DE102021101213A1 - picking system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Kommissioniersystem (S) zur automatischen Kommissionierung von Objekten (9), wobei das Kommissioniersystem (S) einen mobilen Kommissionierroboter (R) und ein Aufnahmewerkzeug-Magazin (M) umfasst, in dem, zur Aufnahme unterschiedlicher Objekte (9) vorgesehene, Aufnahmewerkzeuge (8) gelagert sind, und der Kommissionierroboter (R) einen Lasthandhabungsmanipulator (L) mit einem Roboterarm (A) aufweist, der über eine Schnittstelle (11) verfügt, an die das Aufnahmewerkzeug (8) anbringbar und von der das Aufnahmewerkzeug (8) abnehmbar ist, wodurch das angebrachte Aufnahmewerkzeug (8) durch ein anderes Aufnahmewerkzeug (8) aus dem Aufnahmewerkzeug-Magazin (M) austauschbar ist. Es wird vorgeschlagen, dass an der Schnittstelle (11) des Roboterarms (A) und/oder am Aufnahmewerkzeug-Magazin (M) Identifikationssysteme (11, 12) verbaut sind, die eine Unterscheidung der Aufnahmewerkzeuge (8) ermöglichenThe invention relates to a picking system (S) for automatically picking objects (9), the picking system (S) comprising a mobile picking robot (R) and a receiving tool magazine (M) in which different objects (9) are provided for receiving , Recording tools (8) are stored, and the picking robot (R) has a load handling manipulator (L) with a robot arm (A) which has an interface (11) to which the recording tool (8) can be attached and from which the recording tool ( 8) is detachable, whereby the attached pick-up tool (8) can be exchanged for another pick-up tool (8) from the pick-up tool magazine (M). It is proposed that identification systems (11, 12) be installed at the interface (11) of the robot arm (A) and/or on the holding tool magazine (M), which enable the holding tools (8) to be distinguished
Description
Die Erfindung betrifft ein Kommissioniersystem zur automatischen Kommissionierung von Objekten, wobei das Kommissioniersystem einen mobilen Kommissionierroboter und ein Aufnahmewerkzeug-Magazin umfasst, in dem, zur Aufnahme unterschiedlicher Objekte vorgesehene, Aufnahmewerkzeuge gelagert sind, und der Kommissionierroboter einen Lasthandhabungsmanipulator mit einem Roboterarm aufweist, der über eine Schnittstelle verfügt, an die das Aufnahmewerkzeug anbringbar und von der das Aufnahmewerkzeug abnehmbar ist, wodurch das angebrachte Aufnahmewerkzeug durch ein anderes Aufnahmewerkzeug aus dem Aufnahmewerkzeug-Magazin austauschbar ist.The invention relates to a picking system for the automatic picking of objects, the picking system comprising a mobile picking robot and a pick-up tool magazine in which pick-up tools intended for picking up different objects are stored, and the picking robot has a load-handling manipulator with a robot arm that has a Has interface to which the recording tool can be attached and from which the recording tool can be removed, whereby the attached recording tool can be replaced with another recording tool from the recording tool magazine.
Unter Kommissionierung versteht man alle Methoden zur Zusammenstellung von bestimmten Objekten, insbesondere von Gütern in Warenlagern oder Warenverteilzentren, beispielsweise einem Lagerhaus, aus einem bereitgestellten Gesamtsortiment. Dabei soll die Zusammenstellung aufgrund von Aufträgen, z.B. Kundenaufträgen oder Produktionsaufträgen erfolgen. In jüngster Zeit werden hierfür vermehrt automatische Systeme eingesetzt. Dabei werden z.B. Packstücke als zu kommissionierende Objekte von autonom oder automatisiert betriebenen Transportfahrzeugen von einer Quellposition, z.B. einer Quellpalette, aufgenommen und auf einer auf dem Fahrzeug transportierten Zielpalette abgesetzt. Insbesondere werden hierzu mobile Kommissionierroboter verwendet, die die zu kommissionierenden Packstücke selbstständig mittels Roboterarmen aufnehmen können. Diese Kommissionierroboter erhalten die Auftragsdaten wie Auftragsnummer, Koordinaten des Lagerortes, Stückzahl und Gewicht der Güter automatisch von einem Zentralrechner. Sie können z.B. bestimmte Regalfächer in Regallagern gezielt anfahren und das gewünschte Objekt mithilfe eines ein Aufnahmewerkzeug aufweisenden Greifsystems aus dem Regalfach entnehmen. Das Aufnahmewerkzeug kann als Greifer, beispielsweise als Adhäsionsgreifer oder Vakuumgreifer, ausgebildet sein.Order picking is understood to mean all methods for putting together specific objects, in particular goods in warehouses or goods distribution centers, for example a warehouse, from a provided overall range. The compilation should be based on orders, e.g. customer orders or production orders. Recently, automatic systems have increasingly been used for this purpose. For example, packages are picked up as objects to be picked by autonomous or automated transport vehicles from a source position, e.g. a source pallet, and placed on a target pallet transported on the vehicle. In particular, mobile picking robots are used for this purpose, which can independently pick up the packages to be picked using robot arms. These picking robots automatically receive the order data such as order number, coordinates of the storage location, number of items and weight of the goods from a central computer. For example, you can approach specific shelves in rack storage and remove the desired object from the shelf using a gripping system with a pick-up tool. The pick-up tool can be designed as a gripper, for example as an adhesion gripper or vacuum gripper.
