用于外圍設備的快速連接的模塊化可重新構造的工作單元制造技術

描述了一種用于外圍設備的快速連接的示例性模塊化可重新構造的工作單元。在一個示例中，模塊化可重新構造的工作單元包括在工作單元的表面上的模塊化對接區，該模塊化對接區支持對接模塊以固定幾何構型安裝，且各個模塊化對接區包括用于要被安裝的對接模塊的各種電源和通信總線的電連接。工作單元也包括電氣子系統，用于聯接模塊化對接區之間的通信總線并向模塊化對接區提供電源電路，且包括模塊化對接區中的結構特征，以使得對接模塊能夠以固定幾何構型插入。工作單元也包括處理器，該處理器用于基于安裝到模塊化對接區上的相對應的對接模塊的位置和取向并基于所安裝的外圍設備的標識而確定所安裝的外圍設備的幾何標定。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】用于外圍設備的快速連接的模塊化可重新構造的工作單元與相關申請的橫向參照本申請要求2013年6月24日提交的美國專利申請序列號61/838,698的優先權，該美國申請的全部內容通過引用結合于此。
技術介紹
除非在此另有所指，在這個部分中描述的材料不是本申請中的權利要求的現有技術，并且不是通過包括在這個部分中而被承認為現有技術。工作單元提供安裝機器人外圍設備，如傳感器、致動器、臂、計算機和電源的安裝結構。通常，技術人員將這些外圍設備整合以產生定制的工作單元方案來解決特定任務。這個整合努力包括將機器人外圍設備機械安裝到工作單元中、將這些裝置連線到一起、在自動控制器中描述它們的配置并然后相對于彼此并相對于全局(world)標定這些裝置的幾何位置。這個整合過程會是耗時且高成本的。如果期望修改工作單元的功能性，這個整合努力的大部分工作要重復。另外，工作單元經常不能被重新構造，這是因為工作單元通常為特定任務或要求而定制。修改的高成本也使得不期望更換順序或損壞的裝置。
技術實現思路
在一個示例中，提供了一種模塊化可重新構造工作單元，其包括在工作單元的表面上的一個或多個模塊化對接區，所述模塊化對接區支持一個或多個對接模塊以固定幾何構型的安裝，各個模塊化對接區包括多個電連接，用于要被安裝的一個或多個對接模塊的各種電源和通信總線。所述一個或多個對接模塊提供在各自的外圍設備和工作單元之間的電和機械接口。工作單元也包括：用于聯接在一個或多個模塊化對接區之間的通信總線并且向一個或多個模塊化對接區提供電源電路的背板；所述一個或多個模塊化對接區內的一個或多個結構特征，所述一個或多個結構特征使得一個或多個對接模塊能夠以固定的幾何構型插入，使得一個或多個對接模塊相對于工作單元的取向被唯一地限定；以及處理器，所述處理器用于基于安裝到一個或多個模塊化對接區上的相對應的一個或多個對接模塊的位置和取向，并基于相對應的一個或多個對接模塊的安裝的外圍設備的標識而確定所安裝的外圍設備的幾何標定。在另一示例中，提供了一種模塊化可重新構造工作單元，其包括在工作單元的表面上的一個或多個模塊化對接區，所述模塊化對接區支持對接模塊在固定幾何構型下的安裝，且各個模塊化對接區包括多個電連接，該多個電連接用于要被安裝的對接模塊的各種電源和通信總線。工作單元也包括插入在一個或多個模塊化對接區內的一個或多個對接模塊，且一個或多個對接模塊提供在各自的外圍設備和工作單元之間的電和機械接口。所述工作單元也包括處理器，該處理器用于基于安裝到一個或多個模塊化對接區的相對應的一個或多個對接模塊的位置和取向并基于相對應的一個或多個對接模塊的所安裝的外圍設備的標識而確定所安裝的外圍設備的幾何標定。在另一示例中，提供了一種模塊化可重新構造工作單元，其包括機殼，所述機殼在所述機殼的表面上的一個或多個模塊化對接區，所述模塊化對接區支持對接模塊以固定幾何構型安裝；且各個模塊化對接區包括多個電連接，用于要被安裝的對接模塊的各種電源和通信總線。所述機殼還包括背板，用于聯接在一個或多個模塊化對接區之間的通信總線并向一個或多個模塊化對接區的電源電路。所述工作單元也包括插入所述一個或多個模塊化對接區內的一個或多個對接模塊，且所述一個或多個對接模塊提供各自的外圍設備和工作單元之間的電和模塊接口。