CN113165129A - 齐套拣货机 - Google Patents

Abstract

公开了一种齐套拣货机。在各种实施例中，该齐套拣货机包括致动器和控制器，该致动器被配置为将表面或容器移动到与物品取得相关联的位置，该控制器被配置为控制致动器的操作来以至少部分地与机器人取得装置的操作同步的方式将物品定位在与物品取得相关联的位置，该机器人取得装置被配置为从与物品取得相关联的位置取得物品。

Description

齐套拣货机

背景技术

齐套拣货（kitting）和相关过程通常涉及将单独的物品聚集和包装在单个齐套包或包装中。例如，在线或邮购零售商可以收集订单中包括的单独的物品，并将它们一起包装在箱子或其他包装中，其然后被寻址并装运到与该订单相关联的目的地地址。

零售商和其他供应商通常会库存他们提供以销售的单独物品。这种存货可以保存在仓库或其他存储设施中。履行订单的过程可以包括定位和选择每个单独物品的订购数量；选择包装，例如具有一定大小和尺寸的箱子以容纳订单中的物品集合；将物品布置在箱子或其他包装中；对包装进行寻址和装运；处理销售交易等等。

齐套拣货可以手动执行。例如，雇员可以从货架、储仓或其他存储位置收集物品，每个货架、储仓或其他存储位置在仓库或其他设施内的对应位置中。齐套拣货操作的方面已经部分自动化，例如装箱。已经提出和探索了使用机器人或其他机器来执行齐套拣货操作，但是已经遇到了挑战，诸如与使用机器人臂来找到任意数量的任意物品集、以及提供和编程机器人以执行诸如到达储仓或货架处、拾取任意尺寸的、易碎的、一致的物品等之类的任务相关联的相对复杂性。结果，大规模齐套拣货操作仍一直是人类劳动密集型的。

附图说明

在以下详细描述和附图中公开了本发明的各种实施例。

图1是示出齐套拣货系统的实施例的图；

图2A是示出齐套拣货系统的实施例的图；

图2B是示出齐套拣货系统的实施例的图；

图3是示出齐套拣货系统的实施例的框图；

图4是示出齐套拣货系统的实施例的图；

图5是示出执行齐套拣货操作的过程的实施例的流程图；

图6是示出执行齐套拣货操作的过程的实施例的流程图；

图7A是示出齐套拣货机的实施例的图；

图7B是示出包括图7A的齐套拣货机的齐套拣货系统的实施例的图；

图8A是示出齐套拣货机的实施例的图；

图8B是示出齐套拣货机的实施例的图；

图9是示出齐套拣货机的实施例的图；

图10是示出齐套拣货系统的实施例的图；

图11是示出可缩回箱子约束系统的实施例的图；

图12A是示出可缩回箱子约束器的实施例的图；

图12B是示出图12A的可缩回箱子约束器的操作的图；

图13A是示出处于非展开（deploy）位置的可缩回箱子约束器的实施例的图；

图13B是示出处于展开位置的图13A的可缩回箱子约束器的实施例的图；

图14是示出将齐套拣货机或其他模块集成到齐套拣货操作中的过程的实施例的流程图。

具体实施方式

本发明可以以多种方式来实现，包括作为一种过程；一种装置；一种系统；一种物质组合物；一种在计算机可读存储介质上实现的计算机程序产品；和/或一种处理器，诸如被配置为执行存储在耦合到处理器的存储器上和/或由耦合到处理器的存储器提供的指令的处理器。在本说明书中，这些实现或者本发明可以采取的任何其他形式可以被称为技术。通常，在本发明的范围内，可以改变所公开的过程的步骤的顺序。除非另外说明，否则被描述为配置为执行任务的诸如处理器或存储器的组件可以被实现为在给定时间临时配置为执行任务的通用组件或被制造为执行任务的特定组件。如本文所使用的，术语“处理器”是指被配置为处理诸如计算机程序指令之类的数据的一个或多个装置、电路和/或处理核。

下面提供本发明的一个或多个实施例的详细描述以及示出本发明原理的附图。结合这样的实施例描述了本发明，但本发明并不限于任何实施例。本发明的范围仅由权利要求限制，并且本发明包含许多替代、修改和等同物。在以下描述中阐述了许多具体细节，以便提供对本发明的透彻理解。这些细节是出于示例的目的而提供的，并且本发明可以根据权利要求来实施，而不需要这些具体细节中的一些或全部。为了清楚的目的，没有详细描述与本发明相关的技术领域中已知的技术材料，以使得不会不必要地模糊本发明。

公开了“齐套拣货机”和它们到高度自动化齐套拣货操作中的集成。在各种实施例中，如本文公开的齐套拣货机包括至少部分地机器人控制的单元，其供应和定位物品以促进物品被定位、拾取和/或定位在包装中和/或装运中和/或用于包装和/或装运，作为齐套拣货操作的一部分。在各种实施例中，如本文公开的齐套拣货机可以包括一个或多个齐套拣货系统模块（KSM），每个包括模块化组件。本文公开的KSM可以包括一个或多个货架、储仓或其他容器。在一些实施例中，货架、储仓或其他容器可以经由机器人控制来定位以定位拾取的物品。本文公开的KSM可以与一个或多个其他KSM、一个或多个机器人臂和/或其他组件集成以包括至少部分自动化的齐套拣货系统，能够定位、选择和包装规定量的一个或多个任意单独物品中的每一个，诸如包括在订单、发票或类似数据中的物品。

在各种实施例中，机器人臂和/或包括能够取得物品并将它们放置在目的地（例如箱子或其他包装）的机器人臂或其他附属物的静态的、轨道或铁轨安装的、或移动的机器人与本文公开的一个或多个KSM集成。机器人臂在适用时从相关联的（一个或多个）KSM取得物品，并且将它们放置在箱子或其他包装中以便装运。

在各种实施例中，如本文公开的集成齐套拣货系统可以以自动化方式操作，除非/直到系统卡住并且没有可用于继续自动化操作的策略。在一些实施例中，响应于进入这种状态，系统请求人工干预，例如通过手动辅助、遥控操作等。

