CN113167685A - 机器人设备测试站和方法 - Google Patents

Abstract

一种机器人化拣选系统机器人设备测试站，其包括：与机器人设备的轮子接合的滚轴；和改变滚轴旋转的控制器。

Description

机器人设备测试站和方法

技术领域

本发明涉及一种机器人服务设备的测试站。更具体地但非排他地，本发明涉及一种针对自动化机器人拣选系统所用的机器人设备类型的独立的滚轴床测试站。

背景技术

一些工商业活动需要可存储和取回大量不同产品的系统。一种存储和取回多条产品线中货品的已知系统类型涉及将存储箱或集装箱堆叠在彼此顶部形成堆垛布置，堆垛成排布置。存储箱或集装箱从上方访问，因此排与排之间不需要通道，这样，既定空间内可存储更多的集装箱。

近几十年来，处理成排堆叠的集装箱的方法已众所周知。一些此类系统，例如在Bertel的US 2701065中的描述，包括成排布置的独立式集装箱堆垛，以减少与存储这种集装箱相关联的存储体积，同时仍可在需要时访问特定集装箱。设置可用于在堆垛中堆叠和移出特定集装箱的相对复杂的起重机构，从而使访问既定集装箱的获取成为可能。但是，此类系统的成本在多种情况下并不实际，并且其主要被商业化地用于大型船运集装箱的存储与处理。

使用独立式集装箱堆垛与提供取回和存储特定集装箱的机构这一思路得到了进一步发展，例如在Cimcorp的EP 0767113B中所述。‘113公开了一种使用矩形管式的机器人装载处理器移出复数个堆垛集装箱的机构，机器人装载处理器被降低至堆垛集装箱周围，并且被配置为可以抓取堆垛里任何水平高度上的集装箱。以这种方式，可以从堆垛一次性抬升若干集装箱。可移动管可以用于将若干集装箱从一个堆垛顶部移动至另一个堆垛顶部，或者将集装箱从一个堆垛移动至外部位置，反之亦然。此类系统在单个堆垛里的所有集装箱含有同样的产品（又称单产品堆垛）时尤其有用。

在‘113中所述的系统中，管的高度至少需要与最大集装箱堆垛的高度一样，这样便可以在单次操作中提取最高的集装箱堆垛。相应地，当在密闭的空间（例如仓库）中使用时，堆垛的最大高度受装载处理器的管的容纳需要限制。

EP 1037828 B1 (Autostore) 的内容以引用方式并入本文，其描述了一种将集装箱堆垛布置在框架结构中的系统。附图中的图1至4示意性描述了此类系统。机器人装载处理设备可在位于堆垛最上层表面上的轨道系统可控地在堆垛周围移动。

挪威专利第317366号进一步描述了机器人装载处理设备的一种形式，其内容以引用方式并入本文。图3(a) 和3(b) 分别是装载处理设备后面和前面的示意性立体图，图3(c) 是装载处理设备抬升箱子时的前面的示意性立体图。

公开号为GB 2520104 A1的英国专利描述了装载处理设备的进一步发展，其中，每个机器人装载处理器仅覆盖一个网格空间，由此使更高的装载处理器密度以及既定规模系统的更高吞吐量成为可能。

在此类箱处理系统的一些实施例中，单个网格上可以运行大量机器人装载处理设备。这些装载处理设备有时可能会出现问题并且需要维修或其他介入才能恢复有效服务。

通过人工或者使用公开号为GB 2525309 A1的英国专利所公开的机器人服务设备，可以从网格上移出机器人装载处理设备。

根据故障的性质，移出故障的装载处理设备可能需要停止网格上部分或所有的机器人装载处理器。考虑到需要停止和移出机器人装载处理器的数量，使用的机器人装载处理器数量越多、网格越大，发生故障的可能性就越高，每个故障导致的后果也越严重。

发明内容

本发明的目的是提供一种可在其中测试机器人设备的测试站，以确保机器人设备在被调度至网格前功能正常。这种测试站也可以有测试从网格上移出的故障机器人设备的功用，或者有设计和开发新型机器人设备的功用。

本发明提供了一种自动化拣选系统机器人设备测试站，其包括：移动机器人设备的轮子的滚轴；和改变滚轴旋转的控制器。

在另一方面中，本发明提供了一种使用测试站的方法，其包括：通过旋转滚轴移动机器人设备的一组轮子。

在另一个方面中，本发明提供了一种使用测试站的方法，其包括接合第一组滚轴与机器人设备的第一组轮子；接合第二组滚轴与机器人设备的第二组轮子，并依次或同时旋转第一和第二组滚轴。

权利要求限定了本发明的优选特征。

以这种方式，本发明提供了一种独立的测试站和测试一系列机器人设备的方法，并且其在自动化拣选系统调度前运行，以提高可靠度和降低大型箱处理系统的总成本。

附图说明

图1是在已知存储系统中安置复数个箱堆垛的框架结构的示意性立体图；

图2是图1的框架结构的一部分的示意性平面图；

图3(a)和3(b)分别是一种形式的机器人装载处理设备的后面和前面的示意性立体图，其与图1和图2的框架结构一起使用，图3(c)是使用已知装载处理设备抬升箱子时的示意性立体图；

