CN111771176B - 运输设备的控制器和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种控制复数个运输设备的移动的控制器。尤其，控制器限制由复数个运输设备传递到通路结构网格上的负载，以防止因超载和/或疲劳造成的非关键安全损伤。尤其，本发明提供一种设为控制复数个运输设备的移动的控制器，复数个运输设备设为运输容器，容器存储在设施中，设施设为以复数个堆垛存储容器，设施包括以单元布置的复数条通路，以在堆垛上方形成网格式结构，其中网格式结构沿第一方向和第二方向延伸，复数个运输设备设为在网格式结构上运行。控制器包括路线确定单元和准许单元，路线确定单元设为，为每个运输设备确定从网格式结构上一个部位到网格式结构上另一个部位的路线；准许单元设为，为每个运输设备提供穿过确定路线的部分的准许。控制器还包括约束区域确定单元和计算单元，约束区域确定单元设为基于网格式结构确定复数个约束区域；计算单元设为计算每个约束区域中的约束限制。此外，采用以下两个中至少一项：准许单元还设为基于特定约束区域中的计算约束限制，授予或拒绝运输设备穿过所确定路线的部分的准许；路线确定单元还设为基于特定约束区域中的计算约束限制，为运输设备确定从一个部位到另一个部位的、穿过或不穿过特定约束区域的路线。

Description

运输设备的控制器和方法
本申请要求2018年1月10日申请的No. GB1800408.5号英国专利申请的优先权，该申请的全部内容借引用并入于此。
技术领域
本发明整体涉及控制运输设备这一领域。更具体地说，涉及基于约束控制运输设备移动的装置和方法。
背景技术
某些商业和工业活动要求可以实现大量不同产品的存储和取回的系统。一种在多条产品线上存储和取回货品的已知系统涉及将存储箱或容器布置在成排的货架上，而成排的货架布置在过道中。每个存储箱或容器安放有一种或多种产品类型中的一个或多个产品。过道提供成排的货架之间的通道，使得所需产品能由在过道中循环的操作员或机器人取回。但应理解，需要提供访问产品的过道空间，意味着这种系统的存储密度相对较低。换言之，相比整个存储系统所需的空间量来说，实际用于存储产品的空间量相对较小。
例如，销售多条产品线的线上零售业务，如线上杂货店和超市，需要能够存储数十种甚至数百数千种不同产品线的系统。这些商业的供应链和仓库运转在很大程度上取决于其组织、取回和将货品放回各种容器的能力。
尤其，在各种仓库和存储设施设计的实施中，容器可堆叠在彼此顶部，堆垛可成排布置。然后可从上方访问容器，消除了在排中间设置过道的需要，能够在给定容积或区域中存储更多容器。
WO-A2-2015/185628（该文献借引用并入本文）中，容器由一个或多个机器人或自动工具访问，一个或多个机器人或自动工具航行通过通路网格，以访问容器，进行多种不同操作，如将容器从一个部位移动到另一部位以供处理、对容器进行操作、将容器放回到仓库中的位置，等等。
在确定存储和取回大量不同产品的系统的整体效率和可扩展性时，一个或多个机器人或其他类型的自动工具的移动协调可能是一项重要的考虑。
但现有方案没有“安全等级”，使得在人身安全方面无法依赖于移动功能。人身安全必须通过通路结构网格的完整性来保证。但目前没有基于通路网格的负载/或疲劳来限制机器人移动的方案。
发明内容
鉴于这些问题，本发明旨在提供此类机器人移动系统的装置和方法，其限制由机器人移动工具传递到通路结构网格上的负载，以防止因超载和/或疲劳造成的非关键安全损伤。
总的来说，本发明引入了一种控制器，其在决定机器人移动时限制通路网格的负载和/或疲劳。
本发明提供了一种设为控制复数个运输设备的移动的控制器。复数个运输设备设为运输容器，容器存储在设施中，设施设为以复数个堆垛存储容器。设施包括以单元布置的复数条通路，以在堆垛上方形成网格式结构，其中网格式结构沿第一方向和第二方向延伸，复数个运输设备设为在网格式结构上运行。控制器包括路线确定单元和准许单元，路线确定单元设为，为每个运输设备确定从网格式结构上一个部位到网格式结构上另一个部位的路线；准许单元设为，为每个运输设备提供穿过所确定路线的一部分的准许。控制器还包括约束区域确定单元和计算单元，约束区域确定单元设为基于网格式结构确定复数个约束区域；计算单元设为计算每个约束区域中的约束限制。采用下列各种中至少一项：准许单元还设为基于特定约束区域中的计算约束限制，授予或拒绝运输设备穿过所确定路线的部分的准许；路线确定单元还设为基于特定约束区域中的计算约束限制，为运输设备确定从一个部位到另一个部位的、穿过或不穿过特定约束区域的路线。
本发明还提供了一种存储系统。存储系统包括在X方向延伸的第一组平行轨路或轨道和在Y方向延伸的第二组平行轨路或轨道，第二组平行轨路或轨道在基本上水平的面上横切第一组，形成包含复数个网格空间的网格图案。存储系统还包括位于轨路下方的复数个容器堆垛，布置为使得每个堆垛位于单个网格空间的覆盖区之内。此外，多个装载处理设备，每个装载处理设备设为在堆垛上方、在轨路上沿X方向和Y方向选择性地横向移动。存储系统还包括如前所述的控制器。
本发明还提供了一种控制复数个运输设备的移动的方法。复数个运输设备设为运输容器，容器存储在设施中，设施设为以复数个堆垛存储容器。设施包括以单元布置的复数条通路，以在堆垛上方形成网格式结构，其中网格式结构沿第一方向和第二方向延伸，复数个运输设备设为在网格式结构上运行。方法包括基于网格式结构确定复数个约束区域的步骤，以及计算每个约束区域中的约束限制的步骤。方法还包括为每个运输设备确定从网格式结构上一个部位到网格式结构上另一个部位的、穿过或不穿过特定约束区域的路线的步骤，以及授予或拒绝每个运输设备穿过所确定路线的部分的准许的步骤。此外，确定路线步骤或准许步骤中至少一项基于特定约束区域中的计算约束限制。
附图说明
现将参考附图描述本发明的实施方式，仅作示例，附图中类似的附图标记表示相同或对应的部分，附图中：
图1为根据本发明的第一实施方式的控制器的原理示意图；
图2为示意图，显示运输设备和其在网格上到目标的确定路线；
图3为示意图，显示运输设备，其到目标的确定路线，以及运输设备被允许沿其行进的路线的准许部分；
图4为示意图，显示位于网格上的3个约束区域；
图5为示意图，显示位于网格上的4个重叠约束区域；
图6为示意图，显示运输设备和确定为穿过约束区域的路线，运输设备被允许通过该约束区域穿过；
图7为显示运输设备的示意图，运输设备被拒绝穿过约束区域的准许，运输设备未被允许通过该约束区域穿过；
图8为显示约束区域周围的确定路线的示意图，运输设备未被允许通过该约束区域穿过；
图9为显示约束区域的示意图，约束区域包括3个运输设备，和准备移动进入约束区域的第四个运输设备；
图10为显示约束区域的示意图，约束区域包括在第一方向移动和/或加速的3个运输设备，和准备在第一方向移动和/或加速的第四个运输设备；
图11为显示约束区域的示意图，约束区域包括在第一方向加速的3个运输设备，和准备在第一方向加速的第四个运输设备；
图12为根据第一实施方式的控制器执行的方法步骤的流程图；
图13是一个框架结构的示意性透视图，该框架结构在已知存储系统中安置复数个箱堆垛；
图14为图13中框架结构的部分示意性平面图；
图15（a）和15（b）分别是一种形式的装载处理器设备从后部和前部看的示意性透视图，该装载处理器设备与图13和图14的框架结构一同使用，图15（c）是正在使用已知的装载处理器设备抬升箱子的示意性透视图；
图16为已知存储系统的示意性透视图，该存储系统包括复数个图15（a）、15（b）和图15（c）所示类型的装载处理器设备，装载处理器设备安装于图13和图14中的框架结构，存储系统包括复数个下车点或输出口。
具体实施方式
第一实施方式
