ES2975105T3 - Sistemas y métodos de clasificación dinámica de objetos con carros de vaivén - Google Patents

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Abstract

Se divulga un clasificador de lanzadera automatizado que incluye un carro que se puede mover desde una posición de carga en la que se puede cargar el carro, y al menos dos ubicaciones de destino en las que se puede proporcionar cualquier contenido del carro desde el carro. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistemas y métodos de clasificación dinámica de objetos con carros de vaivén
ANTECEDENTES
La invención se refiere, en general, a sistemas de clasificación y se refiere, en particular, a sistemas de clasificación robóticos y otros para clasificar objetos (p. ej., partidas, paquetes, artículos, etc.), donde los sistemas de clasificación están previstos para ser usados en entornos dinámicos que requieren que los sistemas se adapten al procesamiento de una variedad de objetos.
Los sistemas de clasificación de centros de distribución actuales asumen, por ejemplo, generalmente, una secuencia inflexible de operaciones mediante las que una corriente desorganizada de objetos de entrada se singulariza primero por trabajadores humanos en una corriente única de objetos aislados presentados uno a la vez a un trabajador humano con un escáner que identifica el objeto. A continuación, los objetos se cargan en un transportador y el transportador traslada, a continuación, los objetos al destino deseado, que puede ser un contenedor, una rampa, una bolsa o un transportador de destino.
En los sistemas de clasificación de partidas típicos, los trabajadores humanos o los sistemas automatizados recuperan típicamente partidas en un orden de llegada y clasifican cada partida en un contenedor de recogida basándose en un conjunto de heurísticas dadas. Como ejemplo, todos los objetos de un tipo similar podrían ir a un contenedor de recogida o todos los objetos de un único pedido de cliente o todos los objetos destinados al mismo destino de envío, etc. pueden ir a un contenedor de recogida. Los trabajadores humanos o los sistemas automatizados deben recibir los objetos y mover cada uno a su contenedor de recogida asignado. Si el número de diferentes tipos de objetos de entrada (recibidos) es grande, se requiere un gran número de contenedores de recogida.
Un sistema de este tipo tiene ineficiencias inherentes así como también inflexibilidades ya que el objetivo deseado es hacer coincidir los objetos entrantes con los contenedores de recogida asignados. Unos sistemas de este tipo pueden requerir un gran número de contenedores de recogida (y, por lo tanto, una gran cantidad de espacio físico, grandes costes de capital y grandes costes operativos) en parte porque clasificar todos los objetos para todos los destinos a la vez no siempre es lo más eficiente.
Los sistemas de clasificación de última generación actuales dependen de la mano de obra humana hasta cierto punto. La mayoría de las soluciones dependen de un trabajador que realiza la clasificación, escaneando un objeto desde un área de inducción (rampa, mesa, etc.) y colocando el objeto en una ubicación de preparación, transportador o contenedor de recogida. Cuando un contenedor está lleno o el sistema de software de control decide que debe vaciarse, otro trabajador vacía el contenedor en una bolsa, caja u otro recipiente y envía ese recipiente a la próxima etapa de procesamiento. Un sistema de este tipo tiene límites en el rendimiento (es decir, qué tan rápido pueden los trabajadores humanos clasificar o vaciar los contenedores de esta manera) y en el número de desvíos (es decir, para un tamaño de contenedor dado, solo se pueden disponer tantos contenedores para que estén dentro de un alcance eficiente de los trabajadores humanos).
Otros sistemas de clasificación parcialmente automatizados implican el uso de transportadores de recirculación y bandejas basculantes, donde las bandejas basculantes reciben objetos por clasificación humana y cada bandeja basculante pasa por un escáner. A continuación, cada objeto se escanea y se mueve a una ubicación predefinida asignada al objeto. A continuación, la bandeja bascula para dejar caer el objeto en la ubicación. Además, los sistemas parcialmente automatizados, tales como el transportador de recirculación estilo descarga, implican tener puertas abiertas de bandejas en la parte inferior de cada bandeja en el momento en que la bandeja se posiciona sobre una rampa predefinida y, a continuación, el objeto se deja caer de la bandeja a la rampa. Nuevamente, los objetos se escanean mientras están en la bandeja, lo que supone que cualquier código de identificación es visible para el escáner.
Unos sistemas parcialmente automatizados de este tipo carecen de áreas clave. Como se ha señalado, estos transportadores tienen bandejas discretas que se pueden cargar con un objeto; a continuación, pasan a través de túneles de escaneo que escanean el objeto y lo asocian con la bandeja en que se encuentra. Cuando la bandeja pasa por el contenedor correcto, un mecanismo de activación hace que la bandeja vuelque el objeto en el contenedor. Sin embargo, un inconveniente de tales sistemas es que cada desvío requiere un accionador, lo que aumenta la complejidad mecánica y el coste por desvío puede ser muy elevado.
Una alternativa es usar mano de obra humana para aumentar el número de desvíos o contenedores de recogida disponibles en el sistema. Esto disminuye los costes de instalación del sistema, pero aumenta los costes operativos. A continuación, múltiples celdas pueden trabajar en paralelo, multiplicando efectivamente el rendimiento de forma lineal y manteniendo al mínimo el número de costosos desvíos automatizados. Tales desvíos no ID un objeto y no pueden desviarlo a un punto particular, sino que trabajan con roturas de haz u otros sensores para tratar de garantizar que grupos indiscriminados de objetos se desvían apropiadamente. El menor coste de tales desvíos junto con el bajo número de desvíos mantienen bajo el coste global de desvíos del sistema.
