CN108475364A - 利用马达驱动的推车的仓库自动化系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种适于提高仓库操作生产率的仓库自动化系统包括用于在仓库内运输产品的多个推车和控制器。控制器适于关联多个推车中的第一推车与第一人并且控制第一推车以在仓库到处引导第一人。根据一个优点，第一人花费在例如重新备货、拣选、计数、分类、移动以及将产品包装到客户订单并装运的时间减少。

Description

利用马达驱动的推车的仓库自动化系统和方法
对相关应用的交叉引用
本申请要求在2015年12月7日提交的美国临时专利申请No.62/263，966的优先权和利益，并将其全部纳入作为参考。
技术领域
在各种实施例中，本发明涉及仓库自动化系统和方法。特别是，该系统和方法提高了仓库操作生产率。
背景技术
一般来说，仓库是为了临时容纳产品并提供对这些产品的存取以满足未来订单而建造的。通常需要人工劳动来针对订单接收、存放、计数、拣选和装运产品。管理仓库的容量、产品的可变性、劳动力的可用性以及客户的期望，同时最小化操作和运输的成本，对仓库操作员来说是个挑战。许多仓库采用某种形式的自动化来减少仓库中对劳动力的依赖。这些自动化系统通常受限于开放空间的可用性、安装系统所需的时间、系统能够支持的产品的大小和重量以及购买和安装系统的成本。这些系统的安装还可能进一步约束仓库操作员，并限制满足产品、客户期望和成本的变化的能力。此外，随着业务增长，获得额外的体力劳动可能是一个重大问题，尤其是对于那些支持季节性很强的行业的操作员。
因此，需要提高仓库作业生产率的系统和方法。
发明内容
在各种实施例中，这里所描述的仓库自动化系统有利于产品在仓库到处的移动，并减少了助理花在重新备货、拣选、计数、分类、移动和将产品包装成客户订单并且装运中的时间。这有助于仓库操作员使用更少的劳动力以及更快地在仓库到处移动产品。
一般而言，在一个方面中，本发明的实施例以适于提高仓库操作生产率的仓库自动化系统为特征。在一个实施例中，仓库自动化系统包括用于在仓库内运输产品的多个推车和控制器。控制器适于将多个推车中的第一推车与第一人相关联，并控制第一推车以在仓库到处引导第一人。
本发明的本方面的各种实施例包括以下特征。控制器还可以适于以等于第一人的正常步速的速度移动第一推车，以比第一人的正常步速快的速度移动第一推车，设定专属于第一人的第一推车的设置、基于计算的和/或存储的第一人的能力向第一人分配任务、在第一推车与第一人关联的同时关联多个推车中的第二推车与第一人、(任选地)在第一推车与第一人关联的同时关联第一推车与和第一人不同的第二人，并且/或者设定专属于第二人的第一推车的设置。
第一推车可以包含用于接收产品的容器和/或用于驱动第一推车的马达。第一推车还可以包含用于向第一人传送信息的屏幕上接口和/或屏幕外接口。例如，屏幕上接口可以适于传送关于第一推车在仓库内的物理位置、某个产品在仓库内的物理位置、向第一人分配的当前任务、各种任务之间的时间、仓库中的优先级和/或第一人的业绩的信息。
屏幕外接口可以包含照明设备和/或音频源。照明设备例如可以适于通过照射来识别其中将被放置产品或者从其中取回产品的第一推车上的容器。照明设备可以适于根据向第一人分配的任务而不同。作为另一例子，照明设备可以适于传送关于第一推车的状态、第一推车的健康状况、第一推车的移动速度和/或第一推车的方向变化的信息。音频源可以适于例如传送关于向第一人分配的任务的状态、第一推车对多个人的接近度和/或第一推车的状态的信息。
第一推车可以包含至少部分地用于识别第一人距第一推车的距离、确定第一推车在仓库内的位置和/或识别第一推车的路径中的障碍的传感器。第一推车还可以包含产品代码读取器。
在一个实施例中，仓库自动化系统还包括用于处理产品的工作站。工作站可以包含机器人臂和/或可以适于从第一推车移除产品。工作站可以例如为分类站、包装站、装运站、配套站、个性化站或礼物包裹站。仓库自动化系统还可以包括用于显示第一和其它人的实时业绩量度的显示器和/或适于监视多个推车、第一人和材料操作设备以及确定各推车的位置的多个高架摄像机。
一般地，在另一方面中，本发明的实施例以用于自动化和提高仓库的操作生产率的方法为特征。根据该方法的一个实施例，第一人与用于在仓库内运输产品的多个推车中的第一推车关联，并且第一推车被控制以在仓库到处引导第一人。
在本发明的本方面的各种实施例中，第一推车以等于第一人的正常步速的速度或者以比第一人的正常步速快的速度移动。该方法还可以包括在第一人与第一推车关联的同时关联第一人与多个推车中的第二推车，和/或(任选地)在第一人与第一推车关联的同时关联和第一人不同的第二人与第一推车。任务还可以基于计算和/或存储的第一人的能力被分配给第一人。在另一实施例中，第一推车上的容器被照射以识别其中将被放置产品或者从其中取出产品的容器。任选地，第一推车上的容器根据分配给第一人的任务以不同的方式被照射。在又一实施例中，该方法包括经由音频源传送关于向第一人分配的任务的状态、第一推车对多个人的接近度和/或第一推车的状态的信息。该方法还可以包括显示第一和其它人的实时业绩量度。
