CN113825599A - 产品操纵工具和取回容器的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于在例如零售设施处与产品和容器相互作用的产品操纵工具包括：用于相对于水平表面(诸如，架子)固定容器的暴露部分的固定机构(180)、用于在固定容器之前相对于水平表面来稳定容器的稳定装置(210)、以及用于插入容器下方以支撑负载的支撑结构(220)。稳定机构可在插入支撑结构之前提升或倾斜容器。产品操纵工具可设置在移动单元上，该移动单元被配置为用于围绕零售设施进行运动。

Description

产品操纵工具和取回容器的方法

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2019年4月10日提交的美国专利申请号16/380,351的权益，该专利申请出于所有目的通过引用并入本文中。

背景技术

自动化在许多领域中变得越来越盛行，包括通过使用机器人或类似的机器来使传统上由人类执行的某些任务自动化。例如，由于机器人和相似的机器能够执行一系列运动和移动以操纵其周围环境，因此它们可用作存储和取回机器以使物品从一个位置到另一个位置的处置、操纵和移动自动化。在零售店中，例如，机器人自动化可能用于协助囤积并补充产品和货物以供客户选择和购买。这种产品和货物可能被包装在不同形状和尺寸的各种容器中。此外，应以避免损坏(至少客户感知物品和货物本身为损坏的)的方式处置容器。出于这种目的，本公开涉及对自动化存储和取回机器的使用，该自动化存储和取回机器配置有产品操纵装置以操纵并移动产品和容器。

发明内容

一种被配置为用于围绕零售设施操纵并移动产品和容器的自动化存储和取回机器可以包括用以与产品和容器物理地相互作用的产品操纵工具。在各种示例中，产品操纵工具可包括用以相对于水平表面来稳定容器的稳定装置、用以物理地固定容器的固定机构、以及用于插入容器下方以在从水平表面取回容器时支撑容器的负载的支撑结构。在示例中，产品操纵工具可以在固定容器之前利用稳定装置从上方稳定容器，利用固定机构固定并部分地提升或倾斜容器以暴露底面；并且将支撑结构插入容器下方以支撑负载。

附图说明

图1是设施(诸如，零售店)的示意性表示，该设施利用自动化存储和取回机器在接收区域、存储区域和销售点位置之间接近(access)并移动各种物品和货物。

图2是自动化存储和取回机器的示例的透视图，该自动化存储和取回机器是在零售设施内并且配备有用以在架子上取回或放置产品和容器的产品操纵工具。

图3是图示固定机构的可能示例的框图，该固定机构可为产品操纵工具所包括以物理地固定和保持产品或容器。

图4a、图4b和图4c是图示固定机构的示例的框图，该固定机构被配置为用以与设置在容器上的对应孔口物理地配合的配合连接件。

图5是图示稳定装置的可能示例的框图，该稳定装置可为产品操纵工具所包括以相对于水平表面来稳定容器。

图6a和图6b是图示支撑结构的可能示例的框图，该支撑结构可为产品操纵工具所包括并且可插入容器下方以支撑容器的负载。

图7是产品操纵工具的各种可能部件的可能示例的框图，这些部件相对于彼此以可移动的布置而配置以与不同高度和尺寸的产品和容器相互作用。

图8是图示过程或例程的可能示例的流程图，通过该过程或例程，产品操纵工具可接近和取回位于水平表面上的容器。

具体实施方式

现在参考附图，其中相似的附图标记指代相似的元件，图示了一种环境，在该环境中，可使用自动化存储和取回机器100来操纵和/或移动各种物品和货物。所图示的环境可包括材料处置设施，在该材料处置设施中，存储和取回机器100与各种物品和货物相互作用并执行各种任务。作为示例，材料处置设施可以是零售设施102或零售店，客户或最终用户可在该零售设施或零售店中购物、选择和购买零售货物和产品104以供消费。举例来说，这些产品104可以是杂货和便利产品、购物产品(诸如，衣服或书籍)、特色产品或任何其他合适类型的消费物品。因此，产品104可旨在作为供最终消费的最终产品，如区别于用于生产另外的产品和货物的中间产品。然而，根据本公开，设施可以是另一种类型，诸如仓库或分销设施、用于生产产品和货物的制造设施、图书馆、医院或可能需要在其中四处移动或转移各种类型的物品和产品的设施的任何其他合适的示例。

