KR20230119240A - 컨테이너 핸들링 시스템 - Google Patents
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Abstract
컨테이너 핸들링 시스템 및 예를 들어, 식료품 주문과 같이 주문의 처리 또는 주문의 배달이 이루어지는 창고 또는 임의의 다른 위치에 있는 주문 처리 스테이션에 재고 품목을 공급하기 위한 방법. 상기 시스템은 컨테이너를 보관하기 위한 적어도 하나의 이동식 재고 캐리어, 이동식 재고 캐리어로부터 컨테이너를 픽업 또는 릴리즈하기 위한 그립핑 기구를 포함하는 미니 로드 시스템, 자율 이동식 로봇 유닛을 포함하고, 상기 미니 로드 시스템, 이동식 재고 캐리어 및 자율 이동식 로봇 유닛(들)은 별개의 장치이며 서로 독립적으로 작동한다.
Description
본 발명은 컨테이너 핸들링 시스템, 재고 공급 방법 및 그 시스템의 사용에 관한 것이다.
(관련 출원에 대한 상호 참조)
이 출원은 2020년 12월 31일 출원된 유럽 특허 출원 번호 20217951.1의 우선권을 주장하며, 그 내용은 원용에 의해 전체적으로 본 명세서에 포함된다.
지난 20년 동안 인터넷의 기하급수적 확산과 스마트폰 사용으로 촉진된 전자 상거래의 놀라운 증가는 제품이 소매업체에서 최종 고객에게 전달되는 방식에 깊은 변화를 가져왔다.
수십 년 동안 이것은 제품의 팔레트(pallets)가 생산 현장이나 도매상에서 소매상의 창고로 전달되는 전통적인 방식으로 이루어졌다. 거기에서 상품은 일반적으로 혼합 팔레트(즉, 여러 박스로 만들어진 팔레트로서, 각 박스가 고유한 재고 보관 단위(SKU)를 가지는 팔레트) 형태로 상점으로 전달되었다. 상점에서 팔레트는 분해되었고 박스는 상점의 창고에 보관되었다. 마지막으로, 제품은 고객이 픽업하는 상점 선반에 놓였다.
전자 상거래의 갑작스러운 출현은 이 수십 년 된 제품 유통 모델을 혼란에 빠뜨렸고 이제 주문한 제품을 고객에게 최종적으로 배송하기 위해 제품 피킹 및 포장을 완료해야 하는 것은 소매업체이다.
유통 모델의 이러한 극적인 변화로 인해 제품 피킹에 드는 노력이 팔레트 또는 박스 피킹의 노력보다 훨씬 더 높기 때문에 피킹 및 포장 비용이 크게 증가했다. 또한, 창고에서 박스와 컨테이너의 핸들링이 더 빈번하고 복잡하다. 고객들은 온라인으로 상품을 구매할 때 더 높은 가격을 지불하는 것을 매우 꺼리기 때문에, 이러한 비용들은 일반적으로 소매업체들에게 부담이 된다.
이 문제는 소매 시장의 가장 큰 부분(전체 소매 시장의 40% ~ 50%)인 식료품 전자 상거래의 경우 다음과 같이 더욱 커진다:
- 온라인 주문당 평균 품목 수는 나머지 소매 부문(평균 온라인 주문당 약 50개 품목)보다 훨씬 많다.
- 부패하기 쉬운 품목에 대해 다중 온도 구역을 유지해야 할 추가 필요성이 있다.
- 마지막으로, 식료품 업계는 아주 적은 마진(일반적으로 <2%)으로 운영되기 때문에, 이는 이 업계가 픽업, 포장 및 배송 비용을 줄이고 온라인 식료품이 긍정적인 수익을 누릴 수 있도록 인프라에 필요한 투자 비용을 흡수하기 매우 어렵다.
위의 모든 어려움은 컨테이너 핸들링 시스템이 장착된 자율 로봇 차량을 기반으로 하는 혁신적인 자재 핸들링 시스템의 출현을 위한 원동력이었다. 이들 복합 머신들은 창고의 복도를 자유롭게 돌아다니며, 선반에서 제품과 함께 컨테이너를 가져오고, 그 온보드 보관 랙(onboard storage racks)에 임시로 보관하고 추가 프로세스를 위해 창고의 지정된 지점으로 운반할 수 있는(WO2017/121747, WO2018/234155) 반면에, 예를 들어 US201514719196에 설명된 다른 시스템은 유사한 시스템을 제안하고 있지만 한 번에 하나의 컨테이너를 운반할 수 있다.
이러한 기존 시스템들의 기본적인 단점은 그들이 제안하는 로봇 머신이 선반 앞의 복도에서 바로 접근할 수 있는 컨테이너와 상호 작용(가져오기 또는 보관)할 수 있다는 것이다. 이는 창고의 넓은 면적을 복도로 사용해야 하므로, 컨테이너를 선반에 놓거나(shelving)/보관하는 데 사용할 수 있는 영역을 줄여야 한다는 단점이 있다.
이러한 기존 시스템들의 또 다른 단점은 자율 이동 로봇(AMR) 유닛과 컨테이너 핸들링 시스템이 동일한 플랫폼에 견고하게 고정되어 있고 이런 부품들 중 하나가 프로세스에 관여하는 한 다른 부품은 비활성 상태로 유지되어, 각 부품의 사용 시간을 제한한다는 사실이다.
예를 들어, 자율 이동 로봇의 배터리가 배터리 충전소에 연결된 상태를 유지해야 하는 경우, 동시에 컨테이너 핸들링 시스템은 비활성화된 상태를 유지한다. 다른 형태들에서, 시스템이 주문 처리 스테이션에 주차하고 작업자에게 재고 도너 컨테이너를 공급할 필요가 있는 경우, 이 작업이 수행되는 한, 머신의 자율 이동 로봇은 수행할 수 없는 스테이션에 남아 있다. 또한, 어느 한 부분이 고장나면 다른 부분도 고장 나게 되어, 단일 고장 지점 시스템(single-point-of-failure system)을 구성한다.
예를 들어 EP0235488 및 EP0458722에 설명된 바와 같이, 다른 시스템들은, 모든 부품들, 즉 자율 이동 로봇, 컨테이너 핸들링 시스템 및 보관 랙은 동일한 플랫폼에 견고하게 결합되어 있다는 점에서, 훨씬 더 유연하지 못한 로봇 머신을 개시하고 있다.
US2017330269A1은 배달 스테이션에서 고객이 픽업하기 위해 보충 스테이션에서 온라인 주문을 받도록 구성된 포드(pod)에서 이동식 로봇 유닛(MRU: mobile robotic units)을 사용하여 재고 캐리어를 관리하는 방법을 개시한다. 이러한 방법은 이동식 로봇 유닛에 의해 제 1 재고 캐리어를 식별하는 명령을 수신하는 단계, 이동식 로봇 유닛을 식별된 재고 캐리어의 위치로 이동시키는 단계, 이동식 로봇 유닛을 사용하여 식별된 재고 캐리어를 배달 차량에 의한 픽업을 위해 보충 스테이션으로 운반하는 단계를 포함한다.
US10029851B1은 복수의 재고 홀더(inventory holders)와 재고 홀더를 이동시키기 위한 드라이브 유닛(drive units)을 갖는 재고 시스템을 설명한다. 이 문서는 컨테이너 및/또는 다른 특징들을 사용하여, 인간 작업자에 의해 컨테이너로부터 추출될 재고 품목을 라우팅하거나 로봇 조작자에 의해 컨테이너로부터 추출될 재고 품목을 라우팅하는 것과 같은, 자동화된 옵션과 수동 옵션 사이에서 재고 품목 처리의 구분을 용이하게 하는 재고 시스템의 작동을 개시한다.
