特許7159349ロボット荷積み取り扱いデバイスを充電するための装置および方法
(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】
(24)【登録日】2022-10-14
(45)【発行日】2022-10-24
(54)【発明の名称】ロボット荷積み取り扱いデバイスを充電するための装置および方法
(51)【国際特許分類】
B65G 1/04 20060101AFI20221017BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20221017BHJP
B60L 53/66 20190101ALI20221017BHJP
B60L 53/35 20190101ALI20221017BHJP
【ＦＩ】
B65G1/04 555Z
B65G1/04 565
H02J7/00 301A
B60L53/66
B60L53/35
【請求項の数】
19
(21)【出願番号】P 2020563422
(86)(22)【出願日】2019-05-08
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-08-26
(86)【国際出願番号】 EP2019061808
(87)【国際公開番号】W WO2019215221
(87)【国際公開日】2019-11-14
【審査請求日】2020-11-09
(31)【優先権主張番号】1807562.2
(32)【優先日】2018-05-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB
(73)【特許権者】
【識別番号】515134368
【氏名又は名称】オカド・イノベーション・リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100103034
【弁理士】
【氏名又は名称】野河 信久
(74)【代理人】
【識別番号】100179062
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 正
(74)【代理人】
【識別番号】100199565
【弁理士】
【氏名又は名称】飯野 茂
(74)【代理人】
【識別番号】100219542
【弁理士】
【氏名又は名称】大宅 郁治
(74)【代理人】
【識別番号】100153051
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100162570
【弁理士】
【氏名又は名称】金子 早苗
(72)【発明者】
【氏名】ダビッドソン、アレックス
(72)【発明者】
【氏名】シム、ロビン
(72)【発明者】
【氏名】ベンフォルド、ジェームズ
(72)【発明者】
【氏名】サーネル、ベンジャミン
【審査官】松永 謙一
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１７／１４８９３９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１７／１５３５８３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１５／１４０２１６（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６５Ｇ １／０４
Ｈ０２Ｊ ７／００
Ｂ６０Ｌ ５３／６６
Ｂ６０Ｌ ５３／３５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ロボット荷積み取り扱いデバイスの吊り上げ要素とインターフェースするように構成された複数の外形部分と、前記ロボット荷積み取り扱いデバイスに電力を転送するように構成された電力転送ユニットと、を備える充電ユニットを備えるハウジングと、格子フレームワークに固定して取り付けられた支持構造と、を備え、前記支持構造は、前記格子フレームワークの上に前記ハウジングを位置付けるように構成されている、システム。
【請求項2】
前記充電ユニットは、複数の充電端子を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記システムは、充電ステーションである、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項4】
前記充電ユニットは、前記ロボット荷積み取り扱いデバイスに／からデータを転送するようにさらに構成されている、請求項１から３のうちのいずれか１項記載のシステム。
【請求項5】
前記充電ユニットは、前記電力転送ユニットが前記複数の外形部分に対して垂直に移動可能であるような第１のばねをさらに備える、請求項１から４のうちのいずれか１項記載のシステム。
【請求項6】
前記ロボット荷積み取り扱いデバイスの前記吊り上げ要素と前記充電ユニットの前記複数の外形部分との間の接触は、前記ロボット荷積み取り扱いデバイスの上面の充電パッドが前記電力転送ユニットに接触する接触ポジションに向けて前記充電ユニットの垂直および水平整列をもたらす、請求項１から５のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項7】
前記複数の外形部分は、第１の外形部分と第２の外形部分を有し、前記第１の外形部分は前記ロボット荷積み取り扱いデバイスの吊り上げ要素と連動して、充電ヘッドをキャリッジに対して垂直に移動させるように構成されており、前記第２の外形部分は前記吊り上げ要素と連動して、前記ハウジング内で前記充電ユニットを水平に移動させるように構成されている、請求項１から６のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項8】
