CN109809333A - 用于在仓库环境中使用物料搬运车辆的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种货物存储与取回系统，包括多层仓库货架系统(12)、移动存储置物车(14)和物料搬运车辆(102)。该物料搬运车辆包括置物车接合子系统(18)、用于遥控的手持驱动单元(600)和包括X‑Y‑Z‑Ψ定位器(60)的拣选附件(602)。该车辆包括叉状托架组件(206)，其具有防摇置物车接合机构(300)，其被配置成接合置物车。

Description

用于在仓库环境中使用物料搬运车辆的系统和方法
本申请是名称为“用于在仓库环境中使用物料搬运车辆的系统和方法”、国际申请日为2017年5月23日、国际申请号为PCT/US2017/034026、国家申请号为201780042407.2的发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求美国临时申请序列号No.62/340,071(CRO 1605MA)和No.62/340,513(CRO 1609MA)的权益，这两份临时申请均于2016年5月23日提交，并且通过引用以其整体并入本文。本申请涉及于2017年5月23日提交的序列号No.15/602,738(CRO 1609PA)；于2017年5月23日提交的序列号为No.15/602,781(CRO 0073PA)；和于2017年5月23日提交的序列号No.15/602,752(CRO 1605PA)的美国专利申请，但不要求它们的优先权。
技术领域
本公开涉及物料搬运车辆和与其相关的仓储解决方案。
发明内容
根据本公开的主题，提供了各种基于车辆和基于仓库的解决方案以增加物料搬运车辆在仓库环境中的适应性、实用性和效率。
根据本公开的一个实施例，一种货物存储与取回系统包括多层仓库货架系统、移动存储置物车、置物车安置位置以及布置在车辆中转表面上的物料搬运车辆。物料搬运车辆包括：车身；支撑车身的多个车轮；每个都可操作地联接到一个或多个车轮的牵引力控制单元、制动系统和转向组件；立柱组件；叉状托架组件，其可移动地联接到立柱组件；立柱组件控制单元；托架控制单元；拣选附件，其固定到叉状托架组件；置物车接合子系统；导航子系统；以及一个或多个车辆控制器。该一个或多个车辆控制器与牵引力控制单元、制动系统、转向组件、立柱组件控制单元、托架控制单元、拣选附件、置物车接合子系统和导航子系统通信。该置物车接合子系统的特征在于置物车接合视野。所述物料搬运车辆的所述一个或多个车辆控制器执行车辆功能以：(i)使用导航子系统沿着车辆中转表面将物料搬运车辆导航到局部接合位置，在该局部接合位置中置物车安置位置位于该置物车接合视野内；并且(ii)使用置物车接合子系统来利用叉状托架组件接合在置物车安置位置上的移动存储置物车。
根据本公开的另一个实施例，一种货物存储与取回系统包括多层仓库货架系统、移动存储置物车、置物车安置位置以及布置在车辆中转表面上的物料搬运车辆。物料搬运车辆包括：车身；叉状托架组件；托架控制单元；拣选附件，其固定到叉状托架组件；置物车接合子系统；导航子系统；以及一个或多个车辆控制器单元，其与托架控制器、拣选附件、置物车接合子系统和导航子系统通信。该置物车接合子系统的特征在于置物车接合视野。所述物料搬运车辆的所述一个或多个车辆控制器执行车辆功能以：(i)使用导航子系统沿着车辆中转表面将物料搬运车辆导航到局部接合位置，在该局部接合位置中置物车安置位置位于该置物车接合视野内；并且(ii)使用置物车接合子系统来利用叉状托架组件接合在置物车安置位置上的移动存储置物车。
根据本公开的又一实施例，一种被配置成导航车辆中转表面的物料搬运车辆包括：车身；支撑车身的多个车轮；每个都可操作地联接到一个或多个车轮的牵引力控制单元、制动系统和转向组件；立柱组件；叉状托架组件，其可移动地联接到立柱组件；立柱组件控制单元；托架控制单元；拣选附件，其固定到叉状托架组件；置物车接合子系统；导航子系统；以及一个或多个车辆控制器，其与牵引力控制单元、制动系统、转向组件、立柱组件控制单元、托架控制单元；拣选附件、置物车接合子系统和导航子系统通信。该置物车接合子系统的特征在于置物车接合视野。所述物料搬运车辆的所述一个或多个车辆控制器执行车辆功能以：(i)使用导航子系统将物料搬运车辆沿着车辆中转表面导航到局部接合位置，在该局部接合位置中置物车安置位置位于该置物车接合视野内；并且(ii)使用置物车接合子系统来利用叉状托架组件接合在置物车安置位置上的移动存储置物车。
根据本公开的又一个实施例，一种操作货物存储与取回系统的方法包括提供货物存储与取回系统，其包括多层仓库货架系统、移动存储置物车、置物车安置位置和布置在车辆中转表面上的物料搬运车辆。该物料搬运车辆包括：车身；支撑车身的多个车轮；每个都可操作地联接到一个或多个车轮的牵引力控制单元、制动系统和转向组件；立柱组件；叉状托架组件，其可移动地联接到立柱组件；立柱组件控制单元；托架控制单元；拣选附件，其固定到叉状托架组件；置物车接合子系统；导航子系统；以及一个或多个车辆控制器，其与牵引力控制单元、制动系统、转向组件、立柱组件控制单元、托架控制单元、拣选附件、置物车接合子系统和导航子系统通信。该置物车接合子系统的特征在于置物车接合视野。该方法还包括：通过使用导航子系统和一个或多个车辆控制器将物料搬运车辆沿着车辆中转表面导航到局部接合位置，在该局部接合位置中车辆安置位置处于置物车接合视野内；并且通过使用置物车接合子系统来利用叉状托架组件接合在置物车安置位置上的移动存储置物车。
根据本公开的一个实施例，物料搬运车辆包括：车身，该车身包括叉状件侧和动力单元侧；支撑车身的多个车轮；每个都可操作地联接到一个或多个轮子的牵引力控制单元、制动系统和转向组件；立柱组件和立柱组件控制单元；叉状托架组件，其定位在车身的叉状件侧并且可移动地联接到立柱组件；拣选附件，其固定到叉状托架组件上；操作室，其可移动地联接到立柱组件并位于叉状托架组件和车身动力单元侧之间；一个或多个车辆控制器，其与牵引力控制单元、制动系统、转向组件、立柱组件控制单元和拣选附件通信；以及手持驱动单元，其固定到车身上并且包括用户界面和响应于用户界面的操作命令生成器。该手持驱动单元被配置成将响应于用户界面处的用户输入而生成的操作命令发送到车辆控制器，以控制牵引力控制单元、制动系统、转向组件、立柱组件、拣选附件或其组合的操作功能。该手持驱动单元固定到车身上，以便可由与支撑车身的车轮共用车辆中转表面的操作者从车身的动力单元侧将其从车上存取。
根据本公开的另一实施例，一种物料搬运车辆包括：车身，该车身包括叉状件侧和动力单元侧；支撑车身的多个车轮；每个都可操作地联接到一个或多个轮子的牵引力控制单元、制动系统和转向组件；叉状托架组件，其位于车身的叉状件侧；拣选附件，其固定到叉状托架组件上；一个或多个车辆控制器，其与牵引力控制单元、制动系统、转向组件和拣选附件通信；以及手持驱动单元，其包括用户界面和响应于用户界面的操作命令生成器。该手持驱动单元被配置成将响应于用户界面处的用户输入而生成的操作命令发送到车辆控制器，以控制牵引力控制单元、制动系统、转向组件、拣选附件或其组合的操作功能。所述车辆控制器之一包括拣选控制器，该拣选控制器被配置成控制拣选附件的操作功能，以响应于从手持驱动单元接收到的操作命令控制拣选附件的移动。该物料搬运车辆还包括联接到叉状托架组件的摄像头。该摄像头被配置成将表示其视野内的物体的图像数据发送到手持驱动单元。该手持驱动单元被配置成显示表示摄像头的视野内的物体的图像数据。该摄像头的视野延伸超出与支撑车身的车轮共用车辆中转表面的操作者的视野。该手持驱动单元被配置成允许与支撑车身的车轮共用车辆中转表面的操作者观察拣选附件的图像并将操作命令发送到拣选控制器来控制拣选附件的操作功能。
根据本公开的又一实施例，公开了一种物料搬运车辆与遥控器。该物料搬运车辆包括：车身，该车身包括叉状件侧和动力单元侧；支撑车身的多个车轮；每个都可操作地联接到一个或多个轮子的牵引力控制单元、制动系统和转向组件；立柱组件和立柱组件控制单元；叉状托架组件，其位于车身的叉状件侧并可移动地联接到立柱组件；摄像头，其联接到叉状托架组件，该摄像头被配置成发送表示其视野内的物体的数据图像到遥控器；拣选附件，其固定到叉状托架组件上；操作室，其可移动地联接到立柱组件并位于叉状托架组件和车身动力单元侧之间；以及一个或多个车辆控制器，其与牵引力控制单元、制动系统、转向组件、立柱组件控制单元和拣选附件通信。该遥控器包括用户界面和响应于用户界面的操作命令生成器，其中该遥控器被配置成发送响应于用户界面处的用户输入而将生成的操作命令到车辆控制器以控制牵引力控制单元、制动系统、转向组件、立柱组件、拣选附件或其组合的操作功能，并且发送一个视频链接来显示来自摄像头的图像数据。
