CN117715839A - 存储和取回系统以及堆垛处理装置 - Google Patents

Abstract

一种货物被存储在容器（20）中的存储和取回系统。容器被布置在堆垛单元（50）中。每个堆垛单元包括架子（30），架子（30）包括架子顶部以及从架子顶部向下延伸的一个或多个腿部。容器被布置在堆垛中，而堆垛位于架子顶部的顶部上。每个堆垛单元可通过载具（50）移动，载具（50）的尺寸被设计成允许载具在架子顶部之下移动。每个载具包括升降机构，而升降机构可在抬高位置与降低位置之间移动以分别将堆垛单元抬离地面和将堆垛单元降低至地面上。

Description

存储和取回系统以及堆垛处理装置

技术领域

本发明涉及存储和取回系统，其中货物被存储在存储容器的堆垛中。本发明还涉及一种用于处理容器堆垛的装置。具体而言，本发明涉及一种用于从竖直容器堆垛中提取容器以及将容器插入竖直容器堆垛中的装置。

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。WO2015/185628A描述了一种存储和履行系统，其中容器堆垛被布置于网格存储结构中。容器可通过在网格框架结构顶部的轨路或轨道上运行的装载处理设备从上方进行访问。当需要产品时，含有货物的容器通过装载处理设备从网格存储结构中被提起并被运输至拣选站，在拣选站，可在将容器送回网格存储结构之前从容器中拣选货物。

例如WO2015/185628A所述的系统不仅需要大量空间来存放网格存储结构，还需要大量资金和时间成本来建设。理想的是提供一种空间、资金和建设时间要求降低的存储和取回系统。

发明内容

本发明由所附权利要求进行限定。

存储和取回系统

提供了一种存储和取回系统，存储和取回系统包括：

一个或多个堆垛单元，每个堆垛单元包括：

架子，架子包括架子顶部以及从架子顶部向下延伸的一个或多个腿部；以及

位于架子顶部上的一个或多个容器；以及

一个或多个载具，一个或多个载具的尺寸被设计成允许载具在架子顶部下方移动，每个载具包括可在抬高位置与降低位置之间移动的升降机构，以分别将堆垛单元抬离地面和将堆垛单元降低至地面。

通过在容器（或任意其他对象）与载具之间提供居中的架子，载具能够快速有效地提升和移动容器，而不必等着容器被直接装到载具上。此外，一旦载具已经将堆垛单元放置在预期地点，载具便可立即自由前往不同地点（例如，前去移动另一堆垛单元），而不必等着容器从载具卸载。此外，复数个堆垛单元可被集中存储，除了大小足够存储它们的地板面积以外无需任何其他的存储结构，这样一来，与背景技术部分提及的网格存储结构相比，这减少了资金和建设时间成本。

当复数个容器位于架子顶部上时，容器可以被直接堆叠在彼此顶部以形成竖直堆垛。容器可以被可逆地堆叠，即，它们可轻松堆叠和拆堆。堆垛可以包括不同高度的容器。堆垛可以直接位于架子顶部。

将容器布置在竖直堆垛中是一种密集存储货物的有效方式。相比于固定的存储工具如货架，将货物存储在可堆叠容器中还有助于自动化，因为货物可通过在堆垛内改变容器的布置或在不同堆垛之间移动容器来重新组织，这可能比直接重新组织货物本身更为容易。此外，通过能够在其下方容纳升降载具的支架的顶部上形成或放置每个堆垛，整个堆垛能够便利有效地进行运输并在设施内重新定位，只需要提升在架子顶部带有所需堆垛的架子。

每个容器可以包括一个或多个互锁特征，一个或多个互锁特征与竖直堆垛中相邻容器的一个或多个对应的互锁特征可逆地互锁。例如，每个容器的顶部可以包括一个或多个凹槽，而每个容器的底部可以包括一个或多个对应的突起，或者反过来。互锁特征有助于容器堆垛保持稳定，尤其是当堆垛单元通过载具被提升和运输时。

每个容器可以被可移除地接收在架子顶部上，例如，不固定于架子顶部。每个容器可以包括一个或多个互锁特征，一个或多个互锁特征被配置为与架子顶部上的一个或多个对应的互锁特征可逆地互锁。例如，每个容器的底部可以包括一个或多个突起，而每个容器的顶部可以包括一个或多个对应的凹槽。用于允许容器彼此互锁的互锁特征可以与用于容器与架子互锁的互锁特征相同，或者，它们也可以不同。用于容器与架子互锁的互锁特征有助于容器堆垛在架子上保持稳定，尤其是当堆垛单元通过载具被提升和运输时。

架子顶部可以包括被配置为与一个或多个容器上的一个或多个对应的定位特征配合的一个或多个定位特征，以帮助将容器定位于架子顶部上的特定位置。定位特征和对应的定位特征可以包括例如锥形边缘，并且可以位于架子顶部的顶部以及每个容器的底部上。每个容器的定位特征还可以与每个容器上对应的定位特征配合，以便在形成竖直容器堆垛时有助于在彼此顶部定位容器。

每个容器可以是开顶型容器（即在容器顶部处包括开口）。这允许货物被轻松放进容器中和从容器中取出，并有助于这些任务的自动化（例如，通过允许摄像头查看容器内容物以及允许机械臂访问容器中的货物）。每个容器的覆盖区可以与架子的覆盖区基本相同（即，每个容器的底座的大小可以与架子顶部基本相同），以提高稳定性并最大化地使用可用来存储堆垛单元的空间。

每个载具可以是自动或自主载具，例如能够遵循固定路线的自动导引车（AGV）或者能够规划其路线的自主移动机器人（AMR）。这让堆垛单元的运输变得自动化，从而进一步增加了存储和取回系统的效率。每个载具可以包括被配置为允许载具沿复数个方向移动的驱动机构。例如，驱动机构可以被配置为允许载具沿至少两个正交方向向前和向后移动。驱动机构可以允许载具围绕竖直轴旋转，以允许载具改变方向。存储和取回系统可以包括控制系统，控制系统被配置为指引一个或多个载具将堆垛单元提升和移动到存储和取回系统中的特定地点。

当升降机构处于抬高位置时，载具的总高度可以大于地面上方架子顶部的高度，使得堆垛单元被载具抬离地面。当升降机构处于降低位置时，载具的总高度可以小于地面上方架子顶部的高度，使得堆垛单元能够搁置在地面上，而载具在其下方。

升降机构可以包括升降表面，升降表面在抬高位置与降低位置之间可相对于载具的剩余部分移动。当升降表面处于抬高位置时，升降表面可以接合架子顶部（例如，架子顶部的底部），而当升降表面处于降低位置时，升降表面从架子顶部脱离。升降表面（例如，升降表面的顶部）可以包括被配置为与架子顶部（例如，架子顶部的底部）上的一个或多个对应的互锁特征可逆地互锁的一个或多个互锁特征（例如，突起或凹槽）。在堆垛单元被提升和运输时，载具和架子顶部上的互锁特征有助于堆垛单元在载具上保持稳定。升降机构可以包括用于抬高和降低升降表面的线性致动器。线性致动器可以是任何合适类型的致动器，例如气动致动器、液压致动器和电动致动器等。升降表面和载具的剩余部分可以相对于彼此围绕竖直轴旋转，使得载具能够立马改变方向，不用在升降表面的顶部移动堆垛单元。

架子顶部和一个或多个腿部可以限定位于架子顶部下方的空间以及用于允许载具进入和离开此空间的一个或多个侧面开口。一个或多个侧面开口可以被限定在相邻的腿部之间。侧面开口可以被限定在架子的多于一个的侧面上，以允许载具从多于一个的方向进入和离开空间。可以限定成对的相对侧面开口。可以限定两对相对侧面开口，其中一对被定向为与另一对正交。架子顶部可以为矩形形状，其中四个腿部从架子顶部的四个拐角向下延伸。侧面开口可以被限定在架子的每个侧面上，在每对相邻的腿部之间。这可以允许载具在架子顶部下方进入和离开空间，而不用顾及堆垛单元的朝向。此外，如果堆垛单元按网格图形布置，使得相邻堆垛单元的侧面开口对齐，则载具可通过“穿过”网格图形高效地从网格图形的一个侧面行进至另一侧面，而非必须绕着网格图形的外围行进。这也让堆垛单元能够更为密集地布置，因为堆垛单元之间不需要或需要很少的用于载具的访问过道。

每个载具的尺寸可以被设计，使得每个载具可在竖直方向上完全适应架子顶部下方的空间。换句话说，每个载具最大的竖直尺寸小于架子顶部下方空间的最小的竖直尺寸。

每个载具的水平覆盖区可以基本类似于或者小于每个堆垛单元的水平覆盖区。每个载具的尺寸可以被设计，使得每个载具的横向外周边能够被完全容纳在限定在架子顶部下方的空间内（即，载具不会横向延伸超出架子顶部）。这允许载具能够以接近其他堆垛单元或其他对象或墙的方式移动和防止堆垛单元，进而提高了存储密度。用于载具的访问路线也可被缩小，使得存储和取回系统所需的总体空间更小。

每个腿部的底部可以包括轮子（例如脚轮），以允许堆垛单元在没被载具提升时能被推动。例如，这对于沿坡道向上或向下推动堆垛单元（例如，到卡车上）来说可能有用，而载具在提升堆垛单元时可能不适合用于载具。

存储和取回系统可以包括按网格图形布置的复数个堆垛单元（即，堆垛单元按常规图形沿两个正交方向布置），这样可以实现紧凑且高效利用空间的布置。

存储和取回系统可以包括用于存储一个或多个堆垛单元的存储区域。堆垛单元可以在存储区域内按网格图形布置。

存储和取回系统可以进一步包括拣选站，在拣选站，可从堆垛单元的一个或多个容器中拣选货物。在拣选站，可以从堆垛单元中提取目标容器，使得货物能从目标容器中被拣选出来。拣选后，容器可以被退回至相同的或不同的堆垛单元，并可以随后被退回至存储区域。

存储和取回系统可以进一步包括填充站，在填充站，空置的或部分装满的容器可被填满货物，并被布置为形成新的堆垛单元或被转运到现有的堆垛单元。随后，新的或更新的堆垛单元可以被运输到存储区域。

存储和取回系统可以包括通信性耦合至一个或多个载具的控制系统。控制系统可以被配置为控制一个或多个载具的移动，以在存储区域、拣选站与填充站之间运输一个或多个堆垛单元。例如，新形成的或更新的堆垛单元可以从填充站被移动至存储区域。当堆垛中来自容器的货物需要取回时，堆垛单元可以从存储区域被移动至拣选站。随后，堆垛单元可以被退回至存储区域，直到货物被再次需要。替代地，如果容器需要进行补货或者堆垛单元需要接收新的容器，那么堆垛单元可以从拣选站被移动至填充站。