WO2017197285A1은 완전 무인 시스템을 통해 온라인 주문을 고객에게 배달하는 방법을 개시한다. 그러한 방법은 보충 해치(replenishment hatch)를 통해 컨테이너를 운반하는 재고 캐리어를 사용하여 포드를 보충하는 단계, 캐리어 베이스에 부착된 재고 캐리어를 적합한 온도의 룸에서 이동식 로봇 유닛으로 이동시키는 단계를 포함한다. 추가로, 이 방법은 미니 로드 스테이션에서 재고 캐리어를 운반하는 단계 및 배달 캐리어에 주문 컨테이너를 적재하는 단계를 포함한다. 이 방법은 고객이 인증 후, 서랍을 당겨 주문한 품목을 선택할 수 있도록 배달 캐리어를 운반하여 배달 해치(delivery hatch)에 부착하는 단계를 더 포함한다.
WO2019083199A1은 로봇을 이용한 자율 조합 피킹 및 분류 작업 모델과 작업 방법론을 결합한 상품 전달 시스템을 설명한다. 이 문서의 상품 전달 시스템은 상품이 적재되는 복수의 셀들을 포함하는 적어도 하나의 운반 카트; 및 상기 운반 카트에 적재된 상품을 이동시킬 수 있는 피킹 로봇(picking robot)을 포함하고, 상기 피킹 로봇은 상기 복수의 셀들에 할당된 상품에 대한 정보를 수신하고 상품을 재배치하거나 부족한 상품을 보충한다.
고객의 온라인 주문을 최적의 방식으로 처리하는 데 필요한 모든 프로세스들을 수행하는 데 도움이 되는 하나 이상의 자율 이동 로봇을 갖는 완전 자동화 시스템이 필요하다.
본 개시는 컨테이너 핸들링 시스템 및 창고 또는 예를 들어 식료품 주문과 같은 주문의 처리 또는 주문의 배달이 이루어지는 임의의 다른 위치에 있는 주문 처리 스테이션에 재고 품목을 공급하기 위한 방법, 및 그 시스템의 사용에 관한 것이다.
본 발명의 형태에 따르면, 컨테이너 핸들링 시스템이 제공되며, 이 시스템은, 컨테이너를 보관하기 위한 적어도 하나의 이동식 재고 캐리어(mobile inventory carrier), 적어도 하나의 이동식 재고 캐리어로부터 컨테이너를 픽업하거나 릴리즈하기 위한 그립핑 기구(gripping mechanism)를 포함하는 미니 로드 시스템(mini load system), 적어도 하나의 자율 이동식 로봇 유닛(autonomous mobile robotic unit)을 포함하고, 상기 미니 로드 시스템, 상기 적어도 하나의 이동식 재고 캐리어 및 상기 적어도 하나의 자율 이동식 로봇 유닛은 별개의 장치이고 서로 독립적으로 작동한다.
본 발명의 다른 형태에서, 적어도 하나의 이동식 재고 캐리어는 작업장에 자유롭게 장착되고 적어도 하나의 자율 이동식 로봇 유닛은 이동식 재고 캐리어를 들어 올리고 및/또는 회전시키도록 구성된다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 적어도 하나의 자율 이동식 로봇 유닛은 작업장 내에서 적어도 하나의 이동식 재고 캐리어를 운반하도록 구성된다.
다른 형태에서, 미니 로드 시스템은 받침대(pedestal)를 포함하고, 적어도 하나의 이동식 재고 캐리어는 상기 받침대에 부착되며, 적어도 하나의 자율 이동식 로봇 유닛은 작업장 내에서 미니 로드 시스템과 적어도 하나의 이동식 재고 캐리어를 함께 이동시키도록 구성된다.
다른 형태에서, 미니 로드 시스템은 갠트리 프레임(gantry frame), Z축 및 X축 상에서 이동하기 위한 한 쌍의 갠트리 조인트(gantry joints), 및 Y축 상에서 이동할 수 있고 XY 평면에서 회전할 수 있는 컨테이너 핸들러(container handler)(101e)를 포함하는 갠트리 시스템을 포함한다.
다른 형태에서, 미니 로드 시스템의 그립핑 기구는 이동식 재고 캐리어(107)의 각도 및/또는 선형 편차를 식별하여 한 쌍의 갠트리 조인트(101c, 101d) 및 컨테이너 핸들러(101e)의 이동을 안내하도록 구성된 적어도 하나의 카메라 및 적어도 하나의 조명 수단을 포함한다. 다른 형태에서, 적어도 하나의 카메라 및 적어도 하나의 조명 수단은 스트림 비디오(stream video)를 생성하도록 구성된다.
다른 형태에서, 적어도 하나의 이동식 재고 캐리어는 자율 이동식 로봇 유닛에 의해 들어올려지고 갠트리 타입 미니 로드의 받침대 상에 배치된다. 그 다음 자율 이동식 로봇 유닛은 아래로 이동할 수 있고, 미니 로드와 하나 이상의 이동식 재고 캐리어를 들어 올려 작업장 내에서 이동할 수 있다.
다른 형태에서, 제 1 받침대는 레일 및 그 레일에 결합된 하나 이상의 휠을 포함한다.
본 개시의 다른 형태에서, 자율 이동식 로봇 유닛은 무선이고 통합된 충전식 배터리를 포함한다.
본 개시의 다른 형태에서, 자율 이동식 로봇 유닛의 배터리는 미니 로드 시스템에 전력을 공급한다.
본 개시의 다른 형태에 따르면, 주문 처리 스테이션에 재고 품목을 공급하는 방법이 제공되며, 상기 방법은:
a) 제 1 자율 이동식 로봇 유닛에 의해 하나 이상의 채워진 도너 컨테이너를 갖는 제 1 이동 재고 캐리어를 주문 처리 센터의 재고 영역에서 교환 지점으로 운반하는 단계,
b) 미니 로드에 의해 제 1 이동식 재고 캐리어의 하나 이상의 도너 컨테이너를 미니 로드 시스템(101)의 받침대 상에 배치된 제 2 이동식 재고 캐리어에 적재하는 단계 - 상기 제 2 이동식 재고 캐리어는 적재하기 전에 비어 있음 -,
c) 제 2 이동식 재고 캐리어에 도너 재고 컨테이너가 완전히 적재될 때까지 단계 a 및 단계 b를 반복하는 단계,
d) 자율 이동식 로봇 유닛에 의해 적재된 제 2 이동식 재고 캐리어를 주문 처리 센터(fulfilment center)의 피킹 스테이션(picking station)으로 운반하는 단계,
e) 피킹 스테이션에 서비스를 제공하는 미니 로드의 받침대로 제 2 이동식 재고 캐리어를 운반하는 단계,
f) 미니 로드 그립퍼에 의해 제 2 이동식 재고 캐리어로부터 제 1 도너 컨테이너를 선택하고 제 1 도너 컨테이너를 작업자에게 전달하는 단계,
g) 작업자가 제 1 도너 컨테이너에서 적어도 하나의 품목을 선택하여 주문 컨테이너에 넣는 단계
를 포함하고,
단계 f 및 단계 g는 작업자가 모든 도너 컨테이너들로부터 품목들을 선택하고 그것들을 지정된 주문 컨테이너에 넣을 때까지 반복된다.
본 개시의 다른 형태에서, 재고 품목을 공급하기 위한 방법은, 주문 처리 센터의 피킹 스테이션에 도착하는 자율 이동식 로봇 유닛의 단계,
- 제 2 이동식 재고 캐리어가 피킹 스테이션에 서비스를 제공하는 미니 로드 받침대로부터 자율 이동식 로봇 유닛에 의해 들어 올려지는 단계,
- 자율 이동식 로봇 유닛이 제 2 이동식 재고 캐리어를 주문 처리 센터의 재고 영역으로 복귀시키고 다른 미니 로드 시스템의 받침대 상에 놓는 단계
를 포함한다.
본 개시의 다른 형태에서, 자율 이동 로봇은 프로세스에 관여하지 않거나 그 배터리가 심각하게 낮은 레벨로 소모되었을 때 재충전을 위해 자동으로 충전 스테이션으로 이동한다.
