DE102015102740B4

DE102015102740B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Anordnen von Gegenständen mittels Roboter und Gegenstandübertragungssystem

Info

Publication number: DE102015102740B4
Application number: DE102015102740.2A
Authority: DE
Inventors: Kentarou Koga; Masafumi OOBA; Ichiro Kanno
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2014-02-28
Filing date: 2015-02-26
Publication date: 2016-10-27
Anticipated expiration: 2035-02-27
Also published as: JP2015214012A; CN104876021A; CN104876021B; JP2016026899A; JP5824173B1; US9643796B2; DE102015102740A1; US20150246778A1

Abstract

Eine Gegenstandordnungsvorrichtung, die einen Roboter einschließt; einen Bildsensor, um Positionsinformationen von jedem zufällig angeordneten Gegenstand zu erhalten; einen Anordnungsmustererzeugungsabschnitt für das Erzeugen eines Anordnungsmusters unter Verwendung der Positionsinformationen, wobei das Anordnungsmuster Musterelemente in einer normalen Anordnung auf solche Art und Weise einschließt, dass irgendeines der Musterelemente mit einer Position eines Bezugsgegenstands in den zufällig angeordneten Gegenständen übereinstimmt; einen Aufnahmebewegungserzeugungsabschnitt für das Erzeugen einer Aufnahmebewegung unter Verwendung der Positionsinformationen, wobei der Roboter anhand der Aufnahmebewegung einen anderen Gegenstand als den Bezugsgegenstand aufnimmt; einen Ordnungsbewegungserzeugungsabschnitt für das Erzeugen einer Ordnungsbewegung, wobei der Roboter durch die Ordnungsbewegung den aufgenommenen Gegenstand in einer Position neben dem Bezugsgegenstand gemäß dem Anordnungsmuster anordnet; und einen Robotersteuerungsabschnitt für das Steuern der Aufnahmebewegung und der Ordnungsbewegung.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ordnen von Gegenständen mittels eines Roboters. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Gegenstandübertragungssystem, das eine Gegenstandordnungsvorrichtung einschließt.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Ein System, bei dem ein Bildsensor mehrere in einer Zufallsanordnung angeordnete Gegenstände erkennt und ein Roboter individuelle Gegenstände basierend auf Positionsinformationen der erkannten Gegenstände aufnimmt und die Gegenstände zu einem anderen Ort überträgt, ist bekannt.
Die JP 2013-000 860 A offenbart beispielsweise ein Aufnahmesystem, bei dem mehrere Roboter mehrere entsprechende Werkstücke aufnehmen, die durch einen Förderer in einer Zufallsanordnung befördert werden. Bei diesem Aufnahmesystem ist eine Bildfläche einer Kamera in mehrere Bereiche eingeteilt und es wird eine Übertragungsbewegung für ein Werkstück in jedem der Bereiche durch einen Roboter ausgeführt, der im Voraus mit dem entsprechenden Bereich verbunden wurde. Die JP 2013-000 861 A offenbart ein weiteres Aufnahmesystem, bei dem mehrere Roboter mehrere entsprechende Werkstücke aufnehmen, die durch einen Förderer in einer Zufallsanordnung befördert werden. Bei diesem Aufnahmesystem werden von Richtungen von individuellen Werkstücken in einem durch eine Kamera erfassten Bild die Zugehörigkeiten zu einem von mehreren vorbestimmten Winkelbereichen bestimmt und eine Übertragungsbewegung für jedes Werkstück durch einen Roboter, der im Voraus mit dem entsprechenden, Winkelbereich verbunden wurde, ausgeführt.
Die JP 5288908 B2 offenbart ein Gegenstandordnungssystem zum Ordnen mehrerer Gegenstände, die in einer Zufallsanordnung bereitgestellt sind, mit mehreren Robotern, um die Gegenstände in eine normale Anordnung umzuordnen, in der die Gegenstände die gleiche Ausrichtung aufweisen und gemeinsame entsprechende Flächen in die gleiche Richtung zeigen. JP 5288908 B2 beschreibt einen Robotergreifer, der eine charakteristische auf das Gegenstandordnungssystem anwendbare Konfiguration aufweist.
Die DE 10 2006 003 859 B3 zeigt ein Verfahren zum Ablegen von realen Stückgütern in reale Behälter, wobei reale Stückgüter entlang einer Pickerstraße transportiert werden und mittels Roboter in gemäß einer Steuerung vorbestimmte Plätze der realen Behälter abgelegt werden.
Die DE 10 2010 022 357 A1 zeigt eine Roboteranordnung zum Befördern eines Gegenstands, die geeignet ist, einen Gegenstand in einem Behälter aufzunehmen, der durch einen Förderer befördert wird, indem ein Roboter verwendet wird.
Die WO 2010/034 044 A2 zeigt ein Verfahren zur sequentiellen Aufnahme von einzelnen Objekten von einer durch eine Beförderungsanlage bewegten Anzahl von Objekten durch einen Roboter.
Die JP 2002-316 716 A zeigt eine Gegenstandshandhabungsvorrichtung mit einem Förderband welches zwei verschiedene Arten von Gegenständen transportiert und zwei Robotern, wobei der erste Roboter nur die erste Art von Gegenständen handhabt und der zweite Roboter nur die zweite Art von Gegenständen handhabt.
Die JP H09-290 392 A zeigt ein Kollisionsvermeidungsverfahren für eine Gegenstandshandhabungsvorrichtung mit einer Mehrzahl von Aktuatoren zur Handhabung von Gegenständen.
