KR102339272B1 - 로봇-지원 주문 이행 동작에서의 효율 개선용 디스플레이 - Google Patents

Abstract

인간 조작자의 도움을 받아, 창고 내의 위치에 있는 아이템에 대한 주문을 실행하도록 창고를 통해 자율적으로 운항할 수 있는 로봇. 모바일 베이스 유닛 및 모바일 베이스 유닛과 연관되고 인간 조작자가 로봇과 상호작용하게 하는 디스플레이 영역을 가지는 디스플레이 디바이스가 존재한다. 그리고, 디스플레이 영역의 제 1 부분 상에, 상기 로봇이 제 1 위치에서 상기 주문을 실행하는 것을 조작자가 보조하는 아이템에 대응하는 정보를 디스플레이하도록, 그리고 상기 디스플레이 영역의 제 2 부분 상에, 상기 제 1 위치를 둘러싸는 미리 결정된 영역 내의 다른 로봇을 나타내는 아이콘을 디스플레이하도록 구성되는 프로세서가 존재한다.

Description

로봇-지원 주문 이행 동작에서의 효율 개선용 디스플레이

본 발명은 로봇-지원 주문 이행 동작의 효율을 개선하기 위한 디스플레이에 관한 것이고, 특히, 주문 처리 효율을 개선하기 위하여, 로봇 주위의 영역의 이미지를 제공하여 주문에 있어서 로봇을 보조하는 인간 조작자가 해당 영역 내의 다른 로봇 및 그들의 상태를 나타내는 아이콘을 볼 수 있게 하는 디스플레이에 관한 것이다.

인터넷을 통해 택배용 제품을 주문하는 것은 매우 인기 있는 쇼핑 방법이다. 이러한 주문을 시기적절하고 정확하며 효율적인 방식으로 이행하는 것은 물류적인 측면에서 참으로 어려운 일이다. 가상 쇼핑 카트에서 "결제(check out)" 버튼을 클릭하면 "주문(order)"이 생성된다. 주문은 특정 주소로 배송될 아이템의 목록을 포함한다. "이행(fulfillment)"하는 과정은, 큰 창고로부터 이러한 아이템을 수집 또는 "픽업(picking)"하고, 포장하여, 지정된 주소로 배송하는 것을 수반한다. 따라서, 주문 이행 프로세스의 중요한 목표는 많은 아이템을 가능한 짧은 시간 안에 배송하는 것이다.

주문 이행 프로세스는 통상적으로, 주문에 열거된 것들을 포함하는 많은 제품을 보유한 큰 창고에서 일어난다. 그러므로, 주문 이행의 작업 중에는 주문에 열거된 다양한 아이템을 찾아서 취합하기 위해서 창고를 가로질러 다니는 것이 있다. 또한, 최종적으로 배송될 제품은 우선 창고에 수납되고, 배송을 위하여 용이하게 취출될 수 있도록 창고 전체에 걸쳐서 질서 있게 보관 빈(storage bin) 내에 보관 또는 "배치(place)"될 필요가 있다.

큰 창고에서는, 배송되고 주문되는 상품이 창고 내에서 서로 아주 멀리 떨어져서 보관되고 여러 다른 상품 사이에 산재해 있을 수 있다. 상품을 배치하고 선별하기 위해서 인간 조작자만을 활용하는 주문 이행 프로세스는 조작자가 많이 걸어야 하고, 이것은 비효율적이고 시간을 많이 소모하는 일일 수 있다. 이행 프로세스의 효율이 단위 시간 당 선적되는 아이템의 개수의 함수이기 때문에, 시간이 증가되면 효율은 떨어진다.

효율 및 생산성을 높이기 위해서 로봇-지원 주문 이행 시스템이 사용되어 왔다. 로봇과 공동으로 작업하도록 인간 조작자를 활용하는 이러한 시스템은 효율을 크게 개선하는 것으로 밝혀져 왔다. 로봇으로부터 수신되는 명령에 기초하여, 로봇에 가까운 선반으로부터 하나 이상의 아이템을 선택하고, 선택된 아이템(들)을 로봇에 배치하기 위해서 조작자가 활용될 수 있다. 그러면, 로봇은 하나 이상의 추가 위치로 이동하여 다른 조작자에 의해서 선반으로부터 선택될 다른 아이템을 취출할 것이다. 로봇이 자신의 주문을 "픽업"하는 것을 완료하면, 로봇은 조작자가 아이템을 포장하고 고객에게 배송하는 패킹 스테이션으로 이동한다.

이와 유사하게, 로봇은 여러 아이템을 창고에 걸쳐서 분산된 다양한 위치에 "배치"하도록 지정될 수도 있다. 이러한 기능을 수행할 때, 로봇은 조작자 스테이션에서 시작하며, 아이템 및 창고 내에 아이템이 보관될 위치에 대한 명령이 로딩될 것이다. 로봇은 조작자의 도움을 받아 다양한 위치에 아이템을 떨구면서 왕복한 후, 조작자 스테이션으로 복귀할 것이다.

그러나, 이러한 시스템에는 비효율성이 있으며, 이러한 로봇-지원 주문 이행 시스템의 효율 및 쓰루풋을 더 증가시키기 위해서는 개선이 필요하다.

일 양태에서 본 발명은, 복수 개의 다른 로봇 및 다수의 인간 조작자 사이에서 창고를 통해 자율적으로 운항할 수 있는 로봇으로서, 상기 로봇은 상기 창고 내의 위치에서 상기 인간 조작자의 도움을 받아 아이템에 명령을 수행하도록 구성되는 로봇을 특징으로 한다. 로봇을 창고를 통해 실행될 주문에 있는 아이템에 대응하는 위치로 추진시키기 위한 모바일 베이스 유닛이 존재한다. 모바일 베이스 유닛과 연관되고 인간 조작자가 로봇과 상호작용하게 하는 디스플레이 영역을 가지는 디스플레이 디바이스가 존재한다. 또한, 디스플레이 디바이스와 통신하고, 디스플레이 영역의 제 1 부분에 조작자가 로봇이 제 1 위치에서 주문을 실행하는 것을 보조하는 아이템에 대응하는 정보를 디스플레이하도록 구성되는 프로세서가 존재한다. 또한, 프로세서는, 디스플레이 영역의 제 2 부분에 제 1 위치를 둘러싸는 미리 결정된 영역 내의 다른 로봇을 나타내는 아이콘을 디스플레이하도록 구성된다.