다른 실시 형태에서, 주문 처리 센터에서 컨테이너 핸들링 시스템의 사용이 제공된다.
서로 독립적으로 작동하는 별개의 유닛들을 갖는 첫 번째 효과는, 시스템의 임의의 컴포넌트가 고장 나면, 다른 유사한 구성 요소로 대체되고 다른 두 컴포넌트들과 원활하게 작동할 수 있기 때문에, 각 컴포넌트와 모든 컴포넌트들의 활용도를 증가시키고 단일 고장 지점이 방지된다는 것이다. 따라서, 고장난 유닛을 가지고 있다고 해서 시스템의 다른 컴포넌트들이 반드시 고장나는 것은 아니다. 또한, 자율 이동식 로봇 유닛이 그 배터리를 재충전할 때 재충전이 진행되는 동안 미니 로드의 작동을 차단하지 않는다.
또한, 이동식 재고 캐리어가 작업 영역 내의 지점 A에서 지점 B로 운반되어야 하는 경우, 그 작업을 수행하는데 자율 이동식 로봇 유닛만 있으면 된다.
한편, 미니 로드 시스템은 다른 지점, 예를 들어 도너 컨테이너를 핸들링하거 나, 또는 제공된 프로세스들 중 하나를 수행하기 위해 다른 자율 이동식 로봇 유닛과 함께 작업하는, 피킹 스테이션에서 동시에 작동할 수 있다.
시스템의 주요 컴포넌트들, 즉 자율 이동식 로봇 유닛, 미니 로드 및 이동식 재고 캐리어의 작동상의 이러한 자유는, 활용도를 증가시켜 주어진 처리량 수준에 대한 자원(resources) 수요를 낮추는 결과를 가져온다.
또한, 시스템의 전체 병렬 작동은 기계 고장으로 인한 일시적인 가동 중단(shutdowns)을 크게 줄인다. 단일 고장 지점 레거시 시스템(single-point-of-failure legacy systems)의 경우와 같이 일시적인 가동 중단은 주문의 배달에 상당한 지연을 초래할 수 있고 추가 인적 자원을 활성화하여 전체적인 비용 증가와 시스템의 품질에 의문을 제기할 수 있기 때문에 지속적인 작동이 유리하다.
본 명세서에서 본 개시에 설명된 "컨테이너"라는 용어는 재고를 호스팅하기에 적합한 주제의 다양한 옵션들을 포함하는 것으로 당업자에 의해 해석되어야 하며, 이는 예를 들어 일반 트레이 또는 트레이와 박스(box) 또는 데킷 빈(dekit bin)의 조합일 수 있지만 이에 제한되지는 않는다.
따라서, 본 개시의 시스템은 전체 시스템을 구성하는 특정 컴포넌트 각각 및 모두에 대해 훨씬 더 높은 이용률을 허용하고, 이는 이전에 언급된 종래 시스템들에 의해 제안된 머신들과 비교하여 더 적은 자원들을 필요로 하는 결과를 초래한다는 것을 이해할 수 있다.
본 명세서에 개시된 컨테이너 핸들링 시스템에 의해 달성되는 또 다른 효과는, 재고가 도너 컨테이너에 보관되고, 차례로 이동될 수 있는 재고 캐리어에 보관되는 창고에서 시스템이 효과적으로 작동한다는 것이며, 이러한 이동 재고 캐리어는 자율 이동식 로봇 유닛이 아래로 이동할 수 있도록 허용하고 이를 들어 올리고 회전시키거나 작업 영역 내의 지점 A에서 지점 B로 이동할 수 있게 하는 받침대에 부착된다. 최신 시스템(예를 들어 WO2017/121747과 같은)에서 재고 캐리어는 작업장의 바닥에 고정식으로 부착, 예를 들어 볼트로 고정되고, 그 그립핑 기구는 작업장의 복도를 통해 직접 액세스할 수 있는 재고를 가져올 수 있다. 이로 인해 이러한 시스템들은 유사한 재고 보관을 위해 더 많은 공간이 필요하다는 단점이 있다.
또한, 시스템의 다양한 유닛이 구별되고 분리 가능하므로, 이동식 재고 캐리어는 훨씬 더 조밀한 방식으로(예를 들어 연속적으로) 보관될 수 있다. 이것은 비슷한 양의 재고를 보관하는 기존 시스템에 필요한 보관 영역에 비해 더 적은 보관 영역이 필요하다는 것을 의미하는데, 그 이유는 후자가 복도에서 직접 접근할 수 있는 컨테이너로만 작동할 수 있기 때문에 기존 시스템을 고려할 때 더 많은 수의 복도가 필요하기 때문이다.
이들에 더하여, 본 개시의 자율 이동식 로봇 유닛이 예를 들어 작업장의 A 지점에서 B 지점으로 이동해야 할 때, 그것들은 복도를 통한 경로 또는 이동식 재고 캐리어의 받침대 아래의 경로를 사용하여 이동할 수도 있다. 이로 인해 복도에서의 통행 체증(traffic jam)이 줄어들고, 이는 훨씬 더 효율적인 경로 계획을 적용할 수 있음을 의미하며, 결국 기존 시스템과 비교하여 유사 처리량에 필요한 자율 이동식 로봇 유닛의 수를 줄일 수 있다.
첨부된 청구항들에서 청구된 바와 같이 본 명세서에 개시된 시스템은 재고 캐리어들의 훨씬 더 조밀한 레이아웃을 허용하며, 결과적으로 유사한 보관을 위해 필요한 공간을 더 적게 한다.
위의 설명과 뒤따르는 상세한 설명은 도시된 도면들과 함께 읽을 때 더 잘 이해될 것이다. 예시를 위해, 도면들은 본 개시의 특정 실시 형태들을 도시한다. 그러나, 본 개시는 특정 실시 형태 및 나타나는 특징들로 제한되지 않음을 이해해야 한다. 발명의 설명에 포함되고 그 일부를 형성하는 첨부 도면은, 본 설명에 따른 시스템의 실시 형태를 도시하고, 그와 함께 본 설명에 따른 이점 및 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 시스템이 작동할 수 있는 작업장의 형태에 대한 사시도이며, 이는 온라인 주문 또는 다른 유형의 주문, 예를 들어 편의점이나 다른 유형의 상점에 재고 품목을 공급하는 주문을 위한 마이크로 주문 처리 센터이다.
도 2는 갠트리 타입 미니 로드 시스템의 사시도이다.
도 3은 높은 위치에서 그 리프팅 기구를 갖는 자율 이동식 로봇 유닛의 사시도이다.
도 4는 낮은 위치에서 그 리프팅 기구를 갖는 자율 이동식 로봇 유닛의 사시도이다.
도 5는 보관 슬롯에 컨테이너가 없는 이동식 재고 캐리어의 사시도이다.
도 6은 데킷 컨테이너(dekit containers)(111)를 갖는 이동식 재고 캐리어의 사시도이다.
도 7은 일부 빈 컨테이너 및 재고 품목을 보유하는 일부 컨테이너를 갖는 이동식 재고 캐리어의 사시도이다.
도 8은 이동식 재고 캐리어 아래로 이동하는 자율 이동식 로봇 유닛의 사시도이다.
도 9는 이동식 재고 캐리어 아래로 이동한 자율 이동식 로봇 유닛을 위로 들어 올려 이동시킨 후 미니 로드의 받침대 상에 놓은 자율 이동식 로봇 유닛의 사시도이다.
도 10은 미니 로드 시스템, 자율 이동식 로봇 유닛 및 미니 로드의 받침대 상에 놓인 이동식 재고 캐리어의 사시도이다.
도 11은 재고 품목을 갖는 도너 컨테이너(donor containers)를 운반하는 이동식 재고 캐리어의 사시도를 도시한다.
도 12는 자율 이동식 로봇 유닛에 의해 지지되는 부착된 이동식 재고 캐리어를 갖는 미니 로드를 도시한다. 미니 로드는 이동식 재고 캐리어에서 도너 컨테이너를 가져와 그 이동식 재고 캐리어 보관 슬롯에 보관한다.
