CN112533837A - 用于支撑结构的标记的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于标记支撑结构的装置，包括：底架，该底架具有机车组件，并且支撑标签生成器和执行器组件，该执行器组件具有相对于该底架能移动的端部并且携带具有图像传感器的标签操纵器；控制器，该控制器耦合到该机车组件、该标签生成器、该执行器组件和该标签操纵器，并且该控制器被配置为：获取标签放置数据，该标签放置数据限定用于利用新标签替换先前标签的相对于支撑结构参考特征的位置；控制该机车组件穿行到该支撑结构；经由在该图像传感器处所捕获的图像数据检测该参考特征；控制该执行器组件以将该标签操纵器放置在相对于该参考特征的该位置处；控制该执行器组件和该标签操纵器以移除并丢弃该先前标签，从该标签生成器检取该新标签，以及将该新标签放置在该位置处。

Description

用于支撑结构的标记的方法和装置

背景技术

管理对象库存的环境(诸如在零售环境中购买的产品)可以是复杂且流动的。零售设施可以包含设置在支撑结构(诸如货架)上的各种各样的产品，该支撑结构承载包含产品信息(诸如价格、条形码等)的标签。设施内产品的放置、货架上产品的选择、以及标签的格式都可能随着时间的推移而改变，需要用新标签替换先前标签。标签的替换通常是手动执行的，这是耗时且容易出错的过程。在管理库存对象的其他环境(诸如仓库环境)中可能会存在类似的问题。

附图说明

附图(其中类同的附图标记在全部单独的视图中表示相同的或功能类似的要素)连同下面的具体实施方式被并入于此并形成说明书的一部分，并用来进一步阐述包括所要求保护的发明的构思的实施例，以及解释那些实施例的各种原理和优势。

图1是移动自动化系统的示意图。

图2A描绘了图1的系统中的移动自动化装置。

图2B是图1的系统中的移动自动化装置的某些内部部件的框图。

图3A和图3B分别是图1的系统中的移动自动化装置的标签操纵器的俯视图和前视图。

图4是用于标记支撑结构的方法的流程图。

图5示出了通过图4的方法承载用于替换的标签的支撑结构。

图6A和图6B描绘了在图4的方法的执行期间支撑结构参考特征的检测。

图6C示出了在图6A和图6B中示出的检测过程期间所捕获的示例图像。

图7是用于标签替换的方法的流程图。

图8A-图8C示出了在图7的方法的框705处的先前标签检测。

图9A示出了在扩展配置中的图3A和图3B的标签操纵器。

图9B示出了在放置新标签后由图3A和图3B的标签操纵器所捕获的图像。

图10示出了根据进一步实施例的标签操纵器集。

本领域技术人员将理解附图中的要素出于简化和清楚而示出，并且不一定按比例绘制。例如，附图中的要素中的一些要素的尺寸可以相对于其他要素被放大以帮助提升对本发明的实施例的理解。

已在附图中通过常规符号在合适位置对装置和方法构成进行了表示，所述表示仅示出与理解本发明的实施例有关的那些特定细节，以免因得益于本文的描述对本领域技术人员显而易见的细节而混淆本公开。

具体实施方式

本文所公开的示例涉及用于标记支撑结构的装置，该装置包括：底架，该底架具有机车组件；标签生成器，该标签生成器被支撑在该底架上；执行器组件，该执行器组件具有耦合到该底架的第一端和相对于该底架能移动的第二端；标签操纵器，该标签操纵器被设置在该执行器组件的该第二端处，该标签操纵器包括图像传感器；控制器，该控制器耦合到该机车组件、该标签生成器、该执行器组件和该标签操纵器，该控制器被配置为：获取标签放置数据，该标签放置数据限定用于标签操纵操作的相对于该支撑结构上的参考特征的位置；控制该机车组件穿行到该支撑结构；经由在该图像传感器处所捕获的图像数据检测该参考特征；控制该执行器组件以将该标签操纵器放置在相对于该参考特征的该位置处；控制该执行器组件和该标签操纵器以执行该标签操纵操作。

本文所公开的附加示例涉及用于标记支撑结构的方法，该方法包括：在装置的控制器处包括底架，该底架支撑(i)机车组件、(ii)标签生成器、(iii)执行器组件，该执行器组件具有耦合到该底架的第一端和相对于该底架能移动的第二端、(iv)标签操纵器，该标签操纵器被设置在该执行器组件的该第二端处并且该标签操纵器包括图像传感器：获取标签放置数据，该标签放置数据限定用于标签操纵操作的相对于该支撑结构上的参考特征的位置；控制该机车组件穿行到该支撑结构；经由在该图像传感器处所捕获的图像数据检测该参考特征；控制该执行器组件以将该标签操纵器放置在相对于该参考特征的该位置处；以及控制该执行器组件和该标签操纵器以执行该标签操纵操作。

图1描绘了根据本公开的教导的移动自动化系统100。系统100包括服务器101，该服务器101经由通信链路107与至少一个移动自动化装置103(本文也简称为装置103)和至少一个客户端计算设备105通信，通信链路107在本示例中示出为包括无线链路。在本示例中，链路107由通过一个或多个接入点(未示出)部署在零售环境内的无线局域网(WLAN)提供。在其它示例中，服务器101、客户端设备105、或该两者位于零售环境的外部，并且因此链路107包括广域网(诸如互联网、移动网络等)。在本示例中系统100还包括用于装置103的坞站108。坞站108经由链路109与服务器101通信，链路109在本示例中为有线链路。然而，在其他示例中，链路109为无线链路。如本领域的普通技术人员将认识到的，替代地或除了零售环境之外，本公开的实施例可以在管理库存对象的各种环境(诸如仓库环境)中实现。

