背景技術(shù)：

除非本文另有說明，否則本部分中描述的材料不是本申請中的權(quán)利要求的現(xiàn)有技術(shù)，并且不因包括在本部分中而承認(rèn)為現(xiàn)有技術(shù)。

機(jī)器人系統(tǒng)，諸如機(jī)器人臂或者另一機(jī)器人裝置，可用于涉及拾取、移動(dòng)或以其它方式與各種尺寸物體相互作用的應(yīng)用。例如，諸如這些的機(jī)器人裝置可以在工廠和其它工業(yè)環(huán)境中找到。這些機(jī)器人裝置中的一些可以是非順應(yīng)性機(jī)器人裝置，這樣的機(jī)器人裝置通常是高轉(zhuǎn)矩的，且被配置成幾乎不或者不考慮它們周圍環(huán)境(例如，在移動(dòng)的機(jī)器人裝置附近走道的人)地執(zhí)行物理動(dòng)作。諸如這些的其它機(jī)器人裝置可以是順應(yīng)性機(jī)器人裝置，這樣的機(jī)器人裝置考慮到它們的周圍環(huán)境，并且可以采用防碰撞系統(tǒng)和/或可以響應(yīng)于檢測到碰撞而采取專門動(dòng)作以減少進(jìn)一步碰撞及對附近物體或者人員損傷的可能性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請公開了涉及用于機(jī)器人裝置的虛擬安全罩(safety cage)的實(shí)施例。在一個(gè)方面，本申請描述了一種方法。該方法可以包括接收請求機(jī)器人裝置在機(jī)器人裝置占據(jù)的物理環(huán)境中執(zhí)行物理動(dòng)作的指令。該方法還可以包括響應(yīng)于接收所述指令，確定所述機(jī)器人裝置的一個(gè)或多個(gè)物理部件的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡，其中所述一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡是當(dāng)所述機(jī)器人裝置執(zhí)行物理動(dòng)作時(shí)，所述一個(gè)或多個(gè)物理部件被估計(jì)沿著其移動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)軌跡，并且其中所述一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡是基于所述一個(gè)或多個(gè)物理部件的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)。該方法還可以包括確定在執(zhí)行物理動(dòng)作時(shí)，機(jī)器人裝置被估計(jì)在物理環(huán)境中占據(jù)的空間的虛擬表示，其中所述空間基于機(jī)器人裝置的一個(gè)或多個(gè)物理部件的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡確定。所述方法還可以包括將空間的位置的指示提供到物理環(huán)境中。

在另一方面，本申請描述了其上存儲(chǔ)有指令的非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述指令在由計(jì)算裝置執(zhí)行時(shí)使得計(jì)算裝置執(zhí)行操作。所述操作可以包括接收請求機(jī)器人裝置在機(jī)器人裝置占據(jù)的物理環(huán)境中執(zhí)行物理動(dòng)作的指令。所述操作還可以包括響應(yīng)于接收所述指令，確定所述機(jī)器人裝置的一個(gè)或多個(gè)物理部件的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡，其中所述一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡是當(dāng)所述機(jī)器人裝置執(zhí)行物理動(dòng)作時(shí)，所述一個(gè)或多個(gè)物理部件被估計(jì)沿著其移動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)軌跡，并且其中所述一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡是基于所述一個(gè)或多個(gè)物理部件的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)。該方法可以進(jìn)一步包括確定在執(zhí)行物理動(dòng)作的同時(shí)，機(jī)器人裝置被估計(jì)在物理環(huán)境中占據(jù)的空間的虛擬表示，其中所述空間基于機(jī)器人裝置的一個(gè)或多個(gè)物理部件的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡確定。所述方法還可以進(jìn)一步包括將空間的位置的指示提供到所述物理環(huán)境中。

在又一方面，本申請描述了一種系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可以包括機(jī)器人裝置、一個(gè)或多個(gè)光學(xué)裝置、無線通信接口、至少一個(gè)處理器和包括指令的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，所述指令能夠由所述至少一個(gè)處理器操作以使所述系統(tǒng)執(zhí)行操作。所述操作可以包括接收請求機(jī)器人裝置在所述機(jī)器人裝置占據(jù)的物理環(huán)境中執(zhí)行物理動(dòng)作的指令。所述功能還可以包括響應(yīng)于接收所述指令，確定所述機(jī)器人裝置的一個(gè)或多個(gè)物理部件的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡，其中所述一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡是當(dāng)所述機(jī)器人裝置執(zhí)行物理動(dòng)作時(shí)，所述一個(gè)或多個(gè)物理部件被估計(jì)沿著其移動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)軌跡，并且其中所述一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡是基于所述一個(gè)或多個(gè)物理部件的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)。所述操作可以進(jìn)一步包括確定在執(zhí)行物理動(dòng)作時(shí)，機(jī)器人裝置被估計(jì)在物理環(huán)境中占據(jù)的空間的虛擬表示，其中所述空間基于機(jī)器人裝置的一個(gè)或多個(gè)物理部件的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡確定。所述操作還可以進(jìn)一步包括通過一個(gè)或多個(gè)無線通信接口和一個(gè)或多個(gè)光學(xué)裝置將空間的位置的指示提供到物理環(huán)境中。

在再一方面，提供了一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于接收請求機(jī)器人裝置在機(jī)器人裝置占據(jù)的物理環(huán)境中執(zhí)行物理動(dòng)作的指令的裝置。所述系統(tǒng)還可以包括用于響應(yīng)于接收所述指令，確定所述機(jī)器人裝置的一個(gè)或多個(gè)物理部件的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡的裝置，其中所述一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡是當(dāng)所述機(jī)器人裝置執(zhí)行物理動(dòng)作時(shí)，所述一個(gè)或多個(gè)物理部件被估計(jì)沿著其移動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)軌跡，并且其中所述一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡是基于所述一個(gè)或多個(gè)物理部件的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)。所述系統(tǒng)還可以包括用于確定在執(zhí)行物理動(dòng)作的同時(shí)，機(jī)器人裝置被估計(jì)在物理環(huán)境中占據(jù)的空間的虛擬表示的裝置，其中所述空間基于機(jī)器人裝置的一個(gè)或多個(gè)物理部件的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡確定。所述系統(tǒng)還可以進(jìn)一步包括用于將空間的位置的指示提供到物理環(huán)境中的裝置。

前述概略僅是說明性的，并且不旨在以任何方式進(jìn)行限制。除了上述的說明性方面、實(shí)施例和特征之外，通過參考附圖和以下詳細(xì)描述，其它方面、實(shí)施例和特征將變得顯而易見。

附圖說明

圖1A示出根據(jù)一示例實(shí)施例的安裝在可移動(dòng)設(shè)備上的機(jī)器人臂。

圖1B是示出根據(jù)一示例實(shí)施例的機(jī)器人裝置的功能框圖。

圖2是示出根據(jù)一示例實(shí)施例的、機(jī)器人裝置可以在其中操作的示例系統(tǒng)的框圖。

圖3是根據(jù)本文描述的至少一些實(shí)施例的示例方法的流程圖。

圖4A和4B示出了根據(jù)本文描述的至少一些實(shí)施例的被執(zhí)行的示例方法的示例操作。

圖5A和5B示出了根據(jù)本文描述的至少一些實(shí)施例的被執(zhí)行的示例方法的示例操作。

圖6示出了根據(jù)本文描述的至少一些實(shí)施例的被執(zhí)行的示例方法的示例操作。

具體實(shí)施方式

本文描述了示例性方法和系統(tǒng)。本文所描述的任何示例性實(shí)施例或特征不必然被解釋為優(yōu)于或勝過其它實(shí)施例或特征。這里描述的示例實(shí)施例不意味著限制。將容易理解，所公開的系統(tǒng)和方法的某些方面可以以各種各樣的不同配置來布置和組合，本文中預(yù)期所有這些配置。

圖中所示的具體布置不應(yīng)被視為限制性的。應(yīng)當(dāng)理解，其它實(shí)施例可以包括給定附圖中示出的更多或更少的各元件。此外，所示元件中的一些元件可以組合或省略。此外，示例實(shí)施例可以包括圖中未示出的元件。

在下面的描述中，術(shù)語“傳感器”、“照相機(jī)”或“光學(xué)傳感器”可以互換使用，并且可以指被配置為執(zhí)行3D圖像感測、3D深度感測、2D圖像感測、2D深度感測(即，2D圖像和對應(yīng)的深度圖)和/或?qū)ρb置物理環(huán)境的其它類型感測的裝置(單一布置或者立體布置)。

此外，在以下描述中，術(shù)語“機(jī)器人裝置”和“機(jī)器人操縱器”可以可互換地用于描述一個(gè)或多個(gè)機(jī)器人裝置，例如機(jī)器人臂，該機(jī)器人裝置被配置為抓取、移動(dòng)或以其它方式操縱物理對象，例如箱子，或被配置為執(zhí)行可以涉及與給定物理環(huán)境中的物理對象(諸如人、其它機(jī)器人裝置或其它類型物理對象)交互的其它動(dòng)作。此外，術(shù)語“機(jī)器人操縱器”也可以用于共同描述多個(gè)機(jī)器人裝置的組合，例如安裝在可移動(dòng)設(shè)備上的機(jī)器人臂。應(yīng)當(dāng)理解，機(jī)器人操縱器可以不限于這些配置。

如所討論的，一些機(jī)器人裝置可以是順應(yīng)性機(jī)器人裝置，而其它機(jī)器人裝置可以是非順應(yīng)性的。為了減輕對人類傷害的風(fēng)險(xiǎn)，任一類型的機(jī)器人裝置可在可與人類隔離的環(huán)境中操作。特別地，這樣的隔離環(huán)境可以包括由機(jī)器人裝置可達(dá)到的空間的體積，其中該體積被本文中可以稱為“靜態(tài)安全罩”的空間所包圍。

