CN111105181A - 用于订单履行的识别和计划系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种识别和计划系统包括扫描仪总成、机器人操纵器和控制服务器。所述控制服务器检测第一库存存储系统中的第一多个库存物品，并且关于所述扫描仪总成中的一个或多个图像传感器的位置确定所述检测到的第一多个库存物品中的第一库存物品的第一组位置参数。所述控制服务器为所述第一库存物品产生多个拣选路径计划，其中每个拣选路径计划对应于将所述确定的第一组位置参数变换为关于所述机器人操纵器的第二组位置参数。所述控制服务器还从所述多个拣选路径计划中选择第一拣选路径计划，并且基于所述第一拣选路径计划来控制所述机器人操纵器以从所述第一库存存储系统中拣选所述第一库存物品。

Description

用于订单履行的识别和计划系统及方法
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2018年10月25日提交的第16/170,958号美国专利申请的权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开的各种实施例涉及仓库自动化技术。更具体地，本公开的各种实施例涉及一种用于订单履行的识别和计划系统及方法。
背景技术
仓库自动化技术的进步推动了高级货到人(GTP)系统的开发，所述GTP系统用于自动拾取、分拣和/或存放不同类型的库存物品以用于仓库的多条订单履行和配送中心线。常规的GTP系统包括通常安装在机器人操纵器上的扫描仪，诸如相机。扫描仪检测并识别存储单元中的不同库存物品。每次扫描仪扫描库存物品时，机器人操纵器都会等待扫描完成，然后产生指令来操纵机器人臂以拣选所扫描的库存物品。这导致机器人操纵器操纵机器人臂并拣选所扫描的库存物品的响应出现延迟。这进一步导致为一个或多个订单拣选库存物品的周期时间增加。此外，在需要频繁装运和较短交付时间的情况下，常规的GTP系统或仓库自动化系统的输出基于吞吐量的可变性或者甚至由于人为因素而引起班次内或班次间吞吐量的下降而受到损害。这导致订单履行容易出错，以及供应链中的订单拣选和处理成本上升，这可能是不希望的。
通过将所描述的系统与本公开的一些方面进行比较，如在本申请的其余部分中并参考附图所阐述的，常规和传统方法的其他限制和缺点对于所属领域技术人员将变得显而易见。
发明内容
在至少一个附图中基本上示出和/或结合至少一个附图描述了用于订单履行的识别和计划系统及方法，如在权利要求中更完整地阐述的。
在一个实施例中，提供了一种识别和计划系统。所述系统包括扫描仪总成、机器人臂和控制服务器。所述扫描仪总成包括一个或多个图像传感器。所述机器人操纵器包括机器人臂和能够拆卸地附接到所述机器人臂的末端执行器。所述控制服务器包括控制电路，所述控制电路被配置为由所述一个或多个图像传感器检测第一库存存储系统中的第一多个库存物品。所述控制电路被配置为关于所述扫描仪总成中的所述一个或多个图像传感器中的图像传感器的位置确定检测到的第一多个库存物品中的第一库存物品的第一组位置参数。所述控制电路被配置为产生用于所述第一库存物品的多个拣选路径计划。所述多个拣选路径计划中的每个拣选路径计划对应于将所确定的第一组位置参数变换为关于所述机器人操纵器的第二组位置参数。所述控制电路被配置为从所述多个拣选路径计划中选择第一拣选路径计划。在对所述第一库存物品执行拣选操作之前选择所述第一拣选路径计划。基于在测试计算机模拟中所述拣选操作的成功、基于与选定的第一拣选路径计划相对应的所述第二组位置参数来选择所述第一拣选路径计划。所述控制电路被配置为在所述拣选操作中基于所述第一拣选路径计划，控制所述机器人臂和所述末端执行器以从所述第一库存存储系统中拣选所述第一库存物品。
在一个实施例中，提供了一种识别和计划系统。所述系统包括控制服务器。所述控制服务器包括控制电路，所述控制电路被配置为检测第一库存存储系统中的第一多个库存物品。所述控制电路被配置为关于一个或多个图像传感器中的图像传感器的位置确定检测到的第一多个库存物品中的第一库存物品的第一组位置参数。所述控制电路被配置为产生用于所述第一库存物品的多个拣选路径计划。所述多个拣选路径计划中的每个拣选路径计划对应于将所确定的第一组位置参数变换为关于机器人操纵器的第二组位置参数。所述控制电路被配置为从所述多个拣选路径计划中选择第一拣选路径计划。在对所述第一库存物品执行拣选操作之前选择所述第一拣选路径计划。基于在测试计算机模拟中所述拣选操作的成功、基于与所述第一拣选路径计划相对应的所述第二组位置参数来选择所述第一拣选路径计划。所述控制电路被配置为在所述拣选操作中基于所述选定的第一拣选路径计划，控制机器人臂和能够拆卸地附接到所述机器人臂的末端执行器以从所述第一库存存储系统中拣选所述第一库存物品。
在一个实施例中，提供了一种包括控制电路和一个或多个图像传感器的识别和计划系统的方法。在所述方法中，通过所述一个或多个图像传感器检测第一库存存储系统中的第一多个库存物品。由所述控制电路关于所述一个或多个图像传感器中的图像传感器的位置确定检测到的第一多个库存物品中的第一库存物品的第一组位置参数。由所述控制电路为所述第一库存物品产生多个拣选路径计划。所述多个拣选路径计划中的每个拣选路径计划对应于将所确定的第一组位置参数变换为关于机器人操纵器的第二组位置参数。由所述控制电路从所述多个拣选路径计划中选择第一拣选路径计划。在对所述第一库存物品执行拣选操作之前选择所述第一拣选路径计划。基于在测试计算机模拟中所述拣选操作的成功、基于与所述第一拣选路径计划相对应的所述第二组位置参数来选择所述第一拣选路径计划。在所述拣选操作中，由所述控制电路基于所述选定的第一拣选路径计划，控制机器人臂和能够拆卸地附接到所述机器人臂的末端执行器以从所述第一库存存储系统中拣选所述第一库存物品。
在一个实施例中，提供了一种存储指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令在由至少一个处理器执行时使所述至少一个处理器执行上述识别和计划系统的方法。
通过阅读本公开的以下详细描述以及附图，可以明白本公开的这些和其他特征和优点，在所述附图中，相同的附图标记始终指代相同部分。
附图说明
图1示出了根据本公开的实施例的用于订单履行的识别和计划系统的框图。
图2A示出了根据本公开的实施例的用于订单履行的图1的识别和计划系统的详细框图。
图2B示出了根据本公开的备选实施例的用于订单履行的识别和计划系统的详细框图。
图3示出了根据本公开的实施例的包括图1的识别和计划系统的示例性仓库场景。
图4A示出了根据本公开的实施例的示例性库存存储系统，所述库存存储系统放置在扫描仪总成前面以用于从库存存储系统中检测库存物品。
图4B示出了根据本公开的实施例的示例性机器人操纵器，所述机器人操纵器基于最优拣选路径计划对库存存储系统中的不同库存物品执行拣选操作。
图5A示出了根据本公开的实施例的用于对库存存储系统中容纳的库存物品顺序地执行扫描操作、拣选操作和订单合并的第一场景。
图5B示出了根据本公开的实施例的用于对不同的库存存储系统的队列定时执行扫描操作和拣选操作的第二场景。
图6A和图6B共同地示出了根据本公开的实施例的用于通过示例性机器人操纵器在两个不同阶段中执行放置操作的场景。
图7A、图7B和图7C共同地示出了根据本公开的实施例的描绘了用于仓库中的订单履行的方法的流程图。
具体实施方式
可以在所公开的用于订单履行的识别和计划系统及方法中找到以下描述的实施方式。所公开的识别和计划系统提供了一种解决方案以最小化吞吐量损失并优化从库存存储系统中拾取不同类型的库存物品(例如，快速消费品(FMCG)、耐用品或其他消费品)的总周期时间。所公开的识别和计划系统包括在空间上位于仓库中的不同位置的扫描仪总成和机器人操纵器。由于扫描仪总成和机器人操纵器的这种定位，可以基于在机器人操纵器进行拣选操作之前执行扫描和拣选路径计划操作来实现优化。路径计划操作可以对应于对机器人操纵器的最优位置值(即，沿着水平、竖直和旋转轴线的最优拣选路径计划或放置路径计划)的估计。此类最优位置值可以用于控制机器人操纵器以执行拣选操作或放置操作。在拣选操作(或放置操作)中，可以基于最优位置值来操纵机器人操纵器的末端执行器以从(或向)机器人操纵器附近的存储系统的存储架(或托盘)拣选(或放置)物品(例如，已订购商品)。
此外，所公开的解决方案在库存存储系统到达用于拣选操作的机器人操纵器之前确定最优拣选路径计划。这进一步优化了订单履行中的附加的延迟开销，诸如订单拣选时间和机器人操纵器的响应时间。对拣选路径计划的确定是在模拟环境中完成的，在所述模拟环境中，递归地修改机器人操纵器的不同位置和抓取参数以识别最优位置和抓取参数。在每次尝试拣选库存物品时，最优位置和抓取参数的应用都可能导致拣选操作成功。而且，拣选操作的成功可以归因于GTP系统的实施。与单个工人必须手动接近存储系统、将库存物品拣选并进一步放入专用搬运箱中的人到货(PTG)系统相比，GTP系统的使用有助于有计划地组织不同的存储系统上的库存物品以及有计划地支持多个移动机器人移动库存物品。这种有计划地组织库存物品进一步有助于实时或接近实时地预测库存移动并控制订单履行率。可以基于对不同库存物品的历史需求、当前需求以及需求预测来实现有计划地组织不同的库存物品。可能不需要在机器人操纵器端处理拣选路径计划。因此，在所公开的解决方案中，与常规的GTP拣选系统相比，可以实现用于订单拣选的较短周期时间。
所公开的解决方案还提供了排队阶段。在排队阶段中，可以与另一个库存存储系统的扫描操作并行地将库存存储系统放置在队列中以进行拣选操作。由于扫描操作和拣选路径计划操作发生在拣选操作之前，因此拣选时间与常规GTP系统的拣选时间相比显著减少。因此，与常规GTP系统相比，所公开的解决方案提供了更高吞吐量。由于扫描操作发生在拣选操作之前，因此只能为拣选操作选择自动可拣选的库存物品。这可以确保订单履行的准确性，并且进一步确保仅包含所有可自动拣选的库存物品的那些订单被批准用于自主拣选。包含可手动拣选的库存物品的订单可以通过订单合并阶段进行处理，在所述订单合并阶段中，此类库存物品由仓库中的工人手动拣选和处理。订单合并过程可以在识别和计划系统的拣选操作之前执行。
由于常规仓库可以处理由于人为因素而在班次内和班次间引起的高吞吐量可变性，因此所提出的解决方案提供了一种保持一致的吞吐量和无差错订单履行的方式，所述方式的每次装运成本更低，从而使企业在竞争中具有竞争优势。所提出的解决方案还增强了常规GTP系统运行多个班次以满足高峰需求周期并提高供应链的整体效率和生产率的能力。