客户端计算设备105在图1中示出为移动计算设备，诸如平板电脑、智能电话等。在其他示例中，客户端设备105被实现为其他类型的计算设备，诸如台式计算机、膝上型计算机、另一个服务器、自助服务终端(kiosk)、监视器等。系统100可以包括多个客户端设备105，该多个客户端设备105经由各自的链路107与服务器101通信。

在所示的示例中，系统100被部署在零售环境中，该零售环境包括以货架模块110-1、110-2、110-3等(统称为货架模块110，并且一般称为货架模块110——该命名法也用于本文所讨论的其他要素)的形式的多个支撑结构。构想了用于支撑设置在其上的库存零售和/或仓库货品的各种其他支撑结构，包括货架、支架(包括用于悬挂库存对象的支架，诸如服装支架)、钉板等。

每一个货架模块110支撑多个产品112。每一个货架模块110包括货架背板116-1、116-2、116-3和从货架背板116延伸到相应的货架边缘(例如，货架边缘118a-1、118a-2、118a-3和118b-3)的一个或多个支撑表面(例如，如图1中所示的上支撑表面117a-3和下支撑表面117b-3)。货架模块110通常被布置在多个通道中，每一个通道包括端对端对齐的多个模块110。在此类布置中，货架边缘118面对通道，零售环境中的顾客以及装置103可以穿行在该通道中。货架边缘118通常承载标签(诸如附着到货架边缘118的粘合标签)，该标签与产品112相对应从而包括诸如产品名称、条形码或其他机器可读指示符、价格等信息。

如从图1将显而易见的，本文所采用的术语“货架边缘”118(也可以称为支撑结构的支撑表面(例如，支撑表面117)的边缘)是指由具有不同倾斜角度的相邻表面所界定的表面。在图1所示出的示例中，货架边缘118a-3相对于支撑表面117a-3和支撑表面117a-3的底面(未示出)中的每一个呈约90度角。在其他示例中，货架边缘118与相邻表面(诸如支撑表面117)之间的角度大于或小于90度。

在所示出的实施例中，装置103被部署在零售环境内，并且与服务器101通信(例如，经由链路107)以自主地或部分自主地沿着货架模块110的至少一部分的长度119导航。例如，装置103被配置为根据在零售环境内建立的参考系102在货架模块110之间导航。参考系102也可以称为全局参考系。在此类导航期间，装置103被配置为跟踪装置103相对于参考系102的位置。换句话说，装置103被配置为执行定位。装置103配备有一个或多个导航传感器，包括但不限于图像传感器、深度传感器以及陀螺仪和/或加速计，使得装置103能够在环境内导航。

装置103还包括承载标签操纵器的执行器组件104，将在下文更详细地讨论。例如，装置103被配置为响应于从服务器101接收到的命令以在货架模块110之间导航，并且利用执行器组件104和相关联的部件来替换附着到货架边缘118的上文所提及的标签。例如，某些标签可能需要定期替换以反映更新的价格、产品112在货架模块110之间的再分配等。服务器101包括存储储存库120的存储器，该储存库120包含标签放置数据，该标签放置数据例如以货架图(planogram)的形式，该货架图指示每一个货架模块110的位置(例如，在参考系102中)以及每一个货架模块上的每一个标签的位置。标签位置可以在储存库120中表达为沿着指定的货架边缘118相对于模块110的参考特征(诸如模块110的边界(例如，模块110的左侧))的距离。储存库120中的标签放置数据还可以包含限定每一个标签的进一步数据，诸如标签类型(即，标签的物理格式)、与标签相对应的产品标识符等。

现在参考图2A和图2B，更详细地示出了移动自动化装置103。参考图2A，装置103包括底架200，该底架200包含机车机构204(例如，一个或多个电动机驱动车轮、轨道等)。底架200支撑装置103的附加部件，该附加部件包括桅杆208，该桅杆208进而支撑执行器组件104。在本示例中，执行器组件104是在第一端212处(经由桅杆208)固定到底架200的机器人臂。执行器组件104的第二端相对于底架200可移动，例如具有六个自由度(例如，三维平移以及横滚、俯仰和偏航角)。执行器组件104的第二端携带标签操纵器216。在下文中将更详细地讨论的，标签操纵器216被配置为抓取标签和释放标签，以及经由执行器组件104的控制捕获用于定位操纵器216的数据(例如，图像数据)。

装置103还包括用于接收由操纵器216从货架边缘118移除的废弃标签的容器220。装置103进一步包括标签生成器224，该标签生成器224用于经由执行器组件104和操纵器216的控制来生成用于放置在货架边缘118上的新标签。在本示例中，标签生成器224是标签打印机，该标签打印机包含例如空白的背后粘合标签卷和打印头，该打印头被配置为将着色(例如，油墨、热诱导颜料在空白标签中的变化等)应用于空白标签。打印机224的实施例包括直接热打印机和热转移打印机。打印机224可以被配置为在标签离开打印机224时从所打印的标签上移除背衬。在其他示例中，标签生成器224可以包括先前打印的(或以其他方式先前生成的)标签的供应，并且被配置为简单地经由出口分发先前生成的标签。

装置103还包括压力生成器228，该压力生成器228被配置为向操纵器216供应真空(即，负压)或加压空气中的一者或两者，以允许操纵器216抓取和释放标签。生成器228可以被实现为多个不同的部件，诸如一个或多个泵和相关联的存储罐(例如，空气存储罐)。