Die JP H09-336 783 A zeigt ein System mit zwei Robotern, wobei ein erster Roboter jeweils zwei Gegenstände in einer ersten Aufnahmeregion aufnimmt und bei einer ersten Ablageposition ablegt und anschließend zwei Gegenstände zu einer zweiten Aufnahmeregion durchlässt, wo sie von dem zweiten Roboter aufgenommen werden und in einer zweiten Ablageposition abgelegt werden.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Bei der Technik, bei der ein Roboter mehrere Gegenstände aufnimmt, die in einer Zufallsanordnung angeordnet sind, und die Gegenstände zu einem anderen Ort überträgt, ist gewünscht, die Arbeitsleistung beim Übertragen der Gegenstände zu einem anderen Ort, um eine normale Anordnung aufrechtzuerhalten, bei der die Gegenstände nebeneinandergesetzt sind, zu verbessern. Bei der Technik, bei der ein Roboter mehrere Gegenstände ordnet, um die Gegenstände von einer Zufallsanordnung in eine normale Anordnung umzuordnen, ist gewünscht, die Arbeitsleistung beim Ordnen der Gegenstände zu verbessern und die Verwendung eines Mehrzweckroboters zu ermöglichen.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Gegenstandordnungsvorrichtung bereit, die konfiguriert ist, mehrere Gegenstände zu ordnen, sodass die Gegenstände von einer Zufallsanordnung in eine normale Anordnung, bei der die Gegenstände nebeneinander gesetzt sind, umgeordnet werden, und die einen Roboter umfasst, der konfiguriert ist, einen Gegenstand zu halten; einen Bildsensor, der konfiguriert ist, Positionsinformation von jedem von mehreren in einer Zufallsanordnung angeordneten Gegenständen zu erhalten; einen Anordnungsmustererzeugungsabschnitt, der konfiguriert ist, ein Anordnungsmuster unter Verwendung der Positionsinformationen zu erzeugen, wobei das Anordnungsmuster mehrere Musterelemente in einer vorbestimmten normalen Anordnung einschließt und jedes Musterelement, eine Position eines Gegenstands auf solche Art und Weise darstellt, dass ein erstes Musterelement, das irgendeines der mehreren Musterelemente ist, mit einer Position eines Bezugsgegenstands, der irgendeiner der mehreren Gegenstände ist, die in der Zufallsanordnung angeordnet sind, übereinstimmt; einen Aufnahmebewegungserzeugungsabschnitt, der konfiguriert ist eine Aufnahmebewegung des Roboters unter Verwendung der Positionsinformationen zu erzeugen, wobei der Roboter konfiguriert ist, durch die Aufnahmebewegung einen anderen Gegenstand als den Bezugsgegenstand aufzunehmen; einen Ordnungsbewegungserzeugungsabschnitt, der konfiguriert ist, eine Ordnungsbewegung des Roboters zu erzeugen, wobei der Roboter konfiguriert ist, durch die Ordnungsbewegung den Gegenstand, der durch die Aufnahmebewegung aufgenommen wurde, in einer Position neben dem Bezugsgegenstand gemäß dem Anordnungsmuster anzuordnen; und einen Robotersteuerungsabschnitt, der konfiguriert ist, die Aufnahmebewegung und die Ordnungsbewegung des Roboters zu steuern.
Bei der Gegenstandordnungsvorrichtung wird gemäß einem Aspekt das Anordnungsmuster am Standort durch Berücksichtigen von irgendeinem der Gegenstände, die in der Zufallsanordnung angeordnet sind, als den Bezugsgegenstand erzeugt und der Roboter arbeitet, um den anderen Gegenstand in einer Position neben dem Bezugsgegenstand gemäß dem Anordnungsmuster anzuordnen, ohne den Bezugsgegenstand zu bewegen, und dadurch ist es möglich, die Gegenstände in der normalen Anordnung zu ordnen. Bezüglich eines Vorgangs zum Umordnen eines einzelnen Gegenstands von der Zufallsanordnung in die normale Anordnung als ein Einheitsvorgang ist es daher möglich, die Gegenstände zu ordnen, deren Anzahl um eins mehr als die Anzahl an Einheitsvorgängen ist, und dadurch die Effizienz im Ordnungsvorgang als eine Ansammlung von Einheitsvorgängen zu verbessern. Außerdem ist es möglich, einen Mehrzweckroboter zu verwenden, solange er die Aufnahmebewegung und die Ordnungsbewegung während des Haltens des Gegenstands ausführen kann. Ein Gegenstandordnungsverfahren gemäß einem weiteren Aspekt stellt den gleichen Effekt bereit.
Die Gegenstandordnungsvorrichtung kann weiter einen Kollisionsbeurteilungsabschnitt umfassen, der konfiguriert ist, vorhersagend zu beurteilen, ob eine Kollision zwischen einem Gegenstand, der auf einem zweiten Musterelement im Anordnungsmuster angeordnet werden kann, das sich vom ersten Musterelement unterscheidet, und einem anderen Gegenstand einschließlich des Bezugsgegenstands verursacht wird unter Verwendung von Forminformationen von jedem der mehreren Gegenstände zusammen mit den Positionsinformationen. In dieser Konfiguration kann der Aufnahmebewegungserzeugungsabschnitt konfiguriert sein, die Aufnahmebewegung unter Berücksichtigung einer Beurteilung des Kollisionsbeurteilungsabschnitts zu erzeugen; und der Ordnungsbewegungserzeugungsabschnitt kann konfiguriert sein, die Ordnungsbewegung unter Berücksichtigung einer Beurteilung des Kollisionsbeurteilungsabschnitts zu erzeugen.
