JP2022543369A

JP2022543369A - 保管システムおよびロボットのピッキングの方法

Info

Publication number: JP2022543369A
Application number: JP2022506394A
Authority: JP
Inventors: カルーチェ，シモン
Original assignee: Nimble Robotics Inc
Current assignee: Nimble Robotics Inc
Priority date: 2019-07-29
Filing date: 2020-07-28
Publication date: 2022-10-12
Also published as: US20210032031A1; US20240025030A1; MX2022001256A; CA3149178A1; AU2020323521A1; CN114502333A; WO2021021807A1; KR20220035493A; EP4003884A1; US11724880B2

Abstract

保管システム（１００）から在庫品目を取得するための移動式マニピュレータロボット（２００）である。ロボットは、本体（２０２）、ホイールアセンブリ、保管システム内のロボットの位置を特定するためのセンサ（２６２）と、プロセッサ可読データを遠隔プロセッサとオペレータインターフェースに送信し、遠隔プロセッサとオペレータインターフェースからプロセッサの実行可能命令を受信するように構成されたインターフェースと、在庫品目の画像を取得するための画像デバイスと、ピッキングマニピュレータ（２０６）と、在庫品目を把持するための第１の空気圧把持要素および第２の空気圧把持要素と、第１の空気圧把持要素または第２の空気圧把持要素のうちの少なくとも１つを動作するための空気圧供給にアクセスするために弁（１５０）と嵌合するように構成されたカプラ（２２２）と、を含む。ロボットは、弁を閉状態から開状態に移行し、第１の空気圧把持要素または第２の空気圧把持要素の１つを空気圧供給と連通して選択的に配置するように構成される。

Description

〔関連出願への相互参照〕
本出願は、２０２０年２月２８日に出願された米国特許出願第１６／８０４，２５１号の続きであり、２０２０年１月１５日に出願された米国仮特許出願第６２／９６１，３９０号の利益および２０１９年７月２９日に出願された米国仮特許出願第６２／８７９，８４３号の利益を主張し、その開示は、参照により本明細書にそれぞれ組み込まれる。

本開示は、一般に、保管システムおよび在庫回収方法に関するものであり、より具体的には、保管システムおよび保管システムから在庫品目を回収するための移動式マニピュレータロボットに関するものである。

倉庫、または流通履行センターは、多数の多様な製品の効率的な保管および回収を可能にするシステムを必要とする。従来、在庫品目は容器に保管され、通路の両側の棚の列に配置されていた。各容器またはビンは、１つまたは複数の製品タイプの複数の品目を保持する。通路は、オペレータまたはロボットが通路を移動して品目を回収するための棚の間のアクセスを提供する。通路がシステムの保管密度を低下させることはよく理解されている。言い換えれば、製品の保管（例えば、棚）に実際に使用されるスペースの量は、保管システム全体に必要なスペースの量と比較して比較的小さい。倉庫スペースはしばしば不足していて高価であるため、保管スペースを最大化する代替の保管システムが望まれている。

保管密度の有意な改善を提供する１つの代替アプローチでは、容器は互いに積み重ねられ、隣接する列に配置される。つまり、積み重ねられた容器の隣接する列の間に通路はない。したがって、より多くの容器、ひいては在庫を特定のスペースに保管できる。

積み重ねられた容器から在庫を回収するための様々な方法が企図されてきた。例えば、米国特許第１０，１８９，６４１号は、容器が積み重ねられ、グリッドの下に複数の列に配置されるシステムを開示している。持ち上げ装置を備えた車両は、グリッドをナビゲートし、所望の容器を持ち上げる。次に、容器はポートを下ってピッキング／分類ゾーンに運ばれ、そこでオペレータまたはロボットが容器から個々の製品をピッキングし、製品を１つまたは複数の注文容器に分類する。容器の不必要な輸送を最小限に抑えるために、各容器は通常、特定の製品の複数の注文を受け取った後にのみ、ピッキング／分類ゾーンに輸送される。

既知の積み重ねられた保管システムによって提供される増加した保管密度にもかかわらず、様々な欠点が残っている。例えば、特に注文の頻度が低い製品の場合、注文された１つのタイプの製品の数の関数として容器が優先的に回収されるため、注文の履行時間は長くなることがよくある。さらに、車両は、ビンを輸送ポートまで前後に運転しながら、長距離をナビゲートする必要がある（これにはかなりの時間がかかり、かなりのバッテリ電力を消費する）。さらに、必要なピッキング／分類ゾーンにより、倉庫の全体的な保管密度が低下し、複雑さとコストがさらに増加する。積み重ねられた保管システムのスループットは、グリッドに車両を追加することで（または、容器輸送ポートを追加するようにシステムを変更することで）向上できるが、グリッドは車両で過度に混雑し、グリッドロックのためにシステムのスループットが低下した後で、グリッド上で動作できる車両の数には制限がある。

本開示の第１の態様によれば、高密度保管構造が提供される。保管構造は、複数の容器を収容するように構成された支持部材、移動式マニピュレータロボットを支持するための第１セットの平行レール、および供給ライン内に配置された複数の弁を有する流体供給ラインを含む。各弁は、供給ラインが外部環境から流体分離されている閉状態と、第１セットの平行レールを横断する移動式マニピュレータロボットが、流体供給ラインから流体供給を受け取ることができるように、供給ラインが外部環境と流体通信している開状態と、を有する。

本開示の別の態様によれば、保管構造から在庫を回収するための移動式マニピュレータロボットが提供される。ロボットは、プロセッサ可読データを中央プロセッサに送信し、中央プロセッサからプロセッサ実行可能命令を受信するように構成されたインターフェースを有する本体、本体に結合された移動性アセンブリ、供給ラインから流体供給を受け取るためにポートに選択的に嵌合可能なカプラ、および本体に接続されたピッキングアームを含み得る。ピッキングアームは、在庫品目を把持するように構成された第１の空気圧把持ツールに結合することができる。

本開示のさらに別の態様によれば、移動式マニピュレータロボットを制御して、保管構造内に配置された容器から製品を回収するための方法が提供される。この方法は、移動式マニピュレータロボットを、保管構造の第１セットの平行レール上でピッキング位置に移動させることと、少なくとも部分的に、移動式マニピュレータロボットに取り付けられたセンサによって得られた画像データに基づいて製品上に配置された把持領域を識別することと、空気圧把持ツールを備えたピッキングアームを把持姿勢に調整することと、空気圧把持ツールを使用して製品を把持することと、を含み得る。

従来技術による複数の積み重ねられた容器を収容するためのフレーム構造の概略斜視図である。図１のフレーム構造の一部の概略平面図である。それぞれ、図１および図２に示されるフレーム構造と共に使用するための従来技術による荷役デバイスの、後部および前部からの概略斜視図である。それぞれ、図１および図２に示されるフレーム構造と共に使用するための従来技術による荷役デバイスの、後部および前部からの概略斜視図である。図３Ａおよび３Ｂの荷役デバイスによって持ち上げられている容器を示す概略斜視図である。図１のフレーム構造の概略斜視図であり、図３Ａ－３Ｃのフレーム構造に設置された複数の荷役デバイスを有する。図４のフレーム構造の概略斜視図であり、容器のスタックから標的容器を回収するための掘削動作を示している。本開示の一実施形態による、複数の積み重ねられた容器を収容するための保管構造を含むロボットシステムの概略図である。図６Ａの保管構造の概略斜視図である。本開示の一実施形態による、互いの上に配置された２つの保管構造の概略斜視図である。図６Ｂの保管構造内で掘削動作を実行する掘削ロボットの概略側面図である。レールを通って延びるチャネルと、チャネルからレールの表面まで延びる導管とを示すレールの斜視図である。図７Ａのレールの一部の拡大図である。図７Ａの導管内に配置された弁の断面図である。図８Ａの弁の拡大図である。図６Ｂの保管構造の上部に設置された、空気圧把持ツールおよびツールホルダーを備えたピッキングアームを含む移動式マニピュレータロボットの概略斜視図である。図９Ａの移動式マニピュレータロボットの一部の拡大図である。図９Ａの移動式マニピュレータロボットのピッキングアームの把持姿勢を決定する例示的な方法を示すフローチャートである。容器内に配置された複数の製品品目の概略図である。図９Ｄの製品品目の把持領域を示す概略図である。図９Ａのツールホルダーに保管された空気圧把持ツールの第１のセットの斜視図である。図９Ａのツールホルダーに保管された空気圧把持ツールの第２のセットの斜視図である。図９Ａのロボットの移動性アセンブリを示す上面図である。図１０Ａの移動性アセンブリのホイールの回転を支援する支柱機構の概略図である。図９Ａのロボットのカプラの概略断面図である。図９Ａのロボットのピッキングアームの斜視図である。図１２Ａのピッキングアームの一部の側面図である。異なるサイズの在庫品目を保持する注文ビンおよび標的容器の概略断面図である。図９Ａの空気圧把持ツールと図１２Ａおよび１２Ｂのピッキングアームの間の結合を示す断面図である。図１２Ａおよび１２Ｂのピッキングアームと代替の空気圧把持ツールの間の結合を示す概略斜視図である。いくつかの空気圧ツールの例に結合可能な図９の移動式マニピュレータロボットの２つの空気圧供給ラインを示す概略図である。図１１のカプラと図７Ａの導管の間の結合を示す概略断面図である。図１１のカプラと図７Ａの導管の間の結合を示す概略断面図である。図１３Ａのピッキングアームおよび空気圧把持ツールを使用して製品品目を把持する方法を示すフローチャートである。本開示の別の実施形態による、ホイストプレートを有する容器回収デバイスを含む移動式マニピュレータロボットの概略斜視図である。図１６Ａのホイストプレートの概略斜視図である。本開示の別の実施形態による複数の吸盤を含むホイストプレートの概略斜視図である。本開示のさらに別の実施形態による、収縮式および可動式のピッキングアームを含むホイストプレートの概略斜視図である。本開示のさらに別の実施形態による、収縮式および可動式のピッキングアームを含むホイストプレートの概略斜視図である。並んで配置された２つの保管構造の概略斜視図であり、保管構造の側面を横断する移動式マニピュレータロボットを示している。図９Ａの移動式マニピュレータロボットまたは図１６Ａの移動式マニピュレータロボットと共に使用するための代替空気圧システムの概略図である。図１７の代替空気圧システムと共に使用するための変更された把持ツールの断面図である。空気圧把持ツールを備えたロボットのピッキングアームを支持するガントリーフレームを含む、変更された保管構造の部分斜視図である。保管構造の上に配置されたアセンブリと、アセンブリから保管構造に向かって延びる空気圧供給ラインとを含む、別の変更された保管構造の概略図である。コンピューティングシステムを使用して、図９Ａの移動式マニピュレータロボットまたは図１６Ａの移動式マニピュレータロボットの動作を制御する例示的な方法を示すフローチャートである。動作インターフェースを使用して、図９Ａの移動式マニピュレータロボットまたは図１６Ａの移動式マニピュレータロボットの動作を制御する例示的な方法を示すフローチャートである。倉庫の床を横断し、棚から在庫品目をピッキングする移動式マニピュレータロボットを示す概略斜視図である。掘削動作を実行する図１６Ａの移動式マニピュレータロボットの概略斜視図である。図１６Ａの複数の移動式マニピュレータロボットの概略上面図であり、１つまたは複数の容器回収デバイスを含む。注文履行プロセスの例を示すフローチャートである。注文履行プロセスの例を示すフローチャートである。

本明細書で使用される場合、例えば、「垂直」および「水平」などの配向の用語、または「上」、「上向き」、「下」、「下向き」などの相対的な用語は、保管構造または移動式マニピュレータロボットの特定の機能の配向または相対位置を説明するために使用される場合、これらの用語は、保管構造の下部が表面上にある状態で保管構造が配置されている場合の、通常の重力基準フレーム内の機能の配向または相対位置を参照している。また、本明細書で使用される場合、「実質的に」、「一般的に」、および「約」という用語は、絶対値からのわずかな逸脱がそのように修正された用語の範囲内に含まれることを意味することを意図する。

図１および２は、従来技術による、ビンとしても知られる、複数の積み重ね可能な容器１０を効率的に保管するための保管構造を示している。容器１０は、スタック１２を形成するために互いに積み重ねられ、フレーム構造１４に配置される。各容器１０は、通常、複数の製品品目（図示せず）を保持する。各容器１０内の製品品目は、同一であり得るか、または異なる製品タイプであり得る。

フレーム構造１４は、第１の方向（例えば、Ｘ方向）に延びる平行な水平部材１８の第１のセット、および第２の方向（例えば、Ｙ方向）に延びる平行な水平部材２０の第２のセットを支持する複数の垂直部材１６を含む。水平部材１８および水平部材２０は、スタック１２が収容される複数の水平グリッドスペースを形成する。したがって、フレーム構造１４は、ビン１０のスタック１２の水平方向の動きを防ぎ、ビンの垂直方向の動きをガイドするように構築されている。

フレーム構造１４の最上レベルは、水平部材１８および水平部材２０の上部を横切ってグリッドパターンで配置されたレール２２を含む。図３Ａ～３Ｃおよび４をさらに参照すると、レール２２は、複数のロボット荷役デバイス３０を支持する。第１セットの平行レール２２ａは、フレーム構造１４の上部を横切って第１の方向（例えば、Ｘ方向）に荷役デバイス３０の動きをガイドし、第２セットの平行レール２２ｂは、第１セットの平行レールに垂直に配置され、フレーム構造の上部を横切る第２の方向（例えば、Ｙ方向）の荷役デバイスの動きをガイドする。このようにして、レール２２は、荷役デバイス３０がフレーム構造１４の上部を横切って２方向（Ｘ方向およびＹ方向）で横方向に移動することを可能にし、その結果、荷役デバイスは、ビン１０のスタック１２のいずれか１つの上の位置に移動することができる。

各荷役デバイス３０は、車両の前部にある一対のホイールと、車両の後部にある一対のホイールとからなり、第１セットの平行レール２２ａの２つの隣接するレールと係合するように配置された第１セットのホイール３４を備える車両３２を含む。同様に、車両の各側面にある一対のホイールからなる第２セットのホイール３６は、第２セットの平行レール２２ｂの２つの隣接するレールと係合するように配置されている。各セットのホイール３４、３６は、昇降することができ、その結果、第１セットのホイール３４または第２セットのホイール３６のいずれかが、車両３２の所望の移動方向に応じて、各セットの平行レール２２ａ、２２ｂと係合する。

第１セットのホイール３４が第１セットの平行レール２２ａと係合し、第２セットのホイール３６が第２セットの平行レール２２ｂから離れて持ち上げられるとき、第１セットのホイールは、荷役デバイス３０をＸ方向に動かすための、車両３２に収容された駆動機構（図示せず）により駆動され得る。荷役デバイス３０をＹ方向に動かすために、第１セットのホイール３４は、第１セットの平行レール２２ａから離れて持ち上げられ、第２セットのホイール３６は、第２セットの平行レール２２ｂと係合するように下げられる。次に、第２セットのホイール３６に関連する駆動機構（図示せず）を使用して、第２セットのホイールをＹ方向に駆動することができる。

荷役デバイス３０はまた、車両３２の上部から横方向に延びるカンチレバーアーム４２を有するクレーンデバイス４０を備えている。グリッパプレート４４は、車両３２内に収容された巻き取り機構（図示せず）に接続されたケーブル４６によってカンチレバーアーム４２から吊り下げられている。したがって、ケーブル４６は、カンチレバーアーム４２に巻き取られ、またはカンチレバーアーム４２から巻き出されて、車両３２に対してＺ方向にグリッパプレート４４を調整することができる。

グリッパプレート４４は、ビン１０の上部と係合するように適合されている。例えば、グリッパプレート４４は、ビン１０の上面を形成するリムの対応する穴（図示せず）と嵌合するピン（図示せず）と、ビンを把持するためにリムと係合可能な摺動クリップ（図示せず）とを含み得る。クリップは、グリッパプレート４４内に収容された適切な駆動機構によってビン１０と係合するように駆動され、ケーブル４６または別個の制御ケーブル（図示せず）を介して運ばれる信号によって電力供給および制御され得る。

スタック１２の上部からビン１０を取り除くために、荷役デバイス３０は、グリッパプレート４４が所望のビンが配置されているスタックの上に配置されるように、必要に応じてＸおよびＹ方向に動かされる。次に、グリッパプレート４４が下げられ、図３Ｃに示されるように、スタック１２の上部のビン１０と係合する。クリップがビン１０と係合して固定された後、グリッパプレート４４、そして次にビンは、次いで、ケーブル４６を巻くことによって上方に引っ張られ得る。その垂直移動のピーク時に、ビン１０はカンチレバーアーム４２の下に収容され、レール２２の上に保持される。このようにして、荷役デバイス３０は、ビン１０を別の場所に輸送することができる。ケーブル４６は、荷役デバイス３０が、床レベルを含むスタック１２内の任意の深さでビン１０を回収して配置することを可能にするのに十分な長さである。車両３２は、ビン１０の重量を相殺し、持ち上げプロセスの間の安定を維持するのに十分に重い。車両３２の重量の多くは、ホイール３４、３６の駆動機構に電力を供給し、動作するために必要とされる大きくて重いバッテリに起因する。

図４に示されるような既知の保管構造は、システムのスループットを増加させるために同時に動作する複数の荷役デバイス３０を含み得る。図４に示される保管構造は、ビン１０を保管構造に出し入れするための２つのポート２４またはシャフトを含む。追加のコンベヤシステム（図示せず）を各ポート２４に関連付けることができる。このようにして、荷役デバイス３０によってポート２４に輸送されるビン１０は、その後、ピッキング／分類ステーション（図示せず）に移送され、そこでビンに含まれる製品がピッキングされ、個々の注文に分類される。同様に、ビン１０は、コンベヤシステムによって、ビン充填ステーション（図示せず）などの外部位置からポート２４に移動され、保管構造を補充するために荷役デバイス３０によってスタック１２に輸送され得る。

スタック１２の上部に位置していないビン（「標的ビン」）を回収する必要がある場合、上にあるビン１０ａ（「非標的ビン」）（例えば、標的ビン１０ｂおよびレール２２の間に配置されたビン）は、荷役デバイス３０が標的ビンにアクセスできるようにするために、最初に移動されなければならない。この動作は「掘削」と呼ばれる。

図５は、荷役デバイス３０の１つが、標的ビン１０ｂを含むビン１０のスタック１２から各非標的ビン１０ａを順次持ち上げる既知の掘削動作を示している。非標的ビン１０ａのそれぞれは、別のスタック１２の上の一時的な場所に配置することができる。非標的ビン１０ａのそれぞれが取り除かれた後、標的ビン１０ｂは、荷役デバイス３０によってフレーム１４から抽出され、ポート２４に輸送され得る。標的ビン１０ｂが抽出された後、非標的ビン１０ａは、元のスタック１２に戻されて、スタックの元の順序から標的ビンを差し引いたものを復元することができる。

荷役デバイス３０のそれぞれは、中央コンピュータの制御下で動作することができる。システム内の個々のビン１０は追跡されるので、適切なビンを必要に応じて回収し、輸送し、交換することができる。例えば、掘削動作中に、非標的ビン１０ａのそれぞれの一時的な位置が記録されるので、非標的ビンは、特定の順序でスタック内で置き換えることができる。

図１～５に示されるシステムは、製品の高密度保管を可能にし、スタックとピッキング／分類ゾーンの間で製品の容器全体を前後に輸送する必要がある。その間、製品をピッキングして新しい受注に分類することはできないため、システム全体のスループットを低下させる。ビンの輸送を最小限に抑えるために、標的ビン１０ｂは、通常、あるタイプの製品品目に対して複数の注文が出された後にのみ回収され、ピッキング／分類ステーションに輸送される。この方法ではビンの輸送が減るが、特に消費者がめったに注文しない１つまたは複数の製品が注文に含まれている場合は、注文の履行時間が希望よりも長くなることがよくある。このため、既知のフレーム構造１４からの「ピースピッキング」在庫が企図されてきた。例えば、米国特許出願第２０１８／０３１９５９０号および第２０１８／０３４６２４３号は、フレーム構造に配置された容器から個々の品目をピッキングするためのピッキングアームを備えたロボットを開示している。それにもかかわらず、米国特許第２０１８／０３１９５９０および第２０１８／０３４６２４３号に開示されているピッキングロボットおよびシステムは、多種多様な製品のピッキングを処理するのに十分な堅牢性を備えていない。

他方、本開示は、様々な製品を把持し、製品を複数の注文容器のうちの１つに入れるための把持ツールに結合可能なピッキングマニピュレータ（ここでは「ピッキングアーム」と呼ばれることもある）を有するロボットを提供する。これまで、ロボットのピッキングアームを開発する上での主な障壁は、ピッキングアームが様々なサイズ、形状、重量、材料、表面テクスチャ、密度、質量分布、剛性、および脆弱性の製品を一貫して把持できないことであった。空気圧把持ツールを備えたピッキングアームは、多種多様な製品を把持するための１つの潜在的なソリューションとして考えられているが、これらの把持ツールは、大型の真空ポンプおよび／またはコンプレッサー（例えば、小型真空ポンプ／コンプレッサーは、非常に狭い範囲の品目に対してのみ適切な吸引を提供することができる）でのみ生成できる広範な吸引力と流量を必要とする。しかしながら、特大の空気圧コンプレッサーおよび／または真空ポンプは、荷役デバイス３０または同様のサイズの車両にとって非常に大きい。換言すれば、荷役デバイス３０は、車体３２内に大型の空気圧コンプレッサーおよび／または真空ポンプを運ぶことができない。荷役デバイス３０が特大の空気圧コンプレッサーおよび／または真空ポンプを運ぶことができるように車体３２のサイズを大きくするには、車体のフットプリントを、多数のグリッドスペースを消費するサイズに変更する必要がある。その結果、一度にグリッドを占有できる荷役デバイスが少なくなり、システムのスループットが低下する。このため、空気圧把持ツールを備えたロボットは、通常、倉庫の床に限定され、固定ベースに固定されることがよくある。

本開示は、圧送空気供給システムと、圧送空気供給システムに選択的に結合可能なコンパクトな移動式マニピュレータロボットを備えた保管構造を含むロボットシステムを提供し、移動式マニピュレータロボットがその空気圧把持ツールで在庫品目を把持できるようにする。その結果、ロボットは、保管構造を横断しながら多種多様な製品を把持し、把持中に大きなペイロードを支持することができる。移動式マニピュレータロボットが多種多様な在庫品目を迅速かつ効率的に把持する能力は、ロボットが自律的に縁ケースシナリオ中に品目を把持できない場合に（または、予測された制御命令の不確実性が高いか、信頼性が低い）、２つ以上の空気圧把持ツールをすばやく切り替えてテレオペレータに把持支援を要求するロボットの能力によってさらに向上する。したがって、移動式マニピュレータロボットは、最小限のダウンタイムまたは中断で通常の動作を継続できる。これらの改善は、他の利点の中でも、本開示においてさらに詳細に論じられている。

図６Ａは、本開示の一実施形態によるロボットシステム１００の概略図である。移動式マニピュレータロボット２００（本明細書では「マニピュレータロボット」または「ロボット」と呼ばれることもある）などのロボットは、倉庫または他の履行センター（以下「倉庫」）などの保管システム１０１に収容することができ、保管構造１１４内に含まれる在庫品目をピッキングするタスクを実行し得る。ロボット２００は、２つのモードのうちの１つで動作し得る：自律制御命令を実行することによる自律モード、または制御命令がオペレータによって手動で操縦される（例えば、直接制御される）遠隔動作モード。「制御命令」（自律的であろうと操縦であろうと）という用語は、本明細書では主に品目を把持するための命令として説明されるが、この用語は、在庫品目の認識、把持品目の配置または解放（例えば、特定の位置または配向）などの他の様々なロボットタスク、または注文の履行を容易にするその他のロボットタスクをさらに指す場合があることを理解されたい。一実施形態では、ロボット２００は、自律的または操縦制御命令を実行することができる機械学習ロボットであり得る。

