JP7482211B2 - 自動倉庫システム内で動作するコンテナ荷役車両の移動の自律的制御のための方法およびシステム - Google Patents

Description

本発明は、グリッド構造と車両の移動を誘導するための対応するレールシステムとを備える自動倉庫システム内で保管コンテナを荷役する車両の移動を制御するための方法、システム、およびコンピュータプログラム製品に関する。より具体的には、本発明は、倉庫システム内で保管コンテナを荷役する車両の移動の自律的動作を提供する方法およびコンピュータプログラムに関する。

倉庫システムは、周知である。これらを動作させる車両は、各車両内のコントローラと通信するマスタコントローラとも呼ばれる中央コントローラによって制御される。

図１は、骨格構造１００を有する典型的な先行技術自動倉庫システム１０を図示し、ロボットとも呼ばれるコンテナ荷役車両１５０は、骨格構造１００の上のレールシステム１０８で走行しているとき、自動倉庫システム１０を動作させている。

骨格構造１００は、複数の直立部材１０２と、随意に、直立部材１０２を支持する複数の水平部材１０３とを備える。部材１０２、１０３は、典型的には、金属（例えば、押出アルミニウムプロファイル）から成ってもよい。

骨格構造１００は、垂直の行に配列される保管カラム１０５を備える保管グリッド１０４を画定し、そこでは、容器としても公知である保管コンテナ１０６が、相互の上にスタックされ、スタック１０７を形成する。各保管コンテナ１０６は、典型的には、複数の製品アイテムを保持してもよい。

自動倉庫システム１０は、コンテナ荷役車両１５０を誘導するためのレールシステム１０８を備える。レールシステム１０８は、保管グリッド１０４の上部を横断してグリッドパターンに配列される。コンテナ荷役車両１５０は、レールシステム１０８上を走行しており、保管コンテナ１０６を保管カラム１０５の中におよび保管カラム１０５から降下および上昇させ、かつ、保管コンテナ１０６をレールシステム１０８上で輸送するように、動作される。保管カラム１０５の水平範囲が、図１に太線によってマーキングされるグリッドセル１２２によって画定される。グリッドセル１２２は、レールシステム１０８のレイアウトを画定する。

レールシステム１０８は、フレーム構造物１００の上部を横断した第１の方向Ｘにおけるコンテナ荷役車両１５０の移動を誘導するように配列される平行レールの第１のセット１１０と、第１の方向Ｘに対して直角である第２の方向Ｙにおけるコンテナ荷役車両１５０の移動を誘導するための、レールの第１のセット１１０に対して直角に配列される平行レールの第２のセット１１１とを備える。このように、レールシステム１０８は、グリッドカラムを画定し、その上方で、コンテナ荷役車両１５０が、保管カラム１０５の上方で（すなわち、水平なＸ－Ｙ平面に対して平行である平面において）側方に移動することができる。

各コンテナ荷役車両１５０は、車体と、８つの車輪の車輪配列とを備え、４つの車輪の第１のセットが、Ｘ方向におけるコンテナ荷役車両１５０の側方移動を可能にし、残りの４つの車輪の第２のセットが、Ｙ方向における側方移動を可能にする。車輪配列内の車輪の一方または両方のセットは、車輪の第１のセットおよび／または車輪の第２のセットが、レールの個別のセット１１０、１１１と係合されることができるように、昇降および降下されることができ、これは、コンテナ荷役車両１５０の制御された方向移動のためにコンテナ荷役車両１５０内の駆動手段を制御するコントローラによって定義される。

各コンテナ荷役車両１５０は、保管コンテナ１０６の垂直輸送（例えば、保管コンテナ１０６を保管カラム１０５から上昇させ、保管コンテナ１０６を保管カラム１０５の中に降下させること）のための昇降デバイス（図示せず）をさらに備える。昇降デバイスは、保管コンテナ１０６に係合するために適合される１つまたはそれを上回る把持／係合デバイス（図示せず）を備える。把持／係合デバイスは、把持／係合デバイスの位置を第１および第２の方向Ｘ、Ｙに直交する第３の方向Ｚにおいて調節するために、昇降デバイスによって車両１５０から降下されることができる。

各コンテナ荷役車両１５０は、レールシステム１０８を横断して保管コンテナ１０６を輸送するとき、保管コンテナ１０６を受け取りおよび収容するための保管コンパートメントまたは空間（図示せず）を備える。保管空間は、例えば、ＷＯ第２０１４／０９０６８４号Ａ１（その内容は、参照により本明細書に援用される）に説明されているように、車体内に中心に配列される空洞を備えてもよい。

代替として、コンテナ荷役車両１５０は、ＮＯ第３１７３６６号（その内容もまた、参照により本明細書に援用される）に説明されるように、片持ち梁構築物を有してもよい。

保管グリッド１０４では、グリッドカラムの大部分が、保管カラム１０５（すなわち、保管コンテナ１０６がスタック１０７で保管されるグリッドカラム１０５）である。しかしながら、保管グリッド１０４は、通常、保管コンテナ１０６を保管するために使用されないが、代わりに、保管コンテナ１０６が、保管コンテナ１０６が保管グリッド１０４の外側からアクセスされることができるまたは保管グリッド１０４から外にまたは保管グリッド１０４の中に移送されることができる第２の場所（図示せず）に輸送されることができるように、保管コンテナ１０６を積み降ろすおよび／または積み込むためにコンテナ荷役車両１５０によって使用される少なくとも１つのグリッドカラムを有する。当技術分野では、そのような場所は、通常、「ポート」と称され、ポートが位置するグリッドカラムは、「送達カラム」１１９と称され得る。コンテナ荷役車両１５０の積降および積込ポートは、「送達カラムの上側ポート」１１９と称される。一方、送達カラムの反対端部は、「送達カラムの下側ポート」と称される。

