用于使用输送带外卖系统提供订单履行的系统和方法与流程

包装,储藏,运输设备的制造及其应用技术用于使用输送带外卖系统提供订单履行的系统和方法1.优先权2.本技术要求2020年3月6日提交的美国临时专利申请号62/986,443的权益，该临时专利申请的公开内容据此通过引用的方式整体并入。背景技术：3.本发明涉及订单履行系统，尤其涉及用于提供物体(例如，产品、包裹、袋子、物品、货物等)的聚合以准备运送到目的地位置的系统，诸如在自动化存放和取回系统中。4.订单履行系统通常涉及处理各种各样的物体以分发到大量分发位置，诸如中间分发站、邮购站、地理组位置和地址特定位置。自动化存放和取回系统(as/rs)通常包括自动存放(放置)物品到限定的存放位置和从限定的存放位置取回物品的计算机控制系统。传统的as/rs通常使用手提袋(或箱)，这是系统的最小装载单位。在这些系统中，手提袋被带到从手提袋中挑选各个物品的人员手中。当人员从手提袋中挑选出所需数量的物品时，手提袋会被重新引入回到as/rs中。5.在这些传统系统中，手提袋被带到人员面前，该人员可以从手提袋中取出物品或将物品添加到手提袋中。然后将手提袋返回到存放位置。例如，此类系统可以用于图书馆和仓库存放设施。as/rs不涉及处理手提袋中的物品，因为当手提袋被带到人员面前时，人员会处理物体。这种工作分离允许任何自动化运输系统做它擅长的事情，即移动手提袋，并且允许人员做自己更擅长的事情，即从杂乱的手提袋中挑选物品。其也意味着当运输系统为人员带来手提袋时，人员可以站在一个地方，这提高了人们拣货的速度。6.然而，在将手提袋移向和移离每个人所需的时间和资源以及可能需要每个人来处理大量手提袋的应用中人们以这种方式处理手提袋的速度有多快方面，这种传统系统存在限制。因此，仍然需要一种更高效、更经济地存放和取回物体同时也有助于处理各种各样的物体的as/rs。技术实现要素：7.根据一个方面，本发明提供了一种用于处理物体的存放、取回和处理系统，所述系统包括：多个箱，所述多个箱包括将由存放、取回和处理系统分发的物体，所述多个箱设置在输入输送系统上；可编程运动装置，所述可编程运动装置包括用于抓取和移动所述物体中的任何物体的末端执行器，所述可编程运动装置能够够到输送系统的输入区域中的多个箱中的至少一个箱内的物体中的任何物体；感知系统，所述感知系统用于提供关于由可编程运动装置呈现给感知系统的选定物体的感知数据；以及选路输送系统，所述选路输送系统用于接收选定物体并用于响应于感知数据而使选定物体在水平方向和竖直方向中的每个方向上朝向目的地容器移动，所述目的地容器设置在作为一组设置在目的地输送系统上的成行的多个目的地容器之中。8.根据另一方面，本发明提供了一种用于处理物体的存放、取回和处理系统，所述系统包括多个箱，所述多个箱包括将由存放、取回和处理系统分发的物体，所述多个箱设置在输入输送系统上；可编程运动装置，所述可编程运动装置包括用于抓取和移动所述物体中的任何物体的末端执行器，所述可编程运动装置能够够到输入输送系统的输入区域中的多个箱中的至少一个箱内的物体中的任何物体；选路输送系统，所述选路输送系统包括输送带，所述输送带用于接收选定物体并用于使选定物体从输入区域在水平方向和竖直方向中的每个方向朝向目的地容器移动；以及目的地容器移除系统，所述目的地容器移除系统用于沿着目的地输送系统移除已完成的目的地容器，所述目的地输送系统包括多个竖直堆叠的目的地输送带，所述多个竖直堆叠的目的地输送带与至少一个螺旋输送带连通以使已完成的目的地容器朝向输出站移动。9.根据另一方面，本发明提供了一种提供对物体的存放、取回和处理的方法，所述方法包括：在输送系统上设置多个箱，所述多个箱包括将由存放、取回和处理系统分发的物体；使用包括用于抓取和移动物体中的任何物体的末端执行器的可编程运动装置来在输送系统的输入区域中的多个箱中的至少一个内抓取和移动物体；提供关于由可编程运动装置呈现给感知系统的选定物体的感知数据；响应于感知数据而使选定物体在水平方向和竖直方向中的每个方向上朝向目的地容器选路，所述目的地容器被设置为在目的地输送系统上设置成行的多个目的地容器中的一个；以及作为一组移除该行目的地容器。附图说明10.参考附图可以进一步理解以下描述，在附图中：11.