CN117642345A - 机械处理装置 - Google Patents

Abstract

一种用于操控容器或箱子的装置，此装置被配置为：从半自动或自动存储和取回系统的分支和第一位置接收容器；将容器移动到第二位置，第二位置与相对于装载构架的预定地点相对应；以及将容器移动到装载构架的第一目的地地点中。可选地，容器可随后被移动至装载构架内的第二目的地。

Description

机械处理装置

技术领域

本发明一般涉及机械处理装置的领域，更具体地说，涉及用于自动处理例如会用在仓储环境或类似环境中的箱子或递送容器的装置和方法，以便箱子或递送容器能够被装到递送构架中并且后续再装到递送载具中。

背景技术

在线杂货商和超市等销售多条产品线的在线零售企业需要能够存储数万甚至数十万条不同产品线的系统。在这种情况下，使用单一产品堆垛可能是不切实际的，因为这需要非常大的地面面积来容纳所有所需的堆垛。此外，可能只需要存储少量的某些货物（例如易腐烂或不常订购的货品），这使得单一产品堆垛成为一种低效的解决方案。

国际专利申请WO 98/049075A（Autostore）描述了一种多产品容器堆垛被布置在构架结构内的系统，此申请的内容通过引用并入本文。

PCT专利第WO2015/185628A号（Ocado）描述了一种已知的存储和履行系统，其中箱或容器堆垛被布置在框架结构内。箱或容器通过在位于构架结构顶部的轨道上运行的装载处理设备进行访问。装载处理设备将箱或容器从堆垛中提升出来，多个装载处理设备协作以访问位于堆垛最低位置的箱或容器。附图中的图1至4示意性地示出了这一类型的系统。

如图1和2所示，可堆叠的容器（称为箱10）堆叠在彼此顶部以形成堆垛12。堆垛12被布置在仓储或制造环境中的网格框架结构14中。图1是框架结构14的示意性立体图，而图2是示出了布置在框架结构14中的箱10的堆垛12的俯视图。每个箱10通常放有复数个产品货物(未示出)，并且箱10内的产品货物可以是相同的产品类型，或者是不同的产品类型，这取决于其应用。

框架结构14包括支撑水平构件18、20的复数个直立构件16。第一组平行水平构件18被布置为垂直于第二组平行水平构件20，以形成由直立构件16支撑的复数个水平网格结构。构件16、18、20通常是由金属制成。箱10被堆叠在框架结构14的构件16、18、20之间，使得框架结构14防止箱10的堆垛12的水平移动，并引导箱10的竖直移动。

构架结构14的顶层包括按网格图形布置且横跨堆垛12顶部的轨路22。此外再参照图3和4，轨路22支撑复数个机器人装载处理设备30。第一组22a平行轨路22引导装载处理设备30横跨构架结构14的顶部沿第一方向（X）的移动，而布置为垂直于第一组22a的第二组22a平行轨路22引导装载处理设备30沿垂直于第一方向的第二方向（Y）的移动。以此种方式，轨路22允许装载处理设备30在水平的X-Y平面内二维横向移动，使得装载处理设备30可以被移动至任一堆垛12上方的位置。

挪威专利号317366进一步描述了装载处理设备30的一种形式，此申请的内容通过引用并入本文。图3（a）和3（b）是存放箱10的装载处理设备30的示意性横截面图，而图3（c）是提升箱10的装载处理设备30的示意性前视立体图。然而，存在可以与本申请所述系统结合使用的其他形式的装载处理设备。例如，PCT专利公开第WO2015/019055号 （Ocado）描述了另一种形式的机器人装载处理设备，其中每个机器人装载处理器仅覆盖构架结构的一个网格空间，因此允许更高密度的装载处理器并进而让给定大小的系统拥有更高的吞吐量，此申请的内容通过引用并入本文。

每个装载处理设备30包括载具32，载具32被布置成沿X和Y方向在堆垛12上方的构架结构14的轨路22上行进。由载具32正面的成对轮子34和载具32背面的成对轮子34组成的第一组轮子34被布置成与第一组22a轨路22的两条相邻轨路接合。类似地，由载具32每侧的成对轮子36组成的第二组轮子36被布置成与第二组22b轨路22的两条相邻轨路接合。每一组轮子34、36可以被提升和降低，使得第一组轮子34或第二组轮子36在任何时间与各自组的轨路22a、22b接合。

当第一组轮子34与第一组轨路22a接合，并且第二组轮子36从轨路22被抬离时，轮子34可通过容纳在载具32中的驱动机构（未示出）被驱动并沿X方向移动装载处理设备30。为了沿Y方向移动装载处理设备30，第一组轮子34被抬离轨路22，而第二组轮子36被降低至与第二组轨路22a接合。然后，驱动机构可以被用于驱动第二组轮子36，以实现沿Y方向的移动。

装载处理设备30配备有升降设备。升降设备40包括通过四根缆绳38从装载处理设备32的主体悬吊下来的夹持板39。缆绳38被连接到容纳在载具32内的卷绕机构（未示出）。缆绳38可以缠绕在装载处理设备32中或者从装载处理设备32外缠绕，以便可以沿Z方向调整夹持板39相对于载具32的位置。

夹持板39适配于与箱10的顶部接合。例如，夹持板39可包括与对应孔（未示出）配合的销（未示出）以及可与边沿接合以夹持箱10的滑动夹钳（未示出），对应孔位于形成箱10顶部表面的边沿中。通过容纳在夹持板39内的合适的驱动机构，夹钳被驱动以与箱10接合，其中驱动机构通过信号供以动力并进行控制，而信号通过缆绳38本身或通过单独的控制电缆（未显示）来进行传输。

为了从堆垛12的顶部移除箱10，装载处理设备30根据需要沿X和Y方向被移动，使得夹持板39被放置于堆垛12上方。夹持板39随后沿Z方向被竖直降低至与堆垛12顶部的箱10接合，如图3（c）所示。夹持板39夹持箱10，并随后同附接的箱10一起随着缆绳38被向上拉。在其竖直行进的顶部，箱10被容纳在载具主体32内并被放在轨路22的层面上方。以这种方式，装载处理设备30可被移动到X-Y平面中的不同位置，连同箱10一起运送箱10并将箱10运输到另一地点。缆绳38足够长，使得允许装载处理设备30能够从堆垛12的任何层面（包括地板层面）取回和放置箱。载具32的重量可包含电池的一部分，电池被用来为轮子34、36的驱动机构提供动力。

