JP2018535163A - バッチでの取り出しを行うロボットアームを備える無人搬送車（ａｇｖ） - Google Patents

Abstract

システムが無人搬送車（ＡＧＶ）を有する。載荷台がＡＧＶ上に配置される。載荷台が２つ以上の保管容器を保持するように構成およびサイズ決定される。フレームがＡＧＶから延在する。ロボットアームがフレームに設置される。一形態で、フレームが、残りのＡＧＶに対して移動するガントリを有する。別法としてまたは加えて、ロボットアームがガントリに対して移動することができる。２つ以上の保管容器を保持することにより、ＡＧＶが、アイテムのバッチを自動で取り出すかまたは配置することを容易にする。ガントリがロボットアームの移動の自由度を向上させる。【選択図】図２４

Description

関連出願の相互参照
本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２０１５年９月９日に出願された米国仮特許出願第６２／２１５，９４８号の利益を主張するものである。

無人搬送車（ＡＧＶ：Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）は、倉庫管理または製造の環境において、人の関与をなくしてまたは人の関与をほぼなくして種々の資材取り扱い機能を自動で実行するのに通常使用される。ＡＧＶは、一般に、特定の資材取り扱いタスクを完了するのに必要な従業員の数を制限することにより、安全性を向上させるのにおよび諸経費を低減するのに使用される。このようなタイプのシステムを使用することの利点は多数あるが、ＡＧＶが柔軟性を有することができないこと、およびＡＧＶが高スループットの状況で複数の異なるストックキーピングユニット（ＳＫＵ：ｓｔｏｃｋ ｋｅｅｐｉｎｇ ｕｎｉｔ）を効率的に取り扱うことができないことによる問題が存在する。これらの類のおよび他の類の条件下では、ＡＧＶシステムと比較して人間の作業員の方が依然として優れており、よりコスト効率の高い選択肢である。例えば、受注処理および倉庫管理では、今後数年の間に「Ｅａｃｈｅｓ」の注文の総数が増加することが予想されており、ＳＫＵの数も増加することが予想されている。このような増加は、ｅＣｏｍｍｅｒｃｅの注文、小売の需要、および、新製品のＳＫＵを市場により効率的に導入することに対する要望により後押しされている。現在の「高速Ｅａｃｈｅｓ」プロセスおよび「中速Ｅａｃｈｅｓ」プロセスは手動の「Ｐｉｃｋ ｔｏ Ｌｉｇｈｔ」手法を利用しており、取り出しの速度および段ボール資材の流れ速度が極めて非効率的である。一般的には、人員が過剰であり、繰り返しの単調な仕事であることを理由として従業員退職率も高く、また、取り出しの精度および速度も一様ではない。

したがって、この分野では改善が求められている。

２つ以上の段ボール箱またはトートをロボットアームの作業範囲の中まで搬送するように構成されるＡＧＶを有することによりＳＫＵをバッチ処理するためのＡＧＶシステムを開発した。一実施例では、ＡＧＶが、段ボール箱またはトートが支持される載荷台の上方で逆さまに設置されるロボットアームを有する。しかし、他の実施例では、ロボットアームが他の向きでも設置される。ロボットアームが、一形態において、ガントリに設置される。ガントリが、特定の実施例において、１つ、２つまたは３つの空間次元（例えば、ｘ、ｙ、ｚ方向）でロボットアームを移動させるのを可能にするように構成される。ガントリが、一形態において、ロボットアームにより様々な保管ロケーションにおいてＳＫＵを回収することまたはＳＫＵを様々な保管ロケーションに配置することを可能にするように、垂直に移動するように構成される。例えば、ロボットアームが、フロアの近くでまたはフロア上でＳＫＵを回収するように構成される。他の実施例では、ロボットアームを保持するガントリが、ロボットアームによりＡＧＶ上の複数の段ボール箱に対して作業を行うのを可能にするように、ＡＧＶに沿って水平に移動することができる。概して、ロボットアームがＡＧＶを用いてのアイテムのバッチでの取り出し／載置を容易にする高い自由度を有し、それにより効率が向上する。その理由は、アイテムを載荷または荷降ろしするのにＡＧＶが行う必要がある往復移動の数が減るからである。一形態では、ガントリが、ロボットアームが７自由度またはそれ以上の自由度を有するのを容易にする。別法としてまたは加えて、載荷台が、ガントリから独立してまたはガントリと連係して垂直に移動することができる。

態様１が、無人搬送車（ＡＧＶ）と、２つ以上の保管容器を保持するように構成およびサイズ決定される、ＡＧＶ上にある載荷台と、ＡＧＶから延在するフレームと、フレームに設置されるロボットアームとに関連する。

態様２が上記の態様のいずれか１つの態様に関連し、ここでは、フレームがガントリを有し、ロボットアームがガントリに設置される。
態様３が上記の態様のいずれか１つの態様に関連し、ここでは、ガントリが載荷台に対して移動するように構成される。

態様４が上記の態様のいずれか１つの態様に関連し、載荷台の両側に配置される少なくとも一対のレールをさらに備え、ここでは、ガントリが、レールに移動可能に設置される少なくとも一対の脚部と、ロボットアームが設置される、脚部の間に延在するロボット支持ビームとを有する。

態様５が上記の態様のいずれか１つの態様に関連し、レールに沿ってガントリを移動させるように構成されるガントリ駆動システムをさらに備える。
態様６が上記の態様のいずれか１つの態様に関連し、ここでは、ガントリ駆動システムが、ＡＧＶに設置される駆動モータと、駆動モータに動作可能に接続されるギアボックスと、ギアボックスに動作可能に接続される駆動ベルトとを有し、脚部のうちの少なくとも１つの脚部が駆動ベルトに固定される。

態様７が上記の態様のいずれか１つの態様に関連し、ここでは、載荷台が、保管容器を移動させるように構成される１つまたは複数のコンベヤを有する。
態様８が上記の態様のいずれか１つの態様に関連し、ここでは、ガントリがロボットアームの少なくとも７つの運動度（ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｍｏｔｉｏｎ）を促進する。

態様９が上記の態様のいずれか１つの態様に関連し、ガントリから延在するセンサマストと、保管容器の周りでの動作を感知するための、センサマストの端部に設置されるセンサシステムとをさらに備える。

態様１０が上記の態様のいずれか１つの態様に関連し、ここでは、ＡＧＶが、ＡＧＶを移動させるように構成される１つまたは複数の全方向車輪を有する。
態様１１が上記の態様のいずれか１つの態様に関連し、ここでは、ＡＧＶが、ＡＧＶを無線で充電する１つまたは複数の誘導性ピックアップを有する。

態様１２が上記の態様のいずれか１つの態様に関連し、ここでは、ロボットアームがフレームに対して垂直方向および／または水平方向に移動するように構成される。
態様１３が上記の態様のいずれか１つの態様に関連し、ここでは、載荷台がフレームに沿って垂直方向に移動するように構成される。

態様１４が上記の態様のいずれか１つの態様に関連し、ここでは、ロボットアームが、１つまたは複数のアイテムを同時に取り扱うように構成されるアーム端部ツール（ＥｏＡＴ：ｅｎｄ ｏｆ ａｒｍ ｔｏｏｌ）を有する。

態様１５が上記の態様のいずれか１つの態様に関連し、ここでは、ＥｏＡＴが２つ以上の吸着パッドを有する。
態様１６が上記の態様のいずれか１つの態様に関連し、ロボットアームの移動を誘導するように構成されるビジョンシステムをさらに備える。

態様１７が上記の態様のいずれか１つの態様に関連し、フレームに結合されるスタビライザバーをさらに備える。
態様１８が上記の態様のいずれか１つの態様に関連し、２つ以上のレベルを有する保管ステーションをさらに備える。

態様１９が、無人搬送車（ＡＧＶ）を保管ステーションまで移動させることであって、ここでは、ＡＧＶが、容器がその上で支持される載荷台と、ロボットアームを容器の上方に位置付けるガントリに結合されるロボットアームとを有する、ことと、ロボットアームを用いて保管ステーションと容器との間でアイテムを移送することと、の方法に関連する。

態様２０が上記の態様のいずれか１つの態様に関連し、ここでは、上記のアイテムを移送することが、ロボットアームを用いてステーションからアイテムを取り出すことと、ロボットアームを用いてアイテムを容器の中に配置することとを含む。

