CN115108226A - 用于控制容器搬运车辆和远程操作专用容器搬运车辆的操作的方法和系统以及计算机程序 - Google Patents

用于控制容器搬运车辆和远程操作专用容器搬运车辆的操作的方法和系统以及计算机程序 Download PDF

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朗纳·斯图海于格
卡尔·哈特兰德
英瓦尔·法格兰德
厄于斯泰因·戈杰尔德维克
特龙·奥斯特海姆
辛诺维·马特
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Abstract

本申请公开了一种用于控制容器搬运车辆和远程操作专用容器搬运车辆的操作的方法和系统以及计算机程序，该专用车辆和该容器搬运车辆分别在自动储存和取回系统的下方和上方操作。目的是当在专用车辆和容器搬运车辆之间转移储存容器时，确保该专用车辆和该容器搬运车辆具有最小或最有成本效益的等待时间。通过操作控制器执行不同的步骤，该操作控制器与每个容器搬运车辆中的第一类型的控制器和每个专用车辆中的第二类型的控制器通信，并且其中定时信息是一个关键因素。

Description

用于控制容器搬运车辆和远程操作专用容器搬运车辆的操作 的方法和系统以及计算机程序
本申请是申请日为2019年6月11日、申请号为201980053876.3的中国专利发明申请“用于控制服务于自动储存和取回系统的容器搬运车辆和专用车辆的操作的方法和系统”的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种具有网格结构的自动储存和取回系统，以及输送系统，该输送系统包括位于自动储存和取回系统的下部的第一位置的端口。多个专用车辆(drone，无人载具)用于将储存容器从第二位置运输到端口和从端口运输到第二位置，该第二位置通常是拾取站。更具体地，本发明涉及一种用于控制和协调在专用车辆与容器搬运车辆(container handling vehicles，容器处理车辆)之间的交互的方法、系统和计算机程序，该专用车辆和该容器搬运车辆分别在自动储存和取回系统的下方和上方操作。
背景技术
图1公开了一种典型的现有技术的自动储存和取回系统10，其具有框架结构100，并且其中，当容器搬运车辆200(也称为机器人)在框架结构100的顶部上的轨道系统108上运行时，操作该自动储存和取回系统10。
框架结构100包括多个直立构件102并且可选地包括支撑这些直立构件102的多个水平构件103。这些构件102、103通常可以由金属制成，例如挤压铝型材。
框架结构100限定了储存网格104，该储存网格包括成行布置的储存列105，其中也称为箱的储存容器106一个堆叠在另一个顶部上以形成堆垛107。每个储存容器106通常可以容纳多个产品物品(未示出)。
自动储存和取回系统10包括用于容器搬运车辆200的轨道系统108。轨道系统108以网格图案跨储存网格104的顶部布置。容器搬运车辆200在轨道系统108上运行，并且被操作以将储存容器106降低到储存列105中和从储存列105升高，以及在轨道系统108上运输储存容器106。在图1中，构成网格图案的网格单元122中的一个的水平范围由粗线标记。
轨道系统108包括：第一组平行轨道110，布置成引导容器搬运车辆200沿第一方向X在框架结构100的顶部上移动；以及第二组平行轨道111，垂直于第一组轨道110布置，以引导容器搬运车辆200沿第二方向Y移动，该第二方向垂直于第一方向X。这样，轨道系统108限定了网格列，容器搬运车辆200可在该网格列上方在储存列105上方横向移动，即在平行于水平X-Y平面的平面中移动。
每个容器搬运车辆200包括车身和八个车轮201的车轮装置，其中，第一组四个车轮使得容器搬运车辆200能够在X方向上横向移动，而其余的第二组四个车轮使得容器搬运车辆能够在Y方向上横向移动。车轮装置中的一组或两组车轮可以被提升和降低，使得第一组车轮和/或第二组车轮可以与相应的一组轨道110、111接合，其中这由控制容器搬运车辆200的移动和方向的控制器限定。
每个容器搬运车辆200包括用于竖直运输储存容器106的升降装置(未示出)，例如从储存列105升高储存容器106和将储存容器106降低到储存列中。升降装置包括适于接合储存容器106的一个或多个夹持/接合装置(未示出)。夹持/接合装置可通过升降装置从车辆200降低，以在与第一方向X和第二方向Y正交的第三方向Z上调节夹持/接合装置的位置。
每个容器搬运车辆200包括储存隔室或空间(未示出)，以用于在跨轨道系统108运输储存容器106时接收和装载储存容器106。该储存空间可以包括在车身内居中布置的空腔，例如在WO2014/090684A1中描述的，其内容通过引用结合于此。
可替代地，容器搬运车辆200可以具有悬臂结构，如在NO317366中描述的，其内容也通过引用结合于此。
在储存网格104中，大多数网格列是储存列105，即，其中储存容器106储存在堆垛107中的网格列105。然而，储存网格104通常具有至少一个这样的网格列，该网格列不用于储存储存容器106，而是由容器搬运车辆200用于卸载和/或拾取储存容器106，使得可以将储存容器运输到第二位置(未示出)，在该第二位置处，可以从储存网格104的外部接近储存容器106，或者将储存容器转移出或转移入储存网格104。在本领域内，这种位置通常被称为“端口”，并且端口所位于的网格列可以被称为“输送列”119。容器搬运车辆200的卸载端口和拾取端口被称为“输送列119的上端口”。而输送列的相对端被称为“输送列的下端口”。
