【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于机器人拾取的储存系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请是2020年2月28日提交的美国专利申请No.16/804,251的继续，该美国专利申请No.16/804,251要求于2020年1月15日提交的美国临时专利申请No.62/961,390和于2019年7月29日提交的美国临时专利申请No.62/879,843的权益，它们的公开内容均通过引用被包含于本文中。
技术介绍
[0003]本公开总体上涉及储存系统和库存提取方法，并且更具体地，涉及储存系统和用于从储存系统提取库存物品的移动机械手式机器人(mobile manipulator robot)。
[0004]仓库(或配送执行中心)需要能够高效地储存和提取大量不同的产品的系统。传统上，库存物品被储存在容器中，并且被布置在过道任一侧的成排的架子上。每个容器(或箱子)保存一种或多种产品类型的多个物品。过道为操作者或机器人提供在架子之间的通路，以经过过道和提取物品。可以很好地理解，过道降低了系统的储存密度。换言之，与整个储存系统所需的空间量相比，实际用于...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于机器人拾取的储存系统，包括：储存结构，其构造成容纳多个容器，所述储存结构包括支撑构件、用于支撑移动机械手式机器人的第一组平行导轨、以及流体供应管线；以及多个阀，其设置在所述流体供应管线内，阀中的每一个都具有关闭状态和打开状态，在所述关闭状态下，所述流体供应管线与外部环境隔离，在所述打开状态下，所述流体供应管线与所述外部环境连通，使得所述流体供应管线构造成将流体供应到所述移动机械手式机器人。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述储存结构还包括第二组平行导轨，所述第二组平行导轨基本上垂直于所述第一组平行导轨延伸，所述第一组平行导轨和所述第二组平行导轨形成具有多个栅格空间的栅格。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述栅格是第一栅格，所述多个栅格空间是第一多个栅格空间，所述储存系统还包括：第三组平行导轨和基本垂直于所述第三组平行导轨延伸的第四组平行导轨，所述第三组平行导轨和所述第四组平行导轨形成在所述第一栅格上方升高的第二栅格，所述第二栅格具有多个第二栅格空间；以及倾斜坡道,其包括连接所述第一栅格和所述第二栅格的第五组导轨，或连接所述第一栅格和所述第二栅格的升降机。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括与所述流体供应管线流体连通的流体源，并且其中所述流体源是气动源。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述流体供应管线附接到所述第一组平行导轨的外表面。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述流体供应管线包括通道和多个导管，所述通道嵌入所述第一组平行导轨内并沿所述第一组平行导轨的纵向方向延伸，所述多个导管在所述通道和位于所述第一组平行导轨的表面附近的相应端口之间延伸。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述多个阀中的至少一个至少部分地设置在所述多个导管中相应的一个导管内。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述多个阀中的至少一个包括联接到塞子的偏压构件，并且当所述阀处于所述关闭状态时，所述偏压构件将所述塞子偏压到所述端口中。