CN110049934B - 用于处理在车辆中设置的物品的系统和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种物品处理系统，用于从拖拉机拖车的拖车上卸载物品。物品处理系统包括接合系统，该接合系统包括用于进入拖车并且无差别接合拖车内的未识别物品的卡车进入部分，以及用于将由接合系统接合的物品朝向拖车的卸载部分传送的传送系统。

Description

用于处理在车辆中设置的物品的系统和方法

优先权

本申请要求2016年12月9日递交的美国临时专利申请序列号62/432,021的优先权，其公开内容通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本发明总体涉及自动化、机器人和其他物品处理系统，例如分拣系统，并且特别涉及旨在用于需要例如将各种物品(例如，包裹、小包和物件)处理并分发到几个输出目的地的环境中的自动化和机器人系统。

背景技术

许多包裹分配系统从车辆例如牵引车拖车的拖车接收包裹。将包裹卸载并以无组织流的形式递送到处理站，可以作为单个包裹或聚集成组的包裹(例如在袋子中)来提供，并且可以提供给几个不同的传送工具中的任何一个，例如传送机、货板、盖洛德(Gaylord)或箱。然后必须将每个包裹分配到正确的目的地容器，这由与包裹相关联的识别信息确定，该识别信息通常由打印在包裹上的标签或应用于包裹的贴纸确定。目的地容器可以采用多种形式，例如袋或箱。

从车辆中分拣这样的包裹习惯上至少部分地由人工进行，卸载车辆，然后例如用手持式条形码扫描仪扫描包裹，然后将包裹放置在指定的位置。例如，通过采用称为波次拣选的过程来使许多订单执行操作实现高效。在波次拣选中，从仓库货架中拾取订单并将订单放置在包含在下游分拣的多个订单的位置(例如，进入箱)。在分拣阶段识别各个物件，并且将多物品订单合并到例如单个箱或货架位置，以便可以将它们包装然后托运给顾客。习惯上，手工完成对这些物品进行拣选的过程。人工分拣机从进入的箱中拾取物品，在物品上找到条形码，用手持式条形码扫描仪扫描条形码，从扫描的条形码中确定物品的适当箱或货架位置，然后将物品放入这样确定的、该订单的所有物品都已明确归属的箱或货架位置。还提出了用于订单执行的自动化系统。参见例如美国专利申请公开No.2014/0244026，其公开了机器人臂与弓形结构一起使用，该弓形结构可移动到机器人臂的范围内。

通过代码扫描识别物品的其他方式要么需要手动处理，要么需要控制或限制代码位置，以便固定的或机器人持有的代码扫描仪(例如条形码扫描仪)可以可靠地检测它。手动操作的条形码扫描仪通常是固定或手持系统。对于固定系统，例如在销售点系统中使用的那些，操作员握住物品并将其放置在扫描仪前面，使条形码面向扫描设备的传感器，连续扫描的扫描仪解码它可以检测到的任何条形码。如果没有立即检测到物品，则持有物品的人通常需要改变物品在固定扫描仪前面的位置或旋转，以使条形码对扫描仪更加可见。对于手持系统，操作扫描仪的人在物品上查找条形码，然后握住扫描仪，使物品的条形码对扫描仪可见，然后按下手持扫描仪上的按钮以启动条形码的扫描。

另外，当前的配送中心分拣系统通常采取了一系列不灵活的操作，其中输入物品的无组织流首先由工人分割成单一物品的单个流，一次一个地呈现给具有识别该物品的扫描仪的工人。然后将物品装载到传送机上，然后传送机将物品输送到所期望的目的地，该目的地可以是箱、滑槽、袋或目的地传送机。

在常规的包裹分拣系统中，工人通常以到达顺序检索包裹，并基于一组给定的启发法将每个包裹或物品分拣到收集箱中。例如，可以将类似类型的所有物品运送到收集箱，或者可以将单个客户订单中的所有物品运送到特定的收集箱，或者可以将去往相同的托运目的地等的所有物品运送到某个收集箱。需要人工或自动化系统接收物品并将每个物品移动到其指定的收集箱。如果不同类型的输入(接收)物品的数量很大，则需要大量的收集箱。

这样的系统具有固有的低效率和不灵活性，因为期望的目标是将传入的物品匹配到指定的收集箱。这样的系统可能部分地需要大量的收集箱(因此需要大量的物理空间、大的资金成本和大的运营成本)，因为一次将所有物品分拣到所有目的地并不总是最有效的。

目前最先进的分拣系统在某种程度上依赖于人力劳动。大多数解决方案依赖于正在执行分拣的工人，通过从导入区域(滑槽、桌子等)扫描物品并将物品放置在分段位置、传送机或收集箱中。当箱装满时，另一个工人将箱清空到袋子、盒子或其他容器中，然后将该容器送到下一个处理步骤。这样的系统对吞吐量(即，工人以这种方式分拣或清空箱能有多快)和转移次数(即，对于给定的箱尺寸，在人工的有效范围内只能安排这么多箱)有限制。