图1中的储存网格104包括两个输送列119和120。第一输送列119可以例如包括专用卸载端口，在该处，容器搬运车辆200可卸载储存容器106，以通过输送列119运输并进一步运输到存取站或转移站(未示出)，且第二输送列120可以包括专用拾取端口，在该处，容器搬运车辆200可拾取已从存取站或转移站(未示出)通过输送列120运输的储存容器106。第一输送列119和第二输送列120的每个端口可以包括适合于拾取和卸载储存容器106的端口。
第二位置通常可以是拾取站或存放站，在该位置，将产品物品从储存容器106移除或定位到储存容器中。在拾取站或存放站中，储存容器106通常不会从自动储存和取回系统10移除，而是一旦被存取就返回到储存网格104中。为了将储存容器转移出或转移入储存网格104，在输送列中还设置有多个下端口。这些下端口例如用于将储存容器106转移到另一储存设施(例如，转移到另一储存网格)、直接转移到运输车辆(例如，火车或卡车)或转移到生产设施。
为了监测和控制自动储存和取回系统10，该系统包括控制系统(未示出)，该控制系统通常是计算机化的，并且包括数据库，该数据库用于跟踪储存容器106和在任何时候搬运哪些箱，即取回或储存哪些箱。控制系统可以监测和控制储存网格104内的相应储存容器106的位置；每个储存容器106的内容物；以及容器搬运车辆200的位置和移动，使得期望的储存容器106可以在期望的时间被输送到期望的位置，而容器搬运车辆200不会彼此碰撞。
当要接近储存在图1中公开的储存网格104中的储存容器106时，控制系统指示容器搬运车辆200中的一个从该储存容器在储存网格104中的当前位置取回储存容器106，并且将该储存容器运输到第一输送列119或通过该第一输送列。此操作包括将容器搬运车辆200移动到目标储存容器106所处的储存列105上方的网格位置，使用容器搬运车辆的升降装置(未示出)从储存列105取回储存容器106，以及将储存容器106运输到第一输送列119。如果目标储存容器106位于堆垛107内的深处，即，其他一个或多个储存容器定位在目标储存容器106上方，则该操作将包括在从储存列105提升目标储存容器106之前临时移动定位在上方的储存容器106。在本领域内有时被称为“挖掘”的此步骤可以利用随后用于将目标储存容器106运输到输送列的相同的容器搬运车辆200或者利用其他协作的一个或多个容器搬运车辆200来执行。可替代地或附加地，自动储存和取回系统10可以具有专门用于从储存列105临时移除储存容器106的任务的容器搬运车辆200。一旦目标储存容器106已经从储存列105移除，临时移除的储存容器106就可以重新定位到原始储存列105中。然而，可替代地，所移除的储存容器可以被重新定位到其他储存列105。
当储存容器106将被储存在储存网格104中时，指示容器搬运车辆200中的一个从第二输送列120拾取储存容器106，并且将该储存容器运输到其所要储存在的储存列105上方的网格位置。在已经移除位于储存列堆垛107内的目标位置处或目标位置上方的任何储存容器之后，容器搬运车辆200将储存容器106定位在期望位置处。然后，可以将所移除的储存容器降低回到储存列105中或重新定位到其他储存列105。
与已知的自动储存和取回系统10相关联的一个问题是围绕拾取端口和卸载端口的区域可能会堵塞一些被指示卸载或拾取储存容器106的容器搬运车辆200。这可能严重妨碍自动储存和取回系统10的操作。在小型系统中，这种情况可能通过向网格添加输送列来减轻，因为这将允许容器搬运车辆200分布在输送列的大量端口之中，从而避免堵塞。然而，如果添加端口和列，则通常必须增加传送器系统基础设施。这需要空间，而空间可能不一定是可用的。而且，添加和维护传送器系统基础设施是昂贵的。
现有技术的自动储存和取回系统10的另一个问题是输送列119、120的分离的卸载端口和拾取端口需要容器搬运车辆200在卸载之后移动到储存列105以取回新的储存容器106。同样，容器搬运车辆200必须被卸载，即，当将容器搬运车辆运送到拾取端口120以拾取储存容器106时，容器搬运车辆必须没有储存容器106。这导致效率低下，并且在端口周围引起增加的堵塞，这是因为容器搬运车辆200在没有作为有效载荷的储存容器106的情况下在储存网格104上到处移动。另外，输送列119、120可以占据储存网格104上的空间，该空间可用于其他目的，例如对经过列119、120的容器搬运车辆200的支撑。
本发明提供了一种在搬运储存容器106以及将储存容器转移到自动储存和取回系统以及从自动储存和取回系统转移储存容器时避免所述问题的新方法。
发明内容
本发明由一种方法限定，该方法用于控制多个容器搬运车辆和多个远程操作专用车辆的操作，使得基于加权函数，在容器搬运车辆和专用车辆之间转移储存容器的总经过时间或等待时间成本最小或最佳，其中这些专用车辆在低于自动储存和取回系统的高度下操作，该自动储存和取回系统具有框架结构，该框架结构限定用于将储存容器储存在网格单元中的储存网格，并且其中储存容器由在储存网格的顶部上运行的容器搬运车辆储存和取回。
以下步骤由至少一个操作控制器执行，该操作控制器与每个容器搬运车辆中的第一类型的控制器和每个专用车辆中的第二类型的控制器通信：
-当将一个指定的储存容器要从储存列及其对应的网格单元转移到一个专用车辆时：
ο分配和指示一个容器搬运车辆从网格单元拾取储存容器并将该储存容器降低到位于所识别的空闲输送列的下端处的所选定的端口，这是通过将指令发送到所分配的容器搬运车辆的第一类型的控制器进行；
ο使容器搬运车辆移动到网格单元，拾取储存容器并将该储存容器运输到端口所在的输送列的网格单元；
ο向这些专用车辆发送信号，该信号包括在第一位置处的所选定的端口的信息以及储存容器何时将在端口处可用(available，可获得)；
ο基于来自这些专用车辆的响应，分配和指示一个专用车辆取回指定的储存容器；
ο将该专用车辆移动到第一位置处的端口，拾取储存容器并将该储存容器带到第二位置，
-和/或当通过一个专用车辆将一个指定的储存容器转移到一个网格单元以储存在该网格单元对应的储存列中时：
ο确定要使用第一位置处的哪个端口；
