JP6968979B2 - 移動ロボット付きピッキングワークステーション及び人間オペレータによって実施されるイーチ移送のマシンビジョン確認 - Google Patents

Description

〔関連出願の参照〕
本願は、２０１７年４月１８日に出願された米国特許仮出願第６２／４８６，７５６号（発明の名称：Picking Workstation with Mobile Robots & Machine Vision Verification of Each Transfers Performed by Human Operators）の優先権主張出願であり、この米国特許仮出願を参照により引用し、その記載内容全体を本明細書の一部とする。

自動イーチピッキングシステムは、典型的には、「イーチ（each) 」（一般に、購買上又は取扱い上の単位となる物品の意）を製品トートから顧客注文トートに移送するために指定されたワークステーションで人間オペレータ（ピッカとも呼ばれている）の使用を必要とする。イーチの移送の精度及び完了を実証するための現行の方法論としては、製品上のバーコードラベルを走査すること、機械的トート解除ボタンを押すこと、及びグラフィカルユーザインターフェースと対話すること（場合によってはこれらの組み合わせ）が挙げられる。これらの検証方法は、ピッキングプロセス内に非効率性をもたらすとともにピッカによる大きな度合いの労力を必要とする。

本発明の一観点によれば、物品を第１のコンテナから第２のコンテナに移送するためのワークステーションであって、ワークステーションは、
第１のコンテナ及び第２のコンテナを運ぶ移動ロボットを受け入れるよう構成された支持構造体と、
第１のコンテナの第１の既定の区分からの物品のピッキングを方向づけるよう構成されるとともに第２のコンテナの第２の既定の区分中への物品の配置を方向づけるよう構成されたセンサ及び表示器を含む物品ピックシステムとを備えていることを特徴とするワークステーションが提供される。

本発明の別の観点によれば、物品を第１のコンテナから第２のコンテナに移送するためのワークステーションであって、少なくとも第２のコンテナは、１つ又は２つ以上の隔離された区分を有し、ワークステーションは、
第１のコンテナ及び第２のコンテナを運ぶ移動ロボットを受け入れるよう構成された支持構造体を備え、
少なくとも第２のコンテナ上の一平面内に設けられた測定アレイを備え、測定アレイは、光ビームの二次元アレイを放出するよう構成され、測定アレイはさらに、光ビームのアレイが遮られる二次元位置を求めるよう構成され、
測定アレイからのフィードバックを受け取って二次元位置が第２のコンテナ内の１つ又は２つ以上の隔離区分のうちの所定の区分上の一位置に対応するかどうかを判定するコントローラを備えていることを特徴とするワークステーションが提供される。

本発明の別の観点によれば、物品を第１のコンテナから第２のコンテナに移送するためのワークステーションであって、少なくとも第２のコンテナは、１つ又は２つ以上の隔離された区分を有し、ワークステーションは、
第１のコンテナ及び第２のコンテナを運ぶ移動ロボットを受け入れるよう構成された支持構造体を備え、
少なくとも第２のコンテナの上方の１つ又は２つ以上の場所のところに設けられたマシンビジョンシステムを備え、マシンビジョンシステムは、第２のコンテナ中への物品の配置を確認するよう構成され、
マシンビジョンシステムからのフィードバックを受け取って物品が第２のコンテナ内の１つ又は２つ以上の隔離区分のうちの所定の区分内に配置されたかどうかを判定するコントローラを備えていることを特徴とするワークステーションが提供される。

タワーワークステーションの等角図である。 タワーワークステーションの側面図である。 タワーワークステーションの平面図である。 タワーワークステーションの正面図である。 フェリスワークステーションの等角図である。 フェリスワークステーションの側面図である。 フェリスワークステーションの平面図である。 フェリスワークステーションの正面図である。 フェリスワークステーションの分解組立図である。 フェリスワークステーションの等角図である。 フェリスワークステーションの側面図である。 フェリスワークステーションの平面図である。 フェリスワークステーションの正面図である。 フェリスワークステーションの分解組立図である。 測定アレイを備えたワークステーションを示す図である。 測定アレイを示す図である。 測定アレイを示す図である。 ピッカワークステーション及び関連コンポーネント（カメラ、測定アレイ、プロジェクタ、及びタッチスクリーンＰＣ）の肩越しの図（「マシンビジョン及び測定アレイ」）である。 頭上カメラから撮像したワークステーションのところのトートの画像の図（「トート画像‐頭上カメラ」）である。 パターン認識を用いてマシンビジョンシステムにより作られた認識されたサブトート形態の図形表示を示す図（「認識されたサブトート形態‐マシンビジョン」）である。 サブトートの認識されたパターンの閉塞状態を判定するために用いられる図１６及び図１７のオーバーレイを示す図（「サブトート形態オーバーレイ‐マシンビジョン」）である。 頭上及び側部取り付け型カメラならびにこれらのそれぞれの観察角度を含むピッカワークステーションを示す側面図（「マシンビジョン‐側部」）である。 自動ワークステーションを示す図である。 アレイ状ワークステーションを示す図である。 トート及び測定アレイ形態を示す図である。 一例としてのトートレイアウトを示す図である。 プロセス流れ図である。 プロセス流れ図である。 プロセス流れ図である。

図示の例示の一実施形態又は複数の実施形態を参照して本技術を説明するが、理解されるべきこととして、多くの変形形態が本発明を具体化できることは理解されるべきである。当業者であればさらに、依然として本発明の精神及び範囲と調和を保つ仕方で開示された実施形態のパラメータを変更する種々の仕方を理解されよう。

自動イーチピッキングシステムは、「イーチ」を製品トートから顧客注文トートに移送するために指定されたワークステーションで人間又はロボットオペレータ（ピッカとも呼ばれている）の使用を必要とする。ピックレート（イーチを１つのトートから別のトートに完全に移送するために必要な時間として定義される）の顕著な改良は、機械がピッカを補完してオペレータ、例えば人間オペレータの行為を自動的に確認し、ピッカが本明細書に開示するように製品の移送にのみ関心を集中することができるようにすれば実現される。