图1描绘了根据本发明的第一实施方式的控制器。控制器可能是独立式部件。
控制器可能（但非限制性）设为在全自动和半自动商品存储和取回系统中运行。全自动和半自动商品存储和取回系统的各个方面有时可称为“订单履行”、“存储和取回”、和/或“订单拣选”系统，可采用各种类型和形式实施。对于存储为全自动和/或半自动取回的商品，提供其通道的一种方法，例如包括将可能为任意所需类型的商品放置在箱子或其他容器中（下文统称为容器），并将容器堆叠和/或以其他方式将容器处置在架子中或按层垂直处置，使得单个容器可由全自动或半自动容器取回系统访问。一些实施方式中，系统可包括商品存储和取回之外的系统，如在其中对商品进行处理、维修、操控、装配、分类等的系统，设施内部和/或至其他设施或运输需要商品、产品、零件、部件、子部件的移动。本说明书中，用于订单的存储、取回、处理和/或履行的存储设施，其中该类商品的通道由全自动或半自动取回提供，这种存储设施被称为“蜂巢”。“蜂巢”可由可能通路的网格式布局组成，供机器人单元或设备（“机器人”或“运输设备”）移动，以在“蜂巢”（又称为“网格”或“网格式结构”）中的各个部位穿过（traverse）和执行操作。
本说明书不仅限于具有“蜂巢”、“网格”和/或“机器人”的系统，还可考虑广泛控制和/或协调复数个设备的移动和/或活动的系统。这些设备可被配置为用于运输各种货品，如商品和/或产品，和/或可能为空和/或安放有此类商品和/或产品的容器。这些设备还可参与订单履行，也可参与任意其他类型的活动，如向和从工作站运输容器、将物品从源部位移动到目标部位，等等。
如上所述，设备可能是机器人，且设备可配置为围绕蜂巢移动，和/或与控制系统通信来协调/接收它们的移动指示。一些实施方式中，设备可被配置为在各设备之间通信，和/或协调各设备之间的移动。相应地，设备可具有各种运输工具、通信工具、供电工具、处理工具、处理器工具、传感器工具、监控工具、车载工作站、电子/物理存储工具和/或抬升/运输工具（如绞车、吊臂等）。
虽然设备可被配置为从系统接收指示，可能会有设备与系统失去通信的情况，通信通路降级和/或在特定时间框架内未从系统接收通信的情况。一些实施方式中，设备还可被配置为在各设备之间相互通信，和/或感测彼此的存在。这些通信和/或传感输入可用于例如众包关于环境的信息、提供冗余通信信道、验证指示等方面。订单履行可包括各种操作，诸如但不限于：收集订单，购买和合并各种产品交付至顾客，如用于连锁杂货店；用各种子部件收集产品；对产品进行各种操作（如将部件焊接在一起），分类产品，等等。例如，如果出现订单被取消、递送失败等情况，还可退回订单。一些情形中，当订单处于蜂巢内的履行过程时，该订单可被取消，可能需要退回产品货品。一些情形中，可能需要再次将货品放入容器中，并需要将容器移动至各个部位。一些情形中，订单被退回或取消时，工作站可能需要进行拒绝/再加工产品的任务。
另外，如上所述，单个容器可处于垂直层中，其在“蜂巢”中的部位可用三维坐标来表示，以代表机器人或容器的位置和容器深度（例如，容器位于（X，Y，Z），深度W）。另外，一些实施方式中，“蜂巢”中的部位可用二维方式表示，来代表机器人或容器的位置和容器深度（例如，容器位于（X，Y），深度Z）。
机器人和工作站部位可能与蜂巢的不同部分关联，以在动作中接合，从这种意义上来说，“蜂巢”本身可能是“动态”环境。例如，机器人可能需要访问蜂巢范围（例如，容器位于（X，Y，Z），深度W）中特定部位上的特定容器，来履行某一订单或在“蜂巢”中存储产品。这涉及机器人沿各种可能的路径的移动，例如，沿网格的顶部，然后访问堆垛中所选深度处的某些容器。
访问堆垛中所选深度处的某些容器可能需要移动容器，否则可能会妨碍访问某一容器的能力（例如，如果容器是堆叠的，必须首先移动数个容器，才能访问不在堆垛的可访问端的容器）。一些实施方式中，将系统配置为，提供为访问目标容器而需要移出的每个容器的新位置的评估和优化，这可能是有利的。
从堆垛中移出的容器不会移回其原始堆垛位置，而是放置在优化的位置。潜在的优点之一是，能够修改容器的分布，使容器位于更容易访问或在其他方面更便利的部位。
这可能有助于保持容器在设施内的最佳分布，例如，偏向于让预期需求更高的容器位于更容易访问的部位，如工作站附近或内部的部位，来降低行进距离。
机器人可能具有各种形状、大小和配置，还可具有各种通信工具、传感器和用具。一些实施方式中，每个机器人可能能够通过一组频道与控制系统通信，该组频道是通过一组基站和基站控制器建立的。机器人可以利用各种用具从堆垛移动和访问容器，例如，包括承载容器的绞车。网格不限于矩形网格单元，可由曲线轨道上下轨道等组成。网格通路可有交点，可由多于一个机器人进入。
可将每个网格按物理或逻辑分段为一个或多个子网格。网格可由一个或多个工作站组成。工作站可为手动、半自动或全自动，可由部位或区域组成，在部位或区域上，操作在蜂巢内进行，或操作与蜂巢、容器或产品相关地进行，如将产品移入或移出蜂巢、制造产品、装配产品、将产品加工到其部件上、提供暂存部位以支持其他步骤或操作等。
工作站可包括例如，货品从入站运输工具移入的部位，对产品进行各种操作的部位（例如部件装配、喷漆、分类、包装、拆卸、再加工产品、固定包装、替换取消订单中的产品、拒绝退回的产品、处置产品），将产品移至出站运输工具，具有冷藏能力的部位，装配部件或物品的部位，用于暂存或预取产品的部位，维修和维护机器人的部位，机器人充电的部位，工人“拣选”将放入容器的产品的部位，为履行订单工人“拣选”将从容器移出的产品的部位，袋子被放入容器中等。
当货品/产品被退回到蜂巢时，系统可以支持和/或控制取回产品、再加工产品、和/或在产品被拒绝时处置产品的过程。在一些实施方式中，该情形可涉及在工作站处理退回的容器（其可以是递送包或其他对象），以确定是否可以接受让其回到系统，其是否需要再加工/重新包装，和/或是否应将产品丢弃（例如，易腐产品已过期）。
工作站可具有在场的一个或多个工人或机器人，以执行各种任务，如为了履行订单而拣选货品。
一些实施方式中，工作站还可能是具有传送机、冷藏库、各种装备技术和/或其他技术的场站，用于操控、喷漆、加固、维修、冷冻、加热、使暴露于化学品、冷藏、过滤、装配、拆卸、分类、包装、扫描、测试、运输、存储或处理商品、容器等。
工作站可在设施内具有其自己的通路、与设施分享通路等等。工作站还可在设施内具有各种输入和输出通路或其他类型的进入/外出点。
一些实施方式中，工作站与一个或多个仓库管理系统通信，来提供与工作站状态、工作流程、所需容器、问题、安放或以其他方式操控（例如，被装配到一起的子部件）的产品状态等相关的信息和数据。
具体参照第一实施方式的特征。控制器设为控制运输设备，运输设备设为运输容器。参照图1，控制器100包括路线确定单元101、准许单元102、约束区域确定单元103和计算单元104。
路线确定单元101设为，为每一运输设备确定从网格上一个部位到网格上另一个部位的路线。更具体地说，运输设备可能开始于原点部位，需要穿过网格到达目标部位。这方面，路线确定单元101可基于任意数目条因素来确定穿过网格所需的路线，因素如，其他运输设备的部位、为其他运输设备确定的路线和运输设备外部的其他因素，以及运输设备内部的因素，如电池电量、加速度图、减速度图以及原点和目标之间在网格上的最短距离。