ο将指令发送到专用车辆的第二类型的控制器，以将储存容器从其表示第二位置的当前位置运输到第一位置处的所述端口；
ο将专用车辆从第二位置移动到第一位置处的端口；
ο向这些容器搬运车辆发送信号，该信号包括要从中取回储存容器的端口的信息；
ο基于来自这些容器搬运车辆的响应，分配和指示一个容器搬运车辆从第一位置处的所述端口提升并取回指定的储存容器；
ο从端口通过输送列提升储存容器，并且移动容器搬运车辆，以将储存容器运输到与指定储存容器将要转移到的储存列相对应的网格单元。
根据储存网格的尺寸，用于在容器搬运车辆和专用车辆之间转移储存容器的端口的数量可以变化。对于较小的系统，可以仅分配两个端口以用于此目的，例如一个用于使取回的储存容器降低，而一个用于使待储存的储存容器提升。不同的配置是可行的，并且可根据储存网格的大小和专用车辆在储存网格下方操作的可用区域来定制。
如果存在几个可用端口来用于转移储存容器，则可以决定所使用的最适合的端口。多个端口可以一起聚集在储存网格下方的分配区域中的输送列下方，或者这些端口可以分散在储存网格下方的不同位置。
在一个实施方式中，当通过专用车辆和容器搬运车辆将一个指定的储存容器转移到网格单元或从网格单元转移时，从可用于转移储存容器的一组端口中选择端口是基于容器搬运车辆在最近的可用端口和储存容器将被转移到或从其转移的网格单元之间的最佳匹配行进时间与可由最近的空闲专用车辆存取的端口的位置的折衷方案。
将计算可用的容器搬运车辆的行进时间。这将基于这些容器搬运车辆当前位置和其到达网格单元所能采取的路线，以及将用于可用端口所在的单元的时间，其中将指定的储存容器储存在网格单元中或从网格单元取回。
可用的专用车辆的行进时间也将基于它们的当前位置和它们到达端口所能采取的路线以及将用于可用端口所在的单元的时间来计算，其中将指定的储存容器转移到容器搬运车辆或从容器搬运车辆转移。
然后，为了转移储存容器而选择的端口是基于容器搬运车辆和专用车辆具有到端口的最佳匹配行进时间的折衷方案。目的是选择端口，使得专用车辆和容器搬运车辆将指定的储存容器转移到储存网格和从储存网格转移指定的储存容器所用的时间最短。除此之外，当转移储存容器时在端口处具有最小等待时，实现最佳定时(timing)。
这意味着，在容器搬运车辆或专用车辆不用必须彼此等待的情况下，经由端口转移储存容器。
当取回指定的储存容器时，对该储存容器准备好被转移到端口处的专用车辆所经过的时间有贡献的方面是：该储存容器用于从当前位置移动到储存容器被储存的网格单元的时间、用于拾取该储存容器的时间、用于将该储存容器移动到端口所在的网格单元的时间以及用于将该储存容器降低到端口的时间。
取回储存容器可以包括将其挖掘出，即在接近储存容器之前首先移除储存容器顶部上的其他容器。此操作可以由除了被选择用于将该储存容器转移到端口的容器搬运车辆之外的其他容器搬运车辆执行，使得当选定的容器搬运车辆到达储存容器所位于的单元时，指定的储存容器是可用的。
在一个实施方式中，其中当通过专用车辆和容器搬运车辆将指定的储存容器转移到网格单元时，为了从第一位置处的所述端口取回指定的储存容器而分配的容器搬运车辆是这样的容器搬运车辆，该容器搬运车辆当前可用并且具有考虑到专用车辆时从其当前位置到端口最佳匹配的行进时间。
在另一实施方式中，当通过容器搬运车辆和专用车辆从网格单元取回指定的储存容器时，为了从第一位置处的所述端口取回指定的储存容器而分配的专用车辆是这样的专用车辆，该专用车辆当前可用并且具有考虑到容器搬运车辆时从其当前位置到端口最佳匹配的行进时间。
本发明还包括一种系统，该系统使得能够控制在储存网格的顶部上运行的容器搬运车辆以及在自动储存和取回系统下方的高度处操作的远程操作专用车辆的操作，使得基于加权函数，在容器搬运车辆和专用车辆之间转移储存容器的总经过时间或等待时间成本最小或最佳。
该系统包括操作控制器，该操作控制器信号连接到所有机器人和所有专用车辆中的控制器。这样，操作控制器将总是具有机器人和专用车辆的位置和可用性的概览和控制。这些控制器的交互能够执行上述方法。
本发明还包括一种计算机程序，当由计算机执行时，该计算机程序执行上述方法，以控制远程操作专用车辆的操作，使得基于加权函数，在容器搬运车辆和专用车辆之间转移储存容器的总经过时间或等待时间成本最小或最佳，其中专用车辆在具有框架结构的自动储存和取回系统下方的高度处操作，该框架结构限定用于将储存容器储存在网格单元中的储存网格，并且其中储存容器由在储存网格的顶部上运行的容器搬运车辆储存和取回。
本发明的优点是提供了对包括容器搬运车辆和专用车辆二者的新的自动储存和取回系统的最佳控制。这意味着当在储存容器内储存和取回物品时提高了效率。
附图说明
以下附图描绘了本发明的示例性实施方式，并且附上这些附图以便于理解本发明。
图1是具有可操作的现有技术容器搬运车辆的现有技术自动储存和取回系统的立体图；
图2是根据本发明的自动储存和取回网格以及包括专用车辆的输送系统的示例性实施方式的立体图；
图3示出了为了取回箱而执行的步骤；
图4示出了为了储存箱而执行的步骤，以及
图5示出了操作控制器、专用车辆和容器搬运车辆(机器人)之间的通信路径。
具体实施方式
在下文中，将参考附图更详细地讨论本发明。然而，应理解，附图并非旨在将本发明限制于所描绘的主题。
在以上背景技术部分中描述了具有框架结构100的典型的现有技术自动储存和取回系统10。
容器搬运车辆轨道系统108允许容器搬运车辆200在不同的网格位置之间水平移动，其中每个网格位置与网格单元122相关联。
在图1中，储存网格104示出为具有八个网格单元122的高度。然而，应理解，储存网格104原则上可以是任何大小。储存网格104可以比图1中公开的宽得多和/或长得多。例如，储存网格104可以具有大于700×700个储存列105的水平范围。而且，储存网格104可以比图1中公开的深得多。例如，储存网格104在深度上(即，在图1所示的Z方向上)可以比12个网格单元122更多。
