KR20240044473A

KR20240044473A - 화물 취급 장치, 보관 및 회수 시스템과 방법

Info

Publication number: KR20240044473A
Application number: KR1020247007713A
Authority: KR
Inventors: 필립 코르세; 네이든 캔썰
Original assignee: 오카도 이노베이션 리미티드
Priority date: 2021-08-13
Filing date: 2022-08-12
Publication date: 2024-04-04
Also published as: GB202111638D0; GB2611863A; GB202201019D0; GB2611863B; GB2609683A; EP4384459A1; CN117715840A; AU2022327771A1; WO2023017184A1; GB202211853D0; CA3228421A1

Abstract

보관 구조에서 스택으로 배치된 컨테이너를 들어올리고 이동시키기 위한 화물 취급 장치. 보관 구조는 컨테이너 스택 위에서 복수의 격자 셀을 정의하는 격자 패턴으로 배치된 트랙 구조를 포함한다. 화물 취급 장치는: 트랙 구조 상에서 화물 취급 장치를 수평으로 이동시키도록 구성된 구동 어셈블리; 스택에서 컨테이너를 들어올리도록 구성된 리프팅 기구; 전력원; 및 전력원에 전기적으로 연결되도록 구성된 외부에서 접근 가능한 전력원 구획을 포함한다. 전력원 구획은 수직 방향으로 전력원을 제거 가능하게 수용하도록 추가로 구성된다.

Description

화물 취급 장치, 보관 및 회수 시스템과 방법

본 발명은 교환 가능한 전력원을 가진 화물 취급 장치 및 보관 시스템에서 작동하는 화물 취급 장치의 전력원을 교환하는 방법에 관한 것이다.

일부 상업 및 산업 활동에는 수많은 다양한 제품을 보관하고 회수할 수 있는 시스템이 필요하다. WO2015/185628A2는 보관 컨테이너 스택이 격자 보관 구조 내에 배치되는 보관 및 회수 시스템을 설명한다. 컨테이너는 격자 보관 구조의 상단에 위치한 레일 또는 트랙 상에서 작동하는 화물 취급 장치에 의해 위에서 접근된다.

각각의 화물 취급 장치는 재충전 가능한 배터리에 의해 작동된다. 재충전 가능한 배터리는 일반적으로 화물 취급 장치를 트랙 구조의 가장자리에 위치한 충전 스테이션으로 구동하여 현장에서 충전된다. 화물 취급 장치는 배터리가 재충전되는 동안 충전 스테이션에 정지되어 있는다. 충전 기간은 화물 취급 장치의 다운타임(downtime)의 중요한 원인이며 수 시간 단위일 수 있다.

충전 다운타임 문제를 완화하기 위해, 화물 취급 장치는 교환 가능한 배터리로 전력원을 공급받을 수 있다. 화물 취급 장치의 배터리가 고갈되면, 고갈된 배터리를 완전히 충전된 배터리로 교환하므로, 충전 다운타임이 배터리를 충전하는 시간이 아니라 배터리를 교환하는 데 걸리는 시간으로 줄어든다.

WO2015104263은 아래 놓인 보관 시스템으로부터 보관 컨테이너를 들어올리기 위한 원격으로 작동되는 차량을 개시한다. 원격으로 작동되는 차량은 차량 본체에 해제 가능하게 결합된 주 전력원을 포함한다. 주 전력원이 거의 고갈되면, 차량은 고갈된 주 전력원을 차량에서 충전 스테이션으로 분리하여 전달하도록 구성되어 있는 정지된 충전 스테이션에 접근한다. 고갈된 주 전력원을 충전 스테이션으로 전달한 후, 차량은 충전된 주 전력원과 연결하기 위해 다른 충전 스테이션으로 이동한다.

WO2015104263의 시스템에는 여러 가지 단점이 있다. 첫째, 차량은 전력원 교환을 완전히 완료하기 위해 두 개의 충전 스테이션 사이를 이동해야 하며, 이는 시간과 효율성을 요구한다. 둘째, 주 전력원이 제거된 후에 차량이 이동해야 하기 때문에, 차량은 이러한 기간 동안 차량에 동력을 공급하기 위한 보조 동력원이 필요하다. 보조 전력원을 제공해야 하면 비용이 증가하고, 차량 내 공간이 줄어들며, 차량 회로 및 제어 시스템의 복잡성이 증가한다.

WO2019092029는 단일 충전 스테이션 어셈블리가 어셈블리 상에서 수직으로 이동할 수 있는 다수의 수직으로 배치된 충전 스테이션을 포함하는 시스템을 개시한다. 이것은 차량이 단일 충전 스테이션 어셈블리와 상호 작용하여 전력원을 교환할 수 있게 해준다. 그러나, 차량은 여전히 전력원 교환을 완전히 완료하기 위해 충전 스테이션 어셈블리를 향해서 및 충전 스테이션 어셈블리로부터 멀어지는 방향으로 수평으로 이동해야 하므로, WO2019092029의 시스템은 위에서 설명한 WO2015104263의 시스템과 동일한 단점을 갖는다.

따라서, 효율적인 방식으로 화물 취급 장치의 다운타임을 감소시키는 화물 취급 장치 및 보관 시스템이 필요하다.

본 발명은 첨부된 청구범위에 정의되어 있다.

화물 취급 장치

트랙 구조를 포함하는 보관 구조에서 스택으로 배치된 컨테이너를 들어올리고 이동시키기 위한 화물 취급 장치가 제공된다. 트랙 구조는 제1 세트의 트랙 및 제2 세트의 트랙을 포함하며, 제1 세트의 트랙은 제1 방향으로 연장되고, 제2 세트의 트랙은 제2 방향으로 연장되며, 제2 방향은 제1 방향에 실질적으로 수직하여, 컨테이너 스택 위에서 복수의 격자 셀을 정의하는 격자 패턴을 형성한다. 화물 취급 장치는 다음을 포함한다:

트랙 구조 상에서 화물 취급 장치를 수평으로 이동시키도록 구성된 구동 어셈블리;

스택에서 컨테이너를 들어올리도록 구성된 리프팅 기구;

전력원; 및

전력원에 전기적으로 연결되도록 구성된 외부에서 접근 가능한 전력원 구획으로서, 전력원 구획은 수직 방향으로 전력원을 제거 가능하게 수용하도록 추가로 구성되는, 전력원 구획.

전력원이 수직 방향으로 삽입 및 제거될 수 있게 하는 전력원 구획을 제공함으로써, 화물 취급 장치는, 특히 전력원이 수평 방향으로 교환되는 배경기술 섹션에서 설명한 것과 같은 화물 취급 장치에 대비하여, 적어도 다음과 같은 이점을 가진다:

- 전력원 구획은 외부에서 접근이 가능하므로, 화물 취급 장치의 본체를 열지 않고도 전력원이 편리하고 효율적으로 교환될 수 있다. 이것은 또한 화물 취급 장치가 트랙 구조 상에 남아 있는 동안 전력원이 교환될 수 있게 해준다.

- 화물 취급 장치는 전력원을 교환하기 위해 특정 측면을 제공할 필요가 없으며, 이것은 화물 취급 장치가 트랙 구조 상에서 배향되는 방법 및 전력원 교환을 위한 주변 장비의 위치에 대한 유연성을 제공한다.

- 화물 취급 장치는 전력원을 교환하기 위해 수평 방향으로 이동할 필요가 없으며, 이것은 트랙 구조 상에서 공간을 확보하고, 화물 취급 장치가 전력원이 제거된 후에 구동 어셈블리에 전력을 공급하기 위한 보조 전력원을 가질 것을 요구하지 않는다.

- 화물 취급 장치는, 반력이 수직 방향으로 제공되고 화물 취급 장치 아래에서 트랙 구조에 의해 제공되기 때문에, 전력원이 삽입되거나 제거될 때 화물 취급 장치가 움직이는 것을 방지하기 위해 수평 반력(예컨대, 제동 메커니즘을 사용하여)을 제공할 필요가 없다.

전력원은 배터리일 수 있다. 배터리는 재충전 가능한 배터리일 수 있다.

전력원 구획은 화물 취급 장치의 위로부터 외부에서 접근 가능하다. 전력원 구획은 상향 개구를 포함할 수 있고, 전력원 구획은 상향 개구를 통해 아래쪽 방향으로 전력원을 제거 가능하게 수용하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 전력원을 전력원 구획에 삽입하는 것과 전력원과 전력원 구획 사이를 전기적으로 연결하는 것이 전력원의 무게와 중력에 의해 자연적으로 도움을 받는다.

상향 개구는 화물 취급 장치의 외부 본체(예를 들어, 외부 케이싱)에 의해 정의될 수 있다. 상향 개구는 화물 취급 장치의 외부 본체의 외부 상단 면 또는 표면에서 정의될 수 있다.

전력원 구획은 상향 개구를 정의하는 측벽을 포함할 수 있다.

상향 개구는 전력원 구획을 향해 아래쪽으로 테이퍼지는 하나 이상의 위치결정 표면에 의해 적어도 부분적으로 정의될 수 있다. 이러한 방식으로, 전력원이 전력원 구획에 삽입될 때 전력원이 전력원 구획과 정확하게 정렬될 필요가 없다. 대안적으로 또는 추가적으로, 전력원의 바닥은 하나 이상의 테이퍼진 위치결정 표면을 포함할 수 있다.

전력원 구획은, 전력원이 전력원 구획에 수용될 때 화물 취급 장치의 외부 본체 내에 완전히 위치되도록, 화물 취급 장치의 외부 본체(예를 들어, 외부 케이싱) 내에 완전히 위치될 수 있다. 대안적으로, 전력원 구획은, 전력원 구획에 수용될 때 전력원의 일부분이 외부 본체 밖으로 돌출되도록, 화물 취급 장치의 외부 본체 내에 부분적으로만 위치될 수 있다. 이것은 더 많이 노출된 표면으로 인해 전력원 구획으로부터 전력원을 제거하는 데 도움이 될 수 있으며, 화물 취급 장치의 외부 본체 내부에 다른 구성요소를 위한 공간을 확보할 수 있다. 전력원 구획은 대안적으로 화물 취급 장치의 외부 본체 상에 위치될 수 있는데, 즉, 전력원 구획은 화물 취급 장치의 외부 본체의 외부에 위치될 수 있다. 예를 들어, 전력원 구획은 외부 본체의 상단에 위치될 수 있다.

전력원 구획은 바닥벽 및/또는 하나 이상의 측벽에 의해 적어도 부분적으로 정의될 수 있다. 전력원 구획은 측면과 바닥에서 전력원을 완전히 또는 부분적으로 물리적으로 둘러쌀 수 있다. 전력원 구획의 측벽은 전력원의 측벽 상에 대응하는 설부(돌출부)를 수직으로 수용하도록 형상화되고 구성된 수직으로 연장되는 홈을 포함할 수 있어서, 전력원이 측벽에 대해 수평 방향으로 이동하는 것이 제한된다. 이러한 배치에 의해, 전력원 구획은 전력원의 둘레가 측벽으로 완전히 둘러싸일 필요 없이 전력원의 수평 이동을 억제할 수 있다.

전력원 구획에 전기적으로 연결될 때, 전력원은 화물 취급 장치의 하나 이상의 전기적 또는 전자적 구성요소(예컨대, 구동 어셈블리 및/또는 리프팅 기구)에 전력을 제공할 수 있다.

전력원 구획은, 전력원이 전력원 구획 내에 수직으로 수용되면 전력원에 전기적으로 연결되고, 전력원이 전력원 구획으로부터 수직으로 제거되면 전력원과 전기적으로 분리되도록 구성될 수 있다. 즉, 전력원을 전력원 구획에 수직으로 삽입하는 행위에 인해 전력원이 전력원 구획에 자동으로 전기적으로 연결되게 된다.

전력원 구획은, 전력원이 전력원 구획 내로 수직으로 수용될 때 전력원의 대응하는 전기 커넥터에 전기적으로 연결되고, 전력원이 전력원 구획에서 수직으로 제거될 때 전력원의 전기 커넥터로부터 전기적으로 분리되도록 구성된 전기 커넥터를 포함할 수 있다. 전력원 구획의 전기 커넥터는 수형 커넥터를 포함할 수 있고, 전력원의 전기 커넥터는 암형 커넥터를 포함할 수 있으며, 그 반대도 가능하다. 전기 커넥터는 대안적으로 전기 접점을 포함할 수 있다.

전력원 구획과 전력원의 전기 커넥터들은 서로 반대되는 수직 방향을 향할 수 있다. 전력원 구획의 전기 커넥터는 위쪽을 향할 수 있고, 전력원의 전기 커넥터는 아래쪽을 향할 수 있다. 전력원 구획의 상향 전기 커넥터는 전력원 구획의 바닥벽에 제공될 수 있고, 전력원의 하향 전기 커넥터는 전력원의 바닥벽에 제공될 수 있다.

대안적으로, 전력원 구획과 전력원의 전기 커넥터들은 반대되는 수평 방향을 향할 수 있다. 전기 커넥터들은 전력원 구획과 전력원의 대향하는 측벽에 제공될 수 있다. 전력원 구획의 전기 커넥터 및/또는 전력원의 전기 커넥터는 전력원이 전력원 구획 내에 삽입될 때 전기 커넥터가 서로 접촉하도록 수평 방향으로 편향될 수 있다.