ロボットシステム１００は、１つまたは複数のオペレータインターフェース１０２を含み、そのうちの少なくとも１つは、倉庫１０１、１つまたは複数のプロセッサベースのコンピュータシステム１０３の外側の遠隔サイトに配置することができ、これらのそれぞれは、１つまたは複数のネットワークまたは非ネットワーク通信チャネル１０４、および例えば、マニピュレータロボット２００が在庫品目を実行および把持するための把持姿勢を予測するために使用される機械学習把持姿勢予測アルゴリズムを記憶する１つまたは複数の記憶デバイス１０５を介して通信的に結合される。記憶デバイス１０５は、コンピュータシステム１０３から分離されているように示されているが、少なくともいくつかの実装形態では、記憶デバイスは、コンピュータシステムの不可欠な部分または構成要素（例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュ、レジスタなどのメモリ、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ）であり得る。本明細書で使用される場合、「遠隔プロセッサ」または「遠隔コンピュータ」という用語は、参照されるロボットのハードウェアと通信し、ハードウェアから離れて配置されているプロセッサを指して、例えば、ロボット間の履行タスクを調整および自動化するための１つまたは複数のプロセッサまたは単一の中央プロセッサを含み得る。一方、本明細書で「オンボード」という用語が使用される場合、この用語は、構成要素が参照されるロボットによって運ばれていることを意味する。例えば、「オンボードプロセッサ」とは、プロセッサが参照先のロボットのハードウェア内に配置されていることを意味する。本明細書で「プロセッサ」または「コンピュータ」という一般用語が使用される場合、その用語は、特に明記しない限り、任意の遠隔プロセッサ、任意のオンボードプロセッサ、またはそれらの組み合わせを指す場合がある。

オペレータインターフェース１０２は、オペレータからの制御命令を取得するための１つまたは複数の入力デバイスおよび１つまたは複数の出力デバイスを含む。１つまたは複数のユーザインターフェースデバイス１０２は、例えば、パーソナルコンピュータ、タブレット、（スマート）フォン、ウェアラブルコンピュータなどであり得る。例示的な入力デバイスには、キーボード、マウス、タッチスクリーンディスプレイ、ディスプレイ（例えば、ＬＤＣまたはＯＬＥＤスクリーン）、コントローラ、ジョイスティックなどが含まれる。これに関して、テレオペレータは、同期（リアルタイム）または非同期（スケジュールまたはキュー）制御命令を入力することができ、これは、例えば、クリックポイント制御命令、３Ｄマウス制御命令、クリックドラッグ制御命令、キーボードまたは矢印キー制御命令および／または画像で取得された手または本体の制御命令であり得る。例示的な出力デバイスには、ディスプレイ（例えば、ＬＣＤまたはＯＬＥＤスクリーン）、ヘッドマウントディスプレイ、スピーカー、および／または触覚フィードバックコントローラ（例えば、振動要素、圧電アクチュエータ、ランブル、運動感覚、ランブルモータ）が含まれるが、これらに限定されない。したがって、オペレータインターフェース１０２は、ロボットのピッキング、例えば、マニピュレータロボット２００の態様および／または保管構造１１４内に保管された在庫を観察するために、オペレータによって利用され得る。オペレータは、マニピュレータロボットおよび／またはその環境の１つまたは複数の静止画像および／または動画をレビューすることによって品目を把持するなどの１つまたは複数のタスクを実行するマニピュレータロボット２００の表現を表示または見ることができる。これらの画像および／またはビデオは、リアルタイムで再生および／または表示することができる。マニピュレータロボット２００が自律的にタスクを実行することに失敗した場合、オペレータは、オペレータインターフェース１０２を利用して、ロボットに製品品目を把持するように、および／または製品品目を所望の注文容器に解放するように指示することができる。オペレータインターフェース１０２は、把持タスクを実行する際にロボット２００を支援することに関連して本明細書で主に説明されるが、テレオペレータがロボットを手動で制御し、１つまたは複数の品目のピッキング、再配置、梱包または再梱包、落とされた品目のピックアップ、在庫ビン内の品目の操作、または在庫監査、補充タスク、システム検査、製品の識別の実行を含むその他の注文履行タスクを含む操作タスクを実行し、および／または他の自律制御命令を上書きできるようにするために、いつでも（把持試行が失敗する前を含む）インターフェースを使用できることが理解されよう。

コンピュータシステム１０３は、ロボットシステム１００の動作を調整する。コンピュータシステム１０３は、プロセッサベースのコンピュータシステムであり得る。プロセッサは、１つまたは複数のマイクロプロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、グラフィックス処理装置（ＧＰＵ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラム可能なゲートアレイ（ＰＧＡ）、プログラムされた論理装置（ＰＬＵ）などの任意の論理処理装置であり得る。いくつかの実装形態では、コンピュータシステム１０３は、少なくとも１つのプロセッサを含む制御サブシステムを含み得る。

適切なネットワークまたは非ネットワーク通信チャネル１０４の例は、有線ベースのネットワークまたは非ネットワーク通信チャネル、光ベースのネットワークまたは非ネットワーク通信チャネル、無線（すなわち、無線および／またはマイクロ波周波数）ネットワークまたは非ネットワーク通信チャネル、または有線、光、および／または無線ネットワーク、または非ネットワーク通信チャネルの組み合わせを含む。

移動式マニピュレータロボット２００は、通信チャネル１０４を介してコンピュータ１０３にプロセッサ可読データまたはプロセッサ実行可能命令を送信および／または受信するためのインターフェースを含む。このようにして、コンピュータ１０３は、把持姿勢（例えば、ロボットのピッキングアームの位置および／または配向および／または姿勢）を予測し、制御命令をマニピュレータロボット２００に送信して、予測された把持姿勢を実行し、製品品目を把持することができる。制御命令がタスクの実行（例えば、品目の把持）に失敗した場合、または遠隔コンピュータが予測された制御命令が成功する可能性が低いと判断した場合、システムは自律的にオペレータに介入を要求し、ロボット２００を遠隔動作で局所または遠隔の場所から制御できるようにする。

以下でより詳細に説明するように、本システムは、テレオペレータがマニピュレータロボット２００を遠隔操縦し、ロボットを様々な把持（または操作）姿勢に動かして、機械学習システムを訓練して、将来の自律ロボット制御命令をより正確に予測することを可能にする。

図６Ａは、単一の倉庫内に配置された２つのロボット２００を示し、システムは、単一の倉庫内に配置された単一のロボットまたは任意の数のロボット、あるいは複数の倉庫内に配置された１つまたは複数のロボットを含むことができることが理解されよう。したがって、ロボットシステムは、ロボットが含まれる倉庫の局所または遠隔に配置されたサイトから、１つまたは複数のオペレータインターフェース１０２を介して、１つまたは複数のオペレータが複数のマニピュレータロボット２００を遠隔動作で操縦または制御できるように有利に構成される。

図６Ｂに示されるような保管構造１１４は、本明細書ではビンとも呼ばれる積み重ね可能な容器１１０を効率的に保管するように構成される。各ビン１１０は、同一であり得る、または様々な製品タイプの複数の製品品目（図示せず）を保持するように構成される。製品タイプの例には、家庭用品、アパレル、家電製品、美容製品、食料品、または倉庫から保管および出荷される可能性のあるその他の製品が含まれる。製品は、ピッキング／梱包を最適化するために、いくつかの方法で保管構造１１４内に配置することができる。例えば、製品は、製品タイプ（例えば、類似の製品が一緒にグループ化される）、製品が満たされる必要がある速度、品目が保管される必要がある環境（例えば、温度）、製品が特定の期間に伝統的に販売される回数、品目のサイズ、一般的に一緒に購入される品目などに基づいて配置され得る。

製品が食料品などの特定の保管条件（例えば、温度または湿度）を必要とする状況では、容器１１０は、特定の製品タイプの保管条件を調節するための同様の機構でドライアイスを梱包することができる。あるいは、保管構造１１４は、１つまたは複数の分離され、断熱された冷蔵または冷凍領域を含むように構築され得る。各冷蔵または冷凍領域は、所望の温度を達成するために極低温冷却に依存し得るか、あるいは、例えば、凝縮器、コンプレッサー、およびシステムを通してガスを循環させて断熱された領域を冷蔵および／または冷凍するように構成された蒸発器から形成される別個の冷蔵システムを利用し得る。食料品などの製品品目は、容器１１０に保管され、製品タイプの保管要件に基づいて、冷凍領域、冷蔵領域のいずれか、および／または室温で保管構造１１４内に配置され得る。場合によっては、これらの冷凍／冷蔵領域は、保管構造１１４のより低いレベルに配置され得る。食料品は、個々の温度と保管環境の要件に基づいて、冷凍および冷蔵領域の近くまたは遠くに自然にスロットすることができる。この構成はまた、保管構造１１４の上部に配置されたロボットを冷凍／冷蔵領域から分離する。それにもかかわらず、ロボットまたはその一部が冷凍または冷蔵領域にアクセスする必要がある場合、ロボットは、その電子機器および他のシステムの温度を調節するための加熱構成要素を含むことができる。

容器１１０は、好ましくは、それを通して製品を回収することができる開放端を有する。容器１１０の開放端は、開放上部または開放側であり得る。容器１１０の底部は、内向きにテーパ状の内面を有し得、これは、在庫製品を容器の中心に向かって、および容器の側壁から離れる方向に容易に転がし、および／または摺動させて、ピッキングを容易にする。場合によっては、容器１１０の底部は、容器から他の容器または他の場所への在庫品目の投棄を容易にするために、摺動可能、旋回可能、または爆弾倉ドアを含み得る。容器１１０の底部はまた、積み重ねられたときに容器が互いに対して横方向に動くのを防ぐために、別の容器の上面を形成するリムの内側またはリムに対して入れ子になるように設計され得る。したがって、保管構造１１４は、いくつかのまたは対応するフレーム構造１４よりも支持部材を著しく少なく含む必要がない。結果として、保管構造１１４は、製造コストが低く、フレーム構造１４よりも迅速に設置することができる。

それにもかかわらず、保管構造１１４は、第１の方向（例えば、Ｘ方向）に延びる水平部材１１８の第１のセットと、第２の方向（例えば、Ｙ方向）に延びる水平部材１２０の第２のセットを支持する垂直部材１１６を含み得る。水平部材１１８および水平部材１２０は、スタック１１２を収容するための複数の水平スペースを形成する。水平スペースは、ビン１１０のスタックの横方向の動きを防ぐように構築されている。保管構造１１４は、保管構造にビンを出し入れするための１つまたは複数のポート１２１またはシャフトをさらに含むことができる。コンベヤベルトまたはシャトルシステム（図示せず）を各ポート１２１に関連付けて、ビン１１０を外部の場所に輸送することができる。例えば、出荷用の製品を含むビンは、さらなる包装および／または出荷のためにポート１２１を下って外部の場所に輸送され得、一方、空のビンは、補充のためにポートを下ってビン充填ステーション（図示せず）に輸送され、次に、保管構造を補充するために、ポートを上ってスタック１１２の１つに輸送され得る。

保管構造１１４の最上レベルは、第１の方向（例えば、Ｘ方向）に延びる第１セットのレール１２２、および／または第２の方向（例えば、Ｙ方向）に延びる第２セットのレール１２４を含み得る。保管構造１１４が第１セットのレール１２２および第２セットのレール１２４を含む実施形態では、レールの第１のセットおよびレールの第２のセットの組み合わせは、複数のグリッドスペース１２７を有する水平に配向されたグリッド１２６を形成する。レール１２２、１２４は、１つまたは複数のロボットが、ビン１１０のスタック１１２の上のグリッド１２６の周りを移動することを可能にする。垂直部材１１６、水平部材１１８、水平部材１２０またはレール１２２、１２４のうちの少なくとも１つは、以下でさらに詳細に論じられるように、圧縮空気などの流体をグリッド１２６に設置されたロボットに輸送するチャネルを規定し得る。

図６Ｃに示すように、より浅いスタック（例えば、スタックあたりより少ない容器）を備えた複数の同様に構築された保管構造１１４を互いに重ねて、標的容器１１０ｂ（例えば、所望の製品を保管する容器）を掘削するのにかかる時間を短縮することができる。これにより、システムのスループットが向上する。そのようなシナリオでは、各保管構造１１４、またはレベルは、隣接するレベルから離間され、各レベル間に十分なクリアランスがあり、１つまたは複数のロボットがそれぞれのグリッド１２６の周りを移動できるようになる。（Ｚ方向に）傾斜および／または傾いたレール１２９を有する１つまたは複数のエレベータおよび／または傾斜路を、隣接する保管構造１１４のグリッド１２６の間に設けて、ロボットが必要に応じてレベル間を移動できるようにすることができる。

図６Ｂを参照すると、保管構造１１４の１つまたは複数の側面は、追加的または代替的に、第２の方向（例えば、Ｙ方向）に延びる第２セットのレール１２４、および／または第３の方向（例えば、Ｚ方向）に延びる第３セットのレール１２５を含み得る。保管構造１１４が第２セットのレール１２４および第３セットのレール１２５を含む実施形態では、第２セットのレール１２４および第３セットのレール１２５の組み合わせは、複数のグリッドスペース１２７を有する垂直に配向されたグリッド１２６を形成する。マニピュレータロボット２００は、垂直グリッド１２６を横断し、ビン１１０を抽出し、保管構造１１４の側面の棚、ラック、またはスタックに収容された抽出されたビンからピッキングすることができる。「グリッド」という用語が本明細書で配向修飾子（例えば、垂直または水平）なしで使用される場合、この用語は、グリッドが水平配向または垂直配向であるかどうかにかかわらず、レール１２２、１２４、１２５の組み合わせによって形成される任意のグリッド構造を指すことができる。

保管容量を増加させるために、複数の同様に構築された保管構造１１４を互いに横方向に隣接して配置することができることも想定される（図示せず）。そのようなシナリオでは、各保管構造１１４は、隣接する保管構造から離れて配置され、隣接する保管構造の間に十分なスペースがあり、ロボット２００がそれぞれの垂直に配向されたグリッド１２６の周りを横断し、隣接する保管構造のいずれかに収容された容器１１０にアクセスできるようになる。

図７Ａおよび７Ｂに示されるように、グリッド１２６を形成するレール１２２、１２４、１２５のそれぞれは、アルミニウムなどの高導電性金属から押し出されるか、さもなければ形成され得る。電源Ｐは、グリッド１２６に結合されて、レール１２２、１２４、１２５に電圧を供給し、次に、ロボット２００に電圧を選択的に提供して、ロボットの小型バッテリまたはスーパー／ウルトラコンデンサを再充電および／またはロボットの様々な駆動機構に直接電力を供給することができる。電力は、いくつかの方法のうちの１つでグリッド１２６からロボット２００に伝達され得る。例えば、グリッド１２６は、負の電荷などの単一の極性を有し得、一方、グリッドの上の構造または天井（図示せず）は、正に帯電される（またはその逆）。この実施形態では、ロボット２００は、グリッド１２６の上の正に帯電した構造または天井に接触し、反対の極性の間の回路を完成させるアンテナ２１９（図９Ａに示される）を含むことができる。別の構成では、平行レール１２２、１２４および１２５の少なくとも１つのセットの隣接するレールは、ロボット２００が隣接する平行レール上に配置されるときに、ロボットの導電性ブラシ（例えば、接触要素）が回路を完成させるように反対の極性を有することができる。例えば、平行レール１２２の第１のレールは正極性を有し得、一方、平行レール１２２の隣接するレールは負極性を有し得る。このように、ロボット２００は、荷役デバイス３０に関連する大型のオンボードバッテリを含む必要はない。その結果、ロボット２００は、対応する荷役デバイス３０よりもかさばらず、操作性が高い。

レール１２２、１２４、１２５は、上面１２８、外面１３０、内面１３２、および駆動面１３６ａ、１３６ｂ（総称して「駆動面１３６」）を有する二重ｕチャネルまたはプロファイルされたトラックを含み得る。このようにして、２台のロボットが単一のレール１２２、１２４、１２５を横断することができ、任意の所与の時間にグリッド１２６上で運転することができるロボットの数を増やすことができる。例えば、駆動面１３６ａで支持された第１のロボットは、駆動面１３６ｂによって支持された第２のロボットを通過することができる。レール１２２、１２４、１２５の上面１２８、外面１３０および内面１３２は、ロボットまたは保管構造１１４が短絡するのを防ぎ、感電死のリスクを最小限にするために、陽極酸化または非導電性コーティングで塗装することができる。言い換えれば、レール１２２、１２４、１２５の駆動面１３６は、少なくとも部分的または完全に帯電したままであるレールの唯一の表面であり得る（グリッドのレールに沿って電力を伝送する目的で陽極酸化されていない末端、またはレールの末端の小さな部分を除く）。

保管構造１１４は、ロボットがレール１２２、１２４、１２５に設置されたときに、圧縮空気などの流体をロボット２００に供給するように構成された流体供給システム１３８をさらに含む。したがって、流体供給システム１３８は、ロボット２００がその空気圧把持ツール２４８（図９Ａ）を動作し、容器１１０に保管された在庫品目を把持するために、かさばるオンボード空気コンプレッサーまたは真空発生器を運ぶ必要性を排除する。流体供給システム１３８は、流体源Ｓおよび供給ライン１４０を含む。流体源Ｓは、供給ライン１４０に圧縮空気を供給するための空気圧コンプレッサーなどのコンプレッサーであり得る。あるいは、流体源Ｓは、真空ポンプまたは真空発生器であり得る。

供給ライン１４０は、本明細書では、グリッド１２６のレール１２２、１２４、１２５を通って延びるものとして主に説明および図示されているが、供給ラインは、あるいは、ロボットがグリッド上に配置されているときに、流体供給がマニピュレータロボット２００にアクセス可能である限り、垂直部材１１６、水平部材１１８、または水平部材１２０のチャネルによって形成されるか、または少なくとも部分的にチャネルを通って延びることができ、レールおよびフレーム構造の少なくとも一方の外面に取り付けられるか、さもなければ結合されるか、さもなければレールのすぐ近くにある保管構造１１４のフレームを形成することが理解されよう。

図７Ａに示されるように、供給ライン１４０は、一連のチャネル１４２、導管１４４およびポート１４６を含み得る。チャネル１４２は、レール１２２、１２４、１２５の全長に沿って延びることができ、好ましくは、チャネルがレール１２２とレール１２４の交点、またはレール１２４とレール１２５の交点で中断することなく、それぞれのレールの長手方向に連続的に延びるように、ｕチャネルの下部内に埋め込まれ得る。複数の導管１４４は、チャネル１４２と、それぞれのレールの表面に配置されたポート１４６との間に延びることができる。好ましい実施形態では、グリッドスペース１２７のそれぞれを取り囲むレール１２２、１２４、１２５のうちの少なくとも１つは、導管１４４を有する。したがって、グリッド１２６は、グリッド上のロボットの位置に関係なく、圧縮空気などの流体をロボット２００に供給することができる。

図８Ａおよび８Ｂを参照すると、複数の弁１５０は、供給ライン１４０内、例えば、レール１２２、１２４、１２５の導管１４４内、または垂直部材１１６、水平部材１１８、および／または水平部材１２０によって形成されるチャネル内に配置され得る。各弁１５０は、圧縮空気が供給ライン１４０内に含まれる閉状態と、圧縮空気がマニピュレータロボット２００に供給され得るように供給ラインが環境と流体連通している開状態との間で移行可能である。各弁１５０は、ばねなどの付勢部材１５２と、ポート１４６を密封するためにばねに結合されたプラグ１５４とを含むことができる。ばね１５２が中立または偏りのない状態にあるとき、ばね１５２は、プラグをポート１４６に付勢し、供給ライン１４０内の圧縮空気を密封する。代替弁を使用して、供給ライン１４０内の圧縮空気を密封することができる。例えば、弁は、電気油圧サーボ弁のように、閉状態と開状態との間で移行することができる任意の受動的または能動的に作動する弁として構築され得る。

図８Ｂを特に参照すると、グリッド１２６のレール１２２、１２４、１２５は、導管１４４の長手方向軸と整列されたキャビティ１４３を規定し得る。キャビティ１４３は、レール１２２、１２４、１２５の上面１２８からポート１４６に向かって延びるテーパ状の縁を含み得る。磁石１５７または他の鉄材料は、供給ライン１４０からロボット２００への圧縮空気の移送中に、ロボット２００をグリッド１２６に磁気的に結合するために、ポート１４６を取り囲むことができる。ロボット２００とグリッド１２６との間の接続を密封するために、Ｏリング１５５などのガスケットをポート１４６の周りに、および／または圧縮空気が供給ライン１４０から漏れるのを防ぐために弁１５０を囲む他の任意の場所に提供することができる。供給システム１３８の圧縮空気は、必要な吸引を提供するために、移動式マニピュレータロボット２００によって選択的にアクセスされ得、マニピュレータロボットが、サイズ、形状、重量、材料、表面テクスチャ、密度、質量分布、剛性、および脆弱性の範囲の在庫品目をピースピックできるようにする。

図９Ａおよび９Ｂを参照すると、マニピュレータロボット２００は、車体２０２、レール１２２、１２４、１２５に沿った車体の動きをガイドするように構成された移動性アセンブリ２０４、および本明細書では「ピッキングアーム」とも呼ばれるピッキングマニピュレータ２０６を含む。マニピュレータロボット２００はまた、マニピュレータロボットと遠隔コンピュータ１０３との間、および／またはマニピュレータロボットとオペレータインターフェース１０２との間でデータを送受信するための通信インターフェースを含む。データは、位置決めセンサから得られた情報を含み得、保管構造１１４または倉庫１０１に対するマニピュレータロボットの位置に一般に関連し、遠隔コンピュータ１０３がグリッド１２６または倉庫の周りのロボットの動きを制御できるようにする。位置センサは、全地球測位システム、局所／屋内測位システム、局所特徴測位システム、またはそれらの組み合わせであり得る。全地球測位システムは、ＧＰＳシステムであり得る。局所または屋内測位システムは、近くのアンカーノード（ＷｉＦｉ／ＬｉＦｉアクセスポイント、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈビーコンまたは超広帯域ビーコン、磁気測位、またはデッドレコニングなどの既知の固定位置を有するノード）までの距離または飛行時間を測定する光、電波、磁場または音響信号などの様々な技術を使用する屋内測位システムであり、移動式デバイスまたはタグを能動的に配置し、周囲の場所または環境状況を提供することができる。一方、局所特徴位置決めシステムは、倉庫内の特徴を検出するために使用される導電性、容量性、赤外線（ＩＲ）または他のセンサのいずれかであり得、例えば、レールまたはグリッドスペースの交差を検出およびカウントするセンサ、グリッド１２６内の磁石または鉄材料を検出するように設計された磁気センサ、ビン１１０上のバーコードまたはＡＲ／ＱＲコード（登録商標）を読み取るためのイメージャ、レールまたは他の構造（これらは、その後、遠隔プロセッサ１０３に中継されて、移動式マニピュレータロボットの位置を決定することができる）、同時ローカリゼーションおよびマッピング（ＳＬＡＭ）を実行できるイメージャ、移動距離を測定するための移動性アセンブリ２０４のエンコーダ、磁気、ＮＦＣ、ＲＦＩＤ、または、遠隔コンピュータが個々の移動ロボットの位置を決定し、個々の移動ロボットの位置を制御できる限り、本明細書に記載の移動ロボットのいくつかおよび／またはグリッド内の他のタイプの位置決めセンサの任意の１つであり得る。データには、在庫に関連するセンサから取得したデータ（以下「在庫データ」）（例えば、場所、寸法、形状、重量、材料、多孔性、表面テクスチャ、色、密度、質量分布、剛性、脆弱性など）も含まれ得、コンピュータまたは遠隔オペレータが、容器内にある異なる製品を区別しおよび／または製品品目を把持するための把持姿勢を予測することを支援する。

車体２０２は、４つの側壁２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃ、２０８ｄ（総称して「側壁２０８」）、開放下端２１０、および開放上端２１２から形成され得る。側壁２０８は、好ましくは、車体２０２が単一のグリッドスペース１２７のフットプリントを有するようにサイズ設定される。言い換えれば、ロボット２００が水平グリッド１２６上に配置されるとき、２つの対向する側壁（例えば、２０８ａ、２０８ｃ）は、Ｘ方向に延びる２つの隣接するレール１２２上に配置され、一方、他の２つの対向する側壁（例えば、２０８ｂ、２０８ｄ）は、Ｙ方向に延びる２つの隣接するレール１２４上に配置される。他の実施形態では、ロボット２００の車体２０２は、単一のグリッドスペース１２７よりも大きいフットプリントを有し得る。車体２０２の開放下端２１０および開放上端２１２は、ピッキングアーム２０６が車体を通って延び、本体の真下に配置され得る標的ビン１１０ｂ（例えば、Ｚ方向に車体と整列されたビンのスタックの上部に配置されたビン）に含まれる製品を把持することを可能にする。あるいは、ピッキングアーム２０６を使用して、図９Ａに示すように、車体２０２に横方向に隣接して配置された標的ビンに含まれる製品をピッキングすることができる。