准许单元102设为，为每个运输设备提供穿过所确定路线的部分的准许。由于每个运输设备的不精确测定，例如，由于运输设备之间不同的加速度图或运输设备的不同速度，以及如通信损耗和运输设备故障的其他错误，无法知晓每个运输设备在给定时刻的确切位置。因此，需要考虑这些不精确的测定。所以，准许单元102用于向运输设备准许所确定路线的部分，使得运输设备一次仅穿过该路线的部分。例如，针对所确定路线的直段的长度为10个网格单元，准许单元可设为，通过根据运输设备穿过3个网格单元将需要的时间量来确定是否准许穿过下面3个网格单元，借此允许运输设备前进，来一次仅准许运输设备穿过3个网格单元。例如，可根据是否预计其他运输设备同时在同一网格单元上发生冲突，来确定准许。应理解，准许的发生使得每个网格单元被运输设备成功穿过，准许部分的下一个网格单元被准许由运输设备穿过。另一个示例中，当运输设备需要改变方向时，可以准许该运输设备一直行进到需要执行方向改变的拐角处。以这种方式，所确定路线的部分被逐步的准许，以供运输设备穿过。
优选实施方案中，虽然需要准许单元102为运输设备提供穿过所确定路线的部分的准许，但是本发明发明者已经找到了基本解决复合误差的优选方式。尤其，从网格上的原点移动到目标的运输设备，完成该移动走了一段或多段。换言之，所确定路线分为一段或多段，每段在其起始处重置其复合误差。每段都是在恒定第一方向（例如，在恒定X方向上）或恒定第二方向（例如，在恒定Y方向上）上的穿过。控制器100设为允许在每段上有足够的公差，以允许在整个运输设备上的运输设备性能的无误的统计变化；在第一/第二方向的平移方面；车轮变化；以及内部时钟变化；作为轮子运输设备命令到运输设备的潜在传输延迟和来自运输设备的状态消息。由此，所确定路线提供足够的时间公差，以允许（无误）运输设备晚到一段的末端，以在计划时间开始下一段，从而解决累积误差。对于提前到达段末端的运输设备，运输设备只需简单地等待后面段的标定开始时间，然后再开始该段即可。
约束区域确定单元103设为基于网格确定复数个约束区域。尤其，约束区域确定单元103可设为将约束区域确定为整个网格的一部分，或整个网格本身。约束确定单元103可设为将区域确定为第一方向上的预设数目个网格单元和第二方向上的第二预设数目个网格单元，例如第一方向上的10个网格单元和第二方向上的5个网格单元。类似地，如果网格为第一方向上的20个单元和第二方向上的20个单元，约束确定单元103可将约束区域确定为在第一方向上有20个单元和在第二方向上有20个单元，借此包括整个网格。
复数个约束区域可设为与至少一个其他约束区域重叠。此外，所确定的约束区域可基于网架的结构分析和/或疲劳分析，以认定网架在过载时易受结构/疲劳断裂影响的区域。类似地，约束区域可替代地/附加地基于与网格相关联的任何夹层或外围设备的结构分析和/或疲劳分析来确定。例如，网格可具有向网格提供服务或支持的数层。类似地，网格还可包括外围设备，外围设备例如允许运输设备从网格外侧的部位取回容器和/或将容器存放在网格外侧的部位。外围设备可设为将容器从网格移出/存放到网格上。
借此，通过使用约束区域，认定了易受超载和/或疲劳影响的网格片段。更具体地说，在确定约束区域时，可分别考虑静态负载、动态负载和/或剪切负载。
计算单元104设为计算每个约束区域中的约束限制。一个非限制性示例中，计算单元104设为将约束限制计算为约束区域中的运输设备数量。例如，计算单元104计算当前位于特定约束区域中的运输设备的数量。另一个非限制性示例中，计算单元104可设为计算在特定约束区域中沿第一或第二方向移动和/或加速的运输设备的数量。附加地或可供替代地，计算单元104可设为，基于在特定约束区域中沿第一或第二方向加速和/或减速的运输设备的数量，计算作用于约束区域的预期力。
基于计算单元104计算的约束限制，准许单元和/或路线确定单元中的至少一个设为执行下一个动作。
尤其，一个非限制性实施方式中，准许单元还设为基于特定约束区域中的计算约束限制，授予或拒绝运输设备穿过所确定路线的部分的准许。更具体地说，如上文所说明的，准许单元设为向运输设备提供准许。但基于特定约束区域中的约束限制，准许单元可授予或拒绝准许。例如，对于其确定路线穿过特定约束区域的运输设备，如果该特定约束区域的约束限制被确定为大于或等于预设阈值，那么准许单元可设为拒绝该运输设备穿过该特定约束区域的准许。以这种方式，防止运输设备进入约束限制（与约束区域的负载和/或疲劳相关）大于或等于预设阈值的约束区域。当约束区域小于预设阈值时，则准许单元可设为在合适的时候授予运输设备穿过约束区域的准许。以这种方式，因为约束区域的负载未达到/超过其最大额定值，所以运输设备能够穿过约束区域。本发明发明者设想到，在约束区域的边缘，不需要授予/拒绝准许。相反，可在运输设备到达约束区域之前拒绝/授予准许。例如，如果将为运输设备准许的下一个网格单元位于约束区域内侧，但运输设备本身仍距离约束区域数个网格单元，那么如果约束限制大于或等于预设阈值，则准许单元可拒绝准许。
另一个非限制性实施方式中，路线确定单元101还设为，基于特定约束区域中的计算约束限制，确定运输设备从一个部位到另一个部位穿过或未穿过特定约束区域的路线。更具体地说，如上文所说明的，路线确定单元101设为，确定从网格上原点到目标的路线。但当约束限制例如大于或等于预设阈值时，路线确定单元可设为确定不穿过约束限制超额的约束区域的路线。另一方面，当特定约束区域的约束限制小于预设阈值时，路线确定单元101可设为确定穿过该特定约束区域的路线或允许运输设备沿已经确定的路线继续。以这种方式，因为约束区域的负载达到/超过其最大额定值，所以将路线确定为不穿过特定约束区域。
图2显示了位于网格上的原点201、将穿过至目标202的运输设备。用从左下到右上的阴影线描绘目标202。如上所述，路线确定单元101设为，确定从原点201到目标202的路线。如图2所示，路线确定单元101已经确定了路线203。用从左上到右下的阴影线描绘路线203。确定路线203时，路线确定单元101可考虑许多因素，例如原点201和目标202之间的最短距离、其他运输设备的移动、所需方向改变的数量和特定约束区域的约束限制。
尽管路线确定单元101规划了路线203，由于每个运输设备的确切位置的不确定性以及每个运输设备的加速、减速和恒速的变动，为了在两个运输设备之间没有发生冲突的风险，而每个运输设备可能不能仅遵循所确定路线203。为此，准许单元102设为仅准许所确定路线203的一部分，借此确保运输设备当前运动之前预设数量个网格方块已经没有任何其他运输设备（基于最新的运输设备部位信息）。以这种方式避免了运输设备碰撞的风险。
一般，例如，在所确定路线203的直线段上执行准许，以使运输设备停止在不产生碰撞风险的前提下所需的网格的最低单元数。例如，如果运输设备的行进速度需要两个网格单元才能完全停止，那么准许单元102设为准许当前运输设备前方的两个单元，使得在需要时，运输设备能在不产生碰撞风险的前提下暂停。另一个示例中，如果运输设备的行进速度需要2.5个网格单元停止，那么准许单元102准许该运输设备前方的3个网格单元，来确保该运输设备在停止时，能被完全包含在一个网格单元内，借此确保运输设备一旦停止，其不与其他网格单元重叠。
此外，如图3所示，需要在运输设备前方预设距离处进行该运输设备的方向改变时，准许单元102设为准许确定路径203直到发生方向改变的拐角。在图3所示的示例中，用交叉阴影线表示路线203的准许部分204。
图4显示了约束区域确定单元103确定的复数个约束区域的示例。该示例中，第一约束区域401由第一方向上的2个网格单元和第二方向上的2个网格单元形成。第二约束区域402由第一方向上的3个网格单元和第二方向上的2个网格单元形成。应理解，第一和第二约束区域可由第一方向上的任意数量个网格单元和第二方向上的任意数量个网格单元形成。该示例中，第一和第二约束区域不重叠。一个示例中，基于对网格的结构分析，可确定第一约束区域401和第二约束区域402具有向其分配的形状和部位，以限制例如在其特定部位对网格的剪切力。附加地或可供替代地，可基于网格的疲劳分析确定约束区域。第三约束区域401设为覆盖整个网格，借此与第一和第二约束区域重叠。以这种方式，可通过确保不向运输设备提供移动的准许或运输设备未在特定部位规划路线，来估算和限制作用在网格上的总剪切力的测量。
