用于导航控制的设备和方法与流程
相关申请的交叉参考
本申请要求都在2015年2月5日提交并且以全文引用的方式并入本文中的第10201500882v号新加坡专利申请和第2015900362号澳大利亚专利申请的优先权。
本公开总体涉及控制载具和货物装卸系统的移动，其中货物储存在货物储存区域中并且从中取回。
背景技术：
本文中提供的背景描述出于大体介绍本公开的上下文的目的。在此背景部分中描述工作的程度上，当前提名的发明人的工作以及申请时不能成为现有技术的描述方面，既没有明确也没有隐含地承认为本公开的现有技术。
在部分自动化的货物装卸系统中，货物储存在货物储存区域中并且使用运输载具(诸如，运输机器人)在货物储存区域与操作员站之间运输。在这样的系统中，运输载具使用沿着预定义移动路径设置在仓库的地板上的机器可检测传动带或者通过使用与设置在例如仓库的壁上的反射材料相互作用的激光器来导航穿过货物储存区域。
然而，此类现有的货物装卸系统需要相对复杂的运输载具并且涉及计算密集型任务，以控制载具的位置。此外，此类系统没有高精度地控制运输载具的位置。因此，需要以无缝且计算有效的方式准确地控制(和监测)运输载具的位置的技术。
技术实现要素：
本公开的一方面提供一种用于控制载具沿着运输路径的移动的方法，所述方法包括：由信息处理设备的电路接收第一标记信息，所述第一标记信息是基于载具检测到第一标记而生成的，所述第一标记是位于预定位置的多个标记中的一个；由电路确定多个标记中的第二标记，载具将从第一标记移动到所述第二标记；基于第一标记信息和与第一标记相关联的预定导航信息来生成第一控制信息，以控制载具从第一标记到第二标记的移动，预定导航信息表明第二标记相对于第一标记的位置；以及将第一控制信息传输到载具。
按一个实施方案，所述方法还包括：由电路接收第二标记信息，所述第二标记信息是基于载具检测到第二标记而生成的；由电路确定多个标记中的第三标记，载具将从第二标记移动到所述第三标记；以及基于第二标记信息和预定导航信息来生成第二控制信息，以控制载具从第二标记到第三标记的移动，预定导航信息表明第三标记相对于第二标记的位置。
按一个实施方案，第二标记与第一标记邻近，并且预定导航信息表明与第一标记邻近的多个标记中的每个标记的相对位置。此外，多个标记中的每一个是机器可读图案，其中机器可读图案包括条形码和快速响应(qr)码中的一个。此外，多个标记中的每一个包括射频识别(rfid)装置。
按一个实施方案，第一标记信息包括由载具从机器可读图案中提取的唯一标识符。
按一个实施方案，所述方法还包括：由电路接收货架标记信息，所述货架标记信息是基于载具检测到货架标记而生成的，货架标记设置在将由载具运输的货架上。
第一标记信息包括载具相对于第一标记的取向信息和与第一标记相关联的识别信息，其中第一标记信息包括由载具捕获的第一标记的图像。
按实施方案，所述方法还包括：由电路来计算运输路径，运输路径包括在源标记处开始并且在目的地标记处终止的将由载具横穿的多个标记中的标记序列，其中使用a*算法来计算运输路径。
此外，运输路径分成多个路径分段，并且所述方法还包括：传输控制信息，以在每个路径分段的开始处控制载具的移动。
按一个实施方案，所述方法还包括：从存储在存储器中的标记地图中检索预定导航信息，标记地图包括针对多个标记中的每一个的导航信息，所述导航信息表明多个标记中的至少一个定义的其他标记相对于多个标记中的相应一个标记的位置，所述导航信息可用来控制载具在多个标记中的相应一个标记与至少一个定义的其他标记之间的移动，其中导航信息包括与多个标记中的相应一个标记与多个标记中的至少一个定义的其他标记之间的距离对应的位移值，以及方位角值。。
按一个实施方案，标记地图包括多个关键字(key)，多个关键字中的每个关键字对应于多个标记中的一个并且包括：第一数据字段，其存储当载具设置在对应标记上时的识别信息；第二数据字段，其存储对应标记的预留信息；第三数据字段，其存储与对应标记的邻近标记对应的信息，邻近标记包括在北向、南向、东向和西向上从邻近标记展开的标记中的至少一个，所述信息用来确定载具从对应标记行进到对应邻近标记的有效性；第四数据字段，其存储对应标记到每个邻近标记的距离，所述距离用来确定由载具在从对应标记行进到对应邻近标记中产生的成本；以及第五数据字段，其表明载具是否可以在对应标记处部署货物货架。
按本公开的一方面，提供一种用于控制载具沿着运输路径的移动的信息处理设备，所述信息处理设备包括电路，所述电路被配置成：接收第一标记信息，所述第一标记信息是基于载具检测到第一标记而生成的，所述第一标记是位于预定位置的多个标记中的一个；确定多个标记中的第二标记，载具将从第一标记移动到所述第二标记；基于第一标记信息和与第一标记相关联的预定导航信息来生成第一控制信息，以控制载具从第一标记到第二标记的移动，预定导航信息表明第二标记相对于第一标记的位置；以及将第一控制信息传输到载具。
按一个实施方案，电路还被配置成：接收第二标记信息，所述第二标记信息是基于载具检测到第二标记而生成的；确定多个标记中的第三标记，载具将从第二标记移动到所述第三标记；以及基于第二标记信息和预定导航信息来生成第二控制信息，以控制载具从第二标记到第三标记的移动，预定导航信息表明第三标记相对于第二标记的位置，其中第二标记与第一标记邻近，并且预定导航信息表明与第一标记邻近的多个标记中的每个标记的相对位置。
此外，按一个实施方案，多个标记中的每一个是机器可读图案，其中机器可读图案包括条形码和快速响应(qr)码中的一个，并且其中多个标记中的每一个包括射频识别(rfid)装置。
按一个实施方案，第一标记信息包括由载具从机器可读图案中提取的唯一标识符，并且其中电路还被配置成：接收货架标记信息，所述货架标记信息是基于由载具检测到货架标记而生成的，货架标记设置在将由载具运输的货架上。
按一个实施方案，对于信息处理设备而言，第一标记信息包括载具相对于第一标记的取向信息和与第一标记相关联的识别信息，其中第一标记信息包括由载具捕获的第一标记的图像。
按实施方案，电路还被配置成：计算运输路径，运输路径包括在源标记处开始并且在目的地标记处终止的将由载具横穿的多个标记中的标记序列，其中使用a*算法来计算运输路径。
按一个实施方案，运输路径分成多个路径分段，并且电路还被配置成：传输控制信息，以在每个路径分段的开始处控制载具的移动；以及从存储在存储器中的标记地图中检索预定导航信息，所述标记地图包括针对多个标记中的每一个的导航信息，所述导航信息表明多个标记中的至少一个定义的其他标记相对于多个标记中的相应一个标记的位置，所述导航信息可用来控制载具在多个标记中的相应一个标记与至少一个定义的其他标记之间的移动。
按一个实施方案，导航信息包括与多个标记中的相应一个标记与多个标记中的至少一个定义的其他标记之间的距离对应的位移值，以及方位角值，其中标记地图包括多个关键字，多个关键字中的每个关键字对应于多个标记中的一个并且包括：第一数据字段，其存储当载具设置在对应标记上时的识别信息；第二数据字段，其存储对应标记的预留信息；第三数据字段，其存储与对应标记的邻近标记对应的信息，邻近标记包括在北向、南向、东向和西向上从所述标记展开的标记中的至少一个，所述信息用来确定载具从对应标记行进到对应邻近标记的有效性；第四数据字段，其存储对应标记到每个邻近标记的距离，所述距离用来确定由载具在从对应标记行进到对应邻近标记中产生的成本；以及第五数据字段，其表明载具是否可以在标记处部署货物货架。
本公开的一方面提供一种非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质上存储有程序，所述程序在由计算机执行时导致计算机执行用于控制载具沿着运输路径的移动的方法，所述方法包括：接收第一标记信息，所述第一标记信息是基于由载具检测到第一标记而生成的，所述第一标记是位于预定位置的多个标记中的一个；确定多个标记中的第二标记，载具将从第一标记移动到所述第二标记；基于第一标记信息和与第一标记相关联的预定导航信息来生成第一控制信息，以控制载具从第一标记到第二标记的移动，预定导航信息表明第二标记相对于第一标记的位置；以及将第一控制信息传输到载具。
按一个实施方案，所述方法还包括：接收第二标记信息，所述第二标记信息是基于由载具检测到第二标记而生成的；确定多个标记中的第三标记，载具将从第二标记移动到所述第三标记；以及基于第二标记信息和预定导航信息来生成第二控制信息，以控制载具从第二标记到第三标记的移动，预定导航信息表明第三标记相对于第二标记的位置。
按一个实施方案，第二标记与第一标记邻近，并且预定导航信息表明与第一标记邻近的多个标记中的每个标记的相对位置，其中多个标记中的每一个是机器可读图案，并且其中机器可读图案包括条形码和快速响应(qr)码中的一个。
按一个实施方案，第一标记信息包括由载具从机器可读图案中提取的唯一标识符，并且所述方法还包括：接收货架标记信息，所述货架标记信息是基于由载具检测到货架标记而生成的，货架标记设置在将由载具运输的货架上，其中第一标记信息包括载具相对于第一标记的取向信息和与第一标记相关联的识别信息。
按一个实施方案，第一标记信息包括由载具捕获的第一标记的图像，并且所述方法还包括：计算运输路径，运输路径包括在源标记处开始并且在目的地标记处终止的将由载具横穿的多个标记中的标记序列，其中使用a*算法来计算运输路径。
此外，按一个实施方案，运输路径分成多个路径分段，并且所述方法还包括：传输控制信息，以在每个路径分段的开始处控制载具的移动；以及从存储在存储器中的标记地图中检索预定导航信息，所述标记地图包括针对多个标记中的每一个的导航信息，所述导航信息表明多个标记中的至少一个定义的其他标记相对于多个标记中的相应一个标记的位置，所述导航信息可用来控制载具在多个标记中的相应一个标记与至少一个定义的其他标记之间的移动。
按一个实施方案，导航信息包括与多个标记中的相应一个标记与多个标记中的至少一个定义的其他标记之间的距离对应的位移值，以及方位角值。
按一个实施方案，标记地图包括多个关键字，多个关键字中的每个关键字对应于多个标记中的一个并且包括：第一数据字段，其存储当载具设置在对应标记上时的识别信息；第二数据字段，其存储对应标记的预留信息；第三数据字段，其存储与对应标记的邻近标记对应的信息，邻近标记包括在北向、南向、东向和西向上从对应标记展开的标记中的至少一个，所述信息用来确定载具从对应标记行进到对应邻近标记的有效性；第四数据字段，其存储对应标记到每个邻近标记的距离，所述距离用来确定由载具在从对应标记行进到对应邻近标记中产生的成本；以及第五数据字段，其表明载具是否可以在标记处部署货物货架。
按本公开的一方面，提供：由载具的电路来检测位于预定位置的多个标记中的第一标记；由电路基于检测的第一标记来生成第一标记信息；由电路将生成的第一标记信息传输到信息处理设备；由电路从信息处理设备接收第一控制信息，第一控制信息是由信息处理设备响应于第一标记信息而基于第一标记信息和预定导航信息生成的；以及由电路基于第一控制信息来致使载具移动到多个标记中的第二标记，其中预定导航信息表明第二标记相对于第一标记的位置。
