CN110626701A - 储存材料搬运系统 - Google Patents

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CN110626701A CN201910881067.3A CN201910881067A CN110626701A CN 110626701 A CN110626701 A CN 110626701A CN 201910881067 A CN201910881067 A CN 201910881067A CN 110626701 A CN110626701 A CN 110626701A
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J.琼斯
J.卡沃拉
M.E.斯帕罗
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C.武
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Abstract

种储存填充和取回系统包括：分布在储存空间中并且定义具有至少一个收集收纳桶位置的至少一个人类拣选区块的固定储存位置；被配置成在储存空间内保持和运输收纳桶并且具有末端执行器的至少一个自主移动机器人，所述末端执行器被安排成在至少一个机器人与收纳桶保持站和收集收纳桶位置之间自主转移收纳桶；以及储存管理系统，可通信地连接到所述至少一个机器人并且被配置成把每一个机器人与人类拣选区块相关联，其中所述至少一个机器人被配置成把收纳桶运输到每一个相关联的人类拣选区块的收集收纳桶位置，并且其中每一个收集收纳桶位置被安排成由人类拣选员访问并且定义人类拣选员与所述至少一个机器人之间的接口。

Description

储存材料搬运系统
本申请是申请日为2015年10月14日，申请号为201580068064 .8并且发明名称为“储存材料搬运系统”申请的分案申请。
技术领域
示例性实施例总体上涉及货物的储存和取回，更具体来说涉及货物的自动化储存和取回。
背景技术
通常在人工订单配送中心中，人类拣选员通常带有列出履行特定订单所需要的所有物品的拣选表单在配送中心的过道中行走。所述拣选表单通常由中央控制系统基于所接收到的订单生成，并且常常通过某种方式被优化以便最小化取回表单上的所有物品所花费的时间量。在已经从储存过道拣选了一份或几份订单之后，（一位或多位）拣选员把已完成的订单带到包装站，在该处例如将物品从收纳桶（tote）转移到装运箱（shipping carton）中。
自动化配送中心拣选系统被利用来节省时间并且降低与人工货物拣选相关联的成本。但是这些自动化配送中心拣选系统通常需要用以容纳机器人拣选系统的定制的货架（rack）和搁架结构（shelving structure），或者用以帮助人类拣选的传送机和分类器。这些自动化配送中心拣选系统对于许多配送中心来说成本过高，并且在资本和时间方面都需要大量投入，这通常需要大约几个月或者超过一年的时间来完成完全安装以及系统整合。此外，对自动化配送中心拣选系统做出改变可能要付出很高的成本，这是因为自动化系统的扩充是破坏性的，并且系统的收缩导致系统资源的利用不足或者附加的破坏性改变。
有利的将是具有一种灵活并且适应于顾客需求并且解决前面所提到的问题的材料搬运和储存系统。
附图说明
在结合附图做出的以下描述中解释所公开的实施例的前述方面和其他特征，其中：
图1是根据所公开的实施例的各个方面的材料搬运系统的示意性方块图；
图2是根据所公开的实施例的各个方面的图1的材料搬运系统的一部分的示意图示；
图3A-3C是根据所公开的实施例的各个方面的收纳桶的示意图示；
图4是根据所公开的实施例的各个方面的图1的材料搬运系统的一部分的示意图示；
图5-8是根据所公开的实施例的各个方面的订单履行流程图；
图9-11是根据所公开的实施例的各个方面的图1的材料搬运系统的各部分的示意图示；
图12和13是根据所公开的实施例的各个方面的订单履行流程图；
图14是根据所公开的实施例的各个方面的图1的材料搬运系统的一部分的示意图示；
图15是根据所公开的实施例的各个方面的订单履行流程图；
图16和17是根据所公开的实施例的各个方面的图1的材料搬运系统的各部分的示意图示；
图18是根据所公开的实施例的各个方面的订单履行的一部分的流程图；
图19是根据所公开的实施例的各个方面动态地改变人类拣选区块的流程图；
图20是根据所公开的实施例的各个方面的拣选员/机器人界面状态确定的流程图；
图21是根据所公开的实施例的各个方面的图1的材料搬运系统的一部分的示意图示；
图22A-22C是根据所公开的实施例的各个方面的图1的材料搬运系统的各部分的示意图示；
图23是根据所公开的实施例的各个方面的人类拣选区块/过道状态确定的流程图；以及
图24是根据所公开的实施例的各个方面动态地改变人类拣选区块和/或穿越路线的流程图。
具体实施方式
图1图示了根据所公开的实施例的各个方面的材料搬运系统100的示意性方块图。虽然将参照附图来描述所公开的实施例的各个方面，但是应当理解的是，所公开的实施例的各个方面可以通过许多形式来具体实现。此外，可以使用任何适当尺寸、形状或类型的单元或材料。
根据所公开的实施例的各个方面的材料搬运系统100提供了一种用于工业应用中的自动化材料搬运的系统，其中工业设施的至少一部分采用人类拣选员来实施从初始来源位置到远离初始来源位置的最终目的地的材料运输和/或选择。这样的工业应用的示例包括制造设施、制造中心、仓库/配送中心、零售商店、过程中产品运输以及生产、制造、储存和/或转移货物的任何其他适当的工业应用。在一个方面中，在基本上不会改变配送中心DC和/或工业设施的物理基础设施的情况下，所述材料搬运系统提供例如仓库/配送中心DC（在这里被称作配送中心DC）中的自动化订单履行、补货和/或退货。在一个方面中，正如将在后面更加详细地描述的那样，所公开的实施例的各个方面允许部署自动化订单履行系统（包括管理和控制自动化订单履行系统内的资源的移动），成本是大多数传统自动化履行系统的一小部分，并且所花费的安装和整合时间也是一小部分，从而得到灵活并且适应于顾客需求的系统。正如将在后面描述的那样，所公开的实施例的各个方面包括一个或多个自主移动机器人，该一个或多个自主移动机器人与分布在产品储存货架的拣选区块或产品储存货架中的一位或多位人类拣选员一起工作/并合（comingling），以便按照预定的订单拣选序列来履行订单，其中机器人130的自主方面允许在设施内的多种地方进行订单的筹划和分类，从而允许更高的系统灵活性。
从后面的描述中将会看到，所公开的实施例的各个方面对于其在系统进展方面的预测方面的不准确性（比如（一个或多个）机器人130和（一位或多位）拣选员170比预期更慢或更快地完成动作）是鲁棒的。速度预测方面的不准确性可能导致系统效率的降低，比如交通堵塞、自主移动机器人等待人类拣选员和/或人类拣选员等待自主移动机器人，这例如可以按照这里所描述的方式由管理系统101缓解，比如通过调节材料搬运系统100的每一个单元的调度和路径以避免交通堵塞，目标是最小化订单履行的时间。可以认识到，这里所描述的材料搬运系统100可以被部署在单个层上，或者可以通过穿过连接配送中心DC的不同层的任何适当的斜坡或升降机而访问配送中心DC中的多个层（例如机器人130和/或由机器人130携带的物品可以越过各个层）。
在图1中可以看到，材料搬运系统100包括管理系统101、一个或多个固定生产和/或储存位置110A-110n（例如配送中心DC中的货架）、一个或多个收纳桶保持位置120A-120n、一个或多个收集收纳桶位置112A-112n（其在一个方面中位于/可以位于供人类拣选员访问的人体工程学高度）以及一个或多个自主移动机器人130（在这里被称作机器人130）。管理系统101是与一个或多个工作站102和/或远程浏览器130接口以便获得和更新顾客订单的任何适当的配送中心DC管理系统。在一个方面中，管理系统101还控制仓库/配送中心内材料的移动和储存并且处理相关联的事务，包括装运、接收、储存中的物品的放置以及拣选。管理系统101包括任何适当的组件，比如例如仓库控制器104、自动化控制器105以及一个或多个数据库/存储器106。在一个方面中，仓库控制器104引导配送中心DC内的实时活动。在一个方面中，自动化控制器105向机器人130提供收纳桶拣选和放置命令，以便履行顾客订单和/或配送中心DC内的物品的补货。所述一个或多个数据库/存储器106包括与每一份顾客订单（或者在订单被分批拣选的情况下是多个顾客订单）相关联的拣选订单107以及与一份或多份顾客订单相关联的人类拣选员的调度表108。拣选订单107和人类拣选员的调度表108当中的一项或多项定义预定的订单拣选序列。举例来说，管理系统101基于例如后面所描述的任何适当的标准确定最优序列，用于一个或多个自主移动机器人130和拣选员170履行订单，以便最小化履行订单所必要的时间量。在一个方面中，管理系统101包括基本上知道所有机器人130位于何处的材料搬运机器人交通控制器和调度器166（其在一个方面中是仓库控制器104和自动化控制器105当中的一项或多项的一部分）。在一个方面中，材料搬运机器人交通控制器和调度器166基本上知道所有机器人130和拣选员位于何处。在另一个方面中，材料搬运机器人交通控制器和调度器166基本上知道所有机器人130、拣选员和其他车辆位于何处，比如人类或机器人操作的叉式升降机/叉车位于何处。在一个方面中，材料搬运机器人交通控制器和调度器166针对耦合与机器人130和拣选员170操作（例如机器人等待拣选员或者反之，以便完成事务）的材料搬运系统100被优化。在这方面，材料搬运系统100调度各动作以便最小化等待时间，目标是最小化总体订单履行时间。在另一个方面中，材料搬运机器人交通控制器和调度器针对通过收纳桶去耦合机器人130和拣选员130操作的材料搬运系统100被优化，其中拣选员170和机器人130都可以独立访问所述收纳桶。在这方面，机器人130不等待拣选员170并且拣选员170也不等待机器人130以便完成事务。在这方面，例如管理系统101独立于机器人130但是与机器人130协调调度拣选员170的动作并且避免过道中的拥塞，目标是最小化总体订单履行时间。在另一个方面中，拣选员170完全不被调度，而是仅仅在仓库中的任一点处照料等待人类交互（比如拣选动作）的机器人130（其例如被调度以运输物品）。
