CN105637544A - 自主移动拣选 - Google Patents

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Abstract

一种订单拣选方法包括自主规划多个移动的机器人单元在订单执行设施内的路线，并且在订单执行设施内将物品拣选到机器人单元或者从机器人单元安置物品。一种物料搬运机器人单元，其适于用在订单执行设施内，包括：自主移动车辆底座；多个放置在底座上的物品容器。与容器相关联的视觉指示器便于将物品拣选到机器人单元或者从机器人单元安置物品。

Description

自主移动拣选
技术领域
本发明涉及一种订单拣选方法以及使用该方法的装置。本发明能够用于电子商务、邮购订单或电话订购订单的执行，或者用于配送仓库内的拆分箱体拣选等。
背景技术
仓库内的物品拣选是典型的劳动密集型活动。使用视觉显示器、语音命令等等，向一些拣选器提供指令，从而指导拣选器从拣选架或箱的特定位置取回一定数量的物品。拣选器将物品拣选到容器中，该容器随后输送到订单组装站，例如，安置站，单个订单在安置站由多人收集和包装。而且，储备在拣选设施处的物品补给需要设施从倾倒区输送货物，货物在倾倒区被接收在大的容器内，例如箱子和/或托盘。
发明内容
本发明涉及一种订单拣选方法以及适于用在订单执行设施的物料搬运机器人单元，订单执行设施能够进行自主移动拣选，还能够应人类要求增加数量。以这种方式，当能够按订单的基线水平和增加额外人员所增加的生产能力定制安装的资产设备时，能够减少劳动力成本。
根据本发明的一个方面，一种订单拣选方法包括自主规划多个移动的机器人单元在订单执行设施内的路线，并且在订单执行设施内将物品拣选到的机器人单元或者从机器人单元安置物品。
拣选物品到机器人单元或从机器人单元安置物品可以包括在所述设施内手动地将物品拣选到拣选站或从拣选站安置物品。机器人单元可以适于改变移动的计划路径以便在人员在场的情况下行使职责，其中所述的机器人单元和人员能够在所述的订单执行设施内一起行使职责。
机器人单元可以包括多个容器支撑部，而该方法可以包括将物品拣选到支撑部上的容器和/或从所述的容器安置物品。指示系统可以指示将物品拣选到哪个容器或者从哪个容器安置物品。指示系统可以包括多个视觉指示器，每个视觉指示器与所述的容器之一相关联。
至少一个机器人单元可以包括机械臂，并且该方法包括通过机械臂拣选物品或者安置物品。该方法可以包括通过机械臂将物品拣选到另一个机器人单元或者通过机械臂从另一个机器人单元安置物品。至少一个机器人单元可以与另一个机器人单元连接而作为一对机器人单元一起行进。
物料搬运设施可以包括至少一个拣选站，并且物品拣选可以包括从至少一个拣选站拣选物品。物品安置可以包括为了补给至少一个拣选站而将物品安置到至少一个拣选站。物品安置可以包括为了替换客户退回的物品而将物品安置到拣选站。
物料搬运设施可以具有固定的自动化订单拣选站，并且物品安置包括使机器人单元停驻到订单拣选站，其中，订单拣选站拣选从所述的机器人单元送来的物品。自动化订单拣选站可以直接地从所述机器人车辆拣选物品。
多个机器人单元可以连接成一个机器人单元的行列。在机器人单元的行列中至少一个机器人单元可以是牵引车辆，牵引车辆推进机器人单元的行列中的其它的所述机器人单元。至少一个机器人单元可以配置为用于运载至少一个托盘，而且该方法可以包括通过移动的机器人单元之一运输设施内的托盘。该设施可以包括至少一个倾倒站和拣选站，并且该方法可以包括在倾倒站内将物品拣选到移动的机器人单元和为了拣选站的补给从移动的机器人单元将物品安置到拣选站。该设施可以包括物品储存站，并且该方法可以包括从储存站将物品拣选到移动的机器人单元和将物品从机器人单元安置到储存站。物品储存站可以包括手动操作站、自动储存和取回系统、以穿梭机为基础的自动化三维仓库和/或小负荷站。该方法可以包括将文件拣选到移动的机器人单元和从移动的机器人单元安置文件。