存储区域可以包括布置在存储区域中的堆垛单元上方的容器升降设备。容器升降设备可以被配置为将容器从数个堆垛单元的一个堆垛单元的顶部转运到另一堆垛单元的顶部。容器升降设备可以包括配置为在堆垛单元的顶部处可释放地接合容器的容器抓取器。容器抓取器可以进一步被配置为沿竖直方向移动以抬高和降低容器。容器抓取器可以进一步沿水平方向移动以将容器转运到另一堆垛单元上。

填充站和/或拣选站可以包括下文限定的一个或多个堆垛处理装置。

堆垛处理装置

提供了一种用于将容器移出和/或移进竖直容器堆垛的堆垛处理装置。堆垛处理装置包括：

用于接收竖直容器堆垛的堆垛接收区；

堆垛分离机构，堆垛分离机构包括被配置为可释放地接合堆垛中的容器的分离构件，分离构件可在堆垛接收区竖直移动，以允许分离构件与堆垛中的任何容器接合并将所接合的容器竖直提升以将堆垛分成上层子堆垛和下层子堆垛，进而将目标容器暴露在下层子堆垛的顶部；以及

容器处理机构，容器处理机构包括被配置为可释放地接合堆垛中的容器的处理构件，处理构件可相对于堆垛接收区竖直移动并能水平移动，以便允许处理构件与目标容器接合并将目标容器从堆垛中水平提取出来，和/或以可逆的方式将空闲的容器嵌入到堆垛中。

由此，堆垛处理装置允许高效且直接地访问堆垛内的任何容器和/或高效且直接地将容器嵌入堆垛内的任何位置。即使堆垛内的容器有不同的高度尺寸，这些任务也能进行。堆垛处理装置在存储和取回系统中可能有用，在存储和取回系统中，货物被存储于布置在竖直堆垛中的容器中，而直接访问堆垛内的单独容器使得货物能够高效且及时地取回。

处理构件的至少部分可以沿水平方向朝着或远离堆垛接收区线性移动。例如，处理构件可以包括伸缩臂，伸缩臂被配置为沿水平方向朝着或远离堆垛接收区线性延伸和收缩。

处理构件的至少部分可以被枢转地安装，以用于沿水平方向朝着或远离堆垛接收区的移动。

分离构件的至少部分和/或处理构件的至少部分可以朝着或远离堆垛移动，以分别接合和释放堆垛中的容器。分离构件和/或处理构件可以包括用于接合容器上的对应特征的接合特征。接合特征可以是例如突起、凹槽和孔口等。

堆垛分离机构可以包括成对的水平相对的分离构件，成对的水平相对的分离构件被配置为在其之间接合容器，和/或容器处理机构可以包括被配置为在其之间接合容器的成对的水平相对的处理构件。

堆垛处理装置可以进一步包括与堆垛接收区水平相邻的容器接收区处理构件可以在容器接收区内竖直移动以及可在容器接收区和堆垛接收区之间水平移动，以便将目标容器从堆垛中提取至容器接收区和/或将空闲容器从容器接收区嵌入至堆垛中。

堆垛处理装置可以进一步包括与容器接收区水平相邻的容器端口区。容器端口区可以包括容器端口，容器端口被配置为从容器接收区接收目标容器和/或接收将被移动到容器接收区的容器。

容器端口区可以包括竖直布置的复数个容器端口。例如，容器端口可以被直接布置在彼此上方或下方，或者，它们可以在不同的竖直层面上彼此水平偏移。替代地，容器端口可以被布置在容器接收区周围的水平平面中（处于相同的竖直层面）。

处理构件可以在容器接收区和容器端口区之间水平移动，以允许处理构件将目标容器从容器接收区移动到容器端口的一个或多个和/或将空闲容器从容器端口的一个或多个移动到容器接收区。

容器处理机构可以包括复数个竖直布置的处理构件。每个处理构件可以在容器接收区内独立于其他的处理构件竖直移动。复数个处理构件的至少一个处理构件可以在容器接收区与容器端口区之间水平移动。

至少一个容器端口可以是被配置为从容器接收区接收目标容器的出料端口，且至少一个容器端口可以是被配置为接收即将被移动至容器接收区的空闲容器的进料端口。

出料端口可以通过容器接收区外部的容器路径被连接至进料端口，沿着此容器路径，目标容器可从出料端口行进至进料端口。容器路径可以被配置为自动将容器从出料端口输送到进料端口。例如，容器路径可以是输送机的形式。容器路径可以在出料端口与进料端口之间连续不断，以允许容器在出料端口与进料端口之间不间断地行进（尽管容器路径可以被配置为根据需要在沿着容器路径的一个或多个地点处停止容器）。

出料端口和进料端口可以被竖直布置。例如，出料端口可以被布置在进料端口下方，或者反过来。容器路径可以包括竖直运输工具，竖直运输工具被配置为将容器从出料端口的高度移动到进料端口的高度，可选地经过出料端口与进料端口之间的一个或多个中间高度。例如，竖直运输工具可以是倾斜表面（例如，倾斜输送机）或者升降机构（例如，可沿竖直方向移动的输送机的区段）。

容器接收区可进一步包括容器接收表面，容器接收表面被配置为从处理构件接收目标容器并将目标容器递送到任意一个的容器端口，和/或从任意一个的容器端口接收空闲容器以通过处理构件将容器嵌入到堆垛中。容器接收表面可以在容器接收区内独立于处理构件竖直移动。容器接收表面可以是输送机的形式。

堆垛处理装置可以进一步包括容器处理区，容器处理区被配置为从容器端口接收目标容器以允许从容器中取出货物或将货物放进容器中。堆垛处理装置可以进一步包括缓冲区，用于暂时存储一个或多个容器且不堵塞容器处理区。容器可以使用输送机布置或其他运输工具在容器端口、容器处理区和缓冲区之间进行运输。容器处理区和缓冲区可以形成上述容器路径的局部。

堆垛分离机构可以进一步包括支撑构件，支撑构件被配置为可释放地接合堆垛中的容器。支撑构件可以在堆垛接收区内竖直移动，并被配置为当分离构件正在分离堆垛时和/或当处理构件正在提取目标容器时接合下层子堆垛中的容器。例如，支撑构件可以在分离构件正在分离堆垛时接合目标容器，和/或支撑构件可以在处理构件正在提取目标容器时接合紧挨着目标容器下方的容器。支撑构件有助于更利落地将上层子堆垛与下层子堆垛分离，和/或有助于更利落地从下层子堆垛中提取目标容器。

堆垛处理装置可以进一步包括控制系统，控制系统包括被配置为确定堆垛中一个或多个容器的竖直位置的容器识别系统。控制系统可以被配置为基于所确定的竖直位置竖直移动分离构件和/或处理构件。例如，容器识别系统可以被配置为识别目标容器以及紧挨着目标容器上方的容器，并确定它们在堆垛中的竖直位置。

容器识别系统可以包括摄像头和一个或多个处理器，摄像头被配置为捕捉堆垛中容器的一个或多个图像，而一个或多个处理器被配置为识别容器上的视觉标识符（例如条形码、QR码等）。容器识别系统可以包括数据存储库，数据存储库包括将容器的视觉标识符与容器的高度尺寸相关联的数据。摄像头可以被配置为当摄像头接近堆垛接收区时或当摄像头处于堆垛接收区时捕捉堆垛的一个或多个图像。容器识别系统可以替代性地包括RFID读取器，RFID读取器被配置为读取每个容器上的RFID标签以识别容器。

堆垛分离机构可以包括复数个竖直布置的分离构件。竖直布置的分离构件可以在堆垛接收区内独立于彼此竖直移动，以允许竖直布置的分离构件移动并接合堆垛中的复数个容器，并将所接合的容器相对于彼此竖直提升以将堆垛分成两个以上的子堆垛。

堆垛接收区可以被配置为接收预定最大数量的竖直堆叠的容器。竖直布置的分离构件的数量至少可以与预定最大数量的竖直堆叠的容器相对应，以允许竖直布置的分离构件移动并接合堆垛中的每一个容器，并将每一个容器相对于彼此竖直提升以将堆垛分成复数个子堆垛，其中每个子堆垛仅包含一个容器。

堆垛处理站

提供了堆垛处理站，堆垛处理站包括：

如上文限定的第一堆垛处理装置；以及

如上文限定的第二堆垛处理装置；

其中，第一堆垛处理装置被连接至第二装置，以允许从第一堆垛处理装置的堆垛中被提取的目标容器行进至第二堆垛处理装置以便嵌入到第二堆垛处理装置的堆垛中。

例如，第一堆垛处理装置可以包括出料端口，第二堆垛处理装置可以包括进料端口，并且出料端口可以通过允许容器从出料端口行进至进料端口的容器路径被连接至进料端口。容器路径可以包括容器处理区，在容器处理区，货物可以放进沿着路径行进的容器中或从沿着路径行进的容器中取出。

堆垛处理系统

提供了堆垛处理系统，堆垛处理系统包括：

一个或多个竖直容器堆垛；以及

如上文限定的一个或多个堆垛处理装置或一个或多个堆垛处理站。

堆垛处理系统可以包括上文限定的存储和取回系统的一个或多个堆垛单元，一个或多个堆垛单元包括一个或多个竖直容器堆垛。

堆垛处理方法

提供了一种使用上文限定的堆垛处理装置来处理竖直容器堆垛的方法。所述方法包括以下步骤：

(i)竖直提升堆垛内的容器以将堆垛分成上层子堆垛和下层子堆垛；

(ii)将下层子堆垛顶部处的容器从堆垛中水平提取出来或在上层子堆垛与下层子堆垛之间水平嵌入容器；以及

(iii)将上层子堆垛降低到下层子堆垛上以重整堆垛。

所述方法可以进一步包括以下步骤：在步骤(ii)中提取目标容器后将货物放进目标容器中和/或从目标容器移出货物；以及将目标容器嵌入回堆垛或不同堆垛中。目标容器可以被退回至相同位置处它被提取而出的相同堆垛（例如，目标堆垛可以在实施步骤(iii)之前被嵌入回堆垛），或者，目标堆垛可以被嵌入至相同堆垛的不同位置（例如，通过在堆垛的不同位置处执行步骤(iii)以及重复步骤(i)）。替代地，目标容器可以被嵌入至堆垛处理装置处的不同堆垛中。

