WO2022157217A1 - Order-picking system - Google Patents

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WO2022157217A1
WO2022157217A1 PCT/EP2022/051174 EP2022051174W WO2022157217A1 WO 2022157217 A1 WO2022157217 A1 WO 2022157217A1 EP 2022051174 W EP2022051174 W EP 2022051174W WO 2022157217 A1 WO2022157217 A1 WO 2022157217A1
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picking
tool magazine
pick
picking system
robot
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Application number
PCT/EP2022/051174
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German (de)
French (fr)
Inventor
Peter Krumbholz
Jonas Groh
Udo Herrmann
Michael Hildebrandt
Original Assignee
Linde Material Handling Gmbh
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a picking system for the automatic picking of objects, the picking system comprising a mobile picking robot and a pick-up tool magazine in which pick-up tools intended for picking up different objects are stored, and the picking robot has a load-handling manipulator with a robot arm that has a Has interface to which the recording tool can be attached and from which the recording tool can be removed, whereby the attached recording tool can be replaced with another recording tool from the recording tool magazine.
  • Order picking is understood to mean all methods for putting together specific objects, in particular goods in warehouses or goods distribution centers, for example a warehouse, from a provided overall range.
  • the composition should be based on orders, eg customer orders or production orders.
  • automatic systems have increasingly been used for this purpose.
  • packages are picked up as objects to be picked by autonomously or automatically operated transport vehicles from a source position, for example a source pallet, and placed on a target pallet transported on the vehicle.
  • mobile picking robots are used for this purpose, which can independently pick up the packages to be picked using robot arms. These picking robots automatically receive the order data such as order number, coordinates of the storage location, number of items and weight of the goods from a central computer.
  • the pick-up tool can be designed as a gripper, for example as an adhesion gripper or vacuum gripper.
  • Mobile picking robots have a load handling manipulator, which usually includes a lifting mast or another lifting device for vertical positioning of the gripper on the shelf and on the target container.
  • Special kinematics of the robot arm are often used for the fully autonomous, mobile picking process.
  • Robots with standard kinematics, especially 6-axis industrial robots, are often too heavy, not designed for mobile use and have kinematic limitations that make use in this area difficult.
  • Robot arms with flat kinematics that can be moved vertically on a lifting mast are more advantageous.
  • Such robot arms have several arm elements arranged flat, ie horizontally, which span a cylindrical gripping space which is ideally suited for working in narrow warehouses.
  • Mobile picking robots with flat arm kinematics are known, for example, from DE 10 2017 129 468 A1 and DE 10 2017 130 577 A1.
  • the variety of packages to be handled is a major challenge.
  • the variance is caused by different sizes, surfaces, materials, air permeability, weights and shapes of the different packages.
  • the automated order picking system has to react to this with very expensive universal grippers or with specialized but interchangeable grippers.
  • An autonomous picking system should be able to pick up a large proportion of the packages in the warehouse in order to be able to operate profitably.
  • hybrid systems of machine and human are conceivable, with a machine picking the first half of the target pallet and a human picking the target pallet, a large majority of the packages must be able to be handled automatically in order to even get into the technology of autonomous picking.
  • EP 2 987 761 A1 discloses an industrial truck for picking with at least one load handling device for a transport container for goods, in particular a load fork, and a travel drive for the industrial truck and with sensor means known for detecting the environment.
  • a robot manipulator arm with a gripper is arranged on the industrial truck, which can reach the area of the load handling device and at least one area outside the base area of the industrial truck with the gripper and can be controlled by a controller based on the data from the sensor means.
  • This publication also addresses the fact that it can make sense to use different grippers for different goods.
  • a holder or storage position for further grippers can be provided on the industrial truck, for example in the case of a pallet truck on the top of the drive part.
  • the robot manipulator arm can independently exchange a gripper that is connected to it, for example via an interchangeable mount, for one of the other grippers if this is necessary because of the goods that are to be handled.
  • the present invention is based on the object of designing an order-picking system of the type mentioned at the outset in such a way that it is easier to exchange the pick-up tools as required.
  • identification systems are installed at the interface of the robot arm and/or on the receiving tool magazine, which enable the receiving tools to be distinguished.
  • the identification systems are advantageously installed both at the interface of the robot arm and at the receiving tool magazine. This enables both information about what is currently on the picking robot recording tool in use as well as information about the stock of recording tools stored in the recording tool magazine can be called up, so that a needs-based replacement of the recording tool is further facilitated.
  • the identification systems are set up to recognize different codings of the mounting tools.
  • the coding of the receiving tools can include mechanical markings.
  • the coding of the pick-up tools can also include electronic and/or optical markings, in particular barcodes.
  • the identification systems include optical and/or radio-based sensor devices.
  • the optical sensor devices can be cameras or laser scanners, for example.
  • RFID devices can be used in the radio-based sensor devices.
  • the tool holder magazine preferably has an electronic data processing device in which a computer program is stored that is set up for automatic management of the tool holder magazine.
  • the automatic management of the holding tool magazine includes, in particular, checking the holding tools in and out of the holding tool magazine.
  • the automatic management of the pick-up tool magazine can also include a selection of the pick-up tools in anticipation of future picking processes.
  • the correspondingly suitable grippers can be selected.
  • the computer program for the automatic management of the recording tool magazine must be designed to be correspondingly more complex if the recording tools in the magazine have to be shared between several mobile picking robots because the recording tool magazine is on an escort vehicle, for example. In this case, it must be ensured that the pick-up tool magazine is available in good time near the mobile picking robot in order to avoid waiting times.
  • the electronic data processing device of the picking tool magazine is advantageously operatively connected to an electronic control device of the mobile picking robot.
  • the mobile picking robot can thus communicate with the pick-up tool magazine, so that the pick-up tools suitable for the particular needs of the mobile picking robot can be made available in a targeted manner in the pick-up tool magazine.
  • the pick-up tool magazine is expediently accommodated on the mobile picking robot. Good accessibility of the magazine with the robot arm of the picking robot is to be ensured here. In addition, the pick-up tool magazine must not hinder the picking robot when it reaches the shelf. In the case of autonomous picking robots, which have a lifting mast and kinematics attached thereto, it is explicitly proposed to attach the magazine to the lifting mast or next to the lifting mast in order to meet the requirements mentioned. The picking robot remains accessible to the shelves on both sides of a shelf aisle. In particular, it is proposed to arrange the pick-up tool magazine locally next to or above or below a package buffer of the mobile picking robot.
  • the pick-up tool magazine is accommodated on an escort vehicle. Additionally or alternatively, the receiving tool magazine can also be installed in a stationary manner on the infrastructure. Then the autonomous picking system has to drive to the tool magazine to change the pick-up tool.
  • the tool magazine is expediently constructed like a shelf with storage spaces for the tool holders arranged one behind the other and/or one above the other and/or next to one another. Care must be taken to ensure that all parking spaces are easily accessible.
  • the receiving tool magazine can also be managed according to a FiFo (first-in-first-out) system or a FiLo (first-in-last-out) system. Appropriate logic must be stored in the computer program for managing the tool holder magazine.
  • the receiving tool magazine has a drive device which enables the receiving tool to be made available at a transfer position.
  • the receiving tool magazine can be designed, for example, in the manner of a revolver magazine.
  • the interface of the robot arm of the mobile picking robot can preferably be locked and opened.
  • the interface can thus be locked for picking operations, but can also be opened to change the pick-up tool.
  • the opening and locking can be done manually or automatically. Both variants offer advantages:
  • a picking system that includes a mobile picking robot and an accompanying vehicle that transports the target plate to be picked - the so-called twin truck concept - an autonomous picking robot can be assigned to each aisle in the warehouse or aisle/warehouse section. The escort vehicle then drives back and forth between these picking robots until the target pallet is ready.
  • a spatial division of the packages makes sense here, so that each autonomous picking robot can use a pick-up tool that is specialized for the respective package category. A manual tool change is sufficient for this.
  • the identification systems installed on the receiving tool magazine can be operatively connected to a display device that shows the operator that the suitable receiving tool has been selected.
  • an actuator device arranged at the interface is provided for locking and opening the interface.
  • a rotary device of the load handling manipulator can also be provided for locking and opening the interface.
  • the possibility of rotating the pick-up tool can be used by the load handling manipulator. This is an advantageous embodiment because no additional actuator has to be installed.
  • a rotary axis in the load handling manipulator is often already installed in autonomous picking robots because it is necessary for the process.
  • the interface of the robot arm of the mobile picking robot is connected upstream or downstream of a compensating element of the robot arm. If the interface is located above the compensating element and is therefore upstream of the compensating element, the compensating element is also changed with the receiving tool. This offers advantages if other pick-up tools are intended for heavier packages, which then also require compensating elements with greater restoring forces. If the interface is below the compensating element and is therefore connected downstream of the compensating element, this can offer cost advantages because only one such compensating element has to be kept available for each picking robot.
