特許 6987126 ロボット支援の注文履行動作における可動ベース用の品物保管アレイ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6987126

(24)【登録日】2021年12月2日

(45)【発行日】2021年12月22日

(54)【発明の名称】ロボット支援の注文履行動作における可動ベース用の品物保管アレイ

(51)【国際特許分類】

   B65G 1/137 20060101AFI20211213BHJP

   G06Q 10/08 20120101ALI20211213BHJP

   G05B 19/418 20060101ALI20211213BHJP

【ＦＩ】

   B65G1/137 G

   G06Q10/08 330

   G05B19/418 Z

【請求項の数】14

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2019-512286(P2019-512286)

(86)(22)【出願日】2017年9月1日

(65)【公表番号】特表2019-529279(P2019-529279A)

(43)【公表日】2019年10月17日

(86)【国際出願番号】US2017049809

(87)【国際公開番号】WO2018045260

(87)【国際公開日】20180308

【審査請求日】2019年4月19日

(31)【優先権主張番号】15/254,321

(32)【優先日】2016年9月1日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】519067275

【氏名又は名称】ローカス ロボティクス コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】110000855

【氏名又は名称】特許業務法人浅村特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ジョンソン、マイケル チャールズ

(72)【発明者】

【氏名】ジョンソン、ショーン

(72)【発明者】

【氏名】ジャケズ、ルイス

(72)【発明者】

【氏名】ジョンソン、ライアン

【審査官】 大塚 多佳子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１９２１１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０３１２６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１６７４２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２０８８２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３２７３１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６５Ｇ １／１３７

Ｇ０６Ｑ１０／００−１０／１０

Ｇ０６Ｑ ３０／００−３０／０８

Ｇ０６Ｑ ５０／００−５０／２０

Ｇ０６Ｑ ５０／２６−９９／００

Ｇ１６Ｚ ９９／００

Ｇ０５Ｂ １９／４１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

倉庫全体にわたる位置に保管された複数の品物に対する注文を少なくとも１つのロボットによって実行するための方法であって、前記方法が、
前記少なくとも１つのロボットを倉庫管理システムに誘導することにより、前記少なくとも１台のロボットで履行プロセスを開始することにより、前記少なくとも１台のロボットが、前記倉庫管理システムに、前記注文を受信して実行する準備ができていることを伝達するステップと、
品物保管アレイを選択し、当該品物保管アレイを前記少なくとも１つのロボットに提供するステップと、
前記少なくとも１つのロボットに配設された前記品物保管アレイに貼付されたバーコードを走査して、前記バーコードのデータを前記倉庫管理システムに送信するステップと、
前記走査されたバーコードに対応する情報を注文サーバが受信するステップであって、前記品物保管アレイが、注文に関連付けられた品物を各々保管するための複数の相互接続された容器を含む、受信するステップと、
前記バーコードに対応する前記情報を受信することにより、前記注文サーバが、前記品物保管アレイの少なくとも１つの特性が記述されたデータを取得するステップと、
前記注文サーバが、前記品物保管アレイの前記複数の容器の各々に関連付けられた注文割り当てを決定して、前記注文を前記少なくとも１つのロボットに送信するステップであって、前記注文割り当てが、前記品物保管アレイの前記少なくとも１つの特性に部分的に基づいて選択される、送信するステップと、
前記少なくとも１つのロボットが前記注文割り当てを１つ以上受信することにより、前記品物保管アレイの前記複数の容器の各々に関連付けられた前記注文割り当てを実行するために、前記倉庫全体にわたる位置に前記少なくとも１つのロボットを当該少なくとも１つのロボットのプロセッサがナビゲートするステップと
を含む、方法。

【請求項2】

品物保管アレイの前記バーコードが、個別の容器ではなく前記品物保管アレイ自体に関連付けられ、前記品物保管アレイが、前記品物保管アレイ中の前記個別の容器の各々に関連付けられたバーコードをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記品物保管アレイの少なくとも１つの特性が記述されたデータを取得するステップが、前記バーコードに対応する前記情報を、前記注文サーバの一覧表に保管された品物保管アレイ識別子に相関させるステップと、当該相関された前記品物保管アレイの複数の特性が記述されたデータを取得するステップとを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記品物保管アレイの前記複数の特性が、容器数、容器識別番号、容器色、及び容器寸法のうちの１つ又は複数を含む、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記注文サーバとの通信による注文キューから、前記品物保管アレイ中の前記容器数に対応する注文数を選択するステップと、
前記注文数からの注文割り当てに前記品物保管アレイの前記容器の各々を割り当てるステップとをさらに含む、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記取得された注文の各々を容器に前記割り当てるステップが、前記注文割り当ての各々に関連する容器を、前記品物保管アレイの追加の特性に少なくとも部分的に基づいて選択するステップをさらに含む、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記追加の特性が、前記容器寸法であることを含む、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記ナビゲートするステップが、前記品物保管アレイ中のどの容器が各注文割り当ての前記実行に関連付けられたかを作業者に通知するために、前記少なくとも１つのロボットによって、前記容器識別番号及び前記容器色のうちの少なくとも１つを表示するステップを含む、請求項４に記載の方法。