图1示出了根据本公开的实施例的用于订单履行的识别和计划系统的框图。在图1中，示出了识别和计划系统102的框图100。识别和计划系统102包括控制服务器104、多个库存存储系统106A、...、106N(包括多个存储仓108A、...、108N)、多个移动机器人110A、...、110N和扫描仪总成112(包括多个图像传感器114)。识别和计划系统102还包括机器人操纵器116(包括机器人臂118和末端执行器120)和人机界面(HMI)122。还示出了通信网络124，所述通信系统通信地耦合到控制服务器104、多个库存存储系统106A、...、106N、多个移动机器人110A、...、110N、扫描仪总成112、机器人操纵器116和HMI 122。而且，示出了与HMI122相关联的用户126。
识别和计划系统102可以包括可以被配置为控制仓库(图3示出了仓库场景的示例)的一个或多个履行和配送中心的不同库存物品的拾取、存储、存放或补充的合适逻辑、电路和接口。识别和计划系统102可以被配置为管理机器人货到人(GTP)设置，其中从库存存储系统(例如，移动存储单元(MSU))中自动拾取不同的库存物品并将所述不同的库存物品提供到拾取站或转移到仓库的包装站。识别和计划系统102可以包括一个或多个控制服务器(例如，控制服务器104)，所述控制服务器可以控制不同的操作，诸如库存物品的检测、机器人操纵器116的拣选路径计划(即，抓取和拣选策略)的规划以及执行拣选路径计划以拣选特定库存物品。
控制服务器104可以包括可以被配置为控制与从仓库的履行和配送中心中的一个或多个库存存储系统中存放或拾取不同的库存物品相关联的不同操作的执行的合适逻辑、电路和接口。而且，控制服务器104可以被配置为控制与库存存储系统的补充(例如，机器人操纵器116的放置操作)、针对要以一个周期或一个订单批次拾取的不同类型的库存物品的订单合并、订单分拣操作、库存物品的托盘化和/或去托盘化等等相关联的不同操作的执行。一些操作可以包括但不限于库存分析统计、库存物品的拾取计划和验证，以及库存拾取和转移到仓库中的拾取站。控制服务器104可以是自动化仓库管理系统(WMS)的一部分，所述WMS可以是独立系统。可选地，控制服务器104可以与自动化WMS集成。而且，在某些情况下，控制服务器104可以进一步与供应链系统和/或集成企业资源计划(ERP)系统集成。作为一个示例，控制服务器104可以是集中式(私有或共享)云服务器、仓库数据中心的一部分或本地内部服务器的集群，其中每个服务器都可以专用于识别和计划系统102的特定操作。
多个库存存储系统106A、...、106N可以是物理存储单元，其中每个物理存储单元都可以包括多个存储仓108A、...、108N。多个存储仓108A、...、108N中的每个存储仓可以存在于库存存储系统中的不同空间位置处以容纳多个库存物品。库存存储系统的示例可以包括但不限于多层式货架、托盘货架、架子、移动架子、阁楼式货架、竖直升降模块、水平旋转货架、传送带和竖直旋转货架。在某些实施例中，多个库存存储系统106A、...、106N可以对应于在仓库中可从一个存储空间移动到另一存储空间的移动存储单元。在此类实施方式中，多个库存存储系统106A、...、106N的移动可以由多个移动机器人110A、...、110N来实现。
在仓库的履行中心和配送中心，多个移动机器人110A、...、110N可以是自主移动机器人(AMR)、自主引导车辆(AGV)或其组合。多个移动机器人110A、...、110N可以包括可以被配置为使仓库的履行和配送中心的有效载荷(例如，库存存储系统或库存物品的托盘)的存放、存储、补充和拾取自动化的合适逻辑、电路和接口。对于识别和计划系统102，多个移动机器人110A、...、110N中的每个移动机器人可以被配置为(作为GTP设置的一部分)使得有效载荷能够从库存存储区域移动到为扫描仪总成112和机器人操纵器116预留的不同的扫描和拣选区域(例如，用于订单拾取的排队站)。
在一些实施例中，多个移动机器人110A、...、110N中的每个移动机器人可以包括不同的功能部件，诸如升降机构、自适应有效载荷管理系统和自主引导系统，通过所述功能部件的使用，可以将有效载荷(例如，库存存储系统或库存托盘)移动通过仓库中的不同位置。每个移动机器人可以配备有合适的部件以实现多楼层商品转移，例如，移动机器人可以在不同的楼层内移动并且通过从一个楼层中拣选不同的MSU并将它转移到拾取到托盘系统(PPS)来满足识别和计划系统102的要求。PPS可以对应于仓库中的区域，在入库到架子上之前或在从不同的库存存储系统的架子上出库拣选之后人类操作员在所述区域中存放库存物品或从所述区域中拾取库存物品。
另外，每个移动机器人可以被配置为根据库存概况、需求模式和订单高峰的无缝变化来适应不同的功能参数，例如，有效载荷重量、转移路径、周期时间等。多个移动机器人110A、...、110N中的每个移动机器人在功能上可以彼此相同或不同，其中有效载荷容量(以磅(lb)或千克(Kg)为单位)可能会有所变化。
扫描仪总成112可以对应于三维(3D)相机系统以用于检测和/或识别多个库存存储系统106A、...、106N中的库存存储系统中的不同库存物品。作为3D相机系统的一部分，扫描仪总成112可以包括多个图像传感器114，所述图像传感器可以被配置为捕获不同库存物品的多个图像以及库存存储系统中的不同库存物品的深度信息。另外，在某些实施例中，扫描仪总成112包括安装在支撑框架上的引导机构(可编程或计算机控制的致动器)和可引导部分(例如，致动器带、板等)。多个图像传感器114可以固定到可引导部分，并且使用引导机构沿着不同方向(例如，沿着平面中的正交轴)被驱动。在此类实施方式中，在扫描库存物品时图像传感器在扫描仪总成112中的位置可以对应于库存物品在库存存储系统中的位置。
根据一个实施例，多个图像传感器114可以是安装在扫描仪总成112中的3D相机系统的一部分。每个图像传感器可以是可以固定在扫描仪总成112的引导部分上的3D范围相机或3D立体视觉相机中的一者。多个图像传感器114可以包括可以被配置为捕获存储在库存存储系统的不同存储仓中的多个库存物品的多个3D图像的合适逻辑、电路和接口。3D图像可以包括多个图像传感器114中的对应图像传感器的视野中的场景的RGB-D信息。在RGB-D信息中，“RGB”可以对应于红色、绿色和蓝色像素值，而“D”可以对应于对应的图像传感器的FOV中的库存物品的深度信息。深度信息可以包括从图像传感器的焦平面到库存物品上的不同点的距离值。多个图像传感器114的实施方式的示例可以包括但不限于飞行时间(TOF)相机系统、立体相机系统、利用投影光图案的结构光3D扫描仪、与扫描机构(诸如光探测和测距(LiDAR)、矩阵式TOF相机、脉冲光旋转扫描仪、脉冲光TOF扫描仪和调制光TOF扫描仪)组合的逐点TOF传感器。
机器人操纵器116可以对应于操纵器系统，所述操纵器系统可以被配置为执行不同的操作，诸如从/向库存存储系统拣选、保持、抓取、转移、分拣、存放或逆向放置库存物品。机器人操纵器116可以包括联接到末端执行器120的机器人臂118。在某些实施例中，末端执行器120可以是可拆卸地附接到机器人臂118的抓取或保持工具。例如，在图4B中详细描述了这种实施方式的细节。
机器人臂118可以包括不同的功能部分(例如，臂)，所述功能部分的移动可以由多个致动器操纵以将末端执行器120引导到特定的库存物品，所述特定的库存物品可以由扫描仪总成112的3D相机系统检测到。机器人臂118在3D空间中的移动可能会受到由机器人臂118的不同功能部分所表现的已定义数量的自由度的限制。可以基于从控制服务器104接收到的机器指令、基于相对于机器人操纵器116的位置(即，原点)的不同库存物品的最优位置参数来操纵不同的功能部分。
末端执行器120可以是可以可移除地附接到机器人臂118上一个或多个万向接头的工具、总成或设备。末端执行器120可以被配置为通过使用气动系统、液压系统或机电系统来施加不同的执行机制，以便拣选、保持、抓取、滑动、抛出、按压、收缩，或者基于对库存物品的识别来对多个库存存储系统106A、...、106N中的不同类型的库存物品施加其他物理作用。末端执行器120的示例可以包括但不限于机器人夹具，诸如电动夹具、基于真空的夹具(诸如吸盘)、气动夹具、磁力夹具和机器人手指。在某些实施例中，末端执行器120可以联接到自动工具更换器，所述自动工具更换器可以充当机器人臂118的凸缘(在机器人臂118的自由端附近)与末端执行器120之间的接口。
HMI 122可以包括可以被配置为实时或接近实时地显示识别和计划系统102的不同操作的模拟的合适逻辑、电路和接口。所述模拟可以是仓库中的不同功能部件(诸如扫描仪总成112和机器人操纵器116)的交互式(例如，用户交互式)2D或3D模拟。在所述模拟中，可以进一步模拟实时移动和对不同功能部件的后续移动的预测。HMI 122可以包括显示器、处理电路、网络接口、输入/输出(I/O)接口和/或其他电路。
通信网络124可以包括可以被配置为提供多个网络端口和多个通信信道以用于发送和接收与识别和计划系统102的操作有关的数据的合适逻辑、电路和接口。每个网络端口可以对应于用于发送和接收通信数据的虚拟地址(或物理机地址)。例如，虚拟地址可以是因特网协议版本4(IPV4)(或IPV6地址)，而物理地址可以是媒体访问控制(MAC)地址。通信网络124可以与用于基于来自一个或多个通信装置(例如，I/O装置或HMI 122)中的至少一者的一个或多个通信请求来实施通信协议的应用层相关联。可以经由通信协议来发送或接收通信数据。通信协议的示例可以包括但不限于HTTP(超文本传输协议)、FTP(文件传输协议)、SMTP(简单邮件传输协议)、DNS(域网络系统)协议和CMIP(公用管理接口协议)。
根据一个实施例，可以经由通信网络124中的多个通信信道中的至少一个通信信道来发送或接收通信数据。通信信道可以包括但不限于无线信道、有线信道、其无线和有线信道的组合。无线或有线信道可以与可以由局域网(LAN)、个域网(PAN)、无线局域网(WLAN)、无线传感器网络(WSN)、无线局域网(WAN)和无线广域网(WWAN)中的一者定义的数据标准相关联。