图1是示出了齐套拣货系统的实施例的图。在所示的示例中，齐套拣货系统100包括在箱子传送机108旁边排成一行的一组齐套拣货机102、104和106。装箱机110组装箱子112、114并将它们放置在传送机108上。在各种实施例中，装箱机110可以由齐套拣货系统100的其他元件控制和/或与其通信，例如，以协调/同步箱子尺寸选择以及箱子在例如传送机108上的组装和放置的定时。

在图1中示出的示例中，机器人臂116被安装在托架118上，其被配置为沿着与传送机108并排并且基本上平行地设置在与齐套拣货机102、104和106相反的一侧上的轨道或其他线性引导件120行进。在各种实施例中，电机、带、链条或其他动力源经由控制器（图1中未示出）被应用以沿着轨道或引导件120移动托架118和附接的机器人臂116，以便于当物品沿着传送机108移动时从齐套拣货机102、104和106自动取得物品并且将物品放置在箱子112、114中。

在所示的示例中，齐套拣货机102、104和106；传送机108；装箱机110；以及机器人臂116和/或托架118中的一个或多个的操作在控制计算机122的控制下以协调的方式操作。在所示的示例中，控制计算机122与图1中未示出的控制器进行无线通信，每个控制器被配置为控制包括系统100的对应元件的操作，例如，齐套拣货机102、104和106；传送机108；装箱机110；以及机器人臂116和/或托架118。虽然图1中示出了无线连接，但是在各种实施例中，可以使用有线连接或有线和无线连接的组合。

在图1所示的示例中，机器人臂116以两指抓持器为端部。在各种实施例中，机器人臂116可以以一个或多个其他和/或不同类型的取得工具为端部，包括但不限于具有三个或更多个指的抓持器；具有与所示的指不同属性的指的抓持器，例如缓冲指、较小的指、较大的指等；和/或不是抓持器的取得工具，诸如配置为使用吸力、摩擦力、静电力、磁力等拾取物品的取得工具。在一些实施例中，取决于要取得的物品的一个或多个属性，例如重量、易碎性、可压缩性、刚性、尺寸、形状等，机器人臂116的抓持器可以与一个或多个不同的端部装置互换。在一些实施例中，例如，取决于要取得的物品的一个或多个属性，机器人臂116的抓持器可被用于取得物品并将不同的抓持器保持工具用于物品。

在各种实施例中，控制计算机122例如通过在控制计算机122上运行的软件被配置为接收与发票、订单、零件列表、挑选列表或要被取得和包装在一起的物品的其他列表相关联的数据；确定履行取得和包装所需物品的策略/计划；以及协调地操作系统100的元件（例如，齐套拣货机102、104和106；传送机108；装箱机110；以及机器人臂116和/或托架118），以履行（一个或多个）要求。

例如，在一些实施例中，控制计算机122被配置为接收要包装的物品的列表。控制计算机122确定哪些物品与齐套拣货机102、104和106中的哪个相关联，并且制定取得和包装物品的计划。控制计算机122控制装箱机110来组装箱子（例如112、114）并将其置于传送机108上，并且控制传送机108使箱子前进到装载有第一一个或多个物品的位置。控制计算机122根据需要控制托架118和/或机器人臂116以定位机器人臂116来从齐套拣货机102、104和106中的相关联的（一个或多个）齐套拣货机取得第一一个或多个物品。控制计算机122可以控制齐套拣货机102、104和106，例如以确保在最靠近传送机108和机器人臂116的齐套拣货机102、104和106的端处的拾取区中存在所需量的（一个或多个）需要物品。控制计算机122控制机器人臂116从对应的（一个或多个）拾取区取得（一个或多个）物品，并在继续移动之前将它们放置在箱子（例如112、114）中，以执行需要包括在该特定齐套包中的任何其他物品的协调取得和包装。一旦所有物品都被取得和包装，则控制计算机122控制传送机108使箱子（例如112、114）前进到接下来的履行阶段，图1中未示出，例如箱子被密封、贴标签和发送以装运的站。

在图1中示出的示例中，齐套拣货机102、104和106包括成角度的传送机，其被配置为例如由人类工人、机器人和/或其他机器或其某种组合从后端（如图1中示出的上/左）装载。物品可以被扫描、通过计算机视觉识别等，以确定和在控制计算机122上存储与物品和/或物品类型或与每个齐套拣货机相关联的其他物品属性相关联的数据。虽然在所示的示例中所有三个齐套拣货机102、104和106都是传送机，但是在各种实施例中可以在诸如系统100的齐套拣货系统中包括不同类型的齐套拣货机的混合。例如，在一些实施例中，图1中示出为经由齐套拣货机106供应的物品可以经由静止的斜坡来供应，物品从该斜坡向下滚动。在一些实施例中，齐套拣货机可以包括多个结构和机构中的任何一个以将物品供应到相关联的拾取区，包括但不限于具有多个相邻辊的重力型传送机、斜坡、传送带、一组旋转储仓等。

在各种实施例中，通过使控制计算机122通过自动化处理、手动配置和/或其组合来确定每个齐套拣货机（例如，102、104和106）的放置、类型、能力等和与每个齐套拣货机相关联的（一个或多个）物品来初始化系统100。此外，系统100的元件可以向控制计算机122注册。注册可以包括允许诸如齐套拣货机102、104和106中的每一个之类的元件进入控制网络。在一些实施例中，可以执行操作测试。例如，控制计算机122可以测试其控制新注册的元件的能力，例如通过在向前和向后方向上以各种速度等操作诸如齐套拣货机102、104和106之类的齐套拣货机的传送带。

在各种实施例中，系统100的元件可以被添加、移除、换出等。在这样的实例中，控制计算机122初始化并注册新的元件，执行操作测试，并且开始/恢复齐套拣货操作，例如并入新添加的元件。

进一步参考图1，在所示的示例中，系统100包括被配置为捕获元件（包括系统100）的视频图像的视频摄像机124。摄像机124可以是由控制计算机122用于控制元件（包括系统100）的多个传感器中的一个。例如，在所示的示例中，由摄像机124产生并且发送到控制计算机122的视频可以由控制计算机122用于控制包括齐套拣货机102、104和106的传送带的速度和/或方向，以确保足够的并且不过量数量的物品在拾取区中可用和/或定位或重新定位物品以用于由机器人臂116取得。另外，摄像机124和/或其他摄像机可以用于促进机器人臂116拾取物品和/或将物品放置在其箱子（例如，112、114）中。在各种实施例中，多个摄像机可以部署在多个位置中，包括在环境中和在包括系统100的相应元件上，以促进自动化（并且如果需要，人工辅助）齐套拣货操作。在各种实施例中，可以部署除摄像机之外的传感器，包括但不限于接触或限制开关、压力传感器、重量传感器等。