Desafortunadamente, estos sistemas no abordan las limitaciones del número total de contenedores del sistema. El sistema simplemente está desviando una porción igual del total de objetos a cada celda manual paralela. Por lo tanto, cada celda de clasificación paralela debe tener todas las mismas designaciones de contenedores de recogida; de lo contrario, un objeto podría entregarse a una celda que no tiene un contenedor al que se mapea ese objeto.
Sigue existiendo la necesidad de un sistema de clasificación de objetos más eficiente y rentable que clasifique objetos de una variedad de tamaños y pesos en contenedores o bandejas de recogida apropiados de tamaños fijos, pero que sea eficiente en el manejo de objetos de tamaños y pesos tan variados. El documento GB2507707A divulga una rampa para un clasificador óptico que permite que los objetos que se van a clasificar caigan por gravedad desde el extremo inferior de la rampa, suministrando así los objetos a una sección de detección óptica.
SUMARIO
Según un aspecto, se proporciona un sistema de clasificación según la reivindicación independiente 1 adjunta. Se recitan características opcionales adicionales en las reivindicaciones dependientes adjuntas.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La siguiente descripción puede entenderse mejor con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la Figura 1 muestra una vista esquemática ilustrativa de un sistema de clasificación según una realización de la invención;
la Figura 2 muestra una vista esquemática ilustrativa de un carro para uso en el sistema de clasificación de la Figura 1;
las Figuras 3A - 3C muestran vistas esquemáticas ilustrativas del carro de la Figura 2 en diferentes fases de movimiento;
la Figura 4 muestra un diagrama de flujo ilustrativo que muestra las etapas de procesamiento durante la operación de un sistema según una realización de la invención;
la Figura 5 muestra una vista esquemática ilustrativa de un sistema de clasificación según otra realización de la invención;
las Figuras 6 y 7 muestran vistas esquemáticas ilustrativas de una parte del sistema de la Figura 5;
la Figura 8 muestra una vista esquemática ilustrativa de un sistema de clasificación según una realización adicional de la invención que incluye dos carros;
la Figura 9 muestra una vista esquemática ilustrativa de un sistema de clasificación según una realización adicional de la invención que incluye cuatro carros; y
la Figura 10 muestra una vista esquemática ilustrativa de un sistema de clasificación según una realización adicional de la invención que incluye ocho carros.
Los dibujos se muestran únicamente con fines ilustrativos.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
Según varias realizaciones, la invención proporciona un sistema de clasificación de objetos inherentemente más flexible en el que los objetos pueden seleccionarse en un orden más ventajoso y la clasificación de esos objetos puede aprovechar la correspondencia dinámicamente variable entre las salidas del clasificador y los destinos finales de los objetos. La invención proporciona, además, un sistema altamente eficiente y fácilmente escalable para proporcionar el traslado y distribución de objetos.
Los solicitantes han descubierto que al automatizar la clasificación de objetos, hay ciertos objetivos a considerar: 1) el rendimiento global del sistema (partidas clasificadas por hora), 2) el número de desvíos (es decir, el número de ubicaciones discretas a las que se puede enrutar un objeto), 3) el área total del sistema de clasificación (pies cuadrados) y 4) los costes anuales para hacer funcionar el sistema (horas-hombre, costes de electricidad, coste de componentes desechables).
Los sistemas y métodos de la presente invención se adaptan bien a las aplicaciones en los sistemas de clasificación actuales que reciben objetos en un flujo desorganizado y se requieren para clasificar los objetos en flujos clasificados. Tales sistemas reconocen que leer información sobre un objeto a veces puede ser un desafío, de modo que una vez que se escanea un objeto, es importante mantener la información asociada con el objeto. La adquisición de objetos de revoltijos desorganizados es un desafío y, una vez que se adquiere un objeto, es importante también mantener el objeto separado de otros objetos. Además, los sistemas de traslado y transporte tienen una flexibilidad limitada, típicamente siguiendo una pista única que pasa por todos los destinos posibles.
Según ciertas realizaciones, la invención proporciona sistemas que cambian drásticamente las suposiciones básicas de los sistemas de clasificación actuales, con mejoras en cada uno de los desafíos identificados anteriormente. Los sistemas, en algunas realizaciones, proporcionan traslado y distribución mejorados y, además, proporcionan la identificación de la forma y disposición de todo el objeto, reduciendo o eliminando la necesidad de mantener el objeto separado de otros. El uso de manipuladores robóticos mejora la fiabilidad y la economía de adquirir objetos, incluso cuando están revueltos con otros objetos, reduciendo la necesidad de mantener la separación de los objetos. Los sistemas, en realizaciones adicionales, proporcionan sistemas mejorados de traslado y transportador y proporcionan algoritmos de aprendizaje, en particular, que permiten cambios dinámicos en los patrones de manejo de objetos, con eficiencias resultantes en el proceso de clasificación, menores requisitos de espacio, menor demanda de operaciones manuales y, en consecuencia, menores costes de capital y operativos para todo el sistema.
