ES2913085T3 - Sistemas y métodos para proporcionar una iluminación comunicativa dinámica en un entorno robótico - Google Patents

Sistemas y métodos para proporcionar una iluminación comunicativa dinámica en un entorno robótico Download PDF

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Joseph Romano
Daniel Smith
Siddhartha SRINIVASA
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Abstract

Un sistema robótico que incluye un brazo articulado (12) con un efector terminal (14), donde dicho sistema robótico se utiliza en un entorno robótico que requiere la interacción con personas en el entorno robótico, y comprendiendo dicho sistema robótico: una pluralidad de luces, que incluye luces dispuestas en un anillo (34) alrededor de una muñeca del efector terminal, donde el anillo se puede iluminar en un lado que se corresponde con la dirección de los movimientos en un futuro cercano conocidos del brazo articulado para transmitir los movimientos en un futuro cercano conocidos del brazo articulado a las personas en el entorno robótico.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistemas y métodos para proporcionar una iluminación comunicativa dinámica en un entorno robótico ANTECEDENTES
La invención hace referencia en general a sistemas robóticos y está relacionada, en particular, con sistemas robóticos que se utilizan en un entorno que implica una actividad humana.
Ciertos sistemas robóticos están diseñados para ser utilizados en entornos que también incluyen personas. En entornos de clasificación de almacén, por ejemplo, los trabajadores son responsables de coger los objetos y colocarlos en los estantes en sus ubicaciones correctas. Un modelo habitual es utilizar celdas de trabajo con sistemas put to light (depositar en la luz) para facilitar este proceso, mediante la indicación por medio de luces de la ubicación objetivo deseada. De manera habitual, estos sistemas emplean luces monocromáticas o tienen una pantalla que muestra el número de artículos que el trabajador debería colocar en el estante. Mediante la utilización de estas luces como señales visuales, se recorta un tiempo valioso en la tarea de clasificación. De manera adicional, los trabajadores pueden tener problemas clasificando artículos particulares no previstos, dañados, sin código de barras o en cualquier caso artículos problemáticos que no se pueden clasificar. Cuando los trabajadores se encuentran con objetos de este tipo pueden levantar un pequeño banderín o una luz que se puede activar para indicar a un supervisor o encargado que han tenido problemas con el procesamiento de un artículo. Esto les permite continuar con la clasificación sin dejar su área de trabajo.
No obstante, las soluciones actuales, tales como el put to light, no se trasladan bien para utilizar en sistemas automatizados. Utilizar la iluminación para demostrar a un robot donde colocar un objeto puede ser, de hecho, básicamente peor que enviar las ubicaciones de colocación directamente desde un sistema de gestión de almacén u otra base de datos. Es decir, los sistemas automatizados no utilizan iluminación normalmente a la hora de determinar la colocación de objetos. Asimismo, los trabajadores que trabajan en instalaciones de clasificación pueden tener expectativas preconcebidas del papel que la iluminación juega en la clasificación. Por lo tanto, existe aún una necesidad de un sistema robótico que pueda comunicar mejor, más rápidamente y de manera más eficiente a los trabajadores en el entorno robótico la información que puede ayudar a mantener cada trabajador a salvo de lesiones. El documento CH 701 886 A2 divulga un automatismo o brazo robótico que tiene un conjunto de elementos de iluminación visibles dispuestos a modo de matriz, donde los elementos de iluminación representan símbolos que se forman como símbolos pictográficos o alfanuméricos monocolores o multicolores. Las condiciones operativas, p. ej., el movimiento del automatismo o el brazo, o los cambios en las condiciones operativas del automatismo o el brazo robótico se indican mediante una activación o desactivación y/o un cambio del brillo y/o unos destellos regulares o irregulares y/o un cambio de color de los elementos de iluminación.
El documento US 2015/073589 A1 divulga una unidad robótica de manipulación de materiales adaptada para ser utilizada en una instalación de procesamiento de pedidos que incluye una base de un vehículo móvil autónomo y una pluralidad de receptáculos de artículos situados en la base. Un indicador visual asociado con el receptáculo facilita la recogida de los artículos o la colocación de los artículos desde la unidad robótica.
