全自动自助商店的制作方法

优先权要求

本申请要求于2017年5月23日提交的题为“fullyautomatedself-servicestore”的美国临时专利申请号62/509,875的优先权，该申请的全部内容通过引用合并于此。

背景技术：

在供应链中(例如在零售供应链中)使用的订单履行系统可以履行个别产品单位的订单，所述个别产品单位的订单在此处称为“各单(each)”(也称为“件(piece)”、“成品(article)”、“物品(item)”)，或者一般地，任何可作为购买单位零售的成品等)，通常由制造商将其包装并装运到称为“箱(case)”的容器中。如本文中出于方便目的所使用的“各单”可以被认为是零售供应链中最细微的处理单位。在传统零售店中，消费者从货架上挑选各单。当各单缺货时，无法实时对该成品补货。此外，除了传统的结账方法(消费者排队等候然后对每件物品进行扫描和登记)外，没有有效的系统可以跟踪消费者已选择购买的各单。

附图说明

以下是附图的简要说明。

图1全自动零售商店，购物者在全自动零售商店处直接从装运箱中挑选物品，装运箱有时包含子装运箱。

图2全自动零售店内的购物过道的另一视图。

图3示出了移动机器人补充购物商店过道中的装运箱。

图4示出了购物者使用指戴式或钥匙扣式rfid读取器读取他们从装运箱中购买的物品。

图5示出了包含装运箱的架由托盘机器人自动从拖车运输并对接到从装运箱储存结构延伸出的移动机器人轨道。

图6示出了移动机器人正在从装运箱架取得包含来料产品的装运箱。

图7为从装运箱架取得装运箱的移动机器人的另一视图。

图8示出了铰接臂机器人将装运箱从托盘移动到货架位置，移动机器人可以在货架位置处取得装运箱并将其转移到储存结构中。

图9示出了移动机器人可以访问任何装运箱储存过道。

图10为全自动零售店的侧视图。

图11为全自动零售店的平面图。

图12为全自动零售店的正面图。

图13为全自动配送中心。

图14为rfid读取器流程图。

图15为系统的可替代配置，其中在购物过道上方没有储存。这种配置允许天窗照亮购物过道。

图16示出了购物站，在购物站处基于购物者的特定订单或请求向购物者呈现装运箱。

图17示出了停车结构中的购物站，在购物站处基于购物者的特定订单或请求向购物者呈现装运箱。

图18示出了安装架的方式的替代配置，其包含储存阵列中的装运箱。

具体实施方式

现在将参考附图来解释本技术，附图总体上涉及自动自助零售商店。首先参考图1和图2，其示出了自动自助零售商店100的一部分。商店100包括购物者可访问区域102，该区域包括多个具有装运箱(tote)106的过道104，购物者110可以从装运箱106选择各单以放置在其购物车中。过道104可包括平板监视器112，其描述装运箱106内的各单。平板监视器可以是提供有关其下方装运箱中物品的价格和信息的其他输入终端，诸如显示器或交互式触摸屏。

商店100还可以包括位于购物者可访问区域102上方的物品储存和补充区域122。物品储存和补充区域122在储存架128中储存装运箱106，以补充购物者可访问区域102中的装运箱106。储物架又连接到移动机器人124沿其行进的轨道。例如，当购物者可访问区域102中的装运箱为空时，移动机器人106将装运箱106自动地运送到购物者可访问区域102。同时，在平板监视器上更新装运箱上方的物品信息。机器人124可以用相同或不同的物品来补充空的装运箱106。中央物料控制系统(mcs)114控制所述移动机器人，并且还更新装运箱上方的信息。mcs114可以控制何时对购物者可访问区域102中的装运箱106补充以及补充什么。mcs还可以跟踪由购物者110从装运箱106中移除的物品，如下所描述的。

图1和图2示出了位于物品储存和补充区域122下方的单个购物者可访问区域102。然而，在进一步的实施例中，物品储存和补充区域122可以在购物者可访问区域102的下方或与购物者可访问区域102在相同的层上。另外，在进一步的实施例中，可以有多层的购物者可访问区域102，每层区域都从储存在物品储存和补充区域122中的装运箱进行补充。

图1和图2示出了在购物者可访问层102处的装运箱106中维持库存的系统。但是，在其他实施例中，购物者可访问层102可以不储存库存。而是，购物者可访问层可以包括站(购物者站)和显示屏112。在该实施例中，购物者可以从显示屏选择他们想要的物品，并且由移动机器人124将包含那些物品的装运箱带给用户。一旦购物者从装运箱106挑选了他们想要的物品，移动机器人106就可以将装运箱106带走，并且将额外的装运箱连同购物者110选择的物品带给购物者110。可以在由几个不同的机器人携带的装运箱中，将购物者选择的物品带给用户，这些机器人的运动由mcs114协调。参照图16更详细地说明该实施例。