这些和其他目标，连同这里所公开的本发明的实施例的优点和特征，将通过参考以下描述、附图和权利要求而变得更加明显。此外，应该理解的是，本文描述的各种实施例的特征不是相互排斥的，并且可以存在于各种组合和排列中。
附图说明
在附图中，类似的附图标记在不同的附图中一般指的是相同的部分。并且，附图不一定是按比例绘制的，而重点通常放在说明本发明的原理上。在下面的描述中，参照以下附图描述本发明的各种实施例，其中：
图1是示出根据本发明的一个实施例的仓库自动化系统的高级系统构架的框图；
图2A示意性地示出根据本发明的一个实施例的增强推车；
图2B示意性地示出根据本发明的另一个实施例的增强推车；
图3是根据本发明的一个实施例的示例性图形用户接口；
图4示意性地示出根据本发明的又一实施例的两个增强推车，特别是示出增强推车上的示例性传感器；
图5是示出根据本发明的一个实施例的仓库内的产品流动的框图；
图6示意性地示出根据本发明的一个实施例的后拣选分类站；
图7是根据本发明的一个实施例的仓库的框图；
图8是概括根据本发明的一个实施例的使用增强推车的仓库系统的示例性优点的表格。
具体实施方式
在广泛的概要中，本发明的实施例以适于提高仓库操作生产率的仓库自动化系统为特征。系统包括用于在仓库内运输产品的多个增强推车和控制器。增强推车的使用改善了当前的仓库系统，因为增强推车具有改善用户或助理的生产率的若干特征。例如，这些特征可以被定制到每个助理和/或引起游戏化模式。此外，增强推车可以包括在实践中简化采用这种新技术的过程的特征。在各种实施例中，这些改善相对于常规推车减少了助理花在例如重新载货、拣选、计数、分类、移动和包装产品到客户订单和装货的时间。
图1示出仓库自动化系统的示例性高级系统构架。在示出的实现中，仓库自动化系统包括通过网络14与设置在各增强推车中的一个或更多个控制子系统20通信的控制器10。网络14可以在使用例如802.11(Wi-Fi)、蓝牙、GSM、CDMA或其他适当的技术的通信设备之间提供直接或间接的无线链接。如本公开全文所述，术语“系统”可包括控制器10、增强推车中的控制子系统20和/或与上述任何组件通信或连接的其他计算设备或子系统，以提供这里描述的功能。例如，当这里声明“系统”执行功能或完成任务时，通常意味着控制器10、增强推车中的控制子系统20和/或其他计算设备或子系统(单独地或集体地)执行功能或完成任务。本领域普通技术人员将认识到仓库自动化系统的各种配置是可能的。
控制器10和控制子系统20可以包括适当的硬件和软件以提供这里描述的功能。例如，控制器10和控制子系统20可以包括适当的发射机和接收机(例如，Wi-Fi网络适配器、蓝牙无线电等)以相互通信和/或通过网络14通信。控制器10和控制子系统20还可以包括通用计算设备，每个通用计算设备采取计算机的形式，该计算机包括处理单元、系统存储器和系统总线，该系统总线将包括系统存储器的各种系统部件耦合到处理单元和/或嵌入器件或例如为FPGA(现场可编程门阵列)或专用集成电路(ASIC)的其它特殊目的逻辑电路。包括在控制器10和控制子系统20中的计算设备可以利用存储在存储器中并在处理器上执行的软件处理模块。适于执行计算机程序的处理器包括例如通用和特殊目的微处理器。通常，处理器从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。适于体现计算机程序指令和数据的信息载体包括所有形式的非易失性存储器，作为例子，包括：半导体存储器件，例如，EPROM、EEPROM和闪存设备；磁盘，例如，内部硬盘或可移动磁盘；磁光盘；以及CD-ROM和DVD-ROM盘。
作为解释，软件模块可以采取一种或多种适当的编程语言的形式，这些编程语言被转换成机器语言或目标代码，以允许处理器或多个处理器执行指令。软件可以采取以适当的编程语言或框架实现的独立应用的形式。在一些实现中，这种软件在诸如微软操作系统、Apple OS操作系统、苹果平台、谷歌Android平台、操作系统和操作系统的其他变体等的定制的或商业上可用的操作系统上执行。另外或替代地，这里描述的部分或全部功能可以在云中或者通过软件即服务远程执行。
A.增强推车
图2A示出根据本发明的一个实施例的增强推车系统100。如图所示，一个或多个通常在业内被称为拣选推车的增强推车102可以与一个或多个仓库助理104一起工作，以在仓库到处移动库存。增强推车102旨在协助大多数仓库任务，诸如拣选、重新备货、移动、分类、计数或验证产品。这些推车102可以通过使用屏幕106和/或机载视觉和/或听觉指示器向助理104显示信息，这些指示器改善了助理104的业绩。推车102不一定要被分配给一个特定的助理104。相反，可以具有多个推车102在一整天中帮助助理104，任选地，同时帮助助理104。类似地，单个推车102可以在单独一天内与多个助理104一起工作，任选地同时一起工作。系统可以跟踪每个推车102的位置和完成手边任务的每个助理104的身份。该系统还可以在系统内存储相关的交易信息(例如，产品、位置和助理)以进行进一步的分析。