如图4所示，设置了复数个相同的装载处理设备30，以便每个装载处理设备30可以同时操作以提高系统的吞吐量。图4所示的系统可以包括特定地点（称为端口），而箱10可在该地点被转运到系统中或从系统中转运出来。附加的输送机系统（未示出）与每个端口相关联，使得由装载处理设备30运输到端口的箱10可以被输送机系统转运到另一地点，例如转运到拣选站（未示出）。类似地，箱10可从外部地点通过输送机系统被移动到端口，例如移动到箱填充站（未示出），并由装载处理设备30运输到堆垛12以补充系统中的存货。

每个装载处理设备30一次可以提升和移动一个箱10。如果需要取回不在堆垛12顶部的箱10b（“目标箱”），则必须首先移动叠在上面的箱10a（“非目标箱”）以允许访问目标箱10b。这是在下文称为“挖掘”的操作中实现的。

参考图4，在挖掘操作期间，装载处理设备30的一个装载处理设备按顺序从含有目标箱10b的堆垛12中提升每个非目标箱10a，并将其放置在另一堆垛12内的空置位置。然后，目标箱10b可以由装载处理设备30访问并移动到端口以进行进一步运输。

每个装载处理设备30都处于中央计算机的控制下。系统中的每个单独的箱10被跟踪，使得恰当的箱10可根据需要被取回、运输和更换。例如，在挖掘操作期间，对每个非目标箱10a的地点进行记录，从而可以跟踪非目标箱10a。

参考图1至4描述的系统具有许多优点并且适用于范围广泛的存储和取回操作。具体地，它允许非常密集地存储产品，并且能够提供一种非常经济的方式来将大量不同的货物存储在箱10中，同时允许在需要拣选时合理经济地访问所有的箱10。

发明内容

概括而言，本发明介绍了一种能够在第一地点接收递送容器（例如箱子）、将递送容器移动到第二地点并随后将其装载在装载构架中的机械处理装置。第一地点可以是存储和取回系统的输出端，并且此输出端可包括分支。机械处理装置可被配置为将运送容器从装载构架内的第一位置推进到装载构架内的第二位置。

根据本公开的第一方面，提供了一种用于自动存储和取回系统的递送容器处理装置，递送容器处理装置包括：龙门架；递送容器处理器，递送容器处理器包括第一推臂并被接收在龙门架上，使得递送容器处理器可在龙门架上被移动；递送容器处理装置被配置成在使用中：将龙门架上的递送容器处理器移动到第一组预定地点中的一个以从自动存储和取回系统接收递送容器；将递送容器移动到相对于递送装载构架的第二组预定地点中的一个；以及激活第一推臂以在相对于递送装载构架的预定地点将递送容器移动到递送装载构架中的第一位置中。

第一组预定地点可包括来自自动存储和取回系统起的一个或多个分支的输出端地点。第二组预定地点可包括与递送装载构架内复数个位置分别相邻的复数个地点。

递送容器处理装置可被配置，使得龙门架可沿第一和/或第二方向移动递送容器处理器，且递送容器处理器的推臂可沿第三方向移动递送容器，其中第一方向、第二方向和第三方向正交。由此，递送容器处理器在龙门架上的移动可采用包括竖直和/或横向的移动，同时推臂向前将递送容器移动到递送装载构架中。

递送容器处理装置可进一步包括一个或多个光学传感器和一个或多个处理器单元，一个或多个处理器与一个或多个处理器单元通信，其中，在使用时，由一个或多个光学传感器生成的数据由一个或多个处理器单元进行处理，以确定递送容器处理器相对于递送装载构架的位置。具体地，由一个或多个光学传感器生成的数据可由一个或多个处理器单元进行处理，以确定递送装载构架的一个或多个特征的位置。

递送容器处理器可在龙门架上被移动至相对于递送装载构架的预定地点，但是装载构架经过使用可能会轻微扭曲或损坏。从一个或多个光学传感器获取到的数据可由一个或多个处理器单元进行处理，以确定递送容器相对于构架（例如递送容器将被装在上面的货架）的位置，并随后在第一推臂被激活前相应调整递送容器的位置。

递送容器处理器可进一步包括可伸缩元件，其中可伸缩元件在使用中可以选择性地被激活，以将递送容器保持在递送容器处理器上的预定位置。递送容器处理器可相对于递送容器处理装置倾斜。具体而言，递送容器处理器被可旋转地耦接至递送容器处理装置，并且递送容器进一步包括致动器，其中致动器在使用中可被激活以使支撑件相对于装置倾斜。递送容器处理器可进一步包括第二推臂，其中，在使用中，在第一推臂已将递送容器推到递送装载构架中后，第二推臂可被激活以将递送容器从递送装载构架内的第一位置移动到递送装载构架内的第二位置。

递送容器处理器可包括检测器，检测器被配置为在使用中检测任何在递送容器出现在递送容器处理器中时从递送容器顶部突出的物体。第一推臂可包括可伸缩区域，可伸缩区域被配置为从自动存储和取回系统接收递送容器时缩回（retracted）。第一推臂的可伸缩区域可被配置为被延伸，使得可伸缩区域在第一推臂被激活时推动递送容器。递送容器处理装置可进一步包括适配于接收复数个递送容器的一个或多个递送容器装载构架。

根据本公开的第二方面，提供了一种存储系统，存储系统包括：沿X方向延伸的第一组平行轨路或轨道以及沿Y方向延伸的第二组平行轨路或轨道，第二组平行轨路或轨道在基本水平的平面内横向于第一组以形成包括复数个网格空间的网格图形；位于单个网格空间的覆盖区内的复数个容器堆垛；至少一个运输设备，至少一个运输设备被布置成在堆垛上方的轨路上选择性地沿X和/或Y方向移动并被布置成运输容器；拣选站，拣选站被布置成接收由至少一个运输设备运输的容器，以便产品能够被包装在递送容器中；一个或多个分支，分支运送如上所述的产品已被包装在其中的一个或多个递送容器以及递送容器处理装置。