態様２１が上記の態様のいずれか１つの態様に関連し、ここでは、上記のアイテムを移送することが、ロボットアームを用いて容器からアイテムを取り出すことと、ロボットアームを用いてアイテムを保管ステーションの中に配置することとを含む。

態様２２が上記の態様のいずれか１つの態様に関連し、ＡＧＶを第２の保管ステーションまで移動させることと、ロボットアームを用いて第２の保管ステーションと容器との間で第２のアイテムを移送することとをさらに含む。

態様２３が上記の態様のいずれか１つの態様に関連し、ＡＧＶ上で載荷台に対してガントリを移動させることによりロボットアームを再位置決めすることをさらに含む。
態様２４が上記の態様のいずれか１つの態様に関連し、ガントリに対してロボットアームを移動させることをさらに含む。

態様２５が上記の態様のいずれか１つの態様に関連し、ここでは、載荷台がコンベヤを有し、コンベヤを用いてＡＧＶから容器を荷降ろしすることをさらに含む。
態様２６が上記の態様のいずれか１つの態様に関連し、載荷台を垂直方向に移動させることにより容器を垂直方向に移動させることをさらに含む。

態様２７が上記の態様のいずれか１つの態様に関連し、ここでは、ロボットアームが別個の吸着パッドを備えるアーム端部ツールを有し、上記のアイテムを移送することが、同時に、別個の吸着パッドを用いてアイテムを取り出すことを含む。

詳細な説明および共に提供される図面から、本発明の別の形態、目的、特徴、態様、利益、利点および実施形態が明らかとなる。

ＡＧＶシステムの一実施例を示す正面斜視図である。 図１のシステム内で示されるＡＧＶを示す背面斜視図である。 図１のＡＧＶシステムを示す左側面図である。 図１のＡＧＶシステムを示す右側面図である。 図１のＡＧＶシステムを示す正面図である。 図１のＡＧＶシステムを示す背面図である。 図１のＡＧＶシステムを示す上面図である。 スタビライザバーを有さない図２のＡＧＶを示す上面図である。 図２のＡＧＶで使用される垂直方向位置決めシステムを示す部分斜視図である。 図１のＡＧＶシステムを示す底面図である。 図２のＡＧＶで使用される駆動システムを示す斜視図である。 ステーションに対して作業を行うように位置決めされるＡＧＶの別の実施例を示す斜視図である。 図１２のＡＧＶを示す斜視図である。 図１２のＡＧＶを示す左側面図である。 図１２のＡＧＶを示す右側面図である。 図１２のＡＧＶを示す正面図である。 図１２のＡＧＶを示す背面図である。 図１２のＡＧＶを示す上面図である。 図１２のＡＧＶを示す底面図である。 図１２のＡＧＶで使用される駆動システムを示す斜視図である。 対向する保管ラックステーションの間の通路に沿って移動する図１２のＡＧＶを示す斜視図である。 図２１で示されるシステムを示す背面図である。 図２１で示されるシステムを示す上面図である。 箱を載荷されたＡＧＶシステムの別の実施例を示す正面斜視図である。 箱を一切有さない図２４のＡＧＶシステムを示す正面斜視図である。 図２４のＡＧＶシステムを示す背面斜視図である。 図２４のＡＧＶシステムを示す背面図である。 図２４のＡＧＶシステムのためのガントリ駆動システムを示す拡大図である。 図２４のＡＧＶシステムを示す側面図である。 図２４のＡＧＶシステムを示す底面図である。

本発明の原理の理解を促進するために、次に、図面に示される実施形態を参照する。図面に示される実施形態を説明するために具体的な専門用語を使用する。しかし、本発明の範囲がそれらにより限定されることは意図されないことを理解されたい。説明される実施形態の任意の変更形態および別の修正形態、ならびに、本明細書で説明される本発明の原理の任意の別の用途は、本発明の関連する当業者により通常思い付くものとして考えられる。本発明の１つの実施形態を非常に詳細に示すが、分かり易いようにするために本発明に関連しない一部の特徴が示されていない可能性があることが当業者には明らかとなろう。

以下の説明の参照符号は、種々の構成要素が初めて示される図面を読者が迅速に確認するのを補助するように体系化されている。具体的には、１つの要素が最初に現れる図面は、通常、対応する参照符号内の最も左側の数字によって示される。例えば、「１００」のシリーズの参照符号によって識別される要素は図１で初めて現れると見込まれ、「２００」のシリーズの参照符号によって識別される要素は図２で初めて現れると見込まれる、などである。

次に、図１〜図１０を参照してＡＧＶシステム１００の一実施例を説明する。示されるように、ＡＧＶシステム１００が、ＡＧＶ１０２と、動作中にＡＧＶ１０２を安定させるスタビライザバー１０４とを有するが、ＡＧＶ１０２は、他の実施例では、スタビライザバー１０４を使用することなく動作するようにも構成される。ＡＧＶ１０２が、ＡＧＶ１０２を移動させるようにおよびナビゲートするように構成される駆動システム１０６を有する。示されるように、移転システム１０８が、ＡＧＶ１０２へとおよびＡＧＶ１０２から、トート、箱、保管容器、ＳＫＵおよび／または他のアイテムなどの、物体を載荷および荷降ろしするように構成される。ＡＧＶ１０２がフレーム１１０をさらに有し、フレーム１１０上で、載荷台１１２、および、ロボットアーム１１６を備えるガントリ１１４が、図１の両方向の矢印１１８によって示されるように垂直方向に移動することができる。ロボットアーム１１６が、載荷台１１２の上に配置されるトート１２２の形態のＳＫＵなどのこの環境内の物体を握持するかまたはそのような物体に他の形で係合するように構成されるアーム端部ツール（ＥｏＡＴ）１２０を有する。ロボットアーム１１６上のＥｏＡＴ１２０が、トート１２２を載荷台１１２上に載荷するために、載荷台１１２上のトート１２２を荷降ろしするために、および／または、載荷台１１２上でトート１２２を再位置決めするために、トート１２２を握持するように構成される。ロボットアーム１１６が、物体の移動および物体との相互作用を容易にする、ビジョンシステムなどのセンサをさらに有する。

図２を参照すると、移転システム１０８が、載荷台１１２と共に、各々、１つまたは複数のコンベヤ２０２を有する。コンベヤ２０２が、他のステーション、コンベヤ、トラック、パレタイザなどの載荷台１１２へとＳＫＵを載荷するように、および／または、載荷台１１２からＳＫＵを荷降ろしするように、構成される。載荷台１１２が、複数の異なるタイプのＳＫＵおよび／または複数の異なるバッチのＳＫＵをＡＧＶ１０２により同時に取り扱うのを可能にするようにサイズ決定および構成される。ＳＫＵをバッチ処理するＡＧＶ１０２のこの能力により、ＡＧＶシステム１００が「Ｆａｓｔ Ｅａｃｈｅｓ」および「Ｍｅｄｉｕｍ Ｅａｃｈｅｓ」の条件でＳＫＵを効率的に取り扱うことが可能となり、それにより手動での取り扱いの必要が低減されるかまたはさらには排除される。示される実施例では、コンベヤ２０２が並列の形で配置されるベルトタイプのコンベヤである。載荷台１１２が移転システム１０８のレベルまで降下させられると、載荷台１１２上の一対のコンベヤ２０２が移転システム１０８上の一対のコンベヤ２０２に位置合わせされる。一形態では、一対のコンベヤ２０２が、載荷台１１２および／または移転システム１０８上のトート１２２などのＳＫＵの向きを変えるためのおよび／またはトート１２２などのＳＫＵを再構成するためのより高い柔軟性を得るために独立して制御可能である。例えば、トート１２２はコンベヤ２０２に位置合わせされるカラムで配置され得、その結果、ロボットアーム１１６の移動時間を削減するためにトート１２２のカラムが独立して再位置決めされ得るようになる。また、ロボットアーム１１６がこれらのカラム内でトート１２２を再位置決めして積み重ねることができる。示される実施例では、移転システム１０８および載荷台１１２の各々が並列の構成で配置される２つのベルトコンベヤを有するが、他の実施例では、移転システム１０８および載荷台１１２が異なる形で構成されてもよく（例えば、異なる形で構成される１つまたは３つ以上のコンベヤを有する、など）、ならびに／あるいは、他のタイプのまたは異なるタイプのコンベヤまたは移転機構を有してもよい。