開示する実施形態は、米国特許第９，１３９，３６３号（発明の名称：Automated System for Transporting Payloads）、同第９，５９８，２３９号（発明の名称：Automated System for Transporting Payloads）、米国特許出願公開第２０１６‐０３５５３３７号（発明の名称：Storage and Retrieval System）、同第２０１７‐０３１３５１４号（発明の名称：Order Fulfillment System）、２０１７年１１月１７日に出願された米国特許出願第１５／８１６，８３２号（発明の名称：Order Fulfillment System）、２０１８年１月１０日に出願された米国特許出願第１５／８６７，３７３号（発明の名称：System and Method of Robot Task Assignment and management）、２０１７年１１月２９日に出願された米国特許出願第１５／８２６，０４５号（発明の名称：Inventory Managements System）、２０１８年１月３１日に出願された米国特許出願第１５／８８４，６７７号（発明の名称：Automated Proxy Picker System for Non-Fungible Goods）、及び２０１８年１月３１日に出願された米国特許出願第１５／８８４，９３８号（発明の名称：Packing by Destination for Automated Fulfilled Goods）に開示された装置及び方法を利用することができ、これら特許文献の全てを参照により引用し、これらの開示内容全体を本明細書の一部とする。

いま、図１を参照すると、タワーワークステーション１０の等角図が示されている。また、図２を参照すると、タワーワークステーション１０の側面図が示されている。また、図３を参照すると、タワーワークステーション１０の平面図が示されている。また、図４を参照すると、タワーワークステーション１０の正面図が示されている。タワーワークステーションは、支持ボット１２，１４の傾斜路又はランプを有し、ボット１２，１４自体は、ワークステーションを通って上り、この場合、唯一の可動部品は、ボット１２，１４及びピッカ１６の手１８であるのが良い。この場合、製品及び注文トート２０，２２が設けられ、オペレータ１６は、光方向づけピック／プット（ピックアンドプット）システム２４によって方向づけられ、光方向づけピック／プットシステムは、製品トートから注文トートに動かされるべき製品を強調し、ＧＵＩ２６がさらに設けられるのが良い。開示する実施形態では、製品及び注文トートを収容するボットは、ワークステーションを通って一階層から、オペレータが光方向づけピック／プットシステムにより方向づけられるように製品トートのうちの１つ又は２つ以上から引き出すことによって注文トート内のイーチの組み合わせの注文を履行する別の階層に循環する。

次に図５を参照すると、フェリスワークステーション５０の等角図が示されている。また、図６を参照すると、フェリスワークステーション５０の側面図が示されている。また、図７を参照すると、フェリスワークステーション５０の平面図が示されている。また、図８を参照すると、フェリスワークステーション５０の正面図が示されている。図８Ａを参照すると、フェリスワークステーション５０の分解組立斜視図が示されている。フェリスワークステーション５０は、支持ボット５２，５４の傾斜路７６を有し、ボット５２，５４自体は、ワークステーションを通って循環し、ボット５２，５４は、上ることが必要とされているわけではない。この場合、ピッカ５６は、品物を製品トートから自分の手５８でピッキングし、そしてこの製品を注文トート内に配置する。この場合、製品及び注文トート６０，６２が設けられ、オペレータ５６は、光方向づけピック／プット（ピックアンドプット）システム６４によって方向づけられ、光方向づけピック／プットシステムは、製品トートから注文トートに動かされるべき製品を強調する。開示する実施形態では、製品及び注文トートを収容するボットは、ワークステーションを通って一階層から、オペレータが光方向づけピック／プットシステムにより方向づけられるように製品トートのうちの１つ又は２つ以上から引き出すことによって注文トート内のイーチの組み合わせの注文を履行する別の階層に循環する。

ボットは、「観覧車」（ferris wheel）様式（以下、「フェリスホイール」という）の構造体を通って循環し、２つの独立したフェリスホイール様式リフトが製品及び注文ボットを一ランプ階層から別のランプ階層に別個独立に循環させる。この場合、各フェリスホイールは、多数の半径方向に延びるスポーク７１により形成されたホイール７０から成る。各ホイール７０のスポーク７１は、ホイール７０の回転中心のところに設けられた独立駆動モータ７２によって回される。理解されるように、ホイール７０は、別の実施形態では、他形式の駆動システムによって駆動されても良い。スポーク７１の各々は、ホイール７０の回転軸線のところに固定された第１の端部及びリンク拘束具７４に回転的に取り付けられた第２の端部を有する。

各被動ホイール７０は、ボットを支持するとともにリンク拘束具７４によって水平の向きのままであるよう拘束されたトレーであるのが良い支持体７６を有する。各リンク拘束具７４は、スポーク７１に回転的に取り付けられた第１の端部及び支持体７６の底部分に固定的に取り付けられたシャフト（図示せず）に固定的に取り付けられた第２の端部を有する。かくして、拘束具７４は、支持体７６に対して固定された角度を維持する。シャフトは、支持体７６、リンク拘束具７４及びシャフトがスポーク７１に対して回転することができるようにするためにスポーク７１の第２の端部に設けられた穴を通って設けられている。

各拘束具７４は、案内レール８０のチャネル内に載っているカムフォロワ７８を含む第２の端部を有する。案内レール８０は、プレート又は他のマウント（図示せず）によって固定された位置にワークステーション５０のところに設けられている。案内レール８０のチャネル内に載るよう拘束されているので、各リンク拘束具７４（及びボット支持体７６）は、スポーク７１の端部回りに反時計回りの方向に（例えば、図６で見て）回転し、他方、スポーク７１は、ホイール７０の中心回りに時計回りの方向に回転するよう駆動される。かくして、各ボットトレーリンク拘束具７４の端部のところに設けられているカムフォロワ７８は、ボットトレー７６をホイール７０の回転中、フラットに保つ。案内レール８０は、ボットトレー支持体７４がピッチに関してほぼ１５°傾いてトートをピッカにとって人間工学的により接近しやすいようにするために僅かに非円形に作られているのが良い。案内レール８０は、別の実施形態では、トートをピッカに向かって１５°よりも大きな又は小さな角度傾けるよう幾分長円形に作られても良い。