类似地，约束区域可替代地/还基于与网格相关联的任何夹层或外围设备的结构分析和/或疲劳分析来确定。例如，网格可具有向网格提供服务或支持的数个层。类似地，网格还可包括外围设备，外围设备例如允许运输设备从网格外侧的部位取回容器和/或将容器存放在网格外侧的部位。外围设备可设为将容器从网格移出/存放到网格上。
图5显示了约束区域确定单元103确定的约束区域的另一示例。该示例中，确定了4个大小相等的约束区域，其中每个约束区域与至少一个其他约束区域重叠。更具体地说，第一约束区域501确定为，在第一方向上延伸3个网格单元，在第二方向上延伸3个网格单元。第二约束区域502与第一约束区域501重叠，类似地，第二约束区域502由在第一方向上延伸的3个网格单元和在第二方向上延伸的3个网格单元形成。第三约束区域503与第一约束区域501、第二约束区域502大小相同，第三约束区域503与第一约束区域501和第二约束区域502重叠。第四约束区域504与第一约束区域501、第二约束区域502和第三约束区域503中的每一个重叠，第四约束区域504在第一方向上延伸3个网格单元、在第二方向上延伸3个网格单元。以这种方式，每个约束区域与至少一个其他约束区域重叠。
图6显示了穿过网格的运输设备的非限制性示例。尤其，图6显示了位于原点601、计划行进至目标602的运输设备。如上文所说明的，路线确定单元101为运输设备确定从原点601到目标602的路线603。在图6所示示例中，所确定路线603穿过在该示例中包括3个运输设备605的约束区域。应理解，这3个运输设备仅作为示例提供，约束区域可含有任何数量或甚至不包含运输设备。该示例中，设定了将约束区域中的运输设备的数量限制为4的预设阈值。换言之，示例约束区域中的运输设备的数量的约束限制不能超过4。应理解，4个运输设备的预设阈值仅作示例，且不需要将预设阈值限制为4或运输设备的数量，可限制为约束区域中活动的其他度量，如沿特定方向移动/加速的运输设备的数量、沿特定方向加速/减速的运输设备的数量，或上述因素的任意组合。
图6还显示了所确定路线603的准许部分604。如上文所说明的，准许单元102设为，准许所确定路线603的一部分。图6中，准许单元102已经准许了一直到所确定路线的拐角的部分，这与运输设备的方向改变对应。如图6所示，一旦运输设备到达准许部分604，准许单元102将授予所确定路线603的下一部分的准许。例如，如果运输设备的数量不超过4，则准许单元102将准许所确定路线603穿过约束区域的部分。
图7显示了图6的对应示例，但约束区域有一个额外的运输设备606，因此目前在约束区域的运输设备数量等于4。该非限制性示例中，因为约束区域中运输设备的数量的约束限制等于4个运输设备的预设阈值，所以准许单元102还设为拒绝运输设备穿过约束区域的准许。相应地，如图7所示，准许单元将拒绝运输设备穿过约束区域的准许。图7所示的“X”607描绘了所确定路线603的一部分，准许单元102已经针对该部分拒绝了运输设备的准许。
相应地，将防止运输设备进入约束区域，该示例中，运输设备将被一直准许到约束区域的边缘。但应理解，可在运输设备到达约束区域之前拒绝任意数量的网格单元的准许。例如，可在运输设备到达约束区域的边缘之前拒绝准许。
可选地，准许单元102拒绝运输设备穿过约束区域的准许时，可执行数个动作。尤其，一旦拒绝了运输设备的准许，没有可供运输设备移动的准许路线，因此一个选项就是运输设备简单地停止移动。但这给网格上其他必须要四处航行的运输设备带来危险。此外，运输设备正在执行的功能仍需要完成。因此本发明发明者已经实现了数个有利的方案，以在一旦拒绝准许情况下控制运输设备的移动。
例如，路线确定单元101可设为，为运输设备重新确定穿过网格的路线。在新时间执行的路线重新确定可导致相似的路线被重新确定，甚至可能穿过相同的约束区域，这是因为约束限制可能已经低于预设阈值。或者，可重新确定路线，以避免对其拒绝了准许的约束区域。附加地或可供替代地，路线确定工具101可设为重新确定复数个运输设备中至少两个的路线。与上文说明类似，通过为复数个运输设备中的至少两个重新确定路线，可将运输设备指定到避免其他路线的路线上。
附加地或可供替代地，控制器100可设为执行对其拒绝了准许的运输设备的可控停止。这方面，运输设备的受控停止被定义为让运输设备在第一个完整的网格单元中停止，对此该运输设备能在不产生碰撞风险的前提下停止，换言之，不让运输设备一半停在一个网格单元中，一半停在另一个网格单元中。例如，如果运输设备能够在特定速度下在两个网格单元中停止，那么将命令该运输设备的受控停止，使该运输设备在两个网格单元中停止，以使其完全包含在一个网格单元内，而不突出到任何其他网格单元中。另外，如果运输设备需要2.5个网格单元来在不产生碰撞风险的前提下在特定速度下停止，那么将命令该运输设备在3个网格单元中停止—四舍五入网格单元的数目。以这种方式，运输设备在完整的网格单元中停止，而不突出到任何其他网格单元中。附加地或可供替代地，控制器101可设为命令复数个运输设备中至少两个的可控停止。以这种方式，当运输设备被拒绝约束区域的准许时，在不产生碰撞风险的前提下让数个运输设备停止。
图8显示了另一个示例，该示例可能与图7所示操作结合，也可能不与图7所示操作结合。尤其，图8中，约束区域中的4个运输设备的约束限制超过了预设阈值。相应地，在原点601的运输设备无法穿过约束区域。如图7所示，这通过拒绝运输设备进入约束区域的准许来实现。但图8中，路线确定工具101设为，为运输设备确定从原点601到目标602的、不穿过约束区域的路线608。以这种方式，成功将运输设备指引到避开约束区域的路线608上。
本发明发明者设想到，可实施图7或/和图8中所述的操作。换言之，当特定约束区域的约束限制大于或等于预设阈值时，路线确定单元101可确定不穿过约束区域的路线608，可供替代地或附加地，准许单元102可设为拒绝运输设备穿过约束区域的准许。
图9到图11显示度量约束限制的不同方法，其中至少一种方法是计算单元104计算特定约束区域的约束限制。
更具体地说，图9涉及提示约束区域中的运输设备902的数量的约束限制。例如，图9显示了包括3个运输设备902的约束区域。该示例中，预设阈值设为4个运输设备。相应地，当约束区域中的运输设备的数量等于4时，不再许可运输设备进入约束区域，但已经在约束区域中的运输设备可离开约束区域或移动到约束区域内的其他部位。相应地，图9中，仅再许可一个运输设备进入约束区域，这是因为约束区域已经包括3个运输设备了。因此，空网格单元903可由运输设备904填充，之后，被确定进入约束区域的任何其他运输设备将被拒绝准许和/或其路线被重新确定。
图10显示了另一个计算为在约束区域中沿特定方向移动和/或加速的运输设备1004的数量的约束限制。在图10和11中，用单箭头显示以恒速移动的运输设备，用双箭头显示加速/减速的运输设备。此外，图10和图11中，显示运输设备沿第一方向移动和/或加速。因此，约束限制适用于第一方向。但应理解，运输设备的约束限制和运动可同样应用于第二方向。
为了便于理解，页面向下方的移动/加速被定义为负移动/加速，而页面向上方的移动/加速被定义为正移动/加速。图10中，约束区域包括4个运输设备。起初，运输设备1004中的三个沿第一方向移动和/或加速。尤其，两个最左边的运输设备正在负加速1005。中间的运输设备正在以恒速正移动。运输设备1002静止。该示例中，约束限制是基于沿第一方向（正方向或负方向）移动和/或加速的运输设备的数量来定义的。但约束限制可被定义为沿第二方向移动和/或加速的运输设备的数量。