因此，可能期望機(jī)器人裝置持續(xù)地估計(jì)其未來軌跡，以及附近移動(dòng)物體和人的軌跡，并且在一定的規(guī)定時(shí)間限制內(nèi)動(dòng)態(tài)地確定/調(diào)節(jié)包圍機(jī)器人裝置的可達(dá)空間的體積的“虛擬安全罩”。例如，在一些實(shí)施例中，機(jī)器人裝置(或與機(jī)器人裝置相關(guān)聯(lián)的計(jì)算系統(tǒng))可接收請求機(jī)器人裝置在由機(jī)器人裝置占據(jù)的物理環(huán)境中執(zhí)行物理動(dòng)作的指令，例如將機(jī)器人臂從一個(gè)位置到另一個(gè)。然后，響應(yīng)于接收到該指令，機(jī)器人裝置可以基于在執(zhí)行物理動(dòng)作中涉及的機(jī)器人裝置的一個(gè)或多個(gè)物理部件的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)來確定物理動(dòng)作的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡。即，一個(gè)或多個(gè)估計(jì)的軌跡可以是當(dāng)機(jī)器人裝置執(zhí)行物理動(dòng)作時(shí)一個(gè)或多個(gè)物理組件可以被估計(jì)沿著其移動(dòng)的軌跡。在示例中，這樣的估計(jì)軌跡可以對應(yīng)于機(jī)器人裝置沿著估計(jì)軌跡移動(dòng)以執(zhí)行物理動(dòng)作的相應(yīng)概率。例如，由于可能出現(xiàn)的物理部件的參數(shù)的可能不確定性(例如，機(jī)器人裝置的關(guān)節(jié)可能磨損，或者另外地不如其它關(guān)節(jié)可靠)，能夠估計(jì)到可能軌跡的范圍，每個(gè)可能軌跡均考慮到一系列不確定性并且每個(gè)具有相關(guān)聯(lián)的置信分?jǐn)?shù)。

此外，基于所確定的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡，機(jī)器人裝置然后可以確定在執(zhí)行物理動(dòng)作時(shí)機(jī)器人裝置被估計(jì)在物理環(huán)境中占據(jù)的空間的虛擬表示(即，虛擬安全罩)。在一些情況下，可以響應(yīng)于機(jī)器人裝置檢測到附近的移動(dòng)物體或人來調(diào)節(jié)該虛擬表示。例如，機(jī)器人裝置可以訪問人或其它對象的在各種速度和軌跡下的預(yù)定運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)庫，并且可以使用該數(shù)據(jù)庫來預(yù)測附近移動(dòng)物體或人的未來軌跡。給定物體/人的預(yù)測軌跡，機(jī)器人裝置可以將該軌跡與其自己的估計(jì)軌跡進(jìn)行比較，并且確定機(jī)器人裝置將在隨后的預(yù)定時(shí)段內(nèi)占據(jù)的空間的路徑和體積將在什么程度上與該物體/人將在該相同預(yù)定時(shí)段內(nèi)占據(jù)的空間的路徑和體積交叉。然后，機(jī)器人裝置可以基于兩個(gè)路徑/體積之間的潛在交叉(或潛在缺乏)來調(diào)節(jié)(例如，擴(kuò)展或收縮)其虛擬安全罩。

此外，還可以希望機(jī)器人裝置將空間的位置的指示提供到物理環(huán)境中，例如關(guān)于所確定的虛擬安全罩的視覺和/或音頻指示。例如，該指示可以采取投射在機(jī)器人裝置的周圍環(huán)境中的彩色和/或閃爍警告光、音頻報(bào)警或表示虛擬安全罩的2D圖像表示的形式，該2D圖像表示被圍繞機(jī)器人裝置投射到地板上。這些指示還可以提供給遠(yuǎn)程客戶端裝置，諸如移動(dòng)電話、平板電腦、可穿戴計(jì)算裝置和其它計(jì)算裝置。此外，這樣的客戶端計(jì)算裝置可以被配置為顯示3D模型，并且因此，機(jī)器人裝置可以提供該虛擬表示的3D模型/地圖，用于在客戶端計(jì)算裝置上顯示。

在示例中，機(jī)器人裝置的虛擬安全罩的確定和維護(hù)可以提供許多工業(yè)和商業(yè)優(yōu)點(diǎn)，例如促進(jìn)空間節(jié)省。例如，機(jī)器人裝置和人可能能夠在有限空間中更有效地且可能協(xié)作地存在和工作。通過在給定時(shí)刻和預(yù)定未來時(shí)段上計(jì)算機(jī)器人裝置可達(dá)到的空間的精確表示(即使當(dāng)這種空間具有復(fù)雜形狀時(shí))，這些表示能夠提供給人和/或其它機(jī)器人裝置，使得人和/或其它機(jī)器人裝置能夠避免彼此干擾，或者以其它方式有效地使用它們共享的物理環(huán)境。其它優(yōu)點(diǎn)也是可能的。

現(xiàn)在將詳細(xì)參考各種實(shí)施例，這些實(shí)施例的示例在附圖中示出。在以下詳細(xì)描述中，闡述了許多具體細(xì)節(jié)以便提供對本公開和所描述的實(shí)施例的透徹理解。然而，本公開可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。在其它情況下，沒有詳細(xì)描述公知的方法、過程、部件和電路，以免不必要地模糊實(shí)施例的方面。

根據(jù)各種實(shí)施例，機(jī)器人裝置可以包括安裝在可移動(dòng)設(shè)備上的機(jī)器人操縱器，例如完整約束推車(例如，具有允許推車沿任何方向移動(dòng)的輪子的推車)。圖1描繪了這樣的機(jī)器人裝置100，其包括包含機(jī)器人操縱器的示例性完整約束推車。也就是說，在一些實(shí)施例中，可移動(dòng)的完整約束推車102可以包括安裝在推車上的機(jī)器人臂104。機(jī)器人臂104可以包含用于夾持或以其它方式與環(huán)境中的物體相互作用的夾持部件106。在一些實(shí)施例中，夾持部件106可以是高功率磁化夾持器、手形夾持器、吸取夾持器和/或另一類型的夾持器。推車可以包含一個(gè)或多個(gè)輪108，這些輪可以是以兩個(gè)自由度操作的完整約束輪。在其它示例中，機(jī)器人裝置100可以包括其它部件，例如其它機(jī)器人操縱器。在又其它示例中，機(jī)器人操縱器可以安裝在不同類型的可移動(dòng)設(shè)備上或者可以根本不安裝在可移動(dòng)基座上。例如，機(jī)器人操縱器可以安裝在工廠設(shè)施或其它設(shè)施內(nèi)的固定位置。

圖1B是示出根據(jù)一示例性實(shí)施例的機(jī)器人裝置(例如，圖1A的機(jī)器人裝置100)的功能框圖。機(jī)器人裝置100可以包括各種子系統(tǒng)，例如機(jī)械系統(tǒng)120、感測系統(tǒng)130、控制系統(tǒng)140以及電源150。機(jī)器人裝置100可以包括更多或更少的子系統(tǒng)，并且每個(gè)子系統(tǒng)可以包括多個(gè)元件。此外，機(jī)器人裝置100的一個(gè)或多個(gè)子系統(tǒng)和元件可以互連或集成在一起。因此，機(jī)器人裝置100的所描述的操作中的一個(gè)或多個(gè)可以被劃分為附加的功能或物理部件，或組合成更少的功能或物理部件。在一些另外的示例中，附加的功能和/或物理部件可以被添加到圖1A和1B所示的示例。在又另外的示例中，包括在機(jī)器人裝置100中的系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)可以布置成遠(yuǎn)離機(jī)器人裝置。

機(jī)械系統(tǒng)120可以包括上面關(guān)于圖1A描述的部件，包括機(jī)器人臂104、夾持器106、(可移動(dòng)或完整約束)推車102和一個(gè)或多個(gè)輪108。機(jī)械系統(tǒng)120可以額外包括被包括在機(jī)器人裝置100中的一個(gè)或多個(gè)馬達(dá)(未示出)，并且所述一個(gè)或多個(gè)馬達(dá)被配置為將多個(gè)剛性設(shè)備連接在一起以形成機(jī)器人裝置的各種部件，例如各種關(guān)節(jié)、輪子等。在實(shí)踐中，當(dāng)機(jī)器人裝置100接收到執(zhí)行特定動(dòng)作的指令時(shí)，每個(gè)馬達(dá)機(jī)可以被配置為接收相對指令以執(zhí)行組成特定動(dòng)作的各個(gè)動(dòng)作，和/或多個(gè)馬達(dá)可以被配置為接收相同指令以執(zhí)行動(dòng)作。因此，每個(gè)馬達(dá)可以具有與該馬達(dá)相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)操作參數(shù)，以促進(jìn)馬達(dá)的特定動(dòng)作的執(zhí)行，例如馬達(dá)可以承受的可能馬達(dá)轉(zhuǎn)矩的范圍，以及其它可能的操作參數(shù)。此外，這些馬達(dá)可以是由電力供能的電馬達(dá)，或者可以由許多不同的能量源(例如，基于氣體的燃料或太陽能)供能。另外，馬達(dá)可以被配置為從電源130接收電力。電源130可以對機(jī)器人裝置100的各種部件提供電力，并且可以表示例如可再充電鋰離子電池或鉛酸電池。在一示例實(shí)施例中，這種電池的一個(gè)或多個(gè)組可以被配置為提供電力。其它的電源材料和類型也是可能的。

感測系統(tǒng)140可以使用附接到機(jī)器人裝置100的一個(gè)或多個(gè)傳感器，諸如前導(dǎo)航傳感器110和后導(dǎo)航傳感器112。感測系統(tǒng)140還可以使用附接在機(jī)器人裝置100上的其它地方的一個(gè)或多個(gè)其它傳感器(未示出)，諸如位于機(jī)器人臂104上的傳感器，該傳感器可以隨著機(jī)器人臂移動(dòng)而感測關(guān)于機(jī)器人臂的物理環(huán)境的信息。前導(dǎo)航傳感器110和后導(dǎo)航傳感器112以及其它傳感器可以以類似于剛剛描述的方式和/或本文所描述的任何其它方式起作用。

感測系統(tǒng)140可以確定關(guān)于機(jī)器人裝置100的物理環(huán)境的信息，該信息能夠由控制系統(tǒng)150(例如，運(yùn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)劃軟件的計(jì)算機(jī))使用以與環(huán)境有效地交互。在示例內(nèi)，由感測系統(tǒng)140獲得的信息可以被集成以構(gòu)建環(huán)境的數(shù)字模型。使用該信息，控制系統(tǒng)150可以使機(jī)器人裝置100的一個(gè)或多個(gè)部件導(dǎo)航到用于執(zhí)行特定動(dòng)作的位置。在另外的示例中，關(guān)于機(jī)器人裝置100的物理環(huán)境的信息，諸如從3D傳感器提取的用于對環(huán)境建模的信息，可以用于操縱機(jī)器人裝置以避免與環(huán)境中的其它物理對象碰撞或以其它方式促進(jìn)機(jī)器人裝置的導(dǎo)航。此外，這樣的信息可以用于環(huán)境重建。可以通過感測環(huán)境并將該信息提取為具有簡單數(shù)學(xué)3D幾何形狀(例如，平面、圓柱、圓錐、半球等)的簡化幾何模型來執(zhí)行環(huán)境重建。在一些情況下，這樣的技術(shù)可以使運(yùn)動(dòng)規(guī)劃更容易，和/或可以更容易檢測到模型妨礙(例如，碰撞)。