前記充電ヘッドは、前記充電ヘッドと前記キャリッジ間のばね機構を介して、前記キャリッジに取り付けられている、請求項７に記載のシステム。
【請求項9】
前記ハウジングは、前記充電ユニットが前記ハウジング内で水平に移動することを可能にするように構成されたポジショニング手段をさらに備える、請求項１から８のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項10】
前記ポジショニング手段は、前記ロボット荷積み取り扱いデバイスが前記充電ユニットから外れることに続いて、前記ハウジングに対して水平に移動することによって、前記充電ユニットが、前記ハウジング中で自動的に中心に戻るように構成された第２のばねをさらに備える、請求項９に記載のシステム。
【請求項11】
前記ハウジングは、前記ロボット荷積み取り扱いデバイスの通信ユニットと通信するように構成された通信ユニットをさらに備える、請求項１から１０のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項12】
前記システムは、格子フレームワークと、前記格子フレームワークに隣接するサービスエリアとを備える保管施設で使用するためのものであり、前記ハウジングは、前記支持構造上で前記格子フレームワーク上の第１のポジションから前記サービスエリア上の第２のポジションに移動可能であるように構成される、請求項１から１１のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項13】
前記支持構造は、前記サービスエリア上に部分的に伸長する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項14】
前記支持構造は、前記支持構造を前記格子フレームワークに固定して取り付けるように構成されたクランプをさらに備える、請求項１から１３のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項15】
前記クランプは、前記支持構造が前記格子フレームワークと共に移動可能であるように構成される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項16】
前記支持構造は、前記ロボット荷積み取り扱いデバイスが前記充電ユニットから外れることに続いて、前記支持構造に対して垂直に前記ハウジングを移動するように構成された第３のばねをさらに備える、請求項１から１５のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項17】
前記システムは、複数のハウジングを備え、前記複数のハウジングは、単一の支持構造上で支持される、請求項１から１６のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項18】
保管システムであって、Ｘ方向に伸長する平行レールまたは軌道の第１のセット、および、複数の格子空間を備える格子パターンを形成するために実質的に水平な面内において前記第１のセットに横のＹ方向に伸長する平行レールまたは軌道の第２のセットと、
前記レールの下に位置付けられ、各スタックが単一の格子空間のフットプリント内に位置付けられるように構成されているコンテナの複数のスタックと、
前記レール上の前記スタックの上方で、前記Ｘ方向および前記Ｙ方向に横に選択的に移動するように構成された少なくとも１つのロボット荷積み取り扱いデバイスと、
請求項１から１７のうちのいずれか１項に記載のシステムと、を備える、保管システム。
【請求項19】
前記少なくとも１つのロボット荷積み取り扱いデバイスは、前記保管システム中の単一の格子空間のみを占有するフットプリントを有し、１つの格子空間を占有するロボット荷積み取り扱いデバイスは、隣接する格子空間を占有する、または、前記隣接する格子空間を前記Ｘ方向および前記Ｙ方向に横断するロボット荷積み取り扱いデバイスを妨害しない、請求項１８に記載の保管システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、一般的には、ロボット荷積み取り扱いデバイスの分野に関し、より詳細には、ロボット荷積み取り扱いデバイスを充電するための装置および方法に関する。
【背景】
【0002】
ＰＣＴ公開番号ＷＯ２０１５／１８５６２８Ａ（Ｏｃａｄｏ）は、既知の保管および履行システムを説明しており、容器またはコンテナのスタックは、格子フレームワーク構造内に構成されている。容器またはコンテナは、格子フレーム構造の最上部に位置付けられている軌道上で動作する積み荷取り扱いデバイスによってアクセスされる。このタイプのシステムは、添付の図面の図１－図３に概略的に図示される。
【0003】
図１および図２において示しているように、容器１０として知られている積み重ね可能なコンテナは、スタック１２を形成するように、互いの上部に積み重ねられている。スタック１２は、倉庫または製造環境において格子フレームワーク構造１４中に構成されている。図１は、格子フレームワーク構造１４の概略的な斜視図であり、図２は、フレームワーク構造１４内に構成されている容器１０のスタック１２を示している上面から見下ろした図である。各容器１０は、典型的に、（示されていない）複数の製品アイテムを保持しており、容器１０内の製品アイテムは、完全に同じであるかもしれず、または、用途に依存する異なる製品タイプのものであるかもしれない。
【0004】
格子フレームワーク構造１４は、水平の部材１８、２０を支持する複数の直立部材１６を備えている。第１のセットの平行水平部材１８が、直立部材１６により支持された複数の水平格子構造を形成するために第２のセットの平行水平部材２０に対して垂直に位置付けられる。部材１６、１８、２０は、典型的には金属から製造される。格子フレームワーク構造１４は、容器１０のスタック１２の水平移動に対してガードし、容器１０の垂直の移動を誘導するように、容器１０は、格子フレームワーク構造１４の部材１６、１８、２０の間で積み重ねられている。
