使用移动机器人的动态物品上架管理的制作方法

使用移动机器人的动态物品上架管理
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2020年9月11日提交的美国申请no.17/017,766的优先权的权益，该美国申请通过引用并入本文。
技术领域
3.本发明涉及使用移动机器人的仓库备货或上架操作，更具体地，涉及具有优化的移动机器人选路的动态物品上架(putaway)管理。


背景技术：

4.通过互联网订购产品来实现送货上门是一种极为流行的购物方式。至少可以这样说，以及时、准确且高效的方式履行此类订单在物流上是有挑战性的。点击虚拟购物车中的“结账”按钮来创建“订单”。订单包括将被发运到特定地址的物品的清单。“履行”过程涉及以物理方式从大型仓库取出或“拣选”这些物品，对它们进行包装，并且将它们发运到指定地址。订单履行过程的一个重要目标因此是为了在尽可能短的时间内发运尽可能多的物品。
5.订单履行过程通常在包含许多产品(包括订单中列举的那些产品)的大型仓库中进行。因此，在订单履行的任务当中，有穿越仓库以寻找和收集订单中列举的各种物品的任务。另外，最终将被发运的产品首先需要在仓库中被接收并在仓库各处以有序方式存储或“放置”在储存仓中，从而能够容易地取回它们以便发运。
6.在大型仓库中，正在交付和订购的商品能够被存储在彼此分开很远的仓库中并分散在大量的其他商品当中。在订单履行过程的情况下，仅使用人类操作员来放置和拣选商品需要操作员大量行走并且可能是效率极低且费时的。由于履行过程的效率是每单位时间发运的物品数量的函数，所以增加时间会降低效率。
7.为了提高效率，可以使用机器人来执行人类的功能，或者可以使用它们来补充人类的活动。例如，机器人可以被指配为从分散在仓库各处的各种位置“拣选”物品以供包装和发运。拣选可以由机器人单独完成或在人类操作员的协助下完成。例如，在拣选操作的情况下，人类操作员将从架子拣选物品并将它们放置在机器人上，或者在放置操作的情况下，人类操作员将从机器人拣选物品并将它们放置在架子上。
8.在能够履行订单之前，仓库必须备有能够被订购的物品。一般而言，仓库备货或“上架”操作尤其在物品在单次发运中混合在一起或者一组退货物品混合在一起的情况下是非常劳动密集且效率低的。例如，工人的手推车上可以会被给予一堆未经分拣的物品并且被要求逐个对它们进行备货。这导致了大范围的行进和效率低的选路/人力使用。替代方案是使一组专门的操作员在交付时对物品进行分拣，扫描每一各个物品，然后将它们放置在手推车上以让工人对物品进行备货以供稍后拣选和交付。这仍然是效率极低的，因为物品不一定被指配为优化选路或拣选者效率，并且必然会导致工人离开拣选任务。


技术实现要素：

9.本文提供的是用于机器人动态上架选择的系统和过程。
10.在一个方面中，提供了一种机器人动态上架选择系统。动态上架选择系统能够利用协作式机器人-操作员交互来提高选路和操作员效率并最小化前期工作。这通过给移动机器人提供多个周转箱的周转箱阵列来实现。周转箱阵列能够具有预定义数量的周转箱，诸如例如八(8)个周转箱，但是也能够提供任何数量的周转箱。在一些实施例中，移动机器人也可以包括比周转箱阵列中的每一个周转箱大的额外周转箱，以容纳大量未经分拣的、未经扫描的物品。收货工作人员能够将要存储的多个物品放置在任何合适的位置中，诸如放置在额外周转箱中，而无需首先对物品进行预分拣。
11.在另一方面中，利用具有多个周转箱的周转箱阵列的移动机器人，提供了一种机器人动态上架选择过程。最初，对于周转箱阵列中的每个周转箱，收货工作人员能够从要存储的多个物品中扫描一个物品，每个扫描的物品将与周转箱阵列中的周转箱相关联并被放置到其中。然后，机器人依靠来自仓库管理服务器(wms)和订单服务器的数据，确定用于将已扫描的物品放好在周转箱阵列中的周转箱中的最佳路线。在路线上的第一储存位置处，机器人识别要放好的第一物品，操作员取回要放好的第一物品，扫描该物品，将该物品放置在架子上，并且确认该物品已经被放好。然后，机器人上的平板提示操作员扫描来自额外周转箱或其他位置的要放置在周转箱阵列上的现在空的周转箱中的替换物品。一旦替换物品已经被扫描并放置在周转箱阵列中，操作员就确认任务完成并且机器人为周转箱阵列中的新物品集重新计算最高效的路线。然后，机器人基于重新计算出的路线移动到下一个位置。以这种方式，物品被动态地分拣并且机器人在没有预分拣的情况下被尽可能高效地选路，而没有延迟或负面地影响人类操作员的效率。
12.在另一方面中，提供了一种能够在环境中导航到预定义位置的机器人，所述机器人包括：移动基部，多个周转箱的周转箱阵列被支撑在所述移动基部上。所述机器人包括：通信装置，所述通信装置使得能实现机器人与管理系统之间的通信。所述机器人包括：处理器和存储器，响应于与所述管理系统的通信，所述处理器和所述存储器被配置为：确定将所述周转箱阵列中的每一个所述物品交付到相关储存位置的路线；导航到第一储存位置以便放置所述周转箱阵列中的所述物品中的第一物品；接收对将所述第一物品放置在所述第一储存位置中的确认；接收另一物品的标识以便放置在所述周转箱阵列中的先前被所述第一物品占据的所述周转箱中；以及确定将所述周转箱阵列中的每一个所述物品交付到相关储存位置的更新路线。