图1示出了根据本发明的一个方面的存放、取回和处理系统的说明性图解前视等距视图；12.图2示出了图1的系统的入口部分的说明性图解放大视图；13.图3示出了图1和图2的箱感知单元的说明性图解底面视图；14.图4示出了来自图3的箱感知单元的说明性图解视图，所述箱感知单元指向箱和箱的内容物；15.图5示出了图1的系统的物体感知单元的说明性图解放大视图；16.图6示出了图1和图5的物体感知单元的说明性图解前立视图；17.图7示出了图1和图5的物体感知单元的说明性图解后立视图；18.图8a至图8d示出了物体在图1的物体选路输送系统中移动的说明性图解视图；19.图9a至图9c示出了在图1的物体选路输送系统中物体输送带的移动的说明性图解视图；20.图10a至图10c示出了物体移动到图1的系统中的目的地容器的说明性图解视图；21.图11示出了根据本发明的另一方面的选路输送系统的说明性图解视图，所述选路输送系统包括相互正交设置的滚轮组；22.图12示出了图1的系统的说明性图解视图，其中一行已完成的目的地容器被移除；23.图13示出了图1的系统的说明性图解视图，其中该行已完成的目的地容器沿着卸载螺旋输送带进一步移动；24.图14示出了图1的系统的说明性图解视图，其中该行已完成的目的地容器被提供给输出输送带；25.图15示出了图1的系统的说明性图解视图，其中一行空的目的地容器被移向装载螺旋输送带；26.图16示出了图1的系统的说明性图解视图，其中空的目的地容器沿着装载螺旋输送带向上移动；27.图17示出了图1的系统的说明性图解视图，其中空的目的地容器沿装载螺旋输送带进一步移开到空行；28.图18示出了图1的系统的说明性图解视图，其中空的目的地容器被移动到空行；以及29.图19示出了图1的系统的说明性图解后视等距视图。30.附图仅用于说明目的。具体实施方式31.根据一个方面，本发明提供了一种asrs系统10，其中在输入输送系统16的输入区域14处的多个箱12中提供物体。物体在处理站18处被处理，然后经由选路输入系统20被选路到目的地区域22处的多个目的地容器中的任一个。处理站18可以包括可编程运动装置24、箱感知单元50和物体感知单元26。32.通常，物体被提供到输入区域14的箱12中，由可编程运动装置24移动到物体扫描仪26，落到物体输送系统48，并被选路到多个竖直联接的堆叠的容器行44a、44b中的一行或其他行中的多个目的地容器中的任一个。空容器被提供给竖直联接的堆叠行44a、44b中的每一行，并且已完成的容器通过与输出输送带34、36中的任一个相邻的容器移动系统从竖直联接的堆叠行中的每一行移除。每组堆叠的行可以通过卸载螺旋输送带52、56以及装载螺旋输送带54、58竖直联接。参考图2，输入输送带16可以包括多个检测器15，所述多个检测器监测输送带的移动，并且可以确认输入区域14处的输送带的身份和位置以在处理站18处进行处理。33.系统的操作与如图1所示的中央控制系统100协调，所述中央控制系统与输送带和输送带传感器、可编程运动装置24、感知单元50、26以及选路输送系统、容器阵列、容器移动系统和输出输送系统的所有元件(所有部件和系统)中的每一者进行无线通信。感知单元50利用可编程运动装置的末端执行器帮助从箱12中抓取物体。一旦被可编程运动装置抓取，物体就落入落下感知单元26中，并且系统由此从符号串中确定与物体相关联的upc，以及每个物体的出站目的地。中央控制系统100由一个或多个工作站或中央处理单元(cpu)组成。例如，upc或邮寄标签与出站目的地之间的对应关系由中央控制系统在称为清单的数据库中进行维护。中央控制系统通过与仓库管理系统(wms)通信来维护清单。清单为每个入站物体提供出站目的地。34.特定地，一个方面的系统包括感知系统50，所述感知系统安装在一箱待处理的物体上方，靠近铰接臂24，向下对着箱12。例如，如图3所示，系统50可以经由安装件41附接到感知单元支架40，并且可以包括(在其下侧)相机72、深度传感器74和灯76。获取2d和3d(深度)数据的组合。深度传感器74可以提供深度信息，所述深度信息可以与相机图像数据一起使用以确定关于视图中的各种物体的深度信息。灯76可以用于去除阴影并促进识别物体的边缘，并且可以在使用期间全部打开，或者可以根据期望的顺序被点亮以帮助识别物体。