專利名稱：用于控制產(chǎn)品遞送系統(tǒng)的控制系統(tǒng)和方法
用于控制產(chǎn)品遞送系統(tǒng)的控制系統(tǒng)和方法
相關(guān)申請的交叉引用
本申請要求于2009年11月25日提交的序列號為61/264，318的共同待審的美國臨時(shí)專利申請的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容包含于此以資參考。技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明一般地涉及一種產(chǎn)品遞送系統(tǒng)。更具體地講，本發(fā)明涉及諸如自動售賣機(jī)等的產(chǎn)品遞送系統(tǒng)以及控制其的控制系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
用于售賣的分配過程根據(jù)應(yīng)用而不同。例如，用于瓶裝和罐裝飲料自動售賣機(jī)的常見分配過程具有用于使振蕩器旋轉(zhuǎn)的電機(jī)，振蕩器在啟動時(shí)根據(jù)旋轉(zhuǎn)的角度和位置將會分配容器(罐或瓶子)。在其它瓶子和罐自動售賣機(jī)中，支架水平地和垂直地移動以在將要售賣的瓶子或罐的前面定位該支架。瓶子或罐被釋放以落在支架中，并且支架移動至掉落口，在掉落口，瓶子或罐掉落在分配區(qū)域中。
冷凍食物售賣能夠?qū)τ诜峙涮岢鲆欢ǖ奶魬?zhàn)，因?yàn)閱臃峙錂C(jī)構(gòu)所需的一些部件經(jīng)常布置在冷凍室內(nèi)，從而產(chǎn)生這些部件必須在其中工作的嚴(yán)酷環(huán)境。另一方面，除了在售賣周期期間之外，分配機(jī)構(gòu)的所有部件一直與冷凍室分開。真空系統(tǒng)(諸如，在美國專利N0.7，044，330 ;6，547，096 ;和 5，240，139 以及美國公開 N0.2008/0093371 中的任意一個(gè)公開的真空系統(tǒng)，其全部內(nèi)容包含于此以資參考)已在冷凍和非冷凍食物分配環(huán)境中用于從擱架舉起產(chǎn)品并將產(chǎn)品移至掉落口以進(jìn)行分配。結(jié)合冷凍環(huán)境，這種系統(tǒng)特別地有用，因?yàn)槌嗽谑圪u周期期間之外，分配機(jī)構(gòu)可典型地一直與冷凍室分開。
美國公開N0.2008/0093371公開了一種真空系統(tǒng)，相對于現(xiàn)有技術(shù)的真空系統(tǒng)，該真空系統(tǒng)提供增加的效率，復(fù)雜性更低并且不笨重。美國公開N0.2008/0093371中公開的真空系統(tǒng)使用多關(guān)節(jié)型機(jī)器人臂定位獨(dú)立電機(jī)驅(qū)動機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)真空產(chǎn)生組件以從存儲擱架拾取待售賣的產(chǎn)品，將該產(chǎn)品運(yùn)送到分配區(qū)域，并分配該產(chǎn)品。相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，美國公開N0.2008/0093371的真空系統(tǒng)包括各種有益的控制系統(tǒng)特征。例如，該控制系統(tǒng)監(jiān)視真空產(chǎn)生組件的電流消耗以確定何時(shí)產(chǎn)品已被抓住以及何時(shí)產(chǎn)品被真空釋放。這幫助系統(tǒng)評估是否已實(shí)際從機(jī)器分配產(chǎn)品。另外，美國公開N0.2008/0093371的控制系統(tǒng)監(jiān)視機(jī)器人臂的各部分的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動以在售賣周期期間精確地定位真空產(chǎn)生組件。盡管存在這些特征相對于現(xiàn)有技術(shù)而言提供的改進(jìn)，但在其它缺點(diǎn)之中，美國公開N0.2008/0093371的控制系統(tǒng)未提供用于對控制系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)、編程和/或重新編程的簡單的裝置，并且未提供用于減少和/或監(jiān)視售賣故障的裝置。因此，將會希望提供一種克服這些缺點(diǎn)以及現(xiàn)有技術(shù)的其它缺點(diǎn)的控制系統(tǒng)。
在典型的自動售賣機(jī)中，產(chǎn)品由路線傳動器(該路線傳動器為售賣操作員工作)，裝填(再進(jìn)貨)至標(biāo)準(zhǔn)水平(裝滿)，并且該路線傳動器基于自從上次路線傳動器為機(jī)器再進(jìn)貨以來發(fā)生的購買取出機(jī)器中的任何現(xiàn)金。經(jīng)常利用將關(guān)于再進(jìn)貨過程的數(shù)據(jù)發(fā)送回至由機(jī)器所有者/管理者(“操作員”)訪問的中央服務(wù)器的手持式記錄器或遙測裝置來捕捉關(guān)于再進(jìn)貨過程的數(shù)據(jù)。用于發(fā)送這種數(shù)據(jù)的觸發(fā)事件典型地是經(jīng)機(jī)器內(nèi)的打開和關(guān)閉開關(guān)啟動的門的打開和關(guān)閉。
這種過程具有固有誤差因素。當(dāng)路線傳動器關(guān)門時(shí)，系統(tǒng)認(rèn)為機(jī)器被裝填到標(biāo)準(zhǔn)值或者裝填到機(jī)器認(rèn)為裝滿的水平。在由路線傳動器為機(jī)器再進(jìn)貨之后機(jī)器中的實(shí)際產(chǎn)品水平或?qū)嶋H產(chǎn)品數(shù)量是未知的，并且能夠由路線傳動器在關(guān)門之前或之后修改。這允許路線傳動器通過使存貨控制系統(tǒng)認(rèn)為機(jī)器已滿但不將產(chǎn)品補(bǔ)充到標(biāo)準(zhǔn)水平而“欺騙”系統(tǒng)并偷竊產(chǎn)品。因此，提供一種允許機(jī)器操作員在每次為機(jī)器再進(jìn)貨時(shí)確認(rèn)裝填到機(jī)器中的產(chǎn)品的實(shí)際數(shù)量的方法和系統(tǒng)將會是有益的。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括自動售賣機(jī)應(yīng)用等中的改進(jìn)的產(chǎn)品遞送系統(tǒng)、用于控制產(chǎn)品遞送系統(tǒng)的方法的控制系統(tǒng)。本發(fā)明的控制系統(tǒng)是產(chǎn)品遞送系統(tǒng)的一部分，該產(chǎn)品遞送系統(tǒng)包括定位系統(tǒng)、產(chǎn)品抓握裝置和用于控制產(chǎn)品遞送過程的控制器(控制系統(tǒng))。可包括本發(fā)明的控制系統(tǒng)的產(chǎn)品遞送系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例顯示并描述于美國公開N0.2008/0093371，其全部內(nèi)容包含于此以資參考。盡管如此，將會理解，本發(fā)明的控制系統(tǒng)可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下被包括在現(xiàn)在已知或以后開發(fā)的各種產(chǎn)品遞送系統(tǒng)和/或自動售賣機(jī)中(包括但不限于具有多關(guān)節(jié)型臂的機(jī)器人定位系統(tǒng)、直角坐標(biāo)型軌道組件或任何其它方式的定位以及真空或非真空抓握/夾取裝置)。
在一些優(yōu)選實(shí)施例中，定位系統(tǒng)(在本文稱為機(jī)器人機(jī)械手)是機(jī)器人聯(lián)動裝置，該機(jī)器人聯(lián)動裝置包括由旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)連接的臂部分。每個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)由驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動，該驅(qū)動系統(tǒng)使相鄰臂部分相對于其它臂部分旋轉(zhuǎn)以便為機(jī)器人機(jī)械手提供幾個(gè)自由度。在一些優(yōu)選實(shí)施例中，產(chǎn)品抓握裝置是真空拾取器頭并連接在機(jī)器人機(jī)械手的一個(gè)末端。機(jī)器人機(jī)械手的相反末端由合適的結(jié)構(gòu)(諸如，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié))固定到自動售賣機(jī)設(shè)備等的櫥柜內(nèi)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。