容器车辆200可以是本领域已知的任何类型，例如，在WO2014/090684 A1中、在NO317366中或在WO2015/193278A1中公开的自动容器搬运车辆中的任何一种。用于控制所述现有技术系统的方法和控制系统是已知的。
申请人已经开发了用于操作自动储存和取回系统的新的解决方案，从而解决或至少缓解与现有技术储存和取回系统的使用相关的一个或多个问题。
在图2所示的此系统中，被称为专用车辆30的专用容器搬运车辆在自动储存和取回系统10下方的区域中工作。为了高效地搬运储存容器106，专用车辆30必须与在自动储存和取回系统10的顶部上运行的容器搬运车辆106协作。
专用车辆30与容器搬运车辆200的不同之处在于结构特征，以及专用车辆搬运储存容器106的方式。容器搬运车辆200通过在容器搬运车辆下部的下方使储存容器提升和降低而搬运储存容器106，而专用车辆30在其上部的上方输送和接收容器106。
图2示出了新的自动储存和取回系统10的立体图。除了配置为在储存列105上方的轨道系统108上移动的容器搬运车辆200之外，新系统还包括输送系统140，该输送系统包括一个或多个专用车辆30。专用车辆30配置为接收和支撑一个或多个储存容器106，以在一个或多个输送列119、120与储存网格104外部的一个或多个预定位置之间运输。预定位置例如可以是第二位置或传送线或诸如卡车的运输车辆。
在图2所示的实施方式中，专用车辆30在其顶侧上具有容器载体装置。这样，专用车辆30可在其直接定位在输送列119、120下方时接收并输送容器106。图2所示的专用车辆还包括适于在轨道上运行的车轮以及推进装置、控制器、通信装置和电源。
新系统包括储存网格104和位于储存网格104下方的输送系统140。图2中的实例示出了输送轨道系统50。为了在储存和取回网格中获得用于储存容器的最大储存空间，可有利地将输送轨道系统50布置成使得其尽可能少地延伸到储存网格104中。这意味着储存和取回网格可以包括从储存网格104的上部高度延伸到基部的多个储存列105，从而允许最大可能的储存容量，这是因为整个储存列105都可以用于储存。
输送轨道系统可以包括位于储存网格104的框架结构内的第一轨道系统，以及位于储存网格104的框架结构外的第二轨道系统，并且其中，第一轨道系统和第二轨道系统连接成使得专用车辆30可在这些轨道系统之间操作。
对于新系统的完全功能性而言，轨道不是必需的。专用车辆30可以例如直接在地板上运行或悬停在地板上方。
所述新的解决方案中的储存网格104与上述现有技术的储存网格104相同或相似，即，储存网格104包括轨道系统108、储存容器106的多个堆垛107、用于提升和移动堆叠在堆垛107中的储存容器106的多个容器搬运车辆200，以及配置为通过容器搬运车辆200在每个输送列中的上端口和下端口之间转移储存容器106的输送列119、120。
如图2中所例示的，输送系统140还可以包括位于一个或多个输送列119、120的输送端口150下方的输送轨道系统50。输送轨道系统50可以与用于容器搬运车辆200的轨道系统108相同或相似的方式构造。
输送系统140还可以包括可连接到第三方储存、生产和分配系统的接口。输送系统140还可以与第三方储存、生产和分配系统集成，使得储存容器106在输送系统140与第三方储存、生产和分配系统之间运输。输送系统140还可以能连接到第三方储存、生产和分配系统，例如生产设施、储存网格、组装设施、接收或装运位置等。该连接可以通过可连接的轨道系统或包括多个传送器的传送器系统来实现，这些传送器用于在输送系统140与第三方储存、生产和分配系统之间运输储存容器106。
输送轨道系统50可以全部或部分地集成到储存网格104中。然而，为了确保有效操作，认为输送轨道系统50具有覆盖输送列119、120中的至少一个的底部处的输送端口150的水平范围是有利的。
图2是具有从储存网格104内的位置延伸到储存网格104外的位置的输送轨道系统50的自动储存和取回系统的立体图。一个或多个第二位置(即，用于在储存容器106中拾取和放置物品的结构)可以布置在位于储存网格104外的输送轨道系统50的部分的周边的某处。可替代地或附加地，传送器可以布置在输送轨道系统50的同一周边处或其附近。
当在自动储存和取回系统10中的不同高度处操作的容器搬运车辆200与专用车辆30之间转移储存容器106时，新系统提供与最佳协调相关的挑战。
本发明的一个目的是提供一种用于控制新的自动储存和取回系统10的方法，以对于在轨道系统上操作的容器搬运车辆200而言，增加输送列119、120的可用性。这通过用于控制和协调分别在自动储存和取回系统的下方和上方操作的专用车辆30和容器搬运车辆200之间的交互的方法来实现。
当使用和控制用于转移储存容器106的容器搬运车辆200和专用车辆30时，本发明提供了一种自动储存和取回系统，该自动储存和取回系统以比现有技术系统更有效的方式受到控制，从而避免或至少减少储存容器106在输送列119、120周围的堵塞。
根据该新方法，储存容器106在容器搬运车辆(机器人)200和专用车辆之间尽可能节省时间和/或成本地转移。
最节省时间的方法是最小化在容器搬运车辆200和专用车辆30之间转移储存容器106的总经过时间，即，其中每个都具有最小的等待时间。当在容器搬运车辆和专用车辆之间转移储存容器106时，在容器搬运车辆200和专用车辆30各自具有最佳的分批行进时间时，这可以实现。理想地，这意味着各自同时到达端口150。
然而，容器搬运车辆200的等待时间成本通常高于专用车辆30的等待时间成本。最节省成本的方法是确保容器搬运车辆200总是用于搬运储存容器106。这可能意味着被选择用于将储存容器106转移到容器搬运车辆299或从容器搬运车辆转移储存容器的专用车辆30必须在容器搬运车辆200准备在端口150处转移储存容器106之前在端口处等待一段时间。
