CN114901569B - 具有灵活定序的货板构建系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于构建混合箱货板的自动化码垛机，所述自动化码垛机包括馈送混合箱以提供混合箱的输入队列馈送序列的箱送入部。至少一个货板构建机器人可通信地连接到箱送入部，并且被配置为接收混合箱的输入队列馈送序列中的混合箱，并且根据并取决于混合箱的输入队列馈送序列来放置所述混合箱，从而以预定的基本稳定的放置速率实现构建混合箱货板。控制器可通信地连接到箱送入部和至少一个货板构建机器人，并且被配置以便生成完整且稳定的混合箱布置规划，其至少完成混合箱货板的预定整体部分，并且描述每个箱的预定规划位置和姿态。

Description

具有灵活定序的货板构建系统
相关申请的交叉引用
本申请是于2019年11月11日提交的美国临时专利申请号62/933,833的非临时申请并要求其权益，所述专利申请的公开内容通过引用以其整体并入本文。
背景技术
1.技术领域
示例性实施例总体上涉及自动化存储和取回系统，并且更特别地，涉及自动化码垛机。
2.相关发展的简要描述
期望具有随机存取布置以高效地存储和取回高阶产品混合（例如，箱、包裹、搬运箱等）的自动化存储和取回系统，来履行对各种各样产品的客户订单。然而，自动化存储和取回系统的履行输出（即，履行的客户订单）在一个方面由履行客户订单的混合箱（或码垛的混合箱）的混合箱货板构建来限定。因此，自动化存储和取回系统的输出（和操作效率）取决于构建混合箱的履行货板的码垛机或货板单元的效率并受其限定。货板单元的适当的机械和结构布置以及其与向货板单元馈送的自动化存储和取回引擎（SRE）的接口仅一定程度上提供高效的货板单元或码垛机。期望的是其中由货板单元结构化和构建混合箱货板的系统和方法也是高效的，例如，以实现自动化存储和取回系统（即，自动化存储和取回引擎和码垛机）在履行客户订单方面的效率。
附图说明
结合附图，在以下描述中解释了本公开的前述方面和其他特征，其中：
图1A是根据本公开各方面的货板负载的示意性图示；
图1B是图示了根据本公开各方面的代表性箱群体内的箱尺寸变化的曲线图；
图2是用于箱存储和取回以及用于生成图1A的货板负载的自动化材料处置系统的示意性图示，并且并入了本公开各方面；
图2A是图2的自动化材料处置系统的灵活定序器的示意性图示；
图3是示出了图1A的货板负载的复合堆叠层的一部分的示意性平面图；
图3A是图2的码垛机的示意性图示，其具有示例性货板层的至少一部分；
图4是根据本公开各方面的图2的自动化材料处置系统的码垛机的示意性图示；
图5是根据本公开各方面的码垛机箱放置序列解决方案集合确定的示意性高级图示；
图6是根据本公开各方面的图2的自动化材料处置系统的订单规划和履行过程的示例性数据流程图；
图7是根据本公开各方面的图2的自动化材料处置系统的灵活定序器的示例性高级图示；
图8是根据本公开各方面的图2的自动化材料处置系统中的箱的灵活定序的示例性流程图；
图9A和9B是根据本公开各方面的由图7的灵活定序器生成的示例性灵活序列矩阵；
图9C是根据本公开各方面的诸如图9A和9B中所示的灵活序列矩阵的一部分；
图10A-10D是根据本公开各方面的图2和图4的码垛机的示意性图示，其具有处于各种完成阶段的示例性货板层；
图11是根据本公开各方面的由图7的灵活定序器生成的代表性序列解决方案集合（或其至少一部分）的示意性示例；以及
图12是根据本公开各方面的用于图2的自动化材料处置系统中的箱的灵活定序的示例性流程图。
具体实施方式
图2图示了根据本公开各方面的示例性自动化存储和取回系统100。尽管将参考附图描述本公开各方面，但是应当理解，本公开各方面可以以多种形式来体现。此外，可以使用任何合适大小、形状或类型的元件或材料。
如之前指出的，通常的零售补货单元是箱，并且根据本公开各方面，图2中的自动化存储和取回系统100可以被设置在零售配送中心或仓库中，例如，以履行从零售店接收的用于以箱、包裹和/或邮包装运的补货商品的订单。术语箱、包裹和邮包在本文中可互换使用，并且如之前指出的，可以是可以用于装运的任何容器，并且可以由生产者用箱或多个产品单元来填充。如本文所使用的一个箱或多个箱意味着未存储在托盘中、搬运箱上等（例如未包含）的箱、包裹或邮包单元。应注意，箱单元CU（本文也称为混合箱、箱和装运单元）可以包括物品/单元的箱（例如汤罐、谷物盒等的箱）或适于从货板上取下或放置在货板上的个体物品/单元（参见图1A）。根据示例性实施例，装运箱或箱单元（例如，纸箱、桶、盒、板条箱、壶、用收缩膜包装的托盘或组、或者用于保存箱单元的任何其他合适的设备）可以具有可变的大小，并且可以用于保存装运中的箱单元，并且可以被配置为使得它们能够被码垛以便装运。应注意，例如，当进入的捆或货板（例如，来自箱单元的制造商或供应商）到达存储和取回系统以对自动化存储和取回系统100进行补货时，每个货板的内容可以是一致的（例如，每个货板保存预定数量的相同物品——一个货板保存汤，并且另一个货板保存谷物）。如可以认识到的，这样的货板负载的箱可以基本相似，或者换句话说，是同质的箱（例如，相似的尺寸），并且可以具有相同的SKU（否则，如之前指出的，货板可以是具有由同质箱形成的层的“彩虹”货板）。当货板离开存储和取回系统时，随着箱填充补货订单，货板可以包含任何合适数量和组合的不同箱单元（例如，每个货板可以保存不同类型的箱单元——一个货板保存罐装汤、谷物、饮料包、化妆品和家用清洁剂的组合）。组合到单个货板上的箱可以具有不同的尺寸和/或不同的SKU。
还参考图1A和1B，示出了根据本公开各方面构建的通用混合箱货板的示意性透视图。应注意，例如，当进入的捆或货板（例如，来自箱单元的制造商或供应商）到达存储和取回系统以对自动化存储和取回系统100进行补货时，每个货板的内容可以是一致的（例如，每个货板保存预定数量的相同物品——一个货板保存汤，并且另一个货板保存谷物）。如可以认识到的，这样的货板负载的箱可以基本相似，或者换句话说，是同质的箱（例如，相似的尺寸），并且可以具有相同的SKU（否则，如之前指出的，货板可以是具有由同质箱形成的层的“彩虹”货板）。图1A中所示的货板PAL可以被称为水平层货板，其中货板通过一次一个箱层L121-L125、L12T地放置箱来构建（可以如上所指出的，在进行到下一水平层L121-L125、L12T之前，单独放置或以部分或全部层放置箱，直到水平层L121-L125、L12T完成）。货板PAL是一种高度异质的箱订单，其中当构建混合箱货板时可能遇到的异质性程度可以从图1B中所示的曲线中更好地理解。图1B是图示了在诸如可以在存储和取回系统中找到的并且用于根据客户补货订单生成混合箱货板的代表性箱群体内的箱尺寸（例如，长度、高度和宽度）的变化的曲线图。如可以认识到的，订单可以导致混合箱货板，其包括具有来自图1B中图示维度谱的不同部分的维度的许多箱。在一个方面，货板PAL（或其一部分）可以装载有成列的或者以层堆叠的箱至最大可允许货板高度。层内的箱搁在货板PAL内下面的箱层的支撑表面上，并且相反，下面的箱层表面限定可以放置在上面的层中的箱。放宽对下箱大小的限制对货板的稳定性具有不利的和不合期望的影响。本公开各方面克服了稳定性问题，如将在下面进一步描述的。
高度异构的货板PAL可以用货板规划器布置（类似于2015年2月24日发布的并且题为“Pallet Building System”的美国专利8,965,559中所描述的布置，该专利的公开内容通过引用以其整体并入本文）形成，该货板规划器布置被配置为规划货板负载和单独定序器的结构。货板规划器以类似于美国专利8,965,559（先前通过引用以其整体并入本文）中描述的方式，根据规划系统或过程，生成规划的货板结构（即，混合箱布置规划）184，包括由货板大小、箱特性、打包效率施加的边界条件和约束。如图1A中所示，完整且稳定的混合箱货板结构184中的至少一层具有：基本平坦的确定性顶面，从而形成用于在其上可互换地放置混合箱CU的安置表面，该安置表面在覆盖有完整且稳定的混合箱货板结构的多个堆叠混合箱CU的货板的预定区域上延伸；或者形成完整且稳定的混合箱货板结构的最顶部边界表面（参见层L12T）的自由不确定性表面。
可以认识到，解析如何构建完整且稳定的混合箱布置规划184的生成定序与混合箱货板布置规划184的生成分离。将定序的生成与混合箱货板规划的生成分离使得能够优化以下两者：混合箱货板布置规划184（例如，将混合箱的履行解析为用于高效打包和稳定的货板负载PAL的布置），以及为了混合箱布置规划184的构建货板负载PAL的码垛机的混合箱解决方案序列（例如，提供构建货板负载PAL的码垛机162的高效（例如，时间最优或者不等待的）基本连续的箱放置动作，以及基本实时地补偿定序异常的鲁棒性，所述定序异常可能发生在存储和取回引擎（SRE）190输出的一系列扩展的取回事务中，如将在本文中进一步描述的）。