装置103还包括用于控制上述部件并与上述部件交互的部件，以替换货架边缘118上的标签。转到图2B，装置103包括专用控制器，诸如与非瞬态计算机可读存储介质(诸如存储器254)互连的处理器250。存储器254包括易失性存储器(例如，随机存取存储器或RAM)和非易失性存储器(例如，只读存储器或ROM、电可擦除可编程只读存储器或EEPROM、闪存存储器)的组合。处理器250和存储器254各自包括一个或多个集成电路。

存储器254存储由处理器250执行的计算机可读指令。具体地，存储器254存储控制应用258，当由处理器250执行时，控制应用258将处理器250配置为执行下文更详细地讨论的并且与装置103的导航有关的各种功能(例如，通过控制机车机构203)。在其他示例中，应用258还可以被实现为一组不同的应用。当通过应用258的执行来这样配置处理器250时，处理器250也可以称为控制器250。本领域技术人员将理解，在其他实施例中，由处理器250经由应用258的执行所实现的功能也可以由一个或多个特别设计的硬件和固件部件(诸如的FPGA、ASIC等)来实现。

存储器254还存储储存库260，该储存库260包含例如，装置103部署在其中的环境的地图，以用于在货架模块110之间的导航。装置103可以与服务器101通信，例如接收指令以导航到指定位置(例如，导航到由一组模块110组成的给定通道)并发起标签替换操作。装置103部分地基于上文所提及的地图来实现到指定模块110的导航。储存库260还可以包含用于替换货架模块110上的标签的标签放置数据(例如，从服务器101接收的)。

如图2B所示，处理器250被连接到执行器组件104和压力生成器228。处理器250经由此类连接能够向执行器组件104发出命令以控制标签操纵器216相对于底架200的位置，并且能够使压力生成器228生成正的或负的空气压力以应用于操纵器216。

另外，装置103包括加热器262，诸如安装在压力生成器228和操纵器216之间的空气导管内的内联加热器，这允许操纵器216发射加压加热空气，以便从货架边缘118移除粘合标签。在其他示例中，除了加热器262之外或替代加热器262，还可以经由装置103部署附加标签移除机构，该附加标签移除机构取决于在货架边缘118上的标签中所采用的粘合剂的性质。例如，装置103可以包括用于冷却来自压力生成器228的加压空气的冷却器、操纵器216中用于照射标签以破坏粘合剂(例如，利用紫外或近紫外光以化学地破坏某些粘合剂，利用红外或近红外光以通过加热粘合剂来使粘合剂软化等)的灯。

装置103还可以包括压力传感器266，例如安装在操纵器216内，或安装在生成器228和操纵器216之间的空气导管内。压力传感器266被配置为向处理器250提供压力测量，并且处理器250被配置为至少部分地基于将压力测量与抓取标签所需的预定压力阈值进行比较来检测操纵器216当前是否抓取标签。

装置103进一步包括与处理器250连接的图像传感器270。图像传感器270可以是例如数字彩色相机(例如，被配置为生成RGB图像)、灰度相机、红外相机等，图像传感器270被实现为操纵器216的部件，如下文将更详细地讨论的。图像传感器270被配置为可由处理器250控制以捕获货架模块110的图像，以便定位操纵器216并且操纵货架边缘118上的标签。

装置103还包括通信接口274，使得装置103能够通过图1所示的链路107与其他计算设备(诸如服务器101)通信。通信接口274还使得装置103能够经由坞站108和链路109与服务器101通信。

转到图3A和图3B，更详细地示出了操纵器216。具体地，图3A示出了当操纵器216被定向为移除货架边缘118上的标签或在货架边缘118上放置标签时操纵器216的俯视图。图3B示出了操纵器216的前视图，该前面是操纵器216被配置为接触货架边缘118的部分。

操纵器216包括具有密封件304的底壁300，该密封件304沿着底壁300的周界延伸。密封件304可以由柔性材料(诸如橡胶、硅树脂等)制成，以在与货架边缘118接触时变形。在操作中，底壁300基本上平行于货架边缘118放置。当操纵器216通过执行器组件104朝向货架边缘延伸时，密封件304被配置为接合货架边缘118以在货架边缘118的一部分周围形成基本密封的腔，该腔由密封件304和底壁300限定。在此类实施例中，如图3B所示，沿着密封件304的周界的高度尺寸H1基本等于货架边缘118的高度H2，使得在货架边缘118的一部分周围形成密封腔(同样参见图8A)。如图3A和图3B所示，图像传感器270和压力传感器266被设置在底壁300内。因此，图像传感器270捕获描绘操纵器216当前被定向所朝向的环境的部分的图像。压力传感器266能够测量上文所提及的腔中的空气压力。在一些示例中，透气壁306(例如，网眼织物)可以被设置在密封件304前部的开口上，以防止标签进入由密封件304限定的腔，从而防止标签进入和/或以其他方式阻塞空气导管308并保护传感器266、270。

如图3A和图3B所示，空气导管308将操纵器216连接到压力生成器228。空气导管308被示出为被设置在执行器组件104内，但是在其他实施例中空气导管308可以被设置在执行器组件104的外表面上。空气导管308被配置为将加压空气或真空从生成器228传输到操纵器216，以用于保持或排出与密封件304的前部密封邻接的标签。

现在将参考图4更详细地描述经由处理器250执行应用258来实现的装置103的功能。图4示出了标记支撑结构的方法400，该方法400将结合其在系统100中的执行来描述，并且具体地通过装置103参考图2A、图2B、图3A和图3B中所示的部件来描述。