B.增强推车的承载能力
仍然参考图2A，增强推车102可以被配置成承载可用于容纳一个或多个不同的产品的一个或多个相似或不同的存放容器108，该存放容器108通常采取提袋或盒子的形式。这些存放容器108可以从增强推车102中被移除。在某些情况下，每个容器108可以被用作单独的拣选位置(即，一个容器108是单个订单)。在其它情况下，容器108可以用于批量拣选(即，每个容器108可以包含多个完整或部分订单)。每个容器108可以被分配到用于拣选后分类和处理的一个或多个不同的站。在一个实施例中，容器108中的一个或更多个专用于批量拣选多种类型的产品，并且另一个或更多个容器108专用于拣选多个数量的单一产品(例如，对于只有一个项目的订单)。这种单件拣选允许仓库跳过次级分类，并将产品直接送到包装站。在另一个实施例中，容器108中的一个或更多个被分配给订单拣选(例如，对于潜在时间敏感订单)，并且容器108中的一个或更多个被分配到批量拣选(例如，对于更低成本或更少时间敏感的订单)。在又一个实施例中，容器108中的一个或更多个承载将用于将产品重新存放到存放位置中的产品。另一种选项是，增强推车102在诸如包装和装运站的不同的站之间根据需要在整个仓库中移动产品和/或货物。在又一个实现中，作为定期在仓库进行库存管理的循环计数任务的一部分，容器108中的一个或更多个被留为空的，以协助将产品计数进容器，然后再从容器108拿回去。任务可以在专用于一种任务类型的模式下完成，或者可以跨不同任务类型交错。例如，助理104可以将产品拣选到增强推车102上的容器“1”，然后被告知从增强推车102上的容器“2”抓取产品，并将它们放在同一通道中。
C.屏幕外用户接口
当今的大多数系统的用户接口都强烈依赖于屏幕。这里描述的系统包括屏幕106，并且还以远离屏幕106的大量用户接口/用户体验为特征。例如，增强推车102上的照明设备可用于照亮被放置在推车的存放容器108中或从其中取出的任何产品的来源和/或目的地。图2A示出类似于汽车尾灯的推车102的照明位置110，以及每个存放容器108位置下方的灯112。该照明可以基于任务改变颜色，使得助理104可以最小程度地必须看屏幕106或根本不看屏幕上指令。跨过增强推车102的任何存放容器108可以具有可以在任意侧照明的照明设备112，用于从任意侧可见，或者作为关于应该从增强推车102的哪一侧拣选或放置产品的指示器。照明设备112可以被精细地分割成许多段，并且可以被配置为照亮一个或多个存放容器108而不在物理上改变灯。如果只存在一个容器108，则整个光指示器112可以点亮。如果存在两个或更多个存放容器108，则照明指示器112可以被分成两个或更多个段，使得每个容器108可以单独被指示。可以使用LED带状照明设备或其他适当的照明设备。
在一些实施例中，在推车102上存在一个或多个动作按钮，并允许助理104确认动作，诸如将物品放入诸如提袋或箱子的存放位置108或暂停推车102。在一些实施例中，这些按钮被布置在增强推车102上的存放位置108的边缘附近的连续可触摸的表面上。
除了存放容器108识别外，照明可用于指示推车状态或健康状况、移动速度、方向的预期变化或用于与完成其任务的助理104的交互的其他信息。
可视用户接口可以与音频指令相补充，以帮助助理104。在助理104没有看到屏幕106或视力受损时，这通常有助于与主管或远程帮助台通信，以帮助助理104完成他/她的任务，或者与嵌入于可用于与远程帮助台或其他帮助交互的图形用户接口中的视频会议技术协调。此外，在一些实施例中，音频源传送关于分配给助理104的任务的状态、增强推车102对一个或多个助理104的接近度和/或增强推车102的状态的信息。
D.屏幕上用户接口
用户接口中的一些可以呈现于显示助理104与系统信息一起工作的屏幕上，以帮助助理104减少完成他/她在仓库中的任务所需的时间。这种图形用户接口屏幕可以位于移动推车102上(例如，图2A所示的示例性屏幕106是这种情况)，或者图形用户接口屏幕可以在助理者的拥有物中(例如，在诸如平板电脑或智能电话的移动计算机上，或者在手腕安装屏幕上)。
助理104可使用无线手机、电话、触摸屏或其他计算机(以下称为“移动设备”)。在一些实施例中，当助理104切换到新的推车102时，系统将自动切换移动设备，因为系统预先知道助理104将与哪个推车102配对。除了完全自动化切换之外，推车102可能要求助理104通过与旧推车、新推车和/或移动设备交互来确认切换。作为例子，使用第一推车的助理104可以切换到第二推车，并且，在那时，助理的移动设备从第一推车断开并且连接到第二推车。
助理104所使用的屏幕可以提供考虑到以下信息中的一个或更多个的一些组合的上下文敏感信息：推车和/或助理在仓库中的物理位置、他们正在工作的当前任务、任务之间的时间、仓库中的优先级、位置和存放细节、产品在仓库中的物理位置以及助理104的先前业绩信息。