按一个实施方案，所述方法还包括：由电路检测第二标记；由电路基于检测的第二标记来生成第二标记信息；由电路将生成的第二标记信息传输到信息处理设备；由电路从信息处理设备接收第二控制信息，第二控制信息是由信息处理设备响应于第一标记信息而基于第二标记信息和预定导航信息生成的；以及由电路致使载具移动到多个标记中的第三标记，其中预定导航信息表明第三标记相对于第二标记的位置，并且其中第二标记与第一标记邻近，而且预定导航信息表明与第一标记邻近的多个标记中的每个标记的相对位置。此外，多个标记中的每一个是机器可读图案，其中机器可读图案包括条形码或快速响应(qr)码，并且其中多个标记中的每一个包括射频识别(rfid)装置。
按一个实施方案，生成第一标记信息的步骤包括：由电路从机器可读图案中提取唯一标识符，其中第一标记信息包括载具相对于第一标记的取向信息和与第一标记相关联的识别信息，并且第一标记信息包括由载具捕获的第一标记的图像。
根据一个实施方案，运输路径分成多个路径分段，并且所述方法还包括：接收控制信息，以在每个路径分段的开始处控制载具的移动。
本公开的一方面提供一种载具，其包括电路，所述电路被配置成：检测位于预定位置的多个标记中的第一标记；基于检测的第一标记来生成第一标记信息；将生成的第一标记信息传输到信息处理设备；从信息处理设备接收第一控制信息，第一控制信息是由信息处理设备响应于第一标记信息而基于第一标记信息和预定导航信息生成的；以及基于第一控制信息来致使载具移动到多个标记中的第二标记，其中预定导航信息表明第二标记相对于第一标记的位置。
按一个实施方案，所述电路还被配置成：检测第二标记；基于检测的第二标记来生成第二标记信息；将生成的第二标记信息传输到信息处理设备；从信息处理设备接收第二控制信息，第二控制信息是由信息处理设备响应于第一标记信息而基于第二标记信息和预定导航信息生成的；以及致使载具移动到多个标记中的第三标记，其中预定导航信息表明第三标记相对于第二标记的位置。
按一个实施方案，第二标记与第一标记邻近，并且预定导航信息表明与第一标记邻近的多个标记中的每个标记的相对位置。此外，多个标记中的每一个是机器可读图案，其中机器可读图案包括条形码或快速响应(qr)码，并且其中多个标记中的每一个包括射频识别(rfid)装置。
按一个实施方案，所述电路还被配置成：从机器可读图案中提取唯一标识符，并且其中第一标记信息包括载具相对于第一标记的取向信息和与第一标记相关联的识别信息。
按一个实施方案，第一标记信息包括由载具捕获的第一标记的图像，并且其中运输路径分成多个路径分段，而且所述电路还被配置成：接收控制信息，以在每个路径分段的开始处控制载具的移动。
已经通过概述提供了上述段落，并且上述段落不意图限制所附权利要求书的范围。参考结合附图进行的以下详细描述，将最佳地理解所述实施方案以及其他优点。
附图说明
将参考附图详细地描述作为实例提供的本公开的各种实施方案，其中类似的编号引用类似的元件，并且在附图中：
图1是根据实施方案的货物装卸系统的框图；
图2是实施图1的货物装卸系统的仓库的图解表示；
图3是图1所示的货物装卸系统的运输载具的图解表示；
图4是示出运输图1所示的货物装卸系统的货物货架的载具的图解表示；
图5是图1所示的货物装卸系统的操作员站的图解表示；
图6是示出根据图形理论的货物装卸系统的标记之间的关系的图解表示；
图7示出根据实施方案的示例性地图数据库；
图8是示出图1所示的货物装卸系统的管理系统的功能部件的框图；
图9是示出图1所示的货物装卸系统的载具的功能部件的框图；
图10是示出图1所示的货物装卸系统的操作员站的功能部件的框图；
图11是示出存货过程的步骤的流程图；
图12是示出物品拣选过程的流程图；
图13a和图13b描绘示出订单履行过程的流程图；
图14是示出用于补偿载具的导航路径的方法的图解；
图15描绘根据实施方案的描绘在路径校正中执行的步骤的示例性流程；以及
图16示出根据实施方案的计算装置的框图。
具体实施方式
所参考的附图中示出示例性实施方案。意图在于本文中公开的实施方案和附图应被视作说明性的，而非限制性的。对技术和所附权利要求书的范围的限制不应归于附图所示并且本文中论述的实例。
主要在特定实施中提供的特定过程和系统方面描述实施方案。然而，过程和系统将在其他实施中有效地操作。诸如“实施方案”、“一个实施方案”和“另一实施方案”等短语可以指代相同或不同实施方案。将相对于具有某些部件的方法和组成来描述实施方案。然而，方法和组成可以包括比所示的那些更多或更少的部件，并且在不脱离本公开的范围的情况下，可以对部件的布置和类型进行变化。
在具有某些步骤的方法的背景下描述示例性实施方案。然而，方法和组成与额外步骤和不与示例性实施方案相矛盾的不同顺序的步骤一起有效地操作。因此，本公开不意图限于所示实施方案，而是被赋予与本文中描述的原理和特征一致的最广范围并且仅由所附权利要求书限制。
此外，在提供值的范围的情况下，应理解，范围的上限与下限之间的每个中间值以及所陈述的范围内的任何其他陈述或中间值涵盖在本公开内。在所陈述的范围包括上限和下限的情况下，也包括将这些极限的任一个排除在外的范围。除非另行明确说明，否则本文中使用的术语意图具有如本领域的普通技术人员所理解的普通含义。除非特别指明，否则以下定义意图帮助读者理解本公开，而不意图改变或以其他方式限制此类术语的含义。
现在转到图1，示出货物装卸系统10。系统10包括多个货物货架12，每个货物货架被配置成容纳可以被包括在订单(诸如，客户订单)中的若干货物物品。货物装卸系统10还包括一个或多个操作员站14和多个载具16，所述载具在货物储存区域23与一个或多个操作员站14之间运输货物货架12。在实例中，载具可以是运输载具或运输机器人。
运输载具16的移动由管理系统18管理，所述管理系统通过诸如无线通信网络等通信网络19与操作员站14和运输载具16通信。按一个实施方案，管理系统18包括信息处理设备，诸如，服务器(之后参考图8描述)，其包括被配置成控制导航、监测和本文中描述的其他任务的电路。在操作中，履行订单所需的物品由至少一个运输载具16在货物储存区域23与操作员站14之间运输。通过运输包括所述订单的物品的货架12来部分地履行订单。货物装卸系统还包括标记20a和20b，所述标记设置在例如仓库的地板上，并且使得能够将载具16从一个点导航到另一点。在此实例中，入库库存过程和出库订单履行过程由管理系统18管理。
图2示出可以实施图1的货物装卸系统10的示例性仓库。仓库包括设置在仓库的地板21上的多个标记20a-20d。图2示出多个标记20a-20d，按一个实施方案，所述标记根据仓库内的标记的类型和/或位置进行分类。然而，只有一些标记(20a-20d)加上了标签，以便不导致说明混乱。对特定标记20a、20b、20c或20d的引用可以指代特定标明的标记中的任一个。
货架12储存在货物储存区域23中。在此实例中，标记可以被分类成大体设置在货物储存区域23与操作员站14a-14c之间的仓库标记20a。货架标记20b与货架12相关联，并且当相关联的货架12设置在货物储存区域23中的定义储存位置时，设置在所述货架的下方。队列入口标记20c设置在站队列22的入口位置，并且队列出口标记20d设置在站队列22的出口位置。然而，将理解，标记可以另外或替代地设置在其他地方，诸如，设置在壁上。
按一个实施方案，标记20a-20d采用机器可读条形码的形式。然而，本文中描述的实施方案可以合并能够被单独识别的任何机器可读标记，诸如，rfid标签、qr码等。每个标记20a-20d具有链接到导航信息的相关联唯一识别信息。识别信息可以用来控制载具在第一标记20a-20d中的一个标记与标记20a-20d中的至少一个其他标记之间的移动。针对每个标记20a-20d，导航信息定义第一标记20a-20d和已经与第一标记20a-20d相关联的所有其他标记20a-20d之间的方向和距离。在一些实施方案中，其他标记20a-20d对应于来自第一指定标记20a-20d的可能障碍物或关注区域。其他标记20a-20d可以与第一标记20a-20d相邻或者在预定距离内。
根据导航信息，当载具16在标记20a-20d上经过或与其相邻地经过时，可以通过识别每个标记20a-20d来定义多个标记20a-20d之间的导航路径。按一个实施方案，传感器(诸如，一个或多个相机)可以位于载具16的底部表面上。当载具16驱动穿过标记20a-20d时，传感器识别特定标记20a-20d，且从而识别载具16的位置。
根据一个实施方案，服务器控制仓库中的载具16的导航操作。具体而言，当载具16横穿特定标记时，载具16捕获标记的图像并且将捕获的图像传输到服务器。在接收到标记图像后，服务器对标记图像进行处理，以确定与标记相关联的唯一信息识别。另外或替代，按一个实施方案，载具16在捕获标记的图像后可以对图像进行处理，以确定唯一识别信息，且之后将识别信息传输到服务器。
服务器对所接收的标记图像和/或与标记相关联的唯一识别信息进行处理，以将存储在地图数据库(在本文中也被称为标记地图并且之后参考图7描述)中的导航信息传输到载具16。按一个实施方案，服务器逐跳地将导航信息传输到载具16。具体而言，为了在源标记与目的地标记之间导航载具16，(由服务器)计算运输路径，所述运输路径表明将由载具16横穿的源标记与目的地标记之间的标记序列。此外，针对由载具16横穿的给定标记序列，每次载具16捕获它当前设置于的标记的图像并且之后传输所述图像或与所述标记相关联的唯一标识(到服务器)时，服务器将标记的序列中的从当前标记到下一后续标记的导航信息传输到载具16。
按一个实施方案，为了在源标记与目的地标记之间导航载具16，服务器计算运输路径，所述运输路径表明将由载具16横穿的源标记与目的地标记之间的标记序列。之后，服务器将与横穿所述标记序列中的多个连续标记对应的导航信息传输到载具16。例如，服务器可以传输与横穿所述标记序列中的五个连续标记对应的导航信息。这样做时，本公开引发以有效方式利用货物装卸系统10的通信带宽的有利能力。
将了解，由于每个标记20a-20d具有与它相关联的导航信息，所述导航信息用来指示载具16从一个标记20a-20d移动到相邻的标记20a-20d，因此，标记20a-20d不需要以任何预定义图案设置在仓库的地板21上。标记20可以在适合于仓库的配置的位置设置在地板21上。此外，标记20a-20d可以设置在其他地方，例如，设置在壁或货架上。
导航信息也可以用来防止碰撞，以及防止并解决多个载具16的僵持情形。在实施方案中，载具16可以在要踏上导航路径之前预留导航路径的一部分。由于每次只有一个载具16可以占据导航路径的相同部分或分段，因此，预留导航路径的部分。如果导航路径的部分可用，那么载具16做出预留并且开始朝向它的目的地点移动。当载具16穿过它的路径的预留部分时，预留部分变得无限制，以便不阻碍另一载具16行进穿过相同的预留部分。按一个实施方案，载具16继续预留它的导航路径的接连部分，并且不预留行进过的部分。
当载具16在导航路径上移动时，可以做出移动预留，以便预留预定数量的路径分段。预留的路径分段的数量可以取决于导航路径的特定区域，诸如，拐弯、横穿单向区域、绕着障碍物移动或者可能在相同导航路径的区段内阻碍另一附近载具16的任何移动。
根据一个实施方案，两个载具16可能需要同时穿过相同区域，诸如，交叉点。在这种情形下，载具16可以预留横穿交叉点的导航路径的一部分。此外，载具16可以对交叉路径的交叉部分进行安全预留，以便另一载具16不会在第一载具16行进穿过交叉点时行进穿过所述交叉点。在第一载具16已经行进穿过交叉点之后，第一载具16可以解除安全预留。