在框405处，装置103被配置为获取标签放置数据。标签放置数据可以通过链路107或经由坞站108从服务器101获取。在其他示例中，可以从客户端设备105接收标签放置数据。标签放置数据限定设施中用于执行标签操纵操作(诸如利用新标签替换该位置处的先前标签、将标签放置在先前未标记位置、或移除先前标签而不替换标签)的至少一个位置。在本示例中，位置是货架模块110的货架边缘118上的位置。此外，在本示例中，相对于支撑结构上的参考特征来限定位置。更具体地，每一个标签替换位置被限定为沿着货架模块110的货架边缘118的偏移距离。偏移距离是从模块110的一侧(例如，模块110的最左侧，也称为模块110的边界)限定的。在其他示例中，可以采用各种其他参考特征来限定标签放置数据中的位置，诸如沿着货架边缘的机器可读标记(例如，货架的物理特征、诸如QR码的图形指示符等)，在模块110的边界内的货架边缘118的端部(例如，当货架边缘118不沿着模块110的全长119延伸时)。

简单地转到图5，示出了分别具有上货架边缘118a和下货架边缘118b的示例货架模块110的一部分。货架边缘118a承载标签500和标签504。标签500位于距参考特征的偏移508处，而标签504位于距参考特征的偏移512处，该参考特征是以模块边界516的形式(在本示例中，为模块110的左侧)。偏移508和偏移512以及标签500和标签504被附着到哪个货架边缘118的指示可以被存储在储存库120中，并且在框405处由装置103获取，以存储在储存库260中。因此，在本示例中，在框405处获取的标签放置数据包含货架模块110的标识符、所标识的模块110的货架边缘118的标识符、以及沿着所标识的货架边缘118距所标识的模块110的预定参考特征的偏移距离。标签放置数据还可以包括标签生成数据，诸如用于在标签基板上打印的图像，或者允许装置103检取或生成此类标签图像的产品标识符。在一些示例中，在框405处获取的标签放置数据还可以包括要替换的先前标签的指示(例如，产品标识符等)。下面的表1示出了在框405处获取的示例标签放置数据。

表1.示例标签放置数据

模块	货架边缘	偏移(mm)	标签格式	产品ID
					110	118a	150	1”x 3”	765554
110	118a	165	1”x 3”	778633
					...		...	...	...

如上文所示，为要替换的每一个标签提供位置(由模块和货架边缘标识符以及偏移来限定的)。在上述示例中，标签生成数据包括标签格式的标识，该标识可以如上所述指定标签的大小和标签上信息的排列(上文未示出)。装置103采用产品标识符来检取用于填充标签格式的信息以生成标签。

回到图4，在框410处，装置103被配置为导航到标签放置数据中所标识的下一支撑结构(例如，下一个模块110)。经由合适的机构执行导航，诸如经由使用上文所提及的地图、装置103的导航传感器等。在本示例中，装置103被配置为导航到相对于模块110的预定位置。例如，模块110可以具有约1.5m的长度(也可以预期其他模块长度，例如从约1m到约2m)，并且执行器组件104可以具有约1m的延伸范围。

因此，装置103被配置为导航到相对于模块110预定深度处的位置，约为沿着模块110的长度119的一半，执行器组件104从该位置可以够到模块110的货架边缘118的任何部分。图6A示出了此类位置，其中装置103已经到达相对于模块110的深度600处，约为沿着模块110的长度119的一半。如图6A所示，装置103并非准确地为沿着模块110的长度119的一半。对于本领域技术人员来说显而易见的是，基于惯性传感(例如，经由加速计和陀螺仪)的定位以及基于测程数据(例如，经由耦合到机车机构203的车轮编码器)的定位可能遭受导航误差，并且因此由装置103保持的内部定位可能与环境内装置103的真实位置不准确地对齐。

回到图4，在框410处装置103还被配置为将操纵器放置在初始位置处，从该初始位置发起对上述参考特征的检测。经由对执行器组件104的控制来实现对操纵器216的定位，例如，通过从处理器250向执行器组件104发出命令，指定限定操纵器216相对于底架200的位置和取向的坐标(例如，X、Y、Z坐标以及滚动、俯仰和偏航角)。执行器组件104包括位置传感器(未示出)，该位置传感器被配置为跟踪执行器组件104的第二端(即，操纵器216)相对于第一端212的位置，使得执行器组件104能够响应于来自处理器250的上文所提及的命令来定位操纵器216。

基于标签放置数据中所标识的货架边缘118的已知位置(在参考系102中)以及基于在框410处装置103所导航到的预定位置，并基于导航误差边界来选择初始位置。例如，上文所提及的导航误差先前可以被表征为达到约0.1m的最大值。此外，装置103的高度和装置103上的执行器组件104的第一端212的高度是预先确定的，正如上文所示的标签放置数据中所标识的货架边缘118a的高度一样。在本示例中，参考特征是边界156，并且因此装置103被配置为控制执行器组件104以将操纵器216放置在货架边缘118a的高度处、与边界156相邻的水平位置处。由于可能存在高达0.1m的位置误差，可以将操纵器216放置在平行于长度119约0.85m(长度119的一半加上最大潜在导航误差0.1m)的距离处。

回到图4，在框415处，装置103被配置为控制图像传感器270以捕获图像。如图6A所示，定位操纵器216以将图像传感器270朝向模块110取向。因此，在框415处所捕获的图像描绘了标签放置数据所标识的货架边缘118a的一部分。在框420处，装置103被配置为确定在框415处所捕获的图像中是否检测到参考特征。当确定结果为否定时，装置103被配置为重复执行框415和框420，从而针对每一次图像捕获沿着货架边缘118a递增操纵器216的位置。换句话说，在本示例中，标签附着到基本上水平的货架边缘118上，在框415处操纵器216的每一次增量移动将操纵器216保持在预定高度处(例如，如储存库120、储存库260、或者标签放置数据本身中指定的货架边缘118a的高度)，并以预定增量改变水平位置以将图像传感器270的视场移位。