La Figura 1, por ejemplo, muestra un sistema 10 según una realización de la presente invención que incluye una estación de clasificación 12 que está alimentada por un transportador de entrada común 16. Una pista de salida 18 lleva un carro de salida 50 a los contenedores 22, 24, 26, 28, 32, 34, 36 y 38. El carro 50 aporta elementos a un contenedor asignado dinámicamente. La estación de clasificación 12 también puede incluir un escáner 40 que permite escanear un objeto mientras está sostenido por un efector de extremo de un sistema robótico 20. Un controlador central 44 se comunica con el sistema robótico 20 y el escáner 40 para proporcionar entrada sobre la asignación de objetos a un contenedor, como se explica con más detalle, a continuación. Se puede emplear un escáner adicional 46 para proporcionar a las estaciones de clasificación información adelantada sobre los objetos 48 que se proporcionan en el transportador de entrada 16. El sistema también puede incluir estaciones de clasificación adicionales, p. ej., 14, que también pueden incluir un escáner 42 que permite escanear un objeto mientras está sostenido por un efector de extremo de un sistema robótico 30. Un controlador central 44 se comunica con el sistema robótico 30 y el escáner 42 para proporcionar entrada sobre la asignación de objetos a un contenedor, como se explica con más detalle, a continuación.
Durante el uso, cada estación de clasificación 12, 14 puede seleccionar un objeto y, a continuación, identificar el objeto seleccionado mediante un dispositivo de detección en el brazo articulado o puede usar el brazo articulado para sostener el objeto frente a un escáner o puede colocar el objeto en un escáner, como se explica, a continuación, o puede identificar primero un objeto antes de la selección y, a continuación, agarrar el objeto identificado. En cualquier caso, el sistema asigna, a continuación, un contenedor al objeto si hay un nuevo contenedor disponible y el objeto todavía no tiene asignado un contenedor en esa estación de clasificación. Lo que es significativo es que la estación de clasificación no tiene asignado previamente un gran conjunto de contenedores de recogida asignados a todos los objetos posibles que pueden aparecer en la trayectoria de entrada. Además, el controlador central puede emplear una amplia variedad de heurísticas que pueden dar forma adicional al proceso de asignación dinámica de objetos a contenedores de recogida, como se explica con más detalle, a continuación. El transportador de entrada también puede proporcionarse como un transportador de bucle en el que los objetos pasan por múltiples estaciones de clasificación o el transportador de entrada puede proporcionarse como múltiples transportadores en los que los objetos pasan por múltiples estaciones de clasificación. La invención proporciona, por lo tanto, ejemplos de sistemas de clasificación que implican mover objetos de alimentación directamente a un búfer, sin intervención humana. El búfer contiene los objetos, posiblemente en un revoltijo desorganizado, donde uno de varios clasificadores puede acceder a ellos. El sistema de percepción puede leer las etiquetas cuando están visibles, pero también puede usar algoritmos de visión por máquina más generales para identificar la clase y la forma de los objetos y para rastrear los objetos a medida que circulan. Los clasificadores adquieren objetos del búfer. Si es necesario, usan sus propios sistemas de percepción para leer etiquetas no previamente leídas. Pueden mover objetos a cualquiera de varias salidas, incluida la posibilidad de volver a colocar un objeto en el búfer, ya sea para manipularlo más tarde o para que lo manipule un clasificador diferente.
Si bien la asignación de objetos a destinos es fija (p. ej., cada objeto tiene un identificador, tal como una etiqueta o código de barras que está asociado con un destino asignado), los sistemas de ciertas realizaciones pueden emplear carros u otros recipientes quenoestán cada uno fijo a destinos asignados, sino que pueden asignarse dinámicamente durante la operación. En otras palabras, el sistema asigna carros o recipientes a ciertas estaciones de destino en respuesta a una amplia variedad de entradas, tal como el volumen de objetos que se mueven a un único destino, la frecuencia de clasificación del tipo de objeto o incluso la asignación del próximo carro o recipiente disponible a un destino asociado con un objeto adquirido.
Los sistemas de varias realizaciones proporcionan numerosas ventajas debido a la flexibilidad dinámica inherente. La correspondencia flexible entre las salidas del clasificador y los destinos hace que haya menos salidas del clasificador que destinos, por lo que todo el sistema puede requerir menos espacio. La correspondencia flexible entre las salidas del clasificador y los destinos también hace que el sistema pueda elegir el orden más eficiente para manipular los objetos, de una manera que varía con la mezcla particular de objetos y la demanda aguas abajo. El sistema es también fácilmente escalable, agregando clasificadores y es más robusto, ya que la falla de un único clasificador puede manejarse dinámicamente sin siquiera detener el sistema. Debe ser posible que los clasificadores ejerzan discreción en el orden de los objetos, favoreciendo los objetos que necesitan ser manipulados rápidamente o favoreciendo los objetos para los cuales el clasificador dado puede tener una pinza especializada.
El sistema puede emplear también una fase de destino flexible, que incluye un proceso para cambiar dinámicamente la correspondencia de las salidas del clasificador y los destinos del sistema usando un interruptor basado en la heurística del proceso de clasificación. El sistema puede mapear dinámicamente las salidas del clasificador a los destinos del sistema basándose en las tendencias y estadísticas históricas de uso a largo plazo o los elementos ya procesados o el contenido actual de otras salidas del clasificador asignadas dinámicamente o el tiempo promedio, mínimo o máximo de clasificación asociado con cada salida del clasificador o características físicas de los elementos clasificados o informacióna priorio entregas futuras conocidas o ubicación dentro de una instalación, incluida la ubicación física en relación con otras salidas asignadas del clasificador (p. ej., arriba, al lado, en o cerca) o envíos entrantes, así como saber qué elementos están actualmente aguas arriba del proceso de clasificación y combinaciones de los anteriores. Además, los sistemas de las realizaciones de la invención hacen que la información sobre la correspondencia entre las salidas del clasificador a los destinos del sistema se pueda proporcionar a un sistema automatizado para la clasificación.