図１の保管グリッド１０４は、２つの送達カラム１１９および１２０を備える。第１の送達カラム１１９は、例えば、コンテナ荷役車両１５０が、送達カラム１１９を通してさらにアクセスステーションまたは移送ステーション（図示せず）に輸送されるべき保管コンテナ１０６を積み降ろすことができる専用の積降ポートを備えてもよく、第２の送達カラム１２０は、コンテナ荷役車両１５０が、アクセスステーションまたは移送ステーション（図示せず）から送達カラム１２０を通して輸送されている保管コンテナ１０６を積み込むことができる専用の積込ポートを備えてもよい。第１および第２の送達カラム１１９、１２０のポートの各々は、保管コンテナ１０６の積み込みおよび積み降ろしの両方に適したポートを備えてもよい。

保管コンテナ１０６が保管グリッド１０４の外側からアクセスされることができる第２の場所は、典型的には、製品アイテムが保管コンテナ１０６から除去されるまたは保管コンテナ１０６の中に位置付けられるピッキングステーションまたは備蓄ステーションであってもよい。ピッキングステーションまたは備蓄ステーションでは、保管コンテナ１０６は、通常、決して自動倉庫システム１０から除去されないが、いったんアクセスされると、保管グリッド１０４の中に戻される。保管グリッド１０４の外または中への保管コンテナの移送のために、送達カラム内に提供される下側ポートもまた、存在する。そのような下側ポートは、例えば、保管コンテナ１０６を別の保管設備に（例えば、別の保管グリッドに）、直接、輸送車両（例えば、電車または大型トラック）に、または生産設備に移送するために使用される。

自動倉庫システム１０を監視および制御するために、本システムは、中央制御システム（図示せず）を備え、中央制御システムは、典型的には、コンピュータ化され、保管コンテナ１０６ならびに随時荷役されるべき保管コンテナ１０６（すなわち、保管グリッド１０４内で回収または保管されるべき保管コンテナ１０６）の場所を追跡し続けるためのデータベースを備える。これに加えて、制御システムは、保管グリッド１０４上で動作する各コンテナ荷役車両１５０の位置および移動を監視および制御する。このように、各コンテナ荷役車両１５０は、中央制御システムから、相互に衝突することなく、具体的な保管コンテナ１０６を１つの場所から別の場所まで輸送するための移動命令を受信する。

保管グリッド１０４上で動作するコンテナ荷役車両１５０の交通流を制御するために、制御システムは、常時、全てのコンテナ荷役車両１５０の位置および移動の更新された概観を有していなければならない。

図１に開示される保管グリッド１０４内に保管される保管コンテナ１０６がアクセスされることになると、制御システムは、例えば、コンテナ荷役車両１５０のうちの１つに、保管コンテナ１０６を保管グリッド１０４内のその現在の場所から回収し、これを第１の送達カラム１１９にまたは第１の送達カラム１１９を通して輸送するように命令してもよい。この動作は、標的保管コンテナ１０６が位置する、保管カラム１０５の上方のグリッド場所にコンテナ荷役車両１５０を移動させることと、コンテナ荷役車両の昇降デバイス（図示せず）を使用して保管カラム１０５から保管コンテナ１０６を回収することと、保管コンテナ１０６を第１の送達カラム１１９に輸送することとを伴う。標的保管コンテナ１０６がスタック１０７内の深部に位置する（すなわち、１つまたは複数の他の保管コンテナが標的保管コンテナ１０６の上方にスタックされる）場合、本動作は、標的保管コンテナ１０６を保管カラム１０５から昇降させることに先立って、保管コンテナ１０６を標的保管コンテナ１０６の上方に一時的に移動させることを伴う。時として当技術分野内で「掘出」と称されるこのステップは、送達カラムに標的保管コンテナ１０６を輸送するために続いて使用される同一のコンテナ荷役車両１５０を用いて、または、１つまたは複数の他の協働コンテナ荷役車両１５０を用いて実施されてもよい。代替としてまたは加えて、自動倉庫システム１０は、具体的には、保管カラム１０５から保管コンテナ１０６を一時的に除去するタスクに専用であるコンテナ荷役車両１５０を有してもよい。いったん標的保管コンテナ１０６が保管カラム１０５から除去されると、一時的に除去された保管コンテナ１０６は、元の保管カラム１０５の中に再度位置付けられることができる、または、代替として、他の保管カラム１０５に再配置されることができる。

保管コンテナ１０６が保管グリッド１０４内に保管されことになると、コンテナ荷役車両１５０のうちの１つが、図１に示される第２の送達カラム１２０から保管コンテナ１０６を積み込み、これを、これが保管されることになる標的保管カラム１０５の上方のグリッド場所に輸送するように命令される。保管カラムスタック１０７内の標的位置またはその上方に位置付けられる任意の保管コンテナ１０６が除去された後、コンテナ荷役車両１５０は、所望の場所に保管コンテナ１０６を設置する。除去された保管コンテナ１０６は、次いで、保管カラム１０５の中に戻るように降下され得る、または、他の保管カラム１０５に再配置され得る。

図１を参照して上記に説明される倉庫システム１０に加えて、本出願人はまた、コンテナ荷役車両１５０が保管グリッド１０４の上方および下方の両方において動作している倉庫システムを開発した。保管グリッド１０４の下方で動作するコンテナ荷役車両は、ドローンと呼ばれる。ドローンを含む解決策は、保管コンテナ１５０を荷役するときの効率を改良するが、中央制御システムおよび全てのコンテナ荷役車両１５０へのならびに中央制御システムおよび全てのコンテナ荷役車両１５０からのさらなる通信を要求する。