図３、図４、図５および図６を参照すると、載荷台１１２およびガントリ１１４が、両方向の矢印１１８によって示されるように、互いに独立して垂直方向に移動することができる。これにより、多様な状態に対応するためにロボットアーム１１６と載荷台１１２との間での相対的な垂直方向の調整が可能となる。例えば、このような相対的な調整により、作業が行われている垂直方向のレベルに密着して載荷台１１２およびロボットアーム１１６を配置することにより、ロボットアーム１１６が、種々の垂直方向のレベルにおいて、さらにはフロア上またはフロアの近くにおいて、ステーションに対して効率的に作業を行うことが可能となる。このような相対的な調整により、トート１２２の積み重ねおよび／または多様な高さもしくは寸法を有するトート１２２により生じるものなど、ＳＫＵの高さの変化に対してシステム１００が埋め合わせを行うことが可能となる。

ガントリ１１４が１つまたは複数のレール３０２を有し、レール３０２の上でロボットアーム１１６が両方向の矢印３０４によって示されるように水平方向に移動する。ガントリ１１４のレール３０２から吊り下げることで水平に移動することができるロボットアーム１１６により、載荷台１１２上の複数のＳＫＵを妨げることなくロボットアーム１１６が載荷台１１２全体に対して迅速に作業を行うことができる。ガントリ１１４のレール３０２はさらに、ロボットアーム１１６がＡＧＶ１０２を基準とした種々の向きまたはロケーション（例えば、ＡＧＶの側方および後方）でステーションに対して作業を行うのを可能にする。載荷台１１２上のコンベヤ２０２の移動をロボットアーム１１６と連係させることにより、処理がさらに加速され得る。例えば、コンベヤ２０２上のオープンスペースが、作業が行われているステーションに近接するところまで移動させられ得、その結果、ロボットアーム１１６の移動距離が短くなり、および／または、移動時間が短縮される。示される実施例では、ガントリ１１４が２つのレール３０２を有するが、他の実施例では、ガントリ１１４が単一のレール３０２または３つ以上のレール３０２を有することもできる。

図７および図８を参照すると、ＡＧＶ１０２のフレーム１１０が、スタビライザバー１０４に係合するように配置される１つまたは複数のガイドホイール７０２を有する。示される実施例では、フレーム１１０が、ＡＧＶを倒すリスクを最小するようにスタビライザバー１０４の両側に配置される２つの対のガイドホイール７０２を有する。ＡＧＶ１０２はスタビライザバー１０４に常に係合してよく、あるいは、スタビライザバー１０４に断続的に接触するものであってもよい。例えば、倒れるのを防止するために、ロボットアーム１１６によりＳＫＵが載荷および／または荷降ろしされるステーションに近接してＡＧＶ１０２が配置される場合、スタビライザバー１０４がガイドホイール７０２に係合され得るが、ＡＧＶ１０２がステーションから離れる場合、ＡＧＶ１０２がスタビライザバー１０４から離脱する。別法として、スタビライザバー１０４および／またはガイドホイール７０２の必要性を完全に排除するために、ＡＧＶ１０２がより下側に重心を有するように設計されてもよい。

上述したように、図９のＡＧＶ１０２が、載荷台１１２およびガントリ１１４が垂直方向１１８に移動する（すなわち、上昇または降下する）のを可能にする垂直方向移送システム９０２を有する。示される実施例では、垂直方向移送システム９０２が、フレーム１１０上にある１つまたは複数のラック９０４と、ラック９０４に係合するピニオンまたは歯車９０６とを有する。ピニオン９０６が、図９に描かれるように、ピニオン９０６を回転させるように構成される１つまたは複数の駆動シャフト９０８を介して載荷台１１２およびガントリ１１４に結合される。駆動シャフト９０８が、電気的、空気圧的および／または液圧的などの、任意の数の手法で動力供給され得る。一実施例では、駆動シャフト９０８内にある電気モータがピニオン９０６に動力供給するのに使用され、その結果、載荷台１１２およびガントリ１１４がフレーム１１０に沿って上方に移動することができるようになる。他の実施例において垂直方向移送システム９０２が異なる形で構成されてもよいことを認識されたい。例えば、垂直方向移送システム９０２が、エレベータと同様の手法で載荷台１１２およびガントリ１１４を移動させるための油圧ピストンおよび／またはケーブルを有することができる。

図１０および図１１を参照すると、駆動システム１１６が、フロアまたは地面に沿ってＡＧＶを移動させるための１つまたは複数の推進機構１００２を有する。示される実施例では、推進機構１００２がホイールを有するが、他の形態において推進機構が、無限軌道、マグレブおよび軸受などであってもよいことを認識されたい。図１１を参照すると、推進システム１００２が、駆動システム１０６が前方および後方のみではなく側方および回転方向にも移動するのを可能にする１つまたは複数の全方向車輪１１０２を有する。一形態では、全方向車輪１１０２がＭｅｃａｎｕｍタイプのホイールであるが、他の実施例において全方向車輪１１０２が他のタイプのホイールを含んでもよい。全方向車輪１１０２は１つまたは複数の駆動モータ１１０４を介して個別に駆動される。示される実施例では、駆動モータ１１０４が電気モータを有するが、油圧モータまたは空気圧モータなどの他のタイプのモータが使用されてもよい。

ＡＧＶシステム１００がバッチでの取り出し手法を使用して「Ｅａｃｈｅｓ」を処理するように構成され、ここでは、複数のＳＫＵの注文が同時に処理される。上で言及したように、載荷台１１２が複数のトート１２２を保持するようにサイズ決定および構成される。これにより、主分配ステーションに戻ることを必要とすることなく単一のステーションにおいてＡＧＶ１０２が複数の各々の注文を処理することが可能となる。さらに、これにより、ＡＧＶ１０２の無駄な移動が排除され、それにより、ＡＧＶシステム１００が「Ｆａｓｔ Ｅａｃｈｅｓ」および「Ｍｅｄｉｕｍ Ｅａｃｈｅｓ」を処理する効率的なやり方を提供する。例えば、動作中、ＡＧＶ１０２が、多様な、スナックバッグ（ｓｎａｃｋ ｂａｇ）、ソフトドリンクブランド（ｓｏｆｔ ｄｒｉｎｋ ｂｒａｎｄ）、製品および部品などの、異なるタイプのＳＫＵを取り出すために特定の保管ロケーションまたは保管ステーションまで移動する。ロボットアーム１１６が、ステーションにおいて各々の注文時に適切な数の異なるＳＫＵを取り出すことができ、ＳＫＵを載荷台１１２上に配置することができる。例えば、異なるアイテムを含むトート１２２が図１に描かれるように載荷台１１２上に載荷されて積み重ねられる。載荷台１１２のコンベヤ２０２が、ロボットアーム１１６と共に、効率的な取り出しを促進するためにトート１２２を再構成することができる。ＡＧＶ１０２が保管ステーションにおいてＳＫＵを補充するのにも使用され得ることを認識されたい。すべての適切なＳＫＵが取り出されると、ＡＧＶ１０２が注文のための追加のＳＫＵを取り出すために次のステーションまで移動する。一部のまたはすべての注文が完了すると、ＡＧＶ１０２が、コンベヤライン、パレタイザまたはパッケージングライン（ｐａｃｋａｇｉｎｇ ｌｉｎｅ）などの分配ステーションまで移動することができ、トート１２２が、さらなる処理のために、または、移送のためのトラック上に載荷されるために、荷降ろしされ得る。トート１２２を荷降ろしするために、載荷台１２２が降下させられ、移転システム１０８に位置合わせされる。移転システム１０８上のおよび載荷台１１２上のコンベヤ２０２が、ＡＧＶ１０２からトート１２２を荷降ろしするためにおよび／または新しいトートを載荷台１１２上に載荷するために動力供給され、したがって、所望される場合にＡＧＶがＳＫＵを補充することができる。

次に、図１２〜図２３を参照してＡＧＶシステム１２００の別の実施例を説明する。ＡＧＶシステム１２００が、図１を参照して説明したＡＧＶシステム１００と共通する、スタビライザバー１０４などの、複数の特徴を共有することが認識されることから、分かり易いようにおよび簡潔さのために、共通の特徴を再び極めて詳細には説明しないことから、上述の説明を参照されたい。ＡＧＶシステム１２００が、ステーション１２０４にＳＫＵを載荷するようにおよび／またはステーション１２０４からＳＫＵを荷降ろしするように（すなわち、取り出すおよび／または載置する）構成されるＡＧＶ１２０２を有する。示される実施例では、ステーション１２０４が、スライドおよびドナートート（ｄｏｎｏｒ ｔｏｔｅ）を備える２つのレベルを有するラックシステムを有するが、ステーション１２０４が他の実施例において異なる形で構成されてもよいことを認識されたい。

