TW202100954A - 適用於倉儲系統的導航系統與物料輸送載具的導航方法 - Google Patents

Abstract

一種適用於倉儲系統的導航系統，包含：監控裝置與物料輸送載具。監控裝置產生包含第一座標與第二座標的工單指令，並依據第一座標及物料輸送載具的目前座標產生移動指令。物料輸送載具自監控裝置接收工單指令與移動指令，並產生及傳送即時位移資訊到監控裝置。物料輸送載具包含導航組件與雷射指向元件。導航組件在物料輸送載具移動時偵測第一反射訊號與第二反射訊號，並據以產生該即時位移資訊。雷射指向元件在物料輸送載具抵達第一座標時，根據第二座標產生雷射光束指向物料存放處。

Description

適用於倉儲系統的導航系統與物料輸送載具的導航方法

本發明係關於一種導航系統，特別是一種適用於倉儲系統的導航系統。

在現今講求效率的時代，已有許多倉儲系統使用電子標籤系統（pick-to-light/ put-to-light system，PTL）與基於同步定位跟地圖構建（simultaneous localization and mapping，SLAM）的導航方法管理倉儲物料，讓工作人員能迅速地找到存放物料的倉儲櫃，以從倉儲櫃取料或備料。

電子標籤系統與同步定位以及基於同步定位與地圖構建的導航方法，雖然能提供較便利的方法管理倉儲系統，但隨著工廠擴充，電子標籤也需要跟著增設，間接增加了工廠擴充的成本。另一方面，因同步定位與地圖構建的導航方法係基於環境辨識，故當工廠擴充而導致內部倉儲配置的變動過大時（例如，超過40%），基於同步定位與地圖構建的導航方法便無法準確地引導工作人員到取備料的倉儲櫃。

為了改善上述之問題，本發明提出一種適用於倉儲系統的導航系統與物料輸送載具的導航方法。

本發明在於提供一種物料輸送載具的導航方法，適用於倉儲系統，該導航方法包含：以監控裝置產生包含第一座標與第二座標的工單指令，並依據第一座標及物料輸送載具的目前座標產生移動指令，並將工單指令及移動指令傳送到物料輸送載具；以物料輸送載具依據移動指令移動，偵測第一反射訊號與第二反射訊號以計算偏移量，並據以產生即時位移資訊；以監控裝置根據即時位移資訊判斷該物料輸送載具是否抵達第一座標；以及當物料輸送載具抵達第一座標時，以監控裝置根據第二座標控制雷射指向元件產生雷射光束指向物料存放處。

本發明在於提供一種導航系統，適用於倉儲系統，包含：監控裝置，用於產生包含第一座標與第二座標的工單指令，並依據第一座標及目前座標產生移動指令，並將工單指令及移動指令傳送到物料輸送載具；以及物料輸送載具，連接於監控裝置並傳送物料輸送載具的目前座標給監控裝置，用於自監控裝置接收工單指令與移動指令，並產生及傳送即時位移資訊到監控裝置以供監控裝置判斷物料輸送載具是否抵達第一座標，物料輸送載具包含：導航組件，設置於物料輸送載具的底面，用於在物料輸送載具依據移動指令移動時，偵測第一反射訊號與第二反射訊號以計算偏移量，並據以產生即時位移資訊；以及雷射指向元件，設置於物料輸送載具的表面，且受控於監控裝置，其中當監控裝置判斷物料輸送載具抵達第一座標時，雷射指向元件用於根據第二座標產生雷射光束指向物料存放處。

藉由上述結構，本發明所揭示的適用於倉儲系統的導航系統與物料輸送載具的導航方法，能以基於地面紋路變化的導航方法引導物料輸送載具移動到取備料的倉儲櫃，且能以雷射光束指引物料存放處在倉儲櫃裡的位置，並更進一步地以雷射光束顯示取備料數量。因此，本發明提供的導航方法不會受到倉儲配置的變動過大而產生誤差，並能減少工廠擴充所需的成本，提供更有效的導航系統與方法管理倉儲系統，並有效地改善了先前技術所提及的問題。