車体２０２の側壁２０８の１つまたは複数は、任意選択で、スタック１１２を掘削し、標的ビンを特定のスタックの上部に引っ張るために、および／または補充の目的のためにビンを輸送するための旋回可能な掘削プレート（図示せず）を含み得る。掘削プレートは、掘削プレートが車体２０２の側壁２０８の１つのそれぞれの内面または外面に対して同一平面上にある崩壊状態と、掘削プレートが半径方向に車体のそれぞれの側壁から離れて垂直に延びる動作状態との間で旋回可能であり得る。掘削プレートは、掘削プレートがＺ方向に下げられ、スタック１１２に配置されたビン１１０のいずれかと係合するように構成されるという点で、荷役デバイス３０のグリッパプレート４４と同様であり得る。グリッパプレート４４と同様に、掘削プレートは、スタック１１２内の任意の深さに配置された標的ビンを回収するのに十分な長さのケーブルを巻き取るによって、ビン１１０を上方に引っ張るように適合させることができる。しかしながら、ロボット２００は、スタック１１２から容器を掘削するための掘削プレートまたは別の機構を含む必要はない。システム１００は、代わりに、マニピュレータロボット２００と、掘削タスクを実行するように特別に適合された別個のロボットとの組み合わせに依存することができる。掘削ロボットは、既知の荷役デバイス３０または掘削ロボット２０５（図６Ｃおよび６Ｄ）であり得る。

図６Ｄを特に参照すると、掘削ロボット２０５は、容器受容キャビティを有する車体と、車体の下に延長可能な掘削機２０７とを含むことができる。掘削機２０７は、はさみ持ち上げであり得るか、または一連の伸縮式ビームまたは長いストロークを有する他のコンパクトな線形アクチュエータを含み得る。このようにして、掘削機２０７は、グリッド１２６の下に到達して、単一の容器１１０、または複数の容器（例えば、標的ビン１１０ｂおよび標的ビンの上にある非標的ビン１１０ａのそれぞれ）を受容キャビティを通しておよび単一の持ち上げでグリッドの上に持ち上げることができる。あるいは、掘削機２０７は、掘削ロボット２００の単一の外面に配置され得、容器１１０の１つまたは複数の側面と係合するためのフックなどのラッチデバイスを含むことができる。このようにして、掘削ロボット２０５は、グリッド１２６の下に到達して、単一の容器１１０、またはグリッドの上および掘削ロボットの側面にある複数の容器（例えば、標的ビン１１０ｂおよび標的ビンの上にある非標的ビン１１０ａのそれぞれ）を持ち上げることができる（例えば、掘削ロボットの容器受容キャビティを通して容器を持ち上げることなく）。掘削ロボット２０５の掘削機２０７は、電気的、空気圧的、またはその他の方法で作動させることができる。

ロボット２００の側壁２０８の内面はまた、ピースピッキングロボットと１つまたは複数の注文ビンの組み合わせが約１グリッドスペース１２７のフットプリントを有するようにマニピュレータロボットの車体２０２内の注文ビン２１０ａ、２１４ｂ（総称して「注文ビン２１４」）を結合するためのラッチ、フック、掘削プレートまたは他の機構（図示せず）を含み得る。あるいは、ラッチ、フック、掘削プレートまたは他の機構を、車体２０２の１つまたは複数の側壁２０８の外面に配置して、図９Ａおよび９Ｂに示すように、車体の周りに１つまたは複数の注文ビン２１４を結合することができる。

注文ビン２１４のそれぞれは、１つまたは複数の注文に対応することができる。単一の注文ビンが複数の注文に対応する場合、ビンを分割して単一のビン内の複数の注文を分離するか、複数の注文のすべての品目を混合して分割しないでおくことができる。例えば、注文ビン２１４ａは、第１の消費者の注文に対応し得、注文ビン２１４ｂは、第２の消費者の注文に対応し得る。したがって、ロボット２００が標的ビン１１０ｂから製品をピッキングした後、製品は、製品を購入した消費者の注文に対応する注文ビンに直接配置することができる。一実施形態では、注文ビン２１４の下端は、さらなる分類または処理のために、他の容器、領域、またはダウンポート１２１への品目の投棄を容易にするために、摺動可能、旋回可能、または爆弾倉ドアを含み得る。しかしながら、ピースピッキングロボット２００は、注文ビン２１４を運ぶ必要がないことが理解されよう。代わりに、ピースピッキングロボット２００は、製品を把持するためにのみ使用することができ、製品は、その後、「輸送ロボット」（例えば、注文ビンを持ち運ぶタスクを実行するロボット）によって運ばれる注文ビン２１４に入れることができる（図示せず）。このようにして、マニピュレータロボット２００と輸送ロボットの両方がグリッド１２６に沿って移動し、特定のピッキングまたは転送位置で接触することができる。

特に図９Ｂを参照すると、ロボット２００は、容器１１０内に保管された製品品目の（本明細書では一般に「画像」または「画像（複数可）」と呼ばれる）写真、点群、ビデオなどを取得するように向けられた、ＲＧＢまたはＲＧＢ－Ｄカメラ、ビデオレコーダ、光検出および測距（ＬＩＤＡＲ）などのような１つまたは複数のセンサ２６２をさらに含む。センサ２６２は、ピッキングアーム２０６に結合されているように示されているが、センサは、代わりに、ロボット２００の本体２０２または把持ツール２４８に結合され得る（図１２Ｂに示されている）。画像は、ネットワークまたは非ネットワーク通信チャネル１０４を介してプロセッサ１０３に送信され得、場合によっては、オペレータインターフェース１０２にさらに中継され得る。このようにして、プロセッサ１０３は、画像を暗黙的または明示的に分析し、次に、記憶デバイス１０５内に配置された機械学習アルゴリズムを実行して、把持姿勢制御命令を通信チャネル１０４を介してロボット２００に送信する前に、把持姿勢を予測して所望の製品品目を把持することができ、ロボットによって命令が実行されると、ロボットのピッキングアーム２０６に品目に接近して把持させる。把持姿勢は単一の姿勢を指す場合があるが、品目を把持するには、連続して実行される姿勢のセットが必要になることがよくある。本明細書で使用される場合、「把持姿勢」という用語は、単一の姿勢または連続して実行される姿勢のセットを指す場合がある。画像は、ロボット２００がグリッド１２６を横断し、遠隔コンピュータ１０３に送信されるときに、連続的に取得されることが好ましい。このようにして、遠隔コンピュータ１０３は、マニピュレータロボットがピッキング位置に到達する前に、ロボット２００のピッキングアーム２０６、または別のマニピュレータロボットのピッキングアームの把持姿勢を決定することができ、したがって、ロボットシステム１００のスループットを増加させる。

図９Ｃは、把持姿勢を自律的に決定する方法４００を示すフローチャートである。把持姿勢を決定するためのプロセスは、ブロック４０２で、標的容器１１０ｂ内に配置された在庫の画像を取得するようにセンサ２６２に指示するプロセッサ１０３からのコマンドで開始することができる。

次に、画像は、ブロック４０４で、ネットワークまたは非ネットワーク通信チャネル１０４を介してプロセッサ１０３に送信され得る。画像を受信すると、プロセッサ１０３は、ブロック４０６で標的容器１１０ｂ内に保管された品目の画像および在庫データを分析することができる。

在庫データに基づいて、プロセッサ１０３は、１つまたは複数の把持姿勢検出アルゴリズム（記憶デバイス１０５に記憶されたニューラルネットワークまたは機械学習アルゴリズムであり得る）を実行して、ブロック４０８で１つまたは複数の把持姿勢候補を予測することができる。次に、プロセッサ１０３は、ブロック４１０で、１つまたは複数のメトリック、チェック、およびフィルタを利用して、ロボット２００が順次実行するか、またはそのキューに追加するための予測される把持姿勢候補の１つまたは複数を選択するポリシーを実装することもできる。次に、ブロック４１２で、プロセッサ１０３は、選択された把持姿勢を表すプロセッサ可読情報を含む信号を産出、作成、または生成し、通信チャネル１０４を介してロボット２００に信号を送信する。しかしながら、ロボット２００は、遠隔コンピューティングおよび通信に依存するのではなく、代わりに、オンボードコンピュータ上で把持モデルの一部または全体を実行することができることが理解されよう。

図９Ｄおよび９Ｅに示されるように、センサ２６２および把持モデルは、製品品目の把持領域４１４を識別するために協調して機能することができ、マニピュレータロボット２００が首尾よく把持する可能性が高い、製品品目または製品品目全体の梱包上の特定の領域として規定される。把持領域４１４は、製品品目の比較的非多孔性で平坦な表面領域、および／または把持ツール２４８が吸引力を利用する場合の製品包装、把持ツールが指のような把持要素を含む場合の対蹠面、または、把持ツールがユニバーサルジャミンググリッパの場合は、平らでない表面または縁、または、特定の幾何学的、材料、および表面特性を備えた品目をピッキングおよび処理できる特定のタイプのグリッパによって処理されるのを助長するその他の幾何学的特性であり得る。図９Ｄは、標的容器１１０ｂ内の異なるタイプの製品品目を示している。図９Ｅは、標的容器の領域内に配置された製品品目の把持領域４１４の識別を示す。

図１０Ａを参照すると、移動性アセンブリ２０４は、レール１２２、１２４、１２５に沿って車体２０２の動きをガイドし、ロボット２００を標的ビン１１０ｂ（例えば、ピッキングされる製品を含むビン）の上または横方向に隣接して配置するように構成される。移動性アセンブリ２０４は、複数のホイール２１６、モータ２１８、および各ホイールをモータに動作可能に結合する１つまたは複数のトランスミッション（ベルトまたはリンケージ）２２０を含むことができる。ホイール２１６は、滑らかな外面（例えば、円筒形、ディスク、または球形）またはギアとして構成することができ、ホイールがレール１２２、１２４、１２５に沿って車体２０２の動きをガイドし、ロボット２００を配置することができる限り、ゴム、金属またはプラスチックなどの任意の材料で形成することができる。

ホイール２１６のそれぞれは、磁気エンコーダを備えたハブ内に直接駆動（図示せず）または準直接駆動（図示せず）アクチュエータ、ホイール２１６を回転させ、ホイールが配置されているレール１２２、１２４、１２５に沿って車体２０２を動かすためのハブモータ（図示せず）およびギア駆動アクチュエータ（図示せず）またはベルト駆動アクチュエータ（図示せず）を含み得る。移動性アセンブリ２０４は、４つのホイール２１６を含み得、一方のホイールは、車体２０２の各角に、または隣接して配置される。ホイール２１６の配向は、モータ２１８およびトランスミッション２２０によって制御される。より具体的には、トランスミッション２２０は、モータ２１８を直接または間接的にホイール２１６のそれぞれに結合し、モータの回転が、ホイール２１６のそれぞれの配向を、各ホイールが、例えば、レール１２２に沿って、向けられる第１の配向とホイールがレール１２４と整列する第２の方向（例えば、９０度）の間で同時に回転／旋回させるようにする。したがって、４つのホイール２１６を使用して、車体２０２の動きを２つの方向、例えば、レール１２２に沿って（例えば、Ｘ方向）およびレール１２４に沿って（例えば、Ｙ方向）ガイドすることができる。トランスミッション２２０はまた、ホイール２１６を９０度未満または９０度を超えて同時に旋回させて、ホイールを配向し、ロボットがグリッド１２６上に配置されていないときに任意の方向へのロボット２００の動きを正確に制御することもできる。したがって、ロボット２００は、第２セットのホイールまたは既知の荷役デバイス３０の場合のように、ロボットが異なるレールに沿って駆動するたびに第２セットのホイールを持ち上げて解放するための別個の駆動機構を含む必要はない。それにもかかわらず、ロボット２００は、代わりに、荷役デバイス３０に関して上記のように２つの別個のホイールのセットおよび駆動機構を備えて構築され得ることが理解されるであろう。一実施形態では、ホイール２１６は、レール１２２、１２４、１２５内の磁石または電磁石と協調して作用して、ロボットをレールに沿ってわずかに浮揚させて推進するように構成された磁石または電磁石を含み得る。

マニピュレータロボット２００は、図１０Ｂに示されるように、本体２０２に接続され、移動性アセンブリ２０４を駆動面から支持するために使用される支柱機構２３７をさらに含むことができる。支柱機構２３７は、１つまたは複数のスタンド２４１をロボット２００の本体２０２に対してｚ方向に動かすように設計された１つまたは複数の線形または回転アクチュエータ２３９を含む。線形アクチュエータ２３９は、好ましくは１つまたは複数の側壁２０８の内面上に本体２０２に結合されたハウジング２４３と、ハウジングに向かって収縮可能でハウジングから離れて延長可能なプランジャ２４５とを含む。プランジャ２４５は、本体２０２の下端２１０に隣接する側壁２０８の内面の周りに連続的または不連続的に延びることができるスタンド２４１に接続されている。プランジャ２４５がハウジング２４３から離れて延びるとき、スタンド２４１は下向きに動かされ、グリッド１２６のレールなどの駆動面と接触し、スタンドをホイール２１６のグリッド１２６の下に配置し、次に、マニピュレータロボット２００の負荷をホイールからスタンドに伝達する。これに関して、ホイール２１６は、駆動面上に吊り下げられているかまたは浮いているので、ホイールの配向は、上で説明したように、モータ２１８およびトランスミッション２２０によって迅速かつ容易に旋回することができる。次に、プランジャ２４５を収縮させてスタンド２４１を駆動面から持ち上げることができ、これにより、ホイールが駆動面に再び係合するため、マニピュレータロボットを動かすことができる。

マニピュレータロボット２００の移動性アセンブリ２０４、または本体２０２は、レール１２２、１２４、１２５の内側駆動面１３６ａ、１３６ｂと係合し、電荷をレールから比較的小さなオンボードバッテリまたはスーパー／ウルトラコンデンサに転送し、次に、ロボットの駆動モータまたはギア駆動アクチュエータに転送するために、１つまたは複数の電気ブラシまたは導電性要素２２１（図１４Ｂに示される）をさらに含み得る。結果として、ロボット２００は、ロボットがグリッド１２６を横断する間、そのバッテリまたはスーパー／ウルトラコンデンサを充電することができる。したがって、システムのスループットは、ロボット２００をグリッド１２６から取り外す必要がなく、および／またはそのバッテリまたはスーパー／ウルトラコンデンサを充電または交換するために一時停止する必要がないために増加する。比較的小型のオンボードバッテリまたはスーパー／ウルトラコンデンサにより、ロボット２００は、対応する荷役デバイス３０よりも軽量、高速、安全にもなる。さらに、小型バッテリまたはスーパー／ウルトラコンデンサは、ロボット２００がグリッド１２６から取り外されてグリッド１２６から駆動されるときでさえ、駆動モータおよび／またはギア駆動アクチュエータに一時的に電力を供給してホイール２１６を駆動することができる。例えば、ロボット２００は、倉庫の床を任意の方向に駆動して、グリッド１２６間および／または倉庫の他の領域にロボットをナビゲートすることができ、その結果、ロボットは、補充、棚または容器（ビン、トート、または在庫を保持するその他の構造物など）からの在庫のピッキング／分類などの他の履行タスクを支援し得、例えば、ピッキング／分類ステーションで、および／またはピッキング／分類された在庫を梱包する。

図１１を参照すると、ロボット２００は、流体供給システム１３８から圧縮空気などの流体を受け取るように適合された空気圧カプラ２２２をさらに含む。カプラ２２２は、好ましくは、カプラが弁１５０と選択的に係合および係合解除することを可能にする方法で、車体２０２の側壁２０８内の位置から車体の側壁の外側の位置まで延長可能である。カプラ２２２がロボット２００の車体２０２内に配置されるとき、カプラは、グリッド１２６上に配置された他のロボットまたは保管システムの他の構造的特徴と干渉しない。カプラ２２２は、レール１２２、１２４、１２５のキャビティ１４３内に配置されるようなサイズの一般的に中空の管であり得る。カプラ２２２の嵌合端は、テーパ状であり得、および／またはキャビティ１４３内にカプラ２２２を配置するのを支援するための自己整列または不整列処理デバイスを含み得る。カプラ２２２の嵌合端はまた、Ｏリング（図示せず）、ポート１４６の周りに配置された磁石１５７または鉄材料と磁気的に係合するための磁石２２３、および閉状態と開状態との間で弁１５０を移行するためのデバイス２２４を含み得る。デバイス２２４は、例えば、プラグ１５４を導管１４４に（ポート１４６から離れて）押し込むように適合された機械的部材または、閉状態と開状態との間で、電気的、磁気的、機械的またはその他の方法で弁１５０または別の弁を移行させるための任意の他のデバイスであり得る。例えば、同様に構築されたカプラは、電力を供給し、電気油圧サーボ弁を作動させるための１つまたは複数の導電性パッドを含み得る。

ロボット２００は、圧縮空気を保管するための小さな空気タンク２６６（図９Ａ）を任意選択で運ぶことができる。いくつかの実施形態では、空気タンク２６６は、２０立方フィートより小さくてもよい。ロボット２００の空気タンク２６６は、カプラ２２２と選択的に連通している。このようにして、ロボット２００は、ロボットが製品品目を把持することを望むたびに、供給システム１３８の圧縮空気にアクセスする必要はない。ロボット２００は、代わりに、空気タンク２６６内に保管された圧縮空気に依存して、限られた時間で在庫品目をピッキングし、ロボットが空気タンクを補充したいときに、供給システム１３８に結合するだけでよい。結果として、ロボット２００は、供給システム１３８に結合することなく、および／またはロボットがグリッドから駆動されて他の把持および分類タスクを支援するときに、グリッド上のピッキングアーム２０６を一時的に動作することができる。

図１２Ａおよび１２Ｂは、空気圧把持ツール２４８に結合されたピッキングアーム２０６の例示的な実施形態を示す。ピッキングアーム２０６は、容器１１０内の任意の場所に保管された在庫に対して空気圧把持ツール２４８を配置するために数自由度で移動可能であり、ロボット２００が任意のサイズの品目を容器から持ち上げ、注文ビン２１４に品目を置くことを可能にする長いストローク（Ｚ方向）を有する。例えば、ピッキングアーム２０６は、少なくとも６つの自由度を含み得る。１つの非限定的な例では、ピッキングアーム２０６は、３つのデカルト自由度、ヨーにおける第４の自由度、およびピッチおよびロールまたはｚ方向の線形ストロークを増加させるための第５および第６の自由度を含む。例示的な実施形態では、ピッキングアーム２０６は、ベース部材２２６、１つまたは複数の水平延長部２２８、垂直延長部２３０、および空気圧把持ツール２４８を取り外し可能に固定するように構成された位置決めアーム２３２を含み得る。位置決めアーム２３２は、把持ツール２４８よりも小さい直径を有する比較的細い管であり得る。これにより、位置決めアーム２３２は、容器内に配置された他の品目または仕切りからの干渉なしに、容器１１０内に把持ツール２４８を自由に配置することができる。位置決めアーム２３２は、結合機構２３３を介して垂直延長部２３０に結合することができ、これにより、位置決めアームは、垂直延長部の長さに沿って延びるトラックなどの「第１の線形経路」に沿って移動することができる。１つまたは複数の流体ライン２５３（図１３Ｂ）は、位置決めアーム２３２内に配置されて、把持ツール２４８およびカプラ２２２（図１１）を流体的に結合する。複数の流体ライン２５３が利用される場合、流体ラインは互いに独立していてもよい。

ベース部材２２６は、車体２０２に取り付けられ、車体の開放上端２１２より上に延びることができる。ベース部材２２６は、ベース部材の長さに沿って延びるトラックなどの「第２の線形経路」２２７を含み得る。水平延長部２２８は、水平部材が第２の線形経路２２７に沿って移動して垂直延長部２３０を垂直に配置することを可能にする方法で、ベース部材２２６に結合され得る。水平延長部２２８はまた、ベース部材２２６、ジョイント２３６を介した垂直延長部２３０、アクチュエータおよびモータ（図示せず）に互いに回転結合され、空気圧把持ツールを製品品目に対して数自由度で配置することを可能にする。例示的な実施形態では、アクチュエータは、モータロータに結合された直径方向に分極された磁石を備えた磁気エンコーダを有し得る。モータはブラシレスモータの形をしていて、長さよりも直径が大きい場合がある。あるいは、ピッキングアーム２０６は、空気圧または油圧で作動され、作動可能な弁を利用して、空気圧把持ツール２４８の姿勢を制御する油圧または空気圧の回転または線形アクチュエータを制御することができる。図１２Ｃを参照してさらに説明されるように、好ましい実施形態では、第１および第２の線形経路の組み合わせは、容器１１０の高さの２倍以上であり、好ましくは、容器の高さの３倍以上である。

図１２Ｃは、ほぼ容器の高さである第１の比較的小さい品目２３８（高さ）および第２の比較的大きい品目２４０（高さ）を保持する標的容器１１０ｂを示す概略断面図である。ロボット２００のロングストロークピッキングアーム２０６は、標的容器１１０ｂから品目２３８および品目２４０の両方をピッキングし（標的容器がスタック１１２の最上層に位置し、グリッド１２６のすぐ下にある場合）、品目を注文ビン２１４に置くことができる。例えば、標的容器１１０ｂの底部から品目２３８をピッキングする場合、把持ツール２４８は、最初にロボット本体の高さ（図９Ａに示される）に等しい距離だけ下げられ、次に標的容器１１０ｂのほぼ高さまで下げられなければならない（例えば、標的容器の高さの約２倍に等しい距離）。したがって、品目２３８をピッキングするために、水平延長部２２８を第１の線形経路２２７の底部に移動させ、位置決めアーム２３２を垂直延長部２３０に対して下方に移動させ、第２の線形経路の底部に移動させて、把持ツール２４８が、比較的小さな品目２３８に接触して把持することを可能にする。品目２３８が把持された後、位置決めアーム２３２は、第１の線形経路２２７に沿って上方および上部に移動され得、水平延長部は、第２の線形経路２２７に沿って上方に移動することができ、第１の品目が注文ビン２１４内に置かれることを可能にする。

一方、比較的大きな第２の品目２４０を把持し、第２の品目を注文ビン２１４に置くために、把持ツールは、第２の品目の底部が注文ビンの上部を通過できるように十分な高さまで持ち上げられなければならない（例えば、把持ツール２４８は、注文ビンの上部からの容器の高さにほぼ等しい距離に配置されなければならない）。したがって、比較的大きな第２の品目２４０がピッキングアーム２０６によって把持された後、位置決めアーム２３２は、第１の線形経路に沿って垂直部材２３０に対して上方に収縮され得、水平部材は、第２の品目２４０の底部が注文ビン２１４の上部を通過できるように、第２の線形経路２２７の上部に向かって移動し得る。したがって、品目２３８などの比較的小さい品目および品目２４０などの比較的高い品目を把持して置くために、ピッキングアーム２０６のストローク（Ｚ方向）は、容器の高さの少なくとも２倍、好ましくは高さの３倍でなければならない。ストローク長は単一の線形経路で達成することができるが、ストローク長を２つ以上の線形経路に分割することにより、ピッキングアーム２０６をよりコンパクトにし、より小さな垂直プロファイルを有することができる。

ピッキングアーム２０６のｚ方向のストロークをさらに増加させると、非標的容器１１０ａが標的容器の上にない限り、上記と同じ方法で、ピッキングアームがグリッド１２６の下に到達し、スタックの上部であるが最上部のレベルの下にある標的容器１１０ｂから品目をピッキングすることを可能にすることが理解されよう。

好ましい実施形態では、図１２Ｂに示されるように、ピッキングアーム２０６はまた、ばね２５７（および／または逆駆動可能なアクチュエータ、または準直接駆動、直接駆動などの力制御アクチュエータ、直列弾性アクチュエータ、または能動的コンプライアンスを示し、仮想ばねとして機能するトルク感知を備えたギア付きアクチュエータ）または受動的または能動的コンプライアンスを提供し、衝突を感知し、ピッキングまたは高密度梱包などの操作タスクの実行を支援するために使用できる適合把持ツール２４８を含む。ばね２５７（および／または逆駆動可能なアクチュエータまたは力制御アクチュエータ）は、空気圧把持ツール２４８と位置決めアーム２３２との間、および／または位置決めアーム２３２と垂直延長部２３０を結合する結合機構２３３に提供され得る。したがって、把持ツール２４８があまりにも大きな力で保管構造の製品またはインフラストラクチャを押すと、把持ツールまたは位置決めアーム２３２は反動して、ピッキングアーム２０６および／または製品への損傷を防ぐ。コンプライアンスはまた、把持中の品目に対して把持ツール２４８をより適切に配置することができる。