在一些優(yōu)選實(shí)施例中，真空拾取器頭是獨(dú)立空氣真空泵組件，該組件包括殼體，殼體包含真空抽氣機(jī)構(gòu)、真空泵驅(qū)動機(jī)構(gòu)(諸如，電機(jī))和吸盤。在一些這種實(shí)施例中，對真空拾取器頭確定尺寸和形狀以便能夠插入到自動售賣機(jī)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)擱架以及從所述一個(gè)或多個(gè)擱架收回。
在優(yōu)選實(shí)施例中，定位系統(tǒng)包括線纜和卷軸裝置，該線纜和卷軸裝置用于相對于機(jī)器人機(jī)械手的位置降低和升高真空拾取器頭。線纜纏繞在卷軸上以升高真空拾取器頭，并且線纜可松開以降低真空拾取器頭。在一個(gè)實(shí)施例中，線纜包括將電力傳輸給真空拾取器頭以及在真空拾取器頭和控制器之間傳輸控制信號的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線。在另一實(shí)施例中，線纜包括沿著其軸向長度大體上無彈性的材料。無彈性材料的使用增加了拾取器頭的定位的準(zhǔn)確性，因?yàn)楫?dāng)在卷軸上纏繞或松開線纜時(shí)，線纜的總長度大體上保持不變。
在優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明的控制器控制機(jī)器人機(jī)械手臂部分的旋轉(zhuǎn)、真空拾取器頭的下降和上升以及真空拾取器頭內(nèi)包含的真空泵的工作和不工作。控制器在真空泵運(yùn)行的同時(shí)監(jiān)視真空泵的電流消耗以確定產(chǎn)品是否被真空泵抓住。檢測到的真空泵的電流消耗的增加由控制系統(tǒng)用來確定正在產(chǎn)生真空，因此，確定產(chǎn)品被真空拾取器抓住。控制器能夠結(jié)合每個(gè)臂部分的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動監(jiān)視真空泵的電流消耗以確定當(dāng)產(chǎn)品掉落(或發(fā)生售賣故障)時(shí)的真空泵的精確位置和定向。這使控制器能夠嘗試調(diào)整、校正或以其它方式克服售賣故障的原因。在優(yōu)選實(shí)施例中，控制器還以協(xié)調(diào)的方式并且結(jié)合每個(gè)臂部分的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的監(jiān)視來增加或減小傳送給每個(gè)臂部分的驅(qū)動系統(tǒng)的功率，以減少售賣周期時(shí)間并使售賣成功最大化。在優(yōu)選實(shí)施例中，控制器使用真空泵的電流消耗的監(jiān)視和/或機(jī)器人機(jī)械手的每個(gè)臂部分的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的監(jiān)視來幫助對控制系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)、編程和/或重新編程。
在一些優(yōu)選實(shí)施例中，用于逆反射能量的傳感器安裝在產(chǎn)品抓握/夾取裝置上并有效地連接到控制器。在一些實(shí)施例中，傳感器包括超聲波傳感器。本發(fā)明的用于逆反射能量的傳感器安裝到抓握/夾取裝置以使傳感器能夠感測位于產(chǎn)品擱架內(nèi)的產(chǎn)品相對于位于產(chǎn)品擱架正上方的抓握/夾取裝置的“原始”位置的深度。當(dāng)門關(guān)閉時(shí)，本發(fā)明的控制器經(jīng)有效連接到控制器的打開/關(guān)閉開關(guān)感測到這種關(guān)閉，并且控制器通過下面的控制算法運(yùn)行:
.當(dāng)感測到門關(guān)閉時(shí)，控制器以增量方式對已被預(yù)編程到可由控制器訪問的數(shù)據(jù)庫中的每個(gè)產(chǎn)品擱架位置編索引(即，擱架位置A1、A2、A3、B1、B2、B3等)。控制器可以在每個(gè)預(yù)編程的擱架位置上方的預(yù)定高度(每個(gè)擱架位置上方的“原始”位置)將抓握/夾取裝置移動到這種位置的正上方。當(dāng)抓握/夾取裝置在擱架位置上方到達(dá)它的位置時(shí)，本發(fā)明的逆反射傳感器由控制器使用以讀取該特定產(chǎn)品擱架中的產(chǎn)品的高度(或者傳感器/原始位置和位于擱架內(nèi)的產(chǎn)品的頂表面之間的距離)。該值由控制器針對該特定擱架保存在表(數(shù)據(jù)庫)中。
.當(dāng)?shù)谝粩R架產(chǎn)品讀取完成時(shí)，控制器前進(jìn)至下一預(yù)編程的位置，重復(fù)上述過程，然后繼續(xù)前進(jìn)至每個(gè)擱架位置，直至所有擱架的產(chǎn)品的高度被讀取并記錄在合適的表中。
.當(dāng)分配產(chǎn)品時(shí)，控制器準(zhǔn)確地知道(即，記錄在數(shù)據(jù)庫中和/或報(bào)告/發(fā)送給操作員)在一定時(shí)間段期間多少個(gè)產(chǎn)品已被分配，并且在遞送產(chǎn)品時(shí)更新每個(gè)表(即，每個(gè)擱架的產(chǎn)品的實(shí)際數(shù)量存儲在數(shù)據(jù)庫中，并且每次從特定擱架售賣產(chǎn)品時(shí)，控制器將該擱架中的數(shù)量減小1，或者另一方面，控制器保持對在機(jī)器維護(hù)之間從每個(gè)擱架售賣的產(chǎn)品的數(shù)量計(jì)數(shù)的用于每個(gè)擱架的計(jì)數(shù)器)。
.當(dāng)路線傳動器到達(dá)下一次機(jī)器維護(hù)時(shí)，控制器準(zhǔn)確地知道(S卩，已存儲在數(shù)據(jù)庫中和/或報(bào)告/發(fā)送給操作員)多少個(gè)產(chǎn)品已被賣出(從每個(gè)擱架以及從作為整體的機(jī)器)，并且準(zhǔn)確地知道自從上次維護(hù)以來已由機(jī)器收取多少現(xiàn)金；這由門開關(guān)觸發(fā)。
在優(yōu)選實(shí)施例的控制器中，存在菜單驅(qū)動的編程/設(shè)置功能。這種編程功能要求:在安裝或設(shè)置機(jī)器時(shí)，技術(shù)員(諸如，操作員或操作員的機(jī)器安裝人員)在其它參數(shù)中定義例如擱架位置、產(chǎn)品的價(jià)格、選擇數(shù)量和擱架高度。編程功能還要求:技術(shù)員定義當(dāng)擱架變滿(不管它是高的擱架還是矮的擱架)時(shí)擱架里面包含、將會包含/可包含的“產(chǎn)品的數(shù)量”或“產(chǎn)品深度”。通過定義產(chǎn)品“深度”或者通過定義裝在滿的擱架中的產(chǎn)品的數(shù)量，當(dāng)門關(guān)閉時(shí)，控制器使用產(chǎn)品傳感器讀取從機(jī)器中的原始位置到該擱架中的產(chǎn)品的深度(頂表面)的高度的差異，并隨后(使用擱架高度)計(jì)算在每個(gè)擱架中總共有多少個(gè)產(chǎn)品。傳感器和控制算法的這種組合使操作員在每次裝填時(shí)確保產(chǎn)品數(shù)量。這通過在每次門關(guān)閉時(shí)的訪問提供準(zhǔn)確的產(chǎn)品計(jì)數(shù)提供了閉環(huán)系統(tǒng)，并且未留出“欺騙”存貨系統(tǒng)的機(jī)會。
前述和其它目的旨在說明本發(fā)明而非是限制性的。在研究包括其一部分的下面的說明書和附圖時(shí)，可做出本發(fā)明的許多可能的實(shí)施例并且這些實(shí)施例將會容易地變得明顯。可采用本發(fā)明的各種特征和子組合而不參照其它特征和子組合。通過下面結(jié)合附圖進(jìn)行的描述，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得清楚，其中作為說明和示例闡述本發(fā)明的實(shí)施例及其各種特征。