可以显示信息，该信息允许助理104快速识别他/她应该完成什么任务和他/她应该操作什么产品以及针对当前任务的产品的来源和目的地。
通过在推车102在任务之间移动时向助理104显示信息(例如，在推车的屏幕106上或在移动设备屏幕上)，可以有利地缩短完成下一个任务的时间，因为助理104当到达每个任务的位置时只具有较少的待处理信息。一到达就完成的任务可以包括在仓库中拣选或补充物品。在一些实施例中，当在任务之间移动或转换时显示的信息包括到下一个任务的距离、下一个任务的位置、要抓取的物品、要抓取的数量、以及生产率信息之类的实时信息。
除了在一个任务之前显示信息，增强推车102上的屏幕106和/或移动设备屏幕还可以显示关于下一个任务串的信息。这允许助理104变得知道在一个区域中的所有任务，并且优化他或她的移动以完成这些任务而不必为每个步骤看屏幕。
图2B是增强推车102的另一个实施例，(为了便于理解)被示出但是没有呈现存放容器108。如前所述，增强推车102包括屏幕106和照明指示器110、112。在操作中，存放容器108可以存在于图2B所示的增强推车102上。如图所示，推车102的前端可以限定切口156。在切口156内可能装有一个或多个传感器(例如，光检测和测距传感器)。切口156允许传感器观看并检测推车102前面和侧面(例如，180°以上)的物体。
图3表示可以在增强推车102的屏幕106上或在移动设备屏幕上显示的示例性图形用户接口。第一显示346表示要拣选的物品348和那些物品350的方向。第二显示352表示从其中每个物品348需要被拣选的箱子354。显示352还可以包含附加信息，诸如要拣选的下列物品的箱子的位置和要拣选的每个物品的数量。
E.助理激励增强
在仓库工作的助理104经常感觉身体困难以及精神上工作乏味。在各种实施例中，这里描述的系统从每个助理104中获得最佳生产率并以多种方式激励它们。一种方式是让助理104精神投入并专注于他们的工作－这降低错误率并提高生产率。使用游戏化方法以创造竞争环境可以实现许多这些目标。通过保持实时评分、每天/每周/每月高分数或业绩趋势，助理104相互和/或与自己竞争。在一些仓库操作中，基于达到或超过一定的比率或其他业绩指标的助理的报酬的一部分与他/她的个人业绩挂钩。在最广泛使用的系统中，助理104只在他们的当班结束或一周结束时知道他们的业绩如何。在这里描述的系统的实施例中，助理的业绩实时显示(例如，通过屏幕106或通过诸如高架显示器的另一显示器)，以便他们保持被告知和激励，以达到各种个人和团队目标。
在一个实施例中，系统还捕获助理104在仓库中移动通过的速率。系统有能力学习助理104的基本步速，并使用该数据来建立每个助理的“正常步速”。系统可以以助理的“正常步速”使车102在仓库内移动，或者，为了提高生产率，系统可以提示推车102比助理的“正常步速”稍快地移动，这本质上是从前面“拉动”他/她的工作。例如，推车102的移动可以快5％、10％、15％或20％或更多。参考图4，在推车102的后部也可以有传感器216，以识别助理104与推车102的距离，从而，如果速度太快且助理104跟不上，则允许推车102停止或减速。
更详细地说，系统可以改变增强推车102为基于学习的参数优化助理104的速率的步速。在某些情况下，增强推车102根据哪一个助理104配对到推车102而移动更快或更慢。此外，增强推车102可能不会为了诸如拣选的任务停止，而是可能只是足够减慢以允许助理104完成任务。
在一个实施例中，系统知道增强推车102何时与特定的助理104一起工作。因此，助理与推车102和系统的交互可以个性化，以使助理104更高效和更充实。在各种实施例中，随着推车102在各种助理104之间交换或者助理104在推车之间转换，这包括改变语言、语音(例如，男性或女性、口音等)或基于各种助理的需要或伤残(诸如色盲)的其他特征。
F.增强推车传感器
仍然参照图4，在一个实施例中，增强推车102具有用于在仓库到处导航并与仓库内的助理104和产品交互的数个传感器214、216。例如，增强推车102可以具有位于推车102的前部的传感器214和/或位于推车102的后部的传感器216。传感器，诸如激光测距、结构光传感器或仅仅是摄像机，可以用于在仓库内定位增强推车102，并检测推车的路径上的可能的障碍。诸如同步定位和地图(SLAM)的技术可以用于创建或增强仓库的数字地图并定位仓库内的推车102。该信息可以在仓库中的多个增强推车102之间共享，使得它们不断或定期地接收关于仓库中的变化的更新信息。
增强推车102也可以使用这些传感器214、216，以例如通过检测包括在仓库中使用的文字、数字和/或任何二维或三维码的视觉图像来定位自身。一旦标记代码被识别，其在仓库中的位置就可以被查找并用于增加增强推车102的其他位置信息。该信息也可以反向使用。例如，一旦增强推车102知道它的位置，它就可以使用位置信息以映射仓库中的兴趣关键点，诸如箱子、行进路径、装载位置和交汇点。