此外，控制系統(tǒng)150可以使用其它信息來促進(jìn)機(jī)器人裝置100可執(zhí)行的導(dǎo)航和其它任務(wù)。例如，控制系統(tǒng)150可以將來自機(jī)械系統(tǒng)120的信息(例如，馬達(dá)的操作參數(shù))與來自感測系統(tǒng)140和/或指示系統(tǒng)160的信息組合，以確定機(jī)器人裝置100在任何給定時(shí)間點(diǎn)的未來移動(dòng)的虛擬表示。在示例中，指示系統(tǒng)160由此可以被配置為向機(jī)器人裝置100的周圍環(huán)境提供與虛擬表示相關(guān)聯(lián)的指示。因此，指示系統(tǒng)160可以包括一個(gè)或多個(gè)照相機(jī)/投影儀(例如，圖1A所示的光學(xué)裝置116)、揚(yáng)聲器、振動(dòng)發(fā)生器(即，引起振動(dòng)的裝置)和/或被配置為將空間的指示提供到機(jī)器人裝置占據(jù)的物理環(huán)境的其它裝置。例如，在確定機(jī)器人裝置100的軌跡可能與環(huán)境中另一移動(dòng)物體的軌跡干涉時(shí)，光學(xué)裝置116可以被配置為閃爍警告燈。在另外的示例中，揚(yáng)聲器可以被配置為提供警告報(bào)警。在又另外的示例中，振動(dòng)發(fā)生器可以被配置為振動(dòng)機(jī)器人裝置和/或由機(jī)器人裝置占據(jù)的物理環(huán)境的其它部分。指示系統(tǒng)160還可以被配置為執(zhí)行其它操作。

機(jī)器人裝置100的許多或所有操作能夠由控制系統(tǒng)150控制?？刂葡到y(tǒng)150可以包括至少一個(gè)處理器152(其可以包括至少一個(gè)微處理器)，以執(zhí)行存儲(chǔ)在非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(諸如存儲(chǔ)器156)中的指令154。控制系統(tǒng)150還可表示可用于以分布式方式控制機(jī)器人裝置100的各個(gè)部件或子系統(tǒng)的多個(gè)計(jì)算裝置?？刂葡到y(tǒng)150可以被設(shè)置為機(jī)器人裝置100的一部分，或者可以與機(jī)器人裝置遠(yuǎn)程通信。

在一些實(shí)施例中，存儲(chǔ)器146可以包含指令144(例如，程序邏輯)，指令144可由處理器142執(zhí)行以執(zhí)行機(jī)器人裝置100的各種操作，包括以上結(jié)合圖1A-1B所描述的那些操作。存儲(chǔ)器146還可以包含附加指令，包括用于向機(jī)械系統(tǒng)120、傳感器系統(tǒng)130和/或控制系統(tǒng)140中的一個(gè)或多個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)、與之交互和/或?qū)ζ溥M(jìn)行控制的指令。

圖2是示出根據(jù)一示例實(shí)施例的、機(jī)器人裝置可以在其中操作的示例系統(tǒng)200的框圖。如圖所示，系統(tǒng)200可以包括關(guān)于圖1A-1B所描述的機(jī)器人裝置100、第二機(jī)器人裝置210、遠(yuǎn)程傳感器和/或投影儀(或其它這樣的裝置)220、遠(yuǎn)程計(jì)算裝置230和中央控制系統(tǒng)240。在一示例實(shí)施例中，系統(tǒng)200的每個(gè)實(shí)體使用相應(yīng)的通信鏈路250(例如，有線連接或無線連接)與控制系統(tǒng)240通信?？刂葡到y(tǒng)240可以是與圖1B中所描述的機(jī)器人裝置100的本地控制系統(tǒng)150類似地操作的控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)240還可以具有其它操作，諸如與促進(jìn)系統(tǒng)200的每個(gè)實(shí)體之間的數(shù)據(jù)通信相關(guān)的操作。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)200的每個(gè)實(shí)體可以各自具有相應(yīng)的控制系統(tǒng)。

通信鏈路250被例示為無線連接；然而，也可以使用有線連接。例如，通信鏈路250中的一個(gè)或多個(gè)可以是諸如通用串行總線或并行總線的有線串行總線。有線連接也可以是專有連接。通信鏈路250還可以是使用例如無線電技術(shù)、IEEE 802.11(包括任何IEEE 802.11修訂版)中描述的通信協(xié)議、蜂窩技術(shù)(諸如GSM、CDMA、UMTS、EV-DO、WiMAX或LTE)或技術(shù)，以及其它可能的技術(shù)。在示例內(nèi)，遠(yuǎn)程計(jì)算裝置230可以經(jīng)由因特網(wǎng)訪問，并且可以包括與特定web服務(wù)(例如，社交網(wǎng)絡(luò)、照片共享、地址簿等)相關(guān)聯(lián)的計(jì)算集群。

此外，如圖所示，系統(tǒng)200的一個(gè)或多個(gè)實(shí)體可以包含使通信鏈路250能夠使用的硬件，例如處理器、發(fā)送器、接收器、天線等。雖然未示出，但是應(yīng)當(dāng)理解，系統(tǒng)200的一個(gè)或多個(gè)實(shí)體可以彼此直接通信(例如，機(jī)器人裝置100可以直接與遠(yuǎn)程計(jì)算裝置230和遠(yuǎn)程傳感器/投影儀220通信，而不是經(jīng)由控制系統(tǒng)240)。

第二機(jī)器人裝置210可以是與關(guān)于圖1A-1B所討論的機(jī)器人裝置100類似或不同地配置的機(jī)器人裝置。第二機(jī)器人裝置210可以采取機(jī)器人操縱器或另一類型的機(jī)器人裝置的形式。在示例內(nèi)，第二機(jī)器人裝置210可以與機(jī)器人裝置100(可能直接地或經(jīng)由控制系統(tǒng)240，如上所述)交換數(shù)據(jù)，諸如與兩個(gè)機(jī)器人裝置的環(huán)境相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)、與兩個(gè)機(jī)器人裝置的未來軌跡相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)以及診斷數(shù)據(jù)，以及其它可能的數(shù)據(jù)。

在一些示例中，第二機(jī)器人裝置210可以位于機(jī)器人裝置100附近，或在機(jī)器人裝置100的近距離內(nèi)的其它地方。在其它示例中，第二機(jī)器人裝置210可以位于與機(jī)器人裝置100和/或系統(tǒng)200的任何其它實(shí)體不同的環(huán)境中。在示例中，在兩個(gè)機(jī)器人裝置之間傳送的數(shù)據(jù)以及在系統(tǒng)200的實(shí)體之間傳送的其它數(shù)據(jù)可以關(guān)聯(lián)于每個(gè)機(jī)器人裝置的碰撞避免、軌跡規(guī)劃和/或虛擬安全罩的確定/投影，以及其它可能情形。

應(yīng)當(dāng)理解，該第二機(jī)器人裝置210還可以代表也可以與控制系統(tǒng)240通信和/或與系統(tǒng)200的一個(gè)或多個(gè)實(shí)體直接通信的其它機(jī)器人裝置。

遠(yuǎn)程傳感器/投影儀220可以是遠(yuǎn)離系統(tǒng)200的一個(gè)或多個(gè)實(shí)體(即，機(jī)器人裝置100、210)布置的并且可操作以執(zhí)行本文所述的操作的任何類型的傳感器或投影儀。根據(jù)本文描述的方法，例如，遠(yuǎn)程傳感器/投影儀220可以被配置為與作為機(jī)器人裝置的一部分設(shè)置的一個(gè)或多個(gè)傳感器或投影儀一起被配置為收集與機(jī)器人裝置的環(huán)境相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)和/或向機(jī)器人裝置的環(huán)境提供信息和/或向遠(yuǎn)程計(jì)算裝置230提供信息。作為示例，在機(jī)器人裝置100和第二機(jī)器人裝置210已經(jīng)確定(借助于控制系統(tǒng)240)它們相應(yīng)的虛擬安全罩的更新的邊界或其它特征之后，一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程投影儀220和/或機(jī)器人裝置本地的一個(gè)或多個(gè)投影儀可將虛擬安全罩的可視表示投射到環(huán)境中，例如3D全息圖或2D正投影。另外或替代地，一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程揚(yáng)聲器、喇叭等可以提供與虛擬安全罩相關(guān)聯(lián)的音頻表示。根據(jù)該示例，控制系統(tǒng)240還可以向遠(yuǎn)程計(jì)算裝置230提供一個(gè)或多個(gè)可視表示和音頻表示。例如，遠(yuǎn)程計(jì)算裝置230可以向遠(yuǎn)程計(jì)算裝置的用戶顯示虛擬安全罩的可視表示。其它示例也是可能的。

遠(yuǎn)程計(jì)算裝置230可以是能夠接收數(shù)據(jù)并顯示對應(yīng)于該數(shù)據(jù)或與該數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的信息的任何類型的裝置，諸如膝上型計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話、可佩戴計(jì)算裝置(例如，頭戴式或手腕可安裝顯示器)、平板計(jì)算裝置等。遠(yuǎn)程計(jì)算裝置230可以包括包括處理器和顯示器的顯示系統(tǒng)。顯示器可以是例如光學(xué)透視顯示器、光學(xué)環(huán)視顯示器或視頻透視顯示器。處理器可以從控制系統(tǒng)240和/或從系統(tǒng)200的其它實(shí)體接收數(shù)據(jù)，并且配置數(shù)據(jù)以在顯示器上顯示。處理器可以是任何類型的處理器，例如微處理器或數(shù)字信號處理器。

遠(yuǎn)程計(jì)算裝置230還可以包括板載數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，例如聯(lián)接到處理器的存儲(chǔ)器。例如，存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ)能夠由處理器訪問和執(zhí)行的軟件。

此外，遠(yuǎn)程計(jì)算裝置230可以被配置為代表系統(tǒng)200的一個(gè)或多個(gè)實(shí)體(例如，控制系統(tǒng)240)執(zhí)行操作。例如，遠(yuǎn)程計(jì)算裝置230可以從機(jī)器人裝置100接收數(shù)據(jù)，并且通過代表機(jī)器人裝置100和/或代表控制系統(tǒng)240執(zhí)行特定處理操作來確定機(jī)器人裝置的虛擬安全罩。然后，遠(yuǎn)程計(jì)算裝置230可以將結(jié)果數(shù)據(jù)發(fā)送回系統(tǒng)200中的其它實(shí)體。該功能可以被稱為“云”計(jì)算。