說明申請人設(shè)想應(yīng)用這些原理的最佳實(shí)施方式的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例闡述于下面的描述中，顯示在附圖中，并且具體地并清楚地指出和闡述于所附權(quán)利要求中。
圖1是結(jié)合真空拾取器機(jī)器人機(jī)械手(robotic manipulator)使用本發(fā)明的控制系統(tǒng)和控制方法的自動售賣機(jī)的局部透視圖。
具體實(shí)施方式
根據(jù)要求，在本文公開本發(fā)明的詳細(xì)實(shí)施例；然而，應(yīng)該理解，公開的實(shí)施例僅是舉例說明本發(fā)明的原理，本發(fā)明的原理可以以各種形式實(shí)現(xiàn)。因此，本文公開的特定結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)解釋為是限制性的，而是僅作為權(quán)利要求的基礎(chǔ)以及作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員按照幾乎任何合適地詳細(xì)的結(jié)構(gòu)不同地應(yīng)用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。
參照圖1，顯示了自動售賣機(jī)的局部透視圖。自動售賣機(jī)包括大體上矩形的殼體(或櫥柜)，所述殼體具有定義敞開的內(nèi)部腔的頂壁、底壁、側(cè)壁和后壁。門用作自動售賣機(jī)的內(nèi)部腔的可移動(或部分地可移動)的前壁。遞送系統(tǒng)200包括結(jié)合到機(jī)器人機(jī)械手的真空拾取器頭組件210，并在內(nèi)部腔內(nèi)經(jīng)座架211連接到自動售賣機(jī)的后壁。遞送系統(tǒng)200的機(jī)器人機(jī)械手包括主臂部分212，主臂部分212鏈接到座架211并圍繞旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)219樞轉(zhuǎn)以提供一定范圍的偏轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)。第二臂部分213鏈接到主臂部分并圍繞另外的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)220樞轉(zhuǎn)以提供獨(dú)立于主臂部分212的一定范圍的偏轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)。以這種方式，機(jī)器人機(jī)械手能夠延伸到長距離或者自身折疊以將真空拾取器頭210定位在自動售賣機(jī)的內(nèi)部腔的整個(gè)水平橫截面上的任何合適的位置。機(jī)器人機(jī)械手還包括皮帶輪216、傳動帶215和電機(jī)217、218以產(chǎn)生臂部分212和213的旋轉(zhuǎn)。機(jī)器人機(jī)械手還包括電機(jī)驅(qū)動卷軸214，線纜207纏繞在電機(jī)驅(qū)動卷軸214上。線纜207延伸穿過引導(dǎo)件222并在它的與卷軸214相反的末端連接到拾取器210。線纜207被從卷軸214松開以將真空拾取器頭210下降到位于自動售賣機(jī)的內(nèi)部腔內(nèi)的擱架或其它接觸點(diǎn)中。對拾取器頭210確定尺寸和形狀以使它能夠下降到每個(gè)擱架的底部從而拾取位于擱架內(nèi)的產(chǎn)品。
本文將結(jié)合圖1中顯示的自動售賣機(jī)描述本發(fā)明的控制系統(tǒng)和控制方法，該自動售賣機(jī)包括在自動售賣機(jī)的內(nèi)部腔內(nèi)位于遞送系統(tǒng)200下方的多個(gè)各種尺寸的擱架。盡管如此，將會理解，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可結(jié)合用于任何合適的自動售賣機(jī)的遞送系統(tǒng)使用，并且可包括許多自動售賣機(jī)封閉尺寸、風(fēng)格和結(jié)構(gòu)中的任何一種。另外，將會理解，可使用替代的遞送系統(tǒng)(包括但不限于真空或非真空拾取器頭和多關(guān)節(jié)型臂或直角坐標(biāo)型機(jī)器人)，并且遞送系統(tǒng)可用于移動任何合適的產(chǎn)品，包括但不限于冷藏食品、冷凍食品、非冷藏食品和沒有包裝或具有任何合適的包裝(諸如但不限于，袋子、盒子等)的產(chǎn)品。還將會理解，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法還可以具有在自動售賣機(jī)應(yīng)用之外的更廣闊的應(yīng)用。例如，遞送系統(tǒng)可在諸如但不限于裝配操作的應(yīng)用中具有更廣闊的工業(yè)用途。還將會理解，遞送系統(tǒng)可用在任何合適的應(yīng)用中。另外，遞送系統(tǒng)可使用任何合適數(shù)量的機(jī)器人機(jī)械手、操縱器臂部分和/或任何合適數(shù)量的拾取器頭或者它們的任何組合。另外，將會理解，本發(fā)明的控制系統(tǒng)可構(gòu)造為提供全自動的售賣從而拾取器頭和機(jī)器人機(jī)械手完成售賣周期而不需要任何顧客反饋，或者遞送系統(tǒng)可構(gòu)造為完全或部分地由顧客或用戶手動地操作(即，為了編程、修理或娛樂目的)。
在優(yōu)選實(shí)施例中，控制系統(tǒng)包括用于執(zhí)行如控制系統(tǒng)的邏輯的固件/軟件編程中所定義的各種操作的微處理器或其它合適的計(jì)算機(jī)處理器。微處理器包括或者另外連接到一個(gè)或多個(gè)存儲介質(zhì)，存儲介質(zhì)包括但不限于R0M、RAM、磁盤驅(qū)動器等，在存儲介質(zhì)中，使用、訪問和/或存儲用于控制系統(tǒng)的固件、軟件和/或由控制系統(tǒng)收集或產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。微處理器連接到和/或控制自動售賣機(jī)的所有操作功能/部件，所述操作功能/部件包括但不限于:遞送系統(tǒng)的移動/制動/校準(zhǔn)/控制；產(chǎn)品存儲區(qū)域(諸如，冷凍自動售賣機(jī)中的冷凍器蓋子)的自動打開/關(guān)閉；經(jīng)用戶接口(鍵盤等)由用戶/購買者做出的輸入/產(chǎn)品選擇決定；經(jīng)用戶接口(鍵盤等)的來自機(jī)器操作員(即，補(bǔ)充產(chǎn)品并維護(hù)機(jī)器的人)的輸入；經(jīng)付費(fèi)機(jī)構(gòu)(即，硬幣/代用幣機(jī)構(gòu)、鈔票/優(yōu)惠券接受器、信用卡讀取器等)的付費(fèi)的核查/收集/退款；關(guān)于機(jī)器存貨、使用、故障等的數(shù)據(jù)的收集、存儲和報(bào)告(諸如，經(jīng)機(jī)器上的用戶接口，或者另一方面經(jīng)通過遙測(諸如，WiF1、電話線、線纜、WAN、LAN等)的與單獨(dú)的計(jì)算機(jī)或訪問裝置的數(shù)據(jù)的通信)；以及用戶編程的擱架布置和產(chǎn)品信息。
用于圖1中顯示的自動售賣機(jī)的控制系統(tǒng)控制在售賣周期、編程、測試、演示、診斷、設(shè)置/配置和將要操縱機(jī)器人機(jī)械手的任何其它時(shí)間期間傳送給電機(jī)217、218以及電機(jī)驅(qū)動卷軸214的功率。在售賣周期期間，控制系統(tǒng)為電機(jī)217、218和214提供功率以定位拾取器頭，從而從擱架內(nèi)拾取產(chǎn)品，從擱架取出產(chǎn)品，將產(chǎn)品運(yùn)送到位于自動售賣機(jī)的門中的分配口，并釋放產(chǎn)品以通過分配口分配產(chǎn)品。控制系統(tǒng)還控制傳送給拾取器頭210內(nèi)的真空電機(jī)的功率，并在優(yōu)選實(shí)施例中包括用于增加和減小提供給真空拾取器的真空泵的功率(即，在真空泵的啟動期間增加功率以及在真空泵不工作期間減小功率)的特征，以幫助使所不希望的真空拾取器的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動最小化。控制系統(tǒng)獲得并使用機(jī)器人機(jī)械手臂部分和拾取器頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的位置反饋(即，通過與臂部分和拾取器頭關(guān)聯(lián)并連接到微處理器控制器的磁旋轉(zhuǎn)編碼器或其它合適的傳感器)，以按照需要或希望精確地定位臂部分和/或拾取器頭。控制系統(tǒng)還監(jiān)視由真空泵電機(jī)消耗的電流(即，通過與電機(jī)關(guān)聯(lián)并連接到微處理器控制器的電流表或其它合適的傳感器)，當(dāng)通過由真空拾取器頭抓住產(chǎn)品產(chǎn)生吸力時(shí)，該電流將會增加。在檢測到消耗的電流增加時(shí)，在控制器的邏輯序列中滿足產(chǎn)品正被真空拾取器抓住的條件。