根据一个实施方案，当第一载具16或障碍物阻挡了在其导航路径中的第二载具16时，可以通知僵持管理器。僵持管理器可以创建依赖图。当图中存在循环，即，循环依赖时，僵持管理器可以对僵持情形进行控制并且将循环中的一个载具16移动到循环以外，以便另一载具16可以继续在它的导航路径上前进。如果障碍物阻挡了载具16继续向前，那么导航路径可以被僵持管理器改变，以允许载具16经过回到它的导航路径上。
本文中描述的实施方案也可以防止出现僵持情形。当针对特定载具16计算导航路径时，导航路径可以存储在单独的数据库中。当载具16即将预留导航路径的特定区段或分段时，执行数据库查询以确定另一载具16是否在考虑针对所述特定部分或分段的规划导航路径。如果是的话，那么载具16对重叠路径的每个分段做出安全预留，直至到达没有潜在僵持点的导航路径的区段为止。其他载具16不可预留存在安全预留的分段或区段。在实施方案中，另一载具16可以进入和离开安全区，但它不可停在安全区中。用于防止僵持情形的实施方案考虑实际导航路径，以及在导航路径上行进的时间。
图3描绘示例性运输载具16。载具16可以是运输载具或运输机器人。载具16包括主体30和轮子34，至少一些轮子可单独控制，以便控制载具16的移动速度和方向。本文中描述的实施方案预期各种类型和大小的轮子34，这可以取决于地板表面的类型。例如，较小的轮子可以用在平滑的硬地板表面上，而粗糙的地板表面上可需要较大的橡胶轮子。接触板36可以相对于主体30可控地升高或降低，以便升高或降低设置在运输载具16上的货物货架12，且从而有助于在货物储存区域23与操作员站14之间运输货物货架12。
图4中示出由载具16运输货物货架12。如图所示，接触板36设置在升高位置，且因此相对于地板21升高货物货架12。在实例中，例如，货物货架12可以被载具16的接触板36升高约5-10cm。然而，本文中描述的实施方案预期其他升高尺寸，这可以取决于下列因素，诸如，地板的类型、地板的平滑度、地板的水平度和或由货架12搬运的货物的总重量。例如，如果货架上的货物的重量高于某一预定阈值重量，那么货架的高度可以设置到预定高度水平(与总重量对应)，以便确保载具的低重心。这样做时，本公开引发下列有利能力：确保货架稳定并且货架上的货物可以从一个位置运输到另一位置，而无需担心货物物品倒塌。此外，货物货架12包括一个或多个架子40，每个架子合并了能够接纳货物物品42的若干物品接纳位置。物品接纳位置还可以被隔室分开，从而使被分配到工作站的操作员在取回货物时易于接近。
现在转到图5，示出示例性操作员站14。操作员站14可以被配置成拣选和/或放置站，取决于操作员站14是用于下列一个还是两个：将新货物物品添加到货物储存区域23，以及从货物储存区域23中取回物品以履行订单的全部或一部分。
如图5所示，操作员站14包括多个订单箱46，每个订单箱46用来接纳形成订单的一部分的物品。将理解，当自动化地取回物品以履行订单，并且由系统10控制将物品设置在订单箱46中时，系统10能够同时履行多个订单。当拣选和/或放置站能够容纳不止一个人时，也可以同时履行多个订单。
图5示出在订单履行过程期间的操作员站14，其中由操作员从货物储存区域23中取回形成订单的一部分的货物物品42并且将它们设置在订单箱46中。订单箱46被系统10的服务器分配给订单。操作员站14包括控制单元48，所述控制单元被配置成控制和协调操作员站14中的操作。操作员站14还包括指示装置50，诸如，激光指示器，以及扫描仪52，所述扫描仪被配置成扫描设置在货物物品42上的标识符。标识符可以是任何计算机可读标识符，包括直线条形码或矩阵码，诸如qr码。
当货物物品42由运输载具16运输到操作员站14时，由指示装置50识别形成当前正在履行的订单的一部分的货物物品42。在此实例中，激光指示器指向货物物品42。在一个实施方案中，激光指向编码，包括但不限于，条形码或矩阵码。此外，不同的激光颜色可以用来识别多个订单的货物物品42，以便放在相关联的多个箱中。当同一货物货架12包括可以履行多个订单的相同或不同货物物品时，使用不同激光颜色或其他有区别的识别方法是有益的。
在从货架12上移走识别的货物物品42之后，操作员站14处的操作员可以使用扫描仪52来扫描货物物品42上的条形码或矩阵码。这样做时，货物物品42可以由控制单元48核实，从而确保已经从货架12上移走当前订单的正确货物物品42。随后向操作员表明货物物品42的适当订单箱46，例如，通过照亮订单箱46处的灯来表明。在不同激光颜色的情况下，订单箱46的灯可以被配置成与用于对应订单的激光颜色相匹配。
按一个实施方案，每个标记20a-20d具有相关联的导航信息，所述导航信息识别从第一标记到一个或多个其他标记(诸如，与第一标记相邻的标记)的导航路径。通过这种方式，针对所有标记20a-20d来定义标记地图，其中每个标记20a-20d具有相关联的信息，所述相关联的信息有效地定义第一标记相对于沿着一个或多个预定路径的其他标记的位置。
图6示出标记地图的图形理论表示60。图形60包括节点62(每个节点表示标记20a-20d中的一个)和边66。边66表明两个标记20a-20d之间存在连接。具体而言，连接两个标记的边66表明载具16可以从一个标记行直接进到另一标记，而无需访问任何其他中间标记。因此，所有的边作为一个整体考虑定义标记20a-20d相对于彼此的位置。
根据一个实施方案，服务器可以将与不同标记之间的连接关系对应的数据维护在数据库中(在本文中被称为标记地图)。数据可以存储在关键字-值型数据库中，其中条形码(或唯一识别信息)作为关键字并且与条形码相关联的属性作为值。属性可以采用特定方式定义，使得可以履行某些要求，诸如，导航数据内的邻近标记的列表等。因此，替代于将标记位置作为空间中的绝对点存储，在本实施方案中，标记位置相对于彼此进行存储。这样做时，本公开提供下列有利的能力：以具有时效性的方式识别标记之间的连接关系。因此，服务器利用标记地图来确定源标记与目的地标记之间的路线。
按一个实施方案，标记地图是存储与表面(诸如，仓库的地板)上的可检测点相关的所有数据的数据库系统。每个点表示地域中的二维区域。来自第一标记的代码可以被核实为在标记地图中。所述代码可以是条形码，所述条形码是由编码成标记的唯一字符串表示的地图结构中的一个点。通过存储每个标记相对于所有其他标记的标记信息，也可以列出第一标记的相邻或附近邻近标记20a-20d。这样做时，节省了消耗在计算与另一标记的距离上的处理能力和时间。
本文中针对标记地图描述的实施方案能够确定标记地图中是否存在条形码，并且还列出标记的所有邻近标记的条形码。针对特定条形码，标记地图列出邻居标记，如果特定大小的货架围绕条形码旋转，则所述邻居标记将受到影响。标记地图也可以列出邻近标记，其中特定载具16可以从它的当前条形码行进到所述邻近标记，取决于载具16的状态。针对条形码的每个邻居，标记地图存储关于如何到达每个邻居标记的导航信息。导航信息可以依据相对于参考点、行进距离等测量到的方位角。然而，必须了解，其他导航标识可以与本文中描述的实施方案一起使用。
此外，标记地图也可以存储涉及两个标记之间的导航路径的信息。也可以列出从第一标记到每个邻近标记20a-20d的导航路径和指令。诸如搬运货架12的升高提升或降低提升等状况被包括在到每个邻居标记20a-20d的导航指令中。此外，可以列出将受到特定大小的货架12的旋转影响的任何邻近标记20a-20d。
下文描述按一个实施方案的可以与本公开的载具导航系统一起使用的标记地图结构。必须了解，本文中描述的实施方案不限于特定地图结构。特定地图结构在二维空间中表示。然而，其他实施方案可以利用本文中描述的特定地图结构的三维(或更高维)延伸。
表i描绘示出针对标记存储的信息的示例性标记地图结构。为了说明起见，表i中只描绘了与四个标记对应的信息。然而，必须了解，标记地图也可以存储与其他条形码对应的信息。在表i中，条形码(barcode)对应于标记的条形码号码，botid对应于当前设置于条形码上的载具的识别号，阻塞(blocked)表示是否预留条形码，邻居(neighbours)是存储涉及标记的邻居的信息的12位二进制字段，区(zone)描绘设置有标记的仓库中的地理区域，大小_信息(size_info)编号是当前条形码远离它的四个(北、东、南和西)邻近条形码的距离，并且存储_状态(store_status)是描绘货架是否可以放在条形码处的二进制实体(1-是，0-否)。
根据一个实施方案，字段邻居是十二位二进制字段，其中为每个条形码预留三个位，所述条形码分别是北向、南向、东向和西向上的条形码的直接邻居。然而，不必为每个条形码呈现这些方向中的每个方向上的邻居。三个位中的每一个(与方向对应)表示下列信息(参考北向来表述)：(a)北向上是否存在条形码？(1-是，0-否)，(b)载具可以在没有货架的情况下行进到北方的条形码？(1-是，0-否)以及(c)载具可以在具有货架的情况下行进到北方的条形码？(1-是，0-否)。
表-i：标记地图结构。
图7描绘根据一个实施方案的表70，示出来自另一示例性标记地图的部分数据。数据表明相对于其他标记20a-20d的每个标记20a-20d。表明标记20a-20d的位置和它们与其他标记20a-20d的相对位置的导航信息存储在数据库中。
表70包括：源字段72，其包括识别源标记的唯一信息；目的地字段74，其指定目的地标记；以及横穿方法字段76，其表明运输载具在源标记与目的地标记之间需要在相对平坦的地面上行进、在升降梯中行进还是在斜坡上行进。表70还包括方向、海拔和距离导航值的细节字段78，所述值定义运输载具16沿着导航路径从源标记移动到目的地标记所需的导航信息。此外，表70包括成本字段80，所述成本字段表明运输载具16沿着导航路径移动在所花的时间量方面的相应‘成本’。
在图7所示的示例性数据中，货物储存区域23可以设置在建筑物的若干层(楼层)之上。因此，为了在建筑物的不同层之间行进，运输载具16可能需要在升降梯中行进。为此，标记可以设置在升降梯中。如表70所示，针对设置在升降梯中的标记，源字段72和目的地字段74还包括表明当前楼层的信息，诸如，设置有升降梯的楼层21。细节字段78还包括唯一地识别升降梯的信息。在另一实施方案中，每个楼层可以被分配一个或多个载具16。因此，在没有载具16的情况下，只有货架12可能需要在升降梯中行进。货架12可以由不同的载具16装载和卸载，其中第一载具16可以在第一楼层处将货架12装载到升降梯上，并且第二载具16可以在第二楼层处从升降梯中卸载货架12。
转到图8，描绘示出货物装卸系统的管理系统的功能部件的示例性框图81。功能部件81由电路实施并且使用任何合适的布置，例如，具有相关联的处理器、存储器和数据存储设备(之后参考图16描述)的合适的计算装置。在实施方案中，功能部件81包括与一个或多个数据库结合工作的一个(或多个)服务器。必须了解，本文中描述的服务器不限于任何具体组合或者硬件电路和/或软件。
功能部件81包括数据存储装置82，诸如，图8中表示为数据库的硬盘驱动器(hdd)或固态装置(ssd)，但将理解，本文中描述的实施方案预期任何合适的数据存储布置。数据存储装置82被布置成存储标记数据83，所述标记数据表明图6和图7以及表i中表示的类型的标记地图。标记地图83可以包括与每个标记20a-20d相关联的唯一识别信息和与其他标记20a-20d的导航关系。