ピッキングアーム２０６は、標的容器１１０ｂ内に保管された在庫品目を把持するために空気圧把持ツールが数自由度で配置可能である限り、代替的に構築され、および／またはより少ないまたは追加の構成要素を含み得ることが理解される。例えば、ピッキングアーム２０６はまた、把持された品目のペイロードを測定し、および／または把持ツールに加えられた外力を感知するためのロードセルまたは力トルクセンサを含み得る。このようにして、ロボット２００は、把持された品目のＩＤを即座に決定および／または検証して、在庫品目をピッキングし、密に梱包することができる。

上記のように、把持ツール２４８は、カプラ２２２と流体連通し、したがって、流体源Ｓと選択的に連通している。流体源Ｓが圧縮空気を提供する空気圧コンプレッサーである実施形態では、ロボット２００は、１つまたは複数の空気排出器、空気吸引器、ベンチュリ（Ｖｅｎｔｕｒｉ）ポンプ２４４（図１１）または同様のデバイス（以下「ベンチュリポンプ」）を含むことができ、真空または吸引力を生成するための供給システム１３８の圧縮空気を使用できる。図１３Ｃを参照すると、空気圧回路の例が示されているが、１つまたは複数の「バイパス弁」が、カプラ２２２と把持ツール２４８との間に提供され得る。バイパス弁は、１つまたは複数の弁アクチュエータによって制御され、閉状態、第１の開状態、および第２の開状態の３つの状態の間で移行可能である。閉状態では、バイパス弁は、圧縮空気が把持ツール２４８に通過するのを防ぐ。第１の開状態では、バイパス弁は、圧縮空気がカプラ２２２からベンチュリポンプ２４４を通って把持ツール２４８に流れることを可能にする。したがって、バイパス弁が第１の開状態にあるとき、弁は、圧縮空気がベンチュリポンプ２４４を通って流れることを可能にし、ベンチュリポンプが吸引力を生成して、把持のために吸引に依存する把持ツール２４８を作動させることができるようになる。第２の開状態では、バイパス弁は、圧縮空気がカプラ２２２から把持ツール２４８に流れることを可能にするが、圧縮空気をベンチュリポンプ２４４の周りに迂回させる。したがって、バイパス弁が第２の開状態にあるとき、圧縮空気はベンチュリポンプをバイパスし、ロボット２００が圧縮空気を利用して、クランプおよび／または以下で説明する他のツール要素の１つなどの空気圧把持ツール２４８を作動させる。圧縮空気はまた、把持ツール２４８から空気を吹き付けるかまたは払いのけて、容器１１０内の在庫品目を再配置するため、および／または梱包を容易にするために注文ビン２１４内の在庫品目を再配置するために利用され得る。スロットルレギュレータなどの追加の弁（「可変弁」）をバイパス弁の上流（例えば、カプラ２２２と「バイパス弁」の間）に設けて、バイパス弁、ひいては把持ツール２４８への空気の流れを正確に調整することができる。可変弁およびバイパス弁は、電磁弁であり得、プロセッサによって制御されるドライバまたはリレーによって選択的に作動され得る。

図１３Ａを参照すると、位置決めアーム２３２は、磁石２４６、例えば、リング磁石２４６、または把持ツール２４８を位置決めアームに磁気的に結合する磁石構成を含む。把持ツール２４８は、品目を把持するための任意の空気圧作動ツールであり得る。例えば、把持ツール２４８は、ベローズ２５０を備えたゴムなどの弾性材料で形成された側壁２５１と、ベローズの上に配置された溝２４９とを有する吸盤であり得る。したがって、把持ツール２４８の側壁２５１は、把持ツールが物体と係合したときに圧縮するように適合されている。把持ツール２４８は、弾性材料から形成されたリップ２５２をさらに含み得、これもゴムであり得るため、把持ツールのリップは、それが係合する製品の表面に変形し、密封を形成するように適合されるようになる。リング磁石２５４を把持ツール２４８に設けて、位置決めアーム２３２の磁石２４６を引き付け、把持ツールを位置決めアームに磁気的に結合することができる。位置決めアーム２３２と把持ツールとの間の接続を密封するために、Ｏリング２５６などのガスケットを把持ツール２４８に提供することができる。いくつかの実施形態では、把持ツール２４８は、把持ツールが位置決めアームに結合されているとき、把持ツールが位置決めアームに対して把持ツールの回転および軸方向の動きを防止するために、位置決めアーム２３２上の突出機能（図示せず）と協働する溝（図示せず）をさらに有し得る。他の実施形態では、把持ツール２４８は、プッシュ／プル接続、スナップフィット接続、フックインスロット接続、タブインスロット接続、ツイスト／ロック接続、または雄／雌の機械的接続の任意の組み合わせなどの機械的接続を介して位置決めアーム２３２に結合することができる。

ここで図１３Ｂに目を向けると、把持ツール２４８は、その把持タスクを実行するのを支援するために、１つまたは複数の要素２４７を含むことができる。本明細書で使用される場合、「ツール」という用語は、ロボット２００のピッキングアーム２０６に取り付けられるかまたは結合可能であり、品目の把持、品目の梱包、箱の切断などの履行タスクを実行するように設計された任意のデバイスを意味する。対照的に、「要素」という用語は、ツール全体の特定の側面を示す。例えば、把持ツール２４８は、品目を把持するための吸盤および／または指などの１つまたは複数の把持要素を有し得る。この例では、吸盤は要素であり、各指はツール全体を形成する個々の要素である。図１３Ａに示されるように、ツール２４８全体は、単一の要素（例えば、吸盤）から形成され得る。他の例では、ツール２４８は、履行タスクを完了するための吸盤、指、および／または他の要素などの複数の要素を含み得ることが理解されよう。本明細書で使用される「把持ツール」という用語は、ツールが、主に品目を把持するように設計された少なくとも１つの把持要素を含むが、主に他の履行タスクを完了するように設計された追加の要素を有することからツールを除外しないことを意味する。さらに、「空気圧ツール」および「空気圧要素」という用語は、ツールまたは要素が空気圧で作動することを意味する。

例示的な把持ツール２４８は、複数の空気圧作動指を有する吸盤および／またはクランプ（図示せず）を含み得る。指は、製品を把持するために、吸盤と組み合わせて、または吸盤とは別に使用することができる。いくつかの実施形態では、指自体が吸盤を含み得る。他の実施形態では、図１３Ｂに示されるように、把持ツール２４８は、単一の把持ツール上に配置された複数の吸盤を含むことができる。複数の吸盤をアレイ状に配置して、大きくて重い在庫品目をいくつかの個別の場所で把持することができ、それにより、単一の吸盤よりも安定した把持を提供する。吸盤は、一度に複数の品目を把持するように配置することもできる。さらなる実施形態では、他の把持要素を利用することができる。例として、これらの把持要素は、ユニバーサルジャミンググリッパ、発泡真空グリッパ、空気圧で膨張可能な指、可変剛性指、圧力作動指、剛性または適合指を備えた空気圧作動リンケージまたはピストン駆動グリッパ、またはその他の空気圧駆動または真空駆動（正圧または負圧）グリッパ要素を含み得る。把持ツール２４８はまた、把持ツールの把持側に導電性の標的パッドおよびプッシュピンを含むことができ（またはその逆）、把持ツールの内部センサおよび／またはアクチュエータに電力および通信信号を提供し、または空気圧把持を電気的に補完する。他の実施形態では、ツールは、品目を把持するための把持要素を含む必要はない。代わりに、ツールは、ナイフ、空気圧回転切削ツール（図９Ｇに示される）、または開放箱を切断するための別の空気圧作動切削ツールなどの要素を含み得る。ツールには、エアコークガン、スプレーガン、エアチゼルとパンチ、エアカットオフツール、エアドリル、エアファイル、エアグラインダーとサンダー、エアガン、エアハンマー、エアネイラー、エアニブラーと鋏、エアリベッター、エアルーター、エアスカリファイヤー、エアスクリュードライバー、エアステープラー、エアタッピングツール、空気動力ソー、空気動力ラチェットとレンチを含むがこれらに限定されない空気圧作動要素を含めることができる。

図１３Ｂに示されるように、ピッキングアーム２０６の位置決めアーム２３２は、単一のツール２４８上の１つまたは複数の要素２４７に個別に結合可能な複数の個別の流体ライン２５３を含むことができる。例えば、ロボット２００のピッキングアーム２０６が、単一の吸盤などの単一の要素を有する把持ツールに結合されている場合、流体ライン２５３のそれぞれは、単一の吸盤と連通していてもよい。他方、ロボット２００のピッキングアーム２０６が、複数の吸盤などの複数の要素を有する把持ツールに結合される場合、各流体ライン２５３は、それぞれの吸盤と連通して、吸盤が独立して作動することが可能になり得る。各流体ライン２５３は、ベンチュリポンプ２４４、バイパス弁、および流体ライン２５３に関連する１つまたは複数の可変弁を有し、図１３Ｃを参照して上で説明したように、吸引力または圧縮空気の力を制御することができる。図１３Ｂおよび１３Ｃに示されるように、複数の流体ライン２５３は、作動または把持の目的で、複数要素ツール上の各要素に空気圧供給を提供することができる。例えば、可変剛性の指は、２つの流体ラインと連通して、指の位置および指の剛性を独立して制御することができる。あるいは、複数の流体ライン２５３は、１つの吸盤を備えたツールなどの単一要素ツールと流体連通して、そのツールにより高い流量を提供することができる。

上記の空気圧要素のいずれか１つ、またはそれらの組み合わせを使用して、一度に１つまたは複数の物体を把持し、把持した物体を梱包し、ロボットのバッテリパックを交換し、ビンの爆弾倉ドアを作動させ、注文ビンを持ち上げ、容器に取り付けたり、箱を切ったり密封したり、注文ビン内の品目を操作したり、例えば、品目を少しずつ動かしたり、吹き飛ばしたり、倒すことにより、または注文の履行を容易にするその他のタスクを実行したりすることができる。

図９Ａ、９Ｆおよび９Ｇを参照すると、ロボット２００の車体２０２は、複数のツール２４８を保持するためのツールホルダー２５８を含み得る。ツールホルダー２５８は、把持ツール２４８の溝２４９を受け入れるための弧状または長方形の切り欠きなどの複数のリテーナ２６０ａ、２６０ｂ（総称して「リテーナ２６０」）または把持ツールの底部または側壁２５１を受け入れるためのカップなどの保持領域を含み得る。このようにして、複数の異なるツール２４８（例えば、異なるツール要素および／またはツール要素の複数または構成を有するツール、または異なるサイズ、材料、形状、構成または配向のリップを有する吸盤）は、使用されていないとき、位置決めアーム２３２およびツールホルダー２５８に交換可能に結合され得るため、ピッキングアーム２０６が、ロボットが把持するタスクを実行する製品のサイズ、形状、材料、または重量に基づいて特定の把持ツールを選択できる。いくつかの実施形態では、ツールホルダー２５８は、ツール２４８を固定するのを助けるために磁性であり得る。ツールホルダー２５８は、代替的に、または追加的に、スナップフィット接続を介してリテーナ２６０内にツール２４８を固定するための適合部材を含み得る。ツール２４８の１つのそれぞれは、ＲＦＩＤ、ＡＲタグ、較正された重量、ＱＲコード（登録商標）、またはセンサまたはピッキングアーム２０６のロードセルによって識別され得る同様の識別子を含み得る。このようにして、ロボット２００は、ツール２４８がピッキングアーム２０６に固定されているかどうかを判断し、固定されたツールが所望のツールであることを確認することができる。

他の実施形態では、ツールホルダー２５８は、グリッド１２６の特定の領域上または隣接する専用の「ツールホルダーステーション」、または倉庫１０１内の他の領域に提供され得る。したがって、ロボット２００は、個々のツールを交換するために、または１つのツールホルダー２５８を、異なるツールのセットを有する完全に異なるツールホルダーと交換するために、ツールホルダーステーションまで駆動することができる。このようにして、ロボット２００は、ロボットが使用するように指示され得る各ツールを運ぶ必要がないように、その次の一連のタスクに基づいてツールホルダーを交換することができる。

図９Ｂに戻って参照すると、スキャナなどの１つまたは複数のセンサ２６４を、ロボット２００の車体２０２またはピッキングアーム２０６上に配置して、ピッキングされた製品を走査し、ピッキングされた製品をどの注文ビン２１４に置くべきかを決定および／または検証することができる。スキャナの走査フィールドは、側壁２０８の内面にミラーを配置することによって拡大することができる。センサ２６４または別のセンサを使用して、品目のサイズおよび寸法を識別および／または決定するために、把持された製品がピッキングされた後（およびそれが注文ビン２１４に置かれる前）の画像またはデータを取得するために使用され得る。この情報は、遠隔コンピュータ１０３に送信することができ、遠隔コンピュータ１０３は、次に、マニピュレータロボット２００に、把持された品目を注文ビン２１４のうちの１つの特定の位置内に、および／または高密度梱包を容易にするために特定の配向に置くように指示することができる。いくつかの実施形態では、車体２０２はまた、把持された品目が一時的に置かれ、その後、異なる配向から再把持され得る棚またはレッジのような機能を含み得、把持した品目およびその後その容器に入れる必要のある他の品目の特性に基づいて梱包を容易にする。あるいは、要素間に１つまたは複数のジンバル自由度を有する複数の把持要素２４７を有する把持ツール２４８を操作して、把持要素を互いに対して調整して、先に把持された品目を所望の配向に再把持することができる。２つ以上のロボット２００に設けられた２つ以上の把持ツール２４８を使用して、１つまたは複数の品目（または容器）の把持、再把持、梱包、または任意の他の操作タスクを達成することもできることが理解されよう。

次に、ロボットシステム１００を使用して、容器１１０から個々の製品品目をピースピッキングすることについて説明する。ロボット２００は、そのピッキングアーム２０６を使用して、１つまたは複数の注文ビン２１４を把持し、ビンをそれ自体の車体２０２または別のロボットの車体に取り付けることができる。あるいは、注文ビン２１４は、掘削プレートまたはロボット上の別のデバイスによって、またはロボットの外部に、またはオペレータの助けを借りて、ロボット２００に取り付けることができる。次に、ロボット２００は、グリッド１２６上に自律的に配置され、遠隔コンピュータ１０３の制御下で動作され得、遠隔コンピュータ１０３は、ロボット、容器１１０、および容器内に含まれる製品のそれぞれの位置を連続的に記録する。遠隔コンピュータ１０３は、ロボット２００の動きを効率的に制御するようにさらに設計され、テレオペレータ命令および自律コマンドに対する一連の安全チェックを使用して、本明細書に記載のロボットおよびロボットシステムが倉庫内を移動するときに互いに衝突するのを防ぐことができる。

１つまたは複数の注文を受信すると、コンピュータは、各ロボットの現在の注文量および注文に含まれる製品の位置に基づいて、注文を１つまたは複数のマニピュレータロボット２００に割り当てる。製品が１つまたは複数の非標的ビン１１０ａの下に配置された場合、ロボット２００、または近くに配置された別個の掘削ロボット２０５は、標的ビン１１０ｂをスタック１１２の上部に引っ張ることができる。例えば、掘削ロボット２０５は、標的ビン１１０ｂを含むスタック１１２上にそれ自体を配置することができる。次に、掘削ロボット２０５は、掘削ロボットの下で、垂直部材１１６とスタック１１２との間（スタックの片側または両側）に掘削機２０７を延ばして、標的ビン１１０ｂと、標的ビンとグリッド１２６との間に配置された非標的ビン１１０ａのそれぞれを把持することができる。次に、把持されたビンのそれぞれは、非標的ビンが、例えば、掘削ロボットの受容キャビティを通って持ち上げられ、標的ビンが受容キャビティ内に配置されるように持ち上げられ得る。次に、掘削ロボット２０５は、単一の容器が欠落している別のスタック１１２上の位置に駆動し、マニピュレータロボット２００が標的ビンから品目をピッキングできるように、そのスタックの上部にある標的ビン１１０ｂを解放することができる。標的ビン１１０ｂを解放する際に、掘削ロボット２０５は、標的ビンのみを解放するか（例えば、非標的ビン１１０ａを決して解放しない）、または標的ビンおよび非標的ビンを解放して、非標的ビンを標的ビンの上に積み重ねることができるため、一番下の非標的ビンが掘削ロボットの受容キャビティ内に配置され、他の非標的容器が掘削ロボットの受容容器の上に積み重ねられ、何度もすべての非標的ビンを固定し、元のスタックに戻って、非標的ビンを元のスタックに、標的ビンを除いた元の順序で配置する。

次に、スタック１１２の上部にある標的ビン１１０ｂを用いて、遠隔コンピュータ１０３は、割り当てられたロボット２００を、標的ビンの上または隣接して配置されたグリッド１２６上の第１の位置に自律的に向ける。移動性アセンブリ２０４は、ロボット２００がレール１２２、１２４、１２５をナビゲートし、グリッド１２６上の所望の位置に移動することを可能にする。次に、ロボット２００は、弁１５０をその開状態に移行させて、圧送空気を受け取り、標的ビン１１０ｂからピックアップすることができる。

より具体的には、図１４Ａに示されるように、カプラ２２２は、カプラの磁石２２３がポート１４６を取り囲む磁石１５７と係合するように、キャビティ１４３内に配置される。カプラ２２２のキャビティ１４３への挿入は、カプラのテーパ状の縁およびキャビティのテーパ状の縁によって支援され得る。このようにして、カプラ２２２がポート１４６に対してわずかにずれている場合、カプラのテーパ状の縁は、キャビティのテーパ状の縁を滑り落ちて、カプラをポートと適切に整列するようにガイドする。

整列はまた、カプラ２２２の磁石２２３と磁石１５７またはポート１４６を取り巻く鉄材料との間の磁気接続によって支援され得る。磁気接続はまた、カプラ２２２をキャビティ１４３内に固定し、デバイス２２４がプラグ１５４を導管１４４（レール１２２、１２４、１２５の上面１２８から離れて）に圧縮するときに生じる圧縮空気の上向きの力に対抗するのに役立ち、一方、弁１５０は開放構成に移行し、それによって空気圧がプラグの周りを流れてカプラに入ることができる。弁が電気油圧サーボ弁である場合、導電性標的パッドが弁を閉状態から開状態に電気的に移行させるための電力を提供するように、カプラを弁と同様に係合させることができる。あるいは、電気油圧弁は、ロボット２００または遠隔コンピュータ１０３から信号を受信すると、グリッド１２６から受信した電圧によって移行することができる。

ロボット２００に結合された流体供給システム１３８を用いて、ロボットは、圧縮空気を直ちに把持するために使用し、および／または後で使用するために空気タンク２６６内に保管することができる。空気圧把持ツール２４８が物体を把持するために吸引力に依存する実施形態では、１つまたは複数のベンチュリポンプ２４４は、圧送空気源Ｓによって提供される圧縮空気を使用して、把持ツール２４８を動作するための吸引力を生成することができる。

所望のグリッドスペース１２７に到着すると、ピッキングアーム２０６および空気圧把持ツール２４８は、図９Ｃを参照して上で説明したように、またはテレオペレータの指示に従って、遠隔コンピュータ１０３によって指示されるように、把持姿勢で直ちに配置され得る。

ここで、製品品目を把持する方法を、図１５およびフローチャート５００をさらに参照して説明する。ロボット２００がピッキング位置にある前にロボット２００が把持姿勢を事前に決定していない場合、方法は、５０２で、標的容器１１０ｂ内に配置された在庫の画像を取得するようにセンサ２６２に指示するプロセッサ１０３からのコマンドで開始する。マニピュレータロボット２００が選択された把持姿勢信号を受信した後、ロボットは５０４で信号を実行し、ピッキングアーム２０６に選択されたガスピング姿勢を実行させる。すなわち、把持ツール２４８は、プロセッサ１０３によって指示されるように製品品目に接近し、製品品目の把持領域４１４に接触する。把持の試みの後、圧力センサ（図１３Ｃに示される）などのセンサの１つは、５０８での把持を成功または失敗のいずれかとして特徴付ける。すなわち、ロボット２００のピッキングアーム２０６が製品品目を首尾よく把持し、標的容器１１０ｂから取り除くことができる場合、圧力センサは、把持が成功したと特徴付け、通信チャネル１０４を介して成功した把持信号をプロセッサ１０３に送信する。他方、ロボット２００のピッキングアーム２０６が品目を容器から取り除くことができない場合、またはプロセッサ１０３がロボット２００に品目を解放するように指示する前にピッキングアームが品目を落とす場合、圧力センサは把持を失敗したと特徴付け、失敗した把持信号を通信チャネル１０４を介してプロセッサに送信する。把持が失敗したと特徴付けられると、プロセッサ１０３は、以下のいずれかを行うことができる。（１）５１０ａで、テレオペレータインターフェース１０２に直ちに信号を送り、オペレータの介入を要求する。または（２）５１０ｂで、新しいまたは変更された把持姿勢を決定して、新しいまたは変更された把持姿勢に基づいて製品品目を自律的にピックアップしようとする。プロセッサ１０３が把持姿勢を自律的に決定することを選択した場合、図９Ｃに関して、上記のステップは、５１２で、把持が成功したと特徴付けられるまで、またはオペレータの介入が５１０ａで要求されるまで繰り返され得る。

図２１は、オペレータ介入が５１０ａで要求されるとき、コンピューティングシステム１０３などのコンピューティングシステム、およびオペレータインターフェース１０２などのオペレータインターフェースによって、ピースピッキングロボット２００などの移動式ピースピッキングロボットの動作を制御するための例示的な方法の高レベル概要を示すフローチャート２１００である。ブロック２１０２に示されるように、コンピューティングシステム１０３は、ロボットから性能データを受信する。性能データは、ロボットが操作または把持するタスクを実行する保管構造１１４内の容器に保管された在庫品目に関連する在庫データを含み得る。性能データには、ロボットがオブジェクトを操作またはその他の方法で把持するための支援が必要であることを示すロボットからの支援要求、または把持成功率、連続して失敗した把持の数など、ロボットから受け取ったその他の性能統計も含まれ得る。次に、コンピューティングシステム１０３は、ブロック２１０４に示されるように、通知をオペレータインターフェース１０２に送信する。通知は、性能データの受信に応じて送信され得る。通知は、性能データに対応し、ロボットが操作または把持するタスクを実行する在庫品目に関する在庫データまたはその他の情報を含み得る。ブロック２１０６に示されるように、コンピューティングシステムは制御命令を受信する。制御命令は、オペレータインターフェースから受信され、ロボットの把持要素の部分的な姿勢、在庫品目上の識別された操作または把持領域、または在庫品目を操作および／または把持するためにロボットによって使用される把持要素の選択の少なくとも１つを含み得る。次に、コンピューティングシステムは、ブロック２１０８に示されるように、在庫品目の操作または把持を実行するために制御命令をロボットに転送する。

図２２は、オペレータシステム１０２などのシステムによって、ピースピッキングロボット２００などの移動式ピースピッキングロボットの動作を制御するための例示的な方法の高レベル概要を示すフローチャート２２００である。ブロック２２０２に示されるように、システムは、在庫品目の１つまたは複数の画像を出力する。システムは、ブロック２１０４に示されるように、１つまたは複数の画像に基づいてロボットの制御命令を受信する。次に、システムは、ブロック２１０６に示されるように、制御命令をマニピュレータロボットに転送する。

より詳細なレベルでは、プロセッサ１０３が介入のために信号を送るとき、信号は、直接または間接的にオペレータインターフェース１０２に送信され得る。オペレータインターフェース１０２が複数のマニピュレータロボット２００に通信可能に結合されている状況では、ロボットのそれぞれは、「ブローカー」を介してオペレータインターフェース１０２に間接的に結合され得る。ブローカーは、プロセッサ１０３の一部、または別個のプロセッサであり得、オペレータインターフェースのキュー内の各ロボットからのヘルプ要求を注文するタスクを実行する。ブローカーは、キューの優先順位を決定するために「ヘルプスコアが必要」を決定するアルゴリズムを実行するか、ロボットによって生成された「ヘルプスコアが必要」に基づいてテレオペレータを特定のロボットに直接接続することができる。アルゴリズムは、事前把持の失敗の数、タスクの開始からの経過時間、タスクの難易度、必要な精度のレベル、操作する製品／ＳＫＵ、実行するタスク（ピッキング、梱包、在庫の監査、その他のエラーの修正など）など含むいくつかの要因に基づき得る。