所述方法可以进一步包括在将空闲容器嵌入到上层子堆垛与下层子堆垛之间之前把货物放到空闲容器中的步骤。

附图说明

现参照附图仅以实施例的方式描述本发明，其中：

图1是堆垛单元以及位于架子下方的载具的立体图，其中堆垛单元包括位于架子的顶部上的竖直容器堆垛；

图2A和2B示出了载具如何在图1所示的架子下方移动的顺序；

图3是从上方看容器、架子和载具的分解立体图，示出了它们如何与彼此交互；

图4是从下方看容器、架子和载具的分解立体图，示出了它们如何与彼此交互；

图5A和5B示出了载具的升降机构如何从降低位置移动到抬高位置以提升图1所示架子的顺序；

图6是包括填充站、存储区域和拣选站的存储和取回系统的示意图；

图7是示例性填充站的立体图；

图8是示例性存储区域的立体图；

图9至18是一组连续图示，示出了立体视角的堆垛处理装置操作以从竖直堆垛容器提取目标容器；

图19示出了图9至18的堆垛处理装置，其中堆垛处理装置进一步包括在堆垛被分离和/或在提取目标容器时用于支撑堆垛的支撑构件；

图20示出了图9至18的堆垛处理装置，其中堆垛处理装置进一步包括容器处理区和缓冲区；

图21示出了图9至18的堆垛处理装置，其中堆垛处理装置进一步包括由容器路径连接的出料端口和进料端口；

图22示出了图9至18的堆垛处理装置，其中堆垛处理装置进一步包括由容器路径连接的出料端口和进料端口；

图23示出了堆垛处理站，其中堆垛处理站包括两个图9至18的堆垛处理装置以及连接它们的容器路径；

图24示出了图9至18的堆垛处理装置，其中堆垛处理装置进一步包括视觉系统；

图25示出了另一堆垛处理装置；

图26示出了在接收了容器堆垛之后的图25的堆垛处理装置；

图27至29是一组连续图示，示出了图25的堆垛处理装置如何接合与分离堆垛中的容器；

图30和31是一组连续图示，示出了图25的堆垛处理装置如何从堆垛中提取目标容器。

具体实施方式

图1示出了容器堆垛10。容器堆垛10包括竖直地直接堆叠在彼此顶部的复数个单独容器20。容器20可以包括顶部和底部上的配合特征（例如突起和凹槽），以便更加轻松且稳定地堆叠容器20。如图1所示，堆垛10可以包括不同高度的容器20。不同的高度可以预定，即形成堆垛的容器可以从具有复数个预定高度的容器组中进行选择。

堆垛10位于架子30的顶部上，而架子30将堆垛10抬高至地面上方。组合的架子30的顶部上的堆垛10形成堆垛单元40。架子30（更清晰地示出在图2中）包括堆垛10位于其上的架子顶部31以及从架子顶部31的每个拐角向下延伸的腿部32。架子顶部31和腿部32限定架子顶部31下方的空间33，空间33可通过限定在相邻腿部32之间的一个或多个侧面开口34从侧面进入。在图1所示的实施例中，架子顶部31为矩形（正方形）形状，带有从拐角向下延伸的四个腿部32和架子30每一侧面处的侧面开口34。

图1还示出了架子30下方的载具（例如AGV或AMR）50。载具50的目的在于提升并将堆垛单元40运输到不同地点。载具50包括被配置为允许载具50沿复数个方向移动的驱动机构。例如，驱动机构可以被配置为允许载具沿至少两个正交方向向前和向后移动。驱动机构可以允许载具围绕竖直轴旋转，以允许载具改变方向。

如图2A和2B所示，载具50的尺寸被设计，使得载具能够通过任何侧面开口33进入并占据架子顶部31下方的空间33。具体地，载具50的尺寸被设计，使得载具50在竖直方向上能够完全适应空间33。载具50的尺寸还被优选地设计成使得载具在占据空间33时不会横向延伸超出架子顶部31。

图3和图4是容器20、架子30和载具50的分解图，其中示出了它们用互锁特征如何与彼此交互。架子顶部31的顶部包括凹陷表面35，凹陷表面35用于接收容器20底部上对应的突出表面25，使得堆垛20更紧固地搁置在架子30上。架子顶部31的顶部还包括围绕凹槽35的周边的倾斜表面36，倾斜表面36与对应的倾斜表面26配合以协助容器20将自身放置在架子30的顶部上，倾斜表面26围绕容器20的突出表面25的周边。

载具50的顶部和架子顶部31的底部还包括互锁特征。具体地，载具50的顶部包括向上延伸的突起51，突起51与架子顶部31底侧中的对应凹槽37互锁，使得架子30在被提升时能更加紧固地搁置在载具50上。

图5A和5B示出了载具50的升降机构52，一旦载具50被放置在架子顶部31下方，升降机构便提升架子30。载具50包括可在降低位置与抬高位置之间相对于载具50的主体竖直移动的升降表面53（突起51位于升降表面上）。在图5A所示的降低位置中，升降表面53未与架子30接合。在图5B所示的抬高位置中，升降表面53与架子顶部31的底侧接合，且载具50的总高度增加，使得架子30被完全抬离地面并仅由升降表面52支撑。一旦升降表面52处于抬高位置，载具50便将堆垛单元40运输到预期地点。一旦堆垛单元40已被运输到预期地点，升降表面52便被移动到降低位置以将堆垛单元40放回到地面上。随后，载具50可推出空间33并移动到不同地点（例如，到不同的堆垛单元40）。

复数个堆垛单元40可以形成存储和取回系统的基础，其中货物被存储在堆垛单元40的容器20中以用于后续取回。图6是包括填充站60、存储区域70和拣选站80的存储和取回系统的示意图。箭头表示容器20开始于填充站、通过存储和取回系统的潜在路径。

图7示出了存储和取回系统的示例性填充站60（它可以是复数个填充站60中的一个）。在填充站60，待存储的货物被放在空置或部分装满的容器20中，这些容器20随后形成新的堆垛单元40或被转运到现有的堆垛单元40上。特定堆垛单元40内的容器20可以全部存放相同的货物，或者它们也可存放不同的货物。包含空置或部分装满的容器20的堆垛单元40a通过载具50被运输至填充站60。填充站60包括将容器20从堆垛单元40a顶部拿起并将其放在输送机63上的机械卸堆臂61。输送机63将容器20运输到填充站64，而在填充站，工作人员将货物放到容器20中。随后，输送机将装满的容器20运输到机械堆叠臂62，机械堆叠臂62会拿起容器20并将其放在现有堆垛单元40b顶部或是架子30的顶部上以形成新的堆垛单元40。随后，载具50将堆垛单元40b从填充站60移动到存储区域70。

图8示出了存储和取回系统的示例性存储区域70，其中地板被分割成沿垂直的X和Y方向布置的网格单元71的阵列。为清晰可见，图8示出了在存储区域70的地板上标记出来的网格单元71，但在现实中，网格单元71无需在地板上进行物理标记。每个网格单元71可由堆垛单元40占据，以便在复数个堆垛单元40被布置在网格单元71上时，堆垛单元50形成网格图形。在任何时候，不是所有的网格单元71都需要被占据，存储区域70内也可以有数个未被占据的网格单元71、数组未被占据的网格单元71和/或数行和/或数列未被占据的网格单元71。如图8所示，相邻网格单元71上的堆垛单元40的侧面开口33可以被对齐，以形成贯穿堆垛单元40的网格图形的第一组开放通道和贯穿堆垛单元40的网格图形的第二组开放通道，其中第一组与第二组开放通道彼此垂直。载具50可使用开放通道更高效地移动至存储和取回系统内的不同地点，因为载具50能移动“穿过”堆垛单元40的网格图形，而非必须在堆垛单元40的网格图形的外周边绕行。

图8进一步示出了布置在存储区域70的堆垛单元40上方的容器升降设备73。容器升降设备73包括一个或多个容器抓取器74，容器抓取器74可沿竖直方向以及沿水平的X和Y方向移动，以允许容器抓取器74将容器20从堆垛单元40的顶部提起并将其放在另一堆垛单元40的顶部。容器抓取器74包括抓取机构，抓取机构能够选择性地接合容器20顶部和/或侧面的特征，以允许容器抓取器74可释放地保持容器20。在这一图示的实施例中，容器抓取器74的移动和支撑由龙门架结构75来实现。龙门架结构75包括用于上下竖直移动容器抓取器74的起重机76，以分别用于提升和降低容器20。起重机76可在水平的X方向上沿着第一组水平梁77移动（例如，使用滚轴和轨道），并且第一组水平梁77可在Y水平方向沿着第二组水平梁78移动（例如，使用滚轴和轨道）。第二组水平梁78通过竖直支撑件79被支撑在堆垛单元40上方。以这种方式，通过相对于第二组水平梁78移动第一组水平梁77、相对于第一组水平梁77水平移动起重机76以及相对于起重机76竖直移动容器抓取器74，容器抓取器74可被移动至特定的水平和竖直位置。

容器升降设备74的一个目的在于，当堆垛单元40正被存放于存储区域70中时在堆垛单元40当中重新布置容器20。例如，容器升降设备74可将容器20从位于一组堆垛单元40中间的堆垛单元40中移动到位于这组堆垛单元40边缘的堆垛单元40。这样可以实现更高效的系统，因为与位于一组堆垛单元中心的堆垛单元40相比，位于一组堆垛单元边缘的堆垛单元40能够更快地被载具50运走。此外，在货物订购系统的情况下，容器升降设备74可重新布置容器20以创建包括容器20的单个堆垛单元40（或者最小数量的堆垛单元40）——其中容器20放有一个或多个订单的货物，以便能将载具50在存储区域70与拣选站80之间的行程次数最小化。

在拣选站80，货物会从堆垛单元40被取回。拣选站80可与图7所示的示例性填充站60类似。具体地，当需要存储区域70中的货物时，存放此货物的容器20的堆垛单元40从存储区域70通过载具50被运输至拣选站80。在拣选站80，存放此货物的容器20通过机械臂从堆垛单元40移除并通过输送机运输至拣选区域，而在拣选区域，工作人员会将一个或多个货物从容器20移除并将它们放在递送容器中以递送给客户。随后，容器20通过机械臂被放回到相同的或不同的堆垛单元40，而堆垛单元40通过载具50被运输回存储区域70。替代地，如果堆垛单元40的一个或多个容器20堆垛单元40需要重新填满货物，堆垛单元40可以被运输至填充站60。

在上述填充站60和拣选站80，容器20的卸堆和堆叠可由人工执行，而非使用机械臂，而货物进出容器20的填装和拣选可使用机械臂执行而非人工。

除了存储区域70的地板被分成数个网格单元71以外，填充站60和拣选站80周围的区域的地板也可被分成数个网格单元。网格单元可充当协调系统，用于为堆垛单元和载具50提供唯一的地点参照。

载具50在填充站60、存储区域70与拣选站80之间的移动可由通信耦合至每个载具的中央控制系统进行控制。具体地，中央控制系统包括处理单元，处理单元包括通过一个或多个无线发射器和接收器与载具50无线通信的一个或多个处理器。处理单元可以形成位于与填充站60、存储区域70和拣选站80相同物理地点的计算设备的局部，或者，它们也可以形成位于远程地点的计算设备的局部，例如基于云的服务器。处理单元可命令每个载具50移动至存储和取回系统内的特定的目标地点（例如特定的网格单元参照）并抬高或降低升降机构52。处理单元可以规划每个载具前往其目标终点的完整路线，并相应地命令每个载具50的移动，或者，每个载具50可以包括它自身的本地控制系统，此系统带有本地路由系统，这样一来，一旦目标地点已通过中央控制系统发送至载具50，每个载具50便能规划自己到目标地点的路线。每个载具50也可用其当前地点（例如网格单元参照）以及其当前状态（例如升降机构52的状态）更新中央控制系统。