根据本公开的一个实施例，一种物料搬运车辆包括：车身；支撑车身的多个车轮；每个都可操作地联接到一个或多个车轮的牵引力控制单元、制动系统和转向组件；立柱组件和立柱组件控制单元；叉状托架组件；拣选附件；以及一个或多个车辆控制器，该车辆控制器与牵引力控制单元、制动系统、转向组件、立柱组件控制单元和拣选附件通信。该立柱组件和立柱组件控制单元被配置成使叉状托架组件沿竖直轴线Z'移动，并且该拣选附件被固定到叉状托架组件并包括X-Y-Z-Ψ定位器。所述物料搬运车辆的所述一个或多个车辆控制器执行车辆功能以使用拣选附件的X-Y-Z-Ψ定位器来使位于多层仓库货架系统中的目标货箱与拣选附件接合和脱离。该立柱组件、立柱组件控制单元和拣选附件共同被配置成使得拣选附件通过X-Y-Z-Ψ定位器沿Z轴线的移动与叉状托架组件由立柱组件和立柱组件控制单元沿竖直轴线Z'的移动无关。
根据本公开的另一实施例，一种物料搬运车辆包括：车身；支撑车身的多个车轮；每个都可操作地联接到一个或多个车轮的牵引力控制单元、制动系统和转向组件；立柱组件和立柱组件控制单元；叉状托架组件；拣选附件；以及一个或多个车辆控制器，该车辆控制器与牵引力控制单元、制动系统、转向组件、立柱组件控制单元和拣选附件通信。该立柱组件和立柱组件控制单元被配置成使叉状托架组件沿竖直轴线Z'移动，并且该拣选附件被固定到叉状托架组件并包括X-Y-Z-Ψ定位器。该叉状托架组件包括：移动存储置物车支撑平台，其由一个或多个置物车升降叉限定；以及防摇置物车接合机构，其被配置成接合由置物车升降叉支撑的移动存储置物车。
附图说明
当结合以下附图阅读时，可以最好地理解本公开的具体实施例的以下详细描述，其中相同的结构用相同的附图标记表示，在附图中：
图1示出了根据本文所示和所述的各种实施例的货物存储与取回系统，其包括多层仓库货架系统、移动存储置物车、置物车安置位置和多架物料搬运车辆；
图2示出了根据本文所示和所述的各种实施例的物料搬运车辆，尤其包括容纳可取走式手持驱动单元的驱动单元箱、具有防摇置物车接合机构和移动存储置物车支撑平台的移动存储置物车以及与目标货箱接合就位的拣选附件；
图3示出了图2的拣选附件；
图4示出了图2中处于这样的位置上的拣选附件和物料搬运车辆，在该位置上拣选附件的滑出件处于伸出位置以从搁架插件中取回目标货箱或者将目标货箱存储在该搁架插件中；
图5示出了图2中处于这样的位置上的物料搬运车辆，在该位置上滑出件将目标货箱定位在处于固定位置上的拣选附件中；
图6示出了图2中处于这样的位置上的拣选附件和物料搬运车辆，在该位置上拣选附件与所接合的移动存储置物车的搁架处于旋转对准并且滑出件处于伸出位置以便从搁架中取回目标货箱或者将目标货箱存储在搁架中；
图7示出了根据本文所示和所述的各种实施例的图1的多层仓库货架系统的支架，其中该支架将搁架插件支撑在底架上，该搁架插件存储多个货箱；
图8示出了图7的搁架插件，但没有多个货箱；
图9示出了图8的搁架插件的分解图；
图10是根据本文所示和所述的各种实施例的与手持驱动单元和车辆子系统通信的物料搬运车辆的各种控制器的示意图；
图11示出了处于打开位置的图2的驱动单元箱，以示出可取走式手持驱动单元；
图12是根据本文所示和所述的各种实施例的计算设备的示意图；
图13是说明根据本文所示和所述的各种实施例的置物车获取方法的流程图；
图14是说明根据本文所示和所述的各种实施例的货箱接合方法的流程图；
图15示出了根据本文所示和所述的各种实施例的另一种物料搬运车辆；
图16示出了根据本文所示和所述的各种实施例的具有拣选站配置的货物到人式仓储系统；
图17示出了根据本文所示和所述的各种实施例的具有另一种拣选配置的货物到人式仓储系统；和
图18示出了与图16和/或图17的货物到人式仓储系统的集成和利用的过程。
具体实施方式
首先参考图1，货物存储与取回系统包括多层仓库货架系统12、移动式存储置物车14、置物车安置位置16和布置在车辆中转表面106上的物料搬运车102。参考图1和10所示，物料搬运车辆102包括：车身104；支撑车身104的多个车轮210；每个都可操作地联接到一个或多个车轮210的牵引力控制单元606、制动系统604和转向组件608。该物料搬运车辆102还包括：立柱组件207；叉状托架组件206，其可移动地联接到立柱组件207；立柱组件控制单元610；托架控制单元611；拣选附件602，其固定到叉状托架组件206；置物车接合子系统18；导航子系统20；以及一个或多个车辆控制器，其与牵引力控制单元606、制动系统604、转向组件608、立柱组件控制单元610、托架控制单元611、拣选附件602、置物车接合子系统18和导航子系统20通信。
虽然立柱组件207在图1中被示出为延伸超过车身104的高度的三倍，但应当理解，在本公开的范围内，立柱组件207可以相对于车身104延伸到不同的高度。例如，立柱组件可以延伸到车身104的高度的大约一倍到1.5倍。此外，如本文所述的物料搬运车辆的替代实施例是可能的并且在本公开的范围内，例如图15中所示的物料搬运车辆102'，其包括替代叉状托架组件206'和支柱76'，其可以附接到如下文更详细描述的拣选附件602并如本文所述那样操作。上述物料搬运车辆可以包括Crown Equipment公司提供的叉车(例如SP系列订单拣选车，诸如Crown SP 3500/4500系列订单拣选车)和/或TSP转塔式置物车(例如如图15所示的TSP 7000VNA置物车系列之一)。物料搬运车辆可以结合自动引导车辆(“AGV”)功能，这种功能例如使用导线引导或其他引导特征来实现AGV定位系统功能。
在图10中示意性地示出的置物车接合子系统18的特征在于置物车接合视野22，其可以由置物车接合子系统18内的视觉系统40限定。物料搬运车辆102的车辆控制器执行车辆功能以：(i)使用导航子系统20沿着车辆中转表面106将物料搬运车辆102导航到局部接合位置，在该局部接合位置中车辆安置位置16处于置物车接合视野22内；并且(ii)使用置物车接合子系统18来利用叉状托架组件206将移动存储置物车14接合在置物车安置位置16上。
更具体地，置物车接合子系统18可以可操作地联接到牵引力控制单元606、制动系统604、转向组件608、立柱组件控制单元610、托架控制单元611和拣选附件602中的至少一个以促进置物车接合。置物车接合子系统18可以直接或间接地通过车辆控制器联接到这些部件。置物车接合子系统18的特征还在于近距离接近视野24，其比由视觉系统40限定的置物车接合视野22受到更多限制。当置物车安置位置16移动到近距离接近视野24时，置物车接合子系统18可以从置物车接合视野22中的初始接近模式过渡到近距离接近视野24中的近距离接近模式。
在各个实施例中，置物车接合子系统18可以包括飞行时间(TOF)系统26，其特征在于近距离接近视野24，并且当置物车安置位置16移动到近距离接近视野24时，近距离接近模式可主要依赖于TOF系统26。置物车接合子系统18被配置成生成移动存储置物车14的目标TOF深度图。此外，物料搬运车辆102的车辆控制器可以执行车辆功能以：(i)使用置物车接合子系统18以生成在置物车安置位置16中的移动存储置物车14的目标TOF深度图；并且(ii)使用置物车接合子系统18基于目标TOF深度图确定移动存储置物车14相对于置物车接合子系统18的范围位置。
在各个实施例中，由TOF系统26限定的近距离视野24比由视觉系统40限定的置物车接合视野22受到更多限制，并且当置物车安置位置16移动到近距离接近视野24时，置物车接合子系统18可以从主要依赖于视觉系统40的置物车接合操作过渡到主要依赖于TOF系统26的置物车接合操作。
导航子系统20可以包括一个或多个环境传感器和环境数据库。在各个实施例中，环境传感器被配置成捕获指示物料搬运车辆102相对于多层仓库货架系统12、车辆中转表面106或两者的位置的数据。此外，环境数据库可以包括指示多层仓库货架系统12、车辆中转表面106或两者的存储数据。导航子系统20可以被配置成利用捕获的数据和存储的数据使得能够沿着车辆中转表面106至少部分地自动导航物料搬运车辆102。例如但不作为限制，可以设想导航子系统20可以利用存储的仓库地图和捕获的天花板灯或天空灯的图像来实现导航，如于2015年11月3日颁布的美国专利No.9,174,830(CRNZ 0053PA)、于2016年5月17日颁布的美国专利No.US 9,340,399(案卷号：No.CRNZ 0053NA)以及其他类似的专利和专利出版物中所公开的那样。其他合适的环境传感器包括但不限于惯性传感器、激光器、用于读取RFID标签的天线、埋地线、WiFi信号或无线电信号、全球定位系统(GPS)传感器、全球导航卫星系统(GNSS)传感器或其组合。