【請求項9】

倉庫全体にわたる位置に保管された複数の品物に対する注文を実行するための倉庫管理システムであって、
前記倉庫管理システムが、少なくとも１つのロボットを備え、
前記少なくとも１つのロボットが、可動ベース、トランシーバーおよびプロセッサを備え、
前記少なくとも１つのロボットが、選択可能で相互変更可能な品物保管アレイに取り付けられており、
前記品物保管アレイが、前記可動ベースに配設され、前記注文に関連付けられた品物を各々保管するための複数の相互接続された容器を含み、前記品物保管アレイが、前記品物保管アレイの少なくとも１つの特性が記述されたデータと、注文サーバに記憶された前記データに相関されたバーコードとを含み、
前記トランシーバーが、前記品物保管アレイの前記複数の容器の各々に関連付けられた注文割り当てを前記注文サーバから受信し、前記注文割り当てが、前記品物保管アレイの前記少なくとも１つの特性に部分的に基づいており、
前記トランシーバが前記注文割り当てを受信することによって、前記プロセッサが、前記ロボットを前記倉庫全体にわたる位置にナビゲートして、前記品物保管アレイの前記複数の容器の各々に関連付けられた前記注文割り当てを実行することと
を備える、倉庫管理システム。

【請求項10】

前記品物保管アレイの前記バーコードが、個別の容器ではなく前記品物保管アレイ自体に関連付けられ、前記品物保管アレイが、前記品物保管アレイ中の前記個別の容器の各々に関連付けられたバーコードをさらに含む、請求項９に記載の倉庫管理システム。

【請求項11】

前記品物保管アレイが、前記少なくとも１つのロボットの表面に配設された、請求項９に記載の倉庫管理システム。

【請求項12】

前記品物保管アレイが、前記少なくとも１つのロボットに付けられたアーマチュアに取り付けられ、前記品物保管アレイが、前記少なくとも１つのロボットの表面の上方に位置する、請求項９に記載の倉庫管理システム。

【請求項13】

前記バーコードが、前記注文サーバ内の一覧表に保管された品物保管アレイ識別子に相関され、前記注文サーバが、相関された前記品物保管アレイの複数の特性が記載されてたデータを取得するように構成された、請求項９に記載の倉庫管理システム。

【請求項14】

前記品物保管アレイの前記複数の特性が、容器数、容器識別番号、容器色、及び容器寸法のうちの１つ又は複数を含み、
前記ロボットがディスプレイをさらに含み、前記プロセッサが、前記品物保管アレイ中のどの容器が各注文割り当ての前記実行に関連付けられたかを作業者に通知するために、前記容器識別番号及び前記容器色のうちの少なくとも１つを示す画像を前記ディスプレイ上に提供するようにさらに構成された、請求項１３に記載の倉庫管理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボット支援の製品注文履行システム及び方法に関し、より詳細には、複数の注文を扱うためのロボットの可動ベースに配設された品物保管アレイに関する。

【背景技術】

【0002】

インターネットを通じて宅配用に製品を注文することは、極めて普及している買物のやり方である。適時に、正確に、且つ効率的な様式でそのような注文を履行することは、控えめに言っても物流的に難しい。バーチャル・ショッピング・カートの「精算する」ボタンをクリックすると「注文」が生じる。注文は、特定の宛先に出荷されるべきである品物のリスティングを含む。「履行」のプロセスは、大きな倉庫からこれらの品物を物理的に取ること又は「選出」することと、それらを包装することと、指定された宛先にそれらを出荷することとを伴う。したがって、注文履行プロセスの重要な目標は、できるだけ短い時間で、できるだけ多くの品物を出荷することである。

【0003】

注文履行プロセスは、一般に、注文にリストされたものを含む、多くの製品を含んでいる大きな倉庫内で行われる。したがって、注文履行の作業の中には、注文にリストされた様々な品物を見つけ、収集するために倉庫をあちこち動くことがある。加えて、最終的に出荷されることになる製品が、まず、倉庫内に受け入れられ、出荷のためにそれらが容易に取り出され得るように、倉庫全体にわたる整然とした様式で保管ビン中に保管されるか又は「配置」される必要がある。

【0004】

大きな倉庫では、配達及び注文されている商品が、倉庫内で、互いから極めて遠くに離れ、多数の他の商品の中で分散されて保管されることがある。商品を配置及び選出するために人間の作業者のみを使用する注文履行プロセスでは、作業者が多大な歩行を行うことを必要とし、非効率的で時間がかかることがある。履行プロセスの効率は、単位時間当たり出荷される品物の数の関数であるので、時間が増加すると効率が低下する。

【0005】

効率及び生産性を増加させるためにロボット支援の注文履行システムが使用されてきた。いくつかのシステムでは、ロボット・ベースが複数の注文を実行するために、複数の個別の入れ物が可動ロボット・ベースに配置された。そのようなシステムは、米国特許出願公開第２０１５／００７３５８９号で説明されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０１５／００７３５８９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、これらのシステムには非効率性があり、そのようなロボット支援の注文履行システムの効率及びスループットをさらに増加させるために改善が必要とされる。

