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JP7654892B2 - ピッキングステーション - Google Patents
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Description

本発明は、一般に、倉庫及び/又はフルフィルメントセンター中で使用するためのピッキングステーションの分野に関し、より具体的には、ロボットピッキングステーションに関する装置及び方法に関する。
オンライン食料品店及びスーパーマーケットなど、複数の製品ラインを販売するオンライン小売企業は、数万又は数十万もの異なる製品ラインを保管することが可能なシステムを必要とする。そのような場合に単一製品スタックを使用することは、必要とされるスタックの全てを収容するために非常に大きな床面積が必要とされることになるので、実用的でない可能性がある。更に、生鮮品又は低頻度で注文される商品など、少量のいくつかのアイテムを保管することだけが望ましい場合があり、単一製品スタックを非効率的なソリューションにしてしまう。
その内容が参照によって本明細書に援用される国際特許出願第WO98/049075A号(Autostore)は、コンテナの多製品スタックがフレーム構造内に配置されるシステムを説明している。
PCT公開第WO2015/185628A号(Ocado)は、容器又はコンテナのスタックがフレームワーク構造内に配置される、更なる既知の保管及び履行システムを説明している。容器又はコンテナは、フレーム構造の最上部に位置するトラック上で動作可能な積み荷取り扱いデバイスによってアクセスされる。積み荷取り扱いデバイスは、スタックから容器又はコンテナを持ち上げ、複数の積み荷取り扱いデバイスは、スタックの最も低い位置に位置する容器又はコンテナにアクセスするように協働する。このタイプのシステムは、添付図面の図1~4に概略的に例示する。
図1は、直立部材3と、直立部材3によって支持された水平部材5、7とを備える自動保管及び取り出し構造1を例示する。水平部材5は、互いに且つ例示するx軸に対して平行に延在する。水平部材7は、互いに且つ例示するy軸に対して平行に、そして水平部材5に対して横方向に延在する。直立部材3は、互いに且つ例示するz軸に対して平行に、そして水平部材5、7に対して横方向に延在する。水平部材5、7は、複数のグリッドセルを画定するグリッドパターンを形成する。例示する例では、コンテナ9は、グリッドパターンによって画定されたグリッドセルの真下のスタック11中に配置され、グリッドセル毎にコンテナ9の1つのスタック11がある。
図2は、図1に例示する保管構造1の一部を形成し、図1に例示する保管構造1の水平部材5、7の最上部に位置するトラック構造13のセクションの大縮尺平面図を示す。トラック構造13は、水平部材5、7自体によって(例えば、水平部材5、7の表面中又は表面上に形成される)、又は水平部材5、7の最上部に据え付けられた1つ以上の追加の構成要素によって提供され得る。例示するトラック構造13は、x方向トラック17及びy方向トラック19、即ち、x方向に延在するトラックの第1のセット17と、y方向に、トラックの第1のセット17におけるトラック17に対して横方向に、延在するトラックの第2のセット19とを備える。トラック17、19は、グリッドセルの中心にアパーチャ15を画定する。アパーチャ15は、グリッドセルの真下に位置するコンテナ9がアパーチャ15を通って持ち上げられ、下降されることを可能にするようにサイズ決定される。x方向トラック17は、経路21によって分離された対で設けられ、y方向トラック19は、経路23によって分離された対で設けられる。トラック構造の他の配置も可能であり得る。
図3は、図1に例示する保管構造1の最上部を移動する複数の積み荷取り扱いデバイス31を示す。ロボット31又はボット31とも呼ばれ得る積み荷取り扱いデバイス31は、ボット31がトラック構造13を横切って移動し、特定のグリッドセルに到達することを可能にするために、対応するx方向のトラック17又はy方向のトラック19と係合するための車輪のセットを設けられる。経路21、23によって分離されたトラック17、19の例示する対は、ボット31が、互いに衝突することなく、近隣のグリッドセルを占有する(又は互いに通過する)ことを可能にする。
図4に詳細に例示するように、ボット31は、ボット31がその意図された機能を実行することを可能にする1つ以上の構成要素がその中又は上に据え付けられた本体33を備える。これらの機能は、トラック構造13上で保管構造1を横切って移動することと、ボット31がグリッドパターンによって画定された特定のロケーション中でコンテナ9を取り出す又は置くことができるように、コンテナ9を(例えば、スタック11から又はスタック11に)上昇又は下降させることとを含み得る。
例示するボット31は、ボット31の本体33上に据え付けられ、ボット31がトラック17及び19に沿ってx方向及びy方向に移動することをそれぞれ可能にする車輪の第1のセット35及び第2のセット37を備える。特に、2つの車輪35が、図4に見えるボット31のより短い側に設けられ、更なる2つの車輪35が、ボット31の反対側のより短い側に設けられる(側及び更なる2つの車輪35は図4では見えない)。車輪35は、トラック17と係合し、ボット31の本体33上に回転可能に据え付けられて、ボット31がトラック17に沿って移動することを可能にする。同様に、2つの車輪37が、図4に見えるボット31のより長い側に設けられ、更なる2つの車輪37が、ボット31の反対側のより長い側に設けられる(側及び更なる2つの車輪37は図4では見えない)。車輪37は、トラック19と係合し、ボット31の本体33上に回転可能に据え付けられて、ボット31がトラック19に沿って移動することを可能にする。
ボット31はまた、コンテナ9を上昇及び下降させるように構成されたコンテナ持ち上げ手段39を備える。例示するコンテナ持ち上げ機構39は、4つのテープ又はリール41を備え、テープ又はリール41は、それらの下端においてコンテナ係合アセンブリ43に接続される。コンテナ係合アセンブリ43は、コンテナ9の特徴部と係合するように構成された係合手段(例えば、テープ41の近傍においてアセンブリ43の隅部に設けられ得る)を備える。例えば、コンテナ9は、係合手段が係合することができる1つ以上のアパーチャをそれらの上側に設けられ得る。代替として又は追加として、係合手段は、コンテナ9のリム若しくはリップの下に掛止するように、及び/又はコンテナ9を挟持若しくは握持するように構成され得る。テープ41は、必要に応じて、コンテナ係合アセンブリを上昇又は下降させるために巻き上げられ得るか又は巻き下げられ得る。テープ41の巻き上げ又は巻き下げをもたらすか又は制御するために、1つ以上のモータ又は他の手段が提供され得る。
図5から分かるように、例示するボット31の本体33は、上部45及び下部47を有する。上部45は、1つ以上の動作構成要素(図示せず)を収容するように構成される。下部47は、上部45の真下に配置される。下部47は、コンテナ持ち上げ手段39によって上昇させられたコンテナ9の少なくとも一部を収容するためのコンテナ受け入れ空間又は空洞を備える。コンテナ受け入れ空間は、コンテナ9の下側がトラック構造13又は保管構造1の別の部分に引っ掛かることなく、ボット31が保管構造1の最上部のトラック構造13を横切って移動することを可能にするために、十分なコンテナ9が空洞の内側に適合することができるようにサイズ決定される。ボット31がその意図された目的地に到達すると、コンテナ持ち上げ手段39は、テープ41を制御して、コンテナ把持アセンブリ43及び対応するコンテナ9を下部47中の空洞から意図された位置に下降させる。意図された位置は、コンテナ9のスタック11又は保管構造1の出口点(又は、保管構造1中に保管するためのコンテナ9を収集するためにボット31が移動した場合は、保管構造1の入口点)であり得る。例示する例では、上部45及び下部47は物理的な仕切りによって分離されているが、他の実施形態では、上部45及び下部47は、ボット31の本体33の特定の構成要素又は部分によって物理的に分割されない場合がある。
いくつかの実施形態では、ボット31のコンテナ受け入れ空間は、ボット31の本体33内にない場合がある。例えば、いくつかの実施形態では、コンテナ受け入れ空間は、例えば、持ち上げられるべきコンテナの重量と釣り合うボット31の本体33の重量を有するカンチレバー構成で、ボット31の本体33に隣接し得る。そのような実施形態では、コンテナ持ち上げ手段39のフレーム又はアームは、ボット31の本体33から水平に突出し得、テープ/リール41は、突出するフレーム/アーム上のそれぞれのロケーションに配置され、本体33に隣接するコンテナ受け入れ空間中にコンテナを上昇及び下降させるために、それらのロケーションから上昇及び下降させられるように構成され得る。フレーム/アームがボット31の本体33上に据え付けられ、そこから突出する高さは、所望の効果を提供するように選ばれ得る。例えば、フレーム/アームが、ボット31の本体33上で高いレベルで突出して、より大きいコンテナ(又は複数のコンテナ)がフレーム/アームの真下のコンテナ受け入れ空間中に上昇させられることを可能にすることは好ましくあり得る。代替として、フレーム/アームは、ボット31がコンテナを積み込まれたときにボット31の質量中心をより低く保つために、本体33の下方により低く(しかし、フレーム/アームとトラック構造13との間に少なくとも1つのコンテナを収容するのに依然として十分に高く)突出するように配置され得る。
ボット31が第1及び第2の方向に異なる車輪35、37上で移動することを可能にするために、ボット31は、車輪の第1のセット35をトラックの第1のセット17と選択的に係合するか、又は車輪の第2のセット37をトラックの第2のセット19と選択的に係合するかのうちのいずれかを行うための車輪位置決め機構を含む。車輪位置決め機構は、本体33に対して車輪の第1のセット35及び/又は車輪の第2のセット37を上昇及び下降させるように構成され、それによって、積み荷取り扱いデバイス31が、保管構造1のトラック17、19を横切って第1の方向又は第2の方向のうちのいずれかに選択的に移動することを可能にする。