在各个实施例中，仓库地图30存储在存储器中，该存储器通信地联接到车辆控制器。物料搬运车辆102的车辆控制器可以执行车辆功能以比照仓库地图30使用导航子系统20基于物料搬运车辆102在仓库11中的位置来确定物料搬运车辆102相对于仓库11的车辆中转表面106的局部位置。物料搬运车辆102的车辆控制器还可以执行车辆功能以使用导航子系统20基于局部位置跟踪物料搬运车辆102沿着车辆中转表面106的导航，以至少部分自动的方式沿着车辆中转表面106导航物料搬运车辆102，或两者。
导航子系统20可以可操作地联接到牵引力控制单元606、制动系统604、转向组件608、立柱组件控制单元610、托架控制单元611和拣选附件602中的至少一个以促进置物车接合。此外，导航子系统20可以通过车辆控制器直接或间接地联接到这些部件。
进一步参考图2，拣选附件602可以包括X-Y-Z-Ψ定位器60，并且物料搬运车辆102的车辆控制器可以执行车辆功能以使用拣选附件602的X-Y-Z-Ψ定位器60将位于多层仓库货架系统12中的目标货箱50与拣选附件602接合和脱离。
如图3所示，X-Y-Z-Ψ定位器60可以包括：X定位器64，其被配置成沿横向平面中的第一横向轴线65以第一自由度移动拣选附件；Y定位器66，其被配置成沿垂直于该横向平面中的第一横向轴线65的第二横向轴线67以第二自由度移动拣选附件；Z定位器68，其被配置成沿垂直于第一横向轴线65和第二横向轴线67的Z轴线69以第三自由度移动拣选附件；以及旋转Ψ定位器70，其配置使拣选附件602绕Z轴线69以第四自由度旋转。该X定位器64可以包括轨道72，该轨道72被配置成允许拣选附件602沿第一横向轴线65移动。该Y定位器66可以包括轨道74，该轨道74被配置成允许拣选附件602沿第二横向轴线67移动。该Z定位器68可以包括竖直移位机构，该竖直移位机构被配置成与叉状托架组件206的支柱76可滑动地接合，以相对于叉状托架组件206竖直移位。该旋转Ψ定位器70可以包括轴78，该轴78被配置成允许拣选附件602绕Z轴线69旋转。这种“导轨”可以包括机械接合部件，诸如固定在直立支撑件上的一条或多条轨道，每条轨道包括一个接合机构，该接合机构被配置成与相应定位器的相应接合机构接合以进行滑动接合。例如，轨道的接合机构可以是凹口或被配置成与凹口可滑动地接合的突起中的一个，并且相应的接合机构可以是凹口或突起中的另一个。作为非限制性示例，轨道可以是由金属制成的杆，例如不锈钢或被理解为在本公开的范围内的类似合适材料。
物料搬运车辆102还可以包括在图10中示意性地示出的拣选附件子系统62，其与物料搬运车辆102的车辆控制器通信。如图3所示，拣选附件子系统62可以包括拣选附件602(包括X-Y-Z-Ψ定位器60)和飞行时间(TOF)系统26。该拣选附件子系统62被配置成使用TOF系统26来生成目标货箱50的目标TOF深度图。物料搬运车辆102的车辆控制器可以执行车辆功能以使用拣选附件子系统62的X-Y-Z-Ψ定位器60基于目标TOF深度图使目标货箱50与拣选附件602接合。例如，拣选附件602借助于TOF深度图接合目标货箱50或目标托盘，这对于围绕Z轴线的旋转(Ψ)定位特别有用。旋转调节可以补偿物料搬运车辆102中的目标货箱旋转或旋转误差。导航子系统20可以被配置成定位物料搬运车辆102，使得目标货箱50处于TOF系统26的货箱接合视野52内。
视觉系统40也可以是导航子系统20的一部分，并且多层仓库货架系统12可以包括与目标货箱50相关联的目标基准。导航子系统20可以被配置成定位物料搬运车辆102，使得目标基准位于视觉系统40的视野内。导航子系统20还可以被配置成利用目标基准来定位物料搬运车辆102，使得目标货箱50处于TOF系统26的货箱接合视野52内。例如，可以设想合适的目标基准可以包括仓库货架系统上的标记或标签，或货架系统本身的独特元件。图4中示出了关于布置在诸如搁架单元之类的货架模块上的目标基准32的示例。本公开范围内的货架模块可以具有不同数量的槽以在其中定位诸如货箱之类的物品，并且诸如附接到每个货架模块的目标基准32之类的基准可以被配置成识别每个相应模块的槽的数量。一旦目标基准32的位置被记录为仓库地图30上的X-Y-Z位置，搁架单元内的货箱(例如包括目标货箱50)的位置也将是已知的。可以利用相同的位置在另一时间通过物料搬运车辆(例如图15的物料搬运车辆102')拣选诸如托盘之类的物体或者用于手动拣选。可以如本文所述那样从诸如搁架单元之类的存储位置拣选包括或排空一个或多个货箱49的整个货架模块，也可以如本文所述那样单独地拣选目标货箱50。待拣选目标货箱50可以不包括目标基准，但是可以存储在诸如图4的搁架单元之类的存储位置中，该存储位置包括目标基准32以将物料搬运车辆102引导至搁架单元的局部位置以如本文所述那样接合目标货箱50。作为选择，托架模块(例如搁架单元)和目标托架50都可以包括目标基准，以引导目标货箱50如本文所述那样与拣选附件602接合。
参考图4-6，如本文所述的拣选方案可以包括行进到目标货箱50在货架模块34内的货箱位置54以接合目标货箱50。另一种拣选方案可以包括行进到多层仓库货架系统12的货架舱38内的货架模块34以及可视化货架模块34的目标基准32，以基于例如目标基准32的已知坐标来拣选整个货架模块34或从货架模块34内拣选目标货箱50。此外，如本文所述，拣选方案可以包括双目标基准可视化并且包括行进到多层仓库货架系统12的货架舱38内的货架模块34，可视化货架模块34的目标基准32，基于从该货架模块34的可视化中接收到的信息来移动到目标货箱50在可视化货架模块34内的位置，可视化货架模块34内的目标货箱50，并且通过拣选附件602接合目标货箱50。因此，导航子系统20可以被配置成定位物料搬运车辆102，使得图4的货架模块34的搁架单元36的目标基准32位于视觉系统40的视野内。导航子系统20可以另外被配置成利用目标基准32来定位物料搬运车辆102，使得搁架单元36位于TOF系统26的货架模块视野内。导航子系统还可以被配置成利用目标货箱50在货架模块视野内的目标基准来定位物料搬运车辆102，使得目标货箱50处于TOF系统26的货箱接合视野52内。
如图4和5所示，目标货箱50可以存储在诸如多层仓库货架系统12的搁架单元36之类的货架模块34内。搁架单元36可替代地作为如图7所示并在下面进一步详细描述的搁架插件404。在图4中，图2的物料搬运车辆102的拣选附件602处于这样的位置上，在该位置上拣选附件602的滑出部90处于伸出位置上以从搁架单元36中取回目标货箱50或将目标货箱50存储在搁架单元36上。在图5中，图2的物料搬运车辆102处于这样的位置上，在该位置上滑出件90将目标货箱50定位在处于固定位置上的拣选附件602中。在图6中，图2的物料搬运车辆102处于这样的位置上，在该位置上拣选附件602通过如下面更详细描述的旋转与所接合的移动存储置物车14的搁架旋转对准，并且滑出件90处于伸出位置，以从所接合的移动存储置物车14的搁架中取回目标货箱50或将目标货箱50存储在所接合的移动存储置物车14的搁架上。
操作根据本公开的一个实施例的货物存储与取回系统10的方法800示出在图13中，并且可以根据图1和10的系统部件来阅读。如图13所示，方法800包括：步骤802，用以开始置物车获取；接着是步骤804，用以接收关于置物车安置位置16的局部接合位置的信息。该方法还包括：步骤806，用以通过使用导航子系统20和车辆控制器，沿着车辆中转表面106将物料搬运车辆102导航到局部接合位置；以及步骤808，用以从置物车接合视野中接收信息。在步骤810中，如果置物车安置位置16不处于置物车接合视野22内，则方法800返回到步骤806。否则，如果在步骤810中置物车安置位置16处于置物车接合视野22内，则方法800前进到步骤812并使用置物车接合子系统18以通过利用叉状托架组件206将移动存储置物车14接合在置物车安置位置16上来接合该移动存储置物车14。
在各个实施例中，操作货物存储与取回系统10的方法820可以包括：(如图14所示)步骤822以开始货箱接合；接着是步骤824，用以接收关于目标货箱50的目标货箱位置的信息。该方法820还包括步骤826，用以通过使用导航子系统20、拣选附件子系统62和车辆控制器中的至少一个，将物料搬运车辆102导向目标货箱位置并将拣选附件602与目标货箱50对准。在步骤828中，从货箱接合视野52中接收信息。在步骤830中，如果目标货箱位置不处于货箱接合视野52内，则该方法820返回到步骤826。否则，如果在步骤830中目标货箱位置处于货箱接合视野52内，则该方法820前进到步骤832以产生目标货箱深度图，并且在步骤834中使用拣选附件子系统62来基于目标货箱深度图接合目标货箱50。