在各种实施例中，控制计算机122被编程为至少部分地基于机器人臂116和包括系统100的其他元件的模型来确定履行齐套拣货要求的计划，所述元件例如齐套拣货机102、104和106；传送机108；装箱机110；以及机器人臂116和/或托架118。在各种实施例中的相应模型反映了每个相应元件的能力和限制。例如，在该示例中，齐套拣货机102、104和106处于固定位置，但是每个具有传送带，其能够在向前和向后方向上和/或以不同的速度移动。另外，控制计算机122可以使用与初始化和/或配置相关地存储的信息（例如，哪些物品在哪个（哪些）齐套拣货机上的哪个（哪些）位置上、每个齐套拣货机和/或其相关联的拾取区位于何处等），以确定履行要求的计划。另外，控制计算机122可以使用至少部分地基于传感器数据确定的数据，诸如由摄像机124捕获的视频，以做出履行要求的计划。

在各种实施例中，控制计算机122被配置为通过采用已经被编程到控制计算机122中和/或由控制计算机122学习的用于进行（接下来的）任务或子任务的策略来制定和/或更新或重新制定履行要求的计划，并且实现或尝试实现该计划。示例包括但不限于使用机器人臂116基于物品的属性（刚性、易碎性、形状、定向等）拾取给定物品的策略。在一些实施例中，控制计算机122被编程以使用第一（例如，优选的或最佳的）策略来尝试执行任务（例如，用机器人臂116拾取物品），并且如果这失败，则确定和使用替代策略，如果替代策略可用的话（例如，使用机器人臂116轻推物品，然后再次尝试，操作传送机或齐套拣货机（例如，102、104和106）的其他工具向前和/或向后一点并再次尝试，等等）。

在图1所示的示例中，控制计算机122连接到由人类操作员128操作的按需遥控操作装置126。虽然在图1中，遥控操作装置126是由人类操作员128操作的，但是在一些实施例中，遥控操作装置126可由非人类操作员来操作，诸如高度熟练的机器人。在各种实施例中，控制计算机122被配置为至少部分地基于由控制计算机122确定其不具有通过全自动化操作继续/完成齐套拣货操作和/或其组成任务的可用策略而调用按需遥控操作。例如，物品被落在机器人臂116不能从其取得它的位置；或者，已经尝试拾取物品达规定的最大尝试次数并且没有成功地取得物品；等等。基于这样的确定，控制计算机122将警报或其他通信发送到按需遥控操作装置126，从而提示人类操作员128使用遥控操作装置126来操作系统100的一个或多个元件（例如，齐套拣货机102、104和106；传送机108；装箱机110；以及机器人臂116和/或托架118中的一个或多个），以至少执行系统100在由控制计算机122的全自动化控制下不能完成的任务或子任务。

遥控操作装置126的示例包括但不限于具有控制系统100的元件的图形用户界面的平板电脑或其他移动装置、具有连接到其以远程地操作系统100的元件的一个或多个输入装置的台式电脑或其他计算机等。

虽然在一些实施例中，控制计算机122调用按需遥控操作，但是在一些实施例中，诸如操作员128的人类操作员可以经由例如由摄像机124生成的视频馈送来监视系统100的自动化操作，并且如果人类操作员确定需要干预或辅助，则可以通过遥控操作来干预操作系统100的元件。

在各种实施例中，遥控操作装置126和/或人类操作员128可定位成远离系统100所处的物理地点，其（主要）以全自动化模式来操作。类似地，控制计算机122可以定位成远离系统100的其他元件所处的地点，和/或本文描述为由控制计算机122执行的工作的一部分可以由远离该地点定位的计算机执行。

在各种实施例中，控制计算机122被配置为学习新的或改进的用于采用系统100的元件来执行齐套拣货操作的策略。例如，在一些实施例中，控制计算机122被编程为记录由人类操作员（128）经由遥控操作（126）的动作，并且适当地更新其（一个或多个）模型、策略等，以能够重复和/或模仿人类操作员的动作，以执行需要遥控操作的任务或子任务。

在各种实施例中，控制计算机122被配置为在遥控操作期间继续评估其是否具有可行的用于恢复当前要求的自动化履行的计划和/或策略。如果是，则控制计算机可以被配置为主动地或通过通知人类操作员可以将控制交回给控制计算机122来恢复自动化操作。

虽然在图1中示出的示例中，箱子112、114通过传送机108移动到与齐套拣货机102、104和106相对的连续位置，但是在其他实施例中，箱子112、114可以通过传送机108或在一些实施例中手动地或通过除了传送机108之外的机器放置在单个中心位置，并且可以通过将机器人臂116移动到一个或多个位置以接近并从齐套拣货机102、104和106拾取物品并且将它们放置在箱子112、114中来进行填充。

虽然“齐套拣货”操作在图1中示出并且在此参考图1和其他图进行了描述，但是在各种实施例中，如本文公开的齐套拣货机和集成系统可以用于执行相反操作，例如，通过将从物品的最初满的或部分满的箱子中移除的物品储存在货架、储仓和/或齐套拣货机中。例如，在图1中示出的示例中，箱子114可以包括与齐套拣货机104相关联的多个物品，并且机器人臂116可以用于从箱子114中移除物品并且将它们放置在齐套拣货机104上，例如，从所示的后端或供应端。

在一些实施例中，在诸如机器102、104和106的齐套拣货机上或者如在此公开的齐套拣货系统接近的静止货架上的物品可以在储仓中供应。在一些实施例中，系统（例如，图1的系统100）被配置为例如基于计算机视觉或其他传感器和/或技术来检测储仓是空的，并且通过使用机器人臂拾取储仓并且将其放置在对应的空储仓位置（例如，空储仓的附近货栈等）中而从齐套拣货机或货架清空储仓。在一些实施例中，自动化的储仓清空从下一个不是空的储仓中腾出空间以移动到齐套拣货机或货架上的位置，以使得机器人臂能够接近并从储仓中拾取物品。