中央控制系统也可包括用于存储数据的数据存储库（例如硬盘驱动器或固态驱动器），数据涉及一个或多个的：每个堆垛单元40的地点（例如，网格单元参照）、每个堆垛单元40内的容器20、每个堆垛单元40的每个堆垛10内的每个容器20的位置以及每个容器20内的货物。

例如，每个堆垛单元40可与唯一标识符相关联，例如位于每个架子30上的QR码、条形码或RFID标签。在数据存储库中，每个堆垛单元40的唯一标识符可与每个堆垛单元40的当前地点相关联。容器40的唯一标识符可由适合的读取器（例如摄像头、光学/激光扫描器或RFID读取器）进行读取，读取器位于存储和取回系统内的一个或多个地点处（例如在填充站60、存储区域70、拣选站80和/或它们之间的任何区域）。中央控制系统的处理单元可从数据存储库中读取数据，以指引载具50前往特定地点处的特定堆垛单元40，并将数据写入数据存储库以通过被移动后的堆垛单元40的新地点来更新数据存储器。每个载具50还可包括适合的读取器，读取器用于读取堆垛单元40的唯一标识符，以便每个载具50能够确定它正在移动中央控制系统所命令的正确的堆垛单元40。如果载具50确定由中央控制系统发送的目标地点处的堆垛单元40与中央控制系统所期望的堆垛单元40不匹配，则载具50可向中央控制系统发送误差信号，而误差信号可以将此目标地点列入黑名单，以便在解决不一致之前不向此目标地点发送载具50。

每个容器20还能与唯一标识符相关联，例如位于每个容器20上的QR码、条形码或RFID标签。在数据存储库中，每个容器20的唯一标识符可与每个容器20所在的相应堆垛单元40的唯一标识符相关联。堆垛单元20的唯一标识符可由适合的读取器（例如摄像头、光学/激光扫描器或RFID读取器）进行读取，读取器位于存储和取回系统内的一个或多个地点处（例如在填充站60、存储区域70、拣选站80和/或它们之间的任何区域）。例如，读取器可位于填充站60，以便在形成新的堆垛单元40时或者将新的容器20放到现有的堆垛单元40时，读取器能够通知中央控制系统，从而更新数据存储库中新的或现有的堆垛单元40的容器组合。类似地，读取器可位于拣选站80，以便从堆垛单元40移除容器20以允许拣选容器20内的货物时，能够更新数据存储库中堆垛单元40的容器组合。

在数据存储库中，每个容器20的唯一标识符可与容器20所在的容器堆垛10内的容器位置相关联。例如，位于容器堆垛10底部的容器20可以在位置“1”，上方下一位置的容器20可以在位置“2”，以此类推。这些信息可被传递给拣选站80处的机械臂或人类操作员，以便机械臂或人类操作员在拣选货物之前知道需要从堆垛单元40中访问哪个容器20。

数据存储库还可以存储与每个容器20内所存储的货物相关的数据。例如，在填充站60，具有条形码或其他标识符的货物在被放入容器20之前可由适合的读取器进行扫描。读取器可与中央控制系统通信，以便数据存储库能够将每个容器20的唯一标识符与已被放入容器20的每个货物的标识符关联起来。类似地，在拣选站80，从容器20中拣选的货物可被扫描并将信息传递给中央控制系统，以便数据存储库中容器20的内容物能够进行更新。以这种方式，存储和取回系统可追踪系统中每个货物的地点和数量。

存储和取回系统可被用在货物订购系统如在线零售系统的情况下。在收到来自客户的包括货物的订单时，中央控制系统的处理单元会查询数据存储库中的数据，以确定货物所在的容器20以及容器20所在的堆垛单元40的地点。随后，处理单元命令载具50从存储区域70取回这个堆垛单元40并将其运输到拣选站80。在拣选站80，从堆垛单元40中取回包含货物的容器20，以便将货物从容器20中拣选出来并最终递送给客户。如果订单包括复数个不同货物，则中央控制系统可命令载具将所有所需的堆垛单元40逐个地运输至拣选站80，或者中央控制系统可命令复数个载具50将复数个所需的堆垛单元40运输至拣选站80。回到图8，容器升降设备64可被用来重新布置存储区域70中的容器20，使得订单所需的容器20被重新布置成单个的堆垛单元40，或者至少被重新布置成比所需容器20数量更少的堆垛单元40。以这种方式，载具50能够减少存储区域70与拣选站80之间的行程次数，从而提高系统的效率。为了进一步提高效率，包含至少一些相同货物的多个订单还能被归在一起，以便抵达拣选站80的容器20能够用来同时履行多个订单。

图9示出了可以用在例如填充站60或拣选站80的堆垛处理装置100。堆垛处理装置100可从竖直的容器堆垛中提取容器和/或将容器嵌入竖直的容器堆垛中。堆垛可以是如图1所描绘的堆垛单元40中的堆垛10，或者其他的竖直容器堆垛（例如没有架子30的堆垛10）。

堆垛10中的每个容器20包括能让容器20从一个或多个侧面接合并被提升的特征。例如，每个容器20可以包括一个或多个孔口、凹槽、突起和边沿等。每个容器20优选地在顶部敞开，以便将货物放入容器20或从容器20中取出货物。

堆垛10可以通过上述载具50被运输至堆垛处理装置100。替代地，可以使用其他运输工具例如输送机（带有或没有架子30）或者人工操作的载具将堆垛10运输至堆垛处理装置100。

图9至18示出了堆垛处理装置100将目标容器21从容器堆垛10中提取出来的顺序。目标容器21被限定为将从堆垛10中被提取出来的容器。

堆垛处理装置100包括堆垛接收区110。堆垛接收区110被配置为接收容器堆垛10。堆垛接收区110由包括开口的柱状构架结构111限定，开口使得容器堆垛10能被移动到堆垛接收区110中。构架结构111并不限于任何特定形状或配置，设置它能够支撑下文将进一步描述的堆垛接收区110的各种部件。

图10示出了堆垛10已被接收在堆垛接收区110中的堆垛处理装置100。

堆垛接收区110包括堆垛分离机构112，堆垛分离机构112包括分离构件113。分离构件113可在堆垛接收区110内竖直移动，以允许分离构件113与堆垛10中的任何容器20接合。在这一实施例中，分离构件113在成对竖直轨路115上竖直移动，成对竖直轨路115被安装在限定堆垛接收区110的构架结构111的一侧上。分离构件113可以使用已知工具在轨路115上移动，例如滚珠丝杠机构或皮带传动。虽然成对竖直轨路115提供了稳定性，但是分离构件113也可以在单个竖直轨路上或者是多于两个的竖直轨路上移动。

分离构件113被配置为可释放地接合堆垛10中的容器20，使得容器20一旦接合便能通过竖直移动分离构件113而竖直移动。分离构件113可以包括任何合适的用于接合容器20的机构。例如，分离构件113可以包括一个或多个接合特征114，一个或多个接合特征114被配置为朝着或远离堆垛10移动，以分别接合和释放容器20上的对应特征。例如，接合特征114可以是一个或多个突起（例如，朝着堆垛沿水平方向延伸）、凹槽和孔口等。分离构件113可以包括用于朝着或远离堆垛移动接合特征的一个或多个致动器。接合特征114可以相对于分离构件113的部分被移动，或者分离构件113可以整体朝着或远离堆垛10移动。致动器可以是线性致动器。致动器可以是任何合适类型的致动器，例如气动致动器、液压致动器和电动致动器等。

堆垛分离机构112进一步包括可在第二成对竖直轨路115上移动的类似的第二分离构件113，第二成对竖直轨路115在限定堆垛接收区110的构架结构111的相对侧上，使得堆垛10位于相对的成对分离构件113之间。相对的成对分离构件113可被配置为一起竖直移动并在它们之间使用上述接合特征114接合容器。替代地，相对的成对分离构件113可以充当夹具，以通过摩擦力接合容器20的相对侧。

尽管在这一实施例中，分离构件113被设置为成对且相对，但是堆垛分离机构112并不限于这一布置，它也可以具有仅在堆垛10一侧上的分离构件113（以悬臂的方式接合并提升容器）、不相对的成对分离构件113（例如，布置在堆垛的相邻侧处）或者多于两个的分离构件113（例如，布置在堆垛的多于两侧上）。

一旦堆垛10已经被接收在堆垛接收区110中，堆垛分离机构112便进行操作并将分离构件113竖直移动到容器21正上方的容器22的竖直位置，正如图11所示。

随后，分离构件113与容器22接合并竖直向上移动以将容器22（以及被堆叠在容器顶部的任何容器）提升远离目标容器21。此时堆垛处理装置100的状态如图12所示。在图12中，可以看到堆垛10已经被竖直分成两个子堆垛11——上层子堆垛11a和下层子堆垛11b。目标容器21现在暴露在下层子堆垛11b的顶部。

堆垛处理装置100进一步包括与堆垛接收区110水平相邻的容器接收区130。容器接收区130被配置为接收从堆垛接收区110提取的目标容器21。在这一实施例中，容器接收区130由柱状构架结构131限定，与堆垛接收区110类似。构架结构131并不限于任何特定形状或配置，设置它能够支撑下文将进一步描述的容器接收区130的各种部件。

容器接收区130包括容器处理机构132，容器处理机构132包括处理构件133。处理构件133可在容器接收区130内竖直移动，以允许处理构件133到达目标容器21的竖直位置，正如图13所示。与分离构件113类似，处理构件133在成对竖直轨路135上竖直移动，成对竖直轨路135被安装在限定容器接收区130的构架结构131的一侧上。处理构件133可以使用已知工具在轨路135上移动，例如滚珠丝杠机构或皮带传动。虽然成对竖直轨路135提供了稳定性，但是处理构件133也可以在单个竖直轨路上或者是多于两个的竖直轨路上移动。

处理构件133也可水平移动，以允许处理构件133接合目标容器21并将目标容器21从堆垛10中提取出来。具体地，处理构件133的至少部分可在容器接收区130与堆垛接收区110之间水平移动。在这一实施例中，处理构件133包括伸缩臂136，伸缩臂136被配置为沿水平方向在容器接收区130与堆垛接收区110之间线性延伸和收缩。图14示出了处于延伸状态的臂136，使得臂136位于堆垛接收区110内且与目标容器21相邻。