功能部件81还包括库存管理器84，所述库存管理器管理将新货物物品42添加到仓库的过程，并且将货物物品42的当前库存记录在库存数据库86中。库存数据库86还包括表明仓库中的货架12的相应储存位置和货架12上的货物物品42的位置的信息。通过这种方式，得知仓库中的所有货物物品42的储存位置。
订单生成器88管理从客户接收的订单，诸如，通过与电子商务网站相关联的在线付款系统接收的订单。创建的订单由订单管理器90管理，所述订单管理器将所创建的订单的细节存储为待办订单数据库92中的订单条目。订单管理器90处置由客户端贴出的订单，诸如，通过网络接口112贴出的订单。网络接口112将进入的订单格式化，以使用一个或多个订单应用编程接口(api)对它们进行处理并且将它们贴到系统10。订单被贴到待办订单列表。
按一个实施方案，订单管理器90形成订单处理回路，其中将要处理待办订单，以便在处理待办订单的当前条件下找到最佳订单。对于大量的待办订单而言，可以使用过滤器来获取所需的结果。例如，第一示例性过滤器是进入货架过滤器。如果任何待办订单可以被已经位于订单处理站的货架履行，那么那些订单置于待办订单队列的较高位置，以增大那些订单被处理的机会，而必要货架12中的至少一个仍位于订单处理站。此外，第二示例性过滤器可是客户端优先级过滤器，或者订单优先级过滤器，其中已经标记出需要加急服务的专门指定的订单。第三示例性过滤器可以是年龄过滤器(即，当前订单已经在系统中待办多久)，其中较老订单要在较新订单之前处理。
订单管理器90还管理订单数据库92中的待办订单的定时履行。在实例中，订单管理器90被配置成在生成触发信号以表明操作员站14处的订单箱46可用于履行订单时开始处理待办订单。
优先考虑的待办订单列表转发到订单处理回路，以得到可以履行订单的一套货物库存。生成货物物品(以及它们的相关联货架12标识)和不同订单处理站的所有组合，以形成物品履行组合(ifc)，在本文中也被称为订单履行列表(ofl)。针对每个ifc生成不同的货架组合，即，针对特定订单处理站的特定订单的含有货物物品42的货架的组合。
订单管理器90通过计算每个待办订单的‘成本’并且基于最小‘成本’开始履行订单来管理履行待办订单的顺序。订单‘成本’与将订单的所有所需货架运输到指定操作员站14花费的时间相关。然而，在其他实施方案中，其他成本因素可以代替或与所花费的时间一起考虑。
在实施方案中，‘成本’可以细分成距离成本、货架成本以及拣选和/或放置站(pps)装载成本。距离成本可以包括一个或多个载具16为完成订单而在所选择的货架12与pps之间覆盖的总距离。货架成本包括用来完成订单的货架12的总数。具有较少数量的货架的货架组合将最小化一个或多个载具16完成订单的行进时间。pps装载成本包括找到最近或附近pps与每个pps处的可用性或最小等待时间之间的最佳平衡。pps是订单处理站的一个实例。然而，本文中描述的实施方案预期被配置成组织、装配和/或准备用于装运的物品的任何站。订单处理站也可以用来在制造环境内组织、装配和/或重定向物品。
针对被选择进行处理的每个订单，选择操作员站14、预留包括订单所需的货物物品42的一个或多个货架12并且预留操作员站14处的订单箱46。为了计算待办订单的成本，首先识别有可能提供货物物品42的所有货架12，并且定义容纳货物物品42的所识别货架的货架组列表。针对每个货物物品42定义货架组列表。随后通过针对每个货架组合计算下列启发算法来从所确定的货架组中选择从每个货架组中选择的包括货架12的货架组合：
启发算法，h＝距离/(1+共用货架的数量)(1)
其中距离是货架组合中的所有货架12与可用订单箱46的组合距离，并且共用货架的数量是不止一个货架组共用的货架组合中的货架12的数量。针对操作员站14的所有可用订单箱，计算启发算法h。
按一个实施方案，选择具有最小或最少启发算法h值的货架组合，并且与所选择的货架组合相关联的‘成本’是组合中的所有货架12移动到具有所选择的订单箱46的操作员站14所需的时间。此外，在预留数据库94中预留并且识别被包括在所选择的货架组合中的货架12。通过类似的方式，也通过在预留数据库94中指定所选择的操作员站14和订单箱46来预留所选择的操作员站14和操作员站14处的所选择的订单箱46。
此外，框图81的功能部件还包括任务管理器96，当订单被选择进行处理时，所述任务管理器选择至少一个载具16用于履行所述订单。基于任务的可用性、任务优先级和‘成本’来选择载具16。可用的载具16识别并在所识别的可用载具16内，基于当前自由或处于暂停状态的载具16以及载具16与订单的所选择的货架组合中的货架12的接近度来选择一组载具。对每个选择的载具16分配任务，以从货物储存区域23中取回特定货架12。为订单选择的载具16储存在分配载具数据库98中。
框图81的功能部件还包括规划器100，所述规划器控制并且协调载具地图结构内的所选择的载具16的导航路径的规划和预留。规划器100还规划实施载具16移动到所选择的操作员站14以及从所选择的操作员站14移动，包括控制载具开始/停止动作和载具暂停/解除暂停动作。规划器100还管理载具16的充电，包括检查载具16的充电状态并且将需要充电的载具16移动到载具充电站。规划器100规划所分配的任务的执行，包括但不限于，等待载具16实现准备状态、改变预留状态并且更新任务的状态、检查载具16的充电水平以及分配将要充电的任务。管理载具16流进和流出充电站也由规划器100控制。
规划器100包括路径计算器102，所述路径计算器计算为履行订单而选择的载具组中的每个载具16的运输路径。每个运输路径定义载具16将遵循的标记20a-20d的序列，以便将货架12运输到货物储存区域23中的货架储存位置，并且在货架储存位置与操作员站14之间运输所述货架。针对每个载具16计算的运输路径存储在定义路径数据库103中。按一个实施方案，每个定义运输路径的‘成本’基于从初始源行进到最终目的地所花费的时间。导航路径的计算还可以取决于货架12的提升状态。例如，按一个实施方案，如果提升状态是向上，那么所有其他的货架12连同可能位于路径中的物理障碍物都被视作障碍物。然而，如果提升状态是向下，那么只需要考虑物理障碍物。
根据一个实施方案，使用a*算法来计算载具16的运输路径。所述算法使用标记20a-20d之间的关系，所述关系可以根据如图6所示的图形理论进行定义，以计算从源标记到目的地标记的穿过标记20a-20d的有效路径。a*算法使用最佳优先搜索并且找到从给定初始节点到从一个或多个可能的目标中选择的一个目标节点的最小成本路径。当a*遍历图形时，它建立局部路径的树。树的叶子(被称为开放集或边缘)存储在根据成本函数来排列叶节点的优先级队列中。它将成本的启发式估计进行组合，以到达目标和从初始节点行进的距离。
成本函数可以由f(n)＝g(n)+h(n)表示，其中g(n)是从初始节点到n的已知成本，并且这个值由算法跟踪。参数h(n)是从n到任何目标节点的成本的启发式估计。针对找到实际最短路径的算法，必须可采纳启发式函数，意味着不应对到达最近目标节点的实际成本估计过高。启发式函数是问题特有的，并且由算法的用户提供。
规划器100还包括载具导航器104，所述载具导航器根据针对载具16定义的相应运输路径来单独管理每个载具16的移动。载具导航器104负责控制载具16沿着运输路径中的标记20a-20d的序列移动，并且处置从载具16接收的通信。
当载具16到达标记20a-20d时，标记20a-20d由载具16检测到，并且标记信息(诸如，与检测到的标记20a-20d相关联的唯一识别信息和/或标记的捕获图像)通过无线通信网络19传送到载具导航器104。基于所接收的信息，载具导航器104核实所识别的标记20a-20d对应于运输路径中的预期标记20a-20d，并且将导航信息传送到载具16，以便将载具16引导到运输路径中的后续标记20a-20d。在实例中，导航信息采用从存储在标记数据库83中并且在图7中以表格形式示出的导航信息中导出的方位值和距离值的形式。换言之，载具导航器104针对每个单独的标记20a-20d将导航信息发送到载具16(即，逐跳地发送，如先前所述)。
载具导航器104还计算载具16的质心相对于标记20a-20d的位置，以及载具16相对于标记20a-20d的取向。所述位置可以使用由传感器和/或相机捕获的图像来计算，诸如，图9所示的传感器/相机134。载具16相对于检测到的标记20a-20d的偏移位置可以参考图14而从中计算。载具16的当前位置存储在载具位置数据库105中。因此，规划器100始终知道所有载具16的位置。
除了沿着它们的路径导航载具16之外，载具导航器104还接收并处理来自载具16的消息。按一个实施方案，从载具16接收的第一类型的消息是启动消息。当载具16启动或重新启动时，启动消息传输到载具导航器104。启动消息可以作为数据包传输，所述数据包包括与扫描的标记对应的信息。如果扫描的标记有效，那么由载具管理器110处理启动消息，所述载具管理器之后将导航方向传输到载具。
由载具导航器104从载具16接收的第二类型的消息是警告消息。当载具16到达没有为载具16预留的有效导航标记时，警告数据包由载具导航器104接收。在这种情形下，可以预留载具16所在的导航标记，并且如果可能的话，也预留导航路径中的下一导航标记。然而，如果当前导航标记被另一载具16预留，第一载具16便被阻止任何进一步地行进。
由载具导航器104从载具16接收的第三类型的消息是信息消息。如果载具16已经提升或者在搬运货架12，那么信息数据包发送到载具导航器104，以更新货架12的位置。载具导航器104向相关人员通知货架12的移动，并且通知载具管理器110检查将要完成的任何相关任务。信息包也可以将老位置解除预留(如果存在老位置的话)，并且在转弯预留完成时将它们解除预留。载具导航器104更新相关载具数据库中的载具16信息，诸如，分配载具数据库98、载具位置数据库105、定义运输路径数据库103或者预留路径和标记数据库108。载具导航器104还可以确定是否已经到达目的地导航标记，或者是否已经到达下一预留导航标记。
由载具导航器104从载具16接收的第四类型的消息是错误消息。当来自无效导航标记的条形码被载具16读取时，载具导航器104接收错误消息。当对载具16的指令无法被载具16处理时，错误包也可以发送到载具导航器104。
载具导航器104也可以被配置成管理载具16的移动，以便避免碰撞。在一个实施方案中，通过管理路径和标记预留来实现碰撞管理，使得在载具16到达前不久预留两个标记之间的每个导航路径(在本文中也被称为分段)。然而，直到预留导航路径才允许在后续导航路径(即，导航路径的分段)中移动。如果导航路径已经被另一载具16预留，那么想要预留所述导航路径的载具16进入等待状态。然而，在某些实施方案中，例如当特定订单被分配比使用现有预留履行的订单更高的优先级时，基于优先级信息，可以取消并且重新排定先前的预留。按一个实施方案，可以清除仓库的特定区段中的具体路径，以便修理或维护。
