JP2022534289A - 伸縮マストおよびz軸制御を備えた自動荷降ろし・荷積みロボットシステム - Google Patents

伸縮マストおよびz軸制御を備えた自動荷降ろし・荷積みロボットシステム Download PDF

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Abstract

システムは、貨物運搬機または建造物等の場所に対する荷積みおよび/または荷降ろしを行うように構成されたロボットを含む。ロボットは、ベースユニットを移動させるための移送システムを有するベースユニットを含む。マストがベースユニットから延びるとともに、マストコンベヤを有する。マストは、延伸および後退するように構成されている。マストに対してアームツール端部(EoAT)が回転可能に結合されている。EoATは、貨物品をマストコンベヤに対して移動させるように構成されたEoATコンベヤを含む。把持機構は、EoATコンベヤ上の貨物品から離れた後退位置と、貨物品を把持可能な延伸位置との間で移動するように構成されている。

Description

伸縮マストおよびZ軸制御を備えた自動荷降ろし・荷積みロボットシステム、に関する。
トレーラ、貨物運搬機等の貨物コンテナに対する荷物類、箱類、鞄類、缶類、および/または他の製品等の貨物の移送は、非常に高額かつ労働集約的で、時には危険でさえあり得る。荷積みドックにおける出荷および入荷作業は、フルフィルメント作業全体のボトルネックとなることが多い。倉庫および製造プラントにおける貨物品の積み上げおよび取り降ろしも同様に高価で危険となり得る。高く積み上げられた貨物品は、不安定となって、貨物取扱者へと容易に降りかかる可能性がある。トレーラの手動の荷積みおよび荷降ろしは、トレーラの内側の環境条件のため、厳しい仕事となり得る。貨物コンテナおよび倉庫に対する物品パレットの荷積みには、フォークリフトトラックがよく使用されているが、それらの使用にはいくつかの制限がある。トレーラの内側で一度に適合し得るフォークリフトは通例、1台だけであることから、荷積みまたは荷降ろしプロセスには通常、かなりの時間を要する。また、フォークリフト用のパレットは通常、貨物コンテナ内の使用可能なスペースを浪費するとともに、不要な重量を追加することになる。この空きスペースの浪費および重量の追加には、お金が掛かる。フォークリフトに困難が生じた場合は、荷積みドックの要員が貨物スペース内で物品の荷降ろしおよび積み上げを手動で行っているが、このような労働集約的な作業もまた非常に高価で多大な時間を要するとともに、要員が怪我を負う可能性もある。貨物の荷積みおよび荷降ろしに対してロボット等の自動システムが提案されているものの、これらのシステムには依然として、いくつかの重大な欠点がある。これらのシステムによりもたらされるスループットは通常低く、また、これらのシステムはエラーを起こしやすいため、事故発生時には依然として、人間の介入が必要となる。
このように、本分野における改善が求められている。
貨物運搬機(または、他の場所)において貨物品の積み上げおよび/または取り降ろしを迅速に行う自動荷降ろし・荷積みロボットシステムが開発されている。旧式のロボットシステムは、2018年5月3日に公開されたBastian IIらへの米国特許出願公開第2018/0118476A1号(2017年10月27日に出願された米国特許出願第15/795,947号)に記載されており、そのすべての内容を本明細書に援用する。当該システムに対して、いくつかの問題点に対処するため、複数の一意の改良が開発されている。このシステムは、一意のアームツール端部(EoAT)が可動マストに取り付けられた移動ロボットを含む。EoATは、ほぼ連続して貨物品を迅速に移送可能なコンベヤシステムを内蔵する。EoATは、貨物品を把持するように構成された延伸・後退可能な把持機構を具備する。一形態において、把持機構は、貨物品を把持する1つまたは複数の真空カップを具備する。把持機構は、EoAT上のコンベヤシステムの上方に真空カップを延ばして、貨物をコンベヤシステムへと引き下ろすことができる。貨物品がコンベヤシステムに引き下ろされると、貨物品が把持機構の上方を移動可能となるように、真空カップがコンベヤシステムの下側に後退される。貨物品の荷降ろしまたは積み上げに際して、把持機構は、逆の動作によって、コンベヤシステムから貨物の山へと貨物品を正確に押すことができる。EoATは、適正な位置決めによって貨物品の持ち上げまたは配置を行うように、マストに対してヨー(側方)およびピッチ(チルト)方向に移動可能である。箱類等の一部の貨物品は、水平にならないように傾けることができる。EoATは、任意の傾斜した貨物品の取り扱いおよび移動を行い得るように、ツイストまたはローリングするようにさらに構成されている。さらに、現行のEoATは、貨物品の荷積みおよび荷降ろしを行う当該EoATの能力を増強する複数の一意のガイド構造を含む。マストは、移動ベースユニットに取り付けられている。移動ベースユニットは、マストの移動によって、EoATを移動させることができる。また、移動ベースユニットの移動および/または操舵によって、EoATの大規模または主要な移動が実現され得る。たとえば、移動ベースユニットは、トレーラに出入りする方向のほか、横方向に移動するように構成されている。可動マストは、貨物コンテナに対する貨物品の荷積みまたは荷降ろしのためにベースユニットの移動を要する距離を最小限に抑える。ベースユニットは、マストのヨーおよびピッチを調整可能である。また、ベースユニットは、積み上げられた貨物品の列に沿ってEoATが垂直および水平に移動する際に移動する必要がなくなるように、マストを延伸および後退可能である。マストおよびベースユニットは、EoATに対して貨物品を移送するコンベヤを有する。一形態においては、ロボットと施設の主要なコンベヤシステムとのリンクを形成するため、延伸可能なコンベヤがベースユニットに結合されている。また、マストは、その長さを調整可能でありながら、依然として貨物品を移送可能となるように、内部で延伸または後退可能である。このマストをさらに後退させる能力により、ロボットは、支柱間等の狭い空間を移動可能である。このロボットシステムは、人間の相互作用を一切またはほとんど伴うことなく、貨物運搬機に対する自動的な荷積みおよび荷降ろしを迅速に行うことができる。このシステム設計により、フォークリフトオペレータが必要なくなる結果、オペレータに関連する怪我および費用のリスクが抑えられるほか、荷積みおよび荷降ろしの時間が短縮される。
態様1は大略、連続するコンベヤ経路を備えたマストに取り付けられたアームツール端部(EoAT)を有するロボットを備えたシステムに関する。
態様2は大略、マストが、1つまたは複数の全方向ホイールによってベースユニットに結合された、態様1に記載のシステムに関する。
態様3は大略、マストが、延伸および後退可能なブリッジコンベヤを有する、態様2に記載のシステムに関する。
態様4は大略、ブリッジコンベヤが、伸縮移動する少なくとも2つのマスト部に跨って延びた、態様3に記載のシステムに関する。
態様5は大略、ブリッジコンベヤが、マスト部間でS字状パターンにルーティングされたコンベヤベルトを含む、態様4に記載のシステムに関する。
態様6は大略、マストが、マスト部を相互に移動させる駆動システムを有する、態様4に記載のシステムに関する。
態様7は大略、マストが、貨物をバッファリングする少なくとも2つのコンベヤ部を含む、態様1に記載のシステムに関する。
態様8は大略、コンベヤ部が、マストの全幅に実質的に跨って延びたベルトコンベヤを含む、態様7に記載のシステムに関する。
態様9は大略、マストが、マストとEoATとの間で貨物を移送する1つまたは複数の遷移コンベヤを含む、態様1に記載のシステムに関する。
態様10は大略、EoATが、マストに対して当該EoATを回転させるように構成されたローリングドライブを含む、態様1に記載のシステムに関する。
態様11は大略、EoATが、当該EoATをヨー方向およびピッチ方向に移動させるように構成されたアクチュエータギアボックスを含む、態様10に記載のシステムに関する。
態様12は大略、EoATが、貨物を移送する少なくとも1つのコンベヤを含む、態様1に記載のシステムに関する。
態様13は大略、EoATが、コンベヤ全体に広がる把持部材を備えた把持機構を含む、態様12に記載のシステムに関する。
態様14は大略、把持機構が、貨物を把持する1つまたは複数の真空カップを有する、態様13に記載のシステムに関する。
態様15は大略、把持機構が、コンベヤの両側に位置決めされたリンクアセンブリを備えたキャリッジを有する、態様13に記載のシステムに関する。
態様16は大略、リンクアセンブリが、コンベヤの両側に位置付けられたカムレールに係合するカム従動子を含む、態様15に記載のシステムに関する。
態様17は大略、カム従動子がそれぞれ、カムレールの両側に配設された少なくとも一対のカムローラを含む、態様16に記載のシステムに関する。
態様18は大略、EoATが、貨物を移送する少なくとも2つのコンベヤ部を含む、態様1に記載のシステムに関する。
態様19は大略、EoATが、コンベヤ部間の後退位置で入れ子になるように構成された把持機構を含む、態様18に記載のシステムに関する。
態様20は大略、EoATが、当該EoATの遠位端から延びたプローブ部材を備えた位置付け部材を含む、態様1に記載のシステムに関する。
態様21は大略、EoATが、位置付け部材に対して貨物をガイドするように構成された靴べら部材を含む、態様20に記載のシステムに関する。
態様22は大略、靴べら部材が、位置付け部材に向けて角度付けされたファン部を含む、態様21に記載のシステムに関する。
態様23は大略、EoATが、プローブ部材の下側に垂れ下がったロッカーアームを含む、態様20に記載のシステムに関する。
態様24は大略、ロッカーアームが、プローブ部材に対して鋭角で角度付けされた、態様23に記載のシステムに関する。
態様25は大略、ロッカーアームが、枢動コネクタを介してEoATに枢動接続された、態様24に記載のシステムに関する。
態様26は大略、EoATが、ロッカーアームを適所に保持する停止部材を有する、態様25に記載のシステムに関する。
態様27は大略、ロッカーアームが、可撓性である、態様23に記載のシステムに関する。
態様28は大略、マストが、1つまたは複数の全方向ホイールによってベースユニットに結合された、態様1~27のいずれか1つに記載のシステムに関する。
態様29は大略、マストが、延伸および後退可能なブリッジコンベヤを有する、態様1~28のいずれか1つに記載のシステムに関する。
態様30は大略、ブリッジコンベヤが、伸縮移動する少なくとも2つのマスト部に跨って延びた、態様1~29のいずれか1つに記載のシステムに関する。
態様31は大略、ブリッジコンベヤが、マスト部間でS字状パターンにルーティングされたコンベヤベルトを含む、態様1~30のいずれか1つに記載のシステムに関する。
態様32は大略、マストが、マスト部を相互に移動させる駆動システムを有する、態様1~31のいずれか1つに記載のシステムに関する。
態様33は大略、マストが、貨物をバッファリングする少なくとも2つのコンベヤ部を含む、態様1~32のいずれか1つに記載のシステムに関する。
態様34は大略、コンベヤ部が、マストの全幅に実質的に跨って延びたベルトコンベヤを含む、態様1~33のいずれか1つに記載のシステムに関する。
態様35は大略、マストが、マストとEoATとの間で貨物を移送する1つまたは複数の遷移コンベヤを含む、態様1~34のいずれか1つに記載のシステムに関する。
態様36は大略、EoATが、マストに対して当該EoATを回転させるように構成されたローリングドライブを含む、態様1~35のいずれか1つに記載のシステムに関する。
態様37は大略、EoATが、当該EoATをヨー方向およびピッチ方向に移動させるように構成されたアクチュエータギアボックスを含む、態様1~36のいずれか1つに記載のシステムに関する。
態様38は大略、EoATが、貨物を移送する少なくとも1つのコンベヤを含む、態様1~37のいずれか1つに記載のシステムに関する。