在一些實(shí)施例中，機(jī)器人裝置可以將數(shù)據(jù)上傳到控制系統(tǒng)240或諸如服務(wù)器的另一遠(yuǎn)程計(jì)算裝置(未示出)，以便機(jī)器人裝置與其它機(jī)器人裝置共享經(jīng)驗(yàn)，以實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)行為。例如，機(jī)器人裝置100可以穿過通路以及遇到障礙物，并且能夠向其它機(jī)器人裝置(例如，第二機(jī)器人裝置210)通知(例如，通過云)障礙物的位置。作為另一示例，機(jī)器人裝置100可以經(jīng)由遠(yuǎn)程傳感器220獲得關(guān)于移動(dòng)物體的信息，并且可以估計(jì)移動(dòng)物體的未來軌跡和速度。然后，機(jī)器人裝置100可以與控制系統(tǒng)240和/或與第二機(jī)器人裝置210共享該信息。然后，第二機(jī)器人裝置210可以響應(yīng)于移動(dòng)物體的未來軌跡和速度而采取一些動(dòng)作?？偟膩碚f，機(jī)器人裝置100、210可以被配置為共享被收集的數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)更快適應(yīng)，使得每個(gè)機(jī)器人能夠基于先前機(jī)器人的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)構(gòu)建。此外，根據(jù)本文所描述的各種實(shí)施例，系統(tǒng)200的每個(gè)實(shí)體可以訪問基本上實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)。

在其它示例中，系統(tǒng)200可以包括與圖2所示的實(shí)體中的一個(gè)集成的安全系統(tǒng)(未示出)。安全系統(tǒng)可以被配置為執(zhí)行本文描述的操作或根據(jù)虛擬安全罩進(jìn)行其它操作。

圖3是根據(jù)本文描述的至少一些實(shí)施例的用于檢測、重建和促進(jìn)機(jī)器人與環(huán)境交互的示例方法的流程圖。圖3中所示的方法300呈現(xiàn)了方法的實(shí)施例，該方法例如能夠與圖1A至2中所示的機(jī)器人裝置和系統(tǒng)一起使用，或者可以通過圖1A至2中的任何部件的組合、諸如控制系統(tǒng)150和240中的一個(gè)或多個(gè)來執(zhí)行。此外，方法的這種實(shí)施例能夠根據(jù)圖4A-4B、5A-5B和6所示的系統(tǒng)和方面來執(zhí)行。方法300可以包括如框302-308中的一個(gè)或多個(gè)例示的一個(gè)或多個(gè)操作或動(dòng)作。盡管以順序次序示出了這些框，但是在一些情況下，這些框可以并行地和/或以與本文所描述的順序不同的順序來執(zhí)行。此外，各種框可以被組合成更少的框、被劃分為附加的框和/或基于期望實(shí)現(xiàn)方式而被移除。

此外，對于方法300和本文公開的其它過程和方法，流程圖示出了本實(shí)施例的一個(gè)可能實(shí)現(xiàn)的功能和操作。在這點(diǎn)上，每個(gè)框可以表示程序代碼中的模塊、段或部分，其包括可由處理器執(zhí)行以用于實(shí)現(xiàn)過程中的特定邏輯操作或步驟的一個(gè)或多個(gè)指令。程序代碼可以存儲(chǔ)在任何類型的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上，例如，諸如包括磁盤驅(qū)動(dòng)器或硬盤驅(qū)動(dòng)器的存儲(chǔ)設(shè)備。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以包括非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，例如，諸如在短時(shí)段上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，象寄存器存儲(chǔ)器、處理器高速緩存和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)之類。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)還可以包括非暫態(tài)介質(zhì)，諸如輔助或持久長期存儲(chǔ)器，例如象只讀存儲(chǔ)器(ROM)、光盤或磁盤、光盤只讀存儲(chǔ)器(CD-ROM)之類。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)還可以是任何其它易失性或非易失性存儲(chǔ)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以被認(rèn)為是例如計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)、有形存儲(chǔ)裝置或其它制造品。

另外，對于方法300和本文公開的其它過程和方法，圖3中的每個(gè)框可以表示被有線連接以執(zhí)行在過程中的特定邏輯操作的電路。

方法300的操作可以完全由一計(jì)算裝置執(zhí)行，或者可以分布在多個(gè)計(jì)算裝置和/或服務(wù)器上。在一些示例中，計(jì)算裝置可以從聯(lián)接到計(jì)算裝置的傳感器或其它部件接收信息，或者在計(jì)算裝置是服務(wù)器的情況下，可以從收集信息的另一裝置接收信息。計(jì)算裝置還可以與服務(wù)器通信以確定物理對象的尺寸，例如，其中服務(wù)器可以包括機(jī)器人裝置和移動(dòng)物體的累積預(yù)定軌跡的數(shù)據(jù)庫和/或可以促進(jìn)該方法300的執(zhí)行的其它信息的情形。

在框302，方法300包括接收請求機(jī)器人裝置在由機(jī)器人裝置占據(jù)的物理環(huán)境中執(zhí)行物理動(dòng)作的指令。在示例中，指令可以包括一個(gè)或多個(gè)子指令，當(dāng)執(zhí)行時(shí)，這些子指令可以使機(jī)器人裝置執(zhí)行動(dòng)作序列。該指令在被執(zhí)行時(shí)還可以使機(jī)器人裝置的多個(gè)部件執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。例如，指令可以是用于機(jī)器人裝置在由機(jī)器人裝置占據(jù)的物理環(huán)境中移動(dòng)物理對象的指令。在該場景中，該指令的執(zhí)行可以使機(jī)器人裝置從機(jī)器人裝置的當(dāng)前位置移動(dòng)到接近物理對象的位置。當(dāng)移動(dòng)或者然后保持固定在接近物理對象的位置時(shí)，機(jī)器人裝置然后可以使用機(jī)器人臂或其它機(jī)器人操縱器來抓取和移動(dòng)物理對象，然后可能再次移動(dòng)離開物理對象的先前位置。其它的示例指令也是可能的。

該指令可以由機(jī)器人裝置本身接收，或由聯(lián)接到機(jī)器人裝置或遠(yuǎn)離機(jī)器人裝置布置且被配置為控制機(jī)器人裝置的控制系統(tǒng)或其它計(jì)算裝置接收。此外，應(yīng)當(dāng)理解，方法300的一個(gè)或多個(gè)操作可以在接收到的指令的實(shí)際執(zhí)行之前、期間或之后執(zhí)行。

在框304，方法300包括響應(yīng)于接收到指令，確定(例如，由一個(gè)或多個(gè)處理器)機(jī)器人裝置的一個(gè)或多個(gè)物理部件的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡，其中所述一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡是在機(jī)器人裝置執(zhí)行物理動(dòng)作時(shí)，所述一個(gè)或多個(gè)物理部件被估計(jì)沿著其移動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)軌跡，并且其中所述一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡是基于所述一個(gè)或多個(gè)物理部件的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)。在執(zhí)行物理動(dòng)作中涉及的機(jī)器人裝置的一個(gè)或多個(gè)物理部件的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)可以包括一個(gè)或多個(gè)物理部件的最大轉(zhuǎn)矩、一個(gè)或多個(gè)物理部件的最大功率輸出、一個(gè)或多個(gè)物理部件的關(guān)節(jié)角度、兩個(gè)或多個(gè)物理部件之間的距離、一個(gè)或多個(gè)物理部件的有效質(zhì)量(即，一個(gè)或多個(gè)物理部件的多少和動(dòng)量)、一個(gè)或多個(gè)物理部件的運(yùn)動(dòng)范圍，以及其它可能參數(shù)。

在示例內(nèi)，特定物理部件的特定參數(shù)可以優(yōu)先于物理部件的其它參數(shù)。在其它示例中，具有一定運(yùn)動(dòng)范圍的物理部件可以優(yōu)先于機(jī)器人裝置的其它物理部件。在其它示例內(nèi)，特定物理組件的某些參數(shù)可以影響相同或其它物理部件的其它參數(shù)，并且因此可以在確定一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡時(shí)考慮部件之間的關(guān)系(即，一個(gè)關(guān)節(jié)可以具有特定質(zhì)量并且可以聯(lián)接到具有不同質(zhì)量的另一關(guān)節(jié)，當(dāng)執(zhí)行物理動(dòng)作時(shí)，這可能影響關(guān)節(jié)組合的移動(dòng))。

在示例內(nèi)，計(jì)算裝置可以采用一種或多種類型的模型預(yù)測控制(例如，后退水平控制)或其它類型的過程控制來確定一個(gè)或多個(gè)估計(jì)的軌跡并執(zhí)行方法300的其它操作。例如，給定機(jī)器人裝置及其物理部件的當(dāng)前狀態(tài)(例如，一個(gè)或多個(gè)物理組件的當(dāng)前加速度、功率輸出、動(dòng)量等)，計(jì)算裝置可以確定機(jī)器人裝置及其部件在一定時(shí)段內(nèi)可以處于的多個(gè)狀態(tài)。因此，計(jì)算裝置可以確定物理部件被估計(jì)在預(yù)定時(shí)段內(nèi)遵循的物理部件的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡，所述預(yù)定時(shí)段諸如是在指令執(zhí)行之后的預(yù)定時(shí)段、在接收到指令之后的預(yù)定時(shí)段或者在其它可能的時(shí)間參考點(diǎn)之后的預(yù)定時(shí)段。

在示例內(nèi)，當(dāng)確定一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡時(shí)，計(jì)算裝置還可以考慮過去狀態(tài)、過去移動(dòng)和與機(jī)器人裝置和/或其它機(jī)器人裝置相關(guān)聯(lián)的其它先前確定的信息。

計(jì)算裝置還可以分析與機(jī)器人裝置的一個(gè)或多個(gè)物理部件相關(guān)聯(lián)的不確定性，其中這樣的不確定性會(huì)在一個(gè)或多個(gè)確定的估計(jì)軌跡中產(chǎn)生噪聲。因此，確定一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡可以包括基于與機(jī)器人裝置的一個(gè)或多個(gè)物理部件相關(guān)聯(lián)的不確定性來確定一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡。此外，確定一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡可以涉及確定多個(gè)估計(jì)軌跡，并且將各個(gè)概率(即，置信分?jǐn)?shù)或其它不確定性度量)與沿著多個(gè)確定的估計(jì)軌跡移動(dòng)的機(jī)器人裝置相關(guān)聯(lián)。作為示例，參與執(zhí)行物理動(dòng)作的機(jī)器人裝置的一個(gè)或多個(gè)物理部件可以具有百分之九十的幾率在執(zhí)行動(dòng)作時(shí)沿著一個(gè)軌跡移動(dòng)，但是也可以具有百分之五的幾率在執(zhí)行動(dòng)作時(shí)沿著不同軌跡移動(dòng)。因此，計(jì)算裝置可以對那些相應(yīng)概率確定兩個(gè)估計(jì)軌跡。在相關(guān)示例內(nèi)，響應(yīng)于接收的指令，可以確定軌跡族，其中軌跡族中的每個(gè)成員具有相關(guān)聯(lián)的置信分?jǐn)?shù)。在這樣的示例中，軌跡族的成員可以聚集在一起和/或疊加。其它的示例也是可能的。