所述一个或多个固定生产和/或储存位置110A-110n按照预定排序配置被分布在配送中心DC的储存空间SP中。还参照图2，所述一个或多个固定生产和/或储存位置110A-110n当中的每一个包括储存货架SR，所述储存货架SR具有储存空间阵列SS，所储存的物品220位于所述储存空间阵列SS上。在一个方面中，所储存的物品220被储存在位于储存空间阵列SS中的收纳桶（其在一个方面中基本上类似于订单或收集收纳桶113A-113n）或者任何其他适当的容器中。所述一个或多个固定生产和/或储存位置110A-110n当中的每一个包括至少一个人类拣选区块111A-111n。正如这里所描述的那样，拣选员170驻扎在对应的人类拣选区块111A-111n中，从而使得驻扎在对应的人类拣选区块111A-111n中的一位或多位拣选员170负责该人类拣选区块111A-111n内的所有拣选操作。在一个方面中，人类拣选区块111A-111n是动态可变的，并且由材料搬运机器人交通控制器和调度器166或者管理系统101的任何其他适当的组件定义，并且描述根据配送设施DC的需求以及在任何给定的时间将要处理的订单所确定的灵活并且可适配的区域。在一个方面中，人类拣选区块111A-111n被动态地定义，从而例如根据将要拣选的物品、可用的人类拣选员170的数量和/或任何其他适当的标准而改变尺寸、形状和位置。在一个方面中，例如根据将从储存中拣选所储存的物品的位置、机器人穿越路线的位置和/或人类拣选员170的位置，人类拣选区块111A-111n是动态地可变的。例如如这里所描述的那样，管理系统101知道或者通过其他方式跟踪拣选员170和/或机器人130的位置。参照图4和19，在一个方面中，定义人类拣选区块111A-111n，从而使得拣选员170A最初被指派到包括人类拣选区块111A和111B的人类拣选区块，拣选员170B最初被指派到包括人类拣选区块111C和111D的人类拣选区块，并且拣选员170C最初被指派到包括人类拣选区块111n的人类拣选区块（图19，方块1900）。随着订单被履行，拣选员从其被指派的拣选区块的一个区域移动到其被指派的拣选区块的其他区域，使得在一个方面中，当另一位拣选员的位置更靠近将要拣选的物品时，一位拣选员穿越整个对应的拣选区块来拣选该物品是低效的。举例来说，拣选员170A移动到收集收纳桶位置112A以便拣选所储存的物品220A，同时另一份订单要求在拣选员A被调度拣选物品220A的时间或者大约在该时间拣选所储存的物品220D。管理系统101被配置成动态地重新定义（包括重新定位/重定尺寸/重新指派）针对拣选员170B（其例如位于收集收纳桶位置112B处）的人类拣选区块，以便包括所储存的物品220D位于其中的人类拣选区块111B（图19，方块1910）。可以认识到，虽然前面的动态地改变人类拣选区块的示例是基于拣选员相对于将要拣选的所储存的物品的邻近性，但是在其他方面中，基于订单的任何适当的预定特性重定人类拣选区块111A-111n的尺寸并且重新定位人类拣选区块111A-111n，所述预定特性包括而不限于拣选员170的可用性、机器人130的可用性、所储存的物品的可用性或者任何其他适当的订单特性。
所述至少一个人类拣选区块111A-111n当中的每一个被安排成供人类拣选员访问，以便从固定生产和/或储存位置110A-110n拣选或放置物品，所述固定生产和/或储存位置110A-110n在所述至少一个人类拣选区块111A-111n中被排成阵列。所述至少一个人类拣选区块111A-111n当中的每一个包括至少一个收集收纳桶站或位置112A-112n，一个或多个收集收纳桶位于所述收集收纳桶站或位置中以便接收由（一位或多位）人类拣选员170拣选的所储存的物品。所述一个或多个收集收纳桶（在图3A-3C中图示了其示例）被配置成接收或者将要接收进入到固定生产和/或储存位置110A-110n的物件，保持物件的收集，和/或变成物件的收集。在一个方面中，所述一个或多个收集收纳桶是与配送中心/工业设施的商店/顾客订单和/或补货订单相关联的任何适当的容器/收纳桶。在一个方面中，收集收纳桶位置是以下各项当中的一项或多项：过道收集位置（参见图4中的位置112A-112C），货架收集位置（参见图4中的位置112D），机器人130的有效载荷支架132，以及被配置成保持收纳桶的任何其他适当的地方。在一个方面中，收集收纳桶位置112A-112n例如根据订单的预定特性是动态地可变的，其中订单的预定特性例如是所储存的物品的位置、拣选员170的位置、机器人130的位置、机器人的路径或穿越路线、物品的数量或者订单的任何其他适当的特性。基于订单的预定特性对收集收纳桶位置112A-112n的定位例如由管理系统101通过任何适当的方式传送到机器人130和拣选员170中的一个或多个。可以认识到，在一个方面中，在共用的人类拣选区块111A-111n内存在多于一个收集收纳桶位置112A-112n。
在一个方面中，每一个人类拣选区块111A-111n整体耦合到邻近每一个人类拣选区块111A-111n的至少一个收集收纳桶位置112A-112n。应当理解的是，虽然拣选员170在这里被描述成人类拣选员，但是在其他方面中，拣选员170是可通信地连接到管理系统101的机器人拣选员170R（图1和21）。在一个方面中，材料搬运系统100既包括人类拣选员170也包括机器人拣选员170R，其中人类拣选员170和/或机器人拣选员170R在拣选区块中单独或者彼此组合进行拣选。在一个方面中，机器人拣选员170R可以是具有适当的结构的机器人130或其他机器人车辆和/或操纵器，比如被配置成按照基本上类似于在这里关于人类拣选员170所描述的方式从储存中拣选物品并且将物品放置在收集收纳桶位置处的收集收纳桶中和/或放置在由其他机器人130携带的收集收纳桶中的机器人操纵器。在其他方面中，机器人拣选员170R把从储存中拣选的物品放置在由机器人拣选员170R携带的收集收纳桶中，以便转移到材料搬运系统100内的任何适当的位置，比如收集收纳桶位置或包装工作站。机器人拣选员170R可以在拣选区块内或者在不同的拣选区块中（例如一些拣选区块是人类拣选区块而其他拣选区块则是机器人拣选员拣选区块，其中机器人拣选员拣选区块可以邻近人类拣选区块，和/或其他拣选区块是同时具有人类拣选员170和机器人拣选员170R的混合拣选区块）按照基本上类似于在这里关于机器人130所描述的耦合或去耦合方式与人类拣选员170进行混合和/或接口，而在其他方面中，管理系统101被配置成把人类拣选区块的状态改变到机器人拣选员拣选区块，从而在对应的拣选区块中实施机器人拣选员的操作。在一个方面中，人类拣选员170和/或机器人拣选员170R在配送中心DC内的各种位置处（比如例如在一个或多个人类拣选区块110A-110n内）被调遣和/或位于所述各种位置处。例如基于所接收到的订单，管理系统101通过任何适当的方式（例如听觉通信和/或视觉通信）向人类拣选员170通知将要拣选的所储存的物品220的列表。正如后面所描述的那样，对于这些所储存的物品220的拣选也可以是根据定序拣选订单107的有序拣选，以便对应于一个或多个机器人130的位置。人类拣选员170拣选所识别出的所储存的物品，并且例如将其置于被布置在收集收纳桶位置112A-112n处的收纳桶113中。
所述一个或多个机器人130与一位或多位人类拣选员170一起工作或者通过其他方式与之并合。根据材料搬运系统100的其他方面，（一个或多个）机器人130和人类拣选员170可以去耦合，正如后面将描述的那样。此外，例如他们之间的去耦合可以使得只有最少的或者没有（一个或多个）机器人130与人类拣选员170的并合，但是（一个或多个）机器人130和人类拣选员170可以共享储存和/或拣选空间。每一个机器人130包括形成有效载荷支架132的框架130F。所述有效载荷支架被配置成例如支撑或者通过其他方式保持收纳桶或其他适当的容器113（图3A-3C），所述其他适当的容器113在一个方面中基本上类似于收纳桶113A-113n。每一个机器人130包括末端执行器（end effector）133，末端执行器连接到框架130F并且被配置成在有效载荷支架132与任何适当的位置之间转移一个或多个收纳桶113，所述适当的位置比如是收集收纳桶位置112A-112n、储存空间SS和/或收纳桶保持站或位置120A、120B……120n（比如收纳桶储存位置、包装和装运区域/订单履行收集区块或者保持收纳桶的任何其他位置），正如后面将描述的那样。末端执行器133具有一个或多个自由度，并且在一个方面中所述末端执行器具有两个自由度，比如例如，用于向/从机器人130转移收纳桶的垂直移动以及至少沿着一个水平轴的平移。在其他方面中，所述末端执行器具有三个自由度，比如例如，用于向/从机器人130转移收纳桶的垂直移动以及沿着两个基本上正交的水平轴（相对于机器人参考系的前/后或者左到右）的平移。驱动部分131连接到框架130F，并且被配置成实施机器人130经过配送中心DC的移动，正如这里所描述的那样，并且实施末端执行器把收纳桶113向/从有效载荷支架132转移的操作。控制器134连接到框架130F以便如这里所描述的那样控制机器人130的操作，而通信模块135提供控制器134与例如自动化控制器105或者管理系统101的任何其他适当的组件之间的通信。在一个方面中，机器人130包括连接到控制器134的用户界面UI，以便例如向拣选员170传达拣选指令或者任何其他适当的信息，正如后面所描述的那样。