最小或最佳的等待成本可以基于加权函数，其中选定的端口150、时间和等待成本是包括在该函数中的变量。
专用车辆30在自动储存和取回系统10下方的区域中的第一位置和第二位置之间移动。
第一位置限定在所述自动储存和取回系统10下方的高度处，在此处具有用于将储存容器106储存在网格单元122中的网格结构，并且其中，储存容器106由在储存网格104的顶部上运行并且适于经由输送列119、120转移储存容器106的容器搬运车辆200搬运。更具体地，第一位置是在输送列119、120正下方的端口150处的位置。
第二位置是专用车辆30当前所处的位置。这可以是例如拾取站或存放站，在该站处，将产品物品从储存容器106移除或定位到其中。第二位置还可以是当专用车辆等待关于其将与哪个输送列119、120交互以输送或取回储存容器106的指令时专用车辆所处的临时位置。
该方法的不同步骤在至少一个操作控制器210中执行，该操作控制器与每个容器搬运车辆200中的第一控制器220和每个专用车辆30中的第二控制器230电子通信。
在一个实施方式中，该至少一个操作控制器210是主控制器，该主控制器与每个容器搬运车辆200中的第一类型的控制器220和每个专用车辆30中的第二类型的控制器230通信。
在另一实施方式中，该至少一个操作控制器210是主控制器，该主控制器信号连接到与每个容器搬运车辆200中的第一类型的控制器220和每个专用车辆30中的第二类型的控制器230通信的子控制器。这样，主控制器可将容器搬运车辆200和专用车辆30的控制委托给子控制器。主控制器可以例如基于来自底层系统的信息来选择用于转移储存容器106的端口150和用于转移的估计目标时间。然后，这些子控制器可分配和选择要用于在端口150处转移储存容器106的容器搬运车辆200和专用车辆30。
在一种场景中，当指定的储存容器106要从储存位置转移到专用车辆30时，第一步骤是确定指定的储存容器106被储存在哪个储存列105和对应的网格单元122中。然后，操作控制器210确定哪个容器搬运车辆200将被分配用于该作业。然后，操作控制器向选定的容器搬运车辆200中的第一控制器220发送指令，指示它从确定的网格单元122拾取储存容器106，并且将该储存容器降低到选定的端口150，该端口位于识别的空闲储存列105及其对应网格单元122的下端。这将是上述的第一输送列119。
如果指定的储存容器106位于同一储存列105中的一堆其他储存容器106的下方，则首先通过所述分配的容器搬运车辆200或被分配用于此操作的其他容器搬运车辆200移除其他储存容器106。
选定的端口150通常是端口150或一组端口150，这种端口被分配用于将储存容器106从在储存网格10的顶部上操作的容器搬运车辆200转移到在容器搬运车辆200下方的高度处操作的专用车辆30。此高度可以对应于图2所示的实例。
在另一实施方式中，选定的端口150可以根据当前的空闲输送列119而改变。确定当前最适合使用的端口150对于在同一自动储存和取回系统10中操作许多容器搬运车辆200和专用车辆30的较大系统可能是有利的。
在一个实施方式中，被选择用于在容器搬运车辆200与专用车辆30之间转移储存容器的端口150是基于最近的空闲网格单元122和具有输送端口150的对应空闲输送列119与对应于储存容器106所储存的储存列105的网格单元122的折衷方案。
与使用哪个容器搬运车辆200和专用车辆30来搬运指定储存容器106相关的所有决定都基于定时信息。将调节所述折衷方案，使得当在容器搬运车辆200与专用车辆30之间转移储存容器106时，它们之间的等待时间将最小。理想地，这意味着专用车辆30大约在储存容器106通过容器搬运车辆200降低到端口150的同时到达端口150以进行拾取。
除了在端口150处的所述最小等待时间之外，考虑的另一方面是尽可能有效地利用输送列119。这意味着一旦一个储存容器已经经由输送列被转移，则转移另一个储存容器。由于操作控制器具有关于哪些容器将经由端口150被转移以及顺序的全面概述，所以操作控制器将连续地选择和排列容器搬运车辆200以搬运储存容器106，使得一旦输送列119在转移储存容器之后空闲，就执行新的转移。
通过有效利用输送列119，必然使得将在储存网格104中安装更少的输送列，从而提供更多的储存容量。
当请求取回指定的储存容器106时，将估计取回该储存容器所花费的时间，并且决定哪个容器搬运车辆200可用于拾取该储存容器。取回容器106所花费的时间基于该储存容器在多个储存容器106的堆垛中的位置，以及用于取回该储存容器的容器搬运车辆200的可用性。如果所请求的储存容器106位于储存列105中的其他储存容器106下方，则必须首先移除其他储存容器106。这将影响从该储存容器在储存列105中的位置取回该储存容器106所花费的时间。
当容器搬运车辆200已经取回该储存容器106时，决定将该储存容器移动到选定的单元122并将该储存容器降低到对应的端口150所花费的时间。从储存容器106在储存列105中的位置取回储存容器以将其输送到端口150的总时间是用于选择哪个专用车辆30来选择拾取该储存容器的输入数据。
当从操作控制器210向所分配的容器搬运车辆200的第一控制器220发送指令时，将请求进一步发送到每个专用车辆30中的第二控制器230，该第二控制器具有在交换储存容器106的第一位置处的所选定的端口150的信息，以及储存容器预期何时到达端口150的估计时间。然后，在所述估计时间下可用于拾取储存容器106的专用车辆30将此报告给操作控制器210。这可以是当前不搬运储存容器106的专用车辆30，或者当前使储存容器返回以储存在自动储存和取回系统10中的专用车辆30。
在一个实施方式中，一旦请求指定的储存容器106并且已经估计出了用于将该储存容器输送到端口150的总时间，就向专用车辆提供与储存容器106预期到达指定端口150的时间相关的定时信息。
