KR20210126627A

KR20210126627A - 창고 주문 이행 동작에서의 로봇 체류 시간 최소화

Info

Publication number: KR20210126627A
Application number: KR1020217027541A
Authority: KR
Inventors: 마이클 찰스 존슨; 션 존슨
Original assignee: 로커스 로보틱스 코포레이션
Priority date: 2019-01-30
Filing date: 2020-01-30
Publication date: 2021-10-20
Also published as: CA3128192A1; US10793357B2; JP2022523086A; CN113646789A; WO2020160219A1; EP3903254A1; AU2020216392B2; US20200239231A1; NZ778449A; AU2020216392A1; JP7350865B2

Abstract

복수의 조작자의 지원으로 창고에서 동작하는 복수의 로봇 중 제1 로봇에 할당된 복수의 물품으로 주문을 실행하기 위한 방법이 개시된다. 이 방법은 제1 로봇을 주문의 제1 물품의 위치에 근접한 창고 내의 제1 위치로 내비게이트시키는 단계와, 조작자가 제1 로봇이 기능을 실행하는 것을 지원하기 위해 일시 정지시키는 단계를 포함한다. 이 방법은 제1 로봇이 조작자의 지원 없이 최대 체류 시간보다 더 긴 시간 동안 일시 정지되었는지를 결정하는 단계를 포함한다. 만약 그렇다면, 이 방법은 제1 로봇이 제1 물품에 대한 기능을 완료하지 않고 제1 위치를 떠나게 하고, 제1 로봇이 기능을 실행하기 위해 제2 물품의 저장 위치에 근접한 제2 위치로 진행하게 한다.

Description

창고 주문 이행 동작에서의 로봇 체류 시간 최소화

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2019년 1월 30일에 출원된 미국 특허 출원 제16/262,209호에 대한 우선권의 이점을 주장하는데, 이 특허 출원은 참조에 의해 본 명세서에 통합된다.

기술분야

본 발명은 창고 주문 이행 동작(warehouse order fulfillment operations)에서 자율 이동 로봇(autonomous mobile robots)의 사용에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 이러한 자율 이동 로봇의 체류 시간을 최소화하는 것에 관한 것이다.

주문 이행은 일반적으로 택배(home delivery)를 위해 인터넷을 통해 주문한 고객에게 배송될 제품으로 가득 찬 대형 창고에서 수행된다. 일부 동작에서 로봇은 생산성과 효율성을 높이기 위해 물품 회수(item retrieval)에서 인간을 지원하는 데 사용될 수 있다. 그러한 주문을 시의 적절하고 정확하며 효율적인 방식으로 이행하는 것은, 최소한으로 말하더라도, 논리적으로 도전적인 과제이다. 가상 쇼핑 카트에서 "계산(check out)" 버튼을 클릭하는 것은 "주문"을 생성한다. 주문은 특정한 주소로 발송될 물품의 목록을 포함한다. "이행"의 프로세스는, 대형 창고에서 이들 물품을 물리적으로 취하거나 또는 "출고(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.

창고 관리 시스템(warehouse management system; WMS)은 위에서 설명된 것과 같은 주문 이행 창고에서 일상적인(day-to-day) 동작을 지원하는 소프트웨어 애플리케이션이다. WMS 프로그램을 사용하면 예를 들면, 재고 수준 및 재고 위치 추적과 같은 작업을 중앙 집중식으로 관리할 수 있다. 창고 관리 시스템은 또한 예를 들어, 입고, 검사 및 수락, 보관, 출고 위치에 대한 내부 보충, 출고, 포장, 선적 도크에서의 주문 조립, 문서화, 및 선적(캐리어 차량에 적재)과 같은 모든 주요 창고 작업 및 많은 사소한 창고 작업을 지원하거나 지시한다.

WMS는 일반적으로 상위 호스트 시스템, 즉, 일반적으로 ERP 시스템에서 주문을 받는다. 전자 상거래(E-Commerc) 주문을 통한 주문 이행의 경우, 고객이 온라인으로 주문하는 즉시 정보가 호스트 컴퓨터/ERP 시스템을 통해 WMS로 전달된다. 그 후, 주문을 관리하는 데 필요한 모든 단계(예컨대, 주문된 물품의 출고 등)는 WMS 내에서 프로세싱된다. 이후 정보는 ERP 시스템으로 다시 전송되어 금융 거래, 고객에 대한 사전 배송 알림, 재고 관리 등을 지원한다.

WMS의 주문이 누적되면 WMS의 주문 대기열에 보관되거나 WMS로부터의 주문 데이터가 별도의 소프트웨어 시스템(예컨대, 주문 서버)에 제공될 수 있으며, 여기서 주문 대기열이 설정되고 창고 내 실행을 위해 로봇에 주문이 할당될 수 있다. 각 주문은 창고에 위치한 하나 이상의 물품(들)을 포함할 것이다. 로봇은 할당된 주문의 다양한 물품의 위치로 내비게이트하고 각 위치에서 인간 조작자(human operator)는 선반에서 물품을 물리적으로 제거하고 로봇 상에 예를 들어, 토트(tote)에 이 물품을 놓는 작업을 실행하는 로봇을 지원할 수 있다.

로봇이 주문의 물품의 위치에 도착하면, 예를 들어, 조명 신호를 통해 조작자의 지원이 필요하다는 것을 전달할 수 있다. 조작자가 로봇에 도착하면, 로봇은 조작자가 읽을 수 있는 태블릿(또는 랩톱/기타 사용자 입출력 디바이스)을 통해 또는 주문을 로컬 조작자에 의해 사용되는 휴대용 디바이스에 전송함으로써 조작자에 의해 선택될 물품에 대한 정보를 전달할 수 있다. 그런 다음, 조작자는 물품을 회수(retrieve)하고 물품 바코드를 스캔한 다음, 로봇 상에 물품을 배치한다. 그런 다음 로봇은 주문의 다음 물품을 픽업하기 위해 또 다른 위치로 이동할 수 있다.

한 영역에 제한된 수의 인간 조작자가 있거나 서비스를 필요로 하는 로봇의 수가 많은 경우 조작자가 로봇을 지원하기 위해 접근하는 데 지연이 발생할 수 있다. 이러한 지연은 바람직한 것보다 더 길 수 있으며 많은 로봇에 걸쳐 그리고 장기간에 걸쳐 크게 증가되면(multiplied) 전체 창고 효율성에 바람직하지 않은 영향을 미칠 수 있다.