13.在一些实施例中，所述机器人还包括支撑在所述移动基部上的额外周转箱，所述额外周转箱被配置为容纳多个物品以供随后放置在所述周转箱阵列中。所述机器人还可以包括扫描器，所述扫描器可操作地扫描要放置在所述周转箱阵列中的所述物品。所述机器人还可以包括用于与操作员通信的显示装置。所述机器人可以被进一步配置为导航到所述更新路线。所述处理器可以被配置为：向操作员传送要放置在所述第一储存位置处的所述第一物品的标识。
14.本发明的这些和其他特征将从以下详细描述和附图中清楚，在附图中：
附图说明
15.图1是订单履行仓库的顶部平面图；
16.图2a是在图1所示的仓库中使用的机器人之一的基部的前视图；
17.图2b是在图1所示的仓库中使用的机器人之一的基部的立体图；
18.图3是图2a和图2b中装备了衔铁(armature)并停放在图1所示的架子前面的机器人的立体图；
19.图4是使用机器人上的激光雷达创建的图1的仓库的局部地图；
20.图5是描绘了用于定位分散在仓库各处的基准标记并存储基准标记位姿(pose)的过程的流程图；
21.图6是基准标识到位姿映射的表；
22.图7是仓位置到基准标识映射的表；
23.图8是描绘了产品sku到位姿映射过程的流程图；
24.图9a是根据本发明的一个方面的装备有上架容器的机器人的示意图；
25.图9b是根据本发明的一个方面的装备有上架容器的机器人的另一实施例的示意图；
26.图9c是根据本发明的一个方面的装备有上架容器的机器人的再一实施例的示意图；
27.图10是描绘了用于将物品放置在备货库中的过程的流程图；
28.图11是示例性计算系统的框图；以及
29.图12是示例性分布式网络的网络图。
具体实施方式
30.参照在附图中描述和/或图示的并在以下描述中详述的非限制性实施例和示例来更充分地说明本公开及其各种特征和有利细节。应当注意，附图中图示的特征不一定按比例绘制，并且即使在本文中没有显式地陈述，也可以如技术人员将认识到那样与其他实施例一起采用一个实施例的特征。可以省略公知组件和处理技术的描述以便避免不必要地使本公开的实施例混淆。本文使用的示例仅仅旨在方便理解能够以之实践本公开的方式，并且进一步使得本领域的技术人员能够实践本公开的实施例。因此，本文的示例和实施例不应当被解释为限制本公开的范围。此外，应注意，相似的附图标记在附图的若干视图中自始至终表示类似的部分。
31.本发明致力于具有优化的移动机器人选路的动态物品上架管理。尽管不局限于任何特定机器人应用，但是可以在里面使用本发明的一个合适的应用是订单履行。将描述机器人在订单履行仓库中的使用以为根据本发明的一个方面的动态物品上架管理提供上下文。然而，应当注意，本发明不限于此应用。
32.参照图1，典型的订单履行仓库10包括填满了能够被包括在订单中的各种物品的架子12。在操作中，来自仓库管理服务器15的订单16的传入流到达订单服务器14。在其他方面，订单服务器14可以对订单进行优先级排序和分组，以便在引导过程期间指配给机器人18。随着机器人被操作员引导，在处理站(例如，站100)处，订单16被以无线方式指配和传送给机器人18以供执行。本领域的技术人员应理解，订单服务器14可以是具有被配置为与仓
库管理系统服务器15和仓库管理软件互操作的分立软件系统的分开的服务器，或者订单服务器功能可以被集成到仓库管理软件中并在仓库管理服务器15上运行。
33.在优选实施例中，图2a和图2b中示出的机器人18包括具有激光雷达22的自主轮式基部20。基部20还具有使得机器人18能够从订单服务器14和/或其他机器人接收指令并向订单服务器14和/或其他机器人发送数据的收发器(未示出)以及一对数码光学相机24a和24b。机器人基部还包括用于对给自主轮式基部20供电的电池重新充电的电气充电端口26。基部20还具有从激光雷达以及相机24a和24b接收数据以捕获表示机器人的环境的信息的处理器(未示出)。如图3所示，存在与处理器一起工作以执行与仓库10内的导航相关联的各种任务以及导航到放置在架子12上的基准标记30的存储器(未示出)。基准标记30(例如，二维条形码)对应于所订购的物品的仓/位置。在下面关于图4-8详细地描述了本发明的导航方法。根据本发明的一个方面，基准标记也用于识别充电站，并且对此类充电站基准标记的导航与对所订购的物品的仓/位置的导航相同。一旦机器人导航到充电站，就使用更精确的导航方法来将机器人与充电站对接，并且在下面描述了这样的导航方法。