【0005】
格子フレームワーク構造１４の最上レベルは、スタック１２の最上部に渡って格子パターンで位置付けられたレール２２を含む。さらに図３を参照すると、レール２２は、複数のロボット荷積み取り扱いデバイス３０を支持する。平行レール２２の第１のセット２２ａが、格子フレームワーク構造１４の最上部に渡って第１の方向（例えば、Ｘ方向）へのロボット荷積み取り扱いデバイス３０の移動を誘導し、第１のセット２２ａに対して垂直に構成された平行レール２２の第２のセット２２ｂは、第１の方向に対して垂直な第２の方向（例えば、Ｙ方向）へのロボット荷積み取り扱いデバイス３０の移動を誘導する。この方法において、レール２２は、水平Ｘ－Ｙ平面における、２次元での横方向のロボット荷積み取り扱いデバイス３０の移動を可能にするので、ロボット荷積み取り扱いデバイス３０は、スタック１２のうちのいずれか上のポジションに移動できる。
【0006】
既知のロボット荷積み取り扱いデバイス３０は、参照によりここに組み込まれるＰＣＴ特許公開番号ＷＯ２０１５／０１９０５５号（Ｏｃａｄｏ）に記載されており、各ロボット荷積み取り扱いデバイス３０は、格子フレームワーク構造１４の１つの格子空間のみをカバーする。
【0007】
図１－３には示されていないが、ロボット荷積み取り扱いデバイス３０は、動作の間、バッテリーによって電力供給される。ロボット荷積み取り扱いデバイス３０が図４中に示す充電ステーション２５によって格子フレームワーク構造上で動作する間に、バッテリーは再充電される。充電ステーション２５は、格子フレームワーク構造に近接した構造に固定され、格子構造の縁で公称格子セルに伸長する。充電ステーション２５は、充電ステーション２５に対するポジションに固定された充電端子２９を備える充電ヘッド３１を備える。ロボット荷積み取り扱いデバイス３０は、充電ヘッド３１が位置付けられる格子セルの上方に移動するように命令されることによって充電されてもよい。ロボット荷積み取り扱いデバイス３０が格子セル内に移動すると、図５中に示すロボット荷積み取り扱いデバイス３０の上面４６上の充電端子パッド４９と充電ヘッド３１の充電端子２９との間で接触が行われる。充電は、充電端子２９から、ロボット荷積み取り扱いデバイス３０の上面４６に位置する充電端子パッド４９を通して、ロボット荷積み取り扱いデバイス３０に伝えられる。加えて、充電端子２９のうちのいくつかは、充電の間にデータ転送のために使用されてもよい。図５は、ロボット荷積み取り扱いデバイス３０の手動移動のために使用される吊り上げ要素４７を示す。吊り上げ要素４７は、下側４８を形成する球根状ヘッドの下の切り落としを備える。吊り上げ要素４７は、格子セルからロボット荷積み取り扱いデバイス３０を持ち上げるための吊り上げ装置の取り付けを可能とするように設計されている。
【0008】
しかしながら、充電ステーション２５には多くの問題がある。特に、充電ステーション２５へのロボット荷積み取り扱いデバイス３０の移動により、充電端子２９とロボット荷積み取り扱いデバイス３０との間にクランプ力が存在する。しかしながら、この力の大きさは、ある期間にわたって問題を引き起こすことがある。例えば、充電ステーション２５が上方に位置付けられている格子セル内にロボット荷積み取り扱いデバイス３０が繰り返し入ることは、充電ステーション２５の疲労を引き起こし、これは、その後、充電ヘッド３１および支持構造の保守または交換を必要とする。さらに、ロボット荷積み取り扱いデバイス３０の移動によって引き起こされる格子フレームワーク構造１４の振動は、充電ステーション２５の充電端子２９とロボット荷積み取り扱いデバイス３０との間の位置合わせに悪影響を及ぼす。さらに、格子セルの損傷、摩耗、および素材クリープは、充電端子２９と充電パッド端子４９との間の位置合わせ問題を引き起こし、充電端子２９と接触するロボット荷積み取り扱いデバイス３０の能力に悪影響を及ぼす。同様に、格子フレームワーク構造１４および充電ステーション２５の両方の製造における公差、および／または、充電ステーション２５に関する格子フレームワーク構造１４の設置位置合わせのわずかな変動、および／または、充電ステーション２５に関する格子フレームワーク構造１４の熱膨張も、位置合わせの問題を引き起こすことがあり、これは、充電端子２９と接触するロボット荷積み取り扱いデバイス３０の能力に悪影響を及ぼす。
【0009】
さらに、充電端子２９は時間とともに摩耗し、したがって定期的な修理または修繕を必要とする。しかしながら、充電端子２９の保守は、格子フレームワーク構造１４の上部での人間の介入を必要とし、これは、格子フレームワーク構造１４の上部のロボット荷積み取り扱いデバイス３０が、それらを動作不能にする「セーフモード」にある場合にのみ実行されることができる。これは、システム全体の生産の損失につながる。
【発明の概要】
【0010】
問題を考慮して、本発明は、充電端子２９が受ける摩耗／損傷を低減する充電ステーションを提供し、充電端子２９のより容易な修理を達成することができる解決策を提供することを目的とする。
【0011】
一般的に、本発明は、充電ヘッド３６がロボット荷積み取り扱いデバイス３０の上面４６上の充電パッド４９に向かって引き寄せられる充電ステーションを導入する。
【0012】
本発明は、格子フレームワークの上で動作するロボット荷積み取り扱いデバイスのための充電ユニットを提供する。充電ユニットは、ロボット荷積み取り扱いデバイスの吊り上げ要素とインターフェースするように構成された複数の外形部分（profiled sections）と、ロボット荷積み取り扱いデバイスに電力を転送するように構成された電力転送手段とを備える。
【0013】