본 발명의 다른 양태들에서, 다음 특징 중 하나 이상이 포함될 수 있다. 디스플레이 디바이스는 모바일 베이스 유닛에 부착될 수 있다. 디스플레이 영역의 제 1 부분 상의 정보는, 바코드 식별자, 빈 위치(bin location), 아이템 설명, 아이템 수량, 아이템 크기, 아이템 이미지, 및 아이템 색상 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 창고는 복수 개의 구역으로 분할될 수 있고, 상기 로봇을 둘러싸는 미리 결정된 영역은 상기 로봇이 위치되는 복수 개의 구역 중 하나일 수 있다. 프로세서는 관리 서버와 통신할 수 있고, 상기 다른 로봇의 상태 표시자가 상기 관리 서버로부터 수신될 수 있다. 다른 로봇의 아이콘은, 조작자가 상기 다른 로봇 중 주문을 실행하는 것을 보조할 다음 로봇을 선택하게 하는 상태 표시자를 포함할 수 있다. 상기 다른 로봇의 상태 표시자는 상기 아이콘의 색상, 개수, 상기 아이콘의 이미지의 세기 변화, 깜빡임(blinking), 반짝임(flashing), 또는 아이콘의 펄싱(pulsing) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 디스플레이 디바이스는 조작자가 상기 다른 로봇 중 주문을 실행하는 것을 보조할 하나의 로봇을 선택하게 하기 위한 입력 디바이스를 포함할 수 있고, 상기 관리 서버는, 상기 다른 로봇이 상기 조작자에 의해 선택되었음을 표시하도록, 상기 조작자에 의해 선택된 상기 다른 로봇의 상태를 변경하게끔 구성될 수 있다.

다른 양태에서 본 발명은, 복수 개의 다른 로봇 및 다수의 인간 조작자 사이에서 창고를 통해 로봇을 자율적으로 운항하는 방법으로서, 상기 로봇은 상기 창고 내의 위치에서 상기 인간 조작자의 도움을 받아 아이템에 명령을 수행하도록 구성되는 방법을 특징으로 한다. 이러한 방법은 로봇의 모바일 베이스 유닛을 창고를 통해 실행될 주문에 있는 아이템에 대응하는 제 1 위치로 추진시키는 단계를 포함한다. 이러한 방법은, 인간 조작자가 상기 로봇과 상호작용하게 하는 디스플레이 영역을 가지는 디스플레이 디바이스의 제 1 부분 상에, 상기 조작자가 상기 로봇이 명령을 실행하는 것을 보조하는 상기 아이템에 상응하는 정보를 디스플레이하는 단계, 및 상기 디스플레이 디바이스의 제 2 부분 상에, 상기 제 1 위치를 둘러싸는 미리 결정된 구역 내의 다른 로봇을 나타내는 아이콘을 디스플레이하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 다른 양태들에서, 다음 특징 중 하나 이상이 포함될 수 있다. 디스플레이 디바이스는 모바일 베이스 유닛에 부착될 수 있다. 디스플레이의 제 1 부분 상의 정보는, 바코드 식별자, 빈 위치(bin location), 아이템 설명, 아이템 수량, 아이템 크기, 아이템 이미지, 및 아이템 색상 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 창고는 복수 개의 구역으로 분할될 수 있고, 상기 로봇을 둘러싸는 미리 결정된 영역은 상기 로봇이 제 1 위치에 위치되는 복수 개의 구역 중 하나일 수 있다. 다른 로봇의 아이콘은, 조작자가 상기 다른 로봇 중 주문을 실행하는 것을 보조할 다음 로봇을 선택하게 하는 상태 표시자를 포함할 수 있다. 방법은, 관리 서버로부터 다른 로봇의 상태 표시자를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 다른 로봇의 상태 표시자는 상기 아이콘의 색상, 개수, 상기 아이콘의 이미지의 세기 변화, 깜빡임(blinking), 반짝임(flashing), 또는 아이콘의 펄싱(pulsing) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 방법은, 상기 디스플레이 디바이스를 사용하여, 상기 다른 로봇 중 주문을 실행하는 것을 보조할 하나의 로봇을 조작자에 의해 선택하고, 상기 다른 로봇이 상기 조작자에 의해 선택되었음을 표시하도록, 상기 조작자에 의해 선택된 상기 다른 로봇의 상태를 변경하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 목적은, 로봇 주위의 영역의 이미지를 투영시켜, 주문에 있어서 로봇을 보조하는 인간 조작자가 해당 영역 내의 다른 로봇 및 그들의 상태를 나타내는 아이콘을 볼 수 있도록 함으로써, 조작자를 조작자의 다음 주문 동작에 적절한 로봇으로 디렉팅하여 주문 처리의 효율을 개선하는, 이미지 용 디스플레이를 제공하는 것이다.

본 발명의 이러한 특징과 다른 특징은 후속하는 상세한 설명과 첨부 도면으로부터 명백해질 것이다:

도 1은 주문 이행 창고의 상방 평면도이다;
도 2는 도 1에 도시된 창고에서 사용되는 로봇 중 하나의 베이스의 사시도이다;
도 3은, 아마츄어가 장착되고 도 1에 도시되는 선반 앞에 파킹된 도 2의 로봇의 사시도이다;
도 4는 로봇 상의 레이저 레이더를 사용하여 생성된, 도 1의 창고의 부분 맵이다;
도 5는 창고에 걸쳐 산재된 기준 마커의 위치를 결정하고 기준 마커 포즈(pose)를 저장하기 위한 프로세스를 나타내는 흐름도이다;
도 6은 기준 식별자 대 포즈 매핑의 표이다;
도 7은 빈 위치 대 기준 식별자 매핑의 표이다;
도 8은 제품 SKU 대 포즈 매핑 프로세스를 나타내는 흐름도이다;
도 9는 본 발명에 따른, 아마츄어 및 보관 어레이가 장착된 도 3의 로봇의 사시도이다;
도 10은 선반 앞에 파킹된 도 9의 로봇 및 보관 어레이의 사시도이다;
도 11은 도 9 및 도 10에 도시되는 로봇의 태블릿의 디스플레의 화면이다; 그리고
도 12는 도 11에 도시된 바와 같으며 로봇의 대안적인 구성을 가지는 태블릿의 디스플레이의 화면이다.