In der Konfiguration, bei der die Gegenstandordnungsvorrichtung weiter den Kollisionsbeurteilungsabschnitt einschließt, führt der Roboter die Aufnahmebewegung und die Ordnungsbewegung in dem Einheitsvorgang aus, bei dem die Kollision durch Beurteilen, ob die Kollision zwischen den Gegenständen verursacht wird, wirksam vermeidbar ist. Daher ist es möglich, die Effizienz im Ordnungsvorgang als eine Ansammlung von Einheitsvorgängen zu verbessern.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Gegenstandübertragungssystem bereit, das die vorstehend genannte Gegenstandordnungsvorrichtung umfasst; eine Fördervorrichtung, die konfiguriert ist, mehrere Gegenstände in einer normalen Anordnung zu befördern, bei der die Gegenstände nebeneinandergesetzt sind; und einen Übertragungsroboter, der konfiguriert ist, gemeinsam mehrere Gegenstände, die durch die Gegenstandordnungsvorrichtung in der normalen Anordnung geordnet sind, zu halten und die Gegenstände zur Fördervorrichtung zu übertragen.
Im Gegenstandübertragungssystem gemäß dem anderen Aspekt kann der Übertragungsroboter die vorbestimmte Anzahl an Gegenständen, die durch die Gegenstandordnungsvorrichtung in der normalen Anordnung geordnet sind, gemeinsam halten und sie unter Aufrechterhaltung der normalen Anordnung zur Fördervorrichtung übertragen. Bei einer Systemkonfiguration, bei der es für die Fördervorrichtung gewünscht wird, die Gegenstände in der normalen Anordnung zu befördern, bei der die Gegenstände nebeneinandergesetzt sind, muss der Übertragungsroboter keine Funktion zum Ordnen der Gegenstände aufweisen, und dadurch ist es möglich, die Effizienz des Übertragungsvorgangs zu verbessern. Außerdem ist es möglich, einen Allzweckübertragungsroboter zu verwenden, solange er mit einem Greifer ausgestattet werden kann, der fähig ist, eine vorbestimmte Anzahl an geordneten Gegenständen gemeinsam zu halten.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Gegenstandordnungsverfahren bereit, um einen Roboter zu veranlassen, mehrere Gegenstände zu ordnen, um die Gegenstände von einer Zufallsanordnung in eine normale Anordnung, bei der die Gegenstände nebeneinander gesetzt sind, umzuordnen, die das Erhalten der Positionsinformationen von jedem von mehreren in einer Zufallsanordnung angeordneten Gegenständen umfasst; das Erzeugen eines Anordnungsmusters unter Verwendung der Positionsinformationen, wobei das Anordnungsmuster mehrere Musterelemente in einer vorbestimmten normalen Anordnung einschließt und jedes Musterelement eine Position eines Gegenstands auf solche Art und Weise darstellt, dass ein erstes Musterelement, das irgendeines der mehreren Musterelemente ist, mit einer Position eines Bezugsgegenstands, der irgendeiner der mehreren Gegenstände ist, die in der Zufallsanordnung angeordnet sind, übereinstimmt; das Erzeugen einer Aufnahmebewegung des Roboters unter Verwendung der Positionsinformationen, wobei der Roboter konfiguriert ist, durch die Aufnahmebewegung einen anderen Gegenstand als den Bezugsgegenstand aufzunehmen; das Erzeugen einer Ordnungsbewegung des Roboters, wobei der Roboter konfiguriert ist, durch die Ordnungsbewegung, den Gegenstand, der durch die Aufnahmebewegung aufgenommen wurde, in einer Position neben dem Bezugsgegenstand gemäß dem Anordnungsmuster anzuordnen; und das Steuern der Aufnahmebewegung und der Ordnungsbewegung des Roboters, um die mehreren Gegenstände einschließlich des Bezugsgegenstands in einer normalen Anordnung zu ordnen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlicher:
1 ist ein Funktionsdiagramm, das eine Konfiguration einer Gegenstandordnungsvorrichtung gemäß einem Aspekt veranschaulicht;
2 ist eine schematische Veranschaulichung eines Beispiels eines Anordnungsmusters;
3 ist eine Veranschaulichung eines Beispiels von Gegenständen, die gemäß einem Anordnungsmuster geordnet sind;
4 ist eine Tabelle, die ein Beispiel einer Anordnungsform darstellt, welche ein Musterelement definiert;
5A stellt ein weiteres Beispiel einer Anordnungsform dar;
5B stellt ein weiteres Beispiel eines Anordnungsmusters dar;
5C stellt Gegenstände dar, die gemäß dem weiteren Beispiel eines Anordnungsmusters geordnet sind;
6A stellt ein weiteres Beispiel einer Anordnungsform dar;
6B stellt Gegenstände dar, die gemäß einem weiteren Beispiel eines Anordnungsmusters geordnet sind;
7 ist eine Veranschaulichung eines Beispiels eines Gegenstands;
Die 8A und 8B sind Veranschaulichungen anderer Beispiele von Gegenständen, die gemäß einem Anordnungsmuster geordnet sind;
9 ist eine schematische Veranschaulichung einer Ausführungsform einer Gegenstandordnungsvorrichtung;
10 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Hardwarekonfiguration einer Steuervorrichtung veranschaulicht;
11 ist ein Blockdiagramm, das ein weiteres Beispiel einer Hardwarekonfiguration einer Steuervorrichtung veranschaulicht;
12 ist ein Funktionsdiagramm einer Steuervorrichtung in der Ausführungsform von 9;
13 ist eine schematische Veranschaulichung, die einen Prozess für das Erzeugen eines Anordnungsmusters in der Ausführungsform von 9 darstellt;