本発明はまた、ハウジングを備えるシステムを提供する。ハウジングは、前述のような充電ユニットを備える。システムは、格子フレームワークに固定して取り付けられた支持構造をさらに備え、支持構造は、格子フレームワークの上にハウジングを位置付けるように構成される。
【0014】
本発明は、保管システムも提供し、保管システムは、Ｘ方向に伸長する平行レールまたは軌道の第１のセット、および、複数の格子空間を備える格子パターンを形成するために実質的に水平な面内において第１のセットに横のＹ方向に伸長する平行レールまたは軌道の第２のセットを備える。複数のコンテナのスタックは、レールの下に位置付けられ、各スタックが単一の格子空間のフットプリント内に位置付けられるように構成されている。保管システムは、少なくとも１つの輸送デバイスをさらに備え、少なくとも１つの輸送デバイスは、レール上のスタックの上方で、Ｘ方向およびＹ方向に横に選択的に移動するように構成されている。保管システムは、前述のシステムをさらに備える。
【0015】
本発明はまた、充電ユニットを使用してロボット荷積み取り扱いデバイスを充電する方法を提供し、ロボット荷積み取り扱いデバイスは、格子フレームワークの上で動作し、充電ユニットは、複数の外形部分および電力転送手段を備える。方法は、ロボット荷積み取り扱いデバイスの吊り上げ要素と複数の外形部分との間でインターフェースすることを通して、充電ユニットをロボット荷積み取り扱いデバイスの上面に位置合わせするステップと、電力転送手段を通して、ロボット荷積み取り扱いデバイスに電力を伝えるステップとを備える。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【詳細な説明】
【0017】
図６は、電力転送コンポーネント６０と、第１の外形部分４１および第２の外形部分４３を備える取り外し可能な要素６２とを備える、上から見たカートリッジ４５を示す。カートリッジ４５は、ロボット荷積み取り扱いデバイス３０が充電される格子セルの上方の中央に構成される。前述のように、図５は、ロボット荷積み取り扱いデバイス３０の上面４６を示す。ロボット荷積み取り扱いデバイス３０の上面４６は、下側４８とともに吊り上げ要素４７を備える。したがって、ロボット荷積み取り扱いデバイス３０がカートリッジ４５の下の格子セル５６に入ると、カートリッジ４５の第１の外形部分４１は、ロボット荷積み取り扱いデバイス３０の吊り上げ要素４７と相互作用する。吊り上げ要素４７とロボット荷積み取り扱いデバイス３０との相互作用は、カートリッジ４５を、ロボット荷積み取り扱いデバイス３０の上面４６上の充電パッド４９の上の所望のポジションに移動させる。カートリッジ４５の1つの移動は、カートリッジ４５の第１の外形部分４１と、ロボット荷積み取り扱いデバイス３０の上面４６上の吊り上げ要素４７の下側４８との相互作用による。ロボット荷積み取り扱いデバイス３０がカートリッジ４５の下の格子セル５６内に移動すると、カートリッジ４５の第１の外形部分４１とロボット荷積み取り扱いデバイス３０の上面４６上の吊り上げ要素４７の下側４８との間の接触は、カートリッジ４５をロボット荷積み取り扱いデバイス３０に向けて移動させる。同様に、ロボット荷積み取り扱いデバイス３０がカートリッジ４５の下の格子セル５６内に移動すると、カートリッジ４５の第２の外形部分４３とロボット荷積み取り扱いデバイス３０の上面４６上の吊り上げ要素４７との間の接触は、カートリッジ４５をロボット荷積み取り扱いデバイス３０に向けて水平移動させる。
【0018】
したがって、本発明は、有利には、ロボット荷積み取り扱いデバイス３０の吊り上げ要素４７が、ロボット荷積み取り扱いデバイス３０の上面４６によるカートリッジ４５のクランプ量を決定するように構成されている。このようにして、カートリッジ４５および／またはロボット荷積み取り扱いデバイス３０の上面４６に対する損傷／摩耗が最小限に抑えられる。具体的には、充電端子２９とロボット荷積み取り扱いデバイス３０の上面４６との間のそのままの（crude）クランプ力に依存する代わりに、カートリッジ４５へのロボット荷積み取り扱いデバイス３０の進入スピードが、第１の外形部分４１と吊り上げ要素４７との間の相互作用に依存することによってクランプ力の強度を決定する。さらに、第１の外形部分４１の断面を変化させることによって、特定の用途によって必要とされるように、ロボット荷積み取り扱いデバイス３０に作用するクランプ力をカスタマイズすることができる。
【0019】
しかしながら、吊り上げ要素４７の下側４８からカートリッジ４５への衝撃があることから、取り外し可能な要素６２の第１の外形部分４１および第２の外形部分４３は、動作の間に摩耗するだろう。取り外し可能要素６２は、充電端子２９のケースのように、必ずしも高導電性素材から作製される必要がないことから、これは、充電ステーション２５の重要なウェアラブルコンポーネントである充電端子２９にとって好ましい。カートリッジ４５の取外し可能な要素６２は、迅速に低コストで交換可能である。代替的に、カートリッジ４５の第１および第２の外形部分４１、４３は、より硬い素材から作られてもよく、それによって摩耗を制限する。さらに、電力転送コンポーネント６０は、カートリッジ４５内の取り外し可能なコンポーネントである。カートリッジ４５からの電力転送コンポーネント６０の取り外しを容易にするために、電力転送コンポーネント６０に電力を供給する手段（図示せず）は、修理中に簡単な方法で係合解除および係合を可能にするコネクタを含む。電力を供給する手段は、電力転送コンポーネント６０に電力を供給することができる任意の手段である。
【0020】
図７は、電力転送ユニット６０が定位置にない場合に、下から見たカートリッジ４５を示している。使用する際、電力転送ユニット６０は空洞６１を占有する。ロボット荷積み取り扱いデバイス３０がカートリッジ４５の下の格子セルに入り、カートリッジ４５がロボット荷積み取り扱いデバイス３０の上面４６上の充電パッド４９に向かって引き寄せられると、電力転送ユニット６０と充電パッド４９との間に接触が行われる。電力転送ユニット６０は、ロボット取り扱いデバイス３０の上面４６上の充電パッド４９と接触する電力転送ユニット６０の衝撃を減少させるように、ばね式であってもよい。
