物品分拣方法、区域布局、分拣系统及路径优化方法与流程

本发明涉及物品分拣技术领域，尤其涉及一种物品分拣方法、分拣区域的布局、分拣系统和路径优化方法。

背景技术：

包裹分拣机器人系统是基于我国国情、地理因素、综合考虑我国劳动密集型产业人力成本和精密复杂自动化设备成本平衡而应运而生的物流分拣系统。利用机器人的即时响应特性和分布式系统的灵活性，包裹分拣机器人系统可以大大降低包裹分拣的综合成本。

技术实现要素：

鉴于上述情况，本发明提供了一种物品分拣方法、分拣区域布局、分拣系统和路径优化方法，该物品分拣方法可以减少运输装置的运动路径，降低能量消耗。。

本发明的一个方面提供了一种物品分拣方法，包括：将分拣区域至少分为靠近第一取件区的第一逻辑分区和靠近第二取件区的第二逻辑分区；所述第一逻辑分区包括第一落件区，所述第二逻辑分区包括第二落件区；位于所述第一逻辑分区的运输装置从所述第一取件区获得物品后，在所述第一逻辑分区内运动至所述第一落件区，并向所述第一落件区投递物品；位于所述第二逻辑分区的运输装置从所述第二取件区获得物品后，在所述第二逻辑分区内运动至所述第二落件区，并向所述第二落件区投递物品。

在一个实施例中，所述第一落件区包括针对全部路向的多个物品暂存器和/或所述第二落件区包括针对全部路向的多个物品暂存器。

在一个实施例中，该方法还包括将取件区设置在所述分拣区域的中间以及将落件区设置在所述分拣区域的外围，其中所述取件区为环形输送带。

在一个实施例中，所述第一逻辑分区为位于所述第一取件区同侧的区域，并且所述第二逻辑分区为位于所述第二取件区同侧的区域。

在一个实施例中，所述第一落件区仅包括针对部分路向的多个物品暂存器和/或所述第二落件区仅包括针对部分路向的多个物品暂存器。

在一个实施例中，所述将分拣区域至少分为靠近第一取件区的第一逻辑分区和靠近第二取件区的第二逻辑分区还包括：在所述第一逻辑分区和第二逻辑分区之外设置公用区，以及在所述公用区设置针对剩余路向的多个物品暂存器。

本发明的另一个方面提供了一种分拣区域的布局，包括：位于中间的取件区和位于外围的落件区，其中所述取件区包括第一取件区和第二取件区，所述分拣区域在靠近所述第一取件区包括第一逻辑分区，且在靠近所述第二取件区包括第二逻辑分区；所述落件区包括第一落件区和第二落件区，其中所述第一落件区位于所述第一逻辑分区内且用于接收多个路向的物品，且所述第二落件区位于所述第二逻辑分区内且用于接收多个路向的物品。

在一个实施例中，所述第一落件区和所述第二落件区分别用于接收针对全部路向的物品。

在一个实施例中，该分拣区域还包括位于所述第一逻辑分区和所述第二逻辑分区之外的公用区，所述公用区包括第三落件区；其中所述第一落件区和所述第二落件区仅用于接收针对部分路向的物品；且所述第三落件区用于接收剩余路向的物品。

在一个实施例中，所述落件区的边沿包括向分拣区域中间侧的凹陷结构。

在一个实施例中，所述落件区的边沿为锯齿结构。

本发明的再一个方面提供了一种物品分拣系统，用于在分拣区域分拣物品，其特征在于，包括多个运输装置；所述分拣区域包括取件区和落件区，其中所述取件区至少包括第一取件区和第二取件区，所述分拣区域在靠近所述第一取件区包括第一逻辑分区，且在靠近所述第二取件区包括第二逻辑分区；所述落件区包括第一落件区和第二落件区，其中所述第一落件区位于所述第一逻辑分区，所述第二落件区位于所述第二逻辑分区；位于所述第一逻辑分区的运输装置从所述第一取件区获得物品后，沿所述第一逻辑分区运动至所述第一落件区，并完成向所述第一落件区的物品投递；位于所述第二逻辑分区的运输装置从所述第二取件区获得物品后，沿所述第二逻辑分区运动至所述第二落件区，并完成向所述第二落件区的物品投递。