在示例場景中，在執(zhí)行物理動(dòng)作的機(jī)器人裝置中可以涉及一個(gè)或多個(gè)馬達(dá)，并且基于這些馬達(dá)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，例如馬達(dá)的可持續(xù)轉(zhuǎn)矩的范圍，計(jì)算裝置可以估計(jì)機(jī)器人裝置可在機(jī)器人裝置開始執(zhí)行物理動(dòng)作之后的十秒內(nèi)在空間中可以占據(jù)的軌跡。作為相關(guān)示例，計(jì)算裝置可以首先查詢馬達(dá)的先前軌跡的數(shù)據(jù)庫、馬達(dá)參數(shù)的先前狀態(tài)和/或與馬達(dá)相關(guān)聯(lián)的其它信息，然后確定這樣的信息指示其中一個(gè)馬達(dá)失效的中等概率。然后，計(jì)算裝置可以考慮到該失效的中等概率來確定與用于執(zhí)行物理動(dòng)作的一個(gè)或多個(gè)馬達(dá)相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡。其它示例也是可能的，并且應(yīng)當(dāng)理解，如本文所述的“不確定性”不應(yīng)限于與部件失效相關(guān)聯(lián)的概率。相反，不確定性可以表示與機(jī)器人裝置的一個(gè)或多個(gè)物理部件相關(guān)聯(lián)的任何因素，這樣的因素可以改變由機(jī)器人裝置執(zhí)行物理動(dòng)作所涉及的一個(gè)或多個(gè)軌跡。

在一些實(shí)施例中，機(jī)器人裝置的物理部件的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡可以采取一個(gè)或多個(gè)物理部件的運(yùn)動(dòng)范圍的至少一部分的形式。估計(jì)運(yùn)動(dòng)范圍可以在物理部件被估計(jì)在預(yù)定時(shí)段內(nèi)遵循的物理部件的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡之外或做為其替代來確定。此外，也可以確定與一個(gè)或多個(gè)物理部件相關(guān)聯(lián)的不確定性水平。這可以導(dǎo)致針對每個(gè)物理部件確定多個(gè)運(yùn)動(dòng)范圍，其中每個(gè)運(yùn)動(dòng)范圍對應(yīng)于表示根據(jù)該相應(yīng)物理部件的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)發(fā)生該特定運(yùn)動(dòng)范圍的可能性的給定概率/不確定性，

在示例中，一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡的確定還可以涉及確定執(zhí)行物理動(dòng)作所涉及的一個(gè)或多個(gè)物理部件在執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡時(shí)可占據(jù)的空間體積，從而導(dǎo)致馬達(dá)和/或其它部件同時(shí)或非同時(shí)地移動(dòng)，并且在沿著一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡移動(dòng)的同時(shí)掃除空間體積。為了確定該空間體積，計(jì)算裝置可以考慮各種因素，諸如一個(gè)或多個(gè)物理部件的當(dāng)前動(dòng)量、與一個(gè)或多個(gè)物理部件相關(guān)聯(lián)的診斷信息或上述其它因素，這兩者都關(guān)聯(lián)于一個(gè)或多個(gè)物理部件的當(dāng)前狀態(tài)并且關(guān)聯(lián)于一個(gè)或多個(gè)物理部件的過去狀態(tài)(或未被包括為機(jī)器人裝置的部分的一個(gè)或多個(gè)相關(guān)物理部件的過去狀態(tài))。

在示例中，可以確定一個(gè)或多個(gè)體積，這些體積中的一個(gè)或多個(gè)與相應(yīng)的概率相關(guān)聯(lián)。并且與關(guān)于確定的估計(jì)軌跡的討論一致，多個(gè)確定的空間體積可以聚集在一起、迭加或重疊。例如，與多個(gè)確定的估計(jì)軌跡的相應(yīng)估計(jì)軌跡相對應(yīng)的多個(gè)空間體積的疊加可以包括機(jī)器人裝置被估計(jì)占據(jù)以執(zhí)行物理動(dòng)作的多個(gè)不同體積的空間。

在另外的示例中，計(jì)算裝置可以通過向服務(wù)器提供執(zhí)行物理動(dòng)作的指令來確定估計(jì)的軌跡，服務(wù)器執(zhí)行多個(gè)仿真并將與估計(jì)軌跡相關(guān)聯(lián)的參數(shù)返回給計(jì)算裝置。

在框306處，方法300包括確定在執(zhí)行物理動(dòng)作時(shí)機(jī)器人裝置被估計(jì)在物理環(huán)境中占據(jù)的空間的虛擬表示(即，虛擬安全罩)，其中基于機(jī)器人裝置的一個(gè)或多個(gè)物理部件的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡來確定所述空間。例如，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡是與多個(gè)概率、置信分?jǐn)?shù)或其它度量相關(guān)聯(lián)的多個(gè)估計(jì)軌跡時(shí)，可以基于多個(gè)估計(jì)軌跡并且還基于相應(yīng)概率來確定在機(jī)器人裝置的物理環(huán)境中的空間的虛擬表示，所述相應(yīng)概率關(guān)聯(lián)于機(jī)器人裝置沿著多個(gè)確定的估計(jì)軌跡移動(dòng)(即，機(jī)器人裝置的物理部件占據(jù)給定軌跡的可能性)。

在一些示例中，虛擬表示可以采用虛擬邊界或虛擬全體積的形式，所述虛擬邊界或者虛擬全體積可以包括將來要被機(jī)器人裝置的物理部件占據(jù)的空間的至少一部分。

在示例內(nèi)，虛擬表示可以采取更保守的虛擬邊界/體積的形式，諸如包括該空間體積的球形、橢圓形或拋物線邊界/體積。其它開放的二次曲面或封閉的二次曲面(和/或相關(guān)聯(lián)的體積)也是可能的。在這樣的示例中，虛擬表示可以包括機(jī)器人裝置的物理環(huán)境中的更多空間，其超過機(jī)器人裝置將隨著時(shí)間物理地占據(jù)的實(shí)際空間。在其它示例中，虛擬表示可以采取更限制性地限制機(jī)器人裝置的運(yùn)動(dòng)的等值面或其它表面或體積的形式。例如，在多個(gè)機(jī)器人裝置和/或人彼此接近地工作的環(huán)境中，可能需要較不保守的虛擬表示。

在一些情況下，所接收的指令可以是用于機(jī)器人裝置拾取和移動(dòng)物理對象的指令。在這種情況下，計(jì)算裝置例如可以基于一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡和/或基于物理對象的一個(gè)或多個(gè)預(yù)定特性(例如，大小、重量等)，來確定機(jī)器人裝置將占據(jù)的物理環(huán)境中的空間和基于機(jī)器人裝置使物理對象移動(dòng)而估計(jì)物理對象占據(jù)的空間兩者。例如，響應(yīng)于接收到這樣的指令，計(jì)算裝置可以查詢可以具有關(guān)于將由機(jī)器人裝置移動(dòng)的物理對象的大小的信息的數(shù)據(jù)庫。然后，當(dāng)確定一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡時(shí)或當(dāng)確定虛擬表示時(shí)，計(jì)算裝置可以考慮物理對象的大小。例如，計(jì)算裝置可以使用物理對象的表面上離機(jī)器人裝置上的參考點(diǎn)最遠(yuǎn)的點(diǎn)來確定空間中的被跟蹤體積，所述被跟蹤體積表示機(jī)器人裝置和物理對象隨著機(jī)器人裝置拾起并移動(dòng)物理對象將經(jīng)過的時(shí)間的至少一部分期間占據(jù)的空間。

在其中計(jì)算裝置確定在預(yù)定時(shí)段內(nèi)物理部件被估計(jì)遵循的物理部件的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡的一些實(shí)施例中，虛擬表示的空間因此可以包括在該預(yù)定時(shí)段期間機(jī)器人裝置被估計(jì)占據(jù)以執(zhí)行物理動(dòng)作的空間。

在示例中，每當(dāng)新的指令或子指令被計(jì)算裝置接收或執(zhí)行時(shí)，可以確定新的虛擬表示。因此，虛擬表示可以是當(dāng)接收到新指令或確定了估計(jì)軌跡的修改時(shí)實(shí)時(shí)改變的動(dòng)畫表示。在其它示例內(nèi)，計(jì)算裝置可以被配置為響應(yīng)于接收到用戶輸入或指示執(zhí)行調(diào)諧的命令的另一類型輸入來調(diào)諧(即，調(diào)節(jié))該虛擬表示。在這樣的示例內(nèi)，可以基于各種因素(例如概率和風(fēng)險(xiǎn))來調(diào)節(jié)虛擬表示。例如，虛擬表示可以從不太保守的虛擬安全罩調(diào)節(jié)到較保守的虛擬安全罩，其中較保守的虛擬安全罩包括與額外未來軌跡相關(guān)聯(lián)的空間，盡管那些未來軌跡不太可能。這種保守的調(diào)節(jié)可以降低碰撞危險(xiǎn)或其它危險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。替代地，可以調(diào)節(jié)虛擬表示以僅包括具有高置信分?jǐn)?shù)的未來軌跡和空間。其它示例也是可能的。