34.再次参照图2b，基部20包括能够存储周转箱(tote)或仓来搬运物品的上表面32。也示出了啮合多个可互换衔铁40(其中的一者被示出在图3中)中的任何一者的联接件34。图3中的特定衔铁40具有用于搬运接纳物品的周转箱44的周转箱支持器42(在这种情况下为架子)，以及用于支撑平板48(或膝上型电脑/其他用户输入装置)的平板支持器46。在一些实施例中，衔铁40支撑用于搬运物品的一个或更多个周转箱。在其他实施例中，基部20支撑用于搬运接纳的物品的一个或更多个周转箱。如本文所使用的，术语“周转箱”包括但不限于货物支持器、仓、笼、架子、能够从其悬挂物品的杆、小盒子、板条箱、机架、支架、架柱、容器、箱、金属罐、器皿和储存库。也可以使用具有彼此粘附在一起的两个或更多个周转箱或容器的阵列的周转箱阵列或具有多个隔间的单个单元。每一个周转箱/容器或隔间可以与分开的订单相关联，或者多个周转箱/容器/隔间可以用于单个较大的订单并与之相关联。图1-8中描述的具有单个周转箱的机器人18的操作也适用于具有周转箱阵列的机器人。
35.虽然本文提供的初始描述集中于从仓库中的仓位置拣选物品以履行订单以供发运给客户，但是系统同样地适用于将接纳到仓库中的物品储存或放置在仓库各处的仓位置中以供稍后取回和发运给客户。本发明也适用于与这样的仓库系统相关联的库存控制任务，诸如产品的合并、计数、验证、检查和清理。
36.尽管机器人18擅长在仓库10四处移动，但是利用当前的机器人技术，由于与对象的机器人操纵相关联的技术难题，它不擅于迅速地且高效地从架子挑选物品并将它们放置在周转箱44中。拣选物品的更高效方式是使用通常为人类的本地操作员50来执行以物理方式从架子12移除订购的物品并将其放置在机器人18上(例如，放置在周转箱44中)的任务。机器人18经由本地操作员50能够读的平板48(或膝上型电脑/其他用户输入装置)或通过将订单发送到本地操作员50所使用的手持装置来将订单传送给本地操作员50。
37.在从订单服务器14接收到订单16时，机器人18进行到第一仓库位置，例如，如图3所示。它基于存储在存储器中并由处理器执行的导航软件这样做。导航软件依靠如由激光雷达22所收集的有关环境的数据、存储器中识别与仓库10中能够找到特定物品的位置相对应的基准标记30的基准标识(“id”)的内部表以及相机24a和24b来导航。
38.在到达正确的位置(位姿)时，机器人18将它自己停放在上面存储了物品的架子12
前面，并且等待本地操作员50从架子12取回物品并将其放置在周转箱44中。如果机器人18有其他物品要取回，则它进行到那些位置。由机器人18取回的物品然后被交付给处理站100(图1)，在那里它们被包装和运送。虽然处理站100已经关于此图被描述为能够引导和卸载/包装的机器人，但是它可以被配置为使得机器人在站处被引导或卸载/包装，即它们可能局限于执行单个功能。
39.本领域的技术人员应理解，每个机器人可能正在履行一个或更多个订单并且每个订单可以由一个或更多个物品构成。通常，将包括某种形式的路线优化软件以提高效率，但是这超出本发明的范围，因此在本文中不作描述。
40.为了简化本发明的描述，描述了单个机器人18和操作员50。然而，如从图1显然的，典型的履行操作包括许多机器人和操作员在仓库中相互工作以满足订单的连续流。
41.在下面关于图4-8详细地描述了本发明的基线导航方法、以及要取回的物品的sku到与仓库中物品所位于的基准标记相关联的基准id/位姿的语义映射。
42.使用一个或更多个机器人18，必须创建仓库10的地图，并且必须确定分散在仓库各处的各种基准标记的位置。为此，一个或更多个机器人18在穿行于仓库时，它们利用其激光雷达22和同时定位与绘图(slam)来建立/更新地图10a(图4)，这是构建或更新未知环境的地图的计算问题。流行的slam近似解方法包括粒子滤波器和扩展kalman滤波器。slam gmapping方法是一种优选方法，但是也能够使用任何合适的slam方法。
43.机器人18利用其激光雷达22来随着机器人18在空间各处行进从而基于它在激光雷达扫描环境时接收的反射识别空间中的开放空间112、墙壁114、对象116和其他静态障碍物(诸如架子12)来创建仓库10的地图10a。
44.在构建地图10a(或者此后更新它)的同时，一个或更多个机器人18使用相机26来穿过仓库10以扫描环境，以在接近在其中存储了物品的仓(诸如32和34，图3)的架子上定位分散在仓库各处的基准标记(二维条形码)。机器人18使用已知起点或原点作为参考，诸如原点110。当基准标记(诸如基准标记30，图3和图4)由机器人18使用其相机26定位时，仓库中相对于原点110的位置被确定。
45.通过使用车轮编码器和航向传感器，能够确定矢量120以及机器人在仓库10中的方位。使用所捕获的基准标记/二维条形码的图像及其已知大小，机器人18能够确定基准标记/二维条形码相对于机器人的定向和离机器人的距离，即矢量130。在矢量120和130已知的情况下，可以确定原点110与基准标记30之间的矢量140。根据矢量140和所确定的基准标记/二维条形码相对于机器人18的定向，能够确定基准标记30的由四元数(x、y、z、ω)定义的位姿(方位和定向)。