도 13은 받침대의 상단 표면에 부착된 레일에 안내되고 견고하게 고정되는 휠들을 특징으로 하는 이동식 재고 캐리어의 사시도를 도시한다.
도 14는 자율 이동식 로봇 유닛이 이동식 재고 캐리어를 운반한 재고 수령 스테이션의 개략도를 도시한다.
본 개시의 실시 형태들에 대한 이하의 설명은 첨부된 도면을 참조하여 이루어지며, 여기서 동일한 참조 번호는 동일하거나 유사한 요소를 나타낸다.
도 1은 시스템이 작동할 수 있는 작업장의 형태에 대한 사시도이며, 이는 온라인 주문 또는 다른 유형의 주문, 예를 들어 편의점이나 다른 유형의 상점에 재고 품목을 공급하는 주문을 위한 마이크로 주문 처리 센터이다.
도 2는 갠트리 타입 미니 로드 시스템의 사시도이다.
도 3은 높은 위치에서 그 리프팅 기구를 갖는 자율 이동식 로봇 유닛의 사시도이다.
도 4는 낮은 위치에서 그 리프팅 기구를 갖는 자율 이동식 로봇 유닛의 사시도이다.
도 5는 보관 슬롯에 컨테이너가 없는 이동식 재고 캐리어의 사시도이다.
도 6은 데킷 컨테이너(dekit containers)(111)를 갖는 이동식 재고 캐리어의 사시도이다.
도 7은 일부 빈 컨테이너 및 재고 품목을 보유하는 일부 컨테이너를 갖는 이동식 재고 캐리어의 사시도이다.
도 8은 이동식 재고 캐리어 아래로 이동하는 자율 이동식 로봇 유닛의 사시도이다.
도 9는 이동식 재고 캐리어 아래로 이동한 자율 이동식 로봇 유닛을 위로 들어 올려 이동시킨 후 미니 로드의 받침대 상에 놓은 자율 이동식 로봇 유닛의 사시도이다.
도 10은 미니 로드 시스템, 자율 이동식 로봇 유닛 및 미니 로드의 받침대 상에 놓인 이동식 재고 캐리어의 사시도이다.
도 11은 재고 품목을 갖는 도너 컨테이너(donor containers)를 운반하는 이동식 재고 캐리어의 사시도를 도시한다.
도 12는 자율 이동식 로봇 유닛에 의해 지지되는 부착된 이동식 재고 캐리어를 갖는 미니 로드를 도시한다. 미니 로드는 이동식 재고 캐리어에서 도너 컨테이너를 가져와 그 이동식 재고 캐리어 보관 슬롯에 보관한다.
도 13은 받침대의 상단 표면에 부착된 레일에 안내되고 견고하게 고정되는 휠들을 특징으로 하는 이동식 재고 캐리어의 사시도를 도시한다.
도 14는 자율 이동식 로봇 유닛이 이동식 재고 캐리어를 운반한 재고 수령 스테이션의 개략도를 도시한다.
본 개시의 실시 형태들에 대한 이하의 설명은 첨부된 도면을 참조하여 이루어지며, 여기서 동일한 참조 번호는 동일하거나 유사한 요소를 나타낸다.
아래에 사용된 문구 및 용어는 설명의 목적을 위한 것이며 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 예를 들어 "1"과 같은 단일 등급을 사용하는 것은 작업의 수를 결정하려는 의도가 아니다. 또한, "위", "아래", "왼쪽", "오른쪽", "뒤로" 등과 같은 지역 대명사의 사용은 도면의 특정 요소에 대한 명확성을 목적으로 설명에 사용되며 본 설명 및 첨부된 청구항들의 범위를 제한하려는 의도가 아니다. 또한, 본 개시의 임의의 특징들은 자체적으로 또는 다른 특징들과 조합하여 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 본 개시의 다른 기능적으로 동등한 시스템들, 방법들, 특징들, 사용들 및 이점들은 도면 및 설명을 검토한 후 당업자에게 명백할 것이다. 모든 추가적인 시스템들, 방법들, 특징들, 사용들 및 이점들은 본 개시의 범위 내에 있고 첨부된 청구항들의 범위로부터 보호되도록 의도된다.
도 1에는 컨테이너 핸들링 시스템(100)이 도시되어 있다. 상세하게는, 자율 이동식 로봇 유닛(102), 이동식 재고 캐리어(104, 107), 휠들(108)을 갖는 이동식 재고 캐리어 및 미니 로드 시스템(101)이 도시되어 있다.
이 형태들에서, 이동식 재고 캐리어(104)는 도 5에서도 볼 수 있는 바와 같이 작업장 내에 자유롭게 장착된다. 자유롭게 장착된다는 것은 이동식 재고 캐리어가 작업장의 지면에 볼트로 고정되어 있지 않고 운반될 수 있다 것으로 해석될 수 있다. 따라서, 이동식 재고 캐리어는 도 8, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 자율 이동식 로봇 유닛(102)에 의해 들어올려지고, 이동되고, 미니 로드의 받침대에 놓일 수 있다.
그 지점에서 앞으로 자율 이동식 로봇 유닛은 미니 로드 시스템(101)과 그 받침대에 부착된 이동식 재고 캐리어(104)를 들어올릴 수 있고 작업장 내의 지점 A에서 지점 B로 이동할 수 있다.
이러한 방식으로 달성되는 각 컴포넌트 및 모든 컴포넌트들의 증가된 이용률 외에도, 예를 들어 빈 이동식 재고 캐리어가 자율 이동식 로봇 유닛에 의해 다시 채워질 수 있도록 운반될 수 있기 때문에, 어떠한 컴포넌트도 사용되지 않거나 유휴 상태로 남아 있지 않기 때문에, 시스템의 증가된 유연성 및 효율성이 또한 달성되며, 따라서 작업장 내에서 이동식 재고 캐리어에 보관된 컨테이너를 운반하는데 있어 인간의 개입을 방지할 수 있다.
또한, 가장 낮은 위치에 그의 리프팅 기구를 갖는 자율 이동식 로봇 유닛(102)은 상부 표면, 하부 표면 및 하나 이상의 측면을 포함하는 평행 육면체 형상을 가질 수 있는 것으로 도시되어 있다.
도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 높이(h)는 길이(I) 및/또는 폭(w)보다 작을 수 있다. 자율 이동식 로봇 유닛(102)의 다른 적합한 형상, 예를 들어 실린더 또는 큐브(cube)와 같은 것도(그러나 이에 한정되지 않음) 고려된다. 자율 이동식 로봇 유닛(102)의 높이(h)는 자율 이동식 로봇 유닛(102)이 미니 로드 시스템(101) 또는 재고 캐리어(104)의 받침대 아래에 맞도록 하고 그러한 받침대를 들어올리고 운반하기 위한 필요한 전자 장치 및 기구를 포함하도록 하는 정도이다. 또한, 자율 이동식 로봇 유닛(102)은 무선일 수 있고, 예를 들어 충전식 배터리와 같이 도면에 도시되지 않은 통합된 충전식 에너지 저장 컴포넌트를 추가로 포함할 수 있으며, 따라서 작업장 내에서의 완전히 자율적인 작동 및 자유로운 이동을 보장한다. 폭(w)과 길이(I)의 각각의 치수는 1m 정도이고, 높이는 26cm 정도이다.
그러나, 당업자는 자율 이동식 로봇 유닛(102)의 치수가 전자 장치의 복잡성, CPU 및 에너지 저장 장치의 치수 및 리프팅 웨이트의 크기 및 화물의 관련 무게 중심점과 같은 요인에 따라 달라질 수 있음을 이해할 수 있다. 특정 형태의 자율 이동식 로봇 유닛(102)은 약 2톤(tn), 바람직하게는 약 500kg의 무게를 들어올릴 수 있다.