【0021】
ロボット荷積み取り扱いデバイス３０の上面４６に位置する充電端子パッド４９を通して充電端子２９からロボット荷積み取り扱いデバイス３０に伝えられる充電は、格子フレームワーク構造１４の任意の縁に沿ってロボット荷積み取り扱いデバイス３０の充電を可能にすることから有利であり、特徴は、ロボット荷積み取り扱いデバイス３０の一方の側に位置付けられている充電端子に充電が伝えらえる場合には不可能である。
【0022】
図７は、カートリッジ４５がその下側に複数の充電端子４０を備えることを示す。ロボット取り扱いデバイス３０がカートリッジ４５の下の格子セルに入り、カートリッジ４５がロボット荷積み取り扱いデバイス３０の上面４６上の充電パッド４９に向けて引き寄せられると、充電端子４０と充電パッド４９との間で接触が行われる。充電端子４０は、ロボット取り扱いデバイス３０の上面４６上の充電パッド４９と接触する充電端子４０の衝撃を減少させるように、ばね式であってもよい。充電端子４０は、充電の間のアーク放電防止またはデータ転送を目的としてもよい。図７では、４つの充電端子４０が示されているが、任意の構成で、任意の数の充電端子４０が存在してもよい。同様に、任意の構成で、カートリッジ４５に組み込まれた任意の数の電力転送ユニット６０があってもよい。電力転送ユニット６０は、その移動において充電端子４０と類似しており、充電の間にロボット荷積み取り扱いデバイス３０にこれらが電力を供給する点で区別される。
【0023】
本発明の代替的な実施形態では、電力転送手段４５は、電力転送手段４５とロボット荷積み取り扱いデバイスとの間の物理的接触を必要としない誘導電力転送手段を備えていてもよい。したがって、カートリッジ４５が受ける摩耗は、電力転送手段４５とロボット荷積み取り扱いデバイスとの間の物理的接触の除去により低減される。同様に、非接触充電の他の方法が、電力転送手段４５の代替として認識される。
【0024】
図８は、カートリッジ４５および間隙４２ａ、４２ｂを備えるハウジング３６を備える充電ヘッド３７の断面図を示している。したがって、カートリッジ４５はハウジング３６内で適合し、ハウジング３６は、カートリッジ４５がハウジング３６に対して垂直に移動できないようにカートリッジ４５を支持するが、カートリッジ４５はハウジング３６内で水平方向に移動可能である。上述したように、ロボット荷積み取り扱いデバイス３０の吊り上げ要素４７の下側４８がカートリッジ４５の第２の外形部分４３と接触する結果として、水平移動が強制される。オプション的に、間隙４２ａ、４２ｂのそれぞれは、充電ヘッド３７の下の格子セルからのロボット荷積み取り扱いデバイス３０が外れることに続いて、ハウジング３６内でカートリッジ４５を中心に置くためのばね機構（図示せず）を備えてもよい。
【0025】
オプション的に、通信デバイス３９は、ハウジング３６またはカートリッジ４５に据え付けられ、ロボット荷積み取り扱いデバイス３０と通信するように構成されてもよい。最適なデータ転送のために、データ通信デバイス３９は、ロボット荷積み取り扱いデバイス３０の上面４６上の対応するデータ通信デバイスと位置合わせされる必要がある。有利なことに、カートリッジ４５が（バッテリー充電の目的で）ロボット荷積み取り扱いデバイス３０と正確に位置合わせする能力により、この位置合わせを使用して、通信デバイス３９をロボット荷積み取り扱いデバイス３０の上面４６上の対応するデータ通信デバイスとの最適な位置合わせを提供できる。
【0026】
図９は、充電ヘッド３７とキャリッジ３５との間のばね機構３８を通して、キャリッジ３５に据え付けられた充電ヘッド３７を示す。ばね機構３８は、キャリッジ３５に対する充電ヘッド３７の垂直移動を可能にする。ばね機構３８として示されているが、空気圧またはゲルのような他の実施形態を使用して同様の効果を得ることも考えられる。ロボット荷積み取り扱いデバイス３０が充電ヘッド３７の下の格子セル５６内に移動すると、カートリッジ４５の第１の外形部分４１とロボット荷積み取り扱いデバイス３０の上面４６上の吊り上げ要素４７の下側４８との間の接触は、ロボット荷積み取り扱いデバイス３０に向けてキャリッジ３５に対する充電ヘッド３７の垂直移動をもたらす。ばね機構３８は、この垂直移動の衝撃を吸収し、充電に続いて充電ヘッド３７をキャリッジ３５に近いポジションに戻す。この効果は、充電器ヘッド３７の下の格子セルに入る次のロボット荷積み取り扱いデバイス３０が、カートリッジ４５の充電端子４０と最初に接触するのではなく、代わりにカートリッジ４５の第１の外形部分４１と接触することである。さらに、ばね機構３８のばね定数を変化させることによって、ロボット荷積み取り扱いデバイス３０に作用するクランプ力を、特定の用途によって必要とされるようにカスタマイズすることができる。
【0027】
図９はまた、アタッチメント６０（この例ではダボおよびピンを備える）を示し、これにより、カートリッジ４５が正しい向きでハウジング３６に嵌合することを確実にする。この例では、物理的ブロック（カートリッジ４５に取り付けられたダボ）は、カートリッジ４５が正しく設置されない限り、充電ヘッド３７の組み立ての間に、エンドプレートコンポーネント６３のハウジング３６への嵌合を防ぐ。
【0028】
図９はまた、エンドプレート６３の取り外しに続いて、カートリッジ４５をハウジング３６から容易に取り外すことができることを示す。ハウジング３６内で水平に移動可能であるカートリッジ４５の設計は、エンドプレート６３の取り外しに続いて、カートリッジ４５がハウジングから容易に取り外し可能であり、カートリッジ４５の容易な修理を可能にすることを意味する。
【0029】