在零售设施102处的常见操作是通过该设施临时存储和移动产品104。因此，零售设施102可被组织在旨在用于相对于正在处置的产品104的不同目的和功能的多个不同区域中。例如，零售设施102可包括接收区域106、存储区域108和销售点区域110。接收区域106可被配置为从供应商处接纳货物和产品进入零售设施102，并且可包括用于装卸物品和货物的装卸码头(loading dock)或其他货运设备。存储区域108可被配置为用于临时接收和存储由接收区域106接收到的产品104。因为最终产品104和货物常常以纸箱、板条箱或容器114的形式到达接收区域106，所以存储区域108可包括多个存储单元112以临时存储容器114。在所图示的示例中，存储单元112可以是被配置为处置容器114的多个搁架(shelving)单元或工业货架。存储单元112可布置在过道中或其他地方，并且可附贴到零售设施102的地板；然而，在另一个示例中，过道可利用可移动的存储单元而重新配置。存储单元112还可以是货盘、流动式货架、箱柜、柜、箱子、地板位置、或用于存储物品和货物的其他合适的存储配置。销售点区域110可以是客户可以与产品104相互作用或检查产品104以进行购买的地方。销售点区域110可以包括各种销售点位置116，诸如桌子、搁架、冰箱、冰柜、冷却柜等，并且可包括结账通道或自助结账机器。

为了从存储单元112中的容器114囤积或取回产品104并将它们移动到销售点位置116，存储和取回机器100可以是移动的并且适于围绕零售设施102移动。此外，为了物理地接合产品并与产品相互作用，存储和取回机器100可以包括被配置为抓握或固定产品的材料处置装置或产品操纵工具118。为了进一步促进产品处置和运输，存储和取回机器100可与自动化存储和取回系统(ASRS)操作性地相关联。ASRS是一种计算机控制系统，其用于响应于需求或根据预定时间表在设施内的预定义位置处自动放置和取回材料或负载。除了包括一个或多个存储和取回机器114之外，ASRS还可与各种输送机、旋转式传送带、可移动存储单元、堆垛机、计数和分类装置与设备等操作性地相关联，以促进材料通过设施进行的移动。ASRS还可用于跟踪材料、监测工作进度和维持库存计数，以协助设施的操作。

为了执行与ASRS相关联的操作，零售设施102可与计算机系统120操作性地相关联。计算机系统120可以包括一个或多个计算机122，所述计算机可被配置为个人计算机、膝上型计算机、笔记本计算机、服务器、小型计算机等。进一步地，计算机系统120的功能可以集中在一台计算机122上或者分布在联网在一起的多台计算机122当中，并且该计算机系统可被认为是在各个节点之间通信并交换信息和数据的计算机网络。计算机系统120可与体系架构相关联，该体系架构定义其硬件和软件部件以及它们的布置和系统的数据处理能力。例如，为了执行指令并且处理数据，计算机系统120可以包括一个或多个中央处理单元或处理器124，所述中央处理单元或处理器包括用以执行软件操作的电子电路。为了存储软件指令与数据，计算机系统120还可以包括存储器126，该存储器可呈随机存取存储器或其他易失性存储器、只读存储器或其他永久性存储器的形式、或者另一合适形式的存储器。处理器124可与存储器126直接或间接进行数字或电子通信，以发送和接收指令与数据。计算机系统120还可包括更永久形式的存储器128，诸如具有磁存储、光存储或其他长期存储能力的硬盘驱动器或备份盘。由处理器124和存储器126处理和存储的数据可与定义数据的组织和/或类型的数据结构130相关联。为了与用户相互作用，计算机系统120还可以包括一个或多个输入/输出接口132，诸如LCD或CRT显示器、键盘、鼠标、触摸板等。