図１２、図１３、図１４、図１５、図１６および図１７を参照すると、ＡＧＶ１２０２が、ＡＧＶ１２０２を移動させるための、全方向車輪１１０２を備える駆動システム１２０６と、ＡＧＶ１２０２をナビゲートするのを補助しさらには障害物を回避するのを補助する１つまたは複数のナビゲーションセンサ１２０８とを有する。一形態では、ＡＧＶ１２０２がレーザ指向であるように、ナビゲーションセンサ１２０８がレーザタイプの感知システムを有する。フレーム１２１０がＡＧＶ１２０２の載荷台またはプラットフォーム１２１２に設置される。示される実施例では、フレーム１２１０が、駆動システム１２０６に対してフレーム１２１０を移動させるのを可能にする１つまたは複数のレール１２１１上に設置される。図１８に示されるように、レール１２１１が、概して、駆動システム１２０６の長さにわたって両側を延在し、その結果、フレーム１２１０が、概して、ＡＧＶ１２０２の全長に沿って移動することができるようになる。他の実施例では、フレーム１２１０が駆動システム１２０６に沿う固定位置に取り付けられる。載荷台１２１２が、ＳＫＵまたはトート１２２などの複数のアイテムを同時に搬送するように構成される。一形態では、載荷台１２１２が、１２個の、仕掛品（ＷＩＰ）「載置用」オーダーストレージコンテナまたはトート１２２を保管することおよび移動させることができる。載荷台１２１２が、駆動システム１２０６に対して載荷台１２１２を上昇または降下させるのを可能にする垂直方向移送機構またはリフト機構１２１３を有する。リフト機構１２１３が、液圧タイプ、空気圧タイプおよび／または電気タイプのリフトを有することができる。図１８で見ることができるように、載荷台１２１２が、載荷すること、荷降ろしすることおよび／または向きを変えることなどを目的として、トート１２２を移動させるための、ベルトタイプのコンベヤの形態の単一のコンベヤ２０２を有する。載荷台１２１２が異なる形で構成されてもよい。例えば、載荷台１２１２は、単に平坦な表面であってもよく、上述のタイプの複数のコンベヤ２０２を有してもよく、ならびに／あるいは、載荷台１２１２上の物体を移動させるかまたはその向きを変えるために残りのＡＧＶ１２０２に対して移動可能であってもよい。

フレーム１２１０が１つまたは複数のビーム１２１５を備えるガントリ１２１４を支持し、ガントリ１２１４からロボットアーム１２１６が吊り下げられる。図１２および図１３の両方向の矢印１２１８によって示されるように、ロボットアーム１２１６がガントリ１２１４に沿って側方に移動することができる。示される実施例では、ガントリ１２１４が２つのビーム１２１５を有し、これらの２つのビーム１２１５に沿ってロボットアーム１２１６が移動する。しかし、他の実施例においてガントリ１２１４がそれより多いまたは少ないビーム１２１５を有してもよいことおよび／または異なる形で構成されてもよいことを認識されたい。ガントリ１２１４はまた、フレーム１２１０に沿って垂直に延在する１つまたは複数のレール１２１９に沿って垂直に移動することができる。レール１２１９に沿って垂直に移動することができるというガントリ１２１４のこの能力により、ロボットアーム１２１６が、様々な保管ロケーションのレベルに対して効率的に作業を行うことができるように垂直に移動することができる。ロボットアーム１２１６が、１つまたは複数の吸着カップ１２２２を有するＥｏＡＴ１２２０を有する。示される実施例では、ＥｏＡＴ１２２０が、カラム状に配置される一連の吸着カップ１２２２を有する。吸着カップ１２２２が、ＥｏＡＴ１２２２により１つまたは複数の物体を個別にまたはまとめてピックアップするのを可能にするために真空（低圧力）を作るように個別に起動され得る。特定の一形態では、ＥｏＡＴ１２２２が、吸着カップ１２２２を介して、スナック（ｓｎａｃｋ）および／またはチップ（ｃｈｉｐ）のために使用されるバッグなどの１つから４つのバッグを同時にピックアップおよび解放することができる。一変形形態では、ロボットアーム１２１６が、取り出しサイクルごとに１つから４つのバッグを取り出しおよび載置することができるＥｏＡＴ１２２０を備える６軸ロボットを有する。複数のＳＵＫを同時にピックアップすることができるこの能力により取り出し（または、載置）の速度および効率が向上する。その理由は、ロボットアーム１２１６が必要とするリーチング動作が減るからである。ＡＧＶ１２０２が、ロボットアーム１２１６によって取り扱われる、ＳＫＵ、トートなどの、物体を識別することおよび見つけることを補助するように、さらには、ＡＧＶ１２０２および／またはロボットアーム１２１６を誘導するように、構成されるビジョンシステム１２２４をさらに有する。

図２０が、載荷台１２１２を取り外された状態の駆動システム１２０６の斜視図を示す。全方向車輪１１０２（図１９）に加えて、駆動システム１２０６が、１つまたは複数の制御装置２００２と、ホイール１１０２を制御するおよびホイール１１０２に動力供給する駆動モータ２００４とを有する。駆動システムが、ＡＧＶ１２０２に動力供給するための１つまたは複数のバッテリ２００６をさらに有する。空気圧タンク２００８が、ロボットアーム１２１６などの、ＡＧＶ１２０２の種々の構成要素に空気動力を提供することができる。

一実施例では、ＡＧＶ１２０２が、低い重心を有し、可能か限り軽量となるように設計される。特定の実施例では、駆動システム１２０６が１８１４ｋｇ（４０００ポンド）の範囲の重量であり、載荷台１２１２およびロボットアーム１２１６のためのＡＧＶ１２０２の積載重量が約９０７ｋｇ（２０００ポンド）の重量である。一形態では、１日約１７時間動作する１つまたは複数のバッテリが駆動システム１２０６の内部に位置する。バッテリを再充電するのに、ＡＧＶ１２０２のための閉ループパス上でのオポチュニティチャージングが利用される。一実施例では、ＡＧＶ１２０２が最大６１ｍ／分（２００フィート／分）で加速するように設計される。駆動システム１２０６の内部に収容される他の構成要素には、限定しないが、電源（例えば、２４ボルトの供給源）、インバータ、ロボット、車両制御装置（例えば、一体化される制御装置であってよい）、エアコンプレッサ（必要である場合）、真空ポンプ、車両のための電気駆動装置、産業用パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、無線ペンダントのための接続部、無線アクセスポイント、および、ナビゲーションセンサ／安全センサが含まれる。例えば、一実施例では、駆動システム１２０６のすべての動作が単一のＰＣまたはプログラマブル論理制御装置（ＰＬＣ：ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）から制御され、所望される場合、ロボットアーム１２１６の動作も同じＰＣまたはＰＬＣから制御される。可能である場合、任意の視覚処理または信号積分のタスクが同じＰＣ上で作動する。

特定の１つのデザインでは、Ｓｉｃｋ ＮＡＶ３５０のセンサと連動するＲｏｂｏｔ Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ（ＲＯＳ） Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎが使用され得る。特定のデザインでは、ＡＧＶが動作する場所の領域がフェンスで囲まれ、その場合、作業員の相互作用のための安全センサが必要ない。