附图说明

仅参考附图以实施例的方式来描述本发明的具体实施方式，其中相似的附图标记表示相同或相应的部分，并且其中：

图1是根据已知系统的框架结构的示意图；

图2是示出了布置在图1框架结构内的箱堆垛的俯视图的示意图；

图3（a）和3（b）是存放箱的装载处理设备的示意性立体图，而图3（c）是提升箱的装载处理设备的示意性前视立体图；

图4是系统的示意图，示出了在网框架结构上操作的装载处理设备；

图5是根据本发明的方面的货品处理系统的示意图；

图6示出了悬吊在龙门架构架上的箱子处理器的示意性描绘；

图7至11示出了从不同角度的箱子保持器在放有箱子时的示意性描绘；

图12示出了从箱子保持器正面来看的箱子保持器的示意性描绘；

图13示出了箱子保持器的托盘的示意图；

图14示出了带有延伸元件的箱子保持器的托盘的示意性描绘；

图15示出了流程图的示意性描绘，其中流程图描述了用于将箱子从分支转运到装载构架的过程；

图16示出了已经与运转中分支对齐的箱子的示意性描绘；

图17示出了已被推进装载构架的地点中的箱子的示意性描绘；

图18至21示出了箱子处理器的进一步实施例的示意性描绘；以及

图22示出了可被用来控制箱子处理器的计算机设备的示意性描绘。

具体实施方式

图5是根据本发明的一个方面的货品处理系统100的示意图。货品处理系统包括龙门架构架200以及受到龙门架构架200支撑的箱子处理器300。货品处理系统进一步包括一个或多个分支500以及一个或多个装载构架600。在使用中，箱子或运送容器400会在拣选站被填满货物，例如上文参照图1至4所述。当箱子在拣选站被填满后，箱子随后可按特定路线送到分支，以便它们能被装到载具中，并进而使箱子的内容物能够递送给客户。应该理解的是，通常的订单可包括复数个箱子，而包装系统将协调一致，以便包括订单的箱子的每一个（例如，可包括来自第一包装环境的第一组箱子（例如，冷藏产品）和来自第二包装环境的第二组箱子（例如，常温产品））被送到一起，以便它们能够以能有效卸载并递送每个订单的方式被装到相同的载具上。

通常，在一个或多个分支500处接收的箱子随后会被人工装到一个或多个装载构架中，并提供包装信息，以便每个订单能够以有效的方式被装载。装好的装载构架随后可被装到载具中，或被存储以便后续装到载具中。

货品处理系统100使箱子400能够自动从分支500被接收并被装到箱子处理器300中。箱子处理器随后可在龙门架构架上被移动以使自身与装载构架600中一个装载构架的恰当孔口对齐，以便箱子可被装到装载构架上。

图6示出了悬吊在龙门架构架200上的箱子处理器300的示意性描绘，其中箱子被接收在箱子处理器内。龙门架构架200包括基座204、顶部202以及支撑构件206。优选地，基座204呈矩形形状，并具有和顶部202相同的大小和形状，其中每个支撑构件垂直于基座和顶部，限定出箱子处理器可于其中被操纵的立方体空间。龙门架构架进一步包括支撑构架210，支撑构架210被耦接至支撑构件206，以便支撑构架可以如图6所示平行于Z轴被移动。箱子处理器受到支撑构架支撑，使得箱子处理器能够如图6所示平行于X轴地移动跨过构架的宽度。从较短侧的一侧或两侧，可以访问箱子处理器以用于维修活动或是进行额外的干预。可以设置安全联锁以确保货品处理系统的安全操作，例如防止操作员将手放入装载处理器可能正在移动的区域。

在一个实施例中，装载处理器可被配置为在第二装载构架已被完全装满后将箱子装到两个装载构架的第一装载构架中，其中两个装载构架示出在图5中。操作员能够移除第二装载构架（通过将其远离龙门架构架200移动以被装到载具中或是被存储用于后续装载），至此完成装载过程，并随后用空置构架进行更换以用于后续装载。当装好的构架正在被更换时，其他构架可装上箱子。

龙门架构架让箱子处理器能够以二自由度以及足够高的加速度和速度移动，以实现有效的自动箱子装载。这样的龙门架构架提供了轻量且紧凑的自立式结构，其中嵌入了所有必需的电气和电子部件，并且不需要任何特殊的安装或对齐。在优选的实施例中，龙门架构架包括四条线性轨路导轨207，其中每个支撑构件206上设置一条线性轨路导轨。此外，龙门架构架可包括设置在支撑构架上的两条线性轨路导轨211。龙门架构架的安装仅需要地面上的4个校平的安装点。接下来的论述将假设龙门架构架安装在基本水平的地面上，并且关于箱子“向上”和“向下”移动应该被理解成平行于Z轴的移动，而关于箱子“向左”和“向右”移动应该被理解成平行于X轴的移动，正如图6所示。对照龙门架构架和箱子处理器，提及“正面”时指的是面向装载构架（一个或多个）的一侧，而提及“背面（back）”时指的是面向分支（一个或多个）的一侧。