计算机系统120可以与围绕包括存储和取回机器100的零售设施102设置的各种控制器、终端、扫描仪、传感器等进行操作性通信。特别地，计算机系统120可以发送和接收呈数字或模拟格式的电子信号，以与存储和取回机器100以及与和零售设施102相关联的其他系统进行通信。通信可以经由线或总线发生、无线地(诸如，通过蓝牙)发生、经由光纤波导发生等。计算机系统120可以被编程或配置为协助在零售设施102处进行操作。在示例中，计算机系统120可以是库存管理系统的一部分，该库存管理系统跟踪、监测和管理物品和货物通过零售设施的流动。计算机系统120可以与存储和取回机器100合作，特别地以将产品104转移到/转移出存储单元114和材料处置设施100的其他区域(诸如，接收区域106和销售点区域110)。例如，在零售设施102中，物品和货物通常散装地保存在存储区域108中的容器114中，直到在销售点区域110处需要为止。计算机系统120的各种部件或功能可以在现场或者可选地位于远程或异地。

参考图2，图示了可能与产品104和容器114相互作用并围绕零售设施转移它们的存储和取回机器100的示例。为了容纳产品104和容器114，在示例中，存储单元112和/或销售点位置116可被结构化为具有多个水平布置的架子140的开放式搁架型布置，每个架子具有面向上的水平搁架表面142并且这些架子由直立的背面板144竖直地支撑。相邻架子140之间的空间距可被称为贮器(receptacle)146，并且可以容纳放置在搁架表面142上并由其支撑的产品104和/或容器114。存储单元112和/或销售点位置116的开放式搁架布置提供了对设置在架子140上并且通常在前述类型的零售设施中利用的产品104和容器114的足够可达性。然而，在其他示例中，存储单元112和/或销售点位置116可以被配置为封闭式搁架布置、流动式货架、可滑动抽屉、柜、地板位置等。

为了围绕存储单元112和/或销售点位置116和/或在存储单元112和/或销售点位置116之间进行操控，在示例中，存储和取回机器100可以被配置为适于运动的移动单元，并且特别地，可以被配置为设置在机车底座152上的铰接机械臂150，该机车底座用作机械臂的运载工具。在示例中，为了实现移动性，机车底座152可由多个动力轮154支撑，这些动力轮提供驱动和转向两种能力以促进对存储和取回机器100的操控。用于存储和取回机器100的操作的电力可以由机载可再充电电池提供或从穿过设施设置的导电轨道拾取。在其他示例中，机车底座152可利用连续轨道，或者可以是轨或轨道安装单元，或者可类似于龙门起重机悬挂在天花板或高架轨上。在其他示例中，存储和取回机器100可以设置在固定位置中但具有可以各种自由度移动的铰接或旋转关节，而非为移动单元。因此，机械臂150能够相对于静止的存储单元和/或销售点位置移动。

为了围绕设施引导移动的存储和取回机器100并对机械臂150的运动进行控制和编程，存储和取回机器可以与和图1中的零售设施相关联的计算机系统120进行操作性通信。在示例中，可以由操作员利用传输的信号来远程地实时控制存储和取回机器100，或者在其他示例中，可以根据一组预编程指令来控制存储和取回机器。任何合适的编程语言和结构都可用于对存储和取回机器100进行编程。存储和取回机器100可以包括用于执行从计算机系统120转移给它的程序的处理器和存储器，其可以操作与机械臂150操作性地相关联的马达、致动器和传感器。在其他示例中，存储和取回机器100可自主地或半自主地操作。

为了接近、抓握和移动产品104或容器114，机械臂150可以被配置为包括多个刚性构件的运动学系统，这些刚性构件通过铰接或枢转关节而链接以在工作包封空间(workingenvelope)内移动。工作包封空间可以由笛卡尔坐标系定义，笛卡尔坐标系包括由X指示的线性方向或轴、由Y指示的水平方向或轴、以及由Z指示的竖直或高度方向或轴。机械臂150的运动和可能的移动的范围可以通过轴数或自由度数以及刚性构件的尺寸来确定。例如，机械臂150可以包括第一连杆或臂160和第二臂162，它们可以是刚性的长形构件。第一臂160可以在一端处可枢转地联结到底座152以围绕第一轴线164旋转。第二臂162可以在第一臂160的远端处可枢转地联结以围绕第二轴线166旋转。末端执行器(其在所图示的示例中可以是产品操纵工具118)可以可枢转地联结到第二臂162的远端以相对于第三轴线168旋转。机械臂150可以与马达、螺线管、致动器和驱动器操作性地相关联，从而以受控方式铰接这些关节。在其他示例中，存储和取回机器100可以具有其他合适的配置，诸如例如如图2中所图示的龙门起重机169或笛卡尔坐标型机器人。