態様39は大略、EoATが、コンベヤ全体に広がる把持部材を備えた把持機構を含む、態様1~38のいずれか1つに記載のシステムに関する。
態様40は大略、把持機構が、貨物を把持する1つまたは複数の真空カップを有する、態様1~39のいずれか1つに記載のシステムに関する。
態様41は大略、把持機構が、コンベヤの両側に位置決めされたリンクアセンブリを備えたキャリッジを有する、態様1~40のいずれか1つに記載のシステムに関する。
態様42は大略、リンクアセンブリが、コンベヤの両側に位置付けられたカムレールに係合するカム従動子を含む、態様1~41のいずれか1つに記載のシステムに関する。
態様43は大略、カム従動子がそれぞれ、カムレールの両側に配設された少なくとも一対のカムローラを含む、態様1~42のいずれか1つに記載のシステムに関する。
態様44は大略、EoATが、貨物を移送する少なくとも2つのコンベヤ部を含む、態様1~43のいずれか1つに記載のシステムに関する。
態様45は大略、EoATが、コンベヤ部間の後退位置で入れ子になるように構成された把持機構を含む、態様1~44のいずれか1つに記載のシステムに関する。
態様46は大略、EoATが、当該EoATの遠位端から延びたプローブ部材を備えた位置付け部材を含む、態様1~45のいずれか1つに記載のシステムに関する。
態様47は大略、EoATが、位置付け部材に対して貨物をガイドするように構成された靴べら部材を含む、態様1~46のいずれか1つに記載のシステムに関する。
態様48は大略、靴べら部材が、位置付け部材に向けて角度付けされたファン部を含む、態様1~47のいずれか1つに記載のシステムに関する。
態様49は大略、EoATが、プローブ部材の下側に垂れ下がったロッカーアームを含む、態様1~48に記載のシステムに関する。
態様50は大略、ロッカーアームが、プローブ部材に対して鋭角で角度付けされた、態様1~49のいずれか1つに記載のシステムに関する。
態様51は大略、ロッカーアームが、枢動コネクタを介してEoATに枢動接続された、態様1~50のいずれか1つに記載のシステムに関する。
態様52は大略、EoATが、ロッカーアームを適所に保持する停止部材を有する、態様1~51のいずれか1つに記載のシステムに関する。
態様53は大略、ロッカーアームが、可撓性である、態様1~52のいずれか1つに記載のシステムに関する。
態様54は大略、態様1~53のいずれか1つに記載のシステムを動作させる方法に関する。
本発明の他の形態、目的、特徴、態様、利益、利点、および実施形態については、詳細な説明および添付の図面から明らかとなるであろう。
一例に係る、ロボットシステムの斜視図である。 図1のロボットシステムに用いられるロボットの前面斜視図である。 図2のロボットの側面斜視図である。 図1のロボットシステムの上面図である。 図2のロボットに用いられるマストの斜視図である。 図5のマストの第1の側面図である。 図5のマストに用いられるベースマスト部の斜視図である。 選択された構成要素が除去された図7のベースマスト部の拡大斜視図である。 図7のベースマスト部の部分断面図である。 図5のマストに用いられるEoATマスト部の斜視図である。 図10のEoATマスト部の上面図である。 図10のEoATマスト部の部分断面図である。 図10のEoATマスト部の拡大斜視図である。 図5のマストの第2の側面図である。 図7のベースマスト部と図10のEoATマスト部との間のインターフェースの拡大斜視図である。 図5のマストに取り付けられたEoATの上面斜視図である。 図5のマストに取り付けられた図16のEoATの底面斜視図である。 図16のEoATの移動に用いられるアクチュエータギアボックスの上面斜視図である。 図18のアクチュエータギアボックスの底面斜視図である。 図16のEoATの一端の拡大斜視図である。 図16のEoATの前面斜視図である。 図16のEoATの後面斜視図である。 図16のEoATの上面斜視図である。 図16のEoATに用いられる靴べら部材の側面斜視図である。 図24の靴べら部材の前面斜視図である。 図16のEoATに用いられる位置付け部材の斜視図である。 図16のEoATの拡大斜視図である。 図16のEoATに用いられる把持機構およびカムレールの前面斜視図である。 図28の把持機構の上面斜視図である。 図28の把持機構の前面斜視図である。 図28の把持機構およびカムレールの後面斜視図である。 箱に対応する図16のEoATの上面斜視図である。 箱に対応する図16のEoATの側面図である。 床上の箱に対応する図16のEoATの側面図である。 傾斜した箱を移動させる図16のEoATの斜視図である。
以下、本発明の原理の理解を促進することを目的として、図面に示す実施形態を参照するとともに、その説明のために具体的な表現を使用する。それでもなお、これによって本発明の範囲の制限が意図されることはないものと了解される。本発明が関連する当業者が通常想到し得るように、本明細書に記載の実施形態の任意の変更および別途改良、ならびに本明細書に記載のような本発明の原理の任意の別途応用が考えられる。本発明の一実施形態を詳細に示すが、当業者には、本発明に関連しないいくつかの特徴が明瞭化のため図示されない場合があることが明らかであろう。
以下の説明における参照番号は、さまざまな構成要素が初めて登場する図面を読者が素早く識別できるように体系化している。特に、ある要素が最初に登場する図面は通常、対応する参照番号中の左端の桁によって指定される。たとえば、「100」番台の参照番号により指定される要素は、図1において最初に登場する可能性が高く、「200」番台の参照番号により指定される要素は、図2において最初に登場する可能性が高く、以下同様である。
図1は、一例に係る、ロボットシステム100の斜視図である。ロボットシステム100は、ロボット105と、ロボット105と倉庫および/または製造プラントにおいて通常見られる(ただし、必ずしもそうとは限らない)主コンベヤシステム115との間で動作可能に位置決めされた延伸可能コンベヤ110と、を具備する。図示のように、ロボット105は、前後進によってセミトレーラまたは平台トレーラ等の貨物運搬機120に出入りするように構成されている。この代替または追加として、ロボット105は、さまざまなドックドアおよび他の貨物運搬機120間で移動可能である。ロボット105が前後進によって貨物運搬機120に出入りする際、延伸可能コンベヤ110は、貨物運搬機120および他の場所におけるロボット105の移動に応じて延伸または後退する。延伸可能コンベヤ110は、たとえば電力、空気、および/または通信経路をロボット105に供給するためのコネクタ、ケーブル類、および/または管類を具備し得る。ロボット105は、貨物運搬機120に対する貨物125の荷積みおよび/または荷降ろしを行うように構成されている。図示の例においては、貨物125が箱の形態であるが、他の例においては、ロボット105によって、鞄、ドラム、ケース等、他種の貨物125の貨物運搬機120に対する荷積みおよび/または荷降ろしを行うことができる。以下により詳しく説明する通り、ロボット105は、貨物運搬機120内で連続的またはほぼ連続的に貨物125の荷積みおよび/または荷降ろしを行うように構成されている。その結果、ロボット105は、貨物運搬機120に対して迅速に対応可能である。ロボット105は、貨物運搬機120内での貨物125の積み上げおよび取り降ろしのほか、貨物運搬機120からの貨物125の取り降ろしまたは荷降ろしを最小限の動きで迅速に行うように設計されている。結果として、如何なる(または、最小限の)人間の相互作用もなく自動的に、貨物運搬機120に対する荷積みおよび荷降ろしを迅速に行うことができる。同じく図1に見られるように、ロボット105は、貨物運搬機120の底部から頂部または側部近くまで貨物125を荷上または荷下することにより、必要に応じて、効率良く貨物運搬機120の内側のスペース全体をほぼ満たすことができる。
何らかの状況を付与するため、倉庫環境を参照してロボットシステム100を説明するが、ほんの数例を挙げれば、製造プラント、食品加工プラント、および/または農業環境等、他種の環境においてもロボットシステム100を使用可能であることが認識されるものとする。貨物運搬機120上または内部のほか、建造物130内のさまざまな保管場所または積載場所等、他の場所における貨物125の積み上げまたは取り降ろしにロボット105を使用することも可能である。図示のように、延伸可能コンベヤ110および主コンベヤシステム115は通常、倉庫等の建造物130内に位置付けられている。延伸可能コンベヤ110は、ロボット105と主コンベヤシステム115との間で両方向に貨物125を移送する。主コンベヤシステム115は、たとえば建造物130内のさまざまな加工機器および/または保管場所に貨物125を供給可能である。ロボット105は、建造物130中の荷積みドック135を通じて貨物運搬機120に対応可能とすることで、荷積みドック135および/または建造物130の改修が通常は不要となるようにする。
図2および図3はそれぞれ、ロボット105の前面斜視図および後面斜視図である。図示のように、ロボット105は、ベースユニット205、ベースユニット205から延びたマスト210、およびマスト210から延びたアームツール端部(「EoAT」)215を具備する。EoAT215の移動および操作のため、ロボット105は、いくつかの移動自由度を提供する一連のジョイント(すなわち、J1、J2、J3、J4、およびJ5)を有する。ベースユニット205は一般的に、ロボット105への動力供給、ロボット105の移動、およびロボット105の全体動作の制御を行うように構成されている。マスト210は、EoAT215を位置決めするほか、ベースユニット205とEoAT215との間で貨物125を搬送する経路を提供するように設計されている。EoAT215は、貨物運搬機120における貨物125の積み上げおよび取り降ろしを迅速に行うように構成されている。EoAT215は、貨物運搬機120もしくは建造物130の床ならびに積み上げられた貨物125に対する貨物125の持ち上げまたは配置が容易となるように薄型である。EoAT215は、当該EoAT215に配置する貨物125を床からおよそ5~8cm(2~3インチ)持ち上げれば済むように成形されているが、他の例においては、床から持ち上げる貨物125の高さを低くすることも可能であるし、高くすることも可能である。たとえば、他の例において、EoAT215には、サイズおよび/または重量がより大きな貨物125を持ち上げるため、より大型の重量級を含み得る。これにより、貨物運搬機120の頂部近くまで貨物125を荷上することも可能となる。一例においては、貨物運搬機120の頂部において、貨物125の空隙がおよそ18cm(7インチ)のみとなる。ロボット105は、高速で蛇行パターンを使用して、貨物125の荷積みおよび荷降ろしを行うように構成されている。一形態において、ロボット105は、3秒に1個の物品以下の平均速度で、貨物125の積み上げおよび取り降ろしを行うことができる。
図示のように、ベースユニット205は、ロボット105を移動させるように構成された移送システム220を具備する。図示の例において、移送システム220は、ベースユニット205を移動させる1つまたは複数の車輪225を具備する。貨物運搬機120は通常、ロボット105が内部で動けるスペースが限られている。移送システム220は、貨物運搬機120の厳しい制限内でロボット105が動けるように、ベースユニット205の移動性を向上させるように構成されている。一形態において、車輪225には、長手方向(すなわち、前後方向)のみならず横方向(すなわち、左右方向)にベースユニット205を移動させる全方向車輪を含む。以下により詳しく説明する通り、マスト210は、建造物130および他の場所におけるロボット105の横移動を容易化するため、後退および延伸可能である。ベースユニット205には、ロボット105の他の部分と合わせて、任意数の方法で動力を供給可能である。図示の例において、ロボット105は、外部の電源(たとえば、プラグ付き電力ケーブル)により給電されるが、他の例においては、自己動力供給および/またはバッテリ、ソーラーセル、空気圧タンクによる空気圧、油圧ラインを通じた油圧等、他の方法による動力供給が可能である。ベースユニット205は、マスト210を移動させるように構成されたマストアクチュエータ240と併せて、ロボット105の動作を制御する少なくとも1つのコントローラ230をさらに有する。一形態において、コントローラ230には、1つまたは複数のプログラマブルロジックコントローラ(PLC)を含む。ベースユニット205には、照明装置、安全スキャナのほか、無線(RF)受信機を停止させる安全電子機器(E)等、安全を向上させる他の構成要素を含み得る。また、ベースユニット205は、マスト210およびEoAT215ならびのその上の貨物125の重量を平衡させる加重カウンタバランスとしても機能する。