图7至11示出了箱子保持器300在放有箱子400时的示意性描绘，图12示出了没有箱子的箱子保持器300的示意性描绘，而图13和14示出了箱子保持器的部分的示意性描绘。箱子保持器的结构和功能将通过图7至14来进行描述。箱子保持器300包括构架302，构架302适配于与龙门架构架接合，以便箱子保持器悬吊在龙门架构架上，并能够如图6所示沿着支撑构架210平行于X轴移动。箱子处理器进一步包括被耦接至箱子处理器构架302的托盘330。托盘可相对于箱子处理器构架旋转（见下文），托盘包括第一和第二可旋转接头304、305以及第一和第二托盘致动器306、307。箱子处理器可进一步包括第一摄像头310，第一摄像头310安装在箱子处理器构架的正面上方部分。箱子处理器可进一步包括分别安装在箱子处理器构架各侧的第二和第三摄像头312、314。相比构架箱子处理器构架的顶部，第二和第三摄像头可更接近托盘。子构架316被连接至托盘并被接收在由箱子处理器构架限定的空间内。突出货物检测器318通过可旋转接头317连接至子构架316。托盘包括两条引导轨路360，其中每条引导轨路位于托盘的每一侧。引导轨路的每条包括复数个滚轴362，复数个滚轴362沿引导轨路的长度放置以协助箱子的移动。箱子处理器进一步包括可伸缩限制器335，可伸缩限制器335可被抬高至第一位置，使得它们能够限制箱子沿引导轨路的进一步移动。如果可伸缩限制器被移动到第二位置，那么它们将不再阻碍箱子，使得箱子能够沿着引导轨路移动。

箱子处理器进一步包括推臂340，而推臂340可被用来将箱子推到装载构架中。推臂可包括可伸缩推臂翻板342。当推臂在第一位置缩回时，它基本平行于托盘330被接收，使得箱子可沿着引导轨路移动并越过推臂翻板。当推臂翻板被移动到第二位置（参见图8）时，则翻板可与箱子的面接合，其中箱子被接收在箱子处理器内。托盘进一步包括推杆350，推杆350可被致动以将箱子从装载构架的第一位置移动到装载构架的第二位置。推杆可包括端板355，当箱子在装载构架内被从第一位置推到第二位置时，端板355接合箱子的表面。箱子处理器可进一步包括计算机设备2200（参见下文参照图22的论述），计算机设备2200被配置为接收来自摄像头和其他传感器的数据、处理所接收的数据并随后生成指令以使箱子处理器在龙门架构架上移动。应理解的是，控制箱子处理器的计算机可设置在货品处理系统中的其他地方，并通过恰当的电缆连接在计算机与箱子处理器之间传输和接收数据，例如通过以太网电缆或等效物。从下文的描述可以理解，计算机可被进一步配置为与管理系统通信，以便计算机能够传输和接收数据，例如上述用来控制装载处理设备的动作的中央计算机。这些数据可被用来控制箱子处理器或与箱子处理器交互的其他系统部件的操作。

具体而言，包括在箱子处理器和计算机设备2200内的摄像头（一个或多个）包括计算机视觉系统。计算机视觉系统可被配置为检测箱子将被装入其中的装载构架的部件部分。例如，计算机视觉系统可检测装载构架的构件（例如一个或多个）竖直构件610、一个或多个水平构件615、外构架轨路620或者中央构架轨路622）并能由此确定箱子要被装入的孔口。摄像头可生成多点云（multipoint cloud），多点云随后可通过计算机视觉系统进行分析，以确定装载构架构件的地点。

图13示出了没有箱子的箱子处理器300的托盘330的示意图。在本发明的一个具体实施方式中，引导轨路360可被相对于托盘固定，而复数个滚轴362是被动的。在替代性的具体实施方式中，当箱子正被装入箱子处理器中时，引导轨路可延伸至托盘的后部（rear）（见下文论述）。在这一替代性具体实施方式中，复数个滚轴362可被供以动力。

图14示出了当可伸缩推臂翻板在第二位置被延伸且推臂处于移动极限时托盘的示意性描绘。当箱子已被从箱子处理器移动到装载构架中时，推臂和推臂翻板占据这一位置。图14进一步示出了处于延伸位置的推杆350，延伸位置即当箱子已被推入装载构架的第二位置中时推杆所占据的位置。图14示出了本发明的替代性具体实施方式的描绘，并示出了延伸位置的引导轨路到托盘的后部。图14示出了可伸缩限制器335，可伸缩限制器335被相对于引导轨路360固定，并在引导轨路被延伸时朝着托盘的后部移动。应理解的是，可伸缩限制器可相对于托盘固定，以使得它们不会随着引导轨路一起移动。

图15示出了流程图的示意性描绘，其中流程图描述了用于将箱子从分支500转运到装载构架600的过程。在步骤S1500，将箱子处理器放置在具有准备被装载的箱子的分支处。在步骤S1510，将箱子从分支移动并进入箱子处理器中。在步骤S1520，将箱子处理器移动到相对于装载构架的预定位置。在步骤S1530，将箱子转运到装载构架内的第一地点。如果此第一地点对装载构架内的箱子来说是最终地点，那么转运箱子的过程结束，并且此过程回到步骤S1500。如果此第一地点对装载构架内的箱子来说不是最终地点，那么箱子会被移动到最终地点（S1540），然后此过程回到步骤S1500。步骤S1500-S1540中的每个步骤将参照图5至14来进行更为详细地描述。

如上所述，客户订单将包括将被存储在一个或多个箱子中的一个或多个订购货物。通常的订单可包括30-60个货物，而这需要数个箱子来存放所有的货物。为了取回和递送订单的高效操作，包括订单的一个或多个箱子中的每一个很可能会在复数个不同拣选站装货。随后，箱子将需要以恰当的顺序在装载构架内进行包装，以便它们能够以高效的方式从装载构架中卸货。每个递送载具可适配于（accept）一个或多个装载构架，并且若干个客户订单将被分配给单个载具，以便客户订单可高效地进行递送。每条递送路线经过规划，使得客户订单可以例如在预定日期的预定时段内完成。因此，当每条递送路线被规划并被分配给特定的递送载具时，存储和取回系统的中央计算机将确定哪个箱子需要被装在递送载具的每个上，以及复数个箱子的每个箱子将由载具运送被分配至装载构架内的特定地点，以协助载具的高效卸货和订购货物的高效递送。