如所指出的，履行货板是高度异质的，如图1B中所示的箱分布所图示。图3还图示了代表性的货板层平面图，其中一个或多个箱单元S1-SN的堆叠通过例如货板生成器166、166’以与美国专利8,965,559（先前通过引用以其整体并入本文）中描述的方式基本相似的方式被打包到相应的货板层L121-L125、L12T中。图3A图示了图3中所图示的层的一个或多个堆叠S、Si+1、Si+2，……Si+n的代表性立面，其中Si+1、Si+2，……Si+n可以对应于一个或多个箱单元S1-SN的任何一个或多个堆叠。应注意，图3出于示例性目的以二维图示，但是应当理解，该层可以是三维的（也参见图1A），其中每层中如图3A中所示的箱单元的侧面可以是箱的前部、箱的后部或者前部和后部两者（如果它们不限定货板负载边缘的话）。每层L121-L125、L12T（以及每个货板负载PAL）可以具有线性和垂直布置的任何合适数量的箱。作为货板负载PAL的异质性的另外示例，下面提供表1中提供了具有六个箱的货板层的示例性箱尺寸（这六个箱对应于图3A中图示的六个箱）。应注意，图3A和表1中使用的箱单元标识是任意分配的，并且用于在不同的混合箱之间进行区分，并且不代表任何图中的任何序列。
表1：
箱ID 长度 宽度 高度 重量 层ID
1 352 mm 425mm 312 mm 15130 g 1
2 403 mm 314 mm 211 mm 7600 g 1
3 301 mm 175 mm 418 mm 10024 g 1
4 344 mm 329 mm 137 mm 5490 g 1
5 202 mm 167 mm 189 mm 2056 g 1
6 287 mm 424 mm 68 mm 3277 g 1
再次注意到，表1中提供的信息本质上是示例性的，并且仅用于说明目的。同样，图3和3A中所图示的和/或关于表1描述的层是预定的代表性层L121-L125、L12T（或其混合箱布置规划184的一部分），并且类似于图1A中所图示的货板负载PAL中的层。
将放置序列问题的求解（解析放置箱以形成混合箱布置规划184的方式/序列）与箱布置问题分离是另外的优点，其使得（如本文所述）序列问题能够与界定箱布置解决方案的条件和约束（如本文指出的）分离。这减轻了对定序器系统的约束，与缺乏这样能力的常规系统形成对照，使得能够生成码垛序列（即，用于（一个或多个）货板构建机器人的箱递送定序器）和（一个或多个）臂端工具移动（例如，货板构建机器人位置/控制、货板构建机器人移动路径/速度、用于处置箱的臂端工具控制等）两者，其不限于任何特殊的货板大小、规划货板的结构、箱大小、针对（一个或多个）货板构建机器人的硬件约束（例如，货板构建机器人的数量、货板构建机器人模型/工作空间、机器人放置路径、臂端工具设计、拾取输送机设计等）。此外，如本文所描述的，本发明的系统被配置为将货板布置规划器（例如，与提供混合箱或履行订单的仓库管理系统2500通信并从中生成混合箱布置规划184的货板规划器控制或生成器166、166 ’）对接到存储和取回引擎190和自动码垛机162（本文也称为码垛站或码垛单元），从（货板规划器/生成器166、166’）的混合箱布置规划184制定最优的、又灵活的混合箱序列解决方案，该解决方案被传送到存储和取回引擎190和码垛机162并受其影响。
还参考图2A，本发明的系统在本文被称为“灵活定序器”297，并且提供迭代（或启发式）方法，该方法实际上对于至少一个箱减少货板负载PAL（或覆盖货板区域的预定部分的货板负载的一部分——参见图1A）的混合箱布置规划184，和/或对于至少一层L121-L125、L12T和/或每层L121-L125、L12T中的每个箱，将货板负载PAL的混合箱布置规划184减少为求解至少一个箱的序列顺序（例如，次序）的序列，并且对于每层L121-L125、L12T中的每个箱，建立混合箱布置规划184的货板负载PAL。在表征箱放置序列解决方案集合内的至少一个混合箱CU的序列灵活度时，使混合箱布置规划184的预定布置减少至少一个混合箱CU箱。例如，本文描述的箱放置序列解决方案集合解析货板负载PAL中的至少一个混合箱CU的放置序列，以便用构建混合箱布置规划184的至少一个货板构建机器人14来放置至少一个混合箱，并且使混合箱布置规划184的预定布置减少基本上不受限定货板结构和混合箱布置规划184的混合箱结构的一个或多个预定特性约束的至少一个混合箱。如本文所述，混合箱布置规划184被减少了所生成的序列解决方案的箱。序列解决方案对于为混合箱布置规划184构建货板负载PAL是确定性的，但是不是刚性的，具有（作为序列解决方案的一部分）灵活度，出于描述性目的，该灵活度可以被考虑和称为序列切换，该序列切换（根据一个方面）对应于序列解决方案中的一个或多个混合箱并且针对其被准许（即，准许切换），并且对于序列解决方案中相对于一个或多个其他混合箱的每个混合箱被准许（即，准许切换）。序列解决方案的一个或多个或任何期望数量的混合箱或每个混合箱的序列灵活度（或切换）被确定，并且是所生成的序列解决方案（如本文所述）的一部分（换句话说，被嵌入其中），并且因此可以由码垛机162基本实时地实现（切换序列）（诸如由于由存储和取回系统100送入的对应混合箱的错误队列），而不必重新确定序列解决方案（既不是全部，也不是来自向前的错误队列箱的剩余序列解决方案部分）。对实时的参考是从由存储和取回引擎190从存储中拾取（序列解决方案的）代表性混合箱和代表性混合箱送入到用于构建货板负载的码垛机的交易时间（也可以被认为是序列时间）。
根据本公开各方面，系统100可以被配置为一般包括送入区段、存储和分拣区段（例如，存储和取回引擎190）和输出区段。如将在下面更详细描述的，例如作为零售配送中心操作的系统100可以用于接收箱的统一货板负载，将货板商品分解或将箱从统一货板负载中分开成由系统单独处置的独立箱单元，取回每个订单寻找的不同箱并将其分拣成对应的组，并且运输对应的箱组并将其组装成可以被称为混合箱货板负载的事物。送入区段一般可以能够将统一的货板负载解析成个体箱，并经由合适的运输部来运输这些箱，以输入到存储和分拣区段。存储和分拣区段继而可以接收个体箱，将它们存储在存储区域中，并且根据依据录入到仓库管理系统中的订单生成的命令来单独取回期望的箱，以便运输到输出区段。根据订单对箱的分拣和分组可以全部或部分地由存储和取回区段或输出区段或两者来执行，这之间的边界是该边界方便描述，并且分拣和分组能够以任何数量的方式来执行，这将在下面进一步描述。预期的结果是输出区段将适当的订购箱组装配到混合箱货板负载MPL中，这些箱在库存单位（SKU）、尺寸等方面可能不同。在本公开各方面中，输出区段以可以被称为混合箱堆叠的结构化架构的方式生成货板负载。货板负载的结构化架构的特征可以在于具有若干个扁平箱层L121-L125（参见图1A），其中至少一个由多个混合箱的不相交的、自立的和稳定的堆叠形成。给定层L121-L125、L12T的混合箱堆叠（参见图3中的堆叠S1-SN）具有基本相同的高度（参见图1A），从而如可以实现的那样形成给定层L121-L125、L12T的基本平坦的顶面和底面，并且可以在数量上足以覆盖货板区域或货板区域的期望部分。
自动化存储和取回系统一般可以被描述为耦合到码垛机162的存储和取回引擎190。现在更详细地，并且仍然参考图2，存储和取回系统100可以被配置用于安装在例如现有的仓库结构中，或者适于新的仓库结构。如之前指出的，图2中所示的系统100是代表性的，并且可以包括例如终止于相应转运站170、160的送入和送出输送机、（一个或多个）提升模块150A、150B、存储结构130和多个自主车辆运输机器人110（本文称为“机器（bot）”）。应注意，存储和取回引擎190至少由存储结构130和机器110（以及在一些方面，提升模块150A、150B；然而，在其他方面，除了下面指出的存储和取回引擎190之外，提升模块150A、150B可以形成垂直定序器）形成。在替代方面，存储和取回系统还可以包括机器人或机器转运站（未示出），其可以提供机器110和（一个或多个）提升模块150A、150B之间的接口。存储结构130可以包括多级存储架模块，其中每级包括相应的拾取通道130A和用于在存储结构130的任何存储区域与（一个或多个）提升模块150A、150B的搁板之间转运箱单元的转运台130B。拾取通道130A和转运台130B还允许机器110将箱单元放置到拾取库存中，并取回订购的箱单元。在替代方面，每级还可以包括相应的机器转运站140。机器110可以被配置为将诸如上述零售商品的箱单元放置到存储结构130的一级或多级中的拾取存货中，并且然后选择性地取回订购的箱单元，用于将订购的箱单元装运到例如商店或其他合适的位置。送入转运站170和送出转运站160可以与它们相应的（一个或多个）提升模块150A、150B一起操作，用于双向地将箱单元CU转运到存储结构130的一级或多级以及从存储结构130的一级或多级转运箱单元CU。应注意，虽然提升模块150A、150B可以被描述为专用的向内提升模块150A和向外提升模块150B，但是在替代方面，提升模块150A、150B中的每一个都可以用于从存储和取回系统100既向内又向外转运箱单元/箱单元。