利用方法800或820中的任一种或其组合，可以基于指示与目标货箱50相关联的使用频率参数的订单速度将速度数分配给与多层仓库货架系统12中的目标货箱50相关联的库存保持单元(SKU)。相对高的速度数可以与多层仓库货架系统12的低搁架上的低存储位置相关联，而相对低的速度数可以与多层仓库货架系统12的高搁架上的高存储位置相关联。例如，最低速度数可以与最高搁架相关联，而最高速度数可以与最低搁架相关联。
此外，基于相对于目标货箱50的订单速度的增加，拣选附件602和叉状托架组件206可用于将目标货箱50从多层仓库货架系统12中与相对低的速度数相关联的那一部分移动到该多层仓库货架系统12中与相对高的速度数相关联的那一部分。此外，基于相对于目标货箱50的订单速度的减小，拣选附件602和叉状托架组件206可用于将目标货箱50从多层仓库货架系统12中与相对高的速度数相关联的那一部分移动到该多层仓库货架系统12中与相对低的速度数相关联的那一部分。
在各个实施例中，可以将在与相对低的速度数相关联的高搁架上的第一存储位置处的第一目标货箱与拣选附件602接合。可以用拣选附件602将第一目标货箱放置在由叉状托架组件206接合的移动存储置物车14中。此外，当第二目标货箱被分配了相对高的速度数并且位于距第一存储位置的近距离内时，可以将物料搬运车辆102导航到该第二目标货箱。该第二目标货箱可以与拣选附件602接合，该拣选附件602可以将第二目标货箱降低到与相对高的速度数相关联的低搁架或将第二目标货箱放置在移动存储置物车14中。例如，当第二目标货箱被放置在移动存储置物车14中时，可以将物料搬运车辆102导航到后续拣选位置，而在后续选择位置处可以将第二目标货箱放置在与相对高的速度数相关联的低搁架上。
在其他实施例中，可以利用拣选附件602将第一目标货箱接合在与相对高的速度数相关联的低搁架上的第一存储位置处，并且该拣选附件602可以将第一目标货箱放置在由叉状托架组件206接合的移动存储置物车14中。此外，当第二目标货箱被分配了相对低的速度数并且处于距低搁架上的第一位置的近距离内时，可以将物料搬运车辆102导航到第二目标货箱，以便用拣选附件602接合第二目标货箱并且将第二目标货箱升高到与相对低的速度数相关联的高搁架上或将第二目标货箱放置在移动存储置物车14中。例如，当第二目标货箱被放置在移动存储置物车14中时，物料搬运车辆102可以被导航到后续拣选位置，而拣选附件602在后续拣选位置处将第二目标货箱放置在与相对低的速度数相关联的高搁架上。
在各个实施例中，物料搬运车辆102可以被定位在多层仓库货架系统12的第一过道中，并且可以用拣选附件602将一个或多个目标箱50放置在由叉状托架组件206所接合的移动存储置物车14中。此外，移动存储置物车14可以用作临时存储位置，以在接收到一个或多个库存订单时对库存进行调平，使得基于指示与每个目标货箱50相关联的使用频率参数的相应订单速度而在移动存储置物车14和多层仓库货架系统12的多个搁架之间搬移一个或多个目标箱50，以优化关于第一过道的使用参数。这种库存调平的优点可以包括减少物料搬运车辆102来回通过过道的次数以及增加物料搬运车辆102的拣选附件602每行进一次的拣选物和放置物以降低每次拣选的成本。可以设想这种库存调平系统可以与仓库管理系统一起工作以控制产品流并优化拣选和补充并基于根据产品需求的平均或已知速度来组织产品。
利用这种库存调平系统，可以将与多层仓库货架系统12的高搁架相关联的相对低的速度数分配给与存储在移动存储置物车14中的第一目标货箱相关联的SKU，并且可以将与多层仓库货架系统12的低搁架相关联的相对高的速度数分配给与存储在多层仓库货架系统12的高搁架上的第二目标货箱相关联的SKU。可以接收指示第二目标货箱存储在高搁架上的信息。物料搬运车辆102可以在非高峰拣选时段或离班时间期间被导航到与高搁架相关联的多层仓库货架系统12的某个位置，并且可以将由叉状托架组件206所接合的移动存储置物车14搬运到高搁架上。一旦就位，拣选附件602就可以将存储在移动存储置物车14中的第一目标货箱与存储在高搁架上的第二目标货箱交换，以将第二目标货箱存储在移动存储置物车14中。这种交换是为了调平库存并减少取回目标货箱50所需的叉状托架组件升高和降低量。这在例如高峰期或高换班量期间将特别重要，因为它将减少完成库存订单所需的时间和物料搬运车辆102所消耗的能量。
在各个实施例中，可以用拣选附件602将一个或多个目标货箱50放置在由叉状托架组件206接合的移动存储置物车14中，使得将移动存储置物车14用作临时存储位置。通过在物料搬运车辆102沿多层仓库货架系统12的过道的单次行程期间拣起和放下多个目标货箱50，可以交叉进行拣选附件的拣选和放置操作。
第一过道可以包括非常窄的过道(VNA)。此外，使用移动存储置物车14作为临时存储位置，允许在过道中或在叉状托架组件206升高到高存储位置时进行多次拣选，以最小化用于升高和降低叉状托架组件206的能量。移动存储置物车14还可以用于批量填充多个库存订单并将整个批次传送到某个位置或转移节点以传送到另一个位置。
第一目标货箱可以存储在多层仓库货架系统12的第一过道中的多个搁架中的一个搁架上，并且第二目标货箱可以存储在移动存储置物车14中。可以由拣选附件602接合搁架位置上的搁架上的第一目标货箱以用拣选附件602拣起第一目标货箱，该拣选附件602可以从搁架位置中取走第一目标货箱并将第一目标货箱放置在移动存储置物车14的搁架上。拣选附件602可以接合存储在移动存储置物车14中的第二目标货箱，从移动存储置物车14中取走第二目标货箱，并将第二目标货箱放置在该搁架位置以放下第二目标货箱。
可以按照车辆改装来添加拣选附件602，使得拣选附件602和物料搬运车辆102共同限定双轴线竖直移位。更具体地，作为非限制性示例，立柱组件207和立柱组件控制单元610可以被配置成沿着竖直轴线Z'移动叉状托架组件206，而包括X-Y-Z-Ψ定位器60的拣选附件602可被固定到叉状托架组件206。物料搬运车辆102的车辆控制器执行车辆功能，以使用拣选附件602的X-Y-Z-Ψ定位器60使位于多层仓库货架系统12中的目标货箱50与拣选附件602接合和脱离。立柱组件207、立柱组件控制单元610和拣选附件602共同被配置成使得拣选附件602通过X-Y-Z-Ψ定位器60沿Z轴线69的移动独立于叉状托架组件206通过立柱组件207和立柱组件控制单元610沿竖直轴线Z'的移动。应当注意，“独立”移动意味着X-Y-Z-Ψ定位器60可以实现竖直移位而不依赖于叉状托架组件206沿竖直轴线Z'的移动。
在各个实施例中，立柱组件207、立柱组件控制单元610和拣选附件602共同被配置成使得拣选附件602通过X-Y-Z-Ψ定位器60沿着Z轴线69的移动由叉状托架组件206通过立柱组件207和立柱组件控制单元610沿竖直轴线Z'的移动补充。“补充”移动设想：由于拣选附件602被固定到叉状托架组件206，所以拣选附件602通过X-Y-Z-Ψ定位器60沿Z轴线69的移动也可以由叉状托架组件206(例如相对于立柱组件207)沿竖直轴线Z'的移动引起。
参考图3-6，拣选附件602可以包括滑出件90，该滑出件90被配置成伸出和缩回以接合目标货箱50。该滑动件90(可以是伸缩组件)设置有硬件，该硬件选择性地接合目标货箱，以便以滑动方式将目标货箱推入和拉出仓库搁架。例如但不作为限制，该滑出件90可以设置有枢转接合指状物，该枢转接合指状物枢转进出目标货箱的滑动路径以便于货箱接合。该滑出件90可被配置成在限定于拣选附件602的一对内侧壁94中的槽92内滑动。在各个实施例中，拣选附件602可以包括被配置成抓取目标货箱50的机构，例如爪子、夹子、一个或多个真空杯、电磁线圈、铰接臂中的至少一种，如美国临时专利申请No.62/340,513(CRO1609MA)(其在前面已全部并入了本文)所述。