本發(fā)明的控制系統(tǒng)同時(shí)監(jiān)視真空泵的電流消耗以及機(jī)器人機(jī)械手的每個(gè)臂部分和卷軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。控制系統(tǒng)的控制邏輯確定是否發(fā)生產(chǎn)品掉落并同時(shí)確定在發(fā)生掉落的時(shí)刻的遞送系統(tǒng)的部件的位置和/或定向，將關(guān)于在產(chǎn)品掉落時(shí)的部件的位置和定向的數(shù)據(jù)存儲在可由控制器訪問的存儲介質(zhì)中，并使用所述數(shù)據(jù)嘗試調(diào)整、校正或以其它方式克服售賣故障的原因。
在優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明的控制器連接到旋轉(zhuǎn)編碼器，諸如由Austria MicroSystems在www.autriamicrosystems, com提供的AS504010位可編程磁旋轉(zhuǎn)編碼器。第一旋轉(zhuǎn)編碼器與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)219關(guān)聯(lián)以將代表臂部分212相對于座架211的角定向的數(shù)值提供給控制器的處理器。第二旋轉(zhuǎn)編碼器與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)220關(guān)聯(lián)以將代表臂部分213相對于臂部分212的角定向的數(shù)值提供給控制器的處理器。在優(yōu)選實(shí)施例中，第三編碼器(旋轉(zhuǎn)編碼器，或另一方面，線性脈沖編碼器)與電機(jī)驅(qū)動卷軸214 (或線纜207或拾取器頭210)關(guān)聯(lián)以將代表拾取器頭相對于臂部分213的高度的數(shù)據(jù)提供給控制器處理器。
為了使控制器確定針對獲得編碼器數(shù)據(jù)的每個(gè)部件在自動售賣機(jī)的腔或櫥柜內(nèi)的實(shí)際位置，系統(tǒng)必須首先被校準(zhǔn)。通過將機(jī)器人機(jī)械手定位在櫥柜內(nèi)的校準(zhǔn)點(diǎn)并記錄在該位置的每個(gè)編碼器的數(shù)值數(shù)據(jù)并分配這些數(shù)值作為“零值”(位于可由控制系統(tǒng)訪問的數(shù)據(jù)庫或其它存儲位置)以便以后在控制序列中使用，校準(zhǔn)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的系統(tǒng)。這允許在初始建造新機(jī)器期間、在替換已有機(jī)器中的機(jī)器人機(jī)械手期間或者為了已有機(jī)器中的重新校準(zhǔn)而相對于機(jī)器的櫥柜快速并且容易地校準(zhǔn)機(jī)器人機(jī)械手。
安裝在機(jī)器人機(jī)械手的移動部分上的各種位置或者安裝在與機(jī)器人機(jī)械手的移動部分關(guān)聯(lián)的各種位置(如以上所討論)的每個(gè)編碼器被分配獨(dú)一無二的電子編碼器序列號。每個(gè)編碼器的這種序列號存儲在由控制系統(tǒng)訪問的數(shù)據(jù)庫(或其它存儲位置)中。控制系統(tǒng)基于編碼器所連接到的控制系統(tǒng)的特定輸入位置為每個(gè)編碼器指定特定存儲位置(例如，特定數(shù)據(jù)庫基元)。每當(dāng)自動售賣機(jī)的控制系統(tǒng)啟動時(shí)，控制系統(tǒng)從連接到控制系統(tǒng)的每個(gè)編碼器獲得獨(dú)一無二的序列號并核實(shí)該序列號已被存儲并且在合適的存儲位置也存儲了該編碼器的“零值”。如果機(jī)器人機(jī)械手正被安裝在新機(jī)器中或者是已有機(jī)器的替換品從而在啟動期間未識別編碼器序列號或者識別了不同的序列號，則控制系統(tǒng)進(jìn)入校準(zhǔn)模式。在校準(zhǔn)模式下，連接到控制系統(tǒng)的顯示屏幕(諸如，作為購買者選擇/輸入裝置的一部分的位于機(jī)器的前部的LCD屏幕，或者另一方面，作為位于機(jī)器櫥柜內(nèi)或者另一方面可由機(jī)器操作員/技術(shù)員經(jīng)有線或無線連接而連接到機(jī)器櫥柜的單獨(dú)輸入和/或輸出裝置的一部分的屏幕)顯示指示機(jī)器操作員/技術(shù)員校準(zhǔn)機(jī)器的消息或代碼。操作員/技術(shù)員將機(jī)器人機(jī)械手移動(通過以物理方式推動臂手動地移動，或者通過使用輸入裝置諸如操縱桿或鍵區(qū)控制臂的移動來遠(yuǎn)程地移動)至位于自動售賣機(jī)的櫥柜中的校準(zhǔn)點(diǎn)。校準(zhǔn)點(diǎn)是機(jī)器中的固定的、恒定的并且已知的位置。例如，在圖1中顯示的機(jī)器中，用于臂旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)219和220的校準(zhǔn)點(diǎn)在兩個(gè)臂部分212和213都處于它們在櫥柜內(nèi)的物理行進(jìn)的極限點(diǎn)的情況下位于機(jī)器的后部。當(dāng)機(jī)器人機(jī)械手位于機(jī)器中的校準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，操作員/技術(shù)員通過輸入裝置向控制系統(tǒng)核實(shí):機(jī)器人機(jī)械手準(zhǔn)備好進(jìn)行校準(zhǔn)。控制系統(tǒng)隨后從每個(gè)編碼器獲得數(shù)值位置值并將這些值記錄為零值以便以后在機(jī)器人機(jī)械手的工作期間使用。控制系統(tǒng)還記錄每個(gè)編碼器的序列號以用于隨后的校準(zhǔn)核實(shí)。
在校準(zhǔn)(或者重新校準(zhǔn))期間，本發(fā)明的控制系統(tǒng)檢查可存儲用于一個(gè)或多個(gè)產(chǎn)品拾取或產(chǎn)品掉落位置的編碼器數(shù)值的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫(或其它存儲位置)。產(chǎn)品拾取(或掉落)位置可以是在機(jī)器的制造期間編程到控制系統(tǒng)固件或軟件中的預(yù)先配置的貨架圖，或者可以是由機(jī)器操作員/技術(shù)員在制造之后編程的自定義拾取(或掉落)位置。在圖1中顯示的機(jī)器中，拾取(或掉落)位置可以是包括沿著自動售賣機(jī)的X軸(自動售賣機(jī)中的左右方向)和y軸(自動售賣機(jī)中的前后方向)的位置的擱架位置，或者可以是不使用任何擱架的任意位置。在圖1中顯示的機(jī)器的優(yōu)選實(shí)施例中，拾取位置數(shù)據(jù)還包括關(guān)于在特定X和y位置的機(jī)器櫥柜的最大深度以及產(chǎn)品所在的預(yù)期深度(即，如果擱架已滿，則產(chǎn)品的預(yù)期深度將會是在擱架的頂部的z位置)的數(shù)據(jù)。如果產(chǎn)品拾取(或掉落)位置值已被存儲，則控制系統(tǒng)計(jì)算偏移因數(shù)以更新產(chǎn)品拾取(或掉落)位置值。通過對于每個(gè)編碼器獲得先前存儲的數(shù)值編碼器零值和新的數(shù)值編碼器零值之間的差異，計(jì)算偏移因子。這種差異(偏移因子)隨后應(yīng)用于產(chǎn)品拾取(或掉落)位置值，并且新的產(chǎn)品拾取(或掉落)位置值被存儲以便在機(jī)器的售賣和其它相關(guān)操作期間使用。