订单执行设施可以包括进行订单执行和/或库存补给操作的固定的机器人系统。固定的机器人系统可以包括固定的机器人和视觉设备，以便通过机器人将利用机器人从容器取回的产品储存到分配位置，或反之亦然。容器可以通过输送机系统供应给移动的机器人单元，而人类操作人员可以在输送机系统和移动的机器人单元之间传送库存托盘。人类操作人员可以在机器人单元和固定的机器人系统之间传送容器。视觉设备可以以二维(2D)坐标给产品定位，并且使用二维坐标作为视觉设备和机器人的共同参照系，以及通过视觉设备创建产品的三维(3D)点云。视觉设备可以使用团块算法(blobalgorithm)以确定连接表面从而确定产品。人类操作人员或固定的机器人可以从固定的机器人系统取回清空的容器，并且将清空的容器移动到分配位置或从分配位置移出清空的容器。人类操作人员可以如指示系统所指示的从分配位置装载清空的容器，从而完成订单。轨道支撑式车辆可以从拣选站或安置站移除已完成的容器。
根据本发明的一个方面，适于用在订单执行设施内的物料搬运机器人单元包括自主移动车辆底座和放置在底座上的多个物品容器。与容器相关联的视觉指示器便于将物品拣选到机器人单元或从机器人单元安置物品。
结合附图，在回顾以下说明的基础上，本发明的这些和其它目标、优势和特征将是显而易见的。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施方式的订单拣选方法的立体图。
图2是另一个实施方式的与图1相同的订单拣选方法的立体图。
图3是另一个实施方式的与图1相同的订单拣选方法的立体图。
图4是物料搬运机器人单元的立体图。
图5是从相反方向得到的与图4相同的物料搬运机器人单元的立体图。
图6是示出了拆分箱体和物品等级拣选功能的图表。
图7是示出了拆分箱体和物品等级拣选功能与整箱拣选功能相结合的图表。
图8是示出了倾倒和去除废品功能的图表。
图9是对该方法有益的自动化订单拣选站的立体图。
图10是自动化订单拣选或补给站的立体图。
图11是图10的站的俯视图。
具体实施方式
现在参考附图及其所描述的说明性的实施方式，使用在订单执行设施12内全自主或半自主运行的多个可移动机器人单元14，在订单执行设施12内执行订单拣选方法10。术语“订单执行设施”倾向于在术语的广义上使用，包括由个人所下订单的执行，典型的是涉及互联网在线订购或通过产品目录订购的一个或更多的单个物品，也可以是将前往一系列零售场所的各个分店的整箱和拆分箱体订单，诸如此类。尤其是，机器人单元14配置为用于便于将物品拣选到机器人单元。机器人单元也用于放下来自在订单执行设施内的机器人单元的物品。方法10还可以包括利用图示标记为16的人类手动地将产品拣选到设施12内的容器或放下来自设施12内的容器的物品。由于机器人单元14适应于在人类在场的情况下改变移动的计划路径，因此这是可行的。以这种方式，机器人单元14和人类16能够在所述订单执行设施内共同工作。在图示的实施方式中，机器人14包括由AdeptTechnology公司销售的品牌为Lynx品牌的自主车辆底座17，然而也可以使用其它自主车辆。自主车辆底座17能够从在执行设施12内的任意起点自动导航到任何使用地点而无需专门的基础设施，例如磁铁、固态激光器等等。自主车辆底座17还能够感知人类和预料之外的障碍并且修改其计划路径以避开人类/障碍而无需任何进一步的干预。
机器人单元14包括可以放置在车辆的一侧或两侧的多个容器支撑18。可以将物品拣选到容器，例如放在支撑18上的手提包或纸箱，作为拣选功能的一部分。例如，可以实现拆分箱体和物品等级拣选功能32。也可以将物品从支撑部18上的容器中拿走，作为安置功能的一部分。例如，可以将物品从支撑部18上的容器中拿走并且在安置操作中结合客户订单，诸如传统的安置墙、货到人站等等。而且，支撑部18可以处于水平位置以便支撑于其上的容器为水平的。这使容器可与其它物料搬运装置，例如输送机、车辆等相连接。为了促进这种拣选和安置功能，机器人单元14可以包括指示系统20。指示系统20指示将物品拣选到支撑部18上的哪个容器或者将从支撑18上的哪个容器拿取或安置物品。在图示的实施方式中，指示系统20包括一系列视觉指示器，例如灯，每个视觉指示器与支撑部18之一相关联，从而通知操作人员哪个容器将有物品放入或将有物品从中取回。此外，作为选择，机器人单元14包括接口单元23，接口单元23可以用于向操作人员显示信息，例如，待拣选的每个物品的编号。也可以接收操作人员的输入，例如，待拣选单元的编号的确认等。在图示的实施方式中，接口单元23是便携式数字装置，例如平板电脑，平板电脑属于本领域技术人员公知的类型，并且由不同的公司销售，例如AppleiPad等。此外，向拣选/安置操作人员发出的指令可以使用本领域公知的语音拣选。