기존 시스템에 대한 본 발명의 이점 및 장점은 이하의 발명의 내용 및 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용으로부터 쉽게 명백해질 것이다. 당업자는 본 교시가 아래에 요약되거나 개시된 것과는 다른 실시예로 실시될 수 있음을 이해할 것이다.

일 양상에서, 본 발명은 창고에서 동작하는 복수의 로봇 중 제1 로봇에 할당된 주문을 실행하기 위한 방법을 포함한다. 복수의 로봇은 복수의 조작자의 지원으로 주문을 실행하기 위해 창고 관리 시스템과 상호작용하며, 각각의 주문은 복수의 물품을 포함하고 각 물품은 창고에 위치한다. 방법은, 제1 로봇을 주문의 상기 복수의 물품 중 제1 물품의 저장 위치에 근접한 창고 내의 제1 위치로 내비게이트시키는 단계 및 제1 로봇이 제1 물품에 대해 기능을 실행하는 것을 복수의 조작자 중 한 조작자가 지원하도록 제1 위치에서 일시 정지하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 제1 로봇이 조작자의 지원 없이 최대 체류 시간보다 더 긴 시간 동안 제1 위치에서 일시 정지되었는지를 결정하는 단계를 포함한다. 제1 로봇이 최대 체류 시간보다 더 긴 시간 동안 제1 위치에서 일시 정지된 경우, 방법은 제1 로봇으로 하여금 제1 물품에 대해 기능을 완료하지 않고 제1 위치를 떠나게 하는 단계, 제1 로봇으로 하여금 제2 물품에 대해 기능을 실행하기 위해 복수의 물품 중 제2 물품의 저장 위치에 근접한 창고 내의 제2 위치로 진행하게 하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 양상에서, 다음 피처(features) 중 하나 이상이 포함될 수 있다. 청구항 1의 방법에서, 기능은 출고(pick), 배치(place) 또는 유지 보수(maintenance) 기능 중 하나를 포함한다. 제1 로봇으로 하여금 제1 위치를 떠나게 하는 단계와 제2 위치로 진행하게 하는 단계는 주문의 각 물품에 근접한 로봇, 조작자, 또는 활성 위치 인구(active location population) 중 하나 이상을 평가하는 단계를 포함할 수 있다. 로봇, 조작자 또는 활성 위치 인구를 평가하는 단계는 주문의 각 물품에 대한 영역의 로봇, 조작자 또는 활성 위치의 수 중 하나 이상을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 로봇, 조작자 또는 활성 위치 인구를 평가하는 단계는 주문의 각 물품에 대한 영역에서 조작자 대 로봇 비율을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 제1 로봇으로 하여금 제1 위치를 떠나게 하는 단계와 제2 위치로 진행하게 하는 단계는 주문의 각 물품에 대한 영역에서 최고의 로봇, 조작자, 또는 활성 위치 인구 또는 조작자 대 로봇 비율 중 하나 이상을 가진 영역을 갖는 물품으로서 제2 물품을 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 제1 로봇이 제2 물품에 대해 기능을 실행하는 것을 복수의 조작자 중 한 조작자가 지원하도록 제1 로봇을 제2 위치에서 일시 정지시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 제1 로봇이 제2 물품에 대해 제2 위치에서 기능을 실행한 후, 제1 로봇은 제1 물품에 대해 제1 위치에서 기능을 실행하기 위해 복수의 물품 중 제1 물품의 저장 위치에 근접한 창고의 제1 위치로 복귀할 수 있다. 제1 로봇은 제1 위치로 복귀하기 전에 주문의 추가 물품에 대해 기능을 실행하기 위해 적어도 하나의 추가 위치로 내비게이트할 수 있다.

또 다른 양상에서, 본 발명은 창고에 위치한 복수의 물품을 포함하는 각각의 주문을 실행하기 위한 시스템을 특징으로 한다. 시스템은 주문이 할당된 제1 로봇을 포함하여 창고에서 동작하는 복수의 로봇을 포함한다. 복수의 조작자의 지원으로 주문을 실행하기 위해 복수의 로봇과 상호작용하도록 구성된 창고 관리 시스템과, 복수의 물품을 갖는 제1 주문을 창고 관리 시스템으로부터 수신하고 주문에 있는 복수의 물품 중 제1 물품의 저장 위치에 근접한 창고 내의 제1 위치로 내비게이트하도록 구성된 복수의 로봇 중 제1 로봇이 존재한다. 제1 로봇은 자신이 제1 물품에 대해 기능을 실행하도록 조작자에 의해 지원되지 않고 최대 체류 시간보다 더 긴 시간 동안 제1 위치에서 일시 정지되었는지를 결정하도록 구성된다. 제1 로봇이 최대 체류 시간보다 더 긴 시간 동안 제1 위치에서 일시 정지된 경우, 제1 로봇은 제1 물품에 대해 기능을 완료하지 않고 제1 위치를 떠나고 주문의 복수의 물품 중 제2 물품을 식별하기 위해 창고 관리 시스템과 상호작용하도록 구성된다. 제1 로봇은 조작자의 지원으로 제2 물품에 대한 기능을 실행하기 위해 제2 물품의 저장 위치에 근접한 창고의 제2 위치로 진행하도록 구성된다.

본 발명의 또 다른 양상에서, 다음 피처 중 하나 이상이 포함될 수 있다. 기능은 출고, 배치 또는 유지 보수 기능 중 하나를 포함할 수 있다. 주문의 복수의 물품 중 제2 물품을 식별할 때, 창고 관리 시스템은 주문의 각 물품에 근접한 로봇, 조작자, 또는 활성 위치 인구 중 하나 이상을 평가하도록 구성될 수 있다. 로봇, 조작자, 또는 활성 위치 인구를 평가할 때, 창고 관리 시스템은 주문의 각 물품에 대한 영역의 로봇, 조작자, 또는 활성 위치 중 하나 이상을 결정하도록 구성될 수 있다. 로봇, 조작자 또는 활성 위치 인구 중 하나 이상을 평가할 때, 창고 관리 시스템은 주문의 각 물품에 대한 영역의 조작자 대 로봇 비율을 결정하도록 구성될 수 있다. 주문의 복수의 물품 중 제2 물품을 식별할 때, 창고 관리 시스템은 주문의 각 물품에 대한 영역에서 최고의 로봇, 조작자, 또는 활성 위치 인구 또는 조작자 대 로봇 비율 중 하나 이상을 가진 영역을 갖는 물품으로서 제2 물품을 선택하도록 구성될 수 있다. 제1 로봇은 제1 로봇이 제2 물품에 대해 기능을 실행하는 것을 복수의 조작자 중 한 조작자가 지원하도록 제2 위치에서 일시 정지하도록 구성될 수 있다. 제1 로봇이 제2 물품에 대해 제2 위치에서 기능을 실행한 후에, 제1 로봇은 제1 물품에 대해 제1 위치에서 기능을 실행하기 위해 복수의 물품 중 제1 물품의 저장 위치에 근접한 창고의 제1 위치로 복귀하도록 구성될 수 있다. 제1 로봇은 제1 위치로 복귀하기 전에, 주문의 추가 물품에 대해 기능을 실행하기 위해 적어도 하나의 추가 위치로 내비게이트하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 이들 및 다른 피처는 다음의 상세한 설명 및 첨부의 도면으로부터 명백해질 것이다.