处理构件133被配置为可释放地接合堆垛10中的目标容器21，使得目标容器21一旦接合便能分别通过竖直和/或水平移动处理构件133而竖直和/或水平移动。与分离构件113类似，处理构件133可以包括任何合适的用于接合目标容器21的机构。例如，处理构件133可以包括一个或多个接合特征134，一个或多个接合特征134被配置为朝着或远离堆垛10移动，以分别接合和释放容器20上的对应特征。例如，接合特征134可以是一个或多个突起（例如，朝着堆垛沿水平方向延伸）、凹槽和孔口等。处理构件133可以包括用于朝着或远离堆垛移动接合特征的一个或多个致动器。接合特征134可以相对于处理构件133的部分被移动，或者处理构件133可以整体朝着或远离堆垛10移动。致动器可以是线性致动器。致动器可以是任何合适类型的致动器，例如气动致动器、液压致动器和电动致动器等。

与堆垛分离机构112类似，容器处理机构132进一步包括可在第二成对竖直轨路135上移动的类似的第二处理构件133，第二成对竖直轨路135在限定容器接收区130的构架结构131的相对侧上。相对的成对处理构件133可被配置为一起竖直移动并在它们之间使用上述接合特征134接合目标容器21。

尽管在这一实施例中，处理构件133被设置为成对且相对，但是容器处理机构131并不限于这一布置，它也可以具有仅在堆垛10一侧上的处理构件133（以悬臂的方式接合并支撑目标容器21）、不相对的成对处理构件133（例如，用于接合目标容器21的相邻侧）或者多于两个的处理构件133（例如，用于接合目标容器21的多于两侧）。

一旦处理构件133已经与目标容器21接合，处理构件133的臂136便被配置为随后从容器接收区130的堆垛接收区110处缩回，以将目标容器21从堆垛10中水平提取出来并放入容器接收区130。图15示出了目标容器21被处理构件133提取至容器接收区130的状态下的堆垛处理装置100。

在将目标容器21水平移出堆垛10之前，处理构件133可以被配置为首先竖直向上移动，使得目标容器21脱离其下方的容器。例如，如果容器20包括互锁的堆叠特征，可能需要这样做。

容器接收区130进一步包括用于在已从堆垛10中将目标容器21提取后从处理构件133接收目标容器21的容器接收表面137。在这一实施例中，容器接收表面137采用接收输送机的形式（例如滚筒输送机或带式输送机），输送机可在容器接收区130内独立于处理构件133竖直移动。接收输送机137可以在与处理构件133相同的轨路上竖直移动，或者可以使用已知工具例如滚珠丝杠机构或皮带传动在不同的轨路或轨路组上竖直移动。

如图16所示，接收输送机137被配置为竖直移动以接触目标容器21。一旦接收输送机137够到目标容器21，处理构件133便被配置为释放目标容器21（例如，通过让接合特征134远离目标容器21移动），以便目标容器21自由搁置在接收输送机137上。

接收输送机137可被配置为在处理构件133操作期间的任何时候朝着目标容器21的竖直位置而竖直移动。例如，一旦目标容器已经从堆垛10中完全提取出来，接收输送机137便可以开始仅朝着目标容器21移动，或者接收输送机137便可以开始朝着处理构件133移动，以便在目标容器已经从堆垛10中完全提取出来时，接收输送机137已经处于正确的竖直位置或正确的竖直位置附近以接收目标容器21。

堆垛处理装置100进一步包括与容器接收区130水平相邻的容器端口区150，以用于从容器接收区130接收目标容器21。容器端口区150包括容器端口151，被配置为从容器接收区130接收目标容器21。容器端口151包括能够接收目标容器21的端口表面152。端口表面151可以被固定在预定的竖直位置，例如便于人类操作员或机械设备访问目标容器21的内容物的高度。在这一实施例中，端口表面152采用输送机（例如，滚筒输送机或带式输送机）的形式，但是端口表面152也可以采用其他形式，例如静置平台、人工操作载具和自动导引车等。

如图17所示，一旦接收输送机137已经接收目标容器21，接收输送机137便竖直移动至端口表面152。一旦接收输送机137已与端口表面152对齐，接收输送机137便能够将目标容器21输送到端口表面152上，正如图18所示。从端口表面152，目标容器21随后可被运输到另一目的地，例如通过输送机、人工或载具等。

尽管上述容器接收表面137可在容器接收区130内竖直移动，但是容器接收表面137的竖直位置也可以被固定（例如，固定在与端口表面152相同的竖直位置），且处理构件133可以被配置为在释放目标容器21之前朝着容器接收表面137竖直移动。然而，在图9-18中，可以看到堆垛10的底部要比固定的端口表面152低。由此，提供可在容器接收区130内竖直移动（尤其是可在堆垛10最底部的容器下方移动）的容器接收表面137让处理构件133能够提取端口表面152下方的任何容器并让这些容器能被提升至端口表面152。在替代性的实施例中，容器堆垛10可以被接收在堆垛处理装置100处，使得堆垛10的底部处于与端口表面152相同或者高于端口表面152的高度。在这些情况下，容器接收表面137无需竖直移动以让处理构件133能够访问堆垛10底部处的容器20。

堆垛处理装置100还能以可逆的方式发挥作用，将空闲容器嵌入到堆垛中。空闲容器24被限定为将被嵌入到堆垛10中的容器20。因此，如果已经从堆垛10中提取出来的目标容器21将被嵌入到堆垛10或者被嵌入到不同的堆垛10中，它可被称为空闲容器24。空闲容器24也可是之前未曾作为堆垛10的部分的容器20。空闲容器24可以在容器端口151处抵达堆垛处理装置100。

从图18所示的堆垛处理装置100的状态开始，现在可进行许多不同的操作。

如果另一目标容器21将从相同堆垛10中提取出来，且下一个目标容器21恰巧是现在位于下层子堆垛11b的顶部的容器，则分离构件113可以保持原位，而处理构件133可以按照上文所述方式竖直和水平移动，以从堆垛中提取下一个目标容器21。

如果下一个目标容器21位于相同堆垛10的其他地方，则分离构件113可以将上层子堆垛11a降低并释放在下层子堆垛11b上以重整堆垛10。随后，分离构件113可以进行另一分离操作来将堆垛10在适当的位置分离，以让处理构件113按上文所述的方式提取下一个目标容器21。

如果空闲容器24将在目标容器21刚被提取出来的相同位置被嵌入相同堆垛10中，则分离构件113可以在空闲容器24抵达容器端口151处并被移动到容器接收区130中的接收输送机137上时保持原位。随后，处理构件113可竖直移动至空闲容器24处以与其接合，或者接收输送机137可竖直移动以将空闲容器24朝着处理构件133提升，以便处理构件133能够接合空闲容器24。随后，处理构件133可将空闲容器24水平移动到上层子堆垛11a与下层子堆垛11b之间的间隙中，并将空闲容器24释放在下层子堆垛11的顶部。随后，分离构件113可将上层子堆垛11a降低并释放在被嵌入的空闲容器24的顶部上以重整堆垛10。

如果空闲容器24将被嵌入相同堆垛10，但是位置与目标容器21刚被提取的位置不同，则分离构件113可以首先将上层子堆垛11a降低并释放在下层子堆垛11b上以重整堆垛10。随后，分离构件113可以进行另一分离操作来将堆垛10在适当的位置分离，以让处理构件113将空闲容器24嵌入堆垛10中的预期位置。

容器20可以在各种不同的位置以上文所述的方式从相同的堆垛10中提取或被嵌入相同的堆垛10，直到不再需要对堆垛10进行操作。随后，分离构件113可重整堆垛10，而堆垛10可随后从堆垛接收区110被运输至不同地点。随后，不同的竖直容器堆垛10可被运输到堆垛接收区110中以用于容器提取和/或嵌入。

堆垛处理装置110可以被配置为仅提取目标容器21、仅嵌入空闲容器24或者进行提取和嵌入两项操作。

应理解，如果目标容器21处于堆垛10的顶部，则在处理构件113提取目标容器21之前无需分离堆垛10。类似地，如果空闲容器24将被嵌入到堆垛10的顶部上或者堆垛10的底部，也无需将堆垛10进行分离（尽管在第二种情况中，整个堆垛10将需要被分离构件113提升）。

图9至18所示的堆垛处理装置100的各种修改对技术人员来说显而易见。

例如，与容器接收区130水平相邻的容器端口区150是可选的。相比提供容器端口区150，目标容器21也可以从容器接收区130中的容器接收表面137直接移除（例如，通过人力或载具），或者容器接收表面137也可以是载具的部分，直接从处理构件137处接收目标容器21并将其运输到不同地点。

在容器接收区130内提供容器接收表面137也是可选的。例如，处理构件133可以被配置为直接放置目标容器24并将目标容器24释放在容器端口151的端口表面152上。通过提供可在堆垛接收区110、容器接收区130与容器端口区150之间水平移动的处理构件133可以实现这一点。例如，处理构件133可以包括被配置为从容器接收区130延伸到堆垛接收区110以及从容器接收区130延伸到容器端口区150的可伸缩臂136。

处理构件133可以在堆垛接收区110而非容器接收区130内竖直移动。在这一变型中，处理构件133可以在堆垛接收区110内独立于分离构件113竖直移动。为了水平提取目标容器21，处理构件133可以包括从堆垛接收区110水平延伸到容器接收区130的可伸缩臂136。

图19示出了堆垛处理装置100的堆垛接收区110的视图，其中堆垛分离机构112进一步包括可在堆垛接收区110内独立于分离构件113竖直移动的支撑构件118。支撑构件118被配置为使用接合特征119可释放地接合堆垛中的容器20，接合特征119与上述用于分离构件113和处理构件133的接合特征类似。

与分离构件113和处理构件133类似，可以提供相对的成对分离构件118。支撑构件113可以在与分离构件113相同的竖直轨路115上或不同的竖直轨路上或部分共享的轨路上移动。

支撑构件118的一个目的在于支撑目标容器21下方的容器，以便在处理构件133提取目标容器21时，防止目标容器21下方的容器意外被提升或随着目标容器21一起移动。为了做到这一点，支撑构件118被配置为竖直移动并与紧接着目标容器21下方的容器23接合，并在处理构件133提取目标容器21时将容器23保持在原位。

替代地或附加地，支撑构件118可以在分离构件113提升上层子堆垛11a时支撑下层子堆垛11b，使得下层子堆垛11b中没有容器会意外随着上层子堆垛11a一起被提升。为了做到这一点，支撑构件118被配置为竖直移动并与目标容器21接合，并在分离构件113分离堆垛10时将目标容器21保持在原位。一旦堆垛10被分离，支撑构件118可随后竖直向下移动并与紧接着目标容器21下方的容器23接合（如上所述），以便在处理构件133提取目标容器21时支撑目标容器21下方的容器。