此外，必须了解，由于没有在一个时间瞬间预留每个载具16的端到端运输路径(即，从源标记到目的地标记)，因此，可能出现僵持情形，因为两个载具16可能想要沿着类似的路径在相反的方向上移动。为了解决僵持，一个载具16需要让路。因此，载具导航器104可以被配置成主动地控制僵持情形下所涉及的载具16中的一个移动远离指定路径，从而允许僵持情形下的另一载具16根据它的指定运输路径进行移动。
按一个实施方案，载具导航器104可以被配置成主动地防止发生僵持情形。当载具导航器104尝试为载具16预留标记20a-20d时，载具导航器104检查另一载具16是否定义了穿过标记20a-20d的运输路径。如果是的话，那么载具导航器104针对载具16将标记20a-20d预留为安全预留。针对被预留为安全预留的标记20a-20d，另一载具16无法在安全预留中预留标记20a-20d，除非也预留了使得另一载具16能够离开安全预留的标记20a-20d的标记20a-20d。换言之，在做出安全预留之后，将不允许其他载具16留在安全预留的区域中。此外，通过基于预留的标记20a-20d和导航路径来管理载具16的移动并且通过控制载具16的移动时间，可以防止碰撞和僵持。因此，通过导致载具16等待或者通过主动地更改载具16的移动速度，可以避免碰撞。
按本公开的实施方案，导航变量可以由载具导航器104用于处理导航路径。在本文中被称为分段长度变量的第一变量对应于针对载具16预留的导航路径的长度。在本文中被称为预留距离变量的第二变量对应于到导航路径末端的距离。在已经确定导航路径之后，预留导航路径中的第一分段长度。计算下一分段，以及将做出下一预留的导航标记。当载具16到达下一预留位置时，计算另一预留距离。上述过程继续进行，直到载具16到达导航路径的目的地为止。
此外，如果导航路径中有转弯，那么针对邻近的导航标记来计算预留距离。如果在将要预留的导航路径分段中发现移动载具16或转弯载具16，那么不做出预留并且计算失败位置。此外，按一个实施方案，如果空闲载具设置在目的地处，那么无法完成计算。载具16设置成空闲或者进入等待状态。按一个实施方案，如果在将要预留的分段中发现空闲载具16，则计算新路径。
规划器100还包括预留管理器106，所述预留管理器管理标记20a-20d的预留以及标记20a-20d之间的导航路径，以避免载具16之间的碰撞。规划器100将表明预留标记20a-20d和导航路径的信息存储在预留路径和标记数据库108中。
规划器100还包括载具管理器110，所述载具管理器控制载具的开始和停止操作，并且控制载具16的接触板36在升高位置与降低位置之间的移动。载具管理器110还管理载具16的充电水平，包括检查载具16的充电状态并且管理需要充电的载具16到载具充电站的移动。此外，如图8所示，管理系统18的框图81的功能部件还可以包括网络接口112，所述网络接口有助于管理系统18、载具16与操作员站14之间的网络通信。
图9中示出载具16的功能部件118，诸如，运输载具或运输机器人。功能部件118包括网络接口120，所述网络接口有助于载具16与管理系统18和操作员站14中的每一个之间的网络通信。微控制器122(利用电路实施，并且之后参考图16描述)控制并且协调载具16中的操作，并且执行专门的任务，诸如，管理标记20a-20d的方向、根据从载具导航器104接收的指令来管理载具移动的控制以及将补偿路径(诸如，使用贝塞尔曲线重新计算的导航路径)应用于标记20a-20d之间的确定运输路径。微控制器122与电机驱动器124通信，以控制与载具轮子34相关联的一个或多个电机126，且从而控制载具16的速度和方向。
功能部件118还包括提升装置130，所述提升装置响应于来自微控制器122的指令而可控地升高或降低接触板36。来自微控制器122的指令可以响应于从载具管理器110接收的指令而生成。
功能部件118还包括至少一个传感器134，诸如，相机或rfid读取器，所述传感器被布置成在载具16靠近标记20a-20d行进时检测标记20a-20d。传感器/相机134可以获取与标记20a-20d相关联的唯一识别信息。所获取的唯一识别信息由微控制器122传送到规划器100，以便可以确定载具16的当前位置。
传感器/相机134也可以用来确定载具16的位置与检测到的标记20a-20d的位置之间的偏移。所述偏移可以用来更改在检测到的标记20a-20d与运输路径中的后续标记20a-20d之间定义的运输路径(之后参考图14描述)。这通过捕获图像(包括标记20a-20d)并且将图像转发到规划器100进行处理来实现。在一个实施方案中，所述偏移由载具16计算。由于已知所捕获的图像相对于载具16的位置和取向，因此，有可能确定标记20a-20d相对于载具16的位置和取向。
功能部件118还包括称重机138，所述称重机在载具16运输货架12时产生重量测量值。重量测量值可以由微控制器122用来计算装载后载具16的移动参数，诸如，考虑到由载具16运输的货架12的重量的适当加速度和减速度参数。移动参数也可以基于接触板36是处于升高位置还是降低位置来计算。
称重机138也可以用来通过使用空货架12的已知重心、每个货物物品42的已知重量和货架12上的货物物品42的位置来确定重量分布概况。重量分布概况可以用来计算货架和被装载货物物品42的重心，所述重心随后用来确保装载后货架12的重心在定义范围内。这样做时，确保装载后货架12在运输期间不会过度弹跳。
按一个实施方案，可以通过调整货架12上的货物物品42的位置来操纵装载后货架12的重心的z分量，使得重心不是太高。必须了解，可以基于货架上的参考点和货架12上的货物物品42的分布(即，每个物品的cog)来计算装载后货架的重心(cog)。此外，关于重心的x-y分量，每次在将货物物品42添加到货架12或从中移走时，可以针对货架12上的所有货物物品42接纳位置来计算成本值。成本值可以对应于装载后货架12将偏离重心的量。
微控制器122可以被配置成实施载具16中的定义功能，包括响应于来自规划器100的指令而控制电机126、响应于来自规划器100的指令而控制提升装置130、管理与传感器/相机134和称重机138的通信以及管理与网络接口120的来往通信。
图10中示出操作员站14的功能部件139。功能部件139包括网络接口140，所述网络接口有助于操作员站14、管理系统18与载具16的网络通信。控制单元142控制并协调操作员站14中的操作。控制单元142被配置成实施定义的功能，诸如，向内物品过程144和向外物品过程146。
向内物品过程144在物理意义和电子意义上管理将库存的新物品接收到货物装卸系统10中。在物理意义上，新货物物品42设置在所选择的货架12上，并且货架12运输到货物储存区域23中的储存位置。在电子意义上，将货物物品42的存在和位置记录在库存数据库86中。
向外物品过程146在物理意义和电子意义上管理从货物装卸系统10中取回货物物品42。在物理意义上，从货物储存区域23中的货架12中取回形成订单的一部分的货物物品42。在电子意义上，从库存数据库86中移除被取回的物品的记录。
功能部件139还包括指示装置50和扫描仪52。指示装置50与向内物品过程144和向外物品过程146结合操作，以协调从货架12中取回正确的货物物品42和将货物物品42放在货架12上的正确位置。扫描仪52被配置成当在订单履行期间从货架12中拣选货物物品或者在添加新库存期间将货物物品放到货架12上时扫描货物物品42上的标识符，诸如，货物物品42上的条形码。扫描的条形码使得操作员站14能够检查并核实所扫描的货物物品42是否正确。此外，或作为扫描代码的替代，可以使用对象识别装置来核实所扫描的货物物品42是正确的。
图11描绘示出在由货物装卸系统10实施的库存过程中执行的步骤的示例性流程160。
在步骤162中，货物物品42的新库存到达仓库。在步骤164中，针对接收的每个货物物品42，操作员站14处的操作员使用扫描仪52来扫描标识符，诸如，货物物品42上的条形码。操作员站14将表明货物物品42的信息传送到管理系统18的库存管理器84。库存管理器84将货物物品42的记录添加到库存数据库86，并且将货物储存区域23中的货物物品42的所需位置传送到操作员站14。例如，将货物物品42应储存于的货架12和货物物品42放置在货架12上的位置传送到操作员站14。在实施方案中，可以由库存管理器84给出指令，以改变一个或多个货物物品42的放置，以便优化货架12上的全部货物物品42的组织。
此外，在步骤166中，基于从管理系统18接收的位置通信，向内物品过程144指示载具16从货物储存区域23中取回相关货架12。在步骤168中，在货架12已经被运输168到操作员站14之后，指示装置50表明货架12上应安放货物物品42的位置。例如，在步骤170中，激光指示器可以指向货架12上应安放货物物品42的位置。
在步骤172中，确定另一货物物品42是否应储存在相同货架12上。如果另一货物物品42将要安放在相同货架12上，则在步骤174中，扫描额外的货物物品42并且将它安放在由指示装置50向操作员表明的货架12上的特定位置。如果没有额外的货物物品42将要安放在相同货架12上，则在步骤176中，将货架12运输回到货物储存区域23中的定义储存位置。在步骤178中，确定新库存中有没有额外的货物物品42。在步骤178中，针对将要储存在货物储存区域23中的每个新库存货物物品42重复所述过程。当新库存中没有额外的货物物品42时，所述过程在步骤180处结束。
图12描绘示出由货物装卸系统10实施的物品拣选过程的步骤192到212的流程图190。按一个实施方案，订单处理服务器将进入的订单添加到订单队列。在步骤192中，触发订单以便由管理系统18的订单管理器90处理。订单处理服务器确定最佳货架组(即，具有最小货架成本的货架)，以履行订单队列中的订单。当已经确定最佳货架组时，任务分配服务器计算最佳载具组，以便针对库存取回过程将货架组搬运到操作员站14。路径计算服务器为所选择的载具计算最有效导航路径，其中导航路径内没有重叠的区域。
针对形成订单的一部分的货物物品42，在步骤194中，载具导航器104指示载具16从货物储存区域23中取回含有订单中的货物物品42的所选择的货架12。步骤194可以通过下列方式实现：将导航指令相继地传送到载具16，以表明要在标记20a-20d之间行进的连续导航路径。当载具16到达所选择的货架12时，使用所选择的货架12下方的导航标记来识别所选择的货架12。载具导航器104使用来自导航标记的数据将载具的质心与所选择的货架12的中心对准，以确保所选择的货架12在货架提升和运输期间对准。通过增加载具16的抬头的高度而将所选择的货架12从地面提升。作为实例，所选择的货架从地面提升约5-10cm，以便运输。
在步骤196中，载具16将含有货物物品42的所选择的货架12运输到操作员站14。载具使用针对每个相关联的载具16的先前计算的加速度和减速度概况将它们所选择的货架12搬运到操作员站14。在步骤198中，当所选择的货架12到达操作员站14时，对每个载具16的控制转移到队列管理服务器。队列管理服务器按订单处理队列移动载具16。当载具16到达操作员站14处的拣选点时，在步骤200中，指示装置50指向将定位货物物品42的货架12上的位置。在实例中，激光指示器指向货架12上的位置。