如可以认识到的，存储和取回系统100可以包括多个送入和送出提升模块150A、150B，其可以被例如存储和取回系统100的机器110访问，使得未被包含的一个或多个箱单元（例如，未被保存在托盘中的（一个或多个箱单元））或被包含（在托盘或搬运箱内）的一个或多个箱单元可以从提升模块150A、150B转运到相应级上的每个存储空间，并且从每个存储空间转运到相应级上的提升模块150A、150B中的任何一个。机器110可以被配置为在存储空间和提升模块150A、150B之间转运箱单元。一般地，提升模块150A、150B包括至少一个可移动的有效载荷支撑件，该支撑件可以在送入和送出转运站160、170与其中存储和取回（一个或多个）箱单元的存储空间的相应级之间移动该（一个或多个）箱单元。（一个或多个）提升模块可以具有任何合适的配置，诸如例如往复式提升或任何其他合适的配置。（一个或多个）提升模块150A、150B包括任何合适的控制器（诸如控制器120或耦合到控制器120、仓库管理系统2500和/或码垛机控制器164的其他合适的控制器），并且可以以类似于2019年6月18日提交的并且题为“Vertical Sequencer for Product Order Fulfillment”的美国专利申请号16/444,592（其公开内容通过引用以其整体并入本文）中描述的方式形成定序器或分拣器，该定序器或分拣器根据预定的混合箱序列解决方案对混合箱CU进行定序，预定的混合箱序列解决方案如本文所述针对码垛机162生成以构建货板负载PAL。
自动化存储和取回系统可以包括控制系统，该控制系统包括例如一个或多个控制服务器120，该控制服务器120经由合适的通信和控制网络180可通信地连接到送入和送出输送机和转运站170、160、提升模块150A、150B和机器110。通信和控制网络180可以具有任何合适的架构，该架构例如可以并入各种可编程逻辑控制器（PLC），诸如用于命令送入和送出输送机和转运站170、160、提升模块150A、150B以及其他合适的系统自动化的操作。控制服务器120可以包括实现管理箱流系统的箱管理系统（CMS） 120的高级编程。网络180可以进一步包括用于实现与机器110的双向接口的适当通信。例如，机器110可以包括板载处理器/控制器1220。网络180可以包括合适的双向通信套件，使得机器控制器1220能够从控制服务器180请求或接收命令，以用于实现箱单元的期望运输（例如，放置到存储位置中或从存储位置取回），并向控制服务器120发送期望的机器110信息和数据，包括机器110星历、状态和其他期望的数据。如图2中所示，控制服务器120可以进一步连接到仓库管理系统2500，用于向CMS 120级程序提供例如库存管理和客户订单履行信息。在2015年8月4日发布的美国专利号9,096,375中描述了布置用于保存和存储箱单元的自动化存储和取回系统的合适示例，该专利的公开内容通过引用以其整体并入本文。用于存储和处置如上所述和如图2中以其他方式示出的箱单元的自动化存储和取回系统（ASRS）的其他合适的示例在可适用的程度上包括来自Dematic Corp的Multishuttle®系统和来自Swisslog的AutostoreTM系统以及来自SSI Schaeffer的ASRS系统。
仍然参考图2，在本公开各方面中，系统100的送出区段、并且更具体地说是送出转运站和从其延伸的输送机160用于将从存储库取回的箱单元运输到码垛机162。送出区段输送机和码垛机162之间的接口（未示出）可以具有任何期望的配置，该配置促进订购的箱单元的基本上无阻碍的（相对于系统送出区段的输出）到达和放置，以便由用于构建混合箱货板负载PAL的码垛机无约束地拾取箱单元。提供码垛机控制器164来控制码垛机162的操作。在所示的本公开各方面中，码垛机控制器164可以是单独的控制服务器或处理器（例如，PC），其可以通过合适的网络（例如，网络180或不同的网络）可通信地链接，用于与控制服务器120的双向通信，并且更具体地用于控制服务器120的CMS级编程。图2进一步图示了其中码垛机控制164’可以集成到系统控制服务器120中的情况。因此，如可以认识到的，控制级编程（实现用于码垛机操作的命令）以及更高级的码垛机编程诸如利用货板负载生成器166、166’，其可以根据期望驻留在与控制服务器120或远程平台码垛机控制器164公共的处理平台上。如可以进一步认识到的，码垛机控制器164、164’可以与控制服务器120的CMS程序对接，以得到例如由货板生成器在生成对应于相应订单的货板负载时使用的关于相应订单和箱单元的信息。例如，由CMS程序寻找并提供给码垛机控制164、164’的信息可以包括待履行的相应订单的标识信息、待完成订单的序列、相应订单的对应箱（例如哪些箱和多少箱）的标识信息（例如SKU）、针对取回和运输到码垛机而初始化的箱的排队信息以及对相应箱的适用程度尺寸数据的改变和任何其他期望信息。
系统100的送出区段可以包括一个或多个检查和/或尺寸测量站（未示出），其中例如可以确认对应于相应订单的箱的身份，可以确认箱尺寸（在3-D中）以及箱完整性和码垛适用性。这样的检查站可以分布在送出区段内，或者可以基本上是单个站，例如沿着送出区段的运输路径，或者例如接近或邻近码垛机定位。来自检查站的信息可以被传送到CMS程序，诸如用于相应订单的箱符合性确认，以及任何不符合性的解决。如之前指出的，这样的箱信息被进一步共享或传输到码垛机控制器164，以供货板负载生成器级程序以及管控码垛机电机控制的程序使用。如果期望，则灵活定序器297可以可通信地连接到仓库管理系统2500或存储和取回系统100的任何其他部分，用于期望信息的对接和转运。例如，在一个方面并且也参考图5，码垛机控制器164、164’被连接到灵活定序器297，该灵活定序器297被配置为从（一个或多个）箱放置序列解决方案集合500生成混合箱的输入队列馈送序列444，并将来自（一个或多个）箱放置序列解决方案集合500的序列解决方案的至少一部分传送到箱送入部183，以便提供包括混合箱CU中的至少一个的混合箱CU的输入队列馈送序列444，其中码垛机控制器164、164’命令（一个或多个）货板构建机器人14移动以拾取和放置箱，以用于利用码垛机162的基本上连续的箱放置动作构建货板负载PAL，如将在本文中进一步描述的。在本公开的其他方面，如上所指出的检查站可以设置在送入区段中，或者由此标识的箱单元信息由任何其他合适的构件生成并提供给CMS程序。
存储和取回引擎190将混合箱CU运输到（一个或多个）提升模块/（一个或多个）分拣器150A、150B，使得（一个或多个）提升模块150A、150B拾取并递送混合箱CU，并将混合箱CU送入到码垛机162。参考图2和图4，每个码垛机162（也称为码垛机单元或站）一般包括箱送入部183、框架300F、至少一个货板构建机器人14、控制器164、164’。在一个方面，码垛机162还包括具有至少一个三维飞行时间相机310C1、310C2、310C3、310C4的视觉系统。在2018年7月13日提交的并且题为“Apparatus and Method for Building a Pallet Load”的美国专利申请号16/035,204中描述了码垛机162的合适示例，该美国专利申请的公开内容通过引用以其整体并入本文。
箱送入部183馈送混合箱CU，以便向码垛机162提供混合箱CU的输入队列馈送序列444。框架300F限定用于货板支撑SPAL的货板构建基座301。至少一个货板构建机器人14连接到框架300F。该至少一个货板构建机器人14可通信地连接到箱送入部183，并被配置为接收混合箱CU的输入队列馈送序列444中的混合箱CU，并且根据并取决于混合箱CU的输入队列馈送序列444来放置混合箱CU，从而以预定的基本稳定的放置速率实现混合箱货板PAL的构建。该至少一个货板构建机器人14被配置以便将货板负载物品单元（也称为混合箱）CU串接地运输和放置到货板支撑SPAL上，以便在货板构建基座301上构建货板负载PAL（参见图A）。