【課題を解決するための手段】

【0008】

一態様では、本発明は、倉庫全体にわたる位置に保管された複数の品物に対する注文を少なくとも１つのロボットによって実行するための方法を採用する。本方法は、少なくとも１つのロボットに配設された品物保管アレイに付けられたバーコードを読み取るステップを含み、品物保管アレイは、注文に関連付けられた品物を各々保管するための複数の相互接続された容器（ｃｏｎｔａｉｎｅｒ）を含む。本方法はまた、品物保管アレイの少なくとも１つの特性に関する情報を取り出すために、読み取られたバーコードを使用するステップと、品物保管アレイの複数の容器の各々に関連付けられた注文を割り当てるステップとを含む。注文は、品物保管アレイの少なくとも１つの特性に部分的に基づく。本方法はまた、品物保管アレイの複数の容器の各々に関連付けられた注文を実行するために、少なくとも１つのロボットを倉庫全体にわたる位置にナビゲートするステップを含む。

【0009】

本発明の他の態様では、以下の特徴のうちの１つ又は複数が含まれ得る。品物保管アレイに付けられたバーコードは、個別の容器ではなく品物保管アレイ自体に関連付けられ得、品物保管アレイは、品物保管アレイ中の個別の容器の各々に関連付けられたバーコードをさらに含み得る。品物保管アレイは、少なくとも１つのロボットの表面に配設され得る。品物保管アレイは、少なくとも１つのロボットに付けられたアーマチュアに取り付けられ得、品物保管アレイは、少なくとも１つのロボットの表面の上方に位置し得る。品物保管アレイの少なくとも１つの特性に関する情報を取り出すために、読み取られたバーコードを使用するステップは、読み取られたバーコードを、一覧表に保管された品物保管アレイ識別子に相関させるステップと、品物保管アレイに関する複数の特性を取得するステップとを含み得る。品物保管アレイの複数の特性は、容器の数、容器識別番号、容器の色、及び容器の寸法のうちの１つ又は複数を含み得る。注文を割り当てるステップは、注文キューから対応する数の注文を取得するために品物保管アレイ中の容器の数を使用するステップと、取得された注文の各々を容器に関連付けるステップとを含み得る。取得された注文の各々を容器に関連付けるステップは、注文の各々を容器に関連付けるために品物保管アレイの追加の特性を使用するステップをさらに含み得る。注文の各々を容器に関連付けるために使用される品物保管アレイの追加の特性は、容器の寸法であり得る。ナビゲートするステップは、各注文の実行に関連付けられた品物保管アレイ中の容器を作業者に通知するために、少なくとも１つのロボットによって、倉庫内の位置における作業者に、容器識別番号及び容器色のうちの少なくとも１つを表示するステップを含み得る。

【0010】

別の態様では、本発明は、倉庫全体にわたる位置に保管された複数の品物に対する注文を実行するためのロボットを採用する。ロボットは、可動ベースと、可動ベースに配設された品物保管アレイとを含む。品物保管アレイは、注文に関連付けられた品物を各々保管するための複数の相互接続された区画（ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔ）を含み、品物保管アレイは、品物保管アレイの少なくとも１つの特性に関する、管理サーバに記憶された情報に相関されたバーコードを含む。品物保管アレイの複数の区画の各々に関連付けられた注文を管理サーバから受信するように構成されたプロセッサがある。注文は、品物保管アレイの少なくとも１つの特性に部分的に基づく。プロセッサはまた、少なくとも１つのロボットを倉庫全体にわたる位置にナビゲートすることと、品物保管アレイの複数の区画の各々に関連付けられた注文を実行することとを行うように構成される。

【0011】

本発明のまた他の態様では、以下の特徴のうちの１つ又は複数が含まれ得る。品物保管アレイに付けられたバーコードが、個別の容器ではなく品物保管アレイ自体に関連付けられ得、品物保管アレイが、品物保管アレイ中の個別の容器の各々に関連付けられたバーコードをさらに含み得る。品物保管アレイは、少なくとも１つのロボットの表面に配設され得る。品物保管アレイは、少なくとも１つのロボットに付けられたアーマチュアに取り付けられ得、品物保管アレイは、少なくとも１つのロボットの表面の上方に位置し得る。プロセッサは、読み取られたバーコードを、一覧表に保管された品物保管アレイ識別子に相関させることと、品物保管アレイに関する複数の特性を取得することとを行うように構成され得る。品物保管アレイの複数の特性は、容器の数、容器識別番号、容器の色、及び容器の寸法のうちの１つ又は複数を含み得る。品物保管アレイ中の容器の数は、注文キューから対応する数の注文を取得することと、取得された注文の各々を容器に関連付けることとを行うために使用され得る。取得された注文の各々を容器に関連付けることは、注文の各々を容器に関連付けるために品物保管アレイの追加の特性を使用することをさらに含み得る。注文の各々を容器に関連付けるために使用される品物保管アレイの追加の特性は、容器の寸法であり得る。ロボットがディスプレイをさらに含み得、プロセッサが、各注文の実行に関連付けられた品物保管アレイ中の容器を作業者に通知するために、倉庫内の位置における作業者に、容器識別番号及び容器色のうちの少なくとも１つ、画像をディスプレイ上に提供するようにさらに構成される。

【0012】

本発明のこれら及び他の特徴は、以下の発明を実施するための形態及び添付図から明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】注文履行倉庫の上面図である。