カートリッジ４５がハウジング３６内で水平に移動可能であることを容易にするために、カートリッジ４５は、好ましくは、低摩擦素材、例えばポリマーから作製されてもよい。代替的に、ハウジング３６またはカートリッジ４５は、好ましくは、ハウジング３６内でのカートリッジ４５の水平移動を容易にするために、転がりまたは滑りインターフェース、例えばベアリングを含んでもよい。
【0030】
図９はまた、充電ヘッド３７をキャリッジ３５に据え付けることができるハウジング３６のエリア５８を示す。エリア５８は、充電ヘッド３７のキャリッジ３５への固定ポジションの変化を可能にするために、ハウジング３６の上面全体を取り囲むことができる。
【0031】
別の実施形態では、ハウジング３６は、倉庫の天井から吊り下げられた構造物に据え付けられてもよい。これは、格子フレームワーク構造１４上の任意のポジションでロボット荷積み取り扱いデバイス３０を充電することができるという利点をもたらす。
【0032】
図１０は、２つの充電ヘッド３７をキャリッジ３５に据え付ける１つの例を示す。各充電ヘッド３７は、キャリッジ３５に対して別々に移動可能であり、したがって、複数の充電ヘッド３７を単一の支持構造に据え付けることができ、それによって、必要な支持構造の数を減らすことができる。
【0033】
図１１は、主構造３４と、滑車システム５５と、クランプ３３と、キャリッジ３５と、充電ヘッド３７とを備える充電ステーション２６を示す。主構造３４は、キャリッジ３５が移動可能なレールまたはガイド（図示せず）を備えることができる。滑車システム５５は、手動または自動操作の下でキャリッジ３５を操作して、レールまたはガイド上の主構造３４の部分に沿って、格子フレームワーク構造１４から離れた安全なポジションにキャリッジ３５を移動させることができる。キャリッジ３５を後退させることは、格子フレームワーク構造１４から離れた安全なポジションからキャリッジ３５に取り付けられたコンポーネントの修理を可能にするので有利である。クランプ３３は、充電ステーション２６の主構造３４を格子フレームワーク構造１４の任意の縁に取り付ける。クランプ３３は、格子フレームワーク構造１４を形成する２つの垂直直立構造１６に取り付けられる。充電ステーション２６を格子フレームワーク構造１４に取り付けて、単に格子フレームワーク構造１４に近接しないことによって、クランプ３３が充電ステーション２６を格子フレームワーク構造１４と共に効果的に移動することから、別の方法では位置合わせの問題を引き起こす製造／設置および／または熱膨張による格子フレームワーク構造１４中の公差を解決することができる。
【0034】
主構造３４は、キャリッジ３５および充電ヘッド３７のためのマウントであってもよい。主構造３４は、主構造３４に取り付けることができる他の何らかのデバイスのためのマウントとして使用することもできる。格子フレームワーク構造１４に取り付けられ、それとともに移動可能であることから利益を得るであろうデバイスは、冷蔵ユニット、ロボットピッキングアーム、ロボット荷積み取り扱いデバイス３０修理ユニット、および／または、ドローンデバイスのためのマウントを含むことができる。
【0035】
図１２は、格子フレームワーク構造１４の垂直部材１６の直立面５１に嵌合する摩擦嵌合クランプ５２であってもよいクランプ３３の上から見下ろした図を示す。このケースのクランプ３３は、２つの対向するプレートを有し、これらのプレートは、摩擦嵌合を通して、２つの側で格子フレームワーク構造１４の垂直部材１６の直立面５１を把持する。動作中、充電ステーション２６の主構造３４は、格子セル５６上のポジションに伸長する。動作中、充電ヘッド３７は格子セル５６の上方のポジションにある。充電ステーション２６の後部への人間のアクセスを可能にするプラットフォーム５４が、格子フレームワーク構造１４に近接して存在する。
【0036】
図１３は、格子フレームワーク構造１４に取り付けられた充電ステーション２６を示し、キャリッジ３５は、安全バリア５３の後ろの安全なポジションに後退している。後退しているキャリッジ３５を収容するために、電力転送ユニット６０に電力を供給する手段は、好ましくは可撓性である。後退したポジションでは、充電ヘッド３７およびカートリッジ４５の交換可能部分６２、充電端子４０、ならびにそこに含まれる電力転送ユニット６０は、格子フレームワーク構造１４に近接する構造５４上に立つ人間によって修理可能である。これは、格子フレームワーク構造１４の上で動作不能にされなければならないロボット荷積み取り扱いデバイス３０の問題を解決し、その結果、システムは、依然として、充電ヘッド３７の修理の間に生産可能である。オプション的に、主構造３４は、キャリッジ３５を主構造３４に沿って規定された点でその動作可能なポジションに固定するためのロック機構を備えることができる。ロック機構は、構造５４上に立っている人間によって手動で操作されてもよいが、予測できるように、これは自動化されてもよい。
【修正およびバリエーション】
【0037】
本発明の範囲から逸脱することなく、上述の実施形態に多くの修正およびバリエーションを行うことができる。
【0038】
本明細書では、コンテナまたはこれに類するものを搬送するように構成されたロボット荷積み取り扱いデバイスを説明したが、他のタイプのロボットデバイスも、ここで説明する充電ステーションと互換性があると想定される。例えば、ロボット清掃デバイス、ロボット回収デバイスまたはこれらに類するものは、ここで説明した充電ステーションを使用して充電できることが想定される。
【0039】
本発明の実施形態の前述の説明は、実例および説明の目的で提示されている。本発明を開示したまさにその形態に網羅するまたは限定することを意図してはいない。本発明の精神および範囲から逸脱することなく、修正およびバリエーションを行うことができる。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記する。