화물 취급 장치는 전력원 구획 내의 전력원을 해제 가능하게 잠그도록 구성된 잠금 기구를 더 포함할 수 있다. 잠금 기구는 화물 취급 장치가 이동 중이거나 또는 화물 취급 장치가 넘어지는 경우 전력원 구획 내에 전력원을 유지하는 데 도움이 된다.

전력원 구획은, 전력원 구획 상에/내에 또는 전력원 상에 위치하는 제1 잠금 부재, 및 전력원 상에 또는 전력원 구획 상에/내에 위치하는 제2 잠금 부재를 각각 포함할 수 있고, 제1 잠금 부재는, 전력원이 전력원 구획으로부터 수직으로 이동하는 것을 방지하기 위해 제1 잠금 부재가 제2 잠금 부재를 수직 방향으로 차단하는 잠금 위치와, 전력원이 전력원 구획으로부터 수직으로 자유롭게 이동할 수 있는 해제 위치 사이에서 이동하도록 구성된다.

제1 및 제2 잠금 부재는 제1 잠금 부재가 잠금 위치에 있을 때 수직 방향으로 서로 직접 대향하도록 구성된 수직으로 대향하는 차단 표면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전력원 구획의 잠금 부재는 하향 차단 표면을 포함할 수 있고, 전력원의 잠금 부재는 전력원이 전력원 구획으로부터 수직으로 들어올려지는 것을 방지하기 위해 제1 잠금 부재가 잠금 위치에 있을 때 맞물리도록 구성된 상향 차단 표면을 포함할 수 있다.

제1 잠금 부재는 돌출부(예를 들어, 핀, 바, 후크 등)를 포함할 수 있고, 제2 잠금 부재는 오목부 또는 돌출부(예를 들어, 림, 리브 등)를 포함할 수 있다. 제2 잠금 부재는 전력원의 상단면일 수 있다.

제1 잠금 부재는 잠금 위치와 해제 위치 사이에서 선형으로(예를 들어, 수평 방향으로) 이동하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 제1 잠금 부재는 피봇식으로 장착되어, 잠금 위치와 해제 위치 사이에서 피봇식으로 회전하도록 구성될 수 있다.

잠금 기구는 제1 및 제2 잠금 부재를 선택적으로 결합 및/또는 분리하도록 구성된 액추에이터(예를 들어, 전기 액추에이터)를 포함할 수 있다.

잠금 기구는 전력원 구획 내로의 전력원의 수직 삽입이 예컨대, 기계적 잠금 기구에 의해 전력원 구획 내의 전력원을 자동으로 잠그도록 구성될 수 있다.

제1 잠금 부재는 잠금 위치를 향해 편향될 수 있다. 예를 들어, 제1 잠금 부재는 스프링에 의해 편향될 수 있거나, 또는 제1 잠금 부재는 해제 위치를 향해 변형된 후 잠금 위치로 복귀하는 탄성 재료로 만들어질 수 있다. 제1 및/또는 제2 잠금 부재의 표면은, 전력원 구획 내로 전력원을 수직으로 삽입하면 제2 잠금 부재가 제1 잠금 부재와 맞물려, 제2 잠금 부재가 수직으로 이동하여 제1 잠금 부재를 지날 때까지 제1 잠금 부재를 편향력에 대항하여 해제 위치를 향하여 이동시키도록 하는 기하학적 형상(예를 들어, 테이퍼진 표면)을 가질 수 있다.

잠금 기구는 활성화될 때 편향력에 대항하여 제1 잠금 부재를 해제 위치로 이동시키도록 구성된 해제 기구를 포함할 수 있다. 예를 들어, 해제 기구는 제1 잠금 부재에 기계적으로 연결되고 편향력에 대항하여 제1 잠금 부재를 해제 위치를 향해 이동시키도록 구성된 해제 부재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 해제 부재는 버튼이 눌려질 때 제1 잠금 부재를 해제 위치로 이동시키고, 버튼이 해제될 때 편향력 하에서 제1 잠금 부재가 잠금 위치로 복귀하도록 구성된 버튼을 포함할 수 있다.

잠금 기구는, 전력원이 전력원 구획에 대해 제1 방향으로 수직 축 주위로 회전될 때 전력원 구획 내의 전력원을 잠그고, 전력원이 전력원 구획에 대해 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 수직 축 주위로 회전될 때 전력원 구획으로부터 전력원을 해제하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 잠금 기구는 나사식 커플링 또는 베이요넷(bayonet) 커플링을 포함할 수 있다.

잠금 기구는 전력원과 전력원 구획을 자기적으로 결합하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 전력원 구획은 전자석을 포함할 수 있고, 전력원은 강자성 부분을 포함할 수 있거나, 그 반대일 수 있으며, 전자석을 활성화하면 전력원이 전력원 구획으로부터 수직으로 제거되는 것을 방지하고, 전자석을 비활성화하면 전력원이 전력원 구획에서 수직으로 제거되는 것이 가능하다.

전력원은 종축을 갖는 원통형 외부 케이싱을 포함할 수 있고, 전력원 구획은 종축이 수직으로 배향되도록 전력원을 수용하도록 구성될 수 있다. 전력원 구획은 대응하는 원통형 형상을 가질 수 있다. 원통형 전력원은 수직 축에 대한 전력원의 각도 배향에 관계없이 전력원이 전력원 구획에 수직으로 수용될 수 있다는 점에서 유리할 수 있다. 원통형 외부 케이싱은 또한 위에서 언급한 회전 잠금 기구를 위한 전력원 구획에 대한 전력원의 회전을 용이하게 할 수 있다.

화물 취급 장치는 리프팅 기구에 의해 들어올려진 컨테이너를 수용하기 위한 컨테이너 수용 공간을 포함할 수 있고, 전력원 구획은 컨테이너 수용 공간 위에 위치할 수 있다. 화물 취급 장치는 하부 부분 및 하부 부분 위에 배치된 상부 부분을 포함하는 본체를 포함할 수 있다. 하부 부분은 컨테이너 수용 공간을 수용할 수 있다. 상부 부분은 전력원 구획을 적어도 부분적으로 수용할 수 있다. 상부 부분은 또한 리프팅 기구의 구성요소(예를 들어, 모터) 및/또는 무선 통신 구성요소와 같은 다른 구성요소를 수용할 수도 있다.

리프팅 기구는 컨테이너를 해제 가능하게 파지하도록 구성된 파지 장치를 포함할 수 있다. 리프팅 기구는 화물 취급 장치에 대해 파지 장치를 상승 및 하강시키도록 구성될 수 있다.

보관 및 회수 시스템

다음을 포함하는 보관 및 회수 시스템이 제공된다:

트랙 구조를 포함하는 보관 구조 - 상기 트랙 구조는 제1 세트의 트랙 및 제2 세트의 트랙을 포함하며, 제1 세트의 트랙은 제1 방향으로 연장되고, 제2 세트의 트랙은 제2 방향으로 연장되며, 제2 방향은 제1 방향에 실질적으로 수직하여 복수의 격자 셀을 정의하는 격자 패턴을 형성함 -;

보관 구조 내에 배치된 복수의 컨테이너 스택 - 각 스택은 격자 셀 아래에 배치됨 -;

트랙 구조 상에서 수평으로 이동하도록 구성된 위에 정의된 바와 같은 화물 취급 장치; 및

전력원을 해제 가능하게 유지하고, 전력원을 전력원 구획으로부터 수직으로 제거 및/또는 전력원 구획에 수직으로 삽입하기 위해 화물 취급 장치에 대해 수직으로 이동하도록 구성됨 엔드 이펙터를 포함하는 전력원 교환 장치.

엔드 이펙터는 화물 취급 장치에 대해 수평으로 이동하도록 추가로 구성될 수 있다. 엔드 이펙터는 수직 축을 중심으로 회전하도록 추가로 구성될 수 있다. 엔드 이펙터는 수평 축을 중심으로 회전하도록 추가로 구성될 수 있다.

전력원 교환 장치는 트랙 구조 상에 또는 그에 인접하게 위치한 베이스를 포함할 수 있고, 엔드 이펙터는 베이스에 대해 이동 가능할 수 있다.

베이스는 트랙 구조에 대해 수평으로 이동할 수 있다. 이것은 전력원 교환 장치가 트랙 구조 상의 하나 이상의 위치에서 화물 취급 장치의 전력원을 교환할 수 있게 해준다. 예를 들어, 베이스는 트랙 구조의 외부 둘레에 인접한 플랫폼 상에서 이동 가능할 수도 있거나, 또는 베이스는 트랙 구조 상에서 이동 가능할 수도 있다.

베이스는 트랙 구조에 대해 고정될 수 있다. 예를 들어, 베이스는 트랙 구조의 외부 둘레에 인접한 플랫폼에 고정될 수 있거나, 또는 베이스는 트랙 구조, 예를 들어 격자 셀 상에 고정될 수 있다.

전력원 교환 장치는 트랙 구조의 적어도 일부분의 바로 위에 장착된 프레임을 포함할 수 있고, 엔드 이펙터는 프레임에 의해 트랙 구조 위에 지지될 수 있다.

프레임은 수평 빔을 포함할 수 있고, 엔드 이펙터는 수평 빔을 따라 수평으로 이동하도록 구성될 수 있다. 수평 빔은 일렬의 격자 셀 위에 장착될 수 있다. 수평 빔은 수평 빔을 따라 수평으로 이동 가능한 캐리지를 포함할 수 있고, 캐리지는 엔드 이펙터를 지지할 수 있으며, 엔드 이펙터는 캐리지에 대해 수직으로 이동하도록 구성될 수 있다.

수평 빔은 수평 빔의 대향 단부에서 아래쪽으로 연장되는 다리에 의해 트랙 구조 위에 지지될 수 있다. 다리는 트랙 구조에 대해 고정될 수 있다. 대안적으로, 다리는 수평 빔의 종축에 수직인 수평 방향으로 트랙 구조에 대해 이동할 수 있다. 이것은 수평 빔이 복수의 열의 격자 셀 위에서 이동할 수 있게 한다.

지지 다리 대신에, 수평 빔은 2개의 대향 벽 사이에서 지지되거나, 또는 건물 천장이나 프레임워크를 둘러싼 다른 구조물로부터 지지될 수 있다. 수평 빔은 빔의 종축에 수직인 수평 방향으로 이동 가능할 수 있다. 예를 들어, 수평 빔은 대향하는 레일을 따라 이동하기 위해 2개의 대향하는 레일 사이에 장착될 수 있다. 이것은 수평 빔이 복수의 열의 격자 셀 위에서 이동할 수 있게 한다.

엔드 이펙터는 전력원을 유지하기 위한 유지 위치와 전력원을 해제하기 위한 해제 위치 사이에서 선택적으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 엔드 이펙터는 전력원을 잡고 해제하기 위해 서로를 향해 또한 서로로부터 멀어지는 방향으로 움직이도록 구성된 2개 이상의 파지 부재를 포함하는 그리퍼(gripper)의 형태일 수 있다.

엔드 이펙터는 화물 취급 장치가 복수의 지정된 격자 셀 중 어느 하나에 있을 때 전력원 구획으로부터 전력원을 제거 및/또는 전력원 구획 내에 전력원을 삽입하도록 구성될 수 있다. 즉, 전력원 교환 장치는 복수의 지정된 격자 셀 중 어느 하나로 엔드 이펙터를 이동시켜, 화물 취급 장치가 복수의 지정된 격자 셀 중 어느 하나에 있을 때, 엔드 이펙터가 전력원 구획으로부터 전력원을 제거 및/또는 전력원 구획 내로 전력원을 삽입할 수 있도록 구성될 수 있다. 이것은 화물 취급 장치가 오작동하여 지정된 격자 셀 중 하나를 차단하는 경우라도 전력원 교환 장치가 계속 작동하도록 해준다.

전력원은 강자성 부분을 포함할 수 있고, 엔드 이펙터는 강자성 부분을 통해 전력원을 해제 가능하게 유지하기 위한 전자석을 포함할 수 있다.

전력원 교환 장치는 로봇 팔일 수 있다. 로봇 팔은 단일 축 로봇 팔, 2축, 3축, 4축, 5축 또는 6축 로봇 팔, 또는 6축 이상의 로봇 팔일 수 있다. 로봇 팔은 다관절식(articulated) 로봇 팔일 수 있다. 로봇 팔은 갠트리(gantry) 또는 데카르트(Cartesian) 로봇일 수 있다.

전력원 교환 장치는, 사용 시 화물 취급 장치의 전력원 구획으로부터 전력원을 수직으로 제거하도록 구성된 제1 엔드 이펙터 및, 사용 시 화물 취급 장치의 전력원 구획 내에 전력원을 수직으로 삽입하도록 구성된 제2 엔드 이펙터를 포함할 수 있다.

보관 및 회수 시스템은 전력원을 수용하도록 구성된 적어도 하나의 전력원 홀더를 포함하는 전력원 보관 스테이션을 더 포함할 수 있다. 전력원 교환 장치는 사용 시 화물 취급 장치와 전력원 보관 스테이션 사이에서 전력원을 이동시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 전력원 교환 장치는 고갈된 전력원을 화물 취급 장치의 전력원 구획으로부터 전력원 보관 스테이션의 전력원 홀더로 이동시키고, 교체 전력원을 전력원 보관 스테이션의 전력원 홀더로부터 화물 취급 장치의 전력원 구획으로 이동시키도록 구성될 수 있다.

