，该程序代码使数据处理设备62执行或命令执行描述的各个步骤。
91.图3示意性地表示图1a和图1b中的手推车12a的透视图。图3中的手推车12a可以由移动机器人10a移动。
92.图4示意性地示出了手推车12b的另一示例的透视图。手推车12b是根据本公开的载具的另一示例。手推车12b包括四个竖直手柄38。如图所示，竖直手柄38被“伸展”以适合不同高度的人。人体工程学表明，当移动这种手推车12b时，人应该能够使他们的手臂沿着身体并具有接近90度的肘部角度。图4中的手推车12b也可以通过移动机器人10a移动。衣架上的衣服可以悬挂在手推车12b中。手推车12b包括四个万向载具轮46。
93.图5示意性地表示医院病床66的透视图。医院病床66是根据本公开的载具的另一示例。如图5所示，医院病床66包括水平手柄38。医院病床66也可以通过移动机器人10a移动。医院病床66包括四个万向载具轮46。
94.图6示意性地表示购物车68的透视图。购物车68是根据本公开的载具的另一示例。
如图6所示，购物车68包括水平手柄38。购物车68也可以通过移动机器人10a移动。购物车68包括四个万向载具轮46。
95.从图3-图6可以看出，大多数载具的共同之处在于，它们被制成用于人推或拉。为此，大多数载具具有类似外观的手柄38，手柄38定位在地板14上方的类似高度56处，例如在地板14上方大约1m处。图3-图6中的每个手柄38具有圆形横截面形状。
96.本公开可以利用这样的事实，即用于人的大多数载具手柄38具有类似的横截面形状(以便为“普通”人提供舒适的抓握)，并且通常在用于水平手柄的手柄和紧邻用于竖直定向的手柄的手柄上方存在自由空间。
97.图7a示意性地示出了当移动机器人10a被连接到手推车12a时的侧视图，图7b示意性地示出了图7a中的移动机器人10a和手推车12a的俯视图。共同参考图7a和图7b，在通过操纵器30相对于手柄位置40定位之后，抓持器32已经固定到手柄38。抓持器32既能夹持手柄38又能锁定这些抓持器。现在，在运输手推车12a的过程中，抓持器32锁定在该状态。在移动机器人10a与手推车12a一起移动期间，移动机器人10a与手推车12a之间的任何力仅经由两个抓持器32和手柄38传递。
98.此外，当抓持器32连接到手柄38时，例如通过减小给驱动相应的第二轴线28b的马达的功率，减小或消除给第二轴线28b的力。操纵器30由此倚靠在手柄38上。以此方式，允许第一连杆24a和第二连杆24b围绕第二轴线28b相对于彼此移动。这样，移动机器人10a利用手推车12a来稳定，并且显著地提高了在不平坦表面上行进的能力。
99.两个抓持器32提供两个几何上分离的连接点，其可以至少在手推车12a和移动机器人10a之间的水平面中完全传递所有的力和力矩(三个力和三个力矩)。这具有以下优点：提供了包括移动机器人10a和手推车12a的机器人载具系统的增加的可操作性。
100.图7b还示出了载具导航点70。相对于移动机器人10a来确定载具导航点70的位置。由于手推车12a的轮配置48a包括由固定方向载具轮构成的前对载具轮46和由万向载具轮构成的后对载具轮46，所以载具导航点70设置在前对载具轮46之间。因此，机器人载具系统的运动基于轮配置48a来被控制。
101.图8示意性地表示移动机器人10a和手推车12a沿路径72的共同移动。路径72包括各种不同类型的曲线。控制系统58基于载具导航点70的位置来规划机器人载具系统的移动。如图8所示，载具导航点70总是定位在路径72上。图8中的各种移动状态用于说明相对于手推车12a定义的载具导航点70被用于导航控制，而不是移动机器人10a的中心点(尽管当移动具有不同轮配置48a的载具时，载具导航点70可以与移动机器人10a的中心点一致)。由移动机器人10a提供的导航可能性具有很大价值，例如当手推车12a需要被拾取或运送到狭窄的空间时，以及在通过狭窄的走廊导航期间。基部22的全向运动使得手推车12a能够在拾取位置以任何旋转方式被拾取，以任何旋转方式被移动和旋转，并且在输送位置以任何旋转方式被输送。
