KR102580082B1

KR102580082B1 - 근접 로봇 물체 검출 및 회피

Info

Publication number: KR102580082B1
Application number: KR1020217028037A
Authority: KR
Inventors: 마이클 찰스 존슨; 션 존슨; 루이스 자케즈; 브루스 웰티
Original assignee: 로커스 로보틱스 코포레이션
Priority date: 2019-02-01
Filing date: 2020-01-31
Publication date: 2023-09-18
Also published as: NZ778486A; JP7374198B2; AU2020214841B2; EP3903163A1; EP3903163B1; CA3128210C; CA3128210A1; WO2020160387A1; US20200246971A1; AU2020214841A1; CN113678078A; KR20210126635A; JP2022519227A; US11213950B2

Abstract

자율 로봇과 전자 통신하고 비컨으로부터 브로드캐스트 메시지를 수신하도록 구성된 수신기; 프로세서; 및 명령어를 저장하는 메모리를 포함하는 근접 로봇 물체 검출 및 회피를 위한 시스템 및 방법이 본 개시에서 제공되며, 명령어는 프로세서에 의해 실행될 때 자율 로봇으로 하여금, 수신된 브로드캐스트 메시지에 기초하여, 자율 로봇에 대한 비컨의 근접성을 검출하고, 비컨이 정지 상태인지, 자율 로봇에 접근하는지, 또는 자율 로봇으로부터 후퇴하는지를 나타내는 비컨 상태를 수신된 브로드캐스트 메시지로부터 결정하고, 검출된 근접성 및 결정된 비컨 상태에 따라 대응하는 근접성 동작을 식별하며, 자율 로봇을 제어하여 정상 동작을 중지하고 식별된 근접성 동작에 따라 동작하게 한다.

Description

근접 로봇 물체 검출 및 회피

[관련 출원에 대한 상호 참조]

본 출원은 2019년 2월 1일에 출원된 미국 특허 출원 제16/264,901호에 대한 우선권의 이점을 주장하는데, 이 특허 출원은 참조에 의해 본 명세서에 통합된다.

[기술분야]

본 발명은 근접 로봇 물체 검출 및 회피(proximate robot object detection and avoidance)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 근접 로봇 물체 검출 및 회피를 위한 근접성 비컨(proximity beacons)의 사용에 관한 것이다.

택배(home delivery)를 위해 인터넷을 통해 제품을 주문하는 것은 매우 인기있는 쇼핑의 방식이다. 그러한 주문을 시의 적절하고(timely) 정확하며 효율적인 방식으로 이행하는 것은, 최소한으로 말하더라도, 논리적으로 도전적인 과제이다. 가상 쇼핑 카트에서 "계산(check out)" 버튼을 클릭하는 것은 "주문"을 생성한다. 주문은 특정 주소로 발송될 물품(item)의 목록을 포함한다. "이행"의 프로세스는, 대형 창고(warehouse)에서 이들 물품을 물리적으로 취하거나 또는 "피킹(picking)하고", 이것들을 포장하고, 이것들을 지정된 주소로 출하하는 것을 수반한다. 따라서, 주문 이행 프로세스의 중요한 목표는, 가능한 한 짧은 시간 내에 많은 물품을 출하하는 것이다.

주문 이행 프로세스는, 통상적으로, 주문에서 열거되는 것들을 비롯한, 많은 제품을 포함하는 대형 창고에서 이루어진다. 따라서, 주문 이행의 작업 중에는, 주문에서 열거된 다양한 물품을 찾아서 수집(collect)하기 위해 창고를 횡단하는 것이 있다. 또한, 궁극적으로 출하될 제품은, 그들이 출하를 위해 쉽게 리트리빙(retrieving)될 수 있도록, 먼저 창고에서 수령되어 창고 전체에 걸쳐 정돈된 양식으로 보관 용기(storage bin)에 보관 또는 "배치"될 필요가 있다.

대형 창고에서는, 배달 및 주문되고 있는 상품(goods)은 창고에서 서로로부터 매우 멀리 떨어져 보관될 수 있고 많은 수의 다른 상품 사이에서 산재될 수 있다. 주문 이행 프로세스에서, 상품을 배치하고 피킹하기 위해 인간 조작자(human operators)만을 사용하는 것은, 조작자가 많이 걷는 것을 필요로 하고 비효율적이고 시간 소모적일 수 있다. 이행 프로세스의 효율성은 단위 시간당 출하되는 물품의 수의 함수이기 때문에, 시간이 증가하는 것은 효율성을 감소시킨다.

효율성을 증가시키기 위해, 로봇들이 인간의 기능을 수행하도록 사용될 수 있거나 또는 그것들이 인간의 활동을 보완하도록 사용될 수도 있다. 예를 들면, 로봇은 창고 전체에 걸쳐 산재된 다양한 위치에 다수의 물품을 "배치"하도록 또는 포장 및 출하를 위해 다양한 위치로부터 물품을 "피킹"하도록 지정될 수 있다. 피킹 및 배치는 로봇 단독으로 또는 인간 조작자의 도움을 받아 이루어질 수 있다. 예를 들면, 피킹 동작의 경우, 인간 조작자는 선반(shelf)으로부터 물품을 피킹하여 이를 로봇 상에 배치하거나, 또는, 배치 동작의 경우, 인간 조작자는 로봇으로부터 물품을 피킹하여 이를 선반 상에 배치할 것이다.

로봇이 예를 들어, 지게차, 터거(tuggers) 등과 같은 다른 장비와 함께 창고 공간을 동시에 내비게이트하는 한, 내비게이션 중단 및 충돌 위험은 즉각적인(instant) 로봇 위치와 다른 장비 간의 근접성에 따라 증가하거나 감소할 수 있다. 예를 들어, 주문 이행 동작 중에, 로봇은 다른 장비가 허용되지 않는 좁은 통로와 충돌 위험이 높은 큰 고속 통로 사이를 내비게이트할 수 있다. 또한, 건설, 유지 보수, 내비게이트할 수 없는 장애물, 옮겨 놓여진 제품, 팔레트(pallets), 용기(bins), 또는 선반, 또는 기타 일시적 또는 영구적 장애물이 창고 환경에 도입되는 한, 로봇과 다른 장비 모두의 내비게이션이 변경되고 가시성이 방해될 수 있으므로 내비게이션 중단 및/또는 충돌 위험이 더욱 증가될 수 있다.

본 명세서에는 근접 로봇 물체 검출 및 회피를 위한 시스템 및 방법이 제공된다.

일 양상에서, 근접 로봇 물체 검출 및 회피 시스템이 제공된다. 시스템은 자율 로봇과 전자 통신하는 수신기를 포함하고 비컨으로부터 브로드캐스트 메시지를 수신하도록 구성된다. 시스템은 또한 프로세서를 포함한다. 시스템은 또한 메모리를 포함한다. 메모리는 프로세서에 의해 실행될 때 자율 로봇으로 하여금 수신된 브로드캐스트 메시지에 기초하여 자율 로봇에 대한 비컨의 근접성을 검출하게 하는 명령어를 저장한다. 메모리는 또한 프로세서에 의해 실행될 때 자율 로봇으로 하여금, 비컨이 정지 상태인지, 자율 로봇에 접근하는지, 또는 자율 로봇으로부터 후퇴하는지를 나타내는 비컨 상태를 수신된 브로드캐스트 메시지로부터 결정하게 하는 명령어를 저장한다. 메모리는 또한 프로세서에 의해 실행될 때 자율 로봇으로 하여금 검출된 근접성 및 결정된 비컨 상태에 따라 대응하는 근접성 동작을 식별하게 하는 명령어를 저장한다. 메모리는 또한 프로세서에 의해 실행될 때 자율 로봇으로 하여금 자율 로봇을 제어하여 정상 동작을 중지하고 식별된 근접성 동작에 따라 동작하게 하는 명령을 저장한다.

일부 실시예에서, 식별된 근접성 동작에 따라 자율 로봇을 동작하게 하는 것은 자율 로봇으로 하여금 감소된 속도로 동작하게 하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 식별된 근접성 동작에 따라 자율 로봇을 동작하게 하는 것은 자율 로봇으로 하여금 미리 결정된 대기 시간 동안 제자리에 머물게 하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 식별된 근접성 동작에 따라 자율 로봇을 동작하게 하는 것은 자율 로봇으로 하여금 새로운 위치를 내비게이트하게 하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 식별된 근접성 동작에 따라 자율 로봇을 동작하게 하는 것은 결정된 비컨 상태가 변경될 때까지 자율 로봇으로 하여금 제자리에 머물게 하는 것을 포함한다.