  • a further advantageous embodiment provides that the interface of the robot arm of the mobile picking robot has passages for cables and for supplying media to the pick-up tool. This always makes sense when the recording tools use technologies that support a medium (e.g. with vacuum grippers) or require energy or sensors.
  • the interface must be designed in such a way that existing tool turning systems continue to function.
  • the receiving tool magazine can also be locked and opened.
  • An actuator device arranged on the receiving tool magazine is expediently provided for locking and opening the receiving tool magazine.
  • the receiving tool magazine has a locking option for the positions for the receiving tools.
  • parking space interfaces can be provided in the receiving tool magazine.
  • the parking space interfaces can also be designed in a simplified manner compared to the interfaces of the robot arm of the picking robot, since a pick-up tool located in the pick-up tool magazine does not have to be supplied with energy, data or media.
  • the parking space interfaces located in the receiving tool magazine can be the same for different receiving tools, but can also be adapted to the individual circumstances of the respective receiving tool.
  • At least two different mounting tools can be stored in the mounting tool magazine. This can involve pick-up tools, in particular grippers, of the same technology, for example vacuum suction grippers, which are designed for different weights and/or sizes of the packages, or else pick-up tools that use different technologies, in particular gripper technologies.
  • special tools for removing a slipsheet from the source pallet for removing a film, e.g. a stretch wrapping film, or for wrapping, i.e. wrapping the finished target pallet, can also be stored in the tool magazine.
  • a film e.g. a stretch wrapping film
  • wrapping i.e. wrapping the finished target pallet
  • Another advantage is the possibility of using standard interfaces and standard grippers.
  • the invention is suitable for all conceivable arm kinematics of robot arms, in particular for the flat arm kinematics frequently used in order-picking robots. However, it can also be used with six-axis industrial robot kinematics.
  • FIG. 1 shows a picking system according to the invention with a picking robot and an integrated pick-up tool magazine
  • FIG. 2 an escort vehicle with a packed target pallet
  • FIG. 3 two alternative versions of the picking system with picking robot and integrated pick-up tool magazine
  • FIG. 4 a picking robot without an integrated pick-up tool magazine
  • FIG. 5 shows two alternative versions of an escort vehicle with a pick-up tool magazine
  • FIG. 6 shows a detailed view of the receiving tool, on the left in the state mounted on the robot arm and on the right in the state stored in the receiving tool magazine.
  • FIG. 1 shows a picking system S according to the invention with a mobile picking robot R and an integrated pick-up tool magazine M.
  • the mobile picking robot R has a flat arm kinematics of a load handling manipulator L according to the so-called Scara principle.
  • This design is characterized by an autonomous vehicle 1 with a vertical lifting mast 2 and a carriage 3 that can be moved vertically thereon, to which the flat kinematics of the robot arm A is attached.
  • the lifting mast 2 represents the first vertical axis i1 of the load handling manipulator L.
  • the first arm element 4 of the arm kinematics of the robot arm A is attached to the carriage 3 .
  • the arm element 5 is fastened to this via the vertical axis i2.
  • the arm element 6 is fastened via the vertical axis i3 and the foremost arm element 7 is fastened to it via the vertical axis i4, which carries the receiving tool 8 designed as a gripper 8 .
  • the gripper 8 is designed as a vacuum gripper 8 which, for example, grips objects 9 designed as packages 9 from above, as shown in FIG.
  • the gripper 8 is attached to a compensating element 10 .
  • the compensating element 10 allows flexibility for several degrees of freedom.
  • An interface 11 is provided between the compensating element 10 and the foremost arm element 7 .
  • the compensating element 10 with the gripper 8 can be attached to this interface 11 or removed from it.
  • the interface 11 can be locked for the picking operation, but can also be opened for the gripper change. The opening and locking can be done manually or automatically.
  • the pick-up tool magazine M housed on the vehicle 1 is provided for storing different grippers 8, so that the load handling manipulator L can place the gripper 8 attached to the foremost arm element 7 in the pick-up tool magazine M and replace it with another gripper 8. In FIG. 1, the receiving tool magazine M is empty.
  • Identification systems 11 and 12 are installed at the interface 11 of the robot arm A and in the receiving tool magazine M.
  • the grippers 8 can thus be distinguished from one another. Different grippers 8 are coded differently.
  • the identification systems 11 and I2 can recognize the different codes of the grippers 8.
  • the codes can be, for example, optical codes using a barcode.
  • the identification systems 11 and 12 include optical sensors, for example cameras or laser scanners, in order to recognize the codes.
  • the tool magazine M has an electronic data processing device D1 in which a computer program is stored that is set up for automatic management of the tool magazine M.
  • the data processing device D1 is operatively connected to an electronic control device D2 of the mobile picking robot R.
  • the data processing device D1 is integrated into the control device D2 of the mobile picking robot R.
  • the control device D2 of the autonomous picking system communicates with the data processing device D1 of the receiving tool magazine M. There the grippers 8 are booked into and out of the receiving tool magazine M. Any faults can also be stored and processed here. In addition, the correspondingly suitable grippers 8 can be selected in anticipation of the next pick.
  • FIG. 2 shows an escort vehicle 12 of the picking system S with a target pallet packed with packages 9 .
  • the support vehicle 12 is shown in a perspective view, while it is shown in plan view in the figure on the right.
  • Figure 2 it is indicated how a package 9 is deposited by means of the gripper 8 attached to the arm element 7 of the picking robot R, not shown in FIG.
  • FIG. 1 Two alternative versions of the picking system S with a picking robot R and an integrated pick-up tool magazine M are shown in FIG. In the illustration on the left in FIG. In the right-hand image of FIG. 3, the pick-up tool magazine M is attached to the lifting mast 2.
  • the recording tool magazine M can be arranged above the package buffer 13, on the other side of the mast 2 or on both sides of the mast 2.
  • FIG. 4 shows a picking robot R of the picking system S according to FIG. 1 without an integrated pick-up tool magazine M.
  • the pick-up tool magazine M is accommodated on a separate escort vehicle 14 of the order-picking system S, as shown in FIG.
  • the support vehicle 14 can supply one picking robot 1 or several picking robots 1 with pick-up tools 8 .
  • the support vehicle 14 is shown with an empty pick-up tool magazine M.
  • a gripper 8 is inserted into the receiving tool magazine M by means of the robot arm A of the picking robot R, not shown in FIG.
  • FIG. 6 shows a detailed view of the pick-up tool 8 designed as a gripper 8 .
  • the gripper 8 is shown in the mounted state on the robot arm A.
  • the gripper 8 is attached to the compensating element 10 .
  • the compensating element 10 is fastened to the robot arm A with the gripper 8 via the interface 11 .
  • the identification system 11 is arranged in the area of the interface 11 and can be used to identify different grippers 8 .
  • the gripper 8 with the compensating element 10 is placed in a holder 15 of the receiving tool magazine M.

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Abstract

The invention relates to an order-picking system (S) for automatically picking objects (9), the order-picking system (S) comprising a mobile order-picking robot (R) and a receiving tool magazine (M), in which are mounted receiving tools (8) provided to receive different objects (9), and the order-picking robot (R) has a load handling manipulator (L) with a robot arm (A), which has an interface (11), to which the receiving tool (8) can be attached and from which the receiving tool (8) can be removed, whereby the attached receiving tool (8) can be exchanged for another receiving tool (8) from the receiving tool magazine (M). According to the invention, identification systems (11, 12) are installed at the interface (11) of the robot arm (A) and/or at the receiving tool magazine (M) and make it possible to distinguish between the receiving tools (8).

Description

Beschreibung description
Kommissioniersystem picking system
Die Erfindung betrifft ein Kommissioniersystem zur automatischen Kommissionierung von Objekten, wobei das Kommissioniersystem einen mobilen Kommissionierroboter und ein Aufnahmewerkzeug-Magazin umfasst, in dem, zur Aufnahme unterschiedlicher Objekte vorgesehene, Aufnahmewerkzeuge gelagert sind, und der Kommissionierroboter einen Lasthandhabungsmanipulator mit einem Roboterarm aufweist, der über eine Schnittstelle verfügt, an die das Aufnahmewerkzeug anbringbar und von der das Aufnahmewerkzeug abnehmbar ist, wodurch das angebrachte Aufnahmewerkzeug durch ein anderes Aufnahmewerkzeug aus dem Aufnahmewerkzeug-Magazin austauschbar ist. The invention relates to a picking system for the automatic picking of objects, the picking system comprising a mobile picking robot and a pick-up tool magazine in which pick-up tools intended for picking up different objects are stored, and the picking robot has a load-handling manipulator with a robot arm that has a Has interface to which the recording tool can be attached and from which the recording tool can be removed, whereby the attached recording tool can be replaced with another recording tool from the recording tool magazine.