ベースユニット205の上に位置付けられた少なくとも1つのベースユニットコンベヤ235がマスト210と延伸可能コンベヤ110との間で貨物125を搬送する。ベースユニットコンベヤ235は、マスト210と同様に延伸および後退可能である。この構成は、貨物125がマスト210と延伸可能コンベヤ110との間で遷移する際の安定支持を与える。ベースユニット205は、当該ベースユニット205のさまざまな構成要素を覆って保護するベースユニットハウジング245をさらに具備する。ベースユニット205は、ロボット105の周囲に位置付けられた物体、人間、および/または構造を検知する1つまたは複数の安全センサ250をさらに具備する。一例において、センサ250は、ロボット105の相対位置を検知する光カーテンの形態である。たとえば、センサ250は、ロボット105の動作が停止または安全動作モードとなり得るほど要員がロボット105に近づきすぎたタイミングを検知可能である。また、センサ250は、ロボット105が貨物運搬機120内で適正に位置決めされるように、貨物運搬機120の壁を検知可能である。
図4は、建造物130において位置決めされたロボット105の上面図である。図示のように、本例における建造物130には、2つ以上の荷積みドック135を含む。ロボット105は、大略ロボット105の長さに沿ってベースユニット205、マスト210、およびEoAT215から延びた長手方向軸405を含む。ロボット105は、長手方向軸405に対して斜めまたは垂直に延びた横方向軸410をさらに含む。上述の通り、移送システム220の車輪225は、第1の横方向415(たとえば、左方向)および反対の第2の横方向420(たとえば、右方向)にロボット105を移動させるように構成されている。横方向軸410に沿って第1の横方向415または第2の横方向420に移動可能であることから、ロボット105は、荷積みドック135間で迅速に移動可能である。通常、建造物130には、当該建造物130の屋根または他の構造を支える1つまたは複数の柱425を含む。図示のように、建造物130内の柱425および他の物体は、ロボット105の横移動に干渉する可能性がある。車輪225によって、建造物130内でロボット105全体が長手方向軸405に沿って前後に移動することにより、建造物130内の柱425、貨物125、および/または他の物体の周りを移動または通り抜け可能となり得るが、この動きは困難であって、多大な時間を要する可能性がある。横移動を容易化するため、マスト210は、長手方向軸405に沿った後退方向430の後退によって収縮可能である。マスト210の後退時に、EoAT215は、ベースユニット205に向かって近づく。ロボット105のベースユニット205が横方向に移動する際にEoAT215が柱425等の障害物を回避すると、マスト210は、延伸方向435の延伸によって再度展開可能である。その後、ロボット105は、次の荷積みドック135において、貨物運搬機120への対応(すなわち、荷積みまたは荷降ろし)が可能となる。
一部の貨物運搬機120は、異なる長さを有し得る。荷積みまたは荷降ろし中の特定の時点において貨物運搬機120を占有する貨物125の量に応じて、貨物運搬機120内の有効利用可能スペースは変動し得る。マスト210は、部分的な延伸または後退が可能であり、それでもなお、マスト210に沿って貨物125を移送可能である。このようにマスト210を介してEoAT215を延伸および後退可能であることから、ロボット105は、長さまたは有効開放スペースが異なる貨物運搬機120をより容易に取り扱い可能である。言い換えると、マスト210の長さは、異なる状況に対して適応可能である。いくつかの状況において、貨物運搬機120は、ロボット105の全重量を安全に取り扱い可能ではない場合がある。マスト210が延伸方向435に延伸可能であることから、ベースユニット205が建造物130の内側に位置付けられた状態でロボット105が貨物125の荷積みおよび荷降ろしを行えるように、ベースユニット205が貨物運搬機120の外側に維持され得る。他の事例において、ベースユニット205は、当該ベースユニット205の重量が貨物運搬機120および建造物130の両者によって部分的に支持されるように、荷積みドック135全体に広がり得る。他の使用事例において、ベースユニット205は、ロボット105の全重量が貨物運搬機120によって支持されるように、貨物運搬機120の内側全体を移動可能である。このような使用事例において、マスト210は、貨物運搬機120の内側の利用可能スペースに応じて、収縮すなわち後退可能である。
図5および図6を参照して、マスト210は、ベースユニット205に結合されたベースマスト部505と、ベースマスト部505に対して後退方向430および延伸方向435に伸縮移動するように構成されたEoATマスト部510と、を具備する。ベースマスト部505の反対側で、EoATマスト部510がEoAT215に結合されている。一形態においては、EoATマスト部510が内側マスト部を構成し、ベースマスト部505が外側マスト部を構成するように、EoATマスト部510がベースマスト部505の内側に伸縮受容される。他の形態においては、ベースマスト部505がEoATマスト部510の内側に伸縮様態(a telescoping manner)または他の様態で受容され得る。少なくとも1つのブリッジコンベヤ515がベースマスト部505およびEoATマスト部510全体に広がる。EoATマスト部510は、EoAT215に対して貨物125をバッファリングするように構成されたバッファリングコンベヤ520を有する。図示の例においては、ブリッジコンベヤ515およびバッファリングコンベヤ520の両者がベルト型コンベヤであるが、他の例においては、異なる種類および/または組み合わせのコンベヤを使用可能である。ブリッジコンベヤ515は、ブリッジコンベヤベルト525を含み、バッファリングコンベヤ520は、バッファリングコンベヤベルト530を含む。ブリッジコンベヤベルト525は、ベースマスト部505とEoATマスト部510との間でループするようにルーティングされている。ブリッジコンベヤ515は、貨物125が移送されるブリッジコンベヤベッド535を有する。貨物125は、ブリッジコンベヤベッド535上で移送されている間、ブリッジコンベヤベルト525に対して静止または摺動する。ブリッジコンベヤ515は、EoATマスト部510が後退方向430または延伸方向435に移動する際にブリッジコンベヤベッド535が長短いずれかとなり得るように構成されている。EoATマスト部510が延伸または後退する場合、ブリッジコンベヤ515のブリッジコンベヤベッド535は依然として、貨物125を移動させることができる。
図7、図8、および図9を参照して、ベースマスト部505は、EoATマスト部510が摺動可能に受容されるマスト部キャビティ710を規定するフレーム705を具備する。EoATマスト部510の近位において、ベースマスト部505は、EoATマスト部510のレールが摺動可能に受容される1つまたは複数のレール軸受715を有する。レール軸受715は、EoATマスト部510を支持するとともに、EoATマスト部510がベースマスト部505に対して移動できるようにする。図示の実施形態において、レール軸受715は、少なくともマスト部キャビティ710の両側でフレーム705に取り付けられている。一変形例においては、レール軸受715として線型軸受が挙げられるが、滑らかな相対移動を容易化する他種の機構または構造も使用可能である。マスト部キャビティ710の両側において、フレーム705は、ブリッジコンベヤベルト525に動力を供給するEoATマスト部510上のコンベヤモータを受容するように構成された1つまたは複数のEoAT駆動モータスロット720を規定する。EoAT駆動モータスロット720は、EoATマスト部510が延伸および後退する際にコンベヤモータがブリッジコンベヤベッド535の直下で摺動できるように緩和する。図示のように、ベースマスト部505は、マスト部キャビティ710に跨って延びたベーススライダベッド725と、マスト部キャビティ710に延入した1つまたは複数のベース支持レール730と、をさらに有する。ベーススライダベッド725は、フレーム705に取り付けられ、ブリッジコンベヤベルト525を支持するとともに、ブリッジコンベヤベルト525が摺動する摺動面を提供するように構成されている。ベース支持レール730は、ブリッジコンベヤベルト525の縁部において、ブリッジコンベヤベルト525をさらに支持する。
図8は、ベーススライダベッド725および他の構成要素が明瞭化のため除去されたベースマスト部505の斜視図であり、図9は、ベースマスト部505の断面図である。ベースマスト部505は、当該ベースマスト部505に対してEoATマスト部510を延伸および後退させるように構成された駆動機構805を具備する。一形態においては、駆動機構805が可逆電気モータを具備するが、他種のモータも使用可能である。図示のように、駆動機構805は、モータ810と、モータ810に結合されたギアボックス815と、を具備する。ギアボックス815を介してモータ810により、1つまたは複数の駆動ベルト820が駆動される。図示の例において、駆動ベルト820は、マスト部キャビティ710の両側でフレーム705に沿って位置決めされている。駆動ベルト820は、ギアボックス815と、EoATマスト部510がレール軸受715に摺動受容されたベースマスト部505の端部に位置付けられた1つまたは複数の駆動アイドラプーリ825との間でループ状にされている。以下により詳しく説明する通り、EoATマスト部510は、駆動ベルト820に固定されている。駆動機構805は、ギアボックス815を介して、駆動ベルト820を適当な方向に移動させることにより、ベースマスト部505に対してEoATマスト部510を延伸または後退させる。
ブリッジコンベヤ515に関して、ベースマスト部505は、当該ベースマスト部505上でブリッジコンベヤベルト525をガイドする1つまたは複数のブリッジガイドローラ830を有する。ベースマスト部505がベースユニット205に結合された端部において、ブリッジガイドローラ830は、ブリッジコンベヤベルト525がループ状に巻かれた1つまたは複数のブリッジアイドラプーリ835を具備する。図示の例においては、ブリッジアイドラプーリ835が存在するものの、他の例においては、ブリッジコンベヤ515が図示よりも多くのブリッジアイドラプーリ835を具備することも可能であるし、図示よりも少ないブリッジアイドラプーリ835を具備することも可能である。EoATマスト部510の近位において、ブリッジガイドローラ830は、ブリッジコンベヤベルト525がループ状に巻かれた少なくとも1つのブリッジ巻き取りプーリ840を具備する。ブリッジ巻き取りプーリ840において、ベースマスト部505のブリッジコンベヤ515は、ブリッジコンベヤベルト525の保護およびガイドに役立つベルトシールド845を具備する。ブリッジ巻き取りプーリ840は、ブリッジコンベヤベルト525をガイドして、EoATマスト部510が延伸および後退する際のブリッジコンベヤベルト525の緩みの変化を補償する。