일부 실시예에서, 수신기는 또한, 비컨으로부터 제2 브로드캐스트 신호를 수신하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 메모리는 또한 프로세서에 의해 실행될 때 자율 로봇으로 하여금 제2 수신된 브로드캐스트 메시지에 기초하여 자율 로봇에 대한 비컨의 갱신된 근접성을 검출하게 하는 명령어를 저장한다. 일부 실시예에서, 메모리는 또한, 프로세서에 의해 실행될 때 자율 로봇으로 하여금 비컨이 정지 상태인지, 자율 로봇에 접근하는 중인지, 또는 자율 로봇으로부터 후퇴하는지를 나타내는 갱신된 비컨 상태를 제2 수신된 브로드캐스트 메시지로부터 결정하게 하는 명령어를 저장한다. 일부 실시예에서, 메모리는 또한 프로세서에 의해 실행될 때 자율 로봇으로 하여금 검출된 갱신된 근접성 및 결정된 갱신된 비컨 상태에 따라 대응하는 제2 근접성 동작을 식별하게 하는 명령어를 저장한다. 일부 실시예에서, 메모리는 또한 프로세서에 의해 실행될 때 자율 로봇으로 하여금 근접성 동작을 중지하고 식별된 제2 근접성 동작에 따라 동작하도록 자율 로봇을 제어하게 하는 명령어를 저장한다. 일부 실시예에서, 식별된 제2 근접성 동작에 따라 자율 로봇을 동작하게 하는 것은 자율 로봇으로 하여금 감소된 속도로 동작하게 하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 식별된 제2 근접성 동작에 따라 자율 로봇을 동작하게 하는 것은 자율 로봇으로 하여금 정상 동작으로 복귀하게 하는 것을 포함한다.

또 다른 양상에서, 자율 로봇이 제공된다. 자율 로봇은 비컨으로부터 브로드캐스트 메시지를 수신하도록 구성된 수신기를 포함한다. 자율 로봇은 또한 프로세서를 포함한다. 자율 로봇은 또한 메모리를 포함한다. 메모리는 프로세서에 의해 실행될 때 자율 로봇으로 하여금 수신된 브로드캐스트 메시지에 기초하여 자율 로봇에 대한 비컨의 근접성을 검출하게 하는 명령어를 저장한다. 메모리는 또한 프로세서에 의해 실행될 때 자율 로봇으로 하여금 비컨 상태, 비컨이 정지 상태인지, 자율 로봇에 접근하는지, 또는 자율 로봇으로부터 후퇴하는지를 나타내는 비컨 상태를 수신된 브로드캐스트 메시지로부터 결정하게 하는 명령어를 저장한다. 메모리는 또한 프로세서에 의해 실행될 때 자율 로봇으로 하여금 검출된 근접성 및 결정된 비컨 상태에 따라 대응하는 근접성 동작을 식별하게 하는 명령어를 저장한다. 메모리는 또한 프로세서에 의해 실행될 때 자율 로봇으로 하여금 자율 로봇을 제어하여 정상 동작을 중지하고 식별된 근접성 동작에 따라 동작하게 하는 명령어를 저장한다.

일부 실시예에서, 비컨은 로봇 상에 위치하지 않는다. 일부 실시예에서, 비컨은 이동식 장비 또는 비영구적 고정 장비(non-permanent stationary equipment) 중 적어도 하나에 장착된다. 일부 실시예에서, 이동식 장비는 지게차, 터거, 맨업 트럭, 리프트, 또는 이들의 조합 중 하나 이상을 포함한다. 일부 실시예에서, 비영구적 고정 장비는 비계, 사다리, 안전 표지판, 안전 콘(safety cone), 휴대용 펜스(portable fencing), 또는 이들의 조합 중 하나 이상을 포함한다. 일부 실시예에서, 식별된 근접성 동작에 따라 자율 로봇을 동작하게 하는 것은 자율 로봇으로 하여금 감소된 속도로 동작하게 하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 식별된 근접성 동작에 따라 자율 로봇을 동작하게 하는 것은 자율 로봇으로 하여금 미리 결정된 대기 시간 동안 제자리에 머물게 하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 식별된 근접성 동작에 따라 자율 로봇을 동작하게 하는 것은 자율 로봇으로 하여금 새로운 위치를 내비게이트하게 하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 식별된 근접성 동작에 따라 자율 로봇을 동작하게 하는 것은 결정된 비컨 상태가 변경될 때까지 자율 로봇으로 하여금 제자리에 머물게 하는 것을 포함한다.

본 발명의 이들 및 다른 피처(features)는 다음의 상세한 설명 및 첨부의 도면으로부터 명백해질 것이다.

도 1은 주문 이행 창고의 상부 평면도(top plan view)이다.
도 2a는 도 1에서 도시되는 창고에서 사용되는 로봇 중 하나의 베이스의 정면 입면도(front elevational view)이다.
도 2b는 도 1에서 도시되는 창고에서 사용되는 로봇 중 하나의 베이스의 사시도이다.
도 3은, 틀(armature)로 외장된(outfitted) 그리고 도 1에서 도시되는 선반의 전방에 주차된 도 2a 및 도 2b의 로봇의 사시도이다.
도 4는 로봇 상의 레이저 레이더를 사용하여 생성되는 도 1의 창고의 부분적인 지도이다.
도 5는 창고 전체에 걸쳐 산재되어 있는 기준 마커(fiducial markers)를 위치 결정(locate)하기 위한 그리고 기준 마커 포즈(poses)를 저장하기 위한 프로세스를 묘사하는 흐름도이다.
도 6은 기준 식별 대 포즈 매핑의 표이다.
도 7은 용기 위치(bin location) 대 기준 식별 매핑의 표이다.
도 8은 제품 SKU 대 포즈 매핑 프로세스를 묘사하는 흐름도이다.
도 9는 비컨의 블록도이다.
도 10은 수신 디바이스의 블록도이다.
도 11은 로봇이 비컨이 장착된 장비와 상호작용하는 주문 이행 창고의 상부 평면도이다.
도 12는 예시적인 컴퓨팅 시스템의 블록도이다.
도 13은 예시적인 분산 네트워크의 네트워크도이다.

본 개시 및 그 다양한 피처 및 유리한 세부 사항은, 첨부의 도면에서 설명되고 그리고/또는 예시되며 다음의 설명에서 상세하게 설명되는 비제한적인 실시예 및 예를 참조하여 더욱 완전하게 설명된다. 도면에서 예시되는 피처는 반드시 일정한 비율로 묘화되는 것은 아니며, 하나의 실시예의 피처는, 비록 본원에서 명시적으로 언급하지 않더라도, 숙련된 기술자가 인식할 바와 같이, 다른 실시예와 함께 활용될 수도 있다는 것을 유의해야 한다. 널리 공지된 컴포넌트 및 프로세싱 기술의 설명은 본 개시의 실시예를 불필요하게 모호하게 하지 않도록 생략될 수도 있다. 본원에서 사용되는 예는, 본 개시가 실시될 수도 있는 방식의 이해를 용이하게 하도록 그리고 기술 분야의 숙련된 자가 본 개시의 실시예를 실시하는 것을 추가로 가능하게 하도록 의도되는 것에 불과하다. 따라서, 본원의 예 및 실시예는 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 동일한 참조 번호는 도면 중 여러 가지 도면 전체에 걸쳐 유사한 부분을 나타낸다는 것을 유의한다.

본 발명은 근접 로봇 물체 검출 및 회피에 관한 것이다. 임의의 특정한 로봇 애플리케이션으로 제한되는 것은 아니지만, 본 발명이 사용될 수도 있는 하나의 적절한 애플리케이션은 주문 이행이다. 근접 로봇 물체 검출 및 회피에 대한 컨텍스트를 제공하기 위해, 이 애플리케이션에서의 로봇의 사용이 설명될 것이지만, 그러나 그 애플리케이션으로 제한되지는 않는다.

도 1을 참조하면, 통상적인 주문 이행 창고(10)는, 주문에서 포함될 수 있는 다양한 물품으로 채워진 선반(12)을 포함한다. 동작에서, 창고 관리 서버(15)로부터의 주문(16)의 착신 스트림이 주문 서버(14)에 도달한다. 주문 서버(14)는, 다른 것들 중에서도, 유도 프로세스(induction process) 동안 로봇(18)으로의 할당을 위해, 주문을 우선 순위화하고 그룹화할 수도 있다. 로봇이 조작자에 의해 유도됨에 따라, 프로세싱 스테이션(예컨대, 스테이션(100))에서, 주문(16)은 실행을 위해 로봇(18)에게 무선으로 할당되고 전달된다. 주문 서버(14)는, 창고 관리 시스템 서버(15) 및 창고 관리 소프트웨어와 상호 운용하도록 구성되는 별개의 소프트웨어 시스템을 갖는 별개의 서버일 수도 있거나 또는 주문 서버 기능성은 창고 관리 소프트웨어로 통합될 수도 있고 창고 관리 서버(15) 상에서 실행될 수도 있다는 것이 기술 분야의 숙련된 자에 의해 이해될 것이다.