在一个方面中，机器人130的控制器105包括任何适当的导航和地图绘制和/或障碍回避，以便允许机器人130在整个配送中心DC中移动。适当的导航和地图绘制和/或障碍回避的示例可以在2011年10月31日提交的标题为“Methods and Systems for AutomatedTransportation of Items between Variable Endpoints”的美国专利申请号13/285,511（现在是2015年9月29日发行的美国专利号9,147,173）中找到，该专利的公开内容通过引用的方式被全文合并在此。在一个方面中，机器人130包括用于检测位于整个配送中心DC中的任何适当的引导标记/信标14（在这里被称作标记14）的任何适当的传感器134S。参照图2，在一个方面中，标记14位于以下各项当中的一项或多项上：配送中心DC的机器人行进表面TS（参见标记14A）（例如其中行进表面TS是地板或者高于地板的行进表面），一个或多个固定生产和/或储存位置110A-110n的货架SR（参见标记14B、14C），以及配送中心DC的任何其他适当的位置。在一个方面中，标记14是利用机器人的传感器134S（其包括光学传感器、电容性传感器和电感性传感器当中的一项或多项）检测的光学、电容性、电感性或者任何其他适当的标记。
在标记14是光学标记的情况下，所述标记是主动式标记（例如光学发射器）或被动式标记（例如由摄影机或机器人的其他传感器辨识的图案）。可以认识到，光学标记提供视线机器人导航，从而使得机器人从一个标记移动到另一个标记，和/或在点到点导航方案中遵循例如行进表面TS上的一条线，除非遇到障碍。
在其他方面中，一个或多个标记14建立一个坐标系，从而使得机器人130的控制器134基于标记14的位置（例如所述坐标系的原点）以及由例如驱动部分131的一个或多个编码器提供的数据来实施机器人130的导航。在一个方面中，遍及整个配送中心DC的后续标记实施对于机器人130位置的验证/重新校准，以便计及车轮打滑（wheel slip）或者其他测距不准确性。
在其他方面中，标记14是射频标记，该射频标记传送由传感器134S（其在一个方面中包括无线电接收器）检测到的任何适当的射频。可以认识到，控制器134被配置成基于接收自标记14的信号和/或对于标记14的检测确定配送中心DC内机器人130相对于例如固定生产和/或储存位置110A-110n和收纳桶保持位置120A-120n当中的一项或多项的位置。
在再其他方面中，控制器134包括配送中心DC的坐标地图（例如同时位置和地图绘制导航系统），从而使得机器人130的导航是基于配送中心的全局坐标参考系（例如可以独立于标记14和/或与标记14相结合来利用全局坐标）。
在一个方面中，机器人130包括连接到控制器134的障碍检测系统134D，用于检测诸如例如静物、其他机器人130和/或人类拣选员170之类的任何障碍。在一个方面中，障碍回避系统134D包括一个或多个距离传感器或其他适当的传感器，以便检测静物、其他机器人130和/或人类拣选员170。控制器134被配置成基于对于一个或多个障碍的检测来改变/修改机器人130的行进路线或路径，从而使得机器人130完成被指派给机器人的任务（例如对于收纳桶的拣选和/或放置，和/或所储存的物品的补货等等）。在一个方面中，人类拣选员170和/或材料搬运系统100的其他装备可以配备有一个或多个应答器、反射器或者其他被动式或主动式信令设备，信令设备被配置成向机器人130表明佩戴信令设备或者信令设备固定到的障碍是什么（例如人类拣选员、储存货架、收纳桶保持位置、叉式升降机或者其他车辆等等）。机器人130可以被配置成根据机器人130所遇到的障碍的类型实施不同的事务行为。
可以认识到，管理系统101（或者其任何适当的组件，比如例如自动化控制器105）通过与机器人130的通信知道每一个机器人130在配送中心DC内位于何处。在一个方面中，管理系统还知道人类拣选员170在何处（例如基于人类拣选员108的调度表）。在另一个方面中，管理系统例如基于位于拣选员170和/或装备上的任何适当的传感器或设备（比如这里所描述的那些）而知道拣选员170和其他材料搬运系统100装备位于何处，所述传感器或设备可以被用来计算其在配送中心DC内的位置。相应地，管理系统例如基于将要履行的订单协调人类拣选员170和机器人130的并合，同时允许机器人避免与人类拣选员的直接接触。
在一个方面中，管理系统101包括与人类拣选员170和机器人130通信的控制器，比如自动化控制器105和/或仓库控制器104。管理系统101（及其（一个或多个）控制器）被配置成使得所述管理系统在人类拣选区块111A-111n中生成人类拣选员170与机器人130之间的接口（例如拣选员170与机器人130之间的事务直接或间接发生的位置）。管理系统101（及其（一个或多个）控制器）还被配置成动态地、选择性地确定所述接口的状态是耦合接口还是去耦合接口（图20，方块2000）。在一个方面中，对于接口状态的确定例如是基于：机器人130或拣选员170与收集收纳桶位置112的邻近性，机器人130相对于拣选员170的邻近性，材料搬运系统100中的拣选员170的数量相比于机器人130的数量，或者可能会影响材料搬运系统100的效率的任何其他适当的因素。举例来说，当管理系统101选择性地确定接口的状态是耦合接口时，人类拣选员170例如在收集收纳桶位置112处与（一个或多个）机器人130会合，从而在收集收纳桶位置112处实施收纳桶填充（图20，方块2001），正如这里所描述的那样。例如当管理系统101确定接口的状态是去耦合接口时，人类拣选员170例如不在收集收纳桶位置112处与（一个或多个）机器人130会合，并且在（一位或多位）人类拣选员不与（一个或多个）机器人130会合的情况下在收集收纳桶位置112处实施收纳桶填充（图20，方块2001），正如这里所描述的那样。
例如参照图4和9-11，其中存在多个收集收纳桶位置112A-112n，管理系统101可以例如基于前面所描述的因素（比如例如机器人130或拣选员170与收集收纳桶位置112的邻近性，机器人130相对于拣选员170的邻近性，材料搬运系统100中的拣选员170的数量相比于机器人130的数量，或者任何其他适当的因素）动态地确定每一个收集收纳桶位置112A-112n处于耦合状态还是去耦合状态。仅仅出于示例性目的，对于任何给定的收纳桶填充，第一收集收纳桶位置（比如图4和9-11中的位置112A）可以处于未耦合状态（例如机器人130在人类拣选员170已经提供了拣选的收集收纳桶位置处拣选收集收纳桶113）。机器人130（或者另一个机器人130）移动到第二收集收纳桶位置112B，在该处，如果人类拣选员170与机器人130会合并且把所拣选的物品放置在由机器人130携带的收集收纳桶113中，则管理系统101选择机器人130与人类拣选员170之间的耦合接口。机器人130（或者另一个机器人130）可以移动到由管理系统101选择成处于耦合或去耦合状态的另一个收集收纳桶位置112C。
根据所公开的实施例的各个方面，机器人130例如被管理系统101调遣到一个或多个固定生产和/或储存位置110A-110n的一个或多个收集收纳桶位置112A-112n，以便至少部分地履行顾客订单。在一个方面中，机器人130在携带收纳桶113或者不携带收纳桶113的情况下被调遣，正如将在后面所描述的材料搬运系统110的示例性操作中所看到的那样。在一个方面中，如果机器人130在不携带收纳桶113的情况下被调遣，则该机器人被指令从任何适当的位置拣选空的收纳桶113，并且随后前进到收集收纳桶位置112A-112n，在该处，机器人拣选已经包含由拣选员170预先拣选的所储存的物品的收纳桶113，或者拣选员170把所储存的物品存放在到机器人130正在携带的收纳桶113中。在其他方面中，正如后面所描述的那样，机器人130把收纳桶113存放在任何收集收纳桶位置112A-112n处，从而把机器人130动作与拣选员170动作去耦合（例如拣选员170不等待机器人130并且机器人130不等待拣选员170，这可以被称作机器人130和拣选员170的“去耦合”操作）。可以认识到，机器人与拣选员的去耦合大大缓解了管理系统101的调度任务要求。