選択的に駆動するホイール７０が支持体７６を循環させてボットの入ったトートを選択的に提供してオペレータ５６に持って行くようにする。開示されたフェリス様式により、ワークステーションは、ボットをピッカまで回転させ、ここで、ピッキングの際、１つのボットが入り（支持体７６上に転動し）、１つのボットが出る（支持体７６から降りる）。この場合、ボットがタワーに係合する必要がないので、スループットが潜在的に早くなる。この場合、リンケージ様式のフェリスホイール機構体がボットを水平に保持するよう開示されている。

図５〜図８Ａに示されている機械的コンポーネントは、一般的に水平の向きで支持トレー７６のフェリスホイール様式回転を依然として達成する限り様々であって良い。別の一実施形態が図９〜図１２Ａに示されている。いま図９を参照すると、フェリスワークステーション１００の等角図が示されている。また、図１０を参照すると、フェリスワークステーション１００の側面図が示されている。また、図１１を参照すると、フェリスワークステーション１００の平面図が示されている。また、図１２を参照すると、フェリスワークステーション１００の正面図が示されている。また、図１２Ａを参照すると、フェリスワークステーション１００の分解組立斜視図が示されている。フェリスワークステーション１００は、支持ボット１０２，１０４の支持トレー１３０を有し、ボット１０２，１０４自体は、ワークステーションを通って循環し、ボット１０２，１０４は、上ることが必要とされているわけではない。この場合、ピッカ１０６は、品物を製品トートから自分の手１０８でピッキングし、そしてこの製品を注文トート内に配置する。この場合、製品及び注文トート１１０，１１２が設けられ、オペレータ１０６は、光方向づけピック／プット（ピックアンドプット）システム１１４によって方向づけられ、光方向づけピック／プットシステムは、製品トートから注文トートに動かされるべき製品を強調する。開示する実施形態では、製品及び注文トートを収容するボットは、ワークステーションを通って一階層から、オペレータが光方向づけピック／プットシステムにより方向づけられるように製品トートのうちの１つ又は２つ以上から引き出すことによって注文トート内のイーチの組み合わせの注文を履行する別の階層に循環する。ボットは、「フェリスホイール」様式構造体を通って循環し、２つの独立のフェリスホイール様式リフトが製品及び注文ボットを別個独立に一ランプ階層から別のランプ階層に循環させる。この場合、モータ１２０に駆動されるホイール（歯車）１２２がボットを支持するとともに１つの研削スプロケット１２６及び支持体１３０に結合された別の外側スプロケット１２８を備えたチェーン１２４によって光速された支持体１３０を有する。モータ１２０及び中実ホイール１２２に代えて、上述した駆動モータ７２及びスポーク７１を用いることができ、この場合、各スポーク７１は、その回転中心のところに回転的に取り付けられた第１の端部及び外側スプロケット１２８を含む第２の端部を有する。同様に、図５〜図８Ａの実施形態におけるモータ７２及びスポーク７１に代えて、図９〜図１２Ａに示されているようなモータ１２０によって駆動される中実ホイール１２２を用いても良い。

ホイール１２２は、固定シャフト（図示せず）に取り付けられていてモータ１２０によってこのシャフトに対して回転するようになっている。固定シャフトは、固定シャフトの長さに沿う別々の場所に静止状態で設けられた３つの別々の研削スプロケット１２６をさらに有するのが良い。各研削スプロケット１２６は、チェーン１２４によってそれぞれの外側スプロケット１２８に連結されている。各外側スプロケット１２８は、シャフト１３２（図１２Ａ）に固定的に取り付けられ、このシャフトは、支持体１３０の底部に固定的に取り付けられている。ホイール１２２が外側スプロケット１２８とともに時計回りの方向に回転しているとき、研削スプロケット１２６及びチェーン１２４により、外側スプロケット１２８が反時計回りの方向に回転する。かくして、研削スプロケット１２６、外側スプロケット１２８及びチェーン１２４は、ホイール１２２の回転中、ボットトレー１３０をフラットに保つ。

選択的に駆動するホイール又は歯車１２２が支持体１３０を循環させてボットの入ったトートを選択的に提供してオペレータ１０６に持って行くようにする。開示されたフェリス様式により、ワークステーションは、ボットをピッカまで回転させ、ここで、ピッキングの際、１つのボットが入り、１つのボットが出る。この場合、ボットがタワーに係合する必要がないので、スループットが潜在的に早くなる。この場合、チェーン様式のフェリスホイール機構体がボットを水平に保持するよう開示されている。