46.描述了基准标记定位过程的流程图200(图5)被描述。这个是在初始映射模式下并且随着机器人18在执行拣选、放置和/或其他任务的同时在仓库中遇到新的基准标记而执行的。在步骤202中，机器人18使用相机26来捕获图像，并且在步骤204中，在所捕获的图像内搜索基准标记。在步骤206中，如果在图像中找到基准标记(步骤204)，则确定该基准标记是否已经被存储在位于机器人18的存储器34中的基准表300(图6)中。如果基准信息已经被存储在存储器中，则流程图返回到步骤202以捕获另一图像。如果基准信息不在存储器中，则根据上述过程来确定位姿，并且在步骤208中，将其添加至基准到位姿查找表300。
47.在可以被存储在每个机器人的存储器中的查找表300中，包括了每个基准标记的
基准标识1、2、3等，以及与每个基准标识相关联的基准标记/条形码的位姿。位姿由仓库中的x、y、z坐标以及定向或四元数(x、y、z、ω)构成。
48.也可以被存储在每个机器人的存储器中的另一查找表400(图7)是仓库10内与特定基准id 404(例如，数字“11”)相关的仓位置(例如，402a-f)的列表。在此示例中，仓位置由七个字母数字字符构成。前六个字符(例如，l01001)与仓库内的架子位置有关，并且最后一个字符(例如，a-f)识别架子位置处的特定仓。在此示例中，存在与基准id“11”相关联的六个不同仓位置。可以存在与每个基准id/标记相关联的一个或更多个仓。
49.人类(例如，操作员50，图3)是能够理解字母数字仓位置的，如与仓库10中存储了物品的物理位置相对应。然而，它们对机器人18没有意义。如本文所描述的，通过将位置映射到基准id，机器人18能够使用表300(图6)中的信息来确定基准id的位姿，然后导航到该位姿。
50.在流程图500(图8)中描述了根据本发明的订单履行过程。在步骤502中，订单服务器14从仓库管理系统15获得订单，该订单可以由一个或更多个要取回的物品构成。应当注意，订单指配过程相当复杂并且超出本公开的范围。一个这样的订单指配过程在于2016年9月1日提交的标题为order grouping in warehouse order fulfillment operations的共同拥有的美国专利申请序号15/807,672中有所描述，该美国专利申请通过引用整体地并入本文。也应当注意，机器人可以具有使得单个机器人执行多个订单的周转箱阵列，每仓或隔间各有一个订单。此类周转箱阵列的示例在于2016年9月1日提交的标题为item storage array for mobile base in robot assisted order-fulfillment operations的美国专利申请序号15/254,321中有所描述，该美国专利申请通过引用整体地并入本文。
51.继续参照图8，在步骤504中，仓库管理系统15确定物品的sku编号，并且，在步骤506中，根据sku编号来确定仓位置。然后，订单的仓位置的列表被发送到机器人18。在步骤508中，机器人18使仓位置与基准id相关联，并且，在步骤510中，根据基准id来获得每个基准id的位姿。在步骤512中，机器人18导航到如图3所示的位姿，其中操作员能够从适当的仓挑选要取回的物品并将其放置在机器人上。
52.由仓库管理系统15/订单服务器14获得的诸如sku编号和仓位置的物品特定信息能够被发送到机器人18上的平板48，使得当机器人到达每个基准标记位置时，能够向操作员50告知要取回的特定物品。
53.在slam地图和基准id的位姿已知的情况下，机器人18能够使用各种机器人导航技术来容易地导航到基准id中的任何一者。一种优选方法涉及考虑到仓库10中的开放空间112以及墙壁114、架子(诸如，架子12)和其他障碍物116的知识来设置到基准标记位姿的初始路线。当机器人开始使用其激光雷达26穿越仓库时，它确定在其路径中是否存在任何障碍物，无论是固定的还是动态的，诸如其他机器人18和/或操作员50，并且将其路径迭代地更新到基准标记的位姿。机器人大约每50毫秒重新规划其路线一次，从而在避开障碍物时不断地搜索最高效且有效的路径。
54.利用与slam导航技术组合的产品sku/基准id到基准位姿映射技术(两者在本文中有所描述)，机器人18能够非常高效地且有效地穿行于仓库空间，而不必使用通常使用的涉及网格线和中间基准标记的更复杂导航方法来确定仓库内的位置。
55.机器人动态上架选择管理
storage array for a mobile base in robot assisted order-fulfillment operations的共同拥有的美国专利no.10,001,768中描述的。标识符，无论是如本文所使用的“物品标识符”、“周转箱标识符”还是“阵列标识符”，都指与对应于物品、周转箱或阵列的识别信息相关联的任何可扫描的(可互换地“可读的”)标记、标签或装置。例如，标识符能够采取在物品(或其包装)、周转箱或阵列上印刷、蚀刻、雕刻等的一维或二维条形码标记的形式。此类标识符可以采取附着到物品(或其包装)、周转箱或阵列上并包括一维或二维条形码或rfid芯片的标签的形式。此类标识符可以同样或可替换地包括嵌入在物品(或其包装)、周转箱或阵列它本身内的rfid芯片。