바람직한 실시예에서, 도 2a 및 도 2b에서 도시되는 로봇(18)은 레이저 레이더(22)를 구비하는 자율형 바퀴식 베이스(autonomous wheeled base)(20)를 포함한다. 베이스(20)는 또한, 로봇(18)이 주문 서버(14) 및/또는 다른 로봇으로부터 명령어를 수신하는 것 및 그들로 데이터를 송신하는 것을 가능하게 하는 트랜스시버(도시되지 않음), 및 디지털 광학 카메라(24a 및 24b)의 쌍을 특징으로 한다. 로봇 베이스는 또한, 자율형 바퀴식 베이스(20)에 전력을 공급하는 배터리를 재충전하기 위한 전기 충전 포트(26)를 포함한다. 베이스(20)는 또한, 로봇의 환경을 나타내는 정보를 캡처하기 위해 레이저 레이더 및 카메라(24a 및 24b)로부터 데이터를 수신하는 프로세서(도시되지 않음)를 특징으로 한다. 도 3에서 도시되는 바와 같이, 창고(10) 내의 내비게이션(navigation)과 관련되는 다양한 작업을 수행하기 위해서뿐만 아니라, 선반(12) 상에 배치되는 기준 마커(30)로 내비게이트하기 위해, 프로세서와 함께 동작하는 메모리(도시되지 않음)가 존재한다. 기준 마커(30)(예컨대, 이차원 바코드)는 주문되는 물품의 용기/위치에 대응한다. 본 발명의 내비게이션 접근법은 도 4 내지 도 8과 관련하여 이하에서 상세하게 설명된다. 기준 마커는 또한 본 발명의 양상에 따라 충전 스테이션을 식별하기 위해 사용되며, 그러한 충전 스테이션 기준 마커로의 내비게이션은 주문되는 물품의 용기/위치로의 내비게이션과 동일하다. 일단 로봇이 충전 스테이션으로 내비게이트하면, 로봇을 충전 스테이션과 도킹시키기 위해 더 정확한 내비게이션 접근법이 사용되며 그러한 내비게이션 접근법은 하기에서 설명된다.

다시 도 2b를 참조하면, 베이스(20)는 물품을 운반하기 위해 토트(tote) 또는 용기가 보관될 수 있는 상부 표면(32)을 포함한다. 또한, 복수의 교환 가능한 틀(40) 중 임의의 하나와 맞물리는 커플링(34)이 도시되는데, 틀(40) 중 하나는 도 3에서 도시된다. 도 3의 특정한 틀(40)은, 물품을 수용하는 토트(44)를 운반하기 위한 토트 홀더(42)(이 경우 선반), 및 태블릿(48)을 지지하기 위한 태블릿 홀더(46)(또는 랩톱/다른 사용자 입력 디바이스)를 특징으로 한다. 일부 실시예에서, 틀(40)은 물품을 운반하기 위한 하나 이상의 토트를 지지한다. 다른 실시예에서, 베이스(20)는 수용된 물품을 운반하기 위한 하나 이상의 토트를 지지한다. 본원에서 사용될 때, 용어 "토트"는, 화물 홀더, 용기, 케이지(cages), 선반, 물품이 매달릴 수 있는 막대, 캐디(caddy), 상자(crate), 받침대(rack), 스탠드, 트레슬(trestle), 컨테이너, 박스, 캐니스터(canister), 용기(vessel), 및 저장소(repository)를 포함하지만, 그러나 이들로 제한되지는 않는다.

로봇(18)이, 현재의 로봇 기술로, 창고(10) 주위를 움직이는 데 탁월하지만, 물체의 로봇 조작과 관련되는 기술적인 어려움에 기인하여, 선반으로부터 물품을 신속하고 효율적으로 피킹하고 그들을 토트(44)에 배치하는 것은 잘하지 못한다. 물품을 피킹하는 더욱 효율적인 방식은, 통상적으로 인간인 로컬 조작자(50)를 사용하여 주문된 물품을 선반(12)으로부터 물리적으로 제거하고 그것을 로봇(18) 상에, 예를 들면, 토트(44) 내에 배치하는 작업을 실행하는 것이다. 로봇(18)은, 로컬 조작자(50)가 판독할 수 있는 태블릿(48)(또는 랩톱/다른 사용자 입력 디바이스)을 통해, 또는 로컬 조작자(50)에 의해 사용되는 핸드헬드 디바이스로 주문을 송신하는 것에 의해, 로컬 조작자(50)에게 주문을 전달한다.

주문 서버(14)로부터 주문(16)을 수신하면, 로봇(18)은, 예를 들면, 도 3에서 도시되는 바와 같이, 제1 창고 위치로 진행한다. 로봇(18)은, 메모리에 저장되어 있는 그리고 프로세서(32)에 의해 실행되는 내비게이션 소프트웨어에 기초하여 그렇게 한다. 내비게이션 소프트웨어는, 레이저 레이더(22)에 의해 수집되는 바와 같은, 환경에 관한 데이터, 특정한 물품이 발견될 수 있는 창고(10) 내의 위치에 대응하는 기준 마커(30)의 기준 식별(identification: "ID")을 식별하는 메모리 내의 내부 표, 및 내비게이트할 카메라(24a 및 24b)에 의존한다.

올바른 위치(포즈)에 도달하면, 로봇(18)은 물품이 보관되어 있는 선반(12)의 전방에 그 자신을 주차하고, 로컬 조작자(50)가 선반(12)으로부터 그 물품을 리트리빙하여 그것을 토트(44)에 배치할 때까지 대기한다. 로봇(18)이 리트리빙할 다른 물품을 갖는다면, 로봇(18)은 그 위치로 진행한다. 그 다음, 로봇(18)에 의해 리트리빙되는 물품(들)은, 그들이 포장되어 출하되는 도 1의 프로세싱 스테이션(100)으로 전달된다. 프로세싱 스테이션(100)이 이 도면과 관련하여 로봇을 유도 및 하역(unloading)/포장(pack)할 수 있는 것으로 설명되었지만, 이 스테이션은, 로봇이 스테이션에서 유도되도록 또는 하역/포장되도록 구성될 수도 있는데, 즉, 로봇은 단일의 기능을 수행하도록 제한될 수도 있다.

기술 분야의 숙련된 자는 각각의 로봇이 하나 이상의 주문을 이행하고 있을 수도 있고 각각의 주문은 하나 이상의 물품으로 구성될 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 통상적으로, 몇몇 형태의 경로 최적화 소프트웨어가 효율성을 증가시키기 위해 포함될 것이지만, 그러나 이것은 본 발명의 범위를 벗어나며 따라서 본원에서는 설명되지 않는다.

본 발명의 설명을 단순화하기 위해, 단일의 로봇(18) 및 인간 조작자(50)가 설명된다. 그러나, 도 1로부터 명백한 바와 같이, 통상적인 이행 동작은, 주문의 연속하는 스트림을 채우기 위해 많은 로봇 및 조작자가 창고 내에서 서로의 사이에서 작업하는 것을 포함한다.

본 발명의 기준선 내비게이션 접근법(baseline navigation approach) 뿐만 아니라, 물품이 위치하는 창고 내의 기준 마커와 관련되는 기준 ID/포즈에 대해 리트리빙될 물품의 SKU의 의미론적 매핑이, 도 4 내지 도 8과 관련하여 하기에서 상세하게 설명된다.

하나 이상의 로봇(18)을 사용하여, 창고(10)의 지도가 생성되어야만 하고 창고 전체에 걸쳐 산재되는 다양한 기준 마커의 위치가 결정되어야만 한다. 이것을 행하기 위해, 로봇(18) 중 하나 이상은, 그들이 창고를 내비게이트함에 따라, 미지의 환경의 지도를 구성하거나 또는 갱신하는 것의 계산상의 문제인 동시적 위치 추정 및 지도 작성(simultaneous localization and mapping; SLAM) 및 자신의 레이저 레이더(22)를 활용하여, 지도(10a)(도 4)를 구축하고/갱신한다. 널리 사용되는 SLAM 근사 해법은, 파티클(particle) 필터 및 확장된 칼만(Kalman) 필터를 포함한다. SLAM GMapping 접근법이 바람직한 접근법이지만, 그러나, 임의의 적절한 SLAM 접근법이 사용될 수 있다.

로봇(18)은, 레이저 레이더가 환경을 스캔할 때 자신이 수신하는 반사에 기초하여, 로봇(18)이 공간 전체에 걸쳐 주행할 때, 자신의 레이저 레이더(22)를 활용하여, 개방된 공간(112), 벽(114), 물체(116), 및 공간 내의 다른 정적인 장애물, 예컨대 선반(12)을 식별하는, 창고(10)의 지도(10a)를 생성한다.