基于图10，3个运输设备正在沿第一方向移动和/或加速。更具体地说，两个运输设备正在沿负方向加速，一个运输设备正在沿正向移动，总共三个运输设备。该示例中，预设阈值可定义为沿第一方向移动的4个运输设备。因此，当4个运输设备在约束区域内移动/加速时，其他的运输设备将被拒绝准许和/或路线被确定为避开约束区域。例如，之前静止的第4个运输设备1002，可开始在约束区域内沿负方向移动（如箭头1003所描绘）。因此，达到了沿第一方向移动/加速的4个运输设备的预设阈值。相应地，第5个运输设备（未示出）将被拒绝准许和/或路线被确定为避开约束区域。但已经在约束区域移动/加速的运输设备可继续在约束区域中移动/加速和离开约束区域。
应理解，尽管前文描述与沿第一方向移动/加速的运输设备相关，但本发明发明者设想到，可供替代地/附加地，约束限制可能是沿第二方向移动/加速的运输设备的数量。
图11显示了约束限制的确定的另一个非限制性示例。约束限制的计算基于加速/减速的运输设备施加在特定约束区域上的预期力。更具体地说，图11中，预期力的计算基于在约束区域1101中沿第一方向加速/减速的运输设备。例如，显示了3个运输设备1104在约束区域1101中加速/减速。第4个运输设备1102显示为静止。用双箭头1105显示运输设备1104正在加速/减速。为了描述清楚，页面向下方的加速被定义为负加速，页面向上方的加速被定义为正加速。因此，参考图11，两个最左边的运输设备正在沿负方向加速，而中间运输设备正在沿正向加速。
施加在约束区域上的预期力的约束限制基于运输设备的整体加速来计算。尤其，在该简化示例中，由于运输设备中的两个正在沿相反方向加速，所以计算单元104设为抵消沿相反方向加速的运输设备的有效加速。因此，在图11的简化示例中，施加在约束区域上的力仅取决于一个运输设备的负加速，这是因为两个其他运输设备的力可能抵消。提示施加在约束区域上的力的预设阈值可被设为两个加速/减速的运输设备。因此，由于施加在约束区域上的力仅基于一个运输设备，所以可授予另一个运输设备穿过约束区域的准许和/或路线确定单元101可确定穿过约束区域的路线。
另一示例中，运输设备1102可沿负方向1103加速。因此，计算单元104可现在基于两个加速的运输设备来计算施加在约束区域1101上的力，这是因为如前所述，来自两个沿相反方向加速的运输设备的加速力可以抵消。因此，如果预设阈值被设为施加在约束区域1101上的力等于两个加速的运输设备，那么该另一示例等于该预设阈值。因此，该示例中，第5个运输设备（未示出）将被拒绝进入约束区域的准许和/或其路线被确定为不穿过约束区域1101。但已经在约束区域中的运输设备可继续加速和离开约束区域。以这种方式，抑制施加在约束区域1101上的力，使其不超过结构和/或疲劳负载限制。
上文已经描述了简化示例，其中每个运输设备的加速与每个其他运输设备的加速精确地近似，从而使得两个沿相反方向加速的运输设备恰好抵消。然而在现实中，可考虑多个因素来确定约束区域1101上的整体力以及确定其是否等于或大于预设阈值。更具体地说，计算单元104计算的力可基于每个运输设备的运动方向、运输设备的质量、运输设备承载的有效载荷的质量、运输设备的预期加速度图、运输设备的预期减速度图、网格上复数个运输设备被命令同时停止的可能性、网格上复数个运输设备中的任何一个被命令在任意时间停止的可能性中的至少一项来计算。
应理解，尽管上文描述与沿第一方向加速/减速的运输设备相关，但是本发明发明者设想到，可供替代地/附加地，约束限制可能为沿第二方向加速/减速的运输设备的数量。
图12显示了根据图1所示第一实施方式的控制器100执行的流程。尤其，图12的流程图S1200显示了基于确定的约束区域中的计算约束限制来控制至少一个运输设备。
步骤S1201基于网格确定了复数个约束区域。约束区域适用于网格的区域，方法S1200将在其中控制运输设备的数量和/或它们如何移动。以这种方式，方法S1200能够限制网格上特定区域中的结构负载和/或疲劳负载。例如，可基于网格、与网格相关联的夹层或与网格相关联任何外围设备中至少一个的结构分析和/或疲劳分析，来确定约束区域的安排。基于分析，可确定在整个网格各处安排约束区域。以这种方式，可控制整个网格的静态负载、动态负载和/或剪切负载。其他示例中，约束区域可由第一方向上的预设数量个单元和第二方向上的预设数量个单元形成。此外，每个约束区域可被确定为与至少一个其他约束区域重叠。
步骤S1202计算每个确定的约束区域中的约束限制。例如，可基于约束区域中的运输设备的数量、在约束区域中沿第一/第二方向移动和/或加速的运输设备的数量计算约束限制，或者基于由沿第一/第二方向加速的运输设备的数量引起的预期力计算约束限制。
更详细地，约束限制可能是特定约束区域中的运输设备的绝对值。附加地或可供替代地，约束限制可能是约束区域中沿第一/第二方向移动/加速的运输设备的绝对值。附加地或可供替代地，约束限制可能是作用于约束区域的预期力，该预期力由沿第一/第二方向加速的运输设备的数量导致。针对预期力的计算，步骤S1202考虑每个运输设备各自的加速度来计算预期力。例如，如果两个运输设备以相同的量级和质量沿相反方向加速，则每个运输设备施加在网格的约束区域上的力可恰好抵消，因此步骤S1202在计算预期力时可以考虑这一点。
此外，步骤S1202中，计算预期力时，可考虑下列各种中至少一项：每个运输设备的运动方向、运输设备的质量、运输设备承载的有效载荷的质量、运输设备的预期加速度图、运输设备的预期减速度图、网格上复数个运输设备被命令同时停止的可能性、网格上复数个运输设备中的任何一个被命令在任意时间停止的可能性。
在步骤S1203，控制器为每个运输设备确定从网格上一个部位到网格上另一个部位的、穿过或不穿过特定约束区域的路线。更具体地说，计划从一个部位到另一个部位穿过网格的运输设备需要具有针对其穿过而确定的路线，以避开其他运输设备。相应地，步骤S1203例如基于运输设备的当前部位信息和基于其计划走的路线确定关于运输设备的预计部位的未来信息确定路线。此外，路线确定可使用其他信息，例如电池充电水平、服务水平、加速度/减速度图、最大速度或网格上部位之间的最短距离。正如将针对步骤S1205描述的，可基于特定约束区域中的计算约束限制确定路线。
步骤S1204授予或拒绝每个运输设备穿过所确定路线的一部分的准许。尽管每个运输设备的路线由步骤S1203确定，但是穿过路线时，每个运输设备的确切位置的小错误将复合。例如，与期望值相比，每个运输设备的不同加速度图和/或速度导致每个运输设备的位置错误。因此，必须解决每个运输设备的位置的复合误差。步骤S1204授予或拒绝每个运输设备穿过所确定路线的一部分的准许。以这种方式，步骤S1204确保每个运输设备仅移动进已知不含另一个运输设备的网格单元，以避免运输设备之间的冲突。
优选实施方案中，虽然需要步骤S1204为运输设备授予/拒绝穿过所确定路线的一部分的准许，但是本发明发明者已经找到了基本解决复合误差的优选方式。尤其，从网格上的原点移动到目标的运输设备，完成该移动走了一段或多段。换言之，所确定路线分为一段或多段。每一段都是在恒定第一方向（例如，在恒定X方向上）或恒定第二方向（例如，在恒定Y方向上）上穿过。方法S1200设为允许在每段有足够的公差，以允许运输设备总体的运输设备性能的无误统计变化；在第一/第二方向的平移方面；车轮变化；和内部时钟变化方面；作为轮子运输设备命令到运输设备的潜在传输延迟和来自运输设备的状态消息。由此，所确定路线提供足够的时间公差，以允许（无误）运输设备晚到一段的末端，以在计划时间开始下一段。对于提前到达段末端的运输设备，运输设备只需简单地等待后面段的标定开始时间，然后再开始该段即可。