再次参照图2，叉状托架组件206可以包括由一个或多个置物车升降叉82和防摇置物车接合机构300限定的移动存储置物车支撑平台80。车辆控制器可以与置物车接合子系统18通信并且可以执行车辆功能以使用置物车接合子系统18来将由置物车升降叉82支撑的移动存储置物车14与叉状托架组件206的一个或多个置物车升降叉82和防摇置物车接合机构300接合。防摇置物车接合机构300可以包括一对支撑臂302，其被配置成接合一对支撑臂接合功能件304，所述一对支撑臂接合功能件304布置在由置物车叉状托架82支撑的移动存储置物车14的顶端84处并从其伸出。每条支撑臂302可以包括挂钩306，该挂钩306限定凹口308并从支撑臂302的远端部分310向下延伸。此外，每条支撑臂接合功能件304可以包括水平唇缘312和竖直尖齿314。水平唇缘312被配置成被支撑在支撑臂302的远端部分310上，并且该竖直尖齿314被配置成由挂钩306中的凹口308容纳并支撑。在各个实施例中，防摇置物车接合机构300被配置成接合移动存储置物车14。在另一个实施例中，防摇置物车接合机构300被配置成接合由置物车升降叉82支撑的移动存储置物车14。作为示例而非作为限制，防摇置物车接合机构300被配置成在从移动存储置物车支撑平台80竖直移位近似于移动存储置物车14的高度的距离的置物车接触点处，接合由置物车升降叉82支撑的移动存储置物车14。在另一个实施例中，防摇置物车接合机构300可以被配置成在从移动存储置物车支撑平台80竖直移位近似于移动存储置物车14的高度的距离的一对置物车接触点处，接合由置物车升降叉82支撑的移动存储置物车14。
在其他实施例中，如图1中所示，可以使用叉齿83代替置物车升降叉82。叉齿83被配置成与移动存储置物车14'接合，该移动存储置物车14'具有与移动存储置物车14略微不同的结构。使用如本领域中已知的托盘夹具来将移动存储置物车14'可释放地固定到物料搬运车辆102。例如，如关于移动存储置物车14所示，移动存储置物车14'的顶端是敞开的而不是封闭的。此外，用于搁置移动存储置物车14'的侧面不被配置成在被物料搬运车辆102接合时面向物料搬运车辆102并且可以被例如有线网格或网状插件覆盖，同时用于搁置移动存储置物车14的侧面显示为敞开的。应该理解的是，与置物车叉状托架82或叉齿83接合的这些移动存储置物车的不同适当变型都在本公开的范围内。例如，移动存储置物车14还可以包括沿着不被配置成在接合时面向物料搬运车辆102的搁置侧面的有线网格、有机玻璃或网状插件。
图7示出了多层仓库货架系统12的货架400的实施例，该货架具有多个搁架，所述搁架中至少有一部分被配置成支撑被配置成存储一个或多个货箱51的搁架插件404。作为非限制性示例，搁架插件404可被配置成邻接货架400的直立导轨406和定位在货架400中的另一搁架插件404中的至少一个。此外，如图8-9所示，搁架插件404可以包括一对支撑件408、一个或多个横梁410、横向过道412和一个或多个搁架414。所述一个或多个搁架414可以被配置成容纳并保持至少一个货箱51。
所述一个或多个横梁410可以被配置成放置在一对支撑件408之间，所述支撑件408可以跨越在货架400的两个横向导轨409之间并由其支撑。例如，每个支撑件408的L形凹口411可以通过包括顶表面和侧表面来限定，该顶表面被配置成邻接横向导轨409的顶部，而该侧表面被配置成邻接横向导轨409的侧部。横向过道412可以被配置成放置在一个或多个横梁410上方以及该对支撑件408之间并且连接到该对支撑件408。
每个横梁410可以包括一对端钩416，其被配置成分别容纳在该对支撑件408内的凹口418内并与其接合。每个横梁410还可以包括沿横梁410设置的一个或多个凹口420。所述一个或多个搁架414中的每个搁架414可以被配置成由相应的横梁410支撑，并且每个搁架414可以包括支撑结构422，该支撑结构422被配置成容纳在沿着相应的横梁410的所述一个或多个凹口420中。用于容纳在相应孔中的诸如螺母、螺钉、螺栓之类的紧固件或被理解为在本公开的范围内的其他合适的紧固装置，例如工业维可牢尼龙搭扣、焊料等，可以将这里所描述的搁架插件404的部件紧固在一起，并且这样的紧固件可以将搁架插件404紧固到直立导轨406和/或另一个搁架插件404。在各个实施例中，可以将平坦支撑面板(未示出)定位在每个搁架414的端部下方，并且可以在一对支撑件408之间延伸。
参考图1和10-11，物料搬运车辆102的车身104可以被描述为包括叉状件侧202和动力单元侧204，叉状托架组件206定位在车身104的叉状件侧202并且可移动地联接到立柱组件207。物料搬运车辆102可以在叉状件侧202、动力单元侧204或两者上包括传感器位置，以便于自动或半自动车辆行驶。物料搬运车辆102还可以包括操作室211，该操作室211也可以可移动地联接到立柱组件207。该操作室211可以定位在车身104的叉状托架组件206和动力单元侧204之间。
遥控器可以包括固定到车身104的手持驱动单元600，并且包括用户界面632和响应于用户界面632的操作命令生成器633。在替代实施例中，手持驱动单元600可以远离并且不固定到车身104。
操作命令生成器633可以包括传统的或者尚未开发的电路和软件的任何合适的组合，其使得手持驱动单元600能够将响应于用户界面处的用户输入而生成的操作命令发送到车辆控制器，以控制牵引力控制单元606、制动系统604、转向组件608、立柱组件207(通过立柱组件控制单元610)、拣选附件602或其组合的操作功能。手持驱动单元600可以固定到车身104，以便可由与支撑车身104的车轮210共用转向表面106(例如位于转向表面106上)的操作者从车身104的动力单元侧204将其从车身104取走。
车身104还可以包括在车身104的叉状件侧202和动力单元侧204之间延伸的一对侧面208，该侧面208限定车辆宽度w1。在狭窄的过道环境(在该环境下物料搬运车辆102位于以过道宽度w2为特征的仓库过道中，其中w2-w1<W英寸，而W处于大约2英寸至大约4英寸的范围内(并且w2>w1))中，手持驱动单元600被固定到车身104，以便可由与物料搬运车辆102共用车辆中转表面106的操作者将其从车身取走。上面的公式是关于最大间隙值的示例公式，所示范的值不应设想为限制。作为非限制性示例，手持驱动单元600可以固定到车身104的动力单元侧204的表面，并且可以被配置成允许操作者完全控制位于第一过道中的物料搬运车辆102，而不需要操作者沿着第一过道旁边的空的邻接过道行进以到达物料搬运车辆102的叉状件侧202上的操作室211。换句话说，改装后的物料搬运车辆102可能需要操作者的部分手动干预，并且如果操作者位于与操作室211相对的动力单元侧204上的第一过道中并且该动力单元侧204不能配合在车身104与第一过道之间，那么手持驱动单元600为操作者提供了一种手动干预的方式，而无需到达操作室111。可以设想本文描述的手持驱动单元600的所有功能与操作室211中的用户控件重复，使得操作者可以就像操作者在操作室211内那样控制物料搬运车辆102，而不实际处于操作室211中。
车辆控制器可以包括拣选控制器612、制动控制器614、牵引力控制器616、转向控制器618、立柱控制器620或一个或多个集成控制器，以控制拣选附件602、制动系统604、牵引力控制单元606、转向组件608或立柱组件控制单元610的操作功能。在车辆控制器包括被配置成控制牵引力控制单元606的操作功能的牵引力控制器616的情况下，手持式驱动单元600的用户界面632可以包括牵引力控制操作器626。牵引力控制器616可以响应于由手持驱动单元600的牵引力控制操作器626产生的操作命令。例如，可以设想牵引力控制操作器626和本文所述的其他类型的控制操作器可以以各种方式实现，例如经由触摸屏显示器634上提供的虚拟按钮、位于手持驱动单元600上的物理输入端636(例如按钮、操纵杆等)来实现，其中任何一种控制操作器都可以是专用的或可定制的。例如，设想可以使用在触摸屏显示器634处提供的可配置菜单选项、滚动界面或其他在屏选项来定制物理输入端636。还可以设想如果该单元要是设置有诸如陀螺仪、加速度计之类的一个或多个移动传感器来检测手持驱动单元600的移动/或旋转，则手持驱动单元600的主体可以用作控制操作器。在进一步设想的实施例中，可以使用手势跟踪、注视跟踪、语音控制和其他类型的间接控制操作器。
车辆控制器还可以包括制动控制器614，其被配置成控制制动系统604的操作功能。手持驱动单元600的用户界面可以包括制动控制操作器624。制动控制器614可以响应于由手持驱动单元600的制动控制操作器624产生的操作命令。
类似地，车辆控制器可以包括转向控制器618，其被配置成控制转向组件608的操作功能。在这种情况下，手持驱动单元600的用户界面632将包括转向控制操作器628，并且转向控制器618将响应于由转向控制操作器628产生的操作命令。
