容器总成的自动化处理系统和方法

优先权

本申请要求2021年10月15日提交的美国临时专利申请第63/255，994号的优先权，所述临时专利申请的公开内容据此以引用方式整体并入本文中。

背景技术

本发明总体上涉及自动化分拣和其他处理系统，并且在某些实施方案中涉及用于处理诸如包裹、包装、物品、货物等物体以实现分拣、配送、自动化存储和检索(ASRS)等目的的可编程运动控制(例如机器人)系统。

在某些物体处理系统中，可以将物体提供在容器(包括塑料搬运箱、邮递搬运箱或纸板盒)中，所述容器在处理环境中移动，所述处理环境可以例如包括可以是水平的、倾斜的、成角度的或弯曲的带式或辊式传送机。在这样的系统中，可以将物体提供在容器(包括塑料手提箱、邮递搬运箱或纸板盒)中，以利于在移动期间容纳物体并且在容器具有已知大小的情况下提供关于容器定位的一定程度的确定性。

在另外的物体处理系统中，某些自动化材料处置系统存储或检索或分拣到各种容器(同样，其为塑料手提箱、邮递搬运箱或纸板盒等中的任一者)。为了使用于传送的手提箱的形状因数均质化，例如，这些自动化系统可以采用载具来传送容器，而不是将容器直接放在传送机上。载具可以均匀地彼此接触，从而为排队的载具上的容器提供编索引系统。载具还可以利于使容器沿着传送机的不平坦部段移动，或在倾斜的、成角度的或弯曲的传送机上移动。例如，2019年9月5日公布的美国专利申请公布第2019/0270537号公开了使用用于将盒保持在传送机系统上的盒托盘，以及用于保护盒顶部的盒盖。

盒托盘可以由热成型塑料制成，并且被成形为既能保持盒，又便于传送。托盘使得更容易准确地为一组盒编索引，也就是说，如果盒保持托盘暂时保持在传送机上的一条线上，使得自动化递送系统将物品自动地递送到盒，则重要的是将期望位置转换为距离范围，例如，盒5的中心距起点3.2米。这是可能的，因为托盘可能比其承载的盒更刚性。另外，托盘可以被设计成使得托盘可以在最小压力传送机上端对端排列而不会屈曲。

然而，在某些应用中，从盒的托盘上手动地移除盒可能是困难且耗时的。使用自动化系统的重要方面可能是减少对劳动力的依赖，如果需要人手动地将手提箱装进托盘或从容器的载具上移除容器，则部分地消除了这方面的作用。此外，具体地，难以手动地进行此操作，因为容器可能很重、未适当地闭合和/或缺乏可抓握和/或可接近的特征。