Al hacer uso de la heurística, el mapeo de las salidas del clasificador a los destinos del sistema se puede mejorar sustancialmente con respecto a la asignación fija tradicional. Los destinos se pueden asignar sobre la marcha, lo que reduce el espacio desperdiciado por las salidas del clasificador no usadas y disminuye el tiempo que lleva procesar los objetos entrantes. Las tendencias históricas a largo plazo se pueden usar para asignar salidas del clasificador cuando el próximo grupo de objetos entrantes es parcial o totalmente desconocido. Los patrones de uso históricos proporcionan entendimiento de sobre cuándo se espera que lleguen los objetos con destino a ciertos destinos, el número de objetos con destino a cada destino esperado para cualquier momento dado y las propiedades físicas probables de estos objetos entrantes.
Además de las tendencias relacionadas con los objetos entrantes, las tendencias históricas proporcionan información sobre la velocidad a la que los objetos se pueden clasificar en salidas y la tasa a la que las salidas se transfieren a los destinos del sistema. Estos factores permiten que las salidas del clasificador se asignen de manera probabilística hasta que se logre una comprensión determinista de los objetos entrantes.
Además de las tendencias históricas, se usa la comprensión del estado actual del sistema para garantizar que haya una cantidad apropiada de espacio asignado para esos objetos que se espera que lleguen. Cuando se combina con el conocimiento de esos objetos que ya han sido clasificados, la correspondencia de las salidas del clasificador a los destinos del sistema típicamente se puede asignar de manera determinista. Un conocimiento de esos objetos ya procesados y el contenido de las salidas del clasificador actual permite que el sistema remapee opcionalmente las salidas del clasificador una vez que se hayan vaciado de su contenido. En el caso de que no haya suficientes salidas del clasificador, este conocimiento también permite que el sistema especifique qué salidas del clasificadordeberíanvaciarse, de modo que puedan reasignarse rápidamente a nuevos destinos del sistema.
Otra consideración al asignar dinámicamente las salidas del clasificador es tener en cuenta las características físicas de los paquetes y la instalación. Si se espera que un cierto destino reciba objetos más grandes y difíciles de manejar, a continuación, se puede asignar una salida del clasificador del tamaño apropiado. Si un destino del sistema particular requerirá más de una única salida del clasificador, a continuación, se pueden asignar dos salidas adyacentes con el mismo destino para facilitar la intervención humana.
También se presenta un método para mostrar la salida del clasificador: información de correspondencia de destino del sistema junto a los destinos. Esto permite que los trabajadores humanos que interactúan con el sistema comprendan cómo y cuándo vaciar correctamente los destinos. Además, es fundamental para la clasificación autónoma la capacidad de enviar estas asignaciones de destino a un sistema de clasificación sin intervención humana. Esto permite la construcción de un software de sistema de clasificación completamente optimizado.
El sistema de carro para su colocación en las ubicaciones de destino también es eficiente y escalable. Como se muestra en la Figura 2, por ejemplo, el carro 50 incluye una plataforma de carga 52 que está montada de manera pivotante en un soporte 54 (como se indica, generalmente, en A). El soporte 54 está montado de manera deslizable sobre la pista 18 (como se indica, generalmente, en B). El movimiento del carro puede ser proporcionado por cualquiera de una variedad de fuentes de energía, tales como carga eléctrica a través de una pista eléctrica o mediante sistemas neumáticos o un impulso por correa que impulsa el carro a lo largo de la pista en ambas direcciones con buena velocidad y precisión. De manera similar, la inclinación del carro puede ser proporcionada por cualquiera de una variedad de fuentes de energía, tales como carga eléctrica (p. ej., usando solenoides de dirección inversa) o mediante sistemas neumáticos que inclinan el carro en cualquier dirección (transversal a la dirección de la pista), como se desee.
Por ejemplo, las Figuras 3A - 3C muestran el carro 50 transportando un objeto 80 dentro de la plataforma de carga 52 del carro 50 desde una primera ubicación (Figura 3A) hasta una ubicación de destino (Figura 3B), después de lo cual se inclina la plataforma de carga 52 (Figura 3C), provocando que el objeto 80 caiga en una ubicación de destino deseada 24 de entre una pluralidad de otras ubicaciones de destino 22, 26, 32, 34, 36.
Según ciertas realizaciones, por lo tanto, los sistemas de la invención pueden emplear carros que actúan como lanzadera de ida y vuelta a lo largo de las direcciones de lanzadera. Tales sistemas pueden depender de una etapa declasificación previa, donde un objeto se clasifica primero en la estación de clasificación correcta y, una vez allí, se clasifica en el contenedor de recogida apropiado. De esta manera, diferentes estaciones pueden tener diferentes mapeos de contenedores de recogida, lo que permite que el número total de contenedores del sistema se multiplique por el número de operaciones de estaciones de clasificación paralelas. Sin embargo, tales etapas de clasificación previa deben ser sistemas automatizados complicados y costosos o deben depender de todavía más trabajo humano; de cualquier manera, agrega un coste que eleva el coste global por desvío del sistema a niveles inaceptablemente altos. La invención proporciona un nuevo enfoque a la clasificación de objetos que produce un número grande (y muy flexible y escalable) de contenedores de recogida totales, costes de desvío muy bajos por contenedor, rendimiento tan alto como el de un sistema manual y una necesidad mucho menor de mano de obra manual para operar.