码垛机控制164、164’可操作地连接到箱送入部183和至少一个货板构建机器人14，并且被配置（利用任何合适的硬件和非瞬态计算机程序代码）为控制铰接机器人相对于货板构建基座301的运动，并且由此实现货板负载PAL的货板负载构建BPAL。码垛机控制164、164’被配置以便生成完整且稳定的混合箱布置规划184，其至少完成混合箱货板PAL的预定整体部分，并且描述混合箱货板PAL的预定整体部分的完整且稳定的混合箱布置规划184的每个箱的预定规划位置和姿态。如将在本文更详细描述的，码垛机控制164、164’（或任何合适的货板构建机器人14A、14B控制器）被配置为根据由灵活定序器297生成的箱放置序列来构建对应于完整且稳定的混合箱布置规划184的货板PAL，其中由灵活定序器297生成的每个序列解决方案对构建混合箱货板PAL的混合箱CU的放置进行定序，并且其中解决方案集合基于完整且稳定的混合箱布置规划184利用至少一个货板构建机器人14解析构建混合箱货板PAL。如由上指出的，混合箱布置规划184提出对构建混合箱货板PAL的混合箱CU进行定序的n-p困难问题。在一个方面，灵活定序器297被配置使得箱放置序列解决方案集合的生成基本上不受限定货板结构的一个或多个预定特性（如本文所述）以及完整且稳定的混合箱货板结构的混合箱结构的约束。
箱放置序列解决方案集合表征了用至少一个货板构建机器人14构建混合箱货板PAL的混合箱CU的放置序列方面的序列灵活度。如本文所述，表征序列灵活度标识完整且稳定的混合箱布置规划184中的一个或多个混合箱CU，其具有确定一个或多个混合箱中的至少一个相对于序列解决方案的至少一部分被独立定序的预定特性。在一个方面，预定特性是在完整且稳定的混合箱布置规划184中每个混合箱相对于邻接箱的位置独立性。根据针对至少一个混合箱生成的箱放置序列解决方案集合确定位置独立性。
如也将在本文中更详细描述的，灵活定序器297被配置为将来自箱放置序列解决方案集合的序列解决方案的至少一部分传送到与箱送入部183（例如，位于码垛机162上游的存储和取回引擎190的任何合适的一个或多个部分）进行通信和馈送的存储和取回引擎190，以便提供混合箱CU的输入队列馈送序列444。灵活定序器297还被配置为将序列灵活度传送到至少一个货板构建机器人14中的每一个的控制器164、164’，以解析混合箱CU的相应输入队列馈送序列444（对于给定的货板构建机器人14A、14B）中的错误队列，使得码垛机162（具有至少一个货板构建机器人14）的货板构建机器人箱放置以预定的基本稳定的放置速率基本连续地构建混合箱货板PAL。
仍然参考图4，在一个方面，码垛机162包括双（即，两个）货板构建机器人14A（例如，机器人#1）、14B（例如，机器人#2）（一般称为（一个或多个）机器人14）；然而，在其他方面，可以存在任何合适数量的货板构建机器人。仅为了示例性的目的，货板构建机器人14被图示为六个自由度（X，Y，Z，θ，α，μ）机器人；然而，在其他方面，（一个或多个）货板构建机器人14可以具有任何合适的配置，诸如具有多于或少于六个自由度的铰接臂，如笛卡尔机器人，和/或如具有臂端工具的选择性顺从机器人臂。每个货板构建机器人14从码垛机站162的相应侧面拾取。例如，码垛机站162的每个相应侧面具有预定的拾取位置/站477A、477B，相应的货板构建机器人14A、14B从该拾取位置/站477A、477B拾取混合箱单元CU（即，货板构建机器人14A从拾取位置477A拾取，而货板构建机器人14B从拾取位置477B拾取）。码垛机站162具有最小化或紧凑的大小，其中预定的拾取位置/站477A、477B的大小被最小化（基本上与一次拾取的箱拾取大小相当）。例如，预定拾取位置/站477A、477B的大小/面积478仅容纳期望大小的单次拾取，诸如最大的预期箱CU（该站的大小/面积仅略微大于最大的预期箱CU，以提供箱CU沿拾取站477A、477B移动/在其上移动的最小化间隙，并用于由相应的货板构建机器人14A、14B拾取箱CU）；或者如果单次拾取是对具有多个箱的拾取面，则预定拾取位置/站的大小/面积符合多个箱的大小（该站的大小/面积仅略微大于多个箱，以提供多个箱沿拾取站477A、477B移动/在其上移动的最小化间隙，并用于由相应的货板构建机器人14A、14B拾取多个箱）。
再次参考图2、2A和4，本文描述的灵活定序器297的特征消除（或使得能够消除）根据序列解决方案利用货板构建机器人14在货板站送入（例如，来自（一个或多个）提升模块/（一个或多个）分拣器150A、150B的拾取和递送）和货板构建机器人14A、14B将混合箱CU放置在货板负载PAL中之间对混合箱CU的定序/重新定序。如本文所指出的，根据序列解决方案（或灵活度），本发明的灵活定序器297有效地将序列解决方案的物理产生的两次确定与码垛机站162处的缓冲区分离，使得缓冲区可以被消除（例如，至少为了实现在码垛机站162处的定序/重新分拣的目的）或被最小化（以便根据序列解决方案以序列顺序保存下一个混合箱，馈送到与货板构建机器人14A、14B一致的预定拾取站477A、477B，货板构建机器人14A、14B构建实现当前箱CU的拾取/放置运动（即，箱被货板构建机器人14主动拾取以放置在货板上），如将在本文进一步描述的。
因此，履行订单的混合箱CU按照预定的序列解决方案的顺序被馈送到预定的拾取站477A、477B，并且刚好及时地以最优速率维持（一个或多个）货板构建机器人14A、14B的基本连续的拾取/放置运动，从而以连续的最优方式构建货板负载PAL，并且提供最小/紧凑大小的码垛机站162。如将从下面的进一步描述中清楚的，按照序列解决方案的顺序对混合箱CU的分拣由存储和取回引擎190执行，使得在与基本上连续的货板构建一致的序列时间中，基本上由存储和取回引擎190完成分拣，并且箱被送入（混合箱由（一个或多个）提升模块/（一个或多个）分拣器150A、150B从拾取和递送转运到码垛机站162）并且根据序列解决方案被定序。因此，从缓冲区中分离以及在（（一个或多个）常规码垛机的）码垛机处的定序/重新定序有利地使得能够通过存储和取回引擎190实时响应定序混合箱中的定序异常/错误队列，并且序列灵活度用于以最优速率维持基本恒定的货板构建，并且提供紧凑的码垛机站162（对于具有任何期望数量的货板构建机器人14的任何期望的货板构建机器人14配置）。本发明的灵活定序器297的方面进一步适应在货板构建期间货板构建机器人14的数量瞬时减少（诸如从两个机器人14A、14B转变到一个机器人（例如，机器人14A或机器人14B），诸如机器人14A、14B中的一个变得不可用的情况）。
再次参考图1A、2和2A，由仓库管理系统2500接收履行（例如，客户）订单。货板生成器166、166’基于由仓库管理系统2500提供的货板和/或客户的混合箱特性、条件和约束（例如，货板大小、按履行条件的箱的序列位置、箱的分层等）来生成货板布置规划184（例如，货板负载结构）。货板布置规划184可以是任何合适的规划，诸如美国专利8,965,559（先前通过引用以其整体并入本文）中描述的规划；然而，可以采用任何合适的货板布置规划184。应注意，货板布置规划184描述了货板负载PAL中的每个混合箱CU的有效位置和姿态，并且每个箱CU在货板布置规划184的混合箱层L121-L125、L12T上具有有效位置和姿态。如本文所指出的，货板布置规划184用于高度异质的混合箱CU，并且不同于由灵活定序器297从货板布置规划184解析的货板构建机器人14处的箱CU的序列。在一个方面，具有存储和取回引擎190的箱CU的定序可以类似于在如下各项中描述的定序：于2019年8月13日发布的并且题为“Storage and Retrieval System Transport Vehicle”的美国专利号10,377,585，于2018年2月6日发布的并且题为“Storage and Retrieval System”的美国专利号9,884,719，于2016年1月18日提交的并且题为“Storage and Retrieval System”的美国专利申请号14/997,892，于2019年2月26日发布的并且题为“Storage and Retrieval System”的美国专利号10,214,355，2018年10月16日发布的并且题为“Storage and Retrieval System”的美国专利号10,102,496，和/或于2109年6月18日提交的并且题为“Vertical Sequencer forProduct Order Fulfillment”的美国专利申请号16/444,592，上述各项的公开内容通过引用以其整体并入本文。