所述系统使用图像和各种算法来为箱中的物体生成一组候选抓取位置，如下面更详细讨论的。35.图4示出了来自感知单元50的图像视图。图像视图示出了输入区域14(输送带)中的箱12，并且箱12包含物体78、80、82、84和86。在本实施方案中，物体是同质的，并且旨在分发到不同的分包包装。叠加在物体78、80、82、84、86(用于说明目的)上的是物体的预期抓取位置79、81、83和85。应注意，虽然候选抓取位置79、83和85看起来是好的抓取位置，但抓取位置79、85却不是好的抓取位置，因为每个相关联的物体至少部分地位于另一个物体下方。系统甚至可能还没有尝试识别物体84的抓取位置，因为物体84被其他物体遮蔽太多。可以使用机器人末端执行器的3d模型来指示候选抓取位置，所述机器人末端执行器放置在实际末端执行器将用作抓取位置的位置。抓取位置可能被认为是好的，例如，在它们靠近物体的质心以在抓取和运输期间提供更大的稳定性的情况下，和/或在它们避免放置在可能无法获得良好真空密封的物体(诸如盖子、接缝等)上的情况下。36.参考图5，可编程运动装置24包括末端执行器28，所述末端执行器经由软管安装件30联接到附接到真空源的真空软管。进一步参考图6和图7，感知单元26包括具有顶部开口172和底部开口174的结构170，并且壁可以由封闭材料176(例如，彩色覆盖物，诸如橙色塑料)覆盖，以保护人类免受感知单元36内的潜在危险明亮光的影响，如图5和图6所示。结构170包括多行源(例如，照明源，诸如led)178以及多个图像感知单元(例如，相机)180。源178设置成行，并且每行都指向开口的中心。感知单元180通常也指向开口，尽管一些相机水平指向，而另一些相机指向上方，并且一些相机指向下方。所述系统还包括进入源(例如，红外源)182以及用于检测物体何时已经进入感知单元36的进入检测器(例如，红外检测器)184。led和相机因此环绕结构170的内部，并且相机被定位成经由可以包括玻璃或塑料覆盖物(例如，186)的窗户观察内部。37.本发明的某些实施方案的系统的一个重要方面是能够通过采用物体可以落入其中的感知系统经由物体的条形码或其他视觉标记识别与物体相关联的唯一标记。自动扫描系统将无法看到以其条形码不暴露或不可见的方式呈现的物体上的条形码。感知系统可以在某些实施方案中与机器人系统一起使用，机器人系统可以包括配备有传感器和计算装置的机器人臂，当机器人臂被组合时在本文中假设呈现以下能力：(a)其能够从指定类别的物体中挑选物体，并将它们从异类物体流中分离出来，无论它们是杂乱无章地放在箱中，还是在机动或重力输送系统上单独分离；(b)其能够将物体移动到其工作空间内的任意位置；(c)其能够将物体放置在出站箱中或其工作空间内的货架位置；以及(d)其能够生成其能够挑选的物体的地图，所述地图表示为工作单元中的一组候选抓取点以及将物体包围在空间中的多面体列表。38.允许的物体由机器人系统的能力决定。假设物体的尺寸、重量和几何形状是使得机器人系统能够对它们进行拾取、移动和放置。这些可以是任何种类的订购商品、包装、包裹或其他受益于自动分拣的物品。每个物体与唯一标记相关联，诸如物体的唯一代码(例如，条形码)或唯一目的地(例如，地址)。39.例如，入站物体到达的方式可以是以下两种配置之一：(a)入站物体到达并堆积在异类物体箱中；或者(b)入站物品通过移动输送带到达。物体的集合包括一些具有暴露的条形码的物体和其他未暴露条形码的物体。假设机器人系统能够从箱或输送带中拾取物品。入站物体流是物体从箱或输送带卸载时的序列。参考图7，在物体已经通过感知单元26落下后，物体由引导斜槽32引导到选路输送系统20上。40.组织出站物体的方式是使得将物体放置在箱、货架位置或容器中，将与给定订单对应的所有物体合并到所述箱、货架位置或容器中。这些出站目的地可以以竖直阵列、水平阵列、网格或一些其他规则或不规则方式布置，但系统已知该布置。假设机器人拾取和放置系统能够将物体放置到所有出站目的地，并且正确的出站目的地由唯一的识别标记(身份或目的地，诸如条形码或唯一地址)确定，该标记识别物体或目的地。41.