参考图6B，示出了执行器组件104的移动，使得操纵器216从初始位置604(图6A中所示)横穿货架边缘118的一部分到进一步的位置608。图6C示出了在图6B所示的横穿期间所捕获的三个图像612、616和620的序列。在本示例中，在框420处的确定包括确定在框415处所捕获的图像是否包含指示模块110之间的间隙(该间隙指示模块边界516的存在)的基本垂直梯度变化(例如，从亮到暗，再变亮)。该确定包括应用合适的梯度检测操作、边缘检测操作等。在图6C的示例图像中，图像612描绘了相邻模块110的货架边缘，并且不包含边界516。图像616包含模块110之间的间隙的部分表示，但不包含边界516(例如，不包含上文所提及的完整的暗-亮-暗转换)。同时，图像620包含表示边界516的暗-亮-暗转换。因此，响应于捕获图像620，在框420处的确定结果是肯定，并且方法400的执行进行到框425。

如本领域技术人员现在将理解的，图像传感器270的位置相对于操纵器216的位置是固定的。在本示例中，图像传感器270被设置在操纵器216的中心，因此图像传感器270和操纵器216相对于货架边缘118的位置是等效的。在其他实施例中，图像传感器270不需要位于底壁300的中心，但是图像传感器270相对于底壁300的中心的位置仍然是预定的。因此，由图像传感器270捕获的图像中的参考特征的位置指示图像传感器本身相对于参考特征的位置(从而操纵器216的位置)。

在框425处，装置103被配置为控制执行器组件104以将操纵器216放置在标签放置数据中所限定的下一个位置处。换句话说，在框420处的肯定确定之后建立了操纵器216相对于参考特征的位置后，装置103被配置为移动执行器组件104以将操纵器216放置在相对于参考特征的指定偏移处。以表1的标签放置数据为示例，在框425处，控制执行器组件104以将操纵器放置在边界516的右侧150mm处(按照图5、图6A和图6B所示的取向)。

在框430处，装置103被配置为替换标签放置数据中所指定的位置处的标签。将结合图7更详细地讨论框430处标签的替换。在框435处，装置103被配置为确定进一步的标签是否被保持要放置在当前支撑结构(也就是说，在框410处装置103所导航到的当前模块110)上。参考在框405处获取的标签放置数据来进行框435处的确定。如果已经放置了标签放置数据中用于当前模块110的全部所列标签，则框435处的确定结果是否定。当框435处的确定结果是否定时，装置103进行到框440。否则，装置103返回到框425以放置当前支撑结构的下一个标签。

在框440处，装置103被配置为确定除了当前支撑结构之外的支撑结构是否在标签放置数据中被标识并且保持待处理。在上文表1所示的示例数据中，仅标识了一个模块110。然而，在其他示例中，标签放置数据可以标识多个不同模块110上的标签放置位置。当在框440处的确定结果是肯定时，装置103返回到框410以导航到标签放置数据中的下一个模块110。如现在将显而易见的，在框415到框435的执行期间，装置103被配置为相对于当前模块110保持静止。也就是说，尽管执行器组件104和操纵器216移动，但是底架200相对于模块110保持静止，从而减轻或消除标签放置过程期间进一步导航误差的累积。

现在转到图7，将更详细地讨论框430的执行。图7示出了标签放置的方法700，该方法700将结合其在系统100中的执行来描述，并且具体地通过装置103参考图2A、图2B、图3中所示的部件来描述。

在框705处，如图8A所示，在框425处控制执行器组件104以将操纵器216放置在下一个标签放置位置处之后，装置103被配置为在标签放置位置处检测先前标签。在本示例中，通过控制图像传感器270从操纵器216的当前位置(即，在标签放置数据中指定的用于放置标签的位置)捕获货架边缘118的一个或多个图像来实现对先前标签的检测。处理器250被配置为处理(多个)所捕获的图像以检测其中的标签。可以经由条形码或其他标签特征(诸如所捕获的图像中的文本串)的检测、一个或多个边缘特征(例如，由梯度变化等指示的)的检测、或上述的组合来执行标签检测。

当在框705处所捕获的图像中检测到部分标签时，处理器250被配置为增加操纵器216的位置以使操纵器216在部分检测到的标签上方居中，然后经由图像传感器270捕获另一图像并重复检测。例如，参考图8B，示出了经由图像传感器270捕获的示例图像800。图像800描绘了货架边缘118a的一部分，并且描绘了附着到货架边缘118a的先前标签804的一部分。先前标签804的部分检测可以指示先前标签804未准确地放置在指定位置处。为了增加成功移除先前标签804的可能性，处理器250可以被配置为控制执行器组件104以在部分检测到的标签804的方向上沿着货架边缘118a移动操纵器216并捕获进一步的图像。在图8C中示出了进一步的图像808，其中先前标签804是完全可见的。换句话说，处理器250检测到先前标签804与操纵器216的当前位置一致，从而适于移除。处理器250还可以被配置为将检测到的标签(例如，从条形码解码的产品标识符)与被包括在标签放置数据中的先前标签的数据进行比较。当在框705处检测到的先前标签与预期的先前标签不匹配时，处理器250可以被配置为在存储器254中存储误差消息。

在框705处，处理器250还可以被配置为为先前标签804选择移除机构。在图2A和图2B所示的实施例中，装置103配备有单个移除机构(加热空气，经由生成器228和加热器262输送)。然而，在其他示例中，如上所述，可以在装置103上部署附加移除机构(例如，紫外光)。框705处的选择可以基于标签804本身。例如，储存库260中的标签放置数据或其他数据可以包含针对每一个标签格式或针对特定产品标识符的合适的移除机构的指示。在其他示例中，此类数据被保持在储存库120中，并且装置103向服务器101传输用于移除机构的请求(例如，包含图像808本身、从标签804上的条形码解码的产品标识符等)。