在操作中，在特定时间点，控制服务器104可以被配置为从订单管理服务器(未示出)接收与一个或多个订单的履行相关联的订单信息。订单管理服务器可以是仓库的供应链系统的一部分，或者可以与在仓库级别或仓库集群级别下实施的ERP系统集成。订单信息可以包括但不限于产品信息(诸如产品描述、属性、位置、订单数量)、可承诺量(ATP)库存和采购明细、供应商信息、购买信息、订单条目和客户服务明细(例如，退货和退款)以及付款信息(诸如信用卡、账单和付款验证)。
识别和计划系统102的控制服务器104可以被配置为解析订单信息，并且产生要在一个周期或批次操作(或多个周期)中拾取以履行一个或多个订单的库存物品的列表(或多个列表)。为了拾取和存放在接收到的列表中指定的库存物品，控制服务器104可以被配置为命令部署在仓库的不同区域中的多个移动机器人110A、...、110N中的一个或多个移动机器人接触到具有在接收到的库存物品列表中指定的库存物品的不同库存存储系统。所述指令还可以包括与特定位置(在仓库中的位置)相关联的信息，在所述特定位置中，一个或多个移动机器人可以移动不同的库存存储系统。此类位置可以对应于专用拣选站，在所述专用拣选站中，来自不同库存存储系统的库存物品可以被拣选(或分拣)并存放(或转移)到专用搬运箱或货架以用于一个或多个订单的后续流水线操作。
根据指令，一个或多个移动机器人可以被配置为将多个库存存储系统106A、...、106N中的库存存储系统从第一位置(诸如库存存储区域)提起并移动到与拾取站相关联的位置。拾取站可以包括存在于拾取站的特定区域中的扫描仪总成112和机器人操纵器116。可选地，多个扫描仪总成和多个机器人操纵器可以存在于队列或特定布置中，以便一次从不同库存存储系统中拾取多个库存物品。
多个移动机器人110A、...、110N可以包括第一移动机器人110A，所述第一移动机器人可以被配置为在专用于拾取站中的扫描仪总成112和机器人操纵器116的队列中移动第一库存存储系统106A。根据一个实施例，仓库中可以存在不同的拾取站，每个拾取站具有扫描仪总成112和机器人操纵器116。
所述队列可以对应于网格区域，所述网格区域可以充当用于移动拾取站中的不同库存存储系统的专用路径。区域网格可以对应于由基准标记标出的多个位置，所述基准标记可以是物理基准标记或虚拟基准标记。第一移动机器人110A可以被配置为将第一库存存储系统106A移动通过网格区域，其中每个基准标记都充当第一移动机器人110A的停止位置。在其中队列可能为空(即，未被不同的库存存储系统占用)的某些情况下，每个基准标记可以作为停止位置被第一移动机器人110A忽略。应当理解，本公开的范围可以不限于基准标记的使用。在一些实施例中，可以不使用基准标记，并且可以使用其他位置识别系统。例如，此类位置识别系统的示例可以包括但不限于室内位置系统(IPS)、Wi-Fi定位系统(WPS)或其他基于离线或在线的地理位置检测系统。
根据一个实施例，扫描仪总成112和机器人操纵器116可以并排定位并且可以放置在不同的网格区域的前面。控制服务器104可以被配置为使用扫描仪总成112中的多个图像传感器114对第一库存存储系统106A中的第一多个库存物品执行扫描操作。在扫描操作中，多个图像传感器114可以被配置为捕获第一多个库存物品的多个3D图像。每个3D图像可以包括关于来自多个图像传感器114的图像传感器的视野中的一个或多个库存物品的RGB-D信息。控制服务器104可以使用RGB-D信息来检测第一库存存储系统106A中的第一多个库存物品。
控制服务器104还可以被配置为从包括第一库存物品的3D图像中提取色彩信息和深度信息。控制服务器104可以对第一库存物品估计3D信息。3D信息可以对应于第一库存存储系统106A中的第一库存物品的不同表面属性，所述表面属性可以从对第一多个库存物品的扫描中获得。控制服务器104还可以被配置为关于扫描仪总成112中的多个图像传感器114中的图像传感器的位置确定检测到的第一多个库存物品中的第一库存物品的第一组位置参数。根据3D笛卡尔坐标，第一组位置参数可以对应于第一库存物品的位置值。为了拾取第一库存物品，可能要求拣选路径计划指定与机器人臂118和末端执行器120的移动以及用于第一库存物品的保持机构有关的不同参数。
控制服务器104可以被配置为产生用于第一库存物品的多个拣选路径计划。多个拣选路径计划中的每个拣选路径计划可以对应于将所确定的第一组位置参数变换为关于机器人操纵器116(即，机器人操纵器116的原点)的第二组位置参数。换句话说，每个拣选路径计划可以包括一组位置值和其他抓取参数，控制服务器104可以使用所述位置值和其他抓取参数来模拟机器人操纵器的操纵以从存储系统的存储架拣选库存物品(或将库存物品存放到存储系统的存储架)。第一组位置参数可以在空间上不同于第二组位置参数。空间差异可能是由扫描仪总成112和机器人操纵器116的位置差异引起的。
可以通过对所确定的第一组位置参数应用多个变换操作以获得第二组位置参数来产生多个拣选路径计划。多个变换操作可以对应于第一组位置参数(即，关于图像传感器的位置测量的位置值)中的迭代修改。
为了选择最优拣选路径计划(即，第一拣选路径计划)，控制服务器104可以执行针对多个拣选路径计划中的每个拣选路径计划的测试计算机模拟。可以经由通信网络124在与控制服务器104通信地耦合的HMI 122上进一步可视化测试计算机模拟。在测试计算机模拟中，控制服务器104可以被配置为验证与所产生的多个拣选路径计划中的每个拣选路径计划的应用相对应的拣选操作的成功。通过每个变换操作，可以调整机器人操纵器116的位置参数，并且在模拟中进一步呈现所述位置参数以检查机器人臂118和末端执行器是否能够到达并保持第一库存存储系统106A中的第一库存物品。可以检查末端执行器120(例如，气动夹具)是否能够成功地抓取并保持第一库存物品持续所需时间段，而不会掉落或损坏包装或作为第一库存物品保存的产品。
控制服务器104还可以被配置为从所产生的多个拣选路径计划中选择第一拣选路径计划。可以在对第一库存物品执行拣选操作之前选择第一拣选路径计划。根据一个实施例，控制服务器104可以被配置为在扫描仪总成112和机器人操纵器116的空闲状态期间为第一库存物品选择第一拣选路径计划。空闲状态可以对应于其中扫描仪总成112和机器人操纵器116可以处于非操作状态持续特定时间段的状态。因此，可以在订单量低时选择第一拣选路径计划，以在订单量高时节省时间。
对第一拣选路径计划的选择可以基于在测试计算机模拟中拣选操作的成功。可以基于与第一拣选路径计划相对应的第二组位置参数来确定成功。当选择了最优拣选路径计划时，控制服务器104在拣选操作中还可以被配置为控制机器人臂118和末端执行器120以基于第一拣选路径计划从第一库存存储系统106A拣选第一库存物品。更具体地，在拣选操作中，机器人操纵器116还可以控制机器人臂118中的多个致动器，以允许机器人臂118和末端执行器120在3D空间中的已定义数量的自由度内移动。例如，在图2A、图2B、图3、图4A、图4B、图5A和图5B中进一步详细描述了识别和计划系统的操作。
图2A示出了根据本公开的实施例的用于订单履行的图1的识别和计划系统的详细框图。结合图1中的元件来解释图2A。参考图2A，示出了识别和计划系统102的框图200A。在框图200A中，示出了包括控制服务器104和多个移动机器人110A、...、110N的识别和计划系统102的实施例。识别和计划系统102还包括扫描仪总成112(其包括多个图像传感器114)和机器人操纵器116(其包括机器人臂118和末端执行器120)。控制服务器104包括网络接口202、输入/输出(I/O)接口204、存储器206和控制电路208。
网络接口202可以包括可以被配置为经由通信网络124在控制服务器104与识别和计划系统102的不同部件之间建立和实现通信的合适逻辑、电路和接口。网络接口212可以通过使用支持控制服务器104与通信网络124的有线或无线通信的各种已知技术来实施。网络接口202可以包括但不限于天线、射频(RF)收发器、一个或多个放大器、调谐器、一个或多个振荡器、数字信号处理器、编解码器(CODEC)芯片组、用户身份模块(SIM)卡和本地缓冲电路。
I/O接口204可以包括可以被配置为经由控制服务器104中的多个数据端口接收用户输入并发送服务器输出的合适逻辑、电路、接口和/或代码。I/O接口204可以包括用于不同I/O装置的各种输入和输出数据端口。此类I/O装置的示例可以包括但不限于触摸屏、键盘、鼠标、操纵杆、传声器、图像捕获装置、液晶显示器(LCD)屏幕和/或扬声器。
存储器206可以包括可以被配置为存储可由控制电路208执行的指令的合适逻辑、电路和接口。另外，存储器206可以被配置为经由通信网络124从一个或多个服务器或HMI122接收和存储指令(可编程指令)。存储器206可以对应于控制服务器104的持久性存储装置和/或非持久性存储装置。存储器206的示例可以包括但不限于磁存储驱动器、固态驱动器、可编程只读存储器(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、电EPROM(EEPROM)、快闪存储器。在一些实施例中，外围存储器装置的一组集中式或分布式网络可以与例如云服务器上的控制服务器104对接。
控制电路208可以包括可以被配置为控制与仓库中的多个库存存储系统106A、...、106N中的不同库存物品的拾取、存放或分拣相关联的不同操作的执行的合适逻辑、电路和接口。另外，控制电路208可以被配置为控制与多个库存存储系统106A、...、106N的空的(未分配的)存储仓中的库存物品的补充(即，补足空的存储仓)相关联的不同操作的执行。控制电路208还可以被配置为处理操作，诸如针对要在一个周期或订单批次中拾取的不同类型的库存物品的订单合并、库存物品的托盘化和/或去托盘化等。一些操作可以包括但不限于库存分析统计、库存物品的拾取计划和验证，以及库存拾取和转移到仓库中的拾取站。控制电路208的实施方式的示例可以包括但不限于专用集成电路(ASIC)、片上系统(SOC)、x86/x64处理器、精简指令集(RISC)或复杂指令集(CISC)架构中央处理器(CPU)、现场可编程门阵列(FPGA)和可编程逻辑装置(PLD)/复杂PLD。