이제 본 발명의 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 단지 예로서 설명될 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 도시하는 흐름도이다.
도 9는 창고에 배치된 로봇 및 조작자의 위치를 도시하는 주문 이행 창고의 일부의 상부 평면도이다.
도 10은 본 발명의 양상에 따른 로봇 체류 시간을 최소화하기 위한 알고리즘을 도시하는 흐름도이다.
도 11은 예시적인 컴퓨팅 시스템의 블록도이다.
도 12는 예시적인 분산 네트워크의 네트워크 다이어그램이다.

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 안된다. 또한, 동일한 참조 번호는 도면 중 여러 가지 도면 전체에 걸쳐 유사한 부분을 나타낸다는 것을 유의한다.

본 개시는 효율성과 생산성을 증가시키기 위해 자율 이동 로봇(autonomous mobile robots), 즉 "AMR"을 사용하는 창고의 주문 이행 작업에 적용될 수 있는 체류 최소화 접근법에 대한 것이다. 특정 AMR 구현이 여기에서 설명되지만, 이는 본 발명에 따른 체류 최소화 접근법에 대한 컨텍스트를 제공하기 위한 것일 뿐이다. 임의의 적용 가능한 로봇 설계/시스템은 여기에 설명된 유도 프로세스(induction process)와 함께 사용될 수 있다. 더욱이, 여기에 설명된 구현은 출고 기능을 실행하는 AMR에 초점을 맞추고 있다; 그러나 여기에 설명된 체류 최소화 접근법은, 물품의 배치 및 물품에 대한 유지 보수 기능의 수행을 포함하지만 이에 제한되지는 않는, 로봇이 실행할 수 있는 임의의 기능에 적용된다.

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 동안 로봇(18)에 대한 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 예를 들어, 무선으로 할당되고 전달된다. 이하, 본 발명의 일 양상에 따른 유도 프로세스가 보다 상세하게 설명될 것이다.

주문 서버(14)는, WMS 서버(15) 및 WMS 소프트웨어와 상호 운용하도록 구성되는 별개의 소프트웨어 시스템을 갖는 별개의 서버일 수도 있거나 또는 주문 서버 기능성은 WMS로 통합될 수도 있고 WMS 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 트랜시버(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 내비게이션과 관련되는 다양한 작업을 실행하기 위해뿐만 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 프로세싱 스테이션(유도 스테이션(induction stations)을 포함함)을 식별하기 위해 사용되며, 그러한 프로세싱 스테이션 기준 마커로의 내비게이션은 주문되는 물품의 용기/위치로의 내비게이션과 동일할 수 있다. 여기에 설명된 내비게이션 접근법은 예시일 뿐이며 임의의 다른 적용 가능한 내비게이션 접근법이 사용될 수 있다.

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. 몇몇 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(bin), 케이지, 선반(shelve), 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 창고(10) 주위를 이동하는 데는 탁월하지만, 현재의 로봇 기술로는 선반에서 물품을 빠르고 효율적으로 출고하여 이를 토트(44)에 배치하는 데 능숙하지 않다. 현재, 물품을 출고하는 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 입출력 디바이스)을 통해, 또는 로컬 조작자(50)에 의해 사용되는 핸드헬드 디바이스로 주문을 송신하는 것에 의해, 로컬 조작자(50)에게 주문(즉, 선택할 개별 물품(들))을 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 한 위치에 대응하는 기준 마커(30)의 기준 식별(identification: "ID")을 식별하는 메모리(34) 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, 물품 정보를 로컬 조작자(50)에게 전달하고, 로컬 조작자(50)가 선반(12)으로부터 그 물품을 회수하여 그것을 토트(44)에 배치할 때까지 대기(체류)한다. 로봇(18)이 회수할 다른 물품을 갖는다면, 로봇(18)은 그들 위치로 진행한다. 그 다음, 로봇(18)에 의해 회수되는 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)/포장할 수 있는 것으로 설명되었지만, 그것은, 이 스테이션은 로봇이 스테이션에서 유도되도록 또는 하역/포장되도록 구성될 수도 있는데, 즉, 로봇은 단일의 기능을 수행하도록 제한될 수 있다.

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 내비게이션 접근법뿐만 아니라, 물품이 위치하는 창고 내의 기준 마커와 관련되는 기준 ID/포즈에 대해 회수될 물품의 SKU의 의미론적 매핑이, 도 4 내지 도 8과 관련하여 하기에서 상세하게 설명된다. 이것은 여기에 설명된 예시적인 내비게이션 접근법이며 임의의 적절한 내비게이션 접근법이 여기에 설명된 유도 프로세스와 함께 사용될 수 있다는 점에 유의해야 한다.

하나 이상의 로봇(18)을 사용하여, 창고(10)의 지도가 생성되고 동적으로 갱신되어 물체의 정적 위치 및 동적 위치 모두는 물론 창고 전체에 산재된 다양한 기준 마커의 위치를 결정해야 한다. 로봇(18) 중 하나 이상은 창고를 내비게이트하고, 미지의 환경의 가상 지도를 구성하거나 또는 갱신하는 계산적 방법인, 동시적 위치 추정 및 지도 작성(simultaneous localization and mapping; SLAM) 및 자신의 레이저 레이더(22)를 활용하여 지도(10a)(도 4)를 구축/갱신한다. 널리 사용되는 SLAM 근사 해법은, 입자(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, 예를 들어, 선반(12)을 식별하는, 창고(10)의 지도(10a)를 생성/갱신한다.