车辆控制器还可以包括立柱控制器620，该立柱控制器620被配置成控制立柱组件控制单元610的操作功能，该立柱组件控制单元610被配置成控制立柱组件207。在这种情况下，手持驱动单元600的用户界面632将包括立柱组件控制操作器630，并且立柱控制器620将响应于由立柱组件控制操作器630产生的操作命令。
车辆控制器可以另外包括拣选控制器612，该拣选控制器612被配置成控制拣选附件602的操作功能。在这种情况下，手持驱动单元600的用户界面632将包括拣选附件控制操作器622，并且拣选控制器612将响应于由拣选附件控制操作器622生成的操作命令。
车辆控制器可以另外包括托架控制器621，该托架控制器621被配置成控制托架控制单元611的操作功能，该托架控制单元611被配置成控制叉状托架组件206。在这种情况下，手持驱动单元600的用户界面632将包括托架控制操作器631，并且托架控制器621将响应于由托架控制操作器631产生的操作命令。
物料搬运车辆102还可以包括联接到叉状托架组件206的摄像头212，其中该摄像头212被配置成将表示摄像头212的视野内的物体的图像数据发送到手持驱动单元600。手持驱动单元600可以包括触摸屏显示器634或其他类型的显示器，用于显示表示摄像头212的视野内的物体的图像数据。以这种方式，站在地面上的操作者可以使用图像数据作为使用手持驱动单元600来控制物料搬运车辆102的各种功能的辅助。这在摄像头212的视野延伸超出与物料搬运车辆102共用车辆中转表面106的操作者的视野之外的情况下是特别有利的。在一些实施例中，手持驱动单元600可以被配置成允许操作者观察拣选附件602的图像并通过手持驱动单元600的拣选附件控制操作器622将操作命令发送到拣选控制器612，以控制拣选附件602的操作功能。
还设想手持驱动单元600可以被配置成控制摄像头212的视野。例如，可以通过改变摄像头212的位置或取向，通过控制摄像头光学器件的变焦，通过控制摄像头光学器件的瞄准方向或其组合，来控制摄像头212的视野。在各种实施例中，手持驱动单元600被配置成控制摄像头212的聚焦光学器件。在其他实施例中，摄像头212可以通过摄像头定位器214联接到叉状托架组件206，并且手持驱动单元600可以被配置成控制摄像头定位器214的操作功能。
还设想摄像头212可以在内部或外部联接到叉状托架组件206。诸如针孔摄像头之类的内部联接的摄像头可以至少部分地驻留在叉状托架组件206内。外部联接的摄像头可以通过任何合适的手段(例如联接机构(螺钉、螺栓等)，联接机构(摄像头底座、底架等)，粘合剂或其组合)联接到叉状托架组件206。
在许多情况下，有利的是确保将手持驱动单元600固定到车身104的不位于叉状托架组件206的竖直移动路径内的表面上。以这种方式，通过确保驱动单元600可从物料搬运车辆102的动力单元侧204而不是叉状件侧202存取，操作者将不需要在叉状托架组件206下方行走来存取手持驱动单元600。在一些实施例中，仅仅确保将手持驱动单元600固定到车身104的不位于车身104的叉状件侧202的表面可能就足够了。在其他实施例中，确保将手持驱动单元600保持在驱动单元箱638内并且将驱动单元箱638固定到车身104可能是有利的。例如，参考图2，物料搬运车辆102包括将手持驱动单元600容纳在物料搬运车辆102的动力单元侧204的驱动单元箱638。
设想上述手持驱动单元600可以固定到物料搬运车辆102，或者可以存在于远离物料搬运车辆102的位置。此外，手持驱动单元600的功能可以更广泛地以遥控器的形式呈现，该遥控器通过例如无线通信链接通信地联接到物料搬运车辆102。遥控器可以是或可以不是手持的，并且可以或可以不固定到物料搬运车辆102。该遥控器可以包括视频链接以显示来自摄像头212的图像数据。例如，所设想的遥控器可以呈现为台式计算机、膝上型计算机、智能电话、平板电脑、可穿戴计算设备或其某种组合。还设想遥控器(无论是否是手持的)都可以用于双模式操作，其中用户控制来自两个单独的遥控器。例如但不作为限制，在一种双模式操作中，用户能够通过在远程位置处的遥控器(例如通过膝上型计算机)控制车辆操作，同时还允许同一用户或另一用户通过安装在智能手机或其他手持设备上的安全网页或软件应用程序登录，以控制此类车辆操作。无论操作模式如何，设想遥控器可以由在远离物料搬运车辆102的位置处的操作者或者由与物料搬运车辆102共用车辆中转表面106的操作者使用。
参考图12，其框图示出了计算设备700，通过该计算设备700可以实现本公开的实施例。这里描述的计算设备700仅是合适的计算设备的一个示例，并不暗示对所呈现的任何实施例的范围的任何限制。例如，在一些实施例中，计算设备700是诸如本文描述的手持驱动单元600和/或可以通信地联接到手持驱动单元600的其他合适的移动客户端设备之类的遥控器的一个示例。计算设备700可以通过仓库管理系统通信地联接到一个或多个计算设备。关于计算设备700所示出的任何内容都不应被解释为是必须的或者产生关于任何一个元件或多个元件的任何类型的依赖性。在各种实施例中，计算设备700可以包括但不限于台式机、膝上型计算机、服务器、客户端、平板电脑、智能电话或可以压缩数据的任何其他类型的设备。在一个实施例中，计算设备700包括至少一个处理器702和存储器(非易失性存储器708和/或易失性存储器710)。在各个实施例中，可以将本文描述的一个或多个目标TOF深度图28和/或一个或多个仓库图30存储在存储器中。计算设备700可以包括一个或多个显示器(诸如手持驱动单元600的触摸屏显示器634)和/或输出设备704，诸如监视器、扬声器、耳机、投影仪、可穿戴显示器、全息显示器和/或打印机。输出设备704可以被配置成输出音频、视觉和/或触觉信号，并且还可以包括例如音频扬声器、发射能量(无线电、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线)的设备、电子输出设备(Wi-Fi、雷达、激光等)、(任何频率的)音频设备等。
计算设备700还可以包括一个或多个输入设备706，作为示例，其可以包括任何类型的鼠标、键盘、磁盘/介质驱动器、记忆棒/拇指驱动器、存储卡、笔、触摸输入设备、生物识别扫描仪、语音/听觉输入设备、移动检测器、摄像头、比例尺等。输入设备706还可以包括传感器，例如生物识别(语音、面部识别、虹膜或其他类型的眼睛识别、手几何形状、指纹、DNA或任何其他合适类型的生物识别数据等)、视频/静止图像，移动数据(加速度计、GPS、磁力计、陀螺仪等)和音频(包括超声波)。输入设备706还可以包括摄像头(具有或不具有音频记录)，诸如数字和/或模拟摄像头、静态摄像头、视频摄像头、热成像摄像头、红外摄像头、具有电荷联接显示器的摄像头、夜视摄像头、三维摄像头、网络摄像头、录音机等。例如，输入设备706可以包括本文描述的摄像头212。
计算设备700通常包括非易失性存储器708(ROM、闪存等)、易失性存储器710(RAM等)或其组合。网络接口712可以促进通过网络714经由线路、经由广域网、经由局域网、经由个人区域网络、经由蜂窝网络、经由卫星网络等的通信。合适的局域网可以包括有线以太网和/或无线技术，例如无线保真(Wi-Fi)技术。合适的个人区域网络可以包括诸如IrDA、蓝牙、无线USB、Z-Wave、ZigBee和/或其他近场通信协议之类的无线技术。合适的个人区域网络可以类似地包括有线计算机总线，例如USB和Fire Wire。合适的蜂窝网络包括但不限于诸如LTE、WiMAX、UMTS、CDMA和GSM之类的技术。网络接口712可以通信地联接到能够经由网络714发送和/或接收数据的任何设备。因此，网络接口硬件712可以包括用于发送和/或接收任何有线或无线通信的通信收发器。例如，网络接口硬件712可以包括天线、调制解调器、LAN端口、Wi-Fi卡、WiMax卡、移动通信硬件、近场通信硬件、卫星通信硬件和/或用于与其他网络和/或设备通信的任何有线或无线硬件。
计算机可读介质716可以包括多种计算机可读介质，每种计算机可读介质可以是计算机可读存储介质或计算机可读信号介质。计算机可读存储介质716可以是非暂时性的，它排除任何暂时的传播信号作为存储介质并且可以驻留在例如输入设备706、非易失性存储器708、易失性存储器710或它们的任何组合内。计算机可读存储介质可以包括有形介质，其能够存储与设备或系统相关联或由设备或系统使用的指令。作为示例，计算机可读存储介质包括：RAM、ROM、高速缓存器、光纤、EPROM/闪存、CD/DVD/BD-ROM、硬盘驱动器、固态存储器、光学或磁存储设备、磁盘、具有导线的电连接件或其任何组合。计算机可读存储介质还可以包括例如磁、光、半导体或电子类型的系统或设备。计算机可读存储介质和计算机可读信号介质是互斥的。