图2B示出了根据本公开的备选实施例的用于订单履行的识别和计划系统的详细框图。结合图1和图2A中的元件来解释图2B。参考图2B，示出了识别和计划系统102的框图200B。在框图200B中，示出了仅包括控制服务器104的识别和计划系统102的另一个实施例。控制服务器104可以是集中式云应用程序服务器，所述集中式云应用程序服务器可以控制跨一个或多个仓库的多个配送和履行中心的多个移动机器人110A、...、110N、扫描仪总成112和机器人操纵器116的操作。识别和计划系统102可以被部署为针对拥有的、自我管理的、第三方的或附属的仓库履行和配送中心的软件即服务(SaaS)、平台即服务(PaaS)或基础设施即服务(IaaS)平台中的一者，它们可以满足不同类型的业务，例如，电子零售、电子产品、服装、杂货、货运、FMCG等。
图3示出了根据本公开的实施例的包括图1的识别和计划系统的示例性仓库场景。结合图1、图2A和图2B中的元件来解释图3。参考图3，示出了仓库302的示例性场景300。仓库302包括库存存储区域304、订单包装区域306和服务器机房308。仓库302还包括与仓库302的拾取站相关联的识别和计划系统102。示例性仓库302还可以包括附加的业务和非业务系统，例如，电源管理系统、库存管理系统、订单处理系统、库存仓储、包装站等。为了简洁起见，已经从本公开中省略了对不同的业务系统和非业务系统的描述。
在库存存储区域304中，示出了多个库存存储系统310A、...、310N、机器人操纵器312、多个库存物品托盘314以及多个移动机器人316。多个库存存储系统310A、...、310N可以包括最初可能为空的存储仓。控制服务器104可以产生放置计划以从库存物品314的多个托盘中的一个或多个托盘中拾取不同的库存物品，并将所拾取的物品放置到分配给所拾取的库存物品的存储仓中。
根据一个实施例，可以基于智能分配方案将(例如，作为托盘存储的)不同的库存物品分配给多个库存存储系统310A、...、310N的不同的存储仓。在智能分配方案中，具有高需求量(基于历史订单信息和/或当前订单信息)或根据需求预测、预测方法或供应链来源可能具有更高需求的库存物品可能会首先填充到在多个库存存储系统310A、...、310N中。
根据另一个实施例，可以基于仍然需要由仓库302的履行和配送中心处理的订单的流水线来决定库存物品的分配。更具体地，可以仅将订单特有的库存物品最初囤积在多个库存存储系统310A、...、310N的可用存储仓中，并且可以向剩余的存储仓补充其他库存物品(诸如频繁订购的库存物品)。
机器人操纵器312也可以是放置系统的一部分，所述放置系统可以被配置为向多个库存存储系统310A、...、310N的不同存储仓补充多个库存物品。机器人操纵器312可以包括机器人臂(例如，机器人臂118)和末端执行器(例如，末端执行器120，诸如气动夹具或保持工具)。机器人操纵器312的功能可以类似于识别和计划系统102的机器人操纵器116的功能。然而，机器人操纵器312可以执行放置操作，其中可以从诸如托盘的存储单元中拾取库存物品并将其放置在为库存物品分配的存储仓中。因此，代替从存储舱中拾取库存物品并存放到货架或搬运箱中的是，机器人操纵器312可以执行逆向放置操作，所述逆向放置操作例如在图6A和图6B中进一步详细描述。
库存存储区域304还可以包括多个移动机器人316，所述移动机器人可以基于从服务器机房308中的一个或多个控制服务器接收的指令被控制。基于需要，多个移动机器人可以被配置为将多个库存存储系统310A…310N中的一个或多个库存存储系统(例如，两个不同的库存存储系统318)从库存存储区域304提起并转移到与识别和计划系统102相关联的区域。
在识别和计划系统102中，第一移动机器人320A和第二移动机器人320B可以被配置为将第一库存存储系统322A和第二库存存储系统322B放置在已定义队列中的指定位置(由虚线表示)。扫描仪总成324和机器人操纵器326可以位于已定义队列中的不同指定位置。搬运箱328可以存在于机器人操纵器326的机器人臂的附近和范围内，以存储来自第一库存存储系统322A和第二库存存储系统322B的可自动拣选的物品和可手动拣选的物品(例如，通过订单合并)。服务器机房308中的一个或多个控制服务器(例如，控制服务器330)可以被配置为分别对第一库存存储系统322A和第二库存存储系统322B的库存物品执行扫描操作，接着是拣选操作。在拣选操作之前执行扫描操作以避免延迟库存物品的拾取，而在常规解决方案中，拣选操作的执行可以在执行扫描操作的同时保持不变。在常规系统中，这可能导致响应时间和机器人操纵器的移动增加。第三移动机器人320C可以被配置为将搬运箱328中的所存放(或分拣)的库存物品从拾取站运送到订单包装区域306。可选地，可以实施传送带或其他转移机构以将搬运箱328中的库存物品转移到订单包装区域306。多个装载有搬运箱的移动机器人332可以到达订单包装区域306以将库存物品的搬运箱(例如，搬运箱328)转移到包装站334。在包装站334中，库存物品可以被包装并被进一步处理以在整个供应链系统的流水线中履行多个订单。
服务器机房308可以是集中式(或分散式/分布式)服务器机房，所述服务器机房可以包括控制服务器330，所述控制服务器被部署为部分地或完全地控制标识和计划系统102的操作。服务器机房308还可以包括支持服务器336以控制与移动机器人的引导移动、库存分析统计、库存存储区域中的放置操作或包装相关操作相关联的剩余操作。仓库302是描绘仓库的特定设置的示例性仓库，其中可以部署所提出的识别和计划系统102以实现用于拾取和存放库存物品的所需吞吐量和周期时间。然而，本公开的范围可以不限于此，并且识别和计划系统102可以与不同类型的仓库集成和/或部署在一起，而与由此类仓库处理的商品的大小、重量、订单流量或类型无关。
图4A示出了根据本公开的实施例的示例性扫描仪总成和示例性库存存储系统，所述库存存储系统放置在扫描仪总成前面以用于从库存存储系统中检测库存物品。结合图1、图2A、图2B和图3中的元件来解释图4A。参考图4A，示出了作为有效载荷安装在移动机器人406上的扫描仪总成402和库存存储系统404的视图400A。
扫描仪总成402可以是3D相机系统以用于检测和识别库存存储系统404中相应位置处的不同库存物品。扫描仪总成402包括第一图像传感器单元408A和第二图像传感器单元408B，它们可以分别固定(或可拆卸地附接)到引导部分，即，第一水平支撑板410A和第二水平支撑板410B。第一图像传感器单元408A和第二图像传感器单元408B可以使用引导机构(未示出)和可引导部分沿着不同方向(诸如竖直和水平方向)驱动。引导机构可以是可编程的或计算机控制的致动器。类似地，可引导部分可包括致动器带、第一水平支撑板410A和第二水平支撑板410B。第一水平支撑板410A和第二水平支撑板410B可以安装在竖直支撑框架412上。
例如，第一图像传感器单元408A和第二图像传感器单元408B可以基于皮带分别在第一水平支撑板410A和第二水平支撑板410B上沿水平方向(左右)滑动，所述皮带由致动器(例如，线性致动器或旋转致动器)驱动。可选地，第一图像传感器单元408A和第二图像传感器单元408B可以沿着竖直支撑框架412沿竖直方向(上下)滑动。
第一图像传感器单元408A和第二图像传感器单元408B可以包括分别包围在第一保护支撑部分和第二保护部分中的第一3D相机和第二3D相机。第一校准相机414A和第二校准相机414B可以分别进一步固定在第一保护部分和第二保护部分上。第一校准相机414A和第二校准相机414B可以与第一保护支撑部分和第二保护部分倾斜地固定在一起，使得机器人操纵器(诸如机器人操纵器116)可以位于第一校准相机414A和第二校准相机414B的视野(FOV)中。
如示例中所示，库存存储系统404可以包括多个存储仓416。在扫描操作中的特定时间点，第一图像传感器单元408A可以位于第一存储仓416A前面，而第二图像传感器单元408B可以位于第二存储仓416B前面。第一存储仓416A和第二存储仓416B可以分别容纳第一组库存物品418和第二组库存物品420。第一组库存物品418和第二组库存物品420中的每个库存物品可以按不同方式布置，诸如库存物品的并排堆叠或库存物品的竖直堆叠。第一组库存物品418或第二组库存物品420中的库存物品可以是同类的(或相同类型的库存物品，例如，品牌A牛奶包装)或可以属于常见产品类别或多个产品类别的非同类的库存物品。例如，第一组库存物品418或第二组库存物品420可以是同一品牌的牛奶产品(即，在视觉上无法区别为不同的产品)或饼干包装与植物油瓶的混合(即，在视觉上可以区分为不同产品)。
在特定时间范围，第一3D相机和第二3D相机可以被配置为分别捕获库存存储系统404的第一存储仓416A中的第一库存物品418A和第二存储仓416B中的第二库存物品420A的3D图像。在扫描第一库存物品418A和第二库存物品418B时，扫描仪总成402中的第一3D相机和第二3D相机的位置可以分别对应于库存存储系统404中的第一库存物品418A和第二库存物品418B的位置。
控制服务器104可以被配置为基于图像处理技术来检测第一存储仓416A中的第一库存物品418A。图像处理技术的示例可以包括但不限于基于尺度不变特征变换(SIFT)的对象检测、加速鲁棒特征(SURF)、二进制鲁棒独立基本特征(BRIEF)、定向Fast和旋转Brief(ORB)、二进制鲁棒不变尺度可扩展关键点(BRISK)或SKU标识作为模板匹配。控制服务器104还可以被配置为关于第一3D相机的位置来确定第一库存物品418A的第一组位置参数(x、y、z值)。可以基于第一3D相机的位置(即，(x,y)值)和第一3D相机的焦平面与第一库存物品418A上的一点分开的距离(z)的配准来确定第一组位置参数(x、y、z值)。
第一校准相机414A和第二校准相机414B可以被配置为在第一校准相机414A和/或第二校准相机414B的已知位置值(即，x”、y”、z”和θ)处捕获机器人操纵器116的图像。控制服务器104可以被配置为估计并配准机器人操纵器116的位置值与第一校准相机414A或第二校准相机414B的已知位置值(即，x”、y”、z”和θ)之间的相对差。配准的相对差可以用于将第一组位置参数(x,y,z)变换为第二组位置参数(即，x'、y'、z'、侧倾(r')、横摆(y”)和俯仰(p'))，其中侧倾、横摆和俯仰对应于机器人臂(例如，机器人臂118)在3D空间中的旋转轴线。第一组位置参数(x、y、z值)在空间上可以不同于第二组位置参数(即，x'、y'、z'、r'、y”和p')。这种空间差异可能是由扫描仪总成402和机器人操纵器116的位置差异引起的。例如在图5A和图5B中进一步详细描述了控制服务器104用于拣选路径计划、验证的操作以及拣选操作的执行。