图2A是示出了齐套拣货系统的实施例的图。在所示的示例中，齐套拣货系统200包括齐套拣货机202，其包括多个货架，每个货架具有能够延伸的上部托盘或拾取区，以便于取得由机器人臂或其他机器人操纵器所取得的上部托盘或拾取区上的物品，例如，通过从上方拾取而没有来自已经延伸的货架上方的其他货架的干扰。例如，如果处于图2所示的状态，则货架206的上部托盘204已经通过电动线性轴承（或其他线性驱动器）208沿着引导轴（或轨道）210的受控操作而延伸。

在所示的示例中，机器人臂212从延伸的上部托盘204拾取物品214。将托盘204延伸到所示位置使得机器人臂212能够从顶部位置拾取物品214，这在许多情况下增加了可用于使用机器人臂212拾取物品214的选项和策略。在该示例中，机器人臂212被用于将物品214添加到已经被箱子传送机218定位到齐套拣货机202前面的位置的箱子216中。在该示例中，机器人臂212已经通过沿着轨道222操作托架220而移到位置。

在图2A中示出的示例中，齐套拣货机202（具体地，包括齐套拣货机202的中间货架的元件204、206、208和210）；箱子传送机218；机器人臂212；以及托架220在由控制计算机224的自动化控制下协调地操作，例如，以将上部托盘204和机器人臂212定位到所示的位置，并使用机器人臂212来取得物品214。在各种实施例中，控制计算机224可被配置为确定用于最佳地取得物品214和其他物品（如果有的话）以包装在箱子216中的协作/组合策略。例如，控制计算机224可以配置有齐套拣货机202、通过托架220、箱子传送机218的操作可沿着轨道222移动的机器人臂212等的空间和操作模型，以确定用于定位箱子216、机器人臂212和设置在上部托盘214上的物品214的协作策略，并且使用机器人臂212来取得物品214并且将物品214放置在箱子216中。在一些实施例中，控制计算机224可以被配置（例如，通过软件）成支持（例如，归因于较低的成本）涉及使用机器人臂212从上方（例如，从延伸的上部托盘204）取得物品214的解决方案，其优于将需要使用机器人臂212来到达位于凹入式货架上方的货架下方的凹入式货架中的解决方案。

在所示的示例中，齐套拣货机202的货架被示出为平行于地面，但是在其他实施例中，货架中的一个或多个可以向下倾斜一定角度，该角度被选择以引起（例如，通过重力）或促进物品移动到如图2A所示的货架的最右端（即，最靠近箱子传送机218和轨道222的端部）处的拾取区。在各种实施例中，齐套拣货机202的货架可以例如通过人类工人或其他机器从后面或侧面装载物品，在图2中未示出。物品可以通过重力、通过辊、传送带和/或其他装置帮助前进到拾取区。在各种实施例中，可以根据需要调整货架的高度，例如，以容纳更大或更小的物品。在各种实施例中，可以根据需要调整货架的倾斜角度和/或其他位置属性，例如以便于控制不同重量、形状、体积等的物品前进至拾取区。

在各种实施例中，条形码、其他光码、射频（RF）标签、计算机视觉和/或其他技术可以由齐套拣货系统202（例如，由控制计算机224）用于确定哪些物品在齐套拣货机202的哪些货架上，以确定何时使（更多）物品前进到拾取区和/或提示补充存货等。

进一步参考图2A，如果齐套拣货系统202卡在其中控制计算机224确定其没有（进一步）策略要进行的状态，则控制计算机224被配置为经由人类操作员228所操作的按需遥控操作装置226发起遥控操作。如上结合图1所述，在一些实施例中，控制计算机224可以被配置为例如在由人类操作员228指示恢复或尝试恢复自动化操作时和/或基于控制计算机224确定其再次具有用于恢复自动化操作的可用的一个或多个策略时等等恢复全自动化处理。

图2B是示出了齐套拣货系统的实施例的图。在所示的示例中，齐套拣货系统240包括存在于图2A的齐套拣货系统200中的许多组件，除了齐套拣货机202已经被包括多个交错的、倾斜的货架244、246和248的齐套拣货货架模块242代替。在所示的示例中，物品通过重力被馈送到相应货架244、246和248的拾取区。在一些实施例中，货架可以包括辊、带或其他机构以便于或帮助将物品重力馈送到货架244、246和248的相应拾取区。在该示例中，货架244、246和248的交错可以使每个货架的相应拾取区可由机器人臂212和抓持器214接近以进行顶部拾取，而不会被例如上方的货架阻碍。

在图2B中示出的示例中，齐套拣货货架模块242可以不具有由计算机224控制的任何机器人或其他控制机构。在一些实施例中，控制计算机224可以被配置为经由有线和/或无线连接从包括或以其他方式与齐套拣货货架模块242相关联的传感器（诸如重量传感器、扫描仪、摄像机等）接收传感器输出，并且可以被配置为使用这样的传感器数据来协调系统240的其他组件的操作，以在适用时将货架244、246和/或248上的物品定位、拾取和包装到诸如箱子216的箱子中。

图3是示出了齐套拣货系统的实施例的框图。在各种实施例中，图3的齐套拣货系统300表示用于实现诸如图2的系统200的齐套拣货系统的操作元件和它们之间的网络连接。在所示的示例中，齐套拣货系统300包括多组货架传感器302、304、306，每组与包括诸如图2的齐套拣货机202的齐套拣货机的对应货架相关联。货架传感器302、304和306的示例在各种实施例中包括但不限于摄像机、光学扫描仪和其他光学传感器；压力传感器、重量传感器、限制开关和其他接触传感器；等等。传感器302、304和306可以被配置为生成传感器输出数据，在各种实施例中，该传感器输出数据被用于确定与物品相关联的存在、不存在、数量、类型、性质、属性、定向和/或其他数据，所述物品由对应货架存放和/或以其他方式与对应货架相关联。

每组传感器302、304和306分别与对应的货架控制器308、310和312相关联。在各种实施例中，每个货架控制器308、310和312被配置为用于控制包括货架的组件，以诸如延伸货架或其上部托盘（如图2所示的示例中那样）、以调整货架的倾斜角度、以操作传送带或其他动力或推进力和/或货架的工具，其被配置为定位和/或定向货架上的物品以定位它们以便拾取等。