现在参照图1和4，在储存空间SP中的人类拣选区块111A-111n内形成一条或多条路径P，机器人130沿着所述路径运输（一个或多个）收纳桶。所述一条或多条路径P连接对应于拣选订单107并且拣选员在其中从储存中拣选和放置物品的收纳桶收集位置112A-112D。通过任何适当的方式形成所述路径，比如由管理系统101形成，并且在一个方面中例如在沿着路径P遇到障碍时由机器人130修改所述路径。在一个方面中，拣选员在配送中心内的各种预定位置处被调遣和/或位于配送中心内的各种预定位置处。在一个方面中，如果一位或多位拣选员被指派到人类拣选区块111A-111n，拣选员在“区块拣选”功能中停留在对应的预定位置处及其附近。在一个方面中，机器人130沿着一条或多条路径P行进并且每次对于一份订单收集所储存的物品220A-220C（根据拣选订单170），并且把所述订单带到收纳桶保持位置120C，比如包装和装运区域或者订单履行收集区块。管理系统101例如基于以下各项当中的一项或多项计算针对机器人130的最优或非最优行进路径P以及针对拣选员170和机器人130全部二者的最优或非最优操作序列：设施地图，所接收到的订单，将要取回的所储存的物品的位置，将要取回的所储存的物品的数量，将要取回的物品的紧迫性/优先级，可用的拣选员170的数量，可以装到收纳桶中的物品的数量，可以装到多订单收纳桶中的订单的数量，可用的机器人130的数量，配送中心DC的各种预定部分内的机器人行进速度，配送中心DC的各种预定部分内的平均拣选员速度，平均拣选员/机器人交互时间，以及可用于机器人和拣选员行进的过道。在一个方面中，管理系统101使用配送中心DC的地图预测拣选员和机器人交通拥塞点，并且调节机器人路径P（和/或人类拣选员路径HP）以回避预期的拥塞点。应当提到的是，在一个方面中，按照基本上类似于在这里关于机器人路径P所描述的方式生成人类拣选员路径HP。在一个方面中，由管理系统101生成资源密度地图，资源密度地图（其粒度按照需要被调节）图示或者通过其他方式表明在任何适当的预定时间点处的配送中心资源的密度。管理系统101基于资源密度地图把订单密度限制到一定水平，该水平确保机器人130（其利用如前面所描述的试探法进行操作）导航离开交通堵塞并且有可能完全回避交通堵塞。
举例来说，管理系统101向机器人130提供指令，从而使得机器人130被调遣从任何适当的收纳桶保持位置120B拣选空的收纳桶113（图5，方块500）。在其他方面中，机器人130在已经持有收纳桶113的情况下被调遣。携带收纳桶113的机器人130行进到预定位置，比如收集收纳桶位置112A（图5，方块505）。管理系统101为拣选员170A提供拣选指令，所述拣选指令表明该拣选员将把所储存的物品转移到收纳桶113的位置（例如收集收纳桶位置112A）（图5，方块510）。随着拣选员170A和机器人130都处在收集收纳桶位置112A处，拣选员170A拣选所储存的物品220A并且把所储存的物品220A转移到由机器人130携带的收纳桶（图5，方块515）。在这方面，当收纳桶113由机器人130携带时，机器人130的有效载荷支架132形成收集收纳桶位置112A。这可以被称作机器人130与拣选员170的“耦合”操作。另一方面，管理系统没有指令拣选员170去到任何地方。相反，机器人130被指令去到需要进行拣选的位置。拣选员170随后寻找等待中的机器人130并且走向等待中的机器人130。机器人130上的显示器被配置成指令拣选员170将从储存位置处拣选何物，并且把所拣选的（一个或多个）物品放置到由机器人130携带的收纳桶113中。在一个方面中，当相关联的人类拣选区块中的下一位拣选员（其可以是相同的拣选员170A和/或不同的拣选员）将要把另一个所储存的物品转移到收纳桶113时，由机器人130和管理系统101当中的一个或多个把后续拣选位置传送给所述下一位拣选员。如果拣选指令由机器人130传送给拣选员170A，则机器人130的用户界面UI例如表明以下各项当中的一项或多项：拣选位置、将要拣选的所储存的物品以及将要拣选的数量。拣选员170A把所储存的物品从所述后续拣选位置转移到收纳桶，以此类推（例如重复图5中的方块515和520，直到在被指派给拣选员的拣选订单107中不再有将在相关联的拣选区块中拣选的所储存的物品）。如果在相关联的拣选区块中不再有被指派由下一位拣选员（比如拣选员170A）拣选的所储存的物品，则机器人130向另一个收集收纳桶位置112B处的另一位拣选员170B行进（图5，方块525），在该处重复图5中的方块515和520以便至少把所储存的物品220B转移到收纳桶113，直到在被指派给拣选员170B的拣选订单107中不再有将要拣选的所储存的物品为止。在图4所示的示例中有三个收集收纳桶位置112A-112C，对应的拣选员170A-170C在该位置处把对应的所储存的物品220A-220C转移到由单个机器人130（例如该机器人是各个拣选位置的共用机器人）携带的共用收纳桶113，但是在其他方面中，可以在任何适当数量的收集收纳桶位置处把任何适当数量的所储存的物品转移到收纳桶。在其他方面中，单个机器人130把共用收纳桶113运输到对应于商店和/或顾客拣选订单的每一个收集收纳桶位置112A-112n。在再其他方面中，多于一个机器人130把共用收纳桶113运输到对应于商店和/或顾客拣选订单的每一个收集收纳桶位置112A-112n。
当拣选订单107完成时（例如不再有将要拣选的所储存的物品并且订单完成），机器人130把收纳桶113递送到收纳桶保持位置120C（比如包装和装运区域或者订单履行收集区块）以便履行订单（图5，方块530）。可以认识到，在这里描述的所公开的实施例的各个方面中，在到达收纳桶保持位置120C（比如包装和装运区域或者订单履行收集区块）时，机器人130把收纳桶113呈现给收纳桶保持位置120C处的人员（同时收纳桶仍然保持在机器人上），在收纳桶保持位置120C处卸放收纳桶，和/或与收纳桶保持位置120C处的其他自动化机械进行交互以便履行顾客订单。还可以认识到，当拣选员任务完成时，管理系统101向拣选员170A-170C提供指令以便进行重新指派（以便例如把针对另一份订单的物品转移到由另一个机器人携带的另一个收纳桶）（图5，方块540）。类似地，机器人130从管理系统101接收指令，以便对机器人的电源进行再充电（图5，方块535）或者取回另一个收纳桶以便履行另一份订单。
仍然参照图1和4，在一个方面中，机器人130把收纳桶放置在并非位于机器人130上的收集收纳桶位置112A-112D处，以便把所储存的物品从储存空间SS转移到收纳桶113。在这方面，所述收集收纳桶位置是以下各项当中的一项：过道收集位置112A-112C、货架收集位置112D或其组合，或者任何其他适当的离开机器人的收纳桶保持位置。举例来说，管理系统101向机器人130提供指令，从而例如基于机器人穿越状态（例如机器人移动的状态，包括沿着路径P的机器人受阻和/或机器人前进）调遣机器人130从任何适当的收纳桶保持位置120B拣选空的收纳桶113（图6，方块500）。携带收纳桶113的机器人130行进/穿越到预定位置，比如收集收纳桶位置112A，并且把收纳桶放置在收集收纳桶位置112A处（图6，方块605）。管理系统101为拣选员170A提供拣选指令，所述拣选指令表明该拣选员将把所储存的物品转移到收纳桶113的位置（例如收集收纳桶位置112A）（图5，方块510）。随着拣选员170A和收纳桶113都处在收集收纳桶位置112A处，拣选员170A拣选所储存的物品220A并且把所储存的物品220A转移到收纳桶113（图5，方块615）。在一个方面中，当相关联的人类拣选区块中的下一位拣选员（其可以是相同的拣选员170A和/或不同的拣选员）将把另一个所储存的物品转移到收纳桶113时，由管理系统101把后续拣选位置传送给所述下一位拣选员。该拣选员把所储存的物品从所述后续拣选位置转移到收纳桶，以此类推（例如重复图6中的方块615和520，直到在被指派给拣选员的拣选订单107中不再有将在相关联的拣选区块中拣选的所储存的物品）。如果在相关联的拣选区块中不再有被指派由下一位拣选员（比如拣选员170A）拣选的所储存的物品，则机器人130从收集收纳桶位置112A取回收纳桶（图6，方块625），并且把收纳桶113递送到另一个收集收纳桶位置112B（图5，方块640），在该位置重复图6中的方块615和520以便至少把所储存的物品220B转移到收纳桶，直到在被指派给拣选员170B的拣选订单107中不再有将要拣选的所储存的物品为止。正如前面所提到的那样，在图4中所示的示例中有三个收纳桶收集位置112A-112C，对应的拣选员170A-170C在该位置处把对应的所储存的物品220A-220C转移到共用收纳桶113，但是在其他方面中，可以在任何适当数量的收集收纳桶位置处把任何适当数量的所储存的物品转移到收纳桶。当拣选订单107完成时（例如不再有将要拣选的所储存的物品并且订单完成），机器人130把收纳桶113递送到收纳桶保持位置120C（比如包装和装运区域或者订单履行收集区块）以便履行订单（图6，方块530）。可以认识到，当拣选员任务完成时，管理系统101向拣选员170A-170C提供指令以便进行重新指派（以便例如把针对另一份订单的物品转移到由另一个机器人携带的另一个收纳桶）（图6，方块540）。类似地，机器人130从管理系统101接收指令，以便对机器人的电源进行再充电（图6，方块535）或者取回另一个收纳桶以便履行另一份订单。
在一个方面中，在共用收纳桶113中收集多份订单。例如参照图3A-3C，所述收纳桶是可配置的收纳桶，其中放置一个或多个容器360、361和/或分隔物362、363以便形成单元格350。管理系统101把每一个单元格350指派给对应的拣选订单107的预定的所储存的物品，从而使得当收纳桶被递送到收纳桶保持位置（比如包装和装运位置或者订单履行收集区块）时，利用来自被指派给对应的订单的单元格的所储存的物品（其现在是所拣选的物品）来履行不同的订单。举例来说，如果单个机器人130携带共用收纳桶113，则订单履行与前面关于图1、4和5所描述的情况基本上相同，但是当物品被放置在收纳桶113中时，管理系统101和机器人113当中的一个或多个表明将把所拣选的物品放置到哪一个单元格。举例来说，如果由管理系统101向拣选员170传送所拣选的物品在收纳桶113内的位置，则所述传送是任何适当的听觉和视觉通信当中的一项或多项（比如通过由拣选员佩戴的头戴式耳机或图形用户界面）。如果由机器人向拣选员170传送所拣选的物品在收纳桶113内的位置，则所述传送同样是任何适当的听觉和视觉通信当中的一项或多项，所述听觉和视觉通信例如通过机器人的用户界面UI或者部署在机器人130上的按灯拣选（pick to light）系统（其在一个方面中是用户界面的一部分）被呈现给拣选员。