지도(10a)를 구성하는 동안 또는 그 이후, 하나 이상의 로봇(18)은 카메라(24a 및 24b)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 참조 지점을 사용한다. 로봇(18)이 자신의 카메라(24a 및 24b)를 사용하는 것에 의해 기준 마커(30), 예를 들어, 기준 마커(30)(도 3 및 도 4)의 위치가 결정되면, 원점(110)에 대한 창고 내에서의 위치가 결정된다. 도 2a에 도시된 바와 같이 로봇 베이스의 양쪽에 하나씩 2개의 카메라를 사용함으로써, 로봇(18)은 로봇의 양측으로부터 연장되는 비교적 넓은 시야(예를 들어, 120도)를 가질 수 있다. 이를 통해 로봇은 예를 들어, 선반의 통로를 위아래로 이동할 때 로봇의 양측에 있는 기준 마커를 볼 수 있다.

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 사이즈를 사용하여, 로봇(18)은 기준 마커/이차원 바코드의 로봇에 대한 방위 및 기준 마커/이차원 바코드의 로봇으로부터의 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/2차원 바코드의 결정된 방향으로부터, 기준 마커(30)에 대한 방향 또는 사원수(x, y, z, ω)와 함께 창고에서의 로봇(18)의 위치(x, y, z 좌표)를 포함하는 포즈가 결정될 수 있다. 기준 포즈는 일반적으로 바닥에 위치하고 따라서 z 좌표는 0이므로 좌표는 x 및 y 좌표만 포함할 수 있다는 것에 유의해야 한다.

기준 마커 위치 결정 프로세스를 설명하는 흐름도(200)(도 5)가 설명된다. 이것은, 초기 매핑 모드에서 그리고 로봇(18)이 출고, 배치 및/또는 다른 작업을 수행하는 동안 창고에서 새로운 기준 마커를 조우할 때 수행된다. 단계(202)에서, 로봇(18)은 카메라(24a 및 24b)를 사용하여 이미지를 캡처하고 단계(204)에서 캡처된 이미지 내에서 기준 마커를 탐색한다(search). 단계(206)에서, 기준 마커가 이미지에서 발견되면(단계(204)), 로봇(18)의 메모리(34) 내에 및/또는 창고 관리 시스템(15) 내에 위치할수 있는 기준 표(300)(도 6) 내에 기준 마커가 이미 저장되어 있는지가 결정된다. 기준 정보가 이미 메모리에 저장되어 있는 경우, 흐름도는 단계(202)로 복귀하여 또 다른 이미지를 캡처한다. 기준 정보가 메모리 내에 없다면, 상기에서 설명되는 프로세스에 따라 포즈가 결정되고, 단계(208)에서, 이 포즈는 기준 포즈 룩업 표(300)에 추가된다.

각각의 로봇의 메모리 내에 그리고/또는 창고 관리 시스템(15) 내에 저장될 수 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. 위에서 표시된 바와 같이, 포즈는 방위 또는 사원수(x, y, z, ω)와 함께 창고 내에서의 x, y, z 좌표로 구성된다.

각각의 로봇의 메모리 내에 그리고/또는 창고 관리 시스템(15) 내에 또한 저장될 수 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 여섯 개의 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 수도 있다. 충전 영역(19) 및 프로세싱 스테이션(100)(도 1)에 위치한 충전 스테이션은 또한 표(400)에 저장될 수 있고 기준 ID와 상관될 수 있다. 기준 ID로부터 충전 스테이션 및 프로세싱 스테이션의 포즈는 도 6의 표(300)에서 찾을 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, 이 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)(도 1)은 회수될 하나 이상의 물품으로 구성될 수 있는 주문을 획득한다. 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 회수될 물품을 출고하고 그것을 로봇 상에 배치할 수 있다.

창고 관리 시스템(15)에 의해 획득되는, 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 회수될 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 포즈로의 초기 경로를 설정하는 것을 수반한다. 로봇이 자신의 레이저 레이더(22)를 사용하여 창고를 순회하기(traverse) 시작함에 따라, 로봇은, 고정된 것이든 또는 동적이든 간에, 자신의 경로 내에 임의의 장애물, 예를 들어, 다른 로봇(18) 및/또는 조작자(50)가 존재하는지를 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 탐색한다.

일반적으로, 창고(10a) 내 로봇의 위치 추정(localization)은 SLAM 가상 지도에서 동작하는 다대다 다중 해상도 스캔 매칭(many-to-many multiresolution scan matching; M3RSM)에 의해 달성된다. 무차별 대입 방법(brute force methods)과 비교하여 M3RSM은 로봇이 로봇 포즈와 위치를 결정하는 두 가지 중요한 단계인 SLAM 루프 폐쇄(loop closure) 및 스캔 일치를 수행하는 계산 시간을 크게 감소시킨다. 로봇 위치 추정은 2017년 9월 22일에 출원되고 전체가 참조에 의해 여기에 통합된, 발명의 명칭이 "제외 영역과 일치하는 다중 해상도 스캔(Multi-Resolution Scan Matching with Exclusion Zones)"인 관련 미국 출원 제15/712,222호에 개시된 방법에 따라 M3SRM 탐색 공간을 최소화함으로써 더욱 개선된다.

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.

일반적으로 창고 내에서 다른 로봇 및 움직이는 장애물이 있을 때 내비게이션은 동적 윈도우 접근법(dynamic window approach; DWA) 및 최적 상호 충돌 회피(optimal reciprocal collision avoidanc; ORCA)를 포함한 충돌 회피 방법에 의해 달성된다. DWA는 장애물과의 충돌을 피하고 목표 기준 마커로의 원하는 경로를 선호하는 증분 이동을 실행 가능한 로봇 모션 궤적 중에서 계산한다. ORCA는 다른 로봇(들)과의 통신 없이도 다른 움직이는 로봇과의 충돌을 최적으로 피한다. 내비게이션은 약 50 ms 갱신 간격으로 계산된 궤적을 따라 일련의 증분 이동으로서 진행된다. 충돌 회피는 2017년 9월 22일에 출원되고 그 전체가 참조로 통합된 "최적의 상호 충돌 방지 비용 평가를 사용한 동적 윈도우 접근법(Dynamic Window Approach Using Optimal Reciprocal Collision Avoidance Cost-Critic)"이라는 발명의 명칭의 관련 미국 출원 제15/712,256호에 설명된 기술에 의해 추가로 개선될 수 있다.