전력원은 재충전 가능한 전력원일 수 있고, 전력원 홀더는 전력원 홀더 내에 수용될 때 재충전 가능한 전력원을 충전하도록 구성될 수 있다.

전력원 홀더는 전력원을 수평 방향으로 제거 가능하게 수용하도록 구성될 수 있다. 엔드 이펙터는, 전력원 구획으로부터의 삽입 또는 제거를 위한 수직 배향과, 전력원 홀더로부터의 삽입 또는 제거를 위한 수평 배향 사이에서, 수평 축 주위로 전력원을 배향시키도록 구성될 수 있다.

전력원 홀더는 예를 들어, 위에서 수직 방향으로 전력원을 제거 가능하게 수용하도록 구성될 수 있다. 전력원 보관 스테이션은, 전력원 홀더가 위에서 엔드 이펙터에 접근할 수 있는(전력원 홀더가 위에서 수직 방향으로 전력원을 제거 가능하게 수용하도록 허용할 수 있도록) 제시 위치와, 전력원 홀더가 위에서 엔드 이펙터에 접근할 수 없는 보관 위치 사이에서, 전력원 홀더를 이동시키도록 구성될 수 있다.

전력원 홀더는 보관 위치와 제시 위치 사이에서 수평으로 이동하도록 구성될 수 있다.

전력원 홀더는 보관 위치와 제시 위치 사이에서 수직으로 이동하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 전력원 보관 스테이션은 전력원 홀더가 배치되는 수직 캐러셀을 포함할 수 있고, 수직 캐러셀은 제시 위치와 보관 위치 사이에서 전력원을 선택적으로 이동시키기 위해 수평 축을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있다.

전력원 보관 스테이션은 트랙 구조 상에 또는 그에 인접하여 위치할 수 있다. 예를 들어, 전력원 보관 스테이션은 트랙 구조의 외부 둘레에 인접한 플랫폼에 위치할 수도 있고, 트랙 구조의 하나 이상의 격자 셀 상에 위치할 수도 있다.

전력원 보관 스테이션은 트랙 구조로부터 멀어지는 방향에 후방측을 가질 수 있다. 전력원 홀더는 전력원 스테이션의 후방측에서 전력원을 전력원 홀더에 삽입하거나 또는 제거할 수 있도록 후방측에서 접근 가능하도록 할 수 있다. 이것은 작업자가 잠재적으로 위험한 장비(예컨대, 트랙 구조, 화물 취급 장치, 전력원 교환 장치 등)가 있는 구역에 위치할 필요 없이, 또는 잠재적으로 위험한 장비를 멈출 필요 없이, 인간 작업자에 의해 전력원 보관 스테이션에서 전력원을 제거할 수 있게 해준다(예컨대, 유지보수를 위해).

전력원 보관 스테이션은 각각 전력원을 수용하도록 구성된 복수의 전력원 홀더를 포함할 수 있다. 전력원 홀더는 단일 칼럼에 수직으로 배치될 수도 있고, 또는 수평으로 인접한 복수의 칼럼에 수직으로 배치될 수도 있고, 또는 수평 평면에 배치될 수도 있다.

전력원 교환 장치는 전력원 보관 스테이션 상에, 또는 전력원 보관 스테이션에 인접한 위치, 예컨대, 전력원 보관 스테이션과 트랙 구조 사이에 장착될 수 있다.

화물 취급 장치에서 전력원을 교환하는 방법

위에서 정의된 화물 취급 장치 또는 위에서 정의된 보관 및 회수 시스템의 화물 취급 장치의 전력원 구획에서 전력원을 교환하는 방법이 제공된다. 이 방법은 다음의 단계를 포함한다:

(i) 전력원 구획으로부터 제1 전력원을 수직으로 제거하는 단계; 및

(ii) 제2 전력원을 전력원 구획 내에 수직으로 삽입하는 단계.

화물 취급 장치는 제1 전력원이 제거될 때부터 제2 전력원이 삽입될 때까지 적어도 수평 방향(예를 들어, 트랙 구조의 동일한 격자 셀 상에서)으로 정지되어 유지될 수 있다.

이제 본 발명은 유사한 구성에 대해 유사한 참조 번호가 사용되는 첨부 도면을 참조하여 단지 예시로서 설명될 것이다.
도 1은 격자 보관 구조 및 컨테이너의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 보관 구조의 상단에 있는 트랙의 개략적인 평면도이다.
도 3은 도 1의 보관 구조의 상단에 있는 화물 취급 장치를 보여준다.
도 4는 하강 구성의 리프팅 기구를 갖춘 단일 화물 취급 장치의 개략적인 사시도이다.
도 5는 상승 및 하강 구성의 리프팅 기구를 갖는 도 4의 화물 취급 장치의 개략적인 절개도를 도시한다.
도 6A는 외부 측벽이 제거된 화물 취급 장치의 개략적인 사시도로서, 전력원 구획 내의 전력원을 도시한다.
도 6B는 도 6A의 화물 취급 장치의 개략적인 측단면도이다.
도 7A는 외부 측벽이 제거된 다른 화물 취급 장치의 개략적인 사시도로서, 전력원 구획 내의 전력원을 도시한다.
도 7B는 도 7A의 화물 취급 장치의 개략적인 측단면도이다.
도 8은 화물 취급 장치의 상단에 있는 전력원 및 전력원 구획의 개략적인 사시도이다.
도 9는 트랙 구조에 인접하게 위치한 전력원 교환 장치의 개략적인 사시도이다.
도 10은 트랙 구조 위에 위치한 다른 전력원 교환 장치의 개략적인 사시도이다.
도 11A는 전력원 구획 내의 전력원을 해제 가능하게 잠그기 위한 잠금 기구의 개략적인 단면도이다.
도 11B는 전력원 구획 내의 전력원을 해제 가능하게 잠그기 위한 다른 잠금 기구의 개략적인 단면도이다.
도 11C는 전력원 구획 내의 전력원을 해제 가능하게 잠그기 위한 다른 잠금 기구의 개략적인 단면도이다.
도 11D는 전력원 구획 내의 전력원을 해제 가능하게 잠그기 위한 다른 잠금 기구의 개략적인 단면도이다.
도 12A는 전력원을 보관하기 위한 제1 예시적 전력원 보관 스테이션의 개략적인 사시도이다.
도 12B는 전력원을 보관하기 위한 제2 예시적 전력원 보관 스테이션의 개략적인 사시도이다.
도 12C는 전력원을 보관하기 위한 제3 예시적 전력원 보관 스테이션의 개략적인 사시도이다.
도 12D는 전력원을 보관하기 위한 제4 예시적 전력원 보관 스테이션의 개략적인 사시도이다.
도 12E는 제4 전력원 보관 스테이션의 상단에 장착된 전력원 교환 장치의 개략적인 사시도이다.
도 13은 개방형 프레임 구조를 갖는 화물 취급 장치의 외부 본체의 개략적인 사시도이다.

도 1은 보관 및 회수 시스템의 보관 구조(1)를 도시한다. 보관 구조(1)는 직립 부재(3) 및 직립 부재(3)에 의해 지지되는 수평 부재(5, 7)를 포함하는 프레임워크를 포함한다. 수평 부재(5)는 서로에 대해서 및 도시된 x축에 대해 평행하게 연장된다. 수평 부재(7)는 서로에 대해서 및 도시된 y축에 평행하게, 또한 수평 부재(5)를 가로질러 연장된다. 직립 부재(3)는 서로에 대해서 및 도시된 z축에 평행하게, 또한 수평 부재(5, 7)를 가로질러 연장된다. 수평 부재(5, 7)는 복수의 격자 셀(14)을 정의하는 격자 패턴을 형성한다. 도시된 예시에서, 보관 컨테이너(9)는 격자 패턴에 의해 정의된 격자 셀(14) 아래에 스택(11)으로 배치되며, 격자 셀(14) 당 하나의 컨테이너(9) 스택(11)이 배치된다.

도 2는 도 1에 도시된 보관 구조(1)의 일부를 형성하고 도 1에 도시된 보관 구조(1)의 수평 부재(5, 7)의 상단에 위치하는 트랙 구조(13)의 하나의 섹션의 대축척 평면도를 도시한다. 트랙 구조(13)는 수평 부재(5, 7) 자체(예를 들어, 수평 부재(5, 7)의 표면에 또는 표면 상에 형성)에 의해 제공되거나, 또는 수평 부재(5, 7)의 상단에 장착된 하나 이상의 추가 구성요소에 의해 제공될 수 있다. 도시된 트랙 구조(13)는 x 방향 트랙(17) 및 y 방향 트랙(19), 즉 x 방향으로 연장되는 제1 세트의 트랙(17) 및 제1 세트의 트랙(17)에 있는 트랙(17)을 가로질러 y 방향으로 연장되는 제2 세트의 트랙(19)을 포함한다. 트랙들(17, 19)은 격자 셀(14)의 중심에 개구(15)를 정의한다. 개구(15)는 격자 셀(14) 아래에 위치한 컨테이너(9)가 개구(15)을 통해 들어올려지고 내려질 수 있도록 하는 크기로 되어 있다. x 방향 트랙(17)은 채널(21)에 의해 분리된 쌍으로 제공되고, y 방향 트랙(19)은 채널(23)에 의해 분리된 쌍으로 제공된다. 다른 배치의 트랙 구조도 가능할 수 있다.

도 3은 도 1에 도시된 보관 구조(1)의 상단 상에서 이동하는 복수의 화물 취급 장치(100)를 도시한다. 로봇 또는 봇(bot)으로도 지칭될 수 있는 화물 취급 장치(100)에는 봇(100)이 트랙 구조(13)를 가로질러 이동하여 특정 격자 셀에 도달할 수 있도록 대응하는 x 또는 y 방향 트랙(17, 19)과 맞물리는 휠 세트가 제공된다. 채널(21, 23)에 의해 분리된 도시된 트랙(17, 19)의 쌍들은 봇(100)이 서로 충돌하지 않고 이웃한 격자 셀(14)을 점유(또는 서로 통과)할 수 있게 해준다.

도 4에 도시된 바와 같이, 봇(100)은 봇(100)이 의도된 기능을 수행할 수 있게 하는 하나 이상의 구성요소가 장착되어 있는 본체(102)를 포함한다. 이러한 기능에는 트랙 구조(13) 상에서 보관 구조(1)를 가로질러 이동하는 것과 컨테이너(9)를 들어올리거나 내리는 것(예컨대, 스택(11)으로부터 또는 스택(11)으로)이 포함될 수 있으므로, 봇(100)은 격자 패턴에 의해 정의된 특정 위치에서 컨테이너(9)를 회수하거나 내려놓을 수 있다.

도시된 봇(100)은, 봇(100)의 본체(102)에 장착되고 봇(100)이 트랙(17 및 19)을 따라 x 및 y 방향으로 각각 이동할 수 있게 하는 제1 및 제2 세트의 휠(104, 106)을 포함하는 구동 어셈블리를 포함한다. 구체적으로, 2개의 휠(104)은 도 4에서 볼 수 있는 봇(100)의 더 짧은 측에 제공되고, 추가의 2개의 휠(104)은 봇(100)의 반대편 더 짧은 측에 제공된다. 휠(104)는 트랙(17)과 맞물리고, 봇(100)이 트랙(17)을 따라 이동할 수 있도록 봇(100)의 본체(102)에 회전 가능하게 장착된다. 유사하게, 2개의 휠(106)은 도 4에서 볼 수 있는 봇(100)의 더 긴 측에 제공되고, 추가의 2개의 휠(106)은 봇(100)의 반대편 더 긴 측에 제공된다. 휠(106)은 트랙(19)과 맞물리고, 봇(100)이 트랙(19)을 따라 이동할 수 있도록 봇(100)의 본체(102)에 회전 가능하게 장착된다.

봇(100)은 또한 컨테이너(9)를 들어올리고 내리도록 구성된 리프팅 기구(108)를 포함한다. 도시된 리프팅 기구(108)는 하부 단부에서 파지 장치(112)에 연결되는 4개의 테더(tether)(110)를 포함한다. 테더(110)는 케이블, 로프, 테이프, 또는 컨테이너(9)를 들어올리는 데 필요한 물리적 특성을 갖춘 다른 형태의 테더일 수 있다. 파지 장치(112)는 컨테이너(9)의 특징부와 맞물리도록 구성된 파지 기구를 포함한다. 예를 들어, 컨테이너(9)의 상부측에는 파지 기구가 결합할 수 있는 하나 이상의 개구가 제공될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 파지 기구는 컨테이너(9)의 림(rim) 또는 립(lip) 아래에 걸고/걸거나 컨테이너(9)를 클램핑 또는 파지하도록 구성될 수 있다. 테더(110)는 필요에 따라 파지 장치(112)를 들어올리거나 내리기 위해 감겨지거나 내려질 수 있다. 테더(110)의 감아 올림 또는 내림을 실행하거나 제어하기 위해 하나 이상의 모터 또는 다른 수단이 제공될 수 있다.