在框705处检测到先前标签804之后，在框710处，装置103被配置为将操纵器216朝向货架边缘118延伸并应用所选择的移除机构。执行操纵器216的延伸以使密封件304与货架边缘118a和先前标签804中的一者或两者接触。处理器250被配置为控制执行器组件104以将操纵器216朝向货架边缘118a延伸，直到例如，执行器组件104中的一个或多个传感器(例如，应变计等)显示指示密封件304已经接触到货架边缘118a的阈值电阻。转到图9A，操纵器216被示出为跟随延伸以接触货架边缘118a。如图9A所示，密封件304已经相对于货架边缘118a变形以形成前文所提及的腔，如900所指示的。

响应于延伸操纵器216，处理器250被配置为应用所选择的移除机构。在本示例中，处理器250被配置为控制发生器228将加压空气发射到导管308中以发射到腔900中，并且使得加热器262能够加热上文所提及的加压空气。可以在预定时间段内将加热空气施加到腔(从而施加到腔900内的先前标签804)，或者直到操纵器216中的热传感器(未示出)指示先前标签804已经达到预定温度(例如，超过预期将标签804附着到货架边缘118a的粘合剂软化的温度)。此类预定温度的示例是约60摄氏度(140华氏度)的温度。

回到图7，在框715处，处理器250被配置为在将操纵器216从货架边缘118a缩回之前中断移除机构的应用并且向腔900施加真空。在本示例中，处理器250被配置为禁用加热器262并且控制生成器228经由导管308向腔900施加真空。现在将显而易见的，施加到腔900的真空用于将先前标签804固定到密封件304上。操纵器216的缩回随后用于从货架边缘移除先前标签804，固定先前标签804的粘合剂已经通过在框710处的加热而软化。

在框720处，处理器250被配置为确定在操纵器216缩回(例如，如图6B所示从模块110缩回一深度)之后，腔900内是否保持真空。在框720处的确定结果是通过从压力传感器266接收传感器数据并将该传感器数据与阈值进行比较以确定腔900是否保持在负压下(即，腔900是否通过标签804在密封件304处保持闭合)，或者腔900是否开放，指示标签804尚未从货架边缘118a移除。当框720处的确定结果是否定时，装置103被配置为重复框710处的执行。当框720处的确定结果是肯定时，处理器250被配置为进行到框725。

在框725处，处理器250被配置为控制执行器组件104将操纵器216放置在与容器220相邻的位置。容器220附着到底架200，从而具有相对于执行器组件104的第一端212的预定位置。因此，处理器250被配置为向执行器组件104发出命令，以将操纵器216放置在上文所提及的预定位置处，并且从操纵器216移除真空。如现在将显而易见的，真空的移除允许先前标签804掉落进容器220中。在一些示例中，真空的移除可以通过向操纵器216中施加加压空气来补充，以排出标签804。

在框730处，处理器250被配置为控制执行器组件104将操纵器216放置在标签生成器224的出口处。例如，标签生成器224相对于执行器组件104的第一端212的位置可以存储在存储器254中，并在框730处传输到执行器组件104。如上所述，标签生成器224是本示例中的标签打印机，并且被配置为响应于来自处理器250的指令根据标签放置数据来生成标签。处理器250进一步被配置为在框730处向操纵器216施加真空，例如响应于来自标签生成器224的信号，该信号指示新标签的生成完成。在其他示例中，响应于在由图像传感器270所捕获的图像中的标签生成器224的出口处检测到新标签而施加真空。

如现在将显而易见的，当在框705处未检测到先前标签时(例如，当在操纵器216的增量运动的阈值数量之后没有显示部分检测时)，方法700的执行可以从框705直接跳到框730。

响应于在框730处从标签生成器224获取新标签(其可以经由结合框720所描述的真空评估来确认)，在框735处，处理器250被配置为将操纵器216重新定位到在标签放置数据中限定的标签放置位置(即，结合框705参考并在图8A中示出的初始位置)。如图9A所示，处理器250随后被配置为将操纵器216朝向货架边缘118a延伸，并且经由对生成器228的控制向操纵器216施加加压空气。操纵器216接触货架边缘118a的延伸与加压空气相结合，将新标签压在货架边缘118a上以将新标签附着到货架边缘118a上(经由新标签背面的粘合剂)。

在框740处，处理器250被配置为确定框735处新标签是否被成功地放置。例如，处理器250可以被配置为将操纵器216从货架边缘118a缩回，并控制图像传感器270以捕获货架边缘118a的图像。当图像包含经由上文所提及的机构结合框705检测到的标签时，框740处的确定结果是肯定的，并且装置返回到方法400的框435。图9B示出了在框740处所捕获的图像904，并且示出了新标签908已经成功地附着到货架边缘118a。

