三維自動揀選模塊的制作方法

專利名稱：三維自動揀選模塊的制作方法
技術領域：
本申請總體涉及材料處理系統并且更具體地但不排他地 涉及三維材:扦處理系統以及利用該系統的技術。
背景技術：
在分配中心揀選產品以便完成訂單在歷史上就已經是勞 動最密集的過程之一。對于人工操作者而言，揀選動作是單調的。這 導致了質量問題(如錯誤揀選)、高的雇員流動以及不一致的生產量。 此外，對于人工操作者而言， 一些環境可能是不舒適的或者甚至是有 害的，例如被用于存儲食物的商業冷庫。入庫和移除的周轉時間也是 另一個考慮因素。貨物越快地被處理并且被裝載到卡車、火車或其他 運輸4幾上，則分配中心可以服務更大的地理面積。例如，更快地裝載 和卸載卡車，則分配中心能夠服務更大的服務區域，這是因為卡車可 以在相同的時間內通過更大的距離。產品分配系統的另 一個當前問題 是產品貨棧空間。當房地產的成本持續增加時，最小化貨棧的占地面 積成為了更應考慮的問題。由于各種因素，大多數貨棧僅利用了它們的可用豎直空間 的 一部分，所述因素包括到達被存儲在更高水平面處的物品是存在有 限范圍的。已經提出了自動存取系統(經常被稱為ASRS或AS/RS) 形式的三維貨架系統來在豎直存儲貨架上存儲物品。然而，這些豎直 系統具有一些顯著的商業缺點。作為一個示例，吞吐量經常是這些豎 直系統所考慮的問題，因為移動附加的豎直尺寸可能會增加取出時 間。換言之，在大多數提出的系統中以快速且有效率的方式從貨架取 出物品是受限的。將貨架內的物品移動到它們可以被取出的位置也是 一個考慮因素。為了解決這個問題，貨架通常是非常窄的并且經常被設計成最多存儲一個或兩個貨盤或紙箱。因此，顯著地減小了給定貨 架的容量，這又減小了存儲空間利用率或效率。此外，這些系統的技 術復雜性易于導致顯著的停工期以及增大的維護費用。由于典型
ASRS設備的復雜性和自動性，關于怎樣處理物品以及可以利用這些 系統的類型而言，這些系統傾向于是剛性的。這樣的系統一般僅能夠 處理具有固定尺寸的貨盤或紙箱，這又限制了它們的靈活性。大體而 言，可以使用重力供貨或動力系統從貨架供給物品。重力供貨系統的 一個示例是被稱作為"A-框架"型存儲貨架的系統。通常，A-框架貨 架存儲的物品是輕的并且不像藥品那樣易于被壓碎。雖然在有限條件 下有用，不過A-框架不能被用于更大物品和/或易碎物品，例如電子 設備、食品等。另一方面，動力系統可以在大體平的傳送帶上存儲更 大物品。假定傳送裝置是大體平的，則物品可以被隔開從而避免因彼 此碰撞而導致損壞。然而，動力貨架系統并不經濟實用，因為堆放架 內的每個傳送裝置均需要大量馬達。傳送裝置馬達是昂貴的，并且豎 直堆放架內的每個水平面均包括多個獨立傳送裝置，而這些獨立傳送 裝置被傳送裝置馬達獨立地控制。應該認識到，與傳送裝置馬達相關 的費用會隨堆放架水平面數量的增加而增加。此外，當涉及大量馬達 時，至少一個馬達失效的可能性增加。此外，例如對馬達執行日常預 防維護的輔助花費可以使得這種系統價格過高。
因此，需要在本領域內進行改進。

發明內容
本發明的一個方面涉及存儲系統。該存儲系統包括以相對 方式放置的至少兩個存儲貨架。每個所述存儲貨架均包括兩個或更多 個水平面，所述水平面具有一個或更多個貨架傳送裝置，物品被存儲 在該貨架傳送裝置上。豎直運輸機被置于存儲貨架之間，并且豎直運 輸機包括一個或更多個機器人臂，所述機器人臂被固定于豎直運輸機 從而與豎直運輸機一致地豎直運動。升降機被構造成使豎直運輸機在 水平面之間豎直地運動，從而機器人臂可以將物品從貨架傳送裝置裝 載到豎直運輸機上。另一個方面涉及包括存儲貨架的存儲系統。存儲貨架包括 兩個或更多個貨架傳送裝置，物品被存儲在所述貨架傳送裝置上。傳
9送裝置驅動器被構造成沿存儲貨架運動從而為所述兩個或更多個貨 架傳送裝置提供動力。又一個方面涉及包括至少兩個存儲貨架的存儲系統。存儲 貨架以相對方式被放置，并且每個存儲貨架均包括兩個或更多個水平 面，所述水平面具有一個或更多個貨架傳送裝置，物品被存儲在所述 貨架傳送裝置上。豎直運輸機被置于存儲貨架之間。豎直運輸機包括 交叉帶傳送裝置，該交叉帶傳送裝置被構造成將物品從貨架傳送裝置 裝載到豎直運輸機上。升降機被構造成使豎直運輸機在水平面之間豎 直地運動。另一個方面關注如下技術，其中豎直運輸機在豎直方向沿
存儲貨架被抬升到第一豎直位置，其中該存儲貨架具有帶有第一貨架
傳送裝置的第一水平面。來自所述第一水平面處的所述第一貨架傳送
裝置的一個或多個第一物品被裝載到所述豎直運輸機上。在豎直運輸
機保持在第 一 豎直位置的同時， 一個或多個第二物品從第二貨架傳送
裝置裝載到所述豎直運輸機上，其中所述第二貨架傳送裝置位于不同 于第一水平面的第二水平面處。再一個方面關注如下技術，其中第一傳送裝置由傳送裝置 驅動器提供動力從而將第一傳送裝置上的第一物品導引到第一裝載 位置。傳送裝置驅動器運動到第二傳送裝置。第二傳送裝置由傳送裝 置驅動器提供動力從而將第二傳送裝置上的第二物品導引到第二裝 載位置。可以從詳細說明和所提供的附圖中顯而易見到本發明的
其他形式、目標、特征、方面、益處、優點和實施例。


圖1是根據一個實施例的三維存儲系統的立體圖。
圖2是圖1系統的俯視圖。
圖3是圖1系統的側視圖。
圖4是圖1系統的放大側視圖。
圖5是圖1系統的前端^L圖。圖6是圖1系統中使用的豎直運輸機的放大立體圖。
圖7是圖6豎直運輸機的橫截面圖。
圖8是圖6豎直運輸機的俯視圖。
圖9是圖6豎直運輸機的立體圖。圖IO是示出圖1系統中貨架傳送裝置怎樣被傳送裝置驅
動器提供動力的第 一示例的放大側視圖。圖ll是示出圖1系統中貨架傳送裝置怎樣被傳送裝置驅
動器提供動力的第二示例的放大側視圖。圖12是根據另一個實施例的傳送裝置驅動器的立體圖。
圖13是示出圖12傳送裝置驅動器和貨架傳送裝置之間的
々妾合的》文大側;現圖。圖15是根據再一實施例的傳送裝置驅動系統的放大圖。
圖16和圖17是示出裝載順序的各階段的圖1系統的部分
立體圖。圖18是根據又一實施例的三維存儲系統的前端視圖。
圖19是圖18系統的俯視圖。
圖20是圖18系統的橫截面圖。
圖21是圖18系統的放大前端視圖。
圖22是圖18系統的立體圖。圖23、圖24、圖25和圖26是示出裝載順序的各階段的 圖18系統的部分立體圖。圖27是根據另一個實施例的三維存儲系統的俯視圖。
圖28是圖27系統的放大前端視圖。
圖29是圖1系統中補給站的放大立體圖。
具體實施例方式為了有助于理解本發明原理，現在針對附圖所示實施例做 出說明并且特定語言被用于描述相同特征。不過應該理解的是，并不 因此限制本發明的范圍。通常認為，本發明相關領域的技術人員可以 想到所述實施例中的任何改型或進一步改進以及本發明原理的任意 進一步應用。雖然具體示出了本發明的一個實施例，不過相關領域的 技術人員可以顯而易見到為了清晰的目的，與本發明無關的一些普通 特征可以不凈皮示出。