图4B示出了根据本公开的实施例的示例性机器人操纵器，所述机器人操纵器基于最优拣选路径计划对库存存储系统中的不同库存物品执行拣选操作。结合图1、图2A、图2B、图3和图4A中的元件来解释图4B。参考图4B，示出了机器人操纵器422的视图400B。机器人操纵器422可包括基座支撑部分424、机器人臂426和末端执行器428。
基座支撑部分424包括容纳导轨432的壳体430和安装在导轨432上的滑架434。线性致动器机构(未示出)可以安装在壳体430中以沿着导轨432线性地来回移动滑架434(例如，沿直线)。控制服务器104可以被配置为传输与滑架434沿着导轨432的位移有关的指令。滑架434还支撑柱436。如示例中所示，滑架434固定在柱436的第一远端438A处，并且机器人操纵器426安装在柱436的第二远端438B处。
机器人操纵器422还包括机器人臂426中的多个致动器440A、440B、440C、440D、440E和440F。多个致动器440A、440B、440C、440D、440E和440F可以存在于机器人臂426中的多个臂部442的两个连续放置的臂部之间。多个致动器440A、440B、440C、440D、440E和440F可以使得多个臂部442中的不同臂部能够沿着已定义数量的自由度(诸如六个自由度(由箭头和虚轴线表示))移动。可选地，多个致动器440A、440B、440C、440D、440E和440F中的每个致动器可以是旋转致动器，所述旋转致动器可以被单独地启动以使联接的臂部沿着旋转轴线旋转(即，侧倾、横摆或俯仰中的一者)同时保持其他臂部静止不动。
在机器人臂426的自由端444(即，联接到致动器440F的臂部)处，自动工具更换器(未示出)可以在自由端444处联接到臂部。控制服务器104可以被配置为通过基于在扫描操作中对库存物品的类型或库存物品的库存概况的检测来自适应地在不同类型的末端执行器之间自动切换来控制自动工具更换器以减少周期时间。
如所示，末端执行器428可以是气动夹具或保持工具，所述气动夹具或保持工具具有吸盘446和附接到臂部的自由端444的夹具臂448。末端执行器428可以是适合于容纳在库存存储系统404(图4A中所示)中的库存物品类型的特定类型的夹具。例如，在图5A、图5B、图6A和图6B中进一步详细描述了机器人操纵器422的操作。
图5A示出了根据本公开的实施例的用于对容纳在库存存储系统中的库存物品顺序地执行扫描操作、拣选操作和订单合并的第一场景。结合图1、图2A、图2B、图3、图4A和图4B中的元件来解释图5A。参考图5A，示出了第一场景500A。
在第一场景500A中，示出了包括已定义队列504的排队站502。已定义队列包括网格区域506A、506B、506C、...、506N。网格区域506A、506B、506C、...、506N中的每个网格区域可以与分配在仓库(诸如仓库302)中的物理空间相关联。物理空间可以由基准标记508来标记。第一库存存储系统510A可以从库存存储区域(诸如库存存储区域304)移动到拣选区域。在拣选区域中，安装了扫描仪总成512和机器人操纵器514，以对第一库存存储系统510A中的不同库存物品执行扫描操作和拣选操作。扫描仪总成512和机器人操纵器514可以在功能上分别类似于图4A和图4B的扫描仪总成402和机器人操纵器422。
如所示，在示例性情况下，扫描仪总成512可以位于网格区域506A、506B、506C...和506N中的第一网格区域506A前面，并且机器人操纵器514可以位于网格区域506A、506B、506C、...、506N中的第二网格区域506B前面。
控制服务器104(其包括控制电路208)可以被配置为在执行拣选操作之前对第一库存存储系统510A执行排队操作。在排队操作中，控制服务器104可以被配置为控制第一移动机器人516A，以将第一库存存储系统510A定位在排队站502的已定义队列504中。换句话说，第一移动机器人516A可以被配置为基于检测到基准标记508而将第一库存存储系统510A定位在不同的网格区域中。基准标记508可以充当第一移动机器人516A的参考标记，以校正扫描仪总成512或机器人操纵器514前面的第一库存存储系统510A的对准和放置。
在排队操作中，控制服务器104还可以被配置为控制第一移动机器人516A以将第一库存存储系统510A移动通过已定义队列504的网格区域506A、506B、506C、...、506N。换句话说，第一库存存储系统510A可以按照取决于扫描仪总成512和机器人操纵器514的位置的顺序从一个网格区域移动到另一个网格区域。在扫描操作完成并且为机器人操纵器514选择第一拣选路径计划之后，可以移动第一库存存储系统510A以对存储在已定义队列504中的第一库存存储系统510A内的第一库存物品执行拣选操作。
第一库存存储系统510A可以包括容纳在第一库存存储系统510A的存储仓中的第一多个库存物品518。第一多个库存物品518中的每一者可以与和库存管理系统(SKU)相对应的唯一标识符相关联。每个库存物品的SKU可以是唯一代码，所述唯一代码由扫描仪总成512的多个图像传感器520物理可读、电子可读，或这两者。例如，SKU可以是条形码、无源可打印或可附接的射频(RF)标签、QR码等。在扫描操作之前，控制服务器104可以被配置为将第一多个库存物品518分离为第一组库存物品522和第二组库存物品522。可以基于第一多个库存物品516中的每一者的唯一标签(或SKU)来完成第一多个库存物品的分离。如所示，第一组库存物品522包括第一库存物品522A(即，可自动拣选的库存物品)，并且第二组库存物品524包括可由仓库操作员526手动拣选的第二库存物品524A。
最初，第一库存存储系统510可以存在于第一网格区域504A中(例如，在基准标记506上方)。控制服务器104可以被配置为使用扫描仪总成512的多个图像传感器520对第一库存存储系统510A中的第一多个库存物品518执行扫描操作。在扫描操作中，多个图像传感器520可以被配置为捕获第一多个库存物品516的多个3D图像。每个3D图像可以包括关于来自多个图像传感器520的图像传感器的视野中的一个或多个库存物品的RGB-D信息。控制服务器104可以使用RGB-D信息来检测第一库存存储系统510A中的第一多个库存物品518。
为了拾取第一库存物品522A，控制服务器104可以被配置为从包括第一库存物品522A的3D图像中提取颜色信息和深度信息。控制服务器104可以针对第一库存物品522A估计3D信息。3D信息可以对应于第一库存存储系统510A中的第一库存物品522A的不同表面属性，所述表面属性可以从对第一多个库存物品516的扫描中获得。可以估计不同的表面属性以识别最优位置值和不同的参数(例如，夹具的夹持值、压力值和类型)。机器人操纵器514可能需要最优位置值和不同的参数来拣选第一库存物品522A，使得在第一库存物品522A在搬运箱或货架(诸如货架528)中的拾取和存放期间，第一库存物品522A掉落或损坏的可能性最小。
控制服务器104还可以被配置为相对于来自扫描仪总成512中的多个图像传感器520中的图像传感器的位置来确定检测到的第一多个库存物品516中的第一库存物品522A的第一组位置参数。根据3D笛卡尔坐标，第一组位置参数可以对应于第一库存物品522A的位置值。前两个坐标可以由在第一库存物品522A前面的图像传感器的x-y位置值表示，并且第三坐标可以由图像传感器的焦平面与第一库存物品522A上的点之间的z距离值表示。
在第一库存存储系统510A的移动期间，由于突然转动、高度变化、(急剧的)移动速度变化或其他因素引起的振动、拉力或推力可能会影响不同的库存物品。此类因素可能导致在第一库存存储系统510A的不同存储仓中库存物品彼此不均匀定向或未对准。由于不同库存物品的定向的不确定性(如图4A中所描绘)，这可能进一步导致在确定用于机器人操纵器514的适当拾取参数(例如，夹持参数和位置参数)时出现错误。因此，控制服务器104可以被配置为估计第一库存存储系统510A中的第一库存物品522A(和/或其他可自动拣选的库存物品)的定向。估计的定向(例如，从垂直方向向右倾斜30度)可以用于调整机器人操纵器514的机器人臂(例如，机器人臂426)和末端执行器(例如，末端执行器428)的适当拾取参数。这可以进一步帮助准确操纵末端执行器以使第一库存物品522A到达、保持并存放到搬运箱或货架(诸如货架528)中。
控制服务器104A可以被配置为在执行扫描操作之前收集并存储第一库存物品522A的一组属性。例如，可以在执行用于补充第一库存存储系统510A的空存储仓的放置操作时收集和存储第一库存物品522A的这组属性。在扫描操作中，控制服务器104还可以被配置为检索与第一库存物品522A相关联的一组属性。这组属性可以包括但不限于第一库存物品522A的大小、库存量单位(SKU)标识符、形状、价格、易碎程度、包装类型、产品材料类型、订单相关、特定于客户或供应链约束。控制服务器104还可以被配置为基于所检索的第一库存物品522A的这组属性来估计与机器人操纵器514的末端执行器相关联的一组夹持参数。这组夹持参数的示例可以包括但不限于每个吸盘的夹持力/压力、吸盘数量、夹具类型(吸盘、电磁夹具或基于气动或致动器的夹具手柄)以及夹具大小。
为了拾取第一库存物品522A，可能要求最优拣选路径计划来指定与用于第一库存物品522A的机器人臂和末端执行器的移动有关的不同参数。控制服务器104可以被配置为产生第一库存物品522A的多个拣选路径计划。多个拣选路径计划中的每个拣选路径计划可以对应于相对于机器人操纵器514(即，机器人操纵器514的原点)将所确定的第一组位置参数(x,y,z)变换为第二组位置参数(x1,y1,z1,侧倾、横摆、俯仰)。可以通过对所确定的第一组位置参数(x,y,z)应用多个变换操作以获得第二组位置参数(x1,y1,z1,侧倾、横摆、俯仰)来产生多个拣选路径计划。根据一个实施例，所述多个变换操作可以基于第一库存物品的估计的3D表面信息和估计的定向来对应于第一组位置参数(即，关于图像传感器测量的位置值)中的迭代修改。控制服务器104可以利用检索到的这组属性作为对从不同库存物品的3D扫描获得的3D信息的补充信息，以产生多个拣选路径计划。