次に図１３を参照すると、測定アレイ２００を備えたワークステーションが示されている。また図１４Ａ及び図１４Ｂを参照すると、測定アレイ２００′が示されている。各場合において、測定アレイ２００，２００′は、移送中における手２０４，２０４′及びイーチ２０６，２０６′の位置を検出するよう使用でき、かかる測定アレイは、正しいピック・プレース位置を確認し、そしてピッカがボタンを押す必要が何らなく、ボット（又はフェリス回転）を制御する。この場合、ピッカは、光によって方向づけられた状態でイーチの移送に関心を集中することができる。測定アレイはまた、トートエッジよりも高いところに突き上がるものは何もないことを確認する。例外処理が方向づけられた投影メッセージ及び／又は周囲上に設けられるのが良く、あるいは、トート上において、さらに、例外処理を設けてピッカに誤ったピック又はプレースが行われたかどうかの指標を与えるのが良い。同様に、マシンビジョンが上方に設けられるのが良く、あるいはローカメラアングルがピッカの手をのぞき込むよう設けられるのが良い。フェリス様式ワークステーションでは、マシンビジョンが測定アレイよりも好ましい場合があり、と言うのは、トートが上方にかつ通って回転する場合があるからである。頭上カメラもまた、各トート内にサブトート形態を検出するよう設けられるのが良い。測定アレイは、ピック・プレーストートの真上に位置する平面が貫通されたかどうか（ピッカの手及び推定されることとしてこの中のアイテムによって）を測定アレイが単純に検出するという意味でディジタル入力であるのが良い。これは、「マシンビジョンシステム」と考えられない場合があるが、マシンビジョンカメラが以下に説明するように２つ又は３つ以上の場所に設けられるのが良い。一観点では、マシンビジョンシステムを最初に配備するのが良く、ピッカが確かに自分の手にある１つの、好ましくは特定の正しいアイテムを持っていることを確認しようと努力するために上から見下ろす。頭上カメラもまた、ピックトート及び注文バッグ中を見下ろしてアイテムがトートから取り出されてアイテム、好ましくは正しいアイテムが注文バッグ中に配置されていることを確認するのが良い。変形例として、頭上マシンビジョンカメラを用いて正しい製品トートから注文バッグへのアイテム移送を認識するほど足るほどいったん成熟すると測定アレイをなくしても良い。別の観点では、ピッカの手の下を見て最初にピッカの手が移送しているアイテムのピッカの手が持っていることを識別することができ、好ましくは、ラベル、色、形状又はＵＰＣによってその正しいアイテムを認識することができるローアングルマシンビジョンカメラとしてマシンビジョンシステムを２番目に配備しても良い。

開示する実施形態は、ピッカの行為を有効にするマシンビジョンシステムを用いてイーチの移送を確認するための別の解決手段を提供する。イーチ移送が正確でありかつ完了したことを確認するため、ビジョンシステムは、１）人間の手がトートの表面を破っているかどうか、２）どのトート（又はサブトート）の中に人間の手が入っているか、３）人間の手がイーチを１つのトートから別のトートに物理的に移送しているかどうか、及び４）人間が正しい又は予想されたイーチを移送しているかどうかを判定する。また、図１５及び図１９を参照すると、ビジョンシステム２４０は、ワークステーションの周りに互いに異なる角度をなして取り付けられた多数のカメラ２４２，２４４を用い、各アングルは、上述の出来事のうちの１つを有効にし、手２４６、イーチ２４８及びトート／サブトート２５０を検出するための理想的な見方を提供する。少なくとも１つのカメラ２４２がワークステーションから約４フィート（１．２２ｍ）上のところに（下方に見て）設けられており、かかる少なくとも１つのカメラは、１）各トート及び／又はサブトートの周囲を定め、２）その周囲内の人間の手の存否を検出するためのパターン認識を用いる。少なくとも２つの側部に向いたカメラ２４４もまた、ワークステーションの周囲周りに設けられ、そして１）トートの表面平面を定め、２）表面平面を破る人間の手の存否を定めるために熱的画像化と光パターン認識の組み合わせを用いる。これら側部に向いたカメラはまた、１）人間の手がトートを入れたり出したりしているときに物品を保持しているかどうか、２）トートの表面から突き出た物品があるかどうかを判定するために物体認識（及び／又はバックグラウンド減算）を用いる。本質的ではないが、ピッカは、パターンつき手袋２５２を着用するのが良く、パターンづけされたバックグラウンドパネルが側部に向いたカメラとの反対側に位置決めされた状態で作られるのが良い。これらパターンは、手の位置を容易に追跡するとともにこれらパターンを画像からのぞいて物品（イーチ）を隔離することによってビジョン検出を容易にすることができる。

また、図１６〜図１８を参照すると、代表的なピックサイクル中、マシンビジョンシステムは、ピッカの行為を（リアルタイムで）検出するとともにトート２６０の関連の属性を検出する。ピッキングプロセスの開始時、製品及び注文トートは、オーバーヘッドカメラがトート２６０内の輪郭のパターンを探している間、ピッカに近づく。同一のパターンが定められた数の連続して並んだフレーム後に検出された場合、このパターンは、一貫していると見なされ、そしてトート２６０及びサブトート２６２の周囲は、イーチ２６４がこの中に位置した状態で定められる。高レベルの信頼性を得るため、自動イーチピッキングシステムは、比較分析のためにサブトートの予想される形態をビジョンシステムに提供するのが良い。図１９で理解されるように、頭上カメラ２４２がトート２５０の周囲を決定している間、側部に向いたカメラ２４４は、同一のパターン認識ロジックを用いてトートの表面平面を同時に定めている。トート属性がいったん定められると、自動イーチピッキングシステムは、ピック／プット・トュ光システムにより又はワークステーションＧＵＩを介して製品トート内のピック場所を提供することになる。ピッカがトート中に手を伸ばし始めると、頭上カメラは、ピッカの手の存在を検出し、そして製品トートの周囲内におけるその運動を追跡する。側部に向いたカメラによりピッカの手がトートの表面を破ったことがいったん判定されると、頭上カメラは、ピッカの手が製品トート内の正確なサブトート周囲を閉塞しているかどうかを確認することになる。ピッカの手がトートの表面を破っているが製品トート内の正しくないサブトート周囲を閉塞している場合、ワークステーションは、エラーメッセージ／指標をピッカに与える。側部に向いたカメラによりピッカの手が製品トートを出たことがいったん判定されると、これら側部に向いたカメラは、ピッカの手の画像分析を行ってイーチの存在を検出する。熱画像化及びバックグラウンド減算を用いて、側部に向いたカメラは、ピッカが保持する場合のある物品を検出することになる。物品が側部に向いたカメラによって捕捉された画像内に検出されない場合、ピッカは、物品を確認のためにカメラに明確に提供するよう求められる場合がある。すると、ピッカは、注文トート中に手を伸ばしてイーチを配置し、この時点で、側部で見たカメラは、トート表面内の２度目の破れを確認する。次に、頭上カメラは、ピッカの手が注文トート内の正確なサブトート周囲を閉じているかどうかを判定する。側部に向いたカメラにピッカの手が注文トートを出たことがいったん判定されると、これら側部に向いたカメラは、別の画像分析を実施してイーチの不存在を検出する。ビジョンシステムがピッカの手の中にイーチがある可能性を検出した場合、ピッカは、自分の空の手のひらをカメラに明確に提示するよう命令される場合がある。