【図2】図１に示されている倉庫内で使用されるロボットのうちの１つのベースの斜視図である。

【図3】アーマチュアを装備し、図１に示されている棚の前に駐機された図２中のロボットの斜視図である。

【図4】ロボット上のレーザー・レーダーを使用して作成された図１の倉庫の部分マップである。

【図5】倉庫全体にわたって分散された基準マーカーの位置を特定し、基準マーカー・ポーズを記憶するためのプロセスを表す流れ図である。

【図6】基準識別子とポーズとのマッピングの一覧表である。

【図7】ビン位置と基準識別子とのマッピングの一覧表である。

【図8】製品ＳＫＵとポーズとのマッピング・プロセスを表す流れ図である。

【図9A】本発明による、アーマチュア及び保管アレイを装備した図３中のロボットの斜視図である。

【図9B】本発明による保管アレイの別の実施例の斜視図である。

【図10】棚の前に駐機された図９Ａのロボット及び保管アレイの斜視図である。

【図11】保管アレイを搬送するロボットのための、本発明によるロボット誘導プロセスを表す流れ図である。

【図12】本発明に従って使用される保管アレイの特性に関するデータの一覧表である。

【図13】図９Ａ及び図１０に示されているロボットのタブレットのディスプレイの図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図１を参照すると、一般的な注文履行倉庫１０が、注文１６に含まれ得る様々な品物で満たされた棚１２を含む。動作中、倉庫管理サーバ１５からの注文１６が注文サーバ１４に到達する。注文サーバ１４は、倉庫１０を動き回る複数のロボットから選択されたロボット１８に注文１６を通信する。

【0015】

好ましい実施例では、図２に示されているロボット１８が、レーザー・レーダー２２を有する自律性の車輪付きベース２０を含む。ベース２０は、ロボット１８が注文サーバ１４から命令を受信することを可能にするトランシーバ２４と、カメラ２６とをも採用する。ベース２０はまた、レーザー・レーダー２２からデータを受信するプロセッサ３２と、ロボットの環境を表す情報をキャプチャするためのカメラ２６と、メモリ３４とを採用し、それらは、倉庫１０内部のナビゲーションに関連付けられた様々な作業を実行すること、並びに図３に示されているように、棚１２に配置された基準マーカー３０にナビゲートすることを行うために協働する。基準マーカー３０（たとえば２次元バー・コード）は、注文された品物のビン／位置に対応する。本発明のナビゲーション手法が、図４〜図８に関して以下で詳細に説明される。

【0016】

本明細書で提供される初期の説明は、顧客への出荷の注文を履行するために倉庫内のビン位置から品物を選出することに的を絞っているが、このシステムは、後の取出し及び顧客への出荷のために、倉庫に受け入れられた品物を、倉庫全体にわたるビン位置に保管又は配置することに等しく適用可能である。本発明は、製品の整理統合、計数、検証、検査及び手入れなど、そのような倉庫システムに関連付けられた在庫管理作業にも適用可能である。

【0017】

ロボット１８は、倉庫１０全体にわたって移動して単一の注文を実行しながら、品物を選出し、品物を配置し、在庫管理作業を実施していることがある。この種の介在形の作業手法は、効率及び性能を著しく改善することができる。

【0018】

再び図２を参照すると、ベース２０の上部表面３６は、そのうちの１つが図３に示されている複数の交換可能なアーマチュア４０のうちのいずれか１つを係合させる連結器３８を採用する。図３における特定のアーマチュア４０は、品物を受け取る通い箱（ｔｏｔｅ）４４を担持するための通い箱保持具４２と、タブレット４８を支持するためのタブレット保持具４６とを採用する。いくつかの実施例では、アーマチュア４０は、品物を担持するための１つ又は複数の通い箱を支持する。

【0019】

他の実施例では、ベース２０は、受け取られた品物を担持するための１つ又は複数の通い箱を支持する。本明細書で使用される「通い箱」又は「容器」という用語は、限定はしないが、貨物保持具、ビン、かご、棚、品物をつるすことができるロッド、台車、木枠、ラック、スタンド、架台、箱、缶、入れ物、及び置場を含む。互いに付けられた２つ又はそれ以上の通い箱若しくは容器のアレイを有する保管アレイ、又は複数の区画を有する単一のユニットを有する保管アレイも使用され得る。通い箱／容器若しくは区画の各々が、個別の注文に関連付けられ得、又は複数の通い箱／容器／区画が、単一のより大きい注文のために使用され、それに関連付けられ得る。保管アレイの特定の実施例が、図９〜図１３に関して以下で説明される。図１〜図８で説明される単一の通い箱をもつロボット１８の動作の説明は、図９〜図１３の保管アレイにも適用可能である。

【0020】

ロボット１８は、倉庫１０を動き回ることにおいて優れているが、現在のロボット技術では、物体のロボット操作に関連した技術的困難により、ロボット１８は、棚から迅速に且つ効率的に品物を選出し、それらを通い箱４４に配置することにおいてあまり良好でない。品物を選出する、より効率的な方法は、注文された品物を棚１２から物理的に取り出し、それをロボット１８、たとえば通い箱４４に配置する作業を実行するために、一般に人間である局所作業者５０を使用することである。ロボット１８は、局所作業者５０が読み取ることができるタブレット４８を介して、又は局所作業者５０によって使用される携帯型デバイスに注文を送信することによって、局所作業者５０に注文を通信する。