以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

請參考圖1A與1B。圖1A為本發明一實施例的適用於倉儲系統的導航系統100的方塊圖，圖1B為本發明一實施例的適用於倉儲系統S的導航系統100的使用情境圖。導航系統100包含監控裝置1與物料輸送載具2，其中物料輸送載具2具有導航組件21與雷射指向元件22。

監控裝置1用於產生包含第一座標與第二座標的工單指令OI，以及依據第一座標及物料輸送載具的目前座標產生移動指令MI，並將工單指令OI及移動指令MI傳送到物料輸送載具2。詳細來說，工單指令OI可包含物料存放處O（即待取物料的位置）與物料的取料數量，移動指令MI則用於指示物料輸送載具2移動。另一方面，第一座標可為物料存放處O所在的倉儲櫃在整個倉儲系統S裡的座標（例如，以二維座標表示），第二座標則可以是物料存放處O在倉儲櫃裡的位置（例如，以倉儲櫃的第幾層貨架表示）。於一實施例中，監控裝置1可以被配置為電腦主機，包含中央處理器、微控制器或其他處理控制器，並透過無線網路或其他無線通訊方式與物料輸送載具2通訊連接。於另一實施例中，監控裝置1也可以是被設置於物料輸送載具2上的處理控制器（例如為中央處理器、微控制器或其他處理控制器）並電性連接物料輸送載具2，或者可以包含多個處理控制器，分別設置於遠端及物料輸送載具2的導航組件21與雷射指向元件22上。

物料輸送載具2連接於監控裝置1，用於自監控裝置1接收工單指令OI與移動指令MI，並產生及傳送即時位移資訊到監控裝置1。因此，監控裝置1可依據即時位移資訊判斷物料輸送載具2是否抵達第一座標。詳細來說，物料輸送載具2可電性或通訊連接監控裝置1，並在接收工單指令OI與移動指令MI時於倉儲系統S內移動。於實務上，物料輸送載具2可以自動導引車（automated guided vehicle，AGV）實現，但也可以其他具承載功能的載具實現。

導航組件21係設置於物料輸送載具2的底面2a，用於在物料輸送載具2依據移動指令MI移動時，偵測第一反射訊號RS1與第二反射訊號RS2以計算偏移量，並據以產生即時位移資訊。詳細來說，導航組件21可包含發光元件，發光元件係在第一時間發出光訊號至地面，並由導航組件21取得由地面反射的光訊號以作為第一反射訊號RS1。同樣地，發光元件亦可在第二時間發出光訊號至地面，並由導航組件21取得由地面反射的光訊號以作為第二反射訊號RS2。當物料輸送載具2正在移動時，第一反射訊號RS1與第二反射訊號RS2之間會因地面紋路的變化而產生偏移量。因此，導航組件21可根據偏移量以及第一時間與第二時間之間的時間差，取得物料輸送載具2的即時位移資訊。此外，即時位移資訊可包含物料輸送載具2的座標與移動方向，其中上述的座標可透過前述的第一座標與偏移量取得。於實務上，導航組件21可以包含雷射光收發器或其他類型的光訊號收發器。

雷射指向元件22設置於物料輸送載具2的表面2b，並受控於監控裝置1。當監控裝置1判斷物料輸送載具2抵達第一座標時，雷射指向元件22可產生對應第二座標的雷射光束並指向物料存放處O，以呈現物料存放處O的位置。進一步來說，雷射指向元件22所產生的雷射光束可呈現對應的物料取放數量，以便工作人員能更直覺地取料或備料。於實務上，雷射指向元件22可配置為雷射筆搭配能受控於監控裝置1的轉盤，或以其他可改變雷射指向方向的雷射產生元件實現。