図10、図11、および図12を参照して、EoATマスト部510は、ベースマスト部505のレール軸受715において滑動する1つまたは複数の軸受レール1005を具備する。EoATマスト部510は、当該EoATマスト部510のフレーム1015に取り付けられた1つまたは複数の駆動ベルトクランプ1010をさらに具備する。駆動ベルトクランプ1010は、ベースマスト部505の駆動機構805の対応する駆動ベルト820に係止する。駆動ベルトクランプ1010が駆動ベルト820に係止された状態で、駆動機構805のモータ810は、EoATマスト部510を延伸および後退させることができる。図示の例において、EoATマスト部510は、フレーム1015の両側に位置付けられた2つの軸受レール1005および駆動ベルトクランプ1010を具備する。他の例では、軸受レール1005および駆動ベルトクランプ1010の数を図示より多くすることも可能であるし、少なくすることも可能であり、また、軸受レール1005および駆動ベルトクランプ1010は、図示と異なる位置決めおよび/または構成が可能である。
EoATマスト部510は、フレーム1015に沿って取り付けられたEoATアクチュエータドライブ1020をさらに具備する。EoATアクチュエータドライブ1020は、マスト210に対するEoAT215のピッチおよび/またはチルトを制御するように設計されている。図示のように、EoATアクチュエータドライブ1020は、1つまたは複数のEoAT駆動ベルト1035を駆動する1つまたは複数のギアボックス1030を備えた1つまたは複数のモータ1025を具備する。モータ1025およびギアボックス1030は、重くなる傾向にあるが、図示の例においてはベースマスト部505の近位に位置決めされて、トルクを抑えるとともにマスト210の移動に要するエネルギーを節約する。EoAT215の近位の端部において、EoATアクチュエータドライブ1020は、EoAT駆動ベルト1035がループ状に巻かれた1つまたは複数のEoAT駆動プーリ1040を有する。図示のように、EoAT駆動ベルト1035は、EoATアクチュエータドライブ1020のギアボックス1030とEoAT駆動プーリ1040との間でEoATマスト部510の全長にわたって大略延びている。図6および図7に戻って、モータ1025およびギアボックス1030は、ベースマスト部505のフレーム705において、EoAT駆動モータスロット720を通って延びるとともに内部で移動するように設計されている。
図10に示すように、ブリッジコンベヤ515は、ブリッジコンベヤベルト525が移動時に摺動するブリッジスライダベルト1045を有する。バッファリングコンベヤ520は、バッファリングコンベヤベルト530が移動時に摺動するバッファリングスライダベルト1050を有する。図11は、EoATマスト部510の他の構成要素が見えるように、ブリッジスライダベッド1045およびバッファリングスライダベッド1050が除去されたEoATマスト部510の上面図である。図12は、EoATマスト部510の断面図である。図示のように、バッファリングコンベヤ520は、バッファリングコンベヤ520の両側に1つまたは複数のバッファリングアイドラプーリ1105を有する。バッファリングコンベヤベルト530は、バッファリングアイドラプーリ1105にループ状に巻かれている。バッファリングコンベヤ520は、バッファリングコンベヤベルト530を移動させるバッファリング駆動プーリ1115に周りにバッファリングコンベヤベルト530を案内する1つまたは複数のバッファリングガイドプーリ1110をさらに有する。EoAT215の近位の端部において、EoATマスト部510は、1つまたは複数の遷移コンベヤベルト1125を備えた1つまたは複数の遷移コンベヤ1120を有する。遷移コンベヤ1120は、マスト210とEoAT215との間で移動する貨物125をEoAT駆動プーリ1040上で移動させるのに役立つ。図示のように、遷移コンベヤベルト1125は、EoAT215に最も近いバッファリングアイドラプーリ1105によって動力が供給される。
図11、図12、および図13を参照して、EoATマスト部510のブリッジコンベヤ515は、バッファリングコンベヤ520の近位の一端にブリッジアイドラプーリ1130を具備するとともに、他端にブリッジ駆動機構1135を具備する。ブリッジ駆動機構1135は、モータ1140と、モータ1140に結合されたギアボックス1145と、駆動ベルト1150と、ギアボックス1145を駆動ベルト1150に接続してモータ1140から駆動ベルト1150に動力を供給する駆動プーリ1155と、を具備する。ブリッジコンベヤ515において、一端ではバッファリングコンベヤベルト530がブリッジアイドラプーリ1130にループ状に巻かれ、他端では駆動ベルト1150が巻かれている。図示のように、EoAT215側のEoATマスト部510の端部を可能な限り軽量化して、エネルギーを節約するため、ブリッジ駆動機構1135が遷移コンベヤベルト1125と同じ端部に位置決めされている。図示の実施形態において、駆動プーリ1155は、駆動ベルト1150をモータ1140に対して動作可能に結合しているが、駆動ベルト1150は、チェーンまたは駆動軸等の他の方法により駆動可能である。図示のように、EoATマスト部510は、EoAT215上の真空または吸引カップに対する真空または吸引の制御および供給のための真空マニホールド1160をさらに具備する。
以下、図14および図15を参照して、マスト210を延伸および後退させる技術を説明する。図14は、選択された構成要素が視認性改善のため除去されたマスト210の側面図である。図15は、ベースマスト部505とEoATマスト部510との間のインターフェースにおけるブリッジコンベヤベルト525の拡大斜視図である。繰り返しになるが、EoATマスト部510は、駆動ベルトクランプ1010を介して駆動機構805の駆動ベルト820に固定されている。EoATマスト部510の軸受レール1005がベースマスト部505のレール軸受715に受容されることにより、EoATマスト部510がベースマスト部505に対して摺動または移動可能となる。EoATマスト部510を後退方向430または延伸方向435に移動させるため、モータ810はギアボックス815を介して、駆動ベルト820を適当な方向に移動させる。このように駆動ベルト820を移動させることにより、駆動ベルトクランプ1010を介してEoATマスト部510を移動させる。上述の通り、ベースマスト部505は、EoATアクチュエータドライブ1020のモータ1025のギアボックス1030が移動するEoAT駆動モータスロット720を有する。
図15を参照して、ブリッジコンベヤベルト525は、EoATマスト部510上のブリッジ駆動機構1135の駆動ベルト1150とベースマスト部505のブリッジ巻き取りプーリ840との間で蛇行またはSパターンに通されている。この構成により、ブリッジコンベヤ515は、マスト210の延伸および後退の結果として当該マスト210の長さが可変な状態で動作可能であるとともに、貨物120を移送可能となる。EoATマスト部510が後退方向430に移動すると、駆動ベルト1150は、ブリッジコンベヤベルト525を引き寄せることにより、ブリッジコンベヤベルト525の過剰な緩みをブリッジコンベヤベッド535の直下に送る。後退時、ブリッジ巻き取りプーリ840は、ブリッジ駆動機構1135のバッファリングアイドラプーリ1105が後退方向430に移動する際に静止状態を保つ。これにより、ブリッジ巻き取りプーリ840とバッファリングアイドラプーリ1105との間にブリッジコンベヤベルト525のより長いU字状ループ部が生じて、ブリッジコンベヤベルト525の過剰な緩みを巻き取る。モータ1140は駆動ベルト1150を介することにより、マスト210の長さに関わらず、ブリッジコンベヤベルト525への動力供給またはブリッジコンベヤベルト525の駆動が依然として可能である。この過剰な緩みの巻き取りにより、ブリッジコンベヤ515のブリッジコンベヤベルト525は、後退位置においても動作可能となる。これに対して、EoATマスト部510が延伸方向435に延伸する場合は、ブリッジコンベヤベッド535の直下のブリッジコンベヤベルト525の緩みが少なくなるように、相対的に固定されたブリッジ巻き取りプーリ840に向かって、ブリッジ駆動機構1135の駆動ベルト1150が移動する。EoATマスト部510が完全延伸位置または部分延伸位置にある場合、ブリッジ駆動機構1135は依然として、ブリッジコンベヤ515のブリッジコンベヤベルト525を移動させることができる。
図16および図17を参照して、EoATアクチュエータジョイント1605は、マスト210をEoAT215に接続する。EoATアクチュエータジョイント1605は、EoAT215をピッチ方向1610(たとえば、上下方向)およびヨー方向1615(たとえば、左右方向)に移動させるように構成されている。出荷および他の状況においては、箱等の貨物125の一部にずれまたは傾きが生じて曲がる場合がある。EoAT215は、マスト210に対してロール方向1620(たとえば、捩れ方向)に回転するようにさらに構成されている。EoATアクチュエータドライブ1020は、EoAT駆動ベルト1035およびEoAT駆動プーリ1040を介して、EoATアクチュエータジョイント1605によりEoAT215をピッチ方向1610およびヨー方向1615に移動させる。
図17を参照して、EoATアクチュエータジョイント1605は、EoAT215に対して回転可能に取り付けられたEoATブラケット1705と、EoATブラケット1705に受容されたアクチュエータギアボックス1710と、を具備する。EoATアクチュエータジョイント1605は、EoAT215のフレーム1720に固定されたローリング駆動機構1715を具備する。ローリング駆動機構1715は、EoATブラケット1705に結合されたギアボックス1730を備えたモータ1725を具備する。以下により詳しく説明する通り、ローリング駆動機構1715のモータ1725およびギアボックス1730は、EoAT215がロール方向1620に移動可能となるように、EoAT215に対してEoATブラケット1705を回転させるように構成されている。
図19を参照して、アクチュエータギアボックス1710は、ハウジング1805を含む。ハウジング1805両側において、アクチュエータギアボックス1710は、アクチュエータ駆動軸1815が回転可能に受容された1つまたは複数のアクチュエータ駆動軸受1810を有する。アクチュエータ駆動軸1815の端部は、EoATアクチュエータドライブ1020がハウジング1805に対してアクチュエータ駆動軸1815を回転可能となるように、EoAT駆動プーリ1040に固定されている。図19に示すように、アクチュエータギアボックス1710は、アクチュエータ駆動軸1815の両端に固定された1つまたは複数のピニオンギア1905をさらに具備する。ピニオンギア1905は、ヨー枢動軸1915の両側に固定された1つまたは複数のラックギア1910に係合する。これらのギアはそれぞれ、相互に噛み合うギア歯を有する。図示の例において、ギア歯は、特に高いトルクが印加される場合に適正な係合が得られるように、ヘリカル型のギア歯であるが、他の例においては、他種の歯構成も使用可能である。ヨー枢動軸1915およびラックギア1910の一端には、EoATブラケット1705に固定されたコネクタプレート1920を有する。図示の例において、コネクタプレート1920は、1つまたは複数の締結開口1925を有する。図20に示すように、EoATブラケット1705は、コネクタプレート1920をEoATブラケット1705に固定するためにアクチュエータギアボックス1710の締結開口1925に固定された締結具(たとえば、ねじ)を受容する類似構成の締結孔2005を有する。EoATブラケット1705およびコネクタプレート1920は、他の方法でも固定可能であることが認識されるものとする。