假设物体在其外部的一个或多个位置上标有视觉上独特的标记，诸如条形码或射频识别(rfid)标签，使得可以用扫描仪识别它们。标记的类型取决于所使用的扫描系统的类型，但可能包括1d或2d条形码符号。可以采用多种符号或标记方法。假定采用的扫描仪类型与标记方法兼容。通过条形码、rfid标签或其他方式进行的标记对符号串进行编码，该符号串通常是一串字母和数字。符号串唯一地将物体与唯一的识别标记(身份或目的地)相关联。42.本文描述的系统的操作由如图1所示的中央控制系统100协调。该系统从符号串确定与物体相关联的唯一标记，以及物体的出站目的地。中央控制系统由一个或多个工作站或中央处理单元(cpu)组成。唯一识别标记和出站目的地之间的对应关系由中央控制系统在称为清单的数据库中进行维护。中央控制系统通过与仓库管理系统(wms)通信来维护清单。43.参考图8a至图8d，选路输送系统从物体进给输送带48接收物体(例如，单个物体流)。选路输送系统包括一个或多个选路输送单元38a、38b，其中每个选路输送单元包括安装在框架39上的物体输送带37。每个框架39可移动地联接到竖直导轨系统43，其中每个框架的上端和下端可移动地联接到水平导轨系统45(也在图1中示出)。根据各个方面，导轨系统可以颠倒，从而提供安装到竖直导轨系统的水平导轨系统。44.每个选路输送单元38a、38b适于在其物体输送带37上接收选定物体，该物体输送带安装在框架39上，所述框架在至少两个竖直联接的堆叠的目的地容器46(例如，箱、手提袋、盒子等)行44a、44b之间沿着轨道系统43、45在竖直方向和水平方向两者上行进。选定物体(例如，41)由物体输送带37从输送系统的物体进给输送带48接收，并且将物体带到竖直联接的堆叠行44a、44b中的选定目的地容器。在将选定物体选路到选定目的地位置之后，选路输送带返回到物体进给输送带48以接收新物体。选路输送单元38a、38b被编程为彼此避开，例如，通过在经过彼此时通常在不同的高度移动。45.特定地，参考图8a，当选路输送单元38b从物体进给输送带48下方的高度接近物体进给输送带48时，选路输送单元38b的目的地可以是相对较高高度处的容器或位于所述容器处。一旦选路输送单元38b接收物体41(如图8b所示)，系统就将开始将物体移向其目的地容器(例如，如由wms系统分配的)。如果目的地容器位于较高的高度处，则选路输送单元38b将开始上升并远离物体进给输送带48移动，同时还使选路输送单元38a向下并朝向物体进给输送带48移动(如图8c所示)。当选路输送单元38b到达选定目的地容器时，选路输送单元38a从下方接近物体进给输送带(如图8d所示)。如果分配的目的地容器在竖直联接的堆叠行44a、44b中的一行或另一行中相对较低，则返回选路输送单元将行进相对较高的路径返回到物体进给输送带。每个选路输送单元38a、38b经由竖直和水平导轨联接到两个竖直堆叠的行阵列中的一个，但是它们通过使返回单元遵循与另一个选路输送单元将新物体带到选定目的地箱要采用的路径相对的竖直路径来避免碰撞。每个选路输送单元38a、38b可以将物体移动到位于任一竖直联接的堆叠行44a、44b中的目的地箱中(移动到选路输送单元38a、38b的任一侧)。46.参考图9a，当携带物体41的新装载的选路输送单元(例如，38b)被分配选定目的地容器时，系统确定选定目的地容器是位于高处还是低处(所有位置被分配为其中之一)。如果目的地位置位于高处，则返回选路输送单元38a在低处移回到物体进给输送带48(如图9b所示)。另一方面，如果目的地位置位于低处，则返回选路输送单元38a在高处移回到物体进给输送带48(如图9c所示)。47.因此，所述系统向两排相邻的竖直堆叠的目的地容器行中的任一行提供物体，其中至少两个选路输送单元用于将物体从装载位置(在输送带48处)移动到竖直联接的堆叠行44中的任一行的任何目的地容器。将选路输送单元移动，使得一个选路输送单元返回到装载位置，而另一个选路输送单元传送物体，并且返回单元与传送单元相对地竖直移动。例如，如果传送单元正在移动到竖直联接的堆叠行44中的任一行的上半部分的位置，则返回单元在竖直联接的堆叠行之间的区域的下半部分中移动。相反地，如果传送单元正在移动到竖直联接的堆叠行44中的任一行的下半部分中的位置，则返回单元在竖直联接的堆叠行之间的区域的上半部分中移动。