次に図２０を参照すると、自動ワークステーション３００が示されている。自動ワークステーション３００は、クライミングボット３０２、ビジョンシステム３０４及びロボット３０６を備えているものとして示されている。この場合、ロボット３０６は、上述したようにピッカ又はオペレータに取って代わることができ、この場合、開示した特徴を単独で又はロボット３０６と組み合わせて使用することができる。ロボット３０６は、上述の実施形態のうちの任意の実施形態において、人間ピッカに代えて使用できる。

次に図２１を参照すると、アレイ状ワークステーション３５０が示されている。この場合、ワークステーションは、在庫保管及び注文履行（フルフィルメント）システム３５０と協働し、この場合、トートの在庫保管アレイ３５２は、多数のワークステーション３５６への多数の輸送デッキ３５４によりボットによって接近可能に提供される。

次に図２２を参照すると、トート及び測定アレイ形態３８０が示されている。また、図２３を参照すると、一例としてのトートレイアウト４００が示されている。アレイ形態は、開示した特徴を有するのが良く、アレイ３８０は、トート３８２と対話する特徴を測定するようになった測定アレイ対＃１放出器（エミッタ又は発光体）及び受信器（レシーバ）３８４，３８６、測定アレイ対＃２放出器及び受信器３８８，３９０を有するのが良い。トート４００は、例示のサブトート４０２，４０４，４０６，４０８を備えた状態で示されている。開示する頭文字としては次のものが挙げられる。

ＭＣＳ‐品物制御システム‐視界内の全ての行為を協調させるマスターサーバソフトウェア。あらゆるワークステーションは、同一のＭＣＳインスタンスに接続される。

ＷＳ‐ワークステーションサーバ‐ワークステーション上で働くローカルサーバ。ワークステーション１つ当たり１つのワークステーションサーバが存在する。

ＧＵＩ‐グラフィカルユーザインターフェース‐テキスト又はグラフィックスを用いる情報を表示するユーザに向いたインターフェース。ワークステーションは、１つの主ＧＵＩを有し、ピッカは、ＧＵＩ情報の一次消費者である。

トート‐「子」サブトートを収容する「親」コンテナ。

サブトート‐他のサブトートと組み合わせられた状態で親トートを満たす小さなトート。サブトートは、親トートのサイズまで多数のサイズを取ることができる。

ピッカの手が正しいサブトートに入ったかどうかを正しく評価するため、ワークステーションは、２‐Ｄ平面内で妨害物を正確に識別するために測定アレイを採用している。測定アレイは、全てがコントローラに接続されている互いに近接して配置された一連の対をなす放出器及び受信器である。このコントローラは、任意の数の光ビームが遮られた時点を識別し、そして遮られたビームの場所を求めることができる。図２２で理解されるように、２つの測定アレイ対がワークステーション内の各トート周りに配置され、一方が「Ｘ軸」内に位置し、一方が「Ｙ軸」上に位置する。測定アレイは、どのビームが遮られたかそしてどれが通過したかを見出すよう連続的にポーリングされている。次にこの情報をＷＳに送り、すると、ＷＳは、内部メモリ内に保持されている記録をアップデートする。ピック‐プットサイクルの開始時、ＭＣＳは、ピック・プットリクエストをＷＳに送る。このリクエストは、トート及び標的サブトートのレイアウトを含む。トートのレイアウトは、トート内のサブトートの構成として定められる。一例としてのトートレイアウトが図２３に示されている。標的サブトートは、アイテムがピッキングされなければならず又は入れられなければならないサブトートとして定義される。ピック・プットリクエストを受け取ると、ＷＳは、内部メモリ内に保持されている測定アレイデータの何らかの変化の監視を開始する。現行のトートレイアウトを測定アレイ中のＸ及びＹビームカウントにマッピングする。次に、このマッピングを用いてＸ軸及びＹ軸上に位置する妨害物を特定のサブトートに配置する。例えば、サブトートＡがＸ軸上のビーム１，１０相互間及びＹ軸上のビーム１，５相互間に位置しているものと定められている場合、Ｘ軸上の３及びＹ軸上の４のビーム妨害物は、サブトートＡに関する妨害物として登録が行われる。これとは逆に、Ｘ軸上の１２及びＹ軸上の８の妨害物は、サブトートＡについての妨害物としての登録はなされない。この場合、別のサブトートがこの妨害範囲内に位置している場合があってヒットを記録することに注目されたい。多数のサブトートが現在のトートレイアウト中の全てのサブトート範囲を繰り返すとともに同様な手順を実行することによって遮られるとともに検出される場合がある。データの変化がいったん検出されると、データを分析してサブトート内に妨害物が存在するか否かを確認する。サブトート内の妨害物により、トートはこれが呈する現在の状態を指示する仕方で照明される。互いに異なる状態が標的サブトートが妨害された場合及び非標的サブトートが妨害された場合に存在する。一例として、非標的サブトートは、標的サブトートが緑色に照明されて一方でこの非標的サブトートが不正確に妨害された場合には赤色に照明されるのが良い。加うるに、ＧＵＩをアップデートして他の情報とともにこの新たな状態を反映するのが良い。データの変化が検出されて新たなデータ内に見受けられるべき妨害物が存在しない場合、妨害物が取り除かれたことが想定される。先のデータセットを検索してＷＳに利用可能にしてロジックをこれに適用する。この「キャッシュされた」データを用いてピッカの手の最後に知られている出口箇所を見出す。ピッカが標的サブトートに入った後にこれを出た場合、ピッカが正確なサブトートからのアイテムの配置／取り出しを行ったという高度の信頼性が存在する。他のシステム（例えば、ビジョン）からの追加の確認を用いると、これを確かめることができる。正確なサブトートを出た後に他の妨害物が存在しておらず、しかも全てのセンサによりピック／プットが完了したことが指示されている場合、ＭＣＳには適当なトートを動かすことができ、そしてシステムがシステム新たなリクエストをいつでも受け入れる準備ができているという通知が出される。追加の詳細が以下に説明するように図２３及び図２４に示されている流れ図に関して提供される。