EoATアクチュエータドライブ1020が(アクチュエータギアボックス1710の一方側から見て)同じ方向にピニオンギア1905を回転させることによって、EoATアクチュエータドライブ1020がEoAT215をピッチ方向1610(図16)にピッチングまたは移動させ得るように、ラックギア1910は回転しない。EoATアクチュエータドライブ1020がアクチュエータ駆動軸1815によって反対方向にピニオンギア1905を回転させる場合は、EoATアクチュエータドライブ1020がEoAT215をヨー方向1615に移動させ得るように、ラックギア1910がハウジング1805に対して回転可能となる。図15、図16、および図20に示すように、ローリング駆動機構1715のモータ1725は、アクチュエータギアボックス1710を介して、EoATブラケット1705をロール方向1620に回転させることができる。EoATブラケット1705をこのように回転させることによって、EoAT215がロール方向1620に回転する。繰り返しになるが、EoAT215をロール方向1620に回転させることにより、EoAT215は、水平ではない箱等の貨物125または積み上げられた箱等の貨物125から外れた箱等の貨物125に係合して移動させることができる。
図21および図22はそれぞれ、EoAT215の前面斜視図および後面斜視図であり、図23は、EoAT215の上面図である。図示のように、EoAT215は、貨物125の取り扱いを向上させるいくつかの一意の特徴を含む。EoAT215の取り扱いの向上により、ロボットシステム100は、人間の介入なくより長時間にわたって動作可能であり、ロボット105は、いくつかの問題あるシナリオから迅速に回復可能である。EoAT215は、第1の近位コンベヤ2105および第2の遠位コンベヤ2110を具備する。とりわけ、近位コンベヤ2105および遠位コンベヤ2110は、異なる速度で動作することにより、貨物125のキューイングおよびバッファリングを容易化し得る。たとえば、近位コンベヤ2105は、遠位コンベヤ2110およびマスト210のバッファリングコンベヤ520(および、遷移コンベヤ1120)の速度と比較して、中間の速度で動作することにより、マスト210とEoAT215との間の貨物125のより滑らかな遷移を容易化し得る。また、近位コンベヤ2105は、貨物125が遠位コンベヤ2110に荷積みされる間または貨物125が遠位コンベヤ2110から荷降ろしされる間、貨物125をバッファリング可能である。図示の例において、近位コンベヤ2105および遠位コンベヤ2110の両者は、動力供給されるベルト型コンベヤであるが、他種のコンベヤも使用可能である。
近位コンベヤ2105は、近位コンベヤベルト2115をさらに含み、遠位コンベヤ2110は、遠位コンベヤベルト2120を含む。EoAT215は、フレーム1720に沿って移動することにより、EoAT215の遠位コンベヤ2110上に貨物125を引き上げるとともに、遠位コンベヤ2110から貨物125を押し出すように構成された把持機構2125を具備する。把持機構2125は、真空または吸引によって貨物125を当該把持機構2125に固定する1つまたは複数の吸引カップ2130を具備する。この代替または追加として、貨物125の把持機構2125への固定または把持には、把持機構2125上の他種のデバイス(たとえば、磁石、クランプ、フック等)も使用可能である。吸引カップ2130は、把持機構2125の把持部材2135に固定されている。図示のように、近位コンベヤベルト2115および遠位コンベヤベルト2120の両者が実質的にEoAT215のベッド全幅に跨って延びている。このため、近位コンベヤ2105および遠位コンベヤ2110は、貨物125に対して比較的大きな接触面積を提供可能である。接触面積がより大きいことにより、摩擦係合が改善されるのみならず、EoAT215が多種多様なサイズおよび形状の貨物125を取り扱い可能となる。把持機構2125の把持部材2135は、EoAT215がより広い遠位コンベヤ2110を有し得るように、当該把持部材2135の移動に際して遠位コンベヤベルト2120全体に広がるように設計されている。また、これにより、把持部材2135がより広くなって、より多くの吸引カップ2130および/またはより大きな吸引カップ2130を組み込み可能となる。把持機構2125は、遠位コンベヤ2110に沿って後退方向430および延伸方向435に移動するように設計されている。図示のように、EoAT215は、近位コンベヤ2105と遠位コンベヤ2110との間にキャリッジギャップ2140を有しており、近位コンベヤ2105および遠位コンベヤ2110のコンベヤベッドの下側に把持部材2135が入れ子になって、キャリッジギャップ2140に入れ子になった把持部材2135の上方で貨物125が移動できるようにし得る。
遠位端において、EoAT215は、貨物125のガイド、移動、固定、および/または操作を行う1つまたは複数のガイド部材2145を有する。ガイド部材2145は、EoAT215の1つの側に靴べら部材2150を具備するとともに、反対側に位置付け部材2155およびロッカーアーム2160を具備する。ロッカーアーム2160は、位置付け部材2155の下方で斜角に垂れ下がって延びている。ロッカーアーム2160は、枢動ボルト等の枢動コネクタ2165を介してEoAT215のフレーム1720に枢動接続されている。ロッカーアーム1260は、停止部材2170により、位置付け部材2155に対して鋭角で適所に保持されている。ガイド部材2145は、貨物125または貨物運搬機120および建造物130の壁等の他の物体に接触した場合に曲がるように、鋼および/またはプラスチック等の可撓性材料で構成されている。ロッカーアーム2160は、貨物運搬機120または建造物130の床に接触した場合に上方へ枢動可能となるように、EoAT215に対して枢動可能に取り付けられている。
図23、図24、および図25を参照して、靴べら部材2150の遠位端は、貨物125がEoAT215から荷降ろしされた場合に位置付け部材2155に対して押圧されるように、内方に屈曲している。これは、貨物125がより正確に位置付けられて積み上げられるように貨物125を位置付けるのに役立つ。位置付け部材2155は本質的に、貨物125を位置付けるプローブとして作用する。図24および図25に示すように、靴べら部材2150は、EoAT215上で移送される貨物125を保持するのに役立つガイドレール本体2405を有する。この場合も、遠位端において、靴べら部材2150は、ガイドレール本体2405からファン状に延びてガイドレール本体2405よりも広いファン部2410を有する。より広いファン部2410を有することにより、靴べら部材2150は、貨物125の適正な中心配置および保持に役立つ。また、靴べら部材2150は、壁際等の狭い場所での荷上構成へと貨物125を配置する靴べらのように作用し得る。ファン部2410は、EoAT215に角度がある場合の靴べら部材2150の詰まりを防止する傾斜縁部2415をさらに有する。
図26を参照して、位置付け部材2155は、EoAT215上で移送される貨物125を保持するのに役立つガイドレール本体2605を具備する。位置付け部材2155は、ガイドレール本体2605の遠位端から直線状に延びたプローブ部材2610をさらに有する。いくつかの使用事例において、プローブ部材2610は、貨物125に対してEoAT215を位置付ける位置付けプローブとして作用する。プローブ部材2610は、貨物125の荷上または荷下中にスペースを生成する。
図27および図28を参照して、把持機構2125は、1つまたは複数の軸受レール2710に対して摺動可能に結合された1つまたは複数のキャリッジスライダ2705を備えたキャリッジ2702をさらに具備する。図示の例において、キャリッジスライダ2705は、軸受レール2710と併せて、EoAT215の両側に位置決めされている。キャリッジスライダ2705はそれぞれ、軸受レール2710の対応するリンクアセンブリ2720に受容された1つまたは複数の軸受ローラ2715を具備する。図示の例において、軸受レール2710は、キャリッジスライダ2705が大略直線経路に沿って移動するように、実質的に直線状である。
キャリッジ2702は、1つまたは複数のリンクアセンブリ2720を介して把持部材2135に連結されている。リンクアセンブリ2720は、1つまたは複数の対応するカムレール2730に係合するカム従動子2725を有する。遠位コンベヤ2110全体への把持部材2135の広がりを容易化するため、リンクアセンブリ2720は、遠位コンベヤ2110の両側に位置決めされている。把持機構2125のキャリッジ2702が軸受レール2710に沿って後退方向430および延伸方向435(図23)に移動する場合、カムレール2730は、カム従動子2725を介して、把持部材2135を上下させる。軸受レール2710に沿って把持機構2125を移動させるため、EoAT215は、キャリッジ駆動システム2735を有する。図示の例において、キャリッジ駆動システム2735は、対応する駆動モータ2745とアイドラプーリ2750との間でループ状になった1つまたは複数の駆動ベルト2740を含む。キャリッジスライダ2705は、駆動モータ2745が駆動ベルト2740を移動させた場合に把持機構2125が移動するように、駆動ベルト2740に係止されている。一形態においては、駆動モータ2745が可逆電気モータを具備するが、他の例においては、他種のモータも使用可能である。
図28を参照して、カムレール2730は、把持機構2125の移動に際して把持部材2135を上下させるように成形されている。図示のように、カムレール2730は、貨物125がEoAT215に邪魔されずに把持部材2135の上方を移動し得るように、把持部材2135が近位コンベヤ2105および遠位コンベヤ2110にあるかまたはその下側となる後退部2805を含む。上記示唆の通り、カム従動子2725が後退部2805にある場合、把持部材2135は、近位コンベヤ2105と遠位コンベヤ2110との間でキャリッジギャップ2140(図27)内へと後退する。カムレール2730は、後退部2805の反対側に延伸部2810を有する。延伸部2810においては、カムレール2730の形状が低くなっている。カム従動子2725が延伸部2810にある場合、把持機構2125は、貨物125が吸引カップ2130による把持によってEoAT215から押し出されるか、またはEoAT215上に引き上げられる延伸位置にある。EoAT215がより低い場所にある箱等の貨物125に届くほか、貨物の低位部を把持して積み上げられた箱から、箱類等の貨物125を容易に引き出せるように、延伸部2810が把持部材2135を低くする。把持部材2135がより低い状態では、把持機構2125が貨物125の低位部を把持する傾向にあるため、EoAT215に対する遷移に際しての安定性が向上する。また、このような形状により、把持機構2125が垂直方向へと十分に移動して、床から貨物125を持ち上げることができる。カムレール2730は、後退部2805と延伸部2810との間に遷移部2815を有する。カム従動子2725が遷移部2815に沿って移動した場合は、把持部材2135が遠位コンベヤ2110の上方に維持されるように、把持部材2135が遠位コンベヤ2110の上面の上方に持ち上げられる。把持部材2135は、貨物運搬機120からの貨物125の荷下または荷降ろし中に、遠位コンベヤ2110の上方に持ち上げられた状態で、吸引カップ2130によって、貨物125を遠位コンベヤ2110上に引き上げることができる。貨物運搬機120に対する荷上または荷積み中、把持機構2125の把持部材2135は、EoAT215から貨物125を押し出すことができる。
図29、図30、および図31を参照して、リンクアセンブリ2720はそれぞれ、キャリッジスライダ2705をカム従動子2725に枢動接続する1つまたは複数のリンク機構2905を含む。図示の例において、リンクアセンブリ2720はそれぞれ、平行四辺形状の配置でキャリッジスライダ2705をカム従動子2725に接続する2つのリンク機構2905を有する。把持部材2135は、真空または吸引を吸引カップ2130に供給する1つまたは複数の真空ポート2910を有する。言い換えると、真空ポート2910は、吸引カップ2130が真空を引いて貨物125を把持し得るように、吸引カップ2130と当該真空ポート2910との間に真空マニホールドを構成する。カム従動子2725のカムレール2730からの係合解除を防止するため、カム従動子2725はそれぞれ、たとえば図31に示すように、カムレール2730それぞれの両側に位置決めされた少なくとも一対のカムローラ2915を有する。