本ＡｕｔｏＳｔｏｒｅシステムは、全てのコンテナ荷役車両１５０に、倉庫システム１０上での全ての移動および動作を制御するための動作および移動命令を伝送するマスタコントローラによって制御される。そうするために、マスタコントローラは、常時、倉庫システム１０を動作させる全ての車両１５０の場所ならびに全ての保管コンテナ１０６の場所の全体的な概観を有する。マスタコントローラは、各車両１５０に、保管コンテナ１０６を保管または回収するように命令する。各車両の現在の位置が、車両１５０からマスタコントローラに持続的に通信され、したがって、車両１５０が列を成すまたは衝突することなく、これがレールシステム１０８上での全ての車両１５０の移動を最適な方法において制御することを可能にする。

本解決策では、これは、各コンテナ荷役車両１５０との持続的な無線通信を要求する。複数の車両１５０を備えるより大規模なシステムでは、無線通信の量は、莫大であり、ノイズ等に対して脆弱であり得る。別の問題は、骨格構造１００自体が、通信信号を不明瞭にし得ることである。これは、特に、グリッド１０４の下方で動作するコンテナ荷役車両１５０（すなわち、ドローン）が存在する場合、問題となる。

本発明は、マスタコントローラと、倉庫システム１０上で動作して倉庫システム１０の保管コンテナ１０６を荷役するコンテナ荷役車両１５０との間の低減された無線交通を要求する方法およびコンピュータプログラム製品によって、該問題を緩和する。

倉庫システム１０を動作させる全ての車両１５０に自律的な移動決定を行わせることによって、マスタコントローラは、車両にタスクを割り当てることのみが必要となり、各車両は、その現在の位置から目的地まで、レールシステム１０８に沿って追従するための最良の経路を選定する。これは、各コンテナ荷役車両１０６とマスタコントローラとの間の無線通信ならびに中央処理の複雑性を劇的に低減させる。

しかしながら、レールシステム１０８上での移動に関して自律的な移動決定を行う車両を使用するとき、課題が存在する。グリッド１０４が、高密度であり、他の車両１５０が、車両１５０のための視野を遮断し得るため、他の車両１５０の移動を予測することは、困難である。距離センサを用いると、別の車両を追従することは容易になるが、交通が高密度であり、他の車両１５０の速度が潜在的に比較的に高いとき、レーンを交差することは、依然として、困難であり得る。これは、いくつかの車両が留保される（すなわち、高交通負荷に起因して、ポート位置から混雑した「本道」内に入った状態になり得ない）というリスクを負う。これらの側面もまた、本発明によって対処され、解決される。

国際公開第２０１４／０９０６８４号

本発明の簡単な説明
本発明は、独立請求項において定義され、従属請求項において定義される付加的な特徴を伴うような、方法、コンピュータプログラム製品、およびシステムである。

より具体的には、本発明は、コンテナ荷役車両の移動を自律的に制御するための方法によって定義され、コンテナ荷役車両は、保管カラムを伴うグリッド構造と、保管コンテナを保管カラムにおよび保管カラムから移送するために適合される車両の移動を誘導するための、保管カラムの上方の対応するレールシステムとを備える倉庫システム内で動作し、各車両は、他の車両の移動に対するレールシステムに沿った車両の移動を制御するための駆動手段およびセンサに接続される車両コントローラを備える。本方法は、各車両の車両コントローラ内で、
ａ）レールレイアウトと、車両がレールシステム上で移動することができる場所および時間に関する交通規則とを定義するマップを使用するステップであって、マップは、倉庫システム内で動作する全ての車両に関して同一である、ステップと、
ｂ）車両コントローラを、全ての車両に関して共通なクロックに同期させるステップと、
ｃ）マスタコントローラから、マップに対してレールシステム上で規定された目的地まで移動するように車両に命令する命令を受信するステップと、
ｄ）車両コントローラに、マップ、交通規則、他の車両までの距離、および他の車両の移動に基づいて、車両の現在の位置から規定された目的地までレールシステム上を追従するための経路を判定させるステップと、
ｅ）判定された経路に従って、レールシステムに沿った車両の移動を、その現在の位置から規定された目的地まで制御するステップと、
ｆ）車両が規定された目的地に到達するまで、ステップｄ）およびｅ）を繰り返すステップと
を実施することを特徴とする。

本発明の一実施形態によると、共通のマップ内のレールレイアウトは、倉庫システムの保管カラムの水平範囲の周囲によって画定されるグリッドセルに対応する２次元座標に従って定義され、交通規則は、グリッドセルおよびその対応するレール毎に定義される。

これは、各グリッドセルが一意に定義されることを意味する。倉庫システムを動作させる全ての車両が、移動に関する規則を定義する同一のマップを使用しているため、各車両内の車両コントローラは、他の車両と衝突することなく、レールシステムに沿って車両を制御することができる。

共通のマップは、グリッドセルおよびその対応するレール毎の交通規則のセットを含む。交通規則の異なるセットが、異なるグリッドセルのために使用されてもよい。共通のマップは、例えば、一連の接続されたセルを「本道」として定義し得る一方、「本道」に接続されるセルは、「側道」として定義される。マップは、いくつかのグリッドセルを具体的な方向における「一方向のみの交通」としてさらに定義してもよい。別の規則は、１つまたはそれを上回る規定されるグリッドセルが使用されるべきではないこと（すなわち、グリッドセル上での通過禁止または停止）であってもよい。さらに別の規則は、グリッドセルが、制限された速度として定義されること（すなわち、設定された最高速度のみにおいて通過されること）であってもよい。

異なる交通規則が組み合わせられると、詳述される共通のマップが、同一のレールシステム上で動作する全てのコンテナ荷役車両によって追従されることができる。各車両は、それらの現在の場所に従って異なる規則に追従する。