도 1을 참조하면, 통상적인 주문 이행 창고(10)는 주문(16)에 포함될 수 있는 다양한 아이템으로 채워진 선반(12)을 포함한다. 동작 시에, 창고 관리 서버(15)로부터의 주문(16)이 주문-서버(14)에 도달한다. 주문-서버(14)는 주문(16)을 창고(10)를 돌아다니는 복수 개의 로봇 중에서 선택된 하나의 로봇(18)에 통신한다.

바람직한 실시예에서, 도 2에 도시되는 로봇(18)은 레이저-레이더(22)를 가지는 자율 차륜 베이스(20)를 포함한다. 베이스(20)는 또한, 로봇(18)이 주문-서버(14)로부터 명령을 수신하게 하는 송수신기(24), 및 카메라(26)를 특히 포함한다. 베이스(20)는 또한, 레이저-레이더(22) 및 카메라(26)로부터 데이터를 수신하고 로봇의 환경을 나타내는 정보를 캡쳐하는 프로세서(32) 및 메모리(34)를 포함하는데, 이들은 창고(10) 내에서의 네비게이션과 연관된 다양한 작업을 수행하고, 도 3에 도시된 바와 같이 선반(12)에 배치된 기준 마커(30)를 향해 운항하도록 협동한다. 기준 마커(30)(예를 들어 2차원 바코드)는 주문된 아이템의 빈/위치에 대응한다. 본 발명의 네비게이션 접근법은 도 4 내지 도 8에서 상세히 후술된다.

본 명세서에 제공된 초기 설명이 아이템을 창고 내의 빈 위치로부터 픽업하여 고객으로의 배송을 위해 주문을 이행하는 것에 중점을 두지만, 이러한 시스템은 창고 내로 수납된 아이템을 추후 취출하여 고객에게 배송하기 위해서 창고에 걸쳐 빈 위치(bin location)에 보관하거나 배치하는 것에도 동일하게 적용가능하다. 본 발명은 이러한 창고 시스템과 연관된 인벤토리 제어 작업, 예컨대, 제품의 정리(consolidation), 수량 확인(counting), 증명, 검사 및 청소에도 역시 적용가능하다.

창고(10)를 통해 단일 주문 이동을 실행하면서, 로봇(18)은 아이템을 픽업하고, 아이템을 배치하며, 인벤토리 제어 작업을 수행할 수 있다. 이러한 종류의 인터리빙된 작업 접근법은 효율 및 성능을 크게 개선할 수 있다.

도 2를 다시 참조하면, 베이스(20)의 상면(36)은 복수 개의 상호 교환가능한 아마츄어(40) 중 임의의 하나와 결속되는 커플링(38)을 특히 포함하는데, 아마츄어 중 하나가 도 3에 도시된다. 도 3의 특정 아마츄어(40)는 아이템을 수납하는 토트(44)를 운반하기 위한 토트-홀더(tote-holder; 42), 및 태블릿(48)을 지지하기 위한 태블릿 홀더(46)를 특히 포함한다. 일부 실시예들에서, 아마츄어(40)는 아이템을 운반하기 위한 하나 이상의 토트를 지지한다.

다른 실시예들에서, 베이스(20)는 수납된 아이템을 운반하기 위한 하나 이상의 토트를 지지한다. 본 명세서에서 사용될 때, "토트" 또는 "컨테이너"라는 용어는 비한정적으로, 화물 홀더, 빈, 케이지, 선반, 아이템이 매달릴 수 있는 막대, 캐디(caddies), 크레이트(crates), 랙, 스탠드, 트레슬(trestle), 박스, 캐니스터, 용기, 및 저장소를 포함한다. 또한, 서로 부착될 수 있는 두 개 이상의 토트 또는 컨테이너의 어레이 또는 다수의 구획을 가지는 단일 유닛을 포함하는 보관 어레이가 사용될 수도 있다. 토트/컨테이너 또는 구획 각각은 별개의 주문과 연관될 수 있고, 또는 다수의 토트/컨테이너/구획이 하나의 더 큰 주문을 위해 사용되거나 더 큰 주문과 연관될 수 있다.

비록 현재의 로봇 기술에 따르면 로봇(18)이 창고(10) 주위를 이동하는 데에는 뛰어나지만, 물체의 로봇 조작과 연관된 어려움 때문에 로봇은 선반으로부터 아이템을 신속하고 효율적으로 픽업하고 이들을 토트(44)에 배치하는 데에는 아주 뛰어나지 않다. 아이템을 픽업하는 더 효율적인 방법은, 통상적으로 사람인 로컬 조작자(50)를 활용하여 주문된 아이템을 선반(12)으로부터 물리적으로 제거하고 로봇(18) 상에, 예를 들어 토트(44) 내에 아이템을 배치하는 작업을 수행하는 것이다. 로봇(18)은 로컬 조작자(50)가 읽을 수 있는 태블릿(48)을 통해, 또는 주문을 로컬 조작자(50)가 사용하는 핸드헬드 디바이스로 송신함으로써 로컬 조작자(50)에게 주문을 통신한다.