為了方便讀者，首先應認識到，元件被第一次介紹時所處 的附圖通常由相應附圖標記中最左側的數字所指出。例如，由一百系 列的附圖標記(例如100、 101、 102、 103等)所代表的部件通常第 一次是參考圖l被討論的，而具有二百系列的附圖標記(例如200、 201、 202、 203等)的部件通常第一次是參考圖2被討論的。在一個實施例中，交叉帶傳送裝置系統圍繞豎直運輸機， 并且交叉帶傳送裝置系統被聯接到豎直運輸機的升降機部分，從而交 叉帶傳送裝置系統與豎直運輸機一致地豎直運動。交叉帶傳送裝置系 統包括多個分立傳送帶，這些傳送帶能夠單獨地或共同地傳送物品。 交叉帶傳送裝置系統中的各個傳送帶節段能夠繞豎直運輸機移動或 旋轉。交叉帶傳送裝置系統允許多個貨架位置被同時卸載并且允許搬 運箱被同時從兩側或多側填充。機器人臂可以被聯接到升降機以用于 移動更大物品和/或清除系統內的阻塞。在另一個實施例中，省去了交 叉帶傳送裝置系統，并且機器人臂被用于從各個貨架和搬運箱裝載/ 卸載物品。使用這個系統，交叉帶傳送裝置和機器人臂允許以高達4 或5倍于人工操作者的速度且以近似100%的準確率來揀選或放置物 品。因為省去了人工揀選者，因此顯著地減少了操作費用。為了減少所需傳送裝置馬達的數量，貨架中的各個傳送裝 置不需要專用傳送裝置馬達。而是，各個傳送裝置驅動馬達被移動就 位從而基于需要來致動貨架傳送裝置。在一個實施例中，傳送裝置驅 動馬達能夠沿豎直運輸才幾的兩側縱向地滑動或以其他方式運動，從而 獨立地為豎直運輸機當前所處的貨架水平面上的貨架傳送裝置提供動力。當豎直運輸機豎直運動時，傳送裝置驅動馬達與豎直運輸機一 致地豎直運動，以便給下一水平面上的傳送裝置提供動力。在另一實 施例中，傳送裝置驅動馬達能夠獨立于豎直運輸機豎直地運動。在又 一變型中，驅動馬達不豎直運動，而是系統具有專用于給每個貨架水 平面上的傳送裝置提供動力的 一 個或多個驅動馬達。也可以想到混合 系統，在該混合系統中，選定的傳送裝置(例如具有更重負載的傳送 裝置)具有專用的傳送裝置驅動馬達，并且其他傳送裝置共用公共的 傳送裝置驅動馬達。首先參考圖1、圖2、圖3、圖4和圖5描述根據本發明的 (許多實施例中的) 一個實施例的三維存儲系統100。如圖所示，圖 1示出了系統100的立體圖，并且圖2示出了系統100的俯^L圖。圖 3示出了系統100的完整側視圖。圖4示出了系統100的放大側視圖， 并且圖5示出了系統100的主視圖。參見圖1,系統100包括在豎直貨架102上的一系列傳送 裝置，所述豎直貨架102位于居中設置的豎直運輸機或輸送器104的 相對側。貨架102形成通道105，豎直運輸機104可以在該通道105 內豎直運動。在所示實施例中，進貨傳送裝置106和出貨傳送裝置108 位于豎直運輸機104的相對端。升降機UO被構造成使得豎直運輸機 104在貨架102之間的通道105內豎直運動。系統IOO還包括補給站 112,操作者在該補給站112內補充貨架102。所述實施例中的補給站 U2被構造成沿地板U6上的導軌114水平行進以及豎直行進，從而 補充貨架102。如下所述，可以以其他方式補充貨架102,例如經由 豎直運輸機104來補充。進貨傳送裝置106將搬運箱、紙箱、貨盤和/或其他類型 的箱118供應到豎直運輸機104。 一旦足夠數量的搬運箱118被裝載， 則升降機IIO將豎直運輸機104抬升到貨架102的一個或多個水平面， 在這些水平面處，物品120 (通常被稱作庫存單元(SKU))被裝載到 搬運箱118中。附加的襯板、薄襯紙和/或其他封裝材料和紙件也可以 被置于搬運箱118內。貨架102上的物品或庫存單元120可以包括單 個產品或組在一起的產品集合，例如在盒子中的產品。 一旦搬運箱118 被填充有所需物品120從而滿足它們的相應訂單，則升降機110使得 豎直運輸機104朝向地板116下降，從而搬運箱118可以被卸載到出貨傳送裝置108上。在所示實施例中，進貨傳送裝置106和出貨傳送 裝置108位于豎直運輸機104的相對端，不過這些傳送裝置可以按不 同方式來構造。作為一個示例，進貨傳送裝置106和出貨傳送裝置108 可以位于豎直運輸機104的相同側(圖27)。在另一示例中，進貨傳 送裝置106和出貨傳送裝置108的功能被結合到單一傳送裝置或傳送 線內，該傳送裝置或傳送線處理從豎直運輸機104裝載和卸載搬運箱 118。雖然圖中所示的傳送裝置是帶傳送裝置，不過應該認識到，也 可以使用其他類型的傳送裝置，例如輥、桶、鏈和推車-軌道傳送裝置， 這里僅列出一些示例。在所示實施例中，搬運箱H8以單一線路或單 列布置來定向，不過在其他實施例中，搬運箱118可以按并排或多列 的取向來定向，從而增加搬運箱118的密度。參考圖1、圖2和圖3，每個貨架102均具有一個或多個 豎直水平面122,物品120被存儲在所述豎直水平面122上。各水平 面122可以均勻或不均勻地間隔開。在圖1所示實施例中，水平面122 之間的豎直間隔在更高水平面處減小。這允許更大或更笨重的物品 120 (可能更重)被存儲成更靠近地板116，并且更小、可能更輕的物 品120被存儲在貨架102的頂部附近。這種構造有助于節省能量，因 為這樣則需要更少的能量來使更重的物品120運動到較低水平面122 以及從較低水平面122移動更重的物品120。此外，也提高了安全性， 因為更重的物品被存儲在較不危險的較低水平面122處。如圖所示， 每個水平面122均具有一個或更多個貨架傳送裝置124，所述貨架傳 送裝置124可相對彼此獨立地運動。雖然圖中示出的貨架傳送裝置124 是帶傳送裝置，不過可以認識到也可以使用其他類型的傳送裝置，例 如輥傳送裝置等。貨架傳送裝置124是大體平的或與地板U6齊平的， 不過可以想到如果需要的話貨架傳送裝置124也可以是稍傾斜的或者 顯著傾斜的。所示實施例中的貨架傳送裝置124不是自供動力的(self -powered)。即，貨架傳送裝置124并不是每個均具有為貨架傳送裝置 124提供動力的馬達。如前所述，在其他實施例中的貨架102可以具 有混合系統，在該混合系統中的一些貨架傳送裝置124是自供動力的， 而其他貨架傳送裝置124不是自供動力的。此外，可以意識到，系統 102的選定特征可以被結合到所有貨架傳送裝置124都是自供動力裝置的其他設計中。然而，如前所述，具有由獨立外部源提供動力的貨
架傳送裝置124會減少系統102所需的傳送裝置馬達的數量。參考圖 1，應該認識到如果每個貨架傳送裝置124均需要一個馬達，則需要 上百個傳送裝置馬達。可以意識到，在圖1的系統100中，傳送裝置 馬達的數量可以被減少到少于IO個，或者甚至是零個(如圖11所示)。 傳送裝置馬達數量的這種顯著減少會減少系統的整體成本以及操作 費用。例如，可以從貨架102省去用于傳送裝置馬達的昂貴的線纜和 控制件。應該認識到，可以使用比這里所述或所示的馬達數量更多或 更少的傳送裝置馬達。參考圖4和圖5，在所示實施例中用于使豎直運輸機104 豎直運動的升降機IIO是牽引型升降機，該牽引型升降機包括安裝于 升降機支撐結構406的一個或多個滑輪402、配重404以及馬達。滑 輪402上的纜繩被附連到豎直運輸才幾104,并且馬達與配重404 —起 經由纜繩來移動豎直運輸機104。應該認識到，可以使用其他類型的 升降機。例如，其他實施例中的升降機IIO可以包括伺服馬達、線性 感應系統以及/或者液壓、電磁和/或攀爬升降才幾，在這里僅列出一些 類型。圖4中的豎直運輸機104包括交叉帶傳送裝置408、下運 輸機傳送裝置410、具有導軌414的支撐框架412以及一個或更多個 機器人臂(或機器人)416,所述機器人臂416從導軌414懸下并被 構造成沿導軌414運動。已經證明，機器人臂416提供了高的可靠性。 在一個示例中，機器人臂416是工業機器人的形式，不過應該意識到 可以使用其他類型的機器人。例如，在一個實施例中，機器人臂416 由復合材料、鋁和/或其他輕質材料制成，以便減少質量，而這又提供 了更快地加速和減速。在一個具體示例中，機器人臂416是高速倒置 式機器人，例如由Adept Technology, Inc供應的Adept Cobra s800 Inverted Selective Compliant Articulated/Assembly Robot Arm (SCARA) (精通眼鏡蛇TMs800倒置選擇性柔性鉸接/組裝機器人臂(SCARA )) 機器人臂。當然，也可以使用其他類型沖幾器人，例如六軸重載工業機 器人。可以以任意多種方式為機器人臂416提供動力，例如經由電動 馬達、氣動致動器和/或液壓致動器來提供動力。交叉帶傳送裝置408 用于將物品120從存儲貨架102運輸到搬運箱118(或反之亦然)。交
