TW202415604A - 改進式儲存和取回系統以及在其中定位儲存/取回車輛的方法 - Google Patents
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Abstract
一種採用網格化三維儲存結構的改進式儲存及取回系統,其包括:工作站,其係由用於儲存結構之相同的機器人車輛隊列所服務;穿越(travel-through)工作站,藉由使用相同的機器人車輛以經由所述工作站運送儲存單元而無需被轉交(hand-off)至任何其他輸送機或處理機;內部分類,藉由使用機器人車輛之編排的導航到工作站的入口點;位於機器人車輛之上的感測器,其係用於確認位於其上的儲存單元的正確裝載及對準;升降機構,其係用於將機器人車輛自網格的下軌道升高到網格的軸,並使用標記及掃描器使機器人車輛與網格的軸對準;以及工作站光幕,其係用於手部安全、揀選計數及集裝箱內容物突出偵測。
Description
本申請案為2019年4月3日申請之PCT申請案第PCT/CA2019/050404號的部分接續申請案,該PCT申請案依據35 U.S.C. 119(e)主張2018年6月8日申請之美國臨時申請案第62/682,691號及2018年11月22日申請之美國臨時申請案第62/770,788號的權利,所有三個申請案以全文引用之方式併入本文中。
本發明大體上係關於在訂單履行環境中有用的自動儲存及取回系統。
申請人在先前的公開PCT申請案第WO2016/172793號的全部內容在此藉由引用方式而併入本文之中。該申請案公開了一種貨物對人儲存及取回系統,所述系統採用三維儲存網格結構,其中機器人儲存/取回車輛佇列在儲存位置的三維陣列中導航,在所述儲存位置中容納相應的箱櫃或其他儲存單元。儲存/取回車輛在佈置在三維儲存位置陣列上方的網格上軌道佈局及佈置在儲存位置陣列下方地面的網格化下軌道佈局上二維水準行進。相同的儲存/取回車輛亦通過將上軌道佈局及下軌道佈局接合在一起的豎直直立的軸在第三豎直維度上橫穿所述結構。每列儲存位置與這些豎直軸中的一個相鄰,由此網格中的每個儲存位置可由儲存/取回車輛直接存取。
持續的發展導致了系統設計的許多改進,以及其新穎的應用,其細節將從下面的揭示內容中變得更加明顯。
根據本發明的第一態樣,提供了一種儲存系統,其包括:
一或多個儲存/取回車輛;
三維結構,其包括:
網格化下軌道佈局,其佔據二維區域,並且該一或多個儲存/取回車輛可在所述二維區域上在兩個方向上輸送;及
多個儲存行,其存在於所述網格化下軌道佈局上方且在所述網格化下軌道佈局的所述二維區域上分佈,每一儲存行包括多個儲存位置,所述多個儲存位置被佈置為一個在另一個之上,各自被定尺寸為適於在其中放置及存放儲存單元,且所述一或多個儲存/取回車輛可進入每一儲存位置,以將所述儲存單元放置至所述儲存行的所述儲存位置或自所述儲存位置移除所述儲存單元;以及
至少一個工作站,其位於所述三維結構旁邊並且位於所述網格化下軌道佈局的所述二維區域之外,所述儲存行分佈在所述網格化下軌道佈局的所述二維區域之上,所述工作站通過其延伸軌道連結至所述網格化下軌道佈局,所述一或多個儲存/取回車輛通過所述延伸軌道在所述工作站及所述網格化下軌道佈局之間輸送,由此,所述儲存單元在所述儲存位置及所述工作站之間的輸送可完全由所述一或多個儲存/取回車輛執行。
根據本發明的第二態樣,提供了一種儲存系統,其包括:
一或多個儲存/取回車輛;
一三維結構,其包括:
網格化軌道佈局,其佔據二維區域,並且一或多個儲存/取回車輛可在所述二維區域上在兩個方向上輸送;
多個儲存行,其存在於在所述網格化軌道佈局上方或下方,且在所述軌道佈局的整個所述二維區域中分佈,每列包括多個儲存位置,所述多個儲存位置被佈置成一個在另一個之上,各自被定尺寸為適於在其中放置及存放儲存單元,且所述一或多個儲存/取回車輛可進入每一儲存位置,以將所述儲存單元放置至所述儲存行的所述儲存位置或自所述儲存位置移除所述儲存單元;及
至少一個工作站,所述至少一個工作站存在於所述網格化軌道佈局的所述二維區域之外,所述儲存行分佈在所述網格化軌道佈局的二維區域內;
其中在所述至少一個工作站及所述三維結構中的所述儲存位置之間的所述儲存單元的輸送僅由所述一或多個儲存/取回車輛執行。
根據本發明的第三態樣,提供了一種儲存系統,其包括:
一或多個儲存/取回車輛;
一個三維結構,所述三維結構包括儲存位置的三維陣列,所述三維陣列的尺寸適於在其中放置及存放儲存單元;以及
至少一個工作站,從所述儲存位置到所述至少一個工作站所選擇的儲存單元可由所述一或多個儲存/取回車輛輸送;
其中,每個工作站包括外殼,所述一或多個儲存/取回車輛可通過所述外殼及所述外殼中的存取開口,當所述車輛到達所述工作站的所述存取開口時,所述儲存/取回車輛中之一者上的被承載的儲存單元可通過所述存取開口而存取。
根據本發明的第四態樣,提供了一種用於貨物到人員(goods-to-person)履行系統的工作站,所述工作站包括:
一個被定義的路徑,在所述工作站的使用過程中通過所述被定義的路徑而傳送取回的儲存單元;
一個外殼,其係至少部分地圍繞所述被定義的路徑;
通過所述外殼的存取開口,通過所述存取開口,在到達所述存取開口時可以存取沿著所述被定義的路徑所傳送的給定儲存單元;及
感測機構,其係可用以偵測工作者的手在所述存取開口處的插入。
根據本發明的第五態樣,提供了一種儲存系統,其包括:
一或多個儲存/取回車輛;及
一個網格化三維結構,其包括:
一個網格化軌道佈局,其占據二維區域,並且一或多個儲存/取回車輛可在所述二維區域上在兩個方向上傳送;
多個儲存行,其位於網格化軌道佈局的上方或下方且在所述網格化軌道佈局的二維區域內分佈,每一儲存行包括多個儲存位置,所述多個儲存位置被佈置成一個在另一個之上並且其尺寸適於在其中放置及存放儲存單元;及
多個豎直軸,所述多個豎直軸存在於所述網格化軌道佈局上方或下方且在所述網格化軌道佈局的所述二維區域內分佈,每個儲存行與相應的一個豎直軸相鄰,通過該豎直軸,所述一或多個儲存/取回車輛進入所述儲存行的儲存位置,以將所述儲存單元放置至所述儲存行的所述儲存位置或自所述儲存行的所述儲存位置移除所述儲存單元;以及
一組可偵測標記及一組可用以偵測所述可偵測標記的感測器,其中所述可偵測標記或所述感測器中的第一者係被支撐在所述網格化三維結構之中且位於所述網格化軌道佈局之中的點處或其附近,所述網格化軌道佈局之中的所述點係在所述豎直軸上方或下方,並且所述可偵測標記或所述感測器中的第二者被承載於所述儲存/取回車輛之上;
其中,在所述儲存/取回車輛中之任一者抵達其預定前往之目標軸的上方或下方的相應點處的過程中,藉由使用感測器以偵測相應的標記,以在試圖將所述儲存/取回車輛從所述網格化軌道佈局轉換到所述目標軸之前,用於檢查及在必要時調整所述儲存/取回車輛與目標軸的對準。
根據本發明的第六態樣,提供了一種控制一或多個儲存/取回車輛在網格化三維結構中的定位的方法,其中所述一或多個儲存/取回車輛可在網格化軌道佈局上以二維方式傳送,並且在第三維(third dimension)中可經由豎直軸傳送,所述豎直軸的豎直軸線與所述網格化軌道佈局相交,所述方法包括:
(a)使一組可偵測標記或一組感測器中的第一者被支撐在所述網格化三維結構之中且位於所述網格化軌道佈局之中的點處或其附近,所述網格化軌道佈局之中的所述點係在所述豎直軸上方或下方,並且使所述可偵測標記或所述感測器中的第二者被承載於所述儲存/取回車輛之上,其中所述感測器係可用以偵測所述可偵測標記;
(b)在所述儲存/取回車輛中之任一者抵達其預定前往之目標軸的上方或下方的相應點處的過程中,使用所述感測器中之一者以偵測所述可偵測標記中之一者;及
(c)在試圖將所述儲存/取回車輛從所述網格化軌道佈局轉換到所述目標軸之前,藉由所述感測器中之一者以偵測標記,從而檢查及在必要時調整所述儲存/取回車輛與目標軸的對準。
根據本發明的第七態樣,提供了一種儲存系統,其包括:
一或多個儲存/取回車輛;
一個三維結構,其包括:
一個下軌道佈局,一或多個儲存/取回車輛可在所述下軌道佈局上傳送;及
多個儲存行,其存在於下軌道佈局上方,每一儲存行包括多個儲存位置,所述多個儲存位置被佈置為一個在另一個之上,各自被定尺寸為適於在其中放置及存放儲存單元,且所述一或多個儲存/取回車輛可進入每一儲存位置,以將所述儲存單元放置至所述儲存行的所述儲存位置或自所述儲存位置移除所述儲存單元;及
在該下軌道佈局之啟動點處,自該等啟動點,該等儲存/取回車輛將自該下軌道佈局向上行進,各別升降機構可用以自該下軌道佈局向上提昇該等儲存/取回車輛中之任一者。
根據本發明的第八態樣,提供了一種用於在自動儲存系統中承載儲存單元的儲存/取回車輛,所述儲存/取回車輛包括:具有著陸區域的上平台,所述著陸區域與所述儲存單元中之一者的下側具有相似尺寸與形狀;一組負載狀態感測器,其係位於與所述著陸區域的外周邊緊密相鄰的位置處,由此藉由所有的負載狀態感測器而偵測所述儲存單元中之一者的下側,從而確認滿載(fully loaded)以及在所述上平台之上的所述儲存單元中之一者的正確對準狀態;而僅藉由所述負載狀態感測器的子集(subset)以偵測所述儲存單元中之一者的下側表明了部分加載(partially loaded)或在所述上平台之上的所述儲存單元中之一者的不正確對準狀態。
根據本發明的第九態樣,提供了一種以順序方式將從儲存系統取回的儲存單元呈現至工作站的入口或進口點的方法,所述方法包括:
(a)令三維結構包括:
一個網格化軌道佈局,其佔用二維區域,並且所述網格化軌道佈局上的一或多個儲存/取回車輛在所述二維區域上方可在兩個方向上輸送;及
多個儲存行,其位於所述網格化軌道佈局的上方或下方且在所述網格化軌道佈局的二維區域內分佈,每一儲存行包括多個儲存位置,所述多個儲存位置被佈置成一個在另一個之上,各自被定尺寸為適於在其中放置及存放儲存單元,且所述一或多個儲存/取回車輛進入每一儲存位置,以將所述儲存單元放置至所述儲存行的所述儲存位置或自所述儲存行的所述儲存位置移除所述儲存單元;
(b)令所述儲存/取回車輛從相應的儲存位置取回指定送往工作站的相應儲存單元;及
(c)在所述三維結構內,編排取回的儲存單元到工作站的入口或進口點之依序傳送(sequenced delivery)。
根據本發明的第十態樣,提供了一種儲存系統,其包括:
一個三維結構,其包括:
一個網格化軌道佈局,其佔用二維區域,並且所述軌道佈局上的一或多個儲存/取回車輛在所述二維區域上方可在兩個方向上輸送;及
多個儲存行,其位於網格化軌道佈局的上方或下方且在所述軌道佈局的二維區域內分佈,每一儲存行包括多個儲存位置,所述多個儲存位置被佈置成一個在另一個之上,各自被定尺寸為適於在其中放置及存放儲存單元,且所述一或多個儲存/取回車輛可進入每一儲存位置,以便將儲存單元放置至所述儲存行的所述儲存位置或者從所述儲存行的所述儲存位置移除所述儲存單元;
至少一個工作站,其具有一個存取點,所述存取點係位於所述軌道佈局的所述二維區域之外,並接收輸送到工作站的入口或進口點的儲存單元;
至少一個處理器,所述處理器被配置成組織一組儲存單元從所述網格化三維結構到工作站之依序傳送,其包括:
(a)生成及發送信號以指示多個儲存/取回車輛從相應的儲存位置取回儲存單元;及
(b)生成及發送信號以指示多個儲存/取回車輛以編排儲存/取回車輛按特定順序到達工作站的入口或進口點的方式導航網格化三維結構。
根據本發明的第十一態樣,提供了一種準備及緩衝訂單裝運的方法,所述方法包括:
(a)令網格化三維儲存系統包括:
複數個儲存/取回車輛;
一個三維結構,其包括:
一個網格化軌道佈局,其佔用二維區域,並且所述網格化佈局上的所述儲存/取回車輛在所述二維區域上方可在兩個方向上輸送;及
多個儲存行,其位於所述網格化軌道佈局的上方或下方且在所述軌道佈局的二維區域內分佈,每個列包括多個儲存位置,所述多個儲存位置被佈置成一個在另一個之上,被定尺寸為適於在其中放置及存放一或多個物品,且所述一或多個儲存/取回車輛可進入每一儲存位置,以將所述物品放置至所述儲存行的所述儲存位置或者從所述儲存行的所述儲存位置移除所述物品;及
至少一個工作站,通過沿著所述網格化軌道佈局將所述儲存/取回車輛行進到所述工作站的入口,可以將物品從所述儲存位置移除並傳送至所述網格化軌道佈局;
(b)讓一組儲存/取回車輛取回完成訂單所需的特定物品集合,並將取回的特定物品集合運送到所述網格化佈局,接著再運送到所述工作站的入口;及
(c)在工作站合併所述特定物品集合,以形成完全地或部分地履行的訂單,並將所述完全地或部分地履行的訂單放入集裝箱中;及
(d)在工作站將所述集裝箱裝載到所述儲存/取回車輛中之一者上,使所述儲存/取回車輛行進到一個儲存位置並將所述集裝箱存放在所述儲存位置,從而存放所述完全地或部分地履行的訂單,以待進一步完成或待稍後裝運。
根據本發明的第十二態樣,提供一種用於裝運集裝箱的分類/緩衝系統,所述系統包括:
一或多個儲存/取回車輛,每個儲存/取回車輛具有裝載區域,在所述裝載區域處,所述儲存/取回車輛被配置成選擇性地承載裝運集裝箱;
一個網格化三維結構,其包括:
一個網格化軌道佈局,其佔用二維覆蓋區,並且所述儲存/取回車輛在所述二維覆蓋區上方可在兩個方向上輸送;及
多個儲存行,在所述網格化軌道佈局的二維覆蓋區內以間隔地分佈位於所述網格化軌道佈局的上方或下方,每個儲存行包括多個儲存位置,所述多個儲存位置被佈置成一個在另一個之上並且其尺寸適於在其中放置及存放裝運集裝箱;及