附加的传感器，诸如激光测距传感器、热成像传感器、结构光传感器或视频，可用于检测系统辅助的助理104的位置。如果助理104落在后面太远或离开增强推车102的附近，这允许系统减慢推车102或向助理104或管理人员发送警报或通知。
增强推车102还可以具有一个或多个产品代码读取器218。这些可用于读取诸如UPC条形码的一维代码、诸如QR代码的二维代码或两者。推车102可以使用产品代码读取器218以在拣选、重新备货和计数过程中验证产品代码。此外，增强推车102可以读取经过时的产品或存放位置的条形码，这与现用的工作流无关。这可以用于帮助识别推车在仓库中的位置，验证产品在仓库中的位置，或者完成产品或空产品位置的循环计数任务。此外，系统可以监视产品位置，并且可以感测它们是否已被修改，从而，如果修改是未预料到的，则触发手动验证。这可能有助于校正错误拣选的物品或可能的盗窃。
在一些实施例中，增强推车102在每个存放容器108下具有重量传感器，以测量已知或未知重量的物品被放置在推车102上时的重量的变化。该重量传感器可以检测该差异并确认该物品被放置在正确的位置。如果重量传感器没有检测到重量的变化或没有检测到重量的正确变化，则它可以标记物品没有被放置在推车102上的正确存放容器108中，或者不正确的物品被放置在推车102上的存放容器108中。
在一些实施例中，增强推车102具有观看增强推车102上的某些位置和/或观察定位于推车102上的存放容器108的摄像机或图像传感器。该传感器可以确认物品是否已被放置于推车102上的存放容器108中或从其中取出。在一个实施例中，系统寻找预期动作之前和之后的位置图像的变化。作为另一个例子，物体识别可用于检测物品是否已放入存放容器108中或者从其中取出。物体识别可以允许更高的精度水平。
增强推车102的一些实施例包括重量传感器、摄像机或图像传感器、霍尔效应传感器(例如，使用磁体)或某种类型的电气传送或无源响应标签，来检测增强推车102上的存放容器108的放置和移除。
G.与助理的增强推车协作
增强推车102，特别是如果它们是自供电的，对于仓库中的助理104来说，不管它们有多安全，都可能会产生初始犹豫。这可能使助理104分心或使他们谨慎地与推车102互动，从而不知道推车102如何移动或何时移动。这种犹豫可能会对生产率产生负面影响。为了解决这一顾虑，当推车102开始移动、停止和/或转向时，通过向助理104提供视觉反馈，可以使推车的运动更加明显。此外，为了减少任何学习曲线，在一个实施例中，推车模仿人们最熟悉的东西：汽车。在一个这种实施例中，增强推车102被配置为尽可能地像常规汽车一样观察和行动。这包括闪烁器、刹车灯和其他视觉和听觉线索，使得助理104轻松地明白能从增强推车102期望到什么。
H.系统适应助理
不同的助理104具有影响他们最好执行哪些任务以及如何最好地使他们执行这些任务的不同的技能水平、速度、身高和其他特性。他们的技能也可以随着他们学习以及在一个或多个任务或其他操作中有更多的经验而发展。在一个实施例中，这里描述的系统通过诸如神经网络和支持向量机等的机器学习技术来学习各种助理104之间的工作流，并优化哪些助理104被分配给哪些任务。例如，系统可以掌握诸如存取不同级别的货架上的产品所花费的时间(例如，由于助理的身高)或者产品重量如何影响助理的拣选率(例如，由于助理的体力)的特性，并然后将任务分配给最有能力并且最快执行这些任务的助理104。如前面所讨论的，系统还可以掌握个体助理的行走速度，以设定增强推车102的速度。系统所解决的另一个问题是理解交织(即，混合多任务类型，比如拣选和重新进货)的实际成本，以创建正确的任务组合以优化助理业绩。
I.产品流程
图5是示出根据本发明的一个实施例的产品通过装运客户订单的仓库的流动的框图。在图5所示的系统的各种实施例中，增强推车102与仓库助理104协作以在任务方面帮助助理104并在仓库的不同区域之间移动产品。这些增强推车102可以由马达推动，以在仓库到处运输产品并减少否则人们在非自动化仓库中手动移动产品所花费的时间。
I.1.入站产品
在图5所示的示例性系统中，对于引导入站产品到哪里存在三个选项(即路径A、B和C)。在各种实施例中，增强推车102引导产品并将产品从入站运输到存放产品的这些区域中的每一个。“活跃，每个拣选区域”320存放准备好为客户订单拣选的产品。“预留散装存放区域”322保持太大以至于不适合在活跃区域320中或者作为存放在“活跃，每个拣选区域”320中的产品的预备量的产品。通过“交叉码头”区域324的产品不存放在仓库中，并转送其最终目的地。该产品可以通过路径H与“包装”区域326中的其他产品合并，或者通过路径I直接发送到出站区域328。
I.2.出站产品