図２１、図２２および図２３が、ＡＧＶ１２０２がナビゲート可能である環境の一実施例を示している。示される実施例では、ＡＧＶ１２０２が、対向する保管ステーション１２０４の間に位置する通路に沿って移動する。ここでは、ロボットアーム１２１６が、ＡＧＶ１２０２のいずれかの側に位置する保管ステーション１２０４に対して効率的に作業を行うことができる。ＡＧＶ１２０２が様々な手法を使用してナビゲートされ得る。正確なナビゲーションが必要である場合、ロボットアーム１２１６を移動させるのにさらにはＡＧＶ１２０２をナビゲートするのにビジョンシステム１２２４が使用され得る。別法としてまたは加えて、段ボール箱流れのセル通路を降下するという形などで、フロア上の磁気ストリップがナビゲーションに使用され得る。システム１２００が、いかなる衝突または干渉も回避するように複数のＡＧＶ１２０２の動作を調整する制御装置を有する。システム１２００が、同じ閉鎖スペース内で複数のＡＧＶ１２０２をナビゲートするのを可能にするように、および、ＡＧＶ１２０２による注文の処理時に協働するように、設計される。一実施例では、システム１２００が、衝突させるのを回避しながら最大８個のＡＧＶ１２０２のすべてを互いに独立させて同じループ内でナビゲートするのを可能にするように構成されるが、他の実施例ではより多くのまたはより少ないＡＧＶの動作が調整されてもよい。一形態では、Ｕｂｕｎｔｕ Ｌｉｎｕｘ（登録商標）（バージョン１４．０４）上のＲＯＳ Ｉｎｄｉｇｏが、ロボットアーム１２１６、さらには、ＡＧＶシステム１２００の他の構成要素を制御するのに使用されるが、他の変形形態において、他のタイプのソフトウェアプラットフォームおよび／またはファームウェアプラットフォームが使用されてもよい。一実施例では、各ＡＧＶ１２０２が、無線ネットワークなどを介して主制御装置ステーションと通信する（例えば、８０２．１１ｂ／ｇ、２．４ＧＨｚのＷｉＦｉ、８０２．１１ｚ Ｚｉｇｂｅｅ、などを使用する）。

一実施例では、載荷台１２１２が、最大１２個の「載置用」オーダーストレージコンテナ（または、トート１２２）をロボットアーム１２１６の動作範囲の中に提供するように設計される。これを達成し得る複数の手法がある。１つの方法では、載荷台１２１２が適切なチャンバを「載置」位置まで移動させる、知的アルゴリズムを有する一連の直角分岐装置（ＲＡＴ：ｒｉｇｈｔ ａｎｇｌｅ ｔｒａｎｓｆｅｒ）を有する。別の方法では、載荷台１２１２が残りのＡＧＶ１２０２に対して移動し（例えば、通路方向を下って）、その結果、チャンバが正確な「載置」位置に配置されるようになる。さらに別の方法では、ロボットアーム１２１６がＸＹガントリに沿って移動し（図１のＡＧＶ１０２に類似する）、その結果、ロボットアーム１２１６が任意のチャンバロケーションまで移動することができる。他の実施例では、これらの方法の組み合わせが使用されてもよい。一形態では、図１２の保管容器またはトート１２２がＫＤ−１４の輸送用段ボール箱の寸法に基づいて設計される。別法としてまたは加えて、載荷台１２１２が、満杯のチャンバのバッチを迅速に荷下ろしして、次いで空のチャンバのバッチを載荷するように構成される。

いくつかの実施例では、上述のロボットアームが、段ボール箱流れのラック内のドナートートの２つのレベルから良好に取り出しを行うための、１．４メートルのリーチを有するＭｏｔｏｍａｎ ＭＨ５ＬのロボットアームおよびＭｏｔｏｍａｎ ＭＨ１２のロボットアームを含む。図１２の実施例では、ロボットアーム１２１６を支持するガントリ１２１４がＡＧＶ１２０２の概して中央に位置し、ロボットアーム１２１６により段ボール箱流れの通路のいずれの側からも取り出しを行う能力を有する。別の変形形態では、ロボットアーム１２１６が、さらなる動作の柔軟性を提供するためにＡＧＶ１２０２の周囲部分に跨って延在するＸＹのガントリサスペンション構造上に位置する。

上述のＥｏＡＴが、延伸して、１つから４つのバッグなどから物体をピックアップするかまたは配置するための空気圧シリンダ上に一連の真空カップを有することができる。取り出しの速度を上げるために、結合時に可能である場合には常に複数のバッグを取り出すことが望ましい。既存の業態条件を生かすために、４つ以上のバッグを同時に取り出すことができるＥｏＡＴが使用される。一実施例では、ＥｏＡＴがロボットアームの１回の移動で１つから４つのバッグを取り出すことができる。一形態では、ＥｏＡＴが、最も大きいバッグが３５．６ｃｍ×２０．３ｃｍ（１４”×８”）であり最も小さいバッグが２０．３ｃｍ×１５．２ｃｍ（８”×６”）であるｅａｃｈｅｓ内にあるすべてのバッグサイズを取り出すことができるが、他のサイズのバッグおよび他のタイプのアイテム（バッグに加えて）もＥｏＡＴによって取り扱われ得ることを認識されたい。次いで、取り出されたバッグが任意のロケーションのチャンバまたはトート１２２の中に落とされ得る。一実施例では、バッグが取り出されるとき、段ボール箱の満杯時に最終的に移送用バッグの縁部を下げることになるように移送用バッグの縁部を一方の側に向けるような形で、バッグが配置される。

上述したように、ビジョンシステム１２２４が、バッグ、箱または他の物体などのＳＫＵを取り出すことおよび載置することの両方に使用される。バッグを見つけてバッグ位置情報をロボットアームに提供する能力は複数の手法で達成され得る。例えば、ドナートートのデザインによっては、バッグを見つけるためのこの能力が単純に高さセンサを用いることによりまたはフル３Ｄビジョンシステムを介することにより達成され得る。一実施例では、ドナートートが空であるときの検出は、ロボットアームの取り出しおよび載置の回数を論理的に計算することにより、段ボール箱流れ取り出しセルに存する。理論的には、このような手法でバッグのレベルを論理的に追跡することも可能であるが、多くの実際的な状況においてこれは通常望ましくない。その理由は、ロボットによる取り出し（または、載置）の精度が１００％の精度ではない場合に経時的に不正確になり得るからである。他の実施例では、ドナートート保管セルが空であるときを物理的に検出することが利用される。一変形形態では、距離センサのアレイがドナートートの底部が見えるときを感知し、それにより、ドナートートが空であるかまたは空に近い状態にあるときを感知する。

ＡＧＶシステム１２００の特定の１つのレイアウトでは、段ボール箱流れのラック（ステーション１２０４）の３つのベイがＡＧＶ通路の各側に配置される。少なくとも３０個の取り出し面を有するドナートートシェルフの垂直方向の２つまたは３つのレベルが通路の各側に配置される。この実施例では、ドナートートが平坦なバッグを含むように構成される。レーンのピッチは、バックプレッシャーを最小にしながら円滑な連続的な流れを得るように構成される。ステーション１２０４内でのバッグの流れを制御するのに重力流れのレールが使用されるが、所望される場合、流れを制御するのに何らかの制動ローラーおよび／またはモータ駆動ローラーが使用されてもよい。空のドナートートがロボットアーム１２１６によってピックアップされて空のドナートート用の回収コンベヤ（ｅｍｐｔｙ ｄｏｎｏｒ ｔｏｔｅ ｔａｋｅａｗａｙ ｃｏｎｖｅｙｏｒ）上に配置される。個別の取り出しセルが、新しいドナートートを受け取り、指定される量のトートを保管し、取り出されるためのトートをＡＧＶ１２０２に提供することができる。局所的に保管されるドナートートの数は変化し得る。１つのデザインでは、局所的に７つのドナートートが保管されるが、代替的デザインでは、２４０個のトートまたはそれ以上といったように、それより多いまたは少ないトートを有することができる。取り出し面の間でＳＫＵを重ねるためのピッチ（すなわち、下方向への通路間隔）は、Ｆａｓｔ Ｅａｃｈｅｓ手法またはＭｅｄｉｕｍ Ｅａｃｈｅｓ手法のいずれを使用しているかに応じて変化してよい。Ｆａｓｔ Ｅａｃｈｅｓの１つの手法では、通常、ストレージ取り出し面のセルの間が３．７ｍ（１２フィート）であり、一方で、Ｍｅｄｉｕｍ Ｅａｃｈｅｓ手法の一実施例が、通常、ストレージ取り出し面のセルの間に０．６１ｍ（２フィート）を有する。他の実施例では、他の構成で取り出しセルが移動させられ、また、離間され得る。図１２に示される実施例では、ステーション１２０４における各セルがドナートートの２つの垂直方向のレベルを有する。この実施例では、バッグまたは他のＳＫＵが両方の垂直方向のレベルにおいてドナートートセルから取り出し可能であるドナートートの各レベルの高さは、ロボットアーム１２１６の基準高さおよびリーチに基づいてよい。一形態では、段ボール箱流れ取り出しセルが中央のＰＬＣによって制御され、モータ駆動のコンベヤおよびセンサのための通信ラインがＰＬＣを経由する。このＰＬＣは一形態において全般的な「Ａｕｔｏ Ｅａｃｈｅｓ」制御装置として機能することができ、あるいは、他の設計制約条件よっては専用のＰＬＣであってもよい。ＰＬＣがサブシステムである場合、マスターＰＬＣによる、段ボール箱流れセルの状態および不良を追跡する能力がＰＬＣに組み込まれる。セルの状態を示すヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ：Ｈｕｍａｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）がこのＰＬＣのために提供され得る。在庫の追跡および補充の制御の両方を容易にするために、満杯のドナートートおよび空のドナートートの両方が監視および追跡されるように段ボール箱流れ取り出しセル内に存在するドナートートの数が物理的に追跡され得る。各セルのおよび各セル内に存在するドナートートの状態を示すページがＨＭＩ上に表示される。