주문 서버(14)로부터 주문(16)을 수신하면, 로봇(18)은, 예를 들어 도 3에 도시되는 제 1 창고 위치로 나아간다. 로봇은 메모리(34)에 저장되고 프로세서(32)에 의해 실행되는 네비게이션 소프트웨어에 기초하여 이동한다. 네비게이션 소프트웨어는 운항하기 위하여, 레이저-레이더(22)에 의해 수집되는 환경에 대한 데이터, 특정 아이템을 발견할 수 있는 창고(10) 내의 위치에 대응하는 기준 마커(30)의 기준 식별자("ID")를 식별하는 메모리(34) 내의 내부 테이블, 및 카메라(26)에 의존한다.

정확한 위치에 도달하면, 로봇(18)은 아이템이 보관된 선반(12) 앞에 파킹하고 로컬 조작자(50)가 선반(12)에서 아이템을 취출하고 토트(44) 내에 배치하도록 대기한다. 로봇(18)이 취출할 다른 아이템이 있으면, 로봇은 그 위치로 이동한다. 그러면 로봇(18)에 의해 취출된 아이템(들)이 도 1의 패킹 스테이션(100)으로 전달되고, 거기에서 포장되고 선적된다.

각각의 로봇이 하나 이상의 주문을 이행할 수 있고 각각의 주문이 하나 이상의 아이템으로 이루어질 수 있다는 것이 당업자들에게 이해될 것이다. 통상적으로, 일부 형태의 경로 최적화 소프트웨어가 효율을 증가시키기 위해서 포함될 것이지만, 이것은 본 발명의 범위를 넘으므로 본 명세서에서는 설명되지 않는다.

본 발명을 쉽게 설명하기 위하여, 하나의 로봇(18) 및 조작자(50)가 설명된다. 그러나, 도 1로부터 명백한 것처럼, 통상적인 이행 동작은 주문의 연속 스트림을 채우기 위해서 창고 내에서 함께 일하는 많은 로봇 및 조작자를 포함한다.

본 발명의 네비게이션 접근법, 취출될 아이템의 SKU를 아이템이 위치된 창고 내의 기준 마커와 연관된 기준 ID/포즈에 의미론적으로 매핑하는 것이 다음 도 4 내지 도 8에서 상세히 설명된다.

하나 이상의 로봇(18)을 사용하여, 창고(10)의 맵이 생성되어야 하고, 창고를 통해 분산된 다양한 기준 마커의 위치가 결정되어야 한다. 이를 수행하기 위하여, 로봇(18) 중 하나가 창고에서 운항하며, 그 레이저-레이더(22) 및 동시적인 국지화 및 매핑 (simultaneous localization and mapping; SLAM)을 활용하여 도 4의 맵(10a)을 구축하는데, 이것은 미지의 환경의 맵을 구성하거나 또는 업데이트하는 계산 문제이다. 인기 있는 SLAM은 근사 솔루션 방법은 및 확장된 를 포함한다. SLAM 매핑 접근법이 바람직한 접근법이지만, 임의의 적합한 SLAM 접근법이 사용될 수도 있다.

로봇(18)은 그 레이저-레이더(22)를 활용하여, 레이저-레이더가 환경을 스캔할 때 수신되는 반사에 기반하여, 개방된 공간(112), 벽(114), 물체(116), 및 이러한 공간 내의 선반(12)과 같은 다른 정지된 장애물을 식별하면서, 로봇(18)이 공간을 통해 이동할 때 창고(10)의 맵(10a)을 생성한다.

맵(10a)을 구성하는 동안, 또는 그 이후에, 하나 이상의 로봇(18)은 창고(10)를 통해 운항하면서 카메라(26)를 사용하여 환경을 스캔하여서, 그 안에 아이템이 보관된 도 3의 32 및 34와 같은 빈에 가까운 선반에 있는, 창고에 걸쳐 분산된 기준 마커(2차원 바코드)의 위치를 결정한다. 로봇(18)은 공지된 시작점 또는 기준 원점, 예컨대 원점(110)을 사용한다. 도 3 및 도 4의 기준 마커(30)와 같은 기준 마커의 위치가 그 카메라(26)를 사용하는 로봇(18)에 의해 결정될 때, 원점(110)에 상대적인 창고 내의 위치가 결정된다.

휠 인코더 및 기수방위(heading) 센서를 사용함으로써, 벡터(120), 및 로봇의 창고(10) 내의 위치가 결정될 수 있다. 기준 마커/2차원 바코드의 캡쳐된 이미지 및 그 알려진 크기를 사용하여, 로봇(18)은 기준 마커/2차원 바코드의 로봇에 대한 배향 및 로봇으로부터의 거리인 벡터(130)를 결정할 수 있다. 벡터(120 및 130)를 알게 되면, 원점(110) 및 기준 마커(30) 사이의 벡터(140)가 결정될 수 있다. 벡터(140)와 로봇(18)에 대한 기준 마커/2차원 바코드의 결정된 배향으로부터, 기준 마커(30)에 대하여 사원수(x, y, z, ω)에 의해 규정되는 포즈(포지션 및 배향)가 결정될 수 있다.

기준 마커 위치결정 프로세스를 기술하는 도 5의 흐름도(200)가 설명된다. 이것은 초기 매핑 모드에서, 로봇(18)이 픽업, 배치 및/또는 다른 작업을 수행하면서 창고 내에서 새로운 기준 마커와 만날 때에 수행된다. 단계 202에서 카메라(26)를 사용하여 로봇(18)은 이미지를 캡쳐하고, 단계 204에서 캡쳐된 이미지 내에서 기준 마커를 찾는다. 단계 206에서, 기준 마커가 이미지에서 발견되면(단계 204), 이러한 기준 마커가 로봇(18)의 메모리(34)에 위치된 도 6의 기준 표(300)내에 이미 저장되어 있는지 여부가 결정된다. 기준 정보가 이미 메모리에 저장되어 있으면, 흐름도는 단계 202로 복귀하여 다른 이미지를 캡쳐한다. 기준 정보가 메모리에 없으면, 전술된 프로세스에 따라서 포즈가 결정되고, 단계 208에서 포즈 룩업 테이블(300)에 추가된다.