系统300还包括机器人臂传感器314和机器人臂控制器316。在各种实施例中，机器人臂传感器314可以包括一个或多个摄像机、压力传感器、重量传感器、机器人臂区段位置传感器等。在各种实施例中，机器人臂控制器316可以用于操作相关联的机器人臂，例如，以将机器人臂重新定位到其可以取得物品的位置、以拾取物品、以将物品移动到箱子、传送机或其他目的地等。

系统300包括其他传感器318，其可包括系统300在其中操作的环境中的其他传感器，诸如安装在环境中的摄像机，例如图1的摄像机124。

在所示的示例中，控制计算机320经由网络（例如，wifi、对等到对等，等）连接。在各种实施例中，控制计算机320被配置为使用由货架、机器人臂和其他传感器302、304、306、314和318生成的传感器数据来确定和实现完成齐套拣货任务的策略，其通过例如通过经由网络发送到相应货架控制器308、310和/或312和机器人臂控制器316的命令来控制一个或多个货架和机器人臂的操作。

在所示的示例中，控制计算机320经由网络连接而连接到按需遥控操作装置322，其被配置为由人类操作员324根据需要用于干预以帮助完成齐套拣货任务，如上所述。

图4是示出齐套拣货系统的实施例的图。在图4中示出的示例中，齐套拣货系统400包括多个齐套拣货系统，每个位于不同的物理地点处。例如，包括传感器402、控制器404和控制计算机406的第一齐套拣货系统可以位于第一物理地点，并且包括传感器408、控制器410和控制计算机412的第二齐套拣货系统可以位于第二物理地点。控制计算机406、412两者经由因特网（和/或一个或多个其他网络）414连接到共享远程遥控操作地点，在该地点，按需遥控操作装置416被配置为由人类操作员418用于在第一物理地点和第二物理地点处的相应齐套拣货系统所要求的程度内按需执行遥控操作。在各种实施例中，将执行遥控操作的远程地点处的摄像机或其他传感器可被用于经由因特网414向遥控操作装置416提供视频馈送和/或其他信息。

在各种实施例中，每个物理位置处的每个齐套拣货系统可以被配置为在本文描述的条件下，例如，在确定没有（另外的）策略可用于继续/完成当前齐套拣货操作或任务时，调用按需遥控操作。每个齐套拣货系统可经由因特网414发送请求以获得经由遥控操作装置416的远程遥控操作。在各种实施例中，用于按需遥控操作的多个同时发生的呼叫可以基于优先级（例如由人类操作员418确定的）、基于自动分配的严重性/重要性分数等来解决。

虽然在图4中通过示例示出为两个不同位置处的两个齐套拣货系统由单个远程按需遥控操作地点提供服务，但是在各种实施例中，如本文公开的任何任意数量的齐套拣货系统和/或齐套拣货机可以与一个或多个远程（或本地）遥控操作地点和/或服务（诸如在所示示例中从遥控操作装置416和人类操作员418可获得的服务）相关联。

图5是示出执行齐套拣货操作的过程的实施例的流程图。在各种实施例中，计算机、一个或多个计算机和/或一个或多个控制器可以例如经由软件被配置为执行过程500。例如，在各种实施例中，图1的控制计算机122、图2的控制计算机224、图3的控制计算机320、图4的控制计算机406和412、和/或本文描述的其他控制计算机和/或控制器可配置为执行过程500。

参考图5，接收（502）包装列表。确定计划以操作如本文公开的齐套拣货机的机器人臂和一个或多个机器人货架和/或其他元件以履行与包装列表相关联的要求（504）。例如，如果包装列表（502）指示要包括在齐套包、箱子或其他容器或集合中的物品列表和每个物品的数量，则确定用于以所需数量将所需物品定位、取得和包装到齐套包、箱子或其他容器或集合中的计划。一旦计划被确定（504），或者在一些实施例中，一旦已经确定了计划的至少第一部分，系统就开始（继续或重新开始）根据该计划履行要求（506）。

如果系统被“卡住”（508），例如根据完成任务的当前选择的策略要完成的下一个任务，诸如拾取要包装的下一个物品，则系统确定替代策略是否对它可用（510）。例如，系统可以考虑替代策略，诸如使用替代抓握；从不同的角度接近物品；使用机器人臂/抓持器搅动和/或重新定位物品，例如通过轻推它；使用机器人货架搅动和/或重新定位物品，例如通过沿相反方向操作传送机；使用货架电机来摇动或以其他方式搅动货架等；和/或将抓持器用另一机器人臂终端区段换出或使用抓持器来夹持用于拾取物品的工具。

如果确定了替代策略可用（510），则确定依赖于该策略的修订计划并实施该计划以（尝试）继续履行要求（504、506）。在各种实施例中，如果多个替代策略可用，则接下来选择它们中最有希望的一个（例如，如通过相应置信度分数或对它们进行排名的其他基础所确定的）来尝试。

如果确定没有替代策略可用（510）和/或不能在配置、学习和/或以其他方式规定的尝试次数之后完成任务，遇到意外障碍或状况（例如，空货架）等，则系统调用如本文所述的按需遥控操作（512）。如果齐套拣货操作通过遥控操作完成（514），则过程结束。如果在遥控操作（512、514）期间，系统确定其具有可用于恢复要求的自动化履行的策略（514、510），则系统可以通过确定/更新计划以完成履行要求所需的剩余动作并实现计划来恢复自动化操作（504、506）。系统继续自动化操作，直到通过自动化操作（516）或遥控操作（514）履行了要求。