共通の交通規則のセットに加えて、交通規則の異なるセットが、あるタイムスロットにわたって適用されてもよい。このように、交通パターンが、例えば、具体的なニーズおよび時刻に従って、変更されることができる。

各車両の現在の位置が、異なる方法において判定されることができる。１つの方法は、通過されるレール交差の数および初期位置から軌道交差が通過される方向を検出することによって、位置を判定することによるものである。初期位置は、好ましくは、（典型的には、本システムを始動するまたは本システムを再設定するときである）全ての車両が停止されるとき、全ての車両の現在の位置を検出する外部手段によって、入手されることができる。

述べられるように、本方法の１つのステップは、各車両の車両コントローラを、同一の共通のクロックに同期させることである。

各車両は、共通のマップに対して規定された目的地まで移動するように命令される。目的地において、車両は、例えば、保管コンテナを回収または保管すること等のタスクを実施する。

各車両が、目的地グリッドセルを含む命令を受信すると、車両コントローラは、共通のマップに基づいて、車両の現在の位置から規定された目的地まで追従するための経路を判定する。車両コントローラは、交通規則および他の車両までの距離に従って、経路を計画立案および作製する。

車両コントローラは、交通規則、他の車両までの距離、およびその移動に従って、車両の速度および移動を調節および／または変更してもよい。

車両コントローラは、車両の現在の位置および他の車両までの距離および他の車両の移動に従って、車両の設定された経路をさらに調節および／または変更してもよい。

全ての車両が同一の共通のクロックに同期されると、それらは、共通のマップに従って制御され、全ての移動が、マスタコントローラによって持続的に制御される必要なく、滑らかに走行する。これは、車両とマスタコントローラとの間の通信ならびに中央処理の複雑性を劇的に低減させる。

本発明による方法は、倉庫システム内で動作する異なるタイプの車両（例えば、ロボットおよびドローン）内で実施されることができる。これは、特に、保管コンテナを荷役するときに、ロボットおよびドローンの両方が協働しているシステムにおいて非常に適している。ロボットは、倉庫システムの上で動作する自律車両である一方、ドローンは、車両の下方、または倉庫システムのグリッド構造の下方のレベルにおいて動作する自律車両である。

同一のレベル上で走行する車両は、同一の共通のマップに追従しなければならない。ロボットおよびドローンが異なるレベル上で動作しているため、それらは、異なる交通規則を定義するマップに追従してもよい。

本発明は、命令を備えるコンピュータプログラム製品によってさらに定義され、命令は、自律型コンテナ荷役車両内に備えられる車両コントローラのプロセッサ内で実行されると、倉庫システム内で保管コンテナを荷役するための上記に説明される方法を実施する。