为了与产品104或容器114物理地相互作用，设置在机械臂150的远端处的末端执行器或产品操纵工具118可以利用各种合适的操作原理中的任一种。在示例中，产品操纵工具118可以被配置为可以牢固地抓握和保持物体的抓持器170。抓持器170可包括多个爪或指状件172，这些爪或指状件围绕物体延伸并利用夹持或力封闭效应来物理地固定物体。指状件172可以是分叉的并且可相对于彼此铰接以打开和闭合。为了帮助固定被抓握的物体，可以以顺应性材料(诸如，弹性体)覆盖指状件172。这种类型的抓持器170利用持器和物体之间的摩擦相互作用来限制物体。在另一个示例中，产品操纵工具118可被配置为流体压力装置174，其使用抽吸或流体转移原理以经由真空或吸盘176等来固定物体。产品操纵工具118的另一个示例包括支撑元件178，这些支撑元件相对于物体可延伸和可缩回以支撑和承载物体。如图2中所示，支撑元件178可以通过气压或液压缸或类似的致动器而延伸。其他示例包括基于产品操纵工具和物体之间的形状配合或配合抓握相互作用来操作的配合连接器。

因为许多零售设施利用竖直架子140(在这些竖直架子上，产品104或容器114可以紧密包装配置相邻地设置在水平搁架表面132上)，所以产品操纵工具118可被配置或布置为接近紧密包装的产品或容器。在紧密包装配置中，多个产品或容器以与各个产品或容器并排或堆叠的关系放置，从而彼此邻接。如果产品或容器在形状上是多面体(诸如，正方形或矩形)，则可促进紧密包装配置。紧密包装配置促进对存储空间的高效使用并使存储密度最大化。然而，紧密包装配置也阻碍了存储和取回机器上的产品操纵工具118接近架子140上的各个产品104和容器114，由此妨碍了自动化。

参考图3，图示了固定机构的两个示例，其可为产品操纵工具118所包括以固定和取回可以紧密包装配置设置在架子140上的产品104或容器114。在紧密包装配置中，只有容器114的有限部分(诸如，竖直前壁或面板148)是可接近的和暴露的，以与产品操纵工具118相互作用。进一步地，在所图示的示例中，架子140可包括防止产品104或容器114直接从架子上滑落的竖直唇部147或类似特征。

因此，为了物理地固定和取回容器114，在所图示的示例中，固定机构180可以是钳夹(pincher clamp)182。为了接合钳夹182，容器114可具有多面体状的形状并且可被形成为敞开的板条箱，使得容器114的前壁148通常是可接近的。多个产品104可进一步设置在板条箱状的容器114中。钳夹182可以包括相对的第一爪184和第二爪186，它们可以线性地移动到一起或移开以产生类似于前述抓持器的抓握动作。在所图示的实施例中，爪184、186被定位成使得它们相对于架子140的上表面水平地移动以抓握竖直平面内的物体。为了使得第一爪184和第二爪186能够相对于彼此移动，钳夹180可以包括致动器188。

为了固定容器114，存储和取回工具将钳夹182操控为接近前面板148并在其上方对齐。然后，第一爪184可以被放置在前面板148的上边缘之上并且进入容器114中，因此将前面板148设置在第一爪184和第二爪176之间。为了使得钳夹182能够接近前面板148，可通过容器114内部的分隔件等使产品104从该前面板偏移。当第一爪184和第二爪186移动到一起时，它们合作以箍紧并且抓握前面板148，从而允许钳夹182从架子140上并部分地从紧密包装配置中提升和/或取回容器114。因此，钳夹182是力或摩擦抓握方法的变型，其中物体由于夹持力而被保持，并且由于摩擦相互作用而防止其滑离取回工具。在其他示例中，固定机构180可配置有分叉的第一指状件和第二指状件，它们可枢转地互连并且可以相对于彼此铰接以将容器114的前面板148竖直地夹持在其间，如关于图2所描述的。