請參考圖2，圖2為本發明另一實施例的適用於倉儲系統的導航系統100的方塊圖。於本實施例中，物料輸送載具2’相較於圖1A所示的物料輸送載具2，更包含感測器23，而導航組件21則包含攝像器211。

感測器23可設置在物料輸送載具2’上，並且與雷射指向元件22位於相同的表面。感測器23係用於在被觸發時，使監控裝置1改變雷射指向元件22所呈現的物料取放數量。舉例來說，當感測器23係被配置為影像感測器，且工作人員走到物料存放處O與雷射指向元件22之間時，感測器23能偵測到呈現在物料存放處O的物料取放數量消失而被觸發，進而使監控裝置1改變雷射指向元件22所呈現的物料取放數量。因此，物料取放數量能自動依照工作人員的取備料進度而改變，進而提升工作人員取備料的效率。於實務上，感測器23亦可以雷射光感測器、距離感測器或聲音感測器實現，本發明不以此為限。

攝像器211係在物料輸送載具2依據移動指令MI移動時，偵測地面影像的變化量並產生第一反射訊號RS1和第二反射訊號RS2並傳送至監控裝置1，進而使監控裝置1能取得物料輸送載具2的即時位移資訊。於另一實施例中，在倉儲系統S的地面上可設置多個定向圖形。當監控裝置1判斷第一反射訊號RS1或第二反射訊號RS2所對應的地面影像中包含定向圖形時，依據定向圖形校正即時位移資訊。詳細來說，定向圖形係各別對應一座標和/或一方向。當物料輸送載具2經過定向圖形時，監控裝置1可取得對應定向圖形的座標和/或方向，並依據取得的座標和/或方向校正物料輸送載具2的即時位移資訊，以使監控裝置1能更精準地定位物料輸送載具2的位置。

請參考圖3，並請一併參考圖1A與圖1B。圖3為本發明一實施例的物料輸送載具2的導航方法的流程圖。請參考步驟S1：監控裝置1產生包含第一座標與第二座標的工單指令OI，並依據第一座標及物料輸送載具2的目前座標產生移動指令MI，並將工單指令OI及移動指令MI傳送到物料輸送載具2。具體來說，移動指令MI係關聯於一導航路徑，導航路徑係以目前座標做為起點，以第一座標做為終點，並可包含關聯於目前座標與第一座標之間相對位置的方向參數。另一方面，第一座標可為物料存放處O在倉儲空間內的平面座標，第二座標則可為物料存放處O在倉儲櫃內的垂直座標。

承上所述，當監控裝置1傳送工單指令OI及移動指令MI到物料輸送載具2時，請參考步驟S2：物料輸送載具2依據移動指令MI移動，偵測第一反射訊號RS1與第二反射訊號RS2以計算偏移量，並據以產生即時位移資訊。詳細來說，第一反射訊號RS1與第二反射訊號RS2係由導航組件21在兩相異時間發出光訊號至地面，再取得由地面反射的光訊號而得。於另一實施例中，第一反射訊號RS1與第二反射訊號RS2可以是物料輸送載具2在兩相異時間所偵測到的地面紋路影像。因此，根據兩相異的反射光訊號或地面影像，監控裝置1便能計算物料輸送載具2的移動方向和距離，以產生即時位移資訊。

承上所述，當監控裝置1取得物料輸送載具2的即時位移資訊時，請參考步驟S3：監控裝置1根據即時位移資訊判斷物料輸送載具2是否抵達第一座標；其中即時位移資訊可包含物料輸送載具2的座標與移動方向。當物料輸送載具2抵達第一座標時，請參考步驟S4：監控裝置1根據第二座標控制雷射指向元件22產生雷射光束指向物料存放處O；其中第二座標係包含角度值，且監控裝置1可控制雷射指向元件22以角度值作為指向物料存放處O的仰角。