マスタコントローラは、
－倉庫システム内で動作する全ての車両の車両コントローラにマップを伝送することであって、マップは、レールレイアウトと、車両がレールシステム上で移動することができる場所および時間に関する交通規則とを定義し、マップは、全ての車両に関して同一である、ことと、
－全ての車両コントローラが全ての車両に関して共通なクロックに同期されるように、同期化信号を全ての車両コントローラに伝送することと
のために適合され、
各車両コントローラは、
－マスタコントローラから、マップに対してレールシステム上で規定された目的地まで移動するように車両に命令する命令を受信することと、
－マップ、交通規則、他の車両までの距離、および他の車両の移動に基づいて、車両の現在の位置から規定された目的地までレールシステム上を追従するための経路を判定することと、
－判定された経路に従って、レールシステムに沿った車両の移動を、その現在の位置から規定された目的地まで制御することと
のために適合される。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
コンテナ荷役車両（１５０）の移動を自律的に制御するための方法であって、前記コンテナ荷役車両（１５０）は、保管カラム（１０５）を伴うグリッド構造と、保管コンテナ（１０６）を前記保管カラム（１０５）におよび前記保管カラム（１０５）から移送するために適合される車両（１５０）の移動を誘導するための、前記保管カラム（１０５）の上方の対応するレールシステム（１０８）とを備える倉庫システム（１０）内で動作し、各車両（１５０）は、他の車両（１５０）の移動に対する前記レールシステム（１０８）に沿った前記車両（１５０）の移動を制御するための駆動手段（４２０）およびセンサ（４３０）に接続される車両コントローラ（４１０）を備え、前記方法は、各車両（１５０）の前記車両コントローラ（４１０）内で、
ａ）レールレイアウトと、車両（１５０）が前記レールシステム（１０８）上で移動することができる場所および時間に関する交通規則とを定義するマップを使用するステップであって、前記マップは、前記倉庫システム（１０）内で動作する全ての車両（１５０）に関して同一である、ステップと、
ｂ）前記車両コントローラ（４１０）を、全ての車両（１５０）に関して共通なクロックに同期させるステップと、
ｃ）マスタコントローラ（４００）から、前記マップに対して前記レールシステム（１０８）上で規定された目的地まで移動するように前記車両（１５０）に命令する命令を受信するステップと、
ｄ）前記車両コントローラ（４１０）に、前記マップ、前記交通規則、他の車両（１５０）までの距離、および前記他の車両（１５０）の移動に基づいて、前記車両（１５０）の現在の位置から前記規定された目的地まで前記レールシステム（１０８）上を追従するための経路を判定させるステップと、
ｅ）前記判定された経路に従って、前記レールシステム（１０８）に沿った前記車両（１５０）の移動を、その現在の位置から前記規定された目的地まで制御するステップと、
ｆ）前記車両（１５０）が前記規定された目的地に到達するまで、ステップｄ）およびｅ）を繰り返すステップと
を実施することを特徴とする、方法。
（項目２）
前記倉庫システム（１０）の前記保管カラム（１０５）の水平範囲の周囲によって画定されるグリッドセル（１２２）に対応する２次元座標に従って、前記レールレイアウトを定義し、グリッドセル（１２２）およびその対応するレール毎に交通規則を定義することを特徴とする、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記交通規則が適用可能であるときに関して、グリッドセル（１２２）毎にタイムスロットをさらに定義することを特徴とする、項目２に記載の方法。
（項目４）
前記交通規則は、規定される方向における一方向のみの駆動のためにグリッドセル（１２２）が使用されるべきであること、グリッドセル（１２２）が使用されてはいけないこと、グリッドセル（１２２）が通過のみすることができること、設定されたタイムスロット内で規定される方向においてのみグリッドセル（１２２）が使用されることができること、規定される速度においてのみグリッドセル（１２２）が通過されることができることのうちの１つまたはそれを上回るものを含むことを特徴とする、項目３に記載の方法。
（項目５）
通過されるレール交差の数および前記レール交差が通過される方向を検出することによって、前記車両（１５０）の位置を判定することを特徴とする、前記項目のいずれかに記載の方法。
（項目６）
前記車両コントローラ（４１０）に、前記交通規則、他の車両（１５０）までの距離、および前記他の車両（１５０）の移動に従って、前記車両（１５０）の速度および移動を調節および／または変更させることを特徴とする、前記項目のいずれかに記載の方法。
（項目７）
前記車両コントローラ（４１０）に、前記車両の（１５０）現在の位置および他の車両（１５０）までの距離および前記他の車両（１５０）の移動に従って、車両（１５０）の前記経路を調節および／または変更させることを特徴とする、前記項目のいずれかに記載の方法。
（項目８）
命令を備えるコンピュータプログラム製品であって、前記命令は、自律型コンテナ荷役車両（１５０）内に備えられる車両コントローラ（４１０）のプロセッサ内で実行されると、倉庫システム（１０）内の前記コンテナ荷役車両（１５０）の移動を制御するための、項目１～７に記載の方法を実施する、コンピュータプログラム製品。
（項目９）
コンテナ荷役車両（１５０）の移動を自律的に制御するためのシステムであって、前記コンテナ荷役車両（１５０）は、保管カラム（１０５）を伴うグリッド構造と、保管コンテナ（１０６）を前記保管カラム（１０５）におよび前記保管カラム（１０５）から移送するために適合される車両（１５０）の移動を誘導するための、前記保管カラム（１０５）の上方の対応するレールシステム（１０８）とを備える倉庫システム（１０）内で動作し、各車両（１５０）は、他の車両（１５０）の移動に対する前記レールシステム（１０８）に沿った前記車両（１５０）の移動を制御するための駆動手段（４２０）およびセンサ（４３０）に接続される車両コントローラ（４１０）を備え、前記システムは、各車両（１５０）内の車両コントローラ（４１０）と通信するために適合されるマスタコントローラ（４００）を備え、
前記マスタコントローラが、
－前記倉庫システム（１０）内で動作する全ての車両（１５０）の前記車両コントローラ（４１０）にマップを伝送することであって、前記マップは、レールレイアウトと、車両（１５０）が前記レールシステム（１０８）上で移動することができる場所および時間に関する交通規則とを定義し、前記マップは、全ての前記車両（１５０）に関して同一である、ことと、
－全ての前記車両コントローラ（４１０）が全ての車両（１５０）に関して共通なクロックに同期されるように、同期化信号を全ての前記車両コントローラ（４１０）に伝送することと
のために適合され、
各車両コントローラ（１５０）が、
－マスタコントローラ（４００）から、前記マップに対して前記レールシステム（１０８）上で規定された目的地まで移動するように前記車両（１５０）に命令する命令を受信することと、
－前記マップ、前記交通規則、他の車両（１５０）までの距離、および前記他の車両（１５０）の移動に基づいて、前記車両（１５０）の現在の位置から前記規定された目的地まで前記レールシステム（１０８）上を追従するための経路を判定することと、
－前記判定された経路に従って、前記レールシステム（１０８）に沿った前記車両（１５０）の移動を、その現在の位置から前記規定された目的地まで制御することと
のために適合されることを特徴とする、システム。

マスタコントローラは、
－倉庫システム内で動作する全ての車両の車両コントローラにマップを伝送することであって、マップは、レールレイアウトと、車両がレールシステム上で移動することができる場所および時間に関する交通規則とを定義し、マップは、全ての車両に関して同一である、ことと、
－全ての車両コントローラが全ての車両に関して共通なクロックに同期されるように、同期化信号を全ての車両コントローラに伝送することと
のために適合され、
各車両コントローラは、
－マスタコントローラから、マップに対してレールシステム上で規定された目的地まで移動するように車両に命令する命令を受信することと、
－マップ、交通規則、他の車両までの距離、および他の車両の移動に基づいて、車両の現在の位置から規定された目的地までレールシステム上を追従するための経路を判定することと、
－判定された経路に従って、レールシステムに沿った車両の移動を、その現在の位置から規定された目的地まで制御することと
のために適合される。

本発明の実施形態は、ここで、図を参照して、より詳細に、かつ実施例としてのみ提供される。

図１は、コンテナ荷役車両が保管コンテナを荷役している典型的な先行技術自動倉庫システムを示す。 図２は、本発明による方法を実施するときに伴われる異なるステップを図示するフローチャートである。 図３は、マップによる、車両の移動のある実施例を示す。 図４は、コンテナ荷役車両の移動の自律的な制御を可能にする、各車両の車両コントローラ、駆動手段、およびセンサを図示する。

図１を参照して上記に説明されるように、先行技術倉庫システム内で動作する車両が、随時、全ての車両の移動の全体的な概観を有するマスタコントローラによって制御される。複数の車両を伴うより大規模なシステムでは、この全体的な概観を有することは、信号が外乱を受け易くして信号の喪失を受けることを可能にするマスタコントローラと車両との間の莫大な持続的通信を要求する。