多個豎直軸,在所述網格化軌道佈局的二維覆蓋區內以間隔地分佈位於所述網格化軌道佈局的上方或下方,並且一或多個儲存/取回車輛可以經由所述豎直軸在第三維之中行進以進出所述網格化軌道佈局,每個儲存行與相應的一個豎直軸相鄰,所述儲存行的儲存位置可由一或多個儲存/取回車輛通過該豎直軸進出,以便將所述裝運集裝箱放置至所述儲存行的所述儲存位置或者從所述儲存行的所述儲存位置移除所述裝運集裝箱。
根據本發明之一第十三態樣,提供一種檢查一車輛沿著一路徑之移動之位置準確性的方法,該方法包含:藉由各自沿著該路徑位於一可定為目標之目的地處的一系列可偵測標記且藉由運載於該車輛上之一影像捕獲裝置,在到達該等可定為目標之目的地中之一者後,使用該感測器自含有該標記之一視場捕獲一數位影像;及檢查各別標記在該視場內之一位置與預期該各別標記之該視場的一預定子區之間的一致,由此該一致指示該車輛相對於該目標目的地的適當對準。
根據本發明之一第十四態樣,提供一種基於軌道之輸送設備,其具有位置準確性監視,該設備包含:
一軌道,其具有一系列可偵測標記,該等標記各自在沿著該軌道之一各別可定為目標之目的地處或鄰近該目的地而靜態地位於該軌道上或鄰近該軌道;
一車輛,其經組態用於沿著該軌道輸送;及
一影像捕獲裝置,其運載於該車輛上且經組態以在到達該等可定為目標之目的地中之一者後自含有該標記之一視場捕獲一數位影像,且檢查各別標記在該視場內之一位置與預期該各別標記之該視場的一預定子區之間的一致,由此該一致指示該儲存/取回車輛相對於該目標目的地的適當對準。
根據本發明之一第十五態樣,提供一種在一自動化儲存及取回系統中確認一儲存單元至一機器人儲存/取回車輛上之適當裝載的方法,該方法包含:作為將一儲存單元拉動至該機器人儲存/取回車輛上之一裝載常式的部分,使用該機器人儲存/取回車輛之一本端處理器以執行對複數個負載狀態感測器中之每一者的一狀態檢查,該複數個負載狀態感測器位於緊鄰該機器人儲存/取回車輛之一著陸區域之一外部周邊的位置處,該著陸區域具有類似於該儲存單元之一底側的大小及形狀;及自該狀態檢查,判定所有該等負載狀態感測器抑或僅其一部分子集具有一正偵測信號,由此來自所有該等負載狀態感測器之正偵測信號的一全集確認該儲存單元之一完全裝載且適當對準的狀態,且僅來自該等負載狀態信號之該部分子集的正偵測信號之一部分子集識別該儲存單元之一部分裝載或不適當對準的狀態。
圖1示出了申請人的公開PCT申請案第WO2016/172793號的三維網格結構。網格上軌道佈局10存在於位於接近地面的下水平面中的匹配網格化下軌道佈局上方的升高水平面中。在這些上軌道佈局及下軌道佈局之間是儲存位置的三維陣列,每個儲存位置將相應的儲存單元保持在其中,例如以能夠在其中保持任何種類的貨物的開口頂部或可打開/可關閉的儲存托盤、箱或手提箱的形式。儲存位置以豎直列佈置,其中相同占地面積的儲存位置彼此對準。每個這樣的儲存行與通過其儲存位置可存取的豎直軸相鄰。
每個軌道佈局特徵在於在水平面的X方向上放置的一組X方向軌道及在水平面的Y方向上垂直於X方向軌道交叉的一組Y方向軌道。交叉軌道限定儲存系統的水平參考網格,其中每個水平網格行被界定在相鄰的一對X方向軌道之間,並且每個水平網格列被界定在鄰近的一對Y方向軌道之間。一個水平網格列及一個水平網格行之間的每個交叉點表示相應儲存行或相應豎直軸的位置。換句話說,每個儲存行及每個軸存在於在參考網格相應直角座標點處,所述直角座標點位於在X方向軌道中的兩個及Y方向軌道中的兩個之間界定的相應區域處。在任一軌道佈局中,限定在四個軌道之間的每個這樣的區域在此處也被稱為所述軌道佈局的相應「點」。系統中每個儲存位置及相關儲存單元的三維尋址由給定儲存位置存在於相應列內的給定豎直級完成。也就是說,每個儲存位置的三維地址由三維網格中儲存位置的水平網格行、水平網格列及豎直列級決定。
相應的直立框架構件12在X方向及Y方向軌道之間的每個交叉點處豎直跨越在上軌道佈局及下軌道佈局之間,從而與各軌道協作以限定三維網格結構的框架,用於在所述框架內容納及組織儲存單元的三維陣列。結果,三維儲存陣列的每個豎直軸在其四個角具有跨越軸的整個高度的四個豎直框架構件。每個框架構件在框架構件的兩側具有沿三維網格豎直Z方向串聯佈置的相應組齒條齒。因此,每個軸總共有八組齒條齒,在軸的每個角上有兩組齒條齒,這兩組齒條齒與機器人儲存/取回車輛上的八個小齒輪配合,以使其能夠通過三維網格結構的軸在上軌道佈局及下軌道佈局之間穿過。每個機器人儲存/取回車輛14皆具有輪式車架或底盤,其特徵在於圓形輸送輪及帶齒的小齒輪,圓形輸送輪用於以軌道行進模式在上及下軌道佈局上輸送機器人儲存/取回車輛,帶齒的小齒輪用於以軸橫移模式使機器人儲存/取回車輛通過裝備有齒條的軸。車架或底盤之佔據面積小於每一軸之水平面積以允許車輛行進通過每一軸。每個小齒輪及相應的輸送輪是組合的單個輪單元的一部分,其中至少輸送輪可從車輛的外側方向延伸,用於在任一軌道佈局上以軌道進行模式使用輸送輪,並可在車輛的內側方向縮回,用於以軸橫移模式使用小齒輪,所述軸橫移模式將小齒輪與軸的豎直框架構件的齒條齒接合。車輛自軌道行進模式轉變至軸橫移模式因此將車輛轉換為尺寸小於軸面積之較小的總外部佔據面積,從而使得整個車輛能夠行進通過該軸。
網格結構的框架在每個儲存位置包括各自的擱板,以支撐各自的儲存單元,由此任何給定的儲存單元16皆可以由機器人取回車輛中的一個從其儲存位置移除,而不會破壞同一儲存行中其上方及下方的儲存單元。同樣,這允許儲存單元返回到陣列中任何水平面的規定位置。在三維網格底部的下網格化軌道佈局具有圍繞其周邊分佈的多個工作站18,機器人取回車輛14將從儲存行拉出的儲存單元遞送到多個工作站18。除了在此明確描述的差異之外,三維網格結構的框架、機器人儲存/取回車輛、它們在上軌道佈局及下軌道佈局上以及通過軸的行進,以及它們在軌道行進模式及軸橫移模式之間的轉換可與申請人的公開PCT申請案第WO2016/172793號中描述的相同。
圖2示出了現有三維網格結構的修改形式,其再次以上軌道佈局及下軌道佈局為特徵,並且直立框架構件在它們之間跨越以在儲存位置處承載擱架以支撐其中的儲存單元,並且亦承載可由機器人儲存/取回車輛的小齒輪接合的齒條齒,以使每個機器人儲存/取回車輛的整體能夠通過任一個軸豎直行進。擱板可以是在儲存行的除了第四軸鄰近側之外的三側處的帶凸緣面板或軌道的形式,所述第四軸鄰近側通向鄰近的存取軸,機器人儲存/取回車輛從所述鄰近的存取軸存取所述列的儲存單元,由此,所述第四開口側能夠通過與儲存單元的下側的接合將每個車輛的可延伸/可縮回的轉塔臂插入及抽出到儲存行中,以將儲存單元拉入及推出儲存行。
如申請人在公開PCT申請案第WO2016/172793號中所概述的,位於外周的豎直軸的子集可以是「上軸」,其專用於機器人儲存車輛在已經將儲存單元遞送到工作站18中的一個之後從下軌道佈局向上通過其行進到上軌道佈局,而其他豎直軸是「下軸」,其專用於在從三維儲存陣列取回儲存單元期間,或者在先前已經將儲存單元遞送到工作站18中的一個用於提貨、再儲存或其他操作之後,將儲存單元返回到三維陣列期間,機器人儲存車輛從上軌道佈局通過其向下行進。
圖2的三維網格結構不同於圖1的三維網格結構,因為已在網格結構的外周邊處將包覆面板20添加到直立框架構件以形成基本上封閉網格結構的所有四個側面的外側壁,因此,在視覺上隱藏其內部,並且其中直立框架構件12包括其頂部部段22,頂部部段22在其交叉點處的上軌道構件的軌道上直立,並且在圖2所示網格結構的特定寬視圖中遮蔽上軌道。軸的這些頂部段可用於安裝充電站硬件,必要時機器人儲存/取回車輛可通過所述硬件進行再充電。然而,上軌道佈局的結構及目的以及豎直框架構件在網格結構內的軸及儲存行的形式在申請人的公開申請案第WO2016/172793號中有很好的記載,且因此此處不需要詳細的說明或解釋。在三維網格之一或多個周邊側中之每一者上可存在複數個工作站,且可為三維網格之一個、兩個、三個或所有四個側上的工作站。圖2展示三維網格之至少兩個非相對側上的工作站之分佈。在兩個其他側中之每一者上亦可存在自圖式之有利點不可見的一或多個工作站。
現在轉向圖3至圖6,注意工作站18的新穎結構以及機器人儲存/取回車輛與其的新穎交互。為了便於說明,圖3省略了大部分網格結構。然而,示出了下軌道佈局28的一個X方向軌道24及一個Y方向軌道26,其形成下軌道佈局的兩個外側,並且在網格結構的相應外角處相交。在下軌道佈局的其餘部分中,僅示出將這兩個特定軌道升高離開地面的支撐腿30。在網格結構的直立框架構件12中,僅示出了在網格結構的這兩個外側從兩個所示軌道24、26直立的構件,並且省略了這些直立框架構件12的頂部段22。在網格結構的整個周邊周圍,包覆面板20不完全向下延伸到下軌道28,而是以稍微升高的關係終止於其上,使得附接到下軌道佈局的軌道且從下軌道佈局的軌道直立的直立框架構件的底部段32保持未被封閉。這在每對鄰近直立框架構件12的底部段32之間留下了開放空間34。這些開放空間34允許機器人儲存/取回車輛14在其下軌道28處進入及離開三維網格結構,並因此在三維網格結構及工作站18之間轉換。
如下文更詳細概述的,這使得能夠實現貨物到人訂單履行的新穎解決方案,其中能夠在三維空間中行進的機器人儲存/取回車輛在整個訂單提貨操作中提供儲存單元輸送的唯一手段,從網格化三維空間中的任何地方初始取回儲存單元,到將儲存單元輸送到工作站,包括將儲存單元呈現給工作站處的人或機器人提貨器,以及隨後將儲存單元返回網格中的任何三維位置,而儲存單元從未從機器人儲存/取回車輛卸載並由單獨的輸送機、轉盤或其他轉換機構輸送。
圖4至圖6示出了與三維儲存網格隔離的工作站18中的一個。每個工作站18以具有一對縱向軌道38a、38b的網格下軌道36為特徵,縱向軌道38a、38b沿工作站18的長度延伸。下軌道亦以一組橫向軌道40a-40f為特徵,所述一組橫向軌道40a-40f將縱向軌道38在沿其規則間隔的內部彼此垂直地互連。這些軌道與三維網格結構的網格上軌道佈局及下軌道佈局中使用的軌道類型相同,並且縱向軌道之間的間距與橫向軌道之間的間距相匹配,並且等於網格結構的上軌道佈局及下軌道佈局的軌道之間沿其X及Y方向採用的軌道間間距。因此,機器人儲存/取回車輛可以以與三維網格上軌道佈局及下軌道佈局相同的方式橫穿工作站的下軌道。工作站的下軌道由支撐腿30以略高於地面的關係支撐,支撐腿30在縱向軌道及橫向軌道的交叉點處從下軌道向下懸垂。這些支撐腿30具有與支撐三維網格化下軌道佈局的那些相同的類型及高度,由此,工作站的下軌道36位於與三維網格結構的下軌道佈局相同的高度處,以形成從其延伸的共面延伸軌道。
工作站的特徵在於滑槽42,滑槽42安裝在下軌道上,並從位於縱向軌道第一端的第一個橫向軌道40a縱向首尾相連地橫跨到位於縱向軌道第二相對端的最後一個橫向軌道40f。滑槽的特徵在於第一端壁44從第一橫向軌道直立站立,第二端壁46以與第一端壁相對且平行的關係從最後橫向軌道直立站立,較長的外側壁48在縱向軌道38b的外側末端處縱向橫跨端壁之間,並且頂部覆蓋面板50在端壁之間及沿著外側壁的頂部邊緣縱向延伸。覆蓋面板50的下側界定滑槽42的內部頂板,而覆蓋面板的相對的頂側限定外部工作台面50a,以供人類或機器人類工作者工作者在提貨、再庫存或可在工作站18執行的其他工作功能期間使用。
在兩個縱向軌道38a、38b及任何鄰近的一對橫向軌道40a-40f之間界定的每個正方形區域被稱為沿著工作站的下軌道的相應的「點」。緊鄰滑槽42的第一端壁44並在滑槽第一端被限定在第一橫向軌道40a及第二橫向軌道40b之間的點被稱為工作站的入口點SEN,因為在此處機器人儲存/取回車輛通過從網格結構的下軌道佈局中與其對準的相應一對軌道騎跨在這些第一橫向軌道40a及第二橫向軌道40b上而進入滑槽。在滑槽的相對的第二端,緊鄰位於第二最後及最後橫向軌道40e、40f之間的第二端壁46的點被稱為出口點Sx,因為在此處機器人儲存/取回車輛離開滑槽,並通過騎離這些最後及第二最後橫向軌道到網格結構的下軌道佈局中與其對準的另一對相應軌道上而再進入三維網格。
參考圖3,所述圖右側的工作站具有在網格結構下軌道佈局的Y方向上延伸的縱向方向,使得所述工作站具有位於Y方向的縱向軌道38a、38b及位於X方向的橫向軌道40a-40f。工作站下軌道的第一及第二橫向軌道40a、40b形成網格結構下軌道佈局的第一對X方向軌道的平行、直線延伸,最後及第二最後40e、40f橫向軌道同樣形成網格結構下軌道佈局的第二對X方向軌道的平行、直線延伸。因此,機器人儲存/取回車輛可以沿著下軌道佈局的一對X方向軌道行進,穿過位於工作站所在的網格結構外側的這些軌道端部處的兩個豎直框架構件之間的未被包覆的開放空間34,並到達工作站的入口點S
EN處的第一橫向軌道40a及第二橫向軌道40b上。在所述入口點,機器人儲存/取回車輛從X方向行進模式轉換為Y方向行進模式,並且然後可以沿著工作站的縱向軌道38a,38b行進,在Y方向上延伸到工作站的出口點SX。此處,機器人儲存/取回車輛然後轉換回到其X方向行進模式,以通過在這些軌道端部的直立框架構件之間的未被包覆的開放空間34,騎跨在工作站的最後及第二最後橫向軌道上,回到網格結構的下軌道佈局的第二對X方向軌道上。
在圖3的左側的工作站具有在網格結構的X方向上延伸的縱向方向,使得所述工作站具有位於X方向的縱向軌道38a、38b及位於Y方向的橫向軌道40a-40f。工作站下軌道的第一及第二橫向軌道40a、40b形成網格結構下軌道佈局的第一對Y方向軌道的平行、直線延伸,最後及第二最後40e、40f橫向軌道同樣形成網格結構下軌道佈局的第二對Y方向軌道的平行、直線延伸。因此,機器人儲存/取回車輛可以沿著下軌道佈局的一對Y方向軌道騎跨行進穿過位於工作站所在的網格結構的外側處的這些軌道的端部處直立站立的兩個直立框架構件之間的未被包覆的開放空間34,並到工作站的入口點SEN處的第一橫向軌道40a及第二橫向軌道40a上。在所述入口點,機器人儲存/取回車輛從Y方向行進模式轉換為X方向行進模式,並且然後可以沿著工作站的縱向軌道38a38b行進,在X方向上延伸到工作站的出口點SX。此處,機器人儲存/取回車輛然後轉換回到其Y方向行進模式,以通過在這些軌道端部的直立框架構件之間的未被包覆的開放空間34,在工作站的最後橫向軌道及第二最後橫向軌道上騎回到第二對X方向軌道上的網格結構的下軌道佈局上。