【0021】

ロボット１８は、注文サーバ１４から注文１６を受信すると、たとえば図３に示されている最初の倉庫位置に進む。ロボット１８は、メモリ３４に記憶され、プロセッサ３２によって実行されるナビゲーション・ソフトウェアに基づいて、これを行う。ナビゲーション・ソフトウェアは、レーザー・レーダー２２によって収集された環境に関するデータと、特定の品物が見つけられ得る倉庫１０内の位置に対応する基準マーカー３０の基準識別子（「ＩＤ」）を識別するメモリ３４中の内部一覧表と、ナビゲートするためのカメラ２６とに頼る。

【0022】

ロボット１８は、正確な位置に達すると、品物が保管された棚１２の前にそれ自体を駐機し、局所作業者５０が棚１２から品物を取り出し、それを通い箱４４に配置するのを待つ。ロボット１８が、取り出すべき他の品物を有する場合、ロボット１８はそれらの位置に進む。次いで、ロボット１８によって取り出された（１つ又は複数の）品物は、図１の包装ステーション１００に配達され、それらは包装され、出荷される。

【0023】

各ロボットが１つ又は複数の注文を履行していることがあり、各注文が１つ又は複数の品物からなり得ることが、当業者によって理解されよう。一般に、効率を増加させるために、何らかの形態のルート最適化ソフトウェアが含まれることになるが、これは、本発明の範囲外であり、したがって、本明細書では説明されない。

【0024】

本発明の説明を簡略化するために、単一のロボット１８及び作業者５０が説明される。ただし、図１から明らかであるように、一般的な履行動作は、絶え間なく続く注文に応じるために、倉庫内で互いの中で働く多くのロボット及び作業者を含む。

【0025】

本発明のナビゲーション手法、並びに取り出されるべき品物のＳＫＵと、品物が位置する倉庫内の基準マーカーに関連付けられた基準ＩＤ／ポーズとの意味マッピングが、図４〜図８に関して以下で詳細に説明される。

【0026】

１つ又は複数のロボット１８を使用して、倉庫１０のマップが作成されなければならず、倉庫全体にわたって分散された様々な基準マーカーの位置が決定されなければならない。これを行うために、ロボット１８のうちの１つが、そのレーザー・レーダー２２並びに同時位置特定及びマッピング（ＳＬＡＭ：ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍａｐｐｉｎｇ）を利用して倉庫をナビゲートし、図４のマップ１０ａを構築し、これは、未知環境のマップを構築又は更新する計算上の問題である。普及しているＳＬＡＭ近似解法は、粒子フィルタ及び拡張カルマン・フィルタを含む。ＳＬＡＭ ＧＭａｐｐｉｎｇ手法は好ましい手法であるが、任意の好適なＳＬＡＭ手法が使用され得る。

【0027】

ロボット１８は、そのレーザー・レーダー２２を利用して、ロボット１８がスペース全体にわたって移動し、レーザー・レーダーが環境を走査するときに受け取る反射に基づいて、スペース内のオープン・スペース１１２、壁１１４、物体１１６、及び棚１２などの他の静的障害物を識別するとき、倉庫１０のマップ１０ａを作成する。

【0028】

マップ１０ａを構築している間、又はその後、１つ又は複数のロボット１８は倉庫１０中をナビゲートし、カメラ２６を使用して環境を走査し、品物が保管された図３の３２及び３４などのビンに近接した棚上の、倉庫全体にわたって分散された基準マーカー（２次元バー・コード）の位置を特定する。ロボット１８は、原点１１０など、基準のための知られている開始点又は原点を使用する。図３及び図４の基準マーカー３０などの基準マーカーの位置が、ロボット１８によってそのカメラ２６を使用して特定されたとき、原点１１０に対する倉庫内の位置が決定される。

【0029】

ホイール・エンコーダ及び方位センサーの使用によって、ベクトル１２０と、倉庫１０内のロボットの位置とが決定され得る。基準マーカー／２次元バーコードのキャプチャされた画像と、その知られているサイズとを使用して、ロボット１８は、基準マーカー／２次元バーコードのロボットに対する向き及びロボットからの距離、すなわちベクトル１３０を決定することができる。ベクトル１２０及び１３０が知られれば、原点１１０と基準マーカー３０との間のベクトル１４０が決定され得る。ベクトル１４０と、ロボット１８に対する基準マーカー／２次元バーコードの決定された向きとから、基準マーカー３０に対する四元数（ｘ，ｙ，ｚ，ω）によって定義されるポーズ（位置及び向き）が決定され得る。

【0030】

基準マーカー位置特定プロセスについて説明する図５の流れ図２００が説明される。これは、初期マッピング・モードで実施され、ロボット１８が、選出すること、配置すること及び／又は他の作業を実施している間に、倉庫内で新しい基準マーカーに遭遇したとき実施される。ステップ２０２において、ロボット１８は、カメラ２６を使用して画像をキャプチャし、ステップ２０４において、キャプチャされた画像内で基準マーカーを探索する。ステップ２０６において、基準マーカーが画像中で見つけられた場合（ステップ２０４）、その基準マーカーが、ロボット１８のメモリ３４に位置する図６の基準一覧表３００にすでに記憶されているかどうかが決定される。基準情報がすでにメモリに記憶されている場合、流れ図は、別の画像をキャプチャするためのステップ２０２に戻る。その基準情報がメモリにない場合、上記で説明されたプロセスに従ってポーズが決定され、ステップ２０８において、その基準情報は、基準対ポーズのルックアップ表３００に追加される。