参考图2、2A、5和6，如本文所指出的，货板布置规划184在层L121-L125、L12T中布置货板负载PAL（参见图1A和5），并且在一个方面，灵活定序器297操作以分别对于每层L121-L125、L12T解析序列解决方案（并且提供序列解决方案集合500，其中图5中标识为1-8的箱单元CU表示解决方案集合中的箱，再次注意，数字标识符是任意分配的（并且不一定对应于图3A中的箱数字标识符），并且用于在代表任何图的示例性序列解决方案的示例性序列的不同混合箱之间进行区分）（（多）层配置将在货板构建中叠加，并且可以具有由给定层的混合箱布置形成的基本平坦的安置表面，以便支撑上级层的上部），并且因此，每个这样的层L121-L125的箱的序列可以独立于上面和/或下面的层L121-L125、L12T来解析。在其他方面，灵活定序器可以以基本上类似于下面针对给定层L121-L125、L12T的序列解决方案描述的过程的方式，将整个货板布置规划184的序列作为一个单元从货板负载PAL的顶部（或某个期望的中间货板高度）解析到底部。
在图2、2A和7中示意性示出的灵活定序器297包括任何合适的处理器和编程，以生成如将在本文描述的序列解决方案，并且可以是一个或多个单独的模块，其并入到自动化存储和取回系统100的任何合适的高级控制器中，该控制器一方面与仓库管理系统2500和货板生成器166、166’对接，并且另一方面与存储和取回引擎190的任何合适的控制器控制系统（例如，诸如机器控制器1220、提升控制器等）和/或自动化码垛机162（例如，诸如码垛机控制器164、164’）对接，或者在其他方面，可通信地链接（例如，以任何合适的方式，诸如通过有线或无线连接）到例如控制服务器120和/或仓库管理系统2500以及存储和取回引擎190组件和码垛机162组件（例如，拾取站、货板构建机器110等）的控制器，以便向相应的控制器通知所生成的序列解决方案，并接收关于定序异常（例如，错误队列、箱划痕/丢失或错误拾取箱）或硬件/组件可用性的反馈信息。
如之前指出的，货板布置规划184在边界约束（例如，货板负载顶部、侧面等）内呈现（例如，描述）每个货板负载层中每个混合箱的有效位置和姿态。灵活定序器297解析如图8中示意性示出的序列解决方案。例如，参考图1A、2A、7和8，灵活定序器297从自动化存储和取回系统100的任何合适的控制器接收物流输入（诸如图7中所示的那些），所述控制器包括但不限于仓库管理系统2500、控制服务器120、机器控制器1200、提升150A、150B的控制器和码垛机控制164。灵活定序器297优化码垛序列（如图7中所示），其中灵活定序器297找到用于将箱单元CU放置到货板负载PAL的给定层L121-L125、L12T的所有解决方案（图8，块800）（例如，在超时数量N的解决方案内）。如果找到了所有解决方案，则灵活定序器267选择最佳解决方案（图8，块810）（如本文所述）。如果没有找到所有解决方案，则灵活定序器297继续寻找解决方案，直到找到所有解决方案或数量N个解决方案（图8，块820）（在一个示例中，仅为了说明的目的，这大约是3000个解决方案）。如果没有找到数量N个解决方案，则灵活定序器297继续寻找解决方案（图8，块830），直到找到所有解决方案并且然后选择最佳解决方案（图8，块810）。
一般地，并且根据用于解析n-p困难问题的方法，灵活定序器297被编程为启发式地研究并且绘制货板布置规划层L121-L125、L12T的混合箱的相互依赖性（以及相反地这样的箱的独立性）（参见例如图3B、9A和9B）。根据货板布置规划184、硬件配置和约束，货板布置规划184的每层L121-L125、L12T可以被视为节点矩阵（代表箱，再次参见例如图9A和9B），并且用图搜索（例如深度优先搜索）方法进行启发式研究。灵活定序器297针对每个箱CU生成相互依赖（链接）路径LP的集合（例如，参见图9A、9B和9C，节点之间的箭头表示路径LP），这些集合表示并绘制出序列解决方案集合（解决方案集合的一个示例在图11中图示出，并将在下面描述）。在一个方面，生成箱放置解决方案集合包括针对完整且稳定的混合箱布置规划184的每个箱CU生成可用放置序列集合，并且基于预定标准从该可用放置序列集合中选择箱CU的最佳放置序列求解定序，其限定箱放置序列解决方案集合的序列解决方案的至少一部分。在另一方面，生成箱放置解决方案集合包括针对完整且稳定的混合箱布置规划184的每个箱CU生成可用放置序列集合，以便表征箱在放置序列中的序列灵活度。
作为示例，为了生成序列解决方案集合，灵活定序器297从按照货板布置规划184设置的层（例如，顶部、侧面等）的自由边缘/侧面（独立的）上的（一个或多个）节点（例如，箱CU）开始，并在进展方向上遍历通过每个节点的矩阵，以标识对应的相互依赖或从属节点（箱）和从属的路径（或链接）（参见图3A，其如先前描述的图示了箱的二维代表性层L1001（其代表层L121-L125、L12T中的任何一个或多个，或其一部分），以及参见图9A和9B，其图示了根据货板布置规划184的图3A中的箱的矩阵表示，其包括类似于图9C中图示的进展方向的进展方向）。进展方向可以对应于或者以其他方式符合货板构建区域1000中的（一个或多个）货板构建机器人14箱夹持工具（例如，用于（一个或多个）夹持箱单元的臂端工具）的自由度（例如，三个线性自由度）。因此，在对应于每个货板构建机器人的方向上研究或以其他方式搜索矩阵（应注意，图9A中的矩阵999A对应于货板构建机器人14A，并且图9B中的矩阵999B对应于货板构建机器人14B），并且针对每个箱CU和每个对应的货板构建机器人14开发序列解决方案集合（参见图11，其图示了示例性序列解决方案集合）。作为示例，参考图9C，其示意性地图示了在进展方向上矩阵的相应节点（例如，规划层中的箱）之间的相互依赖性或从属性（即，箱干扰）。这里存在进展路径/链接LP，为了描述的目的，它被指代为箱（节点2）的入边，这意味着存在一个箱（节点1）阻挡它（例如，节点2相对于节点1是相互依赖的/从属的，并且相反，节点1沿着路径LP独立于节点2）。还参考图9A和9B，可以看出，箱或节点5（一方面，在机器人#1的由图9A表示的矩阵解决方案中）独立于货板构建机器人14A（例如，机器人#1）侧的其他箱，因为箱5没有入边。类似地，箱3（另一方面，在机器人#2的由图9B表示的矩阵解决方案中）独立于货板构建机器人14B（例如，机器人#2）侧的其他箱，因为箱3没有入边。因此，由图9A和8B表示的解决方案可以被认为形成用于定序箱的解决方案集合，以利用机器人#1和机器人#2构建由图9A、9B中的矩阵999A、999B表示的货板布置规划层。在该解决方案集合中，箱3和箱5均是可用独立箱，并且可以由分配的货板构建机器人14A、14B放置，而不管其他箱CU的放置顺序如何。因此，如可以认识到的，在简化为分别寻址到机器人#1和机器人#2两者（在该示例中）的公共序列解决方案的序列解决方案集合中，箱3和箱5的独立性允许相对于彼此放置自由，使得它们可以相对于彼此以放置顺序重新定序。这种放置自由（通过在开发序列解决方案集合期间确定的箱独立性显现）是序列解决方案中限定的灵活度。
进展路径LP形成了序列解决方案集合的基础（如所示的，进展中的每个路径LP是可能解决方案集合的表示，参见图11，至少如果从相反的意义上考虑的话）。应注意，对于每个箱CU，存在一个或多个可能的序列解决方案集合（因为存在一个或多个可能的路径LP）。因此，灵活定序器297启发式地探索如图11中所示的层L1001，以针对每个箱CU、针对每个货板构建机器人14A、14B（这里存在两个机器人，但是在其他方面可以存在一个或多个机器人）开发期望数量的可用序列解决方案集合，适于提供箱CU的所限定确定性序列解决方案和确定性灵活度（例如，层L1001中相对于其他箱CU的序列独立性/非从属性）以限制运行时间。解决方案限制被添加到序列解决方案确定，其限制顺着解决方案树向下的序列解决方案搜索递归。于是移除图搜索方法中无限循环的可能性。考虑到时间、复杂性和分支作为灵活定序的因素，序列解决方案搜索可以有效地在例如3000个解决方案的限制下终止搜索。应注意，3000个解决方案的搜索限制仅用于示例性目的，并且在其他方面，搜索限制可以大于或小于3000个解决方案。