14 ist eine schematische Veranschaulichung, die einen Prozess für das Erzeugen eines Anordnungsmusters in der Ausführungsform von 9 darstellt;
15 ist eine schematische Veranschaulichung, die einen Prozess für das Erzeugen eines Anordnungsmusters in der Ausführungsform von 9 darstellt;
16 ist eine schematische Veranschaulichung, die einen Prozess für das Erzeugen eines Anordnungsmusters in der Ausführungsform von 9 darstellt;
17 ist eine schematische Veranschaulichung, die einen Prozess für das Erzeugen eines Anordnungsmusters in der Ausführungsform von 9 darstellt;
18 ist eine schematische Veranschaulichung, die einen Prozess für das Erzeugen eines Anordnungsmusters in der Ausführungsform von 9 darstellt;
19 ist eine schematische Veranschaulichung, die einen Prozess für das Erzeugen eines Anordnungsmusters in der Ausführungsform von 9 darstellt;
20 ist eine schematische Veranschaulichung, die einen Prozess für das Erzeugen eines Anordnungsmusters in der Ausführungsform von 9 darstellt;
21 ist ein Ablaufdiagramm eines Anordnungsmustererzeugungsverfahrens, das in einer Steuervorrichtung ausgeführt wird;
22 ist ein Ablaufdiagramm eines Anordnungsmustererzeugungsverfahrens, das in einer Steuervorrichtung ausgeführt wird;
23 ist ein Ablaufdiagramm eines Anordnungsmustererzeugungsverfahrens, das in einer Steuervorrichtung ausgeführt wird;
24 ist eine Veranschaulichung einer Ausführungsform eines Gegenstandübertragungssystems gemäß einem weiteren Aspekt;
25 ist ein Funktionsdiagramm einer Steuervorrichtung in der Ausführungsform von 24;
26 ist ein Ablaufdiagramm eines in einer Steuervorrichtung ausgeführten Gegenstandübertragungsprozesses;
27 ist ein Funktionsdiagramm, das eine Konfiguration eines Gegenstandübertragungssystems gemäß einem weiteren Aspekt veranschaulicht;
28 ist ein Funktionsdiagramm, das eine Konfiguration einer Gegenstandordnungsvorrichtung gemäß noch einem weiteren Aspekt veranschaulicht;
29A stellt ein noch weiteres Beispiel einer Anordnungsform dar;
29B ist eine Draufsicht von Gegenständen, die gemäß noch einem weiteren Beispiel eines Anordnungsmusters geordnet sind; und
29C ist eine Seitenansicht der Gegenstände von 29B.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend im Detail unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Überall in den Zeichnungen sind gleiche oder ähnliche Komponenten durch gemeinsame Bezugsnummern bezeichnet.
1 ist ein Funktionsdiagramm, das eine Konfiguration einer Gegenstandordnungsvorrichtung 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die Gegenstandordnungsvorrichtung 10 ist konfiguriert, mehrere Gegenstände M durch einen Roboter 12 zu ordnen, um die Gegenstände von einer Zufallsanordnung in eine normale Anordnung umzuordnen.
Die Gegenstandordnungsvorrichtung 10 schließt einen Roboter 12 ein, der konfiguriert ist, einen Gegenstand M halten; einen Bildsensor 14, der konfiguriert ist, Positionsinformationen Dp von jedem von mehreren in einer Zufallsanordnung M angeordneten Gegenständen zu erhalten; einen Anordnungsmustererzeugungsabschnitt 16, der konfiguriert ist, in einer virtuellen Weise ein Anordnungsmuster P unter Verwendung der Positionsinformationen Dp zu erzeugen, wobei das Anordnungsmuster P mehrere Musterelemente in einer vorbestimmten normalen Anordnung einschließt und jedes Musterelement, eine Position eines Gegenstands M auf solche Art und Weise darstellt, dass ein erstes Musterelement, das irgendeines der mehreren Musterelemente ist, mit einer Position eines Bezugsgegenstands Ma, der irgendeiner der mehreren Gegenstände M ist, die in der Zufallsanordnung angeordnet sind, übereinstimmt; einen Kollisionsbeurteilungsabschnitt 18, der konfiguriert ist, vorhersagend zu beurteilen, ob eine Kollision zwischen einem Gegenstand Mb, der auf einem zweiten Musterelement im Anordnungsmuster angeordnet werden kann, das sich vom ersten Musterelement unterscheidet, und einem anderen Gegenstand M einschließlich des Bezugsgegenstands Ma verursacht wird unter Verwendung von Forminformationen Ds von jedem der mehreren Gegenstände zusammen mit den Positionsinformationen Dp; einen Aufnahmebewegungserzeugungsabschnitt 20, der konfiguriert ist, eine Aufnahmebewegung des Roboters 12 unter Verwendung der Positionsinformationen Dp unter Berücksichtigung einer Beurteilung des Kollisionsbeurteilungsabschnitts 18 zu erzeugen, wobei der Roboter 12 konfiguriert ist, durch die Aufnahmebewegung einen anderen Gegenstand Mb als den Bezugsgegenstand Ma aufzunehmen; einen Ordnungsbewegungserzeugungsabschnitt 22, der konfiguriert ist, eine Ordnungsbewegung des Roboters 12 unter Berücksichtigung der Beurteilung des Kollisionsbeurteilungsabschnitts 18 zu erzeugen, wobei der Roboter 12 konfiguriert ist, durch die Ordnungsbewegung den Gegenstand Mb, der durch die Aufnahmebewegung aufgenommen wurde, in einer Position neben dem Bezugsgegenstand Ma gemäß dem Anordnungsmuster P anzuordnen; und einen Robotersteuerungsabschnitt 24, der konfiguriert ist, die Aufnahmebewegung und die Ordnungsbewegung des Roboters 12 zu steuern.