由于钳夹需要敞开的容器114提供暴露的表面以进行固定(这可能是不期望的)，因此在另一个示例中，固定装置180可以是流体压力装置190，诸如例如吸盘和通过施加负压对物体产生吸力的压力源。在图3中，流体压力装置190可以包括与低压源194(诸如，真空泵或文丘里管)操作性地相关联的吸盘192。吸盘192可由柔性弹性材料制成，其被成形为具有限定体积或空隙198的弯曲表面196的吸盘。与存储和取回机器相关联的机械臂可以将吸盘192与容器114的前面板148对齐，该前面板可以是平坦的、无孔表面。然后，可以将吸盘192压靠在前面板148上，从而使弯曲表面196变平并在吸盘和面板之间形成密封。然后，施加负压而在吸盘192和前面板148之间产生真空，以将容器114附着到固定装置180。

参考图4a-4c，图示了固定机构180的示例，其呈根据形状配合或配合抓握原理进行操作的配合连接器200的形式。为了将配合连接器200与容器114配合，前面板148可以包括设置在其中的具有任何合适形状或尺寸的孔口149。配合连接器200可以具有互补的形状或尺寸以被接收在孔口中。当被配合时，配合连接器200和孔口149在产品操纵工具的固定机构180和容器114之间形成牢固的连接。在示例中，为了促进配合连接，配合连接器200可具有联接到流体压力源204(诸如，泵)的可充气梢端202。如图4a中所图示的，当容器114设置在架子140上时，可充气梢端202首先被操控为与孔口149对齐。如图4b中所图示的，固定机构180朝向前面板148延伸以将可充气梢端200插入到孔口149中。可充气梢端200可被尺寸确定为使得它在放气时可以容易地被接收在孔口149内。一旦插入，流体压力源204就可以被激活以使孔口149中的可充气梢端202膨胀，由此将配合连接器200和容器114互锁。此后，如图4c中所图示的，固定机构180可以经由配合连接器200来操纵容器114，例如通过提升、推动或拉动容器。在产品放置在为该设施和产品定制的塑料容器或板条箱中的设施中，可充气梢端配置可能特别有用，其中塑料提供足够的强度以容纳充气梢端。另一种用以将固定机构180和容器114固定的技术是使用电磁吸引力，例如永磁体或电磁体。

为了防止产品104或容器114在物理地接合图5的示例中所示的固定机构180时发生移位，产品接合工具118可以包括稳定产品104和容器114在架子140上的相对位置的稳定装置210。特别地，稳定装置210可以通过在与固定机构180接合之前将物体保持就位来防止物体移位，并且可进一步防止设置在敞开式容器114内的产品104掉落或溢出。稳定装置210可以从上方向下保持产品104或容器114，并且可包括用以符合可非为轮廓分明的产品或容器的形状或高度的顺应性特征。在示例中，顺应性特征212可利用使用以下各者的被动式方法：弹性泡沫、可变形塑料、类似于豆袋的颗粒填充袋、或符合产品104或容器114的上表面的海绵。在另一个示例中，顺应性特征212可利用主动式方法，诸如与压力源216操作性地相关联的可充气袋214。当定位在产品104或容器114之上并充气时，可充气袋214膨胀以接触并向下按压产品104或容器114，由此使其抵靠架子140并相对于固定机构稳定，同时仍符合物体的高度或形状。可充气袋214可以由任何合适的、柔韧的、无孔材料制成，诸如橡胶片材或热塑性织物。另外，为了促进与物体的高度或形状的符合性，可充气袋214可包括多个单独的单元或囊袋，或者可利用多个较小的单独的可充气袋。