图6是示出执行齐套拣货操作的过程的实施例的流程图。在各种实施例中，过程600可以由一个或多个控制计算机和/或齐套拣货机控制器来实现。在一些实施例中，齐套拣货机在由控制计算机的监督控制下操作，该控制计算机被配置为使用齐套拣货机来执行齐套拣货操作，但是齐套拣货机自主地执行过程600的全部或部分以确保经由其（一个或多个）货架、（一个或多个）储仓和/或其他物品库存、供应和/或拾取区的物品的正确供应。在所示的示例中，传感器用于监视一个或多个拾取区（例如，如本文公开的齐套拣货机的拾取区）（602）。例如，计算机视觉、重量传感器、RF标签等可被用于确定或估计被监视区域中的物品的数量。如果监视区域变得太满（604），则减慢或停止向该区域馈送物品（606）。例如，可以减慢或停止供应该区域的传送带，可以发信号通知将物品装载到货架、传送机等的装载端的人或机器，以停止或减慢等等。如果在监视区域中检测到太少的物品（608），则通过例如增加传送带速度、增加倾斜角（重力馈送）、更快地装载物品等来增加供应速率（610）。如所描述的那样继续监视和调整来以期望的数量/在期望的数量内维持监视区域中的物品的可用性，直到完成操作为止（612）。

图7A是示出齐套拣货机的实施例的图。在各种实施例中，例如，作为图1和2中示出的齐套拣货机的附加或替代，可以使用诸如图7A的齐套拣货机700的齐套拣货机。在所示的示例中，齐套拣货机700包括大的分隔的储仓702，其经由XY工作台机构设置在底座704上，XY工作台机构被配置为在XY工作台控制器706的控制下在x和y方向上移动分隔的储仓702。例如，如图所示，设置在x和y方向上的线性电机（电机在图7A中未示出）可以在分段XY工作台控制器706的控制下操作，以将给定的物品储仓定位在期望的位置中，例如，定位在与机器人臂相对的位置中，机器人臂可以从该位置到达如此定位的对应储仓中的物品。

图7B是示出包括图7A的齐套拣货机的齐套拣货系统的实施例的图。在所示的示例中，齐套拣货系统720包括图7A的齐套拣货机700。另外，齐套拣货系统720包括安装在底盘724上的机器人臂722，其被配置为在例如控制计算机732的控制下沿着轨道726移动到与齐套拣货机700相对的期望位置（并且具体地，分隔的储仓702）。在所示的示例中，控制计算机732经由控制器706操作齐套拣货货架工作台700，以将包括分隔的储仓702的期望的储仓定位在期望的位置中，以使得经由控制器734定位和操作的机器人臂722能够用于从其对应的储仓中拾取所示的物品。在所示的示例中，传感器736提供传感器输出，该传感器输出可以由控制计算机732用于定位确定成需要拾取物品的分隔的储仓702和机器人臂722、724。如果系统720卡住并且没有（进一步的）策略要进行，则可以经由按需遥控操作模块/装置738来发起遥控操作。

图8A是示出齐套拣货机的实施例的图。在所示的示例中，齐套拣货系统800包括齐套拣货机802，其包括间隔的圆形转盘802。虽然图7A和7B的XY工作台型齐套拣货机700经由定向在x和y方向上的、经由控制计算机所控制的一个或多个电机控制器而操作的线性电机在x和y方向上平移（如上所述），但是在各种实施例中，齐套拣货机802的分隔的转盘通过旋转电机旋转到某一位置，其将与期望物品相关联的期望储仓放置在机器人臂804的可达范围内的位置中，其然后可以用于取得期望物品并且将其放置在目的地，诸如在示出的示例中的箱子传送机808上的箱子806。

图8B是示出齐套拣货机的实施例的图。在所示的示例中，齐套拣货机820包括多个储仓，诸如储仓822，每个储仓设置在从中央毂（hub）辐射的臂（例如，从毂826辐射的臂824）的远端处。电机在电机控制器和/或控制计算机的控制下将毂826旋转至期望位置，以将包含期望物品的期望储仓（例如储仓822）定位在机器人臂（未示出）的可达范围内的位置中，以使得机器人臂能够从储仓中取得物品。

图9是示出齐套拣货机的实施例的图。在所示的示例中，齐套拣货系统900包括齐套拣货机902，其包括具有多个储仓（例如储仓904）的直立的轮状圆柱形主体（或框架），所述多个储仓固定到和/或悬挂于圆柱形主体（或框架）的外周边，类似于摩天轮的车。齐套拣货机902被配置为绕中心轴906旋转以将期望的储仓（例如储仓904）定位在机器人臂908的可达范围内的位置中，其在所示的示例中已经从对应的储仓取得物品以放置在箱子传送机912上的箱子910中。

图10是示出齐套拣货系统的实施例的图。在所示的示例中，齐套拣货系统1000包括多个齐套拣货机1002、1004、1006、1008和1010，其被布置成将物品递送到共同的中心目的地，机器人臂1014位于该共同的中心目的地处并且被配置为例如根据包装列表在箱子1012中拾取和放置物品。在一些实施例中，机器人臂1014可以在车辆或轨道承载的底盘上，并且可以在承载箱子1012的一些实施例中从一组齐套拣货机（诸如齐套拣货机1002、1004、1006、1008和1010）移动到以类似方式布置在附近位置的另一组齐套拣货机，以例如取得和包装另外的物品。

虽然在此已经描述和示出了每个具有各种共享和一些不同属性的特定的齐套拣货机，但是在各种实施例中，如本文公开的齐套拣货系统可以包括以不同于在此通过示例具体示出的方式配置的一个或多个齐套拣货机，其可以提供定位或重新定位物品以用于如在此描述的取得和齐套拣货，而不是经由详细描述的特定机构。在本公开的范围内的齐套拣货机可以提供任何一种或多种方式以在机载、附近或远程控制器和/或控制计算机的控制下定位或重新定位物品以用于拾取，如在此公开的。

在各种实施例中，本文公开的任何类型的齐套拣货机可以用于执行齐套拣货操作（例如以履行订单），这通过使用一个或多个齐套拣货机和一个或多个机器人臂或其他机器人取得装置的能力来在机器人臂或其他机器人取得装置的可达范围内的位置中定位（一个或多个）齐套拣货机上的物品，以使得所需的物品能够被取得并被放置在箱子或其他容器或目的地中。