102.在图8的上部图示中，机器人载具系统以中等速度和中等顺时针旋转速度行进。在图8的中间图示中，机器人载具系统以相对高的速度和相对高的顺时针旋转速度行进。在图8的下部图示中，机器人载具系统以相对低的速度和相对低的顺时针旋转速度行进。图8中的机器人载具系统的示例性运动需要基部22相对于地板14的全向运动。
103.图9示意性地示出了手推车12c以及移动机器人10a和手推车12c的共同移动的另
一示例的俯视图。手推车12c构成根据本公开的载具的另一示例。手推车12c和手推车12a之间的唯一区别是手推车12c的轮配置48b包括四个万向载具轮46(没有固定方向载具轮)。为此，载具导航点70可以相对于移动机器人10a任意定位。在该示例中，载具导航点70定位在手推车12c的几何中心点。如图9所示，机器人载具系统可以沿直线侧向移动，即沿垂直于主体16和手推车12c之间的分离方向的方向移动。
104.图10示意性地示出了图9中的移动机器人10a和手推车12c的共同移动的另一示例的俯视图。如图10所示，机器人载具系统可以以一定角度移动，这里是以与主体16和手推车12c之间的分离方向成45度的角度移动。图9中的运动和图10中的运动之间的过渡需要基部22相对于地板14的全向运动。
105.图11示意性地示出了图9和图10中的移动机器人10a和手推车12c的共同移动的另一示例的俯视图。在图11中，载具导航点70定位在主体16的几何中心点。因此，当移动机器人10a就地旋转时，手推车12c可以围绕移动机器人10a旋转。
106.图12示意性地示出了图9至图11中的移动机器人10a和手推车12c的共同移动的另一示例的俯视图。在图12中，载具导航点70再次定位在手推车12c的几何中心点。因此，移动机器人10a可以围绕手推车12c旋转，而手推车12c就地旋转。特别如图8至图12所示，移动机器人10a完全控制手推车12c在水平面内的运动。图12中的机器人载具系统的运动需要基部22相对于地板14的全向运动。
107.图13a示意性地示出了移动机器人10b的另一示例的侧视图，图13b示意性地示出了图13a中的移动机器人10b的俯视图。共同参考图13a和图13b，移动机器人10b与移动机器人10a的不同之处仅在于，移动机器人10b包括不同的牵引装置26b，并且基部22可相对于主体16围绕竖直轴线74旋转。
108.牵引装置26b包括形成差动驱动的两个固定方向的机器人轮18b。牵引装置26b还包括可选的机器人万向轮76。每个机器人轮18b包括轮胎20。机器人轮18b提供两个自由度，并且基部22相对于主体16的旋转提供第三自由度。因此，移动机器人10b的基部22也可以全方向运动。图13a和图13b中的主体16、基部22和牵引装置26b形成agv的另一示例。
109.通过机器人轮18b，主体16可以围绕旋转轴线(未示出)旋转。在该示例中，该旋转轴线偏离竖直轴线74，但是这些轴线也可以重合。牵引装置26b比牵引装置26a更具成本效益。另一方面，对于机器人轮18a和18b的给定额定值，主体16将更硬、更稳定和更强有力。
110.尽管已经参照示例性实施例描述了本公开，但是应当理解，本公开不限于上述内容。例如，可以理解，部件的尺寸可以根据需要改变。因此，本公开仅由所附权利要求的范围来限定。

技术特征：
1.一种通过移动机器人(10a、10b)操纵载具(12a、12b、12c、66、68)的方法，所述移动机器人(10a、10b)包括：-具有基部(22)的主体(16)；-牵引装置(26a，26b)，被配置为使所述主体(16)在表面(14)上移动；-至少一个操纵器(30)，被连接到所述基部(22)；以及-至少一个末端执行器(32)，所述至少一个末端执行器能够通过所述至少一个操纵器(30)相对于所述基部(22)移动；其中所述移动机器人(10a、10b)被配置为执行所述基部(22)相对于所述表面(14)的全向运动；所述方法包括：-通过环境传感器(36)获得定位在所述表面(14)上的载具(12a、12b、12c、66、68)的环境数据(60)；-基于所述环境数据(60)确定所述载具(12a、12b、12c、66、68)的至少一个手柄(38)的手柄位置(40)；-基于所述一个或多个手柄位置(40)，相对于所述至少一个手柄(38)定位每个末端执行器(32)；-将每个末端执行器(32)固定到所述至少一个手柄(38)；以及-通过所述移动机器人(10a、10b)在所述表面(14)上共同移动所述移动机器人(10a、10b)和所述载具(12a、12b、12c、66、68)。