【0031】

各ロボットのメモリに記憶され得るルックアップ表３００では、各基準マーカーについて、基準識別子、１、２、３などと、各基準識別子に関連付けられた基準マーカー／バーコードのポーズとが含まれる。ポーズは、向きと併せた倉庫内のｘ、ｙ、ｚ座標、すなわち四元数（ｘ，ｙ，ｚ，ω）からなる。

【0032】

同じく各ロボットのメモリに記憶され得る図７の別のルックアップ表４００中に、特定の基準ＩＤ４０４たとえば数「１１」に相関された倉庫１０内部のビン位置（たとえば４０２ａ〜４０２ｆ）のリスティングがある。ビン位置は、この実例では７つの英数文字からなる。最初の６文字（たとえばＬ０１００１）は、倉庫内部の棚位置に関係し、最後の文字（たとえばＡ〜Ｆ）は、棚位置における特定のビンを識別する。この実例では、基準ＩＤ「１１」に関連付けられた６つの異なるビン位置がある。各基準ＩＤ／マーカーに関連付けられた１つ又は複数のビンがあり得る。

【0033】

英数字のビン位置は、品物が保管された倉庫１０内の物理的位置に対応するものとして、人間、たとえば図３の作業者５０にとって理解可能である。しかしながら、英数字のビン位置はロボット１８にとって意味がない。基準ＩＤに位置をマッピングすることによって、ロボット１８は、図６の一覧表３００の情報を使用して基準ＩＤのポーズを決定し、次いで、本明細書で説明されるようにポーズにナビゲートすることができる。

【0034】

本発明による注文履行プロセスが、図８の流れ図５００に表されている。ステップ５０２において、図１の倉庫管理システム１５は、取り出されるべき１つ又は複数の品物からなり得る注文を取得する。ステップ５０４において、倉庫管理システム１５によって品物の（１つ又は複数の）ＳＫＵ番号が決定され、ステップ５０６において、（１つ又は複数の）ＳＫＵ番号から（１つ又は複数の）ビン位置が決定される。次いで、注文に関するビン位置のリストがロボット１８に送信される。ステップ５０８において、ロボット１８はビン位置を基準ＩＤに相関させ、ステップ５１０において、基準ＩＤから各基準ＩＤのポーズが取得される。ステップ５１２において、ロボット１８は、図３に示されているようにそのポーズにナビゲートし、作業者は、取り出されるべき品物を適切なビンから選出し、それをロボットに配置することができる。

【0035】

倉庫管理システム１５によって取得された、ＳＫＵ番号及びビン位置などの品物固有情報は、ロボット１８上のタブレット４８に送信され得、それにより、作業者５０は、ロボットが各基準マーカー位置に到達したときに取り出されるべき特定の品物を通知され得る。

【0036】

ＳＬＡＭマップ及び基準ＩＤのポーズが知られれば、ロボット１８は、様々なロボット・ナビゲーション技法を使用して、基準ＩＤのうちのいずれか１つに容易にナビゲートすることができる。好ましい手法は、倉庫１０内のオープン・スペース１１２、及び壁１１４、棚（棚１２など）及び他の障害物１１６の情報を与えられて、基準マーカー・ポーズへの初期ルートを設定することを伴う。ロボットがそのレーザー・レーダー２６を使用して倉庫をあちこち動き始めたとき、ロボットは、固定の障害物、或いは他のロボット１８及び／又は作業者５０などの動的障害物のいずれかがその経路にあるかどうかを決定し、基準マーカーのポーズへのその経路を繰り返し更新する。ロボットは、障害物を避けながら最も効率的且つ効果的な経路を常に探索して、約５０ミリ秒ごとにそのルートを再計画する。

【0037】

上記で説明されたように、効率を増加させるために、互いに付けられた２つ又はそれ以上の通い箱若しくは容器を有する保管アレイ、又は複数の区画を有する単一のユニットを有する保管アレイが使用され得る。（上記で説明された用語の中でも）通い箱、容器、及び区画という用語は、本明細書では互換的に使用され得る。本発明による保管アレイの一実施例が図９Ａに関して説明される。ロボット１８ａが、車輪付きベース２０ａの上部表面３６ａを含むことが示されている。第１の端部において車輪付きベース２０ａに接続された（この図では接続は見えない）アーマチュア４０ａがあり、アーマチュア４０ａは、その他方の端部において、タブレット４８ａを支持するためのタブレット保持具４６ａに接続する。図３のアーマチュア４０とは異なり、アーマチュア４０ａは、品物を受け取る通い箱４４を担持するための通い箱保持具４２を含まない。代わりに、保管アレイ４４ａが、車輪付きベース２０ａの上部表面３６ａに配置される。