为每个运输设备准许的网格单元的数量可取决于运输设备的速度以及预期加速度/减速度图。尤其，准许的网格单元的数量可能取决于运输设备从其当前速度停止所需的网格单元的数量。例如，如果基于运输设备的当前速度，已知其（例如，基于其减速度图）需要2.5个网格单元才能停止，则步骤S1204可准许3个网格单元，以确保运输设备在必要时能够以3个网格单元的距离完全停止。以这种方式，运输设备也在一个网格单元内侧完全停止，而不突出到其他网格单元中，突出到其他网格单元中会给其他运输设备带来危险。另一个示例中，运输设备需要2个网格单元进行方向变化操作时，步骤S1204可仅准许那两个网格单元，以将运输设备一直准许到方向变化。正如将针对步骤S1205描述的，可基于特定约束区域中的计算约束限制授予或拒绝准许。
在步骤1205，步骤S1203和/或步骤S1204中的至少一个基于特定约束区域中的计算约束限制执行其各自的动作。更具体地说，基于计算约束限制授予或拒绝运输设备的准许，和/或基于计算约束限制确定穿过或不穿过约束区域的路线。
针对授予或拒绝准许步骤，基于计算约束限制，授予或拒绝运输设备穿过特定约束区域中所确定路线的部分的准许。一个示例中，当特定约束区域中的约束限制大于或等于预设阈值时，步骤S1204拒绝运输设备的准许。当约束限制小于预设阈值时，步骤S1204向运输设备授予准许。以这种方式，针对静态、动态和/或剪切负载，约束区域都不过载。
此外，拒绝准许时，可执行数项动作来从运输设备的最后准许的网格单元移动该运输设备。尤其，步骤S1203可确定运输设备从最后准许的网格单元的路线。以这种方式，步骤S1203可确定路线来避开运输设备不被准许穿过的约束区域。类似地，步骤S1203可为复数个运输设备中的至少两个确定路线。以这种方式，确定了可能冲突的运输设备的路线，以避开彼此。或者，可执行运输设备的受控停止来在不产生碰撞风险的前提下将运输设备完全暂停在单个网格单元内，例如，将运输设备暂停在最后准许的网格单元中。类似地，可执行复数个运输设备中的至少两个的受控停止，以确保两个运输设备不会彼此冲突。
附加地或可供替代地，为了授予/拒绝准许，当特定约束区域中的约束限制大于或等于预设阈值时，为运输设备确定路线的步骤S1203可发生。这种情况下，步骤S1203可为运输设备确定从一个部位到另一个部位的、不穿过特定约束区域的路线。或者，当约束限制小于预设阈值时，步骤S1203可确定穿过特定约束区域的路线或允许运输设备沿已经确定的路线继续。以这种方式，可将路线确定为避免特定约束区域。
修改和变更
在不脱离本发明范围的前提下，可对上述实施方式进行众多修改和变更。
尤其，运输设备可设为通过状态报告与控制器100通信，以提供关于例如其位置、电池充电水平、服务问题、当前运动方向、其是否为静止、以恒速或加速/减速移动的信息。相应地，一种修改中，当计算单元正在基于约束区域中的运输设备数量来为特定约束区域计算约束限制时，计算单元可利用来自每个运输设备的状态报告来确定例如特定约束区域中的运输设备数量。以这种方式，控制器100可利用运输设备已经传输至控制器100的消息来确定约束区域中运输设备的数量。因此，无需再与控制器100通信额外的消息。
另一种修改中，控制器100还可包括设为控制复数个运输设备的移动的移动控制单元。该修改中，控制器100直接控制每个运输设备如何移动，而不是哪条路线要穿过网格以及是否准许运输设备穿过特定限制区域这样的一般命令。该修改中，控制器100还可命令每个运输设备是否沿特定方向移动、是否加速/减速、是否继续以恒速移动。以这种方式，控制器100对每个运输设备施加直接的控制，因为控制器100具有所有运输设备的信息，所以这可能是有用的，因此可能需要直接向运输设备的发动机和机构发布直接命令，来避开其他运输设备，或者在无法实现每个运输设备的控制时，以其他方式规划运输设备的路线。
另一种修改中，控制器100可被设计和证明防止将给人类安全带来风险的负载和/或疲劳。安全等级装备确保在机器周围工作的人员不会因正常操作或故障而受到机器的伤害。通常，人类等级装备需要的测试比非安全等级装备需要的测试更深入且更严格。此外，通常运用可供替代的计算机功能结构。可供替代的计算机功能结构中，通常是两个单独的进程执行正在运行的相同任务。一些示例中，每个进程都在不同的CPU上运行。每个进程都将以不同的方式编程，以便两个进程中不存在相同的故障。在进程输出处设有比较输出的比较器。如果输出一致，则将结果用于控制运输设备。然而，如果输出不一致，则一个非限制性示例中，将自动命令运输设备的受控停止并宣布故障。另一非限制性示例中，如果输出不一致，则运输设备的性能可能降级，例如以较低的速度运行。在故障排除之前，通常会保持运输设备性能的降级。
销售多个产品线的线上零售业务，如线上杂货店和超市，需要能够存储数十个甚至数百数千条不同产品线的系统。在这种情况下使用单产品堆垛是不实际的，因为将需要非常大的占地面积来容纳所需的所有堆垛。另外，对于某些货品，可能只希望少量存储，如易腐烂商品或不常订购的商品，从而使单产品堆垛成为低效的解决方案。
国际专利申请WO 98/049075A（Autostore）描述了一种容器的多产品堆垛布置在框架结构内的系统，该申请借引用合并于此。
PCT公开号为WO2015/185628A（Ocado）的专利描述了另一种已知的存储和订单履行系统，其中储物箱和容器的堆垛布置在框架结构内。正在位于框架结构之上的轨道上运行的装载处理设备访问储物箱或容器。装载处理设备将储物箱或容器从堆垛抬升，多个装载处理设备协同运行来访问位于堆垛最低位置处的储物箱或容器。此类型的系统在附图图13至图16中给出了示意图示。
如图13和图14所示，可堆叠的容器，也称箱子10，相互堆叠组成堆垛12。堆垛12在仓储或制造环境中以网格框架结构14布置。图13为框架结构14的示意性透视图，图14为俯视图，显示布置在框架结构14内的箱子10的堆垛12。每一箱10一般安放复数个产物货品（未示出），箱10内的产物货品可能是相同的，或可能有不同产品类型，依应用而定。
框架结构14包括支撑水平构件18、20的复数个直立构件16。第一组平行水平构件18设为与第二组平行水平构件20垂直，以形成直立构件16支撑的复数个水平网格结构。构件16、18、20一般由金属制成。箱子10堆叠在框架结构14的构件16、18、20之间，使得框架结构14防止箱子10的堆垛12进行水平移动，并引导箱子10的垂直移动。
框架结构14的顶层包括轨路22，轨路22设置于遍及堆垛12顶部的网格图案。另外参考图15和图16，轨路22支撑复数个机器人装载处理设备30。第一组22a平行轨路22引导装载处理设备30沿第一方向（X）在框架结构14顶部各处的移动，与第一组22a垂直设置的第二组22b平行轨路22引导装载处理设备30在第二方向（Y）的移动，第二方向（Y）垂直于第一方向。以这种方式，轨路22实现了装载处理设备30在水平X-Y平面上的二维横向移动，使得装载处理设备30能够移动到任意堆垛12上方的位置。
挪威专利No.317366中进一步描述了一种形式的装载处理设备30，该专利的内容借引用合并于此。图15(a)和3(b)分别是装载处理设备30从后部和前部看的示意性透视图，图15(c)是正在抬升箱子10的装载处理设备30的前向示意透视图。然而，还有可与本发明描述的系统组合使用的其它形式的装载处理设备。例如PCT专利公开WO2015/019055（Ocado）中描述的另一种形式的机器人装载处理设备，其中每一机器人装载处理器仅覆盖框架结构的一个网格空间，这使得装载处理器能有更高的密度，从而使给定尺寸的系统能具有更高的工作量，该专利公开借引用并入本发明。