在每個工作站的第二橫向軌道40b及第二最後橫向軌道40e之間的是在入口點及出口點之間的多個中間點。圖示的示例具有三個中間點,但這個數量可以變化。這些中間點中的一個,特別是在所示示例中緊鄰出口點S
X的第二最後一個點,被指定為其中機器人儲存/取回車輛可由人或機器人類工作者經由穿過滑槽的頂部面板50從其工作台面表面50a穿過到滑槽的內部空間中的存取開口52可存取的「存取點」S
AC。因此,當縱向行進通過滑槽的儲存/取回車輛到達並停在存取點S
AC時,工作者可以與承載在所述儲存/取回車輛頂部的儲存單元相互作用,例如從儲存單元中提貨一或多個單獨的物品,作為從網格結構中取出這些物品的訂單履行過程的一部分,替代地從儲存/取回車輛中移除整個儲存單元,作為訂單履行過程的一部分,或者替代地將一或多個單獨的物品放入儲存單元中作為補充網格結構的再庫存過程的一部分。替代地,再庫存過程可以包括將機器人儲存/取回車輛(即,當前未被儲存單元佔據的車輛)中的空的一個引導到工作站的存取點,以通過存取開口52從工作者提貨儲存單元。
工作站18裝備有手感測機構53,以保護人類工作者在通過存取開口52與儲存/取回車輛相互作用時免受潛在傷害。參考圖6A,第一感測器條54及第二感測器條56在沿著存取開口的相對的周邊邊緣定位的位置處被固定到工作站的覆蓋面板50的下側。感測器條在兩個條54、56上承載彼此相對的光束發射器及接收器,使得由發射器發射的光束被相對的接收器接收,除非光束被中斷,例如通過將工作者的手插入存取開口52中,或在存取開口52中存在任何其他物件。與存取開口相對側上的發射器及接收器相反,感測器配置可以在開口的同一側上使用發射器及接收器,在開口的相對側上使用反射器。感測器條通過有線或無線連接與計算控制系統通信,所述計算控制系統與機器人儲存/取回車輛隊列無線通信,以控制其在整個網格結構中的輸送,從而執行各種任務(提貨、再庫存等)。手感測器光束的連續性,亦統稱為光幕,產生「安全」信號,而感測器光束的中斷產生「停止」信號。由計算控制系統向儲存/取回車輛傳輸命令所述儲存/取回車輛移入或移出工作站的存取點的任何移動指令,條件是從所述工作站的手感測機構偵測到「安全」信號。因此,當工作者的手在滑槽內時,可實施安全程序,在該程序下,不會有機器人儲存/取回車輛沿著工作站的下軌道行進。
除了用於安全目的之外,手/物件感測機構53亦可以用於質量保證目的,幫助確保人類在提貨任務中的工作準確性。對於已知從給定儲存單元需要預定數量的物品的給定訂單,計算控制系統可以計算當儲存單元出現在存取點時光束中斷的次數,從而表示工作者的手插入存取開口以存取儲存單元並從中拉出相應物品的次數。所述系統將手插入計數與從所述儲存單元已知需要的預定物品的數量(亦稱為來自正履行訂單之「行物品量」)進行比較,並且僅當手插入計數已經達到與所述儲存單元相關聯的預定物品數量時,才允許承載所述儲存單元的儲存/取回車輛離開工作站的存取點。
可對可在工作站之存取開口處執行的其他任務執行類似計數檢查,例如在再儲存或成套操作期間,其中替代自停放在存取開口下方之儲存單元取出物品,物品經由存取開口放置或降落至所停放儲存單元中。因此,光幕光束由於使用者之手向下伸展以將物品放置至儲存單元中或物品自光幕上方降落至儲存單元中的每一打斷可同樣地用以對存放至儲存單元中之物品的量進行計數。因此,由於感測機構不僅可用於偵測手而且可用於偵測任何物件,因此電腦化控制系統可對存取開口處之正「偵測」的數目進行計數,無論每一偵測係在將彼物件放置至停放於存取開口下方之儲存單元中或自該儲存單元取回彼物件期間偵測到使用者插入手之插入抑或偵測到另一物件穿過開口。無論如何,對手/物件感測機構53進行之正偵測的計數可用於監視所指派任務在工作站處之進展及完成。
手/物件感測機構53亦用作對儲存單元之高度檢查,以確保其中無物品自儲存單元的頂部顯著向上突出,因為此類突出物品將破壞由光束形成的光幕,並且突出物品之此偵測可因此用以防止儲存/取回車輛及其上的儲存單元離開存取點,直至所述突起被矯正。這有助於確保儲存單元不會試圖在一或多個物品從儲存網格突出並干擾網格結構的框架組件之間的可用行進空間的情況下再進入儲存網格,因此,可能對突出物品及/或儲存單元、車輛或網格結構造成損壞。
除了手/物件感測機構53以外,在圖6中可見之兩個移動感測器58、59各自安裝於工作站內,以用於偵測儲存取回車輛在存取點S
A處或鄰近該存取點之移動的目的。一個移動感測器58位於存取點外部,在存取點最接近入口點S
EN之一側處緊鄰該存取點,且因此存在於相鄰引入點S
L處,儲存/取回車輛在其行進通過工作站期間自該相鄰引入點進入存取點S
A。此第一移動感測器58因此用作引入移動感測器,其可用於偵測儲存/取回車輛移動至存取點S
A中。另一移動感測器59存在於存取點S
A之最靠近出口點S
X的相對側處或緊鄰該相對側,且因此用作離開移動感測器,其可用於偵測儲存/取回車輛自存取點S
A離開至出口點S
X中,自該出口點,該車輛接著退出工作站且重新進入三維儲存網格。每一移動感測器可為反射式光學感測器,其具有在工作站下軌道之一側處的發射器/接收器組合,以便能夠偵測自通過之儲存/取回車輛反射的光。飛行時間計算(亦即,發射光學脈衝與偵測到反射光學脈衝之間的時間差)可用以區分自通過工作站下軌道上之感測器的儲存/取回車輛的反射與自遠離之另一物件的反射。由接收器在計時臨限值內偵測到之反射因此將自感測器產生正「移動偵測」輸出信號,而在計時臨限值內未偵測到反射將產生指示不存在所偵測移動之負輸出信號。替代地,光束感測器可用以在一側之發射器與另一側之協作接收器之間或在一側之發射器/接收器與另一側處之協作反射器之間引導光束穿過工作站之下軌道。在此情況下,光束之完整狀態將指示負輸出信號(不存在移動),且光束之中斷狀態將指示正輸出信號(偵測到移動)。
感測器經定位使得靜態地佔據存取點、引入點或出口點之車輛將不反射光學脈衝或打斷光束,亦即,引入感測器58處之脈衝反射或光束中斷將僅在車輛開始自引入點轉變至存取點之情況下出現,且離開感測器59處之脈衝反射或光束中斷將僅在車輛開始自存取點轉變至出口點之情況下出現。此在圖6中可見,其中每一移動感測器支撐於下軌道上方位於車輪之頂部與車輛上部平台之懸垂周邊部分的底側之間的高度處,該懸垂周邊部分懸垂於車輛之底層車架或底盤之上。當車輛靜態地停放於引入點或存取點上時,各別引入感測器58或離開感測器59瞄準車輪與車輛底盤之各別側處的車輛平台之懸垂周邊部分之間的開放豎直空間,由此兩個移動感測器皆不會由靜態停放之車輛位置觸發。如下文所概述,此等移動感測器58、59適用於區分以下兩種情形之目的:來自手/物件感測機構53之正偵測信號由於不存在處於存取開口下方之車輛移動而不成問題的情形;移動車輛對工作者造成潛在損傷或對物品或設備造成損壞的潛在有害情形。
圖23展示電腦化控制系統500及每一機器人儲存/取回車輛14之協作電腦化組件的方塊圖。電腦化控制系統包含電腦網路,該電腦網路包括:包含一或多個電腦之主控系統502,該一或多個電腦具有一或多個處理器及耦接至該一或多個處理器且儲存有陳述式及指令之非暫時性電腦可讀記憶體,該等陳述式及指令可由該一或多個處理器執行以在邏輯上控制本文中所描述之各種相關聯任務,包括產生用於機器人儲存/取回車輛之車隊的命令信號,且用於接收及解譯來自機器人儲存/取回車輛之車隊的回饋通信。該電腦網路進一步包括複數個工作站控制系統504,每一工作站控制系統安裝於該等工作站中之各別者處。為說明方便起見,方塊圖僅展示單個工作站控制系統504及單個機器人儲存/取回車輛14。
每一工作站控制系統504之特徵在於可體現於例如可程式化邏輯控制器(programmable logic controller,PLC)中之本端電腦506,其具有I/O介面,藉由該介面,本端電腦可與工作站之手/物件感測機構53、工作站之引入及離開移動感測器58、59、下文進一步描述之各別升降機構72通信。工作站之本端電腦506亦具有耦接至其之人機介面508,其較佳至少包括顯示監視器510,其視情況可為觸控式螢幕監視器,因此用作HMI之顯示器及輸入裝置兩者,但可另外或替代地使用諸如電腦鍵盤、滑鼠、軌跡球、專用控制按鈕等之其他輸入裝置。除了顯示監視器以外或替代顯示監視器,該顯示監視器呈現用於根據指派給工作站之給定任務而向工作站之人類工作者顯示指導性指令之目的之圖形使用者介面(graphical user interface,GUI),亦可使用其他工作者導引設備,例如,在執行取出任務期間導引自具有不同物品類型之分隔儲存單元之不同隔室取出物品的摘取式揀貨(pick-to-light)系統、在執行庫存再儲存或成套任務期間導引將物品放置至分隔儲存單元之不同隔室中的播種式揀貨(put-to-light)系統、用於顯示行物品量之簡化非GUI顯示器(例如,數值LCD顯示器)等。工作站之本端電腦506包含一或多個電腦處理器;非暫時性電腦可讀記憶體,其耦接至該一或多個電腦處理器且儲存有陳述式及指令,該等陳述式及指令可由該一或多個處理器執行以執行本文中關於HMI 508所描述之各種相關聯任務;手感測機構53;移動感測器58、59;及相鄰於彼工作站之升降機構72中之各別者。每一工作站之本端電腦506亦可藉助於有線或無線連接與主控系統通信,以接收待導引並在工作站處執行之任務的細節且向主控系統報告此類任務之狀態,以及向主控系統保證行動之安全警告。
每一機器人儲存/取回車輛14具有其車載之本端電腦處理器512,該本端電腦處理器連接至車輛之本端車載收發器514,該本端車載收發器可與主控系統之主收發器516無線地通信以使得能夠自主收發器接收命令信號及將回饋通信傳輸回至主收發器。每一機器人儲存/取回車輛上之非暫時性電腦可讀記憶體連接車輛之車載本端處理器以用於執行儲存於該記憶體中之陳述式及指令,特定而言,出於導覽儲存系統且與其儲存單元互動之目的、基於自主控系統接收到之命令且出於向主控系統報告關於所命令任務完成之回饋之目的而執行本端功能。為了使得能夠執行所命令任務,車輛14之本端處理器512連接至車載I/O介面,處理器可藉由該介面執行對負責車輛在儲存網格及工作站中之行進移動及車輛與儲存單元之互動的車輛之各種電子組件(馬達、致動器、感測器等)的控制。在所說明之具體實例中,此組件包括用於驅動車輪單元之旋轉的車輪驅動馬達524、用於控制車輛之高度可調整車輪組之升高及降低的車輪提昇/降低馬達526、用於控制車輪單元之內側/外側移位的車輪移位馬達或致動器528、控制車輛轉台之旋轉的轉台馬達530、用於控制可延伸/可縮回轉台臂之延伸/縮回的臂致動器532、用於控制可沿著轉台臂之來回穿梭移動之線性移動的梭式馬達534,及下文進一步描述之一組負載狀態感測器100。本端處理器512亦出於下文更詳細地描述之功能及目的而連接至車輛14之車載掃描器66。
圖6B說明安全及任務監視控制邏輯兩者藉由電腦化控制系統及儲存/取回車輛之處理器結合手/物件感測機構53的協作執行。每一工作站控制系統504之本端電腦506(簡稱為工作站控制器506)連續地監視手/物件感測機構53之條件以監測偵測信號。在步驟1002處,感測機構53在步驟1001處進行之正偵測向工作站控制器506產生輸入信號,回應於此,電腦化控制系統500在步驟1003處檢查任何儲存/取回車輛在發生偵測之工作站中的存在。
車輛存在之此檢查可由主控系統502執行,該主控系統較佳儲存車隊之所有車輛的動態更新位置記錄,其中每一車輛之本端處理器經組態以自動地向主控系統報告由此命令之車輛行進任務的成功完成,使得主控系統知曉車輛到達彼行進任務之其目標目的地點且將此確認位置記錄於車輛之動態位置記錄中。在直線區段中命令行進任務(亦即,將自起始點至最終目的地之需要在兩個或多於兩個維度上之移動的任何所需行進分解成線性的單向行進區段)。因此,無論何時主控系統命令儲存/取回車輛去往工作站,此將涉及在某時間點命令目標目的地點為彼工作站之入口點的直線行進區段,繼之以接著被命令以取決於存取點及中間點之被佔據或未被佔據狀態而使車輛沿著工作站之下軌道朝向存取點前進或徹底前進至存取點的一或多個直線行進區段。一旦在存取點處不再需要存在車輛,主控系統便命令另一直線行進區段以將車輛自一個點移動至工作站之出口點,繼之以另一方向上之另一直線行進區段,從而將車輛自工作站之出口點移動回至儲存網格中。因此,為檢查任何車輛是否在工作站中,主控系統可搜尋所有車輛之動態位置記錄以尋找最後記錄位置為工作站之入口點、中間點、存取點或出口點中之任一者的車輛。然而,此僅為一個實例,且可使用確認車輛在工作站中之存在或不存在的其他技術,例如使用工作站中之佔據感測器,在此狀況下,在步驟1003處對任何車輛在工作站中之存在的檢查可在本端由工作站控制系統執行。
若判定無車輛存在於主題工作站中,則在步驟1004處忽略手/物件感測機構53之正偵測,此係因為在工作站處缺乏車輛意謂插入於存取開口中之使用者之手不存在被車輛碰撞的風險,存取開口處亦不存在儲存單元,對於該儲存單元,對手/物件感測系統之偵測進行計數以追蹤取出或放置於儲存單元中之行物品量將為有用的。然而,若判定一或多個車輛存在於工作站中,則在步驟1005處,檢查車輛對工作站之存取點的靜態佔據,例如藉由檢查安裝於工作站中鄰近其存取點之移動感測器58、59的狀態及檢查工作站中之車輛的動態車輛位置記錄。若彼等動態車輛位置記錄包括當前儲存值為彼工作站之存取點之唯一識別符的一個記錄且不存在來自移動感測器之所偵測移動,則作出車輛靜態地停放於存取點處之正判定。