为了从所产生的多个拣选路径计划中选择最优拣选路径计划(即，第一拣选路径计划)，控制服务器104可以执行针对多个拣选路径计划中的每个拣选路径计划的测试计算机模拟。可以经由通信网络124在可以通信地耦合到控制服务器104的HMI 122上进一步可视化测试计算机模拟。在测试计算机模拟中，控制服务器104可以被配置为验证与所产生的多个拣选路径计划中的每个拣选路径计划的应用相对应的拣选操作的成功。在一个实施方式中，可以通过模拟与对所确定的第一组位置参数应用多个变换操作中的每个变换操作相对应的拣选操作的执行来验证拣选操作的成功。换句话说，在每个变换操作中，可以调整机器人操纵器514的位置参数，并且在模拟中进一步呈现所述位置参数以检查机器人臂和末端执行器是否能够从第一库存存储系统510A到达并保持第一库存物品522A。而且，在测试计算机模拟中，可以通过以所估计的一组夹持参数中的多次修改执行拣选操作来进一步验证第一库存物品522A的拣选操作的成功。
作为一个示例，在模拟中，夹持参数可以是可以通过循环方式修改的压力值。此外，可以检查末端执行器(例如，气动夹具)是否能够成功地抓取并保持第一库存物品持续所需时间段，而不会掉落或损坏称为第一库存物品522A的包装或产品。在测试模拟中，拣选操作的成功可以对应于测试计算机模拟中的事件，其中机器人操纵器514的模拟使用多个致动器(例如，多个致动器440A、440B、440C、440D、440E和440F)的模拟移动来拣选第一库存物品522A。模拟移动可以基于机器人臂的已定义数量的自由度和拣选路径计划(例如，最优拣选路径计划)的第二多个位置参数。
控制服务器104还可以被配置为从所产生的多个拣选路径计划中选择第一拣选路径计划作为最优拣选路径计划。可以在对第一库存物品522A执行拣选操作之前选择第一拣选路径计划。对第一拣选路径计划的选择可以基于测试计算机模拟中的拣选操作的成功。可以基于与第一拣选路径计划相对应的第二组位置参数来验证成功。
在拣选操作中，控制服务器104还可以被配置为基于第一拣选路径计划来控制机器人操纵器514的机器人臂和末端执行器以从第一库存存储系统510A中拾取第一库存物品522A。更具体地，在拣选操作中，机器人操纵器514可以控制机器人臂中的多个致动器，以允许机器人臂和末端执行器在3D空间中的已定义数量的自由度内移动。已定义数量的自由度可以为六个自由度，以及机器人操纵器514沿着导轨(例如，导轨432)的水平位移。
根据一个实施例，控制服务器104还可以被配置为检查在所述周期(即，为订单或订单批次拣选库存物品的周期)中是否需要订单合并。可以在拣选操作之前(例如，在对第一库存存储系统510A中的不同库存物品进行扫描操作时)执行对订单合并的检查。在订单合并中，基于不同属性(诸如易碎性、价格或形状)在库存存储区域处分离为可手动拣选库存物品的库存物品可以由仓库工人(诸如仓库操作员526)拾取并放置到搬运箱或货架(诸如货架528)中。在某些实施例中，在需要订单合并的情况下，控制服务器104可以被配置为在放置于第一库存存储系统510A的存储仓上的多个无纸订单拣选(PPTL)装置(未示出)上显示信息。可以显示信息(例如，SKU标识符)以促进从已定义队列504的第三网格区域506C中定向拣选、存放和分拣可手动拣选库存物品。这可以帮助操作员最大程度地减少错误、加快周期并提高订单处理的准确性，同时提高仓库工人的整体生产率。
图5B示出了根据本公开的实施例的用于对不同的库存存储系统的队列定时执行扫描操作和拣选操作的第二场景。结合图1、图2A、图2B、图3、图4A、图4B和图5A中的元件来解释图5B。参考图5B，示出了第二场景500B。
在第二场景500B中，示出了包含已定义队列504的排队站502。已定义队列包括网格区域506A、506B、...、506N。第一库存存储系统510A和第二库存存储系统510B可以由第一移动机器人516A和第二移动机器人516B分别从库存存储区域(诸如库存存储区域304)移动到拣选区域。在拣选区域中，可以安装扫描仪总成512和机器人操纵器514以执行扫描操作和拣选操作。作为示例性情况，扫描仪总成512可以位于网格区域506A、506B、...、506N中的第一网格区域506A前面，而机器人操纵器514位于网格区域506A、506B、...、506N中的第二网格区域506B前面。
在执行扫描操作之前，控制服务器104(其包括控制电路208)可以被配置为对第一库存存储系统510A和第二库存存储系统510B执行排队操作。在排队操作中，控制服务器104可以被配置为控制第一移动机器人516A和第二移动机器人516B以分别将第一库存存储系统510A和第二库存存储系统510B定位在排队站502的已定义队列504中。换句话说，第一移动机器人516A可以被配置为基于基准标记508的检测将第一库存存储系统510A和第二库存存储系统510B分别定位在第一网格区域506A和第二网格区域506B中。基准标记508可以充当第一移动机器人516A和第二移动机器人516B的参考标记以分别校正在扫描仪总成512或机器人操纵器514前面的第一库存存储系统510A和第二库存存储系统510B的对准和放置。
根据一个实施例，控制服务器104可以被配置为与对第二库存存储系统510B的一个或多个存储仓中的第二多个库存物品530执行扫描操作并行地对第一库存存储系统510A的第一库存物品522A执行拣选操作。可以移动第一库存存储系统510A和第二库存存储系统510B以与对存储在第二库存存储系统510B上的第二多个库存物品530执行扫描操作并行地对第一库存物品522A执行拣选操作。
可以分别在第一时间(T1)和第二时间(T2)对第一库存存储系统508A的第一库存物品522A执行拣选操作和对第二库存存储系统510B的第二多个库存物品530执行扫描操作。在对第一库存存储系统510A和第二库存存储系统510B执行扫描操作和拣选操作两者时，第一时间(T1)和第二时间(T2)可以对应于并行度(T1等于T2)。可选地，在对第一库存存储系统510A和第二库存存储系统510B初始化扫描操作和拣选操作时(T1不等于T2)，第一时间(T1)和第二时间(T2)可以对应于偏斜(部分重叠或不重叠)。
图6A和图6B共同地示出了根据本公开的实施例的用于通过机器人操纵器在两个不同阶段中执行放置操作的场景。结合图1、图2A、图2B、图3、图4A、图4B、图5A和图5B中的元件来解释图6A和图6B。参考图6A和图6B，示出了场景600。在场景600中，示出了机器人操纵器602(其可以对应于图4B的机器人操纵器422)、库存存储系统604和仓库(诸如仓库302)的库存存储区域(诸如库存存储区域304)中的搬运箱606。
场景600描绘了放置操作，其中机器人操纵器602可以被配置为从布置在搬运箱606(或者在一些情况下是托盘)中的多个库存物品608中拾取库存物品并将所拾取的物品放置在分配给多个库存物品608中的每个库存物品的存储仓(库存存储系统604的存储仓)中。放置操作可以是用于向空存储仓填充可能必须要在后续拾取周期中拾取的库存物品的补充过程的一部分。在一些实施例中，控制服务器104可以被配置为产生放置计划，所述放置计划可以描述单个SKU(即，库存物品)在库存存储系统604的存储仓中的位置。
在图6A和图6B中，机器人操纵器602可以被配置为从搬运箱606中的多个库存物品608中拾取第一库存物品610，并且将第一库存物品610放置在库存存储系统604的存储仓612中。可以基于来自控制服务器104的指令来完成机器人臂的移动以及末端执行器的自动选择和更换。
图7A、图7B和图7C共同地示出了根据本公开的实施例的描绘了用于仓库中的订单履行的方法的流程图。结合图1、图2A、图2B、图3、图4A、图4B、图5A、图5B、图6A和图6B中的元件来解释图7A、图7B和图7C。参考图7A、图7B和图7C，示出了流程图700。流程图700中描述的操作可以在702处开始并且进行到704。
在704处，可以从订单管理系统接收与一个或多个订单相关联的订单信息。控制服务器104可以被配置为从订单管理系统接收与一个或多个订单相关联的订单信息。
在706处，可以产生要被拾取以履行所接收的一个或多个订单的库存物品列表。控制服务器104可以被配置为产生要被拾取以履行所接收的一个或多个订单的库存物品列表。
在708处，可以将所产生的列表中的不同库存物品分离为可自动拣选的库存物品和可手动拣选的库存物品。控制服务器104可以被配置为将所产生的列表中的不同库存物品分离为可自动拣选的库存物品和可手动拣选的库存物品。
在710处，可以对第一库存存储系统(例如，第一库存存储系统106A)和第二库存存储系统执行排队操作。控制服务器104可以被配置为对第一库存存储系统和第二库存存储系统执行排队操作。在图5A中示出并描述了排队操作的示例。
在712处，在排队操作中，可以控制一个或多个移动机器人以将第一库存存储系统和第二库存存储系统定位在排队站的已定义队列中。在排队操作中，控制服务器104可以被配置为控制一个或多个移动机器人以将第一库存存储系统和第二库存存储系统定位在排队站(例如，排队站502)的已定义队列中。
在714处，可以通过使用多个图像传感器114对第一库存存储系统(例如，第一库存存储系统106A)中的第一多个库存物品执行扫描操作。控制服务器104可以被配置为通过使用多个图像传感器114对第一库存存储系统106A中的第一多个库存物品执行扫描操作。在图4A和图5A中示出并描述了扫描操作的示例。
在716处，可以通过使用多个图像传感器114来检测第一库存存储系统106A中的第一多个库存物品。控制服务器104可以被配置为通过使用多个图像传感器114来检测第一库存存储系统106A中的第一多个库存物品。
在718处，可以从多个库存物品的多个3D图像中提取颜色信息和深度信息。控制服务器104可以被配置为从多个库存物品的多个3D图像中提取颜色信息和深度信息。
在720处，可以基于多个图像传感器114对第一多个库存物品的扫描来估计与第一库存物品的不同表面属性相对应的3D信息。控制服务器104可以被配置为基于多个图像传感器114对第一多个库存物品的扫描来估计与第一库存物品的不同表面属性相对应的3D信息。
在722处，可以基于多个图像传感器114对第一多个库存物品的扫描来估计第一库存物品在第一库存存储系统106A中的定向。控制服务器104可以被配置为基于多个图像传感器114对第一多个库存物品的扫描来估计第一库存物品在第一库存存储系统106A中的定向。
在724处，可以关于来自扫描仪总成112的多个图像传感器114中的图像传感器的位置确定检测到的第一多个库存物品中的第一库存物品的第一组位置参数。控制服务器104可以被配置为关于来自扫描仪总成112的多个图像传感器114中的图像传感器的位置确定检测到的第一多个库存物品中的第一库存物品的第一组位置参数。