Der Gegenstand M kann unterschiedlich geformt und dimensioniert sein. Die Gegenstände M, die verschiedene Formen und Größen aufweisen, oder die Gegenstände M, die die gleiche Form und Größe aufweisen, können in der Zufallsanordnung angeordnet sein. Die „Zufallsanordnung” bedeutet eine Anordnung, bei der die Gegenstände M zufällig angeordnet sind und es nicht beabsichtigt ist, dass sie in einer bestimmten Form angeordnet sind. Insbesondere bedeutet die Zufallsanordnung, dass in einer zweidimensionalen Ausdehnung (z. B. in einem Bild, das vom Bildsensor 14 erhalten wurde), die durch Ansehen der mehreren Gegenstände M von direkt oberhalb definiert ist, die entsprechenden Gegenstände M verschiedene Positionen und Ausrichtungen aufweisen. Im Gegensatz dazu bedeutet die „normale Anordnung”, die durch die Gegenstandordnungsvorrichtung 10 erreicht wird, eine Anordnung, bei der die mehreren Gegenstände M gemäß einer vorbestimmten Regel, wie beispielsweise in einer Linearanordnung, einer Kurvenanordnung, einer Zickzackanordnung, einer ringförmigen Anordnung usw. in der zweidimensionalen Ausdehnung angeordnet sind. Bei der normalen Anordnung können die Ausrichtungen (oder die Richtungen) der entsprechenden Gegenstände M zueinander identisch sein oder sich voneinander unterscheiden und die Abstände zwischen den angrenzenden Paaren von Gegenständen M können identisch sein oder sich voneinander unterscheiden.
Der Roboter 12 kann einen mechanischen Abschnitt einschließen, der von verschiedenen bekannten mechanischen Abschnitten, wie beispielsweise einer Gelenkart, einer Portalart, einer Parallelverbindungsart usw. geeignet ausgewählt ist. Wie später beschrieben wird. kann der Roboter 12 keine Konfiguration aufweisen, die für einen Gegenstandordnungsvorgang zugewiesen ist, welcher durch die Gegenstandordnungsvorrichtung 10 ausgeführt wird, aber der Roboter 12 und ein Endstück, wie beispielsweise ein Greifer, können eine vielseitige Konfiguration aufweisen.
Der Bildsensor 14 schließt einen Bilderfassungsabschnitt wie eine CCD-Kamera und einen Bildbearbeitungsabschnitt wie einen zugehörigen Bildverarbeiter oder eine Funktion einer Steuervorrichtung, die später beschrieben wird, ein. Der Bilderfassungsabschnitt erfasst ein Bild der mehreren Gegenstände M, die in der Zufallsanordnung angeordnet sind, in einem Sichtfeld des Bilderfassungsabschnitts von direkt oberhalb (d. h., in einer Draufsicht) und der Bildbearbeitungsabschnitt führt eine geeignete Bildbearbeitung an den erfassten Bilddaten aus, sodass der Bildsensor 14 die Existenz des Gegenstands M erkennt und Informationen zur Position (Koordinatenwert) und Ausrichtung (Rotationswinkel) jedes Gegenstands M in einem vorbestimmten zweidimensionalen Kamerakoordinatensystem erhält. Die Positionsinformationen Dp, die vom Bildsensor 14 erhalten wurden, schließen die Informationen zur Position und Ausrichtung des Gegenstands M ein. Jedoch können die Positionsinformationen Dp nicht die Informationen zur Ausrichtung des Gegenstands M in einer Konfiguration einschließen, bei der beispielsweise ein Sauggreifer, der eine Halteposition des Gegenstands M nicht begrenzt, am Roboter 12 befestigt ist und die mehreren Gegenstände M, die in der normalen Anordnung geordnet sind, verschiedene Ausrichtungen aufweisen. Der Bildsensor 14 kann weitere Informationen einer zweidimensionalen äußeren Form jedes Gegenstands M (d. h., Forminformationen DS) von den Bilddaten erhalten. Die Positionsinformationen Dp und die Forminformationen Ds, die vom Bildsensor 14 erhalten wurden, können als Bilder auf einem Monitor (nicht dargestellt) angezeigt werden.
Der Anordnungsmustererzeugungsabschnitt 16, der Kollisionsbeurteilungsabschnitt 18, der Aufnahmebewegungserzeugungsabschnitt 20, der Ordnungsbewegungserzeugungsabschnitt 22 und der Robotersteuerungsabschnitt 24 sind entsprechend als Funktionskomponenten einer Steuervorrichtung konfiguriert, die später beschrieben wird. Die Funktionen der entsprechenden Abschnitte werden ausführlicher in später beschriebenen Ausführungsformen beschrieben.
2 veranschaulicht schematisch ein Beispiel des Anordnungsmusters P, das durch den Anordnungsmustererzeugungsabschnitt 16 erzeugt ist. Das Anordnungsmuster P des veranschaulichten Beispiels schließt mehrere (drei) Musterelemente P1, P2 und P3 ein, wobei jedes eine Position des Gegenstands M in einer vorbestimmten normalen Anordnung repräsentiert (in der Zeichnung linear angeordnet in einer Querrichtung). Jedes der Musterelemente P1, P2 und P3 ist für ein einfacheres Verständnis durch eine „+”-Markierung veranschaulicht, muss aber nicht irgendeine Form aufweisen. Das Anordnungsmuster P kann zwei, vier oder mehr Musterelemente einschließen und kann Musterelemente einschließen, die gemäß anderen Regeln geordnet sind, wie eine Kurvenanordnung, eine Zickzackanordnung oder eine ringförmige Anordnung.