其他部分自动分拣系统涉及使用循环传送机和倾斜托盘，其中倾斜托盘通过人工分拣接收物品，并且每个倾斜托盘移过扫描仪。然后扫描每个物品并将其移动到分配给该物品的预定位置。然后托盘倾斜以将物品下落到该位置。包括倾斜托盘的其他系统可以涉及扫描物品(例如，使用隧道扫描仪)，将物品下落到倾斜托盘，使用已知地点或位置将物品与特定倾斜托盘相关联，例如，使用光束中断，然后当倾斜托盘位于所期望的目的地时，倾斜托盘使该物品下落。

此外，部分自动化的系统，例如炸弹舱式循环传送机，涉及在托盘定位在预定滑槽上方时托盘打开在每个托盘底部的门，然后物品从托盘下落到滑槽。同样，当物品在托盘中时进行扫描，这假定任何识别代码对扫描仪可见。

关键领域缺乏这种部分自动化系统。如上所述，这些传送机具有可以装载物品的离散托盘；然后托盘通过扫描隧道，所述扫描隧道扫描物品并将其与其所在的托盘相关联。当托盘通过正确的箱时，触发机构使托盘将物品倒入箱。然而，这种系统的缺点是每次转移需要致动器，这增加了机械复杂性并且每次转移的成本可能非常高。

另一种方法是使用人工来增加系统中可用的转移或收集箱的数量。这降低了系统安装成本，但增加了运营成本。然后，多个单元可以并行工作，有效地线性地增加了吞吐量，同时将昂贵的自动转移的数量保持在最小。这样的转移不会识别物品并且不能将其转移到特定的位置，而是它们与光束中断或其他传感器一起工作以寻求确保无组织的物品束得到适当地转移。这种转移的较低成本加上较少的转移数量使整个系统转移成本较低。

不幸的是，这些系统没有解决系统箱总数的限制。系统只是将总物品的等份转移到每个并行手动单元中。因此，每个并行分拣单元必须具有所有相同的收集箱指定；否则，物品可能会被递送到没有该物品所归属的箱的单元中。仍然需要一种更有效和更具成本效益的物品分拣系统，其将各种尺寸和重量的物品分拣至适当的收集箱或固定尺寸的托盘中，但是在处理这种不同尺寸和重量的物品中是有效的。

此外，这种系统不能充分考虑整个过程，其中物品首先被诸如牵引车拖车的拖车之类的车辆递送到处理站并在处理站处提供。另外，许多处理站，例如用于分拣包裹的分拣站，在可用占地面积和分拣资源方面有时处于或接近满负荷。

发明内容

根据一实施例，本发明提供了一种物品处理系统，用于从牵引车拖车的拖车上卸载物品。物品处理系统包括接合系统，该接合系统包括用于进入拖车并用于无差别地接合拖车内的未识别物品的卡车进入部分，以及用于将由接合系统接合的物品朝向拖车的卸载部分传送的传送系统。

根据另一实施例，本发明提供了一种自动方法，用于从牵引车拖车的拖车上卸载物品。该方法包括以下步骤：无差别地将未识别的物品接合在拖车内，将接合的物品朝向拖车的卸载部分传送，以及将物品运送到分配位置。