方法10可以包括机器人单元114，机器人单元114包括机械臂24。机械臂24能够将物品拣选到机器人单元14或从机器人单元14安置物品。机械臂是六轴铰接式机械手，例如由不同的制造商销售，如由AdeptTechnologies公司销售的Viper品牌的的机械手。然而，四轴机械手可以用于一些应用。机械臂24使用机器视觉以确定待拣选的物品的位置和/或确定已拣选的物品。正如图2所详细描述的，具有臂24的机器人单元114可以与机器人单元14相配合，并且作为具有臂24的组合单元操作以便拣选到机器人单元14上的支撑部18上的容器或者从所述支撑部安置物品。图2示出了机械臂24从拣选站25拣选物品。因此，整个拣选和/或安置功能可以无需人为干预而全自动地得以实现。然而，在流量最大的时期，方法10可以添加人类16并且使其沿机器人单元侧工作。
方法10还包括由从机器人单元30组成的多个行列26，从机器人单元30通过主机器人单元28连接成一个机器人单元行列。以这种方式，主机器人单元28起到推进从单元30的牵引车辆的作用。机器人单元的其它变化视为包含在本文中。例如，至少一个机器人单元可以配置为用于运载至少一个托盘，并且方法10包括设施内的运输托盘。
图6说明了拆分箱体/物品等级拣选功能32。在这种功能中，机器人单元用于包括或未包括人类的拣选通道31以便从拣选站25进行拣选。其它移动的机器人单元用于补给通道33，以便补给至少一个拣选站25。功能32对于每个容器代表一个储存目的地的独立分拣订单非常有用。功能32也可以用于多线订单合并的批量拣选到手提包或纸箱，无论手提包/纸箱要送到的是安置墙还是货到人站。功能32也用于单线订单的批量拣选到手提包或纸箱，在单线订单中，手提包或纸箱将要进行包装和运输。可以使用较高水平的仓库管理软件以建立用于管理全部物料流动和订单执行的方法10的控制的优先等级。
可以加入如图7所示的整箱拣选功能34。功能34包括利用移动的机器人单元将托盘运载到拣选位置125的整箱拣选站125。这种功能可以用于独立分拣订单，其中，每个容器代表一个储存目的地或者托盘以储存或通道准备方式建立。拣选位置125的补给可以通过在补给通道133内的移动的机器人车辆进行。
如图8所示，补给功能36包括将物品，例如手提包或纸箱，放置在容器18内，以及规划物品到拣选站25或储存区125的路线。可以提供倾倒和去除废品功能38。
如图9所示，移动的机器人单元还可以与自动的拣选站40一起使用。拣选站40包括固定拣选臂42，固定拣选臂42用于从供应手提包或纸箱拣选物品和将物品放置到订单手提包或纸箱内。移动的机器人单元14(图9中未示出)可以沿拣选站40的侧面停靠，同时，拣选臂42从容器18直接地拣选并且将已拣选的物品直接地放置到订单手提包等等。其它的功能也是有可能的。例如，方法10可以包括将文件拣选到机器人单元14和从机器人单元将文件安置到目的地。
移动的机器人单元还可以与订单拣选方法210一起使用，订单拣选方法210具有固定的机器人系统240，机器人系统240带有固定的机器人，例如，用于进行订单执行和/或库存补给操作(图10和图11)的固定的拣选臂242。固定的机器人系统240包括视觉设备或系统244以确定物品从容器218被拣选和指导臂242拣选物品并将物品移动到安置墙250内的分配位置246。虽然实施方式说明了将物品从容器移动到安置墙250，也可以提供相反的操作，其中，在分配位置246确定物品，通过机械臂取回物品，并将物品放置入容器218。