Unter Kommissionierung versteht man alle Methoden zur Zusammenstellung von bestimmten Objekten, insbesondere von Gütern in Warenlagern oder Warenverteilzentren, beispielsweise einem Lagerhaus, aus einem bereitgestellten Gesamtsortiment. Dabei soll die Zusammenstellung aufgrund von Aufträgen, z.B. Kundenaufträgen oder Produktionsaufträgen erfolgen. In jüngster Zeit werden hierfür vermehrt automatische Systeme eingesetzt. Dabei werden z.B. Packstücke als zu kommissionierende Objekte von autonom oder automatisiert betriebenen Transportfahrzeugen von einer Quellposition, z.B. einer Quellpalette, aufgenommen und auf einer auf dem Fahrzeug transportierten Zielpalette abgesetzt. Insbesondere werden hierzu mobile Kommissionierroboter verwendet, die die zu kommissionierenden Packstücke selbstständig mittels Roboterarmen aufnehmen können. Diese Kommissionierroboter erhalten die Auftragsdaten wie Auftragsnummer, Koordinaten des Lagerortes, Stückzahl und Gewicht der Güter automatisch von einem Zentralrechner. Sie können z.B. bestimmte Regalfächer in Regallagern gezielt anfahren und das gewünschte Objekt mithilfe eines ein Aufnahmewerkzeug aufweisenden Greifsystems aus dem Regalfach entnehmen. Das Aufnahmewerkzeug kann als Greifer, beispielsweise als Adhäsionsgreifer oder Vakuumgreifer, ausgebildet sein. Mobile Kommissionierroboter weisen einen Lasthandhabungsmanipulator auf, der meist einen Hubmast oder eine andere Hubeinrichtung zur vertikalen Positionierung des Greifers im Regal und auf dem Zielgebinde umfasst. Dabei werden für den vollautonomen, mobilen Kommissionierprozess häufig Sonderkinematiken des Roboterarms eingesetzt. Roboter mit Standardkinematiken, insbesondere 6-Achs- Industrieroboter, sind oftmals zu schwer, nicht für den mobilen Einsatz konzipiert und haben kinematische Einschränkungen, die einen Einsatz in diesem Gebiet erschweren. Vorteilhafter sind Roboterarme mit flachen Kinematiken, die an einem Hubmast vertikal verfahren werden können. Derartige Roboterarme weisen mehrere flach, d.h. horizontal, angeordnete Armelemente auf, die einen zylindrischen Greifraum aufspannen, der sich für das Arbeiten in engen Lagerhäusern bestens eignet. Order picking is understood to mean all methods for putting together specific objects, in particular goods in warehouses or goods distribution centers, for example a warehouse, from a provided overall range. The composition should be based on orders, eg customer orders or production orders. Recently, automatic systems have increasingly been used for this purpose. In this case, for example, packages are picked up as objects to be picked by autonomously or automatically operated transport vehicles from a source position, for example a source pallet, and placed on a target pallet transported on the vehicle. In particular, mobile picking robots are used for this purpose, which can independently pick up the packages to be picked using robot arms. These picking robots automatically receive the order data such as order number, coordinates of the storage location, number of items and weight of the goods from a central computer. For example, you can move to specific shelves in rack storage and remove the desired object from the shelf using a gripping system that has a pick-up tool. The pick-up tool can be designed as a gripper, for example as an adhesion gripper or vacuum gripper. Mobile picking robots have a load handling manipulator, which usually includes a lifting mast or another lifting device for vertical positioning of the gripper on the shelf and on the target container. Special kinematics of the robot arm are often used for the fully autonomous, mobile picking process. Robots with standard kinematics, especially 6-axis industrial robots, are often too heavy, not designed for mobile use and have kinematic limitations that make use in this area difficult. Robot arms with flat kinematics that can be moved vertically on a lifting mast are more advantageous. Such robot arms have several arm elements arranged flat, ie horizontally, which span a cylindrical gripping space which is ideally suited for working in narrow warehouses.
Mobile Kommissionierroboter mit flachen Armkinematiken sind beispielsweise aus der DE 10 2017 129 468 A1 und der DE 10 2017 130 577 A1 bekannt. Mobile picking robots with flat arm kinematics are known, for example, from DE 10 2017 129 468 A1 and DE 10 2017 130 577 A1.
Bei der Kommissionierung mittels autonomer Fahrzeuge, beispielswiese Kommissionierroboter, aus dem Regal ist die Varianz der zu handhabenden Packstücke eine große Herausforderung. Die Varianz entsteht durch unterschiedliche Größen, Oberflächen, Materialien, Luft-Durchlässigkeiten, Gewichte und Formen der verschiedenen Packstücke. When picking from the shelf using autonomous vehicles, such as picking robots, the variety of packages to be handled is a major challenge. The variance is caused by different sizes, surfaces, materials, air permeability, weights and shapes of the different packages.
Das automatisierte Kommissioniersystem muss darauf durch sehr teure Universalgreifer oder durch spezialisierte, aber wechselbare, Greifer reagieren. The automated order picking system has to react to this with very expensive universal grippers or with specialized but interchangeable grippers.
Ein autonomes Kommissioniersystem sollte hierbei einen hohen Anteil der im Lagerhaus vorhandenen Packstücke greifen können, um rentabel betrieben werden zu können. Es sind zwar Hybrid-Systeme aus Maschine und Mensch denkbar, wobei eine Maschine eine erste Hälfte der Zielpalette kommissioniert und ein Mensch die Zielpalette fertig kommissioniert, dennoch muss eine große Mehrheit der Pakete automatisiert handhabbar sein, um überhaupt in die Technologie der autonomen Kommissionierung einzusteigen. An autonomous picking system should be able to pick up a large proportion of the packages in the warehouse in order to be able to operate profitably. Although hybrid systems of machine and human are conceivable, with a machine picking the first half of the target pallet and a human picking the target pallet, a large majority of the packages must be able to be handled automatically in order to even get into the technology of autonomous picking.
Aus der EP 2 987 761 A1 ist ein Flurförderzeug zum Kommissionieren mit mindestens einer Lastaufnahmevorrichtung für einen Transportbehälter für Waren, insbesondere eine Lastgabel, sowie einem Fahrantrieb für das Flurförderzeug und mit Sensormitteln zur Erfassung der Umgebung bekannt. Dabei ist ein Roboter-Manipulatorarm mit einem Greifer an dem Flurförderzeug angeordnet, der mit dem Greifer den Bereich der Lastaufnahmevorrichtung sowie mindestens einen Bereich außerhalb der Grundfläche des Flurförderzeugs erreichen kann und durch eine Steuerung anhand der Daten der Sensormitteln gesteuert werden kann. EP 2 987 761 A1 discloses an industrial truck for picking with at least one load handling device for a transport container for goods, in particular a load fork, and a travel drive for the industrial truck and with sensor means known for detecting the environment. A robot manipulator arm with a gripper is arranged on the industrial truck, which can reach the area of the load handling device and at least one area outside the base area of the industrial truck with the gripper and can be controlled by a controller based on the data from the sensor means.
In dieser Druckschrift wird auch angesprochen, dass es für verschiedene Waren sinnvoll sein kann, unterschiedliche Greifer einzusetzen. Dafür kann eine Halterung oder Lagerposition für weitere Greifer auf dem Flurförderzeug vorgesehen werden, beispielsweise im Fall eines Gabelhubwagens auf der Oberseite des Antriebsteils. Der Roboter-Manipulatorarm kann einen beispielsweise über eine Wechselaufnahme mit diesem verbundenen Greifer gegen einen der weiteren Greifer selbstständig austauschen, wenn dies aufgrund der Waren, die gehandhabt werden sollen, erforderlich ist. This publication also addresses the fact that it can make sense to use different grippers for different goods. For this purpose, a holder or storage position for further grippers can be provided on the industrial truck, for example in the case of a pallet truck on the top of the drive part. The robot manipulator arm can independently exchange a gripper that is connected to it, for example via an interchangeable mount, for one of the other grippers if this is necessary because of the goods that are to be handled.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kommissioniersystem der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass ein bedarfsgerechter Austausch der Aufnahmewerkzeuge erleichtert wird. The present invention is based on the object of designing an order-picking system of the type mentioned at the outset in such a way that it is easier to exchange the pick-up tools as required.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an der Schnittstelle des Roboterarms und/oder am Aufnahmewerkzeug-Magazin Identifikationssysteme verbaut sind, die eine Unterscheidung der Aufnahmewerkzeuge ermöglichen. According to the invention, this object is achieved in that identification systems are installed at the interface of the robot arm and/or on the receiving tool magazine, which enable the receiving tools to be distinguished.