61.在一些实施例中，标识符可以与和upc码或sku一样简单的识别信息相关。然而，在仓库环境中，标识符可以包括更复杂的识别信息。例如，在一些实施例中，标识符可以是存储与由扫描器扫描/读取的各个物品、容器或阵列相对应的唯一信息的“牌照”。如鉴于本公开对本领域的普通技术人员而言将清楚的，牌照可以是与诸如以下信息相关联的串行化标识符：例如，零件编号、upc或sku编号、名称、数量、修订版、序列号、制造日期、到期日、批号、地理位置和位置历史、用于在当前仓库或设施内备有此产品的位置、库存状态、次级库存、哪些组织/公司已接触过物品、周转箱或阵列的历史、每个组织的哪些雇员已处理过物品、周转箱或阵列的历史、它们的组合、以及任何其他期望的产品信息。
62.当所使用的标识符是牌照时，可以通过从牌照信息中包含的仓库备货位置(而不是sku)映射到位姿来简化用于确定在仓库中放置物品的位姿的映射过程。当从sku映射时，诸如连同以上关于图8描述的拣选过程一起，在步骤504中由仓库管理系统15确定物品的sku编号，并且，在步骤506中，根据sku编号来确定仓位置。不是从sku映射到料仓位置，而是可以直接从仓位置开始过程。机器人18可以根据仓位置来确定基准id，并且，可以根据基准id来获得每个基准id的位姿。
63.如上所述，连同本发明一起使用的移动机器人的实施例可以包括移动基部、激光雷达和光学相机。机器人可以包括收发器，使得机器人能够从仓库管理或其他服务器接收指令并向仓库管理或其他服务器发送数据。机器人可以包括处理器和存储器以如以上结合从架子拣选物品以实现订单履行所描述的那样，执行与在仓库内导航到放置在架子上的基准标记以将物品放好的导航相关联的各种任务和操作。机器人可以包括用于与操作员通信的平板或其他显示装置或其他输入/输出装置。例如，与处理器通信的显示装置930可以被配置为显示与物品相对应的信息以协助操作员将物品存储在其相关储存位置处。
64.与物品相关联的信息能够包括例如但不限于以下中的一者或更多者：条形码标识、物品描述、物品大小、物品颜色、储存或仓位置。显示装置也可以在上架过程期间显示操作员提示或消息，诸如识别要存储的下一个物品的消息或确认物品的储存并选择另一物品供储存的提示，如在下面进一步描述的。显示装置也可以提供其他信息，诸如与机器人在仓库周围的导航相关的信息。这种信息可以包括仓库内的区域、其他机器人的状态指示器或图标等。合适的显示装置在通过引用整体地并入本文的标题为display for improved efficiency in robot assisted order-fulfillment operations的共同拥有的美国专利no.10,196,210中有所描述。
65.当物品的交付到达仓库时，一个或更多个操作员在合适的接收位置处卸载物品。然后，操作员可以将一定数量的物品放置在临时位置中以供随后放置到移动机器人的周转
箱阵列中的周转箱中。例如，物品可以被放置在机器人的额外较大的周转箱/仓中，直到它被装满或基本上装满。在其他实施例中，物品可以被放置在额外移动机器人或能够伴随移动机器人的移动手推车上的仓中，或者物品可以被放置在仓库各处的移动机器人能够返回以便随后再装满的一个或更多个其他位置处的仓中。在一些实施例中，来自交付的物品可以被直接放置到周转箱阵列中的周转箱中，而不用首先被放置在另一临时位置中。物品在放置在移动机器人上的大周转箱/仓中或者放置在任何其他临时位置处之前不需要被扫描或分拣。
66.当大周转箱/仓或其他临时位置已经被装满时，操作员继续用物品装满周转箱阵列中的每个周转箱。操作员可以从大周转箱中随机地选择物品以供随后放置在周转箱阵列中的周转箱中。操作员可以扫描周转箱阵列的识别周转箱阵列中的周转箱的数量的条形码或者操作员可以手动地输入周转箱阵列中的周转箱的数量。操作员接下来从大周转箱/仓中选择要放置在机器人的周转箱阵列中的各个周转箱中的物品。例如，如果机器人在周转箱阵列上具有八个周转箱或槽，则操作员从大周转箱中选择八个物品。物品用条形码或其他形式的标识来识别。标识数据至少包括物品的sku。如上所述，每个物品能够例如经由sku到仓地址查找表与仓库中的储存位置相关联，所述查找表能够被例如存储在机器人的存储器中。操作员使用机器人的扫描器或手持扫描器来扫描每个物品的条形码，并且将已扫描的物品放置在机器人的周转箱阵列中的各个周转箱之一中。操作员可以按顺序将物品放置到编号的周转箱中，机器人可以指示操作员要将物品放置在哪个周转箱中，或者操作员可以将物品随机地放置在周转箱中。将物品放置在大周转箱中并将物品处理到周转箱阵列中的各个周转箱中的步骤可以在同一位置处发生，或者机器人可以从大周转箱已经被装满的接收位置移动到物品被处理到各个周转箱中的处理位置。