在步骤202中，操作员站14处的操作员从货架12中取回识别的货物物品42并且扫描位于货物物品42上的标识符。作为响应，在步骤204中，操作员站14传送表明货物物品42的信息，以核实是否选择了正确的货物物品42。如果物品被核实为正确，那么表明货物物品42的信息还传送到管理系统18的库存管理器84，所述库存管理器从库存数据库86中移除货物物品42的记录。
在步骤206中，确定另一货物物品42是否储存在相同货架12上。如果将要从相同货架12中拣选额外的货物物品42，那么指示装置50指示定位将要拣选的额外货物物品42的货架12上的位置，并且针对每个额外的货物物品42来重复上述过程。
此外，按一个实施方案，货架上的货物物品42可能不处于最佳布置。例如，货物物品42的添加库存可能最初安放在最佳位置。然而，随着另外添加库存，货架空间可能没有充分发挥作用，或者重心可能已经失去平衡。因此，库存管理器84可以发送指令，以重新组织货架12上的货物物品42中的一些或全部。
此外，如果没有其他的货物物品42将要从相同货架12中拣选，则在步骤208中，将货架12运输回到货物储存区域23中的定义储存位置。在步骤210中，确定订单中有没有额外的货物物品42，在步骤210中。针对将要从货物储存区域23中取回的订单中的每个额外的新货物物品42重复所述过程。当订单中没有额外的货物物品42时，所述过程在步骤212处结束。
现在转到图13a和图13b，描绘示出在订单履行过程和载具移动的控制中执行的步骤的流程图220。
在步骤222中，使用订单生成器88在管理系统18处接收订单，例如，通过电子商务网站。在步骤224中，由订单管理器90将所接收的订单记录在订单数据库92中并且安放在订单队列中。在步骤226中，确定是否已触发订单。当触发订单以便履行时，在步骤228中，任务管理器96基于上文描述的启发式计算来确定履行订单的优选货架组合。在步骤230中，任务管理器96基于载具16相对于货架12的位置来确定载具16的最佳组，以执行取回所确定的货架12中的每一个。
针对货架组合中的每个货架12，在步骤232中，管理系统18处的路径计算器102计算将由每个载具16在取回货架12期间遵循的运输路径。也确定载具16回到货物储存区域23的运输路径。在实施方案中，使用a*算法来计算运输路径。运输路径定义载具16将穿过的标记20a-20d的序列，以便从当前位置行进到货物储存区域23中的相关货架12，或者定义载具16将穿过的标记20a-20d的序列，以便从货物储存区域23行进到操作员站14。
针对被分配从货物储存区域23中取回货架12的每个载具16，在步骤234中，载具导航器104将导航指令传送到载具16，从而表明从当前标记20a-20d行进到定义运输路径中的后续标记20a-20d的分段导航路径。此导航信息包括方向信息，例如，采用方位的形式，以及表明当前标记20a-20d与后续标记20a-20d之间的距离的距离信息。在步骤236中，当载具16到达后续标记20a-20d时，载具16使用传感器134来读取与后续标记20a-20d相关联的唯一识别信息，并且将表明后续标记20a-20d的信息传送到载具导航器104。
在步骤238中，确定载具16是否到达将要取回的所确定的货架12的标记20b处。如果后续标记20a-20d不是所确定的货架标记20b，那么载具导航器104将另外的导航指令传送到载具16，从而向载具16表明如何从当前标记20a-20d行进到定义运输路径中的另外后续标记20a-20d。这个过程继续进行，直到已经到达所确定的货架标记20b的后续标记20a-20d为止。如果完全错过了标记20a-20d并且载具16临时“迷路”，那么可以指示载具16停止和/或可以取回载具16上的位置传感器。
当载具16到达设置在将要取回的货架12下方的货架标记20b时，位置确定器132确定载具16相对于货架12的位置，并且在步骤240中，如有需要，载具16相对于货架12移动，以便将载具16与货架12适当地对准。载具16上的传感器134帮助位置确定器132将载具16与货架12适当地对准。对准之后，在步骤242中，载具管理器110将通信发送到载具16，以指示载具16通过将接触板36从降低位置升高到升高位置而将货架12从地面升高。
载具16沿着另外定义的运输路径朝向操作员站14移动。在步骤244中，载具导航器104将导航指令传送到载具16，从而向载具16表明如何从当前货架标记20b行进到定义运输路径中的后续标记20a-20d。导航信息可以包括方向信息，例如，采用方位的形式，以及表明当前标记20a-20d与后续标记20a-20d之间的距离的距离信息。在步骤246中，当载具16到达后续标记20a-20d时，载具16读取标记20a-20d并且将表明标记20a-20d的信息传送到载具导航器104。在步骤248中，确定载具16是否已经到达队列入口标记20c。如果载具16尚未到达队列入口标记20c，那么所述过程继续进行，直到后续标记20a-20d是队列入口标记20c为止。
当载具16到达队列入口标记20c时，在步骤250中，对载具16的移动的控制从管理系统18转移到操作员站14。在步骤252中，操作员站14指示站队列22中的载具16和相关联的货架12朝向与操作员相邻的拣选点进行相继迈进。在步骤254中，确定载具16是否已到达拣选点。当具有货架12的载具到达拣选点时，在步骤256中，指示装置50指明货架上定位将要拣选的货物物品42的位置。这可以通过将激光指示器指向货架12上的位置来实施。在步骤258中，操作员站14处的操作员拣选货物物品42并且扫描货物物品42。在步骤260中，操作员站14核实已经从货架12中拣选的货物物品42是否正确。如果货物物品42正确，那么操作员将物品放在所分配的订单箱46中。
在步骤262中，确定是否要从货架12中拣选更多的货物物品42。如果要拣选更多的物品，那么针对将要从相同货架12中拣选的每个额外货物物品42重复所述过程。当不要从货架12中拣选另外的货物物品42时，在步骤264中，载具16和货架12由操作员站控制并且朝向站队列22的出口处的队列出口标记20d移动。当载具检测到队列出口标记20d时，在步骤266中，对载具移动的控制从操作员站14转移到管理系统18。
在步骤268中，载具导航器104将移动信息传送到载具16，以表明从当前标记20a-20d到下一标记20a-20d的移动方向和距离。在步骤270中，当载具16到达标记20a-20d时，载具16读取标记20a-20d并且将表明标记20a-20d的信息传送到载具导航器104。
在步骤272处，确定载具16是否已经到达货架标记20b。如果载具16尚未到达货架标记20b，那么重复所述过程，直到到达货架标记20b为止。载具16将货架12运输回到货物储存区域23中的相关储存位置。在步骤274中，在货物储存区域23中的储存位置，载具管理器110将通信传输到载具16，以指示载具16通过降低接触板36而将货架12降低到地面。
在步骤276中，确定是否要从其他货架12中拣选更多的货物物品42。如果订单中包括来自其他货架12的额外货物物品42，那么重复所述过程，以便将每个其他货架12从货物储存区域23运输到操作员站14并且运输回到货物储存区域23，直到订单中的所有货物物品42都设置在订单箱46中为止。当所有的货物物品42已经设置在订单箱46中时，在步骤278中，订单完成。
为简单起见，只针对一个载具16示出图13a-图13b的过程。然而，在工作环境下，若干个载具16可以由载具导航器104同时操作或在相继交错地操作，以完成订单或完成分配。
图14是示出用于补偿载具的导航路径的方法的图解。图14示出与第一标记282相邻接近的载具16。载具16在朝向第二后续标记284行进。图示中的导航路径285是第一标记282与第二标记284之间的直线。
如图14所示，载具16的质心286从第一标记282偏移距离
在实施方案中，使用质心286沿着x轴从第一标记282的偏移距离δx和质心286沿着y轴从第一标记282的偏移距离δy来计算应用于未校正的导航路径285的校正路径288。此外，运输载具16与未校正的导航路径285(示为vf)的方向矢量的差异(即，角度差)示为与未校正的导航路径285的角θ。角θ也用来计算校正路径288。按一个实施方案，校正路径288是基于上述信息生成的贝塞尔曲线。
根据一个实施方案，可以从累积速度概况中计算校正路径288。累积速度概况可以考虑某些变量，诸如，载具16是否在搬运货架12，且如果是的话，则考虑货架12的重量。应注意，如果载具16在搬运货架12，那么校正路径288需要将导航路径内的任何其他货架12视作障碍物，并且考虑可能位于导航路径中的任何其他物理障碍物。如果载具16不在搬运货架12，那么只需要考虑物理障碍物。
按一个实施方案，在计算补偿路径中考虑的另一变量是在导航路径中将横穿的标记分段的数量。如下文描述，从这些变量以及其他相关变量中，可以计算加速度距离和加速度速率以及减速度距离和减速度速率。在实施方案中，可以获取每单位时间的加速度程度以及每单位时间的减速度程度。例如，可以绘出每单位时间的三度加速度和减速度。然而，可以使用其他程度量来绘出每单位时间的加速度和减速度。因此，可以从所计算的加速度概况、减速度概况和恒定速率概况中获得累积速度概况。应用所计算的累积速度概况可以导致3度贝塞尔曲线。因此，贝塞尔曲线可以是载具的质点的投影中心在地面上移动以获取校正路径288的参考。当载具16在它的导航路径中到达新标记20a-20d时，重复上述过程。
按一个实施方案，相邻标记282与284之间的导航路径分成多个分段。在实例中，两个相邻标记之间的导航路径可以分成五百个分段。当载具16开始移动时，启动计时器和轮子计数器。轮子计数器测量围绕载具16的每个轮子的旋转量。组合的轮子旋转可以识别载具16行进的方向和距离。
此外，分段计数器维持当前分段的记录。轮子34的相应速度可以在每个分段的开始处设置。在预定时间(诸如，每500μs)之后，中断计时器并且读取轮子计数。如果轮子计数至少等于预期计数，那么分段计数器增加。在完成校正导航路径的定义量，例如，约95％的校正导航路径之后，载具16由载具导航器104指示来尝试检测第二标记284。
按一个实施方案，可以通过考虑下列参数来执行计算：令参数nom对应于将在直线路径中横穿的步数(即，标记的数量)(应注意，nom至少为一)，令参数x为对应于加速度距离的常量(例如，令x被分配值120)，令参数y为对应于减速度距离的常量(例如，令y被分配值120)，令参数起始_速度(start_speed)被分配值15，参数最大_速度(max_speed)被分配值100并且参数停止_速度(stop_speed)被分配值7。
通过计算加速度距离(ad)、减速度距离(dd)和最大速度(ms)来确定最初的加速度-减速度概况，如下：
ad＝最小(x，x*0.5*nom)(2)
dd＝最小(y，y*0.5*nom)(3)
ms＝最小(最大_速度，起始_速度*(4*nom))(4)
因此，按一个实施方案，基于在直线中横穿的标记的数量来计算加速度-减速度概况。
此外，为了生成补偿曲线，将两个标记之间的距离(例如，标记282与284之间的距离)分成预定数量的分段。此外，选择预定数量的内插点。按一个实施方案，选择四个内插点。应注意，所选择的点数影响补偿曲线的平滑度。必须了解，本文中描述的实施方案不限于选择四个内插点，并且可以选择任何其他数量的内插点。