15叉帶傳送裝置408包括被鏈接在一起的各個支架418,這些支架418 可沿支架軌道或軌420運動。在所示實施例中，支架418被鏈接在一 起以形成連續的循環回路，不過在其他實施例中，多個支架418可以 被組到 一起以形成以異步形式沿軌道420同時行進的多條序列。例如， 在另一實施例中，交叉帶傳送裝置408具有位于搬運箱118的相對側 的兩條支架418序列。這兩條分離的序列,皮構造成纟皮此獨立地運動以 〈更加速處理。參考圖5，通過懸掛在導軌414上，機器人臂416能夠在 交叉帶傳送裝置408和下運輸機傳送裝置410之上縱向移動，而不會 干涉從交叉帶傳送裝置408裝載和卸載物品120。機器人臂416可以 執行大量任務。例如，機器人臂416可以被用于從貨架傳送裝置124 揀選物品120或者將物品120放置到貨架傳送裝置124上(或者甚至 從交叉帶傳送裝置408揀選物品120或者將物品120放置到交叉帶傳 送裝置408上)。可以從圖5中看出，機器人臂416可以服務貨架傳 送裝置124中的多個水平面122,而不需豎直移動豎直運輸機104， 而這又加速了訂單執行過程。為了進一步加快裝栽過程，在交叉帶傳 送裝置408正在裝載物品120的同時，機器人臂416可以將物品120 裝載到搬運箱118內。機器人臂416也可以用于處理維護事件，例如 移除堵塞的物品120。此外，機器人臂416可以被用于通過從豎直運 輸機104卸載物品120而將物品120重新存儲到貨架傳送裝置124上。 連同補充物品120 —起，機器人臂416以及豎直運輸機104可以被用 于將物品120重新排列到其他貨架102和/或傳送裝置124上。在所示實施例中，機器人臂416包括軌接合部分502，機 器人臂416在該軌接合部分502處接合導軌414。在圖中僅示出 一個 單一導軌414,不過應該意識到可以使用多于一個導軌414。例如， 可以使用兩個(或更多個)導軌414系統，其中機器人臂416被安裝 在它們各自的特定導軌414上。這種構造允許機器人臂416服務貨架 102的全部長度，而不會顯著地彼此干涉。當使用兩個機器人臂416 時，機器人臂416可以首要專用于服務給定側的貨架102。在另一個 變型中，機器人臂416可以同時服務貨架102的兩側。接合部分502 包括允許機器人臂416沿導軌414運動的電源、馬達、傳感器、控制 器等。應該意識到，導軌414可以包括為機器人臂416提供動力并且發送信號以便控制機器人臂416的接觸纜線。應該認識到，機器人臂
416可以以多種方式來發送和接收信號，例如借助于無線和/或有線連 接。機器人臂416還具有允許機器人臂416旋轉以便服務兩側貨架102 的旋轉部分504以及具有安置端執行器508的一個或多個可動接頭的 臂部分506。機器人臂416的端執行器508可以抓住并保持物品120, 例如借助于機械抓持和/或真空技術，這里僅列出一些。在一個實施例 中，端執行器508包括具有真空指狀吸盤的機械夾鉗。如圖所示，機 器人臂416具有視覺系統510，該視覺系統510帶有一個或多個相機 512，所述相才幾512^皮用于定位物品120、纟般運箱118、結構、其他枳j 器人臂416等。作為一個示例，視覺系統510允許機器人臂416自動 定位物品120并將物品120放置到搬運箱118內。機器人臂416也可 以是手動或者半自動控制的。例如，操作者可以通過經由相機512觀 察機器人臂416的位置而遠程控制機器人臂416的運動。視覺系統510 也可以被用于避免機器人臂416的碰撞。圖6示出了豎直運輸機104的放大立體圖。如圖所示，交 叉帶傳送裝置408的每一個支架418均裝備有小的、被單獨提供動力 的帶式支架傳送裝置602,該支架傳送裝置602被安裝成大體垂直于 支架418環路的行進方向。圖6中的箭頭604和606大體示出了支架 418沿交叉帶傳送裝置408的軌道420行進的方向。每個支架傳送裝 置602均能夠彼此獨立地運轉。作為一個示例， 一個支架418可以被 裝載而另一個支架418可以被卸載或保持空閑。在交叉帶傳送裝置408和(在兩側的)搬運箱118之間， 豎直運輸機104具有引導件或滑動斜坡608，物品120在所述引導件 或滑動斜坡608上從支架418滑動到搬運箱118內。在所示實施例中， 斜坡608包括限定斜道的一系列孤立件610，物品120在所述斜道中 滑進它們各自的搬運箱118內。在所示實施例中的孤立件610是三角 (箭頭)形狀的，從而增強了對物品120的引導，不過可以想到在其 他實施例中可以使用不同形狀的孤立件610。運輸機傳送裝置410上 的搬運箱118大體對準各個斜道612和/或專用裝載區域。為了在必要 時確保搬運箱118被合適地置于正確位置，豎直運輸機104可以包括 各種傳感器、止擋件、條形碼讀取器等。對于不需要搬運箱118的物 品120,例如重的或大的物品120，運輸機傳送裝置410的節段可以是空的(即沒有搬運箱118)，從而物品120可以經由機器人臂416被 直接裝載到運輸機傳送裝置410上。因此，應該意識到在其他實施例 中，搬運箱、貨盤、箱和其它支撐結構118可以任可選的。作為一個 示例，如果僅對物品120進行整箱/整件揀選，則不需要搬運箱或紙箱 118，并且整箱物品可以被直接放置到運輸機傳送裝置410或貨盤上。 在另一示例中，當整箱/整件揀選時，機器人臂416可以將完整貨盤堆 放到運輸傳送裝置410上(例如用于飲料工業的混合貨盤貨物)。在 所示實施例中的運輸機傳送裝置410是帶傳送裝置，不過同樣地可以 意識到，可以使用其他類型的傳送裝置，例如之前提及的類型。圖6 中的運輸機傳送裝置410被固定于框架412,從而升降機110能夠提 升運輸機傳送裝置410上的搬運箱118。如下面選定實施例所述，當 豎直運輸機104被抬升時運輸機傳送裝置410可保持在地板116上。 在這個示例中，豎直運輸機104的框架412具有軌，當被提升時所述 軌保持搬運箱118。在又一變型中，省去了豎直運輸機104，從而搬 運箱118被直接裝載到豎直運輸機104的框架412上。圖7示出了當物品120被裝載到搬運箱118內時豎直運輸 機104的放大的部分橫截面圖。當交叉帶傳送裝置408位于搬運箱118 的多于一側(在所示示例中是搬運箱118的相對側)時，可以從相對 的貨架102同時或接近同時地裝載物品120。 一旦從支架418卸載物 品120,則通過沿方向604或606 (圖6)旋轉交叉帶傳送裝置，下一 個支架418可以運動就位以便將下一個物品120卸載到搬運箱118內。 應該意識到，這允許搬運箱118被來自給定水平面122的物品快速地 填充，這允許了以快速方式執行定單。如上面所述，在過去，豎直運 動易于降低訂單執行的速度，不過能同時從相對的豎直運輸機堆放架 裝載物品的能力可以緩解這種問題，從而使得豎直存儲系統具有商業 實用性。這種快速裝載搬運箱118的能力可以從圖8和圖9中更好 地看出，圖8和圖9分別示出了豎直運輸機104的俯視圖和立體圖。 如圖所示，豎直運輸機104的支撐框架412具有一個或更多個升降機 引導件801，所述引導件801圍 繞升降機支撐結構406被滑動地接收， 從而在操作期間使豎直運輸機104穩定。交叉帶傳送裝置408具有位 于運輸機傳送裝置410的相對側的兩個移送節段802，所述移送節段802被兩個環形端部節段804連結在一起，從而形成連續環路。在所 示實施例中，移送節段802是大體直的且以平行方式定向，并且環形 端部節段804是大體圓形的。然而，應該意識到，在其他實施例中交 叉帶傳送裝置408可以具有不同形狀。當交叉帶傳送裝置408能夠在逆時針604或順時針方向 606運動時，目標搬運箱118不需要對準或者甚至定位成靠近供應所 需物品120的貨架傳送裝置124。