車輪位置決め機構は、ボット31の本体33に対して車輪の少なくとも一方のセット35、37を上昇及び下降させて、車輪の少なくとも一方のセット35、37をトラック17、19から離し、且つトラック17、19と接触させるための1つ以上のリニアアクチュエータ、回転構成要素、又は他の手段を含み得る。いくつかの例では、車輪の一方のセットのみが上昇及び下降させられるように構成され、車輪の一方のセットを下降させる行為は、車輪の他方のセットを効果的に持ち上げて、対応するトラックから離し得、その一方で、車輪の一方のセットを上昇させる行為は、車輪の他方のセットを効果的に下降させて、対応するトラックと接触させ得る。他の例では、車輪の両方のセットが上昇及び下降させられ得、有利には、ボット31の本体33が実質的に同じ高さに留まり、従って、本体33及びその上に据え付けられた構成要素の重量が、図1~4を参照して説明したシステムによって持ち上げられ、下降される必要がなく、多くの利点を有し、広範囲の保管及び取り出し動作に適していることを意味する。特に、それは、製品の非常に高密度な保管を可能にし、それは、ピッキングのために必要とされるときにコンテナ9の全てへの合理的に経済的なアクセスを可能にしながら、コンテナ中に広範囲の異なるアイテムを保管する非常に経済的な方法を提供する。
図3に示すように、複数の同一の積み荷取り扱いデバイス31が設けられ、そのため、各積み荷取り扱いデバイス31が同時に動作して、システムのスループットを増大させることができる。図3に例示するシステムは、ポートとして知られる特定のロケーションを含み得、そこでコンテナを、システム内部又は外部に移送することができる。追加のコンベヤシステム(図示せず)が、各ポートに関連付けられ、そのため、積み荷取り扱いデバイス31によってポートに運搬されたコンテナを、コンベヤシステムによって別のロケーション、例えばピッキングステーション(図示せず)に移送することができる。同様に、コンテナは、コンベヤシステムによって外部ロケーションからポート、例えばコンテナ充填ステーション(図示せず)に移動され、積み荷取り扱いデバイス30によってスタック12に運搬されて、システム中のストックを補充することができる。
各積み荷取り扱いデバイス31は、一度に1つのコンテナを持ち上げて移動させることができる。スタックの最上部に位置していないコンテナ(「ターゲットコンテナ」)を取り出す必要がある場合、上にあるコンテナ(「非ターゲットコンテナ」)が最初に移動されて、ターゲットコンテナへのアクセスを可能にしなければならない。これは、以後「掘り出し」と呼ばれる動作で達成される。掘り出し動作中、積み荷取り扱いデバイスのうちの1つは、ターゲットコンテナを包含するスタックから各非ターゲットコンテナを順次持ち上げ、それを別のスタック内の空いている位置に配置する。ターゲットコンテナは、次いで、積み荷取り扱いデバイスによってアクセスされ、更なる運搬のためにポートに移動させることができる。
積み荷取り扱いデバイスの各々は、中央コンピュータの制御下にある。システム中の各個々のコンテナが追跡され、そのため、必要に応じて適切なコンテナを取り出し、運搬し、交換することができる。例えば、掘り出し動作中に、非ターゲットコンテナの各々のロケーションがログ記録され、そのため、非ターゲットコンテナを追跡することができる。
図1~5を参照して説明したシステムは、多くの利点を有し、広範囲の保管及び取り出し動作に適している。特に、それは、製品の非常に高密度な保管を可能にし、それは、ピッキングのために必要とされるときにコンテナの全てへの合理的に経済的なアクセスを可能にしながら、コンテナ中に広範囲の異なるアイテムを保管する非常に経済的な方法を提供する。
大まかに言えば、本発明は、グリッドベースの自動保管及び取り出しシステムの表面上で動作させることができるロボットピッキングステーションを導入する。
本発明の第1の態様によると、グリッドベースの保管システムで使用するためのピッキングステーションが提供され、本ピッキングステーションは、ロボットアームと、ロボットアームが保管システムの単一のグリッドセル内に受け入れられるように構成されるように、ロボットアームを保管システムの1つ以上のフレームワーク部材に据え付けるための据え付け具とを備え、使用中に、i)ピッキングステーションを囲む8つのグリッドセルは、ピッキングステーションによって使用するために予約され、ii)8つのグリッドセルは、ゾーンの各々が配送コンテナを受け入れるための1つ以上のグリッドセルと、それぞれの保管コンテナを受け入れるための1つ以上のグリッドセルとを備えるような、第1のゾーン及び第2のゾーンに分割される。
据え付け具は、グリッドの表面の下方に延在する支持部材を更に備え得る。支持部材は、保管システムの1つ以上のフレームワーク部材に接続され得る。支持部材は、保管システムの1つ以上の垂直部材に接続され得、及び/又は、保管システムの1つ以上の水平部材に接続され得る。支持部材は、保管システムの床に接続され得る。
据え付け具は、保管システムの1つ以上の垂直部材に直接接続され得る。据え付け具は、保管システムの1つ以上の水平部材に直接接続され得る。据え付け具は、台座を備え得、台座は、保管システムの1つ以上のフレームワーク部材に接続され、保管システムのグリッドセル内に受け入れられるように構成され得る。台座は、ピッキングステーションが受け入れられるグリッドセルの実質的に全てにわたって延在し得る。
ピッキングステーションは、コンピューティングデバイスを備え得、コンピューティングデバイスは、1つ以上の処理ユニット、1つ以上の揮発性データ記憶ユニット、1つ以上の不揮発性データ記憶ユニット、及びネットワークインタフェースを備え得る。追加として又は代替として、ピッキングステーションは、そのようなコンピューティングデバイスに通信可能に結合され得る。コンピューティングデバイスは、使用中に、ロボットアームの動作を制御するためにピッキングステーションに信号を送るように構成されたコントローラ装置を備え得る。
本発明の第2の態様によると、保管システムが提供され、本保管システムは、第1の方向に延在するトラックの第1のセットと、複数のグリッドセルを備えるグリッドを形成するように、第1の方向を横断する第2の方向に延在するトラックの第2のセットと、コンテナのスタックが複数のグリッドセルの各々の下方に保管され得るように、トラックの第1のセット及びトラックの第2のセットが受け入れられるフレームワーク構造と、上記で説明したような1つ以上のピッキングステーションとを備える。保管システムは、保管システム内のスタック中に積み重ねられたコンテナを持ち上げて移動させるための複数の積み荷取り扱いデバイスを備え得、積み荷取り扱いデバイスの各々は、コンテナのスタックの上方のトラック上を移動するように構成され得る。
ピッキングステーションは、使用中に、第1のゾーン中に受け入れられた保管コンテナから1つ以上のアイテムをピッキングし、それらを第1のゾーンの配送コンテナ中に移すように構成され得る。更に、複数の積み荷取り扱いデバイスが、第2のゾーンから1つ以上の保管コンテナを取り除き得る。積み荷取り扱いデバイスはまた、第2のゾーンから配送コンテナを取り除き得る。その後、複数の積み荷取り扱いデバイスが、第2のゾーン中のグリッドロケーション中に1つ以上の保管コンテナを置き得る。積み荷取り扱いデバイスはまた、第2のゾーン中に配送コンテナを置き得る。ピッキングステーションは、次いで、第2のゾーン中に受け入れられた保管コンテナから1つ以上のアイテムをピッキングし、ピッキングされたアイテムを第2のゾーンの配送コンテナ中に移し得る。
次に、本発明の実施形態を、添付図面を参照して例としてのみ説明し、それにおいて、同様の参照番号は、同じ又は対応する部分を指し示す。
自動保管及び取り出し構造の概略図を示す。 図1の保管構造の一部を形成するトラック構造のセクションの平面図の概略図を示す。 図1の保管構造の最上部を移動する複数の積み荷取り扱いデバイスの概略図を示す。 コンテナと相互作用する積み荷取り扱いデバイスの概略図を示す。 コンテナと相互作用する積み荷取り扱いデバイスの概略図を示す。 本発明によるロボットピッキングステーションの概略図を示す。 図1に示す保管システムの一部の概略図を示す。 本発明によるピッキング方法の概略図を示す。 本発明による1つのピッキングステーションを備える保管場所の俯瞰図の概略図を示す。 本発明による複数のピッキングステーションを備える保管システムの俯瞰図の概略図を示す。 本発明の更なる例による複数のピッキングステーションを備える保管システムの俯瞰図の概略図を示す。 本発明の更なる例によるピッキングステーションの概略図を示す。 図6及び7を参照して説明するものと同様のロボットアームの概略図を示す。 ロボットアームのグリッド構造への接続の概略図を示す。 図7を参照して説明するものと同様の保管システムの一部の概略図を示す。 図15を参照して説明するものと同様の保管システムの一部の概略図を示す。 コンピュータデバイスの概略図を示す。
図6及び7は、ロボットピッキングステーション100の概略図を示し、ロボットピッキングステーション100は、ロボットアーム120が受け入れられる台座110を備える。台座110は、交差する水平部材5、7によって形成されたグリッドセルのアパーチャ15内に受け入れられ得るようなサイズ及び形状である。台座は、形状が実質的に矩形であり得る。台座は、ロボットアームが保管システム上に据え付けられるように、保管システムのフレームワークに接続される。例えば、台座は、保管システムの直立部材3のうちの1つ以上に接続され得る。代替として、台座は、保管システムの水平部材5、7のうちの1つ以上に接続され得る。台座は、保管システムの直立部材3のうちの1つ以上及び水平部材5、7のうちの1つ以上に接続され得る。台座の表面は、それが受け入れられるグリッドセルのアパーチャの実質的に全体にわたって延在し得る。これは、落とされた製品が保管システム中に落下して、保管システムの動作を潜在的に妨害し得るリスクを低減するであろう。代替として、台座の表面は、それが受け入れられるグリッドセルのエリアにわたって部分的にのみ延在し得る。