ヘルプ要求信号がオペレータインターフェース１０２によって受信されると、オペレータは、ロボット２００のピッキングアーム２０６を遠隔操縦し、ピッキングアームに指定された把持姿勢を実行して製品品目を把持するように指示することができる。具体的には、オペレータは、オペレータインターフェース１０２の出力デバイス（例えば、ディスプレイ）上の品目を見ることができ、ロボット２００のピッキングアーム２０６を直接制御して、オペレータインターフェースの入力デバイスを操作することによって、品目の把持領域４１４を把持することができる。場合によっては、オペレータはまた、ピッキングアーム２０６に、モーションプランナによって計算された自動化されたモーションシーケンスと組み合わせて製品品目を把持するように促すことができる。このようにして、オペレータは、把持領域４１４を表す画像フィード上のピクセルを単に選択することができ、一方、プロセッサ１０３は、ロボット２００に、図９Ｃを参照して上記のように選択された把持姿勢を実行するように自律的に決定および指示する。

圧力センサまたは他のセンサは、次に、上記の５０８で説明したように、把持を成功または失敗のいずれかとして特徴付けることができる。オペレータは、追加で、または代わりに、同じ特性評価を行うことができる。センサ（またはオペレータ）が把持に成功したと判断した場合、製品品目の把持に使用した把持データ（把持姿勢、把持領域、把持ツール、在庫データ、その他のセンサまたはロボット情報など）を将来の使用のために、記憶デバイス１０５内、５１４で保存できる。したがって、ロボット２００は、把持プロセスの自動化を改善するために、新しい把持姿勢を推測または予測することを学ぶことができる。

多種多様な在庫を最適に処理することができる単一の把持ツールはない。このため、ロボット２００は、把持ツールを切り替えることを自律的に決定するか、またはテレオペレータから指示され得る。把持ツール２４８は、タスクのタイプまたは製品タイプ（各ビン内の製品タイプの在庫追跡を通じて遠隔コンピュータによって決定され得る）、画像データの分析、および／またはその製品または同様の構築された製品の成功したピックに関連する履歴データの結果に基づいて選択され得る。より具体的には、遠隔コンピュータ１０３またはオペレータは、マニピュレータロボット２００に、特定の把持ツール２４８を、把持ツールと品目の表面との間の最小の漏れで品目の把持領域４１４と係合できるピッキングアーム２０６に結合するように指示することができる。

図９Ｆおよび１３Ａを参照すると、ロボット２００またはテレオペレータが、把持ツール２４８を切り替えることが望ましいと判断した場合、ロボットは、ピッキングアーム２０６を動かして、ツールホルダー２５８のリテーナ２６０の１つの内のピッキングアームに取り付けられた把持ツールの溝２４９および／または側壁２５１を配置する。続いて、ピッキングアーム２０６を収縮させるか、または上方に動かして、ピッキングアームの磁石２４６を把持ツール２４８の磁石２５４から切り離すことができる。次に、ピッキングアーム２０６を、ツールホルダー２５８内に配置された別の把持ツールの上に配置して、ピッキングアームを横方向に動かして結合された把持ツールをそれぞれのリテーナ２６０から摺動させる前に、ピッキングアームを他の把持ツールに磁気的に結合することができる。しかしながら、プッシュプル接続またはツイストロック接続などの把持ツールを交換するための他の機械的機構も利用でき、ロボット２００のピッキングアーム２０６は、ツールホルダー２５８内の第１の把持ツールの切断およびツールホルダー内の第２の把持ツールの接続を容易にする任意の方法で操作することができることが理解されよう。

把持ツール２４８が製品品目と接触すると、吸引力が加えられて製品を把持するときに、把持ツールのリップ２５２が変形し、製品の表面に一致する。さらに、把持ツール２４８および／またはピッキングアーム２０６のコンプライアンスは、製品との接触時に把持ツールをより良好な把持姿勢に配置するための感知システムまたは把持アルゴリズムの不正確さを補償する。次に、製品を把持した状態で、ピッキングアーム２０６は、標的製品を容器１１０から持ち上げ、任意選択で、製品をスキャナ２６４の前に配置または振動／回転させて、正しい製品が把持されていることを確認する目的で標的製品に配置されたバーコードまたはＲＦＩＤなどの識別子を走査し、および／または製品を解放する必要がある注文ビン２１４についてピッキングアームに通知することができる。この間、センサの１つは、製品のサイズおよび寸法に関連するデータをさらに収集し、この情報を通信チャネル１０４を介して遠隔コンピュータ１０３に送信することができる。

場合によっては、遠隔コンピュータ１０３は、自律的に指示することができ、またはテレオペレータは、手動でピッキングアーム２０６に指示し、把持された品目を注文ビン２１４内の特定の位置および／または配向に解放または配置することができる。次に、把持ツール２４８および／または把持ツールの他の要素を使用して、ビン２１４内の特定の位置または配向に製品を押し込む、吹き付ける、または他の方法で操作することができる。このようにして、その後にピッキングされた品目は、より小さな注文ビンが利用され得るように、注文ビン２１４内に効率的に梱包され得る。これにより、単一のロボットによって輸送され得る注文ビンの総量が増加し、次いで、システムのスループットが向上する。本開示は、主に、画像を暗黙的または明示的に分析し、把持姿勢を予測し、把持領域または所望の把持要素／ツールを決定する目的で機械学習アルゴリズムおよびポリシーを実行するように構成されたプロセッサ（遠隔またはオンボード）を説明しているが、プロセッサは、注文容器２１４の画像を暗黙的または明示的に分析して、梱包姿勢、注文ビン内の所望の梱包領域、または高密度梱包を容易にする所望の梱包ツールを決定するようにさらに構成されることを理解されたい。同様のアルゴリズムと分析を使用して、他の操作タスクの実行を支援できる。最後に、これらの画像および／または画像に応答するテレオペレータコマンドは、将来の使用のために特定の操作タスクに関連付けられるものとして、記憶デバイス１０５内に保存され得る。したがって、ロボット２００は、操作タスク（例えば、把持または梱包）を実行する方法を推測または予測することを学習することができる。

ロボット２００が特定の注文に対応する製品のそれぞれを順次ピックアップした後、注文ビン２１４は、追加の処理、分類、包装、および／または輸送のために、例えば、シャフト１２１および関連するコンベヤベルトを介して、保管構造１１４から輸送され得る。ロボット２００が一度に複数の消費者の注文をピッキングするタスクを実行する場合、ロボット２００は、第２の消費者の注文をピッキングし始める前に、第１の消費者の注文に関連するすべての製品をピッキングする必要はない。実際、遠隔コンピュータは、ロボット２００に、製品を注文した消費者に関係なく、品目の密な梱包を容易にする順序で、製品の保管場所に基づいて品目をピッキングするように指示する。

図１６Ａは、本開示の別の実施形態による、移動式マニピュレータロボット６００（以下、「マニピュレータロボット」または「ロボット」と呼ばれることもある）を示す。マニピュレータロボット６００は、ロボット２００に関連して上記で説明された機能のいずれか、および以下で説明された追加の機能のいずれかを含み得る。マニピュレータロボット２００とマニピュレータロボット６００との間の共通の機能は、以下、再び詳細に説明されない。代わりに、そのような機能がマニピュレータロボット６００に関連して説明されるとき、機能は単に対応する６００シリーズの数字で参照される。例えば、マニピュレータロボット６００は、移動性アセンブリ６０４およびピッキングアーム６０６を含み、これらは、マニピュレータロボット２００に関連して、移動性アセンブリ２０２およびピッキングアーム２０６に関して上記のようにそれぞれ構成され得る。

マニピュレータロボット６００は、４つの側壁６０８から形成され得る車体６０２を含む。マニピュレータロボット６００の車体６０２は、開放または閉鎖下端６１０および開放または閉鎖上端６１２を有し得る。側壁６０８は、好ましくは、車体６０２が単一のグリッドスペース１２７のフットプリントを有するようにサイズ設定される。言い換えれば、ロボット６００が水平グリッド１２６上に配置されるとき、２つの対向する側壁は、Ｘ方向に延びる２つの隣接するレール１２２上に配置され、一方、他の２つの対向する側壁は、Ｙ方向に延びる２つの隣接するレール１２４上に配置される。他の実施形態では、ロボット６００の車体６０２は、単一のグリッドスペース１２７よりも大きいフットプリントを有し得る。例えば、ロボット６００の車体６０２は、１×２グリッドスペース、２×２グリッドスペース、３×３グリッドスペースに等しいフットプリントを有することができる。ハードウェアおよびその他の構成要素は、車体のキャビティ内に保管することができる。例えば、車体６０２のキャビティは、小さな空気タンクおよび／または比較的小さなバッテリ６６７またはスーパー／ウルトラコンデンサおよび／または加熱要素を収容することができる。

ロボット６００のピッキングアーム６０６は、バッテリ６６７を導電性接点６６９に係合および解放するように構成され得る。これに関して、バッテリ６６７が低い場合、ピッキングアーム６０６は、バッテリを導電性接点６６９から切り離し、バッテリを充電ステーション（図示せず）に置くことができる。次に、ピッキングアーム６０６は、充電ステーション（図示せず）から充電されたバッテリを把持し、充電されたバッテリを導電性接点６６９と接触させて、充電されたバッテリまたはスーパー／ウルトラコンデンサからロボットの様々な駆動機構に電力を転送することができる。バッテリパックはまた、ピッキングアーム６０６を使用せずに「スワップ」または交換することができる。例えば、バッテリパックは、ロボット２００を第１の方向に動かして、バッテリを「バッテリ交換ポート」（図示せず）と安全に係合させ、バッテリが導電性接点から外れ、ロボットがバッテリなしでバッテリ交換ポートから離れるように駆動できるようになる方法でバッテリ交換ポートに対してロボットを操作することによって交換することができる。一例では、バッテリ６６７がバッテリ交換ポートと係合した後、支柱機構のプランジャを延ばすことができ、これにより、次に、ロボットの本体が持ち上げられ、バッテリがその導電性接点６６９から外れる。あるいは、ロボットのオンボードまたは外部のバッテリ交換機構を使用して、バッテリパックを交換することもできる。

１つまたは複数の容器回収デバイス６６８は、車体６０２に恒久的に取り付けられるか、または取り外し可能に結合され得る。言い換えれば、マニピュレータロボット６００は、必要に応じて容器回収デバイスを自律的に追加または取り除くことができ、いつでも０から４つの容器回収デバイスを運ぶことができる（図２５に示すように）。これに関して、マニピュレータロボット６００が複数の容器回収デバイスを含む場合、容器回収デバイスを使用して、複数の注文ビンを同時に運ぶ、複数の掘削動作を同時に実行する（例えば、以前に抽出された容器をスタックに戻すことを含む）、および／または前述の組み合わせを実行することができる。

容器回収デバイス６６８は、車体６０２に取り付けられた、またはそれに結合可能な一対の対向する支持アーム６７０と、容器１１０と係合して固定するように設計されたホイストプレート６７２とを含む。図１６Ｂをさらに参照すると、ホイストプレート６７２は、開放側を有し、ピッキングアーム６０６がホイストプレートによって固定された容器の内部にアクセスできるように、その上面および下面を通って延びる開口部６７４を規定する。開口部６７４は、好ましくは、ホイストプレート６７２が容器１１０のスタック１１２の周りを摺動することを可能にするために、容器１１０の外周よりわずかに大きい。これに関して、ホイストプレート６７２が容器１１０のスタック１１２に沿って下げられると、容器のスタックは、容器に対して横方向にホイストプレートを自律的に整列する。

ホイストプレート６７２は、容器回収デバイス６６８のスプール、ホイスト、またはウインチなどの巻き取り機構６７８に接続されたケーブル６７６によって、支持アーム６７０に結合され、支持アーム６７０から吊り下げられ得る。ケーブル６７６は、支持アーム６７０に巻き取られ、巻き戻され、または巻かれて、支持アームに対してｚ方向にホイストプレート６７２を調整することができる。エンコーダ６８０をスプールまたは巻き取り機構に結合して、ホイストプレート６７２がｚ方向に移動する距離を測定することができる。スプールまたは巻き取り機構はまた、ホイストプレート６７２によって支持された容器１１０の重量を測定するため、または容器１１０がスタック１１２と接触しているときを検出するためのトルクセンサ６８２を含み得る。あるいは、ケーブル６７６または支持アーム６７０は、ロードセル、力センサ、ひずみゲージ、または容器の重量を検出するように構成された他のセンサを含み得る。その結果、容器がホイストプレート６７２によって持ち上げられているか保持されている間に在庫監査を自律的に実行して、容器から取り出された製品品目の数を決定または確認したり、容器が特定の製品タイプで不足し、補充する必要がある場合を確認したりできる。同様に、センサを使用して、マニピュレータロボット６００が、それが処理できるよりも大きい総負荷で１つまたは複数の容器を持ち上げようとしないことを確実にすることができる。

ホイストプレート６７２は、容器１１０の上面および／または１つまたは複数の側面と係合して容器を把持するように適合されている。例えば、ホイストプレート６７２は、容器１１０のリムと係合可能な摺動式または旋回可能なフック６８６、および／または容器のリムまたは側面に形成された開口部（図２４に示される）などの係合機能６８９を含み得る。フックは、プレート６７２内に収容された適切な駆動機構によって容器１１０と係合するように駆動され、これは、ケーブル６７６、別個の制御ケーブル（図示せず）、または無線を介して運ばれる信号によって電力供給および制御され得る。一例では、ケーブル６７６は、ホイストプレート６７２と支持アーム６７０との間で電力および電気信号を伝達するために、導電性金属ストリップから作製され得る。

容器回収デバイス６６８は、ホイストプレートを容器１１０の上部に整列するためのカメラ、深度イメージャ、または同様のデバイスなどのセンサ６８８をさらに含むことができる。センサは、容器１１０上のＡＲタグまたはバーコードなどのマーカーを使用することができ、あるいはそうでなければ、容器自体の機能を使用して、適切な整列を容易にすることができる。センサ６８８は、好ましくは、ホイストプレート６７２上に配置されるが、支持アーム６７０上に配置されてもよい。整列を容易にすることに加えて、カメラは、隣接するグリッドスペースの画像を継続的に取得することができ、次に、マニピュレータロボット６００がグリッド１２６を横断するときに、隣接する保管容器内に保管される在庫を回収することができる。次に、これらの画像は、ネットワーク１０４を介して遠隔プロセッサ１０３に送信され、在庫監査を支援するか、またはマニピュレータロボットがシステムのスループットを高めるために標的容器１１０ｂに到達する前にマニピュレータロボットの１つの把持姿勢を予測することができる。さらに、センサ６８８を使用して、ホイストプレート６７２によって支持された注文ビン２１４内の品目を連続的に追跡することができる。このようにして、複数の注文に関連する在庫品目が単一の仕切られていない注文ビン２１４内に含まれる場合、品目は継続的に追跡できるため、プロセッサはどの品目がどの注文に関連付けられているかを認識でき、その結果、各製品品目を走査しなくても、後で品目を個々の注文に分類することができる。

容器回収デバイス６６８がマニピュレータロボット６００の車体６０２に取り外し可能に結合可能である実施形態では、マニピュレータロボットは、（プロセッサ１０３またはオペレータインターフェース１０２から制御命令を受信すると）第１のホイストプレートを有する１つの容器回収デバイスを、異なる構成のホイストプレートを有する別の容器回収デバイスと自律的に交換することができる。各容器回収デバイスは、独自のモータ、アクチュエータ、センサ、プロセッサ、回路、バッテリ、および電力システムのセットを有し、機械的負荷および電気通信を送信するように構成された電気機械的インターフェースを使用してロボット６００の車体６０２と結合することができる。例えば、図１６Ａおよび１６Ｂに示される、ホイストプレート６７２を備えた容器回収デバイス６６８は、図１６Ｃに示される、ホイストプレート６９２を備えた容器回収デバイス６９０または図１６Ｄおよび１６Ｅに示されるホイストプレート６９６を備えた容器回収デバイス６９４と交換することができる。ホイストプレート６９２は、（ホイストプレート６７２のフック６８６の代わりに）吸盤のアレイを含み、これらのそれぞれは、図１３Ｃを参照して図示および説明された吸盤と同様に形成され得、ボックス、カートンなどを係合して持ち上げる。

ホイストプレート６９６は、ホイストプレート６６８に類似することができ、延長可能および収縮可能なアーム６９８によってプレートに取り付けられた１つまたは複数の吸盤をさらに含むことができる。アーム６９８はまた、ＸおよびＹ方向にホイストプレートの周りで横方向に移動可能であり得る。ホイストプレート６９６を下げ、アーム６９８を延ばすと（図１６Ｄに示す）、保管構造１１４内の任意の深さに配置された標的容器１１０ｂ内に複数の自由度で吸盤を自由に配置して、標的容器の上部に非標的容器１１０ａが配置されていない限り、標的容器から個々の品目を把持し、ピッキングできることが理解されよう。アーム６９８は、容器１１０に係合するホイストプレート６９６と干渉しないようにするために図１６Ｅ（例えば、ｚ方向に上向き）に示されるように収縮されてもよい。

上記のホイストプレートのいずれにも、追加のセンサ（例えば、温度センサ、熱カメラ、湿度センサなど）を装備して、保管構造１１４の様々なセクション内の保管状態を監視し、セクションがそのセクションに保管されている製品タイプに基づいて適切に調節されていることを確認することができる。

マニピュレータロボット６００の車体６０２は、１つまたは複数の容器回収デバイスから車体のシャーシにペイロードを転送するように設計されたペイロード管理システムを含むことができる。ペイロード管理システムは、逆駆動不能であるか、または機械的ブレーキを利用して、ビンを保持および輸送している間、アクチュエータに電力を供給しないことを可能にする１つまたは複数のアクチュエータに依存し得る。あるいは、ロボットの本体にある別個の逆駆動不能な容器係合機構を使用して、容器がホイスト機構によって保持されている間に容器と係合することができる。

容器回収デバイス６６８、または本明細書で言及される他の容器回収デバイスのいずれかは、容器１１０に直接係合して固定するように設計された一対の対向するアーム７７０を含む容器回収デバイス７６８と交換することもできる（図１６Ｆに示す）。もちろん、容器回収デバイス７６８は、代わりに、マニピュレータロボットに恒久的に取り付けられてもよい。各アーム７７０は、車体から横方向に離れて延ばすことができ、フックが標的容器１１０ｂを取り囲み、係合するように回転可能または旋回可能であり得るアームの遠位端にフックまたはラッチ７７２を含み得る。このようにして、アーム７７０は、水平方向に延長および収縮して、容器１１０に直接係合し、容器が図１６Ｆに示すロボットの本体に横方向に隣接して配置されている限り、倉庫内（例えば、保管構造１１４の側面または倉庫内に配置された別の任意の棚）に配置された棚から標的容器を引き抜くように設計される。

マニピュレータロボット６００は、ロボット２００に関して上記のように動作されるので、マニピュレータロボット６００の使用は、ここで、容器回収デバイス６６８に関してのみ説明される。スタック１１２から標的容器１１０ｂを回収するために、マニピュレータロボット６００は、グリッド１２６の周りを移動して、標的容器１１０ｂを含むスタック上に容器回収デバイス６６８を配置する。次に、ホイストプレート６７２は、ホイストプレートが、標的容器１１０ｂのちょうど１つ上のレベルに配置された非標的容器に隣接して配置されるまで、各非標的容器１１０ａ（もしあれば）が開口部６７４を通過するように、巻き戻しケーブル６７６によって下げられ得る。次に、ホイストプレート６７２が適切な高さである状態で、フック６８６を、標的容器１１０ｂのちょうど１つ上のレベルに配置された非標的容器に向かって摺動させることができ、係合機能６８９またはその非対象容器の他の機能と係合し、容器をホイストプレートに固定する。

次に、標的容器１１０ｂの上部に配置された非標的容器１１０ａのそれぞれは、最下部の非標的容器（ホイストプレートに固定された容器）が支持アーム６７０間に配置されるまでケーブルを上方に巻くことにより、ホイストプレート６７２によって持ち上げることができる。次に、マニピュレータロボット６００は、他の任意のスタック上の位置に駆動され得、それが運んでいる非標的ビンのそれぞれを解放することができる。ホイストプレート６７２は３面である（例えば、開放側を有する）ので、マニピュレータロボット６００は、１つまたは複数の容器がグリッド１２６の上に位置している場合でも、ロボットが運んでいるすべての非標的容器１１０ａを解放し、解放された非標的容器を移動させることができる。ホイストプレート６７２が完全に囲まれている場合、これは不可能である。本明細書に記載のホイストプレートまたは掘削装置のいずれも、ホイストプレート６７２と同様の開放側を有し得ることが理解されるであろう。マニピュレータロボット６００が非標的容器１１０ａのスタックを解放した後、マニピュレータロボット（または別のロボット）は、スタックから標的容器１１０ｂを回収することができる。マニピュレータロボット６００は、標的ビンからピッキングして、ロボットが運んでいる、または他の方法で近くにある注文ビンに把持した品目を配置する前に、標的容器１１０ｂから、ロボットによって保持された別の容器回収デバイス６６８によって固定された注文ビンに直接品目をピッキングするか、あるいは、標的ビン１１０ｂを別のスタックの上部に配置することができる。

あるいは、マニピュレータロボット６００は、単一の持ち上げで標的ビン１１０ｂおよび非標的ビン１１０ａのそれぞれを抽出することができる。単一の持ち上げ抽出は、非標的ビンのそれぞれの周りのホイストプレート６７２を下げ、ホイストプレートのラッチ６８６を標的ビンに固定し、標的ビンが支持アーム６７０の間（例えば、容器回収デバイス６６８の容器受容キャビティ内）に保持され、非標的ビンは、容器回収デバイスの上に配置されるまでホイストプレートを持ち上げることによって達成され得る。次に、マニピュレータロボット６００は、その容器回収デバイス６６８を、すべての容器を下げて解放する前に、正確に１つの容器を欠いている容器の別のスタックの上に配置することができ、標的容器１１０ｂがグリッド１２６の真下に配置され（例えば、それをピッキングできる最上レベルに）、非標的容器のそれぞれが標的容器の上に配置され、グリッドの上に積み重ねられるようになる。次に、ホイストプレート６７２は、上にある非標的容器１１０ａのそれぞれを把持し、非標的容器を他の任意のスタックに移動させることができ、これもまた、マニピュレータロボット６００によって固定された非標的容器の量以上の量の容器が欠落しているスタックである必要はない。言い換えれば、マニピュレータロボット６００は、１つまたは複数の容器がグリッドの上に配置される場合でも、任意選択で、非標的容器のそれぞれを同時に解放することができる。なぜなら、ホイストプレート６７２の開放側は、マニピュレータロボット６００が、他のタスクを実行するために解放された後、非標的容器１１０ａから離れるように駆動することを可能にするからである。マニピュレータロボット６００が複数の容器回収デバイス６６８を有する場合、容器回収デバイスは、独立してまたは同時に掘削動作を実行することができる（図２４に示されるように）。

変形の態様では、マニピュレータロボットは、マニピュレータロボット２００およびマニピュレータ６００の任意およびすべての機能を含むことができるが、以下で説明するように、その空気圧システムの詳細についてである。変形ロボットの空気圧システム３００は、図１７に概略的に示されている。この変形では、ロボットは保管構造からの空気圧に依存せず、代わりに、ロボットは、ロボットの車体に結合された変更された空気圧システムを有することができる。空気圧システムは、単層または単一の吸盤または変更された把持ツール３４８などの把持ツールと選択的に連通する第１の真空３０２および第２の真空３０４を有する二層真空を含み得る（図１８）。第１の真空３０２は、高流量（毎分大量の空気を置換することができる）を有する真空であり得るが、第２の真空３０４は、大気圧とのより大きな圧力差を生成することができる強力な真空発生器であり得る（これにより、吸盤で保持できるペイロードまたは力が増加する）。空気圧システム３００はさらに、２つの弁３０６ａ、３０６ｂ（総称して「弁３０６」）、例えば、サーボ弁を含み、これは、第１および第２の真空と把持ツール２４８または変更された把持ツール３４８との間の連通を制御するために、開状態と閉状態との間で切り替えることができる。