La Figura 4 muestra un diagrama de flujo de la operación de un sistema según una realización de la presente invención. El proceso comienza (etapa 100) y el brazo articulado, u otro dispositivo de recepción de objetos, recibe un nuevo objeto (etapa 102). El sistema identifica, a continuación, el nuevo objeto (etapa 104) mediante cualquiera de un escáner superior 46 o un sistema de escáner 40, 42 o mediante un escáner de caída, como se explica, a continuación, etc. El sistema determina, a continuación, si alguna ubicación en la estación ya ha sido asignada al nuevo objeto (etapa 106). Si es así, el sistema coloca el objeto en esa ubicación (etapa 118). Si no, el sistema determina, a continuación, si hay disponible una próxima ubicación (etapa 108). Si no, el sistema puede (ya sea con o sin la entrada de un ser humano) determinar si se vuelve a intentar identificar el objeto (etapa 112). Si es así, a continuación, el sistema devolverá el objeto al flujo de entrada (etapa 114) para ser recibido nuevamente en un momento posterior (etapa 102). Si no, el sistema colocará el objeto en un área de clasificación manual para que lo clasifique un ser humano (etapa 116). Si hay disponible una próxima ubicación (etapa 108), el sistema asigna una próxima ubicación al objeto (etapa 110) y el objeto se coloca, a continuación, en esa ubicación (etapa 118). Si ya se había asignado una ubicación al objeto (etapa 106), el sistema coloca el objeto en esa ubicación (etapa 118). A continuación, se actualiza el número de objetos en la ubicación (etapa 120) y, si la ubicación está, a continuación, llena (etapa 122), el sistema identifica que la ubicación está lista para procesamiento adicional (etapa 126). Si no, el sistema determina, a continuación, si (basándose en el conocimiento previo y/o la heurística), si es probable que la ubicación reciba un objeto adicional (etapa 124). Si es así, el sistema identifica que la ubicación está lista para el procesamiento adicional (etapa 126). Si no, el sistema vuelve a recibir un nuevo objeto (etapa 102). El procesamiento adicional puede, por ejemplo, incluir la recogida de los elementos en la ubicación en una única bolsa para traslado a un envío a un área geográfica.
La Figura 5, por ejemplo, muestra un sistema de lanzadera 200 que incluye un carro 50 en una pista 18 que accede a las ubicaciones 202, 204, 206, 208, 210, 212, 214, 216, 222, 224, 226, 228, 230, 232, 234 y 236. Cada ubicación puede incluir paredes de rampa 240 para guiar los objetos y contenedores 242 para recibir los objetos. Generalmente, los objetos se cargan en serie en el carro 50 en un primer extremo 248 y el carro 50 actúa como lanzadera de los objetos a los contenedores asignados. Los contenedores 242 pueden proporcionarse en cajones 244 que se deslizan hacia afuera del sistema 200, en donde los contenedores para las ubicaciones 212 y 232 se muestran extraídos. Cada cajón 244 puede incluir luces 246 que se iluminan cuando el sistema identifica que un contenedor está listo para su adicional procesamiento. Como se muestra en la Figura 9, la luz asociada con el contenedor en la ubicación 212 se muestra encendida porque se ha identificado que el contenedor está lleno. Una impresora portátil (o impresora/escáner) 250 puede estar en comunicación inalámbrica con el controlador central 44 y puede imprimir una etiqueta 252 que identifique específicamente el contenido del contenedor que se está vaciando para su adicional procesamiento. En ciertas realizaciones, por ejemplo, el contenedor puede incluir una bolsa que está sellada y etiquetada por una etiqueta 252 cuando se saca del cajón. Como se muestra en las Figuras 6 y 7, cuando el carro se inclina sobre la pista 18, el carro 18 no entra en el área definida por las paredes de rampa. Esto permite que el carro 18 comience su viaje de vuelta al primer extremo 248 tan pronto como el objeto sea expulsado del carro.
La Figura 8 muestra un sistema de clasificación de lanzadera 300 que incluye dos sistemas de lanzadera 200 de la Figura 5, cada uno de los cuales incluye un carro 50 sobre una pista 18 que proporciona objetos a los contenedores 242. El sistema 300 incluye también un brazo articulado 302 con un efector de extremo 304, un área de entrada 306 en la que se presentan los objetos para clasificación, una cámara superior 308 para identificar objetos que se van a clasificar y un transportador de recepción 310 para recibir objetos que se van a clasificar de cualquiera de un trabajador humano, otro transportador o un plato de entrada. El sistema incluye también una rampa de salida no clasificable 312 que conduce a un contenedor de salida no clasificable 314 para proporcionar objetos que el sistema no pudo identificar o no pudo clasificar por cualquier otra razón (p. ej., no pudo agarrar o recoger).