因为在零售设施中遇到的各种产品104和容器114可具有不同的重量，并且容器可由不同的材料制成并且具有不同的内部包装配置，所以固定机构180可能不足以在最初从架子140上提升之后长时间固定容器。例如，因为固定机构180可能仅固定容器114的竖直前面板148，所以如果支撑产品和容器的全部负载，前面板可被撕裂或者固定机构可被损坏。参考图6a和图6b，为了在从架子140上提升之后支撑产品104和容器114的负载，产品操纵工具118可以包括用于放置在容器下方的下支撑结构220。支撑结构220可定位在容器114的重心下方以支撑负载并减轻施加到固定机构180的力。

在所图示的示例中，支撑结构220可以被构造为相对于产品操纵工具118的其余部分可延伸和可缩回的板、抹刀或叉。支撑结构220可以容纳定位在固定机构180下方的下底座222。参考图6a，当固定机构180最初从架子140上提升容器114中的产品104时，支撑结构220可以部分地缩回到设置在下底座222中的槽或通道224中，因此固定过程畅通无阻。当容器114最初相对于架子140而提升或倾斜时，支撑结构220从容器的下侧和架子之间的下底座222纵向地延伸。当在容器114下方时，支撑结构220可以支撑容器的至少一部分负载和可能地全部负载。延伸和缩回可通过带有齿轮系的电动马达、液压或气压缸、或任何其他合适的机构来完成。为了促进在容器114下方延伸，支撑结构220的远侧梢端226可以是斜面的或配置有滚轮(roller)。

为了与不同尺寸和高度的产品104和容器114物理地相互作用，产品操纵工具118的各个部件可相对于彼此以合作的方式可移动。参考图7，图示了产品操纵工具118的部件的示例，这些部件操作性地安装到托架(carriage)230并以可调节间隔的关系布置在托架230上，该托架可固定地附接到机械臂150的远端。由此，刚性固定托架230可以维持产品操纵工具118的各种部件的间隔开的关系和对齐。在所图示的示例中，稳定装置210可以向上地安装在托架230上、在固定机构180上方，并且下底座222可以安装到托架，因此支撑结构220设置在固定机构下方。此外，产品操纵工具118可以包括用以在提升和取回操作期间使这些部件相对于托架230和彼此移动的各种致动器。

参考图6和图7，以下是用以使用产品操纵工具118从水平表面(诸如，架子140)取回产品104或容器114的取回过程300的示例。过程300可以被编码为软件，其可存储在存储器(诸如，ram或rom)中以及可从该存储器中取回且可由处理器等执行，并且可包括以计算机可执行编程代码编写的指令、命令和数据。在对齐步骤302中，机械臂140被操控为使产品操纵工具118与架子140上的容器114的前面板148或其他暴露区域竖直地接近并在该前面板或其他暴露区域的前方纵向地对齐。可以了解，多个容器可以紧密包装配置来配置，由此限制产品操纵工具的接近(暴露的前面板除外)。对机械臂150的操控还可涉及其上设置有产品取回工具的自动化存储和取回机器的运动。

在稳定步骤304中，产品操纵工具118操控容器114上方的上稳定装置210以在固定容器和产品之前稳定它们。为了完成稳定步骤304，上稳定装置210可以与托架230的上本体232操作性地相关联，该上本体收容用以移动稳定装置的致动器。例如，稳定装置210可以经由可被配置为与上本体232相关联的伸缩结构的稳定器延伸机构236而纵向地可延伸和可缩回(如由箭头234所指示的)，并且可以经由与上本体232相关联的枢转机构240而竖直地摆动(如经由箭头238所指示的)。在另一个示例中，可由稳定器竖直致动器242来协助或控制稳定装置210的竖直运动。因此，在稳定步骤304中，顺应性结构212通过延伸机构234纵向地定位在产品104和容器114上方并通过枢转机构236降低到其上。如果顺应性结构212是可充气袋，则它可被充气以在形状上符合产品104或容器114。