在優(yōu)選實(shí)施例中，在離開校準(zhǔn)模式之前，控制系統(tǒng)向操作員/技術(shù)員顯示消息以允許操作員/技術(shù)員核實(shí)所有的產(chǎn)品拾取(或掉落)位置。操作員/技術(shù)員輸入要求/請求的輸入以開始核實(shí)并且機(jī)器人機(jī)械手是核實(shí)過程。控制系統(tǒng)為合適的電機(jī)提供功率以將機(jī)器人機(jī)械手移動到每個(gè)編程的產(chǎn)品拾取(或掉落)位置。在圖1中顯示的機(jī)器的優(yōu)選實(shí)施例中，控制系統(tǒng)將機(jī)器人機(jī)械手移動到X和I位置，然后對操作員/技術(shù)員給予通過啟動控制系統(tǒng)的特定輸入(諸如，按壓指定按鈕)向下移動拾取器頭(即，移動到最大深度或某一其它所希望的深度)的能力。控制系統(tǒng)隨后顯示請求操作員/技術(shù)員輸入確認(rèn)拾取(或掉落)位置是正確的核實(shí)的消息，或者另外將機(jī)器人機(jī)械手移動(通過使用輸入裝置或手動地)到正確位置并隨后確認(rèn)該位置。如果操作員/技術(shù)員在確認(rèn)之前將機(jī)器人機(jī)械手移動到不同的位置，則控制系統(tǒng)從編碼器獲得該新位置的數(shù)值位置值，并記錄這些值以替代先前存儲的位置值。控制系統(tǒng)繼續(xù)對于每個(gè)產(chǎn)品拾取(或掉落)位置進(jìn)行核實(shí)過程，直至已確認(rèn)所有位置，或者直至操作員/技術(shù)員輸入停止確認(rèn)協(xié)議的代碼。
在本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例中，控制系統(tǒng)包括產(chǎn)品拾取(或掉落)位置編程模式，該模式允許操作員/技術(shù)員在圖1中顯示的機(jī)器的售賣周期期間結(jié)合指定用戶/購買者輸入(或其它所希望的/編程的指示器-即，某一掉落位置與指定拾取位置關(guān)聯(lián))對任意擱架或其它產(chǎn)品拾取或掉落位置編程。在一個(gè)這種實(shí)施例中，操作員/技術(shù)員能夠選擇以允許機(jī)器人機(jī)械手“自由轉(zhuǎn)動”。在這個(gè)實(shí)施例中，如果操作員/技術(shù)員選擇自由轉(zhuǎn)動，則控制系統(tǒng)松開任何制動器或電機(jī)制動器，或者另外啟動允許臂部分212和213由操作員/技術(shù)員在極小摩擦或其它阻力的情況下手動地定位的合適的離合器或其它釋放機(jī)構(gòu)。在這種模式下，一旦操作員/技術(shù)員已將機(jī)器人機(jī)械手定位在所希望的位置，操作員/技術(shù)員就將合適的輸入命令輸入到控制系統(tǒng)以設(shè)置該位置。控制系統(tǒng)記錄適用的編碼器的數(shù)值位置值，并向操作員/技術(shù)員顯示消息或代碼以輸入所希望的與該位置的關(guān)聯(lián)。如果該位置是產(chǎn)品拾取位置，則示例性關(guān)聯(lián)是操作員/技術(shù)員輸入啟動存儲在自動售賣機(jī)中的該位置的產(chǎn)品的售賣周期所需的用戶/購買者輸入(諸如，由用戶經(jīng)位于機(jī)器的前部的用戶輸入裝置按壓的特定按鈕或字母和/或數(shù)字鍵的組合)。一旦操作員/技術(shù)員輸入所希望的關(guān)聯(lián)，控制系統(tǒng)存儲該關(guān)聯(lián)連同(或者以及)指定位置值以便以后在操作期間由控制系統(tǒng)使用。在另一實(shí)施例中，或者在操作員/技術(shù)員不希望使用自由轉(zhuǎn)動特征的上述實(shí)施例中，操作員/技術(shù)員使用輸入裝置(諸如，通過按壓鍵盤上的箭頭按鈕，其中每次按壓代表沿某一方向的增量移動)操縱機(jī)器人機(jī)械手的移動，從而控制系統(tǒng)為合適的一個(gè)或多個(gè)電機(jī)提供功率。
在優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明的控制系統(tǒng)在從一個(gè)位置到另一位置的移動期間使用閉合反饋回路連續(xù)地獲得并更新來自編碼器的數(shù)值位置值，計(jì)算機(jī)器人機(jī)械手的各種部件(或者其各部分)的行進(jìn)的旋轉(zhuǎn)和/或線速度，并相應(yīng)地調(diào)整對每個(gè)電機(jī)的功率。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，控制系統(tǒng)同時(shí)監(jiān)視產(chǎn)品是否正被抓住或夾住和/或掉落，并記錄關(guān)于在哪里首次抓住產(chǎn)品和在哪里產(chǎn)品掉落的數(shù)值位置數(shù)據(jù)。
在操作中，當(dāng)購買者經(jīng)位于圖1的機(jī)器的前部的輸入按鈕輸入產(chǎn)品選擇時(shí)，在核實(shí)已付費(fèi)(或者不同地不是必要的，諸如在免費(fèi)售賣、附送或促銷模式下)之后，控制系統(tǒng)從編碼器獲得數(shù)值以確定機(jī)器人機(jī)械手的當(dāng)前位置，并訪問存儲的關(guān)于與購買者的選擇輸入關(guān)聯(lián)的拾取位置的位置的數(shù)值。控制系統(tǒng)隨后確定從當(dāng)前位置到拾取位置的大體行進(jìn)路徑，將機(jī)器人機(jī)械手移動到該拾取位置，拾取產(chǎn)品，確定從拾取位置到產(chǎn)品遞送位置(即，自動售賣機(jī)的門中的遞送/掉落口或滑槽)的大體行進(jìn)路徑，將機(jī)器人機(jī)械手移動到遞送位置，并在遞送位置釋放產(chǎn)品以完成售賣周期。在優(yōu)選實(shí)施例中，大體行進(jìn)路徑包括機(jī)器人機(jī)械手在到達(dá)它的預(yù)期目的地之前首先行進(jìn)至的當(dāng)前位置和拾取位置(或掉落位置)之間的一個(gè)或多個(gè)中間點(diǎn)。在優(yōu)選實(shí)施例中，中間位置是預(yù)先編程的，或者另外由控制系統(tǒng)基于自動售賣機(jī)櫥柜內(nèi)的已知障礙物位置(諸如，櫥柜內(nèi)的角板或燈泡)計(jì)算。
典型地，在售賣操作期間圖1中的機(jī)器人機(jī)械手的行進(jìn)的點(diǎn)是:1)從遞送位置到中間點(diǎn)；2)從中間點(diǎn)到產(chǎn)品拾取位置；3)從產(chǎn)品拾取位置(抓住產(chǎn)品)到中間點(diǎn)(該中間點(diǎn)可以與以上步驟2的中間點(diǎn)相同或者可以不同于以上步驟2的中間點(diǎn))；4)從步驟3中的中間點(diǎn)到產(chǎn)品遞送位置。然而，將會理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以使用替代的或另外的行進(jìn)的點(diǎn)。例如，在自動售賣機(jī)不工作的時(shí)間段期間，控制系統(tǒng)可將機(jī)器人機(jī)械手移動到存儲位置(例如，移動到櫥柜中的校準(zhǔn)點(diǎn))。在圖1中顯示的機(jī)器人機(jī)械手的一個(gè)實(shí)施例中，由控制系統(tǒng)對于每個(gè)行進(jìn)的點(diǎn)執(zhí)行下面的邏輯步驟:
1.計(jì)算每個(gè)“關(guān)節(jié)”(肩部或肘部)需要行進(jìn)的距離(按照旋轉(zhuǎn)編碼器標(biāo)記)。
2.計(jì)算每個(gè)關(guān)節(jié)的最大速度。需要行進(jìn)得更遠(yuǎn)的關(guān)節(jié)被分配更高的最大速度以試圖使兩個(gè)關(guān)節(jié)在時(shí)間上彼此接近地都到達(dá)它們的目的地。
3.以低功率設(shè)置同時(shí)啟動與兩個(gè)關(guān)節(jié)關(guān)聯(lián)的電機(jī)。
對于每個(gè)關(guān)節(jié)并行:
4.在關(guān)節(jié)相對于它的目標(biāo)超過45度的同時(shí):
如果速度小于最大值-稍微增加關(guān)節(jié)的功率
如果速度大于最大值-稍微減小關(guān)節(jié)的功率
5.當(dāng)關(guān)節(jié)相對于目標(biāo)小于45度時(shí):
最大速度固定為大約每秒30度。優(yōu)選地，沒有產(chǎn)品的目標(biāo)速度稍微高于有產(chǎn)品的目標(biāo)速度，以減少產(chǎn)品掉落(售賣故障)。