图5示出了龙门架构架紧挨着两个装载构架600的布置。每个装载构架600包括四个货架，其中每个货架包括能够接收箱子的四个地点。每个货架具有正面，即离龙门架构架最近的一面，以及背面（即最远离龙门架构架的一面）。每个货架还具有从前侧确定的右侧和左侧，以便每个货架包括前右、前左、后右和后左地点。箱子在装载构架内的目的地可由装载构架的标识符、装载构架的货架以及随后货架内的地点来限定。当订单完成时，存储和取回系统可确定需要箱子的数量，箱子需要用来存放包括订单的所有货物，并且订单将被分配给特定的递送载具。装载构架目的地可被分配给放有订购货物的箱子的每个，以便箱子可被高效地装载。

当箱子已在存储和取回系统中包装好时，箱子将按特定路线从拣选站前往分支500，而从分支500，箱子可由箱子处理器300进行选择并转运到预定装载构架600中的分配地点。拣选站可通过一个或多个输送带（或类似装置）被连接至分支。如图5所示，单个箱子处理器被布置成从两个分支500接收箱子并能够将箱子装在两个装载构架600上。应理解的是，这一布置仅是示例性的，也可根据存储和取回系统的操作要求结合不同数量的分支、箱子处理器和/或装载构架。

在分支处，箱子的到达会被检测到（例如，通过光学传感器如光电传感器）。箱子处理器会在龙门架构架上移动到有箱子出现的分支处，而箱子可例如通过摄像头等光学传感器、读取标记（例如附贴于箱子的条形码或二维码）来识别。箱子的本体可被用来确定箱子的装载构架目的地，例如通过查询自动存储和取回系统的管理系统。替代地，自动存储和取回系统的管理系统可指示箱子处理器移动到有箱子出现的分支处，并告知箱子处理器这个箱子所分配的构架目的地。

根据正在运送箱子的分支的识别，箱子处理器将在龙门架构架上沿X轴和/或Z轴被移动，以便在为了能够从分支接收箱子（步骤S1500）时箱子处理器与被识别的分支对齐。一旦箱子处理器被相对于分支防止，则箱子会从分支移动到箱子处理器中（步骤S1510）。在一个替代性方案中，分支可被供以动力，使得分支能够被致动以沿着分支移动箱子。在这种情况下，箱子处理器的复数个滚轴362是被动的。一旦箱子处理器相对于分支对齐，则箱子处理器可被配置为从分支接收箱子。可伸缩限制器335可被致动，以便限制器335位于第一位置，使得它们阻止箱子沿复数个滚轴的进一步移动，复数个滚轴位于托盘的引导轨路中。第一和第二致动器306、307也被致动，使得托盘相对于箱子处理器的构架被抬高。这种升高会协助接收在箱子处理器的托盘内的箱子沿着被动滚轴的移动。应理解的是，为了让并入了本申请所述的箱子处理器的机械处理系统的操作更为高效，在箱子处理器正在被移动与分支对齐的同时，可进行可伸缩限制器以及第一和第二致动器的激活。

图16示出了已与运转中分支500对齐的箱子处理器300的示意性描绘（为了清晰起见，龙门架构架200未示出在图16中）。从中可见，第一和第二致动器已经被致动，使得箱子处理器的托盘已经倾斜，使得托盘处于与分支500基本相同的倾斜程度。当箱子处理器对齐并被配置时，分支随后可被激活，使得分支的主动滚轴510将箱子推动到箱子处理器上。箱子的动力以及箱子处理器托盘的倾斜使得箱子能够沿着箱子处理器的被动滚轴362向前移动，直到箱子与可伸缩限制器335接触，可伸缩限制器335会防止箱子的进一步移动并确保箱子在箱子处理器的托盘内处于合适的位置。推臂翻板342可被激活，使其移动到第二位置（参见图8）。在第二位置，推臂翻板防止箱子沿着托盘向后移动，以便箱子被紧固在托盘内。

当关于箱子到达以及箱子被运送在分支上的信息被发送至箱子处理器时，托盘的倾斜角度可被传输到箱子处理器上。替代性地，当箱子正被移动与分支对齐时，箱子处理器计算机可保存与分支倾斜程度相关的数据，并且检索和处理这一数据。应理解的是，箱子托盘可以相同角度或比分支更陡峭的角度倾斜，以便箱子的动量使其沿着箱子处理器移动。

在替代性布置中，分支可以是被动的，并且设置有端部止动件以防止箱子从分支的端部掉落。在这种布置中，箱子处理器需要将箱子从分支提起，以便箱子能被装载到箱子处理器上。箱子处理器将包括图14所示的托盘，其中引导轨路可从托盘的后部延伸。箱子处理器可被移动，以便箱子处理器与分支对齐，随后，箱子处理器可被配置为从分支接收箱子。可伸缩限制器335可被激活，以便限制器335位于第一位置，使得它们能防止箱子沿着复数个滚轴的进一步移动，复数个滚轴位于托盘的引导轨路中。第一和第二致动器306、307也被致动，使得托盘相对于箱子处理器的构架被抬高。同样，为了让操作更为高效，在箱子处理器正被移动与分支对齐的同时，可进行可伸缩限制器以及第一和第二致动器的激活。

当箱子处理器在适当位置并且已准备好接收箱子时，引导轨路360随后可被延伸至箱子处理器的后部，使得引导轨路360在箱子仍放在分支上时被接收在箱子底下。箱子处理器随后可将箱子提升至分支的端部止动件上方，而引导轨路缩回，使得箱子被向前移动至箱子处理器中。一旦引导轨路处于完全缩回位置，箱子处理器可能需要激活可被供以动力的滚轴362以向前移动箱子，使得箱子与可伸缩限制器335接触。一旦箱子被存放在箱子处理器内，则推臂翻板342可被激活，使得其移动到第二位置以将箱子紧固在箱子处理器的托盘内。