在固定步骤306中，固定机构180被操控为固定容器114的暴露的前面板148。例如，固定机构180可以通过固定延伸机构250相对于容器114和托架230纵向地延伸和缩回(如由箭头252所指示的)，以与前面板148纵向地对齐。固定机构180还可以通过固定竖直致动器254相对于容器114和托架230竖直地升起和降低以将固定机构与前面板148竖直地对齐，如由箭头256所指示的。当对齐时，固定机构180(例如，钳夹182)可以在固定步骤306期间被激活以抓握暴露的前面板148并且固定和限制容器114。

在提升/倾斜步骤308中，产品104和容器114可以最初通过固定机构180相对于架子140提升以暴露容器的下侧。提升/倾斜步骤308可以通过经由固定竖直致动器254相对于托架230竖直地升起固定机构180、或通过经由机械臂150升起产品操纵工具118来完成。如果固定机构180固定容器114的前面板148，则可以了解，容器的其余部分可相对于架子140倾斜或枢转，如由箭头258所指示的。为了此后支撑产品104和容器114的负载，在插入步骤310中，可以通过使支撑结构220从下底座222延伸而将支撑结构220插入容器的下侧和架子140的上表面之间。下底座222和设置在其中的通道224在托架230上的位置可以布置成在插入容器114下方期间对齐和引导支撑结构220。当支撑结构220大约在产品104和容器114的重心下方并由此支撑全部或很大一部分的负载时，在移走步骤312中，可以通过适当地操控机械臂150从架子140移走产品和容器。为了将产品104和容器114放置在架子140上(例如，在放置操作中)，产品操纵工具118的取回操作300的前述步骤和相关联的运动可以颠倒。

关于图8所描述的取回过程300仅是示例性的，并且可修改步骤的顺序以及可添加或移走步骤。例如，稳定步骤304可能在插入步骤310之后发生，该插入步骤是通过在产品之上纵向地移动稳定装置210之前将支撑结构220插入容器114下方进行的。这种步骤顺序导致在从上稳定装置310施加向下的力之前得以从下方充分支撑容器114，否则可能阻碍支撑结构的插入。

在进一步的示例中，包括产品操纵工具118的自动化存储和取回机器100可与一个或多个传感器操作性地相关联以用于在操作期间获得信息和反馈。例如，传感器可以是视觉或光学传感器，诸如可以捕获周围环境的视觉图像的相机。所捕获的图像可以用于确定架子或其他存储单元上的产品或容器的存在与否、产品或容器的形状和尺寸、产品或容器的取向、以及类似的信息，以在取回或放置操作期间协助对产品操纵工具进行导航和操控。特别地，当几个容器以紧密包装配置设置时，传感器可以用于定位容器的暴露区域或区以利用固定机构进行固定。另外，传感器可用于确定产品或容器的重量或负载，这可以用于在支撑结构上部署和平衡容器。传感装置的其他示例可包括LIDAR、射频传感器、运动传感器、惯性测量单元、音频传感器、磁传感器、GPS等。

在描述本发明的上下文中(尤其是在以下权利要求的上下文中)，除非本文中另有指示或者明显与上下文矛盾，否则术语“一”和“一个”以及“该”和“至少一个”以及类似参考的使用将被解释为涵盖单数和复数两者。除非本文中另有指示或明显与上下文矛盾，否则术语“至少一个”后跟一个或多个项目的列表(例如，“A和B中的至少一个”)的使用将被解释为意指从所列项目(A或B)中选择的一个项目或所列项目(A和B)中的两个或更多个的任何组合。除非另有说明，否则术语“包括(comprising)”、“具有(having)”、“包括(including)”和“包含(containing)”将被解释为开放性术语(即，意指“包括但不限于”)。除非本文中另有指示或明显与上下文矛盾，否则本文中描述的所有方法都可以以任何合适的顺序执行。除非另外声明，否则本文中所提供的任何和所有示例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地阐明本发明并且不对本发明的范围强加限制。说明书中的任何语言都不应被解释为指示对于实践本发明而言至关重要的任何未主张权利的元素。

Claims (21)