图20示出了堆垛处理装置100，其中堆垛处理装置100进一步包括被配置为从容器端口151接收被提取的目标容器21的容器处理区160。在容器处理区160，目标容器可以进行处理，例如，可以通过人工或机械设备将货物放在目标容器中或从目标容器取出。堆垛处理装置100还可以包括缓冲区，之前或之后被提取的目标容器21可以被暂时存储在缓冲区，而不会堵塞容器处理区160。可以使用输送机布置或其他运输工具在容器端口151、容器处理区160与缓冲区161之间移动容器。

图21示出了堆垛处理装置100，其中容器端口区150包括两个容器端口151——出料端口153以及进料端口154，出料端口153被配置为从容器接收区130接收被提取的目标容器21，进料端口154被配置为接收将被移动到容器接收区130以嵌入堆垛10的空闲容器24。出料端口153位于进料端口154竖直下方，使得目标容器21能在一个竖直层面退出容器接收区，而空闲容器24能在另一竖直层面进入容器接收区130。

在这一布置中，采用接收输送机形式的容器接收表面137可在容器接收区130内至少在出料端口153与进料端口154之间竖直移动，以便从处理构件133处移除的目标容器21能被移动到出料端口153，而接收在进料端口154处的空闲容器24能够被移动到容器接收表面137上。

在这一布置中，出料端口153和进料端口154通过位于容器接收区130外部的容器路径170连接，以使目标容器21能从出料端口153行进至进料端口154。以这种方式，目标容器21可以从堆垛10中被提取到出料端口153，并沿着容器路径170行进——目标容器21可以在容器路径上进行处理（例如，可以将货物从目标容器21中取出或将货物放进目标容器21），随后抵达进料端口154，在进料端口154，目标容器21（现在的空闲容器）可被重新嵌入至相同的堆垛10或者被嵌入到已经抵达堆垛接收区110的不同堆垛10。容器路径170可以包括允许容器20从出料端口153不间断行进至进料端口154的连续路径，尽管在使用中，容器20可以停在沿着容器路径170的一个或多个地点以进行处理（例如，可以将货物放进容器20中或从容器20中取出）。一个或多个容器处理区160和/或一个或多个缓冲区161（未示出）可以位于容器路径170上，如上文参照图20所述。容器路径170可以被配置为沿着容器路径自动运输容器20；例如，容器路径170可以采用输送机的形式。

为了让目标容器21在出料端口153与进料端口154之间的竖直距离上进行，容器路径170包括采用倾斜输送机形式的竖直运输工具171。然而，也可以使用其他竖直运输工具171，例如升降机构（例如采用输送机的竖直移动区段的形式）。

图22示出了堆垛处理装置100，其中容器端口区150包括位于进料端口154竖直下方的出料端口153。在这一布置中，容器接收表面137不会被配置为在容器接收区130内竖直移动，而是被固定在与出料端口153的端口表面152相同的竖直位置。为了将容器20从容器接收区130高效运输到出料端口，以及从进料端口154高效运输到容器接收区130，容器处理机构131包括两对竖直布置的处理构件133a、133b，它们可独立于彼此在容器接收区内竖直移动。两对处理构件133a、133b可以在共享的竖直轨路或者在不同的竖直轨路上竖直移动。一对处理构件——在此称为“提取对”133a被配置为从堆垛10提取目标容器21并将它们转运到容器接收表面137以便运输到出料端口153。另一对处理构件——在此称为“嵌入对”133b被配置为从进料端口154接合容器24并将它们嵌入到堆垛10中。为了避免提取对133a与嵌入对133b之间发生冲突，嵌入对133b位于提取对133a上方。为了让嵌入对133b与进料端口153的空闲容器24接合，嵌入对133b的至少部分可进一步在容器接收区130与容器端口区150之间水平移动。例如，嵌入对133b可以包括可伸缩臂136，可伸缩臂136被配置为沿着容器端口区150的方向以及堆垛接收区110的方向延伸。

提供两对处理构件133a、133b（其中一对用于提取，一对用于嵌入）并非必需，也可以用一对处理构件133进行两项任务，尽管效率较低。提供两对处理构件133a、133b也提供了冗余部件，以防有一对处理构件发生故障。此外，容器接收表面137无需被竖直固定，而是可以在容器接收区130内竖直移动，与图21的布置类似。

容器接收表面137也是可选的，且提取对处理构件133a的至少部分可以被配置为在容器接收区130和容器端口区150之间移动，以将目标容器直接移动到出料端口153。

与图21的布置类似，图22的布置包括位于容器接收区130外部并将出料端口153连接至进料端口154的容器路径170。容器路径170包括采用升降机构形式的竖直运输工具171，此升降机构将容器从出料端口153的高度提升到进料端口154的高度。升降机构171可以采用例如竖直移动的输送机区段的形式。升降机构171可以被配置为将容器提升到便于人类操作员访问容器内容物（例如从容器中取出货物或将货物放进容器中）的高度。如果堆垛10包括不同高度尺寸的容器20，则升降机构171可以被配置为将每个容器的顶部抬高至相同的竖直位置，而不考虑容器的高度尺寸，以便每个容器处于一致的竖直位置供人类操作员或其他设备进行访问。

尽管在图21和图22的布置中，容器端口区150包括位于进料端口154竖直下方的出料端口153，但是容器端口区150也可以包括容器端口151的其他布置。例如，进料端口154可以位于出料端口153的竖直下方。概括而言，容器端口区150可以包括竖直布置或者布置在容器接收区周围的水平平面内的单个容器端口151或者复数个容器端口151。被竖直布置时，容器端口151可以被布置在彼此正上方或下方，或者容器端口151可以彼此水平偏离。容器端口区150可以包括单个的出料端口153和/或单个的进料端口154。容器端口区可以包括单个出料端口153和复数个进料端口154、或者复数个出料端口153和单个进料端口154，或者复数个出料端口153和复数个进料端口154。每个出料端口153可以被配置为将目标容器21运输至不同地点。每个进料端口154可以被配置为从不同地点接收空闲容器24。在容器端口151被布置在容器接收区周围的水平平面内的布置中，容器接收区130中的容器接收表面137可以被配置为围绕竖直轴旋转以将其与每个容器端口151对齐，或者容器接收表面137可以沿复数个不同方向（例如，垂直方向）的任意一个输送容器。

图23示出了可操作地连接在一起的两个堆垛处理装置100的布置。具体地，第一堆垛处理装置100a被配置为从堆垛10中提取目标容器21并包括出料端口153。第二堆垛处理装置100b被配置为将空闲容器24嵌入至堆垛10并包括进料端口154。第一堆垛处理装置100a的出料端口153通过容器路径170（例如输送机）连接至第二堆垛处理装置100b的进料端口154，以便提取在第一堆垛处理装置100a中的目标容器21能够作为空闲容器24被送到第二堆垛处理装置100b中。

在沿着容器路径170行进时，容器可以进行处理。例如，货物可以通过人工或机械设备从容器中取出或放入容器内。容器路径170可以包括一个或多个容器处理区160，容器可在此停下以允许从容器中取出货物或将货物放进容器中。容器路径170可以包括一个或多个缓冲区161，用于暂时存储容器而不会堵塞两个堆垛处理装置100a、100b之间的路径。

图24示出了堆垛处理装置100，其中堆垛处理装置100进一步包括配置为确定堆垛10内一个或多个容器20的竖直位置的第一容器识别系统181。容器识别系统181可以是控制系统180的部分，控制系统180用于控制分离构件113和处理构件133的竖直移动。

在这一实施例中，容器识别系统181采用视觉系统181的形式。视觉系统181包括被配置为在堆垛10接近堆垛接收区110时捕捉容器堆垛10的一个或多个图像的摄像头182。随后，一个或多个处理器被配置为分析堆垛10的图像以确定堆垛10中一个或多个容器20的竖直位置，使得控制系统180的一个或多个处理器能够命令分离构件113和处理构件133竖直移动到合适的竖直位置，以便在正确的位置分离堆垛10和提取目标容器21。

例如，每个容器20可以包括能被视觉系统181识别的视觉标识符（例如条形码或二维码）。此外，控制系统180可以包括数据存储库，数据存储库包括将容器20的视觉标识符与容器20的高度尺寸相关联的数据。由此，通过识别堆垛10的每个容器20并使用与它们的高度尺寸相关的数据，控制系统180能够确定分离构件113和处理构件133为执行其各自功能而需要行进的竖直距离。

替代地，视觉系统181的一个或多个处理器可以被配置为运行图像处理和图像分析技术例如边缘检测，以确定堆垛10中一个或多个容器20的竖直位置。

相比在它接近堆垛接收区110时捕捉堆垛10的图像，摄像头也可以被配置为在它处于堆垛接收区110中时捕捉堆垛10的一个或多个图像。

相比捕捉整个堆垛10的图像，摄像头182也可以被配置为在堆垛接收区110内竖直移动并在摄像头沿堆垛10上下行进时捕捉容器20侧面的图像。摄像头182可以随分离构件113一起或者独立于分离构件113竖直移动。一旦一个或多个处理器识别目标容器21（通过识别如上所述的标识符），控制系统180便能相应地移动分离构件113和处理构件133以执行其各自功能。

容器识别系统181可以替代性地采用RFID系统的形式，其中每个容器20包括RFID标签，而控制系统180包括RFID读取器。当堆垛10接近堆垛接收区110时，RFID读取器可以被配置为读取堆垛10中容器20的RFID标签，或者RFID读取器可以被配置为在堆垛接收区110内竖直移动并在RFID读取器沿堆垛10上下行进时读取每个容器20的RFID标签。RFID读取器可以随分离构件113一起或者独立于分离构件113竖直移动。一旦RFID读取器识别目标容器21，控制系统180便能相应地移动分离构件113和处理构件133以执行其各自功能。

容器标识符（例如条形码、二维码、RFID标签等）可以唯一地标识容器20，或者可以标识某一类的容器20（例如，相同的标识符可以应用于所有具有特定尺寸的容器）。

如果容器20全都具有相同的尺寸，则可以不需要容器识别系统。在这种情况下，为了将分离构件113和处理构件133移动到合适的竖直位置以提取目标容器21，控制系统180只需要知道目标容器21在堆垛内的相对位置（例如，从底部起的第三个容器）以及容器20的预定高度尺寸。

图24还示出了容器端口区150处的第二容器识别系统，第二容器识别系统被配置为识别进入容器端口151的容器。具体地，容器识别系统185包括出料摄像头186和进料摄像头187，出料摄像头186被配置为识别进入出料端口153的目标容器，而进料摄像头187被配置为识别进入进料端口154的目标容器。出料摄像头186和进料摄像头187可以被配置为通过与上述第一容器识别系统182相同的方式识别容器（即通过每个容器上的标识符）。第二容器识别系统185允许控制系统180能够双重检查正确的目标容器已经从堆垛10中提取出来以及双重检查即将被嵌入堆垛的空闲容器24。第二容器识别系统185还可以被配置为在容器进入容器端口151时检查每个容器的内容物（例如使用图像识别技术）。