按一个实施方案，第一内插点被分配载具的重心的偏移位置的坐标，并且第四个坐标点被分配第二标记的坐标。此外，中间内插点的坐标可以基于初始偏移δx和δy、初始角度差(θ)和标记之间的距离进行计算。在计算内插点的坐标后，可以生成补偿曲线，诸如，贝塞尔曲线。此外，在载具横穿每个分段后，可以基于轮子计数器来更改加速度-减速度概况。此外，当在每个分段处调整载具的速度时，按一个实施方案，要考虑载具的线性速度和转弯速度，以及考虑确定载具是否在搬运货架和货架的相关联重量概况。
按本公开的一个实施方案，由载具导航器104计算质心286与第一标记282的偏移距离δx、δy。偏移距离δx、δy基于由载具16中的传感器/相机134捕获的图像，其中捕获的图像包括第一标记282。例如，传感器/相机134相对于载具16的位置和取向可以使用夹具来确定。计算永久偏移，所述永久偏移表示载具16的中心与由传感器/相机134捕获的图像中心之间的默认距离。
捕获的图像中的第一标记282的位置和取向可以使用图像处理技术来确定。计算第一标记282的质心，并且确定第一标记282与载具16的中心之间的偏移。在此实例中，使用opencv图像处理算法来确定第一标记282的位置和取向，但将理解，可以使用任何合适的图像处理技术。
此外，可以使用opencv函数‘minarearect’来确定第一标记282的隅角的坐标和第一标记282的中心的坐标。隅角坐标用来确定载具16相对于第一标记282的旋转角。第一标记282的中心与捕获的图像的中心之间的距离表示偏移距离δx、δy。
按一个实施方案，可以使用合适的传感器来确定偏移距离，诸如，用来测量距离的多个激光器，其中使用三角测量技术来计算载具16的质心相对于标记20的位置。然而，可以使用其他相对位置确定布置。此外，载具导航器104也可以被布置成基于载具16将要遵循的运输路径并且基于载具16与所检测的标记20a-20d的偏移位置来计算载具16的移动速度和加速度信息。所计算的速度、加速度和方向信息在载具16的移动期间传送到电机驱动器124。
图15描绘根据实施方案的描绘在路径校正中执行的步骤的示例性流程1500。针对载具从第一标记横穿到第二标记的情况示出图15所描绘的路径校正步骤，并且其中载具在第一标记处具有偏移。
在步骤1501中，计算载具的质心与第一标记之间的偏移。如先前所述，按一个实施方案，可以基于由设置在载具16中的传感器/相机捕获的图像来计算偏移(δx、δy)，其中捕获的图像包括第一标记。
在步骤1503中，将第一标记与第二标记之间的距离分成预定数量的分段。按一个实施方案，将标记之间的距离分成500个分段。
此外，在步骤1507中，基于在直线路径中将要横穿的距离来计算初始加速度-减速度概况。在本实例中，所述距离对应于第一标记与第二标记之间的距离。然而，应注意，所述距离可以对应于在直线路径中将要横穿的标记的数量。加速度-减速度概况可以如先前在等式(2)-(4)中所述那样计算。
在步骤1509中，选择预定数量的内插点。此外，如先前所述，基于载具的角度偏差和第一标记与第二标记之间的距离来计算每个内插点的坐标。1511中的过程基于在1501中计算的偏移和在1509中计算的内插点的坐标来生成补偿曲线。
此外，步骤1513中的过程1500在载具横穿分段间隔之后更改载具的加速度-减速度概况。例如，按一个实施方案，在载具横穿分段后，基于测量围绕载具的每个轮子的旋转量的轮子计数器来调整载具的速度。组合的轮子旋转对应于载具行进的方向和距离。通过这种方式，载具1500生成在第一标记处偏移的载具的补偿路径，从而确保当载具开始横穿标记之间的距离时载具置于第二标记上。然而，必须了解，假使载具没有恰好置于第二标记上，那么可以重复过程1500，以便提供进一步的路径校正。
所述实施方案的每个功能都可以由一个或多个处理电路实施。处理电路包括已编程处理器(例如，图16中的处理器1603)，因为处理器包括电路。处理电路还包括诸如专用集成电路(asic)和被布置成执行所列举的功能的电路部件等装置。
上文论述的各种特征可以由计算机系统(或可编程逻辑)实施。图16示出这样的计算机系统1601。在一个实施方案中，当处理器1603被编程为执行载具的导航过程、计算补偿路径和上述其他功能时，计算机系统1601是特定的专用机器。
计算机系统1601包括：磁盘控制器1606，其耦合到总线902，以控制用于存储信息和指令的一个或多个存储装置，诸如，硬磁盘1607；以及可移动介质驱动器1608(例如，软盘驱动器、只读光盘驱动器、读/写光盘驱动器、光盘自动点唱机、磁带驱动器和可移动磁光驱动器)。存储装置可以使用适当的装置接口添加到计算机系统1601(例如，小型计算机系统接口(scsi)、集成装置电子部件(ide)、增强型ide(e-ide)、直接存储器访问(dma)或超dma)。
计算机系统1601还可以包括专用逻辑装置(例如，专用集成电路(asic))或者可配置的逻辑装置(例如，简单可编程逻辑装置(spld)、复杂可编程逻辑装置(cpld)和现场可编程门阵列(fpga))。
计算机系统1601还可以包括显示器控制器1609，所述显示器控制器耦合到总线902，以控制显示器1610向计算机用户显示信息。计算机系统包括输入装置，诸如，键盘1611以及指示装置1612，以用于与计算机用户交互并且将信息提供给处理器1603。例如，指示装置1612可以是鼠标、跟踪球、用于触屏传感器的手指或者指示杆，以用于将方向信息和命令选择传送到处理器1603并且用于控制显示器1610上的光标移动。
处理器1603执行存储器(诸如，主存储器1604)中含有的一个或多个指令的一个或多个序列。此类指令可以从另一计算机可读介质(诸如，硬盘1607或可移动介质驱动器1608)中读取到主存储器1604中。多处理布置中的一个或多个处理器也可以用于执行主存储器1604中含有的指令序列。在替代实施方案中，硬连线电路可以代替或与软件指令结合使用。因此，实施方案不限于硬件电路和软件的任何具体组合。
如上所述，计算机系统1601包括至少一个计算机可读介质或存储器，以用于保存根据本公开的任何教示编程的指令并且用于包含数据结构、表、记录或本文中描述的其他数据。计算机可读介质的实例是光盘、硬盘、软盘、磁带、磁光盘、prom(eprom、eeprom、闪存eprom)、dram、sram、sdram、或任何其他磁性介质、光盘(例如，cd-rom)、或任何其他光学介质、穿孔卡、纸带或者具有孔的图案的其他物理介质。
本公开包括存储在计算机可读介质中的任一个或组合上的软件，以用于控制计算机系统1601、用于驱动一个或多个装置以实施本公开的特征并且用于使得计算机系统1601能够与人类用户交互。此类软件可以包括，但不限于，装置驱动器、操作系统和应用软件。此类计算机可读介质还包括本公开的计算机程序产品，以用于执行在实施本公开的任何部分中执行的处理的全部或一部分(如果处理是分布式的话)。
本实施方案的计算机编码装置可以是任何可编译或可执行编码机制，包括但不限于，脚本、可编译程序、动态链接库(dll)、java类和完整的可执行程序。此外，本实施方案的处理的部分可以分布，以便获得更好的性能、可靠性和/或成本。
本文中使用的术语“计算机可读介质”是指参与将指令提供给处理器1603以供执行的任何非暂时性介质。计算机可读介质可以采用很多形式，包括但不限于，非易失性介质或易失性介质。非易失性介质包括，例如，光盘、磁盘和磁光盘，诸如，硬盘1607或可移动介质驱动器1608。易失性介质包括动态存储器，诸如，主存储器1604。相反，传输介质包括同轴电缆、铜线和纤维光学器件，包括组成总线902的电线。传输介质也可以采用声波或光波的形式，诸如，在无线电波和红外数据通信期间生成的那些。
各种形式的计算机可读介质可以涉及将一个或多个指令的一个或多个序列实施到处理器1603，以便执行。例如，指令最初可以在远程计算机的磁盘上实施。远程计算机可以将用于实施本公开的全部或一部分的指令远程加载到动态存储器中，并且使用调制解调器在电话线路上发送指令。计算机系统1601本地的调制解调器可以接收电话线路上的数据并且将数据放在总线902上。总线902将数据携载到主存储器1604，处理器1603从所述主存储器中检索并执行指令。由主存储器1604接收的指令可以任选地在由处理器1603执行之前或之后存储在存储装置1607或1608上。
计算机系统1601还包括耦合到总线902的通信接口1613。通信接口1613向网络链路1614提供双向数据通信耦合，所述网络链路连接到例如局域网(lan)1615或另一通信网络1616，诸如，互联网。例如，通信接口1613可以是网络接口卡，以附接到任何包交换lan。作为另一实例，通信接口1613可以是综合服务数字网络(isdn)卡。也可以实施无线链路。在任何此类实施中，通信接口1613发送并且接收电信号、电磁信号或光学信号，所述信号携载表示各种类型的信息的数字数据流。
网络链路1614一般通过一个或多个网络将数据通信提供到其他数据服务。例如，网络链路1614可以通过局域网络1615(例如，lan)或通过由服务提供商操作的设备向另一计算机提供连接，从而通过通信网络1616来提供通信服务。局域网络1614和通信网络1616使用，例如，携载数字数据流的电信号、电磁信号或光学信号，以及相关联的物理层(例如，cat5电缆、同轴电缆、光纤等)。穿过各种网络的信号和网络链路1614上的且穿过通信接口1613的信号可以在基带信号或基于载波的信号中实施，所述信号将数字数据携载到计算机1601并且从中携载数字数据。
基带信号将数字数据作为描写数字数据位流的未调制电脉冲传输，其中术语“位”将广泛地解释为指代符号，其中每个符号传输至少一个或多个信息位。数字数据也可以用来调制载波，诸如，通过传导介质传播或者作为电磁波通过传播介质传输的幅度、相位和/或频移键控信号。因此，数字数据可以作为未调制基带数据通过“有线”通信信道进行发送和/或通过调制载波而在预定频带内发送，所述预定频带不同于基带。计算机系统1601可以通过网络1615和1616、网络链路1614以及网络接口1613来传输和接收数据，包括程序代码。此外，网络链路1614可以通过lan1615向移动装置1617(诸如，个人数字助理(pda)、膝上型计算机或蜂窝电话)提供连接。
必须了解，本文中描述的实施方案针对载具，诸如，运输载具或运输机器人。然而，本文中描述的实施方案可以应用于其他自动引导的载具。实例包括，但不限于，四轮驱动载具或者使用阿克曼转向(ackermansteering)系统的载具，其中前面的内轮以比前面的外轮大的半径转到曲线中。
尽管已经结合被提议为实例的本公开的具体实施方案描述了本公开的方面，但可以对实例做出替代、更改和变化。应注意，除非上下文另有规定，否则在本说明书和所附权利要求书中使用的单数形式“一(a)”、“一(an)”和“所述”包括复数形式。
此外，上述论述仅仅公开并描述本发明的示例性实施方案。如本领域的技术人员将理解，在不脱离本公开的精神或本质特性的情况下，本公开可以体现在其他具体形式。因此，本公开意图说明而不限制范围以及权利要求书。本公开(包括本文中的教示的任何容易辨别的变体在内)部分定义上述权利要求书术语的范围，使得主题不公布于众。此外，上述公开也涵盖以下列出的实施方案：