COMPENDIO
De acuerdo con una realización, la invención proporciona un sistema robótico tal como el que se define en la reivindicación 1 adjunta.
De acuerdo con una realización adicional, la invención proporciona un método tal como se define en la reivindicación 10 independiente adjunta.
DESCRIPCIÓN BREVE DE LOS DIBUJOS
La siguiente descripción se puede comprender mejor haciendo referencia a los dibujos anexos, en los cuales: la figura 1 muestra una vista esquemática ilustrativa de un sistema robótico de acuerdo con una realización de la presente invención;
la figura 2 muestra una vista esquemática ilustrativa de una parte de ubicación de destino del sistema robótico que se muestra en la figura 1;
la figura 3 muestra una vista esquemática ilustrativa de una paret del efector terminal del sistema robótico que se muestra en la figura 1;
la figura 4 muestra una vista esquemática ilustrativa de una pluralidad de ubicaciones de identificación de la estación del sistema robótico de la figura 1.
Los dibujos se muestran únicamente con fines ilustrativos.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
De acuerdo con una realización, la invención proporciona un sistema de iluminación para que se utilice en un entorno de clasificación robótico, así como también la utilización de dicho sistema para transmitir un estado del sistema. En ciertas realizaciones, se coloca una matriz de LED RGB en los estantes y se monta una matriz de LED RGB en un efector terminal o elemento manipulador. En otras realizaciones, la invención proporciona un método de transmisión del estado del robot utilizando estos sistemas, así como también un poste de luces.
Por lo tanto, la invención proporciona sistemas y métodos para transmitir el estado y la información de un futuro cercano a través de matrices de LED durante la clasificación robótica. En ciertas realizaciones, la invención proporciona sistemas y método para facilitar la comunicación con los trabajadores.
De acuerdo con diversas realizaciones, la invención proporciona un sistema robótico que puede incluir una matriz de LED RGB montada sobre o debajo de los estantes, y proporciona, en un ejemplo, una información referente a dónde colocará el sistema automatizado los futuros objetos, la ubicación de los objetos colocados anteriormente y el estado general del sistema. Se puede montar una matriz de LED RGB en un elemento manipulador o efector terminal. La invención también proporciona la utilización del sistema para transmitir información sobre el proceso de recoger objetos, las características de los objetos recogidos, las características de los agarres en los objetos y el estado general del sistema, así como también la utilización de postes de luces a la hora de transmitir el estado del sistema automatizado para clasificación.
La figura 1, por ejemplo, muestra un sistema de acuerdo con una realización de la presente invención que incluye un sistema robótico 10 que incluye un brazo articulado 12. El brazo articulado 12 incluye un efector terminal 14 así como también unos segmentos articulados 16, 18 y 20, y está programado, por ejemplo, para recoger artículos desde un transportador 22 y colocar los artículos en una de los diversos recipientes o ubicaciones de clasificación 24 correctas. El sistema robótico está diseñado para que se emplee en un entorno que incluye trabajadores que puede suministrar los artículos al transportador, retirar recipientes llenos, proporcionar mantenimiento de los brazos articulados o en cualquier caso realizar servicios que requieran que estén presentes en el entorno robótico y se muevan por este.
Tal como también se muestra en la figura 1, el sistema robótico puede incluir unos sistemas de iluminación 26, 28, 30 y 32 en los estantes que soportan los recipientes 24, así como también un sistema de iluminación 34 que está situado en el efector terminal 14 para transmitir la información referente a un estado del efector terminal, y un sistema de iluminación 36 que es indicativo del estado del robot. El sistema robótico puede incluir un controlador en una base del brazo articulado, o puede incluir un controlador remotor 21 que se comunica tanto de manera inalámbrica como de manera cableada directa con el brazo articulado y el entorno robótico.