Mobile Kommissionierroboter weisen einen Lasthandhabungsmanipulator auf, der meist einen Hubmast oder eine andere Hubeinrichtung zur vertikalen Positionierung des Greifers im Regal und auf dem Zielgebinde umfasst. Dabei werden für den vollautonomen, mobilen Kommissionierprozess häufig Sonderkinematiken des Roboterarms eingesetzt. Roboter mit Standardkinematiken, insbesondere 6-Achs-Industrieroboter, sind oftmals zu schwer, nicht für den mobilen Einsatz konzipiert und haben kinematische Einschränkungen, die einen Einsatz in diesem Gebiet erschweren. Vorteilhafter sind Roboterarme mit flachen Kinematiken, die an einem Hubmast vertikal verfahren werden können. Derartige Roboterarme weisen mehrere flach, d.h. horizontal, angeordnete Armelemente auf, die einen zylindrischen Greifraum aufspannen, der sich für das Arbeiten in engen Lagerhäusern bestens eignet.Mobile picking robots have a load handling manipulator, which usually includes a lifting mast or another lifting device for vertical positioning of the gripper on the shelf and on the target container. Special kinematics of the robot arm are often used for the fully autonomous, mobile picking process. Robots with standard kinematics, especially 6-axis industrial robots, are often too heavy, not designed for mobile use and have kinematic limitations that make use in this area difficult. Robot arms with flat kinematics that can be moved vertically on a lifting mast are more advantageous. Such robotic arms have several arm elements arranged flat, i.e. horizontally, which span a cylindrical gripping space that is ideally suited for working in narrow warehouses.
Mobile Kommissionierroboter mit flachen Armkinematiken sind beispielsweise aus der
Bei der Kommissionierung mittels autonomer Fahrzeuge, beispielswiese Kommissionierroboter, aus dem Regal ist die Varianz der zu handhabenden Packstücke eine große Herausforderung. Die Varianz entsteht durch unterschiedliche Größen, Oberflächen, Materialien, Luft-Durchlässigkeiten, Gewichte und Formen der verschiedenen Packstücke.When picking from the shelf using autonomous vehicles, such as picking robots, the variety of packages to be handled is a major challenge. The variance is caused by different sizes, surfaces, materials, air permeability, weights and shapes of the different packages.
Das automatisierte Kommissioniersystem muss darauf durch sehr teure Universalgreifer oder durch spezialisierte, aber wechselbare, Greifer reagieren.The automated order picking system has to react to this with very expensive universal grippers or with specialized but interchangeable grippers.
Ein autonomes Kommissioniersystem sollte hierbei einen hohen Anteil der im Lagerhaus vorhandenen Packstücke greifen können, um rentabel betrieben werden zu können. Es sind zwar Hybrid-Systeme aus Maschine und Mensch denkbar, wobei eine Maschine eine erste Hälfte der Zielpalette kommissioniert und ein Mensch die Zielpalette fertig kommissioniert, dennoch muss eine große Mehrheit der Pakete automatisiert handhabbar sein, um überhaupt in die Technologie der autonomen Kommissionierung einzusteigen.An autonomous picking system should be able to pick up a large proportion of the packages in the warehouse in order to be able to operate profitably. Although hybrid systems of machine and human are conceivable, with a machine picking the first half of the target pallet and a human picking the target pallet, a large majority of the packages must be able to be handled automatically in order to even get into the technology of autonomous picking.
Aus der
In dieser Druckschrift wird auch angesprochen, dass es für verschiedene Waren sinnvoll sein kann, unterschiedliche Greifer einzusetzen. Dafür kann eine Halterung oder Lagerposition für weitere Greifer auf dem Flurförderzeug vorgesehen werden, beispielsweise im Fall eines Gabelhubwagens auf der Oberseite des Antriebsteils. Der Roboter-Manipulatorarm kann einen beispielsweise über eine Wechselaufnahme mit diesem verbundenen Greifer gegen einen der weiteren Greifer selbstständig austauschen, wenn dies aufgrund der Waren, die gehandhabt werden sollen, erforderlich ist.This publication also addresses the fact that it can make sense to use different grippers for different goods. For this purpose, a holder or storage position for further grippers can be provided on the industrial truck, for example in the case of a pallet truck on the top of the drive part. The robot manipulator arm can automatically switch a gripper connected to it, for example via an interchangeable mount, against one of the other grippers exchange if required by the goods to be handled.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kommissioniersystem der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass ein bedarfsgerechter Austausch der Aufnahmewerkzeuge erleichtert wird.The present invention is based on the object of designing an order-picking system of the type mentioned at the outset in such a way that it is easier to exchange the pick-up tools as required.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an der Schnittstelle des Roboterarms und/oder am Aufnahmewerkzeug-Magazin Identifikationssysteme verbaut sind, die eine Unterscheidung der Aufnahmewerkzeuge ermöglichen.According to the invention, this object is achieved in that identification systems are installed at the interface of the robot arm and/or on the receiving tool magazine, which enable the receiving tools to be distinguished.