Mit der Erfindung wird also erreicht, dass die unterschiedlichen Aufnahmewerkzeuge, die insbesondere als spezialisierte Greifer ausgebildet sein können, leichter erkannt werden können, wodurch auch eine Automatisierung des Austauschvorgangs wesentlich erleichtert wird. Es ist nicht mehr notwendig, dass eine Bedienperson die unterschiedlichen Greifer selbst durchsieht und den geeigneten Greifer auswählt. What is achieved with the invention is that the different pick-up tools, which can be designed in particular as specialized grippers, can be recognized more easily, which also makes it much easier to automate the exchange process. It is no longer necessary for an operator to go through the different grippers himself and select the appropriate gripper.
Somit ist es möglich, ohne erhöhten Personalaufwand unterschiedliche Greifer auf demselben autonomen Kommissioniersystem einzusetzen und zwischen diesen Greifern zu wechseln. This makes it possible to use different grippers on the same autonomous picking system and to switch between these grippers without increased personnel costs.
Vorteilhafterweise sind die Identifikationssysteme sowohl an der Schnittstelle des Roboterarms als auch am Aufnahmewerkzeug-Magazin verbaut. Dadurch wird ermöglicht, dass sowohl Informationen über das aktuell auf dem Kommissionierroboter im Einsatz befindliche Aufnahmewerkzeug als auch Informationen über den Bestand der im Aufnahmewerkzeug-Magazin bevorrateten Aufnahmewerkzeuge abrufbar sind, so dass ein bedarfsgerechter Austausch des Aufnahmewerkzeugs weiter erleichtert wird. The identification systems are advantageously installed both at the interface of the robot arm and at the receiving tool magazine. This enables both information about what is currently on the picking robot recording tool in use as well as information about the stock of recording tools stored in the recording tool magazine can be called up, so that a needs-based replacement of the recording tool is further facilitated.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Identifikationssysteme dazu eingerichtet, unterschiedliche Kodierungen der Aufnahmewerkzeuge zu erkennen. According to a particularly preferred embodiment of the invention, the identification systems are set up to recognize different codings of the mounting tools.
Dabei können die Kodierungen der Aufnahmewerkzeuge mechanische Markierungen umfassen. The coding of the receiving tools can include mechanical markings.
Alternativ oder zusätzlich können die Kodierungen der Aufnahmewerkzeuge auch elektronische und/oder optische Markierungen, insbesondere Barcodes, umfassen. Alternatively or additionally, the coding of the pick-up tools can also include electronic and/or optical markings, in particular barcodes.
Um die unterschiedlichen Aufnahmewerkzeuge sicher erkennen zu können, ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Identifikationssysteme optische und/oder funkbasierte Sensoreinrichtungen umfassen. Dabei kann es sich bei den optischen Sensoreinrichtungen beispielsweise um Kameras oder Laserscanner handeln. Bei den funkbasierten Sensoreinrichtungen können zum Beispiel RFID-Geräte zum Einsatz kommen. In order to be able to reliably identify the different pick-up tools, it is provided according to an advantageous embodiment of the invention that the identification systems include optical and/or radio-based sensor devices. The optical sensor devices can be cameras or laser scanners, for example. For example, RFID devices can be used in the radio-based sensor devices.
Vorzugsweise verfügt das Aufnahmewerkzeug-Magazin über eine elektronische Datenverarbeitungseinrichtung, in der ein Rechenprogramm hinterlegt ist, das für eine automatische Bewirtschaftung des Aufnahmewerkzeug-Magazins eingerichtet ist. The tool holder magazine preferably has an electronic data processing device in which a computer program is stored that is set up for automatic management of the tool holder magazine.
Dabei umfasst die automatische Bewirtschaftung des Aufnahmewerkzeug-Magazins insbesondere ein Ein- und Ausbuchen der Aufnahmewerkzeuge im Aufnahmewerkzeug-Magazin. In this case, the automatic management of the holding tool magazine includes, in particular, checking the holding tools in and out of the holding tool magazine.
Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann die automatische Bewirtschaftung des Aufnahmewerkzeug-Magazins auch eine Auswahl der Aufnahmewerkzeuge im Vorgriff auf zukünftige Kommissioniervorgänge umfassen. Somit können insbesondere im Vorgriff auf den nächsten Greifvorgang die entsprechend geeigneten Greifer ausgewählt werden. Das Rechenprogramm zur automatischen Bewirtschaftung des Aufnahmewerkzeug- Magazins muss entsprechend komplexer ausgestaltet sein, wenn die Aufnahmewerkzeuge des Magazins zwischen mehreren mobilen Kommissionierrobotern geteilt werden müssen, weil sich das Aufnahmewerkzeug- Magazin beispielsweise auf einem Begleitfahrzeug befindet. In diesem Fall muss ein rechtzeitiges Zur-Verfügung-Stehen des Aufnahmewerkzeug-Magazins in der Nähe des mobilen Kommissionierroboters gewährleistet sein, um Wartezeiten zu vermeiden. According to a development of the idea of the invention, the automatic management of the pick-up tool magazine can also include a selection of the pick-up tools in anticipation of future picking processes. Thus, in particular in anticipation of the next gripping process, the correspondingly suitable grippers can be selected. The computer program for the automatic management of the recording tool magazine must be designed to be correspondingly more complex if the recording tools in the magazine have to be shared between several mobile picking robots because the recording tool magazine is on an escort vehicle, for example. In this case, it must be ensured that the pick-up tool magazine is available in good time near the mobile picking robot in order to avoid waiting times.
Um insbesondere für eine automatisierte Bewirtschaftung des Aufnahmewerkzeug- Magazins eine Koordination zwischen dem mobilen Kommissionierroboter und dem Aufnahmewerkzeug-Magazin zu ermöglichen, steht die elektronische Datenverarbeitungseinrichtung des Aufnahmewerkzeug-Magazins vorteilhafterweise mit einer elektronischen Steuerungseinrichtung des mobilen Kommissionierroboters in Wirkverbindung. Somit kann der mobile Kommissionierroboter mit dem Aufnahmewerkzeug-Magazin kommunizieren, so dass im Aufnahmewerkzeug-Magazin die für den jeweiligen Bedarf des mobilen Kommissionierroboters geeigneten Aufnahmewerkzeuge gezielt zur Verfügung gestellt werden können. In order to enable coordination between the mobile picking robot and the picking tool magazine, in particular for automated management of the picking tool magazine, the electronic data processing device of the picking tool magazine is advantageously operatively connected to an electronic control device of the mobile picking robot. The mobile picking robot can thus communicate with the pick-up tool magazine, so that the pick-up tools suitable for the particular needs of the mobile picking robot can be made available in a targeted manner in the pick-up tool magazine.
Zweckmäßigerweise ist das Aufnahmewerkzeug-Magazin auf dem mobilen Kommissionierroboter untergebracht. Hierbei ist auf eine gute Zugänglichkeit des Magazins mit dem Roboterarm des Kommissionierroboters zu achten. Zusätzlich darf das Aufnahmewerkzeug-Magazin nicht den Kommissionierroboter beim Greifen ins Regal behindern. Bei autonomen Kommissionierrobotern, die einen Hubmast und eine daran befestigte Kinematik aufweisen, wird explizit eine Anbringung des Magazins am Hubmast oder neben dem Hubmast vorgeschlagen, um die genannten Anforderungen zu erfüllen. Die Zugänglichkeit des Kommissionierroboters zu den Regalen auf beiden Seiten eines Regalgangs bleibt dabei bestehen. Insbesondere wird vorgeschlagen, das Aufnahmewerkzeug-Magazin örtlich neben oder über oder unter einem Pakete-Puffer des mobilen Kommissionierroboters anzuordnen. The pick-up tool magazine is expediently accommodated on the mobile picking robot. Good accessibility of the magazine with the robot arm of the picking robot is to be ensured here. In addition, the pick-up tool magazine must not hinder the picking robot when it reaches the shelf. In the case of autonomous picking robots, which have a lifting mast and kinematics attached thereto, it is explicitly proposed to attach the magazine to the lifting mast or next to the lifting mast in order to meet the requirements mentioned. The picking robot remains accessible to the shelves on both sides of a shelf aisle. In particular, it is proposed to arrange the pick-up tool magazine locally next to or above or below a package buffer of the mobile picking robot.
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Aufnahmewerkzeug- Magazin auf einem Begleitfahrzeug untergebracht ist. Zusätzlich oder alternativ kann das Aufnahmewerkzeug-Magazin auch stationär an der Infrastruktur verbaut sein. Dann muss das autonome Kommissioniersystem zum Aufnahmewerkzeug-Wechsel zum Aufnahmewerkzeug-Magazin hin fahren. Another advantageous embodiment provides that the pick-up tool magazine is accommodated on an escort vehicle. Additionally or alternatively, the receiving tool magazine can also be installed in a stationary manner on the infrastructure. Then the autonomous picking system has to drive to the tool magazine to change the pick-up tool.