图11是示出可缩回箱子约束系统的实施例的图。在各种实施例中，如图11中所示的箱子约束系统可以用于将箱子保持在适当位置，同时，如本文所公开的齐套拣货系统将箱子与物品一起包装。在所示的实施例中，可缩回约束器1106和1108已经移动到约束箱子1104的位置。在各种实施例中，在所示的位置中，可缩回约束器1106和1108可以提供后挡，以使得机器人臂能够用于将物品更紧地和/或精确地包装在箱子1104中，例如，如图所示。在各种实施例中，本文所述的控制计算机使用传送机1102使箱子1104前进到所示位置，并使可缩回约束器1106和1108移动到约束位置，如图所示。当在所示位置处完成包装时，控制计算机使可缩回约束器1106和1108缩回，并操作传送机1102使箱子1104前进到下一位置。

图12A是示出可缩回箱子约束器的实施例的图。在所示的示例中，可垂直缩回屏障1202已经被部署（插入）在第一传送机区段1204和第二传送机区段1206之间，以将箱子1208约束在所示的位置。在各种实施例中，如本文所述的控制计算机使用传送机1204使箱子1208前进至所示位置，并使可垂直缩回屏障1202移动至约束位置，如图所示。当在所示位置处完成包装时，控制计算机使可垂直缩回屏障1202缩回并操作传送机1204和1206以使箱子1208前进到下一位置。

图12B是示出图12A的可缩回箱子约束器的操作的图。在上部图像中，示出了处于展开或约束位置的可垂直缩回屏障1202。在上部图像中所示的位置中，可垂直缩回屏障1202处于用作后挡的位置中，以使得机器人臂能够更紧地和/或精确地将物品包装在箱子1208中。在下部图像中，可垂直缩回屏障1202已经向下缩回，从而允许通过传送机1204和1206的操作使箱子1208前进。

图13A是示出处于非展开位置的可缩回箱子约束器的实施例的图。在所示的示例中，传送机1302已经使箱子1304前进到将由如本文公开的齐套拣货机和/或系统进行装载的位置。图13A中示出了位于箱子1304相对侧的箱子约束器1306和1308处于缩回或非展开位置，以使箱子1304移动到位。

在各种实施例中，如图所示，检测和/或向控制计算机报告在装载位置中箱子1304的存在，这使得箱子约束器1306、1308展开。

图13B是示出处于展开位置的图13A的可缩回箱子约束器的实施例的图。在所示位置，箱子约束器1306和1308防止箱子1304在x方向或y方向中的任一方向上移动，从而在通过例如一个或多个机器人臂来包装的同时将箱子1304牢固地保持在适当位置。（一个或多个）臂可将物品压靠在箱子1304的侧面和/或压靠在箱子1304中的其他物品，而不使箱子从所示位置移动。

尽管在图13A和13B所示的示例中，箱子约束器1306和1308具有固定的宽度，但在一些实施例中，宽度是变化的，以容纳和保持不同尺寸的箱子。在一些实施例中，例如在控制计算机的控制下，基于一个或多个传感器等动态地调整宽度，以例如在设计或支持的范围内牢固地抓住任何尺寸的箱子并将其保持在适当位置。

图14是示出将齐套拣货机或其他模块集成到齐套拣货操作中的过程的实施例的流程图。在各种实施例中，如本文公开的齐套拣货系统可以在任何给定时间包括一个或多个可操作的齐套拣货机。可以采用并混合和匹配不同类型的齐套拣货机。可以随着时间的推移使用不同混合的齐套拣货机。例如，第一组齐套拣货机可以用于包装第一物品阵列。随后，一个或多个机器或整个集合可由被优化和配置为处理具有不同属性的不同物品的其他机器替换。例如，第一齐套拣货机可以由第二齐套拣货机替换，该第二齐套拣货机被优化和配置为处理比被替换的机器更大或更小、更重或更轻、更坚固或更脆弱等的物品。在一些实施例中，可以通过将机器放置在规定的物理位置中或附近、开启机器、以及发起初始化来对齐套拣货机进行部署、添加等。例如，在齐套拣货系统位置的地板中绘制或体现的可见、电子或其他标记可被用于定位机器。传感器可以被齐套拣货系统用于检测、确定新部署的齐套拣货机的位置、连接到新部署的齐套拣货机、建立对新部署的齐套拣货机的控制、测试新部署的齐套拣货机等。

在图14中示出的示例中，过程1400可以由控制器、齐套拣货机和控制计算机中的一个或多个执行。在所示的示例中，接收新的机器人货架模块（例如，齐套拣货机）已经被部署的指示（1402）。建立到新的模块/机器的连接，并且将新的模块/机器添加到控制网络（1404）。确定并存储表示模块/机器位置、能力、配置和有效载荷的数据（1406）。例如，可以使用传感器数据和/或位置感测例程，诸如使用机器人臂来确定位置。在一些实施例中，配置数据可以从模块/机器上读取，从文件、磁盘、存储器或其他存储位置读取，和/或通过查询新的模块/机器来确定（例如，在可能的程度上）。能力信息、模块/机器的空间和/或操作模型等可以从机器中读取、从存储器中调用、通过调用远程数据库来获得等。新的模块/机器被初始化并上线（1408）。初始化可以包括开启机器、从待机模式切换到操作模式、建立对机器的控制、执行操作测试、以及使用新的模块/机器来执行测试齐套拣货操作中的一个或多个。启动/恢复齐套拣货操作，从而并入新的模块/机器（1410）。

在各种实施例中，包括如本文公开的齐套拣货机的齐套拣货系统可以用于优化和更完全地自动化齐套拣货操作，例如，通过使得物品能够（更）最优地定位以被取得和包装。

尽管为了清楚理解的目的已经相当详细地描述了上述实施例，但是本发明并不限于所提供的细节。存在实现本发明的许多替代方式。所公开的实施例是说明性的，而非限制性的。

Claims (28)

1.一种系统，包括：

致动器，所述致动器被配置为将表面或容器移动到与物品取得相关联的位置；以及

控制器，所述控制器被配置为控制所述致动器的操作来以至少部分地与机器人取得装置的操作同步的方式将物品定位在与物品取得相关联的位置，所述机器人取得装置被配置为从与物品取得相关联的位置取得所述物品。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述机器人取得装置包括机器人臂。