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：-确定相对于所述移动机器人(10a、10b)的载具导航点(70)；以及-当所述移动机器人(10a、10b)与所述载具(12a、12b、12c、66、68)共同移动时，基于所述载具导航点(70)控制所述移动机器人(10a、10b)的移动。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：-确定所述载具(12a、12b、12c、66、68)的轮配置(48a、48b)；以及-当所述移动机器人(10a、10b)与所述载具(12a、12b、12c、66、68)共同移动时，基于所述轮配置(48a、48b)控制所述移动机器人(10a、10b)的移动。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中获得所述环境数据(60)包括：通过所述环境传感器(36)读取在所述载具(12a、12b、12c、66、68)上提供的视觉代码(50)，并且其中所述方法还包括从所述视觉代码(50)提取信息。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：获得所述载具(12a、12b、12c、66、68)上的定位特征(52)的环境数据(60)，所述定位特征具有相对于所述至少一个手柄位置(40)的预定特征位置(54)，通过处理所述环境数据(60)来确定所述特征位置(54)，以及基于所述特征位置(54)来确定所述至少一个手柄位置(40)。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述至少一个操纵器(30)包括围绕基本水平的轴线(28b)能够旋转的连杆(24b)，并且其中所述方法还包括在将每个末端执行器(32)固定到所述至少一个手柄(38)之后减小所述连杆(24b)的支撑。7.一种用于控制移动机器人(10a、10b)以操纵载具(12a、12b、12c、66、68)的控制系统(58)，所述移动机器人(10a、10b)包括：
‑
具有基部(22)的主体(16)；-牵引装置(26a，26b)，被配置为使所述主体(16)在表面(14)上移动；-至少一个操纵器(30)，被连接到所述基部(22)；以及-至少一个末端执行器(32)，所述至少一个末端执行器能够通过所述至少一个操纵器(30)相对于所述基部(22)移动；其中所述移动机器人(10a、10b)被配置为执行所述基部(22)相对于所述表面(14)的全向运动；所述控制系统(58)包括至少一个数据处理设备(62)以及其上存储有计算机程序的至少一个存储器(64)，所述计算机程序包括程序代码，所述程序代码在由所述至少一个数据处理设备(62)执行时使所述至少一个数据处理设备(62)执行以下步骤：-从环境传感器(36)接收定位在所述表面(14)上的载具(12a、12b、12c、66、68)的环境数据(60)；-基于所述环境数据(60)确定所述载具(12a、12b、12c、66、68)的至少一个手柄(38)的手柄位置(40)；-基于一个或多个所述手柄位置(40)命令所述至少一个操纵器(30)相对于至少一个手柄(38)定位每个末端执行器(32)；-命令所述至少一个末端执行器(32)以固定到所述至少一个手柄(38)；以及-命令所述移动机器人(10a、10b)以与所述载具(12a、12b、12c、66、68)在所述表面(14)上共同移动。8.