지도(10a)를 구성하는 동안(또는 그 이후 갱신하는 동안), 하나 이상의 로봇(18)은 카메라(26)를 사용하여 창고(10)를 통해 내비게이트하여 환경을 스캔하여, 내부에 물품이 보관되는, 예를 들어, 32 및 34(도 3)와 같은 용기 근처의 선반 상의, 창고 전반에 걸쳐 산재되어 있는 기준 마커(이차원 바코드)의 위치를 결정한다(locate). 로봇(18)은 예를 들어, 원점(110)과 같은, 참조를 위한 원점 또는 공지된 시작 지점을 사용한다. 로봇(18)이 자신의 카메라(26)를 사용하는 것에 의해 기준 마커(30), 예컨대 기준 마커(30)(도 3 및 도 4)의 위치가 결정되면, 원점(110)에 대해 창고 내에서의 위치가 결정된다.

휠 인코더 및 헤딩 센서의 사용에 의해, 벡터(120) 및 창고(10) 내에서의 로봇의 위치가 결정될 수 있다. 기준 마커/이차원 바코드의 캡처된 이미지 및 그것의 공지된 크기를 사용하여, 로봇(18)은 기준 마커/이차원 바코드에 대한 방위 및 자신으로부터의 거리, 즉, 벡터(130)를 결정할 수 있다. 벡터(120 및 130)가 공지되면, 원점(110)과 기준 마커(30) 사이의 벡터(140)가 결정될 수 있다. 벡터(140) 및 로봇(18)에 대한 기준 마커/이차원 바코드의 결정된 방위로부터, 기준 마커(30)에 대한 사원수(quaternion)(x, y, z, ω)에 의해 정의되는 포즈(위치 및 방위)가 결정될 수 있다.

기준 마커 위치 결정 프로세스를 설명하는 흐름도(200)(도 5)가 설명된다. 이것은, 초기 매핑 모드에서 그리고 로봇(18)이 피킹, 배치 및/또는 다른 작업을 수행하는 동안 창고에서 새로운 기준 마커를 조우할 때, 수행된다. 단계(202)에서, 로봇(18)은 카메라(26)를 사용하여 이미지를 캡처하고 단계(204)에서 캡처된 이미지 내에서 기준 마커를 서치(search)한다. 단계(206)에서, 기준 마커가 이미지에서 발견되면(단계(204)), 로봇(18)의 메모리(34) 내에 위치하는 기준 표(300)(도 6) 내에 기준 마커가 이미 저장되어 있는지 여부가 결정된다. 기준 정보가 이미 메모리에 저장되어 있는 경우, 흐름도는 단계(202)로 복귀하여 또 다른 이미지를 캡처한다. 기준 정보가 메모리 내에 없다면, 위에서 설명되는 프로세스에 따라 포즈가 결정되고, 단계(208)에서, 포즈는 기준 포즈 룩업 표(300)에 추가된다.

각각의 로봇의 메모리에 저장될 수도 있는 룩업 표(300)에서는, 각각의 기준 마커에 대한, 기준 식별 1, 2, 3 등 및 각각의 기준 식별과 관련되는 기준 마커/바코드에 대한 포즈가 포함된다. 포즈는, 방위 또는 사원수(x, y, z, ω)와 함께 창고 내에서의 x, y, z 좌표로 구성된다.

각각의 로봇의 메모리 내에 또한 저장될 수도 있는 또 다른 룩업 표(400)(도 7)는, 특정한 기준 ID(404), 예를 들어, 번호 "11"에 상관되는, 창고(10) 내의 용기 위치(예를 들면, 402a-f)의 목록이다. 이 예에서 용기 위치는 일곱 개의 영숫자 문자로 구성된다. 처음 6개의 문자(예를 들면, L01001)는 창고 내의 선반 위치와 관련이 있고 마지막 문자(예를 들면, A-F)는 선반 위치에서의 특정한 용기를 식별한다. 이 예에서는, 기준 ID "11"과 관련되는 여섯 개의 상이한 용기 위치가 존재한다. 각각의 기준 ID/마커와 관련되는 하나 이상의 용기가 존재할 수 있다.

영숫자 용기 위치는, 물품이 보관되어 있는 창고(10) 내의 물리적 위치에 대응하는 것으로, 인간, 예를 들면, 조작자(50)(도 3)가 이해할 수 있다. 그러나, 영숫자 용기 위치는 로봇(18)에게는 의미가 없다. 위치를 기준 ID에 매핑하는 것에 의해, 로봇(18)은 표(300)(도 6) 내의 정보를 사용하여 기준 ID의 포즈를 결정할 수 있고, 그 다음, 본원에서 설명되는 바와 같이 포즈로 내비게이트할 수 있다.

본 발명에 따른 주문 이행 프로세스는 흐름도(500)(도 8)에서 묘사된다. 단계(502)에서, 창고 관리 시스템(15)으로부터, 주문 서버(14)는, 리트리빙될 하나 이상의 물품으로 구성될 수도 있는 주문을 획득한다. 주문 할당 프로세스는 상당히 복잡하며 본 개시의 범위를 벗어난다는 것을 유의해야 한다. 하나의 그러한 주문 할당 프로세스는, 2016년 9월 1일에 출원된 발명의 명칭이 "창고 주문 이행 동작에서의 주문 그룹화(Order Grouping in Warehouse Order Fulfillment Operations)"인 공동 소유된 미국 특허 출원 제15/807,672호에서 설명되는데, 이 특허 출원은 그 전체가 참조에 의해 본원에 통합된다. 로봇은, 단일의 로봇이, 용기 또는 구획(compartment)당 하나씩, 다수의 주문을 실행하는 것을 허용하는 토트 어레이를 구비할 수도 있다는 것을 또한 유의해야 한다. 그러한 토트 어레이의 예는 2016년 9월 1일에 출원된 발명의 명칭이 "로봇 지원 주문 이행 동작에서 이동식 베이스를 위한 물품 저장 어레이(Item Storage Array for Mobile Base in Robot Assisted Order-Fulfillment Operations)"인 미국 특허 출원 제15/254,321호에서 설명되는데, 이 특허 문헌은 그 전체가 참조에 의해 본원에 통합된다.

도 8을 계속 참조하면, 단계(504)에서, 물품의 SKU 번호(들)는, 창고 관리 시스템(15)에 의해 결정되고, SKU 번호(들)로부터, 용기 위치(들)가 단계(506)에서 결정된다. 그 다음, 주문에 대한 용기 위치의 목록이 로봇(18)으로 송신된다. 단계(508)에서, 로봇(18)은 용기 위치를 기준 ID에 상관시키고, 기준 ID로부터, 단계(510)에서, 각각의 기준 ID의 포즈가 획득된다. 단계(512)에서, 로봇(18)은 도 3에서 도시되는 바와 같이 포즈로 내비게이트하는데, 여기서 조작자는 적절한 용기로부터 리트리빙될 물품을 피킹하고 그것을 로봇 상에 배치할 수 있다.

창고 관리 시스템(15)/주문 서버(14)에 의해 획득되는, 예를 들어, SKU 번호 및 용기 위치와 같은 물품 특유의 정보가 로봇(18) 상의 태블릿(48)으로 송신될 수 있고, 그 결과, 로봇이 각각의 기준 마커 위치에 도착할 때, 조작자(50)는 리트리빙될 특정한 물품에 대해 통지받을 수 있다.

SLAM 지도와 기준 ID의 포즈가 공지되면, 로봇(18)은 다양한 로봇 내비게이션 기술을 사용하여 기준 ID 중 임의의 하나로 쉽게 내비게이트할 수 있다. 바람직한 접근법은, 창고(10) 내의 개방된 공간(112) 및 벽(114), 선반(예컨대 선반(12)) 및 다른 장애물(116)의 지식이 주어지면, 기준 마커 포즈에 대한 초기 경로를 설정하는 것을 수반한다. 로봇이 자신의 레이저 레이더(26)를 사용하여 창고를 순회하기(traverse) 시작함에 따라, 로봇은, 고정된 것이든 또는 동적이든 간에, 자신의 경로 내에 임의의 장애물, 예컨대 다른 로봇(18) 및/또는 조작자(50)가 존재하는지 여부를 결정하고, 기준 마커의 포즈까지의 자신의 경로를 반복적으로 갱신한다. 로봇은 약 50 밀리초마다 한 번씩 자신의 경로를 다시 계획하여, 장애물을 회피하면서 가장 효율적이고 효과적인 경로를 지속적으로 서치한다.

SLAM 내비게이션 기술과 조합한 제품 SKU/기준 ID 대 기준 포즈 매핑 기술 - 이들 둘 모두 본원에서 설명됨 - 을 통해, 로봇(18)은, 창고 내에서의 위치를 결정하기 위해 그리드 라인 및 중간 기준 마커를 수반하는 통상적으로 사용되는 더욱 복잡한 내비게이션 접근법을 사용할 필요 없이, 창고 공간을 아주 효율적으로 그리고 효과적으로 내비게이트할 수 있다.