代替形態では、据え付け具が、ロボットアームをグリッド構造のフレームワークに接続するために使用され得る。1つ以上の据え付け具部材は、ロボットアーム、例えばロボットアームの基部を、保管システムの1つ以上の部材に据え付け得る。ロボットアームは、保管システムの1つ以上の直立部材、保管システムの1つ以上の水平部材、又は保管システムの1つ以上の直立部材及び1つ以上の水平部材に据え付けられ得る。据え付け具は、ピッキングステーションがグリッドのレベルより下方に格納され得るように構成可能であり得る(以下を参照)。
ロボットアーム120は、基部121、第1のジョイント122、上腕部123、第2のジョイント124、前腕部125、第3のジョイント126、及びエンドエフェクタ127を備える。基部121は、台座から実質的に垂直に延在し、第1のジョイント、即ち肩によって上腕部に接続される。上腕部は、第2のジョイント、即ち肘によって前腕部に接続される。前腕部は、第3のジョイント、即ち手首によってエンドエフェクタに接続される。第1のジョイント、第2のジョイント、及び第3のジョイントは、エンドエフェクタがx軸、y軸、及びz軸のうちの1つ以上に沿って移動され得るように、選択的に作動され得る(図1を参照)。これは、エンドエフェクタが第1のコンテナ中に移動され得、そのため、エンドエフェクタを、そのコンテナ内に保管された製品と係合するように作動させることができることを意味する。製品は、次いで、第1のコンテナから持ち上げられ得、エンドエフェクタは、次いで、第2のコンテナに移動され得る。製品が第2のコンテナ内に適切に配置されると、エンドエフェクタは、製品が第2のコンテナ中に置かれるように作動停止され得る。エンドエフェクタは、吸引デバイス、一対の対向するグリッパ、複数のフィンガ、又は製品を把持して持ち上げるために使用することができる他の既知のエフェクタを備え得る。図6に示すロボットアームの特定の構成は、純粋に例証的であり、他の構成のロボットアームを使用することができることを理解されたい。例えば、ロボットアームは、より多い又はより少ない数の部分及びジョイントを備え得る。
ピッキングステーションは、光学センサ128を更に備え得、光学センサ128は、台座110の上面に位置し得る。光学センサは、ピッキングプロセスにおける製品の識別に使用され得る。ピッキングステーションは、複数の光学センサを備え得る。一例では、ピッキングステーションは、4つの光学スキャナを備え得、1つの光学スキャナは、台座の各隅部に、又はその近くに位置し得る。その又は各光学スキャナは、バーコードリーダを備え得る。代替の構成では、1つ以上のバーコードスキャナが、ロボットアーム上に設置され得、そのため、バーコードスキャナ(複数可)は、アームと共に移動する。特定の実装形態では、2つのバーコードスキャナが、アーム上に設置され得る。
ピッキングステーションは、カメラアレイ200を更に備え得、カメラアレイ200は、台座の上方に位置し、エンドエフェクタが動作することになるエリアを見ることが可能となるように配置される。図6は、カメラアレイ200が矩形の形態を有することを示すが、カメラアレイは、他の形態、例えば、正方形、楕円形、十字形、等を取り得るか、又は複数の個別のカメラを備え得ることを理解されたい。カメラアレイは、エンドエフェクタが動作することになるエリアを照明するための照明要素を更に備え得る。カメラアレイは、1つ以上の3Dカメラを備え得る。カメラアレイは、保管システムを収容する建物の天井から吊り下げられ得る。
ピッキングステーションは、ロボットアーム上に据え付けられた1つ以上のカメラを更に備え得る。カメラ129(図7を参照)は、エンドエフェクタ上に、又はその近くに据え付けられ得る。カメラは、手首上又はその近くに据え付けられ得る。加えて又は代替として、カメラは、ロボットアームの肘上又はその近くに据え付けられ得る。ロボットアーム上に据え付けられた1つ以上のカメラの使用は、カメラアレイ200に加えて、又は代替としてであり得る。その又は各カメラは、アイテムがピッキングされているか又は置かれているときにコンテナの内部を照明するための照明要素を設けられ得る。1つ以上のカメラが、ピッキングステーション上の他の場所に位置し得る。例えば、カメラは、バーコードスキャナとして使用され得る。バーコードスキャナ(複数可)がアームに適合される場合、バーコードスキャナ(複数可)の照明要素は、コンテナの内部を照明するために使用され得る。
ピッキングステーションは、コンピュータデバイス130を更に備え得、コンピュータデバイス130は、ロボットアームの移動及びエンドエフェクタの作動を制御するために使用され得る。カメラアレイからの画像は、処理するためにコンピュータデバイスに供給されて、コンテナ中に保管されたアイテムの識別及び/又は握持を補助し得る。コンピュータデバイスは、ピッキングステーションの台座の真下に位置し得る。ピッキングステーションは、代替形態として(図7に示すように)、例えばワイヤードイーサネット(登録商標)接続(又は他のネットワーク接続)によって、遠隔コンピュータデバイスに接続され得る。そのような遠隔コンピュータデバイスは、複数のピッキングステーションを制御するために使用され得る。遠隔コンピュータデバイスは、積み荷取り扱いデバイスを制御するために使用される中央コンピュータであり得る。更なる代替形態では、クラウドコンピューティングプラットフォームが、保管システム内のピッキングステーションを制御するために使用され得る。コンピュータデバイスは、カメラアレイによって捕捉された画像を処理し、次いで、関連するピッキングステーションに送信することができるように、カメラアレイ200に又はその近くに位置し得る。カメラアレイに又はその近くに位置するコンピュータデバイスは、ある程度の画像前処理を実行し得、更なる画像処理が、ピッキングステーションにおいて実行され得る。
図6は、ピッキングステーションの近くに配置されたいくつかのコンテナを示し、それらのコンテナは、複数のピッキングロケーションを提供する。この例では、ピッキングロケーションは、ピッキングステーションに直接隣接する8つのコンテナと、2つの更なるコンテナとを備える。これらの2つの更なるコンテナは、ピッキングステーションに隣接する8つのコンテナのアレイの長い縁部の中間空間中に位置する。これらの10個のコンテナは、エンドエフェクタが到達することができるコンテナであり、そのため、製品を、コンテナのうちの1つから又はコンテナのうちの1つにピッキングすることができる。製品がほとんど空のコンテナからピッキングされ得るように、エンドエフェクタがこれらのコンテナの各々の最上部に到達することが可能であることでは十分でなく、エンドエフェクタがこれらのコンテナの各々の下部隅部の各々に到達することが可能であることが必要であることを理解されたい。図6に示す例は限定的ではなく、ピッキングロケーションの正確な数及び場所は変更され得、ロボットアームの移動及び範囲によって制限されることを理解されたい。例えば、より大きな到達範囲を有するロボットアーム(例えば、より長いアーム、又はより多くの数の関節接合部分を有するアーム)は、ピッキングステーションに関連付けられたピッキングロケーションの数を増加させ得る。
ロボットアームは、1つよりも多くの異なるタイプのエンドエフェクタを備え得る。中央コンピュータは、各異なるSKUに対してどのエンドエフェクタを使用するかについての命令をロボットアームに送り得る。代替として、ロボットアームは、製品の重量、サイズ、形状、等に基づいて、どのエンドエフェクタを使用するかを決定し得る。アイテムを握持して移動させることの以前の成功及び/又は失敗は、特定のSKUに対するエンドエフェクタの選択を更新するために使用され得る。この情報は、成功/失敗情報を異なるピッキングステーション間で共有することができるように、中央コンピュータにフィードバックされ得る。ロボットアームは、エンドエフェクタを変更することが可能であり得る。例えば、ピッキングステーションは、1つ以上のエンドエフェクタを受け入れることができる保管エリアを備え得る。任意選択で、保管エリアは、台座内に位置し得る。ロボットアームは、使用中のエンドエフェクタをロボットアームから取り外し、エンドエフェクタ保管エリア中に配置することができるように構成され得る。更なるエンドエフェクタは、次いで、その後のピッキング動作に使用することができるように、ロボットアームに取り外し可能に取り付けられ得る。エンドエフェクタは、計画されたピッキング動作に従って選択され得る。
代替として又は加えて、修正されたボットが、交換用エンドエフェクタを運搬するために使用され得る。ピッキングステーションがエンドエフェクタを変更する必要がある場合、修正されたボットは、ロボットアームが使用中のエンドエフェクタを取り外し、修正されたボットから更なるエンドエフェクタを取得することができるように、ピッキングステーションに経路指定され得る。そのような交換は、ロボットアームが異なるタイプのエンドエフェクタの使用を通して異なるタイプの製品をより良好にピッキングすることを可能にし得るが、それはまた、修理が安全に行われることを可能にするためにグリッドの少なくとも一部が閉鎖されることを必要とするであろう、技術者のグリッド上への派遣の必要性なしに、欠陥のあるエンドエフェクタが交換されることを可能にし得る。
図6及び7を参照して上記で説明したピッキングステーションは、1つのロボットアームを備える。ピッキングステーションは、2つ以上のロボットアームを備え得ることを理解されたい。図6及び7を参照して上記で説明したピッキングステーションは、1つ以上のグリッドアパーチャを占有するものとして示している。ピッキングステーションは、複数の隣接するグリッドアパーチャを備え得ることを理解されたい。更に、各々が単一のグリッドアパーチャを占有するピッキングステーションのアレイが、隣接するグリッドロケーション中に設けられ得る。