La figura 2, por ejemplo, muestra un sistema de iluminación tal como el de cualquiera de los sistemas 22, 24, 26 y 28 de la figura 1, donde cada uno incluye una tira de iluminación 26 situada sobre o debajo de un estante de recipientes 24. Cada tira de LED RGB 26 se monta en estantes individuales y se cubre con un plástico translúcido. Los controladores se montan en el lateral de las unidades de estantes. Los LED se pueden controlar de manera individual por medio de software a través de una red WiFi local con el fin de mostrar el estado del sistema. Las tiras de iluminación 26 se pueden iluminar, por ejemplo, en un primer color o un primer modo (p. ej., un primer modo de destellos) para transmitir que el sistema planea mover el efector terminal a la ubicación de destino o recipiente asociado. Asimismo, la tira de iluminación se puede iluminar en un segundo color o un segundo modo (p. ej., un segundo modo de destellos) para indicar que la ubicación de destino o el recipiente asociado está lleno y es necesario que un trabajador lo retire.
Por lo tanto, de acuerdo con ciertas realizaciones de la invención, el sistema de iluminación puede transmitir el estado de la tarea de clasificación robótica, así como también el estado del robot. Por ejemplo, en una realización, después de que el sistema haya seleccionado una ubicación de colocación, se ilumina un subconjunto de los LED RGB 26 adyacente a la ubicación de colocación con un color pulsante, con el fin de demostrar donde colocará el robot su siguiente objeto. Una vez que se colocan los objetos, se iluminan los mismos LED con un color diferente con el fin de indicar una colocación correcta. De manera similar, cuando se realizan tareas que requieren precaución o cuando se ha producido un error, se pueden iluminar todas las luces con un color naranja o rojo pulsante, respectivamente. Transmitir el estado del sistema de esta manera proporciona a los trabajadores una información fácilmente accesible y entendible sobre la tarea en cuestión y permite una interacción de colaboración avanzada con los sistemas automatizados.
La figura 3 muestra un sistema de iluminación de acuerdo con una realización que incluye unos LED 34 que están montados en un anillo en el efector terminal 14, y son visibles a través de una cubierta plástica circular translúcida. Las luces 34 en el efector terminal 14 se utilizan para transmitir la información sobre los objetos, sobre el estado del robot, así como también el estado del sistema. Cuando se recogen objetos, los LED 34 se iluminan brevemente para indicar un agarre correcto, o pueden mostrar un color diferente si el artículo se ha de devolver al transportador 22 debido a un agarre comprometido, las luces 34 pueden mostrar un color y/o una iluminación destelleante diferente.
Cuando el robot entra en un modo diferente, tal como el movimiento hacia un recipiente de clasificación, los LED 34 se iluminan con colores diferentes. Las luces 34 también se utilizan para mostrar una dirección de movimiento prevista del efector terminal, por ejemplo, haciendo que las luces emitan destellos de color verde en un lado en la dirección sobre la cual está a punto de moverse el efector terminal. De nuevo, las luces 34 se pueden iluminar con colores o modos de destello diferentes para comunicar el estado robótico, el estado del efector terminal y la dirección de movimiento prevista del efector terminal.
La figura 4 muestra un sistema de iluminación que incluye un sistema de iluminación 36, que incluye un poste de luces que tiene las luces individuales 40, 42 y 44, que se utilizan para indicar el estado del sistema a los trabajadores que pueden no estar en un área próxima. De manera habitual, esto conlleva iluminar una luz verde cuando el sistema está trabajando y una luz roja cuando el sistema he entrado en un estado de error. También se pueden proporcionar estados más complejos, tales como cuando el sistema está a la espera de clasificar artículos adicionales. Sistemas robóticos adyacentes adicionales pueden incluir otros sistemas de iluminación que incluyan las luces 50, 52 y 54. Tal como se cita anteriormente, las luces 34 se pueden iluminar con colores o modos de destello diferentes para comunicar el estado robótico, el estado del efector terminal o la dirección de movimiento prevista del efector terminal.