每一装载处理设备30包括交通工具32，其设为在堆垛12之上、在框架结构14的轨路22上沿X和Y方向行进。第一组轮子34由交通工具32前面的一对轮子34和交通工具32后面的一对轮子34组成，第一组轮子34设为与第一组22a轨路22的两条相邻轨路接合。相似地，第二组轮子36由在交通工具32两侧的两对轮子36组成，第二组轮子36设为与第二组22b轨路22的两条相邻轨路接合。每组轮子34、36可以抬升或下降，使得第一组轮子34或第二组轮子36均可随时与各自的轨路22a、22b组接合。
第一组轮子34与第一组轨路22a接合以及第二组轮子36从轨路22抬走时，能够通过安置在交通工具32内的驱动机构（未示出）驱动轮子34，来沿X方向移动装载处理设备30。为了沿Y方向移动装载处理设备30，将第一组轮子34从轨路22抬走，将第二组轮子36下降至与第二组轨路22a接合。然后能够使用驱动机构驱动第二组轮子36，以实现Y方向上的移动。
装载处理设备30配备有抬升设备。抬升设备40包括通过四根缆绳38从装载处理设备32的主体悬挂的夹持板39。缆绳38连接到安置在交通工具32内的缠绕机构（未示出）。缆绳38能从装载处理设备32收绳或放绳，使得能够在Z方向调整夹持板39相对交通工具32的位置。
夹持板39适应为与箱子10的顶部接合。例如，夹持板39可包括与形成箱子10上表面的边沿中的相应孔（未显示）配合的销（未显示），以及可与边沿接合以夹持箱子10的滑动夹钳（未显示）。通过安置在夹持板39内的适当驱动机构驱动夹钳，以使其箱子10接合，驱动机构由通过缆绳38本身或通过单独的控制缆绳（未示出）传输的信号供能和控制。
为了从堆垛12的顶部移出箱子10，如有必要，在X和Y方向上移动装载处理设备30，以便使夹持板39位于堆垛12的上方。然后在Z方向垂直降低夹持板39，以便与堆垛12顶部的箱子10接合，如图15(c)所示。夹持板39夹持箱子10，然后在夹持板39附接有箱子10的情况下，缆绳38将其向上拉动。在其垂直行程的顶部，箱子10容纳在交通工具主体32内，并安放在轨路22的高位上方。以这种方式，能够将装载处理设备30移动至X-Y平面中的不同位置，装载处理设备30在移动中携带箱子10，以将箱子10运输到另一部位。缆绳38的长度足够让装载处理设备30从堆垛12的任何高位（包括地面位）取回箱子，以及将箱子放置在堆垛52的任何高位（包括地面位）。交通工具32的重量足以平衡箱子10的重量，并在抬升过程中保持稳定。用于为轮子34、36的驱动机构供能的电池可组成交通工具32的部分重量。
如图16所示，设置了复数个相同的装载处理设备30，以使每一装载处理设备30可同时运行，提高系统的工作量。图16所示系统包括又称端口24的两个特定部位，能够在这些部位将箱子10转移进入系统或从系统转移出来。附加传送机系统（未示出）与每一端口24关联，使得能够通过传送机系统将装载处理设备30运输到端口24的箱子10转移到例如拣选站（未示出）的另一部位。类似地，传送机系统能将箱子10从例如储物箱填装站（未示出）的外部部位移动至端口24，并通过装载处理设备30运输至堆垛12，以使系统重新装满库存。
每个装载处理设备30一次能够抬升和移动一个箱子10。如果需要取回不在堆垛12顶部的箱子10（“目标储物箱”），则必须首先移动覆盖在上的箱子10（“非目标箱”），以使访问目标箱10成为可能。这在下文称为“挖掘”的操作中实现。
参照图16，在挖掘操作中，装载处理设备30之一相继从含有目标箱10b的堆垛12抬升每个非目标箱10a，并将其放在另一堆垛12内的空位上。然后目标箱10b能够被装载处理设备30访问，并被移动至端口24，供进一步运输。
每个装载处理设备30都受中央计算机控制，中央计算机可被设想为根据第一实施方式所述的控制器。追踪系统内的每一单个的箱子10，以便能够在需要时取回、运输和替换适当的箱子10。例如，在挖掘操作中，记录每个非目标箱10a的部位，以便能够追踪非目标箱10a。
参照图13至16描述的系统具有众多优势，适用于范围广泛的存储和取回操作。尤其，它可实现非常密集的产品存储，并且提供了一种非常经济的方式，可以将大量不同的货品存储在箱子10中，同时在需要拣选时允许以合理的成本访问箱子10。
但该类系统仍存在不足，这完全由上文所述的、必须在目标箱10b不在堆垛12的顶部时运行的挖掘操作造成。
已经以解释和描述为目的呈现了本发明实施方式的前述说明。前述说明并不旨在详尽无遗，或将本发明局限于公开的精确形式。在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可进行修改和变更。

Claims (34)

1.一种控制器，设为控制复数个运输设备的移动，所述复数个运输设备设置为用于运输容器，所述容器存储在设施中，所述设施设为以复数个堆垛存储所述容器，所述设施包括以单元布置的复数条通路，以在所述堆垛上方形成网格式结构，其中所述网格式结构沿第一方向和第二方向延伸，所述复数个运输设备设为在所述网格式结构上运行，所述控制器包括：
路线确定单元，为每个运输设备确定从所述网格式结构上一个部位到所述网格式结构上另一个部位的路线；
准许单元，为每个运输设备提供穿过确定路线的部分的准许；
约束区域确定单元，基于所述网格式结构确定复数个约束区域；以及
计算单元，计算每个约束区域中的约束限制，
其中控制器执行以下各项中至少一项：
所述准许单元还设为基于所述复数个约束区域中的一个约束区域中的计算约束限制，授予或拒绝运输设备穿过所述确定路线的一部分的准许，以及
所述路线确定单元还设为基于所述复数个约束区域中的所述一个约束区域中的所述计算约束限制，为运输设备确定从一个部位到另一个部位的、穿过或不穿过所述复数个约束区域中的所述一个约束区域的路线。
2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述约束区域确定单元基于所述网格式结构、与所述网格式结构相关联的任何夹层或与所述网格式结构相关联的任何外围设备中至少一项的结构分析和/或疲劳分析，来确定约束区域。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的控制器，其特征在于，确定的约束区域包括在整个网格式结构延伸的约束区域。
4.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述约束区域确定单元设为确定由所述第一方向上的预设数量个单元和所述第二方向上的预设数量个单元形成的约束区域。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的控制器，其特征在于，每个约束区域被确定为与至少一个其他约束区域重叠。
6. 根据权利要求1或权利要求2所述的控制器，其特征在于，执行器执行以下各项中至少一项：
所述准许单元设为，当所述复数个约束区域中的一个约束区域中的所述约束限制大于或等于预设阈值时，拒绝运输设备穿过所述确定路线的一部分的准许，当所述复数个约束区域中的所述一个约束区域中的所述约束限制小于预设阈值时，授予运输设备穿过所述确定路线的一部分的准许；以及
所述路线确定单元设为，当所述复数个约束区域中的所述一个约束区域中的所述计算约束限制大于或等于预设阈值时，为运输设备确定从一个部位到另一个部位的、不穿过所述复数个约束区域中的一个约束区域的路线，当所述复数个约束区域中的所述一个约束区域中的所述计算约束限制小于预设阈值时，为运输设备确定从一个部位到另一个部位的、穿过所述复数个约束区域中的一个约束区域的路线。
7.根据权利要求1或权利要求2所述的控制器，其特征在于，所述计算单元设为，基于所述复数个约束区域中的一个约束区域中的运输设备数量，计算所述约束限制。