附图说明

参考附图可以进一步理解以下描述，其中：

图1示出了包括待处理物品的牵引车拖车的拖车(侧壁被移除)的说明性示意图；

图2示出了根据本发明实施例的系统的说明性示意侧视图；

图3示出了图2系统的说明性示意俯视图；

图4示出了根据本发明另一实施例的系统的说明性示意侧视图，该系统包括可伸缩的传送装置；

图5示出了图4系统的说明性示意俯视图；

图6示出了图4系统的说明性示意侧视图，其中可伸缩传送装置部分地延伸，并且拖车的侧壁被移除；

图7示出了根据本发明另一实施例的系统的说明性示意侧视图，该系统包括可伸缩的移动传送机；

图8示出了图7系统的说明性示意俯视图；

图9示出了图4系统的说明性示意侧视图，其中可伸缩的移动传送机部分地延伸，并且拖车的侧壁被移除；

图10示出了根据本发明另一实施例的系统的说明性示意侧视图，该系统包括导轨和轮箱；

图11示出了图10系统的说明性示意俯视图；

图12示出了根据本发明另一实施例的系统的说明性示意侧视图，该系统包括导轨和可伸缩传送装置；

图13示出了图12系统的说明性示意俯视图；

图14示出了根据本发明的实施例的系统的物品收集部分的说明性示意侧视图，该系统在拖车内接合物品并且拖车的侧壁被移除；

图15示出了图14的系统的物品收集部分的说明性示意俯视图，其中拖车的顶部被移除；

图16示出了根据本发明又一实施例的系统的说明性示意侧视图，该系统包括连接到物品处理系统的传送装置；

图17示出了图16系统的说明性示意俯视图；

图18示出了根据本发明一实施例的物品处理系统的说明性示意侧视图，其中处理拖车的侧壁被移除；

图19示出了图18的系统的说明性示意俯视图，其中拖车的顶部被移除；

图20示出了根据本发明另一实施例的物品处理系统的说明性示意侧视图，其中处理拖车的侧壁被移除；

图21示出了图20的系统的说明性示意俯视图，其中拖车的顶部被移除；

图22示出了图18-21的下落扫描仪系统的说明性示意主视图；

图23示出了图22的下落扫描仪系统的说明性示意后视图；

图24A和24B示出了图18-21的系统的穿梭系统的说明性示意图，其中托架在箱之间移动(图24A)，并将物品下落到箱中(图24B)；

图25A和25B示出了图1-4的系统的下落托架的示意性侧视图，其中下落托架移动物品(图25A)并将物品下落到输出传送机上(图25B)；

图26A-26D示出了图18-21的系统的装袋和贴标签系统的说明性示意侧视图；

图27示出了根据本发明实施例的系统中所选处理步骤的流程图的说明性示意图，以及

图28示出了根据本发明实施例的系统中的箱分配和管理步骤的流程图的说明性示意图。

附图仅示出用于说明目的。

具体实施方式

根据一实施例，本发明提供了一种物品处理系统，用于从牵引车拖车的拖车上卸载物品。物品处理系统包括接合系统，该接合系统包括用于进入拖车并用于无差别地接合拖车内物品的卡车进入部分，以及用于将由接合系统接合的物品朝向拖车的卸载部分传送的传送系统。卡车进入部分不区分物品并使用复杂的图像处理分析选择物品，而是不加选择地寻找收集其路径中的所有物品。

根据又一实施例，本发明提供了一种卡车拖车卸载系统和另一牵引车拖车的拖车内的处理系统，使得物品可以提供给处理系统，并且在另一个拖车内进行处理。例如，第二拖车可以包括用于接收多种待分拣物品的输入系统，提供用于有效处理物品的单个物品流的分割系统，识别系统，和用于递送物品到期望的目的地的运送系统。通常，需要识别单个包裹并将其传送到所期望的包裹特定位置。所描述的系统可靠地自动识别和传送这些包裹，在某些实施例中采用一组传送机和传感器以及扫描系统。简而言之，申请人发现在自动分拣物品时，需要考虑以下几点：1)整体系统吞吐量(每小时分拣的包裹)，2)转移的数量(即，物品可以运送到的离散位置的数量)，3)分拣系统的总面积(平方英尺)，4)分拣准确度，以及5)运行系统的资本和年度成本(例如，工时、电气成本、一次性部件的成本)。

对托运配送中心中的物品进行分拣是自动识别和分拣包裹的一个应用。在托运配送中心，包裹通常到达卡车拖车，被运送到分拣站，在那里根据期望的目的地对它们进行分拣，聚集在袋子中，然后装回卡车拖车中以运输到期望的目的地。其他应用可能包括零售店或订单执行中心的托运部门，这可能要求将包裹分拣以运输到不同的托运人，或运输到特定托运人的不同分配中心。在托运或配送中心，包裹可以采用塑料袋、盒子、管子、信封或任何其他合适的容器的形式，并且在一些情况下还可以包括不在容器中的物品。在托运或配送中心，通常通过读取打印在包裹上或附加标签上的识别信息来获得所期望的目的地。在这种情景下，通常通过查询客户的信息系统来获得与识别信息相对应的目的地。在其他情况下，目的地可以直接写在包裹上，或者可以通过其他方式知道。

图1示出了牵引车拖车的拖车(其侧面被移除)，其中牵引车拖车的拖车10可包含多种物品12，其可在拖车10中运输时被挤压和摇动。通常，物品12由工人手动地从拖车上移除，工人走进拖车并用手将物品从拖车中取出或将物品放入箱或托架中，通过该箱或托架可将物品移动到分拣站或其他处理站。

图2和3示出了根据本发明实施例的卸载系统20，其包括由具有轮子26的卸载结构24支撑的传送机22，使得传送机22可引导以从装载台30进入拖车28。图2显示了侧视图，图3显示了俯视图。传送机22可以是带楔子的传送机，并且当传送机沿着通常在A处指示的方向移动时，拖车内的物品(例如，包裹、小包物品等)可以被拉到传送机22上并运送到传送机22的顶部，然后它们落入带轮的箱32中。箱32可以通过联接器34从结构24拆卸，并且当箱32装满时，可以将附加箱(例如，36)联接到结构。卸载结构还包括一个或多个感知设备38、40，其可以是各种相机或扫描仪中的任何一个，以及与感知设备通信的处理系统42和用于在拖车28内来回移动结构的驱动系统44。

图4和6示出了根据本发明的另一实施例，其包括包含传送机52的卸载结构54，所述传送机52由具有轮子56的卸载结构54支撑，使得传送机52可引导以从装载台30进入拖车28。图4示出了侧视图，图5示出了俯视图，图6示出了侧视图，其中拖车28内的卸载结构移除了拖车壁。传送机52可以是带楔子的传送机，并且当传送机沿着通常在B处指示的方向移动时，拖车内的物品(例如，包裹、小包物品等)可以被拉到传送机52上并被运送到传送机52的顶部，在传送机52上，它们落入可延伸的滑槽(或可延伸的传送机)62中，其通向箱64。如图6所示(拖车的侧壁被移除)，可延伸的滑槽62随着卸载结构移动到拖车28中而延伸，并且在该实施例中，箱64保持静止直到填充然后更换。卸载结构54还包括一个或多个感知设备68、70，其可以是各种相机或扫描仪中的任何一个，以及与感知设备通信的处理系统72和用于在拖车28内来回移动结构的驱动系统74。如上所述，在进一步的实施例中，可延伸的滑槽62可以是可延伸的传送机。