与第一容器识别系统181类似，第二容器识别系统185能够使用识别容器的替代性方法，例如RFID标签和读取器。第二容器识别系统185还可位于容器接收区而非容器端口区处，以用于识别进入容器接收区的容器。

容器识别系统181、185并不限于用于堆垛处理装置100，而是可以用于本发明描述的任何的堆垛处理装置。

图25示出了与图9至18的堆垛处理装置100功能类似的堆垛处理装置200，因为堆垛处理装置200也能从竖直容器堆垛10中提取目标容器21和/或将空闲容器24嵌入竖直容器堆垛10。然而，相比将堆垛10分成两个子堆垛11（上层子堆垛和下层子堆垛），图25所示的堆垛处理装置能够将堆垛分成多于两个的子堆垛。通过将堆垛10分成多于两个的子堆垛，可以从分离的堆垛10中提取多于一个的目标容器24和/或可以将多于一个的空闲容器24嵌入分离的堆垛10，而不必再在每次提取或嵌入操作之间重整堆垛10。

与堆垛处理装置100类似，堆垛处理装置200包括用于接收竖直容器堆垛10的堆垛接收区210。相比于堆垛处理装置100，堆垛接收区210并不限定在柱状框架结构内，而是由位于堆垛接收区210一侧的构架结构211部分限定。图26示出了堆垛接收区210内部的竖直容器堆垛10，其中构架结构211位于堆垛10的一侧。

图27示出了堆垛10和构架结构211的侧视图。堆垛接收区210包括堆垛分离机构212，堆垛分离机构212包括复数个竖直布置的分离构件213，复数个竖直布置的分离构件213可独立于彼此在堆垛接收区210内竖直移动。分离构件213可在由构架结构211支撑的竖直轨路215（图25可见）上移动。分离构件213可以使用已知机构独立于彼此在轨路215上竖直移动。例如，竖直轨路215可以是静止的，而每个分离构件213可以包括配置为沿着轨路215移动分离构件213的电机。竖直轨路215可以包括与分离构件213接触的电线，以用于为电机输送电力。

与堆垛处理装置100类似，每个分离构件213被配置为可释放地接合堆垛10中的容器20。分离构件213可以包括用于与容器20上的特征接合的任何合适机构，正如涉及堆垛处理装置100时所述。

尽管在这一实施例中，分离构件213仅设置在堆垛接收区210的一侧上，但是分离构件213也可以成对并相对地布置，类似于堆垛处理装置100。

图27和28示出了从释放位置移动到接合位置以接合堆垛10中的每个容器20的分离构件213。如这些图所示，堆垛接收区210包括足够与堆垛10中的每个容器20接合的分离构件213。分离构件213的数量优选地至少与堆垛处理装置200设计用来接收和处理的被堆叠容器20的最大数量相对应。

如图29所示，一旦分离构件213已经与堆垛10中的每个容器20接合，分离构件213便相对于彼此竖直提升每个容器20，由此每个单独容器20与紧挨着其上下方的容器20竖直间隔开。现在，可以认为堆垛10已经被分成复数个子堆垛11，其中每个子堆垛11仅包含一个容器20。

与堆垛处理装置100类似，堆垛处理装置200包括容器接收区230，容器接收区230包括处理构件233，正如图30所示。与堆垛处理装置100的容器接收区130相比，容器接收区230并非由构架结构限定，而是可被视为与堆垛接收区210水平相邻的区域，目标容器21从堆垛接收区210中提取。

处理构件233可竖直移动，以让处理构件233到达分离后堆垛10中任意容器20的竖直位置。处理构件233可在由构架结构215支撑的竖直轨路235上竖直移动。如上文涉及堆垛处理装置100的处理构件133时所述，处理构件233可以使用已知工具在竖直轨路235上移动。

与堆垛处理装置100的处理构件133相似，处理构件233被配置为可释放地接合被分离堆垛10中的目标容器21并可以包括用于与目标容器21上的特征接合的任何适合的机构，正如上文涉及处理构件133时所述。

如图30所示，分离构件213位于堆垛接收区210的一侧，以用于接合堆垛10中容器20的一侧，而处理构件233沿着堆垛接收区210的相邻侧延伸，以用于接合堆垛10中容器20的相邻侧。

一旦处理构件233已经竖直移动到目标容器21的竖直位置并与其接合，则将接合目标容器21的分离构件213配置为释放目标容器21。

处理构件233的至少部分可朝着或远离堆垛接收区210水平移动，以允许处理构件233将目标容器21从堆垛10中水平提取出来。如图30和图31所示，相比于堆垛处理装置100的处理构件133的线性水平移动，处理构件233被可枢转地安装，以用于围绕竖直轴的水平移动。在这一实施例中，处理构件233可以可枢转地移动90度，使得一旦处理构件233与目标容器21接合（且分离构件213已经释放目标容器21），处理构件233的枢转移动便会导致目标容器21沿着水平平面从堆垛10中枢转而出并进入容器接收区230。

一旦目标容器21已经从堆垛10中提取出来，处理构件233随后便被配置为竖直移动以将目标容器21放置和释放在位于容器接收区230中的容器接收表面237上。在这一实施例中，容器接收表面237采用接收输送机237（图25所示）的形式。接收输送机237处于固定的竖直位置，但是容器接收表面237也可被配置为在容器接收区230内竖直移动，正如上文涉及堆垛处理装置100的容器接收表面137时所述。

与堆垛处理装置100类似，堆垛处理装置200可被视为具有与容器接收区230水平相邻的容器端口区250。如图25所示，容器端口区250包括出料端口253和进料端口254，出料端口253被配置为从容器接收区230接收目标容器21，而进料端口254被配置为接收将被移动到容器接收区230中的空闲容器24。在这一实施例中，出料端口253和进料端口254被布置在容器接收区230周围的水平平面内。出料端口253通过容器接收区230外部的容器路径270连接至进料端口254，沿着容器路径270，目标容器21能够从出料端口253行进至进料端口254，以便重新嵌入至相同堆垛10或不同的堆垛10。在这一实施例中，容器路径270采用输送机270的形式。目标容器21可以在沿着容器路径270行进时进行处理，例如，可以将货物放入目标容器中或从目标容器中取出，并且容器路径270可以包括容器处理区和缓冲区，正如上文涉及容器路径170时所述。

在分离堆垛10时，处理构件233可以使用上述相同过程接连提取多个目标容器21。

堆垛处理装置200还可以以可逆的方式发挥作用，将空闲容器24嵌入堆垛10中的任意位置。具体地，一旦目标容器21已经从堆垛10中提取出来，分离构件213可以在处理构件233与接收在容器接收区230中的空闲容器24接合时保持原位。随后，处理构件233可将空闲容器24嵌入至被提取的目标容器21所留下的空间中，并且之前与被提取目标容器21接合的分离构件213现在可与被嵌入的空闲容器24接合。随后，处理构件213可释放空闲容器24，而分离构件213可一起竖直移动来重整堆垛10。

如果空闲容器24的高度尺寸不同于被提取的目标容器21，则分离构件213可以调整它们的竖直位置，以便为待嵌入的空闲容器24提供大小合适的空间。

在被嵌入堆垛后，空闲容器24并不一定要由分离构件213进行接合。相反，如果每个分离构件213足够坚固到承受多于一个容器20的重量，空闲容器24便可以放在堆垛10中容器20的顶部上。

如果多个目标容器21已经从堆垛10中提取出来，则多个空闲容器24便可在重整堆垛10之前嵌入被提取目标容器21所留下的空间内。

尽管在这一实施例中堆垛分离机构212包括足够的分离构件213以接合并提升堆垛中每一个容器，但这一点并非必不可少，堆垛分离机构212也可以包括至少两个分离构件213，以将堆垛10分成多于两个的子堆垛11，子堆垛11包含一个或多个容器20。

应理解，堆垛处理装置200的特征可与堆垛处理装置100的特征相结合，反之亦然。例如，涉及堆垛处理装置100、200时所述的堆垛接收区110、210、容器接收区130、230、容器端口区150、250和容器路径170、270并非只特定于这些堆垛处理装置，而是可按任意组合进行结合以形成适合从堆垛中提取容器和/或将容器嵌入堆垛的堆垛处理装置。

一个或多个堆垛处理装置100、200可以形成更宽阔的存储和取回系统的部分，例如参照图6至8所述的系统，其中货物存储在容器中，而容器被布置在竖直堆垛10中。存储和取回系统可以包括拣选站，在拣选站，例如为了履行客户订单，货物从单独容器中移出。拣选站可以包括被配置为将目标容器从堆垛10中提取出来以便将货物从目标容器中移出的堆垛处理装置100、200。堆垛处理装置100、200还可被配置为将被提取容器退回至堆垛。例如，图20-23中所示的布置可以被用作拣选站。存储和取回系统还可以包括填充站，在填充站，空置容器被填满待存储的货物。填充站可以包括被配置为将填满的容器嵌入现有堆垛10中或形成新的堆垛10的堆垛处理装置100、200。系统内的堆垛10可以采用上述堆垛单元40的形式，而存储和取回系统可以进一步包括一个或多个载具50，正如上文所述。

Claims (45)

1.存储和取回系统，所述存储和取回系统包括：

一个或多个堆垛单元，每个堆垛单元包括：

架子，所述架子包括架子顶部以及从所述架子顶部向下延伸的一个或多个腿部；以及

一个或多个容器，所述一个或多个容器位于所述架子顶部；

所述存储和取回系统进一步包括一个或多个载具，所述一个或多个载具的尺寸被设计成允许所述载具在所述架子顶部之下移动，每个载具包括可在抬高位置和降低位置之间移动的升降机构，以分别将所述堆垛单元抬离所述地面和将所述堆垛单元降低至所述地面。

2.根据权利要求1所述的存储和取回系统，其中，每个堆垛单元包括直接堆叠在彼此顶部的复数个容器，以形成位于所述架子顶部的竖直堆垛。

3.根据权利要求2所述的存储和取回系统，其中，所述容器被可逆地堆叠在彼此顶部。

4.根据权利要求3所述的存储和取回系统，其中，每个容器包括一个或多个互锁特征，所述一个或多个互锁特征被配置为与所述竖直堆垛中相邻容器的一个或多个对应互锁机构可逆地互锁。

5.根据前述权利要求任意一项所述的存储和取回系统，其中每个容器可移除地接收在所述架子顶部上。

6.根据权利要求5所述的存储和取回系统，其中，每个容器包括一个或多个互锁特征，所述一个或多个互锁特征被配置为与所述架子顶部的一个或多个对应互锁机构可逆地互锁。

7.根据前述权利要求任意一项所述的存储和取回系统，其中，所述架子顶部包括一个或多个定位特征，所述一个或多个定位特征被配置为与所述一个或多个容器上的一个或多个对应的定位特征配合，以帮助将所述容器定位于所述架子顶部上的特定位置。