在仍另一示例中，提供了方法和計算機程序產品，所述計算機程序產品包括由裝置或由一個或多個處理器可執行的指令，以執行所述方法的功能。所述方法可以被執行以用于操作工作單元，或用于確定安裝到工作單元的外圍設備的幾何標定。通過適當地參照附圖閱讀以下的詳細描述，對本領域技術人員而言，這些以及其他方面、優點和替代方式將變得明顯。附圖說明圖1示出示例性模塊化可重新構造工作單元；圖2A示出分解圖，其顯示了機殼的內部結構的示例；圖2B示出具有安裝的子系統的示例性背板；圖2C示出示例性對接站PCB，該對接站PCB接口從背板到對接模塊的電信號；圖2D示出在機殼內安裝的對接站PCB的細節圖；圖3示出示例性模塊化可重新構造工作單元；圖4示出另一示例性模塊化可重新構造工作單元；圖5示出機殼的示例性兩層構造，以支持對接區(dockingbay)的1×3布置和類似布置；圖6A-6B示出示例性對接模塊600的俯視和橫截面圖；圖7A-7B示出示例性對接模塊的插入；圖8示出示例性對接模塊的仰視圖；圖9示出另一示例性對接模塊的仰視圖；圖10是示出工作單元的部件的示例性功能架構的框圖；圖11示出示例性計算裝置的示意圖；圖12是示出用于操作工作單元的示例性方法的流程圖。具體實施方式以下的詳細描述參照附圖描述了所公開的系統和方法的各種特征和功能。在圖中，相同示例性符號標識相同的部件，除非上下文中另有所指。在此描述的說明性系統和方法實施方式并不意在限制。容易理解的是所公開的系統和方法的特定方面可以以各種不同的構造布置和組合，所有這些在此可構想。在示例中，提供了一種可重新構造的工作單元，該工作單元包括容納一個或多個模塊化對接站的機殼。所述機殼可以相對外部環境密封，并能夠剛性支持由所安裝的機器人臂或其他外圍設備施加的工作力。例如，所述機殼可以被構造成安裝到包括工作臺、地板、墻壁或天花板的任何表面上。所述機殼包括計算機和能量需求、以及工作單元功能性所需的相關裝置，并且可以利用機殼的表面作為用于特定任務的工作表面。在一些示例中，一個或多個模塊化對接站被暴露于機殼的頂表面上，該模塊化對接站支持機器人外圍設備的插拔安裝并可以實現免工具快速連接，使得所述外圍設備可以在沒有工具的情況下被安裝。所述模塊化對接站包括防止外圍設備在錯誤取向上安裝的特征以及確保外圍設備與機殼可重復和精確對準的特征。所述模塊化對接站也可以包括允許一個或多個電源和通信總線與所安裝的外圍設備的電連接的特征，而不使用工具或手動電連接器。現在參照圖，圖1示出了示例性模塊化可重新構造的工作單元100。工作單元100包括機殼102，該機殼102具有布置成2×3陣列的六個模塊化對接區104a-104f。模塊化的對接區104a-104f處于機殼102的表面上并且支持一個或多個對接模塊以固定的幾何構型的安裝。模塊化對接區104a-104f包括用于要被安裝的對接模塊的各種電源和通信總線的多個電連接，并且對接模塊提供了各自的外圍設備和工作單元100之間的電和機械接口。如圖1所示，兩個模塊化對接區104d和104f包括對接模塊，所述對接模塊被插入并被構造有兩個外圍設備模塊，該外圍設備模塊包括機器人臂外圍設備106和攝像機外圍設備108，但是可以實現各種種類和構造的外圍設備。其他示例性外圍設備包括用于定位組裝下的裝置(device-under-assembly)的夾具以及用于測量檢驗下的裝置(device-under-inspection)的測量工具。另外，可以選擇其他數量和布置的對接站。每個模塊化對接區104a-104f處于外圍設備模塊能夠被插入的位置。機殼102的頂部可以包括沒有對接站的區域，提供了用于自動任務的工作表面110。由于工作表面110在機殼本身上，可以實現工作目標和標定的定位。包括沒有對接區的區域也產生了機殼102內側的體積，該體積沒有由對接區硬件所占據。這個體積可以用于內部子系統。