Mit der Erfindung wird also erreicht, dass die unterschiedlichen Aufnahmewerkzeuge, die insbesondere als spezialisierte Greifer ausgebildet sein können, leichter erkannt werden können, wodurch auch eine Automatisierung des Austauschvorgangs wesentlich erleichtert wird. Es ist nicht mehr notwendig, dass eine Bedienperson die unterschiedlichen Greifer selbst durchsieht und den geeigneten Greifer auswählt. Somit ist es möglich, ohne erhöhten Personalaufwand unterschiedliche Greifer auf demselben autonomen Kommissioniersystem einzusetzen und zwischen diesen Greifern zu wechseln.What is achieved with the invention is that the different pick-up tools, which can be designed in particular as specialized grippers, can be recognized more easily, which also makes it much easier to automate the exchange process. It is no longer necessary for an operator to go through the different grippers himself and select the appropriate gripper. This makes it possible to use different grippers on the same autonomous picking system and to switch between these grippers without increased personnel costs.
Vorteilhafterweise sind die Identifikationssysteme sowohl an der Schnittstelle des Roboterarms als auch am Aufnahmewerkzeug-Magazin verbaut. Dadurch wird ermöglicht, dass sowohl Informationen über das aktuell auf dem Kommissionierroboter im Einsatz befindliche Aufnahmewerkzeug als auch Informationen über den Bestand der im Aufnahmewerkzeug-Magazin bevorrateten Aufnahmewerkzeuge abrufbar sind, so dass ein bedarfsgerechter Austausch des Aufnahmewerkzeugs weiter erleichtert wird.The identification systems are advantageously installed both at the interface of the robot arm and at the receiving tool magazine. This makes it possible to call up both information about the pick-up tool currently in use on the picking robot and information about the stock of pick-up tools stored in the pick-up tool magazine, so that a needs-based replacement of the pick-up tool is further facilitated.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Identifikationssysteme dazu eingerichtet, unterschiedliche Kodierungen der Aufnahmewerkzeuge zu erkennen.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the identification systems are set up to recognize different codings of the mounting tools.
Dabei können die Kodierungen der Aufnahmewerkzeuge mechanische Markierungen umfassen.The coding of the receiving tools can include mechanical markings.
Alternativ oder zusätzlich können die Kodierungen der Aufnahmewerkzeuge auch elektronische und/oder optische Markierungen, insbesondere Barcodes, umfassen.Alternatively or additionally, the coding of the pick-up tools can also include electronic and/or optical markings, in particular barcodes.
Um die unterschiedlichen Aufnahmewerkzeuge sicher erkennen zu können, ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Identifikationssysteme optische und/oder funkbasierte Sensoreinrichtungen umfassen. Dabei kann es sich bei den optischen Sensoreinrichtungen beispielsweise um Kameras oder Laserscanner handeln. Bei den funkbasierten Sensoreinrichtungen können zum Beispiel RFID-Geräte zum Einsatz kommen.In order to be able to reliably identify the different pick-up tools, it is provided according to an advantageous embodiment of the invention that the identification systems include optical and/or radio-based sensor devices. The optical sensor devices can be cameras or laser scanners, for example. For example, RFID devices can be used in the radio-based sensor devices.
Vorzugsweise verfügt das Aufnahmewerkzeug-Magazin über eine elektronische Datenverarbeitungseinrichtung, in der ein Rechenprogramm hinterlegt ist, das für eine automatische Bewirtschaftung des Aufnahmewerkzeug-Magazins eingerichtet ist.The tool holder magazine preferably has an electronic data processing device in which a computer program is stored that is set up for automatic management of the tool holder magazine.
Dabei umfasst die automatische Bewirtschaftung des Aufnahmewerkzeug-Magazins insbesondere ein Ein- und Ausbuchen der Aufnahmewerkzeuge im Aufnahmewerkzeug-Magazin.In this case, the automatic management of the holding tool magazine includes, in particular, checking the holding tools in and out of the holding tool magazine.
Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann die automatische Bewirtschaftung des Aufnahmewerkzeug-Magazins auch eine Auswahl der Aufnahmewerkzeuge im Vorgriff auf zukünftige Kommissioniervorgänge umfassen. Somit können insbesondere im Vorgriff auf den nächsten Greifvorgang die entsprechend geeigneten Greifer ausgewählt werden.According to a development of the idea of the invention, the automatic management of the pick-up tool magazine can also include a selection of the pick-up tools in anticipation of future picking processes. Thus, in particular in anticipation of the next gripping process, the correspondingly suitable grippers can be selected.
Das Rechenprogramm zur automatischen Bewirtschaftung des Aufnahmewerkzeug-Magazins muss entsprechend komplexer ausgestaltet sein, wenn die Aufnahmewerkzeuge des Magazins zwischen mehreren mobilen Kommissionierrobotern geteilt werden müssen, weil sich das Aufnahmewerkzeug-Magazin beispielsweise auf einem Begleitfahrzeug befindet. In diesem Fall muss ein rechtzeitiges Zur-Verfügung-Stehen des Aufnahmewerkzeug-Magazins in der Nähe des mobilen Kommissionierroboters gewährleistet sein, um Wartezeiten zu vermeiden.The computer program for the automatic management of the pick-up tool magazine must be designed to be correspondingly more complex if the pick-up tools in the magazine have to be shared between several mobile picking robots because the pick-up tool magazine is on an escort vehicle, for example. In this case, it must be ensured that the pick-up tool magazine is available in good time near the mobile picking robot in order to avoid waiting times.
Um insbesondere für eine automatisierte Bewirtschaftung des Aufnahmewerkzeug-Magazins eine Koordination zwischen dem mobilen Kommissionierroboter und dem Aufnahmewerkzeug-Magazin zu ermöglichen, steht die elektronische Datenverarbeitungseinrichtung des Aufnahmewerkzeug-Magazins vorteilhafterweise mit einer elektronischen Steuerungseinrichtung des mobilen Kommissionierroboters in Wirkverbindung. Somit kann der mobile Kommissionierroboter mit dem Aufnahmewerkzeug-Magazin kommunizieren, so dass im Aufnahmewerkzeug-Magazin die für den jeweiligen Bedarf des mobilen Kommissionierroboters geeigneten Aufnahmewerkzeuge gezielt zur Verfügung gestellt werden können.In order to enable coordination between the mobile picking robot and the picking tool magazine, in particular for automated management of the picking tool magazine, the electronic data processing device of the picking tool magazine is advantageously operatively connected to an electronic control device of the mobile picking robot. The mobile picking robot can thus communicate with the pick-up tool magazine, so that the pick-up tools suitable for the particular needs of the mobile picking robot can be made available in a targeted manner in the pick-up tool magazine.
Zweckmäßigerweise ist das Aufnahmewerkzeug-Magazin auf dem mobilen Kommissionierroboter untergebracht. Hierbei ist auf eine gute Zugänglichkeit des Magazins mit dem Roboterarm des Kommissionierroboters zu achten. Zusätzlich darf das Aufnahmewerkzeug-Magazin nicht den Kommissionierroboter beim Greifen ins Regal behindern. Bei autonomen Kommissionierrobotern, die einen Hubmast und eine daran befestigte Kinematik aufweisen, wird explizit eine Anbringung des Magazins am Hubmast oder neben dem Hubmast vorgeschlagen, um die genannten Anforderungen zu erfüllen. Die Zugänglichkeit des Kommissionierroboters zu den Regalen auf beiden Seiten eines Regalgangs bleibt dabei bestehen. Insbesondere wird vorgeschlagen, das Aufnahmewerkzeug-Magazin örtlich neben oder über oder unter einem Pakete-Puffer des mobilen Kommissionierroboters anzuordnen.The pick-up tool magazine is expediently accommodated on the mobile picking robot. Good accessibility of the magazine with the robot arm of the picking robot is to be ensured here. Additionally allowed the pick-up tool magazine does not hinder the picking robot when reaching into the shelf. In the case of autonomous picking robots, which have a lifting mast and kinematics attached thereto, it is explicitly proposed to attach the magazine to the lifting mast or next to the lifting mast in order to meet the requirements mentioned. The picking robot remains accessible to the shelves on both sides of a shelf aisle. In particular, it is proposed to arrange the pick-up tool magazine locally next to or above or below a package buffer of the mobile picking robot.
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Aufnahmewerkzeug-Magazin auf einem Begleitfahrzeug untergebracht ist.Another advantageous embodiment provides that the pick-up tool magazine is accommodated on an escort vehicle.
Zusätzlich oder alternativ kann das Aufnahmewerkzeug-Magazin auch stationär an der Infrastruktur verbaut sein. Dann muss das autonome Kommissioniersystem zum Aufnahmewerkzeug-Wechsel zum Aufnahmewerkzeug-Magazin hin fahren.Additionally or alternatively, the receiving tool magazine can also be installed in a stationary manner on the infrastructure. Then the autonomous picking system has to drive to the tool magazine to change the pick-up tool.