图6至11示出了被紧固在箱子处理器内的箱子400，其中可伸缩限制器335和推臂翻板342被激活以限制箱子的移动。潜在的问题在于，箱子可能已被包装，使得货物从箱子的顶部突出。在处理箱子或将箱子装进装载构架中时，如果这些货物是易弯曲的——例如放有一个或多个其他货物的塑料袋的部分，那么相比刚硬的货物如硬纸板箱，这很可能不会造成问题。箱子处理器包括突出货物检测器318，突出货物检测器318包括延伸横跨箱子宽度的滚筒管319。突出货物检测器可绕接头317自由旋转，并被配置使得突出货物检测器对箱子施加有限的下向力（例如，大约10N的力）。突出货物检测器能够感知滚筒管319的任何竖直位移。随着箱子沿着箱子处理器的托盘被移动，突出货物检测器的滚筒管也会沿着箱子的上表面滚动。如果刚硬的货物从箱子中突出，那么这将导致滚筒管向上移动，进而导致突出货物检测器向箱子处理器计算机发送信号。如果传输的信息表示滚筒管的竖直位移超过了预定值，那么对箱子的处理将会被停止。滚筒管竖直位移的限制的预定值可被改变。此外，可以生成警报，以允许进行人工干预。滚筒臂被设计用来最大限度地减少易弯曲货物例如袋子钩住突出货物检测器的风险。如果箱子的顶部有盖，例如包括冷冻货物的箱子，那么滚筒臂的动作会把盖压向箱子。

一旦箱子被紧固在箱子处理器内，那么箱子处理器会被移动到相对于装载构架的预定位置（步骤S1520）。如前所述，箱子与装载构架内的地点唯一相关联，且箱子处理器将在龙门架构架上沿X轴和/或Z轴被移动，使得箱子处理器与装载构架恰当对齐。箱子处理器包括复数个传感器，例如摄像头或条形码扫描仪，复数个传感器能够检测箱子上的标记，例如条形码和二维码等。箱子处理器能够检测这些标记，以便识别箱子并确定箱子将被插入的装载构架地点。这种对箱子的识别可以是对在分支处发生的任何识别的补充，或者也可以作为分支处识别的替代性方案。复数个摄像头也可被用来定位箱子处理器，以确保一旦箱子处理器已经被移动到相对于装载构架的预定位置，箱子处理器能够正确对齐。来自复数个摄像头的数据可由机器视觉系统中的箱子处理器计算机进行处理，以便定位箱子处理器。图像和点云数据可使用传统的机器视觉技术来分析，例如模板匹配、边缘检测和曲线拟合等。机器视觉技术也可用于障碍物检测。尽管在图7至11中未示出，但是可在复数个摄像头的一个或多个的旁边设置一个或多个光源，以提供足够的照明以用于机器视觉系统的有效操作。在将融合本发明的机器处理系统部署在内的设施中，周围光等级的变化范围意味着光源可以是单色的，其中数个单色过滤器可被添加到复数个摄像头的一个或多个。

当箱子处理器已经被移动到预定位置并随后与装载构架的相关孔口对齐，箱子处理器随后可被转运到装载构架中（步骤S1540）。推臂340可被激活，使得推臂翻板342在箱子的后部起作用，让箱子沿着箱子处理器的托盘移动并进入装载构架。

图17示出了通过箱子处理器的推臂翻板342已经被推入构架600的地点中的箱子400的示意性描绘。构架600包括复数个竖直构件610和水平构架615。构架可包括若干个货架，以便每个货架包括两个外构架轨路620和中央构架轨路622，中央构架轨路位于两个外构架轨路620之间的中间位置。构架轨路的每一个包括支撑箱子的基本水平部分624，箱子被插入在货架上。箱子被接收在装载构架轨路上。装载构架轨路可适配于接收箱子。例如，一个或多个滚轴可被并到装载构架轨路内，以在箱子被装到装载构架中时协助箱子的移动。装载构架轨路可包括导轨，当箱子正被装入装载构架时，导轨在垂直于箱子移动的方向上限制箱子的移动。导轨可包括装载构架轨路的部分，该部分基本垂直于装载构架轨路的剩余部分。

推臂的移动可被控制，使得箱子被移动到装载构架的正面地点，正如图17所示。箱子处理器的摄像头和机器视觉系统可被用来控制推臂的移动，或者用来确认箱子已被正确装载。如果箱子的最终位置是装载构架的正面地点，如图17所示，那么箱子装载过程结束，并且箱子处理器会通过分支将其自身进行定位以接收另外的箱子，即上文根据图15所述的过程将回到步骤S1500。

从图17中可见，装载构架的每个货架可包括例如正面地点和背面地点。如果箱子的最终位置是背面地点，那么箱子将如上所述被装到货架的正面地点。一旦箱子已经通过推臂340的激活被移动到正面地点，那么推杆350将被激活，以将箱子从正面地点推到背面地点（步骤S1540）。推杆的移动可被控制，使得箱子被移动到装载构架的背面地点。箱子处理器的摄像头和机器视觉系统可被用来控制推杆的移动，或者用来确认箱子已被移动到正确位置。在替代性方案中，可设置附加的传感器来控制推杆的移动或确定箱子在构架内的位置。一旦箱子已被移动到背面地点，那么箱子装载过程结束，并且箱子处理器会通过分支将其自身进行定位以接收另外的箱子（即上文根据图15所述的过程将回到步骤S1500）。

在替代性方案中，推杆可从箱子处理器中省略。如上所述，推臂进行第一移动，以便推臂将第一箱子从箱子处理器移动到装载构架的货架的正面地点。第二箱子可随后被装到正面地点中，以便推臂的动作将第二箱子移动到装载构架的货架的正面地点，以及将第一箱子移动到此货架的背面地点。

图18至21示出了箱子处理器1300的第二实施例的示意性描绘，箱子处理器1300可被用来从自动存储/取回系统的分支处接收箱子400，使得箱子可被装到构架中，正如上文根据图5至17所述。箱子处理器1300包括构架1302，构架1302适配于与龙门架构架200接合，使得箱子处理器如图6所示被悬吊在龙门架构架上，并能够沿着支撑构架210平行于X轴移动。箱子处理器1300包括托盘1330。托盘1330包括两个驱动传送带1362，其中驱动传送带中的一个位于托盘的每个长边缘上。箱子处理器1300进一步包括能被用来将箱子推入装载构架的推臂1340。推臂1340可包括可伸缩推臂翻板1342。当推臂在第一位置缩回时，它基本平行于托盘1330被接收，使得箱子可通过驱动传送带的激活顺着托盘移动并越过推臂翻板。当推臂翻板被移动到第二位置时，则翻板可与箱子的背面接合，其中箱子被接收在箱子处理器内。箱子处理器可进一步包括推杆1350，推杆1350可被激活。以将箱子从装载构架中的第一位置移动到装载构架中的第二位置。推杆可包括端板1355，当箱子正从装载构架中的第一位置被推到第二位置时，端板1355接合箱子的背面。推杆可被安装在构架1302上，在托盘的平面上面并基本平行于托盘的平面。