图2-6的实施例的系统可包括用于接合拖车内的物品的宽传送机(如图所示)，并且宽度可接近但小于拖车的内部宽度。根据进一步的实施例，该系统可以包括传送机，该传送机在传送机与拖车中的物品接合的部分处较宽，但是在传送机的顶部附近具有有效的较小宽度(例如，具有变窄的轨道)。

图7示出了根据本发明另一实施例的系统的侧视图，该系统类似于图4-6的系统，其中可伸缩的传送机63设置在可延伸的滑槽62的上方。特别地，传送机63包括可延伸的/可收缩的部分65，其允许传送机延伸(如图9所示)。图8示出了图7系统的俯视图。

图10和11示出了类似于图2和3的卸载系统20的卸载系统21，其中相同的附图标记用于表示与图2和3的系统中相同的元件。然而，系统21包括沿着传送机22的引导件23，当传送机朝向传送机路径的顶部移动时，引导件23朝向传送机22的中心推动物品。系统21还可包括较小的收集箱33。类似地，图12和13示出了类似于图4和5的卸载系统50的卸载系统51，其中相同的附图标记用于表示与图4和5的系统中相同的元件。然而，系统51包括沿着传送机52的引导件53(以及沿着可延伸的滑槽62的引导件55)，当传送机朝向传送机路径的顶部移动时，引导件53朝向传送机52的中心推动物品。系统51还可包括较小的收集箱53。

图14和15示出了拖车内的卸载系统的侧视图和俯视图，其中物品传送系统可以是例如任何上述实施例的物品传送系统。拖车28内的物品55由卸载系统无差别地接合，并且接合的物品57由带有楔子的传送机52传送到任何上述公开的传送系统。该系统还可以包括前引导件51，其将拖车侧壁附近的任何物品推向中心。

图16和17示出了根据本发明又一实施例的卸载系统，不同之处在于可延伸的滑槽(或传送机)62通向重定向滑槽82。重定向滑槽82使得物品收集在分拣进料传送机84附近，分拣进料传送机84将物品提供给位于与拖车28相邻的另一拖车86内的分拣系统。因此，根据各种实施例，本发明提供了一种从拖车内的无组织包裹流中取出单个包裹的方法，将它们提供给分拣站(在另一个拖车中)，提供单个物品流，识别单个包裹，并且将它们分拣到期望的目的地，所有这些都在受限的位置内(例如，在牵引车拖车的拖车内)。本发明还提供了用于将包裹从一个点传送到下一个点的方法，用于排除不合适的或不可识别的包裹，用于抓取包裹，用于确定抓取位置，用于确定机器人运动轨迹，用于将包裹从一个传送机传递至另一个传送机，用于聚集包裹和转递到输出传送机，用于系统内部和外部信息系统的数字通信，与人工操作员和维护人员进行通信，以及维护安全的环境。

根据本发明实施例的自动物品识别和处理系统的重要部件在图18和19中示出。图18示出了拖车86内的系统110的侧视图(为清楚起见，拖车的壁被移除)，并且图19示出了系统110的俯视图(为清楚起见，拖车的顶部被移除)。系统110包括进料斗114，物品可以例如通过倾卸器或盖洛德倾倒到该进料斗114中。带楔子的进料传送机116将物品从进料斗114传送到主要传送机120。进料传送机116可包括挡板118或楔子，用于辅助将物品从斗114提升到主要传送机120上。主要感知系统可以包括一个或多个感知单元122、124、126，其部分地审视传送机120上的物品，以识别用于返回到进料斗114的某些物品，以便提供单个物品流。特别地，该系统包括一个或多个转移器128、130，其可以选择性地接合以转移某些物品返回滑槽132、134以便返回到进料斗114。因此，输入流的一部分由转移器128、130选择性地调整，以提供单个物品流(如可以由感知单元126检测和确认)。

将单个物品流递送到下落感知单元136(如下所述)作为单个流，并且不需要机器人系统将物品放入下落感知单元中。通过提供用于处理的单个物品流，系统能够更有效地控制物品处理速率，并且减少可能发生的错误的发生率，例如将彼此紧密接触的两个物品视为一个物品。进料传送机116还可以与控制器138通信，并且可以调节进料传送机116的速度以及主要传送机120的速度(和甚至方向)，以便如果移动得太快则减速，或者如果系统确定存在更多带宽以获得更快的输入则加速。

然后物品下落经过下落感知单元136并落到次要传送机40上，并且可以采用一个或多个转移器142、144来使每个物品按期望的方向转移。如果传送机140上的物品未被转移，则物品将落入未分拣的收集箱46中。当转移器142被接合以将物品转移离开传送机140时，物品落到托架48上，托架48沿轨道150往复运行。然后可以将托架48中包含的物品选择性地倾倒到多个滑槽152、154、156、158、160、162中的一个上，朝向相应的下落容器164、166、168、170、172、174，每个下落容器包括：炸弹舱式活底板，将在下面更详细地讨论。当转移器144被接合以将物品转移离开传送机140时，物品落到托架176上，托架176沿轨道178往复运行。然后可以将托架176中包含的物品选择性地倾倒到多个滑槽180、182、184、186、188、190、194中的一个上，朝向相应的下落容器196、198、200、202、204、206、208、210，每个下落容器包括炸弹舱式活底板。