例如，參見圖2和圖8，通過在順 時針方向606 (圖8)簡單地旋轉交叉帶傳送裝置408，來自最左上方 的貨架傳送裝置124(如圖2所示并且在圖8中被部位箭頭806指出) 的物品120可以被遞送到豎直運輸才幾104上最右方的搬運箱118 (如 圖8中部位箭頭808所指)。具體地，來自最左貨架傳送裝置124的 物品120被裝載到被置于部位806處的支架418上。從位置806,這 個示例中的交叉帶傳送裝置408在順時針方向606旋轉直到帶有物品 120的支架418被置于部位808處，并且一旦到達部位808則物品120 從支架418卸載到搬運箱118內。應該意識到，在物品裝載和卸載期 間不需要停止交叉帶傳送裝置408的運動，從而這個過程是近似連續 的。此外，來自相同貨架傳送裝置124的多個物品120可以被裝載到 相繼的支架418上，從而在交叉帶傳送裝置408上形成物品120的實 際流。應該認識到，可以以其他方式裝載物品120，例如交替形式。 在例行操作期間，多個貨架傳送裝置124被卸載且同時地或接近同時 地裝載多個搬運箱118，從而顯著地加快了裝載/卸載過程。此外，物 品120可以同時從搬運箱118的相對側裝載，從而進一步增加裝載效 率。多個物品120可以被排列在單個支架418上，從而在支架418行 進時相同支架418可以服務多個搬運箱118且不需要再次裝載支架 418。在搬運箱118的裝載期間，交叉帶傳送裝置408可以多次改變 其方向，從而以有效率的方式裝載搬運箱118。在一個實施例中，每個貨架傳送裝置124均具有傳送裝置 馬達，從而每個貨架傳送裝置124均是自供動力的。然而，如上所述， 使每個貨架傳送裝置124均經由分離的馬達自供動力會具有一些缺 點，所述缺點包括高的建造和維護費用。為了解決這些問題，在其他 實施例中的系統100具有無專用傳送裝置馬達的貨架傳送裝置124, 并且替代的是，系統IOO僅臨時地或根據需要地給貨架傳送裝置124
19提供動力。圖10示出了一個示例的放大側視圖，其中根據需要給貨 架傳送裝置提供動力。如圖所示，豎直運輸機104具有安裝在交叉帶 傳送裝置408的支架軌道420上的一個或多個傳送裝置驅動器1002。 可以看出，傳送裝置驅動器1002包括主體1004，其中傳送裝置驅動 器1002被固定于支架軌道420或者能夠沿支架軌道420水平滑動。 在所示實施例中，傳送裝置驅動器1002被構造成沿支架軌道420水 平運動。傳送裝置驅動器1002可以經由鏈傳動、帶傳動、磁力傳動 等而水平運動，并且/或者傳送裝置驅動器1002可以包括內部驅動件 從而使其水平運動。樞軸臂1006被轉動地安裝于主體1004并且樞軸 臂1006在其端部處具有用于給貨架傳送裝置124提供動力的驅動輥 或輪1008。主體1004包括馬達、活塞或其他類型致動器，例如氣動、 液壓和/或電動致動器，其使得樞軸臂1006旋轉，如箭頭1010所指， 從而驅動輪1008能夠接合或脫離貨架傳送裝置124。在圖10中，驅 動輪1008接合貨架傳送裝置124的下側，從而不干涉貨架傳送裝置 124上的物品120,不過傳送裝置驅動器1002可以在其他部位和/或以 其他方式接合貨架傳送裝置124。例如，在其他實施例中的傳送裝置 驅動器1002包括與鄰近于貨架傳送裝置124的凹形連接件接合的凸 形連接件，并且錐齒輪使得傳送裝置驅動輥在任一方向旋轉。在一個 實施例中傳送裝置驅動器1002的驅動輪1008是經由馬達或類似物自 供動力的，并且在另一實施例中，驅動4侖1008被主體1004內的馬達 或類似物遠程提供動力，例如經由驅動帶或驅動軸遠程提供動力。應 該認識到，驅動輪1008可以以其他方式被提供動力。例如，如下面 參考圖11所述，驅動輪1008可以是無動力的，不過驅動輪1008可 以用于將動力從交叉帶傳送裝置408傳輸到貨架傳送裝置124。參見圖IO的實施例，在驅動輪1008接觸貨架傳送裝置124 之前、期間或之后，驅動輪1008旋轉。可以經由表面粗化、類齒輪 結構、防滑面等來增強驅動輪1008和貨架傳送裝置124之間的接合。 在所示示例中，驅動輪1008如箭頭1012所指在逆時針方向旋轉，從 而使得在貨架傳送裝置124上的物品120前進，不過應該認識到，在 其他實施例中驅動輪1008可以在不同方向旋轉。此外，驅動輪1008 也可以基于貨架傳送裝置124是被裝載還是被卸載而改變方向。當驅
20動輪1008在逆時針方向1012旋轉時，貨架傳送裝置124的輥在順時 針方向1014旋轉，從而使物品120在方向1016運動到交叉帶傳送裝 置408的支架418上。 一旦物品120被裝載到支架418上，則驅動輪 1008可以繼續旋轉從而將后續物品裝載到相同支架418或位于貨架傳 送裝置124旁邊的其他支架418上。 一旦將所需物品120從貨架傳送 裝置124卸載，則傳送裝置驅動器1002通過在向下方向1018旋轉樞 軸臂1006而使得驅動輪1008與貨架傳送裝置124分開。當豎直運輸 機104豎直運動時，傳送裝置驅動器1002使得樞軸臂1006在向下方 向1018旋轉到驅動輪1008不與豎直運輸機104的下降或上升相干涉 的位置處。應該意識到，可以以其他方式避免傳送裝置驅動器1002 和貨架傳送裝置124之間的干涉。例如，傳送裝置驅動器1002可以 運動到豎直運輸機104的一個端部、靠近交叉帶傳送裝置408的兩個 環形端部節段804中的一個節段，或者運動到貨架傳送裝置124之間 (或貨架102之間)的空閑區域。當使用不同類型的傳送裝置驅動器 1002時，在豎直運輸機104運動期間可以以其他方式避免貨架傳送裝 置124和傳送裝置驅動器1002之間的碰撞。轉到圖11，在這個實施例中的驅動輪1008是無動力的。 可以看出，傳送裝置驅動器1002的驅動輪1008接觸支架418的傳送 帶以及存儲傳送裝置124。在所示實施例中，支架418的傳送帶602 被提供動力，并且傳送裝置驅動器1002的驅動輪1008將這個動力從 支架418傳輸到貨架傳送裝置124，從而可以從貨架傳送裝置124卸 載物品120 (或將物品120裝載到貨架傳送裝置124上)。在又一實施 例中，交叉帶傳送裝置124的支架418和貨架傳送裝置124均是無動 力的，不過傳送裝置驅動器1002的驅動輪1008被提供動力。當以圖 11所示方式放置傳送裝置驅動器1002的驅動輪1008時，支架418和 貨架傳送裝置124可以被同時提供動力。應該認識到，驅動輪1008 可以被重新定位以便僅接觸一個傳送裝置，從而貨架傳送裝置124和 支架418可以獨立;也運轉。在這個實施例中，應該意識到，可以類似 于交叉帶傳送裝置408的傳送裝置馬達而進一步減少驅動部件的數 量。在圖10和圖11的實施例中，傳送裝置驅動器1002被構 造成沿支架軌道420 (或其他支撐結構)滑動或運動，從而傳送裝置驅動器1002能夠為多個貨架傳送裝置124提供動力。在一個具體變 型中，豎直運輸機104具有位于豎直運輸機104的相對側的成對傳送 裝置驅動器1002，從而每個傳送裝置驅動器1002專用于為一個貨架 102的貨架傳送裝置124提供動力。對于此變型， 一種形式的豎直運 輸機104在相對側具有面向每個貨架102的單個傳送裝置驅動器 1002,并且另一種形式的豎直運輸機104具有專用于為每個貨架102 提供動力的兩個或更多個傳送裝置驅動器1002。在又一個變型中，傳 送裝置驅動器1002能夠繞豎直運輸機104以類似于交叉帶傳送裝置 408的支架418的模式形成環路，以便傳送裝置驅動器1002可以更好 地用于為貨架102提供動力。利用這種構造，可以想到單個傳送裝置 驅動器1002可以為整個系統IOO的貨架傳送裝置124提供動力，不 過一般地使用多于一個的傳送裝置驅動器1002來加速過程并且在一 個傳送裝置驅動器1002失效時作為后備。當傳送裝置驅動器1002關 聯于豎直運輸機104時，可以簡化維護，因為易于被更嚴重磨損或者 具有更高失效率的所有較高維護的物品位于可以被容易地降下以便 維護的單件設備即豎直運輸機104上。