［１］ 格子フレームワークの上で動作するロボット荷積み取り扱いデバイスのための充電ユニットであって、
前記ロボット荷積み取り扱いデバイスの吊り上げ要素とインターフェースするように構成された複数の外形部分と、
前記ロボット荷積み取り扱いデバイスに電力を転送するように構成された電力転送手段と、を備える、充電ユニット。
［２］ 前記電力転送手段は、ロボット荷積み取り扱いデバイスに／からデータを転送するようにさらに構成されている、［１］に記載の充電ユニット。
［３］ 前記電力転送手段は、
前記電力転送手段が前記複数の外形部分に対して垂直に移動可能であるような第１のばねをさらに備える、［１］または［２］に記載の充電ユニット。
［４］ 前記ロボット荷積み取り扱いデバイスの前記吊り上げ要素と前記充電ユニットの前記複数の外形部分との間の接触は、前記ロボット荷積み取り扱いデバイスの上面の充電パッドが前記電力転送手段に接触する接触ポジションに向けて前記充電ユニットの垂直および水平整列をもたらす、［１］から［３］のうちのいずれか１項に記載の充電ユニット。
［５］ システムにおいて、
［１］から［４］のうちのいずれか１項に記載の充電ユニットを備えるハウジングと、 格子フレームワークに固定して取り付けられた支持構造と、を備え、前記支持構造は、前記格子フレームワークの上に前記ハウジングを位置付けるように構成されている、システム。
［６］ 前記ハウジングは、
前記充電ユニットが前記ハウジング内で水平に移動することを可能にするように構成されたポジショニング手段をさらに備える、［５］に記載のシステム。
［７］ 前記ポジショニング手段は、
前記ロボット荷積み取り扱いデバイスが前記充電ユニットから出ることに続いて、前記ハウジングに対して好ましいポジションに水平に移動することによって、前記充電ユニットが、前記ハウジング中で自動的に中心に戻るように構成された第２のばねをさらに備える、［６］に記載のシステム。
［８］ 前記ハウジングは、
前記ロボット荷積み取り扱いデバイスの通信ユニットと通信するように構成された通信ユニットをさらに備える、［５］から［７］のうちのいずれか１項に記載のシステム。
［９］ 前記システムは、格子フレームワークと、前記格子フレームワークに隣接するサービスエリアとを備える保管施設で使用するためのものであり、前記ハウジングは、前記支持構造上で前記格子フレームワーク上の第１のポジションから前記サービスエリア上の第２のポジションに移動可能であるように構成される、［５］から［８］のうちのいずれか１項に記載のシステム。
［１０］ 前記支持構造は、前記サービスエリア上に部分的に伸長する、［９］に記載のシステム。
［１１］ 前記支持構造は、
前記支持構造を前記格子フレームワークに固定して取り付けるように構成されたクランプをさらに備える、［５］から［１０］のうちのいずれか１項に記載のシステム。
［１２］ 前記クランプは、前記支持構造が前記格子フレームワークと共に移動可能であるように構成される、［１１］に記載のシステム。
［１３］ 前記支持構造は、
前記ロボット荷積み取り扱いデバイスが前記充電ユニットから出ることに続いて、前記支持構造に対して垂直に前記ハウジングを移動するように構成された第３のばねをさらに備える、［５］から［１２］のうちのいずれか１項に記載のシステム。
［１４］ 前記システムは、複数のハウジングを備え、前記複数のハウジングは、単一の支持構造上で支持される、［５］から［１３］のうちのいずれか１項に記載のシステム。
［１５］ 保管システムであって、
Ｘ方向に伸長する平行レールまたは軌道の第１のセット、および、複数の格子空間を備える格子パターンを形成するために実質的に水平な面内において前記第１のセットに横のＹ方向に伸長する平行レールまたは軌道の第２のセットと、
前記レールの下に位置付けられ、各スタックが単一の格子空間のフットプリント内に位置付けられるように構成されているコンテナの複数のスタックと、
前記レール上の前記スタックの上方で、前記Ｘ方向および前記Ｙ方向に横に選択的に移動するように構成された少なくとも１つの輸送デバイスと、
［５］から［１４］のうちのいずれか１項に記載のシステムと、を備える、保管システム。
［１６］ 前記少なくとも１つの輸送デバイスは、前記保管システム中の単一の格子空間のみを占有するフットプリントを有し、１つの格子空間を占有する輸送デバイスは、隣接する格子空間を占有する、または、前記隣接する格子空間を前記Ｘ方向および前記Ｙ方向に横断する輸送デバイスを妨害しない、［１５］に記載の保管システム。
［１７］ 充電ユニットを使用して、ロボット荷積み取り扱いデバイスを充電する方法であって、 前記ロボット荷積み取り扱いデバイスは、格子フレームワークの上で動作し、
前記充電ユニットは、複数の外形部分と電力転送手段とを備え、
前記方法は、
前記ロボット荷積み取り扱いデバイスの吊り上げ要素と前記複数の外形部分との間でインターフェースすることを通して、前記充電ユニットを前記ロボット荷積み取り扱いデバイスの上面に位置合わせするステップと、
前記電力転送手段を通して、前記ロボット荷積み取り扱いデバイスに電力を伝えるステップと、を備える、方法。
［１８］ 前記ロボット荷積み取り扱いデバイスに電力を伝えた後に、前記充電ユニットを好ましいポジションに戻すステップをさらに備える、［１７］に記載の方法。
［１９］ 前記ロボット荷積み取り扱いデバイスに／からデータを転送するステップをさらに備える、［１７］または［１８］に記載の方法。
［２０］ 前記充電ユニットを前記格子フレームワーク上の第１のポジションから前記格子フレームワークに隣接するサービスエリア上の第２のポジションに移動するステップをさらに備える、［１７］から［１９］のうちのいずれか１項に記載の方法。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記する。