当客户订单被分配给仓库时，系统可以确定拣选物品的最佳资源—不管是具有增强推车102的助理104，还是没有推车、叉车或其他材料搬运车辆或设备的助理104。产品可以存放在“活跃，每个拣选区域”320或“预留散装存放区域”322中。如果产品处于“活跃，每个拣选区域”320中，则产品可以被拣选和运输到“打包分类”330(通过路径D)或“包装”区域326(通过路径F)。“打包分类”330是将产品合并到离散客户订单的区域。如果这种分类不需要发生，则产品可以直接移动到“包装”区域326。如果产品处于“预留散装存放区域”322中，则它可以通过路径E移动到“活跃、每个拣选区域”320或通过路径G被发送到“包装”区域326。一旦物品被分类到离散的订单(通过过程J)，它们就可能需要通过运输载体、目的地区域或递送方法的额外分类。“运送分类”332可能发生(通过过程K)，之后订单在出站区域328中被装载到卡车或其他车辆上，以便装运给客户。
系统可以支持图5所示的任意数量的排列，并且可以基于仓库的独特需求被配置。例如，使用软件和硬件(例如，如上所述的控制器10，它可以是这里描述的整个系统的一部分)，增强推车102可以被配置为通过不同的同时过程(诸如批量拣选(即，产品组)和离散订单拣选(即，完整订单组))来运输一个或多个存放容器108，诸如提袋或客户装货。
如上面所解释的，一些增强推车102是自主的，并且在仓库到处引导助理104。在各种实施例中，增强推车102用屏幕上和屏幕外接口补充助理工作流，以通过减少完成被分配任务的时间和减少任务之间的停工时间使助理104更有生产率。这些接口还可以通过显示实时和历史业绩数据和/或通过对工作流进行游戏化激励助理104，以使助理的工作更有趣。在一些实施例中，系统使用历史数据以适于每个助理104。
系统将产品移动到不同的工作站进行处理，包括包装、运输、配套、个性化、礼品包装，和其他站。处理后，产品可以合并到装运订单。系统可用于通过按客户需求或支付服务水平确定的地面或空运对装运进行分类。根据产品的形状和特性，系统还可以与下游分类自动化连接，以进一步减少处理订单所需的劳动量。
J.后拣选分类
图6示意性地示出根据本发明的一个实施例的后拣选分类站。在仓库助理104拣选到增强推车102中之后，推车102可以被发送到多个站进行后拣选分类。在一些站上，由助理104完成分类。在其他站上，机械人臂434从增强推车102上的存放区域108拣选产品物品436、438，并将它们放置到分配给唯一客户订单的特定箱子440中(例如，在分类墙442上)。在图6中，菱形436和三角形438代表被机器人臂434移动到分类墙442中的不同产品。在客户订单的最后物品被放置到墙442之后，通知助理104，并且将订单打包以供装运。这允许图5所示的“包分类”过程330自动化。在一些实施例中，增强推车102在这种类型的不同站上进行多个停止，或者，多个增强推车102在这些站上停止以完成客户订单或装运。
K.多个增强车协调
在各种实施例中，存在在同一仓库中工作的多个增强推车102，并且具有系统协调推车102以比它们自己更好地工作的益处。导航信息，诸如检测到的仓库布局的变化、关于障碍物的信息以及助理104和推车102或其他跟踪设备的位置，可以在增强推车102之间共享，从而允许它们做出更好的导航选择。在一个实施例中，增强推车102被给出强有力的建议或规则，这使得它们更有效地导航拥挤的仓库地板位置或通道。这可以通过将方向性分配给不同的通道和开放区域来完成，使得简化对拥挤区域进行导航所需的计算。
在一个实施例中，外部控制器10还帮助协调与一个或多个助理104交互的多个增强推车102。推车位置规划可以用来帮助助理104保持忙碌。例如，当一个推车102满载或以其他方式完成其工作时，第二个推车102立即可用于助理104。这最小化推车102之间的过渡时间，从而保持助理利用率高。助理104也可以同时与例如通道的相对侧的多个推车102一起工作，以增加完成的工作量。该系统还可以告诉助理104在预定和/或指定位置遇到增强推车102。
系统控制器10还可以与诸如叉车的其他材料搬运设备进行交互，叉车可以被跟踪，并且可以是自治的或半自治的。该移动设备可以由系统协调，使得其更有效地与增强推车102进行路由和调度。如果将任务分配给某些或所有其他设备是不可能或不可行的，则它们在仓库中的位置可用于帮助路由增强推车102，以限制或防止拥塞或可能的碰撞。
在一个实施例中，系统与自动拣选和放置系统一起工作。该系统还可以确保使用适当的资源以最有效地完成任务。例如，如果机器人臂和增强推车102降低拣选的成本(例如时间、精度等)，则分配该组合以完成任务。
L.根据工作量分配不同的增强推车
在一个实施例中，系统支持具有不同配置，诸如容器108的尺寸、容量和/或位置，的推车102。例如，系统可以维护增强型车102的不同配置，并分配正确的配置以支持产品的任务属性、助理或任务类型(例如，计数、拣选、重新备货等)。
M.增强推车的移动性
虽然不是必需的，但是如果增强推车102在其自身的动力下移动，则系统通常表现更好。这减少了助理104行走的时间，并且减少助理104在推动或拉动推车102时通常要做的工作量。参见后面进一步讨论的图8中的表格。此外，推车102可以引导一个或多个助理104到其工作的正确位置，并然后在任务的位置旁适当地停止、减速或驱动(例如，以爬行速度)。