(1)一种货物装卸系统，其包括：多个标记，每个标记具有相关联的唯一识别信息；至少一个载具，每个载具包括至少一个传感器，所述传感器被布置成检测标记并且获取与所述标记相关联的所述唯一识别信息，并且每个载具被布置成在定义位置之间可控地运输物品；以及数据存储装置，其包括表明每个标记的信息和与每个标记相关联的导航信息，所述导航信息表明至少一个定义的其他标记相对于所述标记的位置，并且所述导航信息可用来控制载具在所述标记与所述至少一个定义的其他标记之间的移动；其中所述系统被布置成在定义位置之间定义运输路径，所述运输路径由多个选择的标记定义，并且所述系统被布置成通过使用与每个标记相关联的所述导航信息来控制载具在所述定义位置之间的移动。
(2)根据(1)所述的货物装卸系统，其中每个标记包括机器可读图案。
(3)根据(2)所述的货物装卸系统，其中所述机器可读图案包括条形码或qr码。
(4)根据(1)所述的货物装卸系统，其中每个标记包括rfid装置。
(5)根据(1)-(4)所述的货物装卸系统，其包括至少一个操作员站，其中所述系统被布置成将每个载具可控地移动到操作员站并且从所述操作员站移动所述载具。
(6)根据(5)所述的货物装卸系统，其中所述操作员站包括站队列，并且其中到达所述操作员站的每个载具进入所述站队列，当所述载具在所述站队列中时，一个或多个物品被安放在所述货架上或从所述货架中移走。
(7)根据(6)所述的货物装卸系统，其中所述标记包括与所述站队列的入口位置相邻地设置的至少一个队列入口标记，以及与所述站队列的出口位置相邻地设置的至少一个队列出口标记。
(8)根据(5)-(7)所述的货物装卸系统，其中所述系统包括多个物品货架并且每个载具被布置成将货架可控地运输到操作员站并且从所述操作员站运输所述货架。
(9)根据(8)所述的货物装卸系统，其中所述标记包括货架标记，当货架设置在货架储存位置时，每个货架标记设置成与所述货架相邻或在其下方。
(10)根据(8)所述的货物装卸系统，其中所述标记包括设置在相应货架上的货架标记。
(11)根据(1)-(10)所述的货物装卸系统，其中所述标记包括设置在货架储存位置与所述至少一个操作员站之间的仓库标记。
(12)根据(1)-(11)所述的货物装卸系统，其中每个载具包括接触构件和提升装置，所述提升装置被布置成相对于地面而可控地升高或降低所述接触构件。
(13)根据(1)-(12)所述的货物装卸系统，其包括与所述载具无线通信的管理系统，所述管理系统被布置成提供指令，以通过使用与每个标记相关联的所述导航信息来控制载具在所述定义位置之间的移动。
(14)根据(5)所述的货物装卸系统，其中所述系统被布置成当载具在所述站队列中时，将对所述载具的移动的控制转移到所述操作员站。
(15)根据(1)-(14)所述的货物装卸系统，其中所述导航信息定义运输路径中的标记之间的导航路径，所述系统被布置成确定所述载具与相邻标记之间的偏移位移，并且所述系统被布置成使用确定的偏移位移来计算补偿路径，所述补偿路径更改所述导航路径，以产生用来控制所述载具在所述标记之间的移动的经补偿导航路径。
(16)根据(15)所述的货物装卸系统，其中所述补偿路径是贝塞尔曲线。
(17)根据(15)-(16)所述的货物装卸系统，其中所述导航路径分成多个路径分段，并且所述系统被布置成使得在每个路径分段的开始处提供用来控制所述载具的移动的指令。
(18)根据(15)到(17)所述的货物装卸系统，其中所述系统被布置成通过捕获包括相邻标记的图像并且处理所述图像以确定所述相邻标记的质心与所述捕获的图像的质心之间的距离而确定所述载具与所述相邻标记之间的偏移位移。
(19)根据(18)所述的货物装卸系统，其中所述图像经过处理以便确定所述相邻标记的隅角的坐标，隅角坐标用来确定所述相邻标记的旋转角度。
(20)根据(1)-(19)所述的货物装卸系统，其中载具的速度取决于所述载具是否装载。
(21)根据(20)所述的货物装卸系统，其中每个载具包括被布置成对所述载具运输的物品进行称重的称重装置，所述载具的所述速度取决于所述重量。
(22)根据(1)-(21)所述的货物装卸系统，其中所述系统被布置成通过使用空货架的已知重心、每个被运输物品的已知重量和所述货架上的被运输物品的位置来确定重量分布概况。
(23)根据(22)所述的货物装卸系统，其中所述重量分布概况用来计算所述货架和被装载物品的重心，并且确定装载后货架的所述重心是否在定义范围内。
(24)根据(1)-(23)所述的货物装卸系统，其中所述导航信息包括位移值和方位值。
(25)根据(1)-(24)所述的货物装卸系统，其中所述系统被布置成存储表明所有载具相对于所述标记的位置的信息。
(26)根据(1)-(25)所述的货物装卸系统，其中所述系统被布置成存储表明与所述货物装卸系统相关联的所有物品的库存信息，包括所述物品所在的相应货架和定位所述物品的所述货架上的位置。
(27)根据(1)到(26)所述的货物装卸系统，其包括被布置成管理订单处理的定时的订单管理器。
(28)根据(27)所述的货物装卸系统，其中所述订单管理器被配置成基于履行所述订单花费的预期时间来排列订单处理的优先级。
(29)根据(27)或(28)所述的货物装卸系统，其中所述订单管理器被布置成使用下列启发算法来确定用于履行订单的货架的组合：启发算法，h＝距离/(1+共用货架的数量)，其中距离是货架组合中的所有货架与可用订单箱的组合距离，并且共用货架的数量是不止一个货架组共用的所述货架组合中的货架的数量。
(30)根据(1)-(29)所述的货物装卸系统，其中所述系统包括被布置成确定用于履行订单的载具组的任务管理器。
(31)根据(1)-(30)所述的货物装卸系统，其包括被布置成计算所选择的载具组中的每个载具的运输路径的路径计算器。
(32)根据(31)所述的货物装卸系统，其中使用a*算法来计算所述运输路径。
(33)根据(1)-(32)所述的货物装卸系统，其包括被布置成单独地管理每个载具的移动的载具导航器。
(34)根据(33)所述的货物装卸系统，其中所述载具导航器被布置成从载具接收与检测到的标记相关联的所述唯一识别信息，并且作为响应，将与所述检测到的标记相关联的所述导航信息传送到所述载具。
(35)根据(1)-(34)所述的货物装卸系统，其中所述系统被布置成管理所述载具的移动，以便避免所述载具之间的碰撞。
(36)根据(35)所述的货物装卸系统，其中所述系统被布置成预留标记和/或导航路径、管理所述载具的定时或移动和/或速度，和/或控制载具，以便临时地在所述运输路径的外部移动。
(37)一种装卸货物的方法，所述方法包括：在定义区域中设置多个标记，每个标记具有相关联的唯一识别信息；提供至少一个载具，每个载具包括至少一个传感器，所述传感器被布置成检测标记并且获取与所述标记相关联的所述唯一识别信息，并且每个载具被布置成在定义位置之间可控地运输物品；以及存储表明每个标记的信息和与每个标记相关联的导航信息，所述导航信息表明至少一个定义的其他标记相对于所述标记的位置，并且所述导航信息可用来控制载具在所述标记与所述至少一个定义的其他标记之间的移动；在定义位置之间定义运输路径，所述运输路径由多个选择的标记定义；以及通过使用与每个标记相关联的所述导航信息来控制载具在所述定义位置之间的移动。
(38)根据(37)所述的方法，其中每个标记包括机器可读图案。
(39)根据(38)所述的方法，其中所述机器可读图案包括条形码或qr码。
(40)根据(38)所述的方法，其中每个标记包括rfid装置。
(41)根据(37)-(40)所述的方法，其包括提供与所述载具无线通信的管理系统，以及从所述管理系统提供指令，以通过使用与每个标记相关联的所述导航信息来控制载具在所述定义位置之间的移动。
(42)根据(37)-(41)所述的方法，其包括：提供至少一个操作员站，所述操作员站包括站队列；控制每个载具移动到操作员站并且从所述操作员站移动所述载具；以及当所述载具在所述站队列中时，将对载具的移动的控制转移到所述操作员站。
(43)根据(37)-(42)所述的方法，其中所述导航信息定义运输路径中的标记之间的导航路径，所述方法包括：确定所述载具与相邻标记之间的偏移位移；使用确定的偏移位移来计算补偿路径；以及使用所述补偿路径来更改所述导航路径，以产生用来控制所述载具在所述标记之间的移动的经补偿导航路径。
(44)根据(43)所述的方法，其中所述补偿路径是贝塞尔曲线。
(45)根据(43)或(44)所述的方法，其包括：将所述导航路径分成多个路径分段；以及提供指令，以在每个路径分段的开始处控制所述载具的移动。
(46)根据(43)-(45)所述的方法，其包括：通过捕获包括相邻标记的图像并且处理所述图像以确定所述相邻标记的质心与所述捕获的图像的质心之间的距离而确定所述载具与所述相邻标记之间的偏移位移。
(47)根据(46)所述的方法，其包括：处理所述图像，以便确定所述相邻标记的隅角的坐标；以及使用隅角坐标来确定所述相邻标记的旋转角度。
(48)根据(37)-(47)所述的方法，其包括：通过使用空货架的已知重心、每个被运输物品的已知重量和所述货架上的被运输物品的位置来确定重量分布概况。
(49)根据(48)所述的方法，其包括：使用所述重量分布概况来计算所述货架和被装载物品的重心；确定装载后货架的所述重心是否在定义范围内。
(50)根据(37)-(49)所述的方法，其包括存储表明所有载具相对于所述标记的位置的信息。
(51)根据(37)-(50)所述的方法，其包括基于履行订单花费的预期时间来排列订单处理的优先级。
(52)根据(37)-(51)所述的方法，其包括使用下列启发算法来确定用于履行订单的货架的组合：启发算法，h＝距离/(1+共用货架的数量)，其中距离是货架组合中的所有货架与可用订单箱的组合距离，并且共用货架的数量是不止一个货架组共用的所述货架组合中的货架的数量。
(53)根据(52)所述的方法，其包括使用a*算法来计算运输路径。
(54)根据(37)-(53)所述的方法，其包括：通过预留标记和/或导航路径来管理所述载具的移动，以便避免所述载具之间的碰撞；管理所述载具的定时或移动和/或速度；和/或控制载具，以便临时在所述运输路径的外部移动。
(55)一种用于导航载具的导航系统，所述系统包括：至少一个传感器，其被布置成检测与所述传感器相邻的标记；所述系统被布置成使用表明至少一个定义的其他标记相对于检测到的标记的位置的导航信息来控制所述载具沿着所述检测到的标记与所述其他标记之间的导航路径的移动；并且所述系统被布置成确定所述载具与所述检测到的标记之间的偏移位移，并且使用确定的偏移位移来计算补偿路径，所述补偿路径更改所述导航路径，以产生用来控制所述载具在所述标记之间的移动的经补偿导航路径；其中所述补偿路径包括贝塞尔曲线。
(56)根据(55)所述的导航系统，其中所述导航路径分成多个路径分段，并且所述系统被布置成使得在每个路径分段的开始处提供用来控制所述载具的移动的指令。
(57)根据(55)或(56)所述的导航系统，其中所述系统被布置成通过捕获包括相邻标记的图像并且处理所述图像以确定所述相邻标记的质心与所述捕获的图像的质心之间的距离而确定所述载具与所述相邻标记之间的偏移位移。
(58)根据(57)所述的导航系统，其中所述图像经过处理以便确定所述相邻标记的隅角的坐标，隅角坐标用来确定所述相邻标记的旋转角度。
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