Zweckmäßigerweise ist das Aufnahmewerkzeug-Magazin regalähnlich mit hintereinander und/oder übereinander und/oder nebeneinander angeordneten Stellplätzen für die Aufnahmewerkzeuge aufgebaut. Dabei ist auf eine gute Zugänglichkeit aller Stellplätze zu achten. Das Aufnahmewerkezug-Magazin kann auch nach einem FiFo (First-in-First-out) -System oder einem FiLo (First-in-Last-out) - System bewirtschaftet werden. Entsprechende Logiken sind im Rechenprogramm zur Bewirtschaftung des Aufnahmewerkzeug-Magazins zu hinterlegen.The tool magazine is expediently constructed like a shelf with storage spaces for the tool holders arranged one behind the other and/or one above the other and/or next to one another. Care must be taken to ensure that all parking spaces are easily accessible. The receiving tool magazine can also be managed according to a FiFo (first-in-first-out) system or a FiLo (first-in-last-out) system. Appropriate logic must be stored in the computer program for managing the tool holder magazine.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Aufnahmewerkzeug-Magazin über eine Antriebseinrichtung verfügt, die eine Bereitstellung des Aufnahmewerkzeugs an einer Übergabeposition ermöglicht. Hierzu kann das Aufnahmewerkzeug-Magazin beispielsweise in der Art eines Revolver-Magazins ausgebildet sein.A further advantageous embodiment provides that the receiving tool magazine has a drive device which enables the receiving tool to be made available at a transfer position. For this purpose, the receiving tool magazine can be designed, for example, in the manner of a revolver magazine.
Vorzugsweise ist die Schnittstelle des Roboterarms des mobilen Kommissionierroboters verriegelbar und öffnenbar. Somit kann die Schnittstelle für den Kommissionierbetrieb verriegelt werden, kann aber auch für den Wechsel des Aufnahmewerkzeugs geöffnet werden.The interface of the robot arm of the mobile picking robot can preferably be locked and opened. The interface can thus be locked for picking operations, but can also be opened to change the pick-up tool.
Das Öffnen und Verriegeln kann dabei manuell oder automatisiert erfolgen. Beide Varianten bieten Vorteile:
- So kann bei einem Kommissioniersystem, das einen mobilen Kommissionierroboter und ein Begleitfahrzeug umfasst, das die zu kommissionierende Zielplatte transportiert, - so genanntes Twin-Truck-Konzept - jedem Regalgang im Lager, bzw. Gang- / Lagerabschnitt, ein autonomer Kommissionierroboter zugewiesen werden. Das Begleitfahrzeug fährt dann zwischen diesen Kommissionierrobotern hin und her, bis die Zielpalette fertig ist. Hierbei ist eine räumliche Aufteilung der Packstücke sinnvoll, so dass jeder autonome Kommissionierroboter ein für die jeweilige Packstückkategorie spezialisiertes Aufnahmewerkzeug nutzen kann. Hierfür ist ein manueller Aufnahmewerkzeug-Wechsel ausreichend. Die an der Schnittstelle des Roboterarms und am Aufnahmewerkzeug-Magazin verbauten Identifikationssysteme können für diesen Fall mit einer Anzeigevorrichtung in Wirkverbindung stehen, die der Bedienperson die Auswahl des geeigneten Aufnahmewerkzeugs anzeigt.
- In a picking system that includes a mobile picking robot and an accompanying vehicle that transports the target plate to be picked - the so-called twin truck concept - an autonomous picking robot can be assigned to each aisle in the warehouse or aisle/warehouse section. The escort vehicle then drives back and forth between these picking robots until the target pallet is ready. A spatial division of the packages makes sense here, so that each autonomous picking robot can use a pick-up tool that is specialized for the respective package category. A manual tool change is sufficient for this. In this case, the identification systems installed at the interface of the robot arm and on the receiving tool magazine can be operatively connected to a display device that shows the operator that the suitable receiving tool has been selected.
Andererseits ist bei autonomen Kommissioniersystemen, bei denen in enger zeitlicher Abfolge unterschiedliche Packstücke mit unterschiedlichen Aufnahmewerkzeugen gehandhabt werden sollen, ein automatisierter Wechsel des Aufnahmewerkzeugs sinnvoll.On the other hand, automated changing of the pick-up tool makes sense in the case of autonomous picking systems, in which different packages are to be handled with different pick-up tools in close succession.
In beiden Fällen ist es vorteilhaft, wenn zum Verriegeln und Öffnen der Schnittstelle eine an der Schnittstelle angeordnete Aktuatoreinrichtung vorgesehen ist.In both cases it is advantageous if an actuator device arranged at the interface is provided for locking and opening the interface.