상기에서 설명되는 바와 같이, 인간, 기기, 및 다른 장애물과 함께 공간 내에서 내비게이트하는 다수의 로봇에서 발생할 수 있는 문제는 내비게이션 중단, 충돌, 및/또는 교통 체증의 위험성을 제시할 수 있다. 특히, 예를 들어, 지게차, 터거, 맨업 트럭, 리프트 등과 같은 다른 이동식 장비는 내비게이션 중단 및/또는 로봇과의 충돌의 특정 위험을 생성할 수 있다. 그러나 임의의 비영구적 고정 장비, 물체 또는 건물(예컨대, 비계, 사다리, 안전 표지판, 안전/도로 콘(cones) 또는 이동식 펜스)도 내비게이션 중단 및/또는 충돌 위험을 증가시킬 수 있다. 이러한 위험을 완화하기 위해, 근접성 비컨을 사용하여 근접한(proximate) 로봇 물체 검출 및 회피를 위한 시스템 및 방법이 여기에 설명되어 있다. 특히, 근접성 비컨은 임의의 그러한 이동 또는 고정 장비, 물체 또는 건물(이하 "장비")에 장착될 수 있다. 각각의 로봇(18)은 비컨 근접성 및 비컨이 접근하는지, 정지해 있는지 또는 후퇴하는지 여부를 검출하도록 구성될 수 있다. 이에 대한 응답으로, 로봇은 내비게이션 중단 및/또는 충돌 위험을 줄이거나 피하기 위해 일반 동작에서 근접성 동작으로 전환할 수 있다.

도 9를 참조하면, 일부 실시예에서, 비컨(900)은 로봇에 의해 검출 가능한 신호를 생성하기 위해 프로세서(902), 메모리(904), 및 송신기(908)를 포함할 수 있다. 비컨(900)은 동작되는 배터리(914)일 수 있거나, 일부 실시예에서 장비에 하드와이어링될 수 있다. 비컨(900)은 일반적으로 예를 들어, 블루투스 저에너지(Bluetooth Low Energy; BLE)와 같은 표준 무선 프로토콜을 사용하여 규칙적으로 스케줄링된 간격으로 정보를 브로드캐스트할 수 있으며 일반적으로 예를 들어, 최대 100m 이하의 범위를 갖는다. 정보가 브로드캐스트되는 빈도 및 브로드캐스트 형식은 예를 들어, iBeacon, Eddystone, AltBeacon, 임의의 다른 기존 비컨 형식과 같은 표준 비컨 형식, 또는 사용자 지정 형식에 기초할 수 있다. 비컨(900)은 또한 비컨(900)에 대한 갱신을 위한 보안 통신을 용이하게 하고 그리고/또는 하나 이상의 센서로부터 입력을 수신하기 위해 입력 포트 및/또는 근거리 통신(near field communication; NFC) 인터페이스를 포함할 수 있다. 대안적으로, 일부 실시예에서, 하나 이상의 센서(910)가 비컨(900)과 통합될 수 있다. 이러한 센서(910)는 예를 들어, 환경 센서, 장비 및 장비 상태 센서, 위치 센서, 속도 센서 등을 포함할 수 있어 비컨(900)이 적절한 경우 수신된 입력을 전송할 수 있다.

비컨(900)이 배터리(914)로 구동되는 한, 배터리 크기 및 유형은 원하는 배터리 수명 및 비용 허용 오차에 부합하도록 선택될 수 있다. 비컨은 일반적으로 약 4년의 배터리 수명을 갖지만, 비용 및 수명 요건에 따라 임의의 적절한 배터리 수명이 제공될 수 있다. 비컨(900)은, 일부 실시예에서, 기후 제어(climate control)가 없는 창고 및/또는 예를 들어, 저온 저장/냉동고 또는 고온 다습한 온실과 같은 극한 기후 저장에서 사용되는 장비와 관련하여 사용되기 때문에, 비컨(900)은 유리하게 넓은 온도 범위에 걸쳐 다양한 환경에서 동작 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 비컨(900)은 약 -40℃ 내지 약 50℃의 온도 범위에서 동작하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 비컨(900)은 비컨(900)이 실내 및 실외 사용 모두에 적합하도록 65/66(먼지 및 물 분사에 불침투성)의 침투 보호(Ingress Protection; IP)를 제공하는 보호 인클로저와 함께 제공될 수 있다. 비컨(900)은 또한 예를 들어, 가연성 가스 및/또는 먼지 등을 포함하는 것과 같은 환경적으로 위험한 영역에서의 사용에 대해 인증될 수 있다. 비컨(900), 또는 적어도 비컨(900)의 인클로저는 본질적으로 안전하고 그리고/또는 방폭형일 수 있다.

일반적으로 이동식 또는 그렇지 않으면 비영구적 장비에 장착되는 것으로 여기에서 설명되지만, 일부 실시예에서 비컨(900)은 특정 수입품(import)의 고정된 위치에 위치할 수 있다. 예를 들어, 위험 물질을 저장하기 위한 창고의 일부, 또는 로봇에 의해 근접할 때 주의가 추가되는 대형 탱크 고정물, 또는 주변에 안전 완충부(safety buffer)를 유지하는 것이 바람직한다. 어느 경우에나, 비컨(900)은 일부 실시예에서 연속적으로 반복되거나 지속적으로 일정한 기반으로 기본 비컨 신호를 송신할 수 있다. 대안적으로, 비컨(900)은 일반적으로 반복적인 방식으로 보다 특정한 정보 메시지를 송신할 수 있다. 일부 실시예에서, 비컨(900)은 또한 하나보다 많은 정보 메시지를 순차적으로 전송하고 연속적으로 반복할 수 있다. 예를 들어, 비컨(900)은 비컨(900)이 10 k/h로 이동하는 지게차에 장착되어 있음을 나타내기 위해 ("지게차", "10 k/h", 10 m)를 전송할 수 있다. 그리고, 신호를 검출하는 임의의 로봇은 예를 들어, 10m 또는 더 가까운 근접성에서 근접성 동작 모드로 진입할 수 있다. 그러한 정보는 단일 반복 메시지로 전달될 수 있거나 다수의(예를 들어, 3개의) 상이한 메시지들의 반복 시리즈에 의해 전달될 수 있음이 명백할 것이다.

비컨 신호 내에 위치 정보를 포함하는 것과 관련하여, 일부 실시예에서, 비컨(900)은 위도와 경도의 측면에서, 창고에서의 x,y,z 좌표 측면에서, 비컨의 방향 또는 4원수(x,y,z,ω)와 함께 x,y,z의 측면에서 절대 위치를 전송할 수 있거나, 비컨은 창고 내 하나 이상의 기준의 기준 ID(예컨대, 가장 가까운 기준의 ID 또는 비컨이 위치한 영역 또는 통로를 정의하는 복수의 기준 ID)를 전송할 수 있다. 예를 들어, 비컨의 속력 또는 속도, 비컨이 장착된 장비의 종류 등과 같은 다른 상태 정보는 비컨에 의해 전송되는 정보 신호에 포함될 수 있다. 비컨 정보는 또한 비컨의 근접성 문턱값 내에서 따라야 하는 명령어를 포함할 수 있다. 예를 들어, 비컨 정보는 근접성이 20m 이하인 경우 "5 kph의 제한 속도", 근접성이 10m 이하이고 비컨(900)이 로봇(18)에 접근하는 경우 "정지", 또는 비컨이 영역 A를 통과할 때 "영역 A에 진입하지 마십시오"와 같은 지시를 포함할 수 있다.

도 10을 참조하면, 로봇에 동작 가능하게 연결된 수신 디바이스(1000)는 프로세서(1002), 메모리(1004), 및 수신기(1008)를 포함할 수 있다. 그러나, 본 개시의 관점에서 일부 실시예에서 수신 디바이스(1000)의 일부 또는 전체 기능이 로봇(18)의 태블릿(48) 및/또는 로봇의 베이스와 통신으로 통합될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 근접 로봇 물체 검출 및 회피 시스템은 로봇(18)의 베이스(20)의 프로세서 및 메모리와 통신할 수 있는 전용 수신기(1008)를 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 로봇(18)의 베이스(20)의 트랜시버, 프로세서 및 메모리 또는 태블릿(48)의 트랜시버, 프로세서 및 메모리는 수신 디바이스(1000)의 프로세서(1002), 메모리(1004) 및 수신기(1008)에 대해 대체될 수 있다.

수신 디바이스(1000)는 전용 배터리(1014)를 포함할 수 있고, 로봇(18)의 베이스(20)의 배터리에 의해 전력을 공급받을 수 있거나, 태블릿(48)의 배터리에 의해 전력을 공급받을 수 있다. 수신 디바이스(1000)의 컴포넌트는 저가의 수신 디바이스를 제공하기 위해 하드웨어 칩 또는 태그에 구현될 수 있다. 일부 실시예에서, 수신 디바이스(1000)는 로봇의 태블릿(48), 로봇(18)의 베이스(20) 내에, 또는 예를 들어, 랩톱 컴퓨터, 스마트폰, 태블릿 등과 같은 별도의 모바일 디바이스에 통합될 수 있다.