例如，當一個傳送裝置驅動器 損壞時，可以在最小停工時間內容易地移除傳送裝置驅動器1002并 且使用新的傳送裝置驅動器來替換。通過能夠隨豎直運輸機104豎直運動和/或沿豎直運輸機 104水平運動，顯著地減小了用于給系統100提供動力的傳送裝置 1002的數量。然而，沿豎直運輸機104水平移動傳送裝置驅動器1002 可以減慢交叉帶傳送裝置408的裝載，所以在另一個實施例，多個傳 送裝置驅動器1002沿豎直運輸機104的每側長度被固定。在這個實 施例中，傳送裝置驅動器1002的數量對應于貨架102中貨架傳送裝 置124的列數。換言之，傳送裝置驅動器1002位于并且關聯于貨架 102的給定水平面122的每個貨架傳送裝置124。利用這種構造，豎 直運輸機104能夠同時驅動貨架102的單個水平面122內的所有貨架 傳送裝置124。應該意識到，即使利用這種構造，仍然能夠顯著地減 少所需的驅動馬達的數量。圖12示出了圖11所示的傳送裝置驅動器1002的又一個 變型。類似于前述實施例，圖12中的傳送裝置驅動器1202包括主體 1204和樞軸臂或接合臂1206。用于為貨架傳送裝置124提供動力的驅動帶1208繞接合臂1206行進。可以看出，驅動帶1208具有增強 驅動帶1208和貨架傳送裝置124之間的接合的紋理1210。參見圖13， 驅動帶1208具有一系列肋1302，所述肋1302接合貨架傳送裝置124 內的相應槽口 1304 (或反之亦然)。類似于前述實施例，接合臂1206 被構造成在運動時轉動或縮回以不成為障礙，從而避免與貨架102的 碰撞。可以想到，可以使用其他類型的機構來驅動貨架傳送裝置124。 例如，傳送裝置驅動器1202可以包括嚙合在一起以便產生凸-凹連接 的分離齒輪。應該認識到，圖12中的傳送裝置驅動器1202可以以如 前述實施例所述的方式被提供動力(或無動力)。在上述示例中，傳送裝置驅動器1002、 1202與豎直運輸 機104—致地豎直運動。然而有時裝載速度可能會被這種設置所妨礙。 下面描述的一些實施例中，有些實施例通過允許貨架傳送裝置124被 導引(即使當豎直運輸機104不位于貨架102上的相同水平面122時) 來解決這個問題。這些設置允許更有效地導引貨架傳送裝置124。例 如，當機器人臂416從貨架傳送裝置124移除物品120并且相同貨架 傳送裝置124不再需要更多物品120時，傳送裝置驅動器1002、 1202 可以延遲對貨架傳送裝置124的導引直到豎直運輸機104位于不同水 平面122并且/或者直到豎直運輸機104下降以便將搬運箱118卸載到 出貨傳送裝置108 (圖2)上。作為另一個示例，機器人臂416能夠 放置物品120或者從不同水平面122取回物品120，因為傳送裝置驅 動器1002、 1202能夠導引不同水平面處的貨架傳送裝置124,而不必 考慮豎直運輸機104所處的位置。如上所述，這允許了機器人臂416 從一個水平面122處的貨架傳送裝置124卸載(或裝載)物品120且 同時交叉帶傳送裝置408從不同水平面122處的貨架傳送裝置124卸 載(或裝載)。圖14示出了根據一個實施例的傳送裝置驅動系統1400的 放大圖。可以看出，系統1400中的傳送裝置驅動器1202關聯于貨架 102中的每個水平面122，從而傳送裝置驅動器1202不能豎直運動。 在所示實施例中，貨架102的每一水平面122均具有單個傳送裝置驅 動器1202,不過如果需要的話則每一水平面122均可以具有多于一個 的傳送裝置驅動器1202。傳送裝置驅動器1202能夠沿導軌1402水平 運動，如雙箭頭1404所指，其中所述導軌1402被固定于貨架102的一個或多個升降器l406。傳送裝置驅動器1202可以經由鏈傳動、帶 傳動、磁力傳動等而水平地運動，并且/或者傳送裝置驅動器1202可 以結合內部傳動從而使其水平地運動。應該意識到，傳送裝置驅動器 1202可以以其他方式運動。在其他實施例中，(除了貨架102之外的) 外部結構可以被用于以豎直固定的方式固定導軌1402。通過使一個或 多個傳送裝置驅動器1202專用于每一水平面122,不同水平面122上 的貨架傳送裝置124可以同時或以接近同時的方式被導引。即使是這 種半專用設置，也仍然可以顯著地減少所需傳送裝置驅動器1202的 數量，因為傳送裝置驅動器1202可以通過在水平方向1404運動而服 務多于一個的貨架傳送裝置124。在一種形式中，傳送裝置驅動器1202 可以沿貨架102面向豎直運輸機104的側面定位，并且在另一形式中， 傳送裝置驅動器1202可以被定位在貨架102背向豎直運輸機104的 外端上，從而避免與豎直運輸機104干涉。在其他下述實施例中，傳送裝置驅動器1002、 1202獨立 于豎直運輸機104運轉。即，傳送裝置驅動器1002、 1202能夠獨立 于豎直運輸機104在豎直方向運動。這允許傳送裝置驅動器1002、 1202 在豎直運輸機104位于特定水平面122之前、期間或之后導引傳送裝 置124。圖15示出了根據另一實施例的傳送裝置驅動系統1500的 放大圖。在圖15的傳送裝置驅動系統1500中，傳送裝置驅動器1202 經由升降裝置或驅動升降機1502而能夠在水平方向1404以及在豎直 方向1504運動。傳送裝置驅動器1202以如下方式被安裝在導軌1402 上，即傳送裝置驅動器1202能夠以如參考圖14所述相同的方式沿導 軌1402水平地運動或滑動。在所示實施例中，導軌1402具有單個傳 送裝置驅動器1202,不過在其他實施例中導軌1402可以具有多于一 個的傳送裝置驅動器1202。可以看出，圖15中的導軌1402被固定于 驅動升降機1502的支撐件或引導件1506,所述支撐件或引導件在豎 直方向1504引導導軌1402以及傳送裝置驅動器1202。 一個或多個引 導件1506沿貨架102的一個或多個升降器1406滑動。可替換地或者 附加地，除了貨架102的升降器1406之外，引導件1506還可以沿其 他外部結構運動。在所述實施例中，驅動升降機1502是牽引型升降 機，其包括一個或多個滑輪、配重以及安裝于引導件1506的馬達。
24在滑輪上的一條或多條纜線1508被附連于引導件1506，并且馬達與 配重一起經由纜線1508來使得導軌1402運動。應該認識到，可以使 用其他類型的升降機。例如，在其他實施例中的升降機1502可以包 括液壓、電^茲和/或攀爬升降才幾，這里^f又列出一些示例。在圖15的系 統1500中，傳送裝置驅動器1202可以獨立于豎直運輸機104而服務 任意水平面122上的貨架傳送裝置124。在所示實施例中，導軌1402 是分立的直節段，不過在其他變型中，導軌1402可以是不同形狀的。 例如，導軌1402可以以類似于交叉帶傳送裝置408的形式形成環路， 并且這個環路式導軌1402的尺寸稍大于豎直運輸機104,從而導軌 1402可以獨立于豎直運^T才幾104運動而不千涉。應該意識到，豎直運輸才幾104可以以眾多且變化的序列被: 裝載。例如，參考圖1,在從貨架傳送裝置124裝載(或卸載)物品 120期間，豎直運輸機104可以開始在貨架102的底部裝載并且向上 運動。在這個示例中，物品120可以以幾乎即時的方式被裝載或卸載。 通過以這種方式裝載，更重的物品120被裝載到搬運箱118的底部內， 從而減少了擠壓更輕物品120的可能性。作為另一示例，豎直運輸機 104可以最初被抬升到貨架102的頂部水平面122或者需要卸載物品 120的最高水平面122。之后隨著從各水平面122裝載物品120,豎直 運輸機104下降。應該認識到，以這種方式裝載物品120減少了能量 消耗，因為當使用物品120裝載時傳送裝置升降機110不需要抬升豎 直運輸機104。為了節省能量并且加速裝載或卸載過程，在策略上使 得具有更大需求的物品120置于容易獲取的位置。