因此，仍然需要一种用于更有效和高效地管理用于盒的托盘的使用的自动化系统，其中盒包括正在处理的物体。

发明内容

根据一个方面，本发明提供了一种容器总成处理系统，其包括容器提升总成，所述容器提升总成用于从传送机系统上的载具竖直地提升容器。

根据另一方面，本发明提供了一种容器总成处理系统，其包括套环提升总成，所述套环提升总成用于从传送机系统上的容器竖直地提升套环。

根据另一方面，本发明提供了一种容器总成处理系统，所述容器总成处理系统用于组装和拆卸包括载具、容器和套环的容器总成，其中承载容器的载具和容器在已组装时承载套环。

根据另一方面，本发明提供了一种拆卸容器和载具总成的方法，所述方法包括将容器提离载具，并且允许载具沿着传送机系统大致水平地移动。

根据另外的方面，本发明提供了一种组装容器和载具总成的方法，所述方法包括将容器竖直地放置在载具上，并且允许容器和载具沿着传送机系统大致水平地一起移动。

附图说明

参考附图可以进一步理解以下描述，在附图中：

图1示出了根据本发明的一个方面的物体处理系统的说明性图解视图，所述物体处理系统包括容器提升系统；

图2示出了根据本发明的一个方面使用的容器、盖和托盘系统的说明性图解视图；

图3示出了图2的容器、盖和托盘系统的说明性图解分解视图；

图4示出了图1的系统中使用的止动板的说明性图解视图；

图5示出了图4的止动板的说明性图解底视图；

图6示出了根据本发明的一个方面的具有容器提升系统的多层处理系统的说明性图解视图；

图7A至图7F示出了图1的容器提升系统的说明性图解放大视图，其示出了不具有容器总成的容器提升系统(图7A)，示出了具有定位成用于处理的容器总成的容器提升系统(图7B)，示出了容器开始被提升(图7C)，示出了容器从其相关联的托盘被提升(图7D)，示出了托盘移动远离被提升的容器(图7E)，并且示出了被降低到传送机上的容器和盖已经与托盘分离(图7F)；

图8A和图8B示出了图1的容器提升系统的说明性图解视图，其示出了容器未被提升(图8A)并示出了容器被提升(图8B)；

图9A和图9B示出了图1的容器提升系统的说明性图解端视图，其示出了容器未被提升(图9A)并示出了容器被提升(图9B)；

图10示出了图1的容器提升系统的说明性图解视图，其示出了容器接合系统的放大视图；

图11示出了图1的容器提升系统的说明性图解视图，其示出了图10的容器接合系统的放大视图，其中容器处于待提升的位置；

图12A和图12B示出了图11的容器接合系统的说明性图解端视图；

图13A和图13B示出了图12A和图12B的容器侧翼接合系统的放大说明性图解视图，其示出了容器未被提升(图13A)和容器被提升(图13B)；

图14A和图14B示出了图12A和图12B的容器翼边缘接合系统的放大说明性图解视图，其示出了容器未被提升(图14A)和容器被提升(图14B)；

图15A至图15F示出了根据本发明的另一方面的包括容器盖提升系统的系统的说明性图解视图，其示出了盖未被提升(图15A)，示出了盖被提升(图15B)，示出了盖被放置到容器上(图15C)，示出了容器和盖移动容器提升系统(图15D)，示出了容器和盖被提升(图15E)，并且示出了容器和盖被降低到托盘上(图15F)；

图16示出了图15A和图15B的容器提升系统的端视图的说明性图解视图，其示出了盖未被提升；

图17示出了图15A和图15B的容器提升系统的端视图的说明性图解视图，其示出了盖被提升；

图18A和图18B示出了容器盖提升系统的接合部分的说明性图解放大视图，其示出了盖未被提升(图18A)并示出了盖被提升(图18B)；

图19示出了根据本发明的另外的方面的容器提升系统的说明性图解视图，所述容器提升系统包括侧向偏移机构以帮助抓握容器；

图20A至图20D示出了图19的容器提升系统的说明性图解视图，其示出了不具有容器的提升系统(图20A)，示出了具有容器的提升系统(图20B)，示出了提升系统已经使用侧向偏移机构接合容器(图20C)，并且示出了提升系统已经将容器提离其相关联的托盘(图20D)；

图21A和图21B示出了图19的侧向偏移机构的说明性图解端视图，其示出了处于非接合位置的侧向偏移机构(图21A)，并且示出了处于容器接合位置的侧向偏移机构(图21B)；

图22A和图22B示出了连续定位以拆卸容器系统的容器提升系统和盖提升系统的说明性图解视图，其示出了拆卸之前的容器系统(图22A)，并且示出了拆卸之后的容器系统(图22B)；

图23A至图23D示出了被转向器和传送机分离的拆卸容器系统的说明性图解视图，其示出了进入系统的部件(图23A)、分离托盘(图23B)、将容器与盖分离(图23C)，以及在单独的传送机上提供部件(图23D)；

图24示出了根据本发明的一个方面使用的容器总成分离系统的说明性图解视图；以及

图25示出了根据本发明的另外的方面的物体处理系统的说明性图解视图，所述物体处理系统包括使用传送机托盘以利于物体的合并和收集的多个处理层。

附图仅出于说明目的而示出。

具体实施方式

申请人已经发现，可以提供自动化系统来将容器(例如，盒、箱、手提箱等)与其在传送机部段上的载具分离。根据一个方面，提升站被插入传送线/流中，使得容器载具上的容器进入所述站，并且在出口处，容器设置在一个传送机区中，并且载具设置在其自己的传送机区中。