参考图3A、11和12，如本文所指出的，使用图搜索方法开发灵活序列。灵活定序器297开始于初始状态1100（图12，块1200）并继续运行（参见图12中的“循环”），例如，对每个箱/机器人访问逐个箱遍历地进行深度优先搜索，直到找到期望数量的灵活序列（例如，已经针对当前货板层搜索了所有解决方案或当前货板层的预定数量的解决方案（根据运行时间限制），这取决于哪个先出现）。如上所指出的，每个箱被认为是一个节点，并且节点/箱之间的路径LP从箱干扰检查中导出（参见图9C）。在每个步骤（例如，参见图11，步骤900A、900AR1、900AR2……900ARi和步骤900B、900BR1、900BR2……900BRi）处，灵活定序器使用箱干扰检查来寻找（一个或多个）货板构建机器人可以到达的当前层中的箱。同样，对于每个箱，灵活定序器在最外面（对于货板构建机器人14A、14B的给定参考系）的箱从属开始，并生成相互依赖（链接）的路径LP。针对每个箱（以及对应的货板构建机器人14A、14B，参见图11中与每个不同步骤900A、900AR1、900AR2……900ARi以及步骤900B、900BR1、900BR2……900BRi以及因此每个箱相对应的不同矩阵和相应的链接路径，应注意“Rob1”是机器人1，并且“Rob2”是机器人2）生成相互依赖的（链接）路径（由从属的依赖性链接形成）集合。结果是针对每个可能的（可用的）遍历方向映射的一个或多个相互依赖的路径LP的集合（即，从每个节点，路径遍历可以在每个自由度上进展（X，Y，Z——注意，为了说明的目的，在图中仅示出了二维表示）。作为示例，灵活定序器以空序列1100在初始状态下开始，并且然后试图在当前层L1001中找到（一个或多个）货板构建机器人14A、14B可以到达的所有可用箱CU（在该示例中为箱/节点1-6）（图12，块1210）（即，没有来自其他箱的入边（姿态独立））。因此，独立的（非从属的）箱（即，可以被对应的货板构建机器人14A、14B到达的箱）被标识为可用的（在给定箱的每个路径LP集合中）并且被解析成序列解决方案（参见序列解决方案A，B，……N，在图12中，其中N是标示序列解决方案的数量上限的任何合适的整数）以用于对应的货板构建机器人14A（机器人#1）、14B（机器人#2 ），这基于根据货板稳定性优化标准和向灵活定序器297登记的吞吐量优化标准对（一个或多个）可用箱进行排序（图12，块1220）（单独地和按照解决方案集合中的解决方案的顺序（子顺序））。例如，灵活定序器297基于稳定性和平衡分数对那些可用箱进行排序。灵活定序器297然后选择具有较高排名（例如，最佳解决方案）的箱（或者换句话说，箱序列解决方案）（图12，块1230）。稳定性优化标准因素可以包括：基于层的码垛序列，以减少不稳定的堆叠构建/最小的箱悬置；通过对不稳定箱强制“支撑”来处置规划货板中的不稳定箱；计算最佳输出的稳定性度量；处置箱尺寸变化（例如，尺寸变化越大，在序列顺序中越大（越晚））；在高速机器人移动期间将（一个或多个）箱固定在臂端工具内部的臂端工具/机器人控制，以改进机器人放置准确度；或者任何其他合适的稳定性优化标准因素。吞吐量优化标准因素可以包括：允许（一个或多个）货板构建机器人在一次拾取-放置周期中拾取/放置（例如，相同库存单位的）多个箱；对于多机器人码垛，通过强制货板构建机器人的（一个或多个）替代码垛序列（例如，选择序列以在机器人之间交替放置运动）（例如，机器人1的序列ID1、机器人2的序列ID 2、机器人1的序列ID 3、机器人2的序列ID 4等）来最小化机器人等待时间；对于多机器人码垛，（一个或多个）序列/（一个或多个）路径被生成以分隔机器人工作区，以允许多个机器人同时将箱放置到同一货板；或者任何其他合适的吞吐量优化标准因素。
随着每个可用箱在进展中被标识（如进一步描述的那样被排序和解析成序列解决方案），矩阵999A、999B被更新和缩减（图12，块1240）（即，定序的箱被移除，实际上使得从属于“移除的”箱的箱依次被取消从属并且可访问/独立），如图11中的部分进展步骤900A、900AR1、900AR2……900Ari和步骤900B、900BR1、900BR2……900BRi（其中i是标示步骤数量上限的任何合适的整数）中图示的。例如，灵活定序器297针对机器人1对矩阵999A的箱5进行定序，并且通过移除箱5来缩减矩阵999A，从而形成缩减矩阵999AR。部分进展步骤900B中的灵活定序器297灵活地对机器人14B（机器人#2）的箱3和机器人14A（机器人#1）的箱6进行定序，其中以前从属的箱3和6已经变得非从属。在部分进展步骤900AR中继续矩阵999AR，其中针对机器人14B（机器人#2）对箱3进行定序，通过移除箱3，矩阵999AR被缩减为矩阵999AR1。同样地，在部分进展步骤900BR中，针对机器人14A对矩阵999BR的箱6进行定序，并且然后矩阵999BR以本文描述的方式被缩减用于进一步的进展。继续部分进展步骤900AR1和900BR1，矩阵999AR被缩减为矩阵999AR1、999BR1，其中灵活定序器297对箱6进行定序以便由机器人14A（机器人#1）或机器人14B（机器人#2）拾取，其中曾作为机器人14B的从属箱的箱6现在已经变成非从属箱。进一步继续部分进展步骤900AR2、900BR2，矩阵900AR1进一步缩减为矩阵999AR2、999BR2，其中移除了箱6，并且灵活定序器297对箱4进行定序以便由机器人14A（机器人#1）或机器人14B（机器人#2）进行拾取，其中曾作为两个机器人14A、14B的从属箱的箱4现在已经变成非从属箱。图11中图示的用于生成表示图12的序列解决方案步骤1210的序列解决方案（例如，图12中图示的解决方案A、解决方案B、解决方案N）的进展步骤的部分进展继续并且。
图11中图示的用于生成表示图12的序列解决方案步骤1210的序列解决方案（例如，图12中图示的解决方案A、解决方案B、……解决方案N）进展步骤的部分进展继续，并且随着可用箱被标识，矩阵继续被更新和缩减（如进一步描述的，被排序和解析成序列解决方案），直到所有箱在当前层L1001的解决方案集合的至少一个或多个可用解决方案中被定序（图12，块1250）。在每个步骤1210结束时，灵活定序器更新层模型中的货板结构和邻接箱，以便通过求解每个箱的序列解决方案来缩减该图。重复这一过程，直到矩阵中的所有节点（即该层中的箱或其一部分）被定序成序列解决方案（例如，解决方案A、解决方案B、……解决方案N），并在解决方案开发递归中继续生成开发的解决方案集合（例如，解决方案A、解决方案B、……解决方案N ），如先前描述的。
所生成的序列解决方案集合的可用箱的每个可用序列解决方案（例如，解决方案A、解决方案B、……解决方案N）通过应用货板稳定性优化标准和吞吐量优化标准进行排序。例如，参考图10A-10D，图示了根据解决方案序列生成货板负载PAL的（序列解决方案集合的）序列解决方案A和序列解决方案B的表示。将描述用于将箱放置在货板层L1001中的序列解决方案集合的两个示例性解决方案（解决方案A和解决方案B——在其他方面，可以存在多于两个解决方案）。解决方案A和解决方案B中的每一个被提供有平衡分数和稳定性分数。平衡分数计算单一机器人多么频繁地在一行中连续放置多个箱。灵活定序器297针对多个货板构建机器人14强制进行替代码垛例程。替代码垛例程可以帮助最小化机器人（臂端工具）放置等待时间。灵活定序器297采用贪婪方法在搜索灵活序列的每个步骤处做出最佳选择。贪婪方法促进考虑具有更好性能的解决方案（与已经找到的解决方案相比），即使在施加解决方案限制的情况下也是如此。这里解决方案A的平衡分数为零，而解决方案B的平衡分数为4。应注意，解决方案A具有更好的平衡分数，这可以帮助最小化机器人放置（臂端工具）等待时间。
稳定性分数可以在逐箱的基础上应用。灵活定序器297搜索灵活序列，其中一些解决方案被打折扣（或被排除），因为通过它们评估的稳定性不能满足货板构建的要求。对于其他解决方案，灵活定序器297采用贪婪方法在每个步骤处做出稳定性的最佳选择。参考箱3作为示例，稳定性分数是箱的高度与宽度之比。这里，箱3（参考表1）可以具有大约418 mm的高度和大约175 mm的宽度，使得箱3的稳定性分数大约为2.39。灵活定序器297被编程为具有标识不稳定箱的任何合适的稳定性分数容限。出于示例性目的，稳定性分数容限可以被设置为大约1.6（或者任何其他合适的容限），并且因为箱3具有大于稳定性分数容限的稳定性分数，所以灵活定序器297将箱3标识为不稳定箱。考虑解决方案B（参见图10A），灵活定序器297可以对箱进行定序，使得箱3在没有侧面支撑的情况下被放置（参见图10D），因此解决方案B不是稳定的箱放置序列。考虑解决方案A（图10B和10C ），灵活定序器可以对箱放置进行定序，使得箱3与箱2一起放置（或在箱2之后放置），从而给予箱3侧面支撑（应注意解决方案A中的箱放置灵活度，其中箱3可以在箱6之前或之后放置，并且箱5和6可以彼此独立地放置，如关于上述图11所确定的）。基于由灵活定序器297计算的总体稳定性分数（其可以以任何合适的方式确定），解决方案A具有更好的稳定性分数。