当任何下落容器164、166、168装满或以其他方式完成并准备好进一步处理时，就绪容器的底部落到传送机212上，其内容物在此处朝向目的地箱214移动。然而，在到达目的地箱214之前，内容物通过自动装袋和贴标签装置216，这将在下面更详细地讨论。当任何下落容器170、172、174已满或以其他方式完成并准备好进一步处理时，就绪容器的底部落到传送机218上，其内容物在此处移动经过自动装袋和贴标签装置220移向目的地箱222。此外，当任何下落容器196、198、200、202、204、206、208、210已满或以其他方式完成并准备好进一步处理时，就绪容器的内容物落到传送机224上，其内容物在此处移动经过自动装袋和贴标签装置226移向目的地箱228。可以通过拖车中的门230进出目的地箱114，并且可以通过拖车中的门232进出目的地箱220(以及未分拣的收集箱146)。目的地箱228(以及进料斗114和控制器138)可以通过拖车后部的门234进出。

图20和21示出了根据本发明另一实施例的系统250。图20示出了拖车252内的系统250的侧视图(为清楚起见，拖车的壁被移除)，并且图21示出了系统250的俯视图(为清楚起见，拖车的顶部被移除)。系统250包括进料斗254，物品可以例如通过倾卸器或盖洛德倾倒到该进料斗114中。带楔子的进料传送机256将物品从进料斗252传送到循环传送机258。进料传送机256可包括挡板258或楔子，用于辅助将物品从斗254提升到循环传送机260上。主要感知系统可以包括一个或多个感知单元262、264，其部分地审视传送机260上的物品，以识别用于选择的某些对象以包括在直接提供给下落感知单元136的单个物品流中。物品2保留在传送机260上，直到选择它们由机器人系统268的末端执行器266抓取，并且由机器人系统移动以下落到下落感知单元136中。

同样，将单个物品流递送到下落感知单元136(如下所述)，通过提供用于处理的单个物品流，系统能够更有效地控制物品处理速率，并且减少可能发生的错误的发生率，例如将彼此紧密接触的两个物品视为一个物品。进料传送机256还可以与控制器138通信，并且可以调节进料传送机256的速度以及循环传送机260的速度(和甚至方向)，以便如果移动得太快则减速，或者如果系统确定存在更多带宽以获得更快的输入则加速。具有图18和19的附图标记的系统250的其余部分与图18和19的系统110的部分相同。简而言之，物品由感知单元136识别，然后运送到托架148、176中的一个，然后运送到下落容器164、166、168、170、172、174、196、198、200、202、204、206、208、210中的任何一个，最终装袋并贴标签(例如，当每个容器已满时)，并且提供给目的地箱214、222、228中的一个。

下面详细描述系统110和250的部分。感知单元136(其可以安装到拖车的侧壁，可以由支架支撑或者可以从上方悬挂)包括具有顶部开口272和底部开口274的结构270，并且壁可以通过如图22和23所示的封闭材料276覆盖，例如彩色覆盖物，诸如橙色塑料，以保护人们免受下落扫描仪内潜在危险的明亮光线的影响。结构270包括多行光源(例如，诸如LED的照明源)278以及多个图像感知单元(例如，相机)280。光源278成排设置，并且每个都指向开口的中心。感知单元280通常也指向开口，尽管一些相机水平指向，而其他相机指向上方，并且一些相机指向下方。该系统还包括入口光源(例如，红外源)282以及入口检测器(例如，红外检测器)284，用于检测物品何时进入感知单元136。因此，LED和照相机环绕结构270的内部，并且照相机定位成通过可包括玻璃或塑料覆盖物(例如，286)的窗户观察内部。

本发明的某些实施例的系统的重要方面是采用物品可下落到的感知系统，通过物品的条形码或其他视觉标记(例如，如图24B中的305所示)来识别与物品相关联的独特标记的能力。自动扫描系统将无法看到以条形码未暴露或不可见的方式呈现的对象上的条形码。感知系统可以在某些实施例中使用，其中机器人系统可以包括配备有传感器和计算的机器人臂，当在本文中假设组合时，该机器人系统具有以下能力：(a)它能够从指定类别的物品中拾取物品，并将它们从混杂的物品流分开，无论它们是在箱中混乱，还是在机动或重力传送机系统上单个化；(b)它能够将物品移动到其工作空间内的任意位置；(c)能够将物品放置在其工作空间的出库箱或货架位置中；并且，(d)它能够生成能够拾取的物品的归属，表示为工作单元中的候选抓取点集合，以及一列将物品封闭在空间中的多面体。

由机器人系统的能力决定允许的物品。假设它们的尺寸、重量和几何形状使得机器人系统能够拾取、移动和放置它们。这些可以是任何类型的订购商品、小包、包裹或其他受益于自动分拣的物件。每个物品与唯一识别标记(例如，条形码或通用产品代码(UPC))相关联，其识别与物品相关联的唯一标记，或者与唯一位置(例如，邮寄地址)相关联。

入站物品到达的方式可以是例如两种配置中的一种：(a)入站物品堆放在混杂物品的箱内；或(b)入站物件通过移动传送机到达。物品集合包括具有暴露条形码的一些物品和没有暴露条形码的其他物品。假设机器人系统能够从箱或传送机中拾取物品。入站物品流是从箱或传送机卸载的一列物品。