수신 디바이스(1000)는 또한 수신 디바이스(1000)에 대한 갱신을 위한 보안 통신을 용이하게 하고 그리고/또는 하나 이상의 센서로부터 입력을 수신하기 위해 입력 포트 및/또는 근거리 통신(near field communication; NFC) 인터페이스를 포함할 수 있다. 대안적으로, 일부 실시예에서, 하나 이상의 센서(1010)가 수신 디바이스(1000)와 통합될 수 있다. 그러한 센서(1010)는 예를 들어, 환경 센서, 로봇 및 로봇 상태 센서, 위치 센서, 속도 센서 등을 포함할 수 있어, 수신 디바이스(1000)가 적절하다면 수신된 입력을 더 잘 활용할 수 있다.

수신 디바이스(1000)가 일체형 배터리(1014)에 의해 전력을 공급받는 한, 배터리 크기 및 유형은 원하는 배터리 수명 및 비용 허용 오차에 부합하도록 선택될 수 있다. 수신 디바이스(1000)는 일부 실시예에서 기후 제어가 없는 창고 및/또는 예를 들어, 저온 저장/냉동고 또는 고온 다습한 온실과 같은 극한 기후 저장소에서 사용되는 장비와 관련하여 사용될 것이기 때문에, 수신 디바이스(1000)는 넓은 온도 범위에 걸쳐 그리고 다양한 환경에서 동작 가능하도록 유리하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 수신 디바이스(1000)는 약 -40℃ 내지 약 50℃의 온도 범위에서 동작하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 수신 디바이스(1000)는 수신 디바이스(1000)가 실내 및 실외 사용 모두에 적합하도록 65/66(먼지 및 물 분사에 대한 불침투성)의 침투 보호(Ingress Protection; IP)를 제공하는 보호 인클로저를 구비할 수 있다. 수신 디바이스(1000)는 또한 예를 들어, 가연성 가스 및/또는 먼지 등을 포함하는 영역과 같은 환경적으로 위험한 영역에서 사용하도록 인증될 수 있다. 수신 디바이스(1000), 또는 수신 디바이스(1000)의 적어도 인클로저는 본질적으로 안전하고 그리고/또는 방폭형일 수 있다.

일부 실시예에서, 로봇(18)은 검출될 수 있는 활성 비컨의 목록을 유지하도록 구성된다. 그러한 목록은 예를 들어, 수신 디바이스(1000)의 메모리(1004), 베이스(20)의 메모리, 태블릿(48)의 메모리, WMS(15), 원격 서버, 또는 이들의 조합에 저장될 수 있다. 특정 활성 비컨이 소정 수의 스캔에 대해 검출되지 않으면 활성 비컨의 목록에서 제거될 수 있다. 실시예에서, 이 수는 스캔의 미리 결정된 수일 수 있다. 실시예에서, 이 수는 연속 스캔의 미리 결정된 수일 수 있다. 각각의 비컨에 대해, 정규화된 비컨 강도는 그 비컨에 대한 전송된 범위에 대해 계산될 수 있다. 비컨 신호의 수신 강도와 송신 범위(최소 수신 강도)의 차이는 송신 범위에 대해 정규화될 수 있다.

로봇(18)은 일반적으로 각각의 비컨(900)에 대해 지정된 수의 샘플에 걸쳐 평균 비컨 강도 및/또는 비컨 강도의 변화(예를 들어, 비컨의 접근 또는 후퇴로 인한)를 결정할 수 있다. 따라서 로봇(18)은 관심 있는 임의의 비컨을 식별하고 내비게이션 중단 및/또는 충돌 위험을 최소화하기 위해 근접성 동작 모드에 따라 동작할 수 있다. 관심 비컨(들)이 더 이상 로봇(18)에 대한 문턱 근접성 내에 있지 않으면, 로봇(18)은 정상 동작을 재개할 수 있다.

도 11은 공간(1100) 내에서 배치되고 그리고/또는 내비게이트하는 장비에 장착된 하나 이상의 비컨(900)을 갖는 샘플 내비게이션 공간(1100)(예를 들어, 창고(10))을 예시한다. 비컨(900)은 비컨(900)으로부터 연장되는 전송 반경(1103) 내에서 전송할 수 있다. 로봇(18)은 전송 반경(1103) 내에 있을 때 수신기(1000)를 통해 비컨(900)으로부터의 신호를 검출할 수 있다. 신호를 검출하면, 로봇(18)은 로봇이 근접성 문턱값(1105) 내에 있는지 여부를 결정할 수 있으며, 이는 전송 반경(1103)과 동일(co-equal)하거나 그보다 작을 수 있다. 로봇(18)이 근접성 문턱값(1105) 내에 있는 한, 로봇(18)은 적절한 경우 일반 동작 모드에서 근접성 동작 모드로 전환할 수 있다.

근접성 동작 모드는 도 9를 참조하여 전술한 바와 같이 신호에 의해 지시될 수 있거나 수신된 임의의 신호 정보와 조합하여 로봇(18)에 의해 알려진 정보에 기초하여 로봇(18)에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 비컨 신호가 기본 상수(basic constant) 또는 반복 신호인 경우, 로봇(18)은 수신된 신호 강도에 기초하여 근접성 범위를 추정할 수 있다. 추가로, 시간에 따른 일련의 근접성 범위 측정을 취함으로써, 로봇(18)은 비컨(900)이 정지되어 있는지, 로봇(18)에 접근하는지, 또는 로봇(18)으로부터 후퇴하는지를 결정할 수 있다. 로봇(18)은 또한 비컨(900)의 대략적인 접근 또는 후퇴 속도를 계산할 수 있다. 그러한 결정을 함으로써, 로봇(18)은 적절한 근접성 동작 모드를 결정할 수 있다.

어느 경우든, 선택된 근접성 동작 모드(들)는 로봇(18)이 임의의 적절한 조치(action)를 취하게 할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서 근접점 동작 모드는 로봇(18)으로 하여금 정지하고 기다리게 하거나 잠재적인 충돌 및/또는 내비게이션 중단을 회피하기(예컨대, 다가오는 장비로 인한 교통 체증의 생성을 회피하고 우회하거나 임의의 다른 회피할 수 있는 내비게이션 중단을 회피함) 위해 감소 또는 증가된 속도로 동작하게 할 수 있다. 또한, 예를 들어, 일부 실시예에서, 근접성 동작 모드는 로봇(18)으로 하여금 이동 경로를 재지정하고, 방향을 반대로 하고, 통로의 측부(또는 중간)에 더 가깝게 이동하고, 검출된 비컨(900)과 연관된 장비 주위에 완충 영역을 유지하게 하거나, 특정 영역이나 통로에서 자신을 배제하게 하거나, 임의의 다른 적절한 조치를 취하게 하거나, 이들의 조합을 수행하게 할 수 있다. 관심 비컨(들)이 더 이상 로봇(18)에 대한 문턱 근접성 내에 있지 않으면, 로봇(18)은 정상 동작을 재개하고 그리고/또는 관심 있는 임의의 나머지 비컨과 일치하는 새로운 근접성 동작 모드를 선택할 수 있다.

본 개시의 관점에서 예시적인 근접 로봇 물체 검출 및 회피 기술이 단지 예시 목적으로 위에서 설명되었고 임의의 다른 비컨 메시지, 비컨 구성, 수신기 구성, 또는 근접성 동작 모드가 다양한 실시예에 따라 구현될 수 있다는 것이 명백할 것이다.

비제한적인 예시적 컴퓨팅 디바이스

도 12는, 도 1 내지 도 11을 참조하여 상기에서 설명되는 바와 같은 다양한 실시예에 따른, 사용될 수 있는 바와 같은 예시적인 컴퓨팅 디바이스(1210), 또는 그 일부의 블록도이다. 컴퓨팅 디바이스(1210)는 예시적인 실시예를 구현하기 위한 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어 또는 소프트웨어를 저장하기 위한 하나 이상의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다. 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체는, 하나 이상의 유형의 하드웨어 메모리, 비일시적인 유형의(tangible) 매체(예를 들면, 하나 이상의 자기 저장 디스크, 하나 이상의 광학 디스크, 하나 이상의 플래시 드라이브), 및 등등을 포함할 수 있지만, 그러나 이들로 제한되지는 않는다. 예를 들면, 컴퓨팅 디바이스(1210)에 포함되는 메모리(1216)는 본원에서 개시되는 동작을 수행하기 위한 컴퓨터 판독 가능 및 컴퓨터 실행 가능 명령어 또는 소프트웨어를 저장할 수 있다. 예를 들면, 메모리는 도 1 내지 도 11과 관련하여 논의되는 바와 같이 다양한 개시된 동작을 수행하도록 프로그래밍되는 소프트웨어 애플리케이션(1240)을 저장할 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(1210)는, 메모리(1216)에 저장되는 컴퓨터 판독 가능 및 컴퓨터 실행 가능 명령어 또는 소프트웨어를 실행하기 위한, 구성 가능한 및/또는 프로그래밍 가능한 프로세서(1212) 및 관련된 코어(1214), 및 옵션 사항으로, 하나 이상의 추가적인 구성 가능한 및/또는 프로그래밍 가능한 프로세싱 디바이스, 예를 들면, 프로세서(들)(1212') 및 관련된 코어(들)(1214')(예를 들면, 다수의 프로세서/코어를 갖는 계산 디바이스(computational device)의 경우) 및 시스템 하드웨어를 제어하기 위한 다른 프로그램을 또한 포함할 수 있다. 프로세서(1212) 및 프로세서(들)(1212') 각각은 단일의 코어 프로세서 또는 다중 코어(1214 및 1214') 프로세서일 수 있다.