例如，具有更大需 求的物品120可以位于貨架102的較低水平面122;而具有較小需求 的物品120可以位于更高水平面122。此外，具有更大需求的物品120 可以被集中在位于給定水平面122內的中心處的貨架傳送裝置124 上，從而減少在具有更大需求的物品120與豎直運輸機104上的搬運 箱118之間的平均行進距離。可替換地或附加地，具有更大需求的物 品120可以越過多個貨架傳送裝置124被等距或不等距地分配到單個 水平面122 (或多個水平面122)上，從而最小化裝載搬運箱118期 間的行進距離。圖16和圖17是示出了裝載物品120的一個序列的系統 IOO的部分立體圖。為了便于觀察，在圖16和圖17中已經去除了交叉帶傳送裝置408的支架418的一個節段和一個貨架102。參考圖16， 傳送裝置驅動器1202運轉所需貨架傳送裝置124,從而需要被裝載的 物品120(被附圖標記1602標出)被裝載到交叉帶傳送裝置408的支 架418上。在圖17中可看到，隨著豎直運輸機104在向下方向1704 運動，交叉帶傳送裝置408在順時針方向1702 (朝向圖17中的右側) 旋轉。 一旦到達目標搬運箱118,則致動支架418以便將物品1602卸 載到適當搬運箱118內。可以以類似方式裝載其他物品120。首先參考圖18、圖19和圖20描述根據又一實施例的三維 存儲系統1800，所述三幅圖分別示出了系統1800的端視、俯視和橫 截面視圖。可以從圖中看出，圖18的系統1800共用了大部分與之前 參考圖1所描述的系統100—樣的特征。例如，圖18-20中的系統1800 包括具有在各水平面122上的貨架傳送裝置124的貨架102、進貨傳 送裝置106、出貨傳送裝置108、升降機110以及一個或多個機器人 臂416。為了簡要和清楚，不再在此具體描述這些以及其他共同特征， 不過仍參考前述討論。圖1的系統100和圖18的系統1800之間的一個可見區別 在于圖18的系統1800中省去了交叉帶傳送裝置408。經由機器人臂 416裝載并卸載所有物品120。如上所述，機器人臂416可以服務多 個水平面122而不需要經由升降機110豎直移動機器人臂。也可以使 用相同機器人臂416來服務相對的貨架102，而這又增強了系統1800 的靈活性。類似于交叉帶傳送裝置408,兩個或更多個物品120可以 同時或接近同時地被裝載到相同搬運箱118內。圖18的系統1800中的另一個區別特征在于當搬運箱118 被提升到空中時，運輸機傳送裝置410在地面上保持靜止。圖21示 出了三維存儲系統1800的放大端視圖。從圖20和圖21中可以看出， 系統1800具有帶有一對支撐軌2004的豎直運輸機或輸送器2002，其 中所述一對支撐軌2004分隔開以接合搬運箱118的側面或唇緣，從 而運輸機2002能夠將搬運箱118從運輸機傳送裝置410抬起。在將 搬運箱118裝載到運輸機傳送裝置410上時，運輸機2002被降低到 軌2004不干涉搬運箱118的位置處。 一旦裝載了適當數量的搬運箱 118，則豎直運輸機2002被抬升，從而使軌2004^妄合搬運箱118,這 又將搬運箱118從運輸機傳送裝置410提升。圖22示出了當豎直運輸機2002從運輸機傳送裝置410被提升時系統1800的立體圖。應該 認識到，通過使得運輸機傳送裝置410保持在地面上而減小了豎直運 輸機2002的總重量。這又減小了能量消耗并且有助于使用更便宜的 升降機系統。此外，由于提升更輕的重量，升降機110可以通常以更 高速度運轉。 一旦實現搬運箱U8的所有訂單，則降低豎直運輸機2002 直到搬運箱118位于運輸機傳送裝置410上。之后運輸機傳送裝置410 將搬運箱118卸載到出貨傳送裝置108上。在另一實施例中，例如用 于更大產品或容器揀選時，可以類似于搬運箱118那樣使用貨盤。在所述實施例中，機器人臂416懸掛于單個導軌414，不 過可以想到豎直運輸機2002可以具有多個導軌，而不同的機器人臂 416在所述多個導軌上運動從而避免機器人臂416之間的碰撞。如前 所述，使得機器人臂416位于懸掛位置允許機器人臂416服務多個水 平面且同時豎直運輸機2002保持豎直靜止。此外，這樣的懸掛構造 有益于機器人臂416從多個搬運箱裝載或卸載物品120。在一個具體 變型中，兩個獨立的機器人臂或輸送器416各從豎直運輸機2002的 一側懸臂地伸出。每個機器人臂416能夠沿貨架102之間的通道獨立 地上下運動。執行避免碰撞的算法從而避免兩個機器人臂416之間的 碰撞。在這個示例中， 一個機器人臂416從右側貨架102揀選，并且 另 一個機器人臂416從左側貨架102揀選。這種平行揀選技術增強了 給定豎直水平面122處的揀選吞吐量。圖20和圖22中所示的三維存儲系統1800包括允許傳送 裝置驅動器1202在水平方向1404以及豎直方向1504運動從而給各 個貨架傳送裝置124提供動力的圖15的傳送裝置驅動系統1500。在 所述實施例中，系統1800具有能夠彼此獨立地運動的兩個傳送裝置 驅動器1202,不過同樣地，應該認識到在其他實施例中可以使用更多 或更少的傳送裝置驅動器1202。在通常情況的示例中， 一批IO到20個訂單(搬運箱、紙 箱或貨盤)被引入到豎直運輸機2002上以便運作。紙箱118被自動 掃描并且被置于豎直運輸機2002上的具體"放置，，區域內以便固定 紙箱118的XY坐標。 一旦被裝載，則豎直運輸機2002抬升到具有要 被揀選的一個或多個產品或物品120的第一存儲水平面122。根據存 儲水平面122的豎直高度，機器人臂416可以在存儲水平面122的一定豎直帶區內揀選，這允許運輸機2002具有不太頻繁的豎直運動。 如上所述，可獨立放置的傳送裝置驅動器或電源1202被構造成通過 機械、氣動、液壓、電和/或其他連接來為每個安裝于貨架的單獨傳送 裝置124提供動力。在所述實施例中，傳送裝置驅動器1202機械地 為貨架傳送裝置124提供動力。傳送裝置1202可以以多種方式機械 地接合貨架傳送裝置124。例如，在傳送裝置驅動器1202上的凸形連 接件可以接合靠近貨架傳送裝置124的驅動輥的凹形連接件。在這個 示例中，錐齒輪在任一方向使驅動輥旋轉。在又一示例中，傳送裝置 驅動器1202上的驅動輥被置于與貨架傳送裝置124的驅動輥直接接 觸。在一個實施例中的傳送裝置驅動器1202領先于機器人臂416到 達下一個揀選部位并且機械地接合貨架傳送裝置124以便導引產品，
不過在其他實施例中，這個次序可以是不同的。每個傳送裝置驅動器 1202均可以具有光傳感器從而能夠進行有效地成功揀選并且導引貨 架傳送裝置124上的物品。在揀選期間，機器人臂416可以從特殊存儲部位揀出單獨 物品120。如上所述，機器人臂416的端執行器508可以包括機械抓 取和真空技術的結合。機器人端執行器508可以同時從存儲部位揀選 多于一個的產品或物品120，并且之后基于每個訂單的數量需求將單 獨產品120放置到搬運箱或紙箱118內。在貨架傳送裝置124上大體 上以物品120之間的微小間隙U，，至2")單個地導引物品120,不過 在其他實施例中在物品120之間可以不存在間隙或存在更大的間隙。 端執行器508具有視覺控制器510從而輔助放置機器人臂416以便揀 選。例如，被存儲在貨架102內的物品120可以在搬運箱或紙箱內， 并且機器人視覺系統510能夠從搬運箱或紙箱中選出單個物品120。 基于要揀選的物品的物理光譜，不同的機器人揀選單元可以具有不同 的機器人端執行器508的設計。如果需要的話，在監管工作站的系統 監管員可以看到視覺系統(視頻饋送)510。如果存在錯誤情況或者 機器人臂416難以揀選物品120，則系統監管員可以半自動地控制端 執行器來揀選物品120或者校正錯誤情況。 —旦物品120被機器人臂416揀選，則物品HO被輸送并 且被放置到終點"訂單"箱118 (例如搬運箱、紙箱、貨盤等)內。 機器人臂416能夠將物品120以特殊物理構造置于箱118內從而最有效地"填滿，，搬運箱或紙箱或者"堆碼"貨盤。傳送裝置驅動器1202