図１８に示されるように、変更された把持ツール３４８は、第１の吸盤３０８および第２の吸盤３１０を含み、これらは、第１の吸盤内に同心円状に配置され得る。第１の吸盤３０８および第２の吸盤３１０は、他の点では、把持ツール２４８の吸盤に関して前述したように一般的に形成され、したがって、再び詳細に説明されない。唯一の違いは、その変更された把持ツール３４８が、把持ツール２４８の単一の吸盤とは対照的に、二重の吸盤であるということである。第１の真空３０２、または高流量の真空は、第１の吸盤３０８と選択的に連通することができ、一方、第２の真空３０４、または高圧真空は、第２の吸盤３１０と選択的に連通することができる。マニピュレータロボット２００およびマニピュレータロボット６００に関して説明されたバッテリ交換機構のいずれかが、上記の単層または二層真空システム（またはオンボードコンプレッサーシステム）でさえ、外部ソースから空気圧供給にアクセスするマニピュレータロボット２００またはマニピュレータロボット６００よりもかなり多くのバッテリを使用するため空気圧システム３００を備えた変形ロボットに組み込まれ得ることが強調される。

空気圧システム３００の使用は、変形ロボットがロボット２００および／またはロボット６００に関して前述したように他の方法で動作されるので、把持タスクに関してのみ説明される。製品を把持する前に、弁３０６ａをその開位置に移行させて、第１の吸盤のリップが対応して標的製品の表面に一致するように変形するときに、第１の吸盤３０８に高流量の真空吸引力を提供することができる。初期密封が開始された後、弁３０６ｂを開状態に移行させることにより、真空３０４の高圧真空ラインが可能になる。高圧吸引力により、ピッキングアームは、高流量の真空のみで可能である場合よりも大きなペイロードを支持できる。このようにして、よりしっかりとした把持が提供され得る。もちろん、弁３０６ａおよび３０６ｂは両方とも、標的製品の初期の把持中、およびロボットが標的製品を解放することを望むまで、それらの開位置に設定することができる。あるいは、弁３０６ａおよび３０６ｂは、標的製品の所望の把持を達成するために、前後に、そして開状態、閉状態、および部分的に閉状態との間で切り替えることができる。

２つの比較的小さな真空源、高流量真空および高圧真空を利用して、それぞれ初期密封を作成し、製品をしっかりと把持することによって、真空の物理的サイズを小さくするため、ロボットの車体を劇的に変更する必要はない。このようにして、変形ロボットを使用して、従来技術に関して論じられた保管構造１１４内またはフレーム構造１４内に保管された製品をピースピックすることができる。

図１９は、複数の積み重ねられた容器１１０’を効率的に保管するように構成された変更されたロボットシステム１００’の斜視図である。変更されたロボットシステム１００’は、システム１００の上記のすべての機能および以下に説明される追加の機能を含む。例えば、追加のレール１２２’、１２４’、１２５’は、グリッド１２６（マニピュレータロボット２００、マニピュレータロボット６００および／または掘削ロボット２０５を支持する）の上に延び、単独で、または追加の支持部材と組み合わせて、ガントリーフレームを形成し得る。これは、ピッキングアーム２０６’がガントリーフレームの周りを動き、容器１１０’から在庫をピースピッキングすることを可能にする方法で、空気圧把持ツール２４８’を備えた１つまたは複数のロボットのピッキングアーム２０６’を支持する。このようにして、圧縮空気は、レール１２２’、１２４’、１２５’、および／または追加のレールを通って、容器１１０’から製品を把持するためのピッキングアーム２０６’の空気圧把持ツール２４８’に流れることができる。レール１２２’、１２４’、１２５’、またはグリッドの上に配置された追加の支持部材はまた、弁１５０と同様の１つまたは複数の弁を含み得、弁がマニピュレータロボット２００またはマニピュレータロボット６００（グリッド上に配置されている）にアクセス可能であり、マニピュレータロボットまたはマニピュレータロボット６００が空気圧供給システムに選択的に結合できるようにする。

あるいは、ロボットのピッキングアーム２０６’は、グリッドの上のフレームに固定され得、掘削ロボット２０５または別のビン運搬ロボットは、標的容器１１０’を固定ピッキングアームに輸送し得、これは、所望の品目を把持し、把持した品目をトランスポーターロボットが運ぶ注文ビンに入れ得る。このようにして、容器１１０’は、ピッキング／分類ステーションからポートを下って前後に輸送される必要はない。

図２０は、複数の積み重ねられた容器を効率的に保管するように構成されたさらに別の代替ロボットシステム１００’’の斜視図である。ロボットシステム１００’’は、ロボットシステム１００の上記のすべての機能および以下に説明する追加の機能を含む。マニピュレータロボット２００、またはマニピュレータロボット６００などの別のマニピュレータロボットは、グリッド１２６上のステーションに配置され（例えば、移動しないように）、グリッドの特定の領域内でのみ移動するように構成され、または他の方法で配置または倉庫の周囲を移動するように構成され得る。これらのロボットは、倉庫１０１の天井などの構造からぶら下がっている供給ライン１４０’’に恒久的または選択的に結合され得るか、さもなければグリッド１２６の表面または倉庫の床に向かって延びて、ロボットがグリッド上に配置されている場合、または倉庫内のグリッド外、例えば倉庫の床に配置されている場合は、空気供給へのアクセスを提供し得る。いくつかの実施形態では、供給ライン１４０’’は、例えば、供給ラインのケーブルたるみを管理するために、ドラッグチェーンケーブルキャリア、ケーブルリール開創器または同様のデバイスを介して収縮され得る。供給ライン１４０’’は、ロボットが供給ラインに結合されたときにマニピュレータロボットに電圧を供給するために、電源コードまたは他の機構をさらに含み得る。掘削ロボット２０５またはロボット６００などの容器運搬ロボットは、ロボットシステム１００に関して上で説明したように、在庫が容器からピッキングされて注文ビン２１４などの他の容器に置かれる前に、グリッドの特定の領域内に配置されたマニピュレータロボットに容器１１０を輸送することができる。

図２３を参照すると、マニピュレータロボットがグリッド１２６から離れて、倉庫の他の領域に配置され、製品の操作および／またはピースのピッキング、および／または梱包、非梱包、製造、または製造タスクなどの他のタスクを容易にする場合、圧送空気は、ロボット２００またはロボット６００などのマニピュレータロボットにも供給され得ることが理解されよう。例えば、圧送空気供給ラインは、本明細書に開示されるマニピュレータロボットのいずれかのカプラにアクセス可能である限り、棚内および／または倉庫の床内、および／またはロボットの上の構造からロボットに向かって下向きに延びるラインまたはホース内に提供され得る。このようにして、ロボットがグリッド１２６から駆動されて、棚からの在庫のピッキングおよび／またはピッキング／分類ステーションでのピッキング／分類された在庫の包装などの他の履行タスクを支援するとき、ロボットは、空気圧ツールを作動させるために空気圧供給にアクセスできる。その結果、同じコンパクトロボットを倉庫の様々な領域で使用して、様々な注文履行タスクを実行でき、倉庫床全体で任意の方向に駆動でき、大型のオンボードエアコンプレッサーを搭載したり、それぞれのロボットの移動中に他の供給ラインと絡まる可能性のある柔軟な供給ラインに恒久的につながれたりする必要はない。

図２６は、例示的な注文履行プロセスのステップを示すフローチャート２６００である。ブロック２６０２に示すように、在庫は、倉庫のドックドアまで運転する可能性のあるトラックを介して、倉庫１０１などの倉庫に到着する。容器は、手動で、またはトラック内のロボットシステムを使用して、ブロック２６０４でトラックから降ろされ、コンベヤ上に配置される。ブロック２６０６で、コンベヤまたは別のオペレータは、容器を倉庫１０１内の領域に移動させ、本明細書に記載のロボットのいずれかは、それらの容器回収デバイスを使用して、容器をピッキングし、ブロック２６０８によって表されるように、それらを倉庫の異なる所望の領域に輸送することができる。倉庫から品目を出荷するには、逆の順序で行う。言い換えれば、容器はロボットの容器回収デバイスによってコンベヤに運ばれ、次にトラックに運ばれる。

図２７は、別の例示的な注文履行プロセスのステップを示すフローチャート２７００である。ブロック２７０２に示すように、トラックは在庫を倉庫１０１などの倉庫に運び、フレームまたは上記のグリッド１２６と同様の「グリッド」構造の下に到着する。トラックは、コンバーチブル上部、上部に対して移動可能な床、または取り外し可能なパレット、ポッド、または出荷容器を有し得る。ブロック２７０４で、トラックは、その上部を取り除くか、その上部に対してその床を移動するか、さもなければ、そのパレット、ポッド、または出荷容器を露出させることができる。次に、本明細書に記載の容器回収デバイスを有するロボットのいずれも、露出した容器の上のグリッドを駆動し、ブロック２７０６で、トラックの荷台、パレット、ポッド、または出荷容器から容器を直接回収することができる。もう一度、倉庫から品目を出荷するために、逆のステップが実行される。より具体的には、ロボットは、容器を倉庫からトラックの上のグリッドに運び、容器をトラックの荷台に直接降ろすことができる。

前述のことを要約すると、ロボットのピッキング用の保管システムは、支持部材、移動式マニピュレータロボットを支持するための第１セットの平行レール、流体供給ライン、および流体供給ライン内に配置された複数の弁を含む保管構造を含み、各弁は、流体供給ラインが外部環境から分離されている閉状態と、流体供給ラインが移動式マニピュレータロボットに流体を供給するように構成されているように、流体供給ラインが外部環境と連通している、開状態とを有している。および／または

保管構造は、第１セットの平行レールに実質的に垂直に延びる第２セットの平行レールをさらに含み得、第１セットの平行レールおよび第２のセットは、複数のグリッドスペースを有するグリッドを形成する。および／または

グリッドが第１のグリッドであり、複数のグリッドスペースが第１の複数のグリッドスペースである場合、保管構造は、第３セットの平行レールおよび第３セットの平行レールに実質的に垂直に延びる第４セットの平行レールをさらに含み得、平行レールの第３および第４のセットは、第１のグリッドよりも高い位置にある第２のグリッドを形成し得、第２のグリッドは、複数の第２のグリッドスペースを有し得る。レールの第５のセットを含む傾斜路は、第１のグリッドおよび第２のグリッドを接続することができ、またはエレベータは、第１のグリッドおよび第２のグリッドを接続することができる。および／または

保管構造は、流体供給ラインと流体連通している流体源を含み得、流体源は、空気圧源であり得る。および／または

流体供給ラインは、第１セットの平行レールの外面に取り付けられ得る。および／または

流体供給ラインは、第１セットの平行レール内に埋め込まれ、その長手方向に延びるチャネルを含み得、複数の導管は、チャネルと、第１セットの平行レールの表面に隣接して配置されたそれぞれのポートとの間に延びることができる。および／または

複数の弁のうちの少なくとも１つは、導管のそれぞれの１つ内に少なくとも部分的に配置され得る。および／または

複数の弁のうちの少なくとも１つは、プラグに結合された付勢部材を含み得、弁が閉状態にあるとき、付勢部材は、プラグをポートに付勢し得る。および／または

保管システムは、保管構造内に保管された在庫品目をピッキングするための移動式マニピュレータロボットをさらに含み得、ロボットは、本体、本体に結合され、第１セットの平行レールに沿ってロボットの動きをガイドするように構成された移動性アセンブリ、複数の弁のうちの少なくとも１つと嵌合し、流体供給ラインから流体を受け取るようにサイズ設定および構成されたカプラ、在庫品目をピッキングするための空気圧把持ツールを備えたピッキングアームを含み得る。および／または

第１セットの平行レールは、充電または接地された電源から電圧を受け取るように構成された導電性金属を含み得る。および／または

導電性金属の表面の一部は、コーティングされた表面を介した電圧の伝達を防ぐために、陽極酸化または他の方法でコーティングされ得る。

在庫を回収するための移動式マニピュレータロボットも提供され、プロセッサ可読データを中央プロセッサに送信し、プロセッサ実行可能命令を中央プロセッサから受信するように構成されたインターフェースを有する本体、本体に結合された移動性アセンブリ、流体供給ラインから流体供給を受け取るためのポートに嵌合可能なカプラ、および本体に接続されたピッキングアームを含む。ピッキングアームは、在庫品目をピッキングするように構成された第１の空気圧把持ツールに結合されている。および／または

ロボットは、本体に取り付けられたツールホルダーをさらに含むことができ、ツールホルダーは、複数のリテーナを有することができる。および／または

ロボットは、第１の空気圧把持ツールとは異なるサイズ、構成、または材料を有する第２の空気圧把持ツールをさらに含み得、第１の空気圧把持ツールおよび第２の空気圧把持ツールは、ピッキングアームに交換可能に結合可能であり、複数のリテーナのうちのそれぞれの１つによって受容可能であり得る。および／または

第１の空気圧把持ツールは、追加のツール要素を有し得る。および／または

ロボットは、カプラの下流および第１の空気圧把持ツールの上流に設けられたベンチュリポンプをさらに含むことができる。および／または

ロボットは、帯電した表面から電圧を受け取るように構成された導電性接点をさらに含むことができる。および／または

移動性アセンブリは、複数のホイール、モータ、およびモータを複数のホイールのそれぞれに動作可能に結合するトランスミッションを含み得、モータは、各ホイールの配向を制御するように配置され得、それにより、ホイールは、第１の配向と第２の配向との間で同時に回転可能である。および／または

ロボットは、在庫品目の把持領域を決定することができる表面形状、表面テクスチャ、色または多孔性の少なくとも１つに関連する在庫データを収集するためのセンサをさらに含むことができる。および／または

第１の空気圧把持ツールは、吸盤であり得る。および／または

ロボットは、本体に結合された空気タンクをさらに含むことができ、空気タンクは、２０立方フィート未満であり得る。および／または

在庫は、高さを有する容器内に保管することができ、ピッキングアームは、容器の高さの少なくとも２倍である垂直方向にエンドエフェクタストロークを有することができる。および／または

ピッキングアームは、本体に結合されたベース部材、ベース部材に結合された水平延長部、水平延長部に結合された垂直延長部、垂直部材に結合され、垂直延長部に対して移動可能である位置決めアーム、ならびにばね、逆駆動可能なアクチュエータ、力制御アクチュエータのうちの少なくとも１つを含み得、または、適合把持要素を位置決めアームに結合して、受動的または能動的なコンプライアンスを提供することができる。

注文履行システムも提供され、注文履行システムは、容器内または棚に保管された在庫品目をピッキングするための保管システム内で２次元で移動可能な移動式マニピュレータロボットを含み、移動式マニピュレータロボットは、本体と、本体に結合されたホイールアセンブリであって、ホイールアセンブリは、複数のホイールと、保管システム内で本体を動かすためのアクチュエータと、を含む、ホイールアセンブリと、本体が配置されている保管システムに対する本体の位置を特定するためのセンサと、プロセッサ可読データを遠隔プロセッサに無線で送信し、遠隔プロセッサからプロセッサ実行可能命令を無線で受信するように構成されたインターフェースと、在庫品目の画像を取得するための画像化デバイスであって、画像化デバイスは、在庫データを収集するように構成される、画像化デバイスと、本体に結合されたピッキングマニピュレータであって、ピッキングマニピュレータは、少なくとも３つの自由度を有するピッキングマニピュレータと、ピッキングマニピュレータに結合可能な第１の空気圧把持要素および第２の空気圧把持要素であって、第１の空気圧把持要素または第２の空気圧把持要素の少なくとも１つは、適合材料で形成されており、また、第１の空気圧把持要素および第２の空気圧把持要素のそれぞれは、３次元ワークスペースのピッキングマニピュレータによって移動可能であり、容器の１つまたは棚の１つに保管されている在庫品目にアクセスして把持する、第１の空気圧把持要素および第２の空気圧把持要素と、第１の空気圧把持要素または第２の空気圧把持要素のうちの少なくとも１つと流体連通する嵌合端を有するカプラを含み、カプラの嵌合端は、弁と選択的に嵌合して、第１の空気圧把持要素または第２の空気圧把持要素の少なくとも１つを動作するための空気圧供給にアクセスするように構成され、システムは、カプラの嵌合端を弁に整列し、弁を閉状態から開状態に移行して、第１の空気圧把持要素または第２の空気圧把持要素の１つを空気圧供給と連通するように選択的に配置するように構成されている。および／または

第１の空気圧把持要素および第２の空気圧把持要素は、ピッキングマニピュレータ上にあってもよい。および／または

ピッキングマニピュレータは、第１の把持要素と連通している第１の空気圧ラインと、第２の空気圧把持要素と連通している第２の空気圧ラインとを含み得、第２の空気圧ラインは、第１の空気圧ラインから分離され得る。および／または

第１の空気圧把持要素は、第１のツール上に配置され得、第２の空気圧把持要素は、第１のツールとは異なる第２のツール上に配置され得る。および／または

ピッキングマニピュレータは、第１のツールおよび第２のツールをピッキングマニピュレータに取り外し可能に結合するための磁石を含み得る。および／または

ピッキングマニピュレータは、機械的接続を介して第１のツールおよび第２のツールに選択的かつ取り外し可能に結合可能であり得る。および／または

システムは、第１のツールおよび第２のツールをそれぞれ保持するための第１のリテーナおよび第２のリテーナを備えたツールホルダーをさらに含み得、第１のツールおよび第２のツールは、ロボットのピッキングマニピュレータにアクセス可能であり、ピッキングマニピュレータに交換可能に結合可能であり得る。および／または

ツールホルダーは、移動式マニピュレータロボットの本体に結合することができる。および／または

第１の空気圧把持要素または第２の空気圧把持要素のうちの少なくとも１つは、吸盤であり得る。および／または

第１の空気圧把持要素または第２の空気圧把持要素のうちの少なくとも１つは、空気圧で作動する指であり得る。および／または

ピッキングマニピュレータまたは第１の空気圧把持要素または第２の空気圧把持要素の１つをピッキングマニピュレータに結合する構成要素は、ばね、逆駆動可能なアクチュエータまたは力制御アクチュエータを含み得る。および／または

本体は、容器をロボットの受容キャビティに係合させて移動させるように構成されたラッチデバイスを含み得、受容キャビティは、上部が開いている。および／または

プロセッサ実行可能命令は、在庫品目を操作するための空気圧把持要素を選択する命令、在庫品目を操作するための命令、在庫品目を把持するための命令、または在庫品目を梱包するための命令のうちの少なくとも１つを含む制御命令であり得る。および／または

システムは、制御命令を生成するためのテレオペレータインターフェースをさらに含み得る。および／または

ホイールアセンブリは、第１の方向に延びる第１のプロファイルされたトラックに沿って本体の動きをガイドするように構成された複数のホイールを含むことができる。および／または

複数のホイールは、第１の方向に実質的に直交する第２の方向に延びる第２のプロファイルされたトラックに沿って本体の動きをガイドするようにさらに構成され得る。および／または

ロボットは、カプラの下流、および第１の空気圧把持要素または第２の空気圧把持要素のうちの少なくとも１つの上流に配置されたベンチュリポンプをさらに含むことができる。および／または

ロボットは、帯電した表面から電圧を受け取るための導電性接点をさらに含むことができる。および／または

システムは、容器または棚のうちの１つをさらに含み得、容器または棚は高さを有し、第１の空気圧把持要素は、移動式マニピュレータロボットによって、在庫品目を把持するために、高さの少なくとも２倍の距離で垂直方向に移動可能であり得る。および／または

ロボットは、グリッドベースの保管システム内に保管された在庫品目を回収するように構成され得、グリッドベースの保管システムは、垂直容器のスタックを収容するように配置されたフレームと、フレームの上に配置されたグリッドであって、グリッドは、第１セットの平行レールおよび第２のセットが、グリッドスペースを集合的に規定するように第１の方向に延びる第１セットの平行レールと、第１の方向に実質的に垂直な第２の方向に延びる第２セットの平行レールとを含み得、第１セットの平行レールおよび第２のセットは、第１セットの平行レールおよび第２セットの平行レールに沿ったホイールアセンブリの動きをガイドするプロファイルされたトラックを有し得る、グリッドと、在庫品目を保管するように構成された複数の容器であって、複数の容器は、互いに積み重ねて複数の垂直スタックを形成することができ、各垂直スタックは、それぞれのグリッドスペースの下に配置することができる、複数の容器と、フレームまたはグリッドの１つに結合できる空気圧供給ラインと、空気圧供給ラインと流体通信し得る空気圧源と、空気圧供給ラインと流体連通し得る複数の弁であって、各弁は、空気圧供給ラインが外部環境から分離されている閉状態と、空気圧供給ラインが外部環境と連通し、第１の空気圧把持要素および第２の空気圧把持要素のうちの少なくとも１つを動作させるために移動式マニピュレータロボットに空気を供給するように構成されている開状態とを有し得る、複数の弁と、を含み得る。および／または

ロボットは、弁を閉状態から開状態に機械的、磁気的、電気的または無線的に移行させるように構成され得る。および／または

第１セットの平行レールおよび第２のセットは、充電または接地された電源から電圧を受け取るように構成された導電性金属を含み得る。および／または

空気圧供給ラインは、第１セットの平行レールの内部に埋め込まれ、その長手方向に延びるチャネルを含み得、複数の導管は、チャネルと、第１セットの平行レールの表面に隣接して配置されたそれぞれのポートとの間に延びることができる。複数の弁のそれぞれが、導管のそれぞれの１つ内に少なくとも部分的に配置され得る。および／または

チャネルは、約２グリッドスペース以上の距離を連続的に延びることができる。および／または

各グリッドスペースは、隣接するレール側の間に配置された４つのレール側および４つの角によって規定され得、４つのレール側のうちの少なくとも１つまたは４つの角のうちの１つは、複数の弁のうちの１つを含み得る。および／または

空気圧供給ラインは、フレームの外面またはグリッドの外面に取り付けられ得る。および／または

空気圧供給ラインは、グリッドから離間され、カプラにアクセス可能な表面に取り付けられ得る。

注文履行システムも提供され、注文履行システムは、在庫品目をピッキングするために倉庫内で移動可能な移動式マニピュレータロボットを含み、移動式マニピュレータロボットは、本体と、本体に結合されたホイールアセンブリであって、ホイールアセンブリは、複数のホイールと、倉庫内で本体を動かすためのアクチュエータと、を含む、ホイールアセンブリと、本体が配置されている倉庫に対する本体の位置を特定するためのセンサと、プロセッサ可読データを遠隔プロセッサに無線で送信し、遠隔プロセッサからプロセッサ実行可能命令を無線で受信するように構成されたインターフェースと、在庫品目の画像を取得するための画像化デバイスであって、画像化デバイスは、在庫データを収集するように構成されている、画像化デバイスと、本体に結合されたピッキングマニピュレータであって、ピッキングマニピュレータは少なくとも３自由度を有する、ピッキングマニピュレータと、適合材料で形成され、ピッキングマニピュレータに結合可能な第１の空気圧把持ツールであって、第１の空気圧把持ツールは、３次元ワークスペース内でピッキングマニピュレータによって移動可能であり、在庫品目にアクセスして把持する、第１の空気圧把持ツールと、本体に結合可能で、容器受容スペースを有する容器回収デバイスであって、容器回収デバイスは、上面、下面、および上面と下面を貫通する開口部を有するホイストプレートを含み、ホイストプレートは、本体に対して垂直方向に延長可能であり、容器受容スペース内で容器と係合して移動する、容器回収デバイスと、を含む。および／または

容器回収デバイスは、容器と係合するためのラッチまたはフックのセットを含み得、ラッチまたはフックは、ホイストプレートに対して摺動可能または旋回可能であり得る。および／または

ホイストプレートは、開放側を有し得る。および／または

システムは、ピッキングマニピュレータに結合可能な第２の空気圧把持ツールをさらに含むことができ、第２の空気圧把持ツールは、在庫品目にアクセスして把持するためにピッキングマニピュレータによって移動可能であり得る。および／または

移動式マニピュレータロボットは、第１の空気圧把持ツールおよび第２の空気圧把持ツールのそれぞれの１つを保持するための第１のリテーナおよび第２のリテーナを備えたツールホルダーをさらに含むことができる。および／または

移動式マニピュレータロボットは、画像化デバイスまたはピッキングマニピュレータのうちの少なくとも１つと通信するオンボードプロセッサをさらに含むことができ、ピッキングマニピュレータは、遠隔プロセッサからプロセッサ実行可能命令を受信したとき、またはオンボードプロセッサから命令を実行したときに、第１の空気圧把持ツールおよび第２の空気圧把持ツールに交換可能に結合するように構成され得る。および／または