在其它示例中，在接收到用于機(jī)器人裝置從第一位置移動(dòng)、拾取在第二位置處的物體并將物體移動(dòng)到第三位置的指令時(shí)，虛擬表示可以根據(jù)執(zhí)行該任務(wù)的機(jī)器人裝置并且還基于上述的預(yù)定時(shí)段，而自動(dòng)或手動(dòng)地調(diào)節(jié)。例如，在接收這樣的指令之前，虛擬表示可以包括在第一位置處圍繞機(jī)器人裝置的較小空間體積。然后，在接收到指令之后(或者在接收指令之后的某個(gè)時(shí)間)，虛擬表示可以擴(kuò)展為包括第二位置，以及可能另外的第三位置，以及機(jī)器人裝置可以在第一和第二位置之間以及在第二和第三位置之間行進(jìn)/占據(jù)的一個(gè)或多個(gè)可能的未來路徑(和相關(guān)聯(lián)的體積)。在到達(dá)第二位置時(shí)，或當(dāng)機(jī)器人裝置行進(jìn)到第二位置時(shí)，虛擬表示可被動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)以收縮，以便不再包括當(dāng)從第一位置行進(jìn)到第二位置時(shí)機(jī)器人裝置先前占據(jù)的路徑/空間。然后，當(dāng)機(jī)器人裝置行進(jìn)到第三位置時(shí)，或在機(jī)器人裝置到達(dá)第三位置時(shí)，可進(jìn)行類似的進(jìn)一步調(diào)節(jié)。其它示例也是可能的。如上所述，在這些和其它示例中，機(jī)器人裝置可以與投影儀或被配置為提供機(jī)器人裝置將來占據(jù)何處的指示的其它裝置通信，無論是在短時(shí)間段還是更長的時(shí)間段期間。

因此，在框308處，方法300包括將關(guān)于空間的位置的指示提供到物理環(huán)境中。此外，在本文描述的示例的至少一部分內(nèi)，指示可以包括聚合或迭加的空間/邊界的視覺指示，和/或可以包括與一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡相關(guān)聯(lián)的這種空間/邊界的可區(qū)分的重疊的視覺指示。此外，指示可以包括與在框304處確定的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡以及在框306處確定的對應(yīng)空間/邊界相關(guān)聯(lián)的概率、置信分?jǐn)?shù)或其它度量的視覺指示。再進(jìn)一步，該指示可以包括在框304中確定的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡的視覺指示和/或音頻指示和/或其它類型的指示。

在示例中，音頻指示可以包括警報(bào)\環(huán)境噪聲、一個(gè)或多個(gè)口語話語、預(yù)先記錄的安全消息、結(jié)構(gòu)化音頻模式以及具有變化的頻率、節(jié)奏、音量、音色等的其它類型音頻。不同的音頻指示可以用于空間的不同的確定虛擬表示。另外或替代地，多個(gè)不同的音頻指示可以包括在指示中。作為示例，當(dāng)機(jī)器人裝置或外部傳感器檢測到在機(jī)器人裝置的物理環(huán)境內(nèi)的移動(dòng)物體時(shí)，計(jì)算裝置可以在移動(dòng)物體在距機(jī)器人裝置的給定距離范圍內(nèi)時(shí)使環(huán)境中的揚(yáng)聲器播放聲音，并且當(dāng)移動(dòng)物體在距機(jī)器人裝置的其它距離范圍內(nèi)時(shí)可以引起其它不同的聲音(例如，當(dāng)移動(dòng)物體在非常接近機(jī)器人裝置的范圍內(nèi)并且可能處于與機(jī)器人裝置碰撞的風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，可以聽到更大的更突出的聲音)。作為另一示例，當(dāng)與機(jī)器人裝置相關(guān)聯(lián)的當(dāng)前虛擬表示是更保守的虛擬表示(即，具有較小安全風(fēng)險(xiǎn)的更大虛擬安全罩)時(shí)，可以在環(huán)境中間歇地或連續(xù)地播放閑適、平靜的噪聲，而當(dāng)當(dāng)前虛擬表示是不太保守的虛擬表示時(shí)，可以在環(huán)境中間歇地或連續(xù)地播放較大的噪聲，反之亦然。其它示例也是可能的。

該指示可以包括2D指示和/或3D指示。在示例中，附接到機(jī)器人裝置或遠(yuǎn)離機(jī)器人裝置設(shè)置的投影儀可投射與該空間相關(guān)聯(lián)的光。例如，光可以投射在機(jī)器人裝置將來可能占據(jù)的空間下方的地板的一些或所有區(qū)域上，并且可以用作警告燈。光也可以投射在另一表面上，例如機(jī)器人裝置的物理環(huán)境中的壁、天花板或另一表面。附加地或替代地，光可以投射到空氣中，而不瞄準(zhǔn)任何特定表面。光可以被投影為一種或多種顏色或色調(diào)。例如，當(dāng)空間包括不確定性的區(qū)域或體積時(shí)，可以使用不同顏色或亮度的光來指示機(jī)器人裝置將來可能不太會(huì)占據(jù)的區(qū)域。其它示例也是可能的。

在其它示例中，指示可以采取投影在機(jī)器人裝置的物理環(huán)境中的表面上的、空間的2D圖像的形式。例如，2D圖像可以是3D虛擬表示的正交投影(例如，中空3D邊界或全3D體積)。例如，3D虛擬表示可以正交地投射到地板或墻壁上，并且可以用作比上述光更詳細(xì)和可區(qū)分的視覺指示。作為另一示例，2D圖像可以是物理環(huán)境的俯視或其它的透視圖，包括與虛擬安全罩的當(dāng)前狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的高亮顯示的或以其它方式指示的2D區(qū)域。在這些示例內(nèi)，2D圖像可以描繪表示所確定的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡的一個(gè)或多個(gè)2D路徑(例如，2D圖像可以包括表示機(jī)器人裝置的一個(gè)或多個(gè)物理部件的未來路徑的被跟蹤線)。此外，2D圖像還可以描繪機(jī)器人裝置的各個(gè)部件及其相應(yīng)的軌跡。再另外，2D圖像可以包括與一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡相關(guān)聯(lián)的概率的數(shù)字或其它視覺指示。其它示例也是可能的。

在另外的示例中，指示可以采取空間的全息3D指示的形式，通過改變激光器(例如，等離子體激光器)的使用、干涉、衍射、光強(qiáng)度和/或其它全息的領(lǐng)域中已知或未知的參數(shù)。這種指示可以是實(shí)際尺度的全息圖，該全息圖被投影為“填充”至少機(jī)器人裝置未來將占據(jù)的地方的大氣空間(airspace)。附加地或替代地，指示可以被投影為較小尺度的全息圖。3D全息圖還可以描繪代表所確定的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡的一個(gè)或多個(gè)3D路徑，其被投影在由機(jī)器人裝置占據(jù)的物理環(huán)境中的空間內(nèi)。例如，軌跡可以在視覺上被指示為全息圖像，或者可以由沿著軌跡的路徑投影的一個(gè)或多個(gè)光(例如，細(xì)的定向激光)以及其它的可能性。3D全息圖可以投影或以其它方式顯示為開放二次曲面、封閉二次曲面、凸包、等值面或其它復(fù)合或非復(fù)合的表面/體積。

在另外的示例中，指示可以采取虛擬表示的3D模型的形式。3D模型可以描繪代表所確定的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡的一個(gè)或多個(gè)3D路徑。此外，3D模型可以包括開放的二次曲面、封閉的二次曲面、凸包、等值面或其它復(fù)合或非復(fù)合的表面/體積。

與2D指示類似，3D指示可以包括聚集、迭加、重疊等的多個(gè)空間，以便指示機(jī)器人裝置可能的未來移動(dòng)的族。

在另一些實(shí)施例中，指示可以涉及將光投射到與所接收的指令相關(guān)聯(lián)的物理對象上的投影儀、照相機(jī)或其它光學(xué)裝置。例如，機(jī)器人裝置可以將單個(gè)光束投射到已經(jīng)指令機(jī)器人裝置拾取的盒子上，以向人或其它機(jī)器人裝置指示機(jī)器人裝置計(jì)劃朝向盒子移動(dòng)并拾取它。光可以在接收到指令之后的某個(gè)點(diǎn)投射，并且可以被投射預(yù)定時(shí)間段。

在更進(jìn)一步的示例中，指示可以采取振動(dòng)指示或者修改由機(jī)器人裝置占據(jù)的物理環(huán)境的其它類型指示的形式。例如，聯(lián)接到機(jī)器人裝置或遠(yuǎn)離機(jī)器人裝置設(shè)置的振動(dòng)發(fā)生器裝置可以使得物理環(huán)境中的地面區(qū)域或物理環(huán)境的另一部分(例如壁、柱子或物理環(huán)境中的其它物理對象)振動(dòng)。在另一示例中，計(jì)算裝置可以向諸如移動(dòng)電話或其它無線通信裝置的遠(yuǎn)程計(jì)算裝置提供使該遠(yuǎn)程計(jì)算裝置振動(dòng)的通知。這樣的振動(dòng)可以用于警告該遠(yuǎn)程計(jì)算裝置的用戶他們已經(jīng)進(jìn)入或即將進(jìn)入機(jī)器人裝置的虛擬安全罩。其它示例也是可能的。

在一些實(shí)施例中，計(jì)算裝置可以向遠(yuǎn)程計(jì)算裝置(例如圖2中所示的遠(yuǎn)程計(jì)算裝置)提供指示。如上所述，遠(yuǎn)程計(jì)算裝置可以是被配置為在遠(yuǎn)程計(jì)算裝置處顯示或以其它方式提供指示的計(jì)算裝置。例如，計(jì)算裝置可以向具有頭戴式顯示器的可穿戴計(jì)算裝置提供虛擬安全罩的動(dòng)態(tài)虛擬3D模型或其它類型3D表示。這樣的指示也可以被提供給具有增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)能力的其它計(jì)算裝置。作為另一示例，計(jì)算設(shè)備可以向具有觸摸屏的平板計(jì)算裝置提供3D模型，其中平板計(jì)算裝置的用戶然后能夠放大3D模型或者以其它方式與3D模型交互。例如，用戶能夠選擇參與執(zhí)行物理動(dòng)作的機(jī)器人裝置的各個(gè)部件，并查看那些部件的未來軌跡、不確定性水平、各自的虛擬安全罩以及與各個(gè)部件相關(guān)聯(lián)的其它信息，諸如一個(gè)或多個(gè)參數(shù)(例如，功率水平、當(dāng)前速度等)的數(shù)字顯示。還可以顯示一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡以及對應(yīng)于每個(gè)估計(jì)軌跡的概率。此外，遠(yuǎn)程計(jì)算裝置的用戶能夠遠(yuǎn)程地調(diào)節(jié)空間的指示。例如，遠(yuǎn)程計(jì)算裝置可以包括撥盤或其他可調(diào)節(jié)輸入裝置，使得用戶能夠操縱該輸入裝置以增大或減小虛擬安全罩的尺寸。其它示例也是可能的。