在另一实施方式中，与储存容器106到达端口150的时间相关的更新的定时信息被连续地估计并发送到这些专用车辆。由于在储存网格104上的轨道系统108上运行的不同容器搬运车辆200的交通可能是复杂的并且经常改变，所以这可以提供控制专用车辆30的更灵活且准确的方式，以提供在端口150处拾取储存容器106的最小等待时间。
基于来自这些专用车辆30的响应，操作控制器210将分配指定的专用车辆30以从端口150处的第一位置取回指定的储存容器106并将其带到第二位置。第二位置可以例如是如上所述的拾取站。被分配用于拾取该储存容器106的专用车辆30将取决于不同的因素，例如请求时专用车辆30的位置、专用车辆当前正在执行的任务等。
在另一场景中，当指定的储存容器106要通过首先由专用车辆30将该储存容器转移到端口150而储存在储存列105中时，第一步骤是确定该储存容器106要被转移到第一位置处的哪个端口150。
如上所述，端口150通常在设置系统时被预先定义。在图1和图2所示的实例以及以上的对应描述中，第二输送列120处的端口150用于将储存容器106从专用车辆30转移到容器搬运车辆200。
操作控制器210将总是具有关于系统内的所有容器搬运车辆200、专用车辆30和储存容器106的移动和操作的高级概览和控制。因此，将知道哪个专用车辆30将指定的储存容器106转移到端口150。
该方法的下一步骤是从操作控制器210向专用车辆30中的第二控制器230发送指令，以将该储存容器106从其当前位置(表示第二位置)转移到第一位置处的所选定的端口150。
最后一个步骤是分配容器搬运车辆200以从第一位置处的所述端口150取回指定的储存容器106。然后，容器搬运车辆将把该储存容器转移到所确定的网格单元122。
一种特定的场景提供了一种利用专用车辆30的有效方式。在此场景中，指示专用车辆30首先将储存容器106从第二位置转移到在对应的第二输送列120处的端口150处第一位置。然后，指示专用车辆30立即从对应的第一输送列119处的端口150拾取另一储存容器106。
在本发明的一个实施方式中，操作控制器210可以基于人和/或机械臂在拾取站处从储存容器106拾取物品/将物品放置在储存容器中的速度来控制专用车辆30和容器搬运车辆200的速度。这样，不同的拾取站能够以不同的速度操作。这将确保储存容器106的平稳搬运，并且将避免专用车辆30在特定拾取站处的堵塞。
在以下实例中，描述了容器搬运车辆200正在执行储存容器106的交换的场景。当要从自动储存和取回系统10中的储存位置处取回储存容器106时，对于每个输送到专用车辆30的储存容器106，容器搬运车辆200通过使一个储存容器106返回到自动储存和取回系统10来执行储存容器交换。这涉及到操作控制器210向容器搬运车辆200发送信号，指示容器搬运车辆必须在输送一个储存容器106之后立即准备接收另一个储存容器106。这可能涉及容器搬运车辆200不是一直将其升降装置提升到单元122的顶部，而是能够在储存容器106要转移到专用车辆30时从储存容器脱离。第二专用车辆30然后将在接收储存容器106的专用车辆30旁边排列，该第二专用车辆运送将被返回以便储存的储存容器106，并且在第一专用车辆30已经移开之后立即移动就位。然后，同一容器搬运车辆200可以快速地拾取返回的储存容器106，并将该储存容器放回到自动储存和取回系统10中。
在另一场景中，其中储存容器106将被返回到储存网格104而不交换储存容器106，操作控制器210将向当前未搬运储存容器106的选定的容器搬运车辆200的控制器发送信号，表明专用车辆30需要容器搬运车辆200移动到指定网格单元122或者到所选择的网格单元122中的一个选定网格单元122。然后，选定的容器搬运车辆200的控制器将指示该容器搬运车辆移动到给定的网格单元122，或者移动到所选择的网格单元122中的容器搬运车辆能够最有效地到达的一个网格单元122。然后，通过操作控制器210将对应于选定的网格单元122的端口150与使储存容器返回到储存网格104的专用车辆30的控制器通信，并且专用车辆30将开始其到选定的端口150的移动。一旦容器搬运车辆200已经移动到选定的网格单元122，该容器搬运车辆将把其升降装置降低到专用车辆操作的正上方，即，在端口150处，使得该容器搬运车辆准备好一旦专用车辆30到达选定的端口150就立即拾取储存容器106。
如从上面的讨论中理解的，操作控制器210控制和协调容器搬运车辆200和专用车辆30的操作。理想地，当在容器搬运车辆和专用车辆之间转移储存容器106时，容器搬运车辆200和专用车辆30具有最小的等待时间。为了实现这一点，执行容器搬运车辆200和专用车辆30的操作的协调。这是基于定时信息的。
当搬运储存容器106时，将存在对容器搬运车辆200和专用车辆30的经过时间有贡献的不同操作。当请求从储存列105取回储存容器106时，第一操作是决定哪个容器搬运车辆200将要拾取该储存容器，然后决定将选定的容器搬运车辆200从其当前位置移动到与储存所请求的储存容器106的储存列105相对应的单元122所花费的时间。选择哪个容器搬运车辆200将取决于这些容器搬运车辆200在网格上的位置以及这些容器搬运车辆到达所请求的储存容器106上方的单元122所能采取的不同路线。
如果路线是沿着轨道的直线，则到达目的单元122的时间将由车辆的加速度、最高速度和减速度来控制。如果需要采用曲折路线，则除了这些因素之外，降低和升高第二组车轮并在垂直方向上行进所需的时间也将帮助决定哪个容器搬运车辆200对于取回所请求的储存容器106是最佳的。
下一个操作可以包括首先移除放置在所请求的储存容器106的顶部上的其他储存容器106。这种挖掘操作可能消耗大量的时间，这取决于所请求的储存容器106位于最顶部的储存容器106下方的哪个高度处。挖掘操作可以由除了被选择用于将储存容器106带到端口150的容器搬运车辆之外的其他容器搬运车辆200执行。这样，当选定的容器搬运车辆200已经到达其位置时，所请求的储存容器106可以准备好被拾取。