9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括用于拾取储存在所述储存结构内的库存物品的所述移动机械手式机器人，所述机器人包括：主体；移动组件，其联接到所述主体，并构造成引导所述机器人沿着所述第一组平行导轨的移动；联接器，其确定尺寸和构造成与所述多个阀中的至少一个配合并从所述流体供应管线接收流体；以及拾取臂，其配备有气动抓取工具以拾取库存物品。10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一组平行导轨包括构造成从充电电源或接地电源接收电压的导电金属。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述导电金属的一部分表面被阳极化或以其它方式涂覆，以防止所述电压通过被涂覆的表面传递。12.一种用于提取库存的移动机械手式机器人，包括：主体，其包括接口，所述接口构造成向中央处理器发送处理器可读数据并从所述中央处理器接收处理器可执行指令；移动组件，其联接到所述主体；联接器，其能够与端口配合以从流体供应管线接收流体供应；以及拾取臂，其连接到所述主体，所述拾取臂联接到第一气动抓取工具，所述第一气动抓取工具构造成拾取库存物品。13.根据权利要求12所述的机器人，其特征在于，还包括附接到所述主体的工具保持架，所述工具保持架具有多个保持部。14.根据权利要求13所述的机器人，其特征在于，还包括第二气动抓取工具，所述第二气动抓取工具具有与所述第一气动抓取工具不同的尺寸、构造或材料，并且其中，所述第一气动抓取工具和所述第二气动抓取工具中的每一个能够互换地联接到所述拾取臂并且能够由所述多个保持部中的相应的一个保持部接纳。15.根据权利要求12所述的机器人，其特征在于，所述第一气动抓取工具具有附加工具元件。16.根据权利要求12所述的机器人，其特征在于，还包括文丘里泵，所述文丘里泵设置在所述联接器的下游和所述第一气动抓取工具的上游。17.根据权利要求12所述的机器人，其特征在于，还包括导电触点以从带电表面接收电压。18.根据权利要求12所述的机器人，其特征在于，所述移动组件包括多个轮、马达、和可操作地将所述马达联接到所述多个轮中的每一个轮的传动装置，所述马达布置成控制所述多个轮中的每一个轮的定向，由此所述轮能够在第一定向和第二定向之间同时旋转。19.根据权利要求12所述的机器人，其特征在于，还包括传感器，所述传感器用于收集与表面几何形状、表面纹理、颜色或孔隙率中的至少一者相关的库存数据，根据所述库存数据能够确定所述库存物品的抓持区域。20.根据权利要求12所述的机器人，其特征在于，所述第一气动抓取工具是吸盘。21.根据权利要求12所述的机器人，其特征在于，还包括联接到所述主体的气罐，所述气罐小于20立方英尺。22.根据权利要求12所述的机器人，其特征在于，所述库存储存在具有高度的容器内，并且所述拾取臂在竖直方向上具有末端执行器行程，所述末端执行器行程至少为所述容器的高度的两倍。23.根据权利要求12所述的机器人，其特征在于，所述拾取臂包括：基部构件，其联接到所述主体；水平延伸部，其联接到所述基部构件；竖直延伸部，其联接到所述水平延伸部；以及定位臂，其联接到所述竖直部件，所述定位臂能够相对于所述竖直延伸部平移，其中弹簧、可反向驱动的致动器、力控致动器、或顺应性抓取元件中的至少一者联接到
所述定位臂以提供被动顺应性或主动顺应性。24.一种订单执行系统，包括：能够在储存系统内二维移动的移动机械手式机器人，用于拾取储存在容器内或架子上的库存物品，所述移动机械手式机器人包括：主体；轮组件，其联接到所述主体，所述轮组件包括多个轮和致动器，以使所述主体在所述储存系统内移动；传感器，用于定位所述主体相对于所述主体所在的所述储存系统的位置；接口，其构造成将处理器可读数据无线发送到远程处理器和从所述远程处理器无线接收处理器可执行指令；成像装置，用于捕捉所述库存物品的图像，所述成像装置构造成收集库存数据；拾取机械手，其联接到所述主体，所述拾取机械手具有至少三个自由度；第一气动抓取元件和第二气动抓取元件，它们能够联接到所述拾取机械手，所述第一气动抓取元件或所述第二气动抓取元件中的至少一者由顺应性材料形成，并且所述第一气动抓取元件和所述第二气动抓取元件中的每一个能够通过所述拾取机械手在三维工作空间中移动，以接近和抓持储存在所述容器中的一个内或所述架子中的一个上的库存物品；以及联接器，其具有与所述第一气动抓取元件或所述第二气动抓取元件中的至少一者流体连通的配合端，所述联接器的所述配合端构造成选择性地与阀配合，以接入用于操作所述第一气动抓取元件或所述第二气动抓取元件中的至少一者的气动供给源，其中,所述系统构造成将所述联接器的所述配合端与所述阀对准，并将所述阀从关闭状态转换为打开状态，以选择性地将所述第一气动抓取元件或所述第二气动抓取元件中的至少一者与所述气动供给源连通。