도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 도시된 봇(100)의 본체(102)는 상부 부분(114) 및 하부 부분(116)을 갖는다. 상부 부분(114)은 리프팅 기구의 구성요소(예를 들어, 모터), 무선 통신 구성요소 등과 같은 하나 이상의 작동 구성요소(미도시)를 수용하도록 구성된다. 하부 부분(116)은 상부 부분(114)의 아래에 배치된다. 하부 부분(116)은 리프팅 기구(108)에 의해 상승되어진 컨테이너(9)의 적어도 일부분을 수용하기 위한 컨테이너 수용 공간 또는 공동(118)을 포함한다. 컨테이너 수용 공간(118)은 컨테이너(9)의 밑면이 트랙 구조(13) 또는 보관 구조(1)의 다른 부분에 걸리지 않고 봇(100)이 보관 구조(1)의 상단에 있는 트랙 구조(13)를 가로질러 이동할 수 있도록 컨테이너(9)가 공동 내부에 충분히 들어갈 수 있는 크기이다. 봇(100)이 의도된 목적지에 도달하면, 리프팅 기구(108)은 테더(110)를 제어하여 파지 장치(112) 및 대응 컨테이너(9)를 공동 밖으로 의도된 위치로 내린다. 의도된 위치는 컨테이너(9)의 스택(11) 또는 보관 구조(1)의 출구 지점(또는 봇(100)이 보관 구조(1)에 보관하기 위해 컨테이너(9)를 수집하도록 이동한 경우 보관 구조(1)의 입구 지점)일 수 있다. 도시된 예시에서는 상부 및 하부 부분(114, 116)이 물리적 칸막이에 의해 분리되어 있지만, 다른 예시에서는 상부 및 하부 부분(114, 116)이 봇(100)의 본체(102)의 특정 구성요소 또는 일부에 의해 물리적으로 구획되지 않을 수도 있다.

봇(100)의 컨테이너 수용 공간(118)은 봇(100)의 본체(102) 내에 있지 않을 수도 있다. 예를 들어, 컨테이너 수용 공간(118)은 대신에 봇(100)의 본체(102)에 인접할 수 있는데, 예컨대 봇(100)의 본체(102)의 무게가 들어올려질 컨테이너의 무게와 균형을 이루는 캔틸레버 배치로 될 수 있다. 그러한 실시예에서, 리프팅 기구(108)의 프레임 또는 팔은 봇(100)의 본체(102)로부터 수평으로 돌출할 수 있고, 테더(110)는 돌출 프레임/팔 상의 각각의 위치에 배치될 수 있고, 본체(102)에 인접한 컨테이너 수용 공간 내로 컨테이너를 상승 및 하강시키도록 그러한 위치로부터 상승 및 하강되도록 구성될 수 있다. 프레임/팔이 봇(100)의 본체(102)에 장착되고 본체로부터 돌출되는 높이는 원하는 효과를 제공하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 더 큰 컨테이너(또는 복수의 컨테이너)가 프레임/팔 아래의 컨테이너 수용 공간(118) 내로 들어올려질 수 있도록 프레임/암이 봇(100)의 본체(102)의 높은 레벨에서 돌출되는 것이 바람직할 수 있다. 대안적으로, 봇(100)에 컨테이너가 적재될 때 봇(100)의 질량 중심을 더 낮게 유지하기 위하여 프레임/팔이 본체(102) 아래로 더 낮게 돌출되도록 배치(그러나, 여전히 프레임/팔과 트랙 구조(13) 사이에 적어도 하나의 컨테이너를 수용할 수 있을 만큼 충분히 높음)될 수 있다.

봇(100)이 제1 및 제2 방향으로 서로 다른 휠(104, 106) 상에서 이동할 수 있도록 하기 위해, 구동 어셈블리는 제1 세트의 휠(104)을 제1 세트의 트랙(17)과, 또는 제2 세트의 휠 (106)을 제2 세트의 트랙(19)과 선택적으로 맞물리도록 하기 위하여 휠-포지셔닝 기구(wheel-positioning mechanism)를 더 포함한다. 휠-포지셔닝 기구는 본체(102)에 대해 제1 세트의 휠(104) 및/또는 제2 세트의 휠(106)을 상승 및 하강시키도록 구성되며, 이로써 화물 취급 장치(100)가 보관 구조(1)의 트랙(17, 19)을 가로질러 제1 방향 또는 제2 방향으로 선택적으로 이동할 수 있게 해준다.

휠-포지셔닝 기구는 봇(100)의 본체(102)에 대해 적어도 하나의 휠 세트(104, 106)를 상승 및 하강하기 위해 하나 이상의 선형 액추에이터, 회전 구성요소, 또는 다른 수단을 포함할 수 있어서, 상기 적어도 하나의 휠 세트(104, 106)가 트랙(17, 19)에서 빠져나오거나 접촉하도록 한다. 어떤 예시에서, 오직 한 세트의 휠만이 상승 및 하강하도록 구성되고, 한 세트의 휠을 하강하는 동작은 다른 세트의 휠을 대응 트랙에서 치우도록 효율적으로 상승시킬 수 있는 반면, 한 세트의 휠을 상승하는 동작은 다른 세트의 휠을 대응 트랙과 접촉하도록 효율적으로 하강시킬 수 있다. 다른 예시에서, 휠 세트 모두가 상승 및 하강할 수 있고, 이것은 유리하게는 봇(100)의 본체(102)가 실질적으로 동일한 높이로 유지되고, 따라서 본체(102) 및 거기에 장착된 구성요소의 무게가 휠-포지셔닝 기구에 의해 상승 및 하강될 필요가 없다는 것을 의미한다.

도 6A 및 6B에 도시된 바와 같이, 봇(100)은 전력원(202)을 더 포함한다. 도 6A는 봇(100)의 내부가 보이도록 외부 측벽이 제거된 봇(100)의 사시도이다. 도 6B는 봇(100)의 부분 측단면도이다. 위에 설명된 봇 구성요소 중 일부(예컨대, 리프팅 기구)는 명확성을 위해 본 도면과 후속 도면에서 생략되었다.

전력원(202)은 리프팅 기구 및/또는 구동 어셈블리와 같은, 봇(100)의 하나 이상의 전기 구성요소에 동력을 제공한다. 전력원(202)은 배터리 또는 슈퍼커패시터와 같은 전력을 전달하기 위한 임의의 다른 유형의 적합한 전력원일 수 있다. 전력원(202)은 외부 케이싱(204)을 포함한다. 외부 케이싱(204)은 직육면체 형상을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 원통형 형상과 같은 다른 형상을 가질 수도 있다. 인간의 손 또는 로봇 엔드 이펙터에 의한 전력원(202)의 취급을 용이하게 하기 위해, 외부 케이싱(204)은 하나 이상의 파지 특징부(206), 예컨대 돌출부 및/또는 오목부를 포함할 수 있다. 전력원(202)은 바람직하게는 재충전 가능한 전력원이지만, 일회용 전력원일 수도 있다.

봇(100)은 외부에서 접근 가능한 전력원 구획(150)을 더 포함하는데, 즉 화물 취급 장치의 본체 외부로부터 접근될 수 있다. 전력원 구획(150)은 전력원(202)을 수직 방향으로 제거 가능하게 수용하도록 구성된다. 이러한 도시된 예시에서, 전력원 구획(150)은 전력원(202)이 봇(100)의 본체 내에 완전히 수용되도록 봇(100)의 본체의 상부 부분 내에 완전히 위치된다. 이러한 도시된 예시에서, 전력원 구획(150)은 전력원(202)을 봇(100)의 상부 부분 내부의 다른 구성요소로부터 분리하도록 구성된 측벽(154) 및 바닥벽(152)에 의해 정의된다. 그러나, 전력원 구획(150)은 측벽 및/또는 바닥벽에 의해서만 부분적으로 정의될 수 있거나, 또는 전력원 구획(150)은 단순히 전력원(202)이 위치할 수 있는 예약된 공간일 수 있다. 전력원 구획(150)의 바닥은 봇(100)의 상부 부분과 하부 부분을 물리적으로 구분하는 벽에 의해 정의될 수도 있고, 전력원 구획(154)의 하나 이상의 측면은 봇(100)의 외부 케이싱(130)에 의해 정의될 수도 있다.

전력원 구획(150)은 봇(100)에 대해 수평으로 중앙에 있는 것으로 도시되어 있으며, 이것은 전력원 구획(150)에서 전력원(202)을 가지고 이동할 때 봇(100)이 균형을 유지하는 데 도움이 되지만, 전력원 구획(150)은 예컨대 봇(100)의 하나의 수평면을 향해 다른 곳에 위치할 수도 있다.

전력원 구획(150)은 본 예시에서 본체(102)의 외부 케이싱(130)의 상단 표면(131)에 정의되는 상향 개구(132)를 더 포함한다. 상향 개구(132)는 전력원 구획(150)이 상향 개구(132)를 통해 수직 방향으로 전력원(202)을 수용할 수 있도록 치수가 정해진다. 상향 개구(132)는 전력원 구획(150)과 함께 전력원(202)을 안내하기 위해 전력원 구획(150)을 향해 아래쪽으로 테이퍼지는 하나 이상의 위치결정 표면(134)을 선택적으로 포함한다. 위치결정 표면(134)을 제공함으로써, 전력원(202)이 전력원 구획(150)에 삽입될 때 전력원(202)은 전력원 구획(150)과 정확하게 정렬될 필요가 없다. 대안적으로 또는 추가적으로, 전력원 케이싱(204)의 바닥은 동일한 목적을 위해 하나 이상의 테이퍼진 표면을 포함할 수 있다.

전력원(202)은 전력원 케이싱(204) 상의 하나 이상의 전기 커넥터(210) 및 전력원 구획(150) 내의 하나 이상의 전기 커넥터(158)를 통해 전력원 구획(150)에 전기적으로 연결된다. 전기 커넥터(158, 210)는 전력원(202)이 전력원 구획(150)에 수직으로 수용되면 연결되고, 전력원(202)이 전력원 구획(150)에서 수직으로 제거되면 분리되도록 구성된다. 도 6B에 도시된 바와 같이, 전력원(202)의 전기 커넥터(210)는 전력원 케이싱(204)의 바닥벽(208)의 하향 표면 상에 위치하고, 전력원 구획(150)의 전기 커넥터(158)는 전력원 구획(150)의 바닥벽(152)의 상향 표면에 위치한다. 그러나, 전기 커넥터들(158, 210)은 전력원 케이싱(204)과 전력원 구획(150)의 임의의 수직 대향 표면 상에 각각 위치할 수 있다. 전력원(202)이 전력원 구획(150)에 수직으로 삽입되면, 전력원 케이싱(204)의 바닥벽(208)은 전기 커넥터(158, 210)가 연결될 때까지 전력원 구획(150)의 바닥벽(152)을 향해 이동한다. 전력원(202)의 무게는 수직으로 대향하는 전기 커넥터들(158, 210)이 연결되고 연결 상태를 유지하는 데 도움이 된다. 전기 커넥터는 수형 및 암형 커넥터(예컨대, 핀 및 대응 소켓) 또는 전기 접점과 같은 임의 형태의 적절한 전기 커넥터일 수 있다.

대안적으로, 전기 커넥터들(158, 210)은 반대 수평 방향을 향할 수 있다. 예를 들어, 전기 접점들(158, 210)은 전력원 구획(150)의 측벽(154) 및 전력원 케이싱(204)의 측벽(212) 상에 위치될 수 있고, 전력원(202)이 전력원 구획(150)에 수용될 때 서로 연결되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 전력원 구획(150)의 전기 커넥터(158)는 전력원 케이싱(204)의 측벽(212)을 향해 편향될 수 있고(예를 들어, 스프링 편향됨), 및/또는 전력원의 전기 커넥터(158, 210)는 전력원 구획(150)의 측벽(212)을 향해 편향될 수 있다.

전력원 구획(150)은 봇(100)의 외부 케이싱(130) 내에 완전히 포함될 필요는 없다. 예를 들어, 도 7A 및 7B에 도시된 바와 같이, 전력원 구획(150)은 봇(100)의 외부 케이싱(130) 내에 부분적으로만 위치되어, 전력원(202)이 전력원 구획(150)에 수용될 때 봇(100)의 외부 케이싱(130) 밖으로 돌출된다. 이것은 더 많이 노출된 표면적 때문에 전력원 구획(150)로부터 전력원(202)을 수동 또는 자동으로 제거하는 데 도움이 될 수 있고, 다른 구성요소를 위한 봇(100) 내부의 공간을 확보할 수 있다.

도 8은 전체 전력원 구획(150)이 봇(100)의 외부 케이싱(130)의 외부에 있는 대안적인 예시를 도시한다. 이러한 예시에서, 전력원 구획(150)은 로봇(100)의 외부 케이싱(130)의 상단면(131) 상에 위치된다. 전력원 구획(150)은 측벽(154)에 의해 부분적으로 정의된다. 측벽(154)은 전력원 케이싱(204)의 측벽(212)에 대응 설부(214)(즉, 돌출부)를 수직으로 수용하도록 형상화되고 구성된 수직 연장 홈(156)을 포함하여, 전력원(202)이 전력원 구획(150)에 대해 수평 방향으로 이동하는 것을 제한한다. 도시된 예시에서, 설부(214) 및 홈(156)은 T자형 프로파일을 갖지만, 동일한 효과를 달성하기 위해 다른 프로파일도 가능하다. 이러한 방식으로, 전력원 구획(150)은 전력원(202)의 주변을 완전히 둘러싸는 측벽을 필요로 하지 않고 전력원(202)의 수평 이동을 제한할 수 있다.