67.当所有各个周转箱均已经被装满时，机器人能够确定用于将每一个物品交付到它们相应的储存位置的最佳路线。如在上面描述并在下面进一步讨论的那样，能够使用来自wms和订单服务器的数据来确定最佳路线。
68.参照图10，在确定路线时，机器人然后行进到与路线上的第一位置相关联的第一位姿，例如通过如上所述将仓位置映射到基准。在第一位置处，要存储的第一物品被传送给操作员，例如，通过在机器人的平板上显示各个周转箱标识编号以便让操作员看到。操作员从正确的周转箱中选择物品，使用机器人的扫描器或手持扫描器来扫描物品，将物品放置在所期望的储存位置(诸如架子上的仓)处，并且例如使用机器人的平板来确认物品已经被放好。
69.然后，机器人上的平板提示操作员从大周转箱中选择替换物品，扫描其条形码，并且将该物品放置在周转箱阵列上的刚清空的各个周转箱中。操作员能够从大周转箱中选择任何物品。一旦替换物品已经被扫描并放置在周转箱中，操作员就在机器人的平板上确认任务完成。然后，机器人为周转箱阵列中的新物品集重新计算更新路线。应领会，一旦已经计算出更新路线，就能够改变放好各个周转箱中的物品的顺序。
70.然后，机器人导航到更新路线上的下一个位置。在下一个位置处，下一个物品被如上所述放好。然后，下一个位置处的操作员从大周转箱中移除又一个物品，对其进行扫描，并且将其放置在现在空的各个周转箱中。机器人再次基于周转箱阵列中的周转箱中的新物品集重新计算路线，并且基于更新路线来导航到下一个位置。
71.过程被重复直到来自大周转箱的所有物品均已经被放置在各个周转箱中。然后，机器人导航到最后更新路线上的所有位置。当周转箱阵列中的最后一个物品已经被放置在其储存位置中并且周转箱阵列为空时，机器人可以返回到接收站以接收一批新物品，并且能够重复该过程。当在大周转箱中没有剩下物品时，操作员可以经由平板将此信息输入到机器人，使得当最后一个物品被存储时，机器人将知道返回到引导站，例如，以接收另一指配。以这种方式，物品能够被动态地分拣并且机器人尽可能高效地选路，而无需对物品进行预分拣并且没有延误或负面地影响人类操作员的效率。
72.移动机器人可以包括协助仓库中的路线规划和/或导航的系统或与之通信。任何合适的路线规划和/或导航系统可以连同本文描述的发明一起使用。然而，期望优化路线规划和导航。在一个示例中，机器人可以与基于导航空间内的其他机器人或操作员的存在来跟踪拥挤以提高导航效率的机器人监视服务器进行通信。在一些情况下，能够通过使不止一个机器人集聚在特定区域中来提高效率，因为它允许操作员在使机器人之间的步行距离最小化的同时高效地执行多个任务。在其他情况下，当集聚变得过于集中时，能够形成拥挤区域，这可能使操作员和机器人阻碍其他操作员和机器人的通行和行进速度，从而导致效率低的延误并增加碰撞风险。任何度量或度量的组合能够用于描述导航空间内的拥挤状况，诸如例如一个或更多个其他机器人接近特定位置、接近特定位置的操作员的数量、接近特定位置的机器人和操作员的组合数量、接近特定位置的手动禁用的机器人的数量、接近特定位置的非机器人、非人类对象、车辆或其他障碍物的数量和类型、接近特定位置的导航空间的尺寸、或它们的组合。在一些实施例中，机器人可以根据作为拥挤状态的补充或替代的一个或更多个效率因素来确定路线。此类效率因素能够包括例如对接近储存位置的至少一个操作员的检测、仓库的区域中的操作员与机器人之比率、物品与先前存储的物品的接近度、或它们的组合。效率因素也能够包括在等待操作员到达以存储物品时储存位置处的延长停留时间。通过考虑此类效率因素，机器人能够通过例如使行进距离最小化、使行进时间最小化、使机器人在一位置处的可能停留时间最小化、避开障碍物或拥挤区域、或它们的组合来提高储存效率。
73.机器人可以在途中通过跳过先前安排的物品并在周转箱阵列中选择随后安排的物品来调节将物品放好的顺序。如果下一个位置处于拥挤状态，则机器人能够在周转箱阵列和相关位置中对随后安排的物品进行迭代，直到检测到处于更佳状态的位置。机器人能够更新路线以在完成所有物品在周转箱阵列中的储存之前，在稍后的时间重新插入所跳过的物品的储存。
74.在各自整体地并入本文的以下共同拥有的专利申请中描述了潜在适用的路线规划/导航方法的示例：2019年2月1日提交的标题为robot congestion management的美国申请no.16/265,703；2019年1月30日提交的标题为robot dwell time minimization in warehouse order fulfillment operations的美国申请no.16/262,209；以及2020年9月11日提交的标题为sequence adjustment for executing functions on items in an order的美国申请no.17/017,758。