现在将参照图1和9-11来描述前面所描述的订单履行操作的各种变型。举例来说，图9图示了订单履行，其中物品被转移到收纳桶113，其中收纳桶既位于离开机器人130的收集收纳桶位置处也位于机器人130上的收集收纳桶位置处。举例来说，为拣选员170A提供指令，以便按照基本上类似于前面所描述的方式拣选一个或多个所储存的物品（图12，方块510）。按照基本上类似于前面所描述的方式，拣选员170A把所述一个或多个所储存的物品（现在被称作所拣选的物品）转移到位于收集收纳桶位置112A处的收纳桶113中（具有或者不具有关于要把（一个或多个）所拣选的物品放置在收纳桶113的哪一个（哪些）单元格350中的指示）（图12，方块615）。按照基本上类似于前面所描述的方式，机器人130被调遣从收集收纳桶位置112A拣选收纳桶113（图12，方块1220），并且向另一个收集收纳桶位置112B处的另一位拣选员170B行进（图12，方块525）。按照基本上类似于前面所描述的方式，相关联的拣选区块中的下一位拣选员（比如拣选员170B）拣选一个或多个所储存的物品，并且把所述一个或多个所储存的物品（其现在是一个或多个所拣选的物品）转移到由机器人130携带的共用收纳桶113中（图12，方块515、520）。机器人130继续向其他收集收纳桶位置112C处的其他拣选员170C行进，直到拣选订单107中的所有物品都被拣选并且订单完成为止。机器人130把收纳桶113转移到收纳桶保持位置120，比如包装和装运位置或者订单履行收集区块（图12，方块530）。正如前面所描述的那样，（一位或多位）拣选员170A-170C被重新指派，并且机器人130被充电或调遣履行另一份订单（图12，方块535、540）。
图10图示了订单履行，其中几个机器人130A-130C正在活跃地拣选、放置和运输收纳桶113。正如前面所描述的那样，在这里为拣选员170A提供指令，以便拣选所储存的物品从而放置在收纳桶中（图13，方块510）。拣选员170A把所储存的物品放置在位于收集收纳桶位置112A处的收纳桶113中。机器人130A被调遣从收集收纳桶位置112A拣选收纳桶113（图13，方块1220），并且把收纳桶113转移/递送到另一个收集收纳桶位置112B（图13，方块640）。机器人130A随后能够从另一个收集收纳桶位置112E拣选另一个收集收纳桶113C（图13，方块1220）。按照前面所描述的方式，相关联的拣选区块中的下一位拣选员（比如拣选员170B）拣选一个或多个所储存的物品，并且把所述一个或多个现在拣选的物品转移到收集收纳桶位置112B处的收纳桶113（图13，方块615A和520）。另一个机器人130B被调遣从收集收纳桶位置112B拣选收集收纳桶113（图13，方块1220）。机器人130B与收纳桶113一起行进到再另一个收集收纳桶位置112C（图13，方块525），从而使得相关联的拣选区块中的另一位（例如下一位）拣选员（比如拣选员170C）按照前面所描述的方式拣选一个或多个所储存的物品，并且把所述一个或多个现在拣选的物品转移到收集收纳桶位置112C处的收纳桶113（图13，方块515和520）。机器人130B把保持（一份或多份）已完成订单的收纳桶转移到收纳桶保持位置120，比如包装和装运位置或者订单履行收集区块（图13，方块530）。可以认识到，如果收纳桶包括单元格350，可以按照前面所描述的那样同时拣选多份订单，针对不同订单的物品放置到单元格350中。正如前面所描述的那样，（一位或多位）拣选员被重新指派，并且机器人被充电或调遣以履行另一份订单（图13，方块535、540）。在图10中可以看到，另一个机器人130C可以按照基本上类似于前面所描述的方式拣选、放置和运输收纳桶113B，从而在各个机器人之间传递收纳桶113B，或者通过机器人130C将收纳桶113B基本上直接递送到收纳桶保持位置120。
图11图示了订单履行，其中两份单独的订单由两个不同的机器人130A、130B拣选。在这里，每一个机器人130A、130B拣选空的收纳桶113A、113B（图5，方块500）并且行进到一个或多个对应的收集收纳桶位置（机器人130A行进到收集收纳桶位置112A、112B、112C，并且机器人130B行进到收集收纳桶位置112G），在该位置处按照基本上类似于前面关于图5的方块505-525所描述的方式，至少一位共用的拣选员170A-170C把所储存的物品放置在由机器人130A、130B携带的收纳桶113A、113B中。在其他方面中，拣选员对于机器人130A、130B并不是共用的。按照基本上类似于前面关于图5的方块530所描述的方式，机器人130A、130B把其中具有完成的订单的收纳桶运输到收纳桶保持位置120。
从前面可以看到，在一个方面中，人类拣选区块111A-111n并不是固定的并且例如由管理系统101进行管理，从而使得拣选员170在人类拣选区块111A-111n之间行进以便优化效率，并且使得拣选员170在储存产品的位置处可用。在其他方面中，人类拣选区块111A-111n是固定的，从而使得每一个人类拣选区块111A-111n在其中具有预定数量的拣选员170。从前面还可以看到，储存货架SR被安排成在其间形成过道90，其中人类拣选员170和沿着对应的路径P、P1行进的机器人在过道90中并合。可以认识到，在一个方面中，过道90的至少一部分包括排除区块或区域EZ，机器人130在所述排除区块或区域EZ中行进，和/或所述排除区块或区域EZ包括对于收集收纳桶位置的拣选员170访问。在一个方面中，排除区块EZ例如根据机器人130的路径或穿越路线以及过道90内的收集收纳桶位置的位置而被动态地定位。在一个方面中，排除区块EZ可以对应于人类拣选区块111A-111n，其中机器人130被限制进入该人类拣选区块111A-111n。在一个方面中，管理系统101被配置成基于例如与商店和/或顾客拣选订单相关的一个或多个拣选区块处的拣选员170的状态来选择（一个或多个）机器人130的穿越路线。在一个方面中，管理系统101被配置成为（一条或多条）机器人穿越路线选择没有人类拣选员170位于其中的过道90。例如参照图21，机器人130例如可以把收纳桶从收纳桶保持位置120递送到收集收纳桶位置112。管理系统101通过确定过道90A、90B中的人类拣选区块111A、111B的状态来选择机器人130的穿越路线或路径P21（图23，方块2300）。按照前面所描述的方式，管理系统101比如从任何适当的信令设备知道拣选员170的位置，所述信令设备由拣选员170所佩戴或者对拣选员170进行检测并且确定过道90A中的人类拣选区块111A不具有拣选员170位于其中，而过道90B中的人类拣选区块111B具有位于其中的拣选员170。管理系统101把过道90A的状态从人类拣选区块状态改变到穿越路线状态（图23，方块2320），并且设定针对不受限制的穿越路线的过道状态（图23，方块2330）从而允许（一个或多个）机器人130行进穿过过道90A。在另一个方面中，如果例如管理系统101确定人类拣选区块111A、111B都具有位于其中的拣选员170（图23，方块2300），则管理系统101可以使得机器人130停止在人类拣选区块111A、111B之一的边缘或一侧111EG（图23，方块2310），并且周期性地确定人类拣选区块111A、111B的状态（图23，方块2300）。一旦管理系统101确定人类拣选区块111A、111B中至少一个（比如人类拣选区块111A）不具有位于其中的拣选员170，则管理系统101例如把过道90A的状态从人类拣选区块状态改变到穿越路线状态（图23，方块2320），并且设定针对不受限制的穿越路线的过道状态（图23，方块2330）从而允许（一个或多个）机器人130行进穿过过道90A。
参照图22A-22C，在一个方面中，一个或多个人类拣选区块111A-111n和穿越路线可以在共用过道90中共存。举例来说，图22图示了具有沿着过道90的一侧的储存货架SR的过道90。人类拣选区块111A被布置在过道90中，邻近储存货架SR。机器人130穿越路线P22位于过道内，与人类拣选区块111A相对（例如人类拣选区块111A被布置在穿越路线P22与储存货架SR之间）。图22B图示了具有布置在过道90的相对侧的储存货架SR1、SR2的过道90。在这里，人类拣选区块170位于过道90的一侧并且形成过道90的一侧，并且穿越路线P22位于过道90的另一侧并且形成过道90的另一侧。在该示例中，人类拣选区块111A位于过道90的对应于拣选所储存的物品的储存货架SR1、SR2的一侧并且形成该侧。在图22B中所示出的示例中，人类拣选区块的位置邻近储存货架SR2，但是在其他方面中，人类拣选区块的位置是动态可变的。举例来说，管理系统101按照类似于前面所描述的方式被配置成确定过道90内的人类拣选区块111A的状态（图24，方块2400）。取决于将从哪一个储存货架SR1、SR2拣选所储存的物品（例如活跃储存货架），管理系统101改变人类拣选区块170和/或穿越路线P22的位置（图24，方块2410），以便把人类拣选区块111A定义成位于过道90的对应于活跃储存货架的一侧，并且将穿越路线P22定义成邻近非活跃储存货架（例如不从中拣选所储存的物品的货架）。在另一个方面中，如图22C中所示，人类拣选区块111A、111B和穿越路线P22在共用过道内连续地共存。在这方面，过道90具有两侧，但是每一侧被划分成一个或多个人类拣选区块部分111SZ以及一个或多个穿越路线部分2210，其中人类拣选区块部分111SZ以及一个或多个穿越路线部分2210在过道的共用一侧是连续的。在这方面，管理系统101可以确定每一个人类拣选区块111A、111B具有位于其中的拣选员170（图24，方块2400）并且改变穿越路线P22的（一个或多个）位置（图24，方块2410），从而使得穿越路线P22经过穿越路线部分2210。在其他方面中，仍然参照图22C，人类拣选区块111A、11B可以位于过道的共用一侧，从而沿着过道的仅仅一侧建立穿越路线P22。正如这里所提到的那样，在其他方面中，可以用机器人拣选员和机器人拣选区块替代所有人类拣选员170和人类拣选区块111A-111n。