導引處在存儲部位的貨架傳送裝置124,物品120在該存儲部位剛被 揀選從而下一個單個物品120運動到貨架傳送裝置124的"揀選，，位 置。傳送裝置驅動器1202和/或貨架102上的光傳感器可以確認物品 定位。在當前豎直水平面122處重復揀選過程直到已經為訂單批次完 成了在機器人臂416的豎直范圍或帶區內的所有揀選為止。之后豎直 運輸機2002抬升到貨架102需要揀選的下一豎直帶區。之后重復揀 選過程。當完成所有揀選時，豎直運輸機2002隨后下降到原位置(一 路下降)，并且釋放訂單到下一機器人揀選模塊或區。之后新的訂單 批次被導入豎直運輸機2002內并且重復完整的揀選循環。圖23、圖24、圖25和圖26示出了怎樣使用所述系統1800 從貨架102裝載物品120并且將物品120裝載到搬運箱118內的具體 示例。轉向圖23，在這個示例中的機器人臂416從貨架傳送裝置124 (被附圖標記2302標出)卸載第一物品120，并且在圖23中，機器 人臂416處于將所述第一物品放置到接收搬運箱118 (被附圖標記 2304標出)內的過程中。而且，在所示實施例中，系統1800具有兩 個傳送裝置驅動器1202,即第一傳送裝置驅動器2306和第二傳送裝 置驅動器2308。 一旦從貨架傳送裝置2302卸載第一物品120,則第 一傳送裝置驅動器2306向上行進到空貨架送裝置2302以便導引下一 物品120就位，如圖24所示。同時，機器人臂416將物品120卸載 到接收搬運箱2304內。應該認識到，機器人臂416可以確保物品120 被安全地放置到搬運箱2304內從而避免由其他裝載技術(例如使物 品120掉落)造成的任何損壞。當獨立地移動第 一傳送裝置驅動器2306 時，圖24中的第二傳送裝置驅動器2308開始移動需要被導引的下一 個或第二貨架傳送裝置124 (被附圖標記2402標出)，甚至是在移除 物品120之前開始移動。參見圖25,第二傳送裝置驅動器2308繼續 行進到第二貨架傳送裝置2402同時機器人臂416將物品120從第二 貨架傳送裝置2402移除。在取回物品120之后，機器人臂416沿導 軌414行進到下一個搬運箱118 (在圖26中被附圖標記2602標出)。 機器人臂416將物品120堆放到搬運箱2602內，并且同時第二傳送 裝置驅動器2308導引第二貨架傳送裝置2402,以便可得到下一個物 品120。過程持續直到完成必要訂單。應該意識到，上述討論僅是示
29出怎樣使用系統1800將物品120裝載到搬運箱118內的一個示例。 物品120也可以以其他方式被裝載或卸載。圖27示出了根據又一實施例的三維存儲系統2700的俯視 圖。圖27中的系統2700除了其進貨傳送裝置2702和出貨傳送裝置 2704位于貨架102的相同側以外以與上述相同的方式來構造。這個具 體傳送裝置設計可以在大量情況下被使用。例如，當考慮空間問題并 且/或者呈串列式構造的傳送裝置不理想或不實用時，圖27的系統 2700中的傳送裝置設計可以被使用。如圖28所示，為了防止傳送裝 置之間的千涉，進貨傳送裝置2702和出貨傳送裝置2704彼此豎直隔 開。如圖所示，進貨傳送裝置2702位于出貨傳送裝置2704之下、靠 近貨架102的入口。在這個示例中，運輸機傳送裝置410可以被抬升 從而將搬運箱418卸載到出貨傳送裝置2704上。不過，應該意識到 在其他實施例中傳送裝置可以被定向成不同方向。在上述系統中，可以以多種方式將物品120補充到貨架 102上，例如借助于人工搮作者手動地、自動地或者二者的某些組合。 返回圖1，補給站112可以被用于手動地補給貨架102上的物品120。 可以以多種方式進行補給，例如使用先進先出(First In First Out, FIFO)技術或后進先出(Last In First Out ， LIFO)技術。圖29提供 了首先在圖1中示出的補給站112的放大圖。雖然已經結合圖1的系 統100說明了補給站112,不過應該認識到補給站112可以被結合到 其他系統中，例如圖18和27所示系統中。將參考圖29描述利用補給站112的手動先進先出補給序 列的示例。應該認識到帶有補給站的這個技術可以適用于其他系統。 在這個示例中， 一批次12-20個補給紙箱2902 (通過特定SKU )被置 于補給站112內的架子2904上。從圖29中可以看出，補給站112位 于貨架102的外側。在補給期間，補給站112自動地(或手動地)運 動到每個處理部位。補給操作者2906從指定紙箱中取出單個物品120 并將物品放置到(補給站112內的)補給引導帶傳送裝置2908上。 使用燈向操作者示出在引導帶2908上的物品120的所需間隔或間隙。 在這個示例中，被安裝于補給站112的傳送裝置驅動器1202接合每 個貨架傳送裝置124從而將補給物品120導引到貨架傳送裝置124上。 通過在補給站112上設置傳送裝置驅動器1202，揀選過程可以與補給過程并行地進行(除了正被補給的特殊傳送裝置航道之外)。可以想 到的是，在其他變型中，用于導引傳送裝置以便揀選過程的相同傳送
裝置驅動器1202也可以用于補給循環。當引導傳送帶2908被補給站 112內的物品120填滿時，補給操作者2906按壓前進按鈕，引導帶 2908前進從而將物品120堆放到貨架傳送裝置124上。在相同存儲部 位重復該過程，直到貨架傳送裝置124被物品120填滿或者基于適當 的補給庫存箅法已完成為止。補給站112隨后運動到下一個補給"處 理"部位，并且重復過程。當所有補給物品120已經被處理時，補給 站112返回原位置以便丟棄任意空的波紋紙箱并且之后再存儲具有需 要被處理的物品120的新補給紙箱。之后重復完整的補給循環。應該 認識到在其他實施例中的補給站112可以是自動的以便省去對于人工 操作者的需要。現在將參考圖18-20描述使用后進先出序列的自動補給技 術。使用這個技術，物品120的補給紙箱118可以與要被揀選的訂單 批次混合。換言之，補給過程可以與揀選過程交替。通常，在豎直運 輸機2002的每次豎直運動后，機器人臂416順序地從補給紙箱118 揀選出單個物品120并且將物品放置到貨架傳送裝置124上。 一旦完 成所有補給，則機器人臂416進行要被執行的訂單的揀選循環。這個 補給技術允許使用相同的機器人來揀選和補給并且該補給技術是完 全自動的。使用上述系統，可以在接近100%揀選準確性的情況下實 現高達4至5倍于人工操作者揀選速率的揀選(或補給)。由于省去 了人工揀選者，所以可以減少操作成本。不同于現有技術系統，在不 損壞的前提下可以處理易碎產品，因為機器人416能夠將物品120放 置到搬運箱或紙箱118內而不是傾倒物品。此外，人工操作者不會經 受例如冷藏室、冷凍室等的不良環境。上述自動系統也能夠具有一致 吞吐量從而使上游和下游操作同步化，并且其可以維持一周七天、一 天24小時的大揀選吞吐量。這個系統還能夠揀選各種測量單元的單 個物品，例如單個單元(有時被稱作"每個")、內包裝和/或整箱。類 似地，存儲貨架(或矩陣)102的尺寸可以適用于各種測量單元，例 如單個單元、內包裝、整箱等。雖然已經在附圖和上述說明中詳細示出并描述了本發明，不過其應被認為在特征上是示例性的和非限制性的，應該理解僅示出 并描述了優選實施例，并且需要保護的是落入所附權利要求所限定的 發明的精神內的所有改變、等價物和改進。通過參考的方式在此包括 這個說明書中所引用的所有出版物、專利和專利申請，如同已經具體 并分別地指出每個單個的出版物、專利或專利申請均以參考的形式被 并入本文并且在此列出其全部內容。
權利要求