Zweckmäßigerweise ist das Aufnahmewerkzeug-Magazin regalähnlich mit hintereinander und/oder übereinander und/oder nebeneinander angeordneten Stellplätzen für die Aufnahmewerkzeuge aufgebaut. Dabei ist auf eine gute Zugänglichkeit aller Stellplätze zu achten. Das Aufnahmewerkezug-Magazin kann auch nach einem FiFo (First-in-First-out) -System oder einem FiLo (First-in-Last-out) - System bewirtschaftet werden. Entsprechende Logiken sind im Rechenprogramm zur Bewirtschaftung des Aufnahmewerkzeug-Magazins zu hinterlegen. The tool magazine is expediently constructed like a shelf with storage spaces for the tool holders arranged one behind the other and/or one above the other and/or next to one another. Care must be taken to ensure that all parking spaces are easily accessible. The receiving tool magazine can also be managed according to a FiFo (first-in-first-out) system or a FiLo (first-in-last-out) system. Appropriate logic must be stored in the computer program for managing the tool holder magazine.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Aufnahmewerkzeug- Magazin über eine Antriebseinrichtung verfügt, die eine Bereitstellung des Aufnahmewerkzeugs an einer Übergabeposition ermöglicht. Hierzu kann das Aufnahmewerkzeug-Magazin beispielsweise in der Art eines Revolver-Magazins ausgebildet sein. A further advantageous embodiment provides that the receiving tool magazine has a drive device which enables the receiving tool to be made available at a transfer position. For this purpose, the receiving tool magazine can be designed, for example, in the manner of a revolver magazine.
Vorzugsweise ist die Schnittstelle des Roboterarms des mobilen Kommissionierroboters verriegelbar und öffnenbar. Somit kann die Schnittstelle für den Kommissionierbetrieb verriegelt werden, kann aber auch für den Wechsel des Aufnahmewerkzeugs geöffnet werden. The interface of the robot arm of the mobile picking robot can preferably be locked and opened. The interface can thus be locked for picking operations, but can also be opened to change the pick-up tool.
Das Öffnen und Verriegeln kann dabei manuell oder automatisiert erfolgen. Beide Varianten bieten Vorteile: The opening and locking can be done manually or automatically. Both variants offer advantages:
So kann bei einem Kommissioniersystem, das einen mobilen Kommissionierroboter und ein Begleitfahrzeug umfasst, das die zu kommissionierende Zielplatte transportiert, - so genanntes Twin-Truck-Konzept - jedem Regalgang im Lager, bzw. Gang- / Lagerabschnitt, ein autonomer Kommissionierroboter zugewiesen werden. Das Begleitfahrzeug fährt dann zwischen diesen Kommissionierrobotern hin und her, bis die Zielpalette fertig ist. Hierbei ist eine räumliche Aufteilung der Packstücke sinnvoll, so dass jeder autonome Kommissionierroboter ein für die jeweilige Packstückkategorie spezialisiertes Aufnahmewerkzeug nutzen kann. Hierfür ist ein manueller Aufnahmewerkzeug-Wechsel ausreichend. Die an der Schnittstelle des Roboterarms und am Aufnahmewerkzeug-Magazin verbauten Identifikationssysteme können für diesen Fall mit einer Anzeigevorrichtung in Wirkverbindung stehen, die der Bedienperson die Auswahl des geeigneten Aufnahmewerkzeugs anzeigt. In a picking system that includes a mobile picking robot and an accompanying vehicle that transports the target plate to be picked - the so-called twin truck concept - an autonomous picking robot can be assigned to each aisle in the warehouse or aisle/warehouse section. The escort vehicle then drives back and forth between these picking robots until the target pallet is ready. A spatial division of the packages makes sense here, so that each autonomous picking robot can use a pick-up tool that is specialized for the respective package category. A manual tool change is sufficient for this. Those at the interface of the robotic arm In this case, the identification systems installed on the receiving tool magazine can be operatively connected to a display device that shows the operator that the suitable receiving tool has been selected.
Andererseits ist bei autonomen Kommissioniersystemen, bei denen in enger zeitlicher Abfolge unterschiedliche Packstücke mit unterschiedlichen Aufnahmewerkzeugen gehandhabt werden sollen, ein automatisierter Wechsel des Aufnahmewerkzeugs sinnvoll. On the other hand, in the case of autonomous picking systems, in which different packages are to be handled with different pick-up tools in close succession, an automated change of the pick-up tool makes sense.
In beiden Fällen ist es vorteilhaft, wenn zum Verriegeln und Öffnen der Schnittstelle eine an der Schnittstelle angeordnete Aktuatoreinrichtung vorgesehen ist. In both cases it is advantageous if an actuator device arranged at the interface is provided for locking and opening the interface.
Alternativ kann zum Verriegeln und Öffnen der Schnittstelle auch eine Drehvorrichtung des Lasthandhabungsmanipulators vorgesehen sein. Hierzu kann eine Drehmöglichkeit des Aufnahmewerkzeugs durch den Lasthandhabungsmanipulator genutzt werden. Dabei handelt es sich um eine vorteilhafte Ausgestaltung, weil kein zusätzlicher Aktuator verbaut werden muss. Eine Drehachse im Lasthandhabungsmanipulator ist bei autonomen Kommissionierrobotern häufig ohnehin verbaut, weil diese prozessbedingt nötig ist. Alternatively, a rotary device of the load handling manipulator can also be provided for locking and opening the interface. For this purpose, the possibility of rotating the pick-up tool can be used by the load handling manipulator. This is an advantageous embodiment because no additional actuator has to be installed. A rotary axis in the load handling manipulator is often already installed in autonomous picking robots because it is necessary for the process.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist die Schnittstelle des Roboterarms des mobilen Kommissionierroboters einem Ausgleichselement des Roboterarms vor- oder nachgeschaltet. Befindet sich die Schnittstelle oberhalb des Ausgleichselementes und ist somit dem Ausgleichselement vorgeschaltet, so wird mit dem Aufnahmewerkzeug auch das Ausgleichselement gewechselt. Das bietet Vorteile, wenn andere Aufnahmewerkzeuge für schwerere Packstücke vorgesehen sind, die dann auch Ausgleichselemente mit größeren Rückstellkräften benötigen. Befindet sich die Schnittstelle unterhalb des Ausgleichselements und ist somit dem Ausgleichselement nachgeschaltet, so kann das Kostenvorteile bieten, weil nur ein solches Ausgleichselement pro Kommissionierroboter vorgehalten werden muss. According to a preferred development of the idea of the invention, the interface of the robot arm of the mobile picking robot is connected upstream or downstream of a compensating element of the robot arm. If the interface is located above the compensating element and is therefore upstream of the compensating element, the compensating element is also changed with the receiving tool. This offers advantages if other pick-up tools are intended for heavier packages, which then also require compensating elements with greater restoring forces. If the interface is below the compensating element and is therefore connected downstream of the compensating element, this can offer cost advantages because only one such compensating element has to be kept available for each picking robot.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Schnittstelle des Roboterarms des mobilen Kommissionierroboters über Durchführungen für Kabel und zur Versorgung des Aufnahmewerkzeugs mit Medien verfügt. Dies ist immer dann sinnvoll, wenn die Aufnahmewerkzeuge Technologien verwenden, die ein Medium (zum Beispiel bei Vakuum-Greifern) oder Energie oder Sensorik benötigen. Dabei ist die Schnittstelle so auszuführen, dass auch bereits vorhandene Aufnahmewerkzeug- Drehsysteme weiterhin funktionieren. A further advantageous embodiment provides that the interface of the robot arm of the mobile picking robot has passages for cables and for supplying media to the pick-up tool. This always makes sense when the recording tools use technologies that support a medium (e.g. with vacuum grippers) or require energy or sensors. The interface must be designed in such a way that existing tool turning systems continue to function.