ロボットアームがピッキング動作のために必要とされないとき、例えば、保管設備が一時的に正常値よりも低い利用率で動作しているとき、ロボットアームは、アームがピッキングステーションの設置面積内に完全に受け入れられるように、アイドル状態位置に移動され得る。そのような場合、アームは、実質的に垂直であり得るか、又は、ピッキングステーションの設置面積を越えて延在しないように別様に配置され得る。アイドル状態におけるピッキングステーションの識別は、ボットが保管コンテナの移動及び/又は保管のためにそれらのグリッドロケーションを使用することができるように、そのピッキングステーションに関連付けられたピッキングロケーションが一時的に再分類されることを可能にし得る。代替として、アイドル状態では、ピッキングステーションは、グリッドの表面の真下に格納され得る。ピッキングステーションのグリッドロケーションは、次いで、ボットが移動のためにそのグリッドロケーションを使用することができるように、一時的に再分類され得る。ピッキングステーションがアイドル状態から出現する必要があると識別されると、ピッキングロケーション及び/又はピッキングステーションのグリッドロケーションは、ピッキングステーションの再起動(及び、適切な場合には、グリッドの上方へのピッキングステーションの出現)より前に適切に再分類され得る。
ピッキングロケーション中のコンテナは、保管コンテナ又は配送コンテナとみなされ得る。保管コンテナは、保管システム内に残り、保管コンテナから配送コンテナに移すことができる製品の各々を保持するコンテナである。配送コンテナは、空のときに保管システム中に導入され、その中に積み込まれたいくつかの異なる製品を有するコンテナである。配送コンテナが満杯になると、例えば、配送コンテナ中に積み込まれた製品が、容積制限、重量制限、又は何らかの他の制限を満たすか、又は指定された製品のセットの全てが保管コンテナ中に積み込まれると、配送コンテナは、顧客への配送のために車両中に積み込むことができるように、保管システムから移送されるであろう。配送コンテナは、製品が積み込まれ得る1つ以上のバッグ又はカートンを備え得る。配送コンテナは、保管コンテナと実質的に同じサイズであり得る。代替として、配送コンテナは、配送コンテナが保管コンテナ内に入れ子にされ得るように、保管コンテナよりも僅かに小さくあり得る。
図7は、図1に示す保管システムの一部の概略図を示す。従来、保管システムは、保管システムのスタックの高さが低減される領域を備え得、即ち、切り詰められた領域中のスタックの各々は、保管システムの残りの部分におけるスタックよりも少ないコンテナを収容することができる。凹部170が、切り詰められたスタックを備える保管システムの領域の下に形成される。従来、ピッキング通路は、この凹部エリア内に位置し得、手動ピッキングステーションにおいてピッキングするために保管コンテナをグリッド表面から降ろし、次いでピッキングが完了すると保管コンテナをグリッドに戻すために、持ち上げ機構及び他の移送機構が設けられ得る。図7は、スタックの高さ低減領域がコンテナのいくつかの層を備え得ることを示すが、高さ低減領域はコンテナの単一の層を備え得ることを理解されたい。手動ピッキングステーション及び他の関連する機器は、グリッドの真下の空間を効率的に使用するために、メザニンフロア上に位置し得る。
本発明の態様によるピッキングステーション100は、凹部170の上方にあるようにグリッド上に位置し得る。ピッキングステーションの台座110は、ピッキングステーションが位置するグリッドロケーション15を形成する水平部材5、7と係合するように適合され得る。更に又は代替形態として、ピッキングステーションは、ピッキングステーションがその上に受け入れられるスタックの垂直部材3と係合するように適合され得る。ピッキングステーションは、グリッドのレベルより下方に格納することができるように、(ピッキングステーションのグリッド構造への接続の性質に応じて)水平部材及び/又は垂直部材に解放可能に結合され得る。更に、ピッキングステーションは、例えば保守又は修理作業を可能にするために、凹部中に引き込むことができる程度に格納可能であり得る。これは、保守又は修理活動を実行するためにグリッド上に技術者を派遣する必要性を回避する。
本発明によるオングリッドピッキングステーションは、既存の保管システムに後付けされ得、そのため、それらは、ハイブリッド様式で動作することができ、ピッキングは、グリッド上で、保管システム内の凹部内及び/又は他の場所に位置するピッキングステーションにおいて実施される。本発明による十分なピッキングステーションがグリッド上に設けられる場合、グリッド構造の真下に位置するピッキングステーションのうちの一部又は全部を取り除くことが可能であり得る。これらのピッキングステーション並びに関連する持ち上げ及び移送機構は、オングリッドピッキングステーションを保守及びサービスするために必要とされる空間よりも遙かに大きい空間を必要とするので、凹部のサイズを低減することが可能であろう。これは、保管コンテナに利用可能な空間を増大させることができるように、切り詰められた高さのスタックのうちの一部を、例えば床レベルまで延在させることによって達成することができる。
ロボットピッキングステーションが、保管コンテナからアイテムを自動的にピッキングし、次いで、それらを配送コンテナに移すことが可能であり、そこで、例えば、製品が、配送コンテナ内に保持された袋中に詰められ得るが、例えば、他の製品アイテムに対する保管コンテナ中のアイテムの向きのために、ロボットアームが製品アイテムを効果的に握持することができない条件があり得る。そのような場合、アイテムを握持することに繰り返し失敗することは、操作者がロボットアームを遠隔操作し得、ロボットアームの自動運転をオーバライドし得るように、アラートを生じさせ得る。コントローラ装置1750は、制御コマンドがロボットアームに送信され得、それに応じてロボットアームに応答させ得るように、コンピュータデバイス130に通信可能に接続され得る。コントローラ装置1750は、コンピュータデバイス130のキーボード1715及びマウス1712を備え得る。代替として又は加えて、コントローラ装置1750は、修正されたゲームコントローラ(又は同様のハンドヘルドデバイス)及び/又は仮想現実若しくは拡張現実ヘッドセット又は他のデバイス若しくはインタフェースを備え得る。
ロボットアームの遠隔操作は、操作者がロボットアームを完全に制御することを備え得、そのため、ロボットアームの構成要素は、エンドエフェクタをピッキングされるべき製品に対して適切な位置に持ってくるように回転又は移動される。その後、エンドエフェクタを、製品を握持するように作動させることができ、次いで、製品を、配送コンテナ(又は配送コンテナ内の袋若しくはカートン)に移すことができる。代替形態では、操作者は、ピッキングされるべきアイテムの領域、例えば、エンドエフェクタが吸引エンドエフェクタを備えるときには箱の平坦な表面を画定するために、コントローラ装置を使用し得る。画定された領域は、次いで、自動ピッキング試行への入力としてロボットピッキングアームによって使用することができる。自動ピッキング試行が依然として成功しない場合、操作者は、上記で説明したように、アイテムをピッキングするためにアームを完全に操作し得る。ロボットピッキングアームの自動運転を可能にするために、何らかの形態の機械学習技術が使用され得ることを理解されたい。そのような場合、遠隔操作者によるロボットアームの遠隔操作中に生成されたデータは、ロボットピッキングアームの自動運転で使用されるアルゴリズムを改良するために使用され得る。
次に、顧客注文をピッキングすることができるプロセスを、本発明によるピッキング方法の概略図を示す図8を参照して説明する。ステップ800において、ピッキングされるべき顧客注文がアクセスされ、処理される。中央コンピュータは注文システムを備え、注文システムは、注文が所定のタイムスロットで顧客に配送され得るように、配送のために注文が発送され得るように、顧客注文の配送を管理し、ピッキングされるべき注文を手配する。ステップS810において、S800において処理された顧客注文から成る製品の各々が識別され、各製品についてのそれぞれの保管コンテナロケーションが決定される。ステップ820において、保管コンテナロケーションの各々が、1つ以上のボットに割り当てられる。顧客注文を効率的にピッキングするために必要とされるボットの数は、顧客注文を履行するために取り出されなければならない保管コンテナの数、ピッキングステーションに対する保管コンテナのロケーション、等によって変化することを理解されたい。ボットは、顧客注文の履行中に複数の保管コンテナ取り出し移動を実行し得る。
ステップ830において、その又は各ボットは、ピッキングステーションに割り当てられる。保管システムは、複数のゾーン、例えば冷蔵ゾーン、冷凍ゾーン、周囲温度ゾーン、等を備え得、注文は、これらのゾーンのうちの1つよりも多くからの製品を備える可能性が高いことを理解されたい。更に、ゾーンの各々は、例えば、保管システムの冷蔵ゾーン内のピッキングステーションにおいて冷蔵製品をピッキングする必要があるため、1つ以上のピッキングステーションを備えるであろう。ピッキングステーションへのボットの割り当ては、ピッキングされるべき製品及び/又はピッキングステーションの特性に従って行われ得る。例えば、製品が吸引エンドエフェクタによってピッキングされるのに最も適している場合、その製品は、吸引エンドエフェクタと共に動作している(又は製品がピッキングステーションに配送される時までに吸引エンドエフェクタと共に動作するように再構成することができる)ピッキングステーションに割り当てられるであろう。