Alternativ kann zum Verriegeln und Öffnen der Schnittstelle auch eine Drehvorrichtung des Lasthandhabungsmanipulators vorgesehen sein. Hierzu kann eine Drehmöglichkeit des Aufnahmewerkzeugs durch den Lasthandhabungsmanipulator genutzt werden. Dabei handelt es sich um eine vorteilhafte Ausgestaltung, weil kein zusätzlicher Aktuator verbaut werden muss. Eine Drehachse im Lasthandhabungsmanipulator ist bei autonomen Kommissionierrobotern häufig ohnehin verbaut, weil diese prozessbedingt nötig ist.Alternatively, a rotary device of the load handling manipulator can also be provided for locking and opening the interface. For this purpose, the possibility of rotating the pick-up tool can be used by the load handling manipulator. This is an advantageous embodiment because no additional actuator has to be installed. A rotary axis in the load handling manipulator is often already installed in autonomous picking robots because it is necessary for the process.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist die Schnittstelle des Roboterarms des mobilen Kommissionierroboters einem Ausgleichselement des Roboterarms vor- oder nachgeschaltet. Befindet sich die Schnittstelle oberhalb des Ausgleichselementes und ist somit dem Ausgleichselement vorgeschaltet, so wird mit dem Aufnahmewerkzeug auch das Ausgleichselement gewechselt. Das bietet Vorteile, wenn andere Aufnahmewerkzeuge für schwerere Packstücke vorgesehen sind, die dann auch Ausgleichselemente mit größeren Rückstellkräften benötigen. Befindet sich die Schnittstelle unterhalb des Ausgleichselements und ist somit dem Ausgleichselement nachgeschaltet, so kann das Kostenvorteile bieten, weil nur ein solches Ausgleichselement pro Kommissionierroboter vorgehalten werden muss.According to a preferred development of the idea of the invention, the interface of the robot arm of the mobile picking robot is connected upstream or downstream of a compensating element of the robot arm. If the interface is located above the compensating element and is therefore upstream of the compensating element, the compensating element is also changed with the receiving tool. This offers advantages if other pick-up tools are intended for heavier packages, which then also require compensating elements with greater restoring forces. If the interface is below the compensating element and is therefore connected downstream of the compensating element, this can offer cost advantages because only one such compensating element has to be kept available for each picking robot.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Schnittstelle des Roboterarms des mobilen Kommissionierroboters über Durchführungen für Kabel und zur Versorgung des Aufnahmewerkzeugs mit Medien verfügt. Dies ist immer dann sinnvoll, wenn die Aufnahmewerkzeuge Technologien verwenden, die ein Medium (zum Beispiel bei Vakuum-Greifern) oder Energie oder Sensorik benötigen. Dabei ist die Schnittstelle so auszuführen, dass auch bereits vorhandene Aufnahmewerkzeug-Drehsysteme weiterhin funktionieren.A further advantageous embodiment provides that the interface of the robot arm of the mobile picking robot has passages for cables and for supplying media to the pick-up tool. This always makes sense when the pick-up tools use technologies that require a medium (e.g. with vacuum grippers) or energy or sensors. The interface must be designed in such a way that existing tool turning systems continue to function.
Vorzugsweise ist auch das Aufnahmewerkzeug-Magazin verriegelbar und öffnenbar. Zum Verriegeln und Öffnen des Aufnahmewerkzeug-Magazins ist zweckmäßigerweise eine an dem Aufnahmewerkzeug-Magazin angeordnete Aktuatoreinrichtung vorgesehen. Insbesondere weist das Aufnahmewerkzeug-Magazin eine Verriegelungsmöglichkeit für die Stellplätze der Aufnahmewerkzeuge auf. Hierzu können Stellplatz-Schnittstellen im Aufnahmewerkzeug-Magazin vorgesehen sein. Die Stellplatz-Schnittstellen können im Vergleich zu den Schnittstellen des Roboterarms des Kommissionierroboters auch vereinfacht ausgebildet sein, da ein im Aufnahmewerkzeug-Magazin befindliches Aufnahmewerkzeug nicht mit Energie, Daten oder Medien versorgt werden muss. Die im Aufnahmewerkzeug-Magazin befindlichen Stellplatz-Schnittstellen können dabei für unterschiedliche Aufnahmewerkzeuge gleich sein, aber auch an die individuellen Gegebenheiten des jeweiligen Aufnahmewerkzeugs angepasst sein.Preferably, the receiving tool magazine can also be locked and opened. An actuator device arranged on the receiving tool magazine is expediently provided for locking and opening the receiving tool magazine. In particular, the receiving tool magazine has a locking option for the positions for the receiving tools. For this purpose, parking space interfaces can be provided in the receiving tool magazine. The parking space interfaces can also be designed in a simplified manner compared to the interfaces of the robot arm of the picking robot, since a pick-up tool located in the pick-up tool magazine does not have to be supplied with energy, data or media. The parking space interfaces located in the receiving tool magazine can be the same for different receiving tools, but can also be adapted to the individual circumstances of the respective receiving tool.