도 9를 참조하면, 전형적인 주문 이행 창고(10a)의 일부는 주문에 포함될 수 있는 다양한 물품으로 채워진 선반(예컨대, 선반(12a)) 및 출고 주문(또는 배치/유지 보수 주문)을 실행하기 위해 창고에 배치된 복수의 로봇(예컨대, 18a)을 포함한다. 또한 다수의 조작자(예컨대, 50a)가 창고 전체에 산재되어 선반으로부터 물품을 출고하는 로봇을 서비스하는 것으로 도시된다. 로봇이 서비스를 필요로 하는 영역에 제한된 수의 인간 조작자가 있거나 주어진 영역에 적절한 수의 조작자가 있지만 서비스가 필요한 로봇의 수가 많은 상황이 있을 수 있다. 두 경우 모두 로봇은 조작자의 지원을 받는 데 지연을 경험할 수 있다. 이러한 지연은 바람직한 것보다 더 길 수 있으며 많은 로봇에 걸쳐 그리고 장기간에 걸쳐 크가 증가되면(multiplied) 전체 창고 효율성에 바람직하지 않은 영향을 미칠 수 있다.

조작자에 의해 서비스되기를 기다리는 동안 로봇이 경험하는 지연 또는 "체류 시간"을 줄이기 위한 본 발명의 한 양상에 따른 방법이 설명된다. 로봇이 주문의 물품의 위치에 도착하면, 예를 들어, 로봇(18a)이 물품(730)에 근접하면, 로봇(18a)은 예를 들어, 광 시그널링을 통해 자신이 조작자의 지원이 필요함을 전달할 수 있고, 로봇은 그 위치에 도착한 때부터 조작자가 서비스할 때까지 걸리는 시간(체류 시간)의 양을 결정할 수 있다. 가장 가까운 조작자인 조작자(50a)는 다음 통로에 있으며 로봇(18a)이 지원이 필요하다는 것을 처음에는 알지 못할 수 있다. 더욱이, 조작자(50)가 로봇(18a)에 도달하기 전에 어탠딩(attend)할 수 있는, 서비스를 필요로 할 수도 있는 다른 로봇이 근처에 있다. 그 결과, 로봇(18a)은 원하는 것보다 더 긴 기간 동안 체류하고 유휴 상태로 유지되어 비효율적으로 동작할 수 있다. 본 발명에 따른 최대 체류 시간은 로봇 및 조작자의 수 및 실행되고 있는 주문의 양을 고려한 특정 구현에 기초하여 정의될 수 있다. 최대 체류 시간은 예를 들어, 1분에서 5분 사이로 설정될 수 있다. 더 길거나 더 짧은 체류 시간 설정이 사용될 수 있다.

계속해서 도 9를 참조하면, 조작자가 로봇(18a)에 서비스를 제공하기 위해 도착할 때까지 물품(730) 근처에 체류하는 대신, 로봇(18a)은 원래 결정된 것과는 다른 순서로 할당된 주문의 물품을 프로세싱할 수 있다. 이 예에서 주문이 할당된 후 결정된 로봇(18a)의 원래 순서는 물품(730, 731, 732, 733, 및 734)을 순서대로 출고하는 것이었다. 물품은 위에서 설명한 대로 물품과 연관된 기준의 포즈로 표시된다는 것에 유의해야 한다. 일반적으로, 로봇(18a)은 조작자가 물품을 출고해 로봇(18a)에 적재할 때까지 물품(730) 근처에서 그냥 기다릴 것이다. 그런 다음 로봇(18a)은 모든 물품이 출고될 때까지 순서대로 주문의 다른 물품으로 진행할 수 있으며, 이 시점에서 물품이 포장 및 배송될 수 있도록 포장 스테이션으로 진행한다. 주문의 물품을 출고하는 순서를 결정하는 것은 본 발명의 범위를 벗어나므로 여기에서 설명하지 않는다는 점에 유의해야 한다.

본 발명에 따르면, 예를 들어, 물품(730)에 대한 위치에서와 같은 위치에서 최대 체류 시간이 초과되는 경우, 주문의 나머지 물품이 평가될 수 있고, 로봇(18a)은 물품(730)으로부터 이동하고 주문의 또 다른 물품으로 순서를 벗어나 진행하도록 지시받을 수 있다. 그런 다음, 로봇은 물품(730)을 스킵(skip)하고 다음 물품을 프로세싱한 후에 원래 순서를 계속할 수 있다. 그런 다음, 로봇은 나머지 물품이 출고되면 물품(730)으로 복귀할 수 있다. 대안적으로, 물품(730)을 스킵하고 주문의 또 다른 물품으로 진행한 후, 나머지 물품이 재평가될 수 있고 임의의 원하는 프로세스에 의해 새로운 순서가 정의될 수 있다.

물품을 스킵할 때 진행할 다음 물품을 결정할 때, 로봇(18a)에 가장 빨리 서비스를 제공할 영역을 결정하기 위해 주문의 서로 다른 물품에 대한 영역의 로봇 및/또는 조작자 인구가 고려/평가될 수 있다. 이것은 가장 높은 로봇/조작자 밀도(물품 주변 영역의 면적에서의 로봇 및/또는 조작자의 수) 또는 가장 높은 조작자 대 로봇 비율, 또는 이 둘 다를 갖는 영역에서 물품을 선택하는 것을 포함하여 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 물품(731)에 대한 영역(740), 물품(732)에 대한 영역(742), 물품(733)에 대한 영역(744), 및 물품(734)에 대한 영역(746)과 같은 현재 주문/주문 세트의 각 추가 물품에 대해 영역이 정의될 수 있다. 반경을 선택하고 선택한 반경의 각 물품에 대해 원을 투영하여 영역이 설정될 수 있다. 반경은 구현에 따라 다를 수 있지만 예를 들어, 반경은 10 미터가 될 수 있다. 영역의 면적과 해당 영역의 로봇/조작자 수로부터 로봇/조작자 밀도가 계산될 수 있다.