Además de la cámara superior 308, el sistema incluye también un escáner de caída 316, que incluye una parte superior abierta y una parte inferior abierta y una pluralidad de cámaras posicionadas dentro de la unidad 316 que están dirigidas a las regiones centrales superior, media e inferior del interior de la unidad 316, como se divulga, por ejemplo, en la solicitud de patente provisional de EE.UU. N.° de serie 62/269.640 presentada el 18 de diciembre de 2015 y la Solicitud de Patente de e E.UU. N.° de serie 15/228.692, presentada el 4 de agosto de 2016. La pluralidad de cámaras toman imágenes de un objeto cuando el efector de extremo 304 lo deja caer a través de la unidad 316. La unidad 316 también puede incluir luces dentro de la unidad 316 y uno o más sensores (p. ej., sensores láser) en la parte superior de la unidad 316 que detectan cuándo un objeto se deja caer en la unidad 316. La pluralidad de cámaras está diseñada para recoger una pluralidad de imágenes de cada objeto desde múltiples vistas (idealmente todas las vistas posibles) para ayudar a identificar o confirmar la identidad del objeto dejado caer.
A continuación, el objeto dejado caer cae en un primer carro 318 que se proporciona sobre una pista 320 en la que el transportador 318 se puede mover automáticamente entre una primera fase de clasificación 322 y una segunda fase de clasificación 324 a cada lado del área en la que el objeto se dejó caer. El primer carro 318 también está provisto de accionadores que pueden hacer que selectivamente el carro se incline a cualquier lado de la pista 320 para volcar su contenido en el carro 50 en la fase de clasificación 322 o en la fase de clasificación 324, similar a la operación del carro 50 explicado anteriormente con referencia a las Figuras 1-7. La primera fase de clasificación 322 incluye un carro 50 que puede recibir objetos del carro 318 y que viaja a lo largo de una pista entre dos filas de contenedores de recogida en los que se pueden volcar objetos a lo largo de las paredes guía 240 y la segunda fase de clasificación 324 incluye un carro 50 que puede recibir objetos desde el carro 318 y que viaja a lo largo de una pista entre dos filas de contenedores de recogida en los que se pueden volcar objetos a lo largo de las paredes guía 240.
El sistema de la Figura 8 muestra un sistema con dos sistemas clasificadores de lanzadera. Cuando se recoge un objeto del transportador de alimentación, se deja caer en el primer carro 318. El carro lleva el objeto a uno de dos sistemas de lanzadera 200, deja caer el objeto en el carro para ese sistema y, a continuación, regresa a su origen. Cada uno de los carros para sistemas 200 también puede incluir una guía de carro 430 (como se muestra en la Figura 9) que guía objetos dentro de un carro 50, pero no se mueve con el carro. Debido al viaje limitado, esta operaciónde ida y vueltase puede realizar en el tiempo que tarda el brazo articulado en recoger otro objeto (suponiendo que el brazo articulado está recogiendo objetos a aproximadamente una tasa humana de rendimiento).
Por lo tanto, el sistema clasificador de lanzadera incluye un carro de objetos en un elemento deslizante lineal motorizado que viaja por encima de una doble fila de contenedores de recogida. El carro se carga con un objeto y, a continuación, se mueve a lo largo del elemento deslizante lineal hasta que llega al contenedor de recogida al que pertenece el objeto; usa, a continuación, un accionamiento de rotación para expulsar el objeto hacia un lado o el otro, donde cae en uno de los dos contenedores de recogida en esa ubicación. El soporte regresa, a continuación, a la posición de origen para esperar otro objeto.
En el sistema mostrado, cada sistema 200 incluye 8 contenedores de recogida en cada lado, para un total de 16 contenedores de recogida por ala. La longitud de los contenedores de recogida recorrida por el carro lineal debe equilibrarse con otros factores de rendimiento en el sistema. Dadas las velocidades alcanzables para los accionadores lineales impulsados por correas, las distancias y la velocidad de recogida del brazo articulado, esta longitud de 8 contenedores de recogida es una longitud razonable que no limita negativamente el rendimiento del sistema (es decir, el brazo articulado no tiene que esperar a que un carro vuelva al origen antes de recoger otro objeto). Con este recuento de contenedores de recogida de 8x2 o 16, cada sistema 200 tiene un coste de desvío mucho menor por desvío inteligente para las soluciones actualmente implementadas, como se ha explicado anteriormente.
Los sistemas de la técnica anterior tampoco usan la clasificación de estilode ida y vuelta,porque la lanzadera solo puede manejar un elemento a la vez y la lanzadera necesita volver a su posición de origen después de cada clasificación. En este sistema, esta preocupación se alivia de tres maneras: 1) se usan múltiples sistemas 200 en paralelo, 2) se asignan destinos frecuentes a contenedores de recogida más cercanos a la posición de origen de la lanzadera, lo que reduce el tiempo de ciclo promedio de la lanzadera y 3) el mapeo de objetos a contenedores de recogida es dinámico y está bajo el control del sistema, como se ha explicado anteriormente con referencia al sistema de las Figuras 1 - 7.
Por lo tanto, los sistemas de la invención son altamente escalables. La Figura 9, por ejemplo, muestra un sistema 400 que incluye cuatro sistemas de lanzadera 200 de la Figura 5, cada uno de los cuales incluye un carro 50 sobre una pista 18 que proporciona objetos a los contenedores 242. El sistema 400 incluye también un brazo articulado 402 con un efector de extremo 404, un área de entrada 406 en la que se presentan los objetos para su clasificación, una cámara primaria 408 para identificar objetos que se van a clasificar y un transportador de recepción 410 para recibir objetos que se van a clasificar de cualquiera de un trabajador humano, otro transportador o un plato de entrada. El sistema incluye también una rampa de salida no clasificable 412 que conduce a un contenedor de salida no clasificable 414 para proporcionar objetos que el sistema no pudo identificar o no pudo clasificar por cualquier otra razón (p. ej., no pudo agarrar o recoger).