作為回應,在步驟1006處,電腦控制系統檢查工作站控制系統504是否具有開啟任務(取貨、補充抑或成套任務),對於該開啟任務,待自所停放儲存單元取出或待放置於所停放儲存單元中之物品的剩餘量(取貨、成套或再儲存訂單之剩餘「行物品量」)大於零。若是,則在步驟1007處,電腦控制系統將剩餘行量遞減一,基於此,在HMI上向人類工作者顯示之動態顯示行量同樣地以同步方式遞減一,使得工作者在視覺上被告知有多少額外物品待自所停放儲存單元取出或待放置於所停放儲存單元中。若行物品量已為零,則在步驟1008處,電腦控制系統在HMI 508上顯示錯誤訊息,藉此通知工作者由於超過待自停放於存取點處之儲存單元取出或放置於該儲存單元中之規定行物品量而可能已出錯。工作者可因此雙重檢查其取出或放置之實際物品量,且進行適當校正以匹配訂單之所指派行量。
若在步驟1005處判定不存在靜態地停放於存取點處之車輛,則在步驟1009處,監視工作站之移動感測器58、59以偵測車輛移動。在不存在任何移動的情況下,系統之操作以正常方式繼續。然而,一旦移動感測器在步驟1010處偵測到靠近存取點之移動,因此表示進入或離開存取點之儲存箱損傷工作者之手的風險或由於物品自儲存箱向上突出以試圖離開存取點而損壞物品或設備的風險,便自工作站控制系統504將緊急停止信號立即傳輸至主控系統502,其又在步驟1011處將緊急停止命令傳輸至工作站中之車輛。因此,在步驟1012處立即停止將要移動至存取點(若先前未被佔據)中之任何車輛或自其停放於存取點處之先前靜態位置離開存取點的任何車輛,以防止損傷或損壞。車輛14向主控系統502報告其成功緊急停止,回應於此,主控系統可停下對主題工作站處之車輛的所有車輛行進命令,直至諸如工作站控制系統504報告光幕經重新建立至不間斷狀態之時間,且進行及確認適當的工作者執行重設動作,例如需要在工作站之HMI處的雙手輸入以確保一旦重新起始車輛行進,工作者之雙手亦不會處於危險中。在此重設之後,重新起始正常操作,且可重複圖6B之程序。在存在來自手/物件感測機構之正偵測信號的任何時間,主控系統將不命令或允許任何儲存取回車輛行進至工作站之存取點中或自存取點離開。
雖然圖6B說明組合安全檢查及量計數功能性兩者之程序,但應瞭解,其他具體實例不必使用手/物件感測機構用於量計數,如由圖6C中之簡化安全程序所說明,其簡單地省略圖6B之步驟1005至1008。作為額外預防措施,亦可在步驟1002與1003之間執行步驟1009及1010之移動偵測動作,其中否定的「未偵測到移動」判定導致前進至步驟1003,且其中肯定的「偵測到移動」判定導致緊急停止步驟1011至1013。因此,存取開口處之正手或物件偵測連同存取點處或鄰近存取點之工作站內的移動偵測之組合將始終導致緊急停止,即使控制系統當前不指示車輛存在於工作站中亦如此。應瞭解,在儲存單元正行進通過之工作站之存取開口中使用光幕或其他手/物件感測機構的相同安全功能性及/或量計數功能性可類似地用於儲存單元行進通過工作站不一定受來自儲存網格之機器人儲存/取回車輛影響的工作站中,且例如可用於使用儲存單元通過在類似配備之存取開口下方之存取點的基於輸送器之直通路由的工作站中。
雖然圖4至圖6示出了內部縱向軌道38a作為隔離的工作站的一部分,但應當理解,當工作站安裝在網格結構處時,所述軌道與網格結構的下軌道佈局共享。參考圖3,在圖的右側的工作站的內部縱向軌道38a是在網格結構的下軌道佈局28的相應側處的Y方向周邊軌道26的直線部段。所述工作站的外軌平行於網格結構下軌道佈局的Y方向周邊軌道,並且工作站的橫向軌道在與下軌道佈局的X方向軌道成一直線並連接到下軌道佈局的X方向軌道的位置處將下軌道佈局的Y方向周邊軌道26連接到工作站的外縱向軌道38b。同樣地,在圖的左側的工作站的內部縱向軌道38a是在網格結構的下軌道佈局的相應側處的X方向周邊軌道24的直線部段。所述工作站的外軌38b平行於網格結構的下軌道佈局的X方向周邊軌道,並且工作站的橫向軌道在與下軌道佈局的Y方向軌道成一直線並連接到下軌道佈局的Y方向軌道的位置處將下軌道佈局的X方向周邊軌道連接到工作站的外縱向軌道38b。
因此,每個工作站的下軌道是在沿著下軌道佈局延伸的位置連接到三維網格結構的下軌道佈局的延伸軌道,以允許機器人儲存/取回車輛在三維網格及工作站之間無縫轉換,工作站位於由上軌道佈局及下軌道佈局佔據的二維覆蓋區之外,並且列及軸橫跨其間。在三維網格化下軌道佈局及工作站之間的車輛轉換是從位於工作站下軌道一端的工作站入口S
EN及位於工作站下軌道相對的第二端的工作站出口S
X進行的。通過計算機化的控制系統,機器人儲存/取回車輛以單向方式從專用入口到專用出口被驅動通過工作站,這允許多個車輛在工作站內排隊,從而減少三維網格化下軌道佈局上的交通堵塞。在所示的示例中,使用單獨的入口點及出口點以及在其入口點及出口點之間在每個工作站中包括一或多個中間點增加了每個工作站的所述內部排隊能力。
然而,使用單獨的入口點及出口點、在入口點及出口點之間包括一或多個中間點以及在除入口點或出口點之外的專用點處放置存取開口是可選的特徵,並且可以一起省略或以各種組合省略。例如,在一個替代實施方式中,工作站的下軌道可以與從下軌道佈局延伸的兩個橫向軌道一樣簡單,以限定存取開口52所在的單個點,因此,工作站的入口點、出口點及存取點皆位於一個單一的軌跡點。機器人儲存/取回車輛將在垂直於在下軌道佈局的側部處的周邊軌道的X或Y方向上向前騎到所述單點延伸軌道上,通過存取開口接收與工作者的交互,並且然後在反向方向上離開所述工作站回到所述三維網格所述下軌道佈局上。因此,延伸軌道不必像所示實施方式那樣沿著網格結構的下軌道佈局的周邊伸長,並且外殼不必是在工作站的下軌道的縱向間隔開的位置處具有間隔開的入口點及出口點的細長滑槽。在另一個示例中,及所示實施方式中的軌道類似的細長延伸軌道可以及附圖中所示的沿著其整個內側打開的滑槽一起使用,從而允許沿著延伸軌道的多個點中的任意一點用作入口及/或出口點。
圖7示意性地示出了工作站中的一個的俯視圖及三維網格化下軌道佈局的相鄰區域。與工作站的下軌道一樣,在兩個鄰近的X方向軌道及兩個鄰近的下軌道佈局的Y方向軌道之間表示的正方形區域被稱為在其中的相應的「點」。在三維網格相應下軸下面的每個點被指定為著陸點SLND,在所述著陸點SLND處,機器人儲存/取回車輛在已經豎直向下行進通過下軸之後落在下軌道佈局上。在三維網格外周邊處的相應的上軸下面的每個點被指定為發射點SLCH,機器人儲存/取回車輛從所述發射點SLCH向上行進通過上軸到達上軌道佈局。鄰近工作站18的入口點SEN的下網格中的點被稱為出現點SEM,機器人行進交通工具從其退出三維網格化下軌道佈局並且在其入口點處進入工作站18。鄰近工作站18的出口點SX的下網格中的點被稱為再進入點SR,機器人行進車輛從所述再進入點SR從工作站的出口點SX再進入三維網格。圖中的箭頭示出了跟隨有機器人儲存/取回車輛的行進路徑,首先從下軌道佈局的出現點向外行進到工作站的入口點中,然後,在縱向移動到出口點中並且然後在其重入點處轉換回到下軌道佈局之前,縱向行進通過存取點以與工作者交互。
出現點及再進入點中的一個或兩個可以是多用途點,例如亦用作在相應的下軸或上軸下面的著陸點或發射點,如在示出的示例中所示,其中再進入點也是著陸點。與工作站相鄰的下軌道佈局區域中的所有其他點位於儲存單元被擱置在其中的網格相應儲存行之下。這些點用作可用的停放點SP,在所述停放點SP中,當存在另一個機器人儲存/取回車輛去往同一工作站並且其去往所述工作站的行程被計算控制系統分配了比停放的機器人儲存/取回車輛更高的優先級時,承載相應儲存單元的機器人儲存/取回車輛可以在下軸底部的著陸點SLND處著陸在下軌道佈局上之後選擇性地停放。由計算控制系統選擇停放所述儲存/取回車輛中的一個的特定地點可以基於從所述停車儲存/取回車輛到達所述網格化下軌道佈局的指定著陸點中的特定一個到所述工作站入口的可用最小距離行進路徑。
因此,負責將任務分配給機器人儲存/取回車輛並控制其通過三維網格及工作站的導航的計算控制系統可以協調一組被佔用的車輛(即其上承載相應儲存單元的車輛)到達被分配的工作站,這些儲存單元以不一定與任務被分配的順序(即分配順序),從它們各自的儲存位置取回這些儲存單元的順序(即取回順序)、被佔用車輛在較低軌道佈局著陸的順序(即著陸順序),或者被佔用車輛最初到達鄰近指定工作站的緊急點附近的順序(即到達或接近順序)相匹配的順序被指定給所述工作站。
在一個說明性示例中,提貨操作由計算控制系統執行,並且包括分配第一組一或多個車輛來取回一或多個各自的儲存單元,每個儲存單元包含用於第一客戶訂單的不同物品,並且將所述儲存單元遞送到特定工作站,並且分配第二組一或多個車輛來取回一或多個儲存單元,每個儲存單元包含用於第二客戶訂單的不同物品,以便遞送到相同工作站。由於從每輛車輛的初始位置經由儲存包含適當物品的儲存單元的可用取回位置到分配的工作站的行進距離不同(其中可以有多個選項,在這種情況下,可以基於從機器人儲存/取回車輛的當前位置到分配的工作目的地的最短總行進路徑經由不同的取回位置選項來給予優先級),來自兩組的車輛可以帶著它們取回的儲存單元到達下軌道,並且以混合的順序接近分配的工作站。此處,計算機化的控制系統可以分配優先級排名,在所述優先級排名上,將兩組車輛的條目定序到工作站中,並且指示較低優先級車輛將其自身停放在下軌道佈局的當前未佔用的停放點處。
分配的優先級排序可以至少部分基於「分組交付」的基礎,使得一個訂單的所有物品在另一訂單的任何物品之前交付。進一步的加重可以基於「第一次著陸」或「第一次到達」的基礎,其中第一輛車在下軌道佈局上著陸或走近指定的工作站指示在「分組交付」順序中兩個車輛組中的哪一個優先於另一個,或者基於「訂單優先級」的基礎,其中訂單根據大小按優先級排序(即,在較小的訂單之前提貨較大的訂單)、或者基於裝運目的地(在更多的本地目的地之前提貨目的地更遠的訂單)、基於交付截止日期、客戶類型、裝運車輛可用性等。因此,取決於所選擇的排序標準,第一訂單的所有物品可以在第二訂單的任何物品之前被遞送到工作站的存取點,反之亦然,而不管系統接收這兩個訂單的特定順序。替代地,需要大量的用於完全履行的儲存單元的大型訂單可以使其機器人儲存/車輛的隊列被分配給小訂單的一或多個機器人儲存/取回車輛中斷,以便在返回到繼續提貨大訂單之前在工作站提貨整個小訂單。
再次參看圖23,主控系統502處之軟體的可執行陳述式及指令包括訂單處理模組518,其接收例如來自倉庫管理系統(warehouse management system,WMS)或其他主機系統519之待履行訂單的細節。所接收訂單可具有已由WMS或其他主機系統例如基於以下各者而應用於其的預先指派之優先級排序:消費者類型、交付期限、訂單大小、至裝運目的地之距離、運輸車輛之排程或估計可用性等。自訂單之最高至最低優先級排序一個接一個依序地,訂單處理模組518將每一訂單分解成行物品任務,其各自含有來自訂單之特定行物品的識別(UPC、SKU或其他唯一識別符)及待取出之彼物品的量(亦即,行物品量)。將每一訂單之此等行物品任務傳達至規劃模組520。規劃模組比較來自每一行物品任務之唯一識別符與主控系統之動態更新庫存記錄,該等記錄含有每一儲存單元之當前儲存位置以及儲存於其中之物品的量及類型。基於此比較,規劃模組識別儲存網格中含有彼行物品之儲存單元當前儲存的位置。規劃模組亦選擇將哪一工作站指派給當前訂單,且識別可指派有行物品任務之可用儲存/取回車輛,且將此資訊連同行物品量一起編譯至每一行物品任務之各別任務指派中。與任務傳輸模組522共用此等任務指派,該任務傳輸模組將所處理訂單之任務指派轉換成可辨識的命令,該等可辨識的命令無線地傳輸至車輛以供執行,藉此進行所指派任務。亦與指派有所處理訂單之工作站的工作站控制系統506共用任務指派。除了行物品量以外,每一任務指派亦可包括待自儲存單元取出之特定物品的識別,例如,如在儲存單元為含有多個物品類型之儲存單元的情況下所需要的。
除了基於訂單之優先級排序以外,亦可將其他基於物品之優先級排序應用於個別訂單之不同行物品,在此狀況下,每一任務指派亦含有其行物品之物品優先級排序。此基於物品之優先級排序可基於多種不同物品屬性中之任一者,包括樣式、大小、重量、色彩、成份、液體對乾貨、過敏原、污染物等。舉例而言,履行零售訂單可能需要將樣式、色彩、大小等封裝在一起以便在接收者零售商處進行分選。可給予較重物品或液體貨品較高優先級使得將其較早遞送至工作站使得能夠將較重/液體物品封裝至裝運集裝箱之底部中,繼之以將隨後遞送之輕量/乾貨物品放置於頂部上,防止擠壓或液體污染底部封裝貨品。同樣地,在非過敏食品到達工作站之前,可首先呈現及封裝過敏食品,以避免交叉污染。
圖7A至圖7H中說明根據優先級排序(無論係不同訂單之儲存單元當中基於訂單抑或同一訂單之儲存單元當中基於物品)編排儲存單元之依序遞送的一個特定實例,其中四個儲存/取回車輛V1, V2, V3, V4攜帶相應的儲存單元U1, U2, U3, U4,其優先級已由計算控制系統按依次遞減的順序排列,因此,車輛V1上的儲存單元U1具有最高優先級,並且車輛V4上的儲存單元U4具有最低優先級,但其到達工作站附近已經出現了與優先級排序不匹配的序列。參考圖7A,車輛V4是第一個在下部軌道佈局上著陸並接近其出現點SEM。由於其最低優先級排序,車輛V4停放在工作站入口附近,例如與下軌道佈局的出現點SEM相鄰的停放點S