ステップS840において、その又は各ボットは、保管コンテナを取り出すことができるように、割り当てられた保管コンテナのロケーションに移動するように作動される。保管コンテナがコンテナスタックの最上部にない場合、保管コンテナを取り出すために、掘り出しプロセス(上記を参照)が実施されるであろう。ボットは、割り当てられた保管コンテナのロケーションまでのグリッドを横切るそれ自体のルートを自律的に決定し得るか、又はルートが決定され、次いでボットに送信され得る。ルートは、中央コンピュータによって決定され得る。ボットがグリッドを横切るそのルートを決定し得る方法は、本出願人の同時係属出願第WO2017/186825号に開示されている。ボットへの通信及びボットからの通信が実行され得る方法は、本出願人の同時係属出願第WO2015/185726号に開示されている。
ステップS850において、取り出された保管コンテナは、ボットによって、ボットが割り当てられたピッキングステーションの複数のピッキングロケーションのうちの1つに移動される。使用されるべきピッキングロケーションの識別情報が決定され、ボットに通信され得る。ボットは、次いで、取り出された保管コンテナを使用されるべきピッキングロケーション中に置き、更なるグリッドロケーションに移動する。ステップS860において、ピッキングプロセスが実行され、そのため、保管コンテナ中に保持された製品の1つ以上の各々が、配送コンテナに移動される。保管コンテナは、配送コンテナのピッキングロケーションに隣接するピッキングロケーション内に受け入れられ得る。製品の1つ以上の各々が、保管コンテナから2つ以上の配送コンテナにピッキングされ得る。2つ以上の配送コンテナは、異なる顧客注文に関連付けられ得る。保管コンテナからのピッキングが完了すると、ステップS870において、ボットは、その保管コンテナのピッキングロケーションに移動し、グリッド内のピッキングロケーションから保管コンテナを取り出す。ステップS880において、ボットは、保管コンテナを更なるグリッドロケーションに移動させ、グリッド内に保管コンテナを置く。代替として、プロセスはステップS850に戻り得、ボットは、取り出された保管コンテナが更なるピッキングロケーション内に置かれ得るように、更なるピッキングロケーションに移動する。
保管コンテナは、ステップS840において取り出されたグリッドロケーションに戻され得るが、代替として、別のグリッドロケーションに置かれ得ることを理解されたい。保管コンテナ中に保持された製品が比較的短い時間期間で必要とされる場合、保管コンテナは、その後のピッキング動作のために保管コンテナを取り出すために必要とされる時間を低減するために、ピッキングステーションに比較的近いグリッドロケーション中に置かれ得る。ステップS850において保管コンテナを置くボットは、ステップS870において、ピッキングプロセスの終了を待って、保管コンテナを取り出し得る。代替として、ボットは、異なるタスク、例えば、ボットのより効率的な利用があるように、ピッキングプロセスが完了した更なる保管コンテナを取り出すことに割り振られ得る。そのような場合、ピッキングプロセスが完了すると、保管コンテナを取り出すために更なるボットが割り振られるであろう。
図8を参照して上記で説明した方法のステップのうちのいくつかの順序は、ピッキングステーションの性能に影響を及ぼすことなく変更され得ることを理解されたい。例えば、ボット、取り出されるべき保管コンテナ、及びピッキングステーションの割り振りは、1つのステップで生じ得る。更なる例では、ボットが識別された保管コンテナを取り出すと(S840)、ボットはピッキングステーションに割り当てられ得る(S830)。更に、1つ以上のボットが、特定のピッキングステーションに割り当てられ得、その後、取り出して、割り当てられたピッキングステーションに運ぶための保管コンテナを割り当てられ得、そのため、製品が、保管コンテナからピッキングされ得る。
図9は、本発明による1つのピッキングステーションを備える図1の保管システムの俯瞰図の概略図を示す。図9は、複数のピッキングロケーション150によって囲まれたピッキングステーション100を示す。例証的な方法では、第1のボットは、ピッキングロケーション150B中に第1の配送コンテナを置き得る。これは、更なるボットが、ピッキングロケーション150A及び150C中に保管コンテナを置くことを可能にする。例えば、ピッキングステーションがピッキングロケーション150A中の第1の保管コンテナから配送コンテナ中に製品を移しているとき、1つのボットが、更なるボットがピッキングロケーション150C中に第3の保管コンテナを置くことができるように、ピッキングロケーション150Cから第2の保管コンテナを取り出している場合がある。第1の保管コンテナからのピッキングが完了すると、ピッキングステーションは、ピッキングロケーション150C中に受け入れられた第3の保管コンテナから1つ以上のアイテムをピッキングし得る。ピッキングステーションが第3の保管コンテナから製品をピッキングしている間、ボットは、また更なるボットがピッキングロケーション150A中に第4の保管コンテナを置き得るように、ピッキングロケーション150Aから第1の保管コンテナを取り出し得る。
更なる例証的な方法では、配送コンテナは、配送ロケーション150B及び150D中に置かれ得る。ピッキングロケーション150A及び150Gは、ピッキングロケーション150B中に保持された配送コンテナ中にピッキングするときに使用されるべき保管コンテナに使用され得る。ピッキングロケーション150E及び150Fは、ピッキングロケーション150D中に保持された配送コンテナ中にピッキングするときに使用されるべき保管コンテナに使用され得る。ピッキングロケーション150Cは、ピッキングロケーション150B中に保持された配送コンテナ又はピッキングロケーション150D中に保持された配送コンテナのうちのいずれか中にピッキングするときに使用することができる保管コンテナに使用され得る。配送コンテナが保管コンテナに隣接するように、配送コンテナ及び保管コンテナのロケーションを制御することが有利であることが分かる。これは、ピッキングプロセス中に製品が移動される必要がある距離を低減し、各製品をピッキングするために必要とされる時間を低減する。
図9はまた、2つの矢印を示し、それらの矢印は、コンテナを置くか又は取り出すときのボットの移動の例の概略図を提供する。この例では、ボットは、(矢印Aによって示すように)グリッドに沿って第1の方向にピッキングロケーション150Cへと接近する。コンテナが置かれる(又は取り出される)と、ボットは、(矢印Bによって示すように)グリッドに沿って第2の方向に、即ち第1の方向に対して垂直な方向にピッキングロケーション150Cを離れる。そのような配置は、ピッキングステーションを離れるボットがピッキングステーションへと接近する更なるボットを妨害するリスクを低減する。
ロボットピッキングステーションによって占有されていないか、又はピッキングロケーション150として指定されていないグリッドセルは、ピッキングされるべき製品を包含する保管コンテナ、又はピッキングされ、1つ以上の配送コンテナを備える注文が配送車両中に積み込むために経路指定される前に一時的に保管されている配送コンテナを保持するために予約されるという点で、保管ロケーションとみなされ得ることを理解されたい。
図10は、本発明による複数のピッキングステーションを備える図1の保管システムの俯瞰図の概略図を示す。この例では、保管システムは、第1及び第2のピッキングステーション100A、100Bと、複数のピッキングロケーションとを備える。第1及び第2のピッキングステーションは、3つの共有ピッキングロケーション、即ち第1のピッキングステーションによってのみアドレス指定可能な6つのピッキングロケーションと、第2のピッキングステーションによってのみアドレス指定可能な6つのピッキングロケーションとがあるように配置される。これは、第1のピッキングステーションと第2のピッキングステーションの両方が製品にアクセスすることができるように、需要の高い製品用の保管コンテナがピッキングロケーション中に置かれることを可能にする。図10を参照して上記で議論したように、配送コンテナが1つ以上の保管コンテナに隣接するように、配送コンテナがピッキングロケーション中に配置されることが有利である。
図10に示すピッキングステーションの配置は、3つ以上のピッキングステーションを備えるように適合することができることを理解されたい。ピッキングステーションは、図10に示すように、それらが共通のピッキングロケーションを有するように配置され得るか、又はピッキングステーション間の分離の程度がより大きくあり得る。保管システムは、(図9に示すように)1つ以上の単一のピッキングステーション及び/又は(図10に示すように)1つ以上の複数のピッキングステーションを備え得る。
図11は、本発明の更なる例による複数のピッキングステーションを備える、図1に示すような保管システムの俯瞰図の概略図を示す。この更なる例では、ピッキングステーション100の各々は、ピッキングステーション及び関連するピッキングロケーションが3×3ブロックのグリッドロケーションから成るように、8つのピッキングロケーション150によって囲まれる。他の点では、ピッキングステーションの動作及び複数のボットとのその相互作用は、上記で説明した通りである。
図9を参照して上記で議論したピッキングステーションと比較すると、10個ではなく8つのピッキングロケーションのみが使用されるため、各個々のピッキングステーションのピッキング能力は僅かに低下するが、8つのセルのピッキングステーションのうちのより多くをグリッドの表面上に適合させることが可能であるため、システム性能全体が向上することが分かっている。特に、10個のセルのピッキングステーションではなく8つのセルのピッキングステーションを使用することによって、ピッキングステーションの密度を33%増大させることが可能であることが分かっている。8つのセルのピッキングステーションの更なる利点は、短い移動、即ち、保管コンテナが配送コンテナに隣接して位置するときに行われるピッキング移動のより高い割合を達成することが可能であることである。各ピッキングステーションを次のピッキングステーションからX方向及びY方向の両方に3つのグリッドセルだけ分離することが、最適なバランスを提供することが分かっている。ピッキングステーションが互いに近接している場合、グリッドが混雑するにつれてピッキングステーションに及びピッキングステーションからコンテナを運搬することはあまり効率的ではなく、システム性能の低下をもたらす。ピッキングステーションが更に離れている場合、ピッキングステーションの数の低減は、システム性能に対する大きな影響を有する。