次に図２４を参照すると、測定アレイを開始し、データをワークステーションサーバに送るプロセス流れ図５００が示されている。ブロック５０２において、測定アレイプログラムを開始する。ブロック５０４において、測定アレイから全てのデータを要求する。この場合、データは、MODBUS RTUプロトコルを用いて要求される。一連のバイト（指令を表す）をシリアルインターフェース経由で測定アレイコントローラに送る。測定アレイコントローラは、測定アレイ上でランする専用プログラムであり、この専用プログラムは、基本的なハードウェアからデータを検索してパッケージ化する。コントローラが全てのデータを要求する指令をいったん受け取ると、コントローラは、全てのセンサデータが集められるまで待機し、そしてセンサ状態（ブロック化又はクリア）を表す一連のバイトを送り戻す。ブロック５０６では、先のリクエスト以来データが変化したか？「イエス（Yes ）」の場合（５１０）、マーシャルデータ（ブロック５１２）に進む。「マーシャル（Marshal ）」データに進むことは、データを一形態から別の形態に変換することである。この場合、コントローラから送られた一連のバイトを真／偽値の「アレイ」に変換する。測定アレイ中のあらゆるビームがブロックされたかクリアしたかをコントローラによって記録される。対応のデータは、送られると、一連のバイトを一連の真／偽ブール値に変換することによってワークステーションでの使用が可能になるよう変換しなければならない。一般に、このステップは、測定アレイによって送られた生のバイトをパッケージ化してワークステーションサーバによって理解可能なフォーマットにするものとして説明できる。「ノー（No）」の場合（５０８）、ブロック５０４に進み、全てのデータを測定アレイから要求する。ブロック５１４では、全てのデータをワークステーションサーバに送り、ここで、データをワークステーションサーバに送る（５１６）。

また、図２５を参照すると、データが測定アレイから受け取られ、そしてＭＣＳピック・プットリクエストが開始されるプロセス流れ図５５０が示されている。ブロック５５２では、データを測定アレイから受け取り、そしてブロック５５４において測定アレイデータ記憶装置に記憶する。この場合、データを送るのが良く、例えば、それによりデータ内の変化を待ち（ブロック５５６）又は先の測定アレイデータ又はその他を検索する（ブロック５５８）。ブロック５５８では、先の測定アレイデータを検索してこれをブロック５６０に送り、ブロック５６０では、これが標的サブトートであるか？「イエス」の場合（５６２）、ブロック５６４に進み、「ノー」の場合（５６６）、ブロック５６８に進み、トート上の全ての照明を消しそしてＧＵＩを適切に変更し、次にブロック５７０において、トートを照明してＧＵＩを変化させ、妨害される必要のある標的サブトートを指示し、次にブロック５５６に戻ってデータの変化を待つ。ブロック５６４からブロック５７２に進み、情報を他のセンサから集め、次にブロック５７４に進み、標的サブトートが首尾良く妨害されたものとしてマーキングされているかどうか？「イエス」の場合（５７６）、ブロック５７８に進み、「ノー」の場合（５８４）、ブロック５８８に進む。ブロック５７８では、他のセンサがピック／プットが完了していることに同意しているか？「イエス」の場合（５８０）、ブロック５８２に進んでピック／プットリクエスト完了をＭＣＳに送り、「ノー」の場合（５８６）、ブロック５８８に進む。この場合、ブロック５８８は、ブロック５５６に進み、データの変化を待つ。ブロック５９０では、ピック／プットリクエストを受け取ったか？「イエス」の場合（５９２）、ブロック５５６に進んでデータの変化を待ち、「ノー」の場合（５９７）、ブロック５９６に進み、ピック・プットリクエストを待つ。次にブロック５９０に戻ってリクエストが受け取られるまでピック・プットリクエストを待ち、次にブロック５５６に進んでデータの変化を待ち、次にブロック５９８に進んで現在の測定アレイデータをトート形態にマッピングする。ブロック６００では、ＭＣＳピック・プットリクエストを開始し、この場合、ブロック６０２におけるトート形態及びブロック６０４における標的サブトートをブロック５９８に送って現在の測定アレイデータをトート形態にマッピングする。ブロック６０６では、測定アレイデータ内に妨害物が存在するか？「イエス」の場合（６０８）、ブロック６１０に進み、形態に関してサブトートを繰り返し、「ノー」の場合（６１２）、ブロック５５８に進み、先の測定アレイデータを検索する。ブロック６１０では、ブロック６１４が形態に関してサブトートを繰り返し、ブロック６１４は、ブロック６１６に進んでこのサブトート内に妨害物が置かれているか？「イエス」の場合（６１８）、ブロック６２０に進み、「ノー」の場合（６３２）、ブロック６３４に進む。ブロック６２０では、これが標的サブトートであるか？「イエス」の場合（６２２）、ブロック６２６に進み、トートを照明してＧＵＩを変更し、標的サブトートが妨害されたことを指示する。「ノー」の場合（６２４）、ブロック６３０に進み、トートを照明するとともにＧＵＩを変更し、非標的サブトートが妨害されたことを指示する。ブロック６２６では、トートを照明するとともにＧＵＩを変更し、そしてブロック６２８に進み、標的サブトートが首尾良く妨害されたことを記録し、そしてブロック６３４に進み、繰り返しが終了したか？同様に、ブロック６３０では、トートを照明するとともにＧＵＩを変更し、非標的サブトートが妨害されたことを指示し、ブロック６３０は、ブロック６３４に進み、繰り返しが終了したか？ブロック６３４では、繰り返しが終了したか？「イエス」の場合（６３６）、ブロック５５６に進み、データの変化を待ち、「ノー」の場合（６３８）、ブロック６１０に進み、ブロック６１４は、形態に関してサブトートを繰り返す。