根据权利要求7所述的控制系统(58)，其中所述计算机程序包括程序代码，所述程序代码在由所述至少一个数据处理设备(62)执行时使所述至少一个数据处理设备(62)执行以下步骤：-确定相对于所述移动机器人(10a、10b)的载具导航点(70)；以及-当所述移动机器人(10a、10b)与所述载具(12a、12b、12c、66、68)共同移动时，基于所述载具导航点(70)来控制所述移动机器人(10a、10b)的移动。9.根据权利要求7或8所述的控制系统(58)，其中所述计算机程序包括程序代码，所述程序代码在由所述至少一个数据处理设备(62)执行时使所述至少一个数据处理设备(62)执行以下步骤：-确定所述载具(12a、12b、12c、66、68)的轮配置(48a、48b)；以及-当所述移动机器人(10a、10b)与所述载具(12a、12b、12c、66、68)共同移动时，基于所述轮配置(48a、48b)来控制所述移动机器人(10a、10b)的移动。10.根据权利要求7至9中任一项所述的控制系统(58)，其中所述计算机程序包括程序代码，所述程序代码在由所述至少一个数据处理设备(62)执行时使所述至少一个数据处理设备(62)执行以下步骤：-命令所述环境传感器(36)以读取在所述载具(12a、12b、12c、66、68)上提供的视觉代码(50)；以及-从所述视觉代码(50)提取信息。11.根据权利要求7至10中任一项所述的控制系统(58)，其中所述计算机程序包括程序代码，所述程序代码在由所述至少一个数据处理设备(62)执行时使所述至少一个数据处理
设备(62)执行以下步骤：-从所述环境传感器(36)接收所述载具(12a、12b、12c、66、68)上的定位特征(52)的环境数据(60)，所述定位特征具有相对于所述至少一个手柄位置(40)的预定特征位置(54)；-通过处理所述环境数据(60)来确定所述特征位置(54)；以及-基于所述特征位置(54)来确定所述至少一个手柄位置(40)。12.一种移动机器人(10a、10b)，包括：-具有基部(22)的主体(16)；-牵引装置(26a，26b)，被配置为使所述主体(16)在所述表面(14)上移动；-至少一个操纵器(30)，被连接至所述基部(22)；-至少一个末端执行器(32)，所述至少一个末端执行器能够通过所述至少一个操纵器(30)相对于所述基部(22)移动；以及-根据权利要求7至11中任一项所述的控制系统(58)；其中所述移动机器人(10a、10b)被配置为执行所述基部(22)相对于所述表面(14)的全向运动。13.根据权利要求12所述的移动机器人(10a、10b)，其中所述至少一个操纵器(30)包括围绕基本水平的轴线(28b)能够旋转的连杆(24b)，并且其中所述计算机程序包括程序代码，所述程序代码在由所述至少一个数据处理设备(62)执行时使所述至少一个数据处理设备(62)执行以下步骤：-在将每个末端执行器(32)固定到所述至少一个手柄(38)上之后，命令所述操纵器(30)以减少所述连杆(24b)的支撑。14.根据权利要求12或13所述的移动机器人(10a、10b)，其中，所述牵引装置(26a，26b)包括具有轮胎(20)的至少两个机器人轮(18a，18b)。

技术总结
一种通过移动机器人(10a、10b)来操纵载具(12a、12b、12c、66、68)的方法，该移动机器人包括具有基部(22)的主体(16)；牵引装置(26a，26b)；至少一个操纵器(30)；以及相对于所述基部可动的至少一个末端执行器(32)；其中该移动机器人被配置为执行该基部相对于表面的全向运动；所述方法包括：通过环境传感器(36)获得定位在所述表面上的载具的环境数据(60)；基于所述环境数据确定所述载具的至少一个手柄(38)的手柄位置(40)；基于一个或多个手柄位置相对于至少一个手柄定位每个末端执行器；将每个末端执行器固定到所述至少一个手柄；以及通过该移动机器人在该表面上共同移动该移动机器人和该载具。器人和该载具。器人和该载具。


技术研发人员：乔纳斯
受保护的技术使用者：ABB瑞士股份有限公司
技术研发日：2020.11.20
技术公布日：2023/8/24