本発明は、各車両が他の車両の移動に対してそれ自体の移動を制御することを可能にする方法、システム、およびコンピュータプログラム製品によって、この問題に対処し、解決する。

図２は、グリッドシステム内のレール上を走行する車両の移動を自律的に制御するための方法において実施される異なるステップ２００を図示する。

上記に説明されるように、コンテナ荷役車両１５０は、グリッドセル１２２を伴うグリッド構造と、保管コンテナをグリッドセル１２２におよびグリッドセル１２２から移送するための車両の移動を誘導するための対応するレールシステム１０８とを備える倉庫システム１０内で動作する。各車両１５０は、他の車両１５０の移動に対する、レールシステム１０８に沿った車両１５０の移動を制御するための駆動手段４２０およびセンサ４３０に接続される車両コントローラ４１０（図４参照）を備える。車両コントローラ４１０は、情報を交換するためにマスタコントローラ４００に接続される信号である。

本発明によると、車両１５０の移動を自発的に制御するための方法２００は、各車両１５０の車両コントローラ４１０内で実施される異なるステップを含む。

第１のステップ２１０は、レールレイアウトと、レールシステム１０８に関する交通規則とを定義するマップを使用することである。各車両は、倉庫システムのレールレイアウトの情報を伴う同一のマップと、車両がレール上で移動することができる場所および時間を規定する同一の交通規則とを提供される。交通規則の実施例が、図３を参照して下記に説明される。

マップは、異なる方法において各車両１５０に提供されることができる。新しい倉庫システムをセットアップするとき、本システム上で動作する各車両は、そのコントローラに接続される不揮発性メモリ内に予めインストールされたマップを有してもよい。更新されたバージョンのマップが、各車両１５０が動作可能になった後に、各車両１５０に伝送され、各車両１５０の中にインストールされてもよい。

レールシステム１０８の軌道レイアウトおよびグリッドセル１２２毎の交通規則に加えて、共通のマップはまた、グリッドセル１２２毎に、異なる交通規則がグリッドセル１２２毎に有効である時間間隔を定義するタイムスロットを定義する。毎回、スロットが、各グリッドセル１２２上での移動に関する「仮想の交通信号灯」を定義することができ、例えば、「青色交通信号灯」は、車両１５０が移動することができることを意味する一方、「赤色交通信号灯」は、車両１５０が待機しなければならないことを意味する。これが作用するために、全ての車両が、同一の時間基準（すなわち、共通のクロック）に従って動作しなければならない。

本方法の第２のステップ２２０は、共通のクロックに従って、各車両の車両コントローラ４１０内のクロックを同期させることである。該第１のステップ２１０および第２のステップ２２０が実行されると、全ての車両１５０が、通常の動作のために、ならびに車両毎に適合される情報（例えば、移動先のグリッドセル１２２および実施するべきタスク）を含む命令を受信するために、調製される。タスクは、例えば、そこに移動するように命令されたグリッドセル１２２に対応する保管カラム１０５内に保管される具体的な保管コンテナ１５０を積み込むことであってもよい。

次のステップは、通常の動作の間（すなわち、全ての車両コントローラ４１０が共通のマップを提供され、それらのクロックが同期されているとき）に繰り返され、実施される。

通常の動作の間、各車両コントローラ４１０は、マスタコントローラ４００から、これが移動するべきである目的地グリッドセル１２２と、これが実施すべきである動作とを含む命令を受信する。これは、図２のステップ２３０によって図示される。車両コントローラ４１０がこの情報を受信すると、次のステップ２４０は、車両１５０内の車両コントローラ４１０に、車両１５０がその現在の場所から目的地グリッドセル１２２までレールシステム１０８上で辿るべき経路を判定させることである。軌道に沿った全ての移動が、共通のマップに従ってなされる。軌道に沿ったその移動の間、他の車両が近すぎるどうかまたは近すぎる状態になるかどうか、およびこれが停止するべきかどうかが、絶えずチェックされる（ステップ２５０参照）。別の車両に対するある車両の近接度が、車両内に配設される距離センサによって判定されることができる。他の車両１５０までの現在の距離を絶えず検出およびを更新することによって、それらの移動（例えば、それらが走行している速度、それらが車両１５０の判定された経路から離れるように移動しているかどうか、またはそれらが車両１５０の判定された経路に向かって移動しているかどうか）が、判定されることができる。

これが停止しなければならないことが決定された場合、ステップ２４０に再び戻され、経路が、再び判定される。これは、新しい経路、または車両１５０が以前に追従した同一の経路であって、停止の後に空けられている同一の経路であってもよい。

車両１５０が、停止することなく、目的地グリッドセル１２２まで、判定された経路に追従することができることが決定された場合（ステップ２６０参照）、車両コントローラ４１０は、車両１５０を、目的地グリッドセル１２２まで駆動し、その命令された動作を実施するように、制御する。これは、次いで、新しい命令を受信する、または、以前に受信された命令に従って、別の目的地グリッドセル１２２までの新しい経路を計画立案する準備ができる。

各コンテナ荷役車両１５０が、（同一の共通のクロックに同期されたクロックと）同期されたコントローラと、その位置および他のコンテナ荷役車両１５０までの距離を判定するためのセンサ手段とを備え、交通規則を定義する同一の共通のマップに従って制御されるとき、車両は、外部マスタコントローラによって制御される必要なく、安全に移動する。

倉庫システム１０の下方で動作するドローンは、掘出活動を有しておらず、典型的には、より低い密度のグリッドを有する。ドローンのための交通規則のセットは、したがって、倉庫システムの上で動作する車両１５０に関して定義される交通規則より単純であってもよい。倉庫システムを動作させるために車両１５０およびドローンの両方を使用するとき、無線アクセス点が、グリッド構造の上方および下方の両方に提供される。上記に説明される方法に従って制御される車両を使用することによって、より少ない無線アクセス点が、マスタコントローラと車両との間の通信のより低い必要性に起因して、要求される。