计算机可读信号介质可以包括不是计算机可读存储介质的任何类型的计算机可读介质，并且可以包括例如采用诸如光学、电磁或其组合的任何数量形式的传播信号。计算机可读信号介质可以包括例如在载波内的传播数据信号，其包含计算机可读代码。计算机可读存储介质和计算机可读信号介质是互斥的。
计算设备700可以包括一个或多个网络接口712，以促进与一个或多个远程设备的通信，该远程设备可以包括例如客户端和/或服务器设备。网络接口712也可以被描述为通信模块，因为这些术语可以互换使用。为清楚起见，应当注意，本文中关于图12或其它地方的术语“与......通信”的使用可指代单向通信或双向通信。
可以设想本公开使得能够改造设计用于盘化装载的现有工作空间，以增加利用搁架插件404或货架模块34的现有搁置的拣选密度，并且将拣选附件602添加到物料搬运车辆102(其例如可以是叉车)。例如，搁架插件404可以是托盘化搁置的改型。控制器和半自动/和/或自动硬件使得这种改装设备能够自动拣选和放置货箱51或其他物体，而无需购买特定的机器人拣选和放置设备和存储单元。
可以设想本文描述的货物存储与取回系统10可以与各种附加硬件集成，以构建完整的货物到人式仓储系统。例如，该附加硬件可以包括传统的或尚未开发出的拣选站硬件，用于移动存储置物车的中转硬件，置物车装载站硬件或便于将本文所描述的货物存储与取回系统10集成到完整的货物到人式仓储系统的任何其他仓库硬件。例如，图16示出了货物到人式仓储系统，包括：如上所述那样配置的物料搬运车辆102和多层仓库货架系统12；附加仓库过道，用于容纳AGV启用式拖车列车108的中转，该拖车列车可装载有移动存储置物车14；用于AGV启用式拖车列车的集结区域105；电池充电站，物料搬运车102可以穿过该电池充电站；以及两个货物到人式拣选站110，其被配置成将空货箱进给到拣选站处的操作者，以便将从移动存储置物车14中拣选出的货物转移到堆放墙以进行订单合并。在操作中，物料搬运车辆将移动存储置物车14转移到在一个或多个指定拣选和交付(P&D)站109处的拖车列车108，这些站可以用作上述的置物车安置位置16。随后AGV启用式拖车列车108将移动存储置物车14转移到货物到人式拣选站110以进行订单拣选和合并。
设想物料搬运车辆102可以在各个过道中的用户受限区域中自主操作并且每个过道可以仅有一个车辆。作为选择，单架物料搬运车辆102可以在不同的过道之间穿行。还设想物料搬运车辆102可以通信地联接到仓库管理系统(WMS)或其他物流系统，使得车辆沿着每个过道被给予位置以在过道两侧的仓库货架中拣选或放置物品。例如，为了拣选物品以填充拣选车，设想物料搬运车辆102可以如上所述那样与P&D站109或另一种类型的指定置物车安置位置处的移动存储置物车14联接。车辆102将穿过各个过道，直到要么置物车14被填充，要么WMS指示不需要其他物品。然后，车辆102将置物车14放置在P&D站109中，以便通过拖车列车108进行拣起。作为选择，车辆102可以将置物车14定位成使其与拖车列车108联接。然后，在任何一种情况下，拖车列车108将置物车14运送到货物到人式拣选站110，在那里，用户或另一物品搬运器将从置物车14取回物品以填充各个货箱以进行包装和装运。
为了将物品沿着过道放置在多层仓库货架系统12的货架中，移动存储置物车14在货物到人式拣选站110处填充有物品。然后，拖车列车108取回移动存储置物车14并将其运送到P&D站109。物料搬运车辆102与置物车14联接并继续从置物车14转移物品到仓库货架中的拣选位置。可以将空置物车14放置在P&D站109中以通过拖车列车108运送到存储区域，或者可以将空置物车14留在物料搬运车辆上以用于将来的物品拣选。还设想移动存储置物车14可以在P&D站109内的车辆102之间通过，使得将多个车辆102用于在多个过道中填充和/或清空置物车14。设想移动存储置物车14可以包括位置标记，使得货物到人式工作站处的视觉系统和/或用户可以在适当的位置放置/拣选物品并保持WMS数据的完整性。
图17使用与图16相同的附图标记来表示相同的部件，并示出了具有不同的拣选站配置和限定不同类型的置物车安置位置16(即从P&D站109取走的置物车安置位置16)的置物车装载站的货物到人式仓储系统。图17的拣选站配置类似于图16的拣选站配置，图16的拣选站包括两个货物到人式拣选站110，但它还包括货物到人式补给站107，其允许操作者提供用于在多层仓库货架系统12中补充库存的货物。
图18示出了与图16和/或图17的货物到人式仓储系统的集成并利用它的过程。特别地，图18示出了在存储区域、装运区域和装载区域中的至少两个之间交换一个或多个移动存储置物车14的过程。如本文所述，这种移动存储置物车14可以与物料搬运车辆102接合或者联接到拖车列车108。关于作为受限区域的一部分的图18顶部的存储区域与装载区域之间的交换，空移动存储置物车可以前进以通过空置物车退出缓冲区离开存储区域。然后空移动存储置物车(即“空”置物车)可沿着一路径行进以穿过空置物车进入装载缓冲区进入该装载区域。在装载区域中，空置物车可以在货物到人式工作站110中的一个或多个区域之间移动的同时被装载。设想空置物车可以装载有关于例如装载区域中的多个订单的物品，使得通过货物到人式工作站110的单个周期将装载空置物车并通过减少在该过程中通过系统中转的置物车数量来提高系统效率。因此，空置物车装载有一个或多个物体，以变成部分满载或满载置物车，即“已装载”置物车，其通过满载置物车退出装载缓冲区离开装载区域。在装载区域和加载区域之间的交换中，已装载置物车沿着穿过放置物的满载置物车的路径行进到受限区域放置缓冲区，以容纳在存储区域的满载置物车进入放置缓冲区中。
如本文所述，一架或多架物料搬运车辆102可以关于放置和安放操作与满载置物车配合。例如，在来自到达的已装载置物车的物体与存储在物料搬运车辆102在其间行进的一条或多条非常狭窄的过道或者常规过道内的物品(例如货箱)之间可能发生库存交换。因此，在存储区域和装运区域之间的交换中，已事先装载的置物车或这样的库存交换之后新装载的置物车，可以通过满载置物车退出拣选缓冲区离开存储区域以沿着穿过拣选物的满载置物车的路径行进到装运区域以便进入到装运区域中的满载置物车进入装运缓冲区。在装运区域中，已装载置物车可以在例如另一个货物到式工作站110处被清空。设想已装载置物车可以装载有多个订单的物品，使得通过货物到人式工作站110的单个周期将清空已装载置物车并通过减少在该过程内通过该系统中转的置物车数量来提高系统效率。然后可以将从置物车中清空的物品准备好装运和交付。
在装运区域和存储区域之间的交换中，已清空置物车可以通过空置物车退出装运缓冲区离开装运区域，以沿着穿过受限区域空置物车进入缓冲区并通过空置物车进入缓冲区进入存储区域(即受限区域)的路径行进。然后，已清空置物车可行进通过受限区域以参与如本文所述的拣选和放置操作，或者可通过如上所述的空置物车退出缓冲区离开存储区域以装载到装载区域中。
作为选择，在装运区域和装载区域之间的交换中，已清空置物车可以通过空置物车退出装运缓冲区离开装运区域，以沿着这样一条路径行进：该路径穿过空置物车进入装载缓冲区以通过装载区域处的该空置物车进入装载缓冲区返回来重复如上所述的过程中的一个或多个步骤。该过程的步骤不限于上述顺序，并且可以在至少两个区域之间交换货物和置物车。在各个实施例中，货物到人式装载站和货物到人式装运站中的一个或多个可以是相同的。
此外，与移动存储置物车14接合的物料搬运车辆102可以定位在集结区域105处，并且可以从集结区域105行进到电池交换区域，以便在电池更换站更换电池。类似地，与受限区域中的移动存储置物车14接合的物料搬运车辆102可以行进到电池交换区域。
出于描述和限定本发明的目的，应当注意，本文提及的“基于”参数、变量或其他特征的本公开的主题的特征不旨在表示该特征是完全基于列出的参数、变量或特征。相反，本文提及的“基于”列出的参数、变量等的特征是开放式的，使得所述特征可能基于单个参数、变量等，也可能基于多个参数、变量等。
还应当注意，本文中的“至少一个”或“一个或多个”部件、元件等的叙述不应该造成这样推断：“一个”或其替代用法应该限于单个部件、元件等。
应当注意，本文以特定方式“配置”以体现特定属性或以特定方式起作用的本公开的部件的叙述是结构性叙述，与预期用途的叙述相对。更具体地，本文提及的部件“配置”的方式表示部件的现有物理条件，因此将被视为部件的结构特征的确定性叙述。