트랙 구조(13) 상에서 봇(100)이 작동하는 동안, 봇(100)이 트랙 상에서 작동을 계속할 수 있도록 거의 고갈된 전력원(202)을 교체 전력원(202)으로 교환할 필요가 있을 때까지 전력원(202)의 에너지가 고갈될 것이다.

전력원(202)은 수작업으로 교환할 수도 있으나, 편의성 및 효율성을 위해, 봇(100)이 트랙 구조(13) 상에 있는 동안 전력원(202)을 교환할 수 있도록 전력원 교환 장치를 제공하는 것이 바람직하다. 전력원 교환 장치는 물체를 집어 올려서 원하는 위치에 원하는 방식으로 내려놓을 수 있는 임의 형태의 적절한 "픽 앤 플레이스(pick and place)" 로봇일 수 있다.

도 9는 트랙 구조(13)의 일부분의 외부 둘레에 인접한 플랫폼(25) 상에 위치된 로봇 팔(220) 형태의 예시적인 전력원 교환 장치를 도시한다. 로봇 팔(220)은 일단부에 베이스(222)와 타단부에 엔드 이펙터(226)를 포함한다. 베이스(222)는 플랫폼(25)에 장착함으로써 트랙 구조(13)에 대해 고정된다. 도시된 엔드 이펙터(226)는 전력원(202)을 물리적으로 잡기 위한 그리퍼(gripper) 형태이지만, 엔드 이펙터(226)는 전력원을 해제 가능하게 잡는데 적합한 임의의 형태를 취할 수 있다. 그리퍼(226)는 전력원(202)을 잡기 위한 파지 위치와 전력원(202)을 해제하기 위한 해제 위치 사이에서 선택적으로 이동 가능한 한 쌍의 파지 부재(227)를 포함한다. 베이스(222)와 엔드 이펙터(226)는 일련의 링키지(224)와 조인트(225)에 의해 연결된다. 조인트(225)는 원하는 자유도를 로봇 팔(220)에 제공하도록 구성되어, 로봇 팔(220)이 전력원 구획(150)로부터 전력원(202)을 수직으로 제거하고 이를 지정된 구역(26)에 배치하고/하거나, 지정된 구역(26)으로부터 교체 전력원(202)을 픽업하여 이를 전력원 구획(150)에 수직으로 삽입할 수 있게 해준다. 이러한 도시된 예시에서, 로봇 팔(220)은 6축 로봇 팔(즉, 조인트가 6 자유도를 제공)이며, 이것은 봇(100), 로봇 팔(100), 지정 구역(26) 사이의 상대적인 배치와 관련하여 유연성을 제공하는 상대적으로 복잡한 움직임을 허용한다.

로봇 팔(220)은 로봇 팔(220)에 인접한 지정된 격자 셀(14a)에 위치하는 봇(100)의 전력원(202)을 교환하도록 구성된다. 전력원(202)의 수직 제거 및 삽입에는 봇(100)의 수평 이동이 필요하지 않으므로, 고갈된 전력원(202)을 제거하는 기간, 교체 전력원(202)을 삽입하는 기간, 및 그 사이의 기간을 포함하는 전력원 교환 동안, 봇(100)이 지정된 격자 셀(14a)에 남아 있을 수 있다.

로봇 팔(220)의 크기 및 구성에 따라, 로봇 팔(220)은 로봇 팔(220) 부근에 있는 복수의 지정된 격자 셀(14a) 중 어느 하나 상의 봇(100)과 상호 작용하도록 구성될 수 있다. 즉, 로봇 팔(220)의 엔드 이펙터(226)는 도 9에 도시된 바와 같이, 로봇 팔(220) 부근에 있는 적어도 2개의 봇의 전력원 구획(150)으로 이동 가능할 수 있다. 이것은 봇(100)이 오작동하여 지정된 격자 셀(14a) 중 하나를 차단하더라도 로봇 팔(220)이 전력원 교환을 계속 수행할 수 있게 해준다.

트랙 구조(13)의 외부 둘레에 인접한 플랫폼에 위치하는 대신, 로봇 팔(220)은 트랙 구조(13) 자체, 예컨대 트랙 구조(13)의 격자 셀(14)에 위치할 수도 있다.

전력원 제거와 삽입 작업을 모두 수행하는 단일 로봇 팔(220) 대신에, 전력원 구획(150)에서 전력원(202)을 제거하기 위해 제1 로봇 팔(220)이 제공될 수 있고, 교체 전력원(202)을 전력원 구획(150)에 삽입하기 위해 제2 로봇 팔(220)이 제공될 수 있다. 제1 로봇 팔이 고갈된 배터리를 내려놓고 교체 배터리를 픽업하는 것을 기다릴 필요가 없으므로, 고갈된 전력원(202)이 제거된 직후 교체 전력원(202)이 전력원 구획(150)에 삽입될 수 있기 때문에, 이러한 배치에서 전력원 교환이 더 빠르고 더 효율적일 수 있다. 제1 로봇 팔(220)과 제2 로봇 팔(220)은 봇(100)이 동일한 격자 셀(14a)에 남아 있는 동안 제거 및 삽입 작업을 각각 수행하도록 구성될 수 있다.

로봇 팔(220)은 트랙 구조(13)에 대해 고정된 베이스(222)를 가지는 것으로 한정되지 않는다. 대신에, 베이스(222)는 트랙 구조(13)에 대해 이동하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 베이스(222)는 휠 또는 다른 구동 수단을 포함할 수 있다. 이것은 로봇 팔(220)이 복수의 서로 다른 격자 셀(14)(예를 들어, 일렬의 격자 셀(14))에 걸쳐 전력원 교환(제거 및/또는 삽입)을 수행할 수 있게 해준다. 베이스(222)는 트랙 구조(13)의 외부 둘레에 인접한 플랫폼(25) 상에서 이동하도록 구성될 수 있거나, 또는 베이스(222)는 트랙 구조(13) 자체의 트랙 상에서(예를 들어, X 및/또는 Y 방향으로) 이동하도록 구성될 수 있다.

로봇 팔(220)은 6축 로봇 팔인 것으로 한정되지 않는다. 최소한, 로봇 팔(220)은 로봇 팔(220)이 전력원(202)을 수직으로 제거 및 삽입할 수 있도록 봇(100)에 대해 수직으로 이동 가능한 엔드 이펙터(226)를 포함한다. 보다 복잡한 움직임을 제공하기 위해, 로봇 팔(220)은 추가 자유도를 가질 수 있고, 예를 들어, 로봇 팔(220)은 2축, 3축, 4축, 또는 5축 로봇 팔일 수 있다. 로봇 팔(220)은 또한 6 이상의 자유도를 포함할 수 있고, 예컨대, 7축 로봇 팔일 수 있다.

도 10은 트랙 구조(13) 위에 장착된 로봇 팔(230) 형태의 또 다른 예시적 전력원 교환 장치를 도시한다. 이러한 로봇 팔(230)은 3개의 직교하는 방향으로 이동할 수 있는 데카르트 로봇의 일례이다. 로봇 팔(230)은 수평 빔(233)의 대향 단부에서 하향 연장되는 지지 다리(235)에 의해 지지되는 수평 빔(233)을 포함하는 갠트리 프레임(231)을 포함한다. 지지 다리(235)는 트랙 구조(13)에 대해 고정되고, 프레임(231)은 트랙 구조(13)의 적어도 하나의 지정된 격자 셀(14a) 위에 걸쳐 있어서 수평 빔(233)이 지정된 격자 셀(14a) 바로 위에 위치한다. 이러한 도시된 예시에서, 수평 빔은 일렬의 지정된 격자 셀(14a) 바로 위에 위치된다. 로봇 팔(230)은 수평 빔(233)을 따라 수평으로 이동 가능한 캐리지(237) 및 캐리지(237)에 의해 지지되는 수직 로드(239)를 더 포함한다. 수직 로드(239)는 캐리지(237)에 대해 수직으로 이동 가능하고, 로드(239)의 하부 단부에 장착된 엔드 이펙터(236)를 포함한다.

이러한 도시된 예시에서, 엔드 이펙터(236)는 전자석을 포함하고, 전력원(202)은 강자성 부분을 포함하여, 활성화될 때 전력원(202)이 전자석에 의해 픽업되고 비활성화될 때 해제될 수 있게 해준다. 그러나, 엔드 이펙터(236)는 도 9의 엔드 이펙터(226)와 유사한 그리퍼, 또는 전력원(202)을 해제 가능하게 유지하는 데 적합한 임의의 다른 형태의 엔드 이펙터를 포함할 수 있다.

지정된 격자 셀(14a) 상의 봇(100)으로부터 고갈된 전력원(202)을 제거하기 위해, 캐리지(237)는 엔드 이펙터(236)가 전력원(202) 바로 위에 위치할 때까지 수평 빔(233)을 따라 이동한다. 그런 다음, 수직 로드(239)는 엔드 이펙터(236)가 전력원(202)과 맞물릴 수 있을 때까지 하강된다. 전력원(202)이 맞물리면, 수직 로드(239)는 상승하여 전력원(202)이 전력원 구획(150) 밖으로 들어올려진다. 그런 다음, 전력원(202)은 수평으로 이동되어 고갈된 전력원(202)을 수용하기 위해 지정된 구역(26)에서 방출될 수 있다.

교체 전력원(202)을 봇(100)에 삽입하기 위해, 엔드 이펙터(236)는 지정된 구역(26)(전력원(202)을 수용하기 위한 동일한 지정된 구역일 수도 있고 아닐 수도 있음)으로부터 교체 전력원(202)을 픽업하여 지정된 격자 셀(14a)의 봇(100) 바로 위의 위치로 이동한다. 그런 다음, 엔드 이펙터(236)는 하강되어 전력원(202)을 전력원 구획(150)에 삽입하고, 전력원(202)은 해제된다. 이제 봇(100)은 교체 전력원(202)의 전력을 사용하여, 지정된 격자 셀(14a)을 떠나 구동하여 일상적인 작업을 계속할 수 있다.

대안적인 예시에서, 프레임(231)은 트랙 구조(13)에 대해 이동 가능할 수 있다. 예를 들어, 프레임(231)의 지지 다리(235)는 휠 또는 다른 구동 수단을 포함할 수 있다. 이것은 로봇 팔(230)이 단지 단일 열(single row)이 아니라, 지정된 격자 셀(14a)의 영역에 걸쳐 전력원 교환을 수행할 수 있게 해준다. 지지 다리(235)는 트랙 구조(13)의 외부 둘레에 인접한 플랫폼(25) 상에서 이동하도록 구성될 수 있거나, 또는 트랙 구조(13) 자체 상에서 이동하도록 구성될 수 있다.

대안적인 예시에서, 수평 빔(233)은 지지 다리(235)에 장착되는 대신에, 2개의 대향하는 수직 벽 사이에 또는 건물이나 보관 구조를 수용하는 다른 구조물의 천장로부터 장착될 수 있다. 벽 또는 천장은 수평 빔(233)이 트랙 구조(13)에 대해 수평으로 이동할 수 있도록 수평 빔(233)이 그 사이에 장착되는 레일들을 포함할 수 있다.

다른 예시에서, 수평 빔(233)은 수평 빔(233)을 따라 독립적으로 이동 가능한 제1 엔드 이펙터(236) 및 제2 엔드 이펙터(236)를 지지할 수 있다. 제1 엔드 이펙터(236)는 봇(100)으로부터 고갈된 전력원(202)을 제거하도록 구성될 수 있고, 제2 엔드 이펙터(236)는 봇(100)에 교체 전력원(202)을 삽입하도록 구성될 수 있다. 제1 엔드 이펙터(236)는 수평 빔(233)의 일단부를 향해 고갈된 전력원(202)을 전달하도록 구성될 수 있고, 제2 엔드 이펙터(236)는 수평 빔(233)의 반대쪽 단부로부터 교체 전력원(202)을 전달하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 제1 엔드 이펙터와 제2 엔드 이펙터 둘다 삽입과 제거 작업을 모두 수행하도록 구성될 수 있다.

다른 예시에서, 로봇 팔(230)은 더 많은 수의 이동 축을 갖도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 엔드 이펙터(236)는 수직 로드(239)에 대해 회전하도록 구성될 수 있다. 또한, 수직 방향으로만 이동 가능한 수직 로드(239) 대신에, 캐리지(237)는 더 많은 방향으로, 예를 들어 수평 빔(233)에 수직하게 수평으로 이동하도록 구성된 로봇 팔을 지지할 수 있다.

전력원 교환 장치는 엔드 이펙터가 전력원(202)의 위치를 결정하고 이를 픽업할 수 있도록 하는 당해 기술분야에서 공지된 하나 이상의 센서 또는 시각적 시스템을 포함할 수 있다. 대안적으로, 전력원 교환 장치는 전력원(202)을 픽업하기 위해 미리 결정된 움직임을 수행하도록 구성될 수 있다.

도 11A 내지 11D는 전력원 구획(150)에 전력원(202)을 해제 가능하게 잠금하기 위한 다양한 잠금 기구의 예시를 보여주는 전력원 구획(150) 및 전력원(202)의 개략적인 단면도이다. 중력은 전력원(202)이 전력원 구획(150)에 머무르는 데 어느 정도 도움이 될 수 있지만, 잠금 기구를 제공하면 특히, 작업 중 봇(100)이 트랙 구조 상에서 이동할 때, 전력원 구획(150)에 전력원(202)을 더 안전하게 유지하는 데 도움이 될 수 있다.