図12は、本発明の更なる例によるピッキングステーションの概略図を示し、それにおいて、ロボットピッキングステーション100は、8つのピッキングロケーション150a~150hによって囲まれている。この例では、ピッキングロケーション150d及び150eは、配送コンテナと共に使用するために予約され、その一方で、ピッキングロケーション150a~150c及び150f~150hは、保管コンテナによって使用するために予約される。ピッキングロケーションは、2つのゾーンのうちの1つ中に割り振られ得る。例えば、ピッキングロケーション150a、150b、150d、及び150fは、ピッキングステーションの第1のゾーンに関連付けられ、ピッキングロケーション150c、150e、150g、及び150hは、ピッキングステーションの第2のゾーンに関連付けられる。ロボットピッキングステーションは、ピッキングステーションの他のゾーン内でコンテナが交換されている間に、ゾーンのうちの1つのゾーン内でピッキング動作を実行している場合がある。
例えば、配送コンテナがピッキングロケーション150d中に存在し、ピッキングロケーション150a、150b、及び150f中に存在する保管コンテナの各々が、顧客注文の一部としてピッキングされるべき製品(又は複数の製品)を包含すると考える。ピッキングロケーション150a、150b、及び150f中に存在する保管コンテナの各々から適切な数の製品アイテムをピッキングするために、適切なコマンドをロボットピッキングアームに送ることができ、製品アイテムを、ピッキングロケーション150d中に存在する配送コンテナに移すことができる。
これらのピッキング動作が実行されているのと実質的に同時に、1つ以上のボットは、更なる保管コンテナがピッキングロケーション150c、150g、及び150h中に置かれ得るように、ピッキングロケーション150c、150g、及び150h中に存在する保管コンテナを取り除くように命令され、更なる保管コンテナは、顧客注文の一部としてピッキングされるべき製品(又は複数の製品)を包含する。ピッキングプロセスの効率を維持するために、3つのボットが、ピッキングロケーション150c、150g、及び150h中に存在する保管コンテナを取り除くために使用され得、更なる3つのボットが、ピッキングロケーション150c、150g、及び150hに更なる保管コンテナを配送するために使用され得る。ピッキングロケーション150e中に存在する配送コンテナが満杯である場合、これもまた、ボットによって取り除かれ、例えば更なるボットを使用して、更なる配送コンテナと交換され得る。
このことから、ピッキングプロセスは、ピッキングステーションの第1のゾーン中で実施され、その一方で、補充プロセスは、ピッキングステーションの第2のゾーン中で実施される。これらのプロセスの両方が完了すると、ロボットアームは、ピッキングステーションの第2のゾーン中でピッキングプロセスを実行すること、即ち、ピッキングロケーション150c、150g、及び150h中に存在する保管コンテナからピッキングロケーション150e中に存在する配送コンテナ中に1つ以上のアイテムをピッキングすることが可能となるように、回転され得る。同時に、1つ以上のボットが、ピッキングステーションの第1のゾーン中で補充プロセスを実行するように作動され得、即ち、ピッキングロケーション150a、150b、及び150d中に存在する保管コンテナを取り除き、次いで、それらを更なる保管コンテナと交換し得る(及び、必要に応じて、ピッキングロケーション150d中に存在する配送コンテナを交換し得る)。これらのプロセスは、ピッキングステーションの一方のゾーンがピッキングに使用され、その一方で、ピッキングステーションの他方のゾーンが補充されるように、反復的に完了することができることが分かる。
図8~12を参照して上記で説明したピッキングプロセスは、ストック統合プロセスでの使用に適合され得る。単一の製品が2つ以上の保管コンテナ内に少数存在する場合、複数の保管コンテナは、ボットによってロボットピッキングステーション100に運搬され得る。ピッキングステーションは、次いで、1つ以上の保管コンテナが空になるように、単一の保管コンテナ中に製品を移し得る。空のコンテナ(複数可)は、次いで、新しい製品をそれらの中に配置することができるように、デカント設備に経路指定することができる。
図13は、図6及び7を参照して上記で説明したものと同様のロボットアーム120の概略図を示し、ロボットアーム120は、基部121、第1のジョイント122、上腕部123、第2のジョイント124、前腕部125、第3のジョイント126、及びエンドエフェクタ(図示せず)を備える。ロボットアームは、ロボットアームが受け入れられるグリッドセルの両側に固定された基部部材116、118を用いてグリッド5、7の水平部材に固定される。これらの部材は、ボットがロボットピッキングステーションに隣接するグリッドセルのトラックに沿って移動することが可能となるように配置される。図14は、ロボットアーム120のグリッド構造の水平部材7への接続の概略図を示す。基部部材118は、グリッド構造からロボットカメラ中に伝わる振動を低減するように、弾性部材119がグリッドセルに最も近いトラック19内に受け入れられた状態で水平部材7に挟持することができることが分かる。弾性部材はまた、ピッキングアームが正確に位置決めされるようにピッキングアームがグリッドセル内の中心に置かれることを可能にすることができる。水平部材7中の他のトラック19は、ボットがピッキングステーションに隣接するグリッドセルにアクセスすることができるように空いていることが分かる。
図15は、図7を参照して上記で説明したものと同様の保管システムの一部の概略図を示す。図15は、保管システムの真下の床60を示す。図15はまた、ピッキングステーションが、グリッドの表面の真下に、床60まで下方に延在する支持部材112を更に備えることを示し、そこで、支持取り付け具114が、支持部材112を床に接続する。床60は、倉庫内のメザニンレベルであり得るか、又は保管及び取り出しシステムが取り付けられる一階であり得る。支持部材を床に取り付けることは、グリッドからロボットピッキングアームに伝わる振動を低減し得る。
図16は、図15を参照して上記で説明したものと同様の保管システムの一部の概略図を示す。図16は、支持部材112が、グリッドの表面の真下に延在し、1つ以上の支持取り付け具114が、支持部材をグリッド構造の直立部材3のうちの1つ以上及び/又は水平部材5、7のうちの1つ以上に取り付けるために設けられ得ることを示す。この様式でのカメラアレイ支持体の取り付けは、カメラアレイの振動を低減し得る。例えば、支持取り付け具114Aが、グリッドセルの直立部材のうちの1つ以上に接続され得る。更なる例では、支持取り付け具114Bが、グリッドセルの水平部材5、7のうちの1つ以上の最上部に接続され得る。支持取り付け具114Bは、グリッドセルの直立部材のうちの1つ以上に更に接続され得る。代替形態では、支持取り付け具114Cが、グリッドセルの水平部材5、7のうちの1つ以上の下側に接続され得る。支持取り付け具1114Cは、グリッドセルの直立部材のうちの1つ以上に更に接続され得る。また更なる例では、支持取り付け具114Dが、グリッドセルの水平部材5、7のうちの1つ以上の最上部及び下側の両方に接続され得る。支持取り付け具1114Dは、垂直に隣接するグリッドセルの直立部材のうちの1つ以上に更に接続され得る。支持取り付け具は、コンテナの保管及び取り出しを妨害する可能性があることから、水平に隣接するグリッドセルの空間中に延在しないことが好ましいことを理解されたい。支持部材112が床60に接続され得るように、且つ支持部材の上部が1つ以上の支持取り付け具114を使用してグリッド構造の直立部材3のうちの1つ以上及び/又は水平部材5、7のうちの1つ以上に接続され得るように、図15及び16に関して上記で説明した配置を組み合わせることが可能であることを理解されたい。カメラアレイ支持体を固定するための支持取り付け具114の使用は、カメラアレイの振動を低減し得る。
適切に構成されたコンピュータデバイス130、並びに関連する通信ネットワーク、デバイス、ソフトウェア、及びファームウェアは、上記で説明したような1つ以上の実施形態を可能にするためのプラットフォームを提供し得る。例として、図17は、記憶ユニット1714及びランダムアクセスメモリ1706に接続された中央処理ユニット(「CPU」)1702を含み得るコンピュータデバイス130の概略図を示す。CPU1702は、オペレーティングシステム1701、アプリケーションプログラム1703、及びデータ1723を処理し得る。オペレーティングシステム1701、アプリケーションプログラム1703、及びデータ1723は、必要に応じて記憶ユニット1714中に記憶され、メモリ1706中にロードされ得る。コンピュータデバイス130は、CPU1702から集中的な画像処理演算をオフロードし、CPU1702と並行してこれらの演算を実行するために、CPU1702及びメモリ1706に動作可能に接続されたグラフィックス処理ユニット(GPU)1722を更に含み得る。操作者1707は、ビデオインタフェース1705によって接続されたビデオディスプレイ1708、並びにI/Oインタフェース1704によって接続されたキーボード1715、マウス1712、及びディスクドライブ又はソリッドステートドライブ1714などの様々な入力/出力デバイスを使用して、コンピュータデバイス130と対話し得る。既知の様式では、マウス1712は、ビデオディスプレイ1708中のカーソルの動きを制御し、ビデオディスプレイ1708中に現れる様々なグラフィカルユーザインタフェース(GUI)コントロールをマウスボタンで操作するように構成され得る。ディスクドライブ又はソリッドステートドライブ1714は、コンピュータ可読媒体1716を受け入れるように構成され得る。コンピュータデバイス130は、ネットワークインタフェース1711を介してネットワークの一部を形成し得、コンピュータデバイス130が他の適切に構成されたデータ処理システム(図示せず)と通信することを可能にする。1つ以上の異なるタイプのセンサ1735が、様々なソースから入力を受信するために使用され得る。