在一个实施例中，所述第一落件区和/或所述第二落件区分别包括针对全部路向的多个物品暂存器。

在一个实施例中，所述第一落件区和/或所述第二落件区分别包括针对部分路向的多个物品暂存器。

在一个实施例中，所述分拣区域还包括位于所述第一逻辑分区和所述第二逻辑分区之外的公用区，所述公用区包括针对剩余路向的多个物品暂存器。

在一个实施例中，所述取件区为位于所述分拣区域的环形输送带，所述落件区位于所述分拣区域的外围。

在一个实施例中，所述第一逻辑分区位于所述第一取件区的同侧，且所述第二逻辑分区位于所述第二取件区的同侧。

在一个实施例中，所述落件区的边沿为向分拣区域中间凹陷排布的结构。

在一个实施例中，所述落件区的边沿为锯齿结构排布。

本发明的又一个方面提供了一种针对物品分拣系统的路径优化方法，包括：使投递距离短的容器映射给投递概率大的路向，从而使运输装置总的投递距离最小。

在一个实施例中，所述使投递距离短的容器映射给投递概率大的路向，从而使运输装置总的投递距离最小按如下方式计算：

假设在分拣区域中有n个路向以及n个物品暂存容器，且第个i物品暂存容器对应的一次往返投递路径距离为si，第j个路向在每次投递中被选中的概率为pj，且i,j∈{1,2,...,n}，从而各概率满足如下关系：

则在路向j与容器i的映射f:i→j中，应按如下优化求解：

本发明的物品分拣方法，通过将分拣区域划分出逻辑分区，可以减少运输装置运动的距离，降低能量损耗。

附图说明

从下面结合附图对本发明实施例的详细描述中，本发明的这些和/或其它方面和优点将变得更加清楚并更容易理解，其中：

图1a和图1b为分拣区域的示意图。

图2-图3为本发明实施例的分拣区域示意图。

图4为本发明实施例的分拣区域布局示意图。

图5为本发明实施例具有锯齿结构边沿的分拣区域的布局示意图。

图6为本发明实施例的分拣系统示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

落地式(非钢平台结构)包裹分拣机器人系统是包裹分拣机器人系统中一种特殊形式，其特点为：码货区位于矩形场地中央，一条包裹输送线将包裹源源不断输送至围绕码货区的环路上，而映射各个路向的包裹暂存容器依次列于矩形场地四周。机器人在中央码货区通过人工方式，从环形传输线中获得包裹，再将包裹投递至场地边缘的包裹暂存容器。

需要说明的是，为了描述清楚，说明书以下部分均以包裹取代物品描述本发明，但应当了解，本发明的内容可以用于分拣各种物品，并不仅限于包裹。同样，以下以包裹暂存容器描述落件区，但对于隔口结构的钢平台而言，落件区设置的可以是隔口，或者落件区也可以仅是在分拣场地画出的标记位置。同时，本发明也可以用于钢平台结构。

通过对落地式包裹分拣机器人系统的场地进行布局，可以减少运输装置的运动距离，优化系统效率。

图1为分拣场地示意图。参见图1a和1b，分拣区域10的中间设置取件区30，取件区30包括环形输送线，包裹放置在环形输送线上后随输送带转动，从而方便操作人员将输送线上的包裹取下，并放置在运输装置(图中未示意)上运输。包裹暂存容器在围绕场地的位置30放置，运输装置在图中40所示的区域运动。由此可知，每个供件端到达每个包裹暂存容器的距离是不同的，例如，可以定义例如分拣机器人从供件端出发抵达包裹暂存容器的路径为投递路径。例如，当分拣机器人在示意图左侧供件端接受包裹且需要向示意图左侧的包裹暂存容器投递包裹时，投递距离最短。相反地，当分拣机器人从示意图左侧的供件端接受包裹，但需要向示意图右侧的包裹暂存容器投递包裹时，就必须绕行场地半周进行投递，此时，投递距离最长。

本发明的一个方面提供了一种包裹分拣方法。参见图2，该方法包括：将分拣区域10至少分为靠近第一取件区21的第一逻辑分区a和靠近第二取件区22的第二逻辑分区b；所述第一逻辑分区a包括第一落件区，所述第二逻辑分区b包括第二落件区；位于所述第一逻辑分区a的运输装置从所述第一取件区21获得包裹后，在所述第一逻辑分区a内运动(按图中左侧黑色箭头所示方向)至所述第一落件区，并向所述第一落件区投递包裹；位于所述第二逻辑分区b的运输装置从所述第二取件区22获得包裹后，在所述第二逻辑分区b内运动(按图中右侧箭头所示方向)至所述第二落件区，并向所述第二落件区投递包裹。通过本发明的方法，可以使位于取件区的包裹投递至距离较近的落件区，从而减少运输装置的运动距离，提高分拣效率。

需要说明的是，逻辑分区的数量可以根据需要划分，可以为两个或多个。例如各个逻辑分区可以有部分重合。优选地，各个逻辑分区完全不重合。上述每个逻辑分区可以对应特定的取件区，例如，某个逻辑分区的包裹暂存容器仅可以接受指定若干供件端的包裹。例如，一个供件端可以对应多个逻辑分区。通过将运输装置的运动路线限制在一个逻辑分区内，可以避免运输装置在运动时跨越多个逻辑分区。