为了从可用的解决方案集合中确定序列解决方案，使用解决方案A作为示例，序列解决方案的生成还标识每个箱相对于序列解决方案中相应箱的灵活度（在序列中）。再次参考图9A、9B和11，箱（箱/节点2）的入边意味着存在一个箱（箱/节点1）阻挡它（例如，节点2相对于节点1是相互依赖的/从属的，并且相反地，节点1独立于节点2）。箱或节点5独立于货板构建机器人14A（机器人#1）侧的其他箱，因为箱5没有入边。类似地，箱3独立于货板构建机器人14B（机器人#2）侧的其他箱，因为箱3没有入边。箱3和箱5均是可用箱，并且可以由分配的货板构建机器人14a、14b放置，而不管其他箱的放置顺序。这里，箱3和5对于对应的货板构建机器人14a、14b是独立的/可用的，并且可以不管顺序如何而被放置（例如，解决方案A的序列灵活度（参见图12）相对于箱3和5被标识，因此这些箱可以在对于解决方案A是错误队列的情况下被分别放置，应注意，对于该序列中的其他箱可以生成类似的灵活度（例如，箱3相对于箱6，等等——参见图11和12））。这种放置灵活度以最优速率维持（一个或多个）货板构建机器人14的基本连续的拾取/放置运动，从而以连续的最优方式构建货板负载。
在一个方面，灵活定序器297被配置为验证所确定的序列解决方案。例如，在确定序列解决方案或到达尽头（无解决方案）之后，灵活定序器297反向跟踪该序列（例如，灵活定序器297根据生成的序列解决方案重建货板构建模型，并且代表货板负载PAL的约束，如图10A-10D中所示；即重建（例如，图10D中所示的应当与图3A中所示的货板构建模型平面图相匹配）。然后，灵活定序器297探索下一个可用的序列解决方案。例如，灵活定序器297可以应用所确定的序列解决方案，并且将结果与（诸如图1A中所示的）初始货板构建模型进行比较。
在硬件异常的情况下（例如，货板构建机器人14中的一个变得不可用），灵活定序器297被配置为以类似于上述用于具有可操作货板构建机器人（货板构建机器人14A或货板构建机器人14B）的货板构建的方式重新生成货板序列解决方案。例如，为了说明性目的，假设货板构建机器人14B变得不可用，灵活定序器297针对可用货板构建机器人14A重新生成货板序列解决方案，使得提交给不可用货板构建机器人14B位于其上的码垛机162侧面的箱被包括在可操作的货板构建机器人14A的序列解决方案中，并且优选的相对放置序列通过来自被送入码垛机162的混合箱结构的混合箱位置来确定。
根据本公开的一个或多个方面，提供了一种用于构建混合箱货板的自动化码垛机。所述自动化码垛机包括：
箱送入部，其馈送混合箱，以便提供混合箱的输入队列馈送序列；
至少一个货板构建机器人，可通信地连接到箱送入部，并且被配置为接收混合箱的输入队列馈送序列中的混合箱，并且根据并取决于混合箱的输入队列馈送序列来放置所述混合箱，从而以预定的基本稳定的放置速率实现构建混合箱货板；
控制器，可通信地连接到箱送入部和所述至少一个货板构建机器人，并且被配置以便生成完整且稳定的混合箱布置规划，其至少完成混合箱货板的预定整体部分，并且描述混合箱货板的预定整体部分的完整且稳定的混合箱布置规划的每个箱的预定规划位置和姿态；
其中，控制器被配置为从完整且稳定的混合箱布置规划生成箱放置序列解决方案集合，其中，每个序列解决方案对构建混合箱货板的混合箱的放置进行定序，并且其中，所述解决方案集合基于完整且稳定的混合箱布置规划利用所述至少一个货板构建机器人对构建混合箱货板进行解析，所述完整且稳定的混合箱布置规划呈现对构建混合箱货板的混合箱进行定序的n-p困难问题，并且其中箱放置序列解决方案集合表征利用所述至少一个货板构建机器人构建混合箱货板的混合箱的放置序列的序列灵活度；并且
其中控制器被配置为将来自箱放置序列解决方案集合的至少部分序列解决方案传送到箱送入部，以便提供混合箱的输入队列馈送序列，并且将序列灵活度传送到所述至少一个货板构建机器人，以解析混合箱的输入队列馈送序列中的错误队列，使得货板构建机器人箱放置以预定的基本稳定的放置速率基本连续地构建混合箱货板。
根据本公开的一个或多个方面，表征序列灵活度标识具有预定特性的完整且稳定的混合箱布置规划中的一个或多个混合箱，所述预定特性确定所述一个或多个混合箱中的至少一个相对于序列解决方案的至少一部分是独立定序的。
根据本公开的一个或多个方面，预定特性是在完整且稳定的混合箱布置规划中所述一个或多个混合箱中的所述至少一个中的每一个相对于邻接箱的位置独立性。
根据本公开的一个或多个方面，从针对所述一个或多个混合箱中的所述至少一个生成的箱放置序列解决方案集合确定位置独立性。
根据本公开的一个或多个方面，生成箱放置解决方案集合包括针对完整且稳定的混合箱布置规划的每个箱生成可用放置序列集合，并且基于预定标准从所述可用放置序列集合中选择限定箱放置序列解决方案集合的序列解决方案的至少一部分的箱的最佳放置序列求解定序。
根据本公开的一个或多个方面，生成箱放置解决方案集合包括针对完整且稳定的混合箱布置规划的每个箱生成可用放置序列集合，以便表征箱在放置序列中的序列灵活度。
根据本公开的一个或多个方面，提供了一种用于构建混合箱货板的自动化码垛机。所述自动化码垛机包括：
箱送入部，其馈送混合箱，以便提供混合箱的输入队列馈送序列；
至少一个货板构建机器人，可通信地连接到箱送入部，并且被配置为接收混合箱的输入队列馈送序列中的混合箱，并且根据并取决于混合箱的输入队列馈送序列来放置所述混合箱，从而以预定的基本稳定的放置速率实现构建混合箱货板；
控制器，可通信地连接到箱送入部和所述至少一个货板构建机器人，并且被配置以便以预定布置生成完整且稳定的混合箱货板结构，所述预定布置描述完整且稳定的混合箱货板结构的混合箱中的每个箱的位置和姿态；
其中，控制器被配置为生成箱放置序列解决方案集合，其解析至少一个混合箱的放置序列，以便利用构建完整且稳定的混合箱货板结构的所述至少一个货板构建机器人来放置所述至少一个混合箱，并且使完整且稳定的混合箱货板结构的预定布置减少基本上不受限定货板结构和完整且稳定的混合箱货板结构的混合箱结构的一个或多个预定特性约束的至少一个混合箱。
根据本公开的一个或多个方面，控制器被配置为使得箱放置序列解决方案集合的生成基本上不受限定货板结构和完整且稳定的混合箱货板结构的混合箱结构的所述一个或多个预定特性约束。
根据本公开的一个或多个方面，控制器被配置为将来自箱放置序列解决方案集合的序列解决方案的至少一部分传送到箱送入部，以便提供包括所述至少一个混合箱的混合箱的输入队列馈送序列。
根据本公开的一个或多个方面，在表征箱放置序列解决方案集合内的所述至少一个混合箱的序列灵活度时，使完整且稳定的混合箱货板结构的预定布置减少所述至少一个混合箱的箱。
根据本公开的一个或多个方面，控制器被配置为基于表征的序列灵活度来确定序列灵活度，并将序列灵活度传送到至少一个货板构建机器人，以解析混合箱的输入队列馈送序列中的错误队列，使得所述至少一个货板构建机器人以预定的基本稳定的放置速率继续构建混合箱货板。
根据本公开的一个或多个方面，完整且稳定的混合箱货板结构具有：基本平坦的确定性顶面，从而形成用于在其上可互换地放置混合箱的安置表面，所述安置表面在覆盖有完整且稳定的混合箱货板结构的多个堆叠混合箱的货板的预定区域上延伸；或者形成完整且稳定的混合箱货板结构的最顶部边界表面的自由不确定性表面。
根据本公开的一个或多个方面，提供了一种用于构建混合箱货板的自动化码垛机。所述自动化码垛机包括：
箱送入部，其馈送混合箱，以便提供混合箱的输入队列馈送序列；
至少一个货板构建机器人，可通信地连接到箱送入部，并且被配置为接收混合箱的输入队列馈送序列中的混合箱，并且根据并取决于混合箱的输入队列馈送序列来放置所述混合箱，从而以预定的基本稳定的放置速率实现构建混合箱货板；
控制器，可通信地连接到箱送入部和所述至少一个货板构建机器人，并且被配置以便以预定布置生成完整且稳定的混合箱货板结构，所述预定布置描述完整且稳定的混合箱货板结构的混合箱中的每个箱的位置和姿态；
其中，控制器被配置为通过使完整且稳定的混合箱货板结构的预定布置减少基本上不受限定货板结构和完整且稳定的混合箱货板结构的混合箱结构的一个或多个预定特性约束的至少一个混合箱，来生成用于利用所述至少一个货板构建机器人构建完整且稳定的混合箱货板结构的箱放置序列解决方案集合，并且其中箱放置序列解决方案集合解析所述至少一个混合箱的放置序列，以便利用构建完整且稳定的混合箱货板结构的所述至少一个货板构建机器人来放置所述至少一个混合箱。
根据本公开的一个或多个方面，控制器被配置为使得箱放置序列解决方案集合的生成基本上不受限定货板结构和完整且稳定的混合箱货板结构的混合箱结构的所述一个或多个预定特性约束。
根据本公开的一个或多个方面，控制器被配置为将来自箱放置序列解决方案集合的序列解决方案的至少一部分传送到箱送入部，以便提供包括所述至少一个混合箱的混合箱的输入队列馈送序列。
根据本公开的一个或多个方面，在表征箱放置序列解决方案集合内的所述至少一个混合箱的序列灵活度时，使完整且稳定的混合箱货板结构的预定布置减少所述至少一个混合箱的箱。