图4是已知存储系统的示意性立体图，其包括图3(a)、3(b)和3(c)所示类型的复数个装载处理器设备，装载处理器设备安装在图1和2的框架结构上；

图5是根据本发明的测试站以及装载处理设备的示意性立体图；

图6是图5的测试站的另一示意性立体图；

图7是图5和图6的测试站的另一示意性立体图；

图8是根据本发明的空的测试站的示意性立体图；

图9是根据本发明的另一个测试站的示意性立体图，其中包括形成移动床的一系列滚轴，以及装载处理设备；

图10是图9的测试站的另一示意性立体图；

图11是图9和图10的测试站的另一示意性立体图；

图12是图9至图11所示的测试站的示意性立体图。

具体实施方式

如图1和图2所示，可堆叠的集装箱（又称箱子10）被堆叠在彼此顶部形成堆垛12。堆垛12被布置在仓储或制造环境中的网格框架结构14中。图1是框架结构14的示意性立体图，图2是布置在框架结构14中的箱子10的单个堆垛12的俯视图。每个箱子10一般安放有复数个产品货品（未示出），箱子10内的产品货品可以是相同或不同的产品类型，这取决于其用途。

框架结构14包括支撑水平构件18、20的复数个直立式构件16。第一组平行水平构件18被布置为与第二组平行水平构件20垂直，以形成由直立式构件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水平移动，并引导箱子10垂直移动。

框架结构14的最顶层包括布置于遍及堆垛12顶部的网格式样中的轨路22。此外，参考图3和图4，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沿穿过框架结构14顶部的第一方向（X）移动，布置为与第一组22a垂直的第二组22b平行轨路22引导装载处理设备30沿垂直于第一方向的第二方向（Y）移动。以这种方式，轨路22使得装载处理设备30能在X-Y平面进行二维移动，使得装载处理设备30可以被移动至任一堆垛12上方的位置。

如图3所示，每个装载处理设备30包括载具32，其设为在堆垛12上方、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由载具32前面的一对轮子34和载具32后面的一对轮子34组成，其设为与第一组22a轨路22中的两条相邻轨路接合。类似地，第二组轮子36由载具32两侧的一对轮子36组成，其设为与第二组22b轨路22中的两条相邻轨路接合。每一组轮子34、36均可被抬升和降低，使得第一组轮子34或第二组轮子36在任一时间分别与轨路组22a、22b接合。

当第一组轮子34与第一组轨路22a接合、从轨路22上完全抬升第二组轮子36时，可通过安置在载具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，从轨路22上完全抬升第一组轮子34，将第二组轮子36降低至与第二组轨路22a接合。然后驱动机构可用于驱动第二组轮子36，以实现在Y方向上的移动。

以这种方式，在中央拣选系统（未示出）的控制下，一个或多个机器人装载处理设备30可以在框架结构14上的堆垛12的顶部表面上四处移动。每个机器人装载处理设备30都设置了工具38、39、40，用于从堆垛抬升一个或多个箱子或集装箱，以访问需要的产品。

以这种方式，可以在任何时间从网格中的多个位置以及多个堆垛访问多件产品。

图4示出了上述的典型存储系统，该系统具有在堆垛12上运转的复数个装载处理设备30。另外，机器人服务设备50设在网格14上。

机器人服务设备50包括载具52，载具52设为在堆垛12上方、在框架结构14的轨路22上，沿X和Y方向上行进。机器人服务设备50可以为网格、框架结构14或机器人装载处理设备30提供一系列监测、支持、帮助、清洁或维修功能。一些机器人服务设备50可以将装载处理设备从轨路22上移出。一些机器人服务设备50可以将装载处理设备30从网格上移出。

机器人服务设备50包括载具52，载具52具有可分别与第一和第二组22a、22b轨路22接合的第一和第二组轮子54、56。

采用与装载处理设备30的操作相似的方式，机器人服务设备50的第一和第二组轮子1可以相对于载具50垂直移动，以接合与其对应的轨路组22a、22b或使轮子与其分离。通过接合和驱动适合的轮子组，机器人服务设备50可以在框架结构14顶部的水平平面上沿X和Y方向移动。

一个或多个机器人服务设备50可以设置为将一个或多个装载处理设备30从网格上移出。机器人服务设备50设置了可释放地锁定机器人装载处理设备30的工具。

服务设备50可接合用于推动或拉动装载处理设备30以将其从网格上移出。

或者，服务设备50可以用于相对于框架结构14顶部的水平平面，沿Z方向（垂直于X和Y）在轨路22上方垂直抬升装载处理设备30。然后服务设备50可用于在自动化拣选系统中对装载处理设备执行维护、维修、检查、监测或其他功能，或者承载装载处理设备30以将其从网格上移出。