组织出站物品的方式是将物品放置在箱、货架位置或容器中，将对应于给定订单的所有物品合并到其中。这些出站目的地可以以垂直阵列、水平阵列、网格或一些其他规则或不规则的方式布置，但是这种布置对于系统是已知的。假设机器人拾取和放置系统能够将物品放入所有出站目的地，并且从物品的UPC确定正确的出站目的地。

假设物品在其外部的一个或多个位置上标记有视觉上独特的标记，例如条形码或射频识别(RFID)标签，以便可以用扫描仪识别它们。标记的类型取决于所使用的扫描系统的类型，但可能包括1D或2D条形码符号。可以采用多种符号体系或贴标签方法。假设使用的扫描仪类型与标记方法兼容。通过条形码、RFID标签或其他方式的标记对符号串进行编码，该符号串通常是一串字母和数字。符号串唯一地将物品与例如一组处理指令或目的地位置相关联。

本文描述的系统的操作由中央控制系统138协调，如图19和21所示。该系统根据符号串确定与物品相关联的唯一标记，以及该物品的出站目的地。中央控制系统由一个或多个工作站或中央处理单元(CPU)组成。唯一标记或邮件标签与出站目的地之间的对应关系由中央控制系统在称为清单的数据库中维护。中央控制系统通过与仓库管理系统(WMS)通信来维护清单。

在操作期间，广泛的工作流程通常可以如下。首先，系统配备了清单，为每个入站物品提供出站目的地。接下来，系统等待入站物品到达箱中或传送机上。机器人系统可以一次从输入箱中拾取一个物品，并且可以将每个物品下落到上面讨论的感知系统中。如果感知系统成功辨识出物品上的标记，则识别该物品并将其转发到分拣站或其他处理站。如果物品未被识别，则机器人系统可以将物品归还回输入传送机并再次尝试，或者传送机可以将物品转移到人工分拣箱以供人检查。

选择感知单元136的位置和方向的序列，以便使扫描所花费的平均或最大时间量最小化。同样，如果无法识别物品，则可以将物品传递到针对未识别物品的特殊出站目的地，或者可以将其返回到入站流。整个过程在循环中运行，直到入站组中的所有物品都耗尽。自动标识入站流中的物品，分拣并运送到出站目的地。

因此，根据一实施例，本发明提供了一种系统，用于对到达入站箱并且需要被放入出站箱的架子中的物品进行分拣，其中分拣将基于唯一的标识符号。该实施例中的关键特殊化是感知系统的特定设计，以使便扫描成功的概率最大化，同时使平均扫描时间最小化。扫描成功的概率和平均扫描时间构成了关键性能特征。这些关键性能特征取决于感知系统的配置和属性，以及物品集及其标记方式。

可以针对给定物品集和条形码贴标签方法优化两个关键性能特征。条形码系统的优化参数包括多少个条形码扫描仪、放置它们的位置和朝向、以及扫描仪使用的传感器分辨率和视野。可以通过试错或通过模拟物品模型来完成优化。

通过模拟的优化采用条形码扫描仪性能模型。条形码扫描仪性能模型是条形码符号可以由条形码扫描仪检测和解码的条形码符号的位置、朝向和条形码元件大小的范围，其中条形码元件大小是条形码上最小特征的大小。这些通常被评定为最小和最大范围、最大斜拱角、最大俯仰角以及最小和最大倾斜角。

基于相机的条形码扫描仪的典型性能是，只要符号平面的间距和斜拱都在正负45度的范围内，它们就能够检测某些距离范围内的条形码符号，符号的倾斜可以是任意的(0到360度之间)。条形码扫描仪性能模型预测是否将检测到给定位置和朝向上的给定条形码符号。

条形码扫描仪性能模型与条形码预期定位和朝向的模型相结合。条形码符号姿势模型是所有位置和朝向的范围，换句话说是将预期找到条形码符号的姿势。对于扫描仪，条形码符号姿势模型本身是物品夹持模型的组合，其预测机器人系统如何保持物品，以及条形码物件外观模型，其描述条形码符号在物品上的可能放置。对于扫描仪，条形码符号姿势模型本身是条形码物件外观模型的组合，以及入站物件姿势模型，其模拟了入站物件呈现给扫描仪的姿势分布。这些模型可以凭经验构建，使用分析模型建模，或者可以采用近似模型，使用针对物品的简单球体模型和球体上的均匀分布作为条形码物件外观模型。

如参考图24A和24B进一步所示，每个穿梭部分(例如，轨道150上的托架148和轨道178上的托架176)包括在轨道304(例如，轨道150、178)上的目的地滑槽302之间来回穿梭的托架(在图24A和24B中标记为300)。托架300沿轨道304行进并将物品运送到期望的目的地滑槽，并倾斜，将包含的物品306下落到期望的目的地滑槽(如图24B所示)。滑槽(例如，图18-21的滑槽152、154、156、158、160、162、180、182、184、186、188、190、192、194)通向下落容器(例如，图18-21的下落容器164、166、168、170、172、174、180、182、184、186、188、190、192、194)。中央计算和控制站138(图19和21中所示)与分布在其他部件中的其他计算机通信，并且还与客户信息系统通信，提供用户界面，并协调所有过程。