75.非限制性示例计算装置
76.图11是依照如以上参照图1-10描述的各种实施例的如能够使用的示例性计算装置1210或其部分的框图。计算装置1210包括用于存储用于实现示例性实施例的一个或更多
个计算机可执行指令或软件的一个或更多个非暂时性计算机可读介质。非暂时性计算机可读介质可以包括但不限于一种或更多种类型的硬件存储器、非暂时性有形介质(例如，一个或更多个磁性存储盘、一个或更多个光盘、一个或更多个闪存驱动器)等。例如，包括在计算装置1210中的存储器1216能够存储用于执行本文公开的操作的计算机可读和计算机可执行指令或软件。例如，存储器能够存储被编程为执行如关于图1-10所讨论的各种所公开的操作的软件应用1240。计算装置1210还能够包括可配置和/或可编程处理器1212和相关核1214，并且可选地包括一个或更多个额外可配置和/或可编程处理器件，例如，处理器1212'和相关核1214'(例如，在计算装置具有多个处理器/核的情况下)，以用于执行存储在存储器1216中的计算机可读和计算机可执行指令或软件以及用于控制系统硬件的其他程序。处理器1212和处理器1212'可以各自是单核处理器或多核(1214和1214')处理器。
77.能够在计算装置1210中采用虚拟化，使得能够动态地共享计算装置中的基础设施和资源。能够提供虚拟机1224来处理在多个处理器上运行的进程，使得该进程看起来正在使用仅一个计算资源而不是多个计算资源。也能够用一个处理器来使用多个虚拟机。
78.存储器1216能够包括计算装置存储器或随机存取存储器，诸如但不限于dram、sram、edo ram等。存储器1216也能够包括其他类型的存储器或它们的组合。
79.用户能够通过诸如计算机监视器的视觉显示装置1201(111a-d)与计算装置1210交互，所述视觉显示装置1201能够显示能够依照示例性实施例提供的一个或更多个用户界面1202。计算装置1210能够包括用于从用户接收输入的其他i/o装置，例如，键盘或任何合适的多点触摸接口1218、指点装置1220(例如，鼠标)。键盘1218和指点装置1220能够耦接到视觉显示装置1201。计算装置1210能够包括其他合适的常规i/o外围装置。
80.计算装置1210也能够包括一个或更多个存储装置1234，诸如但不限于硬盘、cd-rom、或其他计算机可读介质，以用于存储执行本文公开的操作的数据和计算机可读指令和/或软件。示例性存储装置1234也能够存储用于存储实现示例性实施例所需要的任何合适的信息的一个或更多个数据库。能够在任何合适的时间手动地或自动地更新数据库以添加、删除和/或更新数据库中的一个或更多个项目。
81.计算装置1210能够包括被配置为通过各种连接经由一个或更多个网络装置1232来与一个或更多个网络(例如，局域网(lan)、广域网(wan)或互联网)接口的网络接口1222，所述各种连接包括但不限于标准电话线、lan或wan链路(例如，802.11、t1、t3、56kb、x.25)、宽带连接(例如，isdn、帧中继、atm)、无线连接、控制器区域网络(can)、或上述中的任一者或全部的某种组合。网络接口1222能够包括内置网络适配器、网络接口卡、pcmcia网卡、卡总线网络适配器、无线网络适配器、usb网络适配器、调制解调器、或适合于将计算装置1210接口到能够通信并执行本文描述的操作的任何类型的网络的任何其他装置。此外，计算装置1210可以是任何计算装置，诸如工作站、台式计算机、服务器、膝上型电脑、手持计算机、平板计算机、或能够通信并具有足够的处理器能力和存储器容量来执行本文描述的操作的其他形式的计算或电信装置。
82.计算装置1210能够运行任何操作系统1226，诸如以下中的任一者：操作系统(microsoft,redmond,wash.)的任何版本、unix和linux操作系统的不同发行版本、用于macintosh计算机的(apple,inc.,cupertino,calif.)操作系统的任何版本、任何嵌入式操作系统、任何实时操作系统、任何开源操作系
统、任何专有操作系统、或能够在计算装置上运行并执行本文描述的操作的任何其他操作系统。在示例性实施例中，能够在本机模式或仿真模式下运行操作系统1226。在示例性实施例中，能够在一个或更多个云机器实例上运行操作系统1226。
83.图12是某些分布式实施例的示例计算装置框图。尽管图1-10和以上示例性讨论的部分参考了各自在各个或公共计算装置上工作的仓库管理系统15、订单服务器14或机器人跟踪服务器902，但是将认识到，仓库管理系统15、订单服务器14或机器人跟踪服务器902中的任何一者可以替代地跨网络1305分布在分开的服务器系统1301a-d中，并且可能分布在诸如信息亭、台式计算机装置1302或移动计算机装置1303的用户系统中。例如，订单服务器14可以分布在机器人18的平板48之中。在一些分布式系统中，仓库管理系统软件和/或订单服务器软件中的任何一者或更多者的模块能够分开地位于服务器系统1301a-d上并且能够跨网络1305彼此通信。