6.如以上(4)和(5)中所述繼續(xù)進(jìn)行速度控制，直至關(guān)節(jié)位于該關(guān)節(jié)的目標(biāo)目的地的I度內(nèi)。
7.將該關(guān)節(jié)的電機(jī)設(shè)置為滑行。
8.如果控制系統(tǒng)在大約1/10秒的時(shí)間段上獲得多個(gè)讀數(shù)表示關(guān)節(jié)位于目標(biāo)的I度內(nèi)-則應(yīng)用制動器。
9.如果在使用制動器的情況下由控制系統(tǒng)獲得的讀數(shù)在1/10秒期間保持在目標(biāo)的I度內(nèi)-則這個(gè)關(guān)節(jié)已到達(dá)。
10.如果關(guān)節(jié)離開目標(biāo)-則嘗試預(yù)定次數(shù)移回至正確的位置。在一些實(shí)施例中，控制系統(tǒng)使用降低的速度(即，顯著低于為關(guān)節(jié)計(jì)算的最大值的速度)以嘗試將關(guān)節(jié)移回至正確的位置。
11.當(dāng)兩個(gè)關(guān)節(jié)都同時(shí)在正確的時(shí)間量期間處于制動模式時(shí)，移動完成。
在優(yōu)選實(shí)施例中，在上述邏輯順序中，位置傳感器(即，編碼器)由控制系統(tǒng)40每秒讀取40次，并且速度/功率被每秒調(diào)整10次。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，與當(dāng)未抓住產(chǎn)品時(shí)(即，當(dāng)機(jī)器人機(jī)械手正在移向拾取位置以拾取產(chǎn)品時(shí))相比，當(dāng)抓住產(chǎn)品時(shí)，由控制系統(tǒng)將移動的速度和功率調(diào)整的速率設(shè)置得更低。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，控制器以協(xié)調(diào)的方式并且結(jié)合每個(gè)臂部分的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的監(jiān)視來增加或減小傳送給每個(gè)臂部分的驅(qū)動系統(tǒng)和/或電機(jī)驅(qū)動卷軸的功率，以減少售賣周期時(shí)間并使售賣成功最大化。
如以上所討論，在操作中，控制系統(tǒng)使用來自角度傳感器(即，編碼器)的讀數(shù)將臂定位在所希望的產(chǎn)品上方，然后控制系統(tǒng)開始為真空系統(tǒng)提供功率。優(yōu)選地，當(dāng)真空夾具頭組件朝著待拾取的產(chǎn)品下降時(shí)，控制系統(tǒng)將功率逐漸增加至接近真空電機(jī)的全功率。如以上所討論，控制系統(tǒng)監(jiān)視電流以確定產(chǎn)品是否被夾具拾取。通過下面的方式實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn):首先在真空具有全功率但處于控制系統(tǒng)知道沒有產(chǎn)品被抓住或與拾取器頭的尖端接觸的位置時(shí)測量真空的電流(諸如，由位于任何擱架的頂部上方一定高度的控制系統(tǒng)訪問的存儲的深度值)，并使用該值計(jì)算控制系統(tǒng)在物體被真空抓住時(shí)將會預(yù)期測量的電流的增加。控制系統(tǒng)隨后控制卷軸電機(jī)以使真空朝著產(chǎn)品移動并監(jiān)視電流，直至測量到與計(jì)算的電流的變化相似的電流的變化。
在優(yōu)選實(shí)施例中，關(guān)于位于特定產(chǎn)品拾取位置的產(chǎn)品的高度的信息存儲在可由控制系統(tǒng)訪問的數(shù)據(jù)庫(或其它合適的存儲位置)中。在一個(gè)這種實(shí)施例中，最大堆積高度被預(yù)先編程到控制系統(tǒng)中，并且當(dāng)操作員/技術(shù)員打開機(jī)器并將再進(jìn)貨代碼輸入到機(jī)器中時(shí)，控制系統(tǒng)默認(rèn)或假設(shè)產(chǎn)品被裝填到最大高度。在另一實(shí)施例中，使用逆反射能量傳感器確定每個(gè)擱架的實(shí)際產(chǎn)品高度(產(chǎn)品深度)信息，并將該信息記錄在可由控制系統(tǒng)訪問的數(shù)據(jù)庫中。在一些實(shí)施例中，輸入并存儲關(guān)于產(chǎn)品的類型的高度信息和/或數(shù)量信息以便由控制系統(tǒng)訪問，從而控制系統(tǒng)能夠計(jì)算在從拾取位置的頂部取出產(chǎn)品之后的下一產(chǎn)品的預(yù)期高度。計(jì)算的預(yù)期高度存儲在由在售賣周期期間控制系統(tǒng)訪問的數(shù)據(jù)庫(或其它合適的位置)中。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，控制系統(tǒng)記錄并存儲當(dāng)如以上所討論測量到真空的電流的增加時(shí)拾取器頭所在的高度，并使用這個(gè)值作為在隨后的售賣期間的該拾取位置的產(chǎn)品的近似預(yù)期高度。
在控制系統(tǒng)訪問預(yù)期產(chǎn)品高度的數(shù)據(jù)庫的以上討論的實(shí)施例中，控制系統(tǒng)使拾取器頭以相對較快的速率向下行進(jìn)，直至它接近產(chǎn)品預(yù)期的高度，此時(shí)，下降的速率減小。在未存儲預(yù)期產(chǎn)品高度的情況下，控制系統(tǒng)以較慢的下降速率降低拾取器頭以避免任何故障。
控制系統(tǒng)繼續(xù)向下移動拾取器頭，直至測量到真空的電流消耗的預(yù)期變化。此時(shí)，控制系統(tǒng)停止拾取器頭的下降，在該高度保持I秒(或者某一其它合適的時(shí)間段以允許真空夾具完全咬合)，然后使卷軸電機(jī)反向運(yùn)轉(zhuǎn)以使夾具上升并離開擱架。當(dāng)控制系統(tǒng)向上移動夾具時(shí)，控制系統(tǒng)繼續(xù)監(jiān)視/測量電流消耗。如果電流消耗突然減小(諸如，減小預(yù)定或計(jì)算的預(yù)期百分比或量)，則控制系統(tǒng)將此識別為掉落并將發(fā)生掉落的位置(高度z以及X和y坐標(biāo)或者其角度等同物)記錄在可由控制系統(tǒng)訪問的數(shù)據(jù)庫中。在一個(gè)實(shí)施例中，控制系統(tǒng)還在數(shù)據(jù)庫中記錄關(guān)于行進(jìn)的路徑的信息(包括但不必限于發(fā)生掉落的拾取和掉落位置)。
通過知道發(fā)生產(chǎn)品掉落的位置，控制系統(tǒng)使用該位置信息調(diào)整臂行進(jìn)的路徑以嘗試再次售賣該產(chǎn)品并避免另一故障。例如，如果在真空拾取器頭仍然位于擱架內(nèi)的同時(shí)產(chǎn)品掉落，則稍微調(diào)整拾取器頭的X和y位置以嘗試更好地使拾取器頭在擱架內(nèi)定位中心。本發(fā)明的控制系統(tǒng)每次使用相同的參數(shù)或測量值(即，位置和電機(jī)電流消耗)，并進(jìn)行預(yù)定次數(shù)的嘗試以售賣選擇的產(chǎn)品，在每次嘗試時(shí)改變它的行進(jìn)的路徑或某一其它參數(shù)。作為參數(shù)改變的另一例子，如果控制系統(tǒng)測量到未能抓住產(chǎn)品(即，電流在真空下降到產(chǎn)品時(shí)增力口，但隨后在真空開始上升時(shí)立即減小)，則控制系統(tǒng)將會使拾取器頭上升離開擱架，關(guān)閉真空，然后重新啟動真空，并隨后下降以再次嘗試抓住產(chǎn)品。作為另一例子，如果在產(chǎn)品掉落時(shí)產(chǎn)品已上升離開擱架，則控制系統(tǒng)拾取另一產(chǎn)品并使用不同的行進(jìn)的路徑以將該產(chǎn)品傳送到遞送口。作為另一例子，多個(gè)擱架可“連接”在一起，從而由控制系統(tǒng)訪問的數(shù)據(jù)指示單個(gè)購買者輸入與超過一個(gè)產(chǎn)品拾取位置關(guān)聯(lián)。如此，如果在一個(gè)擱架發(fā)生售賣故障，則控制系統(tǒng)將會嘗試從另一擱架售賣產(chǎn)品。
在優(yōu)選實(shí)施例中，如果預(yù)定次數(shù)的售賣嘗試全都導(dǎo)致售賣故障，則為購買者提供退款或者另外請求購買者做出替代的選擇。