도 9에서 볼 수 있는 바와 같이, 물품(731)에 대한 영역(740)에는 총 6의 인구에 대해 4개의 로봇과 2명의 조작자가 있다. 물품(732)에 대한 영역(742)에는 총 3의 인구에 대해 1개의 로봇과 2명의 조작자가 있고 물품(733)에 대한 영역(744)에는 4개의 로봇과 1명의 조작자가 있다. 마지막으로, 물품(734)에 대한 영역(746)에는 총 5의 인구에 대해 3개의 로봇과 2명의 조작자가 있다. 각 영역의 조작자 대 로봇 비율은 다음과 같다: 영역(740)에서 2:4; 영역(742)에서 2:1; 영역(744)에서 1:4; 및 영역(746)에서 2:3. 진행할 다음 물품은 가장 높은 로봇/조작자 인구 밀도를 기반으로 할 수 있으며, 이 예에서는 각각의 고정 크기 영역에 총 6의 인구가 있는 2개의 영역(740 및 746)을 초래한다. 또는 로봇에 비해 조작자 수가 더 많은 영역은 체류 시간이 더 짧을 수 있으므로 다음 물품은 조작자 대 로봇 비율을 기반으로 할 수 있다. 이 경우, 영역(740)의 비율이 2:4인 것에 비해 비율이 2:3인 영역(746)이 선택될 수 있고, 물품(734)이 출고 동작을 위해 진행할 다음 물품으로서 식별될 수 있다.

일부 경우에, 로봇(18a) 이외의 로봇에 할당되었지만 물품이 아직 출고되지 않은 창고 내 물품의 위치("활성 위치")가 식별될 수 있다. 예를 들어, 도 9의 지도는 그러한 활성 위치에서의 표시기를 포함할 수 있고 이것은 로봇을 보낼 다음 물품/위치를 선택하기 위해 영역의 조작자/로봇 인구/밀도 대신에 또는 추가로 사용될 수 있다. 활성 위치는 다음과 같이 표시된다. 물품(731)에 대한 영역(740)에는 하나의 활성 위치(748)가 있다. 물품(732)에 대한 영역(742)에는 하나의 활성 위치(750)가 있다. 물품(733)에 대한 영역(744)에는 하나의 활성 위치(752)가 있다. 마지막으로, 물품(734)에 대한 영역(746)에는 3개의 활성 위치(754, 756, 및 758)가 있다. 로봇이나 조작자 대신 활성 위치에서 다음 물품이 선택되어야 하는 경우, 물품(734)에 대한 영역(746)이 여전히 선택된다. 활성 위치에 대한 포즈는 위에서 설명한 대로 출고되도록 할당된 물품에 대응하는 기준 마커/2차원 바코드와 관련된 위치라는 점에 유의해야 한다.

이 주문의 다른 물품에 더 이상 체류 시간 문제가 없다고 가정하면, 새로운 출고 순서는 물품(734), 물품(731), 물품(732), 물품(733)이 되고 마지막으로 로봇(18a)은 스킵된 물품(730)으로 복귀한다. 물론, 물품(734)이 출고된 이후의 다른 순서도 가능한다. 예를 들어, 로봇(18a)은 물품(734)을 출고한 후 물품(730)으로 되돌아간 다음 물품(731-733)에 대해 순서대로 진행할 수 있다.

대안적으로, 새로운 순서는 위에서 확립된 인구 밀도 및 비율에 기초할 수 있다. 이 경우, 순서는 물품(734), 물품(731)(인구 밀도 6, 비율 2:4), 물품(733)(인구 밀도 5, 비율 1:4), 물품(732)(인구 밀도 3, 비율 2:1)일 수 있다.

도 10의 흐름도(800)는 본 발명의 일 양상에 따른 체류 시간 최소화 프로세스를 소프트웨어/펌웨어에서 구현하기 위한 알고리즘을 도시한다. 소프트웨어/펌웨어는 WMS 레벨에서 또는 로봇(18a)에서 또는 이 둘의 조합에서 실행될 수 있다. 위와 같이 로봇이 유도(induct)되어 주문이 할당되면, 주문의 물품을 출고하기 위한 순서가 설정되고 로봇은 순서대로 각 물품으로 진행하여 주문을 이행하기 위해 출발한다. 단계(802)에서, 로봇(18a)은 주문의 첫 번째 물품 또는 임의의 다른 물품일 수 있는, 주문의 물품, 즉, 물품 X의 위치(포즈)에 도착하는 것으로 도시된다.

단계(804)에서 로봇(18a)이 조작자에 의해 지원을 받고 있는지가 결정되고, 시스템은 로봇이 조작자의 지원으로 출고 기능을 완료한 다음, 순서에서 다음 물품 X+1로 진행하는 단계(806)로 진행한다. 단계(804)에서 로봇(18a)이 아직 조작자에 의해 지원을 받고 있지 않다고 결정되면, 단계(808)에서 조작자의 지원을 기다리는 동안 미리 결정된 최대 체류 시간이 초과되었는지가 결정된다. 체류 시간이 초과되지 않은 경우, 시스템은 로봇을 지원하는 조작자가 있는지를 다시 확인하기 위해 단계(804)로 되돌아간다.

단계(808)에서 최대 체류 시간이 초과된 것으로 결정되면, 단계(810)에서 주문에 출고될 추가 물품이 있는지가 결정되고, 추가 물품이 없는 경우, 시스템은 조작자가 로봇을 지원했는지를 결정하기 위해 단계(804)로 되돌아간다. 주문에 남아 있는 물품이 없으면, 주문의 또 다른 물품을 서비스하기 위해 현재 물품을 스킵할 수 없으므로, 로봇이 조작자의 지원을 받을 때까지 루프가 계속되고, 단계(806)에서 로봇은 포장 스테이션으로 내비게이트하여 주문을 완료한다.

단계(810)에서 결정된 바와 같이 주문에 추가 물품이 있는 경우, 시스템은 위에서 설명된 방식으로 단계(812)에서 주문의 나머지 물품 근처의 로봇/조작자 인구를 평가하도록 진행한다. 단계(814)에서, 로봇은 단계(812)의 인구 평가에 기초하여 현재 단계를 스킵하고 다음 물품으로 진행하도록 지시받는다. 단계(816)에서, 로봇은 다음 물품인 X+Y로 진행하며, 여기서 Y는 순서에서 현재 물품 앞의 물품의 수이다. 이것은 조작자 지원을 기다리는 더 적은 전체 체류 시간을 초래할 가능성이 있을 것이다.