次に、図２４〜図３０を参照してＡＧＶシステム２４００の別の実施例を説明する。認識され得るように、ＡＧＶシステム２４００は、図１を参照して説明したＡＧＶシステム１００と、またより具体的には図１２〜図２３を参照して説明したＡＧＶシステム１２００と共通する、複数の特徴を共有する。例えば、ＡＧＶシステム２４００は、全方向車輪１１０２を備える駆動システム１２０６と、単一のコンベヤ２０２を備える載荷台１２１２と、ロボットアーム１２１６とを有する。さらに、ＡＧＶシステム２４００は、上述のＡＧＶシステム１００、１２００と同様に形で動作する。分かり易いようにおよび簡潔さのために、共通の特徴を再び極めて詳細には説明はしないことから、上述の説明を参照されたい。

ＡＧＶシステム２４００が、ＳＫＵを載荷するようにおよび／またはステーション１２０４（図１２）からＳＫＵを荷降ろしするように（すなわち、取り出すおよび／または載置するように）構成されるＡＧＶ２４０２を有する。図２４が、載荷台１２１２上に箱、段ボール箱またはトート１２２が載荷された状態のＡＧＶ２４０２の正面斜視図を示す。対して、図２５および図２６が、箱またはトート１２２がない状態の、ＡＧＶ２４０２のそれぞれ正面斜視図および背面斜視図を示す。示される実施例では、ＡＧＶ２４０２が最大１６個の箱またはトート１２２を保持するように構成されるが、他の変形形態では、ＡＧＶ２４０２がそれより多いまたは少ないトート１２２を保持するように設計されてもよい。示されるように、トート１２２が載荷台１２１２上で２つのカラムとなるように配置される。描かれる実施例では、箱またはトート１２２が角度のついた底部を有し、その結果、箱の載荷および荷降ろしを容易にするように箱の開口部も同様に角度がつけられる。他の実施例において箱またはトート１２２が異なる形状を有してよいかまたは他の形態であってもよいことを認識されたい。上述したように、載荷台１２１２が、ＡＧＶ２４０２に箱またはトート１２２を載荷するようにおよびＡＧＶ２４０２から箱またはトート１２２を荷降ろしするように構成される、ベルトタイプのコンベヤの形態の、単一のコンベヤ２０２を有する。示される実施例では、載荷台１２１２が垂直方向において静止しているが、他の変形形態において、載荷台１２１２が上述のタイプのリフト機構１２１３を有してもよい。やはり、載荷台１２１２が単に平坦な表面であってよく、上述のタイプの複数のコンベヤ２０２を有することができ、他のタイプのコンベヤを有することができ、および／または、載荷台１２１２上の物体を移動させるためにもしくはそれを再配向するために残りのＡＧＶ２４０２に対して移動可能であってよい。

継続して図２４、図２５および図２６を参照すると、ロボットアーム１２１６がロボット支持フレームまたはガントリ２４０４によって支持される。ガントリ２４０４が、対向する支持脚部２４０８に跨って延在するロボット支持ビーム２４０６を有する。示される実施例では、ロボットアーム１２１６が支持ビーム２４０６に対して直立となるように垂直に設置されるが、ロボットアーム１２１６がガントリ２４０４に対して他の手法で吊り下げられるかまたは設置されてもよいことを認識されたい。示される実施例では、ガントリ２４０４が、ＡＧＶ２４０２の重心をさらに下げるような低プロフィールを有する。これが今度はＡＧＶ２４０２を安定させ、その結果、スタビライザバー１０４（図１）が必要なくなるが、スタビライザバー１０４が依然として使用されてもよい。ロボットアーム１２１６が１つのみ示されるが、ガントリ２４０４が複数のロボットアーム１２１６を支持してもよく、ＡＧＶ２４０２が複数のガントリ２４０４を組み込んでもよい。ガントリ２４０４の支持脚部２４０８が、載荷台１２１２の両側に配置されるレール１２１１に移動可能にまたは摺動可能に設置される。この構成では、ガントリ２４０４が、ロボットアーム１２１６と共に、一切干渉することなくトート１２２のカラムに沿って移動することができる。センサマスト２４１０がロボット支持ビーム２４０６に設置され、センサシステム２４１２がセンサマスト２４１０の端部から延在する。センサシステム２４１２が、取り出しおよび／または配置中に、ＡＧＶ２４０２の移動を制御するための、さらには、ロボットアーム１２１６、トート１２２および／またはアイテムを監視するための、レーザセンサシステムを有する。別の形態ではセンサシステム２４１２が超音波タイプのセンサであり、また他の形態では、センサシステム２４１２が３Ｄビジョンシステムであってもよい。センサシステム２４１２内で他のタイプのセンサが使用されてもよいことを認識されたい。また、ロボットアーム１２１６が、ロボットアーム１２１６の動作を制御するために、ビジョンシステム、レーザセンサおよび／または超音波センサなどの、他のセンサをさらに有してもよい。他の実施例と同様に、ロボットアーム１２１６がＥｏＡＴ２４１４を有する。示される実施例では、ＥｏＡＴ２４１４が、吸着力または真空を利用してバッグなどのアイテムをピックアップするように構成される１つまたは複数の吸着パッド２４１６を有する。示される実施例では、ＥｏＡＴ２４１４が４つの吸着パッド２４１６を有し、その結果、バッグなどの最大で４つのアイテムが同時に取り出され得る。しかし、他の実施例では、ＥｏＡＴ２４１４が示されるものよりも多くのまたは少ない吸着パッド２４１６を有してもよい。

図２５および図２６に注目すると、ＡＧＶ２４０２が、ロボットアーム１２１６と共に残りのＡＧＶ２４０２の動作を制御する制御装置２５０２をさらに有している。制御装置２５０２が保護ハウジング２５０４によって保護される。示されるように、制御装置２５０２が、ＡＧＶ２４０２の一方の端部においてガントリ２４０４の下方で容易に入れ子状となるように配置される。可撓性のケーブル・ホースキャリア２５０６がロボットアーム１２１６をＡＧＶ２４０２に動作可能に接続する。可撓性のケーブル・ホースキャリア２５０６は様々なロケーションで湾曲することができ、それにより、ガントリ２４０４の移動時に種々のケーブルおよびホースがＡＧＶ２４０２とガントリ２４０４との間で接続された状態を維持することが可能となる。キャリア２５０６内のケーブル類には、それぞれ、ロボットアーム１２１６に動力供給するためのおよびロボットアーム１２１６を制御するための、動力ケーブルおよび通信ケーブルが含まれてよい。キャリア２５０６内の通信ケーブルが制御装置２５０２とロボットアーム１２１６との間に通信経路を提供する。他の実施例では、ロボットアーム１２１６が無線で制御される。キャリア２５０６内のホースには、例えば、ロボットアーム１２１６に空気動力および／または流体動力を供給するための空気圧ホースおよび／または油圧ホースが含まれてよい。描かれるように、載荷台１２１２の両側にガイドレール２５０８が配置され、それにより、トート１２２がガントリ２４０４さらにはキャリア２５０６の移動に干渉することが防止される。さらに、ガイドレール２５０８は載荷台１２１２上でトート１２２を位置合わせするのを補助し、ＡＧＶ２４０２からトート１２２が落下するのを防止する。