각각의 로봇의 메모리 내에 저장될 수 있는 룩업 테이블(300) 내에, 각각의 기준 마커에 대하여 기준 식별자(1, 2, 3 등), 및 각각의 기준 식별자와 연관된 기준 마커/바코드의 포즈가 포함된다. 포즈는 배향 또는 사원수(x, y, z, ω)와 함께 창고 내의 x, y, z 좌표로 이루어진다.

역시 각각의 로봇의 메모리 내에 저장될 수 있는 도 7의 다른 룩업 테이블(400) 내에 창고(10) 내의 빈 위치의 목록(예를 들어 402a-f)이 있는데, 빈 위치들은 예를 들어 번호 "11"과 같은 특정 기준 ID들(404)과 상관된다. 이러한 예에서, 빈 위치는 일곱 개의 알파벳-숫자 문자로 이루어진다. 처음 여섯 개의 문자(예를 들어 L01001)는 창고 내의 선반 위치에 관한 것이고, 마지막 문자(예를 들어 A-F)는 해당 선반 위치에서의 특정 빈을 식별한다. 이러한 예에서, 기준 ID "(11)"과 연관되는 여섯 개의 상이한 빈 위치가 존재한다. 각각의 기준 ID/마커와 연관되는 하나 이상의 빈이 존재할 수 있다.

알파벳-숫자인 빈 위치는 예를 들어 도 3의 조작자(50)와 같은 사람에게, 아이템이 보관된 창고(10) 내의 물리적 위치에 대응하는 것으로 이해될 수 있다. 그러나, 이들은 로봇(18)에게는 무의미하다. 위치를 기준 ID들에 매핑함으로써, 로봇(18)은 도 6의 표(300)내의 정보를 사용하여 기준 ID의 포즈를 결정한 후, 본 명세서에서 설명된 바와 같이 해당 포즈로 운항할 수 있다.

본 발명에 따른 주문 이행 프로세스가 도 8의 흐름도(500)에 표시된다. 단계 502에서, 도 1의 창고 관리 시스템(15)은 주문을 얻고, 주문은 취출될 하나 이상의 아이템으로 이루어질 수 있다. 단계 504에서, 아이템의 SKU 번호(들)가 창고 관리 시스템(15)에 의해 결정되고, 단계 506에서 SKU 번호(들)로부터 빈 위치(들)가 결정된다. 그러면, 해당 주문에 대한 빈 위치의 목록이 로봇(18)에 송신된다. 단계 508에서, 로봇(18)은 빈 위치를 기준 ID들에 상관시키고, 단계 510에서 기준 ID들로부터 각각의 기준 ID의 포즈가 얻어진다. 단계 512에서, 로봇(18)은 도 3에 도시된 바와 같은 포즈로 운항하고, 거기에서 조작자는 취출될 아이템을 적절한 빈으로부터 픽업하여 로봇 위에 배치할 수 있다.

창고 관리 시스템(15)에 의해 얻어지는, 아이템에 특유한 정보, 예컨대 SKU 번호 및 빈 위치가 로봇(18) 상의 태블릿(48)으로 송신되어, 로봇이 각각의 기준 마커 위치에 도달하면 조작자(50)에게 취출될 특정 아이템의 위치가 통지될 수 있게 할 수 있다.

SLAM 맵 및 기준 ID들의 포즈가 알려지면, 로봇(18)은 다양한 로봇 운항 기법을 사용하여 기준 ID들 중 임의의 하나로 쉽게 운항할 수 있다. 창고(10) 내의 개방된 공간(112) 및 벽(114), 선반(예컨대 선반(12)) 및 다른 장애물(116)의 지식이 주어지면, 바람직한 접근법은 기준 마커 포즈로의 초기 경로를 설정하는 것을 수반한다. 로봇이 자신의 레이저 레이더(26)를 사용하여 창고를 가로지르기 시작하면, 로봇은 자신의 경로에 고정되거나 움직이는 임의의 장애물, 예컨대 다른 로봇(18) 및/또는 조작자(50)가 존재하는지 여부를 결정하고, 기준 마커의 포즈로의 자신의 경로를 반복적으로 업데이트한다. 로봇은, 장애물을 회피하며 가장 효율적이고 효과적인 경로를 지속적으로 검색하면서, 자신의 경로를 매 50 밀리초마다 다시 계획한다.

전술된 바와 같이, 서로 부착되는 두 개 이상의 토트 또는 컨테이너 또는 여러 구획을 가진 단일 유닛을 포함하는 보관 어레이가 사용되어 효율을 높일 수 있다. 토트, 컨테이너, 및 구획이라는 용어(전술된 다른 용어 중)는 본 명세서에서 상호교환가능하도록 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 보관 어레이의 일 실시예가 도 9에서 설명된다. 로봇(18a)은 차륜 베이스(20a)의 상면(36a)을 포함하도록 도시된다. 제 1 단부에서 차륜 베이스(20a)에 연결되고(도면에서는 연결이 보이지 않음) 그 다른 단부에서 태블릿(48a)을 지지하기 위한 태블릿 홀더(46a)에 연결되는 아마츄어(40a)가 존재한다. 도 3의 아마츄어(40)와 달리, 아마츄어(40a)는 아이템을 수납하는 토트(44)를 운반하기 위한 토트-홀더(42)를 포함하지 않는다. 그 대신에, 보관 어레이(44a)는 차륜 베이스(20a)의 상면(36a)에 배치된다.

이러한 실시예에서, 보관 어레이(44a)는 세 개의 보관 컨테이너(602, 604, 및 606)를 포함하고, 이들은 서로의 위에 수직으로 적층되고 고정되게 서로 연결되어 통합 어레이를 형성한다. 보관 어레이(44a) 내의 각각의 컨테이너(602, 604, 및 606)는 바코드 라벨(612, 614, 및 616) 각각 상에 배치된 바코드를 포함한다. 또한, 각각의 바코드 라벨 상에는 각각의 컨테이너와 연관되고, 상이한 컨테이너를 식별하기 위하여 도 10의 조작자(50a)가 읽을 수 있는 번호가 있다. 이러한 예에서 번호는 컨테이너(602, 604, 및 606) 각각과 연관된 "T81001", "T81002", 및 "T81003"이다. 컨테이너들을 더 쉽게 구별하기 위하여, 번호는 다른 색일 수도 있다. 예를 들어, 컨테이너(602)는 전체 또는 부분적으로 청색일 수 있다. 컨테이너(604)는 전체 또는 부분적으로 황색일 수 있고, 컨테이너(606)는 전체 또는 부분적으로 녹색일 수 있다.