Vorzugsweise ist auch das Aufnahmewerkzeug-Magazin verriegelbar und öffnenbar. Zum Verriegeln und Öffnen des Aufnahmewerkzeug-Magazins ist zweckmäßigerweise eine an dem Aufnahmewerkzeug-Magazin angeordnete Aktuatoreinrichtung vorgesehen. Insbesondere weist das Aufnahmewerkzeug-Magazin eine Verriegelungsmöglichkeit für die Stellplätze der Aufnahmewerkzeuge auf. Hierzu können Stellplatz-Schnittstellen im Aufnahmewerkzeug-Magazin vorgesehen sein. Die Stellplatz-Schnittstellen können im Vergleich zu den Schnittstellen des Roboterarms des Kommissionierroboters auch vereinfacht ausgebildet sein, da ein im Aufnahmewerkzeug-Magazin befindliches Aufnahmewerkzeug nicht mit Energie, Daten oder Medien versorgt werden muss. Die im Aufnahmewerkzeug-Magazin befindlichen Stellplatz-Schnittstellen können dabei für unterschiedliche Aufnahmewerkzeuge gleich sein, aber auch an die individuellen Gegebenheiten des jeweiligen Aufnahmewerkzeugs angepasst sein. Preferably, the receiving tool magazine can also be locked and opened. An actuator device arranged on the receiving tool magazine is expediently provided for locking and opening the receiving tool magazine. In particular, the receiving tool magazine has a locking option for the positions for the receiving tools. For this purpose, parking space interfaces can be provided in the receiving tool magazine. The parking space interfaces can also be designed in a simplified manner compared to the interfaces of the robot arm of the picking robot, since a pick-up tool located in the pick-up tool magazine does not have to be supplied with energy, data or media. The parking space interfaces located in the receiving tool magazine can be the same for different receiving tools, but can also be adapted to the individual circumstances of the respective receiving tool.
Im Aufnahmewerkzeug-Magazin können mindestens zwei unterschiedliche Aufnahmewerkzeuge bevorratet werden. Dabei kann es sich um Aufnahmewerkzeuge, insbesondere Greifer, derselben Technologie handeln, zum Beispiel Vakuum-Saug- Greifer, die für unterschiedliche Gewichte und/oder Größen der Packstücke ausgelegt sind, oder aber auch um Aufnahmewerkzeuge, die unterschiedliche Technologien, insbesondere Greiftechnologien, verwenden. At least two different mounting tools can be stored in the mounting tool magazine. This can involve pick-up tools, in particular grippers, of the same technology, for example vacuum suction grippers, which are designed for different weights and/or sizes of the packages, or else pick-up tools that use different technologies, in particular gripper technologies.
Weiterhin können im Aufnahmewerkzeug-Magazin auch Spezial-Tools für eine Slipsheet-Entnahme von der Quellpalette, für eine Folienentnahme, zum Beispiel einer Stretchwrapping-Folie, oder auch für ein Wrapping, d.h. einem Folieren der fertigen Zielpalette, bevorratet werden. Furthermore, special tools for removing a slipsheet from the source pallet, for removing a film, e.g. a stretch wrapping film, or for wrapping, i.e. wrapping the finished target pallet, can also be stored in the tool magazine.
Die Erfindung bietet eine ganze Reihe von Vorteilen: The invention offers a whole range of advantages:
Mit der Erfindung kann eine höhere Abdeckung der im Lager befindlichen Packstücke erzielt werden, so dass mehr Packstücke vom autonomen Kommissioniersystem bewirtschaftet werden können. Es sind standardisierte Kommissioniersysteme verwendbar, die spezialisierte Aufnahmewerkzeuge, insbesondere Greifer, haben. With the invention, greater coverage of the packages in the warehouse can be achieved, so that more packages can be managed by the autonomous picking system. Standardized picking systems can be used that have specialized pick-up tools, in particular grippers.
Es können mehrere einfache, spezialisierte Greifer anstatt eines hochkomplexen Greifersystems eingesetzt werden. Dadurch ergeben sich geringere Kosten, ein niedrigeres Gewicht und eine kleinere Baugröße des einzelnen Greifers. Several simple, specialized grippers can be used instead of a highly complex gripper system. This results in lower costs, a lower weight and a smaller size of the individual gripper.
Außerdem kann das Sortiments an Standardgreifern durch kundenspezifische Varianten ergänzt werden. In addition, the range of standard grippers can be supplemented with customer-specific variants.
Von Vorteil ist auch die Möglichkeit der Verwendung von Standard-Schnittstellen und Standard-Greifern. Another advantage is the possibility of using standard interfaces and standard grippers.
Die Erfindung eignet sich für alle denkbaren Armkinematiken von Roboterarmen, insbesondere für die bei Kommissionierrobotern häufig verwendeten flachen Armkinematiken. Sie kann aber auch bei Sechs-Achs-Industrie-Roboter-Kinematiken angewendet werden. The invention is suitable for all conceivable arm kinematics of robot arms, in particular for the flat arm kinematics frequently used in order-picking robots. However, it can also be used with six-axis industrial robot kinematics.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigen Further advantages and details of the invention are explained in more detail with reference to the exemplary embodiments illustrated in the schematic figures. show here
Figur 1 ein erfindungsgemäßes Kommissioniersystem mit Kommissionierroboter und integriertem Aufnahmewerkzeug-Magazin, FIG. 1 shows a picking system according to the invention with a picking robot and an integrated pick-up tool magazine,
Figur 2 ein Begleitfahrzeug mit einer bepackten Zielpalette, FIG. 2 an escort vehicle with a packed target pallet,
Figur 3 zwei alternative Ausführungen des Kommissioniersystems mit Kommissionierroboter und integriertem Aufnahmewerkzeug-Magazin, Figure 3 two alternative versions of the picking system with picking robot and integrated pick-up tool magazine,
Figur 4 einen Kommissionierroboter ohne integriertem Aufnahmewerkzeug- Magazin, Figur 5 zwei alternative Ausführungen eines Begleitfahrzeugs mit Aufnahmewerkzeug-Magazin, und FIG. 4 a picking robot without an integrated pick-up tool magazine, FIG. 5 shows two alternative versions of an escort vehicle with a pick-up tool magazine, and
Figur 6 eine Detailansicht des Aufnahmewerkzeugs, links im am Roboterarm montierten Zustand und rechts im im Aufnahmewerkzeug-Magazin abgelegten Zustand. FIG. 6 shows a detailed view of the receiving tool, on the left in the state mounted on the robot arm and on the right in the state stored in the receiving tool magazine.
In den Figuren sind dieselben Merkmale mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. In the figures, the same features are denoted by the same reference numbers.
In der Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Kommissioniersystem S mit einem mobilen Kommissionierroboter R und integriertem Aufnahmewerkzeug-Magazin M dargestellt. FIG. 1 shows a picking system S according to the invention with a mobile picking robot R and an integrated pick-up tool magazine M.
Der mobile Kommissionierroboter R weist eine flache Armkinematik eines Lasthandhabungsmanipulators L nach dem so genannten Scara-Prinzip auf. Diese Bauform ist durch ein autonomes Fahrzeug 1 mit einem vertikalen Hubmast 2 und einem daran höhenverfahrbaren Schlitten 3 gekennzeichnet, an dem die flache Kinematik des Roboterarms A befestigt ist. Der Hubmast 2 stellt die erste vertikale Achse i1 des Lasthandhabungsmanipulators L dar. Am Schlitten 3 ist das erste Armelement 4 der Armkinematik des Roboterarms A befestigt. An diesem ist über die vertikale Achse i2 das Armelement 5 befestigt. Dort wiederum ist über die vertikale Achse i3 das Armelement 6 und daran über die vertikale Achse i4 das vorderste Armelement 7 befestigt, das das als Greifer 8 ausgebildete Aufnahmewerkzeug 8 trägt. Der Greifer 8 ist im vorliegenden Beispiel als Vakuumgreifer 8 ausgeführt, der beispielsweise als Packstücke 9 ausgebildete Objekte 9 von oben greift, wie in Figur 2 dargestellt. The mobile picking robot R has a flat arm kinematics of a load handling manipulator L according to the so-called Scara principle. This design is characterized by an autonomous vehicle 1 with a vertical lifting mast 2 and a carriage 3 that can be moved vertically thereon, to which the flat kinematics of the robot arm A is attached. The lifting mast 2 represents the first vertical axis i1 of the load handling manipulator L. The first arm element 4 of the arm kinematics of the robot arm A is attached to the carriage 3 . The arm element 5 is fastened to this via the vertical axis i2. There, in turn, the arm element 6 is fastened via the vertical axis i3 and the foremost arm element 7 is fastened to it via the vertical axis i4, which carries the receiving tool 8 designed as a gripper 8 . In the present example, the gripper 8 is designed as a vacuum gripper 8 which, for example, grips objects 9 designed as packages 9 from above, as shown in FIG.
Der Greifer 8 ist an einem Ausgleichselement 10 befestigt. Durch das Ausgleichselement 10 wird eine Nachgiebigkeit für mehrere Freiheitsgrade ermöglicht. The gripper 8 is attached to a compensating element 10 . The compensating element 10 allows flexibility for several degrees of freedom.