［１］ 格子フレームワークの上で動作するロボット荷積み取り扱いデバイスのための充電ユニットであって、
前記ロボット荷積み取り扱いデバイスの吊り上げ要素とインターフェースするように構成された複数の外形部分と、
前記ロボット荷積み取り扱いデバイスに電力を転送するように構成された電力転送手段と、を備える、充電ユニット。
［２］ 前記電力転送手段は、ロボット荷積み取り扱いデバイスに／からデータを転送するようにさらに構成されている、［１］に記載の充電ユニット。
［３］ 前記電力転送手段は、
前記電力転送手段が前記複数の外形部分に対して垂直に移動可能であるような第１のばねをさらに備える、［１］または［２］に記載の充電ユニット。
［４］ 前記ロボット荷積み取り扱いデバイスの前記吊り上げ要素と前記充電ユニットの前記複数の外形部分との間の接触は、前記ロボット荷積み取り扱いデバイスの上面の充電パッドが前記電力転送手段に接触する接触ポジションに向けて前記充電ユニットの垂直および水平整列をもたらす、［１］から［３］のうちのいずれか１項に記載の充電ユニット。
［５］ システムにおいて、
［１］から［４］のうちのいずれか１項に記載の充電ユニットを備えるハウジングと、 格子フレームワークに固定して取り付けられた支持構造と、を備え、前記支持構造は、前記格子フレームワークの上に前記ハウジングを位置付けるように構成されている、システム。
［６］ 前記ハウジングは、
前記充電ユニットが前記ハウジング内で水平に移動することを可能にするように構成されたポジショニング手段をさらに備える、［５］に記載のシステム。
［７］ 前記ポジショニング手段は、
前記ロボット荷積み取り扱いデバイスが前記充電ユニットから出ることに続いて、前記ハウジングに対して好ましいポジションに水平に移動することによって、前記充電ユニットが、前記ハウジング中で自動的に中心に戻るように構成された第２のばねをさらに備える、［６］に記載のシステム。
［８］ 前記ハウジングは、
前記ロボット荷積み取り扱いデバイスの通信ユニットと通信するように構成された通信ユニットをさらに備える、［５］から［７］のうちのいずれか１項に記載のシステム。
［９］ 前記システムは、格子フレームワークと、前記格子フレームワークに隣接するサービスエリアとを備える保管施設で使用するためのものであり、前記ハウジングは、前記支持構造上で前記格子フレームワーク上の第１のポジションから前記サービスエリア上の第２のポジションに移動可能であるように構成される、［５］から［８］のうちのいずれか１項に記載のシステム。
［１０］ 前記支持構造は、前記サービスエリア上に部分的に伸長する、［９］に記載のシステム。
［１１］ 前記支持構造は、
前記支持構造を前記格子フレームワークに固定して取り付けるように構成されたクランプをさらに備える、［５］から［１０］のうちのいずれか１項に記載のシステム。
［１２］ 前記クランプは、前記支持構造が前記格子フレームワークと共に移動可能であるように構成される、［１１］に記載のシステム。
［１３］ 前記支持構造は、
前記ロボット荷積み取り扱いデバイスが前記充電ユニットから出ることに続いて、前記支持構造に対して垂直に前記ハウジングを移動するように構成された第３のばねをさらに備える、［５］から［１２］のうちのいずれか１項に記載のシステム。
［１４］ 前記システムは、複数のハウジングを備え、前記複数のハウジングは、単一の支持構造上で支持される、［５］から［１３］のうちのいずれか１項に記載のシステム。
［１５］ 保管システムであって、
Ｘ方向に伸長する平行レールまたは軌道の第１のセット、および、複数の格子空間を備える格子パターンを形成するために実質的に水平な面内において前記第１のセットに横のＹ方向に伸長する平行レールまたは軌道の第２のセットと、
前記レールの下に位置付けられ、各スタックが単一の格子空間のフットプリント内に位置付けられるように構成されているコンテナの複数のスタックと、
前記レール上の前記スタックの上方で、前記Ｘ方向および前記Ｙ方向に横に選択的に移動するように構成された少なくとも１つの輸送デバイスと、
［５］から［１４］のうちのいずれか１項に記載のシステムと、を備える、保管システム。
［１６］ 前記少なくとも１つの輸送デバイスは、前記保管システム中の単一の格子空間のみを占有するフットプリントを有し、１つの格子空間を占有する輸送デバイスは、隣接する格子空間を占有する、または、前記隣接する格子空間を前記Ｘ方向および前記Ｙ方向に横断する輸送デバイスを妨害しない、［１５］に記載の保管システム。
［１７］ 充電ユニットを使用して、ロボット荷積み取り扱いデバイスを充電する方法であって、 前記ロボット荷積み取り扱いデバイスは、格子フレームワークの上で動作し、
前記充電ユニットは、複数の外形部分と電力転送手段とを備え、
前記方法は、
前記ロボット荷積み取り扱いデバイスの吊り上げ要素と前記複数の外形部分との間でインターフェースすることを通して、前記充電ユニットを前記ロボット荷積み取り扱いデバイスの上面に位置合わせするステップと、
前記電力転送手段を通して、前記ロボット荷積み取り扱いデバイスに電力を伝えるステップと、を備える、方法。
［１８］ 前記ロボット荷積み取り扱いデバイスに電力を伝えた後に、前記充電ユニットを好ましいポジションに戻すステップをさらに備える、［１７］に記載の方法。
［１９］ 前記ロボット荷積み取り扱いデバイスに／からデータを転送するステップをさらに備える、［１７］または［１８］に記載の方法。
［２０］ 前記充電ユニットを前記格子フレームワーク上の第１のポジションから前記格子フレームワークに隣接するサービスエリア上の第２のポジションに移動するステップをさらに備える、［１７］から［１９］のうちのいずれか１項に記載の方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】