以下、図1、図2、図4、図5、図32、および図33を参照して、ロボットシステム100を動作させる技術を説明する。上述の通り、ロボット105は、貨物運搬機120に対する貨物125の荷積みおよび荷降ろしを行うように設計されている。この技術は、1つまたは複数の箱3205(図32)の荷降ろしおよび荷積みに関して説明および図示するが、ロボット105によって他種の貨物125を荷積みおよび荷降ろしすることも可能であることが認識されるものとする。特定の貨物運搬機120に箱3205を荷積みするため、対応する貨物運搬機120を含む荷積みドック135の前にロボット105の車輪225が位置決めされる。ロボット105の移動中、マスト210は、後退または延伸によって、上述のように障害物を回避することができる。荷積みドック135において一度、少なくとも箱3205が積み上げられる貨物運搬機120内の位置までマスト210が延びて移動する。主コンベヤシステム115および延伸可能コンベヤ110を介して、ロボット105のベースユニットコンベヤ235に箱3205が荷積みされる。箱3205は、ベースユニットコンベヤ235から、マスト210上のブリッジコンベヤ515およびバッファリングコンベヤ520に沿って移動する。繰り返しになるが、EoAT215に供給される箱3205のバッファリングにバッファリングコンベヤ520を使用して、荷積みおよび動作スループットを向上可能である。箱3205は、バッファリングコンベヤ520から、遷移コンベヤベルト1125(図11)に沿って、EoAT215の近位コンベヤ2105まで移動する。
箱3205が遠位コンベヤ2110上へと移送される前に、把持機構2125の把持部材2135が後退方向430に、キャリッジギャップ2140内の後退位置まで移動する。把持部材2135がキャリッジギャップ2140に存在する場合は、箱3205が把持機構2125の把持部材2135の上方を遠位コンベヤ2110まで移動し得るように、近位コンベヤ2105および遠位コンベヤ2110の上面またはその下側に把持部材2135が位置付けられる。遠位コンベヤ2110は、EoAT215に沿って箱3205を移動させる。これと同時または直後に、把持部材2135は、遠位コンベヤ2110の上面の上方に位置付けられるように、延伸方向435に移動する。こうして、把持機構2125の吸引カップ2130が箱3205を延伸方向435に押すことができる。
図32および図33に見られるように、箱3205は、貨物運搬機120の内側で水平の列および垂直の段に積み上げられる。積み上げられた箱3205の上に荷積みする前に、過去に列状に積み上げられた箱3205または貨物運搬機120の壁によって、位置付け部材2155のプローブ部材2610が位置決めされる。ロッカーアーム2160は、送り出す箱3205が積み上げられる直下の箱3205に接触することで、その下側の箱3205の固定に役立つ。把持機構2125が箱3205を延伸方向435に押すと、EoAT215の角度付けされたファン部2410が位置付け部材2155に対して箱3205を押すことにより、箱3205の配向および位置決めに役立つ。その後、EoAT215は、当該EoAT215の遠位コンベヤ2110からの箱3205の押し出しまたは送り出しを行う。その後、把持機構2125は、以上のように積み上げた箱3205を最終的な積み上げ静止場所へと動かすことができる。マスト210は、箱3205の次の適当な列または段までEoAT215を移動させ、貨物運搬機120への荷積みが適正となるまで、この荷積み技術が同様に繰り返される。
図34を参照して、EoAT215は、貨物運搬機120または建造物130の床3405に近い場合であっても、箱3205の荷積みまたは荷降ろしを行うように設計されている。上述の通り、ロッカーアーム2160は、枢動コネクタ2165および停止部材2170を介して、EoAT215の端部から鋭角で垂れ下がっている。これにより、ロッカーアーム2160は、床3405に近い場合に、枢動あるいは移動可能となる。図示のように、ロッカーアーム2160は、床3405に接触した場合、矢印3410により示される方向に、枢動コネクタ2165周りに枢動する。EoAT215が床3405から持ち上げられると、重力によりロッカーアーム2160が枢動して、元の配向に戻る。停止部材2170は、適正な角度または場所でのロッカーアーム2160の制限または位置付けに役立つ。
荷降ろしプロセスでは大略、上述と反対に箱3205を移動させる。ベースユニット205および/またはマスト210は、貨物運搬機120から荷降ろしする箱3205に対向するようにEoAT215を位置決めする。図32および図33を再び参照して、位置付け部材2155のプローブ部材2610は、荷降ろしする箱3205を支えるように位置決めされ、ロッカーアーム2160は、下側の箱3205に接触することにより、下側の箱3205を安定させて転倒のリスクを低減するのに役立つ。図35を参照して、EoAT215は、ローリング駆動機構1715(図17)によりロール方向1620に回転して、傾斜または位置ずれした箱3205の移動または係合を行うことができる。図32に示すように、EoAT215の把持部材2135は、延伸方向435に延伸位置へと移動する。把持部材2135の延伸前または延伸中には、真空または吸引が吸引カップ2130に供給される。吸引カップ2130の吸引により、対象の箱3205が把持機構2125に引き寄せられて固定される。固定されると、把持機構2125の把持部材2135が後退方向430に移動する。これの前または同時に、遠位コンベヤ2110に動力が供給されて、同様に箱3205を後退方向430に移動させる。把持部材2135がキャリッジギャップ2140に達した際(または、その直前)、吸引カップ2130に供給される吸引が停止されて、把持機構2125が箱3205から係合解除される。キャリッジギャップ2140において、把持機構2125の把持部材2135は、箱3205の底部の下側となっている。遠位コンベヤ2110が把持部材2135の上方で箱3205を押し、近位コンベヤ2105への動力供給(または、動力供給維持)によって、箱3205が後退方向430に移動する。
箱3205は、EoAT215から遷移コンベヤベルト1125(図11)を介して、マスト210のバッファリングコンベヤ520上まで移動する。繰り返しになるが、バッファリングコンベヤ520は、マスト210上の箱3205のバッファリングに使用可能である。その後、箱3205は、ブリッジコンベヤ515まで移動する。複数の箱3205をマスト210に沿って同時に移動可能であることが認識されるものとする。その後、マスト210上の箱3205がベースユニットコンベヤ235上まで移動し、そのベースユニットコンベヤ235から延伸可能コンベヤ110および主コンベヤシステム115を介して、建造物130中へと移送される。この荷降ろし技術は、適当な数の箱3205が貨物運搬機120から荷降ろしされるまで繰り返される。
[用語集]
特許請求の範囲および本明細書において使用する表現は、以下のような明示的な定義を除いて、それぞれの普通かつ通常の意味のみを有するものとする。これらの定義における単語は、それぞれの普通かつ通常の意味のみを有するものとする。このような普通かつ通常の意味には、最も新しく出版されたウェブスターの辞書およびランダムハウスの辞書からの一貫した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における使用に際しては、これらの用語および以下に特定されるそれぞれの共通の変形に以下の定義が当てはまる。
「鋭(Acute)」または「鋭角(Acute Angle)」は一般的に、直角または90°未満の角度を表す。
「軸(Axis)」は一般的に、身体、物体、および/もしくは幾何学的形状が周りを回転する直線または回転すると考えられる直線を表す。
「軸受(Bearing)」は一般的に、回転運動等の所望の運動のみに相対運動を制約し、可動部品間の摩擦を抑制する機械要素を表す。軸受としては、たとえばカップ・コーンタイプのハブに見られる緩やかな玉軸受の形態が可能である。また、軸受としては、玉軸受または他種の軸受の使用により外表面に対して内表面が回転する中空円筒状のカートリッジに玉軸受が含まれるカートリッジ軸受の形態が可能である。
「貨物(Cargo)」または「貨物品(Cargo Item)」は一般的に、通常はトラック、船舶、航空機、宇宙船、および/または自動車等の車両上で運搬あるいは移送される物品または他の物理的対象を表す。貨物品は、梱包しないことも可能であるし、ほんの数例を挙げれば、箱類、鞄類、ベール類、コンテナ類、バレル類、およびタンク類等に梱包することも可能である。
「貨物運搬機(Cargo Carrier)」は一般的に、ほんの数例を挙げれば、平台トレーラ、トレーラ、セミトレーラ、トラック、インターモーダルコンテナ、冷凍トレーラ、および鉄道車両等の貨物品の移送および/または保管に使用される任意の構造を表す。貨物運搬機は、陸、海、宇宙、および/または空等、任意数の方法で移送可能である。インターモーダルコンテナ等の特定種類の貨物運搬機は、トラック、船舶、および鉄道等、いくつかの方法で移送されるように設計されている。貨物運搬機は、セミトレーラまたは貨物コンテナの形態等であれば完全に囲まれ、平台トレーラ等であれば外部環境に開放され得る。
「コントローラ(Controller)」は一般的に、機械、油圧、空気圧、電子技術を使用したデバイス、ならびに/または、所与の動的システムの動作状態をモニタリングして、物理的に変更するマイクロプロセッサもしくはコンピュータを表す。非限定的な一例において、コントローラには、Allen Bradley(商標)のプログラマブルロジックコントローラ(PLC)を含み得る。コントローラには、入力または出力を処理する計算を実行するプロセッサを含んでいてもよい。コントローラには、プロセッサにより処理される値または過去の処理の結果を格納するメモリを含んでいてもよい。また、コントローラは、値の受信または送信を行う幅広い入出力デバイスからの入出力を受け入れるように構成されていてもよい。このようなデバイスとしては、他のコンピュータ、キーボード、マウス、視覚的ディスプレイ、プリンタ、産業機器、ならびにあらゆる種類およびサイズのシステムもしくは機械が挙げられる。たとえば、コントローラは、要求に応じてさまざまなネットワーク通信を実行するようにネットワークまたはネットワークインターフェースを制御可能である。ネットワークインターフェースは、コントローラの一部であってもよいし、コントローラとは別個かつ遠隔となるように特徴付けられていてもよい。コントローラは、デスクトップコンピュータまたはラップトップコンピュータ等の単一の物理的なコンピュータデバイスであってもよいし、ネットワーク化クラスタにおける1つのデバイスとして動作するサーバ群等、同じ種類の複数のデバイスで構成されていてもよいし、1つのコントローラとして動作し、通信ネットワークによって一体的にリンクされた異なるコンピュータデバイスの異種組み合わせであってもよい。また、コントローラに接続された通信ネットワークは、インターネット等のより広範なネットワークに接続されていてもよい。このため、コントローラには、1つまたは複数の物理プロセッサまたは他のコンピュータデバイスもしくは回路を含んでいてもよく、また、任意好適な種類のメモリを含んでいてもよい。また、コントローラは、物理プロセッサおよびメモリもしくはメモリデバイスの数が未知または変動する仮想コンピュータプラットフォームであってもよい。このため、コントローラは、1つの地理的場所に物理的に配置されていてもよいし、複数のプロセッサが単一のコントローラとして動作するように通信ネットワークによって一体的にリンクされた状態で複数の広範囲な場所全体に物理的に分散していてもよい。複数のコントローラまたはコンピュータデバイスが相互の通信または有線もしくは無線通信リンクを介した他のデバイスとの通信によって、ネットワークを形成するように構成されていてもよい。ネットワーク通信は、インターネット等、他のより大きなコンピュータネットワークを通過する前に、スイッチ、ルータ、ファイアウォール、または他のネットワークデバイスもしくはインターフェース等のネットワーク電化製品として動作するさまざまなコントローラを通過するようになっていてもよい。また、通信は、伝送線または自由空間を通る電磁波上で搬送される無線データ伝送としてネットワークを通過し得る。このような通信では、Wi-Fi等の無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)またはセルラー送信機/受信機を使用して、データを転送することを含む。