또한, 보관 어레이(44a)와 연관된 바코드 라벨(620)이 존재한다. 바코드 라벨(620)은, 조작자(50a)가 다양한 보관 어레이 중에서 식별하게 하기 위한, 이러한 경우에 "001"인 보관 어레이 식별 번호를 더 포함한다. 바코드 라벨(620)은 컨테이너(602) 측면에 위치되지만, 이러한 라벨은 보관 어레이의 다양한 위치에 위치될 수 있다.

도 10에 도시되는 위치와 같은 위치에 도달하면, 로봇(18a)은 태블릿(48a)을 통해 조작자(50a)에게 픽업 작업을 통신할 수 있다. 도 11에서 도시되는 바와 같이, 태블릿(48a)의 디스플레이(650)는 위치(652)에서 컨테이너 번호 "T81001"을 표시하는데, 이것은 보관 어레이(44a)의 컨테이너(602)에 대응한다. 그러면 조작자는 픽업될 아이템이 이러한 컨테이너 내에 배치되어야 한다는 것을 알게 된다. 또한, 이러한 흑백 도면에서는 보이지 않지만, 컨테이너 번호를 둘러싸는 영역(654)의 색상은 컨테이너의 색상에 대응하여, 조작자(50)가 아이템을 어디에 배치할지를 더 쉽게 알게 한다. 이러한 예에서, 구역(654)은 청색이어서 컨테이너(602)("T8001")도 청색임을 표시한다.

디스플레이(650) 상의 위치(660)에, 이러한 경우에 "L-01-047-B"인, 도 10에서 로봇(18a)에 가까운 빈 위치(630)에 대응하는 빈 위치가 조작자(50a)가 볼 수 있도록 디스플레이된다. 디스플레이(650) 상에는, 이러한 경우에 "셔츠"인 아이템, 및 "중간"이라는 크기, "청색"이라는 색상 및 "1"의 양이 662에 표시된다. 또한, 조작자가 정확한 아이템 매칭을 검증하도록 UPC 코드가 제공될 수 있다. 이러한 정보로부터, 조작자는 식별된 빈 위치 내에서 아이템을 쉽게 위치결정하고, 이것을 보관 어레이(44a) 내의 적합한 컨테이너 내에 배치할 수 있다.

또는, 보관 어레이 내의 컨테이너 각각에 대하여 일련의 "픽업(pick)" 주문을 수행하는 대신에, 주문이 컨테이너 각각에 대한 "배치" 작업을 포함한다면 조작자에 의하여 보관 어레이에 아이템이 적재될 수 있다. 이러한 주문 정보는 태블릿 디스플레이를 통해 조작자에게 제공되고, 조작자는 생성된 주문에 따라 주문을 적재한다. 배치 주문은 전술된 픽업 주문에 대응하는 방식으로 실행된다.

조작자(50a)가 도 10의 로봇(18a)에 대해서 작업(예를 들어 픽업 또는 배치)을 완료하면, 조작자는 해당 로봇이 실행중인 주문과 연계된 작업을 다른 로봇이 수행하는 것을 보조하기 위해서 어디로 이동할지를 결정해야 한다. 다시 도 1을 참조하면, 통상적인 창고에는 창고를 가로지르는 많은 로봇 및 로봇이 그들의 주문을 실행할 때 로봇이 작업을 수행하는 것을 보조하는 많은 인간 조작자가 존재할 수 있다. 인간 조작자에게 자신의 디바이스를 사용하여 다른 로봇과의 작업이 끝난 이후에 다음으로 어떤 로봇을 지원할지를 검색/선택할 수 있게 주어진다면, 전체 창고의 성능 및 효율이 최적화되지 않을 것이 이해될 것이다.

일어날 수 있고 비효율이 생기게 할 수 있는 상황은, 인간 조작자가 한 통로에 있는 로봇으로 어떤 작업을 완료하고 다음 로봇을 지원하려고 이동할 준비가 되어 있지만 시야 안에는 도움이 필요한 로봇이 존재하지 않는 경우이다. 조작자는 로봇이 다가올 때까지 단지 기다릴 수 있고, 또는 조작자는 지원이 필요한 로봇이 있으리라고 추정하고 기대하면서 특정 방향으로 나아갈 수도 있다. 이러한 접근법은 특히 효과적이지 않다.

여러 로봇에게 서비스를 지원하는 많은 인간 조작자가 한 지역 내에 있는 경우에도 비효율성이 생길 수 있다. 유도 또는 방향이 없으면 다수의 인간 조작자들이 동일한 로봇을 쫓아갈 수 있게 되고, 그런 것을 깨닫게 되면 타겟 로봇을 누가 지원할 것인지, 그리고 누가 지원할 다른 로봇을 찾을 것인지에 대해서 서로 협상할 필요가 있게 될 것이다.

이러한 비효율성을 해결하기 위해서, 도 11의 디스플레이(650) 상에는, 조작자(50a)에 의하여 현재 작업이 수행중인 아이템에 관련된 정보를 디스플레이하는 것에 추가하여(이러한 정보는 디스플레이(650)의 영역(670)에 디스플레이되고 있음), 선반 유닛 및 해당 로봇 근처에서 창고를 가로지르는 다른 로봇의 아이콘을 포함하는, 창고의 전부 또는 일부의 평면도를 디스플레이하는 영역(680)이 존재한다.