在726处，可以基于第一库存物品的所估计的3D表面信息和所估计的定向，对所确定的第一组位置参数应用多个变换操作以获得第二组位置参数。控制服务器104可以被配置为基于第一库存物品的所估计的3D表面信息和所估计的定向，对所确定的第一组位置参数应用多个变换操作以获得第二组位置参数。
在728处，对于第一库存物品，可以产生多个拣选路径计划，其中多个拣选路径计划中的每个拣选路径计划对应于将所确定的第一组位置参数变换为关于机器人操纵器116的第二组位置参数。控制服务器104可以被配置为对于第一库存物品产生多个拣选路径计划，其中多个拣选路径计划中的每个拣选路径计划对应于将所确定的第一组位置参数变换为关于机器人操纵器116的第二组位置参数。
在730处，在测试计算机模拟中，可以针对第一库存物品来验证与所产生的多个拣选路径计划相对应的拣选操作的成功。控制服务器104可以被配置为在测试计算机模拟中验证针对第一库存物品可以验证的与所产生的多个拣选路径计划相对应的拣选操作的成功。
在732处，可以在扫描操作之前存储第一库存物品的一组属性。控制服务器104可以被配置为在扫描操作之前存储第一库存物品的这组属性。
在734处，可以基于所存储的第一库存物品的这组属性来估计与机器人操纵器116的末端执行器120相关联的一组夹持参数。控制服务器104可以被配置为基于所存储的第一库存物品的这组属性来估计与机器人操纵器116的末端执行器120相关联的这组夹持参数。
在736，在测试计算机模拟中，可以基于在以所估计的这组夹持参数中的多次修改执行拣选操作来验证与所产生的第一库存物品的多个拣选路径计划相对应的拣选操作的成功。控制服务器104可以被配置为基于在以所估计的这组夹持参数中的多次修改执行拣选操作来在测试计算机模拟中验证与所产生的第一库存物品的多个拣选路径计划相对应的拣选操作的成功。
在738处，可以基于测试计算机模拟中的拣选操作的成功来在对第一库存物品执行拣选操作之前从多个拣选路径计划中选择第一拣选路径计划。控制服务器104可以被配置为基于测试计算机模拟中的拣选操作的成功来在对第一库存物品执行拣选操作之前从多个拣选路径计划中选择第一拣选路径计划。
在740处，可以基于所存储的第一库存物品的这组属性来从一组末端执行器中选择末端执行器120。控制服务器104可以被配置为基于所存储的第一库存物品的这组属性来控制机器人操纵器116以从这组末端执行器中选择末端执行器120。
在742处，在拣选操作中，可以基于第一拣选路径计划来控制机器人臂118和末端执行器120以从第一库存存储系统106A中拣选第一库存物品。控制服务器104可以被配置为在拣选操作中基于第一拣选路径计划来控制机器人臂118和末端执行器120以从第一库存存储系统106A中拣选第一库存物品。控制进行到结束。在图4B和图5A中示出并描述了拣选操作的示例。
可以在用于订单履行的识别和计划系统(例如，识别和计划系统102)中找到本公开的某些实施例。本公开的各种实施例可以提供一种识别和计划系统，所述识别和计划系统包括扫描仪总成(例如，扫描仪总成112)、机器人操纵器(例如，机器人操纵器116)和控制服务器(例如，控制服务器104)，所述控制服务器包括控制电路(例如，控制电路208)。扫描仪总成可以包括多个图像传感器(例如，多个图像传感器114)，而机器人操纵器可以包括机器人臂(例如，机器人臂118)和可拆卸地附接到机器人臂的末端执行器(例如，末端执行器120)。所述控制电路可以被配置为通过多个图像传感器检测第一库存存储系统(例如，第一库存存储系统106A)中的第一多个库存物品，并且确定检测到的第一多个库存物品中的第一库存物品的第一组位置参数。可以关于扫描仪总成中的多个图像传感器的位置来确定第一组位置参数。所述控制电路还可以被配置为第一库存物品产生多个拣选路径计划。所述多个拣选路径计划中的每个拣选路径计划可以对应于将所确定的第一组位置参数变换为关于机器人操纵器的第二组位置参数。根据一个实施例，所述第一组位置参数可以在空间上不同于第二组位置参数。这种空间差异可能是由扫描仪总成和机器人操纵器的位置差异引起的。所述控制电路可以从多个拣选路径计划中选择第一拣选路径计划。可以在对第一库存物品执行拣选操作之前选择第一拣选路径计划。根据一个实施例，所述控制电路可以被配置为在机器人操纵器和扫描仪总成的空闲状态期间为第一库存物品选择第一拣选路径计划。可以基于测试计算机模拟中的拣选操作的成功、基于与第一拣选路径计划相对应的第二组位置参数来完成对第一拣选路径计划的选择。在所述拣选操作中，所述控制电路还可以被配置为基于第一拣选路径计划来控制所述机器人臂和末端执行器以从第一库存存储系统中拣选第一库存物品。
根据一个实施例，所述识别和计划系统还可以包括第一移动机器人(例如，第一移动机器人110A)。所述第一库存存储系统可以安装在第一移动机器人上，所述第一移动机器人可以被配置为基于从控制电路接收到的指令而在仓库中将第一库存存储系统从第一位置移动到第二位置。所述第一库存存储系统可以包括第一多个存储仓。存在于第一库存存储系统中的不同空间位置处的第一多个存储仓中的每个存储仓可以容纳第一多个库存物品。
根据一个实施例，所述控制电路还可以被配置为使用多个图像传感器对第一库存存储系统中的第一多个库存物品执行扫描操作。在所述扫描操作中，所述控制电路还可以被配置为从第一多个库存物品的多个三维(3D)图像中提取颜色信息和深度信息。所述扫描操作还可以包括检测第一多个库存物品和确定第一组位置参数。
根据一个实施例，所述识别和计划系统还可以包括第二库存存储系统，所述第二库存存储系统可以包括第二多个存储仓。存在于第二库存存储系统中的不同空间位置处的第二多个存储仓中的每个存储仓可以容纳第二多个库存物品。所述控制电路可以被配置为与对第二库存存储系统的一个或多个存储仓中的第二多个库存物品执行扫描操作并行地对第一库存存储系统的第一库存物品执行拣选操作。
根据一个实施例，所述控制电路还可以被配置为在执行拣选操作之前，对第一库存存储系统和第二库存存储系统执行排队操作。所述识别和计划系统还可以包括至少一个移动机器人。在所述排队操作中，所述控制电路可以被配置为控制所述至少一个移动机器人以将所述第一库存存储系统和所述第二库存存储系统定位在排队站的已定义队列中。所述已定义队列可以包括网格区域。所述扫描仪总成可以位于所述网格区域中的第一网格区域前面，而所述机器人操纵器位于所述网格区域中的第二网格区域前面。在所述排队操作中，所述控制电路还可以被配置为控制所述至少一个移动机器人以将所述第一库存存储系统和所述第二库存存储系统移动通过所述已定义队列的所述网格区域。可以移动所述第一库存存储系统和所述第二库存存储系统以与对所述第二库存存储系统中的所述第二多个库存物品执行所述扫描操作并行地对所述第一库存物品执行拣选操作。
根据一个实施例，所述控制电路还可以被配置为基于所述多个图像传感器对所述第一多个库存物品的扫描，估计与所述第一库存存储系统中的所述第一库存物品的不同表面属性相对应的3D信息。而且，所述控制电路可以基于对所述第一多个库存物品的扫描来估计所述第一库存物品在所述第一库存存储系统中的定向。所述控制电路还可以被配置为对所确定的第一组位置参数应用多个变换操作以获得第二组位置参数。可以基于所述第一库存物品的所估计的3D表面信息和所估计的定向来应用所述多个变换操作。在某些实施例中，所述控制电路还可以被配置为在所述测试计算机模拟中验证所述第一库存物品的所述拣选操作的成功。可以基于与对所确定的第一组位置参数应用多个变换操作中的每个变换操作相对应的拣选操作的执行来验证所述操作的成功。
根据一个实施例，所述机器人操纵器还可以在所述机器人臂中包括多个致动器。所述多个致动器可以允许所述机器人臂和所述末端执行器在3D空间中的已定义数量的自由度内移动。所述拣选操作的成功可以与所述测试计算机模拟中的事件相对应，其中所述机器人操纵器的模拟使用所述多个致动器的模拟移动来拣选所述第一库存物品。所述模拟移动可以基于所述机器人臂的已定义数量的自由度和所述第一拣选路径计划中的所述第二多个位置参数。
根据一个实施例，所述识别和计划系统还可以包括存储器，所述存储器可以被配置为在所述扫描操作和所述拣选操作之前存储所述第一库存物品的一组属性。所述控制电路还可以被配置为基于所存储的所述第一库存物品的这组属性来估计与所述机器人操纵器的所述末端执行器相关联的一组夹持参数。所述控制电路还可以被配置为通过以所估计的这组夹持参数中的多次修改执行所述拣选操作来在所述测试计算机模拟中验证所述第一库存物品的所述拣选操作的成功。所述控制电路还可以被配置为基于所存储的第一库存物品的这组属性来从一组末端执行器中选择所述末端执行器。
根据一个实施例，所述检测到的所述第一库存存储系统中的第一多个库存物品中的每一者可以与和库存量系统(SKU)相对应的唯一标签相关联。所述控制电路还可以被配置为在所述扫描操作和所述拣选操作之前，将所述第一多个库存物品分离为第一组库存物品和第二组库存物品。可以基于所述第一多个库存物品中的每一者的唯一标签来完成所述第一多个库存物品的分离。所述第一组库存物品可以对应于能够由所述机器人操纵器自动拣选的库存物品，而所述第二组库存物品可以对应于能够由仓库操作员手动拣选的库存物品。
可以在用于订单履行的识别和计划系统中找到本公开的某些实施例。本公开的各种实施例可以提供一种包括控制服务器的识别和计划系统。所述控制服务器可以包括控制电路，所述控制电路可以被配置为检测第一库存存储系统中的第一多个库存物品，并且确定检测到的第一多个库存物品中的第一库存物品的第一组位置参数。可以关于多个图像传感器的位置来确定所述第一组位置参数。所述控制电路还可以被配置为第一库存物品产生多个拣选路径计划。所述多个拣选路径计划中的每个拣选路径计划可以对应于将所确定的第一组位置参数变换为关于机器人操纵器的第二组位置参数。所述控制电路还可以被配置为从所述多个拣选路径计划中选择第一拣选路径计划。可以在对第一库存物品执行拣选操作之前选择第一拣选路径计划。对第一拣选路径计划的选择可以基于测试计算机模拟中的所述拣选操作的成功来完成。可以基于与所述第一拣选路径计划相对应的所述第二组位置参数来确定所述拣选操作的成功。在所述拣选操作中，所述控制电路还可以被配置为基于第一拣选路径计划来控制机器人臂和可拆卸地附接到所述机器人臂的末端执行器以从第一库存存储系统中拣选第一库存物品。