도 11A는 래칭 기구(latching mechanism) 형태의 예시적 잠금 기구(240)을 도시한다. 전력원 구획(150)의 측벽(154)은 수평으로 연장되는 핀 형태의 잠금 부재(242)를 포함한다. 전력원 케이싱(204)의 측벽(212)은 수평으로 연장되는 리브(rib) 형태의 대응 잠금 부재(246)를 포함한다. 전력원 구획(150)은, 전력원(202)이 전력원 구획(150) 밖으로 수직으로 이동하는 것을 방지하기 위해 핀(242)이 리브(246) 위에서 돌출되는 연장된 잠금 위치와, 전력원(202)이 전력원 구획(150) 밖으로 수직으로 이동할 수 있도록 핀(242)이 리브(246) 위에서 돌출되지 않는 후퇴된 해제 위치 사이에서 핀(242)을 선택적으로 이동시키도록 구성된 선형 액추에이터(244)를 더 포함한다. 특히, 핀(242)은 하향 차단 표면(243)을 제공하고, 리브(246)는 핀(242)이 잠금 위치에 있을 때 수직 방향으로 서로 직접적으로 대향하는 상향 차단 표면(247)을 제공하여, 전력원(202)이 전력원 구획(150) 밖으로 들어올려지는 것을 방지한다.

선형 액추에이터(244)는 바람직하게는 전력원(202)이 전력원 구획(150)에 전기적으로 연결될 때 전력원(202)으로부터의 전력을 사용하도록 구성된 전기 액추에이터(예를 들어, 선형 솔레노이드 액추에이터)일 수 있다. 전기 액추에이터는 핀이 연속적인 전력원 없이도 해제 위치 또는 잠금 위치에 유지되도록 해주는 쌍안정(bi-stable) 액추에이터(예: 쌍안정 선형 솔레노이드 액추에이터)일 수 있다.

도 11A에 추가로 도시된 바와 같이, 리브(246)는 전력원(202)의 반대측에 제공될 수 있고, 핀(242)은 전력원 구획(150)의 반대측에 제공될 수 있다. 이것은 전력원(202)이 전력원 구획(150)에 더욱 확실하게 잠금될 수 있게 해준다.

도 11B는 래칭 기구 형태의 또 다른 예시적 잠금 기구(250)를 도시한다. 도 11A의 잠금 기구(240)에 대비하여, 본 예시의 잠금 기구(250)는 전력원(202)이 전력원 구획(150)에 수직으로 삽입될 때 전력원(202)을 전력원 구획(150)에 자동으로 잠그도록 구성된다. 전력원 구획(150)의 측벽(154)은 수평 연장 리브 형태의 잠금 부재(252)를 포함하고, 전력원 케이싱(204)은 압축 스프링(254)에 의해 잠금 위치를 향해 수평 외측으로 편향되는 수평 연장 핀 형태의 잠금 부재(256)를 포함한다. 핀(256)은 하향 테이퍼진 표면(258)을 가지고, 하향 테이퍼형 표면은 전력원 구획(150) 내로 전력원(202)이 아래쪽으로 이동하면 핀(256)이 편향력에 대항하여 후퇴하여, 리브(252)가 핀(256)을 지나 수직으로 이동할 수 있도록 구성된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 테이퍼진 표면이 리브(252) 상에 제공될 수 있다. 리브(252)가 핀(256) 아래로 이동하면, 핀(256)은 리브(252) 위에서 연장되도록 편향력 하에 바깥쪽으로 이동할 수 있다. 리브(252)의 하향 차단 표면(253)은 이제 핀(256)의 상향 차단 표면(257)과 직접적으로 대향하고, 이것은 전력원(202)이 전력원 구획(150) 밖으로 들어올려지는 것을 차단한다.

전력원(202)을 해제하기 위해, 전력원 케이싱(204)은 핀(256)을 해제 위치로 이동시키도록 구성된 해제 기구를 포함한다. 이러한 도시된 예시에서, 해제 기구는 핀(256)에 기계적으로 연결된(라인(255)으로 표시됨) 버튼 형태의 해제 부재(259)를 포함하여, 버튼(259)이 눌러질 때(본 예시에서 수평 방향으로) 눌러질 때 핀(256)은 편향력에 대항하여 후퇴된다. 전력원(202)의 제거가 전력원 교환 장치(220, 230)에 의해 수행되어야 하는 경우, 엔드 이펙터(226, 236)는 전력원(202)을 맞물릴 때 버튼(259)을 누르도록 구성될 수 있다.

해제 기구는 다른 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 핀(256)을 해제 위치로 직접 이동시키기 위해 전력원 케이싱(204) 상에 해제 부재(259)를 제공하는 대신, 전력원 구획(150)은 해제 표면에 기계적으로 연결되는 해제 부재(예를 들어, 버튼)를 포함할 수 있어서, 버튼이 눌러질 때 해제 표면이 핀을 밀어 핀을 해제 위치로 후퇴시킨다. 다른 예시로서, 엔드 이펙터(226, 236)는 예를 들어, 엔드 이펙터가 전력원(202)과 맞물릴 때 핀을 후퇴 위치로 밀도록 구성된 테이퍼진 표면인 기하 형상을 가질 수 있다.

도 11B에 추가로 도시된 바와 같이, 리브(252)는 전력원 구획(150)의 반대측에 제공될 수 있고, 핀(256) 및 해제 부재(259)는 전력원 케이싱(204)의 대향측에 제공되어, 전력원(202)을 전력원 구획(150)에 더욱 안전하게 잠금할 수 있다.

잠금 위치를 향해 편향된 다른 형태의 잠금 부재도 가능하다. 예를 들어, 잠금 기구는, 잠금 부재가 잠금 위치에 자연스럽게 놓이는 탄성 재료(예를 들어, 플라스틱)로 만들어진 돌출부를 포함하는 스냅 핏 기구(snap fit mechanism)의 형태일 수 있다. 탄성 재료는 돌출부가 해제 위치로 변형되도록 허용하지만, 잠금 위치로 복귀하도록 편향된다.

잠금 부재가 잠금 위치와 해제 위치 사이에서 선형으로 이동하도록 구성된 도 11A 및 11B에 도시된 선형 래칭 기구 대신에, 잠금 기구(240, 250)는 잠금 부재(예를 들어, 후크)가 잠금 위치와 해제 위치 사이에서 피벗 회전을 위해 피봇식으로 장착되는 회전 래칭 기구를 대신 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 피봇식으로 장착된 잠금 부재는 회전식 액추에이터에 의해 잠금 위치와 해제 위치 사이에서 선택적으로 회전될 수 있거나, 또는 피벗식으로 장착된 잠금 부재는 앞서 설명한 도 11A 및 11B의 예시와 유사한 방식으로, 잠금 위치를 향해 편향(예를 들어, 스프링에 의해)될 수 있다.

잠금 부재(242, 246, 252, 256)는 핀과 리브의 형태일 필요가 없고, 대신 전력원(202)이 전력원 구획(150)으로부터 수직으로 제거되는 것을 방지하기 위해 수직 방향으로 서로 직접적으로 대향하도록 구성된 수직 방향 차단 표면(243, 247)을 제공하는 다른 형태를 취할 수 있다는 것도 이해될 것이다. 잠금 부재의 대안적인 예시는 바(bar), 후크(hook), 오목부(recess), 림(rim) 등을 포함한다. 전력원(202)의 잠금 부재는 단순히 전력원 케이싱(204)의 상단 표면일 수 있고, 전력원 구획(150)은 전력원 케이싱(204)의 상단 표면 위에서 수평으로 연장되도록 구성된 잠금 부재를 포함할 수 있다.

도 11C는 전력원 구획(150)과 전력원(202) 사이의 나사식 커플링 형태의 대안적 잠금 기구(260)을 도시한다. 이러한 도시된 예시에서, 전력원 구획(150)의 바닥벽(152)은 나사 부분(262)을 포함하고, 전력원 케이싱(204)의 바닥벽(208)은 전력원 구획(202)의 나사 부분(262)을 수용하도록 구성된 대응 나사 부분(264)을 포함한다. 대안적으로, 전력원 구획(150) 및 전력원 케이싱(204)의 측벽(154, 212)에 나사산이 있을 수 있다. 전력원 구획(150)에 전력원(202)을 잠그기 위해, 전력원(202)은 나사 부분(262, 264)과 맞물리도록 수직 축을 중심으로 일방향으로 회전되고, 전력원(202)을 해제하기 위해, 전력원(202)은 나사 부분(262, 264)을 분리하도록 반대 방향으로 회전된다. 이러한 예시에서 전력원 교환 장치가 전력원(202)을 잠금 및 잠금 해제할 수 있도록, 엔드 이펙터가 수직 축을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있다. 전력원 구획(150) 내에서 전력원(202)이 회전하는 것을 용이하게 하기 위해, 전력원(202)은 원통형 케이싱을 가질 수 있고, 전력원 구획(150)은 대응하는 원통형 형상을 가질 수 있다.

나사식 커플링 대신에, 잠금 기구는 베이요넷 커플링과 같은 회전 잠금 기구인 다른 형태를 취할 수 있고, 이것은 전력원을 잠그거나 해제하기 위해 전력원을 회전시키기 전에 전력원을 전력원 구획 내에서 아래쪽으로 밀어야 하는 메커니즘의 예시이다. 이러한 전력원의 밀어서 회전(push-and-rotate)하는 움직임은 전력원 교환 장치의 엔드 이펙터에 의해 수행될 수 있다.

도 11D는 전력원(202)과 전력원 구획(150)이 자기적으로 결합되어 전력원 구획(150)에 전력원(202)을 잠그는 또 다른 잠금 기구(270)을 도시한다. 전력원 구획(150)은 전자석(270)을 포함하고, 전력원 케이싱(204)은 강자성 부분(272)을 포함하거나, 그 반대도 가능하다. 전자석(270)은 활성화되어 전력원 구획(150)에 전력원(202)을 잠그고, 비활성화되어 전력원(202)을 해제한다. 전자석(270)은 전력원(202)에 의해 전력을 공급받을 수 있다.

잠금 기구는 도 11A 내지 11D에 도시된 예시에 한정되지 않으며, 잠금 기구는 전력원(202)이 전력원 구획(150)으로부터 수직으로 제거되는 것을 가역적으로 방지하는 데 적절한 임의 형태의 잠금 기구일 수 있다. 전력원 구획(150)에 위치되는 것으로 설명된 위의 예시에서의 잠금 기구(해제 기구 포함)의 구성요소는 대신에 전력원 케이싱(202) 상에 위치할 수 있고, 그 반대의 경우도 가능하다는 것이 이해될 것이다.

도 12A는 전술한 시스템에서 전력원(202)을 보관하기 위한 제1 예시적 전력원 보관 스테이션(310)을 도시한다. 보관 스테이션(310)은 각각 전력원(202)을 수용하도록 구성된 복수의 전력원 홀더(314)를 포함한다. 전력원 홀더(314)는 수평으로 인접한 칼럼에 수직으로 배치된 것으로 도시되어 있지만, 전력원 보관 스테이션(310)은 단일 수직 칼럼으로 배치될 수 있다. 이러한 도시된 예시에서, 홀더(314)는 보관 구조(312) 내의 개별 구획의 형태이지만, 홀더(314)는 전력원(202)을 수용하기 위한 임의의 적절한 형태, 예를 들어, 선반, 랙(rack), 컨테이너 등일 수 있다.

전력원 보관 스테이션(310)은 트랙 구조(13)의 외부 둘레에 인접한 플랫폼(25) 상에, 예컨대 지정된 구역(26)에 위치할 수 있어서, 전력원 홀더(314)는 전력원 교환 장치에 의해 접근 가능하다. 전력원 교환 장치는 봇(100)에서 고갈된 전력원(202)을 제거하고 이를 빈 홀더(314a) 중 하나에 배치하도록 구성된다. 전력원 교환 장치는 점유된 홀더(314b)로부터 교체 전력원(202)을 회수하고 이를 봇(100)의 빈 전력원 구획(150)에 배치하도록 추가로 구성된다.

보관 스테이션(310)의 전력원 홀더(314)는 전력원(202)을 수평 방향으로 수용하도록 구성된다. 이것은 전력원 홀더(314)가 공간 효율적인 칼럼 배치로 배치될 수 있게 해주며, 최소의 수평 풋프린트(footprint)를 요구한다. 보관 스테이션(310)은 수직 배향(전력원 구획(250)으로부터의 삽입 또는 제거를 위한)과 수평 배향(전력원 홀더(314)로부터의 삽입 또는 제거를 위한) 사이에서 전력원(202)을 배향하는데 충분한 자유도를 가지고 로봇 팔과 함께 사용하기에 적합하다. 소스 홀더(314). 보관 스테이션(310)은 예를 들어, 도 9에 도시된 로봇 팔(220)과 같은 6축 로봇 팔과 함께 사용될 수 있다.