参考图1，根据一个方面，本发明提供了物体处理系统10，所述物体处理系统包括具有可编程运动装置14的处理站12，所述可编程运动装置具有末端执行器16，其中装置14由支撑结构16悬挂在传送机24、34上方。输入传送机24上的输入容器(例如，手提箱、箱、盒)向处理站12提供物体以在输出传送机34上进行处理(例如，进入容器34中)。容器34可以各自设置在载具36上(如图2和图3中进一步所示)，并且可以各自包括套环38，所述套环维持容器闭合翼40在容器30上的固定位置，并且在顶部上打开(如在42处所示)以允许将物体放置到容器30中。系统还包括如下文更详细讨论的容器提升系统50。

参考图3，每个载具36可以包括在载具的容器接纳表面上的浮雕表面44，并且还可以包括拐角通道46。浮雕表面44利于从载具提升容器(通过减小容器与载具之间的任何表面张力)。拐角通道46允许空气流进和流出载具的容器接纳表面，从而也利于将容器放置到容器接纳表面上以及从容器接纳表面移除容器。载具36、容器30和套环38还可以包括如2019年9月5日公布的美国专利申请公布第2019/0270537号中所公开的标签以及对准系统，所述专利申请公布的公开内容据此以引用方式整体并入本文中。

可缩回止动板26也设置在处理站12处，并且定位成从辊式传送机34的一对辊之间升高和降低。可缩回止动板通过使载具队列(每个载具具有一个容器)中的(第一)载具停止而使传送机34上的载具36彼此邻接，如在28处所示。这为传送机34上的容器30(特别是在处理站12内的容器)提供了方便且准确的编索引系统。因此，由于处理站12内的多个容器的确切位置是已知的，所以可以将物体准确地放置到所述容器中。图4示出了止动板26通过传送机34的辊44升高，并且图5示出了止动板26降低，从而允许载具继续沿着传送机34移动。止动板26可以沿着轨道48移动(升高和降低)，并且由在止动板26的一端或两端处的一个或两个动力致动器42驱动。

图6示出了另一物体处理系统90，所述另一物体处理系统包括螺旋传送机部段92，所述螺旋传送机部段将带有容器30(和套环38)的载具36从处理层94移动到输出传送机96。输出传送机96还可以包括如下文更详细讨论的容器提升系统50。载具的使用利于容器沿着螺旋传送机部段92移动。传送机、可编程运动装置、提升系统、传感器和检测器均可以耦接(例如有线或无线)到一个或多个计算机处理系统100，并且本文讨论的操作可以由所述一个或多个计算机处理系统控制。

根据各个方面，本发明提供了一种系统(例如容器提升系统50)，所述系统自动地将容器与其载具分离，并且还可以构建如下文讨论的容器总成。承载容器的容器被传送到具有将容器提离其载具的机构的区域。然后，当容器升高时，载具可以在传送机上的容器下方通过。一旦载具清除，机构就会将容器降低并允许将容器传送走。

图7A示出了包括一对容器提升总成52(在输出传送机34的任一侧上都有一个容器提升总成)的容器提升系统50。每个提升总成52包括致动器总成54(例如包括电动马达或液压系统)，所述致动器总成沿着主轴56竖直地行进，同时被导杆58阻止旋转(如图7C和图7D中更清楚地示出)。每个提升总成可以包括共同控制的致动器总成54或者可以包括控制提升总成的移动的单个共同致动器(例如来自传送机下方)。每个容器提升总成52还包括用于联接到传送机34的传送机导轨安装件60，以及用于捕获容器闭合翼40的外长形边缘64的V形通道结构62(如图9A和图9B中进一步所示)。V形通道结构62还可以包括引导板66，所述引导板利于容器闭合翼40的外边缘64进入结构62的区域中。每个提升总成52还包括用于在传送机64上将载具在其间对准的载具对准导轨70，以及用于在载具上(或在如下文进一步讨论的传送机64上)将容器在其间对准的容器对准板72。对准导轨70和对准板72中的每一者可以安装在可致动安装件上，所述可致动安装件是可调整的以容纳传送机上的不同大小的容器和载具。