8.根据权利要求1或权利要求2所述的控制器，其特征在于，所述计算单元还设为，基于所述复数个约束区域中的一个约束区域中沿所述第一方向移动或加速的运输设备数量，计算所述约束限制。
9.根据权利要求1或权利要求2所述的控制器，其特征在于，所述计算单元还设为，基于所述复数个约束区域中的一个约束区域中沿所述第二方向移动或加速的运输设备数量，计算所述约束限制。
10.根据权利要求1或权利要求2所述的控制器，其特征在于，所述计算单元还设为，基于沿所述第一方向加速或减速的运输设备对所述复数个约束区域中的一个约束区域施加的预期力，计算所述约束限制。
11.根据权利要求1或权利要求2所述的控制器，其特征在于，所述计算单元还设为，基于沿所述第二方向加速或减速的运输设备对所述复数个约束区域中的一个约束区域施加的预期力，计算所述约束限制。
12.根据权利要求10所述的控制器，其特征在于，所述计算单元还设为，基于下列各项中至少一项计算施加在所述复数个约束区域中的一个约束区域上的预期力：每个运输设备的运动方向、运输设备的质量、运输设备承载的有效载荷的质量、运输设备的预期加速度图、运输设备的预期减速度图、所述网格式结构上所述复数个运输设备被命令同时停止的可能性、所述网格式结构上所述复数个运输设备中的任何一个被命令在任意时间停止的可能性。
13.根据权利要求1或权利要求2所述的控制器，其特征在于，所述准许单元确定拒绝运输设备的准许时，所述路线确定单元设为执行以下各项中至少一项：重新确定所述运输设备的路线，重新确定所述复数个运输设备中至少两个的路线，执行所述运输设备的受控停止，或执行所述复数个运输设备中至少两个的受控停止。
14.根据权利要求1或权利要求2所述的控制器，其特征在于，所述计算单元设为，响应从每个运输设备接收的状态报告，确定运输设备的数量。
15.根据权利要求1或权利要求2所述的控制器，所述控制器还包括设为控制所述复数个运输设备的移动的移动控制单元。
16.根据权利要求1或权利要求2所述的控制器，其特征在于，所述控制器被设计为防止将给人类安全带来风险的负载和/或疲劳。
17.一种存储系统，包括：
在X方向延伸的第一组平行轨路或轨道和在Y方向延伸的第二组平行轨路或轨道，所述第二组平行轨路或轨道在基本上水平的面上横切所述第一组，形成包括复数个网格空间的网格图案；
位于所述轨路下方的复数个容器堆垛，布置为使得每个堆垛位于单个网格空间的覆盖区之内；
多个装载处理设备，每个所述装载处理设备设在所述堆垛上方、在所述轨路上沿所述X方向和Y方向选择性地横向移动；以及
根据任意一项前述权利要求所述的控制器。
18.根据权利要求17所述的存储系统，其特征在于，每个所述装载处理设备具有仅占据所述存储系统中的单个网格空间的覆盖区，使得占据一个网格空间的装载处理设备不阻碍占据或横穿所述X和Y方向上的相邻网格空间的装载处理设备。
19. 一种控制复数个运输设备的移动的方法，所述复数个运输设备设置为用于运输容器，所述容器存储在设施中，所述设施设为以复数个堆垛存储所述容器，所述设施包括以单元布置的复数条通路，以在所述堆垛上方形成网格式结构，其中所述网格式结构沿第一方向和第二方向延伸，所述复数个运输设备设为在所述网格式结构上运行，所述方法包括以下步骤：
基于所述网格式结构确定复数个约束区域；以及
计算每个约束区域中的约束限制；
为每个运输设备确定从所述网格式结构上一个部位到所述网格式结构上另一个部位的、穿过或不穿过所述复数个约束区域中的一个约束区域的路线；以及
授予或拒绝每个运输设备穿过确定路线的一部分的准许，
其中，确定路线步骤或准许步骤中至少一个基于所述复数个约束区域中的所述一个约束区域中的计算约束限制。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，确定所述复数个约束区域的步骤基于所述网格式结构、与所述网格式结构相关联的任何夹层或与所述网格式结构相关联的任何外围设备中至少一项的结构分析和/或疲劳分析，来确定约束区域。
21.根据权利要求19或权利要求20所述的方法，其特征在于，确定的约束区域包括在整个网格式结构延伸的约束区域。
22.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，确定所述复数个约束区域的步骤确定由所述第一方向上的预设数量个单元和所述第二方向上的预设数量个单元形成的约束区域。
23.根据权利要求19或权利要求20所述的方法，其特征在于，每个约束区域被确定为与至少一个其他约束区域重叠。
24. 根据权利要求19或权利要求20所述的方法，其特征在于，所述方法包括执行下列各项中至少一项：
当所述复数个约束区域中的一个约束区域中的所述约束限制大于或等于预设阈值时，拒绝运输设备穿过所述确定路线的部分的准许，当所述复数个约束区域中的一个约束区域中的所述约束限制小于预设阈值时，授予运输设备穿过所述确定路线的所述一部分的准许；以及
当所述复数个约束区域中的所述一个约束区域中的所述计算约束限制大于或等于预设阈值时，为运输设备确定从一个部位到另一个部位的、不穿过所述复数个约束区域中的一个约束区域的路线，当所述复数个约束区域中的一个约束区域中的所述计算约束限制小于预设阈值时，为运输设备确定从一个部位到另一个部位的、穿过所述复数个约束区域中的一个约束区域的路线。
25.根据权利要求19或权利要求20所述的方法，其特征在于，所述计算步骤基于所述复数个约束区域中的一个约束区域中的运输设备数量，计算所述约束限制。
26.根据权利要求19或权利要求20所述的方法，其特征在于，所述计算步骤基于所述复数个约束区域中的一个约束区域中沿所述第一方向移动或加速的运输设备数量，计算所述约束限制。
27.根据权利要求19或权利要求20所述的方法，其特征在于，所述计算步骤基于所述复数个约束区域中的一个约束区域中沿所述第二方向移动或加速的运输设备数量，计算所述约束限制。
28.根据权利要求19或权利要求20所述的方法，其特征在于，所述计算步骤基于沿所述第一方向加速或减速的运输设备对所述复数个约束区域中的一个约束区域施加的预期力，计算所述约束限制。
29.根据权利要求19或权利要求20所述的方法，其特征在于，所述计算步骤基于沿所述第二方向加速或减速的运输设备对所述复数个约束区域中的一个约束区域施加的预期力，计算所述约束限制。
30.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，所述计算步骤基于下列各项中至少一项计算施加在所述复数个约束区域中的一个约束区域上的预期力：每个运输设备的运动方向、运输设备的质量、运输设备承载的有效载荷的质量、运输设备的预期加速度图、运输设备的预期减速度图、所述网格式结构上所述复数个运输设备被命令同时停止的可能性、所述网格式结构上所述复数个运输设备中的任何一个被命令在任意时间停止的可能性。
31.根据权利要求19或权利要求20所述的方法，其特征在于，所述准许步骤拒绝运输设备的准许时，确定路线的步骤执行下列各项中至少一项：重新确定所述运输设备的路线，重新确定所述复数个运输设备中至少两个的路线，执行所述运输设备的受控停止，或执行所述复数个运输设备中至少两个的受控停止。
32.根据权利要求19或权利要求20所述的方法，其特征在于，所述计算步骤响应从每个运输设备接收的状态报告，确定运输设备的数量。
33.根据权利要求19或权利要求20所述的方法，所述方法还包括控制所述复数个运输设备的移动的步骤。
34.根据权利要求19或权利要求20所述的方法，其特征在于，所述方法被设计为防止将给人类安全带来风险的负载和/或疲劳。
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