도 12B는 도 12A의 전력원 보관 스테이션(310)과 유사하게 수평으로 인접한 칼럼에 수직으로 배치된 전력원 홀더(324)를 갖는 제2 예시적 전력원 보관 스테이션(320)을 도시한다. 그러나, 이러한 예시에서 홀더(324)는 위에서 수직으로 전력원(202)을 수용하도록 구성된다. 각각의 개별 홀더(324)가 위에서 접근될 수 있도록 하기 위해, 각각의 홀더(324)는, 홀더(324)가 구조(322) 내에 위치하는 보관 위치로부터, 홀더(324)가 구조(322) 밖으로 돌출되어 홀더(324)의 상단이 위에서 로봇 팔의 엔드 이펙터에 접근할 수 있는 제시 위치까지, 수평으로 이동 또는 연장되도록 구성된다. 이러한 도시된 예시에서, 각각의 홀더(324)는 후퇴 가능한 선반의 형태이다. 전력원 교환 장치가 전력원(202)을 보관 스테이션(320)에 배치할 준비가 되면, 빈 홀더(324)는 보관 위치에서 제시 위치(홀더(324a)로 표시됨)로 이동하여 전력원(202)을 수용한 후 보관 위치로 다시 이동할 수 있다. 유사하게, 전력원 교환 장치가 보관 스테이션(320)으로부터 전력원(202)을 회수할 준비가 되면, 교체 전력원(202)에 의해 점유된 홀더(324)가 보관 위치에서 제시 위치(홀더(324b)로 표시됨)로 이동하여, 엔드 이펙터는 교체 전력원(202)을 픽업할 수 있다. 그런 다음 홀더(324)는 보관 위치로 다시 이동할 수 있다.

전력원(202)을 수직으로 수용하고 위에서 설명된 보관 위치와 제시 위치 사이에서 이동하도록 구성된 홀더(324)를 전력원 보관 스테이션(320)에 제공함으로써, 보관 스테이션(320)은 전력원을 수평 축에 대해 재배향할 수 없는 로봇 팔(예를 들어, 도 10에 도시된 로봇 팔)과 함께 사용될 수 있으면서, 홀더(324)가 최소한의 수평 풋프린트를 갖는 공간 효율적인 칼럼 배치로 배치되도록 해준다.

도 12C는 홀더(334)가 보관 위치와 제시 위치 사이에서 수직으로 이동하도록 구성된 제3 예시적 전력원 보관 스테이션(330)을 도시한다. 구체적으로, 보관 스테이션(330)은 홀더(334)가 지지되는 수직 캐러셀(332)을 포함한다. 수직 캐러셀(332)은 각 홀더(334)가 캐러셀(332)의 상단에 대응하는 제시 위치(홀더(334a)로 표시됨)로 선택적으로 이동될 수 있도록 수평 축을 중심으로 선택적으로 회전하도록 구성된다. 캐러셀(332)의 상단은 전력원 교환 장치가 제시 위치에서 홀더(334)로부터 전력원(202)을 수직으로 삽입 또는 제거할 수 있도록 위에서 접근 가능하다.

대안적인 예시에서, 수직 캐러셀(332)은 수평 방향으로 전력원(202)을 수용하도록 구성된 전력원 홀더를 지지할 수 있다. 이러한 경우, 제시 위치는 반드시 캐러셀(332)의 상단에 대응될 필요는 없다. 대신에, 전력원 교환 장치를 향하는 수직 캐러셀(332)의 일측은 제시 위치에 대응할 수 있고, 전력원 교환 장치로부터 멀어지는 방향에 있는 수직 캐러셀(332)의 반대측은 보관 위치에 대응할 수 있다.

도 12D는 보관 구조(342) 내의 수평면에 배치된 전력원 홀더(344)를 갖는 제4 예시적 전력원 보관 스테이션(340)을 도시한다. 각각의 전력원 홀더(344)는 각각의 전력원 홀더(344)가 아래쪽 방향으로 전력원(202)을 제거 가능하게 수용할 수 있도록 보관 구조(342)의 상단 표면에 상향 개구를 포함한다. 전력원 홀더(344) 아래에 있는 보관 구조(342)의 영역은 전력원 홀더(344)에 수용될 때 전력원(202)을 충전하기 위한 전력원 충전 장비를 수용하는 데 사용될 수 있다. 제4 전력원 보관 스테이션(340)은 전력원(202)을 전력원 구획과 전력원 홀더 사이에서 전달할 때 전력원(202)이 재배향(예컨대, 수평 축에 대하여)될 필요가 없다는 점에서 제2 및 제3 예시적 보관 스테이션(320, 330)과 유사한 이점을 제공하지만, 전력원 홀더(344)가 전력원(202)을 수용하기 위해 보관 위치와 제시 위치 사이를 이동할 필요가 없다는 점에서 제2 및 제3 예시적 전력원 보관 스테이션(320, 330)보다 더 간단한다.

전술한 전력원 보관 스테이션의 전력원 홀더는 선택적으로 보관 스테이션의 후방측에서 접근 가능하여, 전력원(202)이 전력원 스테이션의 후방측에서 전력원 홀더에 삽입되거나 제거될 수 있게 해준다. 후방측은 트랙 구조(13)로부터 멀어지는 방향에 있는 보관 스테이션의 일측으로 정의된다. 보관 스테이션의 후방측은 인간 작업자가 접근할 수 있는 유지보수 구역을 향할 수 있다. 이러한 배치는, 작업자가 잠재적으로 위험한 장비(예컨대, 트랙 구조(13), 봇(100), 전력원 교환 장치 등)가 있는 구역에 위치할 필요가 없이 또는 잠재적으로 위험한 장비를 중단하지 않고서도, 전력원(202)이 인간 작업자(예컨대, 유지보수를 위하여)에 의해 전력원 보관 스테이션으로부터 제거되도록 해준다.

전술한 전력원 보관 스테이션의 위치는 트랙 구조(13)의 외부 둘레에 인접하는 것으로 한정되지 않는다. 전력원 보관 스테이션은 예컨대, 트랙 구조(13) 자체 상에 로봇 팔의 엔드 이펙터에 의해 접근 가능한 임의의 다른 적절한 위치에 위치할 수 있다.

어떤 예시에서, 전력원 교환 장치(220, 230)는 전력원 보관 스테이션(310, 320, 330, 340) 자체에 장착될 수 있다. 예를 들어, 도 12E는 제4 예시적 보관 스테이션(340)의 보관 구조(342)의 상단 표면에 장착된 다관절식 로봇 팔(220)을 도시한다. 이러한 전력원 보관 스테이션(340)은 로봇 팔(220)의 엔드 이펙터가 전력원 홀더(344)와 전력원 보관 스테이션(340)에 인접한 지정된 격자 셀(14a)에 위치한 봇(100) 사이에서 전력원(202)을 전달할 수 있도록 트랙 구조(13)의 외부 둘레에 인접하여 위치할 수 있다. 다관절식 로봇 팔(220) 대신에, 갠트리 또는 데카르트 로봇 형태의 로봇 팔(230)이 전력원 보관 스테이션(340)에 대신 장착될 수 있다.

어떤 예시에서, 각각의 전력원 보관 스테이션(310, 320, 330, 340)은 복수의 전력원 교환 장치(220, 230)와 연관될 수 있다. 즉, 복수의 전력원 교환 장치는 동일한 전력원 보관 스테이션으로/으로부터 전력원(202)을 전달하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 로봇 팔(220, 230)은 단일 전력원 보관 스테이션에 또는 그 부근에 장착될 수 있어서, 다수의 봇(100)의 전력원(202)이 단일 전력원 보관 스테이션에서 동일한 기간 동안 또는 중첩되는 기간 동안 교환될 수 있도록 해준다.

전력원(202)이 재충전 가능한 전력원인 경우, 전술한 전력원 보관 스테이션의 전력원 홀더는 홀더에 수용될 때 전력원(202)을 충전하기 위한 전력원 충전 수단을 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 전력원 홀더(314, 324, 334, 344)는 외부 전력 공급 장치(예컨대, 주 전력 공급 장치) 및 다른 전기 설비(예컨대, 변압기, 컨버터 등)와 함께, 전력원(202)의 전기 커넥터에 연결되도록 구성된 전기 커넥터(미도시)를 포함할 수 있어서, 외부 전력 공급 장치가 전력원이 전력원 홀더에 수용될 때 전력원(202)을 충전할 수 있게 해준다. 제3 예시적 보관 스테이션(330)에 대해, 수직 캐러셀(332)은 정지 및 이동 부품들을 전기적으로 연결하기 위한 브러시 접점(brush contact) 또는 다른 공지된 수단을 포함할 수 있다.

전력원 보관 스테이션의 전력원 홀더는, 전력원 구획(150)에 전력원(202)을 해제 가능하게 잠그기 위한 앞서 설명한 잠금 기구와 유사하게, 홀더에 전력원을 해제 가능하게 잠그기 위한 잠금 기구를 선택적으로 포함할 수 있다.

보관 및 회수 시스템은, 트랙 구조(13) 상의 로봇(100), 전력원(202) 구획(150)에 전력원을 해제 가능하게 잠그기 위한 잠금 기구, 전력원 교환 장치(220, 230), 및 전력원 보관 스테이션(310, 320, 330, 340)의 전력원 홀더(314, 324, 334, 344)의 움직임 중 하나 이상을 제어하도록 구성된 하나 이상의 제어 시스템을 포함할 수 있다. 봇(100) 및/또는 전력원(202)은 전력원 구획(150) 내의 전력원(202)의 충전 상태를 모니터링하기 위한 배터리 모니터링 시스템을 포함할 수 있다. 전력원 보관 스테이션(310, 320, 330, 340)은 또한 전력원 홀더(314, 324, 334, 344) 내의 전력원(202)의 충전 상태를 모니터링하기 위하여 배터리 모니터링 시스템을 포함할 수 있다. 제어 시스템은 이러한 정보를 이용하여 다음을 결정할 수 있다: 봇(100)이 전력원(202)을 교환하기 위해 지정된 격자 셀(14a)로 언제 이동해야 하는지; 전력원 교환 장치가 고갈된 전력원(202)을 배치해야 하는 빈 전력원 홀더(314, 324, 334, 344); 및 전력원 교환 장치가 교체 전력원을 회수해야 하는 점유된 전력원 홀더(314, 324, 334, 344). 예를 들어, 보관 및 회수 시스템은, 트랙 구조(13) 상의 봇(100)의 이동 및 기능을 제어하고 또한 전력원 교환을 수행하기 위해 전력원 교환 장치(220, 230)의 활성화를 제어하기 위한 중앙 제어 시스템을 포함할 수 있다. 봇(100)에 있는 전력원의 배터리 모니터링 시스템이 전력원의 충전 상태가 낮다고 표시하면, 봇에 있는 컨트롤러는 중앙 제어 시스템에 신호를 보낼 수 있어서, 이것은 봇이 계산된 경로를 따라 지정된 격자 셀(14)로 이동하여 전력원이 교환될 수 있도록 명령한다. 봇(100)이 지정된 격자 셀(14)에 도착하면, 봇은 중앙 제어 시스템에 자신의 위치를 확인할 수 있으며, 중앙 제어 시스템은 전력원 교환 장치(220, 230)가 전력원 교환을 수행하도록 명령할 수 있다. 봇(100)과 중앙 제어 시스템은 4G, 5G, Wi-Fi 등과 같은 공지된 무선 통신 기술을 이용하여 서로 무선으로 통신할 수 있도록 무선 송신기 및 수신기를 포함할 수 있다.

전력원(202)에 추가하여, 로봇(100)은 주 전력원(202)이 전력원 구획(150)에서 제거될 때 봇의 컨트롤러에 전력을 계속 제공하도록 구성된 보조 전력원을 선택적으로 포함할 수 있다. 봇(100)의 컨트롤러는 봇(100)의 다양한 기구(예컨대, 구동 어셈블리, 리프팅 기구, 컨테이너 수용 장치 등)을 활성화하도록 구성될 수 있으며, 앞서 설명한 중앙 제어 시스템에 신호를 송신하고 수신하기 위한 통신 모듈을 포함할 수 있다. 보조 전력원은 주 전력원(202)보다 낮은 충전 용량을 가질 수 있으며, 슈퍼커패시터 또는 배터리일 수 있다. 보조 전력원은 주 전력원(202)이 전력원 구획(150)에 있을 때 주 전력원(202)에 의해 충전될 수 있다. 이렇게 보조 전력원을 사용하면 봇(100)의 컨트롤러가 전력원 교환 중에 활성 상태를 유지할 수 있으므로, 봇(100)은 지정된 격자 셀(14a)을 점유하면서 자신을 재부팅하는 데 시간을 소비할 필요가 없으며, 봇(100)은 전력원 교환 중에 중앙 제어 시스템과 통신을 유지할 수 있다.