图3示出了移动机器人124，其对购物者可访问区域102的过道104中装运箱106进行补充。mcs跟踪装运箱和子装运箱中的库存水平，并在库存耗尽时调遣移动机器人124从储存中取得库存。为了高速度(快速销售的物品)，可以将相同物品的两个装运箱彼此相邻放置，以确保该物品始终对购物者是可访问的。mcs114可以使用智能库存处理算法，以便将高速物品储存在位于中央的储存货架上，用于在物品在购物者可访问区域102处用尽时进行快速补充。

机器人可以在过道104之间的空间130中垂直地和水平地行进。例如，在以下任何专利和申请中都描述了机器人在商店100内转移装运箱的操作和行进：

2015年9月22日授权公告的美国专利号9,139,363，标题为“automatedsystemfortransportingpayloads”；2017年3月21日授权公告的美国专利9,598,239，标题为“automatedsystemfortransportingpayloads”；2017年5月18日公开的美国专利公开号2017-0137222，标题为“automatedsystemfortransportingpayloads”；2017年5月18日公开的美国专利公开号2017-0137223，标题为“automatedsystemfortransportingpayloads”；2016年12月8日公开的美国专利公开号2016-0355337，标题为“storageandretrievalsystem”；2017年11月2日公开的美国专利公开号2017-0313514，标题为“orderfulfillmentsystem”；2018年5月17日公开的美国专利公开号2018-0134492，标题为“orderfulfillmentsystem”；2018年1月10日提交的美国申请号15/867,373，标题为“systemandmethodofrobottaskassignmentandmanagement”；2017年11月29日提交的美国专利申请号15/826,045，标题为“inventorymanagementsystem”；以及2018年2月23日提交的美国专利申请号15/903,993，标题为“inventorymanagementsystemandmethod”。以上所标识的专利和申请中的每一个均通过引用整体并入本文。

图4示出了购物者110，其使用读取器136读取购物者正在从装运箱106购买的物品的rfid标签134。读取器136可以例如是指戴式的fobrfid读取器、钥匙fobrfid读取器或购物棒rfid读取器。其他类型的电子读取器可以用于读取数字或模拟的标签134上的其他类型的机器可读代码。每个装运箱位置可以在其前面包含永久性rfid标签。当购物者使用其读取器136扫描标签134时，mcs114知道购物者从中挑选物品的装运箱的位置。mcs114还知道什么装运箱/物品储存在那个位置处。因此，当购物者使用其读取器136扫描标签134时，mcs能够确定购物者已选择什么物品并且向购物者为他们选择的物品收费。下面参考图14解释该过程的更多细节。

图5和图6示出了架128(在本文中也称为储存货架)，其包含从拖车140或其他架运输装置转移来的装运箱106。可以预先在配送中心处用库存装运箱106来填充架128，然后将其发送到商店100。一旦到达商店100，就可以由托盘机器人142自动地从拖车140运输架128，并且将架128直接对接到延伸出装运箱储存结构的移动机器人轨道。一旦对接到运输轨道，移动机器人124就能够从装运箱架取得包含来料(incoming)产品的装运箱106，例如如图7所示。机器人会将装运箱储存在装运箱储存结构内，或者可替代地直接储存到购物者可以立即访问的位置。图6还示出了装运箱106内的子装运箱106a。

图8示出了本技术的可替代实施例。代替装运箱架，装运箱106可以被堆叠在托盘144上而运送到商店100。此后，可使用铰接臂机器人146将装运箱106从托盘移动到货架位置148，移动机器人124可以在货架位置148处取得装运箱并将其转移到商店100内的储存货架128。可以使用人力劳动来补充或代替铰接臂机器人146。

图9示出了移动机器人124访问物品储存和补充区域122中的任何装运箱储存过道150(勿与购物者可访问区域102中的购物者过道104相混淆)。机器人124可以经由过道150之间的过渡平台152在装运箱储存过道150之间行进。如以上引用的专利和申请中所述，移动机器人124可以使用两轮扭矩转向来穿越水平平台152。移动机器人还可以通过在购物者可访问区域102中的平台上移动以在过道之间移动。

图10-图12示出了自动自助商店100的实施例的额外的视图。图10示出了全自动零售商店的侧视图。图11示出了全自动零售店的平面图或俯视图。图12示出了全自动零售商店的正视图。