当在框740处的确定结果为否定时，假定新标签已经从操纵器216或货架边缘118a掉落，并且装置103返回到框730以从标签生成器224获取新标签的另一个副本。

构想了对上述系统和方法的变型。例如，在一些实施例中，执行器组件104携带多个操纵器216。转到图10，示出了操纵器集1000的前视图，包括操纵器1004-1、1004-2、1004-3、1004-4，这些操纵器由被设置在执行器组件的第二端上的中央操纵器壳体1008支撑。壳体1008相对于执行器组件可旋转(例如，经由被包括在执行器组件104内且可由处理器250控制的合适的电动机)，以将操纵器1004中的任何一个抵靠货架边缘118a放置。上文所提及的导管308穿行到壳体1008，并且各个导管1012将导管308连接到每一个操纵器1004。导管1012可单独控制，例如，经由壳体1008中的一组阀。当部署了操纵器集1000时，装置103可以被配置为针对多个标签位置(每个操纵器1004一个位置)重复框705-框720以移除多个标签。然后在框725处可以丢弃该多个先前标签，并且在框730处可以收集多个新标签(例如，通过旋转壳体1008以将每一个操纵器1004依次放置在标签生成器224的出口处)。然后，装置103被配置为针对每一个收集的标签重复框735和框740的执行。因此，对于在数量上等于集1000中的操纵器1004的数量的每一组标签，操纵器216从货架边缘118a到容器220、到标签生成器224以及回到货架边缘118a的行进只需要执行一次。

还构想了进一步的变型。例如，操纵器216可以包括适于与标签直接接触的机械移除机构，诸如刮板。

在进一步实施例中，方法400的框410的执行仅包括将操纵器216放置在初始位置处，而不导航到支撑结构。在此类实施例中，装置103可能缺少可控制的机车机构，并且可以代替地由操作员移动到支撑结构。在到达支撑结构之后，操作员可以激活装置103上的输入以发起对框410的执行(也就是说，对操纵器216的控制)。

在上述说明书中已经描述了具体实施例。然而，本领域普通技术人员理解，可以做出各种修改和改变而不脱离如下权利要求书所阐述的本发明的范围。因此，说明书和附图被认为是图示性的而非限制性的意义，并且所有此类修改都旨在被包括在本教导的范围内。

这些益处、优势、问题解决方案以及可能使任何益处、优势或解决方案发生或变得更为突出的任何(多个)要素不被解释成任何或所有权利要求的关键的、必需的或必要的特征或要素。本发明仅由所附权利要求书限定，包括在本申请处于待审状态期间做出的任何修改以及授权公告的这些权利要求的所有等效物。

此外，在该文档中，诸如第一和第二、顶部和底部等之类的关系术语可以单独地用来将一个实体或动作与另一个实体或动作区别开，而不一定要求或暗示此类实体或动作之间具有任何实际的此类关系或顺序。术语“包括”、“包括有”、“具有”、“具备”、“包含”、“包含有”、“涵盖”、“涵盖有”或它们的任何其他变型旨在覆盖非排他性包括，以使包括、具有、包含、涵盖一要素列表的过程、方法、物品或装置不仅包括那些要素还可包括对该过程、方法、物品或装置未明确列出的或固有的其他要素。以“包括一”、“具有一”、“包含一”、“涵盖一”开头的要素，在没有更多约束条件的情形下，不排除在包括、具有、包含、涵盖该要素的过程、方法、物品或装置中有另外的相同要素存在。术语“一”和“一个”被定义为一个或更多个，除非本文中另有明确声明。术语“基本上”、“大致上”、“近似”、“约”或这些术语的任何其他版本被定义为如本领域内技术人员理解的那样接近，并且在一个非限制性实施例中，这些术语被定义为在10％以内，在另一实施例中在5％以内，在另一实施例中在1％以内，而在另一实施例中在0.5％以内。本文中使用的术语“耦合的”被定义为连接的，尽管不一定是直接连接的也不一定是机械连接的。以某种方式“配置”的设备或结构至少以该种方式进行配置，但也可以以未列出的方式进行配置。

将会理解，一些实施例可以包括一个或多个通用或专用处理器(或“处理设备”)，诸如微处理器、数字信号处理器、定制的处理器和现场可编程门阵列(FPGA)以及唯一存储的程序指令(包括软件和固件两者)，该唯一存储的程序指令控制一个或多个处理器以连同某些非处理器电路实现本文所描述的方法和/或装置的一些、多数或全部功能。替代地，一些或全部功能可以由不具有存储程序指令的状态机来实现，或者在一种或多种专用集成电路(ASIC)中实现，其中，每一种功能或某些功能的某些组合被实现为定制逻辑。当然，也可以使用这两种方法的组合。

此外，实施例可以实现为计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质具有存储在其上的计算机可读代码，用于对(例如，包括处理器的)计算机编程以执行如本文所描述和要求保护的方法。此类计算机可读存储介质的示例包括但不限于硬盘、CD-ROM、光存储设备、磁存储设备、ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)以及闪存。此外，预期本领域普通技术人员虽然做出由例如，可用时间、当前技术和经济考虑促动的可能显著的努力以及许多设计选择，但在得到本文所公开的概念和原理指导时，将容易地能以最少的试验产生此类软件指令和程序以及IC。

本公开的摘要被提供以允许读者快速地明确本技术公开的性质。提交该摘要，并且理解该摘要将不用于解释或限制权利要求书的范围或含义。另外，在上述具体实施方式中，可以看出出于使本公开整体化的目的，各种特征在各种实施例中被编组到一起。这种公开方法不应被解释为反映要求保护的实施例与各项权利要求中明确记载的相比需要更多的特征的意图。相反，如以下权利要求所反映，发明主题在于少于单个公开的实施例的全部特征。因此，以下权利要求由此被并入具体实施方式中，其中各个权利要求作为单独要求保护的主题代表其自身。

Claims (21)