84.虽然本发明的上述描述使得普通技术人员能够做出和使用目前被认为是其最佳方式的东西，但是普通技术人员将理解和领会在本文中存在特定实施例和示例的变化、组合和等同形式。本发明的上述实施例旨在仅为示例。本领域的技术人员可以在不背离本发明的范围的情况下对特定实施例实现变更、修改和变化，本发明的范围仅由所附权利要求限定。本发明因此不受上述实施例和示例限制。
85.在已经描述了本发明及其优选实施例后，声称为新的且由专利书担保的内容是。

技术特征：
1.一种用于在环境中将物品放置在储存位置处的过程，所述过程包括：提供自主机器人，所述自主机器人包括移动基部并具有周转箱阵列，所述周转箱阵列包括设置在所述移动基部上的多个周转箱，所述周转箱阵列中的每个周转箱容纳有要储存在储存位置处的物品；确定将所述周转箱阵列中的每一个所述物品交付到相关储存位置的路线；将所述机器人导航到第一储存位置以便放置所述周转箱阵列中的所述物品中的第一物品；将所述第一物品放置在所述第一储存位置处；获得另一物品，扫描所述另一物品，并且将所述另一物品放置在从中移除了所述第一物品的周转箱中；以及确定将所述周转箱阵列中包括已扫描的另一物品的每一个已扫描的物品交付到所述相关储存位置的更新路线。2.根据权利要求1所述的过程，其中，提供自主机器人的步骤还包括：获得要存储的多个物品；扫描所述要存储的多个物品的一部分；以及将每一个已扫描的物品放置在所述周转箱阵列的所述多个周转箱中的一个周转箱中。3.根据权利要求1所述的过程，其中，所述自主机器人还包括设置在所述移动基部上的额外周转箱，所述额外周转箱容纳多个物品以供随后放置在所述周转箱阵列中，所述过程还包括：从所述额外周转箱获得所述另一物品。4.根据权利要求3所述的过程，其中，由所述额外周转箱容纳以供随后放置在所述周转箱阵列中的所述多个物品是未经分拣的。5.根据权利要求1所述的过程，所述过程还包括：将所述机器人导航到所述更新路线上的下一个储存位置以便放置已扫描的物品中的第二物品；将所述第二物品放置在所述下一个储存位置处；获得另一物品，扫描所述另一物品，并且将所述另一物品放置在从中移除了所述第二物品的周转箱中；以及确定将所述周转箱阵列中包括已扫描的另一物品的每一个已扫描的物品交付到所述相关储存位置的更新路线。6.根据权利要求1所述的过程，其中，将所述机器人导航到第一储存位置的步骤还包括：将所述机器人导航到与所述第一储存位置相关联的位姿。7.根据权利要求1所述的过程，所述过程还包括：由所述机器人显示所述周转箱阵列中的容纳要放置在其储存位置处的所述第一物品的周转箱的标识。8.根据权利要求1所述的过程，所述过程还包括：确认将所述第一物品放置在所述第一储存位置处。9.根据权利要求1所述的过程，其中，所述环境是包含用于客户订单履行的物品的仓库空间。10.一种能够在环境中导航到预定义位置的机器人，所述机器人包括：
移动基部，多个周转箱的周转箱阵列被支撑在所述移动基部上；通信装置，所述通信装置使得能实现所述机器人与管理系统之间的通信；以及处理器和存储器，响应于与所述管理系统的通信，所述处理器和所述存储器被配置为：确定将所述周转箱阵列中的每一个物品交付到相关储存位置的路线；导航到第一储存位置以便放置所述周转箱阵列中的所述物品中的第一物品；接收对将所述第一物品放置在所述第一储存位置的确认；接收另一物品的标识以便放置在所述周转箱阵列中的先前被所述第一物品占据的周转箱中；以及确定将所述周转箱阵列中的每一个物品交付到相关储存位置的更新路线。11.根据权利要求10所述的机器人，所述机器人还包括被支撑在所述移动基部上的额外周转箱，所述额外周转箱被配置为容纳多个物品以供随后放置在所述周转箱阵列中。12.根据权利要求10所述的机器人，所述机器人还包括扫描器，所述扫描器可操作地扫描要放置在所述周转箱阵列中的物品。13.根据权利要求10所述的机器人，所述机器人还包括用于与操作员通信的显示装置。14.根据权利要求10所述的机器人，其中，所述机器人被进一步配置为导航到所述更新路线。15.根据权利要求10所述的机器人，其中，所述处理器被配置为：向操作员传送要放置在所述第一储存位置处的所述第一物品的标识。

技术总结
提供了用于在仓库中在无需对物品进行预分拣的情况下并在没有延迟或负面地影响仓库中的操作员的效率的情况下动态地分拣和存储物品的过程。物品被单独地扫描并且放置在设置在移动机器人上的周转箱阵列中的周转箱中。基于周转箱阵列中的物品计算出优化路线，并且机器人导航到路线上的第一位置。当物品已经被放置好时，替换物品被放置在周转箱阵列中的刚清空的周转箱中，并且计算出更新路线。提供了一种能够在仓库中导航到预定义位置以便存储物品的机器人。品的机器人。品的机器人。


技术研发人员：肖恩
受保护的技术使用者：轨迹机器人公司
技术研发日：2021.09.09
技术公布日：2023/7/25