图13是用于将装运箱运送到自动自助商店100的自动配送中心200的视图。在上面引用的专利和申请中的一项或多项中，公开了移动机器人124在配送中心操作的示例。从制造商或配送商处收到的托盘244被托盘机器人242自动运输到倾倒(decanting)站250。铰接臂机器人246从托盘上抬起箱(case)，自动打开它们并将各单转移到装运箱106或装运箱106内的子装运箱106a中。移动机器人124储存装运箱或立即将其放置在装运箱架128中，所述装运箱架128要被移动到牵引拖车140中以运送给全自动零售商店100。

作为架128的替代，可以将装运箱直接在托盘144上在彼此上方堆叠，以运送到商店100。装运箱的直接堆叠可以优选地使用多铰接臂机器人或者可替代地由人力劳动来完成。

图14示出了记录向购物者收费的所选物品的流程。商店管理系统(可以与物料控制系统(mcs)114相同)与每个购物者的智能手机(或其他计算设备)上的客户端设备应用进行交互，该客户端设备应用经由蓝牙与读取器136配对。如果购物者没有智能手机，则会向他们提供商店设备，该商店设备是使用购物者的个人购物棒而注册到他们的。因此，该应用是该棒所读取的rfid和条形码数据的传递通道(pass-through)。如上所述，当购物者用其读取器136扫描标签134时，mcs114知道购物者从中挑选物品的装运箱的位置。mcs114还知道什么装运箱/物品储存在那个位置。因此，当购物者使用其读取器136扫描标签134时，mcs能够确定该购物者已经选择了什么物品并且向该购物者为他们选择的物品收费。

系统还可以处理根据重量收费的物品。当该应用向sms发送来自随机重量物品(例如散装产品)的sku标识时，sms会寻找秤标识，然后从该秤上读取重量。当该应用向sms发送来自随机金额物品的条形码时，sms会基于条形码中的价格简单地记入该物品的款项。当该应用向sms发送结账亭或订购屏幕的标识时，sms会激活该亭或屏幕以与顾客进行交互式会话。顾客可以直接经由他们的电话应用或经由订购屏幕来订购物品以由移动机器人124立即履行。

图15示出了在购物过道104上方没有储存的商店100的另一种配置。这种配置允许天窗照亮购物过道104。

图16示出了包括购物站的实施例，在购物站处，基于购物者的特定订单或请求将装运箱呈现给购物者。在该实施例中，购物者可以从显示屏112选择他们想要的物品，并且包含那些物品的装运箱被移动机器人124带到购物站160。一旦购物者从装运箱106中挑选了他们想要的物品，移动机器人106就可以将装运箱106带走，并且将额外的装运箱连同购物者110选择的物品一起带给购物者110。可以在由几个不同的机器人携带的装运箱中，将购物者选择的物品带给用户，这些机器人的运动由mcs114协调

可以有多层的购物站160，它们在不同的层上彼此垂直对齐。在mcs114的控制下，移动机器人所乘坐的轨道将移动机器人运送到适当的层、以及该层的适当购物站。

在图16的配置中，装运箱可以向前移位并且以大约15-20度的角度朝向购物者倾斜，以允许更容易地访问到装运箱中。购物者可以与站上方的触摸屏显示器进行交互，以检索他们的订单或他们想要购买的特定物品。可以在装运箱上方放置访问门(accessdoor)，以限制购物者仅能访问装运箱的一部分，例如，子装运箱。该访问门还可用于在机器人正插入或正取得装运箱时限制访问到装运箱的区域中。

图17示出类似于图16的实施例的实施例，其包括购物站160。然而，该实施例在与自动自助商店100相关联的停车结构170内实现。在该实施例中，购物者可以如上所述从停车结构170内的购物站160选择物品，并且所选择的物品由移动机器人124运送到购物站160。根据该实施例，用户可以将所选择的物品直接转移到停车结构170内的他或她的汽车166(或自行车或其他运输模式)。

停车结构170中可以有多个层，并且每个层可以具有如上所述的购物站。在mcs114的控制下，移动机器人124乘坐的轨道将移动机器人传递到停车结构170中的适当层、以及该层的适当购物站160。

图18是将包含装运箱的架安装到储存阵列的方式的替代配置。在这种配置中，将架128推入以与沿过道150的位置处的储存阵列接合。这使得执行旧的空装运箱与从上游配送中心运输来的新的满装运箱的交换的机器人124可以访问更多的装运箱。

应当理解，以上描述仅是示例性的。本领域技术人员可以设计出各种替代和修改。例如，各种从属权利要求中记载的特征可以以任何适当的组合彼此组合。另外，可以将来自上述不同实施例的特征选择性地组合成新的实施例。因此，该描述旨在涵盖所有这样的替代、修改和变化。