共通のマップ内の仮想タイムスロットベースの「交通信号灯」および交通規則は、その現在の場所から目的地グリッドセル１２２まで移動しているときの各車両１５０の自律的な交通決定を可能にする。これは、中央コントローラまたは他の車両との通信を要求しない。各車両が目的地点まで辿るべき経路が、各車両１５０内の車両コントローラ４１０によって判定される。軌道に沿って車両を誘導することは、したがって、マスタコントローラ４００とのまたは他の車両との持続的な通信を要求しない。

車両１５０がその目的地に到着したとき、これは、マスタコントローラ４００に報告し、次いで、新しい命令（例えば、次の目的地および実施するべきタスク）を受信する準備ができる。

本発明は、自律車両１５０内に備えられる車両コントローラ４１０のプロセッサ内で実行されると、倉庫システム１０内のコンテナ荷役車両１５０の移動を制御するための上記に説明される方法を実施する命令を備えるコンピュータプログラム製品によってさらに定義される。

図３は、交通規則を定義する中央マップによる、車両１５０の移動のある実施例を図示する。異なる交通規則（例えば、速度限界、車両１５０がグリッドセル１２２を通過することができるがグリッドセル１２２の上で停止しないこと、定義された方向のみにおいて車両が通過することができること等）が、各グリッドセル１２２に適用されてもよい。

マップは、倉庫システム１０のグリッド１０４の上の各グリッドセル１２２の上のレールシステム１０８の一部のみを示す。図の各車両１５０は、番号（すなわち、０１～０８）によって識別されるコンテナ荷役車両１５０である。マップは、各ｘ方向における「本道」として定義される一連のグリッドセル１２２を示す。これは、これらのグリッドセル１２２が、コンテナ荷役車両１５０のためのメイン輸送経路として使用されることを意味する。

０１、０２、０５、および０８としてマーキングされる車両１５０が、メイン輸送経路（すなわち、「本道」）上で駆動している。交通規則が、具体的なタイムスロットにおいて各グリッドセル１２２に適用されるため、具体的なタイムスロットは、グリッドセル１２２のための「交通信号灯」、したがって、車両１５０に関する交通状況を定義する。

「本道」にアクセスするために、上方のポート位置に位置する０３、０４、０６、および０７としてマーキングされる車両１５０は、ｙ方向に移動することによって本道上のグリッドセル１２２に進入するために、「青色交通信号灯」を有するタイムスロットを必要とし、それらが移動している先のグリッドセル１２２は、別の車両１５０によって占有されてはいけない。

図は、車両０４が「本道」上のグリッドセル１２２上にｙ方向に移動するための「青色交通信号灯」を有する一方、すでに「本道」上で移動している車両０１および０２が「赤色交通信号灯」を有しかつそれらの現在のグリッドセル１２２上で停止しなければならない、１つの具体的なタイムスロットを図示する。車両０４は、次いで、「本道」上に移動することができる。

車両０６および０７は、現在、それらのポート位置における動作に伴って繁忙であり、したがって、それらが「青色交通信号灯」を有する場合でも、レール上を移動していない。車両０６および０７は、別のグリッドセル１２２まで移動する準備ができているとき、最初に、タイムスロットが、駆動するべき方向において「青色交通信号灯」を有するまで、待機しなければならない。

図４は、各車両１５０が、コンテナ荷役車両の移動の自律的な制御のための駆動手段４２０およびセンサ４３０に接続される車両コントローラ４１０を備えることを図示する。各車両コントローラ４１０は、動作命令を受信するためにおよび動作命令に応答するために、マスタコントローラ４００と通信する。

本発明によると、倉庫システム１０内で動作する車両１５０は、各々、マスタコントローラ４００から、追従するべき経路または速度についてのいかなるさらなる情報も伴うことなく、車両１５０が移動するべきグリッドセル１２２を含むコマンドを受信する。交通規則およびその距離センサを定義する共通のマップに基づいて、各車両１５０は、追従するべき経路および速度について、その独自の決定を行う。車両は、目的地位置（例えば、グリッドセル１２２）までの途中でその現在の経路を変更または最適化することができる。現在の経路が遮断されている場合、新しい経路が、計画立案されてもよい。全ての車両が、それらの車両コントローラが、時間的に同期され、グリッドセル１２２毎に交通規則を定義する同一の共通のマップに追従するとき、および、それらが、他の車両１５０までの現在の距離を持続的に更新するために距離センサを使用しているとき、安全に移動する。

上記の発明を説明するときに使用される文脈は、コンテナ荷役車両が回収および保管グリッドの上で動作する従来のＡｕｔｏＳｔｏｒｅグリッドと、回収および保管グリッドの下位レベルまたはその下方において動作するドローン交通のためのグリッドとから成り得る、ＡｕｔｏＳｔｏｒｅ倉庫システムである。ドローン交通のためのグリッドは、典型的には、複数のＡｕｔｏＳｔｏｒｅグリッドを接続するが、ピッキングステーションまたは外部荷役部への輸送のためにも使用され得る。

Claims (7)