在图示的实施方式中，容器218从输送机系统248接收，例如，从批量拣选操作接收，其中拣选器拣选客户订单的物品的全部或一部分，因而使容器218变成“肮脏的拣选”，意味着容器内包含由多于一个客户订单预定的许多不同的物品以及可能仅包含许多订单的一部分。由人类操作人员将容器218从输送机系统248移动到与移动的机器人单元14具有相同的一般特性的移动的机器人单元214。移动的机器人单元214将容器运输到输送机系统254，容器在那里被卸载以便输送，例如经过视觉系统244。输送机系统254可以使用各种输送方法，例如分段式带、电动辊和/或直角的中转装置258。从移动的机器人单元214的转移可以通过人类操作人员或机器人(图中未示出)。输送机系统254运输容器经过视觉系统244，容器中的物品在视觉系统244中由机器人242确定和拣选。机器人242将物品放置在分配位置246，分配位置246的相对的两侧是开放的，机器人242可以进入一侧而人类可以进入相对的另一侧。仓库管理系统(图中未示出)指导机器人242将从容器拣选的物品放置在哪个分配位置246。当所有物品都以这种方式从容器移除时，清空的容器随后运输到输送机系统256，操作人员能够在输送机系统256将清空的容器用于从分配位置246卸载已完成的订单。连锁装置，例如接近探测器、光幕等，防止机械臂242进入已正在被操作人员占用的分配位置246。类似地，当机器人正在将物品放置在分配位置时，报警系统，例如在安置墙250上的灯，通知操作人员，以便使操作人员在机械臂进入任何分配位置时不要从任何分配位置取回物品。当一批物品，例如一个订单，已完成并且准备从其分配位置246装载到清空的容器时，可以使用其它的灯或显示器通知操作人员。然后，经处理的容器由输送机系统254运输到轨道支撑式车辆252以待运输，例如，运输到包装站、自动化仓库或者在按灯拣选执行系统内补给物品。在图示的实施方式中，轨道支撑式车辆252是如公开号为WO2012/044734A1的国际专利申请所公开的带式穿梭机，该国际专利申请的公开内容通过引用并入本文。
视觉系统244以二维(2D)坐标给物品定位，并且使用二维坐标作为视觉设备和机器人的共同参照系。视觉系统创建物品的三维(3D)点云，并且使用团块算法以确定连接表面从而确定单个物品。手臂末端工具，例如真空操作装置，用于固定的拣选臂242以拣选出所需的物品。解除真空从而使物品存放在选定的分配位置246。视觉系统244和机器人142可从几个供应商处商业采购得到，并且可以设置为整体单元以便促进协同操作。应当理解的是，描述为移动的机器人单元241执行的特定的功能可以由人类完成，而描述为人类执行的特定的功能可以由机器人单元执行。
虽然上述描述内容描述了本发明的几个实施方式，对于本领域技术人员而言，将理解的是，不背离本发明的意图和以下权利要求限定的范围，可以对这些实施方式进行变化和修改。本发明包含本文所述的本发明的不同实施方式或方面的所有组合。应理解的是，本发明的任何和所有实施方式可以结合任何其他实施方式，以描述本发明的额外的实施方式。另外，实施方式的任何部分可以与任何实施方式的任何和所有其它部分组合，以描述额外的实施方式。

Claims (28)

1.一种订单拣选方法，包括：
自主规划多个移动的机器人单元在订单执行设施内的路线；并且
在订单执行设施内将物品拣选到机器人单元或者从机器人单元安置物品。
2.如权利要求1所述的订单拣选方法，其中，拣选物品到机器人单元或从机器人单元安置物品包括在设施内手动地将物品拣选到拣选站或从拣选站安置物品，其中机器人单元适于改变移动的计划路径以便在人员在场的情况下行使职责，其中机器人单元和人员能够在订单执行设施内一起行使职责。
3.如权利要求1所述的订单拣选方法，其中，至少一个机器人单元包括多个容器支撑部，并且所述订单拣选方法包括将物品拣选到支撑部上的容器和从容器安置物品。
4.如权利要求3所述的订单拣选方法，包括指示系统，指示系统指示将物品拣选到哪个容器或者从哪个容器安置物品。
5.如权利要求4所述的订单拣选方法，其中，指示系统包括多个视觉指示器，每个视觉指示器与容器之一相关联。