1.一种用于标记支撑结构的装置，所述装置包括：

底架，所述底架具有机车组件；

标签生成器，所述标签生成器被支撑在所述底架上；

执行器组件，所述执行器组件具有耦合到所述底架的第一端和相对于所述底架能移动的第二端；

标签操纵器，所述标签操纵器被设置在所述执行器组件的所述第二端处，所述标签操纵器包括图像传感器；

控制器，所述控制器耦合到所述机车组件、所述标签生成器、所述执行器组件和所述标签操纵器，所述控制器被配置为：

获取标签放置数据，所述标签放置数据限定用于标签操纵操作的相对于所述支撑结构上的参考特征的位置；

控制所述机车组件穿行到所述支撑结构；

经由在所述图像传感器处所捕获的图像数据检测所述参考特征；

控制所述执行器组件以将所述标签操纵器放置在相对于所述参考特征的所述位置处；

控制所述执行器组件和所述标签操纵器以执行所述标签操纵操作。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述执行器组件是机器人臂。

3.如权利要求2所述的装置，进一步包括从所述底架朝上延伸的桅杆；其中所述机器人臂被支撑在所述桅杆上的所述第一端处。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述标签操纵操作包括以下的任何一者：(i)移除并丢弃所述位置处的先前标签，以及(ii)将新标签放置在所述位置处。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述标签操纵操作包括响应于移除并丢弃所述先前标签将所述新标签放置在所述位置处。

6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述控制器被配置为通过以下方式移除并丢弃所述先前标签：

在所述标签操纵器处应用标签移除机构；以及

控制所述执行器组件以将所述标签操纵器放置在丢弃位置处以丢弃所述先前标签。

7.如权利要求6所述的装置，进一步包括被支撑在所述底架上的容器；其中所述丢弃位置与所述容器的入口相对应。

8.如权利要求6所述的装置，进一步包括：

压力生成器，所述压力生成器被配置为选择性地生成加压空气和真空，以经由所述标签操纵器的出口应用；以及

加热器，所述加热器被配置为加热所述加压空气；

其中所述控制器被配置为对所述支撑结构应用所述标签移除机构，并控制所述压力生成器以生成所述加压空气以及控制所述加热器以加热所述加压空气。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述控制器进一步被配置为通过以下方式移除并丢弃所述先前标签：

在对所述支撑结构应用所述标签移除机构之后，并且在控制所述执行器组件以将所述标签操纵器放置在所述丢弃位置处之前，经由所述出口施加真空以将所述先前标签固定到所述标签操纵器。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述标签操纵器包括：

底壁，所述底壁限定所述出口；

密封件，所述密封件从所述底壁的周界延伸以限定与所述底壁相邻的腔；以及

其中所述图像传感器被设置在所述底壁内。

11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述支撑结构包括货架模块，所述货架模块包括标签承载货架边缘；并且其中所述参考特征是所述货架模块的边界；以及

其中所述控制器被配置为通过以下方式检测所述参考特征：

控制所述执行器组件以将所述标签操纵器定位在相对于所述货架模块的初始位置处；

经由所述图像传感器捕获所述货架模块的图像；以及

检测所述图像中的模块边界。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述控制器进一步被配置为通过检测所述图像中的梯度变化的序列来检测所述图像中的所述模块边界。

13.一种用于标记支撑结构的方法，所述方法包括：

在装置的控制器处执行如下操作，所述装置包括底架，所述底架支撑(i)机车组件、(ii)标签生成器、(iii)具有耦合到所述底架的第一端和相对于所述底架能移动的第二端的执行器组件、(iv)被设置在所述执行器组件的所述第二端处并且包括图像传感器的标签操纵器：

获取标签放置数据，所述标签放置数据限定用于标签操纵操作的相对于所述支撑结构上的参考特征的位置；

控制所述机车组件穿行到所述支撑结构；

经由在所述图像传感器处所捕获的图像数据检测所述参考特征；

控制所述执行器组件以将所述标签操纵器放置在相对于所述参考特征的所述位置处；以及

控制所述执行器组件和所述标签操纵器以执行所述标签操纵操作。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，控制所述执行器组件和所述标签操纵器以执行所述标签操纵操作包括控制所述执行器组件和所述标签操纵器以进行以下的任何一者：(i)移除并丢弃所述位置处的先前标签，以及(ii)将新标签放置在所述位置处。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，控制所述执行器组件和所述标签操纵器以执行所述标签操纵操作包括控制所述执行器组件和所述标签操纵器以响应于移除并丢弃所述先前标签将所述新标签放置在所述位置处。

16.如权利要求14所述的方法，进一步包括在所述控制器处，控制所述执行器组件和所述标签操纵器以通过以下方式移除并丢弃所述先前标签：

在所述标签操纵器处应用标签移除机构；以及

将所述标签操纵器放置在丢弃位置处以丢弃所述先前标签。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述丢弃位置与被支撑在所述底架上的容器的入口相对应。

18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，应用所述标签移除机构包括控制(i)压力生成器，所述压力生成器被配置为选择性地生成加压空气和真空以经由所述标签操纵器的出口应用，以及(ii)加热器，所述加热器被配置为加热所述加压空气，以生成并加热所述加压空气。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，移除并丢弃先前标签进一步包括在所述控制器处：

在对所述支撑结构应用所述标签移除机构之后，并且在控制所述执行器组件以将所述标签操纵器放置在所述丢弃位置处之前，控制所述压力生成器经由所述出口施加真空以将所述先前标签固定到所述标签操纵器。

20.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述支撑结构包括货架模块，所述货架模块包括标签承载货架边缘；并且其中所述参考特征是所述货架模块的边界；并且其中检测所述参考特征包括在所述控制器处：

控制所述执行器组件以将所述标签操纵器定位在相对于所述货架模块的初始位置处；

经由所述图像传感器捕获所述货架模块的图像；以及

检测所述图像中的模块边界。

21.如权利要求20所述的方法，进一步包括在所述控制器处，通过检测所述图像中的梯度变化的序列来检测所述图像中的所述模块边界。

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