下一个操作是将储存容器106从与其被取回的储存列105相对应的单元122带到具有端口150的选定储存列105的选定单元122。对从请求储存容器106直到其在端口150处可用的总经过时间有贡献的最后一个步骤是将储存容器106降低到端口150。
不同的时间估计基于经验数据和选定的容器搬运车辆106的操作速度。当操作控制器开始向多个专用车辆30发送第一位置处的所选定的端口150的信息以及所请求的储存容器准备好在端口150处被拾取的时间时，所请求的储存容器106在端口150处可用的估计总时间是输入值。如上所述，可以将估计总时间连续地更新并发送到多个专用车辆30。
图3示出了说明当取回箱/储存容器106时执行的步骤的实例。在此实例中，从储存网格104取回箱#341。
第一步骤300是确定所请求的箱#341的位置(x,y,z)，例如(2,5,4)。这意味着所请求的箱储存在第4层的网格单元(2,5)中，即，有3个其他储存容器106堆叠在所请求的箱的顶部上。在步骤310中，将此位置发信号给机器人/容器搬运车辆200。
当前可用于搬运箱的机器人将报告这一点，并且如步骤320所示，操作控制器将接收来自准备好拾取箱#341的那些机器人200的信号。
在步骤330中，将选择到网格单元(x,y)(在这种情况下为单元(2,5))的行进时间最短的机器人200。这以计算为基础——由于其他机器人不断地在网格上移动，所以可用路线(未被阻挡的)是相当复杂的。当选择好特定机器人时，指示该特定机器人移动到网格单元(x,y)，即在此实例中的(2,5)，并且拾取箱，参考步骤340。由于该箱储存在三个其他箱下方，所以在可接近箱#341之前必须首先移除其他箱。此操作可由选定的机器人本身或由其他机器人执行。这些其他机器人可以专用于该任务。理想地，当选定的机器人到达目的单元时，已经将箱#341挖出。
下一个步骤350是选择使用哪个端口150来将箱#341转移到专用车辆50。可用端口150的数量和端口150的位置及其对应的网格单元122取决于储存网格104的结构特征。较大的系统通常将构造为具有比较小的系统更多的端口150。虽然仅可使用一个端口150，然而，至少两个端口150将提供更有效的解决方案，其中一个端口可用于将箱106从机器人200转移到专用车辆30，而同时另一个端口可用于将箱从专用车辆30转移到机器人200。
在较大的系统中，可使若干端口150聚集在一起和/或分散开，使得由储存网格106覆盖的区域中的不同位置被覆盖。
将被选择用于转移箱的端口150以及箱将到达端口150的时间发信号给专用车辆30，参考步骤360。
当前可用于搬运箱#341的那些专用车辆30将报告这一点，并且如步骤370所示，操作控制器将接收来自准备好拾取箱的那些专用车辆30的信号。
如380中所指示的，分配选定的专用车辆30以拾取箱#341。该专用车辆通常将是具有与特定端口150最匹配的行进时间的专用车辆30。该专用车辆也可以是到所分配端口150的行进时间最短的专用车辆。然后，将指示此专用车辆30移动到选定的端口150，拾取箱#341，并且将箱移动到另一位置，参考步骤390。该端口位于第一位置，另一个位置是第二位置，例如拾取站的传送带。
在一个实施方式中，指示机器人200停留在端口150所处的网格单元122，并且将机器人的升降装置保持在该端口处，以便将另一个箱106返回到储存网格106，参考步骤395。这将节省时间，因为当指示机器人200将另一个箱106储存在储存网格104中时，机器人200的升降装置已经在端口150处。
图4示出了说明当箱/储存容器106的储存时执行的步骤的实例。在此实例中，箱#292要被储存在储存网格104中。端口150例如可以位于网格单元(7,1)处。
选择用于将箱106转移到储存网格104的端口150，参考步骤410。哪个端口150用于将箱#292转移到机器人200将如以上先前实例中那样取决于不同因素，例如可用端口150的数量和端口150的位置。
当确定要使用的端口150时，指示专用车辆150移动到选定的端口150，参考步骤420。将所选定的端口150以及箱#292何时将在端口处可用的时间的信息发送给机器人200，参考步骤430。
当前可用于搬运箱的机器人将报告这一点，并且如步骤440中指示的，操作控制器将接收来自准备拾取箱#292的那些机器人200的信号。
考虑用于输送箱#292的专用车辆150，将选择具有与网格单元(7,1)以及与机器人的升降装置何时在端口150处可用最佳匹配的行进时间的机器人200，并且将分配该机器人来取回箱，参考步骤450。这是基于计算的——由于其他机器人不断地在网格上移动，所以可用路线(未被阻挡的)是相当复杂的。指示选定的机器人200移动到网格单元(7,1)，将该机器人的升降装置降低到端口150，拾取箱#292，并且将该箱放置在用于储存的位置(x,y,z)。
在一个实施方式中，指示该专用车辆30停留在端口150处，以从储存网格106取回另一个箱106，参考步骤465。当例如另一个机器人150已经取回箱并且将该箱降低到附近的端口150时，这将节省时间。
图5示出了一种系统，该系统使得能够控制在储存网格104的顶部上运行的容器搬运车辆200以及在自动储存和取回系统10下方的一个高度处操作的远程操作的专用车辆30的操作，使得基于加权函数，在容器搬运车辆和专用车辆之间转移储存容器106的总经过时间或等待时间成本最小或最佳。
该系统包括操作控制器210，该操作控制器信号连接到所有机器人控制器和所有专用车辆控制器。在至少一个操作控制器210、每个容器搬运车辆/机器人200中的第一类型的控制器220和每个专用车辆30中的第二类型的控制器230之间提供通信路径。这样，一个或多个操作控制器210将总是具有机器人和专用车辆的位置和可用性的概览和控制。这些控制器的交互使得能够执行上述方法。