비제한적인 컴퓨팅 디바이스의 예

로봇 및 WMS를 위한 전술한 시스템 및 소프트웨어는 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 도 11은, 도 1 내지 도 10을 참조하여 상기에서 설명되는 바와 같은 다양한 실시예에 따른, 사용될 수 있는 바와 같은 예시적인 컴퓨팅 디바이스(1010), 또는 그 일부의 블록도이다. 컴퓨팅 디바이스(1010)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) 등을 포함할 수 있지만, 그러나 이들로 제한되지는 않는다. 예를 들면, 컴퓨팅 디바이스(1010)에 포함되는 메모리(1016)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 15와 관련하여 논의되는 바와 같이 다양한 개시된 동작을 수행하도록 프로그래밍되는 소프트웨어 애플리케이션(1040)을 저장할 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(1010)는, 메모리(1016)에 저장되는 컴퓨터 판독 가능 및 컴퓨터 실행 가능 명령어 또는 소프트웨어를 실행하기 위한, 구성 가능한 및/또는 프로그래밍 가능한 프로세서(1012) 및 관련된 코어(1014), 및 옵션 사항으로, 하나 이상의 추가적인 구성 가능한 및/또는 프로그래밍 가능한 프로세싱 디바이스, 예를 들면, 프로세서(들)(1012') 및 관련된 코어(들)(1014')(예를 들면, 다수의 프로세서/코어를 갖는 계산 디바이스(computational device)의 경우) 및 시스템 하드웨어를 제어하기 위한 다른 프로그램을 또한 포함할 수 있다. 프로세서(1012) 및 프로세서(들)(1012') 각각은 단일의 코어 프로세서 또는 다중 코어(1014 및 1014') 프로세서일 수 있다.

컴퓨팅 디바이스의 인프라 및 리소스가 동적으로 공유될 수 있도록 컴퓨팅 디바이스(1010)에서 가상화가 활용될 수 있다. 다수의 프로세서 상에서 실행되는 프로세스를 핸들링하기 위해 가상 머신(1024)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(1016)는 DRAM, SRAM, EDO RAM 등과 같은, 그러나 이들로 제한되지는 않는 계산 디바이스 메모리 또는 랜덤 액세스 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(1016)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(1002)를 디스플레이할 수 있는 컴퓨터 모니터와 같은 시각적 디스플레이 디바이스(1001, 111A-D)를 통해 컴퓨팅 디바이스(1010)와 상호작용할 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(1010)는 사용자로부터 입력을 수신하기 위한 다른 I/O 디바이스, 예를 들면, 키보드 또는 임의의 적절한 다지점 터치 인터페이스(1018), 포인팅 디바이스(1020)(예를 들면, 마우스)를 포함할 수 있다. 키보드(1018) 및 포인팅 디바이스(1020)는 시각적 디스플레이 디바이스(1001)에 결합될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(1010)는 다른 적절한 종래의 I/O 주변장치를 포함할 수 있다.

컴퓨팅 디바이스(1010)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(1034)를 또한 포함할 수 있다. 예시적인 저장 디바이스(1034)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(1010)는, 표준 전화 회선, LAN 또는 WAN 링크(예컨대, 802.11, T1, T3, 56kb, X.25), 광대역 접속(예컨대, 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(1032)를 통해 인터페이싱하도록 구성되는 네트워크 인터페이스(1022)를 포함할 수 있다. 네트워크 인터페이스(1022)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(1010)를 인터페이싱하는 데 적절한 임의의 다른 디바이스를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 디바이스(1010)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(1010)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, iOS, 또는 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(1026)를 실행할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 운영 체제(1026)는 네이티브 모드 또는 에뮬레이팅된 모드에서 실행될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 운영 체제(1026)는 하나 이상의 클라우드 머신 인스턴스 상에서 실행될 수 있다.

도 12는 소정의 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) 또는 주문 서버(14)를 참조하지만, 창고 관리 시스템(15) 또는 주문 서버(14) 중 하나는, 대신, 네트워크(1105)를 통해, 별개의 서버 시스템(1101a-d) 및 아마도 예를 들면, 키오스크, 데스크톱 컴퓨터 디바이스(1102), 또는 모바일 컴퓨터 디바이스(1103)와 같은 사용자 시스템에서 분산될 수도 있다는 것이 인식될 것이다. 예를 들면, 주문 서버(14) 및/또는 영역 서버는 로봇(18)의 태블릿(48) 사이에 분산될 수도 있다. 몇몇 분산 시스템에서, 창고 관리 시스템 소프트웨어, 주문 서버 소프트웨어, 및 영역 엔진 중 임의의 하나 이상의 모듈은 서버 시스템(1101a-d) 상에 별개로 위치할 수 있고 네트워크(1105)를 통해 서로 통신할 수 있다.

본 발명의 전술한 설명이 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 현재의 최적의 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