システムは、在庫品目を保管するための保管構造および複数の容器をさらに含むことができ、複数の容器は、保管構造内で垂直スタックに配置することができる。および／または

システムは、保管構造に結合されたツールホルダーをさらに含むことができ、ツールホルダーは、複数のリテーナを有することができる。および／または

システムは、容器の上に配置されたグリッドをさらに含み得、グリッドは、第１セットの平行レールおよび第２のセットが、集合的にグリッドスペースを規定するように、第１の方向に延びる第１セットの平行レールと、第１の方向に実質的に垂直な第２の方向に延びる第２セットの平行レールとを含み得る。第１セットの平行レールおよび第２のセットは、第１セットの平行レールおよび第２セットの平行レールに沿ったホイールアセンブリの動きをガイドするためのプロファイルされたトラックを有し得、各垂直スタックは、それぞれのグリッドスペースの下に配置でき、容器回収デバイスは、グリッドの下およびそれぞれのグリッドスペース内で延びることができ、受容キャビティ内の複数の容器のうちの１つと係合して持ち上げることができる。および／または

複数の容器のうちの１つが複数の非標的容器の下に配置された標的容器である場合、ホイストプレートの開口部は、ホイストプレートが非標的容器のそれぞれの周囲の周りを摺動することができるようなサイズにすることができる。および／または

容器回収デバイスは、第１の容器回収デバイスであり得、第１のスタックから第１の容器を持ち上げるために、本体の第１の側に配置され得る。移動式マニピュレータデバイスは、第１のスタックとは異なる第２のスタックから第２の容器を持ち上げるために、本体の第２の側に配置された第２の容器回収デバイスをさらに含むことができる。

注文履行システムも提供され、注文履行システムは、倉庫に次を含む保管構造を備え、第１セットの平行レールおよび第２のセットが集合的にグリッドスペースを規定するように、第１の方向に延びる第１セットの平行レールと、第１の方向に実質的に垂直な第２の方向に延びる第２セットの平行レールとを含むグリッドと、垂直に配置された容器のスタックであって、スタックは、グリッドスペースのそれぞれの下に配置されるように構成された、スタックと、容器の１つに保管されている在庫品目をピッキングするための移動式マニピュレータロボットと、を含み、移動式マニピュレータロボットは、ホイールアセンブリに結合された本体であって、ホイールアセンブリは、複数のホイールと、グリッドに沿って本体を動かすためのアクチュエータと、を含む、本体と、本体が配置されているグリッドに対する体の位置を特定するセンサと、プロセッサ可読データを遠隔プロセッサに無線で送信し、遠隔プロセッサからプロセッサ実行可能命令を無線で受信するように構成されたインターフェースと、在庫品目の画像を取得するための画像化デバイスであって、画像化デバイスは、在庫データを収集するように構成されている、画像化デバイスと、本体に結合されたピッキングマニピュレータであって、ピッキングマニピュレータは少なくとも３自由度を有する、ピッキングマニピュレータと、ピッキングマニピュレータに結合可能な第１の空気圧把持要素および第２の空気圧把持要素であって、第１の空気圧把持要素および第２の空気圧把持要素のそれぞれは、３次元ワークスペース内でピッキングマニピュレータによって移動可能であり、容器の１つに保管されている在庫品目にアクセスして把持し、第１の空気圧把持要素は、第１の吸盤を含む、第１の空気圧把持要素および第２の空気圧把持要素と、エネルギー源から電力を受け取るための導電性接点と、画像化デバイスまたはピッキングマニピュレータの少なくとも１つと通信するオンボードプロセッサと、を含み、ピッキングマニピュレータは、遠隔プロセッサからプロセッサ実行可能命令を受信した後、またはオンボードプロセッサから命令を実行した後、第１の空気圧把持要素または第２の空気圧把持要素の１つを在庫品目と係合するように構成される。および／または

マニピュレータロボットは、第１の吸盤を動作するためのオンボードコンプレッサーまたは真空をさらに含むことができる。および／または

エネルギー源は、グリッドの帯電した表面であり得る。および／または

エネルギー源は、オンボードバッテリであり得る。および／または

保管構造は、保管構造に結合された空気圧供給ライン、および空気圧供給ラインと流体連通している複数の弁をさらに含み得、各弁は、閉状態と開状態との間で移行可能であり、移動式マニピュレータロボットは、吸盤と流体連通する嵌合端を有するカプラをさらに含むことができ、カプラの嵌合端は、空気圧供給ラインからの空気圧供給にアクセスするために弁の１つと選択的に嵌合するように構成され得る。および／または

第２の空気圧把持要素は、第２の吸盤を含み得る。移動式マニピュレータロボットは、カプラと第１の吸盤との間に延びる第１の流体ラインと、カプラと第２の吸盤との間に延びる第２の流体ラインとをさらに含み得る。第１の流体ライン内の空気圧または流量は、第２の流体ライン内の空気圧または流量に対して独立して制御可能であり得る。および／または

第１の吸盤および第２の吸盤は、単一の空気圧把持ツール上に配置することができる。および／または

第１の吸盤は、第１の空気圧把持ツール上に配置され得、第２の空気圧把持要素は、第１の空気圧把持ツールとは異なる第２の空気圧把持ツール上に配置され得る。および／または

ロボットは、第１の流体ラインと流体連通している第１のベンチュリポンプと、第２の流体ラインと流体連通している第２のベンチュリポンプとをさらに含むことができる。および／または

レールを有する保管構造内に保管された容器から在庫品目をピッキングするための移動式マニピュレータロボットも提供され、ロボットは、プロセッサ可読データを遠隔プロセッサに送信し、遠隔プロセッサからプロセッサ実行可能命令を受信するように構成されたインターフェースを含む本体と、本体に結合されたホイールアセンブリであって、ホイールアセンブリは、複数のホイールと、保管構造のレールに沿って本体を動かすためのアクチュエータと、を含むホイールアセンブリと、在庫品目の画像を取得するための画像化センサと、本体に結合されたツールホルダーであって、ツールホルダーは、第１のリテーナと第２のリテーナを備えている、ツールホルダーと、第１のリテーナ内に配置可能な第１のツールと、第２のリテーナ内に配置可能な第２のツールと、本体に接続されたピッキングアームと、ホイールアセンブリ、画像化センサ、またはピッキングアームの少なくとも１つと通信するオンボードプロセッサと、を含み、ピッキングアームは、遠隔プロセッサまたはオンボードプロセッサの１つから命令を受信すると、第１のツールおよび第２のツールに交換可能に結合するように構成される。および／または

第１のツールは、第２のツールとは異なるサイズ、構成、または材料を有し得る。および／または

ピッキングアームは、第１の空気圧ラインおよび第１の空気圧ラインから分離された第２の空気圧ラインを有する位置決めアームを含み得る。および／または

第１のツールは、単一の空気圧把持要素を含み得る。および／または

第１のツールは、位置決めアームに結合することができ、第１の空気圧ラインおよび第２の空気圧ラインは、単一の空気圧把持要素と連通することができる。および／または

第２のツールは、第１の空気圧把持要素および第２の空気圧把持要素を有する空気圧把持ツールを含み得る。および／または

第２のツールは、位置決めアームに結合され得、第１の空気圧ラインは、第１の空気圧把持要素と連通し、第２の空気圧把持要素から分離され得、第２の空気圧ラインは、第２の空気圧把持要素と連通し、第１の空気圧把持要素から分離され得る。および／または

ロボットは、第１の空気圧ラインと連通している第１のベンチュリポンプと、第２の空気圧ラインと連通している第２のベンチュリポンプとをさらに含むことができる。および／または

ツールホルダーは、第１のツールを第１のリテーナ内に固定し、第２のツールを第２のリテーナ内に固定するための磁性材料または適合材料のうちの少なくとも１つを含み得る。および／または

ピッキングアームは、第１のツールおよび第２のツールをピッキングアームに取り外し可能に結合するための磁石を含み得る。および／または

ピッキングアームは、非磁性のプッシュ／プル接続またはツイストロック接続を介して、第１のツールおよび第２のツールに選択的かつ取り外し可能に結合可能であり得る。および／または

ロボットは、供給ラインから流体供給を受け取るためにポートに嵌合可能なカプラをさらに含み得る。

高さを有する容器から在庫品目をピッキングするための移動式マニピュレータロボットも提供され、容器は、第１の方向に延びるレールの第１のセットと、レールの第１のセットに垂直な第２の方向に延びるレールの第２のセットとを含むグリッドの下に保管され、ロボットは、プロセッサ可読データを遠隔プロセッサに送信し、遠隔プロセッサからプロセッサ実行可能命令を受信するように構成されたインターフェースを含む本体と、本体に結合された複数のホイールと、本体をレールの第１のセットおよび第２のセットに沿って移動させるように構成されたアクチュエータと、を含むホイールアセンブリと、在庫品目の画像を取得するための画像化センサと、本体に接続され、把持ツールに選択的に結合可能で容器から在庫品目をピッキングするピッキングアームであって、ピッキングアームは、把持ツールが容器の高さの少なくとも２倍である垂直方向のストロークを有するように移動可能である、ピッキングアームと、を含む。および／または

把持ツールは、空気圧で作動され、適合材料で形成され得る。および／または

垂直方向の把持ツールのストロークは、容器の高さの少なくとも３倍であり得る。および／または

ピッキングアームは、本体に結合されたベース部材と、ベース部材に結合され、ベース部材に対して第１の線形経路に沿って移動可能な第１の延長部であって、第１の線形経路は、垂直成分を有し、第１の最大垂直距離を規定し得る、第１の延長部と、第１の延長部に結合され、第１の延長部に対して第２の線形経路に沿って移動可能な位置決めアームであって、第２の線形経路は、垂直成分を有し、第２の最大垂直距離を規定することができる、位置決めアームと、を含み得る。および／または

第１の最大垂直距離および第２の最大垂直距離の組み合わせは、容器の高さの少なくとも２倍に等しくあり得る。および／または

ロボットのピッキングアームは、受動的コンプライアンスを提供するために、位置決めアームに結合された弾性要素をさらに含み得る。および／または

ロボットは、能動的コンプライアンスを提供するために、位置決めアームに結合された逆駆動可能なアクチュエータまたは力制御されたアクチュエータのうちの少なくとも１つをさらに含み得る。および／または

把持ツールは、吸盤、発泡真空グリッパ、ユニバーサルジャミンググリッパ、または複数の空気圧で作動する指のうちの少なくとも１つを含み得る。

レールを有する保管構造内に保管された容器から在庫品目をピッキングするための移動式マニピュレータロボットも提供され、ロボットは、プロセッサ可読データを遠隔プロセッサに送信し、遠隔プロセッサからプロセッサ実行可能命令を受信するように構成されたインターフェースを含む本体と、本体に結合されたホイールアセンブリであって、ホイールアセンブリは、複数のホイールと、保管構造のレールに沿って本体を動かすためのアクチュエータを含む、ホイールアセンブリと、在庫品目の画像を取得するための画像化センサと、本体に結合されたツールホルダーであって、第１のリテーナおよび第２のリテーナを有するツールホルダーと、第１のリテーナ内に配置可能な第１のツールと、第２のリテーナ内に配置可能な第２のツールと、本体に接続されたピッキングアームと、ホイールアセンブリ、画像化センサ、またはピッキングアームの少なくとも１つと通信するオンボードプロセッサと、を含み、ピッキングアームは、遠隔プロセッサまたはオンボードプロセッサの１つから命令を受信すると、第１のツールおよび第２のツールに交換可能に結合するように構成される。および／または

第１のツールは、位置決めアームに結合され得、第１および第２の空気圧は、単一の空気圧把持要素と連通し得る。および／または

ツールホルダーは、第１のツールを第１のリテーナ内に固定し、第２のツールを第２のリテーナ内に固定するための磁性材料または適合材料のうちの少なくとも１つをさらに含み得る。および／または

高さを有する容器から在庫品目をピッキングするための移動式マニピュレータロボットも提供され、容器は、第１の方向に延びるレールの第１のセットと、レールの第１のセットに垂直な第２の方向に延びるレールの第２のセットとを含むグリッドの下に保管され、ロボットは、プロセッサ可読データを遠隔プロセッサに送信し、遠隔プロセッサからプロセッサ実行可能命令を受信するように構成されたインターフェースを含む本体と、本体に結合された複数のホイールと、本体をレールの第１のセットおよび第２のセットに沿って移動させるように構成されたアクチュエータと、を含むホイールアセンブリと、在庫品目の画像を取得するための画像化センサと、本体に接続され、把持ツールに選択的に結合可能で容器から在庫品目をピッキングする、ピッキングアームであって、ピッキングアームは、把持ツールが容器の高さの少なくとも２倍である垂直方向のストロークを有するように移動可能である、ピッキングアームと、を含む。および／または

ピッキングアームは、本体に結合されたベース部材と、ベース部材に結合され、ベース部材に対して第１の線形経路に沿って移動可能な第１の延長部であって、第１の線形経路は垂直成分を有し、第１の最大垂直距離を規定する、第１の延長部と、第１の延長部に結合され、第１の延長部に対して第２の線形経路に沿って移動可能な位置決めアームであって、第２の線形経路は垂直成分を有し、第２の最大垂直距離を規定する、位置決めアームと、を含み得。および／または

ロボットは、受動的コンプライアンスを提供するために、位置決めアームに結合された弾性要素をさらに含み得る。および／または

本明細書の開示は、特定の実施形態を参照して説明されてきたが、これらの実施形態は、本開示の原理および適用の単なる例示であることが理解されるべきである。したがって、例示的な実施形態に多数の修正を加えることができ、添付の特許請求の範囲によって規定される本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、他の取り決めを考案することができることを理解されたい。