在優(yōu)選實(shí)施例中，控制系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫(或其它合適的位置)中記錄并存儲關(guān)于所有售賣故障的數(shù)據(jù)。在擱架連接在一起的情況下，當(dāng)在特定擱架中發(fā)生一次或多次(不管編程了幾次)售賣故障時(shí)，控制系統(tǒng)記錄結(jié)合該擱架的問題代碼。此外，當(dāng)控制系統(tǒng)確定(即，基于從擱架售賣的產(chǎn)品的數(shù)量，或者基于最后的售賣高度等)擱架變空時(shí)，記錄空擱架代碼。關(guān)于售賣故障的所有數(shù)據(jù)或問題代碼能夠隨后由系統(tǒng)操作員通過顯示裝置檢查。在優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)操作員進(jìn)入控制系統(tǒng)的維護(hù)或加載模式時(shí)，控制系統(tǒng)顯示問題代碼。在優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)操作員離開維護(hù)或加載模式時(shí)，自動從存儲器清除所有問題代碼，因?yàn)榭刂葡到y(tǒng)認(rèn)為已解決所有問題。
在優(yōu)選實(shí)施例中，控制系統(tǒng)記錄在控制系統(tǒng)知道或認(rèn)為沒有產(chǎn)品被抓住時(shí)(即，在真空下降至與產(chǎn)品接觸之前)關(guān)于真空電機(jī)獲得的關(guān)于所有電流消耗測量的數(shù)據(jù)。控制系統(tǒng)評估這種數(shù)據(jù)并且定期地和動態(tài)地進(jìn)行調(diào)整以適應(yīng)某些預(yù)料到的問題。例如，當(dāng)真空電機(jī)變得更熱時(shí)，它變得更加高效并且還消耗更大的電流。如果電流上升至高于指定的絕對值，則控制系統(tǒng)將會關(guān)閉真空電機(jī)，因?yàn)檎J(rèn)為電機(jī)正在變得太熱。在優(yōu)選實(shí)施例中，所述關(guān)閉是用戶友好的并持續(xù)一定時(shí)間段以允許電機(jī)冷卻并包括向購買者顯示
“請等待”、“校準(zhǔn)”等的消息。在一些實(shí)施例中，控制系統(tǒng)還監(jiān)視正被監(jiān)視的電機(jī)外面的溫度(即，自動售賣機(jī)櫥柜內(nèi)的溫度)，并使用這種信息計(jì)算允許電機(jī)冷卻的時(shí)間段。在其它實(shí)施例中，控制系統(tǒng)可啟動風(fēng)扇或其它冷卻裝置以幫助冷卻電機(jī)。
圖1中表示的自動售賣機(jī)的操作的一個(gè)例子特別地適用于冷凍產(chǎn)品分配，其中產(chǎn)品通常存儲在包括蓋子的柜子(諸如，冷凍器)內(nèi)，并且其中不同的產(chǎn)品擱架在冷柜內(nèi)按照橫向和前后布局排列，并且在每個(gè)擱架內(nèi)，產(chǎn)品類型按照垂直定向方式存儲。在這個(gè)例子中，遞送系統(tǒng)位于產(chǎn)品擱架上方。該系統(tǒng)如下操作:從開始位置，通過控制器，機(jī)器人機(jī)械手臂部分圍繞旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)以將真空拾取器頭定位在所希望的產(chǎn)品存儲擱架上方。控制器確定冷凍器蓋子是打開的還是關(guān)閉的。如果蓋子是關(guān)閉的，則控制器啟動與蓋子打開/關(guān)閉裝置關(guān)聯(lián)的電機(jī)。控制器啟動真空泵并松開卷軸以由此延長線纜并使真空拾取器頭下降到冷凍器內(nèi)的擱架中。真空拾取器頭的吸盤接觸產(chǎn)品并且產(chǎn)生吸力以抓住產(chǎn)品。控制器檢測到真空泵的電流消耗的變化，因此滿足產(chǎn)品被抓住的條件。控制器隨后纏繞卷軸以由此收回線纜并使真空拾取器頭從擱架上升。控制器重新定位機(jī)器人機(jī)械手臂部分，從而真空拾取器頭定位在分配口或定位在分配口上方。控制器隨后松開卷軸以延長線纜并使真空拾取器頭下降到分配口中。控制器切斷真空泵的功率以釋放產(chǎn)品，從而產(chǎn)品掉落到分配口中。控制器隨后纏繞卷軸以收回線纜并使真空拾取器頭上升。機(jī)器人機(jī)械手可隨后重新定位到它的開始位置或某一其它合適的位置并啟動電機(jī)以關(guān)閉冷凍器的蓋子。在多個(gè)售賣周期將要同時(shí)或幾乎同時(shí)發(fā)生的情況下，控制系統(tǒng)可以被編程為使冷凍器的蓋子保持打開并直接從遞送口前進(jìn)至下一擱架位置以進(jìn)行下一產(chǎn)品售賣周期。
在描述本發(fā)明的上下文中(尤其是在下面的權(quán)利要求的上下文中)的術(shù)語“一個(gè)或者該”以及類似所指對象的使用應(yīng)該解釋為既包括單數(shù)形式又包括復(fù)數(shù)形式，除非本文另外指出或者被上下文清楚地否認(rèn)。術(shù)語“包括”、
“具有”和“包含”應(yīng)該解釋為開放式術(shù)語(即，表示“包括但不限于”)，除非另外說明。本文的值的范圍的列舉僅意圖用作分別提及落在該范圍內(nèi)的每個(gè)分立值的簡略表達(dá)方法，除非本文另外指出，并且每個(gè)分立值被包括在說明書中就好像它在本文中被單獨(dú)引用。本文描述的所有方法能夠按照任何合適的次序執(zhí)行，除非本文另外指出或者另外被上下文清楚地否認(rèn)。本文提供的任何和所有例子或示例性語言(例如，“諸如”)的使用僅意圖更好地說明本發(fā)明并且不對本發(fā)明的范圍施加限制，除非另外申明。說明書中的語言不應(yīng)解釋為將任何未要求保護(hù)的元件指示為對于本發(fā)明的實(shí)施而言是必不可少的。
在下面的描述中，為了簡潔、清楚和理解而使用某些術(shù)語；但不應(yīng)在現(xiàn)有技術(shù)的需要之外從其暗示任何不必要的限制，因?yàn)檫@種術(shù)語用于描述性目的并且應(yīng)該廣泛地解釋。此外，本發(fā)明的描述和說明僅作為示例，并且本發(fā)明的范圍不限于顯示或描述的精確的細(xì)節(jié)。
雖然已參照示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明的前述詳細(xì)描述并且已顯示并描述了為了執(zhí)行本發(fā)明而設(shè)想的最佳實(shí)施方式，但將會理解，在實(shí)現(xiàn)以上發(fā)明時(shí)可做出某些變化、修改或改變，并且在構(gòu)造本發(fā)明時(shí)，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，除本文具體地闡述的這些變化、修改或改變之外的變化、修改或改變可由本領(lǐng)域技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)，并且這種變化、修改或改變應(yīng)該被視為落在本發(fā)明的總體范圍內(nèi)。因此，應(yīng)該包括本發(fā)明以及落在本文公開并要求保護(hù)的基礎(chǔ)原理的真實(shí)精神和范圍內(nèi)的任何和所有變化、修改、改變或等同物。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)該僅由所附權(quán)利要求限制，以上描述中包含的以及附圖中顯示的所有內(nèi)容應(yīng)該解釋為是說明性的而非限制性的。
現(xiàn)在已描述了本發(fā)明的特征、發(fā)現(xiàn)和原理、構(gòu)造并使用本發(fā)明的方式、構(gòu)造的特性和優(yōu)點(diǎn)、獲得的新的有用的結(jié)果；新的有用的結(jié)構(gòu)、裝置、元件、布置、零件和組合闡述于所附權(quán)利要求中。
還應(yīng)該理解，下面的權(quán)利要求旨在包括本文描述的本發(fā)明的所有的一般的和具體的特征以及本發(fā)明的范圍的所有陳述，就語言而論，這可稱為落在其間。
權(quán)利要求