应理解，装载处理设备30或服务设备50的许多形式是已知的或正在发展中。本发明的测试站可用于发现、监测、测试或诊断任一此类机器人设备中的故障。

现将参照图5至图12描述测试站第一种形式。

参照图5，在第一个方面，测试站60包括大小适合容纳单个机器人设备30的一个或多个移动床62。

提供了一个或多个可调节的固位臂70，以将一个或多个机器人设备放置在移动床62上。

优选地，一个或多个移动床的大小设为允许同时测试若干个机器人设备。

在如图5所示的一个方面中，移动床62包括由一对旋转滚轴移动的可移动带，这在本领域是众所周知的。带的移动根据机器人设备的定向移动机器人设备的第一组轮子34机器人或第二组轮子36机器人。

在使用中，如图5所示，测试第一组轮子34，然后机器人设备相对于移动床62旋转90°，并测试第二组轮子36。

在图9所示的另一方面中，移动床62包括设为与一个或多个机器人设备的轮子接合的一系列滚轴64。

在另一方面中（未示出），提供了两组滚轴。第一组设为与机器人设备的第一组轮子34接合，第二组设为与机器人设备的第二组轮子36接合，两组接合依次或同时进行。

测试站的滚轴可以逆时针或顺时针移动，可以停止、启动、减速、加速、抬升、降低、倾斜，或者由本领域众所周知的控制器（未示出）控制，以移动机器人设备的轮子34、36，使得不用移动机器人设备就可以模拟多种网格情况。

本领域众所周知，测试站的可移动带或者滚轴的表面是可以改变的，例如（仅作示例）使用润滑油、砂砾或油来改变可移动带或滚轴与机器人设备的轮子34、36之间的摩擦力，以模拟外溢、滑移、堵塞、过冲等。

可改变可移动带或滚轴的大小或表面以包括隆起、凸块或其他形式的不平坦，以模拟网格连接处或边缘。

可改变滚轴的分隔以提供模拟表面中的变化。

在优选的方面中，测试站的大小适合容纳锁定服务设备的装载处理设备。

如图5至图12所示，测试站可以是一个独立的单元。或者，测试站可以附接至网格结构或设在网格结构内。

待测试的装载处理设备人工放置于测试站中，有无抬升装置70的帮助皆可。

在另一方面（未示出）中，测试站可以通过轨路22与自动化拣选系统或机器人设备存储区域相连，使得机器人设备可以自动地或通过服务设备被运送至测试站。

在使用中，测试站可用于在机器人设备被调度至自动化拣选系统的网格上之前，测试机器人设备。

测试站也可用于设计和开发新型机器人设备。

测试站也可用于测试已经使用服务处理设备或其他方法从自动化拣选系统中人工取回的机器人设备。

机器人设备可以因多种原因从自动化拣选系统中取回，例如（仅作示例）为了维修或者清洁，以测试磨损迹象，或因为其出现故障。

测试站可用于多种测试方案，例如（仅作示例）：

测试可包括启动和停止机器人设备轮子。

测试可包括沿X方向移动机器人设备轮子。

测试可包括沿Y方向移动机器人设备轮子。

测试可包括沿Z方向移动机器人设备。

测试可包括加速机器人设备的轮子。

测试可包括减速机器人设备的轮子。

测试可包括以相同或不同的速度移动轮子。

测试可包括沿相同或不同的方向移动轮子。

测试可包括改变滚轴的表面以模拟网格连接处、堵塞、过冲、通信失效、紧急停止等。

测试可包括分析高度仪器化和数据连接器以提供装载处理设备数据的白盒反馈。

测试还可包括单一地或重复地或以任意组合形式执行一个、任一、部分或所有上述的测试，以模拟多种现实或异常网格情况。

Claims (10)

1.一种机器人化拣选系统机器人设备测试站，包括：移动机器人设备的轮子的滚轴；和改变所述滚轴的旋转的控制器。

2.根据权利要求1所述的测试站，其特征在于，所述控制器改变一个或多个所述滚轴的旋转方向。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的测试站，其特征在于，所述控制器改变一个或多个所述滚轴的旋转速度。

4.根据任一前述权利要求所述的测试站，其特征在于，所述滚轴移动可移动带。

5.根据任一前述权利要求所述的测试站，其特征在于，所述控制器改变一个或多个所述滚轴或所述可移动带的表面轮廓。

6.根据任一前述权利要求所述的测试站，其特征在于，设置两组滚轴，第一组滚轴用于与所述机器人设备的第一组轮子接合，第二组滚轴用于与所述机器人设备的第二组轮子接合。

7.根据任一前述权利要求所述的测试站，其特征在于，所述滚轴的大小设为可与锁定至服务设备的装载处理设备接合。

8.使用权利要求1至权利要求5或权利要求7中任一项所述的测试站，包括：

通过旋转所述滚轴移动机器人设备的一组轮子。

9.使用权利要求6或权利要求7所述的测试设备，包括：接合所述第一组滚轴与机器人设备的第一组轮子；接合所述第二组滚轴与所述机器人设备的第二组轮子，并依次旋转所述第一和第二组滚轴。

10.使用权利要求6或权利要求7所述的测试设备，包括：接合所述第一组滚轴与机器人设备的第一组轮子；接合所述第二组滚轴与所述机器人设备的第二组轮子接合，并同时旋转所述第一和第二组滚轴。

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