25.根据权利要求24所述的系统，其特征在于，所述第一气动抓取元件和所述第二气动抓取元件在所述拾取机械手上。26.根据权利要求24所述的系统，其特征在于，所述拾取机械手包括与所述第一抓取元件连通的第一气动管线和与所述第二气动抓取元件连通的第二气动管线，其中所述第二气动管线与所述第一气动管线隔离。27.根据权利要求24所述的系统，其特征在于，所述第一气动抓取元件设置在第一工具上，所述第二气动抓取元件设置在不同于所述第一工具的第二工具上。28.根据权利要求27所述的系统，其特征在于，所述拾取机械手包括用于将所述第一工具和所述第二工具可拆卸地联接到所述拾取机械手的磁体。29.根据权利要求27所述的系统，其特征在于，所述拾取机械手经由机械连接选择性地并能够可拆卸地联接到所述第一工具和所述第二工具。30.根据权利要求27所述的系统，其特征在于，还包括具有第一保持部和第二保持部的工具保持架，所述第一保持部和第二保持部用于分别保持所述第一工具和所述第二工具，其中所述第一工具和所述第二工具能够由所述机器人的所述拾取机械手接入，并且能够互换地联接到所述拾取机械手。31.根据权利要求30所述的系统，其特征在于，所述工具保持架联接到所述移动机械手
式机器人的所述主体。32.根据权利要求24所述的系统，其特征在于，所述第一气动抓取元件或所述第二气动抓取元件中的至少一者是吸盘。33.根据权利要求24所述的系统，其特征在于，所述第一气动抓取元件或所述第二气动抓取元件中的至少一者是气动致动指状件。34.根据权利要求24所述的系统，其特征在于，所述拾取机械手或将所述第一气动抓取元件或所述第二气动抓取元件中的至少一者联接到所述拾取机械手的部件包括弹簧、可反向驱动的致动器或力控致动器。35.根据权利要求24所述的系统，其特征在于，所述主体包括闩锁装置，所述闩锁装置构造成接合容器并将容器移动到所述机器人的接纳腔中，所述接纳腔具有敞开的顶部。36.根据权利要求24所述的系统，其特征在于，所述处理器可执行指令是控制指令，所述控制指令包括选择用于操纵所述库存物品的气动抓取元件、用于操纵所述库存物品的指令、用于抓持所述库存物品的指令、或用于包装所述库存物品的指令中的至少一者。37.根据权利要求24所述的系统，其特征在于，还包括远程操作者界面来生成所述控制指令。38.根据权利要求24所述的系统，其特征在于，所述轮组件包括多个轮，所述多个轮构造成引导所述主体沿着沿第一方向延伸的第一成型轨道的移动。39.根据权利要求38所述的系统，其特征在于，所述多个轮还构造成引导所述主体沿着在基本上与所述第一方向正交的第二方向上延伸的第二成型轨道的移动。40.根据权利要求24所述的系统，其特征在于，所述机器人还包括文丘里泵，所述文丘里泵定位于所述联接器的下游和所述第一气动抓取元件或所述第二气动抓取元件中的至少一者的上游。41.根据权利要求24所述的系统，其特征在于，所述机器人还包括导电触点以从带电表面接收电压。42.根据权利要求24所述的系统，其特征在于，还包括容器或架子中的一者，其中所述容器或所述架子具有高度，并且所述第一气动抓取元件能够通过所述移动机械手式机器人在竖直方向上移动至少两倍于所述容器或所述架子的高度的距离，以抓持所述库存物品。43.根据权利要求24所述的系统，其特征在于，所述机器人构造成提取储存在基于栅格的储存系统中的库存物品，所述基于栅格的储存系统包括：框架，其布置成容纳竖直的容器的摞；栅格，其设置在所述框架上方，所述栅格包括在第一方向上延伸的第一组平行导轨和在基本上垂直于所述第一方向的第二方向上延伸的第二组平行导轨，使得所述第一组平行导轨和所述第二组平行导轨共同限定栅格空间，所述第一平行导轨和所述第二组平行导轨具有成型轨道以引导所述轮组件沿着所述第一组平行导轨和所述第二组平行导轨移动；多个容器，其构造成储存所述库存物品，所述多个容器能够堆叠于彼此上以形成多个竖直的摞，每个竖直的摞能够布置在相应的栅格空间的下面；气动供应管线，其联接到所述框架或所述栅格中的一者；气动源,其与所述气动供应管线流体连通；以及多个阀，其与所述气动供应管线流体连通，每个阀具有关闭状态和打开状态，在所述关