可以认识到，参照图14，在一个方面中，材料搬运系统100还用于库存补货以及订单退货。在所公开的实施例的这方面中，拣选员170由管理系统101引导来利用将被放置在储存中的一个或多个物品填充位于收纳桶保持位置120R处的收纳桶113（图15，方块1500），所述收纳桶保持位置120R比如是补货站（其在一个方面中类似于包装站）。在一个方面中利用多个相同的物品或者在其他方面中利用不同的物品填充收纳桶113，以便对配送中心进行重新进货。管理系统101引导机器人130从收纳桶保持位置120R拣选已填充的收纳桶（图15，方块1510）。机器人130导航到配送中心DC的预定储存区域（图15，方块1512），并且：等待拣选员170从机器人130拣选收纳桶113（图15，方块1514），其中拣选员170把收纳桶113放置在预定储存空间SS中（图15，方块1515）；将收纳桶113放置在收纳桶保持位置120中（图15，方块1520），所述收纳桶保持位置120在这方面可以是收纳桶收集位置112（例如过道或储存货架SR中的卸放位置），在该位置拣选员把收纳桶113转移到预定储存空间SS（图15，方块1525）；或者机器人把收纳桶113放置在预定储存空间SS中（图15，方块1530）。如果拣选员从机器人130或者从收纳桶保持位置120移除收纳桶113，则受到管理系统101引导的拣选员把收纳桶113从机器人和/或收纳桶保持位置120（例如卸放位置）移动到储存货架SR上的预定储存空间SS。可以认识到，在其他方面中，拣选员170从收纳桶拣选一个或多个物品以用于放置在储存中，比如放置在位于储存货架SR的储存空间SS中的部分地出空的收纳桶113内。
参照图16，管理系统101被配置成引导机器人130在邻近的固定生产和/或储存位置110A、110B之间的行进环路1600（例如虚拟传送机）中行进，其中每一个固定生产和/或储存位置110A、110B包括对应的人类拣选区块111A-111F。在这方面，机器人130环绕行进环路1600行进，以便访问每一个人类拣选区块111A-111F。机器人130偏离行进环路以便进入人类拣选区块111A-111F，从而按照基本上类似于前面所描述的方式拣选或放置收纳桶。机器人130回到行进环路1600以便把收纳桶113运输到收纳桶保持位置（比如包装和装运区域120）。还参照图17，可以认识到，以收纳桶保持位置120（例如包装和装运位置）为目的地的携带收纳桶113的机器人130可以沿着旁路1600S行进，以便减少沿着行进环路1600的机器人行进时间。在一个方面中，旁路1600S根据沿着行进环路1600的机器人交通情况被动态地定位并且位于沿着行进环路1600的任何位置。在其他方面中，旁路1600S被定位在行进环路1600的基本上固定的区域处。
在所公开的实施例的其他方面中，材料搬运系统100引导机器人130随着库存水平改变在配送中心DC中重新安排物品，以便更好地利用储存空间。举例来说，所述物品的重新安排基于季节、促销等等，以便把高需求物品放置在优化拣选时间/成本的位置处。
在一个方面中，在这里所描述的订单履行过程中，材料搬运系统100对于导致无法履行订单的干扰（比如例如材料数量不足和位置不准确）是鲁棒的。例如参照图1、4和18，在一个方面中，管理系统101被配置成通过任何适当的方式跟踪每一个物品的数量以及储存在固定生产和/或储存位置110A-110n中的每一个物品的位置（图18，方块1800），从而使得随着物品的数量被出空而动态地改变针对每一份将要履行的订单的机器人130路径P和/或拣选订单107（图18，方块1810）。每一个机器人130例如通过通信模块135按照任何适当方式与管理系统101进行通信并且反之亦然，从而使得机器人130接收针对拣选路径P和拣选位置（例如收集收纳桶位置的位置、所储存的物品的位置和/或拣选员170的位置）的更新（图18，方块1820）。类似地，每一位拣选员170按照任何适当方式与管理系统101进行通信并且反之亦然，从而使得拣选员170接收针对拣选位置（例如收集收纳桶位置的位置和/或所储存的物品的位置）的更新（图18，方块1830），从而使得拣选员与相应的机器人130进行接口并且从与原始调度的位置不同的位置拣选出空的物品（图18，方块1835），或者调度订单在以后的某一时间当在配送中心DC内对出空的物品进行了补货或重新进货时完成（图18，方块1840）。如果物品不足以履行订单（例如通过拣选针对另一份不同订单的物品而在订单履行期间出空了那些物品），则在一个方面中把进行中的订单工作（例如已经被拣选并且位于例如收纳桶内的物品）返回到其所来自的配送中心DC内的储存货架SR（图2）中的位置（图18，方块1850），而在其他方面中则把进行中的订单工作（例如保持已经拣选的物品的收纳桶）运输到收纳桶保持位置120（比如包装和装运位置或者订单履行收集区块），以便履行至少部分地或者完全由所述收纳桶内的物品构成的另一份订单（图18，方块1855）。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，一种用于储存空间的储存填充和取回系统包括：按照预定的有序配置分布在储存空间中并且定义至少一个人类拣选区块的多个固定储存位置，所述至少一个人类拣选区块被安排成由人类拣选员访问以便从在所述至少一个人类拣选区块中被排成阵列的各个固定储存位置拣选或放置物品，所述至少一个人类拣选区块当中的每一个具有至少一个收集收纳桶位置；被配置成在储存空间内保持和运输收纳桶并且具有末端执行器的至少一个自主移动机器人，所述末端执行器被安排成在所述至少一个自主移动机器人与收纳桶保持站之间以及在所述至少一个自主移动机器人与收集收纳桶位置之间自主转移收纳桶；储存管理系统，可通信地连接到所述至少一个自主移动机器人，并且被配置成把所述至少一个自主移动机器人当中的每一个自主移动机器人与来自所述至少一个人类拣选区块当中的一个人类拣选区块相关联，每一个相关的人类拣选区块在该相关的人类拣选区块的固定储存位置处具有对应于所述储存管理系统的商店和/或顾客拣选订单的至少一个所储存的物品；其中所述至少一个自主移动机器人被配置成把收纳桶运输到每一个相关联的人类拣选区块的收集收纳桶位置，并且其中每一个收集收纳桶位置被安排成由人类拣选员访问并且定义人类拣选区块中的人类拣选员与所述至少一个自主移动机器人之间的接口。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，所述储存管理系统包括控制器，控制器与人类拣选员和所述至少一个自主移动机器人通信，并且被配置成使得所述储存管理系统生成人类拣选区块中的人类拣选员与所述至少一个自主移动机器人之间的接口，并且选择性地确定所述接口的状态是耦合接口还是去耦合接口。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，当所述接口的状态是耦合接口时，人类拣选员与所述至少一个自主移动机器人会合从而在收集收纳桶位置处实施收纳桶填充。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，当所述接口的状态是去耦合接口时，在人类拣选员与所述至少一个自主移动机器人不会合的情况下在收集收纳桶位置处实施收纳桶填充。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，所述相关的人类拣选区块在储存空间中形成路径，所述路径连接对应于商店和/或顾客拣选订单的各个收集收纳桶位置。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，所述机器人被配置成沿着所述路径把收纳桶运输到每一个收集收纳桶位置。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，所述机器人把共用收纳桶运输到对应于商店和/或顾客拣选订单的每一个收集收纳桶位置。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，共用机器人把共用收纳桶运输到对应于商店和/或顾客拣选订单的每一个收集收纳桶位置。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，多于一个机器人把共用收纳桶运输到对应于商店和/或顾客拣选订单的每一个收集收纳桶位置。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，所述储存管理系统把共用收纳桶与至少一份相应的订单和相应的机器人相关联，从而通过共用机器人把共用收纳桶运输到每一个收集收纳桶位置。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，所述共用收纳桶被划分成多于一个单元格，所述共用收纳桶与多于一份相应的订单相关联，并且其中所述储存管理系统把每一个单元格与来自与共用收纳桶相关联的所述多于一份订单当中的不同的相应订单相关联。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，所述储存管理系统分别引导每一个相关的人类拣选区块处的人类拣选员利用所订购的所储存的物品填充所述相关的人类拣选区块的收集收纳桶位置处的共用收纳桶。