「コンベヤ(Conveyor)」は、物品、箱、コンテナ、および/またはSKUのようなものの移送に用いられる機構を一般的に表すように広義で使用される。非限定的な一例として、コンベヤには、ほんの数例を挙げれば、ベルトコンベヤ、ワイヤメッシュコンベヤ、チェーンコンベヤ、電気トラックコンベヤ、ローラコンベヤ、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を含み得る。コンベヤの全体または一部に動力を供給することも可能であるし、動力を供給しないことも可能である。たとえば、コンベヤの一部には、自重送り部を含み得る。
「コンベヤベッド(Conveyor Bed)」は一般的に、搬送中の積み荷および/または貨物が静止または摺動するコンベヤの部分を表す。
「コンベヤベルト(Conveyor Belt)」または「ベルト(Belt)」は一般的に、運動、動力、および/または材料をある点から別の点へと送る目的で2つ以上のプーリの周りに配置された可撓性バンド等の可撓性材料を表す。非限定的な一例として、コンベヤベルトは、ゴムおよび/またはポリ塩化ビニル(PVC)等の可撓性材料で構成可能である。コンベヤベルトは、カーカス層およびカバー層等の1つまたは複数の材料層を含む。カーカス層は、ベルトに強度および形状を付与する下層であり、カバー層は、カーカス層を覆う。通常、カーカス層は、ポリエステル、ナイロン、および/または綿で構成され、カバー層は、ゴムおよび/またはプラスチック化合物で構成されるが、必ずしもそうとは限らない。
「結合する(Couple)」または「結合される(Coupled)」は一般的に、特定された要素、構成要素、および/または物体間の間接的および/または直接的接続を表す。結合の様態は、2つの結合要素が相互作用する様態と具体的に関連付けられることが多い。
「電気モータ(Electric Motor)」は一般的に、電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換する電気機械を表す。通常、電気モータは、当該モータ中の1つまたは複数の磁界と巻線電流との間の相互作用によって動作することにより、回転の形態の力を生成するが、必ずしもそうとは限らない。電気モータは、バッテリ、自動車、および/もしくは整流器等の直流(DC)源、または送電網、インバータ、および/もしくは発電機等の交流(AC)源による給電が可能である。発電機は、電気モータと機械的に同一であり得る(必ずしもそうとは限らない)が、逆方向に動作して、機械的エネルギーを受け入れるとともに、その機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換する。
「アームツール端部(EoAT:End of Arm Tool)」または「エンドエフェクタ(End Effector)」は一般的に、環境と相互作用するように設計されたロボットアームの端部のデバイスを表す。このデバイスの環境との相互作用の性質は、ロボットアームの用途によって決まる。たとえば、EoATは、いくつかの方法でSKU等の環境物体と相互作用し得る。たとえば、EoATは、衝撃性、進入性、収縮性、および/または接触性タイプの把持部等、1つまたは複数の把持部を含み得る。把持部は通常、何らかの機械力を用いて物体を把持するが、必ずしもそうとは限らない。ただし、物体のEoATへの固定には、吸引または磁気力に基づく相互作用等、他種の相互作用を使用可能である。非限定的な一例として、EoATは、この代替または追加として、ほんの数例を挙げれば、真空カップ、電磁石、ベルヌーイ把持部、静電把持部、ファンデルワールス把持部、毛細管把持部、極低温把持部、超音波把持部、およびレーザ把持部を含み得る。
「延伸位置(Extended Position)」は一般的に、少なくとも一部が伸長して長さまたは大きさが増す場合の機構の場所または状態を表す。たとえば、延伸位置において、マストおよび/またはコンベヤは、最大可能範囲までの伸長(すなわち、完全延伸)の必要がない場合、長さまたは大きさの部分的な増大(すなわち、部分的延伸)が可能となる。貨物運搬機の構成に応じて、マストおよび/またはコンベヤは、囲まれたセミトレーラ等では貨物運搬機の内側で、平台トレーラ等では貨物運搬機の上方で延伸することになる。
「締結具(Fastener)」は一般的に、2つ以上の物体を一体的に、機械的に結合あるいは固定するハードウェアデバイスを表す。非限定的な一例として、締結具には、ほんの数例を挙げれば、ボルト、だぼ、ネイル、ナット、ペグ、ピン、リベット、ねじ、およびスナップ締結具を含み得る。
「平坦(Flat)」は一般的に、広い水平面を有する一方で高さがほとんどない物体を表す。
「フレーム(Frame)」は一般的に、物品を移動させるように構成されたコンベヤおよび/またはソータの機械的構成要素を支持する構造を表す。
「ギアボックス(Gearbox)」または「トランスミッション(Transmission)」は一般的に、機械的動力の制御された適用を可能にする動力系を表す。ギアボックスは、ギアおよび/またはギアトレインの使用によって、回転動力源から別のデバイスへの速度、方向、および/またはトルクの変換を提供する。
「横(Lateral)」は一般的に、側方への配置、側方への配向、または側方からの到来を表す。
「荷積みドック(Loading Dock)」は一般的に、貨物運搬機(通例は道路、鉄道、または海上であるが、必ずしもそうとは限らない)に対する貨物品の荷積みおよび荷降ろしが行われる建造物等の構造物のエリアを表す。また、貨物品は、荷積みドックにおいて段階分け可能である。荷積みドックは、通常は商業用および工業用の建造物において、特に倉庫において見られる。荷積みドックは、外部にあってもよいし、建造物の外面と同一平面であってもよいし、完全に囲まれていてもよい。荷積みドックは、完全に囲まれた建造物に限らず、その代わりに、外部環境に対して一部または全体が開放された場所に位置付け可能である。
「長手方向(Longitudinal)」は一般的に、横断方向ではなく、物体の長さまたは長さ方向寸法に関する。
「モータ(Motor)」は一般的に、可動部品を備えたデバイスに原動力を供給する機械を表す。モータには、回転型モータおよび線型モータを含み得る。モータは、電気、内燃、空気圧、および/または油圧動力源等、任意数の方法で動力を供給することができる。非限定的な一例として、モータには、サーボモータ、空気圧モータ、油圧モータ、蒸気エンジン、空気圧ピストン、油圧ピストン、および/または内燃機関を含み得る。
「後退位置(Retracted Position)」は一般的に、少なくとも一部が収縮して長さまたは大きさが縮む場合の機構の場所または状態を表す。たとえば、後退位置において、マストおよび/またはコンベヤは通常、延伸位置よりも短い。たとえば、後退位置において、マストおよび/またはコンベヤは、最大可能範囲までの収縮(すなわち、完全後退)の必要がない場合、長さまたは大きさの部分的な収縮(すなわち、部分的後退)が可能となる。
「センサ(Sensor)」は一般的に、センサの環境のイベントおよび/または変化を検出した後、対応する出力を提供することを目的とした物体を表す。センサには、電気信号および/または光信号等、さまざまな種類の出力を提供するトランスデューサを含む。非限定的な一例として、センサには、圧力センサ、超音波センサ、湿度センサ、ガスセンサ、運動センサ、加速度センサ、変位センサ、力センサ、光学センサ、および/または電磁センサを含み得る。いくつかの例において、センサには、バーコードリーダ、RFIDリーダ、および/または視覚システムを含む。
「実質的に(Substantially)」は一般的に、問題となっている主題の基本機能が本質的に変化することなく、記述した基準から定量的表現が変動し得る程度を表す。本明細書において、用語「実質的に(substantially)」は、任意の定量的比較、値、測定結果、および/または他の表現に起因し得る不確実性の固有の程度を表すのに利用される。
「斜め(Transverse)」は一般的に、相互に非平行および/または交差するように延びた物体、軸、直線、平面、または幾何学的形状を表す。たとえば、斜め配置においては、線が相互に直角すなわち垂直に延伸可能であるが、鋭角、鈍角、または優角等、他の非平角でも同様に延伸可能である。たとえば、斜線は、両者が平行とならないように、ゼロ(0)度より大きな角度を形成することも可能である。線または他の物体は、斜めに延びる場合、必ずしも相互に交差する必要はないものの、交差することは可能である。
「真空(Vacuum)」は一般的に、空気等のガスの圧力が環境圧または大気圧よりもはるかに低い空間または状態を表す。真空には、空間に何も存在しない完全真空または空間に何らかのガス(または、他の物質)が依然として存在する部分真空を含み得る。
「視覚システム(Vision System)」は一般的に、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つもしくは複数の画像を形成することにより、適当な位置の決定および/または物体の「視認」を行う1つもしくは複数のデバイスを表す。視覚システムには通常、自動検査およびロボットガイド等を目的として眼の機能を大略模倣するハードウェアおよびソフトウェアを内蔵した撮像システムを含むが、必ずしもそうとは限らない。場合により、視覚システムは、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)、およびデジタル信号処理(DSP)システムを採用可能である。非限定的な一例として、視覚システムには、画像処理のためにプロセッサに受け渡される1つまたは複数の画像を入力する電荷結合素子を含み得る。視覚システムは一般的に、可視スペクトルだけに限定されない。一部の視覚システムは、赤外(IR)、可視、紫外(UV)、および/またはX線波長で環境を撮像する。場合により、視覚システムは、双眼カメラ等によって3次元表面を解釈し得る。
本明細書および/または特許請求の範囲において使用する単数形「a」、「an」、「the」等は、別段の明確な記述のない限り、複数形を含むことに留意するものとする。たとえば、本明細書および/または特許請求の範囲において「デバイス(a deviceまたはthe device)」に言及する場合は、このようなデバイスのうちの1つまたは複数を含む。
本明細書において、「上」、「下」、「頂部」、「底部」、「横」、「長手方向」、「半径方向」、「円周方向」、「水平」、「垂直」等の方向を示す用語は、読者による図示の実施形態の理解を助けるため、読者の便宜のみを考慮して使用しており、これら方向を示す用語の使用によって、記載、図示、および/または特許請求の特徴を特定の方向および/または配向に制限する意図は一切ないことに留意するものとする。
以上、図面および上記記述において、本発明を詳細に図示および説明したが、これらは例示に過ぎず、文字通りに限定すべきではないと考えられる。好適な実施形態を図示および説明したに過ぎず、以下の特許請求の範囲により規定される本発明の思想に含まれるすべての変更、同等物、および改良の保護が望まれることが了解される。本明細書に引用したすべての刊行物、特許、および特許出願は、各個別の刊行物、特許、または特許出願の具体的かつ個別の援用指示と同じ程度まで、そのすべての内容が参照により本明細書に組み込まれている。
100 ロボットシステム
105 ロボット