에너지 저장 장치는 교체 가능하거나, (LiFePO4)와 같이, 더 짧은 충전 시간으로 충전할 수 있는 특수한 유형일 수 있다. 이러한 방식으로 자율 이동식 로봇 유닛(102)은 언제든지 수행할 수 있고 다른 프로세스에 관여하지 않거나 배터리 레벨이 심각하게 낮은 경우에만 충전될 수 있다. 또한, 이러한 유형의 에너지 저장 장치는 단락되는 경우 화염을 생성하지 않기 때문에 안전성이 향상된다. 에너지 저장 장치는 또한 자율 로봇 유닛이 적합한 유도 충전 스테이션을 통해 이동할 때 매우 빠르게 재충전되는 슈퍼 커패시터(super capacitor) 유형일 수 있다.
다른 형태들에서, 자율 이동식 로봇 유닛(102)이 어떤 프로세스에도 관여하지 않을 때, 자율 이동식 로봇 유닛(102)은 필요한 경우, 에너지 저장 시스템을 재충전하기 위해 충전 스테이션으로 이동한다.
다른 형태들에서, 자율 이동식 로봇 유닛(102)은 자율 이동식 로봇 유닛(102)이 원활하게 이동할 수 있도록 하기 위해, 그 바닥 표면에 하나 이상의 구동 휠을 가질 수 있다. 다른 형태들에서, 자율 이동식 로봇 유닛(102)은 또한 차량을 적합하게 지지하기 위해 다수의 캐스터 휠들(castor wheels)을 포함할 수 있다. 구동 휠과 캐스터 휠은 또한 특정 한계 내에서, 바닥 평탄도 불일치를 수용할 수 있는 방식으로 차량의 섀시에 설치될 수 있다. 자율 이동식 로봇 유닛(102)은 바닥 표면의 중앙에 단일 휠을 가질 수 있지만, 당업자는 이러한 구성이 특히 적재될 때, 시스템(100)의 안정성을 감소시킬 수 있음을 이해할 수 있다. 휠의 수와 그 치수는 자율 이동식 로봇 유닛(102)에 의해 들어올려질 무게에 따라 달라진다.
상부 표면에서 자율 이동식 로봇 유닛은 도 3 및 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이 리프팅 기구(lifting mechanism)(102a)의 인터페이스(interface)를 가질 수 있고, 도면에 도시되지 않은 시스템의 에너지 공급 장치를 가질 수 있다.
다른 형태들에서, 자율 이동식 로봇 유닛(102)은 작업장 내의 임의의 장소에서 미니 로드 시스템(101)과 이동식 재고 캐리어(104)를 함께 운반할 수 있다. 미니 로드 시스템(101)이 이동식 재고 캐리어(또는 그 반대) 부근에 있을 때, 자율 이동식 로봇 유닛(102)은 도 8, 도 9 및 도 10에서 볼 수 있는 바와 같이, 이동식 재고 캐리어(104)의 제 1 받침대 아래로 이동하여, 이를 들어 올려 미니 로드 시스템(101)의 제 2 받침대에 안전한 방식으로 끼워 맞출 수 있다. 그러한 방식으로, 미니 로드 시스템 및 이동식 재고 캐리어(104)는 작업장 내에서 자율 이동식 로봇 유닛에 의해 이동될 수 있다.
다른 형태에서, 자율 이동식 로봇 유닛은 제 1 받침대를 갖는 이동식 재고 캐리어 아래로 이동하고, 이를 들어올려 이동식 재고 캐리어를 작업장 내의 임의의 원하는 위치로 운반할 수 있다. 이러한 위치는 예를 들어 특정 지점 A에서 특정 지점 B로 미리 설정될 수도 있다.
이동식 재고 캐리어가 자율 이동식 로봇 유닛에 의해 운반될 수 있고 미니 로드의 받침대 상에 놓일 수 있을 때, 이러한 재고 캐리어는 또한 이동식 재고 캐리어(104)로 불릴 수 있다.
본 개시에 따르면 명확성을 위해, 이동식 재고 캐리어(107)는 자율 이동식 로봇 유닛에 의해 간단하게 들어 올려지고 회전될 수 있다. 이러한 이동식 재고 캐리어(107)는 도 1 및 도 11에 도시되어 있다. 다른 형태들에서, 이동식 재고 캐리어(104)는 작업장 내의 임의의 위치로 운반될 수 있다. 또한, 이러한 이동식 재고 캐리어는 미니 로드 시스템의 받침대에 놓일 수 있으므로 작업장 내의 임의의 위치에서 자율 이동식 로봇 유닛에 의해 미니 로드 시스템과 함께 운반될 수 있다. 그러한 이동식 재고 캐리어(104)는 예를 들어 도 9, 도 10에서 볼 수 있는 바와 같이 운반 가능한 재고 캐리어로도 불릴 수 있다.
즉, 다른 형태들에서, 자율 이동식 로봇 유닛(102)은 이동식 재고 캐리어(107) 아래로 이동할 수 있고, 그것을 들어올리고 회전시켜 바람직하게는 미니 로드(101) 옆의 적합한 위치로 가져오도록 할 수 있으며, 그의 그리핑 기구(gripping mechanism)가 컨테이너를 픽킹하여 도 12에 도시된 바와 같이, 본 개시에서 이전에 정의된 바와 같이 운송 가능할 수 있는 다른 이동식 재고 캐리어(104) 상에 놓을 수 있다.
다른 형태들에서, 자율 이동식 로봇 유닛(102)은 미니 로드 시스템(101) 아래로 이동할 수 있고, 이를 들어 올려 작업장 내의 원하는 위치로 운반하여 필요한 작업을 수행할 수 있다. 다른 형태들에서 자율 이동식 로봇 유닛(102)은 미니 로드 시스템 아래로 이동할 수 있으며, 이동식 재고 캐리어(104)가 미니 로드 받침대 상에 배치되어 있는 동안, 미니 로드 시스템과 이동 재고 컨테이너(104)를 모두 들어 올려서 이들을 작업장 내의 임의의 지점(A)에서 임의의 지점(B)으로 이동시킬 수 있다.
예를 들어, 이동식 재고 캐리어(104) 및 미니 로드 시스템(101)의 받침대는 각각 단일 플레이트 형태일 수 있거나 상부 표면 및 몇 개의 레그(legs)를 포함할 수 있다. 바람직한 실시 형태에서, 받침대는 적어도 3개의 레그, 가장 바람직하게는 도 10에 도시된 바와 같이 4개의 레그를 포함하여, 유닛들의 안정성을 보장하면서 이동식 재고 캐리어(104)에 더 많은 무게가 추가될 수 있도록 한다. 그러나, 미니 로드 시스템(101)과 이동식 재고 캐리어(104)는 단일 레그로도 효과적이라는 것을 고려해야 한다.
받침대는 약 300kg을 지지할 수 있는 임의의 알려진 재료로 제조될 수 있으며, 예를 들어 받침대는 스틸 또는 바람직하게는 경량이고 더 많은 무게를 견딜 수 있는 알루미늄과 같은 금속으로 제조될 수 있다. 그것은 적합한 합성 재료로 제조될 수도 있다. 받침대 상부 표면은 예를 들어 직사각형, 정사각형, 원형 등과 같은 임의의 형상일 수 있지만, 당업자는 비용상의 이유 및 시스템 운반의 향상을 위해, 받침대 상단 표면의 형상이 이동식 재고 캐리어(104) 또는 미니 로드 시스템의 상부 표면 및 자율 이동식 로봇 유닛(102)의 상부 표면(202)의 형상 및 크기를 따르는 것이 유리하다는 것을 이해한다. 제 1 및 제 2 받침대의 길이는 0.8m 내지 2m, 바람직하게는 1m 내지 1.5m, 더 바람직하게는 1.2m일 수 있고, 받침대의 폭은 0.8m 내지 2m, 바람직하게는 1m 내지 1.5m, 더 바람직하게는 1.2m일 수 있다.