1.一種用于將產(chǎn)品從存儲區(qū)域遞送到分配區(qū)域的產(chǎn)品遞送系統(tǒng)，該產(chǎn)品遞送系統(tǒng)包括: 產(chǎn)品抓握裝置，用于選擇性地與產(chǎn)品結(jié)合； 機(jī)器人臂定位結(jié)構(gòu)，結(jié)合到產(chǎn)品抓握裝置以移動產(chǎn)品抓握裝置；和 控制系統(tǒng)，用于控制產(chǎn)品抓握裝置和定位結(jié)構(gòu)； 其中，控制系統(tǒng)監(jiān)視產(chǎn)品抓握裝置是否已結(jié)合到產(chǎn)品以及何時(shí)產(chǎn)品已被釋放； 其中，控制系統(tǒng)包括用于定位結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)定向的閉環(huán)反饋監(jiān)視特征，以提供定位結(jié)構(gòu)的精確旋轉(zhuǎn)定向定位；以及 其中，控制系統(tǒng)包括用于在意外地釋放產(chǎn)品時(shí)記錄定位結(jié)構(gòu)的精確旋轉(zhuǎn)定向定位的數(shù)據(jù)日志。
2.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)品遞送系統(tǒng)，其特征在于，所述產(chǎn)品抓握裝置包括獨(dú)立電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)真空產(chǎn)生組件，并且其中，所述產(chǎn)品抓握裝置細(xì)長且緊湊以用于精確地選擇性地從廣品所在的摘架內(nèi)拾取廣品。
3.如權(quán)利要求2所述的產(chǎn)品遞送系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)監(jiān)視真空產(chǎn)生組件的電流消耗以確定何時(shí)產(chǎn)品抓握裝置已結(jié)合到產(chǎn)品以及何時(shí)產(chǎn)品已被釋放。
4.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)品遞送系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)以協(xié)調(diào)的方式并且結(jié)合每個(gè)臂部分的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的監(jiān)視來增加或減小傳送給多個(gè)臂部分中的每個(gè)臂部分的驅(qū)動系統(tǒng)和/或所述機(jī)器人臂定位結(jié)構(gòu)的電機(jī)驅(qū)動卷軸的功率，以減少售賣周期時(shí)間并使售賣成功最大化。
5.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)品遞送系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)使用產(chǎn)品抓握裝置的電流消耗的監(jiān)視和/或所述機(jī)器人臂定位結(jié)構(gòu)的多個(gè)臂部分中的每個(gè)臂部分的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的監(jiān)視來幫助對控制系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)、編程和/或重新編程。
6.如權(quán)利要求5所述的產(chǎn)品遞送系統(tǒng)，其特征在于，所述編程包括自定義產(chǎn)品拾取位置的編程。
7.一種將產(chǎn)品從存儲區(qū)域遞送到分配區(qū)域的方法，包括: 提供產(chǎn)品抓握裝置，該產(chǎn)品抓握裝置細(xì)長且緊湊以用于精確地選擇性地拾取產(chǎn)品； 提供由產(chǎn)品抓握裝置攜帶的獨(dú)立電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)真空發(fā)生器； 使用機(jī)器人臂定位系統(tǒng)上的產(chǎn)品抓握裝置傳送產(chǎn)品；以及 當(dāng)意外地釋放產(chǎn)品時(shí)在數(shù)據(jù)日志中 記錄定位結(jié)構(gòu)的精確旋轉(zhuǎn)定向定位。
8.一種用于將產(chǎn)品分配給消費(fèi)者的自動售賣機(jī)，該自動售賣機(jī)具有存儲區(qū)域和分配區(qū)域，該自動售賣機(jī)包括: 產(chǎn)品抓握裝置，用于與產(chǎn)品結(jié)合以將產(chǎn)品從存儲區(qū)域移動到分配區(qū)域，產(chǎn)品抓握裝置具有連接到產(chǎn)品抓握裝置的獨(dú)立電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)真空產(chǎn)生組件，并且產(chǎn)品抓握裝置細(xì)長且緊湊以用于精確地選擇性地拾取產(chǎn)品； 機(jī)器人臂定位結(jié)構(gòu)，結(jié)合到產(chǎn)品抓握裝置以移動產(chǎn)品抓握裝置；和 控制系統(tǒng)，包括用于在意外地釋放產(chǎn)品時(shí)記錄定位結(jié)構(gòu)的精確旋轉(zhuǎn)定向定位的數(shù)據(jù)日O
9.一種用于將產(chǎn)品從存儲區(qū)域遞送到分配區(qū)域的產(chǎn)品遞送系統(tǒng)，該產(chǎn)品遞送系統(tǒng)包括:產(chǎn)品抓握裝置，用于選擇性地與產(chǎn)品結(jié)合； 機(jī)器人臂定位結(jié)構(gòu)，結(jié)合到產(chǎn)品抓握裝置以移動產(chǎn)品抓握裝置；和 控制系統(tǒng)，用于控制產(chǎn)品抓握裝置和定位結(jié)構(gòu)； 其中，控制系統(tǒng)使用產(chǎn)品抓握裝置的電流消耗的監(jiān)視和/或所述機(jī)器人臂定位結(jié)構(gòu)的多個(gè)臂部分中的每個(gè)臂部分的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的監(jiān)視來幫助對控制系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)、編程和/或重新編程。
10.如權(quán)利要求9所述的產(chǎn)品遞送系統(tǒng)，其特征在于，所述編程包括自定義產(chǎn)品拾取位置的編程。
11.如權(quán)利要求9所述的產(chǎn)品遞送系統(tǒng)，其特征在于，通過將機(jī)器人臂定位結(jié)構(gòu)定位在校準(zhǔn)點(diǎn)并記錄與在該位置的所述機(jī)器人臂定位結(jié)構(gòu)的部件關(guān)聯(lián)的每個(gè)編碼器的數(shù)值數(shù)據(jù)并在可由控制系統(tǒng)訪問的存儲位置分配這些數(shù)值作為零值以便以后由控制系統(tǒng)使用，校準(zhǔn)所述控制系統(tǒng)。
12.一種用于將產(chǎn)品從存儲區(qū)域遞送到分配區(qū)域的產(chǎn)品遞送系統(tǒng)，該產(chǎn)品遞送系統(tǒng)包括: 產(chǎn)品抓握裝置，用于選擇性地與產(chǎn)品結(jié)合； 機(jī)器人臂定位結(jié)構(gòu)，結(jié)合到產(chǎn)品抓握裝置以移動產(chǎn)品抓握裝置；和 控制系統(tǒng)，用于控制產(chǎn)品抓握裝置和定位結(jié)構(gòu)；和 用于逆反射能量的傳感器，連接到所述產(chǎn)品抓握裝置。
13.如權(quán)利要求12所述的產(chǎn)品遞送系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)在多個(gè)預(yù)編程擱架位置上方的預(yù)定高度在所述多個(gè)預(yù)編程擱架位置中的每個(gè)預(yù)編程擱架位置正上方移動產(chǎn)品抓握裝置，并啟動所述 逆反射傳感器以測量每個(gè)擱架中的產(chǎn)品的高度。
全文摘要
提供了一種用于控制產(chǎn)品遞送系統(tǒng)的控制系統(tǒng)和方法。
文檔編號B25J9/00GK103153551SQ201080062214
公開日2013年6月12日 申請日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月25日
發(fā)明者J·T·皮亞特尼克, F·A·烏維達(dá), A·M·斯坦因, J·F·劉易斯, J·博伊 申請人:J·T·皮亞特尼克, F·A·烏維達(dá), A·M·斯坦因, J·F·劉易斯, J·博伊