系统还包括多个感知系统74，所述多个感知系统用于监测传送机64上的载具(和如下文讨论的容器和套环)的定位和位置。另外，传送机64包括在提升总成52处的重量感测传送机部段76，其中辊44安装在力检测单元78(诸如测力传感器或力传感器)上。重量感测传送机部段76不仅允许系统确认在提升总成52处存在容器总成，而且还允许系统确认已经将容器(和套环)提离载具。根据如下文讨论的另外的方面，重量感测传送机部段76还可以利于确认已经单独提升套环或单独提升容器。

系统可以仅使用提升机构(即，一个马达或每一侧或共同致动系统)中的自由度和传送机的运动通过翼来提升容器(具有闭合翼)。用于捕获闭合翼的系统是被动的。当提升容器时，翼处于压缩状态。系统使用闭合翼的完整性来提升容器。机构适用于具有翼的容器(例如，具有翼的纸板盒或具有翼的手提箱)。V形通道结构62(在传送机64的两侧上)用作用于接纳翼的被动末端执行器，其中V形适应翼的定位的不确定性，并且还用于将保持力传递到容器。当提升总成升高时，V形末端执行器升高，所述V形末端执行器随后与翼接触，然后压缩翼以支撑容器的负载。当总成降低时，容器脱离V形通道，并且容器可以被传送走。

图7A示出了载具36上的容器30和套环38接近容器提升系统50。每个容器致动器总成54降低成使得V形通道结构62位于容器30的相对翼40的每个外长形边缘64下方。图7B示出了载具36(以及容器30和套环38)在容器提升总成50处的位置，同样，容器提升系统50降低。外长形相对边缘64松散地定位在开口V形结构62内(如图9A中的端视图中进一步所示)。

图7C示出了致动器总成54升高成使得V形通道结构62接合容器30的相对翼40的外长形边缘64。图7D示出了致动器总成54完全升高成使得V形通道结构62通过相对翼40来提升容器30(与套环38一起)。重量感测传送机可以提供确认容器和套环脱离载具的重量感测数据。参考图7E，然后允许载具沿着传送机34移动。然后，致动器总成54通过容器30的相对翼40的外长形边缘64降低V形通道结构62，直到容器(和套环)搁置在传送机34上(同样由重量感测传送机部段确认)，并且容器30(具有套环)随后可以沿着传送机34在载具36后面行进，如图7F所示。

图8A示出了处于降低位置使得容器30定位在载具上的致动器总成54的侧视图，并且图8B示出了处于升高位置使得容器30和套环38与载具36竖直地分离的致动器总成54的侧视图。图9A示出了处于降低位置使得容器30定位在载具上的致动器总成54的端视图，并且图9B示出了处于升高位置使得容器30和套环38与载具36竖直地分离的致动器总成54的端视图。

根据各个方面，被动V形结构机构可以是模块化的，其中进行提升的附件可以容纳用于不同类型容器的不同附件：具有唇缘的手提箱；具有翼的搬运箱；具有翼的纸板盒。具有一个自由度的单向马达总成提升容器/提手箱；这意味着存在一个单个DOF，不包括传送机。系统附接到传送机，因此系统使用传送机作为内置的自由自由度。系统使用传送机的方式是在容器被提升到允许载具在下方通过的程度后，使容器/手提箱和载具侧向地分离。还可以采用传感器(例如传送机上的感知单元以及如下文讨论的重量感测辊)来感测容器何时完全位于机构内部并且能够被提升，以及确认容器总成的一部分的提升或放置。传感器可以感测到提升是成功的(例如光电眼；或对传送机进行称重并将重量与载具的已知重量进行比较的测力传感器)；并且测力传感器可以设置有提升机构，以感测被提升的容器/手提箱的重量。臂工具的端部还可以针对传入盒进行调整，并且可以增加宽度的自由度。系统可以感测载具负载的宽度并相应地调整宽度。