尽管已经参考某些实施例描述了本公开，但是所属领域技术人员将会理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等同物替换。另外，在不脱离本公开的范围的情况下，可以进行许多修改以使特定的情况或材料适应本公开的教导。因此，希望本公开不限于所公开的特定实施例，而是本公开包括落入所附权利要求的范围内的所有实施例。等效元件、材料、过程或步骤可以替换本文中代表性地示出和描述的那些等效元件、材料、过程或步骤。此外，本公开的某些特征可以独立于其他特征的使用而利用，所有这些对于受益于本公开的描述的所属领域技术人员而言将是明显的。
如本文所使用的，术语“包括(comprises、comprising、includes、including)”、“具有(has、having)”或它们的任何上下文变型意图涵盖非排他性包括。例如，包括一系列元件的过程、产品、物品或设备不一定仅限于那些元件，而是可以包括未明确列出的或此类过程、产品、物品或设备固有的其他元件。此外，除非明确指出相反的意思，否则“或”是指包括性的或而不是排他性的或。例如，以下任何一项都满足条件“A或B”：A为真(或存在)并且B为假(或不存在)，A为假(或不存在)并且B为真(或存在)，以及A和B都为真(或存在)。
尽管可以按特定顺序呈现步骤、操作或计算，但是在不同的实施例中可以改变该顺序。在一些实施例中，就本说明书中按顺序示出多个步骤的程度而言，可以同时执行备选实施例中的此类步骤的某种组合。本文描述的操作序列可以被另一过程中断、暂停、反转或以其他方式控制。还应当明白，在附图/图中描绘的一个或多个元件也可以通过分离或集成程度更大的方式来实施，或者甚至在某些情况下被删除或表现为不可操作，根据特定应用这是有用的。

Claims (25)

1.一种识别和计划系统，其包括：
扫描仪总成，其包括一个或多个图像传感器；
机器人操纵器，其包括机器人臂和能够拆卸地附接到所述机器人臂的末端执行器；以及
控制服务器，其包括控制电路，其中所述控制电路被配置为：
由所述一个或多个图像传感器检测第一库存存储系统中的第一多个库存物品；
关于所述扫描仪总成中的所述一个或多个图像传感器中的图像传感器的位置确定所述检测到的第一多个库存物品中的第一库存物品的第一组位置参数；
为所述第一库存物品产生多个拣选路径计划，其中所述多个拣选路径计划中的每个拣选路径计划对应于将所述确定的第一组位置参数变换为关于所述机器人操纵器的第二组位置参数；
从所述多个拣选路径计划中选择第一拣选路径计划，其中在对所述第一库存物品执行拣选操作之前选择所述第一拣选路径计划，并且其中对所述第一拣选路径计划的所述选择是基于测试计算机模拟中的所述拣选操作的成功、基于与所述选择的第一拣选路径计划相对应的所述第二组位置参数；以及
在所述拣选操作中，基于所述第一拣选路径计划，控制所述机器人臂和所述末端执行器以从所述第一库存存储系统中拣选所述第一库存物品。
2.根据权利要求1所述的识别和计划系统，其还包括第一移动机器人，其中所述第一库存存储系统安装在所述第一移动机器人上，所述第一移动机器人被配置为基于从所述控制电路接收到的指令而在仓库中将所述第一库存存储系统从第一位置移动到第二位置。
3.根据权利要求1所述的识别和计划系统，其中所述第一库存存储系统包括第一多个存储仓，其中存在于所述第一库存存储系统中的不同空间位置处的所述第一多个存储仓中的每个存储仓容纳所述第一多个库存物品。
4.根据权利要求1所述的识别和计划系统，其中所述控制电路还被配置为使用所述一个或多个图像传感器对所述第一库存存储系统中的所述第一多个库存物品执行扫描操作。
5.根据权利要求4所述的识别和计划系统，其中在所述扫描操作中，所述控制电路还被配置为从所述第一多个库存物品的多个三维(3D)图像中提取颜色信息和深度信息，并且
其中所述扫描操作还包括检测所述第一多个库存物品和确定所述第一组位置参数。
6.根据权利要求1所述的识别和计划系统，其还包括第二库存存储系统，所述第二库存存储系统包括第二多个存储仓，其中存在于所述第二库存存储系统中的不同空间位置处的所述第二多个存储仓中的每个存储仓容纳第二多个库存物品。
7.根据权利要求6所述的识别和计划系统，其中所述控制电路还被配置为与对所述第二库存存储系统的一个或多个存储仓中的所述第二多个库存物品执行扫描操作并行地对所述第一库存存储系统的所述第一库存物品执行所述拣选操作。
8.根据权利要求1所述的识别和计划系统，其中所述控制电路还被配置为在执行所述拣选操作之前，对所述第一库存存储系统和第二库存存储系统执行排队操作。
9.根据权利要求8所述的识别和计划系统，其还包括至少一个移动机器人，
其中在所述排队操作中，所述控制电路被配置为控制所述至少一个移动机器人以将所述第一库存存储系统和所述第二库存存储系统定位在排队站的已定义队列中。
10.根据权利要求9所述的识别和计划系统，
其中所述已定义队列包括网格区域，并且
其中所述扫描仪总成位于所述网格区域中的第一网格区域前面，而所述机器人操纵器位于所述网格区域中的第二网格区域前面。
11.根据权利要求10所述的识别和计划系统，
其中在所述排队操作中，所述控制电路还被配置为控制所述至少一个移动机器人以将所述第一库存存储系统和所述第二库存存储系统移动通过所述已定义队列的所述网格区域，并且
其中移动所述第一库存存储系统和所述第二库存存储系统以与对所述第二库存存储系统中的所述第二多个库存物品执行所述扫描操作并行地对所述第一库存物品执行所述拣选操作。
12.根据权利要求1所述的识别和计划系统，其中所述控制电路还被配置为：
基于所述一个或多个图像传感器对所述第一多个库存物品的扫描，估计与所述第一库存存储系统中的所述第一库存物品的不同表面属性相对应的三维(3D)信息；并且
基于所述扫描，估计所述第一库存物品在所述第一库存存储系统中的定向。
13.根据权利要求12所述的识别和计划系统，其中所述控制电路还被配置为基于所述第一库存物品的所述估计的3D表面信息和所述估计的定向，对所述确定的第一组位置参数应用多个变换操作以获得所述第二组位置参数。
14.根据权利要求13所述的识别和计划系统，其中所述控制电路还被配置为基于执行与对所述确定的第一组位置参数应用所述多个变换操作中的每个变换操作相对应的所述拣选操作，在所述测试计算机模拟中验证所述第一库存物品的所述拣选操作的所述成功。
15.根据权利要求1所述的识别和计划系统，其中所述机器人操纵器还包括所述机器人臂中的多个致动器，其中所述多个致动器允许所述机器人臂和所述末端执行器在三维(3D)空间中的已定义数量的自由度内移动。
16.根据权利要求15所述的识别和计划系统，
其中所述拣选操作的所述成功与所述测试计算机模拟中的事件相对应，其中所述机器人操纵器的模拟使用所述多个致动器的模拟移动来拣选所述第一库存物品，并且
其中所述模拟移动是基于所述机器人臂的已定义数量的自由度和所述第一拣选路径计划中的所述第二多个位置参数。
17.根据权利要求1所述的识别和计划系统，其还包括存储器，所述存储器被配置为在扫描操作和所述拣选操作之前存储所述第一库存物品的一组属性，
其中所述控制电路还被配置为基于所述第一库存物品的所述存储的一组属性来估计与所述机器人操纵器的所述末端执行器相关联的一组夹持参数。
18.根据权利要求17所述的识别和计划系统，其中所述控制电路还被配置为通过以所述估计的一组夹持参数中的多次修改执行所述拣选操作来在所述测试计算机模拟中验证所述第一库存物品的所述拣选操作的所述成功。
19.根据权利要求18所述的识别和计划系统，其中所述控制电路还被配置为基于所述第一库存物品的所述存储的一组属性从一组末端执行器中选择所述末端执行器。
20.根据权利要求1所述的识别和计划系统，其中所述第一库存存储系统中的所述检测到的第一多个库存物品中的每一者与和库存量单位(SKU)相对应的唯一标签相关联。
21.根据权利要求20所述的识别和计划系统，其中所述控制电路还被配置为在扫描操作和所述拣选操作之前，将所述第一多个库存物品分离为第一组库存物品和第二组库存物品。
22.根据权利要求21所述的识别和计划系统，
其中所述第一多个库存物品的所述分离是基于所述第一多个库存物品中的每一者的所述唯一标签，并且
其中所述第一组库存物品对应于能够由所述机器人操纵器自动拣选的库存物品，而所述第二组库存物品对应于能够由仓库操作员手动拣选的库存物品。
23.根据权利要求1所述的识别和计划系统，其中所述第一组位置参数在空间上不同于所述第二组位置参数，并且其中所述空间差异是由所述扫描仪总成和所述机器人操纵器的空间位置的差异引起的。
24.一种识别和计划系统，其包括：
包括控制电路的控制服务器，其中所述控制电路被配置为：
检测第一库存存储系统中的第一多个库存物品；
关于一个或多个图像传感器中的图像传感器的位置确定所述检测到的第一多个库存物品中的第一库存物品的第一组位置参数；
为所述第一库存物品产生多个拣选路径计划，其中所述多个拣选路径计划中的每个拣选路径计划对应于将所述确定的第一组位置参数变换为关于机器人操纵器的第二组位置参数；
从所述多个拣选路径计划中选择第一拣选路径计划，其中在对所述第一库存物品执行拣选操作之前选择所述第一拣选路径计划，并且其中对所述第一拣选路径计划的所述选择是基于测试计算机模拟中的所述拣选操作的成功、基于与所述第一拣选路径计划相对应的所述第二组位置参数；并且
在所述拣选操作中，基于所述选择的第一拣选路径计划，控制机器人臂和能够拆卸地附接到所述机器人臂的末端执行器以从所述第一库存存储系统中拣选所述第一库存物品。
25.一种包括控制电路和一个或多个图像传感器的识别和计划系统的方法，所述方法包括：
由所述一个或多个图像传感器检测第一库存存储系统中的第一多个库存物品；
由所述控制电路关于所述一个或多个图像传感器中的图像传感器的位置确定所述检测到的第一多个库存物品中的第一库存物品的第一组位置参数；
由所述控制电路为所述第一库存物品产生多个拣选路径计划，其中所述多个拣选路径计划中的每个拣选路径计划对应于将所述确定的第一组位置参数变换为关于机器人操纵器的第二组位置参数；
由所述控制电路从所述多个拣选路径计划中选择第一拣选路径计划，其中在对所述第一库存物品执行拣选操作之前选择所述第一拣选路径计划，并且其中对所述第一拣选路径计划的所述选择是基于测试计算机模拟中所述拣选操作的成功、基于与所述第一拣选路径计划相对应的所述第二组位置参数；以及
在所述拣选操作中，由所述控制电路基于所述选择的第一拣选路径计划，控制机器人臂和能够拆卸地附接到所述机器人臂的末端执行器以从所述第一库存存储系统中拣选所述第一库存物品。
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