本システム及び方法は、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、又はワイヤレスハンドヘルドを含む、事実上任意の様式のコンピュータデバイス上で実施され得る。本システム及び方法はまた、1つ以上のコンピュータデバイスが本発明による方法における様々なプロセスステップの各々を実施することを可能にするためのコンピュータプログラムコードを含むコンピュータ可読/使用可能媒体として実装され得る。複数のコンピュータデバイスが動作全体を実行する場合、コンピュータデバイスは、動作の様々なステップを分散させるためにネットワーク化される。コンピュータ可読媒体又はコンピュータ使用可能媒体という用語は、プログラムコードの任意のタイプの物理的実施形態のうちの1つ以上を備えることを理解されたい。特に、コンピュータ可読/使用可能媒体は、1つ以上のポータブル記憶製品(例えば、光学ディスク、磁気ディスク、テープ、等)上、コンピュータ及び/又は記憶システムに関連付けられたメモリなどのコンピューティングデバイスの1つ以上のデータ記憶部分上に具現化されたプログラムコードを備えることができる。
更なる態様では、本開示は、そのような方法を実施し、以前に説明した機能を可能にする際に使用するための、非一過性機械可読命令セットを含む、システム、デバイス、方法、及びコンピュータプログラミング製品を提供する。
本文書では、nがx、y、及びzのうちの1つである「n方向への移動」という文言(及び関連する言い回し)は、いずれかの方向(即ち、n軸の正端に向かうか又はn軸の負端に向かう)への、n軸に実質的に沿った又はn軸に対して平行な移動を意味することを意図される。本文書では、「接続する」という語及びその派生語は、直接接続及び間接接続の可能性を含むことを意図される。例えば、「xは、yに接続される」は、xが介在する構成要素を伴わずにyに直接接続される可能性と、xが1つ以上の介在する構成要素を伴ってyに間接的に接続される可能性とを含むことを意図される。直接接続が意図される場合、「直接接続された」、「直接接続」という語又は同様の語が使用されるであろう。同様に、「支持する」という語及びその派生語は、直接接触及び間接接触の可能性を含むことを意図される。例えば、「xは、yを支持する」は、xが介在する構成要素を伴わずにyを直接支持し、yに直接接触する可能性と、xがx及び/又はyに接触する1つ以上の介在する構成要素を伴ってyを間接的に支持する可能性とを含むことを意図される。「据え付ける」という語及びその派生語は、直接的及び間接的な据え付けの可能性を含むことを意図される。例えば、「xは、y上に据え付けられる」は、xが介在する構成要素を伴わずにy上に直接据え付けられる可能性と、xが1つ以上の介在する構成要素を伴ってy上に間接的に据え付けられる可能性とを含むことを意図される。本文書では、「備える」という語及びその派生語は、排他的な意味ではなく包括的な意味を有することを意図される。例えば、「xは、yを備える」は、xが1つ及び1つのみのy、複数のy、又は1つ以上のy、並びに1つ以上の他の要素を含む可能性を含むことを意図される。排他的な意味が意図される場合、「xは、yから成る」という文言が使用され、xがyのみを含み、他に何も含まないことを意味するであろう。本文書では、「コントローラ」は、1つ以上の他の構成要素を制御する(例えば、それに命令を提供する)のに適した任意のハードウェアを含むことを意図される。例えば、1つ以上のメモリと、1つ以上の構成要素に関するデータを処理し、構成要素(複数可)がその/それらの意図された機能(複数可)を実行することを可能にするために構成要素(複数可)に適切な命令を送るための適切なソフトウェアとを装備されたプロセッサである。
1つの態様では、本発明は、立方体の自動保管及び取り出しシステムと共に使用するために提供されるロボットピッキングステーションに関する。ピッキングステーションは、保管及び取り出しシステムの単一のグリッドセル内に受け入れられるように、保管及び取り出しシステムのグリッド上で動作するように構成される。ピッキングステーションは、保管及び取り出しシステムのフレームワークに据え付けられ、1つ以上のロボットアームを備える。ピッキングステーションは、保管システムのグリッドの下方に延在し、グリッドの真下に固定された支持手段を備える。支持手段は、保管システムの床に接続され得る。支持手段は、1つ以上のフレームワーク要素に接続され得る。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
[1] グリッドベースの保管システムで使用するためのピッキングステーションであって、前記ピッキングステーションは、
ロボットアームと、
前記ロボットアームが前記保管システムの単一のグリッドセル内に受け入れられるように構成されるように、前記ロボットアームを前記保管システムの1つ以上のフレームワーク部材に据え付けるための据え付け具と
を備え、使用中に、
i)前記ピッキングステーションを囲む8つの前記グリッドセルは、前記ピッキングステーションによって使用するために予約され、
ii)8つの前記グリッドセルは第1のゾーンと第2のゾーンに分割されており、各ゾーンが配送コンテナを受け入れるための1つ以上のグリッドセルと、それぞれの保管コンテナを受け入れるための1つ以上のグリッドセルとを備えるようになっている、ピッキングステーション。
[2] 前記据え付け具は、グリッドの表面の下方に延在する支持部材を備える、[1]に記載のピッキングステーション。
[3] 前記支持部材は、前記保管システムの1つ以上のフレームワーク部材に接続されている、[2]に記載のピッキングステーション。
[4] 前記支持部材は、前記保管システムの1つ以上の垂直部材に接続される、[2]又は[3]に記載のピッキングステーション。
[5] 前記支持部材は、前記保管システムの1つ以上の水平部材に接続されている、[2]~[4]のいずれか一項に記載のピッキングステーション。
[6] 前記支持部材は、前記保管システムの床に接続されている、[2]~[5]のいずれか一項に記載のピッキングステーション。
[7] 前記ピッキングステーションを囲む8つの前記グリッドセルが第1のゾーン及び第2のゾーンに分割されており、各ゾーンが配送コンテナを受け入れるための1つのグリッドセルと、それぞれの保管コンテナを受け入れるための3つのグリッドセルとを備えるようになっている、[1]~[6]のいずれか一項に記載のピッキングステーション。
[8] 前記据え付け具は、前記保管システムの1つ以上の垂直部材に直接接続されている、[1]~[7]のいずれか一項に記載のピッキングステーション。
[9] 前記据え付け具は、前記保管システムの1つ以上の水平部材に直接接続されている、[1]~[8]のいずれか一項に記載のピッキングステーション。
[10] 前記据え付け具は、台座を備え、前記台座は、前記保管システムの1つ以上のフレームワーク部材に接続され、前記保管システムのグリッドセル内に受け入れられるように構成されている、[1]~[9]のいずれか一項に記載のピッキングステーション。
[11] 前記台座は、前記ピッキングステーションが受け入れられる前記グリッドセルの実質的に全てにわたって延在する、[10]に記載のピッキングステーション。
[12] 前記ピッキングステーションは、1つ以上のカメラを更に備える、[1]~[11]のいずれか一項に記載のピッキングステーション。
[13] 1つ以上のカメラが、前記ピッキングステーションの上方に据え付けられている、[12]に記載のピッキングステーション。
[14] 1つ以上のカメラが、前記ロボットアーム上に据え付けられている、[12]又は[13]に記載のピッキングステーション。
[15] 前記据え付け具は、1つ以上の光学センサを備える、[1]~[14]のいずれか一項に記載のピッキングステーション。
[16] 1つ以上のバーコードスキャナが、前記ロボットアーム上に据え付けられている、[1]~[15]のいずれか一項に記載のピッキングステーション。
[17] 前記ピッキングステーションは、コンピューティングデバイスを備え、前記コンピューティングデバイスは、1つ以上の処理ユニット、1つ以上の揮発性データ記憶ユニット、1つ以上の不揮発性データ記憶ユニット、及びネットワークインタフェースを備える、[1]~[16]のいずれか一項に記載のピッキングステーション。
[18] 前記ピッキングステーションは、コンピューティングデバイスに通信可能に結合され、前記コンピューティングデバイスは、1つ以上の処理ユニット、1つ以上の揮発性データ記憶ユニット、1つ以上の不揮発性データ記憶ユニット、及びネットワークインタフェースを備える、[1]~[16]のいずれか一項に記載のピッキングステーション。
[19] 前記コンピューティングデバイスは、使用中に、前記ロボットアームの動作を制御するために前記ピッキングステーションに信号を送るように構成されたコントローラ装置を備える、[17]又は[18]に記載のピッキングステーション。
[20] 前記ロボットアームは、1つ以上のエンドエフェクタを備える、[1]~[19]のいずれか一項に記載のピッキングステーション。
[21] 前記ロボットアームは、第1のエンドエフェクタを第2のエフェクタと交換するように構成されている、[20]に記載のピッキングステーション。
[22] 前記ロボットアームは、使用中に、第1のグリッドセル中に受け入れられたコンテナからアイテムを選択し、第2のグリッドセル中に受け入れられたコンテナに前記アイテムを移すように構成されている、[1]~[21]のいずれか一項に記載のピッキングステーション。