根据某些方面，可以提供如图10和图11中所示的翼支撑板80，所述翼支撑板为长形翼40提供支撑以在提升盒时抑制翼40的屈曲。图12A和图12B示出了系统的端视图，其中容器未接合(图12A)并且容器被提升且翼被支撑(图12B)。如图10和图12A中所示(其还示出了具有如上文讨论的提升总成52的容器提升系统50的元件)，图10和图12A的翼支撑部分80在其端部处包括引导板82，以利于具有翼的盒进入系统50中。如图11和图12B中所示，当提升盒时，翼支撑部分80的长形内平坦表面接触长形翼40的外表面，从而支撑每个翼并抑制翼的屈曲。

根据另外的方面，抗屈曲翼支撑部分可以设置在可调整致动器上。例如，图13A至图14B示出了具有端引导板92的翼部分90，所述端引导板通过线性致动器96安装在附接到V形结构62的基座94上。图13A和图13B示出了翼部分90定位成远离翼40(例如在如图13A中所示的定位期间)，并且示出了在长形边缘64和V形结构62接合之前翼部分90向前推动(如图13B中所示)。图14A和图14B示出了在与V形结构接合之前翼部分90定位成远离翼40(图14A)，以及在长形边缘64和V形结构62接合之后被向前推动(如图14B中所示)。

相同过程可以相反地进行，以便将容器放置到载具上。在该情况下，容器将处在载具前面。容器将传送到机构中，被提升，然后载具被传送进来，并且容器被降低到载具上。在另外的方面，一对这样的系统可以彼此靠近地布置，并且在中间有一个队列，所述队列具有入站和出站，使得从一个系统取出的载具被进给作为另一个系统的源。然后将载具限制在闭环中，其数量由自动化系统所需的数量确定。

根据另外的方面，系统可以提升容器载具和套环总成的不同元件，并且还可以构建这样的总成，同时允许总成的不需要的元件沿着传送机通过。以这种方式，元件(例如，容器、套环和载具)不需要以任何所需的顺序放置在传送机上。

图15A至图15F例如在110处大致示出了在传送机112上构建容器总成。具体地，系统110包括一对组合载具对准和容器对准系统118(包括如上文讨论的对准导轨70和对准板72)，所述组合载具对准和容器对准系统中的每一者使传送机112上的载具和容器对准。系统110还包括套环提升系统114和容器提升系统116(如上文参考系统50大致讨论的)。元件沿着传送机112行进(图15A)，并且当选择套环时，套环38由套环提升系统114提升(如图15B中所示并且在下文参考图16至图18B更详细讨论的)。其他元件在提升的套环38下方自由行进，并且当选择容器30来接纳套环38时，套环38降低到容器30上，如图15C中所示。

然后，具有套环的容器沿着传送机行进到容器提升系统116，如图15D中所示。然后，如上文讨论的，由容器提升系统114(如图15E中所示)提升具有套环38的容器30，不同之处在于V形结构的初始位置被降低以适应传送机上不存在载具。同样，其他元件在提升的容器30和套环38下方自由行进，并且当选择载具36来接纳容器30和套环38时，容器30降低到载具36上，如图15F中所示。以这种方式，容器总成可以构造在传送机系统112上。

套环提升系统112包括一对套环接合系统180，所述套环接合系统中的每一者包括用于接合套环的柄部的下侧的L形支架。具体地，并且参考图16，套环接合系统180附接到套环致动器总成154，所述套环致动器总成在由导杆158引导时沿着主轴竖直地行进。系统112还包括安装在力传感器178(诸如测力传感器或力扭矩传感器)上的辊144，所述力传感器用于以下各者中的任一者：确认传送机112上的物体的重量和/或确认物体提离传送机或物体放置到传送机上。套环138(例如，具有如图18A和图18B中所示的柄部139)呈现给系统112，并且容器130可以存在于传送机112上的套环138后面一定距离处。图17示出了套环138已被系统112提升，允许其他物体(例如，载具或盒)在提升的套环下方通过，直到所选择的容器定位在套环138下方。以这种方式，不需要特定的部件顺序，并且进一步地，载具和套环可以在与容器分离之后再循环到系统中，如下文讨论的。