此外，当分拣场地分为多个逻辑分区后，每个逻辑分区都有对应的包裹暂存容器。例如，图2中所示分为两个逻辑分区，其中a区包括编号为a1-a20的包裹暂存容器，b区包括编号为b1到b20的包裹暂存容器。容器所对应的路径在地图中呈镜像排列并在多个逻辑分区内复用，即每一个逻辑分区均包括全部路向。即a1-a20和b1-b20均为具有全部路向的包裹。在每个逻辑分区设置具有全部路向的包裹暂存器时，在任一个逻辑分区内即可完成向全部路径的投递。在实际操作时，由于每个逻辑分区内均包含全部路向的包裹暂存容器，因此，操作人员可以在例如包裹输送带携带包裹旋转时，随意捡取传送带上的包裹，并将包裹放置在向针对具有特定路向的分拣机器人上，而无需在捡取特定包裹时移动到其它位置，方便了操作人员的操作。

具体地，在一个实施例中，该方法还包括将取件区20设置在所述分拣区域10的中间以及将落件区30设置在所述分拣区域10的外围，其中所述取件区20为环形输送带。

在一个实施例中，所述第一逻辑分区a为位于所述第一取件区21同侧的区域，并且所述第二逻辑分区b为位于所述第二取件区22同侧的区域。通过使逻辑分区位于某个取件区位置的同侧(例如，第一逻辑分区均位于传送带的左侧)，可以使运输装置的运动路径最短，从而提高分拣效率。

逻辑分区对路向进行复用时，需要布设的容器数量将会成倍的增加。因此，在分拣场地的周长不足以容纳全部复用的容器时，可以将逻辑分区进行缩减，而不必容纳全部路向，参见图3。具体地，在一个实施例中，第一落件区21仅包括针对部分路向(a1-a12)的多个包裹暂存器和/或第二落件区仅包括针对部分路向(b1-b2)的多个包裹暂存器。逻辑分区之外还可以包括公用区c，针对剩余路向的包裹暂存容器可以设置在公用区c。从而可以在分拣场地不足时，通过将分拣场地分为逻辑分区和公用区，使运输装置的运输路径减少，提高分拣效率。

具体地，将分拣区域10至少分为靠近第一取件区21的第一逻辑分区a和靠近第二取件区22的第二逻辑分区b的步骤还可以包括：在所述第一逻辑分区a和第二逻辑分区b之外设置公用区，以及在所述公用区c设置针对剩余路向的多个包裹暂存器。如上所述，该方法可以在分拣场地不足的情况下，通过将分拣场地分为逻辑分区和公用区，使运输装置的运输路径减少，提高分拣效率。

本发明的另一个方面提供了一种分拣区域的布局。参见图4，该分拣区,10的布局包括：位于中间的取件区20和位于外围的落件区30，其中所述取件区20包括第一取件区21和第二取件区22。所述分拣区域10在靠近所述第一取件区21包括第一逻辑分区a，且在靠近所述第二取件区22包括第二逻辑分区b。所述落件区30包括第一落件区和第二落件区，其中所述第一落件区位于所述第一逻辑分区a内且用于接收多个路向的包裹，且所述第二落件区位于所述第二逻辑分区b内且用于接收多个路向的包裹。本发明的分拣区域的布局，通过将分拣区域划分为至少两个逻辑分区，可以使分拣机器人在取件区取包裹以后，仅在对应取件区的逻辑分区运动，并将包裹投递至该逻辑分区内的落件区，从而减少了包裹运输路径，提高了分拣效率。

在一个实施例中，所述第一落件区和所述第二落件区分别用于接收针对全部路向(即a1-a20和b1-b20均为针对全部路向的包裹)的包裹。即在每个逻辑分区内，都可以接受来自取件区的所有包裹，运输装置在接收包裹之后可以将包裹投递至针对对应路向的包裹暂存容器中。例如，在取件区为位于分拣区域的中间且为旋转输送带的情况下，取件区的操作人员无需移动到其它位置，即可将全部包裹放置到运输装置上。

如上所示，在一个实施例中，该分拣区域还包括位于所述第一逻辑分区a和所述第二逻辑分区b之外的公用区c，所述公用区包括第三落件区；其中所述第一落件区和所述第二落件区仅用于接收针对部分路向的包裹；且所述第三落件区用于接收剩余路向的包裹。在包裹路向非常多的情况下，如果在每个逻辑分区都放置所有路向的包裹暂存器，则会使包裹暂存容器的需求量大大增加，经常导致在有限的分拣场地下，无法容纳这些包裹暂存容器。在这种情况下，可以在逻辑分区内设置针对几个路向的包裹暂存容器，而将不在逻辑分区内的其它路向的包裹暂存器置于公用区，从而操作人员可以将这些不在逻辑分区具有的路向的包裹放置到设置于公用区的包裹暂存容器中。