Der Anordnungsmustererzeugungsabschnitt 16 ist fähig, das Anordnungsmuster P basierend auf einer Anordnungsform zu erzeugen, wobei die Anordnungsform konfiguriert ist, jedes der mehreren Musterelemente durch einen Koordinatenwert in einem vorbestimmten Musterkoordinatensystem zu definieren. Im Beispiel in 2 ist eine Anordnungsform, welche die Musterelemente P1, P2 und P3 durch Koordinatenwerte (X1, Y1), (X2, Y1) und (X3, Y1) entsprechend definiert, in einem Musterkoordinatensystem 26 bereitgestellt, das an einer bestimmten Position im Kamerakoordinatensystem festgelegt ist. Basierend auf der Anordnungsform erzeugt der Anordnungsmustererzeugungsabschnitt 16 das Anordnungsmuster P virtuell, das die linear geordneten Musterelemente P1, P2 und P3 an dem Standort, wo die mehreren Gegenstände M in einer normalen Anordnung geordnet werden sollen, einschließt. Der Roboter 12 arbeitet gemäß dem erzeugten Anordnungsmuster P, um die mehreren Gegenstände M von der Zufallsanordnung in die normale Anordnung umzuordnen, bei der die Gegenstände linear geordnet sind. In der Gegenstandordnungsvorrichtung 10 wird irgendeiner der mehreren in der Zufallsanordnung angeordneten Gegenstände M als der Bezugsgegenstand Ma (1) festgelegt und der Roboter 12 arbeitet, sodass er den Bezugsgegenstand Ma nicht bewegt, aber den anderen Gegenstand Mb (1) in einer Position neben dem Bezugsgegenstand Ma anordnet.
3 veranschaulicht ein Beispiel der Gegenstände M, die gemäß dem Anordnungsmuster P in 2 in der normalen Anordnung geordnet sind. Bei diesem Beispiel sind drei Gegenstände M, welche die gleiche rechteckige zweidimensionale Form aufweisen, mit den geometrischen Mitten davon angeordnet, die an drei Musterelementen P1, P2 und P3 des Anordnungsmusters P positioniert sind. In der Gegenstandordnungsvorrichtung 10 wird der Bezugsgegenstand Ma zuerst von den mehreren Gegenständen M ausgewählt, die in der Zufallsanordnung angeordnet sind, und ein erstes Musterelement (das Musterelement P1 ganz links in der Zeichnung), das eines der mehreren Musterelemente ist, die durch die Anordnungsform (2) definiert sind, wird festgelegt, sodass es mit der Position des Bezugsgegenstands Ma übereinstimmt, und die anderen zweiten Musterelemente (die Musterelemente P2 und P3 in der Mitte und ganz rechts in der Zeichnung), die durch die Anordnungsform definiert sind, in Bezug auf das erste Musterelement (P1) linear geordnet werden und dadurch das Anordnungsmuster P erzeugt wird. Der Roboter 12 ordnet die anderen Gegenstände Mb derart an, dass sie mit den zweiten Musterelementen (P2 und P3) gemäß dem Anordnungsmuster P übereinstimmen. Auf diese Weise werden die drei Gegenstände M in der normalen Anordnung gemäß dem Anordnungsmuster P geordnet.
Im Beispiel in 3 sind die Gegenstände M durch Positionieren oder Ausrichten der geometrischen Mitte der zweidimensionalen Form von jedem der Gegenstände M (Ma, Mb) an jedem der Musterelemente P1, P2 und P3 geordnet. Alternativ können die Gegenstände M durch Positionieren oder Ausrichten jedes anderen Abschnitts als die geometrische Mitte (z. B. ein Scheitel des Rechtecks) am Musterelement geordnet sein, vorausgesetzt, dass der Abschnitt von einem Gegenstand M dem des anderen Gegenstands M im Hinblick auf die Form der Gegenstände M entspricht. Beispielsweise kann ein Bediener einen Abschnitt des Gegenstands M festlegen, der an einem Musterelement positioniert werden soll, und ihn an den Ordnungsbewegungserzeugungsabschnitt 22 bereitstellen (d. h., den festgelegten Abschnitt in die Steuervorrichtung, die später beschrieben wird, eingeben).
Bei einer Konfiguration, bei der die Ausrichtung jedes Gegenstands M nicht berücksichtigt wird, wenn die Gegenstände M in der normalen Anordnung geordnet sind, ist es geeignet, dass die Musterelemente P1, P2 und P3 des Anordnungsmusters P nur die Positionen der Gegenstände M wie oben beschrieben darstellen. Andererseits stellt bei einer Konfiguration, bei der die Ausrichtung jedes Gegenstands M berücksichtigt wird, wenn die Gegenstände M in der normalen Anordnung geordnet sind, jedes der Musterelemente P1, P2 und P3 des Anordnungsmuster P sowohl die Position als auch die Ausrichtung des Gegenstands M dar. In diesem Fall wird die Anordnungsform bereitgestellt, um jedes der Musterelemente P1, P2 und P3 durch den Koordinatenwert (X, Y) und einen relativen Rotationswinkel R im Musterkoordinatensystem 26 zu definieren.