Por lo tanto, de acuerdo con diversas realizaciones, la pluralidad de luces pueden ser luces multicolores cercanas a un efector terminal del brazo articulado. La pluralidad de luces multicolores es indicativa de una dirección de movimiento prevista del efector terminal, y pueden ser indicativas de la calidad del agarre del efector terminal en un objeto. La pluralidad de luces multicolores se dispone en una muñeca del efector terminal y pueden ser indicativas de que el sistema robótico no tiene una información adecuada referente a una tarea requerida para un objeto, o indicativas de que el sistema robótico no reconoce el objeto. En otras realizaciones, la pluralidad de luces multicolores puede ser indicativas de que el sistema robótico no conoce donde poner un objeto, o pueden ser indicativas de a dónde se dirige el efector terminal. En ciertas realizaciones, la pluralidad de luces multicolores incluye luces en posibles ubicaciones objetivos que son indicativas de cuándo un recipiente en una ubicación objetivo está lleno o completo de otra manera.
Aquellos que son expertos en la técnica apreciarán que se pueden realizar numerosas modificaciones y variaciones a las realizaciones divulgadas anteriormente sin alejarse del alcance de la presente invención.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema robótico que incluye un brazo articulado (12) con un efector terminal (14), donde dicho sistema robótico se utiliza en un entorno robótico que requiere la interacción con personas en el entorno robótico, y comprendiendo dicho sistema robótico:
una pluralidad de luces, que incluye luces dispuestas en un anillo (34) alrededor de una muñeca del efector terminal,
donde el anillo se puede iluminar en un lado que se corresponde con la dirección de los movimientos en un futuro cercano conocidos del brazo articulado para transmitir los movimientos en un futuro cercano conocidos del brazo articulado a las personas en el entorno robótico.
2. El sistema robótico según se reivindica en la reivindicación 1, donde la pluralidad de luces incluye luces multicolores próximas a un efector terminal del brazo articulado.
3. El sistema robótico según se reivindica en la reivindicación 2, donde la pluralidad de luces multicolores es indicativa de la calidad del agarre del efector terminal en un objeto.
4. El sistema robótico según se reivindica en la reivindicación 2, donde la pluralidad de luces multicolores es indicativa de que el sistema robótico no tiene una información adecuada referente a una tarea requerida para un objeto.
5. El sistema robótico según se reivindica en la reivindicación 4, donde la pluralidad de luces multicolores es indicativa de que el sistema robótico no reconoce el objeto.
6. El sistema robótico según se reivindica en la reivindicación 4, donde la pluralidad de luces multicolores es indicativa de que el sistema robótico no conoce dónde poner un objeto.
7. El sistema robótico según se reivindica en la reivindicación 1, donde la pluralidad de luces incluye luces multicolores en posibles ubicaciones objetivo a las que se puede dirigir el efector terminal.
8. El sistema robótico según se reivindica en la reivindicación 7, donde la pluralidad de luces multicolores incluye unas luces (26) en posibles ubicaciones objetivo (24) que son indicativas de cuándo un recipiente en una ubicación objetivo está lleno o completo de otra manera.
9. El sistema robótico según se reivindica en la reivindicación 1, donde la pluralidad de luces incluye luces que se proporcionan como luces pulsantes para indicar un estado de error del sistema robótico.
10. Un método para proporcionar una iluminación de comunicación en un entorno robótico que requiere la interacción con personas en el entorno robótico, comprendiendo dicho método los pasos de:
proporcionar en el entorno robótico, un sistema robótico que tiene un efector terminal (14); proporcionar una pluralidad de luces, que incluyen luces dispuestas en un anillo (34) alrededor de una parte de muñeca del efector terminal; y
iluminar el anillo de luces en un lado indicativo de una dirección de movimiento prevista del efector terminal del sistema robótico en el entorno robótico.
11. El método según se reivindica en la reivindicación 10, donde el paso de iluminar conlleva iluminar las luces asociadas con una ubicación de destino (24) prevista.
12. El método según se reivindica en la reivindicación 11, donde la ubicación de destino prevista está asociada con una pluralidad de luces multicolores (26).
13. El método según se reivindica en la reivindicación 10, donde el método incluye el paso de proporcionar una iluminación indicativa de un agarre de un objeto por parte del efector terminal.
14. El método según se reivindica en la reivindicación 13, donde las luces están situadas en el sistema robótico adyacentes al efector terminal.
15. El método según se reivindica en la reivindicación 9, caracterizado además por el paso de emitir destellos desde las luces para indicar un estado de error en el entorno robótico.
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