Im Aufnahmewerkzeug-Magazin können mindestens zwei unterschiedliche Aufnahmewerkzeuge bevorratet werden. Dabei kann es sich um Aufnahmewerkzeuge, insbesondere Greifer, derselben Technologie handeln, zum Beispiel Vakuum-Saug-Greifer, die für unterschiedliche Gewichte und/oder Größen der Packstücke ausgelegt sind, oder aber auch um Aufnahmewerkzeuge, die unterschiedliche Technologien, insbesondere Greiftechnologien, verwenden.At least two different mounting tools can be stored in the mounting tool magazine. This can involve pick-up tools, in particular grippers, of the same technology, for example vacuum suction grippers, which are designed for different weights and/or sizes of the packages, or pick-up tools that use different technologies, in particular gripping technologies.
Weiterhin können im Aufnahmewerkzeug-Magazin auch Spezial-Tools für eine Slipsheet-Entnahme von der Quellpalette, für eine Folienentnahme, zum Beispiel einer Stretchwrapping-Folie, oder auch für ein Wrapping, d.h. einem Folieren der fertigen Zielpalette, bevorratet werden.Furthermore, special tools for removing a slipsheet from the source pallet, for removing a film, e.g. a stretch wrapping film, or for wrapping, i.e. wrapping the finished target pallet, can also be stored in the tool magazine.
Die Erfindung bietet eine ganze Reihe von Vorteilen:The invention offers a whole range of advantages:
Mit der Erfindung kann eine höhere Abdeckung der im Lager befindlichen Packstücke erzielt werden, so dass mehr Packstücke vom autonomen Kommissioniersystem bewirtschaftet werden können.With the invention, greater coverage of the packages in the warehouse can be achieved, so that more packages can be managed by the autonomous picking system.
Es sind standardisierte Kommissioniersysteme verwendbar, die spezialisierte Aufnahmewerkzeuge, insbesondere Greifer, haben.Standardized picking systems can be used that have specialized pick-up tools, in particular grippers.
Es können mehrere einfache, spezialisierte Greifer anstatt eines hochkomplexen Greifersystems eingesetzt werden. Dadurch ergeben sich geringere Kosten, ein niedrigeres Gewicht und eine kleinere Baugröße des einzelnen Greifers.Several simple, specialized grippers can be used instead of a highly complex gripper system. This results in lower costs, a lower weight and a smaller size of the individual gripper.
Außerdem kann das Sortiments an Standardgreifern durch kundenspezifische Varianten ergänzt werden.In addition, the range of standard grippers can be supplemented with customer-specific variants.
Von Vorteil ist auch die Möglichkeit der Verwendung von Standard-Schnittstellen und Standard-Greifern.Another advantage is the possibility of using standard interfaces and standard grippers.
Die Erfindung eignet sich für alle denkbaren Armkinematiken von Roboterarmen, insbesondere für die bei Kommissionierrobotern häufig verwendeten flachen Armkinematiken. Sie kann aber auch bei Sechs-Achs-Industrie-Roboter-Kinematiken angewendet werden.The invention is suitable for all conceivable arm kinematics of robot arms, in particular for the flat arm kinematics frequently used in order-picking robots. However, it can also be used with six-axis industrial robot kinematics.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigen
-
1 ein erfindungsgemäßes Kommissioniersystem mit Kommissionierroboter und integriertem Aufnahmewerkzeug-Magazin, -
2 ein Begleitfahrzeug mit einer bepackten Zielpalette, -
3 zwei alternative Ausführungen des Kommissioniersystems mit Kommissionierroboter und integriertem Aufnahmewerkzeug-Magazin, -
4 einen Kommissionierroboter ohne integriertem Aufnahmewerkzeug-Magazin, -
5 zwei alternative Ausführungen eines Begleitfahrzeugs mit Aufnahmewerkzeug-Magazin, und -
6 eine Detailansicht des Aufnahmewerkzeugs, links im am Roboterarm montierten Zustand und rechts im im Aufnahmewerkzeug-Magazin abgelegten Zustand.
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1 a picking system according to the invention with a picking robot and an integrated pick-up tool magazine, -
2 an escort vehicle with a packed target pallet, -
3 two alternative versions of the picking system with picking robot and integrated pick-up tool magazine, -
4 a picking robot without an integrated pick-up tool magazine, -
5 two alternative versions of a support vehicle with pick-up tool magazine, and -
6 a detailed view of the pick-up tool, on the left when mounted on the robot arm and on the right when stored in the pick-up tool magazine.
In den Figuren sind dieselben Merkmale mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.In the figures, the same features are denoted by the same reference numbers.