【0038】

この実施例では、保管アレイ４４ａは、３つの保管容器６０２、６０４、及び６０６を含み、これらは互いに垂直に積み重ねられ、固定して相互接続されて、統合されたアレイを形成する。保管アレイ４４ａ中の各容器６０２、６０４、及び６０６は、それぞれ、バー・コード・ラベル６１２、６１４、及び６１６に配設されたバーコードを含む。各バー・コード・ラベル上には、各容器に関連付けられた番号もあり、これは、異なる容器を識別するために、図１０の作業者５０ａなどの人間作業者によって読み取られ得る。この実例における番号は、それぞれ、容器６０２、６０４、及び６０６に関連付けられた「Ｔ８１００１」、「Ｔ８１００２」、及び「Ｔ８１００３」である。容器同士を区別することをより容易にするために、容器は異なって色付けされ得る。たとえば、容器６０２は、全体的に又は部分的に青色であり得る。容器６０４は、全体的に又は部分的に黄色であり得、容器６０６は、全体的に又は部分的に緑色であり得る。

【0039】

加えて、保管アレイ４４ａに関連付けられたバー・コード・ラベル６２０が含まれる。バー・コード・ラベル６２０は、作業者５０ａが様々な保管アレイの中でそれを識別するために、保管アレイ識別番号、この場合「００１」をも含む。バー・コード・ラベル６２０は、容器６０２の側面に配置されるが、このラベルは、保管アレイ上の様々な位置に配置され得る。

【0040】

代替的に、保管アレイ４４ａを支持するために、アーマチュア４０ａ上に保持具が含まれ得る。図９Ｂに表されているような保管アレイ４４ａ’など、ロボット１８ａの表面３６ａの上方のアーマチュアからぶら下がるものを含む、任意の他の保管アレイ構成が使用され得ることに留意されたい。図９Ａ中のものに匹敵する図９Ｂの構成要素は、プライム（’）記号付きで示されている。どちらの場合も保管アレイは取外し可能であり、それにより、倉庫内で利用されているロボット１８ａのすべてで様々なタイプの保管アレイが使用され得る。

【0041】

作業者は、システムにロボット１８ａを誘導し、ロボット１８ａが注文を受信及び実行するために利用可能であることを倉庫管理システム（「ＷＭＳ：ｗａｒｅｈｏｕｓｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ」）１５に通知することにより、ロボットを用いる「選出」プロセスを開始し得る。誘導プロセスでは、作業者は、ロボットのタブレット４８ａ上のタッチ・スクリーンを介して、又はロボットを起動するための携帯型ワイヤレス・デバイスを介して、ロボット１８ａと対話し得る。次いで、ロボットは、その注文セッションを受信する準備ができていることをＷＭＳ１５に通信する。また、作業者は、保管アレイ４４ａなどの保管アレイをロボット１８ａに提供する。

【0042】

作業者は、各容器６０２、６０４、及び６０６を個別に誘導し、各容器のバー・コード・ラベル６１２、６１４、及び６１６を走査することによって各々に対する注文を連続的に取得するのではなく、すべての３つの個別の容器に対する注文を効率的に生成するために、保管アレイ４４ａに関連付けられたバー・コード・ラベル６２０のみを走査し得る。このプロセスは図１１の流れ図６５０に関して説明される。

【0043】

流れ図６５０のプロセスは、ステップ６５２において、作業者が、品物保管アレイのバーコードを走査したとき始まり、この実例では、そのバー・コードは、識別番号００１を有するバー・コード・ラベル６２０である。識別子はＷＭＳ１５に送信され、次いで、ＷＭＳ１５は、（１つ又は複数の）注文を割り当てるために使用される特定の保管アレイの１つ又は複数の特性を取得する。

【0044】

図１２の一覧表６６０が、ＷＭＳ１５に記憶されており、アレイ識別子６６２に示された品物保管アレイ４４ａの特性、並びに倉庫内で使用するために利用可能なすべての品物保管アレイの特性を含んでいる。特性は、たとえば、保管アレイ中の区画の数と、区画ＩＤ番号と、区画色と、区画サイズとを含み得る。品物保管アレイ４４ａについて、区画の数すなわち３が、一覧表６６０中の位置６６４において見つけられ、容器６０２、６０４、及び６０６にそれぞれ関連付けられた区画ＩＤ番号「Ｔ８１００１」、「Ｔ８１００２」、及び「Ｔ８１００３」は、位置６６６において見つけられる。区画色（たとえば青、黄及び緑）は位置６６８において見つけられ得、区画サイズ（たとえば、寸法Ａインチ×Ｂインチ×Ｃインチ）は位置６７０において見つけられ得る。実寸法を記憶するのではなく、区画のサイズを示すコードが記憶され得る。特定の保管アレイのすべての区画は同じサイズを有し得、又はそれらは異なってサイズ決定され得る。

【0045】

図１１の流れ図６５０を再び参照すると、ステップ６５６において、保管アレイの少なくとも１つの特性を使用して注文Ｏ_１、Ｏ_２、・・・Ｏ_Ｎが決定され、ステップ６５８において、注文がロボット１８ａに送信される。最も単純な実装形態では、注文を決定するために使用される特性は、アレイ中の容器の数のみであり得る。保管アレイ４４ａに関して、ＷＭＳ１５は、図１２の一覧表６６０から３つの容器があることを知り、次いで、ＷＭＳ１５は、「選出」キュー（すなわち、いくつかの所定の基準に基づいてＷＭＳ１５によって優先順位を割り当てられた選出注文のキュー）から、次の３つの注文Ｏ_１、Ｏ_２、及びＯ_３を選択し、それらを、それぞれ、容器６０２、６０４、及び６０６に関連付けられた区画Ｔ８１００１、Ｔ８１００２、及びＴ８１００３に割り当て得る。また、各容器／区画に関連付けられた色コーディング及びＩＤ番号が送信される（又はあらかじめ記憶される）。また、割り当てられるべき注文は、倉庫内の品物の位置に基づいて、又は他の基準を使用することによって集約され得、これは、注文が、キューから順次選出されるのとは異なる順序で選出され得ることを意味する。