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，所述储存管理系统基于沿着所述路径的机器人穿越状态把人类拣选员引导到对应的收集收纳桶位置。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，所述储存管理系统确定用于所述至少一个自主移动机器人穿越所述路径的不同的穿越路线，并且其中所述储存管理系统基于一个或多个相关的人类拣选区块处的人类拣选员的状态选择针对所述至少一个自主移动机器人的穿越路线。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，所述固定储存位置沿着过道分布并且所述至少一个人类拣选区块被布置在过道中，所述储存管理系统被配置成对于所述穿越路线选择没有人类拣选员位于其中的过道。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，所述固定储存位置沿着过道分布并且所述至少一个人类拣选区块被布置在过道中，所述储存管理系统的控制器被配置成确定没有人类拣选员位于其中的所述至少一个人类拣选区块的状态，并且设定针对所述至少一个自主移动机器人的不受限制的穿越路线的过道状态。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，所述固定储存位置沿着过道分布并且所述至少一个人类拣选区块被布置在过道中，所述过道既具有人类拣选区块也具有机器人穿越路线，所述储存管理系统被配置成选择每一个过道的状态，并且把过道的状态从所述至少一个人类拣选区块改变到所述机器人穿越路线。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，所述储存管理系统被配置成把所述至少一个自主移动机器人停止在位于过道中的所述至少一个人类拣选区块的边缘或一侧，其中当过道的状态改变到穿越路线状态时所述至少一个自主移动机器人继续前进。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，所述储存管理系统被配置成把所述至少一个自主移动机器人停止在收集收纳桶位置处，其中收纳桶位于相关的人类拣选区块的边缘处，其中当过道的状态改变到穿越路线状态时所述至少一个自主移动机器人继续前进。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，所述固定储存位置和所述至少一个人类拣选区块被沿着过道布置，其中所述至少一个人类拣选区块形成共用过道的一侧，并且所述穿越路线形成共用过道的另一侧。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，所述至少一个人类拣选区块和所述穿越路线在共用过道内连续共存，并且所述储存管理系统被配置成选择性地切换所述至少一个人类拣选区块和所述穿越路线在共用过道内的位置。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，所述储存管理系统确定用于所述至少一个自主移动机器人穿越所述路径的不同的穿越路线，并且其中所述管理系统基于一个或多个相关的人类拣选区块处的人类拣选员的状态选择针对所述至少一个自主移动机器人的穿越路线。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，所述储存管理系统把共用收纳桶与至少一份相应的商店和/或顾客拣选订单相关联，并且由多于一个机器人把共用收纳桶运输到对应于所述商店和/或顾客拣选订单的每一个收集收纳桶位置。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，每一个人类拣选区块的收集收纳桶位置被定位成邻近所述人类拣选区块的一侧，从而为人类拣选员提供访问以便从所述人类拣选区块的储存位置进行拣选。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，所述系统还包括定义订单履行收集区块的收纳桶保持位置，所述至少一个自主移动机器人被配置成把收纳桶内的一个或多个所储存的物品运输到所述订单履行收集区块。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，所述收集收纳桶位置基于预定订单特性是动态可变的。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，所述储存管理系统被配置成把所述至少一个人类拣选区块的状态改变到至少一个机器人拣选区块，所述系统还包括至少一个机器人拣选员，并且所述至少一个机器人拣选区块被安排成由机器人拣选员访问以便从在所述至少一个机器人拣选区块中被排成阵列的各个固定储存位置拣选或放置物品。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，一种用于配送中心空间的材料搬运系统包括：按照预定的有序配置分布在配送中心空间中并且定义至少一个人类拣选区块的多个固定生产和/或储存位置，所述至少一个人类拣选区块被安排成由人类拣选员访问以便从在所述至少一个人类拣选区块中被排成阵列的各个固定生产和/或储存位置拣选或放置物品，所述至少一个人类拣选区块当中的每一个人类拣选区块的固定生产和/或储存位置整体耦合到邻近每一个人类拣选区块的至少一个收集收纳桶位置；被配置成在配送中心空间内保持和运输收纳桶并且具有末端执行器的至少一个自主移动机器人，所述末端执行器被安排成在所述至少一个自主移动机器人与收纳桶保持站之间以及在所述至少一个自主移动机器人与收集收纳桶位置之间自主转移收纳桶；订单管理系统，可通信地连接到所述至少一个自主移动机器人，并且被配置成把所述至少一个自主移动机器人当中的每一个自主移动机器人与来自所述至少一个人类拣选区块当中的多于一个相关的人类拣选区块的一个人类拣选区块相关联，每一个相关的人类拣选区块在该相关的人类拣选区块的固定生产和/或储存位置处具有对应于所述管理系统的拣选订单的所储存的物品；其中所述至少一个自主移动机器人被配置成把收纳桶运输到每一个相关联的人类拣选区块的收集收纳桶位置，并且其中每一个收集收纳桶位置被安排成由人类拣选员访问并且定义人类拣选区块中的人类拣选员与所述至少一个自主移动机器人之间的接口。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，所述收集收纳桶位置被插入在所述至少一个自主移动机器人与相关联的人类拣选区块的固定生产和/或储存位置之间。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，所述收集收纳桶位置定义所述至少一个自主移动机器人与相关联的人类拣选区块的固定生产和/或储存位置之间的收纳桶接口。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，每一个收集收纳桶位置具有定义收纳桶保持站的收纳桶支架，所述支架被安排成使得所述支架上的收纳桶被放置在人类拣选员的人体工程学高度处。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，所述收集收纳桶位置通过人类拣选员耦合到邻近的人类拣选区块的固定生产和/或储存位置。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，所述相关的人类拣选区块在配送中心空间中形成一路径，所述路径连接对应于商店和/或顾客拣选订单的各个收集收纳桶位置。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，所述订单管理系统分别引导每一个相关的人类拣选区块处的人类拣选员利用所订购的所储存的物品填充所述相关的人类拣选区块的收集收纳桶位置处的共用收纳桶。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，所述订单管理系统基于沿着所述路径的机器人穿越状态把人类拣选员引导到对应的收集收纳桶位置。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，所述至少一个自主移动机器人被配置成把收纳桶运输到沿着所述路径的每一个收集收纳桶位置。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，所述路径被布置在形成在人类拣选区块之间的过道中，并且人类拣选员和沿着所述路径穿越过道的机器人在过道中并合。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，所述系统还包括定义订单履行收集区块的收纳桶保持位置，所述至少一个自主移动机器人被配置成把收纳桶内的一个或多个所储存的物品运输到订单履行收集区块。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，一种用于操作配送中心的方法包括：提供安排在人类拣选区块中的储存位置，每一个人类拣选区块具有至少一个收集收纳桶位置；利用储存管理系统（MS）生成人类拣选区块中的人类拣选员的调度表，人类拣选员的调度表对应于拣选订单；利用储存管理系统定义连接对应于拣选订单的各个人类拣选区块的路径；以及基于人类拣选员的调度表利用储存管理系统路由至少一个自主移动机器人以便穿越所述路径到达每一个相应的人类拣选区块的所述至少一个收集收纳桶位置。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，所述方法还包括：利用所述至少一个自主移动机器人运输共用收纳桶并且利用储存管理系统把共用收纳桶与至少一份相应的订单和相应的自主移动机器人相关联，从而使得通过共用自主移动机器人把共用收纳桶运输到每一个收集收纳桶位置。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，所述方法还包括利用储存管理系统引导每一个相应的人类拣选区块处的人类拣选员来利用所订购的所储存的物品填充收纳桶收集位置处的共用收纳桶。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，所述方法还包括：利用储存管理系统把共用收纳桶与多于一份相应的订单相关联，从而使得共用收纳桶的至少一个单元格与来自与所述共用收纳桶相关联的多于一份订单当中的不同的相应订单相关联。