P處。轉到圖7B,車輛V2是下一個在下軌道佈局上著陸並接近出現點SEM,並且由於其非最高優先級排序,也停放在靠近工作站入口的開放停放點SP,例如,與先前停放的車輛V4相鄰。轉到圖7C,車輛V3是下一個在下軌道佈局上著陸並接近出現點SEM,並且由於其非最高優先級排序,也停放在靠近工作站入口的開放停放點S
P,例如,與先前停放的車輛V2相鄰。轉到圖7D,車輛V1是下一個在下軌道佈局上著陸並接近出現點SEM,並且由於其最高優先級排序,直接行進到工作站的入口點SEN,因為停放的車輛V2,V3,V4與工作站入口的非阻礙關係所實現的。轉到圖7E,車輛V1向前行進通過延伸軌道頂上的工作站滑槽,並在其上停放在進出點SA處,從而將最高排序的儲存單元U1傳送至存取點以供人或機器人工作者與其交互。
轉到圖7F,已將最高等級的儲存單元U1傳送至工作站的存取點SA,然後命令攜帶下一最高等級儲存單元U2的車輛V2離開其停放點到達下軌道佈局的出現點,從那裡向前到達工作站入口點,並且從那裡向前朝向車輛V1當前停放的工作站存取點SA。車輛V2鄰近車輛V1當前佔用的存取點SA停放。轉向圖7G,然後命令攜帶下一最高等級儲存單元U3的車輛V3離開其停放點到達下軌道佈局的出現點,從那裡向前到達工作站入口點,並且從那裡向前朝向車輛V1當前停放的工作站存取點SA,車輛V2已經在工作站存取點SA旁邊排隊。車輛V3鄰近車輛V2當前佔用的中間點停放。轉到圖7H,然後命令攜帶最低等級儲存單元U4的最後車輛V4離開其停放點到達下軌道佈局的出現點,並且從那裡向前進入工作站入口點,車輛V2及V3已挨著該點在車輛V1後面排隊。車輛V4停放在工作站的入口點SEN處,以便與車輛V3當前佔用的中間點相鄰。通過由車輛根據其優先等級在下軌道佈局上的選擇性停放及前進對車輛及其攜帶的儲存單元的前述編排,四個儲存單元現在在工作站內排隊,以便適當順序地前進到工作站的存取點。
圖7I說明藉由電腦化控制系統及儲存/取回車輛之處理器對控制邏輯之協作執行,以執行三維儲存網格內之車輛及其運載儲存單元的此編排,從而使其依序到達工作站。在步驟2001處,主控系統502自待處理佇列中之彼等訂單當中具有最高優先級排序之新訂單的行物品產生任務指派,接著將任務指派轉遞至工作站控制器506,且將任務命令傳輸至儲存/取回車輛。在步驟2002處,在接收到該等命令後,車輛開始其通過儲存網格之任務規定行進路徑,以自其儲存位置取回各別儲存單元,且將所取回之儲存箱向下運載至三維儲存網格之下網格化軌道,接著其隨後接近所指派工作站。同時,工作站控制器506已在彼處儲存新訂單之任務指派連同早期訂單之任何剩餘的尚未完成之任務指派,統稱為未決任務。在具有此類未決任務之情況下,在步驟2003處,電腦化控制系統檢查工作站中之入口、中間或存取開口當中是否存在任何開放點。為進行此操作,工作站控制器可查詢主控系統之動態車輛位置記錄以查找指派給未決任務之車輛,且搜尋此等記錄以尋找最後確認位置為工作站中之此等點中中之一者的車輛之記錄。若查詢未找到此等點中之一或多者的車輛匹配,則工作站知曉存在待填充之可用點。因此,此起始工作站控制器506「呼叫」下一車輛以鑒於工作站中之可用佔據而進入該工作站的程序。對呼叫哪一車輛之識別係由工作站控制器基於未決任務之訂單及物品優先級排序來執行。
本實例涵蓋一種情境,其中較早訂單之履行已在工作站處進行,且新訂單之訂單優先級並非等級高於較早訂單之訂單。相同方法在將系統設定為遵循「不中斷」工作流程之情況下亦適用,其中已進行之訂單履行不被另一訂單中斷,即使另一訂單具有較高優先級排序亦如此。在步驟2004處,工作站控制器506判定較早訂單之所有車輛是否已進入工作站。為進行此操作,工作站控制器可檢查較早訂單之未決任務,以識別指派給此等任務之彼等車輛當中尚未被確認已進入工作站之任何車輛,例如藉由查詢此等車輛之主控系統之動態位置記錄以查找最後確認位置不匹配工作站之下軌道上的入口點、中間點及存取點中之任一者之唯一識別符的任何車輛。若主控系統向工作站控制器506報告較早訂單之所有被查詢之未決任務車輛的最後確認位置為工作站中之點,則工作站控制器在步驟2004處已確認較早訂單之所有車輛已進入工作站。在已在步驟2004處作出此肯定判定之情況下,步驟2005將接著呼叫新訂單中具有最高優先級排序之任務指派的車輛。為進行此操作,工作站控制器506識別新訂單之任務指派當中具有最高優先級之未決任務指派,且將識別在此所識別任務指派中指定之車輛的「呼叫請求」提交至主控制系統。作為回應,主控系統將此車輛標示為已被工作站召喚或呼叫。
如先前所提及,以分段方式命令車輛行進,意謂將由車輛使用以取出儲存單元且將儲存單元遞送至工作站之總體行進規劃分解成線性區段。因此,發送至車輛之任務命令並非含有完成取回儲存單元及將其遞送至工作站之整個任務的行進指令之全集的一次性命令。實情為,行進指令係逐區段零散地命令,且待命令之下一區段可在傳輸至車輛之前由規劃模組動態地選擇或重新組態。每當車輛到達所命令區段之末端時,其將其已完成最後命令行進區段之確認信號傳回至主控系統,回應於此,將具有用於下一線性行進區段之指令的另一命令傳輸至車輛。將車輛標示已由工作站呼叫意謂當車輛在已取回所指派儲存單元且著陸於下軌道佈局處之後的某時發送完成行進區段之確認時,主控制器認識到應向車輛命令通向呼叫此車輛之工作站之入口點中的一或多個線性區段之行進路線,且因此規劃模組計算此工作站指定路線,接著將針對此路線之命令傳輸至車輛。若該路線涉及自下軌道佈局上之車輛最後確認位置至工作站之入口的多於一個線性區段,則再次逐區段以零散方式傳輸此等命令。
一旦已呼叫新訂單之最高排序車輛,在步驟2006處,必須停放指派給同一訂單但尚未由來自工作站之呼叫請求標示的任何其他車輛,以等待一旦另一點開放便進入工作站。替代工作站指定之行進路線,向任何此未呼叫車輛命令由規劃模組動態地產生之保持模式行進路線,以替代地終止於工作站入口附近之可用停放點處,在該停放點處,車輛在經重新路由至工作站中之前等待呼叫狀態之指派。對於所停放車輛,等待輪到其進入工作站,主控系統接收到對彼車輛之呼叫請求將觸發立即計算及命令自停放點之其工作站指定行進路線。接著重複步驟2003至2005,繼之以在步驟2007處進行檢查,其中例如以上文針對較早訂單在步驟2004處所描述之相同方式進行新訂單之所有車輛是否已被呼叫的每一重複。一旦已呼叫所有車輛,處理程序便終止直至後續訂單作為任務被分配給彼工作站。若在步驟2004處判定來自較早訂單之所有車輛皆尚未在工作站中,則在步驟2008及2009處以針對用於新訂單之步驟2005及2006所描述的相同方式執行呼叫彼較早訂單之最高等級車輛且停放彼訂單中之任何其他車輛,繼之以重新完成步驟2003及2004。通過使用儲存單元排列的完全相同的網格結構,並且機器人車輛通過所述網格結構導航儲存陣列,這種內部執行的順序編排使得在訂單提貨操作期間能夠進行複雜的排序或分類,同時避免了與現有技術相關聯的空間及材料效率低下,例如空間密集型分類輸送機,其中取回步驟由一組機器執行,然後在將分類的物品遞送到位於儲存結構遠處的指定工作站之前,在不同機器或設備類型的第二階段在下游執行分類。
雖然前述示例具體地使用專用的上軸、專用的下軸及具體地在下軌道佈局上的指定的停放點,用於在儲存單元取回之後選擇性地停放車輛以分配較低等級的工作站,而不干擾移動通過三維網格其他未停放的車輛的流動,應當理解,三維網格中的其他位置可以用於在安排向工作站的順序遞送期間臨時地停放所取回的儲存單元。因此,上軌道佈局的X及Y方向軌道之間的任何方形點同樣可以在交付順序編排期間用作被佔用車輛的臨時停放點,正如它們可以通過操作分配及來自計算控制系統的指令用於停放等待激活的非活動車輛一樣。在這種情況下,覆蓋上軸及下軸的點優選地被保留為用於進入下軸的落下點及用於從上軸離開的爬出點,因此不用於臨時停車目的,以便不阻礙未停車車輛通過網格的交通流。同樣地,為了將這樣停放的車輛的到達工作站延遲到分配給其他被佔用車輛的較高優先級編排的目的,排序的遞送編排可以採用在下軸及/或上軸中的任何水平處的車輛的停放,雖然同樣地,可能優選的是避免由其他車輛引起的對軸行進的這種阻礙。雖然選擇的實施方式具有僅專用於機器人儲存/取回車輛的向上交通流的特定的上軸及僅專用於向下的交通流的單獨的下軸,但應當理解,其他實施方式不需要將每個軸限制到特定的交通流方向。因此,在這樣的雙向軸下面的下軌道佈局上的點將用作發射點及著陸點兩者,並且在雙向軸上方的上軌道佈局上的點將用作所述軸的落下點及爬出點。此外,雖然圖示的示例具有較低水平面的工作站以由下軌道佈局提供服務,但在對工作站代替地由上軌道佈局提供服務的情況下可以類似地使用關於由延伸軌道提供服務的工作站的相同概念以及將儲存單元順序傳送至工作站的網格內編排。
無論工作站是本文公開的創造性「穿越(travel-through)工作站」亦是「下落(drop off)工作站」,皆可以採用完全在軌道佈局的二維覆蓋區內將儲存單元順序傳送至工作站的相同創造性網格內編排,在所述「穿越(travel-through)工作站」中,負責取回儲存單元並將儲存單元返回到儲存網格的相同機器人儲存/取回車輛也穿過工作站攜帶儲存單元,在所述「下落(drop off)工作站」中,機器人/儲存/取回車輛在工作站的進口點處將儲存單元落下,該工作站可以是轉盤,電梯,傳送機或其他處理設備,其負責將落下的儲存單元轉移到人類或機器人工作者與網格外部的儲存單元交互的工作站的存取點。儲存單元掉落的進口點可以位於軌道佈局的二維覆蓋區內或剛好在其外部,而存取點(例如,在存取點S
A上方的進出口52)位於軌道佈局的二維覆蓋區外部,即在儲存網格結構外部。
雖然許多前述示例集中於通過將包含訂單物品的儲存單元遞送到工作站來履行訂單的提貨操作,在工作站中,人類或機器人工作者可以從儲存單元中移除這些物品並將其編譯到裝運集裝箱中以遞送給客戶,但工作站也可以用於再儲存或訂單緩衝操作,其中物品被放置在由機器人儲存/取回車輛在工作站的存取點呈現的儲存單元中,機器人儲存/取回車輛然後從所述儲存單元再進入網格,以將所述儲存單元放置在三維網格中的可用儲存位置中。在再庫存操作中,放置在機器人儲存/取回車輛承載儲存單元中的物品是先前未儲存在結構中類型的新庫存物品,或者替換先前提貨的物品的庫存補充物品。因此,將瞭解,本文中提及在工作站處執行任務以履行訂單並不特定地限於履行消費者訂單,其中自儲存單元取出消費者訂購物品以供運送至消費者,且正履行之訂單可為類似地需要在工作站之存取開口處與存取單元互動的任何種類之工作訂單,無論係自儲存單元取出物品抑或將物品放置於儲存單元中,例如用於再儲存或成套目的(後者係指將不同類型之混合物品自各自僅含有單個物品類型之批量庫存儲存單元放置至單個儲存單元中)。
訂單緩衝操作首先包括提貨操作,在提貨操作中,計算控制系統將一組儲存/取回車輛分配並指示給不同的取回儲存單元,所述取回儲存單元包含履行訂單所需的特定物品集合,並將取回的物品在其各自的儲存單元中運送到網格化下軌道佈局,並向前運送到分配給所述緩衝操作的工作站的入口。當分配的車輛組移動通過工作站時,當所述車輛到達工作站的存取點時,工作者從每輛車輛上的儲存單元提取訂單的一或多個物品,並且這些提取的物品被合併在一起,以便形成訂單的全部或部分履行。
所述完全或部分履行的訂單被放置至與三維網格結構中的儲存空間兼容尺寸的集裝箱中。所述集裝箱可以與儲存單元的其餘部分相同,例如可打開/可關閉的儲存箱,或者可以是與儲存單元不同類型的裝運集裝箱(例如,紙板裝運箱,可選地密封關閉並且其上已經放置有裝運標籤,例如,如果合併的訂單內容滿足整個訂單)。計算機控制器將卸載的車輛發送到同一個工作站,在所述工作站,具有合併訂單內容的集裝箱被放置在工作站的存取點處的所述車輛的頂部。然後,計算機控制器將所述訂單承載車輛發送回三維網格結構,並指示將全部或部分履行的訂單儲存在三維網格結構中的可用儲存位置。因此,用於儲存庫存物品的相同的三維儲存網格也可以用於緩衝部分準備好的或完全準備好的裝運,直至稍後的日期或時間,例如,裝運車輛預期到達的未來提貨時間,以提貨完全完成交付履行的訂單,或者在部分履行的訂單需要當前沒有庫存的額外物品的情況下,在未來一個時間將補充貨物庫存的出貨以實現訂單的完成。
當到了提貨或庫存補充的時候,由計算控制系統執行緩衝訂單取回操作,發送機器人儲存/取回車輛從其儲存位置取回訂單集裝箱,並將訂單集裝箱遞送到工作站之一,用於通過工作站的存取開口取回集裝箱或其中包含的單個物品。
如果被緩衝的訂單只是部分訂單,那麼先前錯過的物品然後通過添加到相同的裝運集裝箱(如果可用作裝運集裝箱)或者通過合併到新的裝運集裝箱中來與取回的物品合併。
已經概括了本發明的新穎的工作站、其新穎的用途、以及三維網格結構本身用於工作站遞送排序及順序緩衝的新用途,現在將注意力轉向三維網格結構、機器人車輛隊列以及它們之間的協作操作中的其他新穎點。