在一些實(shí)施例中，可以在機(jī)器人裝置執(zhí)行物理動(dòng)作的至少一部分時(shí)連續(xù)地提供指示。例如，當(dāng)指令是用于機(jī)器人裝置從一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置時(shí)，隨著機(jī)器人裝置從一個(gè)位置向另一個(gè)位置移動(dòng)，可以連續(xù)地投射3D虛擬安全罩邊界。在這樣的示例中，虛擬安全罩可以在視覺上表現(xiàn)為與機(jī)器人裝置一起從一個(gè)位置向另一個(gè)位置移位保持其尺寸和形狀，但是在其它示例中，虛擬安全罩可以在機(jī)器人裝置移動(dòng)的同時(shí)改變其尺寸，諸如，如果機(jī)器人裝置突然檢測到接近機(jī)器人裝置的移動(dòng)物體。其它示例也是可能的。

在示例內(nèi)，并且根據(jù)上述討論，機(jī)器人裝置可以包括涉及執(zhí)行物理動(dòng)作的至少一個(gè)機(jī)器人操縱器，例如一個(gè)或多個(gè)機(jī)器人臂。因此，方法300可以包括用于確定參與執(zhí)行物理動(dòng)作的至少一個(gè)機(jī)器人操縱器的相應(yīng)運(yùn)動(dòng)范圍的操作。因此，確定虛擬表示可以至少部分地基于至少一個(gè)機(jī)器人操縱器的、所確定的相應(yīng)運(yùn)動(dòng)范圍，并且指示可以包括所確定的相應(yīng)運(yùn)動(dòng)范圍的視覺指示。

在示例中，可以基于在機(jī)器人裝置的物理環(huán)境中檢測到的移動(dòng)物體(諸如人、車輛和其它機(jī)器人裝置)以及其它可能性來確定和調(diào)節(jié)虛擬安全罩。在這樣的示例中，計(jì)算設(shè)備可以使用環(huán)境中的一個(gè)或多個(gè)傳感器來識(shí)別移動(dòng)物體。例如，計(jì)算裝置可以采用靜態(tài)背景相減或更概率的方法，例如卡爾曼濾波器，以將環(huán)境中的靜態(tài)障礙物與環(huán)境中的動(dòng)態(tài)障礙物分離。

響應(yīng)于識(shí)別移動(dòng)物體，計(jì)算設(shè)備可以經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)傳感器和/或其它裝置確定與移動(dòng)物體相關(guān)聯(lián)的參數(shù)，諸如移動(dòng)物體的當(dāng)前速度、當(dāng)前加速度、當(dāng)前移動(dòng)方向和物體的質(zhì)量，以及其他可能性。計(jì)算裝置然后可以至少部分地基于所確定的移動(dòng)物體的參數(shù)來確定在預(yù)定時(shí)段上移動(dòng)物體被估計(jì)沿著其移動(dòng)的、移動(dòng)物體的估計(jì)軌跡。也可以基于與移動(dòng)物體相關(guān)聯(lián)的預(yù)定不確定性來確定其它估計(jì)軌跡。此外，該場景中的預(yù)定時(shí)段可以在確定參數(shù)時(shí)開始，或者可以在另一時(shí)間點(diǎn)開始。此外，本文關(guān)于移動(dòng)物體討論的預(yù)定時(shí)段可以與上文關(guān)于機(jī)器人裝置所討論的預(yù)定時(shí)段相同或不同。

在實(shí)踐中，在此論述的預(yù)定時(shí)段可指代執(zhí)行安全停止或者其它類型安全機(jī)動(dòng)(例如，防止碰撞)所需時(shí)段和一個(gè)或多個(gè)處理器計(jì)算虛擬安全罩的參數(shù)(例如，體積)所需時(shí)段的和。

在這些示例中，可能需要由機(jī)器人裝置采取更緊急響應(yīng)動(dòng)作的、為了安全目的的移動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)預(yù)測(即，“短期預(yù)測”)可以根據(jù)與基于人的安全標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的均勻運(yùn)動(dòng)界限來執(zhí)行(例如，假設(shè)人能夠以至多3米/秒移動(dòng))。短期預(yù)測可以允許機(jī)器人裝置在任何不可預(yù)見的障礙物的情況下實(shí)現(xiàn)安全停止，并且可能需要對機(jī)器人裝置和移動(dòng)物體中的一個(gè)或多個(gè)的保守運(yùn)動(dòng)估計(jì)。此外，可能需要由機(jī)器人裝置采取不太緊急響應(yīng)動(dòng)作并且可促進(jìn)機(jī)器人裝置的平滑響應(yīng)操作的運(yùn)動(dòng)預(yù)測(即，“長期預(yù)測”)可采用概率方法，例如卡爾曼濾波器或與用于高通行區(qū)的學(xué)習(xí)先驗(yàn)相結(jié)合的粒子濾波器(即，諸如走道的一些區(qū)域，其被隨著時(shí)間觀察，經(jīng)常有人或其它移動(dòng)物體/障礙物移動(dòng)通過這些區(qū)域，因此應(yīng)該在區(qū)域之間的概率分布中給予增加的權(quán)重)。長期預(yù)測可以實(shí)現(xiàn)規(guī)避特性，其可以減少對更緊急的安全停止的需要，并且可以在關(guān)于運(yùn)動(dòng)估計(jì)的較少確定性的情況下操作。在一些實(shí)施例中，計(jì)算裝置可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)短期預(yù)測和長期預(yù)測兩者。

計(jì)算裝置可以訪問人和其它移動(dòng)物體的預(yù)定運(yùn)動(dòng)的本地或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫以獲取過去移動(dòng)物體的各種速度、質(zhì)量，軌跡和/或其它參數(shù)，并且可以使用該數(shù)據(jù)庫來預(yù)測檢測的移動(dòng)物體的未來軌跡。因此，計(jì)算裝置可以部分地基于與檢測到的移動(dòng)物體至少部分類似的移動(dòng)物體的預(yù)定參數(shù)來確定至少一個(gè)估計(jì)軌跡。例如，計(jì)算裝置可以基于其它移動(dòng)物體的預(yù)定運(yùn)動(dòng)(或者可能地，同一移動(dòng)物體的預(yù)定運(yùn)動(dòng))推斷出移動(dòng)物體的未來運(yùn)動(dòng)。

接下來，計(jì)算裝置可以將移動(dòng)物體的估計(jì)軌跡與在框304確定的機(jī)器人裝置的物理部件的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡進(jìn)行比較。例如，計(jì)算裝置可以確定移動(dòng)物體的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡是否將與機(jī)器人裝置的物理部件的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡相交或以其它方式干涉，并且在一些實(shí)施例中，可能將該確定限制為可能在預(yù)定時(shí)段內(nèi)發(fā)生的相交。作為另一示例，計(jì)算裝置可以使用移動(dòng)物體的參數(shù)和移動(dòng)物體的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡來確定移動(dòng)物體在預(yù)定時(shí)段內(nèi)可以占據(jù)的空間的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)體積，該一個(gè)或多個(gè)估計(jì)的空間體積可能與相對概率相關(guān)聯(lián)。計(jì)算裝置然后可以確定移動(dòng)物體的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)的空間體積是否與機(jī)器人裝置可能在預(yù)定時(shí)段內(nèi)占據(jù)的空間的一個(gè)或多個(gè)體積重疊。作為又一示例，當(dāng)計(jì)算裝置確定移動(dòng)物體將不與機(jī)器人裝置的軌跡相交時(shí)，計(jì)算裝置仍然可以在調(diào)節(jié)機(jī)器人裝置的虛擬安全罩時(shí)，將從機(jī)器人裝置及機(jī)器人裝置的軌跡到移動(dòng)物體的軌跡的距離與機(jī)器人裝置的軌跡進(jìn)行比較。其它示例也是可能的。

基于該比較的輸出，計(jì)算裝置然后可以調(diào)節(jié)由機(jī)器人裝置占據(jù)的物理環(huán)境中的空間的虛擬表示，并且將與調(diào)節(jié)的虛擬表示相關(guān)聯(lián)的空間位置的指示提供到物理環(huán)境中。例如，如果計(jì)算設(shè)備確定移動(dòng)物體將很快進(jìn)入機(jī)器人裝置的軌跡的給定距離內(nèi)，則計(jì)算裝置可以通過調(diào)節(jié)機(jī)器人裝置的軌跡或?qū)C(jī)器人裝置的運(yùn)動(dòng)的其它約束來收縮虛擬安全罩。因此，指示可以包括由調(diào)節(jié)的虛擬表示表現(xiàn)的空間的位置的一個(gè)或多個(gè)視覺指示和音頻指示，諸如上述的視覺指示和音頻指示中的一個(gè)或多個(gè)。此外，指示還可以以可視方式描繪代表移動(dòng)物體的所確定的估計(jì)軌跡的路徑，例如以類似于上述方式的方式。

此外，在一些示例中，計(jì)算裝置可以通過實(shí)現(xiàn)本文描述的操作中的一個(gè)或多個(gè)來確定用于移動(dòng)物體的虛擬安全罩。例如，基于移動(dòng)物體的一個(gè)或多個(gè)估計(jì)軌跡并且進(jìn)一步基于移動(dòng)物體的參數(shù)(并且可能地還基于與先前的移動(dòng)物體相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù))，計(jì)算裝置可以確定在機(jī)器人裝置的物理環(huán)境中的空間體積的虛擬表示，該空間體積包括移動(dòng)物體被估計(jì)占據(jù)的空間。

響應(yīng)于上述比較的輸出，并且可能地響應(yīng)于關(guān)于移動(dòng)物體做出的其它確定，計(jì)算裝置也可以執(zhí)行其它動(dòng)作。例如，計(jì)算裝置可以指令機(jī)器人裝置降低其速度、停止和/或改變其軌跡，以避免機(jī)器人裝置和移動(dòng)物體之間的碰撞。此外，計(jì)算裝置可以通過投射警告光和/或發(fā)出警報(bào)聲以及其它可能方式，來將即將發(fā)生的碰撞或潛在碰撞傳送到機(jī)器人裝置和移動(dòng)物體的周圍環(huán)境。再另外，計(jì)算裝置可以將機(jī)器人裝置設(shè)置為以“安全移動(dòng)模式”操作，在該模式中，機(jī)器人裝置可以采取上述動(dòng)作中的一個(gè)或多個(gè)，以避免在環(huán)境中的碰撞或以其它方式安全地操作。