図２６、図２７および図２８を参照すると、ＡＧＶ２４０２が、ＡＧＶ２４０２の長さ方向に沿ってガントリ２４０４を移動させるように構成されるガントリ駆動システム２６０２を有する。示されるように、ガントリ駆動システム２６０２が、１つまたは複数のギアボックス２６０６に動作可能に接続される１つまたは複数の駆動モータ２６０４を有する。示される実施例では、ガントリ駆動システム２６０２が２つの駆動モータ２６０４および付随するギアボックス２６０６を有し、これらは各々１つが各レール１２１１のためのものである。他の実施例では、ガントリ駆動システム２６０２が、両方のレール１２１１に沿ってガントリ２４０４を駆動する、単一の駆動モータ２６０４および／またはギアボックス２６０６を有することができるか、あるいは、３つ以上の駆動モータ２６０４および／またはギアボックス２６０６を有してもよい。一実施例では、駆動モータ２６０４がサーボモータであるが、空気圧モータおよび／または油圧モータなどの他のタイプのモータが使用されてもよい。駆動モータ２６０４の出力を増大または低下させるのにギアボックス２６０６が使用される。他の変形形態では、駆動モータ２６０４が、ギアボックス２６０６を必要とすることなくガントリ２４０４を直接に移動させるのに使用され得る。

図２８が、ガントリ駆動システム２６０２と共に、支持脚部２４０８のうちの１つの支持脚部の拡大斜視図を示す。示されるように、ガントリ２４０４の支持脚部２４０８が、レール１２１１上で摺動可能に受けられる１つまたは複数のベアリングガイド２８０２を有する。ベアリングガイド２８０２が、軸受および／または潤滑剤などを介して、支持脚部２４０８とレール１２１１との間の摩擦を最小にするように設計され、その結果、ガントリ２４０４がレール１２１１に沿って容易に移動または摺動することができるようになる。示される実施例では、ベアリングガイド２８０２が、各レール１２１１内に位置する駆動ベルト２８０４に対してクランプされるかまたは他の形で固定される。駆動ベルト２８０４が駆動モータ２６０４によりギアボックス２６０６を介して駆動される。描かれる実施例ではガントリ２４０４の両方の支持脚部２４０８が駆動ベルト２８０４によって駆動されるが、他の変形形態では、レール１２１１の一方のみが単一の駆動ベルト２８０４によって駆動される。ガントリ２４０４が、いくつかの例のみを挙げると、ねじタイプの駆動装置、チェーン式駆動装置、および／または、電磁式駆動装置などを介する他の手法でも駆動され得ることを認識されたい。図２９の両方向の矢印２９０２によって示されるように、ガントリ駆動システム２６０２が、ＡＧＶ２４０２内の載荷台１２１２の全長に沿う形でロボットアーム１２１６を位置決めすることができる。これにより、ロボットアーム１２１６が一回で載荷台１２１２の広範囲にわたってアイテムの大量のバッチに対して効率的に作業を行うことが可能となり、その結果、大量のトート１２２に対して作業が行われ得るようになり、さらには通常であればロボットアーム１２１６のリーチの外側にあるようなトートに対しても作業が行われ得るようになる。言い換えると、ガントリ２４０４の移動可能な性質によりロボットアーム１２１６の自由度が向上し、それにより、ＡＧＶ２４０２を用いてアイテムのバッチに対して作業を行うことが容易になる。また、ＡＧＶ２４０２を用いてアイテムに対してバッチ処理を行うこの能力により動作効率も向上する。その理由は、複数の注文が同時に処理され得るからである。

図３０がＡＧＶ２４０２の底面図を示す。上記の実施例と同様に、ＡＧＶ２４０２が、ＡＧＶ２４０２が長手方向（すなわち、前方および後方）ならびに横方向（すなわち、左右）の両方に移動するのを可能にする全方向車輪１１０２を有する。描かれるように、ＡＧＶ２４０２の底部が、ＡＧＶ２４０２に対しての誘導性の（すなわち、無線の）充電を促進する１つまたは複数の誘導性ピックアップ３００２をさらに有する。誘導性ピックアップ３００２が、様々なステーション１２０４に対してＡＧＶ２４０２が作業を行っている間にフライ（ｆｌｙ）上にある場合でもＡＧＶ２４０２を再充電することを可能にする。これによりＡＧＶシステム２４００の動作可能時間が延びる。
用語集
特許請求の範囲および本明細書で使用される専門用語は、以下で特に定義されない限り、平易で一般的なその意味を単に有するものである。ここでの定義での単語は平易で一般的なそれらの意味を単に有するものである。このような平易で一般的な意味とは、出版されている最新のＷｅｂｓｔｅｒ’ｓの辞書およびＲａｎｄｏｍ Ｈｏｕｓｅの辞書からの矛盾しないすべての辞書定義を含む。本明細書および特許請求の範囲で使用される場合の以下の定義は下記の用語またはその一般的な変形形態に適用される。

無人搬送車（ＡＧＶ）は、概して、種々のロケーションの間で自動でセルフナビケートすることができる移動ロボットを意味する。例えば、ＡＧＶは、常にというわけではないが、通常、フロアに埋め込まれるワイヤまたは磁石などのマーカーに従うことにより、レーザを使用することにより、および／または、ビジョンシステムを使用することにより、自動でナビゲートすることができる。また、ＡＧＶは、常にというわけではないが、通常、他のＡＧＶとの衝突、設備との衝突、および、作業員との衝突などの、衝突を自動で回避するように設計される。ＡＧＶは、常にというわけではないが、一般に、産業用途において、製造施設または倉庫の周りで資材を移動させるのに使用される。

コンベヤは、概して、物体、ＳＫＵおよび／または保管容器のようなものを移送するのに使用される機構を意味する。非限定的な例としていくつかのみ挙げると、コンベヤには、ベルトコンベヤ、金網ベルトコンベヤ、チェーンコンベヤ、電気追跡コンベヤ（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｔｒａｃｋ ｃｏｎｖｅｙｏｒ）、ローラーコンベヤ、クロスベルトコンベヤ、振動コンベヤ、および、スケートホイールコンベヤが含まれてよい。コンベヤは全体的にまたは部分的に動力供給されてもされなくてもよい。例えば、コンベヤのセクションには重力送りセクションが含まれてよい。

Ｅａｃｈｅｓ（または、Ｐｉｅｃｅｓ）は、概して、受注処理を目的とする製品またはＳＫＵの個別の取り出しを意味する。常にというわけではないが、ＳＫＵの取り出しは、通常、ケース（または、何らかの他の形態のパッケージング）によりまとめて、あるいは、ｐｉｅｃｅ−ｐｉｃｋｅｄ（ｅａｃｈｅｓ）手法により個別に、実施される。

アーム端部ツール（ＥｏＡＴ）または端部エフェクタは、概して、環境と相互作用するように設計される、ロボットアームの端部にあるデバイスを意味する。環境に対してのデバイスのこの相互作用の性質はロボットアームの用途によって決定される。ＥｏＡＴは、例えば、複数の手法でＳＫＵまたは他の環境的物体と相互作用することができる。例えば、ＥｏＡＴには、衝突タイプのグリッパ、吸引タイプのグリッパ、収斂タイプのグリッパ、および／または、接触タイプのグリッパなどの、１つまたは複数のグリッパが含まれてよい。グリッパは、通常、というより常に、物体を握持するのに何らかの種類の機械力を使用する。しかし、ＥｏＡＴに対して物体を固定するのに、吸引力または磁力に基づくような他の種類の相互作用が利用されてもよい。非限定の例としていくつかのみ挙げると、ＥｏＡＴには、別法としてまたは加えて、真空カップ、電磁石、ベルヌーイグリッパ、静電気グリッパ、ファンデルワールス（ｖａｎ ｄｅｒ Ｗａａｌｓ）グリッパ、毛管作用グリッパ、極低温（ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ）グリッパ、超音波グリッパ、および、レーザグリッパが含まれてよい。

ガントリは、概して、ある物に跨って延在するように、ある物の周りを延在するように、および／または、ある物の中まで延在するように、支持体上で上昇させられるフレームまたは他の構造を意味する。支持体およびフレーム構造は多くの形態を有することができる。例えば、支持体は独立した構造であってよく、あるいは、一体構造を形成するように一体化されてもよい。

ロボットアームは、概して、人間の腕と同様の機能を有する、通常はプログラム可能である１つのタイプの機械的アームを意味する。回転動作（例えば、関節ロボットにおいてなど）または平行移動による（直線的）変位を可能にする接合部によりロボットアームの連結棒が接続される。ロボットアームが複数の運動軸を有することができる。非限定の例として、ロボットアームは、４軸、５軸、６軸または７軸のロボットアームであってよい。もちろん、ロボットアームはそれより多いまたは少ない運動軸または自由度を有してもよい。ロボットアームの端部が、常にというわけではないが、通常、貨物アイテムまたは他の物体を保持するため、貨物アイテムまたは他の物体を操作するための、あるいは、貨物アイテムまたは他の物体と他の形で相互作用するための「アーム端部ツール」（ＥｏＡＴ）と呼ばれるマニピュレータを有することができる。ＥｏＡＴは、本明細書で示されて説明されるもの以外の多くの形態でも構成され得る。