箱子处理器1300可包括一个或多个摄像头或其他传感器，如上所述，一个或多个摄像头或其他传感器能被用来确定第二箱子处理器相对于分支和/或构架的位置，但它们未示出在图18至21中。类似地，尽管为示出在图18至21中，但是箱子处理器1300可包括突出货物检测器，突出货物检测器可通过可旋转接头被连接至第二箱子处理器的托盘1330，再连接到子构架。箱子处理器可进一步包括计算机（见下文参照图22的论述），计算机被配置为从摄像头和其他传感器接收数据、处理所接收的数据并随后生成指令以使箱子处理器在龙门架构架上移动。从下文描述中能理解的是，如上文所述，计算机可被进一步配置为与管理系统通信，以便计算机能够传输和接收数据，例如被用来控制装载处理设备的动作的中央计算机。这样的数据可被用来控制箱子处理器或与箱子处理器交互的其他系统部件的操作。在替代性方案中，从摄像头和其他传感器接收的数据可被传输到远程计算机，由远程计算机处理数据并生成必需的信号来控制箱子处理器的移动和操作。远程计算机可位于货品处理系统的其他地方，或者作为自动存储和取回系统的一部分。

当箱子处理器1300与分支之一对齐时，分支的滚轴可被激活，以将箱子移动到箱子处理器上。一旦箱子被检测到在传送带1362上，那么传送带便会被激活，以让箱子沿托盘1330的长度前进。替代性地，当分支滚轴被激活时，传送带1362可基本同时被激活。使用传送带意味着箱子处理器1300不需要上文参照图7至14所述的可伸缩限制器355。图18示出了从正面来看箱子处理器的视图，其中示出了已经被移动到托盘1330正面的箱子。图19和20分别从正面以及正面和左面示出了放置在托盘1330正面的箱子400。一旦箱子已经被移动到箱子处理器的正面，那么箱子处理器可在龙门架构架上被移动，以便箱子处理器与箱子将被装入其中的装载构架地点对齐。替代性地，一旦箱子被接收在箱子处理器上，且在箱子被移动到托盘的正面之前，龙门架可开始移动箱子处理器，因为这样可以提供更有效的操作。

图21示出了当箱子已经被移动到托盘正面时从后部和右面来看箱子处理器的视图。可以看出，可伸缩推臂翻板1342已被激活，使得翻板处于第二位置并与箱子的后面接合。当箱子处理器1300与装载构架恰当对齐时（S1520，参照图15），推臂将被激活，使得箱子从箱子处理器被转运到装载构架的正面地点（S1530）。如果箱子的目的地是装载构架的正面地点，那么箱子处理器将会被移动到与分支对齐以接收另外的箱子（S1500）。如果需要箱子处理器被推到装载构架的背面地点，那么箱子处理器1300将会水平和竖直移动，以便推杆1350的激活使端板1355将箱子从装载构架的正面地点移动到装载构架的背面地点。优选地，端板可与箱子后面的中心基本对齐，或者与箱子后面的特定区域基本对齐。一旦箱子已经被移动到构架的背面地点，则推杆将会缩回，且箱子处理器将会被移动到与分支对齐以接收另外的箱子（S1500）。

箱子处理器的操作由控制系统进行控制，控制系统包括计算机设备以及相关联的通信网络、设备、软件和固件。控制系统可进一步包括与电机驱动连接的工业运动控制器，以控制所有的致动器并从它们中接收输入（例如限制切换、位置等）。附加地，运动控制器I/O或其他分布式I/O设备可被用来从传感器获得反馈，传感器接收在箱子处理器、龙门架构架、分支或货品处理系统的其他部件上。附加地，安全控制器可被并入到货品处理系统中以确保功能安全。

以实施例的方式，图22示出了计算机设备2200的示意性描绘，计算机设备2200可包括连接至存储单元2214以及随机存取存储器2206的中央处理单元（“CPU”）2202。CPU2202可处理操作系统2201、应用程序2203和数据2223。操作系统2201、应用程序2203以及数据2223可存储在存储单元2214中，并根据需要被载入在存储器2206中。计算机设备2200可进一步包括可操作地连接至CPU 2202以及存储器2206的图形处理单元（GPU）2222，以从CPU2202卸载密集的图像处理计算并且与CPU 2202并行地运行这些计算。

操作员2207可以与计算机设备220交互，使用由视频接口2205连接的视频显示器2208，以及由I/O接口2204连接的各种输入/输出设备，例如键盘2215、鼠标2212和磁盘驱动器或固态驱动器2214。以已知的方式，鼠标2212可被配置为控制光标在视频显示器2208中的移动，并且用鼠标按钮操作出现在视频显示器2208中的各种图形用户界面（GUI）控件。磁盘驱动器或固态驱动器2214可被配置为接受计算机可读介质2216。计算机设备2200可经由网络接口2211形成部分网络，并允许计算机设备2200与其他适当配置的数据处理系统（未示出）通信。一种或多种不同类型的传感器2235可被用于从各种来源接收输入。这些传感器可包括安装在箱子处理器上的摄像头310、312、314以及并入在箱子处理器内的其他传感器。计算机设备可包括专用硬件，专用硬件被布置成控制上述货品处理系统中的一个或多个箱子处理器，或者专用硬件包括用于操作自动存储和取回系统的计算平台的部分。