根据本公开的一个或多个方面，控制器被配置为基于表征的序列灵活度来确定序列灵活度，并将序列灵活度传送到至少一个货板构建机器人，以解析混合箱的输入队列馈送序列中的错误队列，使得所述至少一个货板构建机器人以预定的基本稳定的放置速率继续构建混合箱货板。
根据本公开的一个或多个方面，完整且稳定的混合箱货板结构具有：基本平坦的确定性顶面，从而形成用于在其上可互换地放置混合箱的安置表面，所述安置表面在覆盖有完整且稳定的混合箱货板结构的多个堆叠混合箱的货板的预定区域上延伸；或者形成完整且稳定的混合箱货板结构的最顶部边界表面的自由不确定性表面。
应当理解的是，前面的描述仅仅是对本公开各方面的说明。本领域的技术人员可以在不脱离本公开各方面的情况下设想到各种替代方案和修改。因此，本公开各方面意图包含落入附于此的任何权利要求的范围内的所有这样的替代方案、修改和变化。此外，在互不相同的从属或独立权利要求中记载不同特征的仅有事实并不指示不能有利地使用这些特征的组合，这样的组合仍在本公开各方面的范围内。

Claims (18)

1.一种用于构建混合箱货板的自动化码垛机，所述自动化码垛机包括：
箱送入部，其馈送混合箱，以便提供混合箱的输入队列馈送序列；
至少一个货板构建机器人，可通信地连接到箱送入部，并且被配置为接收混合箱的输入队列馈送序列中的混合箱，并且根据并取决于混合箱的输入队列馈送序列来放置所述混合箱，从而以预定的基本稳定的放置速率实现构建混合箱货板；
控制器，可通信地连接到箱送入部和所述至少一个货板构建机器人，并且被配置以便生成完整且稳定的混合箱布置规划，其至少完成混合箱货板的预定整体部分，并且描述混合箱货板的预定整体部分的完整且稳定的混合箱布置规划的每个箱的预定规划位置和姿态；
其中，控制器被配置为从完整且稳定的混合箱布置规划生成箱放置序列解决方案集合，其中，每个序列解决方案对构建混合箱货板的混合箱的放置进行定序，并且其中，所述解决方案集合基于完整且稳定的混合箱布置规划利用所述至少一个货板构建机器人对构建混合箱货板进行解析，所述完整且稳定的混合箱布置规划呈现对构建混合箱货板的混合箱进行定序的n-p困难问题，并且其中箱放置序列解决方案集合表征利用所述至少一个货板构建机器人构建混合箱货板的混合箱的放置序列的序列灵活度；并且
其中控制器被配置为将来自箱放置序列解决方案集合的至少部分序列解决方案传送到箱送入部，以便提供混合箱的输入队列馈送序列，并且将序列灵活度传送到所述至少一个货板构建机器人，以解析混合箱的输入队列馈送序列中的错误队列，使得由货板构建机器人进行的箱放置以预定的基本稳定的放置速率基本连续地构建混合箱货板。
2.根据权利要求1所述的自动化码垛机，其中，表征序列灵活度标识具有预定特性的完整且稳定的混合箱布置规划中的一个或多个混合箱，所述预定特性确定所述一个或多个混合箱中的至少一个相对于序列解决方案的至少一部分是独立定序的。
3.根据权利要求2所述的自动化码垛机，其中，预定特性是在完整且稳定的混合箱布置规划中所述一个或多个混合箱中的所述至少一个中的每一个相对于邻接箱的位置独立性。
4.根据权利要求3所述的自动化码垛机，其中，从针对所述一个或多个混合箱中的所述至少一个生成的箱放置序列解决方案集合确定位置独立性。
5.根据权利要求1所述的自动化码垛机，其中，生成箱放置解决方案集合包括针对完整且稳定的混合箱布置规划的每个箱生成可用放置序列集合，并且基于预定标准从所述可用放置序列集合中选择限定箱放置序列解决方案集合的序列解决方案的至少一部分的箱的最佳放置序列求解定序。
6.根据权利要求1所述的自动化码垛机，其中，生成箱放置解决方案集合包括针对完整且稳定的混合箱布置规划的每个箱生成可用放置序列集合，以便表征箱在放置序列中的序列灵活度。
7.一种用于构建混合箱货板的自动化码垛机，所述自动化码垛机包括：
箱送入部，其馈送混合箱，以便提供混合箱的输入队列馈送序列；
至少一个货板构建机器人，可通信地连接到箱送入部，并且被配置为接收混合箱的输入队列馈送序列中的混合箱，并且根据并取决于混合箱的输入队列馈送序列来放置所述混合箱，从而以预定的基本稳定的放置速率实现构建混合箱货板；
控制器，可通信地连接到箱送入部和所述至少一个货板构建机器人，并且被配置以便以预定布置生成完整且稳定的混合箱货板结构，所述预定布置描述完整且稳定的混合箱货板结构的混合箱中的每个箱的位置和姿态；
其中，控制器被配置为生成箱放置序列解决方案集合，其解析至少一个混合箱的放置序列，以便利用构建完整且稳定的混合箱货板结构的所述至少一个货板构建机器人来放置所述至少一个混合箱，并且使完整且稳定的混合箱货板结构的预定布置减少至少一个混合箱，所述至少一个混合箱基本上不受限定货板结构和完整且稳定的混合箱货板结构的混合箱结构的一个或多个预定特性约束。
8.根据权利要求7所述的自动化码垛机，其中，控制器被配置为使得箱放置序列解决方案集合的生成基本上不受限定货板结构和完整且稳定的混合箱货板结构的混合箱结构的所述一个或多个预定特性约束。
9.根据权利要求7所述的自动化码垛机，其中，控制器被配置为将来自箱放置序列解决方案集合的序列解决方案的至少一部分传送到箱送入部，以便提供包括所述至少一个混合箱的混合箱的输入队列馈送序列。
10.根据权利要求7所述的自动化码垛机，其中，在表征箱放置序列解决方案集合内的所述至少一个混合箱的序列灵活度时，使完整且稳定的混合箱货板结构的预定布置减少所述至少一个混合箱的箱。
11.根据权利要求10所述的自动化码垛机，其中，控制器被配置为基于表征的序列灵活度来确定序列灵活度，并将序列灵活度传送到至少一个货板构建机器人，以解析混合箱的输入队列馈送序列中的错误队列，使得所述至少一个货板构建机器人以预定的基本稳定的放置速率继续构建混合箱货板。
12.根据权利要求7所述的自动化码垛机，其中，完整且稳定的混合箱货板结构具有：基本平坦的确定性顶面，从而形成用于在其上可互换地放置混合箱的安置表面，所述安置表面在覆盖有完整且稳定的混合箱货板结构的多个堆叠混合箱的货板的预定区域上延伸；或者形成完整且稳定的混合箱货板结构的最顶部边界表面的自由不确定性表面。
13.一种用于构建混合箱货板的自动化码垛机，所述自动化码垛机包括：
箱送入部，其馈送混合箱，以便提供混合箱的输入队列馈送序列；
至少一个货板构建机器人，可通信地连接到箱送入部，并且被配置为接收混合箱的输入队列馈送序列中的混合箱，并且根据并取决于混合箱的输入队列馈送序列来放置所述混合箱，从而以预定的基本稳定的放置速率实现构建混合箱货板；
控制器，可通信地连接到箱送入部和所述至少一个货板构建机器人，并且被配置以便以预定布置生成完整且稳定的混合箱货板结构，所述预定布置描述完整且稳定的混合箱货板结构的混合箱中的每个箱的位置和姿态；
其中，控制器被配置为通过使完整且稳定的混合箱货板结构的预定布置减少至少一个混合箱，来生成用于利用所述至少一个货板构建机器人构建完整且稳定的混合箱货板结构的箱放置序列解决方案集合，所述至少一个混合箱基本上不受限定货板结构和完整且稳定的混合箱货板结构的混合箱结构的一个或多个预定特性约束，并且其中箱放置序列解决方案集合解析所述至少一个混合箱的放置序列，以便利用构建完整且稳定的混合箱货板结构的所述至少一个货板构建机器人来放置所述至少一个混合箱。
14.根据权利要求13所述的自动化码垛机，其中，控制器被配置为使得箱放置序列解决方案集合的生成基本上不受限定货板结构和完整且稳定的混合箱货板结构的混合箱结构的所述一个或多个预定特性约束。
15.根据权利要求13所述的自动化码垛机，其中，控制器被配置为将来自箱放置序列解决方案集合的序列解决方案的至少一部分传送到箱送入部，以便提供包括所述至少一个混合箱的混合箱的输入队列馈送序列。
16.根据权利要求13所述的自动化码垛机，其中，在表征箱放置序列解决方案集合内的所述至少一个混合箱的序列灵活度时，使完整且稳定的混合箱货板结构的预定布置减少所述至少一个混合箱。
17.根据权利要求16所述的自动化码垛机，其中，控制器被配置为基于表征的序列灵活度来确定序列灵活度，并将序列灵活度传送到至少一个货板构建机器人，以解析混合箱的输入队列馈送序列中的错误队列，使得所述至少一个货板构建机器人以预定的基本稳定的放置速率继续构建混合箱货板。
18.根据权利要求13所述的自动化码垛机，其中，完整且稳定的混合箱货板结构具有：基本平坦的确定性顶面，从而形成用于在其上可互换地放置混合箱的安置表面，所述安置表面在覆盖有完整且稳定的混合箱货板结构的多个堆叠混合箱的货板的预定区域上延伸；或者形成完整且稳定的混合箱货板结构的最顶部边界表面的自由不确定性表面。
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