형태들에서, 이동식 재고 캐리어는 동일하거나 상이한 치수의 복수의 트레이들(trays)을 포함한다. 각 선반의 크기에 따라, 그것은 도 5, 도 6 및 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 효율성을 높이기 위해 1 내지 30개, 바람직하게는 5 내지 12개의 여러 컨테이너(111)를 지지한다. 형태들에서, 이동식 재고 캐리어(104)는 안정상의 이유들로 적어도 3개의 레그들, 바람직하게는 적어도 4개의 레그들의 그룹으로 서 있을 수 있다. 이동식 재고 캐리어(104)(도 5) 및 그 선반은 총 대략 400kg의 무게를 지탱하고 그 자체로는 상당한 무게를 갖지 않도록 임의의 공지된 재료, 예를 들어 금속, 바람직하게는 스틸로 제조될 수 있다. 이동식 재고 캐리어(104)는 3D 프린팅을 포함하여, 임의의 가능한 방식으로 생산될 수 있다.
이동식 재고 캐리어(104)는 임의의 치수를 가질 수 있지만, 당업자는 이동식 재고 캐리어(104)의 치수가 이동할 수 있는 공간 및 견딜 수 있어야 하는 중량에 의존한다는 것을 이해할 수 있다. 또한, 그 치수는 바람직한 안정성에 의존하는데, 예를 들어 매우 높은 이동식 재고 캐리어(104)는 감소된 안정성을 가질 것이다.
이동식 재고 캐리어(107)는 바람직하게는 재고를 갖는 도너 컨테이너(donor containers)를 보관하는 데 사용된다. 그것은 일반적으로 여러 개의 선반을 포함하며, 그 선반은 일반적으로 4개 또는 6개의 컨테이너 보관 슬롯들(storage slots)을 갖지만, 컨테이너의 크기에 따라 임의 개수의 보관 슬롯을 가질 수 있다(도 11).
본 개시에 정의된 바와 같이, 도너 컨테이너는 재고를 보유하고 있는 컨테이너인 반면, 주문 컨테이너는 도너 컨테이너로부터 받은 품목으로 피킹 스테이션에서 주문 처리되는 컨테이너이다.
이동식 재고 캐리어(104, 107)는 또한 휠들(112)(도 13)을 가질 수 있으며, 일반적으로 각 레그마다 하나씩, 4개의 휠들을 갖지만, 임의의 수의 휠들을 가질 수 있음을 고려해야 한다. 휠은 적합한 레일(113), 일반적으로 2개의 레일로 안내되지만, 단부에 리세스(recess)를 갖는 임의의 수의 레일들을 가질 수 있으며, 이 리세스는 휠이 그 단부 위치에 도달하면 휠을 록킹하고, 고정하며 운반되는 동안 이동하는 것을 방지할 수 있다. 레일은 받침대의 상부 표면에 장착되므로, 자율 이동식 로봇 유닛(102)은 그 아래로 이동할 수 있고, 이동식 재고 캐리어(104, 107)와 함께 받침대를 들어 올려 작업 공간 내에서 이를 이동할 수 있다. 휠은 로봇 작업장 밖에 있을 때 이동식 재고 캐리어(일반적으로 "롤 랙(roll rack)"이라고 함)를 롤링하는 역할을 하므로, 작업자는 이동식 재고 캐리어(104, 107)를 쉽게 밀어 보관하거나 운반 차량에 적재할 수 있다. 그러나, 롤 랙이 도 13에 도시된 바와 같이 적합한 받침대 상에 놓일 때, 자율 이동식 로봇 유닛에 의해 들어 올려지고, 회전 및/또는 운반될 수 있다는 점에 유의해야 한다.
각각의 컨테이너(111)는 상이한 형태, 예를 들어 빈(bin)(도 13), 또는 트레이(tray)(104a/도 6 및 도 7), 박스 또는 카드 박스(card box)의 형태일 수 있다.
따라서 미니 로드 시스템(101)과 자율 이동식 로봇 유닛(102)은 완전히 별개의 장치이며, 서로 독립적으로 작동한다. 그런 방식으로, 임의의 다른 독립 유닛들, 즉 자율 이동식 로봇 유닛(102) 또는 미니 로드 시스템(101)의 임의의 잠재적인 고장은, 고장 나지 않은 다른 유닛들이 다른 유닛들과 함께 계속해서 작동하는 능력을 제한하지 않는다. 또한, 자율 이동식 로봇 유닛(102)이 재충전될 필요가 있을 때, 이것은 미니 로드가 다른 자율 이동식 로봇 유닛과 계속 작동하는 능력을 제한하지 않는다. 기존 시스템에서는 공개되지 않은 이 기능은, 시스템의 각 컴포넌트의 활용도를 크게 높여, 결국 시스템의 전체 소유 비용을 감소시킨다.
미니 로드 시스템(101)은 이동식 재고 캐리어(107)로부터 다른 이동식 재고 캐리어(104)로 컨테이너(111)를 픽업하고 릴리즈하기 위한 그립핑 기구(gripping mechanism)를 포함하며, 이는 본 개시에서 정의된 바와 같이 운반 가능한 재고 캐리어로도 불릴 수 있다.
다른 형태들에서, 미니 로드 시스템은 갠트리 프레임(gantry frame)(101b), Z축에서 수직으로 이동하는 갠트리 조인트 Z(101c), X축에서 수평으로 이동하는 갠트리 조인트 X(101d), Y축으로 이동하고 XY 평면에서 회전할 수 있는 컨테이너 핸들러(container handler)(10le)를 포함하는 갠트리 유형(101)(도 2)일 수 있다. 갠트리 프레임은 플레이트 형상을 가질 수 있는 받침대(101a)에 고정 부착될 수 있다. 받침대는 여러 개의 레그들, 일반적으로 4개의 레그들을 가지며, 받침대 아래에 자동 이동식 로봇 유닛(102)이 이동하고 아래에 도착할 수 있도록 충분한 공간을 허용하고, 모든 미니 로드 및 다른 형태들에서 설명된 바와 같이 이동식 재고 캐리어(104)(운반 가능)로 받침대를 들어 올리고 작업장 내에서 이들을 이동시킨다.
다른 형태들에서 미니 로드의 그립핑 기구는 컨테이너(111)를 안전하게 핸들링하기 위해 갠트리 조인트(101c, 101d, 101e)의 이동을 안내하도록 구성된 비지오 서보잉 시스템(Visio Servoing system)을 포함한다. 다른 형태들에서, 미니 로드 시스템(101)은 그립핑 기구가 재고 캐리어 상의 원하는 컨테이너의 위치에 따라, 위쪽 또는 아래쪽으로, 수직으로 선형 이동하도록 허용되는 레일을 포함할 수 있는 세장형 컬럼(elongated column)을 더 포함할 수 있다. 추가 형태에서, 세장형 컬럼은 플레이트의 형상을 가질 수 있는 받침대에 고정적으로 부착될 수 있다. 이러한 방식으로, 자율 이동식 로봇 유닛이 받침대 아래로 이동하여 전체 미니 로드 시스템을 운반할 수 있다. 받침대는 선택적으로 레일 복도에 연결될 수 있으며, 이는 결과적으로 재고 캐리어의 위치에 따라, 전체 미니 로드 시스템(101)의 수평 이동을 허용한다.
다른 형태들에서, 미니 로드 시스템(101)은 자율 이동식 로봇 유닛(102)의 상부 표면에 부착될 수 있다. 자율 이동식 로봇 유닛(102)은 그 에너지 공급을 통해 미니 로드 시스템(101)에 에너지를 공급한다. 자율 이동식 로봇 유닛(102)의 상부 표면에는, 필요한 하네스(harness)가 미니 로드 시스템(101)에 도달하여 연결될 수 있는 개구부가 있다. 이러한 방식으로, 자율 이동식 로봇 유닛(102)은 미니 로드 시스템(101)에 에너지를 공급하여 이동식 재고 캐리어(104)로/로부터 컨테이너(111)에 도달, 적재(load) 및 하역(unload)할 수 있도록 한다. 또한, 자율 이동식 로봇 유닛(102)은 창고 및/또는 주문 처리 센터(fulfilment center) 주변에서 미니 로드 시스템(101)을 운반할 수도 있다. 당업자는 자율 이동식 로봇 유닛(102)에 의해 미니 로드 시스템(101)에 에너지를 제공하는 것이 더 생태학적이고 지속 가능하다는 것을 이해할 수 있지만, 다른 형태에서 미니 로드 시스템(101)은 자율적일 수 있고, 충전 가능하거나 일회용인, 플러그(plug) 또는 에너지 저장 장치를 포함할 수 있다.