根据所公开的实施例的一个或多个方面，所述方法还包括：利用储存管理系统把共用收纳桶与至少一份相应的商店和/或顾客拣选订单相关联，并且利用多于一个自主移动机器人把共用收纳桶运输到对应于商店和/或顾客拣选订单的每一个收集收纳桶位置。
应当理解的是，前面的描述仅仅说明所公开的实施例的各个方面。本领域技术人员在不背离所公开的实施例的各个方面的情况下可以设想出各种替换方案和修改。因此，所公开的实施例的各个方面意图涵盖落在所附权利要求的范围内的所有此类替换方案、修改和变型。此外，仅仅在互不相同的从属或独立权利要求中记载不同的特征的事实并不意味着无法有利地使用这些特征的组合，这样的组合保持在本发明的各个方面的范围之内。

Claims (20)

1.一种用于储存空间的储存填充和取回系统，所述系统包括：
按照预定的有序配置分布在储存空间中并且定义至少一个人类拣选区块的多个固定储存位置，所述至少一个人类拣选区块被安排成由人类拣选员访问在所述至少一个人类拣选区块中被排成阵列的各个固定储存位置以便从在所述至少一个人类拣选区块中被排成阵列的各个固定储存位置拣选或放置物品；
被配置成在储存空间内保持和运输收纳桶并且具有末端执行器的至少一个机器人拣选员，所述末端执行器被安排成在所述至少一个机器人拣选员与收纳桶保持站之间以及在所述至少一个机器人拣选员与设置在至少一个人类拣选区块处的至少一个收集收纳桶位置之间自主转移收纳桶；以及
储存管理系统，可通信地连接到所述至少一个机器人拣选员并且被配置成把所述至少一个机器人拣选员当中的每一个机器人拣选员与来自所述至少一个人类拣选区块当中的人类拣选区块相关联，每一个相关的人类拣选区块在所述相关的人类拣选区块的固定储存位置处具有对应于所述储存管理系统的商店或顾客拣选订单的至少一个所储存的物品；
其中，所述至少一个机器人拣选员被配置成把收纳桶运输到所述至少一个收集收纳桶位置，并且其中所述至少一个收集收纳桶位置中的每一个收集收纳桶位置被安排成由人类拣选员访问并且所述相关的人类拣选区块在储存空间中形成路径，所述路径连接对应于商店或顾客拣选订单的所述至少一个收集收纳桶位置中的各个收集收纳桶位置。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个机器人拣选员被配置成把收纳桶运输到沿着所述路径的所述至少一个收集收纳桶位置中的每一个收集收纳桶位置。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述至少一个机器人拣选员把共用收纳桶运输到对应于商店或顾客拣选订单的所述至少一个收集收纳桶位置中的每一个收集收纳桶位置。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，共用机器人拣选员把共用收纳桶运输到对应于商店或顾客拣选订单的所述至少一个收集收纳桶位置中的每一个收集收纳桶位置。
5.根据权利要求3所述的系统，其中，多于一个机器人拣选员把共用收纳桶运输到对应于商店或顾客拣选订单的所述至少一个收集收纳桶位置中的每一个收集收纳桶位置。
6.根据权利要求3所述的系统，其中，所述储存管理系统把共用收纳桶与至少一份相应的订单和所述至少一个机器人拣选员中的相应的机器人拣选员相关联，从而通过共用机器人拣选员把共用收纳桶运输到所述至少一个收集收纳桶位置中的每一个收集收纳桶位置。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述共用收纳桶被划分成多于一个单元格，所述共用收纳桶与多于一份相应的订单相关联，并且其中所述储存管理系统把所述共用收纳桶的每一个单元格与来自与所述共用收纳桶相关联的所述多于一份订单的不同的相应订单相关联。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述储存管理系统包括控制器，所述控制器与人类拣选员和所述至少一个机器人拣选员通信，并且被配置成使得所述储存管理系统生成所述至少一个人类拣选区块中的人类拣选区块中的人类拣选员与所述至少一个机器人拣选员之间的接口，并且选择性地确定所述接口的状态是耦合接口还是去耦合接口。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，当所述接口的状态是耦合接口时，所述人类拣选员与所述至少一个机器人拣选员会合从而实施所述至少一个收集收纳桶位置中的收集收纳桶位置处的收纳桶填充。
10.根据权利要求8所述的系统，其中，当所述接口的状态是去耦合接口时，在人类拣选员与所述至少一个机器人拣选员不会合的情况下实施所述至少一个收集收纳桶位置中的收集收纳桶位置处的收纳桶填充。
11.一种用于操作配送中心的方法，所述方法包括：
提供按照预定的有序配置分布在储存空间中并且定义至少一个人类拣选区块的多个固定储存位置，所述至少一个人类拣选区块被安排成由人类拣选员访问在所述至少一个人类拣选区块中被排成阵列的各个固定储存位置以便从在所述至少一个人类拣选区块中被排成阵列的各个固定储存位置拣选或放置物品；
利用至少一个机器人拣选员在储存空间内保持和运输收纳桶，所述至少一个机器人拣选员具有末端执行器，所述末端执行器被安排成在所述至少一个机器人拣选员与收纳桶保持站之间以及在所述至少一个机器人拣选员与设置在至少一个人类拣选区块处的至少一个收集收纳桶位置之间自主转移收纳桶；
利用储存管理系统把储存管理系统可通信地连接到所述至少一个机器人拣选员并且把所述至少一个机器人拣选员当中的每一个机器人拣选员与来自所述至少一个人类拣选区块当中的人类拣选区块相关联，每一个相关的人类拣选区块在所述相关的人类拣选区块的固定储存位置处具有对应于所述储存管理系统的商店或顾客拣选订单的至少一个所储存的物品；以及
利用所述至少一个机器人拣选员把收纳桶运输到所述至少一个收集收纳桶位置，其中所述至少一个收集收纳桶位置中的每一个收集收纳桶位置被安排成由人类拣选员访问并且所述相关的人类拣选区块在储存空间中形成路径，所述路径连接对应于商店或顾客拣选订单的所述至少一个收集收纳桶位置中的各个收集收纳桶位置。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：利用所述至少一个机器人拣选员把收纳桶运输到沿着所述路径的所述至少一个收集收纳桶位置中的每一个收集收纳桶位置。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括利用所述至少一个机器人拣选员把共用收纳桶运输到对应于商店或顾客拣选订单的所述至少一个收集收纳桶位置中的每一个收集收纳桶位置。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括利用共用机器人拣选员把共用收纳桶运输到对应于商店或顾客拣选订单的所述至少一个收集收纳桶位置中的每一个收集收纳桶位置。
15.根据权利要求13所述的方法，还包括利用多于一个机器人拣选员把共用收纳桶运输到对应于商店或顾客拣选订单的所述至少一个收集收纳桶位置中的每一个收集收纳桶位置。
16.根据权利要求13所述的方法，还包括利用所述储存管理系统把共用收纳桶与至少一份相应的订单和所述至少一个机器人拣选员中的相应的机器人拣选员相关联，并且利用共用机器人拣选员把共用收纳桶运输到所述至少一个收集收纳桶位置中的每一个收集收纳桶位置。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括把所述共用收纳桶划分成多于一个单元格，把所述共用收纳桶与多于一份相应的订单相关联，以及利用所述储存管理系统把所述共用收纳桶的每一个单元格与来自与所述共用收纳桶相关联的所述多于一份订单的不同的相应订单相关联。
18.根据权利要求11所述的方法，其中所述储存管理系统包括控制器，所述控制器与人类拣选员和所述至少一个机器人拣选员通信，所述方法还包括：利用所述储存管理系统生成所述至少一个人类拣选区块中的人类拣选区块中的人类拣选员与所述至少一个机器人拣选员之间的接口，以及选择性地确定所述接口的状态是耦合接口还是去耦合接口。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括：当所述接口的状态是耦合接口时，实施所述至少一个收集收纳桶位置中的收集收纳桶位置处的收纳桶填充，其中所述人类拣选员与所述至少一个机器人拣选员会合。
20.根据权利要求18所述的方法，还包括：当所述接口的状态是去耦合接口时，在人类拣选员与所述至少一个机器人拣选员不会合的情况下实施所述至少一个收集收纳桶位置中的收集收纳桶位置处的收纳桶填充。
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