参考图18A和图18B，套环接合系统180包括L形支架182(包括提升部分188)，所述L形支架相对于安装到套环致动器总成154的基座186枢转地安装。当套环138定位成使得套环138上的柄部开口139与L形支架182的部分188对准时(如图18A中所示)，致动器184缩回，从而使部分188通过枢转运动移动到柄部开口139中(如图18B中所示)。以这种方式，可以将套环提升，并且随后降低套环。

图19示出了根据本发明的另外的方面的容器提升系统210，所述容器提升系统包括用于接合容器的侧向偏移机构。容器总成可以包括如上文讨论的盖或可以包括如图所示的套环盖39。盖39增加容积以增加容器充满度(允许在每个容器中存储更多物体)并且结合漏斗设计以使物品朝向盒的中心偏置。此外，当这些容器和套环盖彼此相邻放置时，漏斗将并排放置(如图19中的28处所示)，从而减少将物体放置在盖(和容器)外部的任何机会。使用这种大小均匀的容器和盖还利于盒在堆叠时塌陷或以其他方式受损。

参考图20A至图20D，容器提升系统210包括四个竖直引导件212、214、216、218，所述竖直引导件中的每一者包括一对偏移轨道240。图20A示出了不具有容器总成的系统210，并且图20B示出了容器总成定位成用于提升。系统210的每一侧上的接合系统230、232接合容器并用沿着引导轨道240延伸的柱来提升容器。当柱到达轨道240的偏移部分时(如图20C中所示)，接合系统230、232朝向彼此移动以接合容器。然后接合容器并且可以提升容器，如图20D中所示。

图21A和图21B示出了侧向偏移机构，其示出了沿着轨道240行进并附接到顶板234的柱242。顶板234经由线性滑块250、252可滑动地附接到基座部分236。当接合系统处于降低位置(图21A)时，顶板234相对于基座236缩回，并且当接合系统处于升高位置(图21B)时，顶板234经由侧向偏移机构和线性滑块250、252从两侧朝向容器延伸。

在处理系统的出口部分处，可以设置容器拆卸系统310，所述容器拆卸系统包括容器提升系统314，所述容器提升系统后面是套环提升系统316，如图22A中所示。包括容器330、载具336和套环338的容器总成首先进入容器提升系统314，在所述容器提升系统中，容器和套环与载具336分离。载具136通过套环提升系统316。然后容器和套环进入套环提升系统316，在所述套环提升系统中，套环与容器分离。然后，如图22B中所示，将载具336、然后是容器330以及最后是套环138以拆卸的形式提供在传送机312上。

进一步参考图23A至图23D，可以设置传送机分离系统410，所述传送机分离系统将载具与套环和容器分离。具体地，载具、容器和套环接触第一分隔件414(参见图23A)，所述第一分隔件允许载具传递到传送机412(参见图23B)，同时容器和套环由第一分隔件414转向到传送机422(由于第一分隔件414上的高度限制，所述高度限制高至足以使载具通过，但不足以使容器或套环通过)。第二分隔件420允许套环沿着传送机422通过(参见图23C)，同时容器再次由第二分隔件420转向到传送机432上(由于第二分隔件420上的高度限制，所述高度限制高至足以使套环通过，但不足以使容器通过)(参见图23D)。因此，载具设置在传送机412上，套环设置在传送机422上，并且容器设置在传送机33上。重新对准导轨424、434可以利于每个相应的传送机422和432上的物体的重新对准。同样，套环和载具可以再循环到处理系统的输入端。

再次参考图1并参考图24，除了处理系统18之外，系统12还可以包括具有容器提升系统314和套环提升系统316的容器拆卸系统310，以及具有将载具、套环和容器分离到传送机412、414、416上的第一分隔件314和第二分隔件320的传送机分离系统410。

参考图6并进一步参考图25，除了螺旋传送机部段92和处理层94之外，系统90还可以包括具有容器提升系统314和套环提升系统316的容器拆卸系统310，以及具有将载具、套环和容器分离到传送机412、414、416上的第一分隔件314和第二分隔件320的传送机分离系统410。

本领域技术人员应该理解，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对以上公开的实施方案作出许多修改和变化。