N.摄像机进行资产跟踪
在各种实施例中，专门的高架摄像机用于跟踪推车102、助理104、叉车和其他移动设备。这些高架摄像机可以寻找放置在跟踪物体上的识别标记。图7表示根据本发明的一个实施例的示意性仓库布局和高架摄像机544(如图7中的星形544所示)的位置。识别标记可以是物体的自然形状，也可以是以可见或不可见频谱的特殊图案。专用摄像机544可以跟踪各种物体并将它们的位置转换成物理位置。可以从一系列的摄像机544收集该信息。在一些实施例中，这些摄像机544位于天花板附近。摄像机544可以相互独立地收集图像数据，并且常常在它们覆盖区域中重叠。可以采用各种方案以合并多个摄像机的数据流。第一种方案是取得每一组的图像数据并将它们合并在一起，并且在得到的元图像中寻找模式。第二种方案，通常在计算上是优越的，是用单个摄像机544跟踪每个物品，并然后以加权的形式将位置信息组合在一起以获得最终的位置信息。虽然可以用不具有一些重叠图像的摄像机544来跟踪物品，但是如果存在更多重叠，则跟踪数据的质量通常是优越的。此外，可以使用子采样技术，以得到比摄像机544的基本分辨率更精确的位置的亚像素精度。
O.增强推车引导
在各种实施例中，系统知道仓库内的增强推车102的位置，并且有时，增强推车102在搁架通道周围和仓库的其他区域引导助理104。增强推车102以由系统确定的速度移动。通过引导助理104，增强推车102可以防止错误转向并停止在工作站或存放位置旁边的特定位置上以提高助理104生产率。如果助理104跟不上推车102，系统可以适应和存储这些信息以用于分析和业绩监控。在各种实施例中，增强推车102使用音频和可视指示器，以使助理104更容易地跟随增强推车102，使得助理104可以预见推车的移动。
P.这里描述的系统的示例性优点
拣选过程可以被建模为七个步骤－向箱子走去、找到箱子、搜索产品、抓取产品、确认产品正确、将产品放入容器108中以及请求下一项任务。一般来说，系统减少这些步骤中的六个的时间－除了抓取产品以外均减少。在图8中，对于典型批量拣选中的七个步骤中的每一个步骤，展现出在手动推车拣选和增强推车拣选之间的所建议的时间节省。
向箱子走去：计算典型的推车拣选操作，以对于走到箱子的每个拣选花费15秒。通过将拣选集合成批量拣选并使助理104保持在通道中而不在其他区域中，比如推车102转向，系统可以减少助理104进行的行走的40％。
找到箱子：当助理104处于箱子的位置时，他/她必须在货架上找到箱子。系统可以通过例如在屏幕106上显示位置的图像并通过高亮与该区域中的其他箱子相关的位置减少或消除搜索时间。
增强推车102可以停止在相对于正在执行工作的箱子的位置，以最小化助理向和从增强推车102和箱子移动货物的时间。
搜索物品：可以例如在屏幕106上向助理104显示产品的图像、描述、可扫描条形码的位置(用于验证)以及帮助更快地找到箱子中的物品的量。
抓取物品：在各种实施例中，虽然在某些实施例中机器人臂可以用来抓取重或笨重的物品，但该步骤不是自动的或受影响的。
确认拣选：在从箱子中取出产品之后，增强推车102上的固定扫描器218可以扫描条形码以验证该物品是否正确。这个过程可以比助理104必须一手拿着扫描仪另一手保持产品、在产品上找到条形码并触发扫描发生的常规操作更快。
放置物品：下一步是助理104将物品放置在推车102上的正确存放容器108中。使用灯112和其他接口和屏幕上106图像，该过程可以相对于助理104必须通过使用打印的滑条或图形接口上的位置找到位置的常规操作加速。
下一项任务：在将物品放置在推车102上的存放容器108中之后，推车102可以自动过渡到下一项任务。在一个实施例中，推车102继续向前移动到另一个箱子位置，或者指示助理104过渡到总的区域中的另一个箱子或推车102。这种自动过渡减少了任务之间的时间，并提高了利用率。
在图8所示的例子中，实现了对应于生产率提高50％的循环时间的33％的减少。
这里使用的术语和表达式被用作描述的术语和表达而不是限制，并且，在使用这些术语和表达式时，没有意图排除所示和描述的特征或其部分的任何等价物。此外，虽然已经描述了本发明的某些实施例，但是对于本领域的普通技术人员来说，显然可以使用结合这里公开的概念的其他实施例，而不偏离本发明的精神和范围。各种实施例的结构特征和功能可以被配置于各种组合和排列中，并且所有这些都被认为是在公开的发明的范围内。除非另有必要，否则可以以任意顺序执行各种方法中的所陈述的步骤，并且可以基本上同时执行某些步骤。因此，所描述的实施例在所有方面仅被认为是说明性的而不是限制性的。此外，这里描述的配置意在说明而决不是限制。类似地，虽然为了解释目的提供了物理解释，但没有意图被任何特定的理论或机制约束或根据其来限制权利要求。

Claims (30)

1.一种适于提高仓库操作生产率的仓库自动化系统，该系统包括：
用于在仓库内运输产品的多个推车；和