In der
Der mobile Kommissionierroboter R weist eine flache Armkinematik eines Lasthandhabungsmanipulators L nach dem so genannten Scara-Prinzip auf. Diese Bauform ist durch ein autonomes Fahrzeug 1 mit einem vertikalen Hubmast 2 und einem daran höhenverfahrbaren Schlitten 3 gekennzeichnet, an dem die flache Kinematik des Roboterarms A befestigt ist. Der Hubmast 2 stellt die erste vertikale Achse i1 des Lasthandhabungsmanipulators L dar. Am Schlitten 3 ist das erste Armelement 4 der Armkinematik des Roboterarms A befestigt. An diesem ist über die vertikale Achse i2 das Armelement 5 befestigt. Dort wiederum ist über die vertikale Achse i3 das Armelement 6 und daran über die vertikale Achse i4 das vorderste Armelement 7 befestigt, das das als Greifer 8 ausgebildete Aufnahmewerkzeug 8 trägt. Der Greifer 8 ist im vorliegenden Beispiel als Vakuumgreifer 8 ausgeführt, der beispielsweise als Packstücke 9 ausgebildete Objekte 9 von oben greift, wie in
Der Greifer 8 ist an einem Ausgleichselement 10 befestigt. Durch das Ausgleichselement 10 wird eine Nachgiebigkeit für mehrere Freiheitsgrade ermöglicht.The
Zwischen dem Ausgleichselement 10 und dem vordersten Armelement 7 ist eine Schnittstelle 11 vorgesehen. An diese Schnittstelle 11 kann das Ausgleichselement 10 mit dem Greifer 8 angebracht, bzw. davon entfernt werden. Die Schnittstelle 11 ist für den Kommissionierbetrieb verriegelbar, kann aber auch für den Greiferwechsel geöffnet werden. Das Öffnen und Verriegeln kann dabei manuell oder automatisiert erfolgen.An
Das auf dem Fahrzeug 1 untergebrachte Aufnahmewerkzeug-Magazin M ist für die Bevorratung unterschiedlicher Greifer 8 vorgesehen, so dass der Lasthandhabungsmanipulator L den am vordersten Armelement 7 angebrachten Greifer 8 in das Aufnahmewerkzeug-Magazin M ablegen und durch einen anderen Greifer 8 austauschen kann. In der
An der Schnittstelle 11 des Roboterarms A und im Aufnahmewerkzeug-Magazin M sind Identifikationssysteme I1 und I2 verbaut. Damit können die Greifer 8 untereinander unterschieden werden. Unterschiedliche Greifer 8 sind dabei unterschiedlich codiert. Die Identifikationssysteme I1 und I2 können die unterschiedlichen Codierungen der Greifer 8 erkennen. Bei den Codierungen kann es sich zum Beispiel um optische Codierungen mittels eines Barcodes handeln. In diesem Fall umfassen die Identifikationssysteme I1 und I2 optische Sensoren, beispielsweise Kameras oder Laserscanner, um die Codierungen zu erkennen.Identification systems I1 and I2 are installed at the
Das Aufnahmewerkzeug-Magazin M verfügt über eine elektronische Datenverarbeitungseinrichtung D1, in der ein Rechenprogramm hinterlegt ist, das für eine automatische Bewirtschaftung des Aufnahmewerkzeug-Magazins M eingerichtet ist. Die Datenverarbeitungseinrichtung D1 steht mit einer elektronischen Steuerungseinrichtung D2 des mobilen Kommissionierroboters R in Wirkverbindung. Im vorliegenden Fall ist die Datenverarbeitungseinrichtung D1 in die Steuerungseinrichtung D2 des mobilen Kommissionierroboters R integriert.The tool magazine M has an electronic data processing device D1 in which a computer program is stored that is set up for automatic management of the tool magazine M. The data processing device D1 is operatively connected to an electronic control device D2 of the mobile picking robot R. In the present case, the data processing device D1 is integrated into the control device D2 of the mobile picking robot R.
Die Steuerungseinrichtung D2 des autonomen Kommissioniersystems kommuniziert mit der Datenverarbeitungseinrichtung D1 des Aufnahmewerkzeug-Magazins M. Dort werden die Greifer 8 ins Aufnahmewerkzeug-Magazins M ein- und ausgebucht. Auch eventuelle Störungen können hier gespeichert und verarbeitet werden. Zusätzlich können im Vorgriff auf den nächsten Pick die entsprechend geeigneten Greifer 8 ausgewählt werden.The control device D2 of the autonomous picking system communicates with the data processing device D1 of the receiving tool magazine M. There the
Die
In der
Die
In diesem Fall ist das Aufnahmewerkzeug-Magazin M auf einem separaten Begleitfahrzeug 14 des Kommissioniersystems S untergebracht, wie in der
In der linken Abbildung der
In der
In der rechten Abbildung der
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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