Nuevamente, además de la cámara superior 408, el sistema incluye también una unidad de escáner de caída 416, que incluye una parte superior abierta y una parte inferior abierta y una pluralidad de cámaras posicionadas dentro de la unidad 416 que están dirigidas a las regiones centrales superior, media e inferior del interior de la unidad 416, como se ha explicado anteriormente con referencia a la unidad de escáner de caída 316 de la Figura 8. El objeto dejado caer cae, a continuación, en un carro 418 que se proporciona sobre una pista 420 en la que el carro 418 se puede mover automáticamente entre una primera fase de clasificación 422, una segunda fase de clasificación 424, una tercera fase de clasificación 426 y una cuarta fase de clasificación 428. Nuevamente, el carro 418 también está provisto de accionadores (p. ej., eléctricos o neumáticos) que pueden hacer que selectivamente el carro se incline a cualquier lado de la pista 420 para volcar su contenido en el carro 50 en cualquiera de las fases de clasificación 422, 424, 426 o 428, similar a la operación del carro 50 explicado anteriormente con referencia a las Figuras 1 - 8.
Por lo tanto, el sistema 400 incluye 64 contenedores de recogida en total. Este sistema puede escalarse todavía más para agregar más contenedores de recogida. El primer clasificador de lanzadera (que transfiere objetos del robot de recogida a los sistemas 200) se puede alargar también para acomodar 4 sistemas de lanzadera 200 antes de que el rendimiento del sistema se vea afectado negativamente.
En particular, el sistema puede ampliarse más duplicando nuevamente el número de sistemas 200. Esto requiere la adición de otro clasificador de lanzadera que toma el objeto del robot de recogida y lo entrega a uno de los 4 sistemas 200. Esto evita que el tiempo de viajede ida y vueltadel clasificador de lanzadera afecte negativamente el rendimiento del sistema global. Un sistema de este tipo se muestra en la Figura 10. La Figura 10 muestra un sistema 500 que incluye ocho sistemas de lanzadera 200 de la Figura 9, cada uno de los cuales incluye un carro 50 sobre una pista 18 que proporciona objetos a los contenedores 242. El sistema 500 también incluye un brazo articulado 502 con un efector de extremo 504, un área de entrada 506 en la que se presentan los objetos para su clasificación y un transportador de recepción 410 para recibir objetos que se van a clasificar de cualquiera de un trabajador humano, otro transportador o un plato de entrada. El sistema incluye también una rampa de salida no clasificable 512 que conduce a un contenedor de salida no clasificable para proporcionar objetos que el sistema no pudo identificar o no pudo clasificar por cualquier otra razón (p. ej., no pudo agarrar o recoger).
Nuevamente, el sistema 500 también incluye un escáner de caída 516, que incluye una parte superior abierta y una parte inferior abierta y una pluralidad de cámaras posicionadas dentro del escáner 516 que están dirigidas a las regiones centrales superior, media e inferior del interior del escáner 516, como se ha explicado anteriormente con referencia al escáner de caída 316 de la Figura 10. El objeto dejado caer, a continuación, cae en uno de dos carros 518, 520 que están provistos sobre una pista 522 en la que los carros 518, 520 pueden moverse automáticamente entre una primera fase de clasificación 524, una segunda fase de clasificación 526, una tercera fase de clasificación 528, una cuarta fase de clasificación 530, una quinta fase de clasificación 532, una sexta fase de clasificación 534, una séptima fase de clasificación 536 y una octava fase de clasificación 538. Nuevamente, los carros 518, 520 también están provistos de accionadores neumáticos que pueden hacer que selectivamente el carro se incline a cualquier lado de la pista 522 para volcar su contenido en el carro 50 en cualquiera de las fases de clasificación 524 - 538, similar a la operación del carro 50 explicado anteriormente con referencia a las Figuras 1 - 9. Por lo tanto, el sistema 500 incluye 128 contenedores de recogida en total.
En cada uno de los sistemas 300, 400 y 500, los carros 318, 418, 518, 520 pueden viajar a lo largo de su pista en una dirección lo suficientemente lejana para llegar tanto al transportador de entrada como a la rampa de salida no clasificable. Esto hace que el sistema pueda optar por enviar un objeto en el primer carro al transportador de entrada para ser reprocesado o a la rampa de salida no clasificable si el objeto no es clasificable.
El sistema proporciona también, en cada realización, una asignación dinámica de contenedores de recogida, como se ha explicado anteriormente. En los sistemas típicos tripulados por humanos, los contenedores de recogida están asociados estáticamente (a destinos, instalaciones de próxima parada, clientes, etc.) y no cambian con frecuencia; esto es para que los humanos puedan obtener beneficios de eficienciaaprendiendola asociación y las ubicaciones de los cubículos. En los sistemas explicados anteriormente, no existen tales restricciones, ya que el sistema está colocando todos los objetos en contenedores de recogida y siempre tiene un conocimiento completo de qué objetos están en el sistema, cuáles están en cada contenedor, etc. Los sistemas tienen también conocimiento de toda la actividad de clasificación histórica, lo que significa que las tendencias históricas se pueden usar para hacer elecciones incluso más inteligentes sobre la asignación de contenedores de recogida.