「ロボット」及び「ボット」という用語は、これらの従来の意味に従って、具体的には、有用なマシン又は装置、すなわち、品物、部品、ツール又は特殊装置を種々のタスク、割り当て、指示などの実施のために種々のプログラムされた動作によって動かすことができるプログラマブル多機能装置、及び／又は単一の又は複雑な一連の行為を実施することができるマシン又は装置、及び／又は個人の仕事である場合があり又は個人の仕事ではない場合のあるタスクを実施することができるマシン又は装置、及び／又はタスクを実施して人間の対話の援助なしにタスクを実施し、その環境と対話することができるプログラマブル機械的装置であるマシン又は装置、及び自動的に作動することができ又はコンピュータによって制御されるマシン又は装置に一致して本明細書では区別なく利用できる。

本明細書において別段の注意又は定めがない場合、方向性を示す語彙が利用されるという点で、本明細書及び図面は、Ｘ、Ｙ及びＺの三次元座標軸系に関して説明され、この場合、Ｘ方向は、全体として左右又は東西であり、Ｙ方向は、文書の紙面に対して全体として内外であり、Ｚ方向は、ページ上の全体として上下又は南北である。さらに、本明細書において利用される「水平」、「垂直」は、当業者によって理解されるとともに全体として以下に説明するとともに詳述するように、これらの従来の定義と一致して利用される。例えば、物理学、工学及び建築の分野において、垂直として指示された方向は、通常は、下げ振りが重力に応答して垂れ下がる方向である。水平方向は、垂直平面に垂直な又は直交する線又は平面に沿うものと見なされる。したがって、水平方向（水平に）動いていることは、地球の表面を横切って移動していることに事実上等しく、例えば、地面に沿って前方に、後方に、左側に、右側などに動くことであり、垂直方向（垂直に）動くことは、上に（地面から離れて）又は下に（地面に向かって又は地面中に）動くことに事実上等しい。Ｘ、Ｙ、Ｚ座標接近を垂直及び水平という用語と合わせると、Ｚ軸は、垂直方向に位置し、Ｘ軸及びＹ軸は、水平平面内に位置し、垂直Ｚ軸は、これらに直交している。上述の説明の特定の言葉遣いによって何らかの曖昧さが生じる点において、かかる曖昧さを解釈して水平及び垂直という用語の従来の解釈と一致して明らかにすることができるということが予想される。

本発明の多くの改造例及び変形実施形態は、上述の説明を考慮すると当業者には明らかであろう。したがって、本明細書は、例示としてのみ解されるべきでありかつ当業者に本発明を実施する最適対応を教示する目的のために提供されている。構造の細部は、本発明の精神から逸脱することなく実質的に様々であって良く、しかも添付の特許請求の範囲に記載された本発明の範囲に含まれる全ての改造例の排他的使用が保たれる。本明細書において、正確かつ簡潔な明細書を書くできることが仕方で実施形態で説明したが、実施形態は、本発明から逸脱することなく、様々に組み合わせることができ又は分離することができることが意図されており、このことは理解されよう。本発明は、添付の特許請求の範囲に記載された本発明及び適用可能な法の原則によって必要される程度にしか限定されないことが意図されている。

Claims (25)