本明細書に記載のシステムおよび方法は、倉庫または流通履行センター内の在庫品目の効率的な保管および回収を可能にする。

Claims

ロボットのピッキング用の保管システムであって、
複数の容器を収容するように構成された保管構造であって、前記保管構造は、支持部材、移動式マニピュレータロボットを支持するための第１セットの平行レール、および、流体供給ラインを含む、保管構造と、
前記流体供給ライン内に配置された複数の弁であって、前記複数の弁の各弁は、前記流体供給ラインが外部環境から分離されている閉状態、および、前記流体供給ラインが前記移動式マニピュレータロボットに流体を供給するように構成されているように、前記流体供給ラインが前記外部環境と連通する開状態、を有する、複数の弁と、
を含む、システム。
前記保管構造は、前記第１セットの平行レールに実質的に垂直に延びる第２セットの平行レールをさらに含み、前記第１セットの平行レールおよび前記第２セットの平行レールは、複数のグリッドスペースを有するグリッドを形成する、請求項１に記載のシステム。
前記グリッドは第１のグリッドであり、前記複数のグリッドスペースは第１の複数のグリッドスペースであり、さらに
第３セットの平行レールおよび前記第３セットの平行レールに実質的に垂直に延びる第４セットの平行レールであって、前記第３セットの平行レールと前記第４セットの平行レールが、前記第１のグリッドより上にある第２のグリッドを形成し、前記第２のグリッドは複数の第２のグリッドスペースを有する、第３セットの平行レールおよび第４セットの平行レールと、
前記第１のグリッドと前記第２のグリッドを接続する第５セットのレール、または前記第１のグリッドと前記第２のグリッドを接続するエレベータを含む傾斜路と、
を含む、請求項２に記載のシステム。
前記流体供給ラインと流体連通している流体源をさらに含み、前記流体源が空気圧源である、請求項１に記載のシステム。
前記流体供給ラインが前記第１セットの平行レールの外面に取り付けられている、請求項１に記載のシステム。
前記流体供給ラインは、前記第１セットの平行レール内に埋め込まれ、その長手方向に延びるチャネルと、前記チャネルと前記第１セットの平行レールの表面に隣接して配置されたそれぞれのポートとの間に延びる複数の導管とを含む、請求項１に記載のシステム。
前記複数の弁のうちの少なくとも１つが、前記導管のうちのそれぞれの１つ内に少なくとも部分的に配置されている、請求項６に記載のシステム。
前記複数の弁のうちの少なくとも１つは、プラグに結合された付勢部材を含み、前記弁が前記閉状態にあるとき、前記付勢部材は、前記プラグを前記ポートに付勢する、請求項７に記載のシステム。
前記保管構造内に保管された在庫品目をピッキングするための前記移動式マニピュレータロボットをさらに含み、
前記移動式マニピュレータロボットは、
本体と、
前記本体に結合され、前記第１セットの平行レールに沿って前記移動式マニピュレータロボットの動きをガイドするように構成された移動性アセンブリと、
前記複数の弁のうちの少なくとも１つと嵌合し、前記流体供給ラインから流体を受け取るようにサイズ設定および構成されたカプラと、
在庫品目をピッキングするための空気圧把持ツールを備えたピッキングアームと、
を含む、請求項６に記載のシステム。
前記第１セットの平行レールが、充電または接地された電源から電圧を受け取るように構成された導電性金属を含む、請求項１に記載のシステム。
前記導電性金属の表面の一部が、前記コーティングされた表面を介した前記電圧の伝達を防止するために陽極酸化または他の方法でコーティングされている、請求項１０に記載のシステム。
在庫を回収するための移動式マニピュレータロボットであって、
プロセッサ可読データを中央プロセッサに送信し、前記中央プロセッサからプロセッサ実行可能命令を受信するように構成されたインターフェースを含む本体と、
前記本体に結合された移動性アセンブリと、
流体供給ラインから流体供給を受け取るためのポートに嵌合可能なカプラと、
前記本体に接続されたピッキングアームであって、前記ピッキングアームは、在庫品目をピッキングするように構成された第１の空気圧把持ツールに結合されている、ピッキングアームと、
を含む、移動式マニピュレータロボット。
前記本体に取り付けられたツールホルダーをさらに含み、前記ツールホルダーは複数のリテーナを有する、請求項１２に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記第１の空気圧把持ツールとは異なるサイズ、構成、または材料を有する第２の空気圧把持ツールをさらに含み、前記第１の空気圧把持ツールおよび前記第２の空気圧把持ツールのそれぞれは、前記ピッキングアームに交換可能に結合可能であり、前記複数のリテーナのうちのそれぞれの１つによって受容可能である、請求項１３に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記第１の空気圧把持ツールは、追加のツール要素を有する、請求項１２に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記カプラの下流および前記第１の空気圧把持ツールの上流に提供されるベンチュリポンプをさらに含む、請求項１２に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記帯電した表面から電圧を受け取るための導電性接点をさらに含む、請求項１２に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記移動性アセンブリは、複数のホイール、モータ、および前記モータを前記複数のホイールのそれぞれに動作可能に結合するトランスミッションを含み、前記モータは、前記ホイールのそれぞれの配向を制御するように配置されており、これにより、前記ホイールは、第１の配向と第２の配向との間で同時に回転可能である、請求項１２に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記在庫品目の把持領域を決定することができる表面形状、表面テクスチャ、色または多孔性のうちの少なくとも１つに関連する在庫データを収集するためのセンサをさらに含む、請求項１２に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記第１の空気圧把持ツールは吸盤である、請求項１２に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記本体に結合された空気タンクをさらに含み、前記空気タンクは２０立方フィート未満である、請求項１２に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記在庫が高さを有する容器内に保管され、前記ピッキングアームが、前記容器の前記高さの少なくとも２倍である垂直方向にエンドエフェクタストロークを有する、請求項１２に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記ピッキングアームは、
前記本体に結合されたベース部材と、
前記ベース部材に結合された水平延長部と、
前記水平延長部に結合された垂直延長部と、
前記垂直部材に結合された位置決めアームであって、前記位置決めアームは、前記垂直延長部に対して移動可能である、位置決めアームと、
を含み、
ばね、逆駆動可能なアクチュエータ、力制御アクチュエータ、または適合把持要素のうちの少なくとも１つが前記位置決めアームに結合されて、受動的または能動的なコンプライアンスを提供する、請求項１２に記載の移動式マニピュレータロボット。
注文履行システムであって、
容器内または棚に保管されている在庫品目をピッキングするために、保管システム内において２次元で移動可能な移動式マニピュレータロボットを含み、
前記移動式マニピュレータロボットは、
本体と、
前記本体に結合されたホイールアセンブリであって、前記ホイールアセンブリは、複数のホイール、および、前記保管システム内で前記本体を動かすためのアクチュエータ、を含むホイールアセンブリと、
前記本体が配置されている前記保管システムに対する前記本体の位置を特定するためのセンサと、
プロセッサ可読データを遠隔プロセッサに無線で送信し、前記遠隔プロセッサからプロセッサ実行可能命令を無線で受信するように構成されたインターフェースと、
前記在庫品目の画像を取得するための画像化デバイスであって、前記画像化デバイスは、在庫データを収集するように構成されている、画像化デバイスと、
前記本体に結合されたピッキングマニピュレータであって、前記ピッキングマニピュレータは少なくとも３自由度を有する、ピッキングマニピュレータと、
前記ピッキングマニピュレータに結合可能な第１の空気圧把持要素および第２の空気圧把持要素であって、前記第１の空気圧把持要素または前記第２の空気圧把持要素のうちの少なくとも１つは、適合材料で形成され、前記第１の空気圧把持要素および前記第２の空気圧把持要素のそれぞれは、３次元ワークスペース内で前記ピッキングマニピュレータによって移動可能であり、前記容器の１つまたは前記棚の１つに保管されている前記在庫品目にアクセスして把持する、第１の空気圧把持要素および第２の空気圧把持要素と、
前記第１の空気圧把持要素または前記第２の空気圧把持要素のうちの少なくとも１つと流体連通する嵌合端を有するカプラであって、前記カプラの嵌合端は、前記第１の空気圧把持要素または前記第２の空気圧把持要素のうちの少なくとも１つを動作するための空気圧供給にアクセスするために弁と選択的に嵌合するように構成される、カプラと、
を含み、
前記システムは、前記カプラの前記嵌合端を前記弁に整列し、前記弁を閉状態から開状態に移行させて、前記第１の空気圧把持要素または前記第２の空気圧把持要素の１つを前記空気圧供給と連通して選択的に配置するように構成される、注文履行システム。
前記第１の空気圧把持要素および前記第２の空気圧把持要素は、前記ピッキングマニピュレータ上にある、請求項２４に記載のシステム。
前記ピッキングマニピュレータが、前記第１の把持要素と連通する第１の空気圧ライン、および、前記第２の空気圧把持要素と連通する第２の空気圧ライン、を含み、前記第２の空気圧ラインが前記第１の空気圧ラインから分離されている、請求項２４に記載のシステム。
前記第１の空気圧把持要素は、第１のツール上に配置され、前記第２の空気圧把持要素は、前記第１のツールとは異なる第２のツール上に配置される、請求項２４に記載のシステム。
前記ピッキングマニピュレータは、前記第１のツールおよび前記第２のツールを前記ピッキングマニピュレータに取り外し可能に結合するための磁石を含む、請求項２７に記載のシステム。
前記ピッキングマニピュレータは、機械的接続を介して前記第１のツールおよび前記第２のツールに選択的かつ取り外し可能に結合可能である、請求項２７に記載のシステム。
前記第１のツールおよび前記第２のツールをそれぞれ保持するための第１のリテーナおよび第２のリテーナを有するツールホルダーをさらに含み、前記第１のツールおよび前記第２のツールは、前記移動式マニピュレータロボットの前記ピッキングマニピュレータにアクセス可能であり、前記ピッキングマニピュレータに交換可能に結合可能である、請求項２７に記載のシステム。
前記ツールホルダーは、前記移動式マニピュレータロボットの前記本体に結合されている、請求項３０に記載のシステム。
前記第１の空気圧把持要素または前記第２の空気圧把持要素のうちの少なくとも１つが吸盤である、請求項２４に記載のシステム。
前記第１の空気圧把持要素または前記第２の空気圧把持要素のうちの少なくとも１つは、空気圧で作動する指である、請求項２４に記載のシステム。
前記ピッキングマニピュレータまたは前記第１の空気圧把持要素または前記第２の空気圧把持要素の１つを前記ピッキングマニピュレータに結合する構成要素は、ばね、逆駆動可能なアクチュエータまたは力制御アクチュエータを含む、請求項２４に記載のシステム。
前記本体は、容器を前記移動式マニピュレータロボットの受容キャビティに係合させて移動させるように構成されたラッチデバイスを含み、前記受容キャビティは、上部が開いている、請求項２４に記載のシステム。
前記プロセッサ実行可能命令は、前記在庫品目を操作するための空気圧把持要素を選択する命令、前記在庫品目を操作するための命令、前記在庫品目を把持するための命令、または前記在庫品目を梱包するための命令のうちの少なくとも１つを含む制御命令である、請求項２４に記載のシステム、
前記制御命令を生成するためのテレオペレータインターフェースをさらに含む、請求項２４に記載のシステム。
前記ホイールアセンブリは、第１の方向に延びる第１のプロファイルされたトラックに沿って前記本体の動きをガイドするように構成された複数のホイールを含む、請求項２４に記載のシステム。
前記複数のホイールは、前記第１の方向に実質的に直交する第２の方向に延びる第２のプロファイルされたトラックに沿って前記本体の動きをガイドするようにさらに構成される、請求項３８に記載のシステム。
前記移動式マニピュレータロボットが、前記カプラの下流および前記第１の空気圧把持要素または前記第２の空気圧把持要素のうちの少なくとも１つの上流に配置されたベンチュリポンプをさらに含む、請求項２４に記載のシステム。
前記移動式マニピュレータロボットは、帯電した表面から電圧を受け取るための導電性接点をさらに含む、請求項２４に記載のシステム。
容器または棚のうちの１つをさらに含み、前記容器または前記棚は高さを有し、前記第１の空気圧把持要素は、前記移動式マニピュレータロボットによって、前記在庫品目を把持するために前記高さの少なくとも２倍の距離で垂直方向に移動可能である、請求項２４に記載のシステム。
前記移動式マニピュレータロボットは、グリッドベースの保管システム内に保管された在庫品目を回収するように構成され、
前記グリッドベースの保管システムは、
垂直容器のスタックを収容するように配置されたフレームと、
前記フレームの上に配置されたグリッドであって、第１セットの平行レールおよび第２セットの平行レールが集合的にグリッドスペースを規定するように、第１の方向に延びる前記第１セットの平行レールと、前記第１の方向に実質的に垂直な第２の方向に延びる前記第２セットの平行レールと、を含み、前記第１セットの平行レールおよび前記第２セットの平行レールは、前記第１セットの平行レールおよび前記第２セットの平行レールに沿った前記ホイールアセンブリの動きをガイドするためにプロファイルされたトラックを有する、グリッドと、
前記在庫品目を保管するように構成された複数の容器であって、前記複数の容器は、互いに積み重ね可能で、複数の垂直スタックを形成し、各垂直スタックは、それぞれのグリッドスペースの下に配置できる、複数の容器と、
前記フレームまたは前記グリッドの１つに結合された空気圧供給ラインと、
前記空気圧供給ラインと流体通信する空気圧源と、
前記空気圧供給ラインと流体連通している複数の弁であって、前記複数の弁の各弁は、前記空気圧供給ラインが外部環境から分離されている閉状態、および、前記空気圧供給ラインが外部環境と連通し、前記第１の空気圧把持要素および前記第２の空気圧把持要素のうちの少なくとも１つを動作させるために、前記移動式マニピュレータロボットに空気を供給するように構成されている開状態、を有する、複数の弁と、
を含む、請求項２４に記載のシステム。
前記移動式マニピュレータロボットが、前記複数の弁を前記閉状態から前記開状態に、機械的、磁気的、電気的または無線的に移行させるように構成される、請求項４３に記載のシステム。
前記第１セットの平行レールおよび前記第２セットの平行レールは、充電または接地された電源から電圧を受け取るように構成された導電性金属を含む、請求項４３に記載のシステム。
前記空気圧供給ラインは、前記第１セットの平行レール内に埋め込まれ、その長手方向に延びるチャネルと、前記チャネルと前記第１セットの平行レールの表面に隣接して配置されたそれぞれのポートとの間に延びる複数の導管とを含み、前記複数の弁のそれぞれは、前記導管のそれぞれの１つの中に少なくとも部分的に配置されている、請求項４３に記載のシステム。
前記チャネルが、約２グリッドスペース以上の距離を連続的に延びる、請求項４３に記載のシステム。
前記複数の弁のうちの少なくとも１つは、プラグに結合された付勢部材を含み、前記弁が前記閉状態にあるとき、前記付勢部材は、前記プラグを前記ポートに付勢する、請求項４３に記載のシステム。
各グリッドスペースは、隣接するレール側の間に配置された４つのレール側および４つの角によって規定され、前記４つのレール側のうちの少なくとも１つまたは前記４つの角のうちの１つは、前記複数の弁のうちの１つを含む、請求項４３に記載のシステム。
前記空気圧供給ラインが、前記フレームの外面または前記グリッドの外面に取り付けられている、請求項４３に記載のシステム。
前記空気圧供給ラインは、前記グリッドから離間され、前記カプラにアクセス可能な表面に取り付けられている、請求項４３に記載のシステム。
注文履行システムであって、
在庫品目をピッキングするために倉庫内で移動可能な移動式マニピュレータロボットを含み、
前記移動式マニピュレータロボットは、
本体と、
前記本体に結合されたホイールアセンブリであって、前記ホイールアセンブリは、複数のホイールと、前記倉庫内で前記本体を動かすためのアクチュエータと、を含む、ホイールアセンブリと、
前記本体が配置されている前記倉庫に対する前記本体の位置を特定するためのセンサと、
プロセッサ可読データを遠隔プロセッサに無線で送信し、前記遠隔プロセッサからプロセッサ実行可能命令を無線で受信するように構成されたインターフェースと、
前記在庫品目の画像を取得するための画像化デバイスであって、前記画像化デバイスは、在庫データを収集するように構成されている、画像化デバイスと、
本体に結合されたピッキングマニピュレータであって、前記ピッキングマニピュレータは少なくとも３自由度を有する、ピッキングマニピュレータと、
適合材料で形成され、前記ピッキングマニピュレータに結合可能な第１の空気圧把持ツールであって、前記第１の空気圧把持ツールは、３次元ワークスペース内で前記ピッキングマニピュレータによって移動可能であり、在庫品目にアクセスして把持する、第１の空気圧把持ツールと、
前記本体に結合可能で、容器受容スペースを有する容器回収デバイスであって、前記容器回収デバイスは、上面、下面、および前記上面と前記下面を通って延びる開口部を有するホイストプレートを含み、前記ホイストプレートは、前記本体に対して垂直方向に延ばすことができ、前記容器受容スペース内で容器と係合して移動する、容器回収デバイスと、
を含む、注文履行システム。
前記容器回収デバイスが、前記容器と係合するためのラッチまたはフックのセットを含み、前記ラッチまたは前記フックは、前記ホイストプレートに対して摺動可能または旋回可能である、請求項５２に記載の注文履行システム。
前記ホイストプレートが開放側を有する、請求項５２に記載の注文履行システム。
前記ピッキングマニピュレータに結合可能な第２の空気圧把持ツールをさらに含み、前記第２の空気圧把持ツールは、前記在庫品目にアクセスして把持するために前記ピッキングマニピュレータによって移動可能である、請求項５２に記載の注文履行システム。
前記移動式マニピュレータロボットは、前記第１の空気圧把持ツールおよび前記第２の空気圧把持ツールのそれぞれの１つを保持するための第１のリテーナおよび第２のリテーナを備えたツールホルダーをさらに含む、請求項５５に記載の注文履行システム。
前記移動式マニピュレータロボットは、前記画像化デバイスまたは前記ピッキングマニピュレータのうちの少なくとも１つと通信するオンボードプロセッサをさらに含み、前記ピッキングマニピュレータは、前記遠隔プロセッサから前記プロセッサ実行可能命令を受信したとき、または前記オンボードプロセッサから命令を実行したときに、前記第１の空気圧把持ツールおよび前記第２の空気圧把持ツールに交換可能に結合するように構成される、請求項５５の注文履行システム。
保管構造と、在庫品目を保管するための複数の容器とをさらに含み、前記複数の容器は、前記保管構造内に垂直スタックに配置される、請求項５２に記載の注文履行システム。
前記保管構造に結合されたツールホルダーをさらに含み、前記ツールホルダーは複数のリテーナを有する、請求項５８に記載の注文履行システム。
前記容器の上に配置されたグリッドをさらに含み、前記グリッドは、第１セットの平行レールと第２セットの平行レールが集合的にグリッドスペースを規定するように、第１の方向に延びる前記第１セットの平行レールと、前記第１の方向に実質的に垂直な第２の方向に延びる前記第２セットの平行レールと、を含み、前記第１セットの平行レールおよび前記第２セットの平行レールは、前記第１セットの平行レールおよび前記第２セットの平行レールに沿った前記ホイールアセンブリの動きをガイドするためにプロファイルされたトラックを有し、各垂直スタックは、それぞれのグリッドスペースの下に配置され、
前記容器回収デバイスは、前記グリッドの下およびそれぞれのグリッドスペース内で延びることができ、前記受容キャビティ内の前記複数の容器のうちの１つと係合して持ち上げることができる、請求項５８に記載の注文履行システム。
前記複数の容器のうちの１つは、複数の非標的容器の下に配置された標的容器であり、前記ホイストプレートの前記開口部は、前記ホイストプレートが前記非標的容器のそれぞれの周囲を摺動することができるようにサイズ設定される、請求項６０に記載の注文履行システム。
前記容器回収デバイスは、第１の容器回収デバイスであり、第１のスタックから第１の容器を持ち上げるために前記本体の第１の側に配置され、
前記移動式マニピュレータデバイスは、前記第１のスタックとは異なる第２のスタックから第２の容器を持ち上げるために、前記本体の第２の側に配置された第２の容器回収デバイスをさらに含む、請求項６０に記載の注文履行システム。
保管構造を含む倉庫であって、
第１セットの平行レールおよび第２セットの平行レールが集合的にグリッドスペースを規定するように、第１の方向に延びる前記第１セットの平行レールと、前記第１の方向に実質的に垂直な第２の方向に延びる前記第２セットの平行レールとを含むグリッドと、
垂直に配置された容器のスタックであって、前記スタックは、前記グリッドスペースのそれぞれの下に配置されるように構成されている、スタックと、
を含む、倉庫と、
前記容器の１つに保管されている在庫品目をピッキングするための移動式マニピュレータロボットであって、
ホイールアセンブリに結合された本体であって、前記ホイールアセンブリが、複数のホイール、および、前記グリッドに沿って前記本体を動かすためのアクチュエータ、を含む、本体と、
前記本体が配置されている前記グリッドに対する前記本体の位置を特定するセンサと、
プロセッサ可読データを遠隔プロセッサに無線で送信し、前記遠隔プロセッサからプロセッサ実行可能命令を無線で受信するように構成されたインターフェースと、
前記在庫品目の画像を取得するための画像化デバイスであって、前記画像化デバイスは、在庫データを収集するように構成された、画像化デバイスと、
前記本体に結合されたピッキングマニピュレータであって、前記ピッキングマニピュレータは少なくとも３自由度を有する、ピッキングマニピュレータと、
前記ピッキングマニピュレータに結合可能な第１の空気圧把持要素および第２の空気圧把持要素であって、前記第１の空気圧把持要素および前記第２の空気圧把持要素のそれぞれは、３次元ワークスペース内で前記ピッキングマニピュレータによって移動可能であり、前記容器の１つに保管されている前記在庫品目にアクセスして把持し、前記第１の空気圧把持要素は、第１の吸盤を含む、第１の空気圧把持要素および第２の空気圧把持要素と、
を含む、移動式マニピュレータロボットと、
エネルギー源から電力を受け取るための導電性接点と、
前記画像化デバイスまたは前記ピッキングマニピュレータの少なくとも１つと通信するオンボードプロセッサであって、前記ピッキングマニピュレータは、前記遠隔プロセッサから前記プロセッサ実行可能命令を受信した後、または前記オンボードプロセッサから命令を実行した後、前記第１の空気圧把持要素または前記第２の空気圧把持要素の１つを在庫品目と係合するように構成される、オンボードプロセッサと、
を含む、注文履行システム。
前記移動式マニピュレータロボットが、前記第１の吸盤を動作するためのオンボードコンプレッサーまたは真空源をさらに含む、請求項６３に記載の注文履行システム。
前記エネルギー源は、前記グリッドの帯電した表面である、請求項６３に記載の注文履行システム。
前記エネルギー源は、オンボードバッテリである、請求項６３に記載の注文履行システム。
前記保管構造に結合された空気圧供給ラインと、
前記空気圧供給ラインと流体連通している複数の弁であって、前記複数の弁の各弁は、閉状態と開状態の間で移行可能であり、前記移動式マニピュレータロボットは、前記吸盤と流体連通する嵌合端を有するカプラをさらに含み、前記カプラの前記嵌合端は、前記空気圧供給ラインからの空気圧供給にアクセスするために前記複数の弁の１つと選択的に嵌合するように構成される、複数の弁と、
をさらに含む、請求項６３に記載の注文履行システム。
前記第２の空気圧把持要素は、第２の吸盤を含み、前記移動式マニピュレータロボットは、前記カプラと前記第１の吸盤との間に延びる第１の流体ラインと、前記カプラと前記第２の吸盤との間に延びる第２の流体ラインとをさらに含み、前記第１の流体ライン内の空気圧または流量は、前記第２の流体ライン内の空気圧または流量に対して独立して制御可能である、請求項６３に記載の注文履行システム。
前記第１の吸盤および前記第２の吸盤は、単一の空気圧把持ツール上に配置される、請求項６８に記載の注文履行システム。
前記第１の吸盤は、第１の空気圧把持ツール上に配置され、前記第２の空気圧把持要素は、前記第１の空気圧把持ツールとは異なる第２の空気圧把持ツール上に配置される、請求項６８に記載の注文履行システム。
前記第１の流体ラインと流体連通する第１のベンチュリポンプと、前記第２の流体ラインと流体連通する第２のベンチュリポンプと、をさらに含む、請求項６８に記載の注文履行システム。
レールを備えた保管構造内に保管された容器から在庫品目をピッキングするための移動式マニピュレータロボットであって、
プロセッサ可読データを遠隔プロセッサに送信し、前記遠隔プロセッサからプロセッサ実行可能命令を受信するように構成されたインターフェースを含む本体と、
前記本体に結合されたホイールアセンブリであって、前記ホイールアセンブリは、複数のホイールと、前記保管構造の前記レールに沿って前記本体を動かすためのアクチュエータを含む、ホイールアセンブリと、
前記在庫品目の画像を取得するための画像化センサと、
前記本体に結合されたツールホルダーであって、前記ツールホルダーは、第１のリテーナと第２のリテーナを有する、ツールホルダーと、
前記第１のリテーナ内に配置可能な第１のツールと、
前記第２のリテーナ内に配置可能な第２のツールと、
前記本体に接続されたピッキングアームと、
前記ホイールアセンブリ、前記画像化センサ、または前記ピッキングアームの少なくとも１つと通信するオンボードプロセッサであって、前記ピッキングアームは、前記遠隔プロセッサまたは前記オンボードプロセッサの１つから命令を受信すると、前記第１のツールおよび前記第２のツールに交換可能に結合するように構成される、オンボードプロセッサと、
を含む、移動式マニピュレータロボット。
前記第１のツールは、前記第２のツールとは異なるサイズ、構成、または材料を有する、請求項７２に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記ピッキングアームは、第１の空気圧ライン、および、前記第１の空気圧ラインから分離された第２の空気圧ライン、を有する位置決めアームを含む、請求項７２に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記第１のツールは、単一の空気圧把持要素を含む、請求項７４に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記第１のツールが前記位置決めアームに結合されるとき、前記第１の空気圧ラインおよび前記第２の空気圧ラインは、前記単一の空気圧把持要素と連通している、請求項７５に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記第２のツールは、第１の空気圧把持要素および第２の空気圧把持要素を有する空気圧把持ツールを含む、請求項７４に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記第２のツールが前記位置決めアームに結合されるとき、前記第１の空気圧ラインは、前記第１の空気圧把持要素と連通し、前記第２の空気圧把持要素から分離され、前記第２の空気圧ラインは、前記第２の空気圧把持要素と連通し、前記第１の空気圧把持要素から分離されている、請求項７７に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記第１の空気圧ラインと連通している第１のベンチュリポンプと、前記第２の空気圧ラインと連通している第２のベンチュリポンプと、をさらに含む、請求項７４に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記ツールホルダーは、前記第１のツールを前記第１のリテーナ内に、前記第２のツールを前記第２のリテーナ内に固定するための磁性材料または適合材料のうちの少なくとも１つを含む、請求項７２に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記ピッキングアームは、前記第１のツールおよび前記第２のツールを前記ピッキングアームに取り外し可能に結合するための磁石を含む、請求項７２に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記ピッキングアームは、非磁性のプッシュ／プル接続またはツイストロック接続を介して、前記第１のツールおよび前記第２のツールに選択的かつ取り外し可能に結合可能である、請求項７２に記載の移動式マニピュレータロボット。
供給ラインから流体供給を受け取るためにポートに嵌合可能なカプラをさらに含む、請求項７２に記載の移動式マニピュレータロボット。
高さを有する容器から在庫品目をピッキングするための移動式マニピュレータロボットであって、前記容器は、第１の方向に延びる第１セットのレールと、前記第１セットのレールに垂直な第２の方向に延びるレールの第２のセットと、を含むグリッドの下に保管され、
前記移動式マニピュレータロボットは、
プロセッサ可読データを遠隔プロセッサに送信し、前記遠隔プロセッサからプロセッサ実行可能命令を受信するように構成されたインターフェースを含む本体と、
前記本体に結合された複数のホイールと、前記本体を前記第１セットのレールおよび前記第２セットのレールに沿って移動させるように構成されたアクチュエータとを含むホイールアセンブリと、
前記在庫品目の画像を取得するための画像化センサと、
前記本体に接続され、把持ツールに選択的に結合でき、前記容器から在庫品目をピッキングするピッキングアームであって、前記ピッキングアームは、前記把持ツールが前記容器の前記高さの少なくとも２倍である垂直方向のストロークを有するように移動可能である、ピッキングアームと、
を含む、移動式マニピュレータロボット。
前記把持ツールは、空気圧で作動され、適合材料で形成されている、請求項８４に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記垂直方向の前記把持ツールの前記ストロークは、前記容器の前記高さの少なくとも３倍である、請求項８４に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記ピッキングアームが、
前記本体に結合されたベース部材と、
前記ベース部材に結合され、前記ベース部材に対して第１の線形経路に沿って移動可能な第１の延長部であって、前記第１の線形経路は垂直成分を有し、第１の最大垂直距離を規定する、第１の延長部と、
前記第１の延長部に結合され、前記第１の延長部に対して第２の線形経路に沿って移動可能な位置決めアームであって、前記第２の線形経路は垂直成分を有し、第２の最大垂直距離を規定する、位置決めアームと、
を含む、請求項８４に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記第１の最大垂直距離と前記第２の最大垂直距離との組み合わせは、前記容器の前記高さの少なくとも２倍に等しい、請求項８７に記載の移動式マニピュレータロボット。
受動的コンプライアンスを提供するために前記位置決めアームに結合された弾性要素をさらに含む、請求項８７に記載の移動式マニピュレータロボット。
能動的コンプライアンスを提供するために前記位置決めアームに結合された逆駆動可能なアクチュエータまたは力制御アクチュエータのうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項８７に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記把持ツールは、吸盤、発泡真空グリッパ、ユニバーサルジャミンググリッパ、または複数の空気圧で作動する指のうちの少なくとも１つを含む、請求項８４に記載の移動式マニピュレータロボット。
レールを備えた保管構造内に保管された容器から在庫品目をピッキングするための移動式マニピュレータロボットであって、
プロセッサ可読データを遠隔プロセッサに送信し、前記遠隔プロセッサからプロセッサ実行可能命令を受信するように構成されたインターフェースを含む本体と、
前記本体に結合されたホイールアセンブリであって、前記ホイールアセンブリは、複数のホイールと、前記保管構造の前記レールに沿って前記本体を動かすためのアクチュエータと、を含む、ホイールアセンブリと、
前記在庫品目の画像を取得するための画像化センサと、
前記本体に結合されたツールホルダーであって、前記ツールホルダーは、第１のリテーナと第２のリテーナを有する、ツールホルダーと、
前記第１のリテーナ内に配置可能な第１のツールと、
前記第２のリテーナ内に配置可能な第２のツールと、
前記本体に接続されたピッキングアームと、
前記ホイールアセンブリ、前記画像化センサ、または前記ピッキングアームの少なくとも１つと通信するオンボードプロセッサであって、前記ピッキングアームは、前記遠隔プロセッサまたは前記オンボードプロセッサの１つから命令を受信すると、前記第１のツールおよび前記第２のツールに交換可能に結合するように構成される、オンボードプロセッサと、を含む、移動式マニピュレータロボット。
前記第１のツールは、前記第２のツールとは異なるサイズ、構成、または材料を有する、請求項９２に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記ピッキングアームは、第１の空気圧ラインと、前記第１の空気圧ラインから分離された第２の空気圧ラインとを有する位置決めアームを含む、請求項９２に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記第１のツールは、単一の空気圧把持要素を含む、請求項９４に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記第１のツールが前記位置決めアームに結合されるとき、前記第１の空気圧ラインおよび前記第２の空気圧ラインは、前記単一の空気圧把持要素と連通している、請求項９５に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記第２のツールは、第１の空気圧把持要素および第２の空気圧把持要素を有する空気圧把持ツールを含む、請求項９４に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記第２のツールが前記位置決めアームに結合されるとき、前記第１の空気圧ラインは、前記第１の空気圧把持要素と連通し、前記第２の空気圧把持要素から分離され、前記第２の空気圧ラインは、前記第２の空気圧把持要素と連通し、前記第１の空気圧把持要素から分離されている、請求項９７に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記第１の空気圧ラインと連通している第１のベンチュリポンプと、前記第２の空気圧ラインと連通している第２のベンチュリポンプとをさらに含む、請求項９４に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記ツールホルダーは、前記第１のツールを前記第１のリテーナ内に、前記第２のツールを前記第２のリテーナ内に固定するための磁性材料または適合材料のうちの少なくとも１つを含む、請求項９２に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記ピッキングアームは、前記第１のツールおよび前記第２のツールを前記ピッキングアームに取り外し可能に結合するための磁石を含む、請求項９２に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記ピッキングアームは、非磁性のプッシュ／プル接続またはツイストロック接続を介して、前記第１のツールおよび前記第２のツールに選択的かつ取り外し可能に結合可能である、請求項９２に記載の移動式マニピュレータロボット。
供給ラインから前記流体供給を受け取るためにポートに嵌合可能なカプラをさらに含む、請求項９２に記載の移動式マニピュレータロボット。
高さを有する容器から在庫品目をピッキングするための、移動式マニピュレータロボットであって、前記容器は、第１の方向に延びる第１セットのレールと、前記第１セットのレールに垂直な第２の方向に延びる第２セットのレールと、を含むグリッドの下に保管され、
前記移動式マニピュレータロボットは、
プロセッサ可読データを遠隔プロセッサに送信し、前記遠隔プロセッサからプロセッサ実行可能命令を受信するように構成されたインターフェースを含む本体と、
前記本体に結合された複数のホイールと、前記本体を前記第１セットのレールおよび前記第２セットのレールに沿って移動させるように構成されたアクチュエータとを含むホイールアセンブリと、
前記在庫品目の画像を取得するための画像化センサと、
前記本体に接続され、把持ツールに選択的に結合でき、前記容器から在庫品目をピッキングするピッキングアームであって、前記ピッキングアームは、前記把持ツールが前記容器の前記高さの少なくとも２倍である垂直方向のストロークを有するように移動可能である、ピッキングアームと、
を含む、移動式マニピュレータロボット。
前記把持ツールは、空気圧で作動され、適合材料で形成されている、請求項１０４に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記垂直方向の前記把持ツールの前記ストロークは、前記容器の前記高さの少なくとも３倍である、請求項１０４に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記ピッキングアームは、
前記本体に結合されたベース部材と、
前記ベース部材に結合され、前記ベース部材に対して第１の線形経路に沿って移動可能な第１の延長部であって、前記第１の線形経路は垂直成分を有し、第１の最大垂直距離を規定する、第１の延長部と、
前記第１の延長部に結合され、前記第１の延長部に対して第２の線形経路に沿って移動可能な位置決めアームであって、前記第２の線形経路は垂直成分を有し、第２の最大垂直距離を規定する、位置決めアームと、
を含む、請求項１０４に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記第１の最大垂直距離と前記第２の最大垂直距離との組み合わせは、前記容器の前記高さの少なくとも２倍に等しい、請求項１０７に記載の移動式マニピュレータロボット。
受動的コンプライアンスを提供するために前記位置決めアームに結合された弾性要素をさらに含む、請求項１０７に記載の移動式マニピュレータロボット。
能動的コンプライアンスを提供するために前記位置決めアームに結合された逆駆動可能なアクチュエータおよび力制御アクチュエータのうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項１０７に記載の移動式マニピュレータロボット。
前記把持ツールは、吸盤、発泡真空グリッパ、ユニバーサルジャミンググリッパ、および、空気圧で作動する複数のフィンガー、のうちの少なくとも１つを含む、請求項１０４に記載の移動式マニピュレータロボット。