这样，选路输送单元38a、38b避免碰撞。因此，每个物体由选路输送单元竖直和水平地移动，然后由容器输送带在第三方向上移动，其中第三方向通常正交于第一方向和第二方向。容器随后可以在完成时也沿着第三方向从开放存放位置移除，如下文更详细讨论的。48.图10a示出了在目的地位置处的选路输送单元38b，其中选定物体41位于其物体输送带37上。如果选定目的地容器在竖直联接的堆叠行44b内，则输送带37移动以将物体推入其中的目的地容器(如图10b所示)，并且选定目的地容器在竖直联接的堆叠行44a内，输送带37移动以将物体推入其中的目的地容器中(如图10c所示)。每个选路输送单元38a、38b可以由此将其上的物体提供给竖直联接的堆叠行44a、44b内的任何目的地容器。竖直联接的堆叠的目的地容器行44a、44b中的目的地容器46由此经由处理站18和目的地区域22处的选路输送系统被来自输入箱12的物体填充。49.根据本发明的另一方面，选路输送系统包括一个或多个选路输送单元51，所述一个或多个选路输送单元包括与网格轨道系统53接合的相互正交设置的滚轮组，从而允许选路输送单元51访问目的地容器59，如图11所示。此外，单元51还可以包括一组附加的相互正交设置的滚轮组57，以用于在相对侧接合网格轨道系统，使得每个单元51可以由两组竖直联接的堆叠的目的地容器行44a、44b的内壁支撑。每个水平滚轮可以与竖直滚轮分开接合并且交替地接合，以允许单元51围绕选路输送系统20移动。同样，在采用多于一个单元51的情况下，系统可以类似地提供避免例程以防止单元碰撞。在目的地容器的第一侧将物体移动到目的地容器中，并且将已完成的目的地容器作为完成的行从相对的第二侧移除，这允许物体输送系统在目的地容器被补充的同时继续操作。此外，系统可以动态地分配行中的目的地容器，使得行中的每个目的地容器可以具有相似的预期的容器完成因子频率或接收具有相似的物体到达因子频率的物体。例如，可以将预期相对较快完成的目的地容器(其具有高的预期容器完成因子频率或被分配为接收具有高的物体到达因子频率的物体)分配到共同行上的点，而那些具有低预期容器完成因子频率或被分配为接收具有低的物体到达因子频率的目的地容器可以被分配在不同行上的点。这样，可以很好地利用一次移除一行已完成的目的地容器的效率。根据其他方面，每一行可以包括具有其他共同方面的目的地容器，诸如将一行的所有目的地容器分配给共同的运送目的地。50.当一行目的地容器中的每个目的地容器已满或以其他方式完成处理时，系统可以如下卸载该行。参考图12，系统打开选定行上的端门90，并在选定行下方的行中对齐(半开)端门92。对齐的门92被设计成促进目的地容器沿卸载螺旋输送带52向下移动。图13示出了门90、92的后视图，并且示出了行中沿着螺旋输送带52向下移动的已完成容器。进一步参考图14，当已完成的容器全部被提供给输出输送带120、122时(例如，由传感器124确定)，门90关闭以准备空行以接收一组新的目的地容器。51.参考图15，一组新的空目的地容器由第一打开门110提供，并且监测(例如，通过传感器112)空容器沿着容器进给输送带34、36(例如，如图所示的34)朝向负载螺旋输送带(例如，如图所示的54)的移动。进给门130在要装载空容器的行上打开，其余进给门132保持关闭，如图16所示。空容器被装载到该行上(如图17和图18所示)，并且在容器靠在关闭的端部止动门90上时，用来自传感器140的信息记录为已完成。输送带部段34、54上的滚轮可以被主动供电并涂有提供摩擦的表面，诸如氨酯、聚氨酯、乙烯基、橡胶等，并且每个输送带34、54可以包括多个传感器，以用于监测输送带34、54上的每个容器的位置。一旦被装载，与该行相关联的进给门130就关闭。图19示出了图1的系统的后视图，其示出了卸载螺旋输送带56和装载螺旋输送带58。52.本领域技术人员应当理解，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对以上公开的实施方案作出许多改变和修改。









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