각각의 로봇은, 해당 로봇을 둘러싸는 미리 결정된 영역의 평면도를 디스플레이하도록 구성되는 프로세서, 예를 들어 도 2의 프로세서(32)를 포함하는데, 이러한 영역은 통상적으로는 해당 로봇 근처의 창고의 부분을 나타내지만, 전체 창고의 화면일 수도 있다. 창고는 복수 개의 구역으로 분할될 수 있고, 로봇을 둘러싸는 미리 결정된 영역은 복수 개의 구역 중 해당 로봇이 위치된 하나에 대응할 수 있다.

디스플레이 상에는 선반 유닛 및 미리 결정된 영역 내의 다른 로봇을 나타내는 아이콘이 표시된다. 로봇의 프로세서는 관리 서버, 즉, 프로세서에게 미리 결정된 영역 내의 다른 로봇 및 해당 로봇들의 상태 표시자에 관련된 디스플레이 정보를 제공하는 도 1의 관리 서버(15)와 통신한다.

다시 도 11을 참조하면, 디스플레이(650)의 영역(680)에는, 선반 유닛(682 및 684)이 선반 유닛(684) 근처의 로봇(688)과 연관된 주문을 수행하는 인간 조작자를 나타내는 아이콘(686)과 함께 디스플레이된다. 이러한 경우에 디스플레이(650)는 로봇(688)과 연관되고, 따라서 조작자(686)는 디스플레이를 보고서 선반 유닛(684) 근처에 다른 로봇(690)이 있지만 다음 통로에 있고 조작자에게는 보이지 않는다는 것을 알게 될 수 있다. 디스플레이(650)를 사용하지 않으면, 조작자는 다른 로봇이 가까이 올 때까지 기다리게 될 것이고, 또는 조작자는 지원이 필요한 다른 로봇을 발견할 것을 기대하면서 특정 방향으로 헤매게 될 것이다. 이러한 접근법 중 어느 것도 특히 효과적이지 않다. 인간 조작자(686)가 디스플레이(650)의 영역(680)에 표시되지만, 이것은 본 발명의 필수적인 특징이 아니라는 것에 주의해야 한다. 조작자는 이러한 예에서 오직 예시를 위해서 표시된다.

다른 실시예에서, 인간 조작자는 지원할 다음 로봇을 능동적으로 요구할 수도 있다. 이것은, 디스플레이 디바이스에 조작자가 다른 로봇들 중에서 지원할 다음 로봇을 선택할 수 있게 하는 입력 디바이스, 예를 들어 터치 스크린을 제공함으로써 달성될 수 있다. 이러한 경우에, 관리 서버는 조작자에 의해 선택된 로봇의 상태를 변경하여, 해당 영역 내의 다른 인간 조작자가 해당 로봇을 지원하거나 요구하려고 시도하지 않도록 해당 로봇이 특정 조작자에 의해 선택되었음을 표시하게끔 더욱 구성될 것이다. 상태 표시자는 색상, 아이콘의 이미지의 세기에 의해 표현될 수 있고, 또는 깜빡이거나, 반짝이거나, 또는 펄싱(pulse)하도록 되어 있을 수 있다.

전술된 실시예의 장점들이 도 12에 도시되는데, 여기에서는 도 11의 디스플레이(650)의 부분(680)이 로봇 및 조작자의 상이한 구성과 함께 표시된다. 여기에서, 이미지를 디스플레이하는 로봇에 대한 아이콘(700)은 선반 유닛(682)에 가까이 있는 조작자(702)에 의해 지원되고 있는 것으로 표시된다. 이미지에서, 선반 유닛(684)에 가까운 조작자(706)에 의해 지원되고 있는 아이콘(704)에 의해 표현되는 다른 로봇이 존재한다. 조작자(702 및 706)가 그들 각각의 로봇과 함께 작업을 마치면, 조작자들은 다음으로 어떤 로봇에 접근할지를 결정할 필요가 있게 될 것이다. 본 발명에 따른 디스플레이(680)가 없으면, 조작자 둘 모두는 아이콘(708)에 의해 표현되는 로봇에 접근할 경향이 있게 될 가능성이 있는데, 그 이유는 해당 로봇이 조작자에게 가까이 위치되고 그들의 시선에는 다른 로봇이 없기 때문이다. 그러나, 디스플레이(680)가 있으면, 조작자(702)(및 로봇(704)과 연관된 디스플레이 상의 조작자(706))는 선반 유닛(682) 끝에 있는 다른 로봇(710)이 다가오고 있다는 것을 보게 될 것이다.

조작자가 그들의 지원할 다음 로봇을 입력 디바이스를 사용하여 선택할 수 있기 때문에 비효율성과 혼돈을 피할 수 있게 된다. 예를 들어, 조작자(706)가 로봇(704)과 연관된 작업을 완료하기 전에 조작자(702)가 로봇(700)과 연관된 작업을 완료하면, 조작자(702)는 입력 디바이스를 사용하여, 예를 들어 디스플레이(680)를 터치함으로써 원하는 로봇을 선택함에 따라서, 로봇(708 또는 710) 중 지원할 하나를 선택할 것이다. 관리 서버는 이러한 입력을 수신하고 선택된 로봇을 적절한 상태 표시자와 함께 디스플레이하여 선택되었음을 표시할 것이다. 조작자(706)가 로봇(704)과 연관된 작업을 완료하면, 조작자는 로봇(708)이 가용 상태가 아니지만 다가오는 로봇(710)이 이용하능하다는 것을 알게 될 것이고, 그러면 조작자(706)는 로봇(710)을 동일한 방식으로 선택할 수 있다.

본 발명의 전술된 설명에 의해서 당업자가 본 발명의 바람직한 실시예라고 고려되는 것들을 생산하고 사용할 수 있게 될 것이지만, 당업자는 특정한 실시예 및 본 명세서의 예의 변형예, 조합, 및 균등물이 존재한다는 것을 이해하고 인정하게 될 것이다. 개조, 변경예 및 변형예는 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고서 당업자에게 특정 실시예로서 이해될 수 있다.