ストックキーピングユニット（ＳＫＵ）またはアイテムは、概して、個別の物品または物を意味する。ＳＫＵは任意の形態であってよく、パッケージされていてもされていなくてもよい。例えば、ＳＫＵは、いくつかの例のみを挙げると、ケース、段ボール箱、バッグ、ドラム缶、容器、ボトル、缶、パレットおよび／または麻袋でパッケージされてよい。ＳＫＵは特定の物質状態に限定されず、したがって、通常、アイテムは、固体の形態、液体の形態、および／または、気体の形態を有してよい。

保管容器は、概して、ＳＫＵまたは他の物体を保持または移送するのに使用され得る物体を意味する。非限定の例として、保管容器には、段ボール箱、トート、パレット、バッグおよび／または箱が含まれてよい。

ビジョンシステムは、概して、適切な位置を決定するためにおよび／または物体を「視認」するために、コンピュータおよび／または他の電子機器によりデータを収集して１つまたは複数の画像を形成する１つまたは複数のデバイスを意味する。ビジョンシステムには、常にというわけではないが、通常、自動検査およびロボットの誘導を目的とした、目の機能を概して模倣するための、ハードウェアまたはソフトウェアを組み込む撮像システムが含まれる。場合によっては、ビジョンシステムが、１つまたは複数のビデオカメラ、アナログデジタル変換（ＡＤＣ：ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）システム、および、デジタル信号処理（ＤＳＰ：ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）システムを採用することができる。非限定の例として、ビジョンシステムは、画像処理のためにプロセッサに送られる１つまたは複数の画像の入力ための電荷結合素子を含むことができる。ビジョンシステムは、一般に、可視スペクトルのみに限定されない。一部のビジョンシステムは、赤外（ＩＲ）波長、可視波長、紫外線（ＵＶ）波長、および／または、Ｘ線波長で、環境を撮像する。場合によっては、ビジョンシステムが、双眼カメラなどを介して三次元表面を表現することができる。

特に明記しない限り、本記述および／または特許請求の範囲で使用される単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」などが複数形も含むことに留意されたい。例えば、本明細書および／または特許請求の範囲が「ａ ｄｅｖｉｃｅ」または「ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅ」を参照する場合、これには、そのようなｄｅｖｉｃｅの１つのｄｅｖｉｃｅまたは複数のｄｅｖｉｃｅが含まれる。

「上方」、「下方」、「頂部」、「底部」、「側方」、「長手方向」、「径方向」、「円周方向」などの方向の用語が、本明細書では、示される実施形態を読者が理解するのを補助することを目的として単に読者の利便性のために使用されるものであり、これらの方向の用語を使用することが、説明される特徴、示される特徴および／または特許請求される特徴を特定の方向および／または向きのみに限定することを一切意図されない、ことに留意されたい。

図面および上記の記述において本発明を詳細に示して説明してきたが、性質的においてこれらは単に例示としてみなされ、限定的であるとはみなされない。ここでは、好適な実施形態のみが示されて説明されているということ、ならびに、以下の特許請求の範囲によって定義される本発明の精神の範囲内にあるようなすべての変更形態、均等物および修正形態も保護されることが望まれることを理解されたい。本明細書で引用されるすべての刊行物、特許および特許出願は、各々の個別の刊行物、特許または特許出願が参照により組み込まれ、その全体が本明細書に記載されることが具体的かつ個別的に指示される場合と同程度に、参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (27)

1. 無人搬送車（ＡＧＶ）と、
   ２つ以上の保管容器を保持するように構成およびサイズ決定される、前記ＡＧＶ上にある載荷台と、
   前記ＡＧＶから延在するフレームと、
   前記フレームに設置されるロボットアームと
   を備えるシステム。
2. 前記フレームがガントリを有し、前記ロボットアームが前記ガントリに設置される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記ガントリが前記載荷台に対して移動するように構成される、請求項２に記載のシステム。
4. 前記載荷台の両側に配置される少なくとも一対のレール
   をさらに備え、
   前記ガントリが、
   前記レールに移動可能に設置される少なくとも一対の脚部、および
   前記ロボットアームが設置される、前記脚部の間に延在するロボット支持ビーム
   を有する、
   請求項３に記載のシステム。
5. 前記レールに沿って前記ガントリを移動させるように構成されるガントリ駆動システム
   をさらに備える、請求項４に記載のシステム。
6. 前記ガントリ駆動システムが、
   前記ＡＧＶに設置される駆動モータと、
   前記駆動モータに動作可能に接続されるギアボックスと、
   前記ギアボックスに動作可能に接続される駆動ベルトと、
   を有し、
   前記脚部のうちの少なくとも１つの脚部が前記駆動ベルトに固定される、
   請求項５に記載のシステム。
7. 前記載荷台が、前記保管容器を移動させるように構成される１つまたは複数のコンベヤを有する、請求項３に記載のシステム。
8. 前記ガントリが前記ロボットアームの少なくとも７つの運動度を促進する、請求項３に記載のシステム。
9. 前記ガントリから延在するセンサマストと、
   前記保管容器の周りでの動作を感知するための、前記センサマストの端部に設置されるセンサシステムと、
   をさらに備える、請求項２に記載のシステム。
10. 前記ＡＧＶが、前記ＡＧＶを移動させるように構成される１つまたは複数の全方向車輪を有する、請求項２に記載のシステム。
11. 前記ＡＧＶが、前記ＡＧＶを無線で充電する１つまたは複数の誘導性ピックアップを有する、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記ロボットアームが前記フレームに対して垂直方向および／または水平方向に移動するように構成される、請求項１に記載のシステム。
13. 前記載荷台が前記フレームに沿って垂直方向に移動するように構成される、請求項１に記載のシステム。
14. 前記ロボットアームが、１つまたは複数のアイテムを同時に取り扱うように構成されるアーム端部ツール（ＥｏＡＴ）を有する、請求項１に記載のシステム。
15. 前記ＥｏＡＴが２つ以上の吸着パッドを有する、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記ロボットアームの移動を誘導するように構成されるビジョンシステムをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
17. 前記フレームに結合されるスタビライザバーをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
18. ２つ以上のレベルを有する保管ステーションをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
19. 無人搬送車（ＡＧＶ）を保管ステーションまで移動させるステップであって、前記ＡＧＶが
    容器をその上で支持する載荷台と、
    ロボットアームを前記容器の上方に位置付けるガントリに結合される前記ロボットアームと
    を有する、ステップと、
    前記ロボットアームを用いて前記保管ステーションと前記容器との間でアイテムを移送するステップと
    を含む、方法。
20. 前記アイテムを移送する前記ステップが、
    前記ロボットアームを用いて前記ステーションから前記アイテムを取り出すステップと、
    前記ロボットアームを用いて前記アイテムを前記容器の中に配置するステップと
    を含む、
    請求項１９に記載の方法。
21. 前記アイテムを移送する前記ステップが、
    前記ロボットアームを用いて前記容器から前記アイテムを取り出すステップと、
    前記ロボットアームを用いて前記保管ステーションの中に前記アイテムを配置するステップと
    を含む、請求項１９に記載の方法。
22. 前記ＡＧＶを第２の保管ステーションまで移動させるステップと、
    前記ロボットアームを用いて前記第２の保管ステーションと前記容器との間で第２のアイテムを移送するステップと
    をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
23. 前記ＡＧＶ上で前記載荷台に対して前記ガントリを移動させることにより前記ロボットアームを再位置決めするステップ
    をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
24. 前記ガントリに対して前記ロボットアームを移動させるステップ
    をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
25. 前記載荷台がコンベヤを有し、
    前記コンベヤを用いて前記ＡＧＶから前記容器を荷降ろしするステップ
    をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
26. 前記載荷台を垂直方向に移動させることにより前記容器を垂直方向に移動させるステップ
    をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
27. 前記ロボットアームが別個の吸着パッドを備えるアーム端部ツールを有し、
    前記アイテムを移送する前記ステップが、同時に、前記別個の吸着パッドを用いて前記アイテムを取り出すステップを含む、請求項１９に記載の方法。

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