在该实施例中，可以将包裹量大的路向设置在逻辑分区中，从而运输装置可以在逻辑分区内完成包裹的投递，从而包裹暂存容器可以在不过多占用分拣区域过多空间的情况下，显著减少运输装置运输同样数量包裹的情况下所走的总路径。

参见图5，在一个实施例中，所述落件区30的边沿包括向分拣区,10中间侧的凹陷结构。例如，在分拣区域10的面积有限时，通过使落件区30的边沿为内凹排布，可以增加包裹暂存容器的数量。例如，具体地，所述落件区的边沿可以图5所示的锯齿结构，也即例如包裹暂存容器设置为内凹的锯齿排布。

本发明的再一个方面提供了一种包裹分拣系统，用于在分拣区域分拣包裹。该分拣系统包括多个运输装置40；所述分拣区域10包括取件区20和落件区30，其中所述取件区20至少包括第一取件区21和第二取件区22，所述分拣区域10在靠近所述第一取件区21包括第一逻辑分区a，且在靠近所述第二取件区22包括第二逻辑分区b；所述落件区30包括第一落件区和第二落件区，其中所述第一落件区位于所述第一逻辑分区a，所述第二落件区位于所述第二逻辑分区a；位于所述第一逻辑分区a的运输装置40从所述第一取件区21获得包裹后，沿所述第一逻辑分区a运动至所述第一落件区，并完成向所述第一落件区的包裹投递；位于所述第二逻辑分区b的运输装置40从所述第二取件区22获得包裹后，沿所述第二逻辑分区b运动至所述第二落件区，并完成向所述第二落件区的包裹投递。本发明的包裹分拣系统，通过使运输装置40在取件区获得包裹之后，向靠近该取件区的逻辑分区投递包裹，从而避免运输装置将包裹投递到该逻辑分区之外对应的包裹暂存容器中，减少了运输装置的运输路径，降低了运输装置的能量消耗。

在一个实施例中，所述第一落件区和/或所述第二落件区分别包括针对全部路向的多个包裹暂存器。由于各个落件区设置针对全部路向的包裹暂存容器，因此，某个逻辑分区内的运输装置40在取件区取件后，仅在该逻辑分区即可完成所有路向的包裹投递，从而有效减少了投递路径。

如果分拣区域的容纳量有限，且包裹路向很多的情况下，如果在每个逻辑分区都设置针对所有路向的包裹暂存容器时，则会极大的增加分拣场地内包裹总数量。在这种情况下，可以在各个逻辑分区内仅设置针对若干路向的包裹暂存容器。例如，该分拣区域还可以包括位于逻辑分区之外的公用区，该公用区可以包括针对剩余路向的多个包裹暂存器。进一步地，逻辑分区内路向可以为包裹量很大的路向，从而通过使运输装置在运输该类包裹时，仅在逻辑分区内即可完成，从而减少包裹投递的总路径。

如上所述，在一个实施例中，所述取件区20为位于所述分拣区域的环形输送带，所述落件区30位于所述分拣区域10的外围。例如，所述第一逻辑分区a位于所述第一取件区21的同侧，且所述第二逻辑分区b位于所述第二取件区22的同侧。

如前所述，为了增加分拣场地内包裹的布置数量，在一个实施例中，例如，所述落件区30的边沿为向分拣区域10中间凹陷排布的结构。例如，包裹暂存容器设置于落件区30的边沿，且包裹暂存容器为向分拣场地中心方向凹进的布局。进一步地，包裹暂存器可以设置为锯齿状布局。

本发明的又一个方面提供了一种针对包裹分拣系统的路径优化方法。该方法包括：使投递路径小的容器映射给投递概率大的路向，从而使运输装置总的路径损耗最小。也就是说，尽量使运输装置尽量选择投递路径小的路径投递包裹，从而降低总的包裹投递路径。

在一个实施例中，所述使投递距离短的容器映射给投递概率大的路向，从而使运输装置总的投递路径最小按如下方式计算：

假设在场地中有n个路向以及n个包裹暂存容器，且第个i包裹暂存容器对应的一次往返投递路径距离为si，第j个路向在每次投递中被选中的概率为pj，且i,j∈{1,2,...,n}。各概率满足如下关系：

则在路向j与容器i的映射f:i→j中，应按如下优化求解：

即路向与容器的最优映射应满足全部路径的被投递概率乘其对应容器的投递距离的期望之和最小。也就是投递距离短的容器应该映射给投递概率更大的路向。

按照此种方式将容器与路向进行映射可大大降低投递同等件数包裹时机器人所需行走的路程，进而提高整个系统的分拣效率。

本发明的实施例基于落地式包裹分拣机器人系统，通过对系统的包裹暂存容器布局以及其和投递路向的映射关系进行了建设性的优化，可以提升包裹分拣机器人系统的分拣效率，降低在同等效率要求下的系统成本。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。