圖8示出了三維網格結構的下軌道佈局的隔離部分,其中平行的第一及第二縱向軌道60a、60b在下軌道佈局的X方向上延伸,並且平行的一組附加橫向軌道62a-62f在下軌道佈局的Y方向上以規則間隔與第一縱向軌道60a及第二縱向軌道60b垂直互連。如上所述,下軌道佈局的相應點由兩個縱向軌道及每個鄰近的一對橫向軌道62a-62f之間的正方形區域表示。在每個點的同一側(在圖示的示例中,在每個點的右側)的橫向軌道在橫向軌道頂側的中點處承載視覺上可偵測的位置標記64。可偵測的位置標記可作為單獨的標貼或標籤施加,或蝕刻到軌道本身的軌道中。每個機器人儲存/取回車輛在機器人儲存/取回車輛的一側承載掃描器66,掃描器66與定位標記64所在的軌道點的一側相匹配。所述掃描器包括圖像捕獲裝置,所述圖像捕獲裝置具有向下成角度的視場,所述向下角度的視場被定向為在所述機器人儲存/取回車輛行進於所述下軌道佈局時捕獲所述標記的橫向軌道的圖像。視場的目標是使其在軌道標記頂部的框架尺寸超過可偵測標記的尺寸。掃描器及位置標記相對於彼此定位,使得當機器人儲存/取回車輛在兩個縱向軌道及限定下軌道的給定點的兩個橫向軌道之間適當地居中時,橫向軌道之一上的相應位置標記64將佔據掃描器的視場(例如,其中心區域)的預定子區域。隨著機器人儲存/取回車輛到達下軌道佈局的目標目的地點,掃描器從其當前視場捕獲圖像,並且由機器人車輛的本地計算機處理器執行的軟件模塊比較掃描器的較大觀察框架內的位置標記的位置,以檢查觀看框架中的標記位置與預期標記所在的預期觀看框架子區域之間的一致。因此,在子區域是觀看框架的中心區域的情況下,軟件檢查標記是否正確地以觀看框架為中心。因此,相對一致或不一致反映了機器人儲存/取回車輛與下軌道佈局上的目標點之間的相對對準。
如申請人的公開PCT申請案第WO2016/172793號中所述,機器人儲存/取回車輛14的特徵在於在機器人儲存/取回車輛的兩個相對側上的一組X方向輪68,以及在機器人儲存/取回車輛的另兩個相對側上的一組Y方向輪70。X方向輪68可相對於機器人儲存/取回車輛的框架或底盤上升及下降,與軌道佈局的X方向軌道接合及脫離接合,正如Y方向輪70可相對於機器人儲存/取回車輛的框架上升及下降到與軌道佈局的Y方向軌道接合好脫離接合一樣。當機器人儲存/取回車輛要通過Y方向軌道上的Y方向輪的驅動旋轉而在Y方向上行進時,執行將X方向輪升起以脫離與Y方向軌道的接觸,而當機器人儲存/取回車輛要通過在X方向軌道上的X方向輪的驅動旋轉而在X方向上行進時,執行將Y方向輪升起以脫離與Y方向軌道的接觸。
圖8示出了機器人儲存/取回車輛14在下軌道佈局的X方向上朝著其上的目標地點行進,並且在這樣做的同時掃描Y方向軌道上的位置標記的示例。每個位置標記可包含可掃描代碼,所述代碼包含其在下軌道佈局的二維網格地圖中指定的相應地點的唯一標識,由此所述唯一標識與偵測到的目標地點的位置標記的對準一起可用於確認機器人儲存/取回車輛到達正確的目標地點,並實現機器人儲存/取回車輛在所述地點的正確居中。這種對準確保1)機器人儲存/取回車輛不會干擾其他車輛在軌道佈局中沿另一方向通過相鄰點的行進;以及2)如果目標目的地點是發射點,機器人儲存/取回車輛打算從所述發射點通過其上方的軸向上行進,則機器人儲存/取回車輛與其上方的豎直軸適當對準。
機器人儲存/取回車輛相對兩側的車輪與下軌道佈局的相應軌道的接合自動確保機器人儲存/取回車輛在垂直於這些軌道的軌道方向上對準下軌道佈局的目標點。因此,在圖8所示的示例中,X方向輪與X方向軌道接合,從而自動將機器人儲存/取回車輛與Y方向上的目標點對準。在機器人儲存/取回車輛沿X方向到達目標點的過程中,掃描器從其觀察框架捕獲圖像,並且機器人儲存/取回車輛上的本地處理器執行的軟件檢查觀察框架內的位置標記圖像的位置,並且使用觀察框架中的實際及預期位置標記位置之間的任何偏差作為反饋信號,以動態地調整到X方向輪的馬達的驅動信號,從而驅動機器人儲存/取回車輛在目標點上正確居中對準。當在Y方向上行進到目標點時,使用相同的對準程序來提供對Y方向輪的反饋管控控制。由於機器人儲存/取回車輛從不改變軌道佈局上的方向,只要掃描器被放置在每輛車輛的適當協作側,標記被放置在哪組軌道(X方向或Y方向軌道)上的特定選擇並不重要。
圖9A及圖9B說明在Y方向上執行對準程序,其中車輛剛好已完成沿著Y方向軌道62之行進。在軌道62上繪製之外部矩形方框表示掃描器視場(field of view,FOV)之外邊界B
FOV,該掃描器視場之中心標記於C處。在圖9A中可見FOV子區S
FOV,在該子區中,預期標記64存在於網格化軌道之目標點上的車輛適當對準位置中,其表示車輛在網格中之目標點上的未對準狀態,其中標記清楚地向子區域之一側偏移,在圖9B中,可見標記64在FOV中準確地居中,因此極佳地佔據預期所處之中心子區S
FOV,且因此表示車輛在網格化軌道之目標點上的適當對準位置。出於X方向對準檢查目的而捕獲之影像的僅有差異將為,標記64將自中心在圖式之上下方向上偏移,而非在未對準情境中自中心在圖9A之左右方向上偏移。
編碼每一車輛之車輪驅動馬達,且僅依據行進方向及在彼方向上行進之網格點之數目來表達自主控系統接收到之無方向行進命令。本端處理器基於所儲存之比例因子將此行進命令轉譯成用於車輪馬達之適當驅動信號,該比例因子表示輸送車輪直徑與由所有正方形網格點共用之均一寬度之間的預定關係。經編碼馬達給予處理器如下回饋:已執行等效於命令行進長度之適當數目個車輪旋轉。因此,當處理器自經編碼車輪馬達接收已完成規定旋轉之回饋確認時,處理器觸發掃描器之影像捕獲,且接著對所捕獲之影像執行視覺分析以識別標記在掃描器FOV內之預期位置與實際位置之間是否存在偏移,該偏移被計算為像素偏差值V
PO。
若所計算偏移為零或在容許臨限值內,則處理器已確認車輛在網格化軌道之目標點上的適當對準。若偏移為非零或超出容許臨限值,則已知車輛未對準。作為回應,處理器藉由將驅動信號傳輸至馬達來起始校正性車輪旋轉動作,該驅動信號與影像中之像素偏移的所計算量成比例且在由影像中之偏移之方向判定的適當方向上。在藉由車輪馬達執行此校正性驅動動作之後,捕獲更新之影像且對更新之影像進行相同的偏移判定處理程序以評估是否已達成適當對準,或是否需要進一步校正性動作以校正最後校正性嘗試中之過沖或下沖。一旦達成適當對準,車輛處理器便將包括唯一識別符之「位置實現」確認信號發送至主控系統,該唯一識別符編碼於標記64中且由掃描器66讀取作對主控系統之回饋,以確認已到達特定於所命令車輛任務之目標目的地點。此對準確認到達所命令線性行進區段之目標目的地,主控系統可用車輛現已到達之點的唯一識別符更新車輛之動態位置記錄。工作站之下軌道使用其上的相同標記配置以用於相同到達確認、對準檢查/校正及位置更新目的,
以上對準檢查/校正處理程序大體上概述於圖9C中,其中在步驟3001處,電腦化控制系統命令車輛沿著網格結構之網格化軌道佈局或沿著工作站之下軌道單向行進選定整數個網格正方形或點。在步驟3002處,回應於接收到此命令,車輛根據車輛之輸送車輪直徑與網格及軌道點之標準化寬度之間的已知比例驅動其自身在所命令方向上行進所命令數目個點。在步驟3003處,車輛之本端處理器觸發掃描器66對數位影像之捕獲,且在步驟3004處,分析所捕獲之影像以藉由在與車輛之所命令單向行進相同的X或Y方向上量測經寫碼標記64與其在影像中之預期位置之間的任何像素偏移來檢查經唯一寫碼標記64在軌道上之適當對準。若標記在影像中適當地對準(亦即,若不存在偏移,至少不超過任何規定臨限值),則在步驟3005處,車輛之處理器將確認信號無線地傳輸至主控系統,該確認信號含有自藉由車輛掃描之經唯一寫碼標記64讀取的唯一識別符,使得主控系統使用此來確認車輛到達由行進命令規定之目標目的地點。若發現標記在影像中未適當地對準,則在步驟3006處,車輛藉由將與來自影像分析之所量測像素偏差值V
PO成比例的驅動信號發送至車輪馬達來嘗試其對準之自校正,且再次重複步驟3004直至確認對準。
除了當車輛到達軌道佈局上的目標點時對車輛位置的這種調整之外,車輛行進的早期動態調整可以在這種到達的上游通過掃描車輛行進到目標軸下方的目標點時經過的其他標記來進行。由計算控制系統分配及傳輸到儲存/取回車輛的原始行進指令基於到目標軸的實際物理距離,所述距離基於結構的已知網格尺寸。當車輛行進通過一個以上的通過點以到達目標軸下方的目標網格點時,掃描器可以在移動通過每個通過點時執行掃描,使用結果動態校正行進中的行進指令,以計算從車輛當前位置到目標點的初始分配行進距離及實際剩餘行進距離之間的差異,從而更精確地協調儲存/取回車輛到達目標地點的對準,以避免或減少在最終到達目標地點期間對對準進行微調的需要。
雖然圖示的實施方式使用位於網格化三維結構中相對於下軌道佈局上的可瞄準點的固定位置的靜態位置標記,以及行進的儲存/取回車輛上承載移動掃描器,但通過在網格結構中具有靜態定位的掃描器及在機器人儲存/取回車輛上具有可探測的標記,這種佈置可以被顛倒,儘管在車輪被控制的機器人儲存/取回車輛上執行掃描及相關的圖像處理可能是優選的。雖然前面對掃描器/標記對準確認工具的描述是參照下軌道佈局進行的,以確保在機器人儲存/取回車輛被提昇到位於所述發射點上方的軸中之前,車輛被正確地對準在下軌道佈局的目標發射點,但在機器人儲存/取回車輛下降到所述軸中之前,相同的工具也可以被用於上軌道佈局,以確保車輛在相應軸上方的目標落下點處對準。
圖10至圖15示出了在三維網格結構的下軌道佈局的發射點S
LCH處的機器人儲存/取回車輛中的一個,剛好在與其出口點S
X相鄰之工作站中的一者外。出於說明的目的,省略了大部分網格,只留下限定所述特定發射點的下軌道佈局的四個軌道(其中一個X方向軌道標記為60,一個Y方向軌道標記為62),四個支撐腿30在發射點角部處的它們之間的交叉點處支撐軌道,四個直立框架構件12中的兩個從發射點的四個角部直立,以限定發射點上方的相應豎直上軸的四個角部。省略了另外兩個豎直框架構件,以提供機器人儲存/取回車輛的改善的可視性,從而展示其與新穎的升降機構72的相互作用,所述升降機構72用於將儲存/取回車輛提昇到上部的上軸中。
升降機構72位於發射點的矩形覆蓋區內與下軌道佈局的支撐腿30相同的地面上。與圖16至19中的下軌道佈局隔離地示出,升降機構72的特徵在於具有四個豎直直立的角部支腿74的基部框架,所述角腿74通過水平橫撐76相互連接,以及在角部支腿74的頂端安裝在基部框架頂部的上面板78。升降平台80位於基架的上面板78上方,並由合適的致動器以可升高/可降低的方式可移動地承載在其上,在圖示的示例中,所述致動器是電動線性致動器81,其電動機82安裝到基架的上面板的下側,致動器的輸出桿84通過上面板中的中心開口向上延伸以連接到升降平台的下側。因此,線性致動器的延伸將升降平台從上面板向上升高,並且線性致動器的縮回將升降平台向下降低至接觸或靠近基部框架的上面板。一組四個線性桿導向器86固定在升降平台的下側靠近其角部處,並向下穿過基部框架上面板中的一組襯套或軸承,用於在線性致動器的伸展及縮回過程中穿過上面板向上及向下滑動。因此,桿導向器有助於穩定升降平台,以保持其水平方向。
基部框架的高度小於下軌道佈局,使得基部框架的上面板78位於下軌道佈局的軌道頂部下方的高度,並且例如稍微低於這些軌道的底部,使得當升降平台位於鄰近基部框架的上面板的降低位置時,它不會突出到下軌道佈局的軌道上方。在升降平台的跟隨位置,機器人儲存/取回車輛因此可以在發射點上沿任一軌道方向自由行進。安裝支架88在其兩側或更多側從升降機構的基部框架的上面板向外延伸,並固定到下軌道佈局的軌道上,例如在其下側,從而將升降平台的位置固定在與網格化軌道佈局成適當的正方形關係的位置上,並固定在發射點的正方形區域內的適當居中位置上。
升降機構通過與計算機系統的有線或無線連接與計算控制系統通信,例如,如圖23中所展示,其中升降機構有線連接至工作站之本端電腦。當沿著下軌道佈局行進的機器人儲存/取回車輛到達機器人儲存/取回車輛將要行進通過的上軸下方的目標發射點,或更典型地,當剛離開工作站之機器人儲存/取回車輛行駛至剛好在工作站出口外之此啟動點上時,並且使用上述位置標記及協作掃描器將車輛與上軸精確對準時,且機器人儲存/取回車輛的無線收發器向電腦化控制系統發送機器人儲存/取回車輛已確認到達目標發射點的信號。
此處理程序展示於圖19A中,其中在步驟4001處,主控系統命令車輛自工作站之相鄰出口點移動至啟動點,回應於此,車輛自身在步驟4002中驅動所命令單點單向距離至啟動點上。在步驟4003處,車輛執行圖9C中記載之對準檢查/校正程序及位置確認報告處理程序。響應於此組態,主控系統在步驟4004處指示工作站控制系統向升降機構72發送激活信號,響應於此,其致動器80在延伸方向上被激活,以將升降平台80升降至與機器人儲存/取回車輛的框架或底盤的下側接觸,剛好在下軌道佈局的軌道上方,藉此將車輛之輸送車輪自下軌道佈局向上提昇。在步驟4005處,將升降機構升高至此車輪提昇高度完成,且藉由將第一階段提昇確認信號自升降機構傳輸至工作站控制系統之本端電腦506來確認該升高,該工作站控制系統又向主控系統報告此第一階段提昇確認。在其他具體實例中,升降機構可由主控系統直接控制且直接向主控系統報告確認。
隨著機器人儲存/取回車輛的重量現在由升降機構承擔,而不是由機器人儲存/取回車輛的輸送輪在下軌道佈局的軌道上行進來承擔,主控系統現在步驟4007處將模式轉變命令發送至儲存/取回車輛14,回應於此,其本端處理器起始儲存/取回車輛自軌道行駛模式轉變至軸橫越模式。作為此轉變之部分,車輛之本端處理器在適當方向上驅動(多個)車輪移位馬達或致動器以在水平內側方向上向內牽拉機器人儲存/取回車輛之輸送車輪,從而將總的機器人儲存/取回車輛佔據面積減小至能夠進入軸之減小大小,使得小齒輪可與豎直軸之拐角處的豎直車架構件上之齒條齒接合,藉此使得儲存/取回車輛能夠經由豎直軸爬升。若車輛之高度可調整車輪組先前處於降低之軌道行駛位置中,則轉變可進一步涉及經由啟動車輪提昇/降低馬達或致動器526升高此等高度可調整車輪。因此,當完成車輛藉由升降機構之完全升高時,所有八個車輪單元將足夠高以與齒條齒接合。。在圖10至圖15中,僅示出了兩個所示豎直框架構件之一的底部段32的一組下齒條齒(rack teeth)90,但應當理解,這種齒條齒設置在上軸的四個豎直框架構件的所有八個面向內的側面上,並且橫跨軸的基本上整個高度以接近上軌道佈局。