6.如权利要求1所述的订单拣选方法，其中，至少一个机器人单元包括机械臂，并且所述订单拣选方法包括通过机械臂拣选物品或者安置物品。
7.如权利要求6所述的订单拣选方法，其中包括通过机械臂将物品拣选到另一个机器人单元或者通过机械臂从另一个机器人单元安置物品。
8.如权利要求7所述的订单拣选方法，其中，至少一个机器人单元与另一个机器人单元连接而作为一对机器人单元一起行进。
9.如权利要求1所述的订单拣选方法，其中，物料搬运设施可以包括至少一个拣选站，并且其中物品拣选包括从至少一个拣选站拣选物品。
10.如权利要求9所述的订单拣选方法，其中，物品安置包括为了补给至少一个拣选站而将物品安置到至少一个拣选站。
11.如权利要求9所述的订单拣选方法，其中，物品安置包括为了替换客户退回的物品而将物品安置到至少一个拣选站。
12.如权利要求1所述的订单拣选方法，其中，物料搬运设施具有固定的自动化订单拣选站，并且其中物品安置包括使机器人单元停驻到订单拣选站，其中，订单拣选站拣选从机器人单元送来的物品。
13.如权利要求12所述的订单拣选方法，其中，自动化订单拣选站直接地从机器人车辆拣选物品。
14.如权利要求1所述的订单拣选方法，其中，多个机器人单元可以连接成一个机器人单元的行列。
15.如权利要求14所述的订单拣选方法，其中，在机器人单元的行列中至少一个机器人单元是牵引车辆，牵引车辆推进机器人单元的行列中的其它的机器人单元。
16.如权利要求1所述的订单拣选方法，其中，至少一个机器人单元配置为用于运载至少一个托盘，并且所述订单拣选方法包括在设施内运输托盘。
17.如权利要求1所述的订单拣选方法，其中，设施包括至少一个倾倒站和拣选站，并且所述订单拣选方法包括在倾倒站内将物品拣选到机器人单元和为了拣选站的补给从移动的机器人单元将物品安置到拣选站。
18.如权利要求1所述的订单拣选方法，其中，设施包括物品储存站，并且所述订单拣选方法包括从储存站将物品拣选到机器人单元和将物品从机器人单元安置到储存站。
19.如权利要求18所述的订单拣选方法，其中，物品储存站包括手动操作站、自动储存和取回系统、以穿梭机为基础的自动化三维仓库和小负荷站之中的至少一个。
20.如权利要求1所述的订单拣选方法，包括将文件拣选到机器人单元和从机器人单元安置文件。
21.一种订单拣选方法，包括：
自主规划至少一个移动的机器人单元在具有固定的机器人系统的设施内的路线；并且
通过固定的机器人系统进行订单执行和库存补给操作之中的至少一个，固定的机器人系统包括固定的机器人和视觉设备，以便(1)通过固定的机器人将产品储存到容器，而产品是从分配位置取回的产品，或(2)通过机器人从容器取回产品，而产品是储存到分配位置的产品。
22.如权利要求21所述的订单拣选方法，包括通过至少一个移动的机器人单元将容器供应给固定的机器人系统，并且包括通过输送机系统将容器供应给移动的机器人单元。
23.如权利要求22所述的订单拣选方法，包括在输送机系统和移动的机器人单元之间传送库存容器的人类操作人员以及在移动的机器人单元和固定的机器人系统之间传送容器的人类操作人员之中的至少一个。
24.如权利要求21所述的订单拣选方法，其中视觉设备以二维坐标给产品定位，并且使用二维坐标作为视觉设备和机器人的共同参照系，以及通过视觉设备创建产品的三维点云，其中视觉设备使用团块算法以识别连接表面从而识别产品。
25.如权利要求23所述的订单拣选方法，包括将清空的容器从固定的机器人系统移动到分配位置，或者从分配位置移出清空的容器。
26.如权利要求25所述的订单拣选方法，其中，人类操作人员如指示系统所指示的从分配位置装载清空的容器，从而完成订单。
27.如权利要求26所述的订单拣选方法，包括从拣选站或安置站移除已完成的容器的轨道支撑式车辆。
28.一种物料搬运机器人单元，其适于用在订单执行设施内，该物料搬运机器人单元包括：
自主移动车辆底座；
多个物品容器，其放置在底座上；以及
视觉指示器，其与容器相关联，从而便于将物品拣选到机器人单元或者从机器人单元安置物品。
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