앞서 설명한 예시에서, 봇(100)의 외부 본체(102)는 패널을 포함하는 외부 케이싱(130)을 가지는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 봇(100)의 외부 케이싱(130)은 개방형 프레임 구조를 가질 수도 있다. 즉, 봇(100)의 외부 본체(102)는 개방형 프레임 구조에 의해 정의될 수 있다. 도 13은 개방형 프레임 구조를 갖는 본체(102)의 예시를 개략적으로 도시한다. 이러한 예시에서, 봇(100)의 본체(102)는 프레임을 형성하기 위해 수평 연결 요소(144)(예를 들어, 로드(rod))에 의해 서로 연결된 코너 블록(corner block)(142)을 포함한다. 구체적으로, 4개의 코너 블록(142)은 4개의 수평 연결 요소(144)에 의해 연결되어 직사각형 프레임을 형성한다. 봇(100)의 외부 본체는 직사각형 프레임의 수직 스택으로 형성되며, 수직으로 인접한 코너 블록(142)은 수직 연결 요소(146)를 사용하여 연결된다. 개방형 프레임 구조를 갖는 봇(100)의 경우, 전력원 구획(150)의 상향 개구(132)는 개방형 프레임 구조에 의해 정의된 상향 개구(예를 들어, 도 13에 도시된 최상단 직사각형 프레임을 관통하는 개구)의 일부일 수 있거나 또는 이를 통해 접근될 수 있다. 전력원 구획(150)은 또한 유사한 개방형 프레임 구조, 예를 들어 수평 및 수직 연결 요소로 연결된 코너 블록에 의해 정의될 수도 있다.

본 발명의 실시예에 대한 상기 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제시되었다. 이는 개시된 정확한 형태로 본 발명을 완전히 나타내거나 한정하려는 의도가 아니다. 청구범위에 정의된 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 수정 및 변경이 이루어질 수 있다.

Claims

트랙 구조(track structure)를 포함하는 보관 구조(storage structure)에서 스택으로 배치된 컨테이너를 들어올리고 이동시키기 위한 화물 취급 장치(load handling device)로서,
상기 트랙 구조는 제1 세트의 트랙 및 제2 세트의 트랙을 포함하고, 상기 제1 세트의 트랙은 제1 방향으로 연장되고, 상기 제2 세트의 트랙은 제2 방향으로 연장되며, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향에 실질적으로 수직하여, 컨테이너 스택 위에서 복수의 격자 셀(grid cell)을 정의하는 격자 패턴을 형성하고, 상기 화물 취급 장치는:
트랙 구조 상에서 화물 취급 장치를 수평으로 이동시키도록 구성된 구동 어셈블리(driving assembly);
스택으로부터 컨테이너를 들어올리도록 구성된 리프팅 기구(lifting mechanism);
전력원(power source); 및
상기 전력원에 전기적으로 연결되도록 구성된, 외부에서 접근 가능한 전력원 구획(power source compartment)을 포함하고,
상기 전력원 구획은 수직 방향으로 상기 전력원을 제거 가능하게 수용하도록 추가로 구성되는, 화물 취급 장치.
제1항에 있어서,
상기 전력원 구획은 상향 개구를 포함하고, 상기 전력원 구획은 상기 상향 개구를 통해 아래쪽 방향으로 전력원을 제거 가능하게 수용하도록 구성되는, 화물 취급 장치.
제2항에 있어서,
상기 상향 개구는 화물 취급 장치의 외부 본체에 의해 형성되는, 화물 취급 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 상향 개구는 전력원 구획을 향해 아래쪽으로 테이퍼지는 하나 이상의 위치결정 표면(locating surface)에 의해 적어도 부분적으로 형성되는, 화물 취급 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전력원 구획은, 전력원이 전력원 구획 내에 수직으로 수용될 때 전력원에 전기적으로 연결되고, 전력원이 전력원 구획으로부터 수직으로 제거될 때 전력원으로부터 전기적으로 분리되도록 구성되는, 화물 취급 장치.
제5항에 있어서,
상기 전력원 구획은 전기 커넥터를 포함하고, 상기 전기 커넥터는 전력원이 전력원 구획 내에 수직으로 수용될 때 전력원의 대응 전기 커넥터에 전기적으로 연결되도록 구성되며, 전력원 구획과 전력원의 전기 커넥터들은 서로 반대인 수직 방향으로 향하고 있는, 화물 취급 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
전력원 구획에 전력원을 해제 가능하게 잠그도록 구성된 잠금 기구(locking mechanism)를 더 포함하는 화물 취급 장치.
제7항에 있어서,
상기 잠금 기구는 전력원 구획에 또는 전력원 상에 위치하는 제1 잠금 부재, 및 전력원 상에 또는 전력원 구획에 위치하는 제2 잠금 부재를 각각 포함하고, 상기 제1 잠금 부재는, 제1 잠금 부재가 제2 잠금 부재를 수직 방향으로 차단하여 전력원이 전력원 구획 밖으로 수직으로 이동하는 것을 방지하는 잠금 위치와, 전력원이 전력원 구획 밖으로 수직으로 자유롭게 이동하는 해제 위치 사이에서 이동하도록 구성되는, 화물 취급 장치.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 잠금 기구는 전력원을 전력원 구획 내에 수직으로 삽입하면 전력원을 전력원 구획에 자동으로 잠그도록 구성되는, 화물 취급 장치.
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 제1 잠금 부재는 상기 잠금 위치 쪽으로 편향되어 있는, 화물 취급 장치.
제10항에 있어서,
상기 잠금 기구는 활성화될 때 제1 잠금 부재를 편향력에 대항하여 상기 해제 위치로 이동시키도록 구성되어 있는 해제 기구(release mechanism)를 포함하는, 화물 취급 장치.
제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 잠금 기구는 잠금 위치와 해제 위치 사이에서 제1 잠금 부재를 선택적으로 이동시키도록 구성되어 있는 액추에이터를 포함하는, 화물 취급 장치.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 잠금 기구는, 전력원이 전력원 구획에 대해 제1 방향으로 수직 축 주위로 회전될 때 전력원 구획에 전력원을 잠그고, 전력원이 전력원 구획에 대해 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 수직 축 주위로 회전될 때 전력원 구획으로부터 전력원을 해제하도록 구성되는, 화물 취급 장치.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전력원은 종축을 갖는 원통형 외부 케이싱을 포함하고, 상기 전력원 구획은 종축이 수직으로 배향되도록 전력원을 수용하도록 구성되는, 화물 취급 장치.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 화물 취급 장치는 리프팅 기구에 의해 들어올려진 컨테이너를 수용하기 위한 컨테이너 수용 공간(container-receiving space)을 포함하고, 상기 전력원 구획은 컨테이너 수용 공간 위에 위치하는, 화물 취급 장치.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전력원은 재충전 가능한 전력원인, 화물 취급 장치.
보관 및 회수 시스템(storage and retrieval system)으로서,
트랙 구조를 포함하는 보관 구조 - 상기 트랙 구조는 제1 세트의 트랙 및 제2 세트의 트랙을 포함하며, 상기 제1 세트의 트랙은 제1 방향으로 연장되고, 상기 제2 세트의 트랙은 제2 방향으로 연장되며, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향에 실질적으로 수직하여 복수의 격자 셀을 정의하는 격자 패턴을 형성함 -;
보관 구조 내에 배치된 복수의 컨테이너 스택 - 각 스택은 격자 셀 아래에 배치됨 -;
트랙 구조 상에서 수평으로 이동하도록 구성된 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 화물 취급 장치; 및
엔드 이펙터(end effector)를 포함하는 전력원 교환 장치(power source exchanging apparatus)를 포함하고,
상기 엔드 이펙터는 전력원을 해제 가능하게 유지하고, 전력원을 전력원 구획으로부터 수직으로 제거 및/또는 전력원 구획 내에 수직으로 삽입하기 위해 화물 취급 장치에 대해 수직으로 이동하도록 구성되는, 보관 및 회수 시스템.
제17항에 있어서,
상기 엔드 이펙터는 화물 취급 장치에 대해 수평으로 이동하도록 추가로 구성되는, 보관 및 회수 시스템.
제17항 또는 제18항에 있어서,
상기 전력원 교환 장치는 트랙 구조 상에 또는 그에 인접하여 위치하는 베이스를 포함하고, 상기 엔드 이펙터는 상기 베이스에 대해 이동 가능한, 보관 및 회수 시스템.
제19항에 있어서,
상기 베이스는 트랙 구조에 대해 수평으로 이동 가능한, 보관 및 회수 시스템.
제17항 또는 제18항에 있어서,
상기 전력원 교환 장치는 트랙 구조의 적어도 일부분의 바로 위에 장착된 프레임을 포함하고, 상기 엔드 이펙터는 상기 프레임에 의해 트랙 구조 위에서 지지되는, 보관 및 회수 시스템.
제21항에 있어서,
상기 프레임은 일렬의 격자 셀 위에 장착된 수평 빔을 포함하고, 상기 엔드 이펙터는 상기 수평 빔을 따라 수평으로 이동하도록 구성되는, 보관 및 회수 시스템.
제22항에 있어서,
상기 수평 빔은 수평 빔의 종축에 수직인 방향으로 수평으로 이동 가능한, 보관 및 회수 시스템.
제17항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전력원 교환 장치는 엔드 이펙터를 복수의 지정된 격자 셀 중 임의의 하나로 이동하도록 구성되어, 화물 취급 장치가 복수의 지정된 격자 셀 중 임의의 하나에 있을 때, 엔드 이펙터가 전력원을 전력원 구획으로부터 제거 및/또는 전력원을 전력원 구획 내에 삽입하도록 해주는, 보관 및 회수 시스템.
제17항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전력원 교환 장치는 로봇 팔인, 보관 및 회수 시스템.
제17항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전력원 교환 장치는, 사용 시 화물 취급 장치의 전력원 구획으로부터 전력원을 수직으로 제거하도록 구성된 제1 엔드 이펙터, 및 사용 시 화물 취급 장치의 전력원 구획 내에 전력원을 수직으로 삽입하도록 구성된 제2 엔드 이펙터를 포함하는, 보관 및 회수 시스템.
제17항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보관 및 회수 시스템은 전력원을 수용하도록 구성된 적어도 하나의 전력원 홀더를 포함하는 전력원 보관 스테이션을 더 포함하고, 상기 전력원 교환 장치는 사용 시 화물 취급 장치와 전력원 보관 스테이션 사이에서 전력원을 이동시키도록 구성되는, 보관 및 회수 시스템.
제27항에 있어서,
상기 전력원은 재충전 가능한 전력원이고, 상기 전력원 홀더는 전력원 홀더에 수용될 때 재충전 가능한 전력원을 충전하도록 구성되는, 보관 및 회수 시스템.
제27항 또는 제28항에 있어서,
상기 전력원 홀더는 수평 방향으로부터 전력원을 제거 가능하게 수용하도록 구성되는, 보관 및 회수 시스템.
제29항에 있어서,
상기 전력원 교환 장치는, 전력원 구획으로부터 전력원을 삽입 또는 제거하기 위한 수직 배향과, 전력원 홀더로부터 전력원을 삽입 또는 제거하기 위한 수평 배향 사이에서, 수평 축에 대하여 전력원을 배향시키도록 구성되는, 보관 및 회수 시스템.
제27항 또는 제28항에 있어서,
상기 전력원 홀더는 위에서 수직 방향으로 전력원을 제거 가능하게 수용하도록 구성되는, 보관 및 회수 시스템.
제31항에 있어서,
상기 전력원 보관 스테이션은, 전력원 홀더가 위에서 엔드 이펙터에 접근 가능한 제시 위치(presentation position)와, 전력원 홀더가 위에서 엔드 이펙터에 접근 불가능한 보관 위치(storage position) 사이에서, 전력원 홀더를 이동시키도록 구성되는, 보관 및 회수 시스템.
제32항에 있어서,
상기 전력원 홀더는 보관 위치와 수평 위치 사이에서 수평으로 이동 가능한, 보관 및 회수 시스템.
제32항에 있어서,
상기 전력원 홀더는 보관 위치와 수평 위치 사이에서 수직으로 이동 가능한, 보관 및 회수 시스템.
제34항에 있어서,
상기 전력원 보관 스테이션은 전력원 홀더가 배치되는 수직 캐러셀(carousel)을 포함하고, 수직 캐러셀은 제시 위치와 보관 위치 사이에서 전력원을 선택적으로 이동시키기 위해 수평 축 주위로 회전하도록 구성되는, 보관 및 회수 시스템.
제27항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전력원 보관 스테이션은 트랙 구조 상에 또는 그에 인접하여 위치하는, 보관 및 회수 시스템.
제36항에 있어서,
상기 전력원 보관 스테이션은 트랙 구조로부터 멀어지는 방향에 있는 후방측(rear side)을 가지고, 상기 전력원 홀더는 전력원이 전력원 보관 스테이션의 후방측으로부터 전력원 홀더 내에 삽입되거나 또는 전력원 홀더로부터 제거될 수 있도록 후방측으로부터 접근 가능한, 보관 및 회수 시스템.
제27항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전력원 보관 스테이션은 복수의 전력원 홀더를 포함하고, 각각의 전력원 홀더는 전력원을 수용하도록 구성되는, 보관 및 회수 시스템.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 화물 취급 장치 또는 제17항 내지 제38항 중 어느 한 항에 따른 보관 및 회수 시스템의 화물 취급 장치의 전력원 구획에서 전력원을 교환하는 방법으로서,
(i) 전력원 구획으로부터 제1 전력원을 수직으로 제거하는 단계; 및
(ii) 제2 전력원을 전력원 구획 내에 수직으로 삽입하는 단계
를 포함하는, 전력원을 교환하는 방법.
제39항에 있어서,
상기 화물 취급 장치는 제1 전력원이 제거될 때부터 제2 전력원이 삽입될 때까지 적어도 수평 방향으로 정지 상태를 유지하는, 전력원을 교환하는 방법.