【0046】

もちろん、注文を割り当てるために、容器の数と併せて他の特性が使用され得る。たとえば、注文内の品物のサイズを、利用可能な容器のサイズと対にするために、区画サイズも使用され得る。この場合、注文は、「選出」キューから順次選択されないことがあり、サイズに基づいて品物を区画により良く整合させるために順不同で選出され得る。図１２の一覧表６６０は、保管アレイの追加の特性について説明する追加の列が含まれ得ることを示すために、容器サイズの列に隣接した曲線を有して示されている。

【0047】

ロボット１８ａは、保管アレイのためのその注文を受信すると、ロボット１８ａは、その選出注文の実行を始めるための倉庫内の位置にナビゲートする。ロボット１８ａは、受信された３つの注文からの選出の順序を決定するためにルート最適化手法を使用し得る。これにより、Ｏ_１、次いでＯ_２、最後にＯ_３を順次選出するのではなく、停止の間に異なる注文のための選出が挟まれ得る。選出されるべき品物について、ＷＭＳ１５からの注文は製品ＳＫＵを含むことになる。上記で説明されたように、ロボット１８ａは、ＳＫＵから、図１０の位置６３０など、倉庫内で製品が位置するビン番号／位置を決定する。次いで、ロボット１８ａは、ビン位置を基準ＩＤ（図７参照）に相関させ、基準ＩＤから、製品ＳＫＵに関連付けられたポーズが決定され、ロボットはそのポーズにナビゲートする。

【0048】

一旦、図１０に示されている位置などの位置において、ロボット１８ａは、タブレット４８ａを介して作業者５０ａに選出作業を通信し得る。図１３に表されているように、タブレット４８ａのディスプレイ６８０は、位置６８２に、保管アレイ４４ａの容器６０２に対応する容器番号「Ｔ８１００１」を示す。これは、選出されるべき品物がこの容器に配置される必要があることを作業者に伝える。加えて、作業者５０が、品物がどこに配置されるべきであるかを知ることをさらに容易にするために、このモノクロ図面では認識できないが、容器番号を囲むエリア６８４の色は容器の色に対応する。この実例では、領域６８４は青色であり、容器６０２（「Ｔ８００１」）も青色であることを示す。

【0049】

ディスプレイ６８０上の位置６９０に、ビン位置、この場合、ロボット１８ａに近接した図１０中のビン位置６３０に対応する「Ｌ−０１−０４７−Ｂ」が、作業者５０ａが読み取るために表示される。ディスプレイ６８０上には品物もあり、この場合「シャツ」、サイズ「中」、色「青」及び数量「１」である。作業者が正確な品物一致を検証するために、ＵＰＣコードも提供され得る。この情報から、作業者は、容易に、識別されたビン位置において品物の位置を特定し、それを保管アレイ４４ａ中の適切な容器に配置することができる。

【0050】

代替的に、保管アレイ中の容器の各々のための一連の「選出」注文を実行する代わりに、注文が容器の各々のための「配置」作業を含むとき、保管アレイは作業者によって品物を積まれ得る。図１１のステップ６５２において作業者が品物保管アレイのバーコードを走査したとき、識別子がＷＭＳ１５に送信され、次いで、ＷＭＳ１５は特定の保管アレイの１つ又は複数の特性を取得して、（１つ又は複数の）注文を割り当てる。しかしながら、この場合、生成された注文は、配置されるべき品物に関するものであり、ＷＭＳ１５は、「配置」キューからそれらの注文を取り出し、保管アレイの１つ又は複数の特性に基づいて上記で説明されたのと同様の様式で、それらの注文を個別の容器に割り当てる。この注文情報は、タブレット・ディスプレイを介して作業者に提供され、作業者は、生成された注文に従って容器に荷を積む。配置注文は、上記で説明された選出注文に対応する様式で実行される。

【0051】

上記で説明された保管アレイを用いると、容器を相互接続して統合されたアレイを形成することにより、誘導及び注文割当てプロセスがより効率的に且つ合理的になるだけでなく、作業者の誤りを訂正することがより容易に且つ簡単になる。起こり得る一般的な誤りは、間違った容器に品物を配置することである。相互接続された／統合された保管アレイとは対照的に、複数の個別の容器を用いると、間違った容器に配置された品物は、容器がプロセス全体にわたって移動し、分離されるので、正確な容器に再度関係させることがより困難になる。本発明による保管アレイを用いると、相互接続された容器が、プロセス全体にわたって一緒のままであり、相互接続された容器の間で誤りを訂正することがより容易になる。

【0052】

本発明及びその好ましい実施例について説明したが、新規のものとして特許請求され、特許証によって保護されるものは以下の通りである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】