Claims (4)

1.一种用于控制容器搬运车辆(200)和远程操作专用容器搬运车辆(30)的操作的方法，使得在所述容器搬运车辆和所述专用容器搬运车辆之间转移指定的储存容器(106)的总经过时间或等待时间成本最小或最佳，其中所述专用容器搬运车辆(30)在低于自动储存和取回系统(10)的高度处操作，所述自动储存和取回系统具有框架结构(100)，所述框架结构限定用于将储存容器(106)储存在网格单元(122)中的储存网格(104)，并且其中所述储存容器(106)由在所述储存网格(104)的顶部上运行的容器搬运车辆(200)储存和取回，并且其中以下步骤由至少一个操作控制器(210)执行，所述操作控制器与每个容器搬运车辆(200)中的第一类型的控制器(220)和每个专用容器搬运车辆(30)中的第二类型的控制器(230)通信，其特征在于：
-当将指定的储存容器(106)从储存列(105)及其对应的网格单元(122)转移到专用容器搬运车辆(30)时：
○分配和指示一个容器搬运车辆(200)从所述网格单元(122)拾取所述储存容器(106)并将所述储存容器降低到位于所识别的空闲输送列(119、120)的下端处的所选定的端口(150)，这是通过将指令发送到所分配的容器搬运车辆(200)的所述第一类型的控制器(220)进行，其中，所述端口是从能用于转移所述储存容器(106)的一组端口(150)选择的，该选择是基于包括所述容器搬运车辆(200)在最近的可用端口(150)与所述储存容器(106)待转移到的或待转移所述储存容器(106)所在的所述网格单元(122)之间的最佳匹配行进时间以及空闲的专用容器搬运车辆(30)到该端口(150)的行进时间的折衷方案的加权函数；
○将所述容器搬运车辆(200)移动到所述网格单元(122)，拾取所述储存容器(106)并将所述储存容器运输到所述端口(150)所在的所述输送列(119、120)的网格单元(122)；
○向所述专用容器搬运车辆(30)发送信号，该信号包括在第一位置处的所选定的端口(150)的信息以及所述储存容器(106)何时将在所述端口(150)处可用；
○基于来自所述专用容器搬运车辆(30)的响应，分配和指示一个专用容器搬运车辆(30)取回在所选定的端口(150)处的指定的所述储存容器(106)；
○将所分配的该专用容器搬运车辆(30)移动到所述第一位置处的所选定的端口(150)，拾取所述储存容器(106)并将所述储存容器带到第二位置，
-和/或当通过一个专用容器搬运车辆(30)将一个指定的储存容器(106)转移到一个网格单元(122)以储存在其对应的储存列(105)中时：
○确定要使用在第一位置处的哪个端口(150)，其中，所选定的端口(150)与时间和等待成本一起作为变量被包括在加权函数中，以得到所述容器搬运车辆和所述专用容器搬运车辆(30)具有到该端口的最佳匹配行进时间的折衷方案；
○将指令发送到所述专用容器搬运车辆(30)的所述第二类型的控制器(230)，以将所述储存容器(106)从表示所述第二位置的当前位置运输到所述第一位置处的所确定的所述端口(150)；
○将所述专用容器搬运车辆(30)从所述第二位置移动到所述第一位置处的所确定的所述端口(150)；
○向所述容器搬运车辆(200)发送信号，该信号包括要从中取回所述储存容器(106)的所确定的所述端口(150)的信息；
○基于来自所述容器搬运车辆(200)的响应，分配和指示一个容器搬运车辆(200)从所述第一位置处使用的所确定的所述端口(150)提升并取回指定的所述储存容器(106)；
○从所确定的所述端口(150)通过所述输送列(119、120)提升所述储存容器(106)，并且移动所述容器搬运车辆(200)，以将所述储存容器(106)运输到与指定的所述储存容器(106)将要转移到的所述储存列(105)相对应的网格单元(122)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述操作控制器开始向专用车辆(30)发送所述第一位置处的所选定的端口(150)的信息以及所请求的储存容器(106)准备好在所述端口(150)处被拾取的时间时，所请求的储存容器(106)在该端口(150)处可用的估计总时间是输入值，其中，所述估计总时间包括用于从储存列(105)取回所述指定的储存容器(106)的挖掘操作以及将所述储存容器(106)从与其被取回的所述储存列(105)相对应的单元(122)带到具有该端口(150)的选定储存列(105)的单元(122)的时间。
3.一种用于控制容器搬运车辆(200)和远程操作专用容器搬运车辆(30)的操作的系统，使得基于加权函数，在所述容器搬运车辆和所述专用容器搬运车辆之间转移储存容器(106)的总经过时间或等待时间成本最小或最佳，其中所述专用容器搬运车辆(30)在低于自动储存和取回系统(10)的高度处操作，所述自动储存和取回系统具有框架结构(100)，所述框架结构限定用于将所述储存容器(106)储存在网格单元(122)中的储存网格(104)，并且其中所述储存容器(106)由在所述储存网格(104)的顶部上运行的所述容器搬运车辆(200)储存和取回，并且其中至少一个操作控制器(210)与每个容器搬运车辆(200)中的第一类型的控制器(220)和每个专用容器搬运车辆(30)中的第二类型的控制器(230)通信，其特征在于，所述控制器适于执行根据权利要求1或2所述的方法。
4.一种计算机程序，所述计算机程序包括使得根据权利要求3所述的系统执行根据权利要求1或2所述的方法的步骤的指令，以当在容器搬运车辆(200)和远程操作专用容器搬运车辆(30)之间转移储存容器(106)时控制所述容器搬运车辆和所述专用容器搬运车辆的操作。
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