請參考圖4，並請一併參考圖2。圖4為將圖3所示的導航方法用於圖2所示的物料輸送載具2’的步驟S4的細部流程圖。當監控裝置1根據第二座標控制雷射指向元件22產生雷射光束指向物料存放處O時，請參考步驟S41：控制雷射指向元件22產生對應於物料取放數量的雷射光束；其中物料取放數量可藉由雷射光束被呈現在物料存放處O上。當雷射指向元件22產生對應於物料取放數量的雷射光束，且物料輸送載具2’的感測器23被觸發時，請參考步驟S42：監控裝置1改變物料取放數量。一般而言，當感測器23被觸發一次時，物料取放數量便會減少（或增加）一個單位，以便工作人員確認待取料或待備料的進度。其中，感測器23的觸發機制已示例性地描述於前列實施例中，於此不再贅述。

請參考圖5。圖5為依據本發明另一實施例的物料輸送載具2的導航方法的流程圖。接續於圖3的步驟S1，在監控裝置1傳送工單指令OI及移動指令MI到物料輸送載具2之後，請參考步驟S5：監控裝置1產生包含第三座標的另一工單指令，並判斷第三座標是否位於步驟S1所產生的移動指令所對應的路徑上。具體來說，步驟S1係描述監控裝置1插單的情況，且第三座標為對應另一工單指令（插單的工單指令）的物料存放處。當第三座標係位於此路徑上時，表示另一工單指令對應的物料存放處係位於原先的導航路徑上，故請參考步驟S6：監控裝置1控制物料輸送載具2依據原移動指令的方向參數，以第三座標為終點移動。

另一方面，當第三座標未位於步驟S1所產生的移動指令MI所對應的路徑上時，監控裝置1便會判斷第三座標與物料輸送載具2的目前座標之間的相對距離，請參考步驟S7：監控裝置1計算目前座標與第一座標之間的第一相對距離，以及計算目前座標與第三座標的第二相對距離，並判斷第一相對距離是否大於第二相對距離。當第一相對距離未大於第二相對距離時，則接續前述的步驟S6。反之，當第一相對距離大於第二相對距離時，則接續步驟S8：監控裝置1依據第二相對距離產生另一移動指令，並控制物料輸送載具2依據另一移動指令移動，其中原先步驟S1所產生的移動指令MI可在物料輸送載具2抵達第三座標後執行。此外，不同於前述的移動指令MI，另一移動指令所包含的方向參數係關聯於物料輸送載具2的目前座標與第三座標之間的相對位置，且另一移動指令所對應的路徑係以第三座標為終點。於實務上，另一移動指令可以是即時的移動指示或是完整的導航路徑的指令。

請參考圖6，並請一併參考圖2。圖6為將圖3所示的導航方法用於圖2的物料輸送載具2’的步驟S2的細部流程圖。接續於步驟S1或S8，當監控裝置1依據移動指令MI或另一移動指令移動時，請參考步驟S21：攝像器211產生第一反射訊號及第二反射訊號。詳細來說，第一反射訊號及第二反射訊號係對應於物料輸送載具2’移動時所偵測到的地面紋路變化。當攝像器211產生第一反射訊號及第二反射訊號時，請參考步驟S22：將第一反射訊號及第二反射訊號傳送至監控裝置1，並接續步驟S23：監控裝置1判斷第一反射訊號或第二反射訊號是否包含定向圖形。當第一反射訊號或第二反射訊號包含定向圖形時，請參考步驟S24：監控裝置1依據定向圖形校正即時位移資訊；其中定向圖形係設置在倉儲系統中特定的位置，且各別對應特定的座標和/或方向。