参考图25A和25B，图18-21的系统的下落容器可以如下操作。在轨道310(例如，轨道150、178)上的托架(例如，148、176、300)将物品下落到滑槽312(例如，滑槽152、154、156、158、160、162、180、182、184、186、188、190、192、194)中之后，物品316落在下落容器中(例如，下落容器164、166、168、170、172、174、196、198、200、202、204、206、208、210、314)。当系统确定需要清空下落容器时，下落容器314的底部上的门320打开，并且内容物(例如，物品316)落到传送机318(例如，传送机212、218、224)上，内容物在其上朝向目的地箱(例如，214、222、228)行进。

图26A-26D示出了图18-21的自动装袋和贴标签系统216、220、226的操作。特别地，传送机352(例如，传送机212、218、224)物品350(来自单个目的地箱)朝向收集袋装和贴标签的物品(例如，带有标签358的物品的袋356)目的地箱354。在下落到目的地箱354之前，物品350穿过装袋和贴标签站360(例如，图18-21的装袋和贴标签系统216、222、226)。当物品350穿过时(图26B)，它们遇到塑料片364，其在自动密封和贴标签单元362的帮助下在物品周围形成袋子，当它们穿过站360时，其朝向物品向下移动。参考图26C，当物品穿过站360时，塑料片364的端部被自动密封和贴标签单元362聚集在一起并密封，单元362压在现在形成的袋的收集端上，并且打印并将标签366附着在物品350的袋362上。然后将带标签和装袋的物品350的组下落到目的地箱354中，如图26D所示，并且自动密封和贴标签单元362返回到起始位置。可以定期从卡车上移除贴标签的物品袋以进行进一步处理。

如图27所示，本发明在分拣站的分拣过程可以从让机器人系统选择(步骤400)开始，并从输入缓冲器中抓取新物品(步骤402)，然后识别新物品(步骤404)。在某些实施例中，系统可首先识别新物品，然后选择并抓取所识别的物品。然后系统将确定物品是否已经分配给任何收集箱(步骤406)。如果不是，则系统将确定下一个箱是否可用(步骤408)。如果没有下一个箱可用并且系统决定稍后重试该物品(步骤410)，则机器人系统将该物品返回到输入缓冲器(步骤412)并返回到步骤402。如果系统选择不重试(步骤410)，则将物品放置在手动分拣区域中(步骤414)。或者，系统可以拾取正在处理的收集箱中的一个，并确定可以将其清空以便重新用于手头的物品，此时控制系统可以清空收集箱或发信号通知工作人员执行此操作。

如果下一个箱可用(并且系统可以允许每个站的箱的数量任意)，则系统将该物品分配给下一个箱(步骤416)。然后系统将物品放入分配的箱中(步骤418)，并更新箱中的物品的数量(步骤420)。系统它们确定箱是否已满(步骤422)，如果不满，则确定箱是否不可能在不久的将来接收另一物品(步骤424)。如果对任一个的回答是肯定的，则系统指示该箱准备好进行进一步处理(步骤426)。否则，系统然后返回到步骤402直到完成。

例如，在图28中示出了整个控制系统的过程。整个控制系统可以通过允许基于整个系统参数将每个站处的新收集箱分配给一组物品(步骤502)而开始(步骤500)，如下面更详细地讨论的。然后，系统识别与每个站处的物品相关联的分配箱(步骤504)，并更新每个站处每个箱的物品数量(步骤506)。系统然后确定当箱满或者系统期望相关的分拣站不可能看到与箱相关联的另一个物品时，相关的分拣站机器人系统然后将完成的箱放置在输出传送机上或通知工作人员来到并清空箱(步骤508)，然后返回步骤502。

由于固有的动态灵活性，各种实施例的系统提供了许多优点。分拣机输出和目的地之间的灵活的对应保证分拣机输出可能少于目的地，因此整个系统可能需要更少的空间。分拣机输出和目的地之间的灵活的对应还保证系统可以选择最有效的处理物品的顺序，其方式随着物品的特定混合和下游需求而变化。通过添加分拣机，系统也可以轻松扩展，并且更加耐用，因为可能会动态处理单个分拣机的故障，甚至不会停止系统。分拣机应该可以按物品的顺序行使自由裁量权，有利于需要快速处理的物品，或者有利于给定分拣机可能具有对其专用夹持器的物品。

虽然将物品分配给目的地是固定的(例如，每个物品具有诸如与分配的目的地相关联的标签或条形码的标识符)，但是某些实施例的系统可以使用不是每个都固定到分配的目的地的托架或其他容器，而是可以在操作期间动态分配。换句话说，系统将托架或容器分配给某些目的地站以响应于各种输入(诸如移动到单个目的地的物品的体积、物品类型的分拣频率、或者甚至分配下一个可用的托架或容器给与所获得的物品相关联的目的地)。

该系统在特定实施例中提供输入系统，该输入系统与客户的传送机和容器接口，存储用于进料到系统中的包裹，并以适中且可控的速率将这些包裹进料到系统中。在一个实施例中，客户处理的接口采用盖洛德倾卸器的形式，但许多其他实施例也是可能的。在一个实施例中，通过具有顶部挡板的倾斜的带楔子的传送机进入系统。系统有效运行的关键是以适度的控制速率进料包裹。有许多选项可供选择，包括传送机斜率和速度的变化、楔子和挡板的存在、尺寸和结构，以及使用传感器监控和控制进料速率。本发明的系统可以包括与配送中心的数据库和其他信息系统接口的软件系统，以向客户系统提供可操作的信息并向配送中心的系统查询包裹信息。在每个上述实施例中，系统可以由电池或有线AC供电，或者可以由牵引车拖车本身供电。