컴퓨팅 디바이스의 인프라 및 리소스가 동적으로 공유될 수 있도록 컴퓨팅 디바이스(1210)에서 가상화가 활용될 수 있다. 다수의 프로세서 상에서 실행되는 프로세스를 핸들링하기 위해 가상 머신(1224)이 제공될 수 있고, 그 결과, 프로세스는, 다수의 컴퓨팅 리소스보다는, 단지 하나의 컴퓨팅 리소스만을 사용하고 있는 것으로 보인다. 하나의 프로세서와 함께 다수의 가상 머신이 또한 사용될 수 있다.

메모리(1216)는 DRAM, SRAM, EDO RAM, 및 등등과 같은, 그러나 이들로 제한되지는 않는 계산 디바이스 메모리 또는 랜덤 액세스 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(1216)는 다른 유형의 메모리를 또한 포함할 수 있거나, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

사용자는, 예시적인 실시예에 따라 제공될 수 있는 하나 이상의 사용자 인터페이스(1202)를 디스플레이할 수 있는 컴퓨터 모니터와 같은 시각적 디스플레이 디바이스(1201, 111A-D)를 통해 컴퓨팅 디바이스(1210)와 상호 작용할 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(1210)는 사용자로부터 입력을 수신하기 위한 다른 I/O 디바이스, 예를 들면, 키보드 또는 임의의 적절한 다중점(multi-point) 터치 인터페이스(1218), 포인팅 디바이스(1220)(예를 들면, 마우스)를 포함할 수 있다. 키보드(1218) 및 포인팅 디바이스(1220)는 시각적 디스플레이 디바이스(1201)에 결합될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(1210)는 다른 적절한 종래의 I/O 주변디바이스를 포함할 수 있다.

컴퓨팅 디바이스(1210)는, 본원에서 개시되는 동작을 수행하는 컴퓨터 판독 가능 명령어 및/또는 소프트웨어 및 데이터를 저장하기 위한, 하드 드라이브, CD-ROM, 또는 다른 컴퓨터 판독 가능 매체와 같은 그러나 이들로 제한되지는 않는 하나 이상의 저장 디바이스(1234)를 또한 포함할 수 있다. 예시적인 저장 디바이스(1234)는, 예시적인 실시예를 구현하는 데 필요한 임의의 적절한 정보를 저장하기 위한 하나 이상의 데이터베이스를 또한 저장할 수 있다. 데이터베이스는 데이터베이스에서 하나 이상의 물품을 추가하기 위해, 삭제하기 위해, 및/또는 갱신하기 위해 임의의 적절한 시간에 자동적으로 또는 수동으로 갱신될 수 있다.

컴퓨팅 디바이스(1210)는, 표준 전화 회선, LAN 또는 WAN 링크(예를 들면, 802.11, T1, T3, 56kb, X.25), 광대역 접속(예를 들면, ISDN, 프레임 릴레이, ATM), 무선 접속, 컨트롤러 영역 네트워크(controller area network; CAN), 또는 상기한 것 중 임의의 것 또는 모두의 어떤 조합을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지는 않는 다양한 접속을 통해, 하나 이상의 네트워크, 예를 들면, 근거리 통신망(Local Area Network; LAN), 광역 통신망(Wide Area Network; WAN) 또는 인터넷과, 하나 이상의 네트워크 디바이스(1232)를 통해 인터페이싱하도록 구성되는 네트워크 인터페이스(1222)를 포함할 수 있다. 네트워크 인터페이스(1222)는 내장형 네트워크 어댑터, 네트워크 인터페이스 카드, PCMCIA 네트워크 카드, 카드 버스 네트워크 어댑터, 무선 네트워크 어댑터, USB 네트워크 어댑터, 모뎀 또는, 본원에서 설명되는 동작을 수행할 수 있으며 통신할 수 있는 임의의 유형의 네트워크에 컴퓨팅 디바이스(1210)를 인터페이싱하는 데 적절한 임의의 다른 디바이스를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 디바이스(1210)는, 워크스테이션, 데스크톱 컴퓨터, 서버, 랩톱, 핸드헬드 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 또는 통신할 수 있는 그리고 본원에서 설명되는 동작을 수행하기 위해 충분한 프로세서 파워 및 메모리 용량을 갖는 다른 형태의 컴퓨팅 또는 원격 통신 디바이스와 같은 임의의 계산 디바이스일 수 있다.

컴퓨팅 디바이스(1210)는 Microsoft® Windows®(마이크로소프트 윈도우즈) 운영 체제(미국 워싱턴주 레드몬드(Redmond) 소재의 마이크로소프트)의 버전 중 임의의 것, Unix(유닉스) 및 Linux(리눅스) 운영 체제의 상이한 배포판, 매킨토시(Macintosh) 컴퓨터용의 MAC OS®(미국 캘리포니아주 쿠퍼티노(Cupertino) 소재의 애플(Apple) 인코포레이티드) 운영 체제의 임의의 버전, 임의의 임베딩형 운영 체제, 임의의 실시간 운영 체제, 임의의 오픈 소스 운영 체제, 임의의 독점적(proprietary) 운영 체제, 또는 컴퓨팅 디바이스 상에서 실행될 수 있고 본원에서 설명되는 동작을 수행할 수 있는 임의의 다른 운영 체제와 같은, 임의의 운영 체제(1226)를 실행할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 운영 체제(1226)는 네이티브 모드 또는 에뮬레이팅된 모드에서 실행될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 운영 체제(1226)는 하나 이상의 클라우드 머신 인스턴스 상에서 실행될 수 있다.

도 13은 특정한 분산된 실시예의 예시적인 계산 디바이스 블록도이다. 도 1 내지 도 11, 및 상기의 예시적인 논의의 일부가, 개개의 또는 공통 컴퓨팅 디바이스 상에서 각각 동작하는 창고 관리 시스템(15) 및 주문 서버(14)를 참조하지만, 창고 관리 시스템(15) 또는 주문 서버(14) 중 임의의 하나는, 대신, 네트워크(1305)를 통해, 별개의 서버 시스템(1301a-d) 및 아마도 예를 들면, 키오스크, 데스크톱 컴퓨터 디바이스(1302), 또는 모바일 컴퓨터 디바이스(1303)와 같은 사용자 시스템에서 분산될 수도 있다는 것이 인식될 것이다. 예를 들면, 주문 서버(14)는 로봇(18)의 태블릿(48) 사이에 분산될 수도 있다. 몇몇 분산 시스템에서, 창고 관리 시스템 소프트웨어 및/또는 주문 서버 소프트웨어 중 임의의 하나 이상의 모듈은 서버 시스템(1301a-d) 상에 별개로 위치될 수 있고 네트워크(1305)를 통해 서로 통신할 수 있다.

본 발명의 전술한 설명이 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 현재의 최상의 모드인 것으로 고려되는 것을 만들고 사용하는 것을 가능하게 하지만, 통상의 지식을 가진 자는 본원의 특정한 실시예 및 예의 변형예, 조합예, 및 등가예의 존재를 이해하고 인식할 것이다. 본 발명의 상기에서 설명된 실시예는 단지 예인 것으로 의도되는 것에 불과하다. 본원에 첨부되는 청구범위에 의해서만 전적으로 정의되는 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서, 기술 분야의 숙련된 자에 의해, 특정한 실시예에 대한 변경, 수정 및 변화가 실행될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 상기 설명된 실시예 및 예에 의해 제한되지는 않는다.

본 발명 및 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 신규한 것으로 청구되는 것 및 특허증(letters patent)에 의해 확보되는 것은 다음의 청구범위이다.