Zwischen dem Ausgleichselement 10 und dem vordersten Armelement 7 ist eine Schnittstelle 11 vorgesehen. An diese Schnittstelle 11 kann das Ausgleichselement 10 mit dem Greifer 8 angebracht, bzw. davon entfernt werden. Die Schnittstelle 11 ist für den Kommissionierbetrieb verriegelbar, kann aber auch für den Greiferwechsel geöffnet werden. Das Öffnen und Verriegeln kann dabei manuell oder automatisiert erfolgen. Das auf dem Fahrzeug 1 untergebrachte Aufnahmewerkzeug-Magazin M ist für die Bevorratung unterschiedlicher Greifer 8 vorgesehen, so dass der Lasthandhabungsmanipulator L den am vordersten Armelement 7 angebrachten Greifer 8 in das Aufnahmewerkzeug-Magazin M ablegen und durch einen anderen Greifer 8 austauschen kann. In der Figur 1 ist das Aufnahmewerkzeug-Magazin M leer. An interface 11 is provided between the compensating element 10 and the foremost arm element 7 . The compensating element 10 with the gripper 8 can be attached to this interface 11 or removed from it. The interface 11 can be locked for the picking operation, but can also be opened for the gripper change. The opening and locking can be done manually or automatically. The pick-up tool magazine M housed on the vehicle 1 is provided for storing different grippers 8, so that the load handling manipulator L can place the gripper 8 attached to the foremost arm element 7 in the pick-up tool magazine M and replace it with another gripper 8. In FIG. 1, the receiving tool magazine M is empty.
An der Schnittstelle 11 des Roboterarms A und im Aufnahmewerkzeug-Magazin M sind Identifikationssysteme 11 und I2 verbaut. Damit können die Greifer 8 untereinander unterschieden werden. Unterschiedliche Greifer 8 sind dabei unterschiedlich codiert. Die Identifikationssysteme 11 und I2 können die unterschiedlichen Codierungen der Greifer 8 erkennen. Bei den Codierungen kann es sich zum Beispiel um optische Codierungen mittels eines Barcodes handeln. In diesem Fall umfassen die Identifikationssysteme 11 und I2 optische Sensoren, beispielsweise Kameras oder Laserscanner, um die Codierungen zu erkennen. Identification systems 11 and 12 are installed at the interface 11 of the robot arm A and in the receiving tool magazine M. The grippers 8 can thus be distinguished from one another. Different grippers 8 are coded differently. The identification systems 11 and I2 can recognize the different codes of the grippers 8. The codes can be, for example, optical codes using a barcode. In this case, the identification systems 11 and 12 include optical sensors, for example cameras or laser scanners, in order to recognize the codes.
Das Aufnahmewerkzeug-Magazin M verfügt über eine elektronische Datenverarbeitungseinrichtung D1, in der ein Rechenprogramm hinterlegt ist, das für eine automatische Bewirtschaftung des Aufnahmewerkzeug-Magazins M eingerichtet ist. Die Datenverarbeitungseinrichtung D1 steht mit einer elektronischen Steuerungseinrichtung D2 des mobilen Kommissionierroboters R in Wirkverbindung.The tool magazine M has an electronic data processing device D1 in which a computer program is stored that is set up for automatic management of the tool magazine M. The data processing device D1 is operatively connected to an electronic control device D2 of the mobile picking robot R.
Im vorliegenden Fall ist die Datenverarbeitungseinrichtung D1 in die Steuerungseinrichtung D2 des mobilen Kommissionierroboters R integriert. In the present case, the data processing device D1 is integrated into the control device D2 of the mobile picking robot R.
Die Steuerungseinrichtung D2 des autonomen Kommissioniersystems kommuniziert mit der Datenverarbeitungseinrichtung D1 des Aufnahmewerkzeug-Magazins M. Dort werden die Greifer 8 ins Aufnahmewerkzeug-Magazins M ein- und ausgebucht. Auch eventuelle Störungen können hier gespeichert und verarbeitet werden. Zusätzlich können im Vorgriff auf den nächsten Pick die entsprechend geeigneten Greifer 8 ausgewählt werden. The control device D2 of the autonomous picking system communicates with the data processing device D1 of the receiving tool magazine M. There the grippers 8 are booked into and out of the receiving tool magazine M. Any faults can also be stored and processed here. In addition, the correspondingly suitable grippers 8 can be selected in anticipation of the next pick.
Die Figur 2 zeigt ein Begleitfahrzeug 12 des Kommissioniersystems S mit einer, mit Packstücken 9 bepackten, Zielpalette. In der linken Abbildung ist das Begleitfahrzeug 12 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt, während es in der rechten Abbildung in der Draufsicht dargestellt ist. In der Figur 2 ist angedeutet, wie gerade ein Packstück 9 mittels des am Armelement 7 angebrachten Greifers 8 des in der Figur 2 nicht dargestellten Kommissionierroboters R abgelegt wird. FIG. 2 shows an escort vehicle 12 of the picking system S with a target pallet packed with packages 9 . In the figure on the left, the support vehicle 12 is shown in a perspective view, while it is shown in plan view in the figure on the right. In Figure 2 it is indicated how a package 9 is deposited by means of the gripper 8 attached to the arm element 7 of the picking robot R, not shown in FIG.
In der Figur 3 sind zwei alternative Ausführungen des Kommissioniersystems S mit Kommissionierroboter R und integriertem Aufnahmewerkzeug-Magazin M dargestellt. In der linken Abbildung der Figur 3 ist das Aufnahmewerkzeug-Magazin M seitlich neben einem Pakete-Puffer 13 angeordnet. In der rechten Abbildung der Figur 3 ist das Aufnahmewerkzeug-Magazin M am Hubmast 2 angebracht. Das Aufnahmewerkzeug- Magazin M kann hierbei oberhalb des Pakete-Puffers 13, an der anderen Seite des Hubmastes 2 oder beidseitig am Hubmast 2 angeordnet sein. Two alternative versions of the picking system S with a picking robot R and an integrated pick-up tool magazine M are shown in FIG. In the illustration on the left in FIG. In the right-hand image of FIG. 3, the pick-up tool magazine M is attached to the lifting mast 2. The recording tool magazine M can be arranged above the package buffer 13, on the other side of the mast 2 or on both sides of the mast 2.
Die Figur 4 zeigt einen Kommissionierroboter R des Kommissioniersystems S gemäß der Figur 1 ohne integriertem Aufnahmewerkzeug-Magazin M. FIG. 4 shows a picking robot R of the picking system S according to FIG. 1 without an integrated pick-up tool magazine M.
In diesem Fall ist das Aufnahmewerkzeug-Magazin M auf einem separaten Begleitfahrzeug 14 des Kommissioniersystems S untergebracht, wie in der Figur 5 dargestellt. Das Begleitfahrzeug 14 kann hierbei einen Kommissionierroboter 1 oder mehrere Kommissionierroboter 1 mit Aufnahmewerkzeugen 8 versorgen. In this case, the pick-up tool magazine M is accommodated on a separate escort vehicle 14 of the order-picking system S, as shown in FIG. The support vehicle 14 can supply one picking robot 1 or several picking robots 1 with pick-up tools 8 .
In der linken Abbildung der Figur 5 ist das Begleitfahrzeug 14 mit leerem Aufnahmewerkzeug-Magazin M gezeigt. In der rechten Abbildung der Figur 5 ist das Begleitfahrzeug 14 mit einem alternativ ausgestalteten Aufnahmewerkzeug-Magazin M dargestellt, das Greifer 8 enthält. Hier ist auch angedeutet, wie ein Greifer 8 mittels des Roboterarms A des in der Figur 5 nicht dargestellten Kommissionierroboters R in das Aufnahmewerkzeug-Magazin M eingesetzt wird. In the illustration on the left of FIG. 5, the support vehicle 14 is shown with an empty pick-up tool magazine M. In the image on the right in FIG. It is also indicated here how a gripper 8 is inserted into the receiving tool magazine M by means of the robot arm A of the picking robot R, not shown in FIG.
In der Figur 6 ist eine Detailansicht des als Greifer 8 ausgebildeten Aufnahmewerkzeugs 8 dargestellt. In der linken Abbildung der Figur 6 ist der Greifer 8 im am Roboterarm A montierten Zustand gezeigt. Der Greifer 8 ist am Ausgleichselement 10 angebracht. Über die Schnittstelle 11 ist das Ausgleichselement 10 mit dem Greifer 8 am Roboterarm A befestigt. Im Bereich der Schnittstelle 11 ist das Identifikationssystem 11 angeordnet, mit dem unterschiedliche Greifer 8 erkannt werden können. In der rechten Abbildung der Figur 6 ist der Greifer 8 mit dem Ausgleichselement 10 in einem Halter 15 des Aufnahmewerkzeug-Magazins M abgelegt. FIG. 6 shows a detailed view of the pick-up tool 8 designed as a gripper 8 . In the illustration on the left in FIG. 6, the gripper 8 is shown in the mounted state on the robot arm A. The gripper 8 is attached to the compensating element 10 . The compensating element 10 is fastened to the robot arm A with the gripper 8 via the interface 11 . The identification system 11 is arranged in the area of the interface 11 and can be used to identify different grippers 8 . In the right-hand image of FIG. 6, the gripper 8 with the compensating element 10 is placed in a holder 15 of the receiving tool magazine M.