应理解的是，箱子处理器的控制可由恰当配置的工业计算设备执行，然而，本发明可使用几乎任何种类的计算机设备来实施，包括台式计算机、笔记本电脑、平板电脑、无线手持设备或云计算平台。计算设备或数个设备可执行一个或多个软件实例，例如虚拟机和/或容器。本系统和方法还可作为包括计算机程序代码的计算机可读/可用介质被实施，以使一个或多个计算机设备能够根据本发明来实施方法中各个过程步骤中的每个步骤。在多于一个计算机设备执行整个操作的情况下，可使计算机设备联网以分配操作的各个步骤。

应当理解，术语计算机可读介质或计算机可用介质包括程序代码的任何类型的物理具体实施方式中的一个或多个。具体地，计算机可读/可用介质可包括程序代码，程序代码收录在一个或多个便携式存储制品（例如，光盘、磁盘、磁带等）上、在一个或多个计算设备的数据存储部分（例如与计算机和/或存储系统相关联的存储器）上。在进一步方面，本公开提供了用于实施这样的方法并实现前述功能的系统、设备、方法和计算机编程产品，包括非暂时性机器可读指令集。

在不脱离本发明的范围的情况下，可以对上述具体实施方式进行多种修改和变型。

出于说明和描述的目的，上述描述已经呈现了本发明的数种具体实施方式。这并不是详尽的，或者并不意图将本发明局限于所公开的精确形式。在不脱离本发明的实质和范围的情况下，可以进行修改和变型。

根据一个方面，本发明提供了用于操控容器或箱子的装置，装置被配置为：从半自动或自动存储和取回系统的分支和第一位置接收容器；将容器移动到第二位置，第二位置与相对于装载构架的预定地点相对应；以及将容器移动到装载构架内的第一目的地地点。可选地，容器可随后被移动至装载构架内的第二目的地。

Claims (15)

1.递送容器处理装置，所述递送容器处理装置与自动存储和取回系统一起使用，所述递送容器处理装置包括：

龙门架；

递送容器处理器，所述递送容器处理器包括第一推臂并被接收在所述龙门架上，以便所述递送容器处理器能够在所述龙门架上被移动；

所述递送容器处理装置被配置为，在使用中：

在所述龙门架上将所述递送容器处理器移动到第一组预定地点以从所述自动存储和取回系统接收递送容器；

将所述递送容器处理器移动到相对于递送装载构架的第二组预定地点中的一个；以及

激活所述第一推臂，以在相对于所述递送装载构架的那个预定地点将所述递送容器移动到所述递送装载构架中的第一位置。

2.根据权利要求1所述的递送容器处理装置，其中，所述第一组预定地点包括来自自动存储和取回系统的一个或多个分支的输出端的地点。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的递送容器处理装置，其中，所述第二组预定地点包括与所述递送装载构架内的复数个位置分别相邻的复数个地点。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的递送容器处理装置，其中，所述递送容器处理装置被配置为使得所述龙门架可沿第一和/或第二方向移动所述递送容器处理器，且所述递送容器处理器的推臂可沿第三方向移动所述递送容器，其中，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向正交。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的递送容器处理装置，其中，所述递送容器处理装置进一步包括一个或多个光学传感器和一个或多个处理器单元，所述一个或多个处理器与所述一个或多个处理器单元通信，其中，在使用中，由所述一个或多个光学传感器生成的数据由所述一个或多个处理器单元进行处理，以确定所述递送容器处理器相对于所述递送装载构架的位置。

6.根据权利要求5所述的递送容器处理装置，其中，在使用中，由所述一个或多个光学传感器生成的数据由所述一个或多个处理器单元进行处理，以确定所述递送装载构架的一个或多个特征的位置。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的递送容器处理装置，其中，所述递送容器处理器进一步包括可伸缩元件，在使用中，所述可伸缩元件可被选择性地激活，以将递送容器保持在所述递送容器处理器上的预定位置。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的递送容器处理装置，其中，所述递送容器处理器能够在使用中相对于所述递送容器处理装置倾斜。

9.根据权利要求8所述的递送容器处理装置，其中，所述递送容器处理器被可旋转地耦接至所述递送容器处理装置，并且所述递送容器处理器进一步包括致动器，所述致动器能够在使用中被激活以使所述支撑件相对于所述装置倾斜。

10.根据权利要求1至9任意一项所述的递送容器处理装置，其中，所述递送容器处理器进一步包括第二推臂，其中，在使用中，在所述第一推臂已经将所述递送容器推到所述递送装载构架中后，所述第二推臂可被激活以将所述递送容器从所述递送装载构架内的第一位置移动到所述递送装载构架内的第二位置。

11.根据权利要求1至10任意一项所述的递送容器处理装置，其中，所述递送容器处理器进一步包括检测器，所述检测器被配置为在使用中，当所述递送容器出现在所述递送容器处理器中时检测从所述递送容器顶部突出的任何物体。

12.根据权利要求1至11任意一项所述的递送容器处理装置，其中，所述第一推臂包括可伸缩区域，所述可伸缩区域可被配置为在使用中从所述自动存储和取回系统接收递送容器时缩回。

13.根据权利要求12所述的递送容器处理装置，其中，所述第一推臂的所述可伸缩区域可被配置为在使用中被延伸，使得所述可伸缩区域在所述推臂被激活时推动所述递送容器。

14.根据权利要求1至13任意一项所述的递送容器处理装置，其中，所述递送容器处理装置进一步包括适配于接收复数个递送容器的一个或多个递送装载构架。

15.一种存储系统，所述存储系统包括：

沿X方向延伸的第一组平行轨路或轨道以及沿Y方向延伸的第二组平行轨路或轨道，所述第二组平行轨路或轨道在基本水平的平面内横向于所述第一组以形成包括复数个网格空间的网格图形；

复数个容器堆垛，所述复数个容器堆垛位于所述轨路下方，使得每个堆垛位于单个网格空间的覆盖区内；

至少一个运输设备，所述至少一个运输设备被布置成在所述堆垛上方的所述轨路上选择性地沿X和/或Y方向移动，并被布置成运输容器；

拣选站，所述拣选站被布置成接收由所述至少一个运输设备运输的容器，使得产品可被包装进递送容器中；

一个或多个分支，所述分支将产品已经被包装在其中的复数个递送容器运送至根据权利要求1至14任意一项所述的递送容器处理装置中。