Claims

근접 로봇 물체 검출 및 회피 시스템에 있어서,
자율 로봇과 전자 통신하고, 비컨(beacon)으로부터 브로드캐스트 메시지를 수신하도록 구성된 수신기;
프로세서; 및
명령어를 저장한 메모리
를 포함하며, 상기 명령어는, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 자율 로봇으로 하여금,
상기 수신된 브로드캐스트 메시지에 기초하여, 상기 자율 로봇에 대한 상기 비컨의 근접성을 검출하고,
상기 비컨이 정지 상태(stationary)인지, 상기 자율 로봇에 접근하는지, 또는 상기 자율 로봇으로부터 후퇴하는지를 나타내는 비컨 상태를 상기 수신된 브로드캐스트 메시지의 비컨 상태 정보로부터 결정하고 - 상기 비컨 상태 정보는, 내비게이션 공간 내의 상기 자율 로봇의 x, y, z, ω 사원수(quaternion), 상기 내비게이션 공간 내의 x, y, z 좌표 위치, 상기 내비게이션 공간 내의 하나 이상의 기준(fiducial) ID 중 적어도 하나의 기준 ID, 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 위치 정보를 포함하고, 상기 비컨 상태 정보는 상기 내비게이션 공간 내의 상기 비컨의 속력이나 속도 중 적어도 하나를 더 포함함 - ,
상기 검출된 근접성 및 상기 결정된 비컨 상태에 따라, 대응하는 근접성 동작을 식별하고,
정상 동작(ordinary operation)을 중지하고 상기 식별된 근접성 동작에 따라 동작하도록 상기 자율 로봇을 제어
하게 하는, 근접 로봇 물체 검출 및 회피 시스템.
제1항에 있어서, 상기 식별된 근접성 동작에 따라 상기 자율 로봇을 동작하게 하는 것은, 상기 자율 로봇으로 하여금 감소된 속도로 동작하게 하는 것을 포함하는, 근접 로봇 물체 검출 및 회피 시스템.
제1항에 있어서, 상기 식별된 근접성 동작에 따라 상기 자율 로봇을 동작하게 하는 것은, 상기 자율 로봇으로 하여금 미리 결정된 대기 시간 동안 제자리에 머물게 하는 것을 포함하는, 근접 로봇 물체 검출 및 회피 시스템.
제1항에 있어서, 상기 식별된 근접성 동작에 따라 상기 자율 로봇을 동작하게 하는 것은, 상기 자율 로봇으로 하여금 새로운 위치로 내비게이트하게 하는 것을 포함하는, 근접 로봇 물체 검출 및 회피 시스템.
제1항에 있어서, 상기 식별된 근접성 동작에 따라 상기 자율 로봇을 동작하게 하는 것은, 상기 결정된 비컨 상태가 변경될 때까지 상기 자율 로봇으로 하여금 제자리에 머물게 하는 것을 포함하는, 근접 로봇 물체 검출 및 회피 시스템.
제1항에 있어서,
상기 수신기는 또한, 상기 비컨으로부터 제2 브로드캐스트 신호를 수신하도록 구성되고;
상기 메모리는 또한, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 자율 로봇으로 하여금,
제2 수신된 브로드캐스트 메시지에 기초하여, 상기 자율 로봇에 대한 상기 비컨의 갱신된 근접성을 검출하고,
상기 비컨이 정지 상태인지, 상기 자율 로봇에 접근하는지, 또는 상기 자율 로봇으로부터 후퇴하는지를 나타내는 갱신된 비컨 상태를 제2 수신된 브로드캐스트 메시지로부터 결정하고,
상기 검출된 갱신된 근접성 및 상기 결정된 갱신된 비컨 상태에 따라, 대응하는 제2 근접성 동작을 식별하고,
상기 근접성 동작을 중지하고 상기 식별된 제2 근접성 동작에 따라 동작하도록 상기 자율 로봇을 제어
하게 하는 명령어를 저장한, 근접 로봇 물체 검출 및 회피 시스템.
제6항에 있어서, 상기 식별된 제2 근접성 동작에 따라 상기 자율 로봇을 동작하게 하는 것은, 상기 자율 로봇으로 하여금 감소된 속도로 동작하게 하는 것을 포함하는, 근접 로봇 물체 검출 및 회피 시스템.
제6항에 있어서, 상기 식별된 제2 근접성 동작에 따라 상기 자율 로봇을 동작하게 하는 것은, 상기 자율 로봇으로 하여금 정상 동작으로 복귀하게 하는 것을 포함하는, 근접 로봇 물체 검출 및 회피 시스템.
자율 로봇에 있어서,
비컨으로부터 브로드캐스트 메시지를 수신하도록 구성된 수신기;
프로세서; 및
명령어를 저장한 메모리
를 포함하며, 상기 명령어는, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 자율 로봇으로 하여금,
상기 수신된 브로드캐스트 메시지에 기초하여, 상기 자율 로봇에 대한 상기 비컨의 근접성을 검출하고,
상기 비컨이 정지 상태인지, 상기 자율 로봇에 접근하는지, 또는 상기 자율 로봇으로부터 후퇴하는지를 나타내는 비컨 상태를 상기 수신된 브로드캐스트 메시지의 비컨 상태 정보로부터 결정하고 - 상기 비컨 상태 정보는, 내비게이션 공간 내의 상기 자율 로봇의 x, y, z, ω 사원수(quaternion), 상기 내비게이션 공간 내의 x, y, z 좌표 위치, 상기 내비게이션 공간 내의 하나 이상의 기준(fiducial) ID 중 적어도 하나의 기준 ID, 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 위치 정보를 포함하고, 상기 비컨 상태 정보는 상기 내비게이션 공간 내의 상기 비컨의 속력이나 속도 중 적어도 하나를 더 포함함 - ,
상기 검출된 근접성 및 상기 결정된 비컨 상태에 따라, 대응하는 근접성 동작을 식별하고,
정상 동작을 중지하고 상기 식별된 근접성 동작에 따라 동작하도록 상기 자율 로봇을 제어
하게 하는, 자율 로봇.
제9항에 있어서, 상기 비컨은 상기 로봇 상에 위치하지 않는, 자율 로봇.
제10항에 있어서, 상기 비컨은 이동식 장비와 비영구적 고정식 장비 중 적어도 하나에 장착되는 것인, 자율 로봇.
제11항에 있어서, 상기 이동식 장비는 지게차, 터거(tugger), 맨업 트럭(man-up truck), 리프트, 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함하는, 자율 로봇.
제11항에 있어서, 상기 비영구적 고정식 장비는 비계, 사다리, 안전 표지, 안전 콘(safety cone), 휴대용 펜스(fencing), 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함하는, 자율 로봇.
제9항에 있어서, 상기 식별된 근접성 동작에 따라 상기 자율 로봇을 동작하게 하는 것은, 상기 자율 로봇으로 하여금 감소된 속도로 동작하게 하는 것을 포함하는, 자율 로봇.
제9항에 있어서, 상기 식별된 근접성 동작에 따라 상기 자율 로봇을 동작하게 하는 것은, 상기 자율 로봇으로 하여금 미리 결정된 대기 시간 동안 제자리에 머물게 하는 것을 포함하는, 자율 로봇.
제9항에 있어서, 상기 식별된 근접성 동작에 따라 상기 자율 로봇을 동작하게 하는 것은, 상기 자율 로봇으로 하여금 새로운 위치로 내비게이트하게 하는 것을 포함하는, 자율 로봇.
제9항에 있어서, 상기 식별된 근접성 동작에 따라 상기 자율 로봇을 동작하게 하는 것은, 상기 결정된 비컨 상태가 변경될 때까지 상기 자율 로봇으로 하여금 제자리에 머물게 하는 것을 포함하는, 자율 로봇.
제9항에 있어서,
상기 수신기는 또한, 상기 비컨으로부터 제2 브로드캐스트 신호를 수신하도록 구성되고;
상기 메모리는 또한, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 자율 로봇으로 하여금,
제2 수신된 브로드캐스트 메시지에 기초하여, 상기 자율 로봇에 대한 상기 비컨의 갱신된 근접성을 검출하고,
상기 비컨이 정지 상태인지, 상기 자율 로봇에 접근하는지, 또는 상기 자율 로봇으로부터 후퇴하는지를 나타내는 갱신된 비컨 상태를 제2 수신된 브로드캐스트 메시지로부터 결정하고,
상기 검출된 갱신된 근접성 및 상기 결정된 갱신된 비컨 상태에 따라, 대응하는 제2 근접성 동작을 식별하고,
상기 근접성 동작을 중지하고 상기 식별된 제2 근접성 동작에 따라 동작하도록 상기 자율 로봇을 제어
하게 하는 명령어를 저장한, 자율 로봇.
제18항에 있어서, 상기 식별된 제2 근접성 동작에 따라 상기 자율 로봇을 동작하게 하는 것은, 상기 자율 로봇으로 하여금 감소된 속도로 동작하게 하는 것을 포함하는, 자율 로봇.
제18항에 있어서, 상기 식별된 제2 근접성 동작에 따라 상기 자율 로봇을 동작하게 하는 것은, 상기 자율 로봇으로 하여금 정상 동작으로 복귀하게 하는 것을 포함하는, 자율 로봇.