본 발명 및 본 발명의 바람직한 실시예가 이와 같이 설명되었으며, 서면으로 신규하고 완전한 특허로서 청구되는 것은 다음과 같다:

Claims (16)

1. 복수 개의 다른 로봇 및 다수의 인간 조작자 사이에서 창고를 통해 자율적으로 운항할 수 있는 로봇으로서,
   상기 로봇은 상기 창고 내의 위치에서 상기 인간 조작자의 도움을 받아 아이템에 대한 주문을 실행하도록 구성되고, 상기 로봇은,
   실행될 주문에 있는 아이템에 대응하는 위치로 상기 창고를 통해 상기 로봇을 추진시키는 모바일 베이스 유닛;
   상기 인간 조작자가 상기 로봇과 상호작용하기 위한 디스플레이 영역을 가지고 상기 모바일 베이스 유닛과 연관되는 디스플레이 디바이스; 및
   상기 디스플레이 디바이스와 통신하고, 상기 디스플레이 영역의 제 1 부분 상에, 상기 로봇이 제 1 위치에서 상기 주문을 실행하는 것을 조작자가 보조하는 아이템에 대응하는 정보를 디스플레이하도록 구성되는 프로세서를 포함하고,
   상기 프로세서는, 상기 디스플레이 영역의 제 2 부분 상에, 상기 제 1 위치를 둘러싸는 미리 결정된 영역 내의 다른 로봇을 나타내는 아이콘을 디스플레이하도록 더 구성되고,
   상기 다른 로봇의 아이콘은, 조작자가 상기 다른 로봇 중 주문을 실행하는 것을 보조할 다음 로봇을 선택하게 하는 상태 표시자를 포함하고,
   상기 프로세서는 관리 서버와 통신하고, 상기 다른 로봇의 상태 표시자가 상기 관리 서버로부터 수신되고,
   상기 디스플레이 디바이스는 조작자가 상기 다른 로봇 중 주문을 실행하는 것을 보조할 하나의 로봇을 선택하게 하기 위한 입력 디바이스를 포함하고,
   상기 관리 서버는, 상기 다른 로봇이 상기 조작자에 의해 선택되었음을 표시하기 위해, 상기 조작자에 의해 선택된 상기 다른 로봇의 상태를 변경하도록 구성되는, 자율 운항 가능 로봇.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 디스플레이 디바이스는 상기 모바일 베이스 유닛에 부착되는, 자율 운항 가능 로봇.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 디스플레이 영역의 제 1 부분 상의 정보는, 바코드 식별자, 빈 위치(bin location), 아이템 설명, 아이템 수량, 아이템 크기, 아이템 이미지, 및 아이템 색상 중 하나 이상을 포함하는, 자율 운항 가능 로봇.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 창고는 복수 개의 구역으로 분할되고, 상기 로봇을 둘러싸는 미리 결정된 영역은 상기 로봇이 위치되는 복수 개의 구역 중 하나인, 자율 운항 가능 로봇.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 다른 로봇의 상태 표시자는 상기 아이콘의 색상, 개수, 세기 변화, 또는 깜빡임(blinking), 반짝임(flashing), 또는 펄싱 아이콘 중 적어도 하나를 포함하는, 자율 운항 가능 로봇.
6. 복수 개의 다른 로봇 및 다수의 인간 조작자 사이에서 창고를 통해 로봇을 자율적으로 운항하는 방법으로서,
   상기 로봇은 상기 창고 내의 위치에서 상기 인간 조작자의 도움을 받아 아이템에 대한 주문을 실행하도록 구성되고, 상기 방법은,
   상기 로봇의 모바일 베이스 유닛을 상기 창고를 통해 실행될 주문에 있는 아이템에 대응하는 제 1 위치로 추진시키는 단계;
   상기 인간 조작자가 상기 로봇과 상호작용하게 하는 디스플레이 영역을 가지는 디스플레이 디바이스의 제 1 부분 상에, 상기 로봇이 주문을 실행하는 것을 조작자가 보조하는 상기 아이템에 대응하는 정보를 디스플레이하는 단계;
   상기 디스플레이 디바이스의 제 2 부분 상에, 상기 제 1 위치를 둘러싸는 미리 결정된 영역 내의 다른 로봇을 나타내는 아이콘을 디스플레이하는 단계 - 상기 다른 로봇의 아이콘은, 조작자가 상기 다른 로봇 중 주문을 실행하는 것을 보조할 다음 로봇을 선택하게 하는 상태 표시자와 함께 제공됨 -;
   관리 서버로부터 다른 로봇의 상태 표시자를 수신하는 단계; 및
   상기 디스플레이 디바이스를 사용하여, 상기 다른 로봇 중 주문을 실행하는 것을 보조할 하나의 로봇을 조작자에 의해 선택하고, 상기 다른 로봇이 상기 조작자에 의해 선택되었음을 표시하도록, 상기 조작자에 의해 선택된 상기 다른 로봇의 상태를 변경하는 단계를 포함하는, 로봇의 자율 운항 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 디스플레이 디바이스는 상기 모바일 베이스 유닛에 부착되는, 로봇의 자율 운항 방법.
8. 제 6 항에 있어서,
   디스플레이의 제 1 부분 상의 정보는, 바코드 식별자, 빈 위치(bin location), 아이템 설명, 아이템 수량, 아이템 크기, 아이템 이미지, 및 아이템 색상 중 하나 이상을 포함하는, 로봇의 자율 운항 방법.
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 창고는 복수 개의 구역으로 분할되고, 상기 로봇을 둘러싸는 미리 결정된 영역은 상기 로봇이 상기 제 1 위치에 위치되는 복수 개의 구역 중 하나인, 로봇의 자율 운항 방법.
10. 제 6 항에 있어서,
    상기 다른 로봇의 상태 표시자는 상기 아이콘의 색상, 개수, 상기 아이콘의 이미지의 세기 변화, 또는 깜빡임, 반짝임, 또는 펄싱 아이콘 중 적어도 하나를 포함하는, 로봇의 자율 운항 방법.
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