8.根据前述权利要求任意一项所述的存储和取回系统，其中，所述每个容器的覆盖区与所述架子的覆盖区基本相同。

9.根据前述权利要求任意一项所述的存储和取回系统，其中，每个载具为自动或自主载具。

10.根据前述权利要求任一项所述的存储和取回系统，其中，所述升降机构包括可在所述抬高位置与所述降低位置之间相对于所述载具的剩余部分移动的升降表面，以便在所述升降表面处于所述抬高位置时所述升降表面与所述架子顶部接合，而在所述升降表面处于所述降低位置时与所述架子顶部脱离。

11.根据权利要求10所述的存储和取回系统，其中，所述升降表面包括一个或多个互锁特征，所述一个或多个互锁特征被配置为在所述升降机构处于所述抬高位置时与所述架子顶部上的一个或多个对应的互锁特征可逆地互锁。

12.根据前述权利要求任意一项所述的存储和取回系统，其中，所述架子顶部和所述一个或多个腿部限定所述架子顶部下方的空间以及用于允许所述载具进入和离开所述空间的一个或多个侧面开口。

13.根据权利要求12所述的存储和取回系统，其中，所述架子顶部和所述一个或多个腿部限定成对的相对侧面开口。

14.根据权利要求12或权利要求13所述的存储和取回系统，其中，所述架子包括被布置成彼此正交的两对相对的侧面开口。

15.根据前述权利要求任意一项所述的存储和取回系统，其中，每个载具的尺寸被设计，使得每个载具在所述竖直方向上能够完全适应所述架子顶部下方的所述空间。

16.根据权利要求12至15中任意一项所述的存储和取回系统，其中，每个载具的尺寸被设计，使得所述载具的所述横向外周边能够被完全容纳在所述空间内。

17.根据前述权利要求任意一项所述的存储和取回系统，包括按网格图形布置的复数个堆垛单元。

18.根据任意前述权利要求所述的存储和取回系统，进一步包括用于存储所述一个或多个堆垛单元的存储区域；在此从堆垛单元的一个或多个容器中拣选货物的拣选站；以及填充站，空置或部分装满的容器在所述填充站被填满货物并被布置为形成新的堆垛单元或者被转运到现有的堆垛单元上；以及控制系统，所述控制系统通信性耦合至所述一个或多个载具并被配置为控制所述载具的移动，以便在所述存储区域、所述拣选站和所述填充站之间运输堆垛单元。

19.根据权利要求18所述的存储和取回系统，其中，所述存储区域包括被布置在所述存储区域中所述堆垛单元上方的容器升降设备，所述容器升降设备被配置为从所述堆垛单元之一的所述顶部将容器转运到另一堆垛单元的所述顶部。

20.用于将容器移出和/或移入竖直容器堆垛的堆垛处理装置，包括：

用于接收竖直容器堆垛的堆垛接收区；

堆垛分离机构，堆垛分离机构包括被配置为可释放地接合堆垛中的容器的分离构件，分离构件可在堆垛接收区竖直移动，以允许分离构件与堆垛中的任何容器接合并将所接合的容器竖直提升以将堆垛分成上层子堆垛和下层子堆垛，进而将目标容器暴露在下层子堆垛的顶部；以及

容器处理机构，容器处理机构包括被配置为可释放地接合堆垛中的容器的处理构件，处理构件可相对于堆垛接收区竖直移动并能水平移动，以便允许处理构件与目标容器接合并将目标容器从堆垛中水平提取出来，和/或以可逆的方式将空闲的容器嵌入到堆垛中。

21.根据权利要求20所述的堆垛处理装置，其中，所述处理构件的至少部分可在水平方向上朝着或远离所述堆垛接收区线性移动。

22.根据权利要求20或权利要求21所述的堆垛处理装置，其中，所述处理构件包括可伸缩臂，所述可伸缩臂被配置为在水平方向上朝着或远离所述堆垛接收区线性延伸和缩回。

23.根据权利要求20至22中任意一项所述的堆垛处理装置，其中，所述处理构件的至少部分被可枢转地安装，以用于在水平方向上朝着或远离所述堆垛接收区的移动。

24.根据权利要求20至23中任意一项所述的堆垛处理装置，其中，所述分离构件的至少部分和/或所述处理构件的至少部分可朝着或远离所述堆垛移动，以分别接合和释放所述堆垛中的容器。

25.根据权利要求20至24中任意一项所述的堆垛处理装置，其中，所述堆垛分离机构包括成对的水平相对的分离构件，所述成对的水平相对的分离构件被配置为在其之间接合容器，和/或所述容器处理机构包括成对的水平相对的处理构件，所述成对的水平相对的处理构件被配置为在其之间接合容器。

26.根据权利要求20至25中任意一项所述的堆垛处理装置，进一步包括与所述堆垛接收区水平相邻的容器接收区，其中所述处理构件可在所述容器接收区内竖直移动并且可在所述容器接收区和所述堆垛接收区之间水平移动，以从所述堆垛将所述目标容器提取至所述容器接收区和/或从所述容器接收区将空闲容器嵌入至所述堆垛。

27.根据权利要求26所述的堆垛处理装置，进一步包括与所述容器接收区水平相邻的容器端口区，所述容器端口区包括容器端口，所述容器端口被配置为从所述容器接收区接收目标容器和/或接收将被移入所述容器接收区的空闲容器。

28.根据权利要求27所述的堆垛处理装置，其中，所述容器端口区包括复数个容器端口，所述复数个容器端口在所述容器接收区周围被竖直布置或被布置在水平平面内。

29.根据权利要求27或权利要求28所述的堆垛处理装置，其中，所述处理构件可在所述容器接收区和所述容器端口区之间水平移动，以允许所述处理构件将所述目标容器从所述容器接收区移动至所述容器端口的一个或多个和/或将空闲容器从所述容器端口的一个或多个将空闲容器移动至所述容器接收区。

30.根据权利要求29所述的堆垛处理装置，其中，所述容器处理机构包括复数个竖直布置的处理构件，每个处理构件可独立于所述其他处理构件在所述容器接收区内竖直移动，并且其中，所述复数个处理构件的至少一个处理构件可在所述容器接收区和容器端口区之间水平移动。

31.根据权利要求28至30中任意一项所述的堆垛处理装置，其中，至少一个所述容器端口是被配置为从所述容器接收区接收所述目标容器的出料端口，并且至少一个所述容器端口是被配置为接收将被移入所述容器接收区的空闲容器的进料端口。

32.根据权利要求31所述的堆垛处理装置，其中，所述出料端口通过所述容器接收区外部的容器路径连接至所述进料端口，沿着所述容器路径，所述目标容器能够从所述出料端口行进至所述进料端口。

33.根据权利要求32所述的堆垛处理装置，其中，所述出料端口和所述进料端口被竖直布置，并且所述容器路径包括竖直运输工具，所述竖直运输工具被配置为将容器从所述出料端口的高度移动至所述进料端口的高度。

34.根据权利要求27至33中任意一项所述的堆垛处理装置，其中，所述容器接收区进一步包括容器接收表面，所述容器接收表面被配置为从所述处理构件接收所述目标容器并将所述目标容器递送至所述容器端口的任意一个，和/或从所述容器端口的任何一个接收空闲容器以便通过所述处理构件嵌入至所述堆垛。

35.根据权利要求34所述的堆垛处理装置，其中，所述容器接收表面可独立于所述处理构件在所述容器接收区内竖直移动。

36.根据权利要求27至35中任意一项所述的堆垛处理装置，进一步包括容器处理区，所述容器处理区被配置为从所述容器端口接收所述目标容器以允许取出货物或将货物放进所述容器。

37.根据权利要求36所述的堆垛处理装置，进一步包括缓冲区，用于暂时存储一个或多个容器而不堵塞所述容器处理区。

38.根据权利要求20至37中任意一项所述的堆垛处理装置，其中，所述堆垛分离机构进一步包括支撑构件，所述支撑构件被配置为可释放地接合所述堆垛中的容器，所述支撑构件可在所述堆垛接收区内竖直移动，并被配置为在所述分离构件分离所述堆垛时和/或在所述处理构件提取所述目标容器时与所述下层子堆垛中的容器接合。

39.根据权利要求20至38中任意一项所述的堆垛处理装置，其进一步包括控制系统，所述控制系统包括被配置为确定所述堆垛中一个或多个容器的竖直位置的容器识别系统，其中所述控制系统被配置为基于所述确定的竖直位置竖直移动所述分离构件和/或处理构件。

40.根据权利要求20至39中任意一项所述的堆垛处理装置，其中，所述堆垛分离机构包括复数个竖直布置的分离构件，其中所述竖直布置的分离构件可独立于彼此在所述堆垛接收区内竖直移动，以允许所述竖直布置的分离构件移动并接合所述堆垛中的复数个容器，并将所述接合的容器相对于彼此竖直提升来将所述堆垛分成多于两个的子堆垛。

41.根据权利要求40所述的堆垛处理装置，其中，所述堆垛接收区被配置为接收预定最大数量的竖直堆叠的容器，并且所述竖直布置的分离构件的数量至少与所述竖直堆叠的容器的预定最大数量相对应，以移动并接合所述堆垛中的每个容器，并将每个容器相对于彼此竖直提升来将所述堆垛分成复数个子堆垛，每个子堆垛仅包含一个容器。

42.堆垛处理站，所述堆垛处理站包括：

根据权利要求20至41中任意一项所述的第一堆垛处理装置；

根据权利要求20至41中任意一项所述的第二堆垛处理装置；

其中，所述第一堆垛处理装置被连接至所述第二装置，以允许从所述第一堆垛处理装置的堆垛中被提取的目标容器行进至所述第二堆垛处理装置以便嵌入到所述第二堆垛处理装置的堆垛中。

43.堆垛处理系统，所述堆垛处理系统包括：

一个或多个竖直容器堆垛；

根据权利要求20至41中任意一项所述的一个或多个堆垛处理装置或者根据权利要求42所述的一个或多个堆垛处理站。

44.使用根据权利要求20至41中任意一项所述的堆垛处理装置来处理竖直容器堆垛的方法，所述方法包括以下所述步骤：

(i) 竖直提升所述堆垛内的容器以将所述堆垛分成上层子堆垛和下层子堆垛；

(ii) 水平提取位于所述下层子堆垛的顶部的目标容器和/或在所述上层子堆垛和所述下层子堆垛之间嵌入空闲容器；以及

(iii) 将所述上层子堆垛降低到所述下层子堆垛上以重整所述堆垛。

45.根据权利要求44所述的方法，进一步包扩以下所述步骤：在步骤（ii）中提取所述目标容器后，将货物放入所述目标容器和/或将货物从所述目标容器移出；以及将所述目标容器嵌入回所述堆垛或不同堆垛。