在示例中，在識(shí)別到機(jī)器人裝置的環(huán)境中的移動(dòng)物體之后的某一點(diǎn)，計(jì)算裝置可經(jīng)由在機(jī)器人裝置的物理環(huán)境中的一個(gè)或多個(gè)傳感器識(shí)別移動(dòng)物體在距機(jī)器人裝置的閾值距離之外。例如，計(jì)算裝置可以確定機(jī)器人裝置不再有碰撞或以其它方式干涉移動(dòng)物體的風(fēng)險(xiǎn)。響應(yīng)于識(shí)別出移動(dòng)物體在該閾值距離之外，計(jì)算裝置然后可以擴(kuò)展物理環(huán)境中的空間的虛擬表示，使得空間增大。計(jì)算裝置然后可以提供與擴(kuò)展的虛擬表示相關(guān)聯(lián)的指示，其中該指示包括擴(kuò)展空間的視覺指示和擴(kuò)展空間的音頻指示中的一個(gè)或多個(gè)。

在示例中，當(dāng)沒有檢測到移動(dòng)物體時(shí)，或當(dāng)確定移動(dòng)物體相對執(zhí)行物理動(dòng)作的機(jī)器人裝置具有閾值低風(fēng)險(xiǎn)(例如，這樣的移動(dòng)物體離開機(jī)器人裝置一預(yù)定距離)時(shí)，可以指示機(jī)器人裝置以較高速度移動(dòng)。此外，當(dāng)在給定距離內(nèi)沒有檢測到人或其它移動(dòng)物體時(shí)，計(jì)算裝置為機(jī)器人裝置維持的虛擬安全罩可隨時(shí)間擴(kuò)展和增長。相反，當(dāng)人或其它移動(dòng)物體的預(yù)期未來運(yùn)動(dòng)開始與機(jī)器人重疊時(shí)，或者當(dāng)人或其它移動(dòng)物體大體接近機(jī)器人裝置時(shí)，計(jì)算裝置可以指令機(jī)器人裝置減速并且可以開始逐漸收縮虛擬安全罩。在一些示例中，如果檢測到人或其它移動(dòng)物體在預(yù)定的和可校準(zhǔn)的閾值距離內(nèi)，則機(jī)器人裝置可以完全停止其所有運(yùn)動(dòng)，并且虛擬安全罩可以被設(shè)置為零(即，消失)。其它示例也是可能的。

應(yīng)當(dāng)理解，在實(shí)踐中，在安全保證和機(jī)器人裝置的系統(tǒng)性能之間可能存在權(quán)衡。因此，可以將軌跡確定的方案和虛擬安全罩確定的方案組合，以在需要時(shí)允許可靠操作，而在正常情況下，對機(jī)器人裝置的軌跡的簡明非緊急調(diào)整(例如，對機(jī)器人裝置的重新路線設(shè)定)可以是優(yōu)選的。

還應(yīng)當(dāng)理解，可以連續(xù)或間歇地執(zhí)行檢測和監(jiān)視移動(dòng)物體的操作，以便動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)虛擬表示并動(dòng)態(tài)地更新與動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)后的虛擬表示相對應(yīng)的指示。

還應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解，該方法的一個(gè)或多個(gè)操作可以連續(xù)或間歇地執(zhí)行，以便動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)虛擬表示并動(dòng)態(tài)地更新與動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)后的虛擬表示相對應(yīng)的指示。在示例中，例如，機(jī)器人裝置的物理部件在任何給定時(shí)間點(diǎn)能具有的運(yùn)動(dòng)范圍能夠連續(xù)地或頻繁地計(jì)算，并被提供給其它的人/裝置。并且在示例內(nèi)，機(jī)器人裝置和/或相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)可以連續(xù)地或頻繁地監(jiān)視機(jī)器人裝置的周圍環(huán)境，以便維持虛擬安全罩。其它示例也是可能的。

圖4A和4B示出了根據(jù)本文描述的至少一些實(shí)施例的正在執(zhí)行的示例方法的示例操作。圖4A示出了機(jī)器人裝置400沿著第一軌跡406A從第一位置402向第二位置404A移動(dòng)，而圖4B示出了機(jī)器人裝置沿著較長的第二軌跡406B從第一位置向不同的第二位置404B移動(dòng)。因此，計(jì)算裝置(未示出)可以基于第一軌跡406A確定第一虛擬表示408，并且還可以基于第二軌跡406B確定第二虛擬表示410。如圖所示，第一虛擬表示408的空間小于第二虛擬表示410的空間，因?yàn)樵谘刂诙壽E406B移動(dòng)時(shí)，機(jī)器人裝置400的物理部件(例如，所示的關(guān)節(jié)、剛性臂段和夾持器)可占據(jù)更多空間。在示例內(nèi)，第一和第二虛擬表示408、410可以在機(jī)器人裝置400的環(huán)境中投影為3D全息圖，或者可以以其它方式指示給用戶、用戶的計(jì)算裝置、其它機(jī)器人裝置等。此外，這些各自的3D全息圖可以被聚集(在這種情況下，其可以僅導(dǎo)致第二虛擬表示410的全息圖，因?yàn)榈诙摂M表示包括第一虛擬表示408的幾乎全部)、迭加、重疊或以其它方式集成一起。

在另外的示例中，計(jì)算裝置可以將第一軌跡406A估計(jì)為較高概率軌跡，而計(jì)算裝置可以將第二軌跡406B估計(jì)為較低概率軌跡，反之亦然。例如，可能是由于可能先前已使機(jī)器人裝置移動(dòng)超過指令機(jī)器人裝置移動(dòng)的位置的、對機(jī)器人裝置400的一個(gè)或多個(gè)部件之前檢測到的誤差，可能存在96％的概率與第一軌跡406A相關(guān)聯(lián)，并且可能存4％的概率在與第二軌跡406B相關(guān)聯(lián)。其它示例也是可能的。

在另外的示例中，計(jì)算裝置可以確定機(jī)器人臂的一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié)、機(jī)器人臂的一個(gè)或多個(gè)剛性臂段、機(jī)器人臂的夾持器和/或其它物理部件的全部或部分運(yùn)動(dòng)范圍。因此，由第一和第二虛擬表示表現(xiàn)的第一和第二空間的指示可包括那些運(yùn)動(dòng)范圍的視覺指示。例如，在一些場景中，第二軌跡406B可以是機(jī)器人裝置在z方向上的運(yùn)動(dòng)范圍的程度(即，機(jī)器人裝置可以被設(shè)計(jì)成僅在z方向上在第一位置402和位置404B之間移動(dòng))。

圖5A和5B示出了根據(jù)本文描述的至少一些實(shí)施例的正在執(zhí)行的示例方法的示例操作。圖5A示出了具有類似于等值面外殼的復(fù)雜體積虛擬安全罩邊界502A的機(jī)器人裝置500。根據(jù)上述方法300，虛擬安全罩502A可以限制例如機(jī)器人裝置500在預(yù)定時(shí)段內(nèi)的所有未來移動(dòng)和運(yùn)動(dòng)范圍。虛擬安全罩502A可以在環(huán)境中對人可見(例如，投影為全息圖)，或者可以替代地僅作為提供用于在遠(yuǎn)程計(jì)算裝置上顯示的3D模型可見等等。此外，聯(lián)接到機(jī)器人裝置500的投影儀504可以在機(jī)器人裝置的環(huán)境中的地板上投射照明地板上的一區(qū)域的光506A，該區(qū)域在機(jī)器人裝置的至少一個(gè)物理部件在預(yù)定時(shí)段內(nèi)可占據(jù)的位置下方。

圖5B示出了調(diào)節(jié)后的復(fù)雜體積虛擬安全罩邊界502B。虛擬安全罩502B與圖5A的虛擬安全罩502A相比可以被擴(kuò)展，并且該虛擬安全罩502B可以限定當(dāng)機(jī)器人裝置夾持物理對象508時(shí)，機(jī)器人裝置500在預(yù)定時(shí)段內(nèi)的所有未來移動(dòng)和運(yùn)動(dòng)范圍。這樣的罩502A還可以考慮到物理對象508的大小和尺寸以及物理對象508在由機(jī)器人裝置移動(dòng)時(shí)將占據(jù)的區(qū)域。在這種情況下，投影儀504可以在機(jī)器人裝置的環(huán)境中的地板上投射照亮地板上一區(qū)域的不同的光506B，該區(qū)域是在操縱物理對象508時(shí)機(jī)器人裝置的至少一個(gè)物理部件可以在預(yù)定時(shí)段內(nèi)占據(jù)的位置的下方。該不同的光506B可以具有不同的顏色，可以被投射成重復(fù)地閃光，或者可以以與提供其他光506A的方式不同的另一種方式提供。

圖6示出了根據(jù)本文描述的至少一些實(shí)施例的正在執(zhí)行的示例方法的示例操作。在該示例中，計(jì)算裝置(未示出)可以確定在即將到來的預(yù)定時(shí)段(例如，一秒)中，機(jī)器人裝置的機(jī)器人臂600可以沿著將與行進(jìn)車輛606的另一個(gè)軌跡604相交的軌跡602移動(dòng)。在進(jìn)行該確定時(shí)或之前，機(jī)器人臂600的虛擬安全罩608的一個(gè)或多個(gè)尺寸可以橢圓形方式界定，如圖所示。然而，在做出該確定時(shí)，計(jì)算裝置可以調(diào)節(jié)機(jī)器人臂600的軌跡，其中調(diào)節(jié)后的軌跡610使得機(jī)器人臂600將在不與行進(jìn)車輛606的軌跡604相交的位置處緊急停止。計(jì)算裝置還可以相應(yīng)地調(diào)節(jié)虛擬安全罩，其中調(diào)節(jié)后的虛擬安全罩612在一個(gè)或多個(gè)維度上以球面限制，如圖所示。此外，在一些情況下，計(jì)算裝置還可以確定用于行進(jìn)車輛606的虛擬安全罩614，并且可以確定調(diào)整后的虛擬安全罩612以使調(diào)節(jié)后的虛擬安全罩不與行進(jìn)車輛的虛擬安全罩相交。

應(yīng)當(dāng)理解，本文描述的布置僅用于示例的目的。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以替代地使用其它布置和其它元件(例如，機(jī)器、接口、操作、順序和操作分組等)，并且一些元件可以總體根據(jù)期望結(jié)果被省略。此外，描述的許多元件是可以被實(shí)現(xiàn)為離散或分布式部件的或以任何合適組合和位置結(jié)合其它部件的功能實(shí)體，或者被描述為獨(dú)立結(jié)構(gòu)的其他結(jié)構(gòu)元件可被組合。

雖然本文公開了各種方面和實(shí)施例，但是其它方面和實(shí)施例對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的。本文公開的各個(gè)方面和實(shí)施例是為了說明的目的，并且不旨在限制，其中真實(shí)范圍由所附權(quán)利要求以及這些權(quán)利要求所賦予的等同物的全部范圍來指示。還應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的術(shù)語僅用于描述特定實(shí)施例的目的，而不意在限制。