창고에서 동작하는 복수의 로봇 중 제1 로봇에 할당된 주문을 실행하기 위한 방법에 있어서,
상기 복수의 로봇은 창고 관리 시스템과 상호작용하여 복수의 조작자(operators)의 지원으로 주문을 실행하고, 각 주문은 복수의 물품을 포함하고, 각 물품은 상기 창고에 위치하며, 상기 방법은,
상기 제1 로봇을 상기 주문의 상기 복수의 물품 중 제1 물품의 저장 위치에 근접한 상기 창고 내의 제1 위치로 내비게이트(navigate)시키는 단계;
상기 제1 로봇이 상기 제1 물품에 대해 기능을 실행하는 것을 상기 복수의 조작자 중 한 조작자가 지원하도록 상기 제1 위치에서 일시 정지하는 단계;
상기 제1 로봇이 조작자의 지원 없이 최대 체류 시간보다 더 긴 시간 동안 상기 제1 위치에서 일시 정지되었는지를 결정하는 단계;
상기 제1 로봇이 상기 최대 체류 시간보다 더 긴 시간 동안 상기 제1 위치에서 일시 정지된 경우, 상기 제1 로봇으로 하여금 상기 제1 물품에 대해 상기 기능을 완료하지 않고 상기 제1 위치를 떠나게 하고, 상기 제1 로봇으로 하여금 상기 복수의 물품 중 제2 물품에 대해 기능을 실행하기 위해 상기 제2 물품의 저장 위치에 근접한 상기 창고 내의 제2 위치로 진행하게 하는 단계
를 포함하는, 주문을 실행하기 위한 방법.
제1항에 있어서,
상기 기능은 출고(pick), 배치(place) 또는 유지 보수(maintenance) 기능 중 하나를 포함하는 것인, 주문을 실행하기 위한 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 로봇으로 하여금 상기 제1 위치를 떠나게 하고 제2 위치로 진행하게 하는 단계는 상기 주문의 각 물품에 근접한 로봇, 조작자, 또는 활성 위치 인구(active location population) 중 하나 이상을 평가하는 단계를 포함하는 것인, 주문을 실행하기 위한 방법.
제3항에 있어서,
상기 로봇, 조작자, 또는 활성 위치 인구를 평가하는 단계는 상기 주문의 각 물품에 대한 영역에서의 로봇, 조작자, 또는 활성 위치의 수 중 하나 이상을 결정하는 단계를 포함하는 것인, 주문을 실행하기 위한 방법.
제4항에 있어서,
상기 로봇, 조작자, 또는 활성 위치 인구를 평가하는 단계는 상기 주문의 각 물품에 대한 상기 영역에서의 조작자 대 로봇 비율을 결정하는 단계를 포함하는 것인, 주문을 실행하기 위한 방법.
제5항에 있어서,
상기 제1 로봇으로 하여금 상기 제1 위치를 떠나게 하고 제2 위치로 진행하게 하는 단계는 상기 주문의 각 물품에 대한 상기 영역에서의 최고의 로봇, 조작자, 또는 활성 위치 인구 또는 조작자 대 로봇 비율 중 하나 이상을 가진 영역을 갖는 물품으로서 상기 제2 물품을 선택하는 단계를 포함하는 것인, 주문을 실행하기 위한 방법.
제1항에 있어서,
상기 복수의 조작자 중 한 조작자가 상기 제1 로봇이 상기 제2 물품에 대해 기능을 실행하는 것을 지원하기 위해 상기 제1 로봇을 상기 제2 위치에 일시 정지시키는 단계를 더 포함하는, 주문을 실행하기 위한 방법.
제7항에 있어서,
상기 제1 로봇이 상기 제2 물품에 대해 상기 제2 위치에서 기능을 실행한 후, 상기 제1 로봇은 상기 제1 물품에 대해 상기 제1 위치에서 기능을 실행하기 위해 상기 복수의 물품 중 제1 물품의 상기 저장 위치에 근접한 상기 창고 내의 상기 제1 위치로 복귀하는 것인, 주문을 실행하기 위한 방법.
제8항에 있어서,
상기 제1 로봇은 상기 제1 위치로 복귀하기 전에, 상기 주문의 추가 물품에 대해 기능을 실행하기 위해 적어도 하나의 추가 위치로 내비게이트하는 것인, 주문을 실행하기 위한 방법.
주문을 실행하기 위한 시스템에 있어서,
각 주문은 창고에 위치한 복수의 물품을 포함하고,
상기 시스템은,
주문이 할당된 제1 로봇을 포함하여 상기 창고에서 동작하는 복수의 로봇;
복수의 조작자의 지원으로 주문을 실행하기 위해 상기 복수의 로봇과 상호작용하도록 구성된 창고 관리 시스템;
상기 창고 관리 시스템으로부터 복수의 물품을 갖는 제1 주문을 수신하고 상기 주문의 상기 복수의 물품 중 제1 물품의 저장 위치에 근접한 상기 창고의 제1 위치로 내비게이트하도록 구성된 상기 복수의 로봇 중 제1 로봇
을 포함하되,
상기 제1 로봇은 자신이 상기 제1 물품에 대해 기능을 실행하도록 조작자에 의해 지원되지 않고 최대 체류 시간보다 더 긴 시간 동안 상기 제1 위치에서 일시 정지되었는지를 결정하도록 구성되고;
상기 제1 로봇이 상기 최대 체류 시간보다 더 긴 시간 동안 상기 제1 위치에서 일시 정지된 경우, 상기 제1 로봇은 상기 제1 물품에 대해 상기 기능을 완료하지 않고 상기 제1 위치를 떠나고 상기 창고 관리 시스템과 상호작용하여 상기 주문의 상기 복수의 물품 중 제2 물품을 식별하도록 구성되며, 상기 제1 로봇은 조작자의 지원으로 상기 제2 물품에 대해 기능을 실행하기 위해 상기 제2 물품의 저장 위치에 근접한 상기 창고 내의 제2 위치로 진행하도록 구성되는 것인, 주문을 실행하기 위한 시스템.
제10항에 있어서,
상기 기능은 출고, 배치 또는 유지 보수 기능 중 하나를 포함하는 것인, 주문을 실행하기 위한 시스템.
제10항에 있어서,
상기 주문의 상기 복수의 물품 중 제2 물품을 식별할 때, 상기 창고 관리 시스템은 상기 주문의 각 물품에 근접한 로봇, 조작자, 또는 활성 위치 인구 중 하나 이상을 평가하도록 구성되는 것인, 주문을 실행하기 위한 시스템.
제12항에 있어서,
상기 로봇, 조작자, 또는 활성 위치 인구를 평가할 때, 상기 창고 관리 시스템은 상기 주문의 각 물품에 대한 영역에서의 로봇, 조작자, 또는 활성 위치의 수 중 하나 이상을 결정하도록 구성되는 것인, 주문을 실행하기 위한 시스템.
제13항에 있어서,
로봇, 조작자 또는 활성 위치 인구 중 하나 이상을 평가할 때, 상기 창고 관리 시스템은 상기 주문의 각 물품에 대한 상기 영역에서의 조작자 대 로봇 비율을 결정하도록 구성되는 것인, 주문을 실행하기 위한 시스템.
제14항에 있어서,
상기 주문의 상기 복수의 물품 중 상기 제2 물품을 식별할 때, 상기 창고 관리 시스템은 상기 주문의 각 물품에 대한 상기 영역에서의 최고의 로봇, 조작자, 또는 활성 위치 인구 또는 조작자 대 로봇 비율 중 하나 이상을 가진 영역을 갖는 물품으로서 상기 제2 물품을 선택하도록 구성되는 것인, 주문을 실행하기 위한 시스템.
제10항에 있어서,
상기 제1 로봇은 상기 제1 로봇이 상기 제2 물품에 대해 기능을 실행하는 것을 상기 복수의 조작자 중 한 조작자가 지원하도록 상기 제2 위치에서 일시 정지하도록 구성되는 것인, 주문을 실행하기 위한 시스템.
제16항에 있어서,
상기 제1 로봇이 상기 제2 물품에 대해 상기 제2 위치에서 기능을 실행한 후, 상기 제1 로봇은 상기 제1 물품에 대해 상기 제1 위치에서 기능을 실행하기 위해 상기 복수의 물품 중 제1 물품의 저장 위치에 근접한 상기 창고 내의 상기 제1 위치로 복귀하도록 구성되는 것인, 주문을 실행하기 위한 시스템.
제17항에 있어서,
상기 제1 로봇은 상기 제1 위치로 복귀하기 전에, 상기 주문의 추가 물품에 대해 기능을 실행하기 위해 적어도 하나의 추가 위치로 내비게이트하도록 구성되는 것인, 주문을 실행하기 위한 시스템.