闭状态下，所述气动供应管线与外部环境隔离，在所述打开状态下，所述气动供应管线与所述外部环境连通并且构造成向所述移动机械手式机器人供应空气以操作所述第一气动抓取元件和所述第二气动抓取元件中的至少一者。44.根据权利要求43所述的系统，其特征在于，所述机器人构造成机械地、磁性地、电地或无线地将所述阀从所述关闭状态转换为所述打开状态。45.根据权利要求43所述的系统，其特征在于，所述第一组平行导轨和所述第二组平行导轨包括构造成从充电电源或接地电源接收电压的导电金属。46.根据权利要求43所述的系统，其特征在于，所述流体供应管线包括通道和多个导管，所述通道嵌入所述第一组平行导轨内并沿所述第一组平行导轨的纵向方向延伸，所述多个导管在所述通道和位于所述第一组平行导轨的表面附近的相应端口之间延伸，其中，所述多个阀中的每个阀至少部分地设置在所述导管中相应的一个内。47.根据权利要求43所述的系统，其特征在于，所述通道连续地延伸等于或大于大致2个栅格空间的距离。48.根据权利要求43所述的系统，其特征在于，所述多个阀中的至少一个阀包括联接到塞子的偏压构件，并且当所述阀处于所述关闭状态时，所述偏压构件将所述塞子偏压到所述端口中。49.根据权利要求43所述的系统，其特征在于，每个栅格空间由四个导轨边和四个位于相邻的导轨的侧边之间的角限定，并且其中所述四个导轨边中的至少一个导轨边或四个角中的一个角包括所述多个阀中的一个。50.根据权利要求43所述的系统，其特征在于，所述气动供应管线附接到所述框架的外表面或所述栅格的外表面。51.根据权利要求43所述的系统，其特征在于，所述气动供应管线附接到与所述栅格间隔开并且能够由所述联接器接入的表面。52.一种订单执行系统，包括：移动机械手式机器人，其能够在仓库内移动以拾取库存物品，所述移动机械手式机器人包括：主体；轮组件，其联接到所述主体，所述轮组件包括多个轮和致动器，以使所述主体在所述仓库内移动；传感器，用于定位所述主体相对于所述主体所在的所述仓库的位置；接口，其构造成将处理器可读数据无线发送到远程处理器和从所述远程处理器无线接收处理器可执行指令；成像装置，用于捕捉所述库存物品的图像，所述成像装置构造成收集库存数据；拾取机械手，其联接到所述主体，所述拾取机械手具有至少三个自由度；第一气动抓取工具，其由顺应性材料形成并能够联接到所述拾取机械手，所述第一气动抓取工具能够通过所述拾取机械手在三维工作空间中移动，以接近和抓持所述库存物品；以及容器提取装置，其能够联接到所述主体并具有容器接纳空间，所述容器提取装置包括提升板，所述提升板具有顶表面、底表面和延伸穿过所述顶表面和所述底表面的孔，所述提
升板是相对于所述主体在竖直方向上能够延伸的，以接合和移动所述容器接纳空间内的容器。53.根据权利要求52所述的订单执行系统，其特征在于，所述容器提取装置包括一组闩锁或钩，以接合所述容器，所述闩锁或钩能够相对于所述提升板滑动或枢转。54.根据权利要求52所述的订单执行系统，其特征在于，所述提升板具有敞开的横向侧。55.根据权利要求52所述的订单执行系统，其特征在于，还包括第二气动抓取工具，所述第二气动抓取工具能够联接到所述拾取机械手，所述第二气动抓取工具能够通过所述拾取机械手移动，以接近和抓持所述库存物品。56.根据权利要求55所述的订单执行系统，其特征在于，所述移动机械手式机器人还包括具有第一保持部和第二保持部的工具保持架，所述第一保持部和所述第二保持部用于保持所述第一气动抓取工具和所述第二气动抓取工具中的相应的一个...
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