Si, por ejemplo, los datos históricos sugieren que dos de los contenedores de recogida en este sistema obtienen la mayor cantidad de objetos en cada ciclo de clasificación, a continuación, el sistema asignará uno de estos contenedores al primer sistema 200 (ala) y uno al segundo, asegurando así que todos los contenedores de alto volumen no estén en un ala creando un cuello de botella. El sistema puede asignar también contenedores cerca del comienzo del ala, lo que garantiza tiempos de ciclo mínimos para los contenedores de recogida más ocupados. Además, si el sistema necesita un contenedor vacío, puede indicarle a un operador humano que venga y vacíe un contenedor dado, lo que permite que ese contenedor se use tan pronto como se vacíe. Estas estrategias aseguran que el tiempo de ciclo de las alas de clasificación de lanzadera no afecte el rendimiento del sistema global.
Adicionalmente, el sistema también puede asignar y agrupar objetos para maximizar cualquier otra función de coste arbitraria. Un sistema de clasificación de este tipo es casi siempre una pequeña parte de un gran sistema, que habitualmente se extiende a través de múltiples instalaciones en todo el estado, el país o el mundo. Como parte de una red de trabajo tan grande, el rendimiento de este sistema inevitablemente tiene un impacto en los costes en otras partes de la red de trabajo. Al entender estos impactos, el sistema que se presenta en el presente documento puede asignar objetos a contenedores de recogida para minimizar el impacto de costes en otras partes de la macro red de trabajo.
En este concepto de sistema, se pueden agregar también brazos articulados (robots) adicionales a cada uno de los conceptos para escalar el rendimiento del sistema. Agregando robots y alas de clasificación de lanzadera y ajustando las velocidades del clasificador de lanzadera y las velocidades de recogida/escaneo del robot, son posibles una amplia gama de rendimientos del sistema globales y recuentos de contenedores de recogida usando la misma arquitectura básica.
Para un escalado adicional, 8 alas alimentadas por una estación de recogida/escaneo puede ser un máximo para ciertas aplicaciones. Para escalar un número máximo de contenedores y un rendimiento máximo más allá de esto, se pueden paralelizar y alimentar múltiples de estas estaciones por medios manuales o automatizados, tal como se alimentan las celdas de clasificación manual en los conceptos explicados en la técnica anterior. Esto permite un escalado lineal continuo del rendimiento, así como un mayor número de contenedores de recogida, ya que el sistema ahora puede asignar dinámicamente entre todos los contenedores en todas las alas en todas las celdas paralelas.
Los expertos en la técnica apreciarán que pueden realizarse numerosas modificaciones y variaciones a las realizaciones divulgadas anteriormente sin desviarse del alcance de la presente invención como se define por las reivindicaciones.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema de clasificación (300, 400, 500) que comprende:
un sistema de identificación de objetos (316, 416, 516) que incluye un sistema de escáner que incluye múltiples escáneres y en donde dichos múltiples escáneres de dicho sistema de identificación de objetos están posicionados para escanear un objeto mientras cae hacia una estación de carga,caracterizado por queel sistema de clasificación (300, 400, 500) comprende, además:
una pluralidad de carros automatizados (318, 418, 518, 520, 50) para recibir un objeto en la estación de carga desde el sistema de identificación de objetos y transferir el objeto a una de al menos dos estaciones de destino (202-216, 222-236), comprendiendo al menos uno de dichos carros automatizados (50):
medios de traslado automatizados para moverse en vaivén entre las al menos dos estaciones de destino y medios de transferencia para transferir el objeto desde el carro automatizado a una de las al menos dos estaciones de destino volcando cualquier contenido del carro en dos direcciones opuestas que son transversales a una dirección de movimiento del carro automatizado.
2. El sistema de clasificación según la reivindicación 1, en donde dichas al menos dos estaciones de destino están proporcionadas en dos filas opuestas de una pluralidad de estaciones de destino.
3. El sistema de clasificación según la reivindicación 1, en donde dicha estación de carga incluye un transportador de entrada (310) en el que se proporcionan objetos que se van a clasificar.
4. El sistema de clasificación según la reivindicación 3, en donde al menos otro carro automatizado (318, 418, 518, 520) de entre dichos carros automatizados puede, además, moverse al transportador de entrada, de modo que un objeto puede devolverse al transportador de entrada mediante el al menos otro carro automatizado.
5. El sistema de clasificación según la reivindicación 1, en donde dicha estación de carga incluye una rampa de salida (312, 412, 512) para proporcionar objetos que el sistema de identificación de objetos no puede procesar.
6. El sistema de clasificación según la reivindicación 5, en donde al menos otro carro automatizado (318, 418, 518, 520) de entre dichos carros automatizados puede, además, moverse a la rampa de salida, de modo que un objeto puede moverse a la rampa de salida mediante el al menos otro carro automatizado.
7. El sistema de clasificación según la reivindicación 1, en donde cada estación de destino incluye paredes guía (240) para guiar la entrada de un objeto en las respectivas estaciones de destino y en donde las paredes guía no obstruyen el movimiento del carro automatizado en una posición de expulsión basculada.
8. El sistema de clasificación según la reivindicación 1, en donde dicho sistema de clasificación incluye al menos un sistema robótico (302, 304, 402, 404, 502, 504) para seleccionar y agarrar objetos que se van a clasificar y proporcionar al sistema de identificación de objetos.
9. El sistema de clasificación según la reivindicación 1, en donde las al menos dos estaciones de destino incluyen contenedores (242) que están proporcionados en cajones móviles (244).
10. El sistema de clasificación según la reivindicación 9, en donde cada cajón móvil incluye al menos un indicador (246) que indica el estado de un contenedor.
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