예를 들어, 자율 이동식 로봇 유닛은 이동식 재고 캐리어(104)가 부착된 미니 로드의 받침대 아래로 이동하고, 시스템을 들어 올려 이동식 재고 캐리어(107) 옆으로 이동시켜 그에 보관된 컨테이너를 가져올 수 있다. 이론적인 대략의 예상되는 제한된 선형 및 각도 편차로 인해, 이동식 재고 캐리어(107)는 작은 위치 결함(일반적으로 10mm 미만의 측면 및 0.5도 미만의 각도 결함)을 가질 수 있으며, 이는 계산되지 않으면, 그립퍼(gripper)가 트레이 또는 이동식 재고 캐리어의 프레임과 잠재적인 충돌을 초래할 수 있다. 이러한 원치 않는 결함을 제거하기 위해, 미니 로드 시스템(101)의 기구는 이동 중에 스트림 비디오(stream video)를 생성할 수 있는 카메라 및 조명 시스템을 구비한다. 스트림 비디오는 소프트웨어 수단에 의해 추가로 처리되며 타겟 컨테이너를 가져오기 위한 그립핑 수단(gripping means)을 지시한다. 보다 구체적으로, 비디오는 임의의 측면 또는 각도 오차를 이해할 수 있고, 폐쇄 루프 제어에서 그립퍼를 제어하는 모터가 컨테이너를 가져오기 전에 그립퍼의 최종 위치를 보정하는 임의의 이러한 오차를 보상하도록 안내할 수 있는 맞춤형 소프트웨어에 의해 연속적으로 분석된다. 이 시스템을 "비지오 서보잉" 시스템이라고도 한다. 비지오 서보잉의 지원으로 그립퍼 작동에 필요한 정밀도가 달성되어 시스템이 원활하게 작동한다.
다른 형태들에서, 자율 이동 로봇은 결합된 미니 로드 및 이동식 재고 캐리어(104)를 또 다른 이동식 재고 캐리어(107) 옆으로 이동시키고 있으며, 제 1 도너 재고 컨테이너는 미니 로드 그립퍼에 의해 인출되고 그립퍼의 비지오 서보잉 시스템에 의해 안내되고 이동식 재고 캐리어(104, 107) 상의 보관 지점에 적합한 정확도로 배치된다.
본 개시 및 첨부된 청구항들에 따른 시스템은, 적어도 하나의 이동식 재고 캐리어, 자율 이동식 로봇 유닛 및 미니 로드 시스템을 포함하며, 이들 모두는 별개의 장치들로서 독립적으로 작동하며, 온라인 주문을 처리하고 배달하는 것과 관련된 모든 기능뿐만 아니라 상점, 편의점 등과 같이 임의의 브릭(brick) 및 몰타르(mortar) 매장에 재고를 공급해야 하는 모든 유통 센터의 모든 기능을 지원할 수 있다.
예를 들어, 재고가 창고 또는 주문 처리 센터, 예를 들어 재고 접수 스테이션(inventory receival station)(114)(도 14)에 접수될 때, 그것은 일반적으로 팔레트(115)에 적재된 컨테이너 또는 박스에 포장된다(도 14). 재고를 창고에 효율적으로 보충하기 위해, 자율 이동식 로봇 유닛(102)은 재고 접수 스테이션(114)(도 14)에서 복수의 빈 트레이들(111)을 갖는 이동식 재고 캐리어(104)를 운반하고 재고 접수 스테이션을 서빙하는 고정식 미니 로드의 받침대 상에 놓는다. 미니 로드 시스템(101)은 이동식 재고 캐리어(104)로부터 빈 트레이(111)를 잡고 원하는 재고를 트레이(111)에 배치하는 작업자에게 제공한다. 작업의 용이성을 위해, 팔레트로부터 인바운딩 재고(inbounding inventory)를 갖는 박스(117)는 이미 작업대(working bench)(116)에 있을 수 있으며, 따라서 작업자가 원하는 재고를 트레이 내에 배치하는 것을 더 용이하게 한다(도 14 참조). 이동식 재고 캐리어(104)의 모든 트레이들(111)이 원하는 재고로 채워질 때까지 동일한 프로세스가 계속해서 반복된다. 모든 트레이들이 채워지면, 자율 이동식 로봇 유닛은 이동식 재고 캐리어(104)를 재고 보관소에 가까운 위치로 운반하고, 여기서 또 다른 미니 로드 시스템(101)은 이 채워진 이동식 재고 캐리어(104)를 접수하기 위해 대기한 다음 재고 보관 영역에 보관되는 이동식 재고 캐리어(107)와 같은 다른 재고 캐리어에 각각의 컨테이너(111)를 보관하기 위해 자율 이동식 로봇 유닛에 의해 이동된다. 예를 들어, 이동식 재고 캐리어의 방향으로 인해 보관 장소의 특정 보관 위치에 접근할 수 없는 경우(예: 컨테이너를 보관하는 이동식 재고 캐리어의 슬롯이 미니 로드가 서 있는 복도를 향하지 않는 경우) 그 다음 또 다른 자율 이동식 로봇 유닛이 이동식 재고 캐리어 아래로 이동하고 이를 들어 올려 최대 180도까지 회전시켜, 미니 로드 그립퍼가 이동식 재고 캐리어의 타겟 보관 슬롯에 접근할 수 있도록 한다.
다른 실시 형태들에서, 주문 처리 스테이션에 재고 품목을 공급하기 위한 방법이 제공되며, 상기 방법은:
a) 주문 처리 센터의 재고 영역에서 교환 지점까지 제 1 자율 이동식 로봇 유닛(102)에 의해 하나 이상의 채워진 도너 컨테이너를 갖는 제 1 이동 재고 캐리어의 운반하는 단계,
b) 미니 로드 시스템에 의해 제 1 이동식 재고 캐리어(104, 107)의 하나 이상의 컨테이너(111)를 제 2 이동식 재고 캐리어(104, 107)를 적재(loading)하는 단계 - 상기 제 2 이동식 재고 캐리어(104, 107)는 적재 전에 비워 있음 -,
c) 제 2 이동식 재고 캐리어(104, 107)가 컨테이너로 완전히 적재될 때까지 단계 a) 및 단계 b)를 반복하는 단계,
d) 자율 이동식 로봇 유닛(102)에 의해 완전 적재된 제 2 이동식 재고 캐리어(104, 107)를 주문 처리 센터의 피킹 스테이션(picking station)으로 운반하는 단계,
e) 피킹 스테이션에서 미니 로드 시스템(101)의 받침대 상에 제 2 이동식 재고 캐리어(104, 107)를 운반하는 단계,
f) 제 2 이동 재고 캐리어(104, 107)로부터 제 1 도너 컨테이너를 선택하고 작업자에게 제 1 도너 컨테이너를 전달하는 단계,
g) 작업자가 제 1 도너 컨테이너에서 적어도 하나의 품목을 선택하고 상기 품목을 주문 컨테이너 내에 배치하는 단계
를 포함하고,
단계 f) 및 단계 g)는 작업자가 모든 도너 컨테이너들로부터 품목들을 선택하고 주문 컨테이너들 내에 배치할 때까지 반복된다.
추가 단계에서, 자율 이동식 로봇 유닛이 이동식 재고 캐리어 아래에 도착하여, 이를 받침대로부터 들어 올려 재고 보관 영역으로 다시 이동시켜 도너 트레이를 대응하는 이동식 재고 캐리어의 원래 보관 슬롯으로 복귀시킨다.