因此，各种实施例中的系统提供了物品接合系统，其在物品移动通过拖车时不加差别地接合物品，并且将物品传送到物品传送系统，使得它们可以传送到物品处理站。

本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对上面公开的实施例进行多种修改和变化。

Claims (10)

1.一种物品处理系统，所述物品处理系统包括：

接合系统，该接合系统包括用于进入拖车的具有驱动系统的可移动的卸载结构，和用于无差别地接合第一拖车内的未识别物品的由可移动的卸载结构支撑的带楔子的传送机，以及

传送系统，所述传送系统包括联接到可移动的卸载结构的可延伸的滑槽，用于将由接合系统的带楔子的传送机接合的物品传送出第一拖车，

其中，所述可延伸的滑槽响应于卸载结构移动到第一拖车中而延伸；

所述物品处理系统还包括：

另一传送系统，其用于将经延伸的滑槽从第一拖车传送出的物品输送到第二拖车内的分拣站；

第二拖车的分拣站包括进料斗、进料传送机、主要输入传送机、下落感知单元、次要输入传送机、一个或多个转移器、沿轨道来回穿梭的托架、沿轨道设置的多个目的地滑槽、多个下落容器、输出传送机，以及目的地箱；

其中，进料斗接收来自另一传送系统的物品；

其中，进料传送机将物品从进料斗向上输送至靠近第二拖车顶部的主要输入传送机；

其中，物品通过下落感知单元从主要输入传送机落到次要输入传送机上，并且采用一个或多个转移器以使每个物品按期望的方向转移；

其中，下落感知单元识别每个物品，并且当一个或多个转移器被接合以将物品转移离开次要输入传送机时，物品落到托架上；

其中，托架沿轨道行进并将物品选择性地放入多个目的地滑槽中所期望的目的地滑槽，所述目的地滑槽通向多个下落容器中的一个，所述多个下落容器中的每个都具有炸弹舱式活板，所述炸弹舱式活板打开，用于将其中包含的物品投放到输出传送机上；以及

其中，输出传送机将从多个下落容器落下的物品输送到目的地箱。

2.如权利要求1所述的系统，其中传送系统包括带楔子的传送机的另一部分。

3.如权利要求1所述的系统，其中接合系统的卸载结构为移动到所述拖车中的轮式结构。

4.如权利要求1所述的系统，其中下落感知单元包括相机和扫描仪中的任何一个。

5.如权利要求1所述的系统，其中传送系统的可延伸的滑槽延伸出拖车的后部。

6.如权利要求1所述的系统，其中，所述传送系统包括设置在所述可延伸的滑槽上方的可伸缩的传送机，并且其中，所述可延伸的滑槽和所述可伸缩的传送机响应于所述卸载结构移动到所述拖车中而延伸。

7.一种从牵引车拖车的第一拖车卸载物品到第二拖车的自动方法，包括：

将卸载结构移动到第一拖车中，其中，所述卸载结构包括带楔子的传送机和可延伸的滑槽；

响应于卸载结构移动到第一拖车中而延伸可延伸的滑槽；

用带楔子的传送机无差别地在第一拖车内接合未识别的物品；

用可延伸的滑槽将接合的物品传送出第一拖车；

进一步将滑槽输送的物品从第一拖车输送到第二拖车内部的分拣站，其中第二拖车的分拣站包括进料斗、进料传送机、主要输入传送机、下落感知单元、次要输入传送机、一个或多个转移器、沿轨道来回穿梭的托架、沿轨道设置的多个目的地滑槽、多个下落容器、输出传送机，以及目的地箱；

在第二拖车内部的进料斗处接收来自另一传送系统的物品；

使用进料传送机将物品从进料斗输送至靠近第二拖车顶部的主要输入传送机；

通过下落感知单元将物品从主要输入传送机落到次要输入传送机上，并且采用一个或多个转移器以使每个物品按期望的方向转移；

基于通过下落感知单元下落的物品的图像数据或扫描数据来识别物品；

通过接合一个或多个转移器来将物品转移离开次要输入传送机，以使物品落到托架上；

在沿轨道设置的多个目的地滑槽中，将托架沿轨道移动至期望的目的地滑槽；

将物品从托架投放到期望的目的地滑槽中，所述目的地滑槽通向多个下落容器中的一个；

通过炸弹舱式活板将物品从下落容器投送到输出传送机上；以及

使用输出传送机将从下落容器中落下的物品运输到目的地箱。

8.如权利要求7所述的方法，其中，所述卸载结构为移动到所述拖车中的轮式结构。

9.如权利要求7所述的方法，其中下落感知单元包括相机和扫描仪中的任何一个。

10.如权利要求7所述的方法，其中，所述卸载结构还包括设置在所述可延伸的滑槽上方的可伸缩的传送机，并且其中，所述方法还包括响应于所述卸载结构移动到所述拖车中而延伸所述可延伸的滑槽和可伸缩的传送机。

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