1. コンテナ荷役車両（１５０）の移動を自律的に制御するための方法であって、前記コンテナ荷役車両（１５０）は、保管カラム（１０５）を伴うグリッド構造と、保管コンテナ（１０６）を前記保管カラム（１０５）におよび前記保管カラム（１０５）から移送するために適合される車両（１５０）の移動を誘導するための、前記保管カラム（１０５）の上方の対応するレールシステム（１０８）とを備える倉庫システム（１０）内で動作し、各車両（１５０）は、他の車両（１５０）の移動に対する前記レールシステム（１０８）に沿った前記車両（１５０）の移動を制御するための駆動手段（４２０）およびセンサ（４３０）に接続される車両コントローラ（４１０）を備え、前記方法は、各車両（１５０）の前記車両コントローラ（４１０）内で、
   ａ）マップを使用するステップであって、前記マップは、前記倉庫システム（１０）の保管カラム（１０５）の水平範囲の周囲によって画定されるグリッドセル（１２２）に対応する２次元座標に従って、レールレイアウトを定義し、グリッドセル（１２２）およびその対応するレール毎に交通規則を定義し、前記交通規則が適用可能であるときに関して、グリッドセル（１２２）毎にタイムスロットを定義し、前記交通規則は、車両（１５０）が前記レールシステム（１０８）上で移動することができる場所および時間を定義し、前記マップは、前記倉庫システム（１０）内で動作する全ての車両（１５０）に関して同一である、ステップと、
   ｂ）前記車両コントローラ（４１０）を、全ての車両（１５０）に関して共通なクロックに同期させるステップと、
   ｃ）マスタコントローラ（４００）から、前記マップに対して前記レールシステム（１０８）上で規定された目的地まで移動するように前記車両（１５０）に命令する命令を受信するステップと、
   ｄ）前記車両コントローラ（４１０）に、前記マップ、前記交通規則、他の車両（１５０）までの距離、および前記他の車両（１５０）の移動に基づいて、前記車両（１５０）の現在の位置から前記規定された目的地まで前記レールシステム（１０８）上を追従するための経路を判定させるステップと、
   ｅ）前記判定された経路に従って、前記レールシステム（１０８）に沿った前記車両（１５０）の移動を、その現在の位置から前記規定された目的地まで制御するステップと、
   ｆ）前記車両（１５０）が前記規定された目的地に到達するまで、ステップｄ）およびｅ）を繰り返すステップと
   を実施することを特徴とする、方法。
2. 前記交通規則は、規定される方向における一方向のみの駆動のためにグリッドセル（１２２）が使用されるべきであること、グリッドセル（１２２）が使用されてはいけないこと、グリッドセル（１２２）が通過のみすることができること、設定されたタイムスロット内で規定される方向においてのみグリッドセル（１２２）が使用されることができること、規定される速度においてのみグリッドセル（１２２）が通過されることができることのうちの１つまたはそれを上回るものを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 通過されるレール交差の数および前記レール交差が通過される方向を検出することによって、前記車両（１５０）の位置を判定することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記車両コントローラ（４１０）に、前記交通規則、他の車両（１５０）までの距離、および前記他の車両（１５０）の移動に従って、前記車両（１５０）の速度および移動を調節および／または変更させることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記車両コントローラ（４１０）に、前記車両（１５０）の現在の位置および他の車両（１５０）までの距離および前記他の車両（１５０）の移動に従って、車両（１５０）の前記経路を調節および／または変更させることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
6. 命令を備えるコンピュータプログラム製品であって、前記命令は、自律型コンテナ荷役車両（１５０）内に備えられる車両コントローラ（４１０）のプロセッサ内で実行されると、倉庫システム（１０）内の前記コンテナ荷役車両（１５０）の移動を制御するための、請求項１～５に記載の方法を実施する、コンピュータプログラム製品。
7. コンテナ荷役車両（１５０）の移動を自律的に制御するためのシステムであって、前記コンテナ荷役車両（１５０）は、保管カラム（１０５）を伴うグリッド構造と、保管コンテナ（１０６）を前記保管カラム（１０５）におよび前記保管カラム（１０５）から移送するために適合される車両（１５０）の移動を誘導するための、前記保管カラム（１０５）の上方の対応するレールシステム（１０８）とを備える倉庫システム（１０）内で動作し、各車両（１５０）は、他の車両（１５０）の移動に対する前記レールシステム（１０８）に沿った前記車両（１５０）の移動を制御するための駆動手段（４２０）およびセンサ（４３０）に接続される車両コントローラ（４１０）を備え、前記システムは、各車両（１５０）内の車両コントローラ（４１０）と通信するために適合されるマスタコントローラ（４００）を備え、
   前記マスタコントローラ（４００）が、
   －前記倉庫システム（１０）内で動作する全ての車両（１５０）の前記車両コントローラ（４１０）にマップを伝送することであって、前記マップは、前記倉庫システム（１０）の保管カラム（１０５）の水平範囲の周囲によって画定されるグリッドセル（１２２）に対応する２次元座標に従って、レールレイアウトを定義し、グリッドセル（１２２）およびその対応するレール毎に交通規則を定義し、前記交通規則が適用可能であるときに関して、グリッドセル（１２２）毎にタイムスロットを定義し、前記交通規則は、車両（１５０）が前記レールシステム（１０８）上で移動することができる場所および時間を定義し、前記マップは、全ての前記車両（１５０）に関して同一である、ことと、
   －全ての前記車両コントローラ（４１０）が全ての車両（１５０）に関して共通なクロックに同期されるように、同期化信号を全ての前記車両コントローラ（４１０）に伝送することと
   のために適合され、
   各車両コントローラ（４１０）が、
   －マスタコントローラ（４００）から、前記マップに対して前記レールシステム（１０８）上で規定された目的地まで移動するように前記車両（１５０）に命令する命令を受信することと、
   －前記マップ、前記交通規則、他の車両（１５０）までの距離、および前記他の車両（１５０）の移動に基づいて、前記車両（１５０）の現在の位置から前記規定された目的地まで前記レールシステム（１０８）上を追従するための経路を判定することと、
   －前記判定された経路に従って、前記レールシステム（１０８）に沿った前記車両（１５０）の移動を、その現在の位置から前記規定された目的地まで制御することと
   のために適合されることを特徴とする、システム。