1. 物品を第１のコンテナから第２のコンテナに移送するためのワークステーションであって、前記ワークステーションは、
   サブトートをいくつかの形態で収容する前記第１のコンテナ及び前記第２のコンテナを運ぶ移動ロボットを受け入れるよう構成された支持構造体と、
   前記第１のコンテナのサブトートの形態のあるサブトートからの物品のピッキングを方向づけるとともに前記第２のコンテナの第２の既定の区分中への前記物品の配置を方向づけるよう構成された表示器を含む物品ピックシステムと、を備えており、
   前記物品ピックシステムは、さらに、前記支持構造体の固定位置に複数のセンサを備えており、これら複数のセンサは、Ｘ軸に沿って差し向けられた第１のグループのセンサと、前記Ｘ軸に対して直交するＹ軸に沿って差し向けられた第２のグループのセンサと、を備えており、前記物品ピックシステムは、前記第１のコンテナのサブトートの形態を受け入れており、前記物品ピックシステムは、前記センサを前記Ｘ軸及び前記Ｙ軸に沿ってマッピングして、前記サブトートの形態の前記サブトートの境界に対応させ、前記センサは、前記第１のコンテナの上方の一平面の妨害物を検出するように構成され、前記Ｘ軸のセンサは、前記一平面の前記妨害物のＸ軸の位置を検出するように構成され、前記Ｙ軸のセンサは、前記一平面の前記妨害物のＹ軸の位置を検出するように構成され、前記物品ピックシステムは、前記Ｘ軸の位置及び前記Ｙ軸の位置を受信し、前記センサのマッピングから接近された前記第１のコンテナのサブトートを判定する、ワークステーション。
2. 前記物品ピックシステムの前記センサは、前記第１のサブトートへのオペレータの手の出し入れを検出するよう構成されている、請求項１記載のワークステーション。
3. 前記物品ピックシステムの前記センサは、前記第１のサブトートからの前記物品の取り出しを検出するよう構成されている、請求項１記載のワークステーション。
4. 前記物品ピックシステムの前記センサは、前記第２の既定区分中への前記物品の配置を検出するよう構成されている、請求項１記載のワークステーション。
5. 前記第２の既定区分は、前記第２のコンテナ全体、前記第２のコンテナ内のサブトート又は注文バッグのうちの１つから成る、請求項１記載のワークステーション。
6. 前記表示器は、前記第２のコンテナへの移送のために前記第１のコンテナから前記物品を取り出すべき前記第１のサブトートの領域を照明するよう構成された１つ又は２つ以上の灯から成る、請求項１記載のワークステーション。
7. 前記センサは、前記物品が前記１つ又は２つ以上の灯によって照明された前記領域と一致する前記第１のサブトートから取り出されたかどうかを検出するよう構成されている、請求項６記載のワークステーション。
8. 前記物品ピックシステムは、さらに、前記物品が前記１つ又は２つ以上の灯によって照明された前記領域と一致する前記第１のサブトートから取り出されたか否かの視覚的指標を提供するよう構成されている、請求項７記載のワークステーション。
9. 前記視覚的指標は、前記物品が前記照明領域と一致して取り出された場合の第１の着色光と、前記物品が前記照明領域と一致して取り出されなかった場合の第２の着色光とから成る、請求項８記載のワークステーション。
10. 前記表示器は、前記物品が収納されるべき前記第２の既定区分の領域を照明するよう構成された１つ又は２つ以上の灯から成る、請求項１記載のワークステーション。
11. 前記センサは、前記物品が前記１つ又は２つ以上の灯によって照明された前記領域と一致する前記第１の既定区分から取り出されたかどうかを検出するよう構成されている、請求項１０記載のワークステーション。
12. 前記物品ピックシステムは、さらに、前記物品が前記１つ又は２つ以上の灯によって照明された前記領域と一致する前記第２の既定区分中に配置されたか否かの視覚的指標を提供するよう構成されている、請求項１１記載のワークステーション。
13. 前記視覚的指標は、前記物品が前記照明領域と一致して配置された場合の第１の着色光と、前記物品が前記照明領域と一致して配置されなかった場合の第２の着色光とから成る、請求項１２記載のワークステーション。
14. 前記物品ピックシステムの前記センサは、１つ又は２つ以上の光センサから成る、請求項１記載のワークステーション。
15. 前記光センサは、一連の光放出器及び光受信器から成る、請求項１４記載のワークステーション。
16. 前記光センサは、１つ又は２つ以上のカメラから成る、請求項１４記載のワークステーション。
17. 前記１つ又は２つ以上のカメラは、前記第１の既定区分からの前記物品の取り出しを検出するよう構成されている、請求項１６記載のワークステーション。
18. 前記１つ又は２つ以上のカメラは、前記第２の既定区分中への前記物品の配置を検出するよう構成されている、請求項１６記載のワークステーション。
19. 物品を第１のコンテナから第２のコンテナに移送するためのワークステーションであって、前記第２のコンテナは、複数のサブトートのいくつかの形態からのあるサブトートの形態を有し、前記ワークステーションは、
    前記第１のコンテナ及び前記第２のコンテナを運ぶ移動ロボットを受け入れるよう構成された支持構造体を備え、
    前記ワークステーションは、少なくとも前記第２のコンテナ上の一平面の固定位置内に設けられた複数のセンサの二次元アレイを含む測定アレイを備え、前記測定アレイは、複数の光ビームの二次元アレイを放出するよう構成され、前記測定アレイはさらに、光ビームの前記アレイが遮られる二次元位置を求めるよう構成され、
    前記ワークステーションは、コントローラを備え、このコントローラは、
    前記第２のコンテナのサブトートの形態を受け入れるように構成され、
    前記センサを前記Ｘ軸及び前記Ｙ軸に沿ってマップして、前記第２のコンテナのサブトートの形態の前記サブトートの境界に対応させるように構成され、
    前記第２のコンテナの上方の一平面の妨害物のＸ−Ｙ位置を求めるように構成され、
    前記センサのマッピングから接近された前記第２のコンテナの前記サブトートを判定するように構成されている、ワークステーション。
20. 前記測定アレイは、前記光ビームの二次元アレイ中の互いに直交する光ビームを放出するよう構成されている、請求項１９記載のワークステーション。
21. 前記測定アレイは、物品を前記サブトート中に配置しているオペレータの手を検出するよう構成されている、請求項１９記載のワークステーション。
22. 前記測定アレイは、前記第２のコンテナのリムの上方の妨害物を検出するよう構成されている、請求項１９記載のワークステーション。
23. 前記測定アレイは、光ビームの前記二次元アレイを放出したり受け取ったりするようそれぞれ構成された一連の対をなす放出器及び受信器から成る、請求項１９記載のワークステーション。
24. 前記コントローラは、前記受信器からのフィードバックを受け取ってどの受信器が前記放出器から放出された前記光ビームを受け取るかを判定する、請求項１９記載のワークステーション。
25. 前記第２のコンテナ上に設けられた前記測定アレイは、第１の測定アレイから成り、前記ワークステーションは、
    前記第１のコンテナ上の一平面内に設けられた第２の測定アレイをさらに備え、前記第２の測定アレイは、光ビームの二次元アレイを放出するよう構成され、前記第２の測定アレイはさらに、光ビームの前記アレイが遮られる前記第１のコンテナ上の二次元位置を求めるよう構成され、
    前記コントローラは、前記第２の測定アレイからのフィードバックを受け取って前記第１のコンテナ上の前記二次元位置が前記第１のコンテナ内の前記１つ又は２つ以上の区分のうちの所定の区分上の一位置に対応しているかどうかを判定する、請求項１９記載のワークステーション。

Images