1.一種存儲系統，包括以相對方式放置的至少兩個存儲貨架，每個所述存儲貨架均包括具有一個或更多個貨架傳送裝置的兩個或更多個水平面，其中物品被存儲在所述貨架傳送裝置上；置于所述存儲貨架之間的豎直運輸機，所述豎直運輸機包括一個或更多個機器人臂，所述機器人臂被固定于所述豎直運輸機以便與所述豎直運輸機一致地豎直運動；以及升降機，其被構造成使得所述豎直運輸機在所述水平面之間豎直運動從而所述機器人臂能夠將所述物品從所述貨架傳送裝置裝載到所述豎直運輸機上。
2,根據權利要求1所述的系統，其中所述豎直運輸機具有一個或更多個導軌，其中所述機器人臂懸掛在所述導軌上；以及所述機器人臂初的長度裝載物品。
3.根據權利要求1所述的系統，還包括其中所述貨架傳送裝置是無動力的；以及傳送裝置驅動器，其被構造成運動以為所述貨架傳送裝置中的兩個或更多個提供動力。
4.根據權利要求3所述的系統，其中所述傳送裝置驅動器被構造成沿所述水平面中的一個水平面水平地運動。
5.根據權利要求3所述的系統，其中所述傳送裝置驅動器被構造置，以便在所述豎直運輸機保持豎直靜止的5同時所述機器人臂能夠從所述不同水平面上的貨架傳送裝置裝載所述物品。
6. 根據權利要求3所述的系統，于所述豎直運輸機。
7. 根據權利要求3所述的系統，于所述貨架中的一個。
8. 根據權利要求1所述的系統，間的豎直間隔在更高水平面處減小。權利要求書第2/6頁其中所述傳送裝置驅動器被固定其中所述傳送裝置驅動器被固定其中所述貨架中的所述水平面之
9. 根據權利要求1所述的系統，其中所述豎直運輸機包括交叉帶傳送裝置，所述交叉帶傳送裝置被構造成將所述物品從所述貨架傳送裝置裝載到所述豎直運輸機上；以及所述交叉帶傳送裝置被固定于所述豎直運輸機以便與所述豎直運輸機一致地豎直運動。
10. 根據權利要求1所述的系統，還包括運輸機傳送裝置，其被構造成從所述豎直運輸機卸載所述物品。
11. 根據權利要求IO所述的系統，其中所述運輸機傳送裝置被固定于所述豎直運輸機以便與所述豎直運輸機一致地豎直運動。
12. 根據權利要求10所述的系統，其中所述豎直運輸機包括兩條或更多條軌，所述軌彼此間隔開以便保持在其中裝載有所述物品的一個或更多個箱；以及所述豎直運輸機被構造成在裝載期間從所述運輸機傳送裝置提升所述箱。
13. 根據權利要求1所述的系統，還包括進貨傳送裝置，其被構造成將箱裝載到所述豎直運輸機上；以及出貨傳送裝置，其被構造成從所述豎直運輸機卸載所述箱。
14. 根據權利要求13所述的系統，其中所述進貨傳送裝置和所述出貨傳送裝置被置于所述豎直運輸機的相同端處。
15. 根據權利要求1所述的系統，還包括補給站，其被構造成沿所述貨架中的至少一個貨架豎直地且水平地運動以便將物品補給到所述貨架傳送裝置上。
16. —種存儲系統，包括存儲貨架，其包括兩個或更多個貨架傳送裝置，其中物品被存儲在所述貨架傳送裝置上；以及傳送裝置驅動器，其被構造成沿所述存儲貨架運動從而為所述貨架傳送裝置中的兩個或更多個提供動力。
17. 根據權利要求16所述的系統，還包括沿所述存儲貨架放置的豎直運輸機，其被構造成接收來自所述貨架傳送裝置的所述物品；以及升降機，其被構造成使得所述豎直運輸機豎直運動。
18. 根據權利要求17所述的系統，其中所述豎直運輸機包括用于將所述物品從所述存儲貨架裝載到所述豎直運輸機上的一個或更多個機器人臂。
19. 根據權利要求17所迷的系統，還包括交叉帶傳送裝置，其被構造成將所述物品從所述貨架傳送裝置裝載到所述豎直運輸機上；以及所述傳送裝置驅動器被構造成將動力從所述交叉帶傳送裝置傳輸到所述貨架傳送裝置。
20. 根據權利要求17所述的系統，其中所述傳送裝置驅動器被固定于所述豎直運輸機。
21. 根據權利要求20所述的系統，其中所述傳送裝置驅動器被構造成沿所述豎直運輸機水平運動。
22. 根據權利要求16所述的系統，其中所述傳送裝置驅動器被構造成沿所述存儲貨架水平運動。
23. 根據權利要求22所述的系統，還包括相對于所述貨架豎直固定的導軌；以及所述傳送裝置驅動器被構造成沿所述導軌運動。
24. 根據權利要求22所述的系統，其中所述傳送裝置驅動器被構造成沿所述存儲貨架豎直運動。
25. 根據權利要求16所述的系統，其中所述傳送裝置驅動器被構造成沿所述存儲貨架豎直運動。
26. 根據權利要求25所述的系統，還包括導軌，所述傳送裝置驅動器被固定于該導軌；以及驅動升降機，其被構造成使所述導軌沿所述存儲貨架豎直運動。
27. 根據權利要求25所述的系統，其中所述傳送裝置驅動器包括驅動帶，其被構造成摩擦地接合所述兩個或更多個貨架傳送裝置；以及驅動馬達，其被構造成驅動所述驅動帶以便為所述兩個或更多個貨架傳送裝置提供動力。
28. 根據權利要求16所述的系統，還包括用于為所述貨架傳送裝置中的兩個或更多個貨架傳送裝置提供動力的器件，其中用于提供動力的所述器件包括所述傳送裝置驅動器。
29. —種存儲系統，包括以相對方式放置的至少兩個存儲貨架，每個所述存儲貨架均包括具有一個或更多個貨架傳送裝置的兩個或更多個水平面，其中物品被存儲在所述貨架傳送裝置上；置于所述存儲貨架之間的豎直運輸機，所述豎直運輸機包括交叉帶傳送裝置，該交叉帶傳送裝置被構造成將所述物品從所述貨架傳送裝置裝載到所述豎直運輸機上；以及升降機，其被構造成使得所述豎直運輸機在所述水平面之間豎直運動。
30. 根據權利要求29所述的系統，其中所述交叉帶傳送裝置被固定于所述豎直運輸機從而與所述豎直運輸機一致地豎直運動。
31. 根據權利要求29所述的系統，其中所述交叉帶傳送裝置環繞于所述豎直運輸機從而同時從所述至少兩個存儲貨架裝載所述物品。
32. —種方法，包括在豎直方向沿存儲貨架將豎直運輸機抬升到第一豎直位置，其中該存儲貨架具有帶有第一貨架傳送裝置的第一水平面；以及使用固定于所述豎直運輸機的機器人臂將來自所述第一水平面處的所述第一貨架傳送裝置的一個或更多個第一物品裝載到所述豎直運輸機上；以及在所述豎直運輸機保持在所述第一豎直位置處的同時，使用所述機器人臂將一個或更多個第二物品從第二貨架傳送裝置裝載到所述豎直運輸機上，其中所述第二貨架傳送裝置位于不同于第一水平面的第二水平面處。
33. 根據權利要求32所述的方法，還包括使用交叉帶傳送裝置將一個或更多個第三物品從所述第一水平面處的第三貨架傳送裝置裝載到所述豎直運輸機上。
34. 根據權利要求32所述的方法，還包括使用傳送裝置驅動器為所述第一貨架傳送裝置提供動力；將所述傳送裝置驅動器移動到所述第二或第三貨架傳送裝置；以及使用所述傳送裝置驅動為所述第二或第三貨架傳送裝置提供動力。
35. 根據權利要求32所述的方法，還包括在所述第一和第二貨架傳送裝置之間重新安排所述第一和第二 物品。
36. —種方法，包括使用傳送裝置驅動器為第一傳送裝置提供動力從而將所述第一傳送裝置上的第一物品導引到第一裝載位置；將所述傳送裝置驅動器移動到第二傳送裝置；以及 使用所述傳送裝置驅動器為所述第二傳送裝置提供動力從而將所述第二傳送裝置上的第二物品導引到第二裝載位置。
全文摘要
單個物品或多個物品被存儲在傳送裝置的豎直堆放架(或貨架)上。傳送裝置的堆放架位于豎直運輸機的兩側上，紙箱、搬運箱和/或貨盤被裝載到該豎直運輸機上。豎直運輸機能夠以類似于升降機的方式被豎直地提升，從而在傳送裝置上的搬運箱可以從存儲貨架傳送裝置的各個水平面接收物品。為了加快裝載過程，可以同時地和/或相繼地從箱的兩側將物品裝載到箱內。在一種形式下，交叉帶傳送裝置被用于裝載物品。可替換地或者附加地，機器人臂可以被用于裝載物品。一個或多個傳送裝置驅動器可以被用于為多個傳送裝置提供動力，以便將物品導引到傳送裝置上的裝載位置。
文檔編號B65G1/00GK101641270SQ200880008777
公開日2010年2月3日 申請日期2008年1月8日 優先權日2007年1月25日
發明者E·索博塔, W·A·巴斯蒂安二世 申請人:巴斯蒂安材料處理有限責任公司