110 延伸可能コンベヤ
115 主コンベヤシステム
120 貨物運搬機
125 貨物
130 建造物
135 荷積みドック
205 ベースユニット
210 マスト
215 EoAT
220 移送システム
225 車輪
230 コントローラ
235 ベースユニットコンベヤ
240 マストアクチュエータ
245 ベースユニットハウジング
250 センサ
405 長手方向軸
410 横方向軸
415 第1の横方向
420 第2の横方向
425 柱
430 後退方向
435 延伸方向
505 ベースマスト部
510 EoATマスト部
515 ブリッジコンベヤ
520 バッファリングコンベヤ
525 ブリッジコンベヤベルト
530 バッファリングコンベヤベルト
535 バッファリングコンベヤベッド
705 フレーム
710 マスト部キャビティ
715 レール軸受
720 EoAT駆動モータスロット
725 ベーススライダベッド
730 ベース支持レール
805 駆動機構
810 モータ
815 ギアボックス
820 駆動ベルト
825 駆動アイドラプーリ
830 ブリッジガイドローラ
835 ブリッジアイドラプーリ
840 ブリッジ巻き取りプーリ
845 ベルトシールド
1005 軸受レール
1010 駆動ベルトクランプ
1015 フレーム
1020 EoATアクチュエータドライブ
1025 モータ
1030 ギアボックス
1035 EoAT駆動ベルト
1040 EoAT駆動プーリ
1045 ブリッジスライダベッド
1050 バッファリングスライダベッド
1105 バッファリングアイドラプーリ
1110 バッファリングガイドプーリ
1115 バッファリング駆動プーリ
1120 遷移コンベヤ
1125 遷移コンベヤベルト
1130 ブリッジアイドラプーリ
1135 ブリッジ駆動機構
1140 モータ
1145 ギアボックス
1150 駆動ベルト
1155 駆動プーリ
1160 真空マニホールド
1605 EoATアクチュエータジョイント
1610 ピッチ方向
1615 ヨー方向
1620 ロール方向
1705 EoATブラケット
1710 アクチュエータギアボックス
1715 ローリング駆動機構
1720 フレーム
1725 モータ
1730 ギアボックス
1805 ハウジング
1810 アクチュエータ駆動軸受
1815 アクチュエータ駆動軸
1905 ピニオンギア
1910 ラックギア
1915 ヨー枢動軸
1920 コネクタプレート
1925 締結開口
2005 締結孔
2105 近位コンベヤ
2110 遠位コンベヤ
2115 近位コンベヤベルト
2120 遠位コンベヤベルト
2125 把持機構
2130 吸引カップ
2135 把持部材
2140 キャリッジギャップ
2145 ガイド部材
2150 靴べら部材
2155 位置付け部材
2160 ロッカーアーム
2165 枢動コネクタ
2170 停止部材
2405 ガイドレール本体
2410 ファン部
2415 傾斜縁部
2605 ガイドレール本体
2610 プローブ部材
2702 キャリッジ
2705 キャリッジスライダ
2710 軸受レール
2715 軸受ローラ
2720 リンクアセンブリ
2725 カム従動子
2730 カムレール
2735 キャリッジ駆動システム
2740 駆動ベルト
2745 駆動モータ
2750 アイドラプーリ
2805 後退部
2810 延伸部
2815 遷移部
2905 リンク機構
2910 真空ポート
2915 カムローラ
3205 箱
3405 床
3410 矢印

Claims (54)

  1. 連続するコンベヤ経路を備えたマストに取り付けられたアームツール端部(EoAT)を有するロボット、
    を備えた、システム。
  2. 前記マストが、1つまたは複数の全方向ホイールによってベースユニットに結合された、
    請求項1に記載のシステム。
  3. 前記マストが、延伸および後退可能なブリッジコンベヤを有する、
    請求項2に記載のシステム。
  4. 前記ブリッジコンベヤが、伸縮移動する少なくとも2つのマスト部に跨って延びた、
    請求項3に記載のシステム。
  5. 前記ブリッジコンベヤが、前記マスト部間でS字状パターンにルーティングされたコンベヤベルトを含む、
    請求項4に記載のシステム。
  6. 前記マストが、前記マスト部を相互に移動させる駆動システムを有する、
    請求項4に記載のシステム。
  7. 前記マストが、貨物をバッファリングする少なくとも2つのコンベヤ部を含む、
    請求項1に記載のシステム。
  8. 前記コンベヤ部が、前記マストの全幅に実質的に跨って延びたベルトコンベヤを含む、
    請求項7に記載のシステム。
  9. 前記マストが、前記マストと前記EoATとの間で貨物を移送する1つまたは複数の遷移コンベヤを含む、
    請求項1に記載のシステム。
  10. 前記EoATが、前記マストに対して前記EoATを回転させるように構成されたローリングドライブを含む、
    請求項1に記載のシステム。
  11. 前記EoATが、前記EoATをヨー方向およびピッチ方向に移動させるように構成されたアクチュエータギアボックスを含む、
    請求項10に記載のシステム。
  12. 前記EoATが、貨物を移送する少なくとも1つのコンベヤを含む、
    請求項1に記載のシステム。
  13. 前記EoATが、前記コンベヤ全体に広がる把持部材を備えた把持機構を含む、
    請求項12に記載のシステム。
  14. 前記把持機構が、貨物を把持する1つまたは複数の真空カップを有する、
    請求項13に記載のシステム。
  15. 前記把持機構が、前記コンベヤの両側に位置決めされたリンクアセンブリを備えたキャリッジを有する、
    請求項13に記載のシステム。
  16. 前記リンクアセンブリが、前記コンベヤの両側に位置付けられたカムレールに係合するカム従動子を含む、
    請求項15に記載のシステム。
  17. 前記カム従動子がそれぞれ、前記カムレールの両側に配設された少なくとも一対のカムローラを含む、
    請求項16に記載のシステム。
  18. 前記EoATが、貨物を移送する少なくとも2つのコンベヤ部を含む、
    請求項1に記載のシステム。
  19. 前記EoATが、前記コンベヤ部間の後退位置で入れ子になるように構成された把持機構を含む、
    請求項18に記載のシステム。
  20. 前記EoATが、前記EoATの遠位端から延びたプローブ部材を備えた位置付け部材を含む、
    請求項1に記載のシステム。
  21. 前記EoATが、前記位置付け部材に対して貨物をガイドするように構成された靴べら部材を含む、
    請求項20に記載のシステム。
  22. 前記靴べら部材が、前記位置付け部材に向けて角度付けされたファン部を含む、
    請求項21に記載のシステム。
  23. 前記EoATが、前記プローブ部材の下側に垂れ下がったロッカーアームを含む、
    請求項20に記載のシステム。
  24. 前記ロッカーアームが、前記プローブ部材に対して鋭角で角度付けされた、
    請求項23に記載のシステム。
  25. 前記ロッカーアームが、枢動コネクタを介して前記EoATに枢動接続された、
    請求項24に記載のシステム。
  26. 前記EoATが、前記ロッカーアームを適所に保持する停止部材を有する、
    請求項25に記載のシステム。
  27. 前記ロッカーアームが、可撓性である、
    請求項23に記載のシステム。
  28. 前記マストが、1つまたは複数の全方向ホイールによってベースユニットに結合された、
    請求項1~27のいずれか一項に記載のシステム。
  29. 前記マストが、延伸および後退可能なブリッジコンベヤを有する、
    請求項1~28のいずれか一項に記載のシステム。
  30. 前記ブリッジコンベヤが、伸縮移動する少なくとも2つのマスト部に跨って延びた、
    請求項1~29のいずれか一項に記載のシステム。
  31. 前記ブリッジコンベヤが、前記マスト部間でS字状パターンにルーティングされたコンベヤベルトを含む、
    請求項1~30のいずれか一項に記載のシステム。
  32. 前記マストが、前記マスト部を相互に移動させる駆動システムを有する、
    請求項1~31のいずれか一項に記載のシステム。
  33. 前記マストが、貨物をバッファリングする少なくとも2つのコンベヤ部を含む、
    請求項1~32のいずれか一項に記載のシステム。
  34. 前記コンベヤ部が、前記マストの全幅に実質的に跨って延びたベルトコンベヤを含む、
    請求項1~33のいずれか一項に記載のシステム。
  35. 前記マストが、前記マストと前記EoATとの間で貨物を移送する1つまたは複数の遷移コンベヤを含む、
    請求項1~34のいずれか一項に記載のシステム。
  36. 前記EoATが、前記マストに対して前記EoATを回転させるように構成されたローリングドライブを含む、
    請求項1~35のいずれか一項に記載のシステム。
  37. 前記EoATが、前記EoATをヨー方向およびピッチ方向に移動させるように構成されたアクチュエータギアボックスを含む、
    請求項1~36のいずれか一項に記載のシステム。
  38. 前記EoATが、貨物を移送する少なくとも1つのコンベヤを含む、
    請求項1~37のいずれか一項に記載のシステム。
  39. 前記EoATが、前記コンベヤ全体に広がる把持部材を備えた把持機構を含む、
    請求項1~38のいずれか一項に記載のシステム。
  40. 前記把持機構が、貨物を把持する1つまたは複数の真空カップを有する、
    請求項1~39のいずれか一項に記載のシステム。
  41. 前記把持機構が、前記コンベヤの両側に位置決めされたリンクアセンブリを備えたキャリッジを有する、請求項1~40のいずれか一項に記載のシステム。
  42. 前記リンクアセンブリが、前記コンベヤの両側に位置付けられたカムレールに係合するカム従動子を含む、
    請求項1~41のいずれか一項に記載のシステム。
  43. 前記カム従動子がそれぞれ、前記カムレールの両側に配設された少なくとも一対のカムローラを含む、
    請求項1~42のいずれか一項に記載のシステム。
  44. 前記EoATが、貨物を移送する少なくとも2つのコンベヤ部を含む、
    請求項1~43のいずれか一項に記載のシステム。
  45. 前記EoATが、前記コンベヤ部間の後退位置で入れ子になるように構成された把持機構を含む、
    請求項1~44のいずれか一項に記載のシステム。
  46. 前記EoATが、前記EoATの遠位端から延びたプローブ部材を備えた位置付け部材を含む、
    請求項1~45のいずれか一項に記載のシステム。
  47. 前記EoATが、前記位置付け部材に対して貨物をガイドするように構成された靴べら部材を含む、
    請求項1~46のいずれか一項に記載のシステム。
  48. 前記靴べら部材が、前記位置付け部材に向けて角度付けされたファン部を含む、
    請求項1~47のいずれか一項に記載のシステム。
  49. 前記EoATが、前記プローブ部材の下側に垂れ下がったロッカーアームを含む、
    請求項1~48のいずれか一項に記載のシステム。
  50. 前記ロッカーアームが、前記プローブ部材に対して鋭角で角度付けされた、
    請求項1~49のいずれか一項に記載のシステム。
  51. 前記ロッカーアームが、枢動コネクタを介して前記EoATに枢動接続された、
    請求項1~50のいずれか一項に記載のシステム。
  52. 前記EoATが、前記ロッカーアームを適所に保持する停止部材を有する、
    請求項1~51のいずれか一項に記載のシステム。
  53. 前記ロッカーアームが、可撓性である、
    請求項1~52のいずれか一項に記載のシステム。
  54. 請求項1~53のいずれか一項に記載のシステムを動作させる、
    方法。
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