Claims

Patentansprüche Kommissioniersystem (S) zur automatischen Kommissionierung von Objekten (9), wobei das Kommissioniersystem (S) einen mobilen Kommissionierroboter (R) und ein Aufnahmewerkzeug-Magazin (M) umfasst, in dem, zur Aufnahme unterschiedlicher Objekte (9) vorgesehene, Aufnahmewerkzeuge (8) gelagert sind, und der Kommissionierroboter (R) einen Lasthandhabungsmanipulator (L) mit einem Roboterarm (A) aufweist, der über eine Schnittstelle (11 ) verfügt, an die das Aufnahmewerkzeug (8) anbringbar und von der das Aufnahmewerkzeug (8) abnehmbar ist, wodurch das angebrachte Aufnahmewerkzeug (8) durch ein anderes Aufnahmewerkzeug (8) aus dem Aufnahmewerkzeug-Magazin (M) austauschbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Schnittstelle (11 ) des Roboterarms (A) und/oder am Aufnahmewerkzeug-Magazin (M) Identifikationssysteme (11 , I2) verbaut sind, die eine Unterscheidung der Aufnahmewerkzeuge (8) ermöglichen. Kommissioniersystem (S) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Identifikationssysteme (11 , I2) dazu eingerichtet sind, unterschiedliche Kodierungen der Aufnahmewerkzeuge (8) zu erkennen. Kommissioniersystem (S) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kodierungen der Aufnahmewerkzeuge (8) mechanische Markierungen umfassen. Kommissioniersystem (S) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kodierungen der Aufnahmewerkzeuge (8) elektronische und/oder optische Markierungen, insbesondere Barcodes, umfassen. Kommissioniersystem (S) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Identifikationssysteme (11 , I2) optische und/oder funkbasierte Sensoreinrichtungen umfassen. Kommissioniersystem (S) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmewerkzeug-Magazin (M) über eine elektronische Datenverarbeitungseinrichtung (D2) verfügt, in der ein Rechenprogramm hinterlegt ist, das für eine automatische Bewirtschaftung des Aufnahmewerkzeug-Magazins (M) eingerichtet ist. Kommissioniersystem (S) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die automatische Bewirtschaftung des Aufnahmewerkzeug-Magazins (M) ein Ein- und Ausbuchen der Aufnahmewerkzeuge (8) im Aufnahmewerkzeug-Magazin (M) umfasst. Kommissioniersystem (S) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die automatische Bewirtschaftung des Aufnahmewerkzeug-Magazins (M) eine Auswahl der Aufnahmewerkzeuge (8) im Vorgriff auf zukünftige Kommissioniervorgänge umfasst. Kommissioniersystem (S) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Datenverarbeitungseinrichtung (D2) des Aufnahmewerkzeug-Magazins (M) mit einer elektronischen Steuerungseinrichtung (D1 ) des mobilen Kommissionierroboters (R) in Wirkverbindung steht. Kommissioniersystem (S) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmewerkzeug-Magazin (M) auf dem mobilen Kommissionierroboter (R) untergebracht ist. Kommissioniersystem (S) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmewerkzeug-Magazin (M) auf einem Begleitfahrzeug (14) untergebracht ist. Kommissioniersystem (S) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmewerkzeug-Magazin (M) stationär untergebracht ist. Kommissioniersystem (S) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmewerkzeug-Magazin (M) regalähnlich mit hintereinander und/oder übereinander und/oder nebeneinander angeordneten Stellplätzen für die Aufnahmewerkzeuge (8) aufgebaut ist. 16 Claims Picking system (S) for the automatic picking of objects (9), the picking system (S) comprising a mobile picking robot (R) and a pick-up tool magazine (M) in which pick-up tools ( 8) are stored, and the picking robot (R) has a load handling manipulator (L) with a robot arm (A) which has an interface (11) to which the pick-up tool (8) can be attached and from which the pick-up tool (8) can be removed is, whereby the attached pick-up tool (8) by another pick-up tool (8) from the pick-up tool magazine (M) is interchangeable, characterized in that at the interface (11) of the robot arm (A) and / or on the pick-up tool magazine ( M) identification systems (11, I2) are installed, which allow the recording tools (8) to be distinguished. Picking system (S) according to claim 1, characterized in that the identification systems (11, I2) are set up to recognize different coding of the recording tools (8). Picking system (S) according to Claim 2, characterized in that the coding of the receiving tools (8) comprises mechanical markings. Picking system (S) according to Claim 2 or 3, characterized in that the coding of the pick-up tools (8) comprises electronic and/or optical markings, in particular barcodes. Picking system (S) according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the identification systems (11, I2) comprise optical and / or radio-based sensor devices. Picking system (S) according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the receiving tool magazine (M) has an electronic data processing device (D2) in which a Computer program is stored, which is set up for automatic management of the recording tool magazine (M). Order-picking system (S) according to Claim 6, characterized in that the automatic management of the holding tool magazine (M) includes checking the holding tools (8) in and out of the holding tool magazine (M). Picking system (S) according to Claim 6 or 7, characterized in that the automatic management of the pick-up tool magazine (M) includes a selection of the pick-up tools (8) in anticipation of future picking processes. Picking system (S) according to one of Claims 6 to 8, characterized in that the electronic data processing device (D2) of the receiving tool magazine (M) is operatively connected to an electronic control device (D1) of the mobile picking robot (R). Picking system (S) according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the pick-up tool magazine (M) is accommodated on the mobile picking robot (R). Picking system (S) according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the receiving tool magazine (M) is accommodated on an escort vehicle (14). Picking system (S) according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the receiving tool magazine (M) is accommodated in a stationary manner. Picking system (S) according to one of Claims 1 to 12, characterized in that the tool magazine (M) is constructed like a shelf with spaces for the tools (8) arranged one behind the other and/or one above the other and/or next to one another. 16
14. Kommissioniersystem (S) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmewerkzeug-Magazin (M) über eine Antriebseinrichtung verfügt, die eine Bereitstellung des Aufnahmewerkzeugs (8) an einer Übergabeposition ermöglicht. 14. Order-picking system (S) according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the receiving tool magazine (M) has a drive device which enables the receiving tool (8) to be provided at a transfer position.
15. Kommissioniersystem (S) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle (11 ) des Roboterarms (A) des mobilen Kommissionierroboters (R) verriegelbar und öffnenbar ist. 15. Picking system (S) according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the interface (11) of the robot arm (A) of the mobile picking robot (R) can be locked and opened.
16. Kommissioniersystem (S) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verriegeln und Öffnen der Schnittstelle (11 ) eine an der Schnittstelle (11 ) angeordnete Aktuatoreinrichtung vorgesehen ist. 16. Order-picking system (S) according to claim 15, characterized in that for locking and opening the interface (11) at the interface (11) arranged actuator device is provided.
17. Kommissioniersystem (S) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verriegeln und Öffnen der Schnittstelle (11 ) eine Drehvorrichtung des Lasthandhabungsmanipulators (L) vorgesehen ist. 8. Kommissioniersystem (S) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmewerkzeug-Magazin (M) verriegelbar und öffnenbar ist. 9. Kommissioniersystem (S) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verriegeln und Öffnen des Aufnahmewerkzeug-Magazins (M) eine an dem Aufnahmewerkzeug-Magazin (M) angeordnete Aktuatoreinrichtung vorgesehen ist. 0. Kommissioniersystem (S) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle (11) des Roboterarms (A) des mobilen Kommissionierroboters (R) einem Ausgleichelement (10) des Roboterarms (A) vor- oder nachgeschaltet ist. 1. Kommissioniersystem (S) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle (11) des Roboterarms (A) des mobilen Kommissionierroboters (R) über Durchführungen für Kabel und zur Versorgung des Aufnahmewerkzeugs (8) mit Medien verfügt. 17. Order-picking system (S) according to claim 15, characterized in that for locking and opening the interface (11) a rotating device of the load handling manipulator (L) is provided. 8. picking system (S) according to any one of claims 1 to 17, characterized in that the receiving tool magazine (M) can be locked and opened. 9. Picking system (S) according to claim 18, characterized in that for locking and opening the receiving tool magazine (M) on the receiving tool magazine (M) arranged actuator device is provided. 0. Picking system (S) according to one of claims 1 to 19, characterized in that the interface (11) of the robot arm (A) of the mobile picking robot (R) is connected upstream or downstream of a compensating element (10) of the robot arm (A). 1. Picking system (S) according to one of claims 1 to 20, characterized in that the interface (11) of the robot arm (A) of the mobile picking robot (R) has bushings for cables and for supplying the recording tool (8) with media.
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