詳細來說，當定向圖形係對應倉儲系統中特定位置的座標時，監控裝置1可在物料輸送載具2’經過定向圖形時，依據定向圖形的座標確認物料輸送載具2’的位置。當定向圖形的座標與物料輸送載具2’的即時位移資訊相異時，監控裝置1可依據定向圖形的座標校正物料輸送載具2’的即時位移資訊。另一方面，當定向圖形係對應倉儲系統中特定位置的方向時，監控裝置1可在物料輸送載具2’經過定向圖形時，依據攝像器211取得定向圖形隨時間變化的影像，確認物料輸送載具2’的移動方向。當監控裝置1判斷攝像器211取得的定向圖形的移動方向，與物料輸送載具2’的即時位移資訊相異時，則監控裝置1可依據定向圖形的移動方向校正物料輸送載具2’的即時位移資訊。

本發明在於提供一種適用於倉儲系統的導航系統與物料輸送載具的導航方法。所述的導航系統與物料輸送載具的導航方法能以基於地面紋路變化的導航方法引導物料輸送載具移動到取備料的倉儲櫃，並且能以雷射光束指引物料存放處在倉儲櫃裡的位置，並更進一步地以雷射光束顯示取備料數量。因此，本發明提供的導航方法不會受到倉儲配置的變動過大而產生誤差，並能減少工廠擴充所需的成本，提供了更有彈性的方法管理倉儲系統。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

100:導航系統 1:監控裝置 2、2’:物料輸送載具 21:導航組件 211:攝像器 22:雷射指向元件 23:感測器 2a:底面 2b:表面 OI:工單指令 MI:移動指令 RS1:第一反射訊號 RS2:第二反射訊號 O:物料存放處 S:倉儲系統

圖1A為本發明一實施例的適用於倉儲系統的導航系統的方塊圖。 圖1B為本發明一實施例的適用於倉儲系統的導航系統的使用情境圖。 圖2為本發明另一實施例的適用於倉儲系統的導航系統的方塊圖。 圖3為本發明一實施例的物料輸送載具的導航方法的流程圖。 圖4為本發明一實施例的物料輸送載具的導航方法的細部流程圖。 圖5為本發明另一實施例的物料輸送載具的導航方法的流程圖。 圖6為本發明一實施例的物料輸送載具的導航方法的細部流程圖。

100:導航系統

1:監控裝置

2:物料輸送載具

21:導航組件

22:雷射指向元件

Claims (12)