在車輪之此縮回且在必要時升高該等高度可調整車輪之後,車輛在步驟4008處將已成功地完成車輛自軌道行駛模式轉變至軸橫移模式之確認發送至主控系統。作為回應,在步驟4009處,主控系統指示工作站控制器506命令升降機構致動器之進一步延伸以將機器人儲存/取回車輛提昇至升高位置中,在該升高位置中,機器人儲存/取回車輛之小齒輪的齒與網格結構之直立車架構件上的最下部齒條齒接合或緊鄰。在完成此進一步延伸後,在步驟4010處,升降機構將全階段延伸確認信號發送至本端工作站電腦,向主控系統報告該全階段延伸確認信號作為車輛現處於完全升高位置中以使豎直軸上升的確認。作為回應,在步驟4011處,主控系統命令車輛經由豎直軸爬升至上軌道佈局,回應於此,在步驟4012處,車輛之本端處理器啟動車輪馬達524以驅動車輛之小齒輪且藉此起始機器人儲存/取回車輛經由網格結構之豎直軸向上爬升。
升降機構由主電源供電,因此降低了儲存/取回車輛的車輛承載電源在從下軌道佈局向上軌道佈局行進時消耗的總能量負載,因為儲存/取回車輛的車輛承載電源不用於將機器人升降到與齒條齒接合的位置。為了在升降過程中保持機器人儲存/取回車輛與上軸對準,升降平台及車輛底盤的下側可以具有以相互匹配的模式佈置的可匹配的凸形及凹形特徵,以便當車輛正確地位於軌道的發射點的中心時,自動地相互對準,由此升降平台的升降使其上的凸形/凹形特徵與車輛底盤下側的匹配的凹形/凸形特徵匹配。配合的特徵防止車輛底盤在其升高時在升降平台上到處滑動。在一個實施方式中,四個陽螺紋接頭從升降平台的頂側靠近其外角處向上突出,以與車輛底盤下側的四個配合凹槽配合。
圖20示出了機器人儲存/取回車輛14及儲存單元92中的一個,儲存單元92可容納在機器人儲存/取回車輛上,從而在三維網格結構及工作站內運輸。在圖示的實施方式中,較小的單個物品可以插入及移出的儲存單元是開口托盤,儘管如上文其他地方所述,可替代地可以使用可打開/可關閉的盒子、箱櫃或托箱。在其他實施方式中,儲存單元可以是單個物品的包裝,而不是用於在其中儲存多個物品的集裝箱。在網格尺寸及工作站規模較大的其他實施方式中,儲存單元可以是貨盤,在貨盤上接收一或多個物品,無論是一個相對較大的單個物品亦是多個物品。在多個貨盤化物品的示例中,物品可以分佈在放置或堆疊在貨盤上的多個集裝箱(例如,盒子、托盤、箱櫃或托箱)中,每個這樣的集裝箱中儲存一或多個物品。
如申請人的公開PCT申請案第WO2016/172793號中所公開的,機器人儲存/取回車輛14具有上支撐平台94,儲存單元92可容納在所述上支撐平台94上以由機器人儲存/取回車輛14承載,並且所述上支撐平台94可具有由固定的外甲板表面98圍繞的可旋轉轉台96。如申請人的公開PCT申請案第WO2016/172793號中所公開的,轉台可以再次具有可延伸/可縮回的臂(未示出),所述臂與轉台的可旋轉功能一起允許在機器人儲存/取回車輛的所有四個側面將儲存單元拉至支撐平台上,並將儲存單元推離支撐平台,使得每個車輛可以存取三維網格結構中任何軸的任何側面上的儲存單元。也就是說,每個機器人儲存/取回車輛可在任何軸內部的四個不同工作位置操作,以使得能夠進出軸的四個不同側中的任何一側上的任一儲存位置。在當前示出的實施方式中,為了說明簡單,轉台及甲板表面以簡化形式示出,而沒有細節。雖然使用具有單個可延伸/可縮回臂之可旋轉轉台為可在四個不同工作位置中操作以進入任何軸(包括儲存網格之在其所有四側上具有儲存位置的完全包圍軸)之任何側的機器人儲存/取回車輛之一個實例,但應瞭解,其他車輛可能夠同樣地實現四個不同工作位置,從而使得能夠在其所有側上進行互動,例如具有可分別自車輛之四個不同側延伸的複數個可延伸臂。
轉台及周圍的甲板表面共同限定了方形著陸區域,當儲存單元被裝載在機器人儲存/取回車輛14上時,儲存單元位於所述區域的頂部。所述著陸區域在尺寸及形狀上與三維網格結構中的每個儲存單元的下側相等或相似,如圖21所示,其中儲存單元的就座位置佔據整個著陸區域。為了確保儲存單元被完全接收並正確對準機器人儲存/取回車輛的著陸區域,上支撐平台94具有一組負載狀態感測器100,所述組負載狀態感測器100位於其外周邊附近,沿著所述周邊處於間隔開的位置。在圖示的示例中,載荷感測器是凹入著陸區域的上表面的光學感測器,並且以四個的數量提供,每個定位在著陸區域的四個外角中相應的一個附近。作為裝載例程的一部分,使用可伸展/可縮回臂的縮回將儲存單元從三維網格中的儲存位置拉到機器人儲存/取回車輛上,然後車輛上的本地處理器檢查四個負載狀態感測器的狀態,以偵測感測器上方儲存單元下側的存在。因此,來自所有四個負載狀態感測器的正偵測信號確認儲存單元存在於著陸區域的所有四個角處,從而確認儲存單元完全被接收在著陸區域上並且與其正確成直角對準。
一個實施方式使用反射光學感測器進行負載狀態偵測,其中當儲存單元存在於感測器上方時,由感測器的光束發射器發射的光能從儲存單元的下側反射回到感測器的光學接收器,因此成功地確定所述存在。飛行時間計算(即,光學脈衝的發射與反射光脈衝的偵測之間的時間差)可以用於區分落在機器人儲存/取回車輛的著陸區域上的儲存箱的下側的反射與進一步遠離的另一表面的反射。應當理解,可以使用除光學感測器之外的感測器類型,例如包括通過與儲存單元的下側接觸而機械致動的限位開關,或者通過在儲存單元的下側發射可偵測磁場的協作磁性元件的存在而致動的磁性感測器。然而,光學感測器可以是優選的,以避免移動部件或需要儲存單元的磁集成或其他專門配置。
如上所述,用於在訂單履行中心儲存庫存物品的三維網格結構也可以用於在同一庫存儲存網格結構內緩衝全部或部分完成的訂單。圖22示出了可以補充圖2所示類型的庫存儲存網格單獨的三維分類/緩衝網格。例如,貨盤進入的供應庫存可以被去貨盤並被引入到圖2的庫存儲存網格中,然後從所述庫存儲存網格按訂單提貨並將其包裝到裝運集裝箱中,然後將其引入圖22的分類/緩衝網格結構200中。分類/緩衝網格結構200的特徵在於與庫存儲存網格相同的三維框架,因此具有匹配的上軌道佈局及下軌道佈局,以及其間的豎直框架構件陣列,用於在兩個軌道佈局之間界定儲存行及豎直軸,以使得機器人儲存/取回車輛隊列能夠水平地穿過每個軌道佈局,並且豎直地橫穿兩個軌道佈局之間的軸,以在其間擱置的儲存位置存取。然而,分類/緩衝網格結構200中的儲存位置包含先前打包的包含從庫存儲存網格中挑選的訂單的裝運集裝箱。機器人隊列再次經由中央計算控制系統(例如由庫存儲存網格共享的相同的計算控制系統)無線地控制。
在圖22所示的示例中,分類/緩衝網格結構200的上軌道佈局由多個與其協同操作安裝的輸入站202提供服務,目的是將進入的裝運集裝箱204裝載到上軌道佈局上的機器人儲存/取回車輛上。每個輸入站可以包括入口輸送機206,一系列進入的裝運集裝箱可以在入口輸送機206上排隊以用於引入到分類/緩衝網格結構200中,其中每個輸送機的出口端在其外周處以等於或稍微超過機器人儲存/取回車輛14的高度的升高的距離升高到分類/緩衝網格結構200的上軌道佈局上方。因此,當在上軌道佈局上行進時,每個入口輸送機206的出口位於機器人儲存/取回車輛的著陸區域所佔據的上水平參考平面處或上方。因此,入口輸送機可以將進入的裝運集裝箱滑動或降落到位於提貨點的機器人儲存/取回車輛之一的著陸區域上,所述提貨點與入口輸送機的出口端在上軌道佈局的外周對準。
可以在上軌道佈局的任何一或多個周邊側設置一或多個輸入站,儘管如圖所示,輸入站可以皆位於上軌道佈局的共用側,所述公共側最靠近包裝好的裝運集裝箱從其到達的現場庫存儲存格網,或者最靠近一或多個中間包裝站,在所述中間包裝站,在庫存儲存格網格工作站處合併的訂單物品在被轉發到分類/緩衝格網結構200之前隨後被包裝。然而,應當理解,這兩個網格不需要位於共享設施中。
分類/緩衝網格結構200的下軌道佈局由多個與其協同操作安裝的輸出站208提供服務,用於從下軌道佈局上的機器人儲存/取回車輛卸載輸出裝運集裝箱210。每個輸出站可以包括輸出輸送機212,一系列輸出的裝運集裝箱可以在輸出輸送機212上排列以用於轉移到設施的進一步下游位置,例如當裝運集裝箱可用時裝運集裝箱將裝載到裝運車輛上的最終包裝區域或裝載台。每個輸出輸送機212的入口端位於或略低於下水平面,當機器人儲存/取回車輛在下軌道佈局上行進時,機器人儲存/取回車輛的著陸區域位於所述下水平面中。因此,在位於下軌道佈局的外周的與輸送機入口端對準的落點處的機器人儲存/取回車輛可以將裝運集裝箱從所述機器人儲存/取回車輛滑動或落在輸出輸送機的入口端上。可以在上軌道佈局的任何一或多個周邊側提供一或多個輸出站。圖示的示例的特徵在於在下軌道佈局的至少兩個相對側上的輸出站,例如分別供給一對可選地位於分類/緩衝網格結構200的相對側上的裝載隔間或包裝區域。
每個存入的裝運集裝箱可以由計算控制系統分配給所述提貨任務的機器人儲存/取回車輛從一個輸入站提貨,然後經由可從其進入所述儲存位置的相應軸被運送到分類/緩衝網格結構200中的可用(即當前未被佔用)儲存位置,並留在所述儲存位置以供以後取回。替代地,考慮到在裝載台或包裝區域對裝運集裝箱的緊急需求或可用性,計算控制系統可以命令機器人儲存/取回車輛將裝運集裝箱直接遞送到輸出站之一,而不是命令指定的機器人儲存/取回車輛去儲存進入的裝運集裝箱。
在為所提貨的裝運集裝箱在這些儲存及直接輸出選項之間進行選擇時,計算控制系統可以參考與所述裝運集裝箱相關聯的訂單相對於其組成裝運集裝箱已經被輸入分類/緩衝網格結構200的其他訂單的訂單優先級排序。附加地或可替代地,如果所提貨的裝運集裝箱僅僅是較大總訂單的一部分,那麼是否儲存裝運集裝箱或將其直接遞送到輸出站的確定至少部分地基於滿足較大總訂單剩餘部分的其他裝運集裝箱是否也存在於或即將預期出現在分類/緩衝網格結構200處。如果整個訂單存在或即將存在,並且沒有任何其他優先級更高的訂單,則當前提貨的集裝箱可以被直接送到計算控制系統分配訂單的適當輸出站。如果已經存在於分類/緩衝網格結構200中,則從分類/緩衝網格結構200中的相應儲存位置取回相同順序的其他組成集裝箱,並將其遞送到相同的指定輸出站,或者如果所述其他組成集裝箱當前在輸入站處或者在輸入站處是迫切期望的,則被指定用於即將提貨及直接遞送到所述輸出站。
用於組合兩個三維網格有意應用的一個特定示例是基於過道或類似的基於位置的成套操作,例如,根據指定特定商品的特定的過道部分或零售商商店佈局的其他可識別的子區域,從庫存儲存網格中分組挑選指定給零售商的不同零售商品。不同的組被包裝到不同的裝運集裝箱中,然後當每個這樣挑選的物品組被挑選及包裝時,被單獨饋送到分類/緩衝網格中用於臨時儲存(即緩衝)。在不同的時間離開庫存儲存網格、其連接的工作站或位於庫存儲存網格更下游的後續包裝站,裝運集裝箱在交錯的時間點到達分類/緩衝網格,一或多個最初接收的裝運集裝箱可能比隨後接收的所述裝運集裝箱的剩餘部分更早到達,因此至少直至剩餘的裝運集裝箱被分類/緩衝網格接收或即將接近分類/緩衝網格時,較早接收的包裝被臨時儲存(即緩衝)在分類/緩衝網格中。此時,從分類/緩衝網格結構200中的它們各自的儲存位置取回先前緩衝的初始接收的裝運集裝箱,並且通過機器人儲存/取回車輛中的一或多個將先前緩衝的初始接收的裝運集裝箱遞送到共用輸出站,用於合併(例如,貨盤化)到準備裝運到零售商的已完成訂單中。
然而,這僅僅是分類/緩衝網格結構200的有用性的一個非限制性示例,其使用並不具體限於與庫存儲存解決方案一起使用,庫存儲存解決方案具體使用本發明及申請人的公開PCT申請案第WO2016/172793號中採用的三維網格結構。此外,零售商基於過道的套裝只是一個示例,同樣具有基於過道的或具有不同可識別子區域的類似規劃的組織佈局的非零售客戶也可以從套裝交付中受益。這可能包括製造商對進入的原材料的有組織儲存或來自外部供應商的預製組件的有組織儲存,其中配套的運輸集裝箱用於此類現場製造商儲存,原材料或預製組件由此分配到一或多個工廠的製造站。當製造站本身是不同的可識別的子區域時,也可以使用成套方法,成套材料或部件根據這些站的供應需求被指定用於這些子區域,無論這些站是一條生產線中的不同階段,亦是兩條不同生產線的全部或部分裝配站。
在另一示例中,這樣的製造設施可以在現場具有圖2所示的庫存儲存網格,用於配套具有或不具有下游分類/緩衝網格結構200的原材料及/或部件,以在同一設施處將配套填充的儲存單元饋送到製造站。
此處引用的計算控制系統可以包括一或多個計算機處理器,與其聯接的非暫時性計算機可讀儲存器,以及在其上儲存的可由所述一或多個處理器執行以執行本文所述的各種相關任務的語句及指令,這些任務包括生成命令及通信信號並發送到機器人儲存/取回車輛的車隊以控制其通過網格化三維儲存結構及通過與其連接的工作站的導航,並通過機器人儲存/取回車輛控制將儲存單元存放到網格化三維儲存結構內的儲存位置以及從這些位置取回儲存單元,基於由所述一或多個處理器從計算控制系統的一或多個數據庫讀取的訂單數據生成優先級排序並分配給要取回的儲存單元。
由於如上所述,可以對本發明進行各種修改,並且可以對本發明進行許多明顯不同的實施方式,因此包含在所附說明書中的所有內容皆應被解釋為僅僅是說明性的,而不是限制性的。
10:網格上軌道佈局
12:直立框架構件
14:機器人儲存/取回車輛
16:儲存單元
18:工作站
20:包覆面板
22:頂部部段
24:X方向軌道
26:Y方向軌道
28:下軌道佈局
30:支撐腿
32:底部段
34:開放空間
36:網格下軌道
38、38a、38b:縱向軌道
40a-40f:橫向軌道
42:滑槽
44:第一端壁
46:第二端壁
48:較長的外側壁
50:頂部覆蓋面板
50a:工作台面表面
52:存取開口