虽然已经通过参考其具体实施例详细描述了本公开的主题，但应当注意，本文公开的各种细节不应该被视为暗示这些细节涉及作为本文描述的各种实施例的基本部件的元件，即使在伴随本说明书的每个附图中示出了特定元件的情况下也是如此。此外，显而易见的是，在不脱离本公开的范围的情况下，修改和变型是可能的，包括但不限于在所附权利要求中限定的实施例。更具体地，尽管本公开的一些方面在本文中被标识为优选的或特别有利的，但是可以设想本公开不必限于这些方面。
应当注意，以下权利要求中的一项或多项使用术语“其中”作为过渡短语。出于限定本发明的目的，应当注意，该术语在权利要求中作为开放式过渡短语引入，该短语用于引入结构的一系列特征的叙述，并且应当以类似的方式解释为更常用的开放式前导词术语“包含”和“包括”。

Claims (15)

1.一种物料搬运车辆，包括：
车身，支撑所述车身的多个车轮，每个都可操作地联接到一个或多个车轮的牵引力控制单元、制动系统和转向组件，立柱组件和立柱组件控制单元，叉状托架组件，拣选附件以及一个或多个车辆控制器，所述车辆控制器与所述牵引力控制单元、所述制动系统、所述转向组件、所述立柱组件控制单元和所述拣选附件通信，其中
所述立柱组件和所述立柱组件控制单元被配置成沿竖直轴线Z'移动所述叉状托架组件，
所述拣选附件被固定到所述叉状托架组件并包括X-Y-Z-Ψ定位器，
所述物料搬运车辆的所述一个或多个车辆控制器执行车辆功能以使用所述拣选附件的X-Y-Z-Ψ定位器来使位于多层仓库货架系统中的目标货箱与所述拣选附件接合和脱离，
所述立柱组件、所述立柱组件控制单元和所述拣选附件共同被配置成使得所述拣选附件通过X-Y-Z-Ψ定位器沿Z轴线的移动与所述叉状托架组件通过所述立柱组件和所述立柱组件控制单元沿竖直轴线Z'的移动无关。
2.根据权利要求1所述的物料搬运车辆，其中：
所述立柱组件、所述立柱组件控制单元和所述拣选附件共同被配置成使得所述拣选附件通过所述X-Y-Z-Ψ定位器沿Z轴线的移动由所述叉状托架组件通过所述立柱组件和所述立柱组件控制单元沿竖直轴线Z'的移动补充。
3.根据权利要求1所述的物料搬运车辆，其中所述X-Y-Z-Ψ定位器包括：
X-定位器，其被配置成绕横向平面中的第一横向轴线以第一自由度移动所述拣选附件，
Y-定位器，其被配置成沿着垂直于所述横向平面中的所述第一横向轴线的第二横向轴线以第二自由度移动所述拣选附件，
Z定位器，其被配置成沿着垂直于所述第一横向轴线和所述第二横向轴线的Z轴线以第三自由度移动所述拣选附件，以及
旋转Ψ定位器，其被配置成使所述拣选附件绕所述Z轴线以第四自由度旋转。
4.根据权利要求3所述的物料搬运车辆，其中：
所述X定位器包括被配置成允许所述拣选附件沿所述第一横向轴线移动的导轨；
所述Y定位器包括被配置成允许所述拣选附件沿所述第二横向轴线移动的导轨；
所述Z定位器包括竖直移位机构，该竖直移位机构被配置成与所述叉状托架组件的支柱可滑动地接合，以相对于叉状托架组件竖直移动；
所述旋转Ψ定位器包括轴，该轴被配置成允许所述拣选附件绕所述Z轴线旋转。
5.根据权利要求1所述的物料搬运车辆，其中：
所述物料搬运车辆还包括拣选附件子系统，所述拣选附件子系统包括所述拣选附件和飞行时间(TOF)系统；
所述一个或多个车辆控制器与所述拣选附件子系统通信；
所述拣选附件子系统被配置成生成目标货箱的目标TOF深度图；
所述物料搬运车辆的所述一个或多个车辆控制器执行车辆功能以使用所述拣选附件子系统的X-Y-Z-Ψ定位器基于所述目标TOF深度图使所述目标货箱与所述拣选附件接合。
6.根据权利要求5所述的物料搬运车辆，其中：
导航子系统包括视觉系统；
所述多层仓库货架系统包括与所述目标货箱相关联的目标基准；并且
所述导航子系统被配置成定位所述物料搬运车辆，使得所述目标基准位于所述视觉系统的视野内，并且
所述导航子系统被配置成利用所述目标基准来定位所述物料搬运车辆，使得所述目标货箱位于所述TOF系统的货箱接合视野内。
7.根据权利要求1所述的物料搬运车辆，其中：
所述立柱组件、所述立柱组件控制单元和所述拣选附件共同被配置成使得所述拣选附件通过所述X-Y-Z-Ψ定位器沿所述Z轴线的移动由所述叉状托架组件通过所述立柱组件和立柱组件控制单元沿所述竖直轴线Z'的移动来补充；
所述物料搬运车辆还包括拣选附件子系统，其包括所述拣选附件和飞行时间(TOF)系统；
所述一个或多个车辆控制器与所述拣选附件子系统通信；
所述拣选附件子系统被配置成生成目标货箱的目标TOF深度图；并且
所述物料搬运车辆的所述一个或多个车辆控制器执行车辆功能以使用所述拣选附件子系统的X-Y-Z-Ψ定位器基于所述目标TOF深度图将所述目标货箱与所述拣选附件接合。
8.根据权利要求7所述的物料搬运车辆，其中所述X-Y-Z-Ψ定位器包括：X定位器，所述X定位器被配置成绕横向平面中的第一横向轴线以第一自由度移动所述拣选附件；Y定位器，其被配置成沿着垂直于横向平面中的第一横向轴线的第二横向轴线以第二自由度移动所述拣选附件；Z定位器，其被配置成沿着垂直于所述第一横向轴线和所述第二横向轴线的Z轴线以第三自由度移动所述拣选附件；以及旋转Ψ定位器，其被配置成使所述拣选附件绕Z轴线以第四自由度旋转。
9.根据权利要求1所述的物料搬运车辆，其中所述叉状托架组件包括：
移动存储置物车支撑平台，其由一个或多个置物车升降叉限定；以及
防摇置物车接合机构，其被配置成接合由所述置物车升降叉支撑的移动存储置物车。
10.一种物料搬运车辆，包括：
车身，支撑所述车身的多个车轮，每个都可操作地联接到一个或多个车轮的牵引力控制单元、制动系统和转向组件，立柱组件和立柱组件控制单元，叉状托架组件，拣选附件以及一个或多个车辆控制器，所述车辆控制器与所述牵引力控制单元、所述制动系统、所述转向组件、所述立柱组件控制单元和所述拣选附件通信，其中
所述立柱组件和所述立柱组件控制单元被配置成沿竖直轴线Z'移动所述叉状托架组件，
所述拣选附件被固定到所述叉状托架组件并包括X-Y-Z-Ψ定位器，
所述叉状托架组件包括
移动存储置物车支撑平台，其由一个或多个置物车升降叉限定，以及
防摇置物车接合机构，其被配置成接合由所述置物车升降叉支撑的移动存储置物车。
11.根据权利要求10所述的物料搬运车辆，其中所述物料搬运车辆还包括置物车接合子系统，并且所述一个或多个车辆控制器与所述置物车接合子系统通信并执行车辆功能以使用所述置物车接合子系统来将由所述置物车升降叉支撑的移动存储置物车与所述叉状托架组件的所述一个或多个置物车升降叉和所述防摇置物车接合机构接合。
12.根据权利要求10所述的物料搬运车辆，其中所述防摇置物车接合机构被配置成接合由所述置物车升降叉支撑的移动存储置物车。
13.根据权利要求10所述的物料搬运车辆，其中所述防摇置物车接合机构包括一对支撑臂，该对支撑臂被配置成接合一对支撑臂接合功能件，所述支撑臂接合功能件布置在由所述置物车升降叉支撑的移动存储置物车的顶端处并从所述顶端延伸。
14.根据权利要求13所述的物料搬运车辆，其中：
每条支撑臂包括一个挂钩，该挂钩限定一个凹口并从所述支撑臂的远端部分向下延伸；
每条支撑臂接合功能件包括水平唇缘和竖直尖齿；
所述水平唇缘被配置成支撑在所述支撑臂的远端部分上；并且
所述竖直尖齿被配置成容纳并支撑在所述挂钩的凹口中。
15.一种物料搬运车辆，包括：
车身，其包括叉状件侧和动力单元侧；
多个车轮，其支撑所述车身；
牵引力控制单元、制动系统和转向组件，它们都可操作地联接到一个或多个车轮；
叉状托架组件，位于所述车身的叉状件侧；
拣选附件，其被固定到所述叉状托架组件上；
一个或多个车辆控制器，其与所述牵引力控制单元、所述制动系统、所述转向组件和所述拣选附件通信；以及
手持驱动单元，其包括用户界面和响应于所述用户界面的操作命令生成器，其中
所述手持驱动单元被配置成将响应于用户界面处的用户输入而生成的操作命令发送到所述车辆控制器以控制所述牵引力控制单元、所述制动系统、所述转向组件、所述拣选附件或其组合的操作功能，
所述车辆控制器之一包括拣选控制器，该拣选控制器被配置成控制所述拣选附件的操作功能，以响应于从所述手持驱动单元接收到的操作命令控制所述拣选附件的移动，
所述物料搬运车辆还包括联接到所述叉状托架组件的摄像头，
所述摄像头被配置成发送表示其视野内的物体的图像数据到所述手持驱动单元中，
所述手持驱动单元被配置成显示表示在摄像头的视野内的物体的图像数据，
所述摄像头的视野延伸超出与支撑车身的车轮共用车辆中转表面的操作者的视野之外，并且
所述手持驱动单元被配置成允许与支撑车身的车轮共用车辆中转表面的操作者观察所述拣选附件的图像并将操作命令发送到所述拣选控制器以控制所述拣选附件的操作功能。
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