4 zeigt eine Tabelle, die ein Beispiel der Anordnungsform darstellt, die die Musterelemente P1, P2 und P3 in 2 definiert. In der Anordnungsform von 4 ist jedes der Musterelemente P1, P2 und P3 durch einen Koordinatenwert (X, Y) (d. h., (X1, Y1), (X2, Y1) und (X3, Y1)) und einen relativen Rotationswinkel R (d. h., 0°, 0° und 0°) definiert. Bezüglich des relativen Rotationswinkels R sind die Winkel der Musterelemente P2 und P3 relativ zum Bezugswinkel (d. h., 0°) des Musterelements P1 definiert. Das Anordnungsmuster P, das die Musterelemente P1, P2 und P3, die durch die obige Anordnungsform definiert sind, einschließt, wird verwendet, um den Roboter 12 zu veranlassen, die drei Gegenstände M in einer linearen Anordnung (in der X-Achsen-Richtung des Musterkoordinatensystems 26) mit einer gemeinsamen Ausrichtung zu ordnen, bei der die Gegenstände in Richtung von 0° zeigen (z. B. in einer positiven Richtung in der Y-Achse des Musterkoordinatensystems 26) (siehe 3). Beispielsweise kann ein Bediener den Koordinatenwert (X, Y) und den relativen Rotationswinkel R, die jedes Musterelement P1, P2 und P3 definieren, an den Anordnungsmustererzeugungsabschnitt 16 gemäß der Anordnungskonfiguration der Gegenstände M, die erreicht werden soll, bereitstellen (d. h., sie in die Steuervorrichtung eingeben, die später beschrieben wird).
Andere beispielhafte Anordnungsmuster P werden unter Bezugnahme auf die 5A bis 6B beschrieben.
Das Anordnungsmuster P, das in den 5A bis 5C veranschaulicht ist, weist eine Konfiguration auf, sodass der Roboter 12 veranlasst wird, sechs Gegenstände M in einer Matrixform zu ordnen, sodass sie die Ausrichtungen um 90° gedreht zueinander aufweisen. Wie veranschaulicht in 5A, weist die Anordnungsform, die verwendet wird, um das Anordnungsmuster P zu erzeugen, eine Konfiguration auf, bei der im Musterkoordinatensystem 26 die Musterelemente P1, P2, P3 und P4 entsprechend durch die Koordinatenwerte (X1, Y1), (X2, Y1), (X2, Y2) und (X1, Y2) und den relativen Rotationswinkeln R (°) definiert sind, wobei die Musterelemente P2, P3 und P4 entsprechend durch –90°, 180° und 90° relativ zum Bezugswinkel 0° des Musterelements P1 definiert sind. 5B veranschaulicht das Anordnungsmuster P, das die Musterelemente P1, P2, P3 und P4 einschließt, die wie oben beschrieben definiert sind, zusammen mit der Koordinatenachse des Musterkoordinatensystems 26. Der Roboter 12 arbeitet, um die vier Gegenstände M, die in der Zufallsanordnung angeordnet sind, in die normale Anordnung gemäß dem Anordnungsmuster P von 5B umzuordnen, in der die Gegenstände M in der Matrixform angeordnet sind, wobei die Ausrichtungen um 90° zueinander gedreht sind, wie veranschaulicht in 5C. Im veranschaulichten Beispiel sind die vier Gegenstände M durch Positionieren oder Ausrichten der geometrischen Mitten in den zweidimensionalen äußeren Formen der Gegenstände M an den Musterelementen P1, P2, P3 und P4 in der normalen Anordnung angeordnet.
Das Anordnungsmuster P, das in den 6A bis 6B veranschaulicht ist, weist eine Konfiguration auf, sodass der Roboter 12 veranlasst wird, sechs Gegenstände M in einer Ringform zu ordnen, sodass die Ausrichtungen 60° zueinander gedreht sind. Wie veranschaulicht in 6A weist die Anordnungsform, die verwendet wird, um das Anordnungsmuster P zu erzeugen, eine Konfiguration auf, bei der im Musterkoordinatensystem 26 die Musterelemente P1, P2, P3, P4, P5 und P6 entsprechend durch die Koordinatenwerte (0, 0), (0, 0), (0, 0), (0, 0), (0, 0) und (0, 0) und die relativen Rotationswinkel R (°) definiert sind, wobei die Musterelemente P2, P3, P4, P5 und P6 entsprechend durch –60°, –120° 180°, 120° und 60° relativ zum Bezugswinkel 0° des Musterelements P1 definiert sind. 6B veranschaulicht das Anordnungsmuster P, das die Musterelemente P1, P2, P3, P4, P5 und P6 einschließt, die wie oben beschrieben definiert sind, zusammen mit den Koordinatenachsen des Musterkoordinatensystems 26. Bei diesem Beispiel sind alle der Musterelemente P1, P2, P3, P4, P5 und P6 am Koordinatenursprung des Musterkoordinatensystems 26 dargestellt. Der Roboter 12 arbeitet, um die sechs Gegenstände M, die in der Zufallsanordnung angeordnet sind, in die normale Anordnung gemäß dem Anordnungsmuster P von 6B umzuordnen, in der die Gegenstände M in der Ringform angeordnet sind, wobei die Ausrichtungen um 60° zueinander gedreht sind, wie veranschaulicht in 6B. Im veranschaulichten Beispiel sind die sechs Gegenstände M durch Positionieren oder Ausrichten der Scheitel der zweidimensionalen äußeren Formen (oder Sektoren) von den Gegenständen M an den Musterelementen P1, P2, P3, P4, P5 und P6 in der normalen Anordnung angeordnet.
In den Beispielen, die in den 5A bis 6B veranschaulicht sind, wird ein erstes Musterelement, das irgendeines der mehreren durch die Anordnungsform definierten Musterelemente ist, festgelegt, sodass es mit der Position (oder der Position und Ausrichtung in einem Fall, in dem der relative Rotationswinkel R des Musterelements bestimmt ist) des Bezugsgegenstands Ma übereinstimmt, der irgendeiner der mehreren in der Zufallsanordnung M angeordneten Gegenstände ist, sodass die anderen zweiten durch die Anordnungsform definierten Musterelemente in der normalen Anordnung (d. h., der Matrix- oder Ringform) in Bezug auf das erste Musterelement geordnet sind und dadurch das Anordnungsmuster P erzeugt wird. Der Roboter 12 ordnet die anderen Gegenstände Mb, sodass sie mit den zweiten Musterelementen gemäß dem Anordnungsmuster P übereinstimmen. Auf diese Weise werden die mehreren Gegenstände M gemäß dem Anordnungsmuster P in der normalen Anordnung (d. h., der Matrix- oder Ringform) geordnet.