53:手/物件感測機構
54:第一感測器條
56:第二感測器條
58:移動感測器/引入感測器
59:移動感測器/離開感測器
60a:第一縱向軌道
60b:第二縱向軌道
62:Y方向軌道
62a-62f:橫向軌道
64:位置標記
66:車載掃描器
68:X方向輪
70:Y方向輪
72:升降機構
74:角部支腿
76:水平橫撐
78:上面板
80:升降平台
81:電動線性致動器
82:電動機
84:輸出桿
86:線性桿導向桿
88:安裝支架
90:下齒條齒
92:儲存單元
94:上支撐平台
96:可旋轉轉台
98:固定的外甲板表面
100:負載狀態感測器
200:分類/緩衝網格結構
202:輸入站
204:將進入的裝運集裝箱
206:入口輸送機
208:輸出站
210:輸出裝運集裝箱
212:輸出輸送機
500:電腦化控制系統
502:主控系統
504:工作站控制系統
506:本端電腦
508:人機介面
510:顯示監視器
512:本端電腦處理器
514:本端車載收發器
516:主收發器
518:訂單處理模組
519:主機系統
520:規劃模組
522:任務傳輸模組
524:車輪驅動馬達
526:車輪提昇/降低馬達或致動器
528:車輪移位馬達或致動器
530:轉台馬達
532:臂致動器
534:梭式馬達
1001:步驟
1002:步驟
1003:步驟
1004:步驟
1005:步驟
1006:步驟
1007:步驟
1008:步驟
1009:步驟
1010:步驟
1011:步驟
1012:步驟
1013:步驟
2001:步驟
2002:步驟
2003:步驟
2004:步驟
2005:步驟
2006:步驟
2007:步驟
2008:步驟
2009:步驟
3001:步驟
3002:步驟
3003:步驟
3004:步驟
3005:步驟
3006:步驟
4001:步驟
4002:步驟
4003:步驟
4005:步驟
4006:步驟
4007:步驟
4008:步驟
4009:步驟
4010:步驟
4011:步驟
4012:步驟
S
L:相鄰引入點
S
A:存取點
S
EN:入口點
S
X:出口點
B
FOV:外邊界
C:掃描器視場之中心
S
FOV:FOV子區
V
PO:所量測像素偏差值
現在將結合附圖描述本發明的優選實施方式,其中:
圖1為來自申請人的公開PCT申請案第WO2016/172793號的三維網格結構的立體圖,其中包含了儲存單元的三維陣列,並且機器人儲存/取回車輛的隊列能夠在三維中行進以存取每個所述儲存單元。
圖2為根據本發明的改進的三維網格結構的立體圖。
圖3為圖2的三維網格結構的簡化局部立體圖,示出了網格結構在其角部處的一對相交外壁,兩個工作站已經從所述外壁移除以顯示所述外壁的細節。
圖4為來自圖2的三維網格工作站中的一個的從網格面向外的其外側的分離立體圖。
圖5為從其內側向內進入網格圖4的工作站的分離立體圖。
圖6為圖5的工作站的內側的另一分離立體圖。
圖6A為圖6的由其細節圓A標記部分的部分特寫圖。
圖6B說明在工作站處出於組合之安全及量計數目的而由電腦化控制系統執行的控制邏輯常式。
圖6C說明省略圖6B中所展示之量計數功能性的簡化控制邏輯常式。
圖7為圖4至6的工作站的示意性俯視平面圖,以及工作站安裝於其上的三維網格結構的下軌道佈局的鄰近區域。
圖7A至7H示出了根據分配給在所述車輛上承載的儲存單元的優先級排序,通過車輛在下軌道佈局上的選擇性停放及前進來編排儲存/取回車輛順序到達圖7的工作站處。
圖7I說明在工作站處由電腦化控制系統執行以執行儲存/取回車輛之依序到達的控制邏輯常式。
圖8示出了圖2的三維網格下軌道的部段,其中一個機器人儲存/取回車輛正沿著所述部段行進。
圖8A為圖8的由其細節圓A標記部分的部分特寫圖。
圖9A示意性地說明藉由沿著網格結構或工作站中之軌條行進的儲存/取回車輛掃描軌條上之經唯一寫碼標記,以便評估車輛與其預期目的地之間的未對準。
圖9B展示在校正圖9A中偵測到之未對準之後使用相同的經唯一寫碼標記以確認儲存/取回車輛在目標目的地點上之成功對準。
圖9C說明控制邏輯常式,其由儲存/取回車輛之本端處理器執行以偵測圖9A之未對準且執行適當校正以達成圖9B之適當對準。
圖10為示出在三維網格下軌道上的機器人儲存/取回車輛中的一個的正視圖,其位於三維網格豎直軸下方的發射點處,機器人儲存/取回車輛旨在通過所述豎直軸向上行進。
圖11為圖10機器人在下軌道發射點的立體圖。
圖12為圖10的由其細節圓A標記部分的部分特寫圖。
圖13為圖11的由其細節圓B標記部分的部分特寫圖。
圖14為與圖12相同的機器人儲存/取回車輛及下軌道交叉點的另一特寫,但機器人儲存/取回車輛通過安裝在下軌道下方的升降機構升高以與軸的直立框架構件上的齒條齒接合。
圖15為與圖13相同的機器人儲存/取回車輛及下軌道交叉點的另一特寫,但機器人儲存/取回車輛處於圖14的升高位置。
圖16及圖17為圖10至圖13的機器人儲存/取回車輛及升降機構的頂部及底部立體圖,但與下軌道及豎直軸構件隔離示出。
圖18及圖19為圖14及圖15的機器人儲存/取回車輛及升降機構的頂部及底部立體圖,但與下軌道及豎直軸構件隔離示出。
圖19A說明在儲存/取回車輛、升降機構及電腦化控制系統之間協作地執行的控制邏輯常式起始及完成儲存/取回的啟動及向上行進通過軸。
圖20及圖21示出了機器人儲存/取回車輛的一個及可在其上運輸的兼容儲存單元。
圖22示出了分類/緩衝網格,其採用與圖1及圖2的儲存系統相同的三維網格結構及機器人儲存/取回車輛,但具有服務於網格站的不同佈局,用於預包裝裝運集裝箱的管理。
圖23為說明負責將任務指派給儲存/取回車輛及工作站且命令儲存/取回車輛及升降機構之操作以管理整個系統中之車輛導航的電腦化控制系統之架構的示意性方塊圖。
20:包覆面板
22:頂部部段
Claims (21)
- 一種儲存系統,其包括: 一或多個儲存/取回車輛;及 一個網格化三維結構,其包括: 一個網格化軌道佈局,其占據二維區域,並且一或多個儲存/取回車輛可在所述二維區域上在兩個方向上傳送; 多個儲存行,其係位於所述網格化軌道佈局的上方或下方,且在所述網格化軌道佈局的二維區域內分佈,每一儲存行包括多個儲存位置,所述多個儲存位置被佈置成一個在另一個之上並且其尺寸適於在其中放置及存放儲存單元;及 多個豎直軸,所述多個豎直軸在所述網格化軌道佈局的所述二維區域內間隔地分佈存在於所述網格化軌道佈局上方或下方,每一儲存行與相應的一個豎直軸相鄰,通過該豎直軸,所述一或多個儲存/取回車輛進入所述儲存行的儲存位置,以將所述儲存單元放置至所述儲存行的所述儲存位置或自所述儲存行的所述儲存位置移除所述儲存單元;且 一組可偵測標記及一組可用以偵測所述可偵測標記的感測器,其中所述可偵測標記或所述感測器中的第一者係被支撐在所述網格化三維結構之中且位於所述網格化軌道佈局之中的點處或其附近,所述網格化軌道佈局之中的所述點係在所述豎直軸上方或下方,並且所述可偵測標記或所述感測器中的第二者被承載於所述儲存/取回車輛之上; 其中,在所述儲存/取回車輛中之任一者抵達其預定前往之目標軸的上方或下方的相應點處的過程中,藉由使用感測器以偵測相應的標記,以在試圖將所述儲存/取回車輛從所述網格化軌道佈局轉換到所述目標軸之前,用於檢查及在必要時調整所述儲存/取回車輛與目標軸的對準。
- 如請求項1所述的系統,其中所述可偵測標記係被靜止地支撐在所述網格化三維結構之中且位於所述網格化軌道佈局之中的所述點處或其附近,並且所述感測器係被承載於所述儲存/取回車輛之上。
- 如請求項2所述的系統,其中,在所述儲存/取回車輛行進到所述目標軸下方或上方的相應點處的過程中,所述系統進一步被建構成掃描位於所述網格化三維結構之中且位於相應的其他點處或其附近的附加可偵測標記,所述儲存/取回車輛在行進過程中經過所述相應的其他點,所述系統使用掃描的結果以動態地調整行進指令,在所述行進指令下,所述儲存/取回車輛係操作以更精確地瞄準所述目標軸下方或上方的相應點。
- 如請求項3所述的系統,其中每一感測器包括圖像捕獲裝置,其視場超過所述可偵測標記的尺寸,並且旨在包含一預定義位置,所述可偵測標記在所述儲存/取回車輛與所述目標軸的適當對準的狀況下處於所述預定義位置,並且該系統被建構以檢查所述視場內之相應的標記的位置與預期所述相應的標記所在的所述視場的預定子區域之間的一致性,由此所述一致性指示所述儲存/取回車輛相對於所述目標軸之間的正確對準
- 一種控制一或多個儲存/取回車輛在網格化三維結構中的定位的方法,其中所述一或多個儲存/取回車輛可在網格化軌道佈局上以二維方式傳送,並且在第三維中可經由豎直軸傳送,所述豎直軸的豎直軸線與所述網格化軌道佈局相交,所述方法包括: (a)使一組可偵測標記或一組感測器中的第一者被支撐在所述網格化三維結構之中且位於所述網格化軌道佈局之中的點處或其附近,所述網格化軌道佈局之中的所述點係在所述豎直軸上方或下方,並且使所述可偵測標記或所述感測器中的第二者被承載於所述儲存/取回車輛之上,其中所述感測器係可用以偵測所述可偵測標記; (b)在所述儲存/取回車輛中之任一者抵達其預定前往之目標軸的上方或下方的相應點處的過程中,使用所述感測器中之一者以偵測所述可偵測標記中之一者;及 (c)在試圖將所述儲存/取回車輛從所述網格化軌道佈局轉換到所述目標軸之前,藉由所述感測器中之一者以偵測標記,從而檢查及在必要時調整所述儲存/取回車輛與目標軸的對準。
- 如請求項5所述的方法,其中所述可偵測標記係被靜止地支撐在所述網格化三維結構之中且位於所述網格化軌道佈局之中的所述點處或其附近,並且所述感測器係被承載於所述儲存/取回車輛之上。
- 如請求項6所述的方法,其進一步包括在儲存/取回車輛行進到目標軸下方或上方的相應點的過程中,掃描位於網格化三維結構內的其他可偵測標記,在其他位置處或附近儲存/取回車輛在所述行進期間經過,並且使用所述掃描的結果來動態地調整行進指令,在該行進指令下,儲存/取回車輛正在操作以更精確地瞄準目標軸下方或上方的相應點。
- 如請求項5至7中任一項所述的方法,其中步驟(b)包括使用所述感測器從包含所述標記的視野中捕獲數字圖像,並且步驟(c)包括檢查所述視野內的所述相應標記的位置與預定的子區域之間的一致性。預期相應標記的視野,其中所述協議表明儲存/取回車輛相對於目標軸的正確對準。
- 一種檢查一車輛沿著一路徑之移動之位置準確性的方法,該方法包含:藉由各自沿著該路徑位於一可定為目標之目的地處的一系列可偵測標記且藉由運載於該車輛上之一影像捕獲裝置,在到達該等可定為目標之目的地中之一者後,使用該感測器自含有該標記之一視場捕獲一數位影像;及檢查各別標記在該視場內之一位置與預期該各別標記之該視場的一預定子區之間的一致,由此該一致指示該車輛相對於該目標目的地的適當對準。
- 如請求項9所述的方法,其中檢查一致包含在該標記在該視場內之該位置與該視場之該預定子區之間存在不一致的情況下量測其間的一偏移,且該方法進一步包含藉由與所量測偏移成比例之一校正性驅動信號啟動一驅動源以在一校正性方向上輸送該車輛。
- 如請求項10所述的方法,其進一步包含在應用該校正性驅動信號以重新檢查該適當對準之後重新量測該偏移。
- 如請求項11所述的方法,其中該驅動源包含該車輛之一車載驅動源。
- 如請求項12所述的方法,其中該車載驅動源包含該車輛之一車輪馬達。
- 如請求項9至13中任一項所述的方法,其中該車輛為一自動化儲存及取回系統之一機器人儲存/取回車輛。
- 一種基於軌道之輸送設備,其具有位置準確性監視,該設備包含: 一軌道,其具有一系列可偵測標記,該等標記各自在沿著該軌道之一各別可定為目標之目的地處或鄰近該目的地而靜態地位於該軌道上或鄰近該軌道; 一車輛,其經組態用於沿著該軌道輸送;及 一影像捕獲裝置,其運載於該車輛上且經組態以在到達該等可定為目標之目的地中之一者後自含有該標記之一視場捕獲一數位影像,且檢查各別標記在該視場內之一位置與預期該各別標記之該視場的一預定子區之間的一致,由此該一致指示該儲存/取回車輛相對於該目標目的地的適當對準。
- 如請求項15所述的設備,其中該設備經組態以在該標記在該視場內之該位置與該視場之該預定子區之間存在不一致的情況下量測其間的一偏移,且藉由與所量測偏移成比例之一校正性驅動信號啟動一驅動源以用於在一校正性方向上輸送該車輛。
- 如請求項16所述的設備,其中該設備經組態以在應用該校正性驅動信號以重新檢查該適當對準之後重新量測該偏移。
- 如請求項17所述的設備,其中該驅動源包含該車輛之一車載驅動源。
- 如請求項18所述的方法,其中該車載驅動源包含該車輛之一車輪馬達。
- 如請求項15至19中任一項所述的方法,其中該車輛為一自動化儲存及取回系統之一機器人儲存/取回車輛。
- 一種非暫時性電腦可讀媒體,其具有儲存於其上之陳述式及指令,該等陳述式及指令可由上面具有一掃描器之一車輛的一本端處理器執行以執行如請求項9至14中任一項所述的方法步驟。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US62/682,691 | 2018-06-08 | ||
US62/770,788 | 2018-11-22 | ||
WOPCT/CA2019/050404 | 2019-04-03 |
Publications (1)
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TW202415604A true TW202415604A (zh) | 2024-04-16 |
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