[23] 前記ピッキングステーションは、複数のロボットアームを備える、[1]~[22]のいずれか一項に記載のピッキングステーション。
[24] 前記ピッキングステーションは、使用中に、前記保管システムの表面の下方に格納されるように構成されている、[1]~[23]のいずれか一項に記載のピッキングステーション。
[25] 保管システムであって、
第1の方向に延在するトラックの第1のセットと、
複数のグリッドセルを備えるグリッドを形成するように、前記第1の方向を横断する第2の方向に延在するトラックの第2のセットと、
コンテナのスタックが複数の前記グリッドセルの各々の下方に保管され得るように、前記トラックの第1のセット及び前記トラックの第2のセットが受け入れられるフレームワーク構造と、
[1]~[24]のいずれか一項に記載のピッキングステーションの1つ以上と、
を備える、保管システム。
[26] 前記保管システムは、前記保管システム内のスタック中に積み重ねられたコンテナを持ち上げて移動させるための複数の積み荷取り扱いデバイスを備え、前記積み荷取り扱いデバイスの各々は、前記コンテナのスタックの上方の前記トラック上を移動するように構成されている、[25]に記載の保管システム。
[27] 前記ピッキングステーションは、使用中に、前記第1のゾーン中に受け入れられた前記保管コンテナから1つ以上のアイテムをピッキングし、それらを前記第1のゾーンの前記配送コンテナ中に移すように構成されている、[26]に記載の保管システム。
[28] 複数の積み荷取り扱いデバイスが、前記第2のゾーンから1つ以上の保管コンテナを取り除く、[27]に記載の保管システム。
[29] 積み荷取り扱いデバイスが、前記第2のゾーンから前記配送コンテナを取り除く、[28]に記載の保管システム。
[30] 複数の積み荷取り扱いデバイスが、前記第2のゾーン中のグリッドロケーション中に1つ以上の保管コンテナを置く、[28]又は[29]に記載の保管システム。
[31] 積み荷取り扱いデバイスが、前記第2のゾーン中に配送コンテナを置く、[29]に従属する[30]に記載の保管システム。
[32] 前記ピッキングステーションは、次いで、前記第2のゾーン中に受け入れられた前記保管コンテナから1つ以上のアイテムをピッキングし、ピッキングされた前記アイテムを前記第2のゾーンの前記配送コンテナ中に移すように構成されている、[31]に記載の保管システム。

Claims (32)

  1. グリッドベースの保管システムで使用するためのピッキングステーションであって、前記ピッキングステーションは、
    ロボットアームと、
    前記ロボットアームが前記保管システムの単一のグリッドセル内に受け入れられるように構成されるように、前記ロボットアームを前記保管システムの1つ以上のフレームワーク部材に据え付けるための据え付け具と
    を備え、使用中に、
    i)前記ピッキングステーションを囲む8つの前記グリッドセルは、前記ピッキングステーションによって使用するために予約され、
    ii)8つの前記グリッドセルは第1のゾーンと第2のゾーンに分割されており、各ゾーンが配送コンテナを受け入れるための1つ以上のグリッドセルと、それぞれの保管コンテナを受け入れるための1つ以上のグリッドセルとを備えるようになっている、ピッキングステーション。
  2. 前記据え付け具は、グリッドの表面の下方に延在する支持部材を備える、請求項1に記載のピッキングステーション。
  3. 前記支持部材は、前記保管システムの1つ以上のフレームワーク部材に接続されている、請求項2に記載のピッキングステーション。
  4. 前記支持部材は、前記保管システムの1つ以上の垂直部材に接続される、請求項2又は3に記載のピッキングステーション。
  5. 前記支持部材は、前記保管システムの1つ以上の水平部材に接続されている、請求項2又は3に記載のピッキングステーション。
  6. 前記支持部材は、前記保管システムの床に接続されている、請求項2又は3に記載のピッキングステーション。
  7. 前記ピッキングステーションを囲む8つの前記グリッドセルが第1のゾーン及び第2のゾーンに分割されており、各ゾーンが配送コンテナを受け入れるための1つのグリッドセルと、それぞれの保管コンテナを受け入れるための3つのグリッドセルとを備えるようになっている、請求項1~のいずれか一項に記載のピッキングステーション。
  8. 前記据え付け具は、前記保管システムの1つ以上の垂直部材に直接接続されている、請求項1~のいずれか一項に記載のピッキングステーション。
  9. 前記据え付け具は、前記保管システムの1つ以上の水平部材に直接接続されている、請求項1~のいずれか一項に記載のピッキングステーション。
  10. 前記据え付け具は、台座を備え、前記台座は、前記保管システムの1つ以上のフレームワーク部材に接続され、前記保管システムのグリッドセル内に受け入れられるように構成されている、請求項1~のいずれか一項に記載のピッキングステーション。
  11. 前記台座は、前記ピッキングステーションが受け入れられる前記グリッドセルの実質的に全てにわたって延在する、請求項10に記載のピッキングステーション。
  12. 前記ピッキングステーションは、1つ以上のカメラを更に備える、請求項1~のいずれか一項に記載のピッキングステーション。
  13. 1つ以上のカメラが、前記ピッキングステーションの上方に据え付けられている、請求項12に記載のピッキングステーション。
  14. 1つ以上のカメラが、前記ロボットアーム上に据え付けられている、請求項12に記載のピッキングステーション。
  15. 前記据え付け具は、1つ以上の光学センサを備える、請求項1~のいずれか一項に記載のピッキングステーション。
  16. 1つ以上のバーコードスキャナが、前記ロボットアーム上に据え付けられている、請求項1~のいずれか一項に記載のピッキングステーション。
  17. 前記ピッキングステーションは、コンピューティングデバイスを備え、前記コンピューティングデバイスは、1つ以上の処理ユニット、1つ以上の揮発性データ記憶ユニット、1つ以上の不揮発性データ記憶ユニット、及びネットワークインタフェースを備える、請求項1~のいずれか一項に記載のピッキングステーション。
  18. 前記ピッキングステーションは、コンピューティングデバイスに通信可能に結合され、前記コンピューティングデバイスは、1つ以上の処理ユニット、1つ以上の揮発性データ記憶ユニット、1つ以上の不揮発性データ記憶ユニット、及びネットワークインタフェースを備える、請求項1~のいずれか一項に記載のピッキングステーション。
  19. 前記コンピューティングデバイスは、使用中に、前記ロボットアームの動作を制御するために前記ピッキングステーションに信号を送るように構成されたコントローラ装置を備える、請求項17に記載のピッキングステーション。
  20. 前記ロボットアームは、1つ以上のエンドエフェクタを備える、請求項1~のいずれか一項に記載のピッキングステーション。
  21. 前記ロボットアームは、第1のエンドエフェクタを第2のエフェクタと交換するように構成されている、請求項20に記載のピッキングステーション。
  22. 前記ロボットアームは、使用中に、第1のグリッドセル中に受け入れられたコンテナからアイテムを選択し、第2のグリッドセル中に受け入れられたコンテナに前記アイテムを移すように構成されている、請求項1~のいずれか一項に記載のピッキングステーション。
  23. 前記ピッキングステーションは、複数のロボットアームを備える、請求項1~のいずれか一項に記載のピッキングステーション。
  24. 前記ピッキングステーションは、使用中に、前記保管システムの表面の下方に格納されるように構成されている、請求項1~のいずれか一項に記載のピッキングステーション。
  25. 保管システムであって、
    第1の方向に延在するトラックの第1のセットと、
    複数のグリッドセルを備えるグリッドを形成するように、前記第1の方向を横断する第2の方向に延在するトラックの第2のセットと、
    コンテナのスタックが複数の前記グリッドセルの各々の下方に保管され得るように、前記トラックの第1のセット及び前記トラックの第2のセットが受け入れられるフレームワーク構造と、
    請求項1~のいずれか一項に記載のピッキングステーションの1つ以上と、
    を備える、保管システム。
  26. 前記保管システムは、前記保管システム内のスタック中に積み重ねられたコンテナを持ち上げて移動させるための複数の積み荷取り扱いデバイスを備え、前記積み荷取り扱いデバイスの各々は、前記コンテナのスタックの上方の前記トラック上を移動するように構成されている、請求項25に記載の保管システム。
  27. 前記ピッキングステーションは、使用中に、前記第1のゾーン中に受け入れられた前記保管コンテナから1つ以上のアイテムをピッキングし、それらを前記第1のゾーンの前記配送コンテナ中に移すように構成されている、請求項26に記載の保管システム。
  28. 複数の積み荷取り扱いデバイスが、前記第2のゾーンから1つ以上の保管コンテナを取り除く、請求項27に記載の保管システム。
  29. 積み荷取り扱いデバイスが、前記第2のゾーンから前記配送コンテナを取り除く、請求項28に記載の保管システム。
  30. 複数の積み荷取り扱いデバイスが、前記第2のゾーン中のグリッドロケーション中に1つ以上の保管コンテナを置く、請求項28に記載の保管システム。
  31. 積み荷取り扱いデバイスが、前記第2のゾーン中に配送コンテナを置く、請求項29に従属する請求項30に記載の保管システム。
  32. 前記ピッキングステーションは、次いで、前記第2のゾーン中に受け入れられた前記保管コンテナから1つ以上のアイテムをピッキングし、ピッキングされた前記アイテムを前記第2のゾーンの前記配送コンテナ中に移すように構成されている、請求項31に記載の保管システム。
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