1. 一種物料輸送載具的導航方法，適用於一倉儲系統，該導航方法包含：以一監控裝置產生包含一第一座標與一第二座標的一工單指令，並依據該第一座標及該物料輸送載具的一目前座標產生一移動指令，並將該工單指令及該移動指令傳送到該物料輸送載具；以該物料輸送載具依據該移動指令移動，偵測一第一反射訊號與一第二反射訊號以計算一偏移量，並據以產生一即時位移資訊；以該監控裝置根據該即時位移資訊判斷該物料輸送載具是否抵達該第一座標；以及當該物料輸送載具抵達該第一座標時，以該監控裝置根據該第二座標控制一雷射指向元件產生一雷射光束指向一物料存放處。
2. 如請求項1所述的導航方法，其中該工單指令更包含一物料取放數量，且以該監控裝置根據該第二座標控制該雷射指向元件產生該雷射光束指向該物料存放處包含：控制該雷射指向元件產生對應於該物料取放數量的該雷射光束。
3. 如請求項2所述的導航方法，更包含：當該物料輸送載具的一感測器被觸發時，以該監控裝置改變該物料取放數量。
4. 如請求項1所述的導航方法，其中該第二座標係包含一角度值，該雷射指向元件係根據該角度值產生該雷射光束指向該物料存放處。
5. 如請求項1所述的導航方法，更包含：以該監控裝置產生包含一第三座標的另一工單指令，並判斷該第三座標是否位於該移動指令所對應的一路徑上；當該第三座標係位於該路徑上時，以該監控裝置控制該物料輸送載具依據該移動指令的一方向參數，以該第三座標為終點移動；當該第三座標未位於該路徑上時，以該監控裝置計算該目前座標與該第一座標之間的一第一相對距離，以及計算該目前座標與該第三座標的一第二相對距離，並判斷該第一相對距離是否大於該第二相對距離；當該第一相對距離未大於該第二相對距離時，以該監控裝置控制該物料輸送載具依據該移動指令移動；以及當該第一相對距離大於該第二相對距離時，以該監控裝置依據該第二相對距離產生另一移動指令，並控制該物料輸送載具依據該另一移動指令移動。
6. 如請求項1所述的導航方法，其中以該物料輸送載具依據該移動指令移動，產生該第一反射訊號與該第二反射訊號以計算該偏移量，並據以產生該即時位移資訊包含：以一攝像器產生該第一反射訊號及該第二反射訊號；以及將該第一反射訊號及該第二反射訊號傳送至該監控裝置；其中該導航方法更包含：以該監控裝置判斷該第一反射訊號或該第二反射訊號是否包含一定向圖形；以及當該第一反射訊號或該第二反射訊號包含該定向圖形時，以該監控裝置依據該定向圖形校正該即時位移資訊。
7. 一種導航系統，適用於一倉儲系統，包含：一監控裝置，用於產生包含一第一座標與一第二座標的一工單指令，並依據該第一座標及一目前座標產生一移動指令，並將該工單指令及該移動指令傳送到該物料輸送載具；以及一物料輸送載具，連接於該監控裝置並傳送該物料輸送載具的該目前座標給該監控裝置，用於自該監控裝置接收該工單指令與該移動指令，並產生及傳送一即時位移資訊到該監控裝置以供該監控裝置判斷該物料輸送載具是否抵達該第一座標，該物料輸送載具包含：一導航組件，設置於該物料輸送載具的一底面，用於在該物料輸送載具依據該移動指令移動時，偵測一第一反射訊號與一第二反射訊號以計算一偏移量，並據以產生該即時位移資訊；以及一雷射指向元件，設置於該物料輸送載具的一表面，且受控於該監控裝置，其中當該監控裝置判斷該物料輸送載具抵達該第一座標時，該雷射指向元件用於根據該第二座標產生一雷射光束指向一物料存放處。
8. 如請求項7所述的導航系統，該工單指令更包含一物料取放數量，其中該雷射指向元件係用於產生對應於該物料取放數量的該雷射光束。
9. 如請求項8所述的導航系統，該物料輸送載具更包含一感測器，設置於該物料輸送載具的該表面，其中該感測器係用於被觸發時，使該監控裝置改變該物料取放數量。
10. 如請求項7所述的導航系統，其中該第二座標係包含一角度值，該雷射指向元件係用於產生該雷射光束時，根據該角度值指向該物料存放處。
11. 如請求項7所述的導航系統，其中當該監控裝置在產生該移動指令時接收包含一第三座標的另一工單指令，並判斷該第三座標是否位於一路徑上，當該監控裝置判斷該第三座標係位於該路徑上時，控制該物料輸送載具依據該移動指令移動，當該監控裝置判斷該第三座標未位於該路徑上時，計算該目前座標與該第一座標之間的一第一相對距離以及該目前座標與該第三座標的一第二相對距離，並判斷該第一相對距離是否大於該第二相對距離，其中當該監控裝置判斷該第一相對距離未大於該第二相對距離時，控制該物料輸送載具依據該移動指令移動，當該監控裝置判斷該第一相對距離大於該第二相對距離時，依據該第二相對距離產生另一移動指令，並控制該物料輸送載具依據該另一移動指令移動。
12. 如請求項7所述的導航系統，該導航組件更包含一攝像器，該攝像器係用於產生及傳送該第一反射訊號和該第二反射訊號至該監控裝置，其中當該監控裝置判斷該第一反射訊號或該第二反射訊號包含一定向圖形時，依據該定向圖形校正該即時位移資訊。

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