如圖1所示，未插入對接模塊的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種模塊化可重新構造工作單元，包括：在所述工作單元的表面上的一個或多個模塊化對接區，所述模塊化對接區支持一個或多個對接模塊以固定幾何構型安裝，其中各個模塊化對接區包括用于要被安裝的一個或多個對接模塊的各種電源和通信總線的多個電連接，且其中所述一個或多個對接模塊在各自的外圍設備和工作單元之間提供電和機械接口；電氣子系統，所述電氣子系統用于聯接一個或多個模塊化對接區之間的通信總線，并向一個或多個模塊化對接區提供電源電路；在所述一個或多個模塊化對接區中的一個或多個結構特征，以使得一個或多個對接模塊能夠以固定幾何構型插入，使得一個或多個對接模塊相對于工作單元的取向被唯一限定；以及處理器，所述處理器用于基于安裝到一個或多個模塊化對接區上的相對應的一個或多個對接模塊的位置和取向并基于相對應的一個或多個對接模塊的所安裝的外圍設備的標識來確定所安裝到外圍設備的幾何標定。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.06.24 US 61/838,698;2014.02.27 US 14/191,8311.一種模塊化可重新構造工作單元，包括：在所述工作單元的表面上的一個或多個模塊化對接區，所述模塊化對接區支持一個或多個對接模塊以固定幾何構型安裝，其中各個模塊化對接區包括用于要被安裝的一個或多個對接模塊的各種電源和通信總線的多個電連接，且其中所述一個或多個對接模塊在各自的外圍設備和工作單元之間提供電和機械接口；電氣子系統，所述電氣子系統用于聯接一個或多個模塊化對接區之間的通信總線，并向一個或多個模塊化對接區提供電源電路；在所述一個或多個模塊化對接區中的一個或多個結構特征，以使得一個或多個對接模塊能夠以固定幾何構型插入，使得一個或多個對接模塊相對于工作單元的取向被唯一限定；以及處理器，所述處理器用于基于安裝到一個或多個模塊化對接區上的相對應的一個或多個對接模塊的位置和取向并基于相對應的一個或多個對接模塊的所安裝的外圍設備的標識來確定所安裝到外圍設備的標定參數，并且，所述標定參數包括相應的外圍設備之間的距離以及相應的外圍設備之間的取向和姿態，以使相應的外圍設備能夠彼此相互作用。2.如權利要求1所述的模塊化可重新構造工作單元，還包括插入所述一個或多個模塊化對接區內的一個或多個對接模塊，其中所述一個或多個對接模塊包括聯接到一個或多個模塊化對接區的電連接器，其中所述電連接器包括一個或多個彈簧加載的銷連接器和金屬刀片連接器。3.如權利要求1所述的模塊化可重新構造的工作單元，還包括插入所述一個或多個模塊化對接區內的一個或多個對接模塊，其中所述一個或多個對接模塊包括一個或多個杠桿臂，以與一個或多個模塊化對接區內的一個或多個結構特征相接合并在一個或多個對接模塊和工作單元之間產生剛性連接。4.如權利要求1所述的模塊化可重新構造的工作單元，其中，所述一個或多個模塊化對接區通過電氣子系統并經由印刷電路板(PCB)卡邊緣連接器或線束聯接到一個或多個對接模塊。5.如權利要求1所述的模塊化可重新構造的工作單元，其中，所述多個電連接包括以太網和USB連接。6.如權利要求1所述的模塊化可重新構造的工作單元，其中，給定的外圍設備可以包括機器人臂、攝像機、夾持器、具有攝像機的七自由度(DOF)臂、用于評估測試下的裝置的功能性的裝置、用于測量測試下的裝置的位置的傳感器以及用于接口到外部裝置的輸入/輸出(I/O)外圍設備中的一個或多個。7.如權利要求1所述的模塊化可重新構造的工作單元，其中，所述一個或多個模塊化對接區布置成M×N陣列，且其中，電源電路和處理器布置在各行模塊化對接區之間。8.如權利要求1所述的模塊化可重新構造的工作單元，其中，所述一個或多個模塊化對接區布置成1×M陣列，且其中電源電路和處理器布置在一行模塊化對接區之下。9.如權利要求1所述的模塊化可重新構造的工作單元，還包括蓋，所述蓋固定到沒有相對應的對接模塊的給定模塊化對接區上。10.如權利要求1所述的模塊化看重新構造的工作單元，其中，所述一個或多個模塊化對接區是相同的。11.如權利要求1所述的模塊化可重新構造的工作單元，其中，所述處理器還從各自的所安裝的外圍設備接收各自的所安裝外圍設備的描述，該描述包括在將各自的所安裝的外圍設備...

【專利技術屬性】
技術研發人員：A埃德辛格，A朱爾斯，S努瑟，A賈因，JN瓦因斯，
申請(專利權)人：紅木機器人有限責任公司，
類型：發明
國別省市：美國;US