适于关联所述多个推车中的第一推车与第一人并且控制第一推车以在仓库到处引导第一人的控制器。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，控制器进一步适于以等于第一人的正常步速的速度和比第一人的正常步速快的速度中的至少一个速度移动第一推车。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，控制器进一步适于设定专属于第一人的第一推车的设置以及在与第一人不同的第二人与第一推车关联时设定专属于第二人的第一推车的设置。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，控制器进一步适于基于第一人的能力向第一人分配任务。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，控制器进一步适于在第一推车与第一人关联的同时关联所述多个推车中的第二推车与第一人。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，控制器进一步适于在第一推车与第一人关联的同时关联第一推车与和第一人不同的第二人。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，第一推车包含至少一个用于接收产品的容器。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，第一推车包含用于驱动第一推车的马达。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，第一推车包含用于向第一人传送信息的屏幕上接口和屏幕外接口中的至少一个。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，屏幕上接口适于传送关于第一推车在仓库内的物理位置、特定产品在仓库内的物理位置、向第一人分配的当前任务、不同任务之间的时间、仓库中的优先级和第一人的业绩中的至少一个的信息。
11.根据权利要求9所述的系统，其中，屏幕外接口包括照明设备和音频源中的至少一个。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，照明设备适于识别产品要被放置于其中或者产品要从其中取回的第一推车上的容器。
13.根据权利要求11所述的系统，其中，照明设备适于根据被分配给第一人的任务而不同。
14.根据权利要求11所述的系统，其中，照明设备适于传送关于第一推车的状态、第一推车的健康状况、第一推车的移动速度和第一推车的方向变化中的至少一个的信息。
15.根据权利要求11所述的系统，其中，音频源适于传送关于被分配给第一人的任务的状态、第一推车对多个人的接近度和第一推车的状态中的至少一个的信息。
16.根据权利要求1所述的系统，其中，第一推车包括传感器，所述传感器至少部分地进行识别第一人距离一推车的距离、确定第一推车在仓库内的位置和识别在第一推车的路径中的障碍中的至少一个。
17.根据权利要求1所述的系统，还包括用于处理产品的至少一个工作站。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，工作站包含机器人臂。
19.根据权利要求17所述的系统，其中，工作站选自包括分类站、包装站、运送站、配套站、个性化站和礼物包裹站的组。
20.根据权利要求1所述的系统，还包括用于显示第一人和其他人的实时业绩度量的显示器。
21.根据权利要求1所述的系统，还包括多个高架摄像机，其适于(i)监视多个推车、第一人和材料操控设备，以及(ii)确定各推车的位置。
22.一种用于自动化和提高仓库的操作生产率的方法，包括以下步骤：
关联第一人与用于在仓库内运输产品的多个推车中的第一推车；和
控制第一推车以在仓库到处引导第一人。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，控制步骤包括以等于第一人的正常步速的速度和比第一人的正常步速快的速度中的至少一个速度移动第一推车。
24.根据权利要求22所述的方法，还包括在第一人与第一推车关联的同时关联第一人与所述多个推车中的第二推车。
25.根据权利要求22所述的方法，还包括在第一人与第一推车关联的同时关联和第一人不同的第二人与第一推车。
26.根据权利要求22所述的方法，还包括基于第一人的能力向第一人分配任务。
27.根据权利要求22所述的方法，还包括照射第一推车上的容器以识别产品要被放置于其中或者产品要从其中取回的容器。
28.根据权利要求22所述的方法，还包括基于被分配给第一人的任务以不同的方式照射第一推车上的容器。
29.根据权利要求22所述的方法，还包括经由音频源传送关于被分配给第一人的任务的状态、第一推车对多个人的接近度和第一推车的状态中的至少一个的信息。
30.根据权利要求22所述的方法，还包括显示第一人和其他人的实时业绩度量。
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