3.根据权利要求1所述的系统，还包括处理器，所述处理器被配置为经由所述控制器控制所述致动器以将所述物品定位在与物品取得相关联的位置；并且控制所述机器人取得装置从与物品取得相关联的位置取得所述物品。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述系统还包括被配置为将箱子或其他容器定位在装载位置的传送机，并且所述处理器进一步被配置为控制所述传送机将所述箱子或其他容器定位在所述装载位置；并且协调所述致动器和所述机器人取得装置的操作以将所述物品定位在与物品取得相关联的位置；使用所述机器人取得装置从与物品取得相关联的位置取得所述物品；并且使用所述机器人取得装置将所述物品放置在所述箱子或其他容器中。

5.根据权利要求1所述的系统，还包括传感器。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述传感器包括摄像机或其他图像传感器、重量传感器、压力传感器、限制开关和接触传感器中的一个或多个。

7.根据权利要求5所述的系统，还包括处理器，所述处理器被配置为至少部分地基于由所述传感器生成的传感器输出数据来进行以下中的一项或两项：

经由所述控制器控制所述致动器以将所述物品定位在与物品取得相关联的位置；以及

控制所述机器人取得装置从与物品取得相关联的位置取得所述物品。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述致动器包括电机、线性电机和电机驱动的线性轴承中的一个或多个。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述表面包括传送带，并且所述控制器控制所述致动器以在所述控制器的控制下使所述物品从所述传送带的第一端前进到所述传送带的第二端处的拾取区，所述物品在所述第一端处被装载到所述传送带上。

10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述表面包括货架，并且所述控制器控制所述致动器以将所述货架定位在与物品取得相关联的位置。

11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述容器包括多个储仓中的一个，每个储仓包含与该储仓对应类型的一定数量的物品；并且其中，所述控制器控制所述致动器以将包含所述物品的储仓定位在与物品取得相关联的位置。

12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述机器人取得装置包括安装在托架上的机器人臂，其被配置为沿着轨道或其他线性引导件平移。

13.根据权利要求9所述的系统，还包括处理器，所述处理器被配置为控制所述控制器、所述机器人臂和所述托架中的一个或多个以将所述物品定位在与物品取得相关联的位置并且使用所述机器人臂来取得所述物品。

14.根据权利要求10所述的系统，其中，所述处理器还被配置为使用所述机器人臂将所取得的物品放置在箱子或其他容器中。

15.根据权利要求11所述的系统，其中，所述处理器还被配置为使用所述机器人臂以将所取得的物品放置在所述箱子或其他容器中的特定位置。

16.根据权利要求12所述的系统，还包括箱子或其他容器约束机构，以将所述箱子或其他容器保持在适当位置，以便于使用所述机器人臂将所述物品放置在所述箱子或其他容器中的所述特定位置。

17.根据权利要求13所述的系统，其中，箱子或其他容器约束机构包括可缩回壁或其他可缩回屏障中的一者或两者。

18.根据权利要求13所述的系统，其中，所述处理器被配置为以与所述机器人臂的操作协调的方式控制所述箱子或其他容器约束机构的操作，以将所述物品放置在所述箱子或其他容器中的所述特定位置。

19.根据权利要求1所述的系统，其中，所述致动器与第一齐套拣货机相关联，并且所述物品包括第一物品类型的第一物品；并且其中，所述系统还包括一个或多个附加的齐套拣货机，每个附加的齐套拣货机与相关联的物品类型的对应物品相关联。

20.根据权利要求19所述的系统，还包括处理器，所述处理器被配置为检测新的齐套拣货机变得与所述系统相关联并且将所述新的齐套拣货机集成到所述系统中。

21.根据权利要求20所述的系统，其中，所述处理器被配置为通过执行以下中的一个或多个来将所述新的齐套拣货机集成到所述系统中：初始化所述新的齐套拣货机；确定所述新的齐套拣货机的位置、定位和定向中的一个或多个；确定与所述新的齐套拣货机相关联的物品和物品类型中的一者或两者；确定所述新的齐套拣货机的能力；将所述新的齐套拣货机添加到与所述系统相关联的网络；以及对所述新的齐套拣货机执行操作测试。

22.根据权利要求1所述的系统，还包括处理器，所述处理器被配置为经由所述控制器控制所述致动器以将所述物品定位在与物品取得相关联的位置；以及控制所述机器人取得装置从与物品取得相关联的位置取得所述物品；并且其中，所述处理器还被配置为接收所述系统已经进入其中所述系统不能通过自动化操作继续当前的齐套拣货操作的状态的指示，并且至少部分地基于所述指示来发起按需人类遥控操作。

23.根据权利要求22所述的系统，其中，所述按需人类遥控操作经由与所述系统相关联的遥控操作装置来提供。

24.根据权利要求23所述的系统，其中，所述遥控操作装置与包括所述系统的多个机器人齐套拣货系统相关联。

25.根据权利要求24所述的系统，其中，所述多个机器人齐套拣货系统的至少一个子集包括位于与所述系统所位于的第一位置不同的一个或多个位置中的机器人齐套拣货系统；并且其中，按需人类操作被配置为经由网络远程地使用所述遥控操作装置来执行。

26.一种用于操作齐套拣货系统的方法，所述齐套拣货系统包括致动器，所述致动器被配置为将表面或容器移动到与物品取得相关联的位置，所述方法包括：

使用所述致动器将物品定位在与物品取得相关联的位置；

使用机器人取得装置从与物品取得相关联的位置取得所述物品；以及

使用所述机器人取得装置将所述物品放置在目的地位置；

其中，所述致动器用于以至少部分地与所述机器人取得装置的操作同步的方式将所述物品定位在与物品取得相关联的位置。

27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述机器人取得装置包括具有有限可达范围的机器人臂，并且其中，使用所述致动器将所述物品定位在与物品取得相关联的位置导致所述物品被放置在所述机器人臂的可达范围内。

28.一种计算机程序产品，实现在非暂时性计算机可读介质中并且包括操作齐套拣货系统的计算机指令，所述齐套拣货系统包括致动器，所述致动器被配置为将表面或容器移动到与物品取得相关联的位置，所述计算机程序产品包括用于以下操作的计算机指令：

使用所述致动器将物品定位在与物品取得相关联的位置；

使用机器人取得装置从与物品取得相关联的位置取得所述物品；以及

使用所述机器人取得装置将所述物品放置在目的地位置；

其中，所述致动器用于以至少部分地与所述机器人取得装置的操作同步的方式将所述物品定位在与物品取得相关联的位置。

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