1.一种用于自动化存储和取回机器的产品操纵工具，所述产品操纵工具包括：

固定机构，其用于固定被设置在水平表面上的容器的暴露部分；

上稳定装置，其用于相对于所述水平表面从上方稳定所述容器；以及

下支撑结构，其用于插入所述容器下方以支撑所述容器的负载。

2.根据权利要求1所述的产品操纵工具，其中所述固定机构选自包括以下各者的组：带有分叉的指状件的抓持器、钳夹、带有吸盘的流体压力装置、以及配合连接器。

3.根据权利要求2所述的产品操纵工具，其中所述配合连接器是被配置为与所述容器的所述暴露部分中的孔口配合的阳型连接器。

4.根据权利要求3所述的产品操纵工具，其中所述阳型连接器包括用于在所述孔口内进行充气的可充气梢端。

5.根据权利要求1所述的产品操纵工具，其中所述上稳定装置包括能够符合所述容器的顺应性特征。

6.根据权利要求5所述的产品操纵工具，其中所述顺应性特征选自包括以下各者的组：弹性泡沫、可变形塑料、颗粒填充袋和可充气袋。

7.根据权利要求1所述的产品操纵工具，其中所述下支撑结构从所述产品操纵工具的下底座纵向地可延伸和可缩回。

8.根据权利要求7所述的产品操纵工具，其中所述下支撑结构选自包括以下各者的组：平板、抹刀或多齿叉。

9.根据权利要求1所述的产品操纵工具，其中所述固定机构和所述稳定机构能够相对于彼此竖直地调节。

10.根据权利要求1所述的产品操纵工具，其中所述固定机构可相对于所述产品操纵工具的其余部分纵向地延伸。

11.根据权利要求1所述的产品操纵工具，其中所述产品操纵工具被配置为固定地附接到机械臂的远端。

12.一种从水平表面取回容器的方法，所述方法包括：

利用在所述容器之上延伸的上稳定装置相对于所述水平表面从上方稳定所述容器；

利用固定机构来固定所述容器的暴露部分；

通过升起所述固定机构使所述水平表面上的所述容器倾斜；

将支撑结构插入所述容器和所述水平表面之间；以及

利用接触所述容器的下侧的所述支撑结构来支撑所述容器的负载。

13.根据权利要求12所述的方法，其中稳定所述容器的步骤包括：对定位在所述容器上方的可充气袋进行充气。

14.根据权利要求12所述的方法，其中固定所述容器的步骤包括抓握所述容器的前面板。

15.根据权利要求14所述的方法，其中抓握所述前面板的步骤包括闭合抓持器的相对的第一爪和第二爪。

16.根据权利要求12所述的方法，其中固定所述容器的步骤包括将所述固定机构的配合连接器与设置在所述前面板中的孔口配合。

17.根据权利要求16所述的方法，其中配合的步骤包括：对所述配合连接器的在所述孔口内的可充气梢端进行充气。

18.一种用于囤积和取回零售设施中的容器的自动化存储和取回机器，所述自动化存储和取回机器包括：

移动单元，其被配置为用于围绕所述零售设施进行运动；

设置在所述移动单元上的产品操纵工具，其中所述产品操纵工具包括：

稳定装置，其用于在固定所述容器之前相对于水平表面来稳定所述容器；

固定机构，其用于相对于所述水平表面来固定所述容器并使所述容器倾斜；以及

支撑结构，其用于插入所述容器下方以支撑所述容器的负载。

19.根据权利要求18所述的自动化存储和取回机器，其中：

所述稳定装置选自包括以下各者的组：弹性泡沫、可变形塑料、颗粒填充袋和可充气梢端；并且

所述固定机构选自包括以下各者的组：带有分叉的指状件的抓持器、钳夹、带有吸盘的流体压力装置、以及配合连接器。

20.根据权利要求18所述的自动化存储和取回机器，其中所述移动单元包括机械臂，并且所述产品操纵工具设置在所述机械臂的远端处。

21.一种用于自动化存储和取回机器的产品操纵工具，所述产品操纵工具包括：

阳型连接器，其适于被接收在设置到容器的前面板中的孔口中，所述阳型连接器包括可充气梢端；以及

压力源，其与所述可充气梢端流体连通以用于使在所述孔口内的所述可充气梢端膨胀。

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