이러한 방법은 클라이언트의 모든 주문을 빠르고 정확하게 주문 처리하는 것을 보장하는 동시에, 시스템의 모든 컴포넌트들이 조화롭게 협력하여 배달 및 재고 캐리어를 선택한 위치로 운반하여 선택된 상품을 채우고 작업자에게 배달하기 때문에 후속 주문이 합리적인 시간 내에 이용될 수 있다는 것을 보장한다.
예를 들어, 본 개시에 따른 시스템(100)은 재료 및 상품의 핸들링을 위해 상이한 위치들에서 사용될 수 있다. 바람직한 실시 형태에서, 시스템은 온라인 주문을 주문 처리하기 위해 창고에서 사용된다. 주문의 주문 처리는 재고 보충 스테이션, 재고 영역, 피킹 스테이션 및 보관 영역을 포함하는 창고의 주문 처리 센터에서 이루어질 수 있다.
이러한 시스템은 또한 매장, 특히 편의점에 필요한 재고를 공급하는 데에도 사용할 수 있는데, 이는 매우 제한된 보관 용량으로 인해, 고유한 재고 보관 유닛(SKU: unique stock keeping unit)이 들어 있는 팔레트들 또는 심지어 박스들에 재고를 저장할 수 없고, 여러 개의 서로 다른 고유한 재고 보관 유닛들(SKUs)이 들어 있는 컨테이너들에만 재고를 보관할 수 있게 한다.
Claims (17)
- 컨테이너 핸들링 시스템(100)으로서,
컨테이너(111)를 보관하기 위한 적어도 하나의 이동식 재고 캐리어(mobile inventory carrier)(104, 107),
상기 적어도 하나의 이동식 재고 캐리어(104, 107)로부터 컨테이너(111)를 픽업(picking up) 또는 릴리즈하기 위한 그립핑 기구(gripping mechanism)를 포함하는 미니 로드 시스템(mini load system)(101),
적어도 하나의 자율 이동식 로봇 유닛(102)
을 포함하고,
상기 미니 로드 시스템(101), 상기 적어도 하나의 이동식 재고 캐리어(104, 107)와 상기 적어도 하나의 자율 이동식 로봇 유닛(102)은 별개의 장치이고 서로 독립적으로 작동하고,
상기 미니 로드 시스템(101)은 받침대(pedestal)(101a)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 이동식 재고 캐리어(104)는 상기 받침대(101a)에 부착되며,
상기 적어도 하나의 이동식 로봇 유닛 유닛(102)은 작업장 내에서 상기 미니 로드 시스템(101)과 상기 적어도 하나의 이동식 재고 캐리어(104)를 함께 이동시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 시스템(100). - 제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 이동식 재고 캐리어(107)는 작업장에 자유롭게 장착되고, 상기 적어도 하나의 자율 이동식 로봇 유닛(102)은 상기 이동식 재고 캐리어(107)를 들어 올리고 및/또는 회전시키도록 구성되는, 시스템(100). - 제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 이동식 로봇 유닛(102)은 작업장 내에서 상기 적어도 하나의 이동식 재고 캐리어(104, 107)를 운반하도록 구성되는, 시스템(100). - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 이동식 재고 캐리어(104)는 하나 이상의 휠(112)을 포함하는, 시스템. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 미니 로드 시스템(101)은 프레임(101b), 한 쌍의 갠트리 조인트(gantry joints)(101c, 101d) 및 컨테이너 핸들러(container handler)(101e)를 포함하는 갠트리 시스템을 포함하는, 시스템(100). - 제 5 항에 있어서,
상기 프레임(101b)은 받침대(101a)에 고정적으로 부착되는, 시스템. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 이동식 재고 캐리어(104)는 받침대(104c)를 포함하는, 시스템(100). - 제 7 항에 있어서,
상기 받침대(104c)는 레일 및 상기 레일에 결합된 하나 이상의 휠을 포함하는, 시스템(100). - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이동식 로봇 유닛(102)은 무선이고 통합된 충전식 배터리를 포함하는, 시스템(100). - 제 9 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 자율 이동식 로봇 유닛(102)의 배터리는 상기 미니 로드 시스템(101)에 전력을 공급하는, 시스템(100). - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 미니 로드 시스템(101)의 그립핑 기구는 적어도 하나의 카메라 및 적어도 하나의 조명 수단(lighting means)을 포함하는, 시스템(100). - 제 11 항에 있어서,
상기 그립핑 기구는 상기 이동식 재고 캐리어(107)의 각도 및/또는 선형 편차를 식별하여 상기 한 쌍의 갠트리 조인트(101c, 101d) 및 상기 컨테이너 핸들러(101e)의 이동을 안내하도록 구성되는, 시스템. - 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 카메라 및 상기 적어도 하나의 조명 수단은 스트림 비디오(stream video)를 생성하도록 구성되고,
상기 스트림 비디오는 소프트웨어 수단에 의해 처리되고 그립핑 수단이 타겟 컨테이너(target container)를 가져오도록 지시하는, 시스템(100). - 주문 처리 스테이션(fulfilment station)에 재고 품목을 공급하는 방법으로서,
a) 제 1 자율 이동식 로봇 유닛(102)에 의해 하나 이상의 채워진 도너 컨테이너를 갖는 제 1 이동식 재고 캐리어를 주문 처리 센터(fulfilment center)의 재고 영역에서 교환 지점으로 운반하는 단계,
b) 미니 로드 시스템에 의해 제 1 이동식 재고 캐리어(104, 107)의 하나 이상의 컨테이너(111)를 제 2 이동식 재고 캐리어(104, 107)에 적재하는 단계 - 상기 제 2 이동식 재고 캐리어(104, 107)는 적재하기 전에 비어 있음 -,
c) 상기 제 2 이동식 재고 캐리어(104, 107)가 컨테이너로 완전히 적재될 때까지, 단계 a 및 단계 b를 반복하는 단계,
d) 자동 이동식 로봇 유닛(102)에 의해 상기 완전히 적재된 제 2 이동식 재고 캐리어(104, 107)를 주문 처리 센터의 피킹 스테이션(picking station)으로 운반하는 단계,
e) 상기 제 2 이동식 재고 캐리어(104, 107)를 상기 피킹 스테이션에서 미니 로드 시스템(101)의 받침대 상에 운반하는 단계,
f) 상기 제 2 이동 재고 캐리어(104, 107)로부터 제 1 도너 컨테이너를 선택하고 상기 제 1 도너 컨테이너를 작업자에게 전달하는 단계,
g) 작업자가 상기 제 1 도너 컨테이너로부터 적어도 하나의 품목을 선택하고 그 품목을 주문 컨테이너 내에 넣는 단계
를 포함하고,
단계 f 및 단계 g는 작업자가 모든 도너 컨테이너로부터 품목들을 선택하고 그 품목들을 주문 컨테이너 내에 넣을 때까지 반복되는, 방법. - 제 14 항에 있어서,
- 자율 이동식 로봇 유닛(102)이 주문 처리 센터의 피킹 스테이션에 도착하는 단계,
- 상기 제 2 이동식 재고 캐리어(104, 107)가 미니 로드 시스템의 받침대 상에 놓이고 자율 이동식 로봇 유닛(102)에 의해 들어 올려지는 단계,
- 상기 자율 이동식 로봇 유닛(102)이 상기 제 2 이동식 재고 캐리어(104, 107)를 주문 처리 센터의 재고 영역으로 복귀시키고 이를 미니 로드 시스템(101)의 받침대 상에 놓는 단계
를 추가로 포함하는, 방법. - 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
상기 자율 이동식 로봇 유닛(102)은, 바람직하게는 프로세스에 관여하지 않거나 배터리가 낮은 레벨에 있을 때 자동으로 재충전되기 위해 충전 스테이션으로 이동하는, 방법. - 주문 처리 센터에서 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 컨테이너 핸들링 시스템(100)의 사용.
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