Das Musterkoordinatensystem 26, das in der Anordnungsform verwendet wird, kann in jeder Position und in jeder Ausrichtung festgelegt werden. Der Koordinatenwert (X, Y) und der relative Rotationswinkel R, die jedes Musterelement definieren, sind entsprechend der Position und Ausrichtung des Musterkoordinatensystems 26 definiert. In der Gegenstandordnungsvorrichtung 10 wird das Anordnungsmuster P an dem Standort erzeugt, wo die mehreren Gegenstände M wie oben beschrieben in der normalen Anordnung basierend auf dem Bezugsgegenstand Ma geordnet werden sollen, der bereits angeordnet wurde, und dadurch werden die Position und Ausrichtung des Musterkoordinatensystems des Anordnungsmusters P an dem Standort erreicht. Das Musterkoordinatensystem 26, das in der Anordnungsform 30 verwendet wird, wird in das Musterkoordinatensystem des erzeugten Anordnungsmusters P umgewandelt und dadurch wird eine tatsächliche Position oder eine Position in einem Roboterkoordinatensystem (oder Position und Ausrichtung in einem Fall, in dem der relative Rotationswinkel R bestimmt ist) des Musterelements an dem Standort (d. h., der Gegenstand M) bestimmt.
Der Kollisionsbeurteilungsabschnitt 18 beurteilt vorhersagend, ob eine Kollision zwischen dem Gegenstand Mb, der auf dem oben beschriebenen zweiten Musterelement in dem Anordnungsmuster P angeordnet werden kann, und den anderen Gegenständen M einschließlich des Bezugsgegenstands Ma verursacht wird, unter Verwendung der Forminformationen Ds des Gegenstands M und der Positionsinformationen Dp des Gegenstands M, die vom Bildsensor 14 erhalten wurden. Die Forminformationen Ds können Informationen sein, die zuvor an den Bildsensor 14 zum Erkennen des Gegenstands M bereitgestellt wurden, oder Informationen, die vom Bildsensor 14 von tatsächlichen Bilddaten erhalten wurden. Es kann definiert werden, dass die „Kollision” eine Situation bedeutet, bei der zwei Gegenstände M, die an dem Standort angeordnet sind, sich überdecken, nicht aber eine Situation, bei der beispielsweise die zwei Gegenstände M an den Seitenflächen davon in statischen Kontakt miteinander kommen. Alternativ kann die „Kollision” eine solche statische Kontaktsituation einschließen. Die Forminformationen Ds können bei der Bildung einer tatsächlichen Form verwendet werden, wenn der Gegenstand M eine einfache zweidimensionale Form, wie einen Kreis oder ein Rechteck aufweist. Wenn die zweidimensionale äußere Form des Gegenstands M nicht einfach ist, kann eine tatsächliche Form in eine einfache Form umgewandelt werden, um die Forminformationen Ds zu erhalten.
7 veranschaulicht ein Beispiel der zweidimensionalen äußeren Form des Gegenstands M. Im veranschaulichten Beispiel weist der Gegenstand M eine Pfeilspitzenform auf. In diesem Fall können die vom Kollisionsbeurteilungsabschnitt 18 verwendeten Forminformationen Ds Informationen über die tatsächliche Pfeilspitzenform sein oder alternativ Informationen über beispielsweise ein umbeschriebenes Rechteck M' (veranschaulicht durch eine punktierte Linie), das die tatsächliche Pfeilspitzenform umschreibt. Der Kollisionsbeurteilungsabschnitt 18 kann unter Verwendung des umschriebenen Rechtecks M' anstatt der tatsächlichen Pfeilspitzenform beurteilen, ob die Kollision zwischen den Gegenständen M verursacht wird. Die umschriebene Form kann aus irgendwelchen anderen verschiedenen einfachen Formen, wie beispielsweise einem Kreis, Dreieck usw., ausgewählt werden, vorausgesetzt, dass sie die Beurteilung der Kollision erleichtern kann.
Bei einem Fall, bei dem alle der in der Zufallsanordnung M angeordneten Gegenstände die gleiche Form aufweisen, kann die Größe der umschriebenen Form M', die für die Forminformationen Ds verwendet wird, im Voraus festgelegt werden. In dem Beispiel, das in 7 veranschaulicht ist, kann ein Bediener zuvor die Breite w und die Höhe h der umschriebenen Form M' festlegen und sie an den Kollisionsbeurteilungsabschnitt 18 bereitstellen (d. h., er kann sie in die Steuervorrichtung eingeben, die später beschrieben wird). Alternativ kann der Bildbearbeitungsabschnitt des Bildsensors 14 die umschriebene Form (oder die Forminformationen Ds) basierend auf Informationen über eine tatsächliche äußere Form des Gegenstands M erhalten, die durch den Bildsensor 14 erfasst wurde. In einem Fall, bei dem die in der Zufallsanordnung angeordneten Gegenstände M verschiedene Formen aufweisen, erhält der Bildsensor 14 die umschriebenen Formen basierend auf den tatsächlichen äußeren Formen der Gegenstände M.
Wenn die umschriebene Form für die Forminformationen Ds verwendet wird, ist es möglich, die Beurteilung der Kollision der Gegenstände M, die komplexe Formen aufweisen, wie sie beispielsweise in den 8A–8B veranschaulicht sind, relativ leicht auszuführen. Weiter ist es zur Beurteilung einer Kollision auch möglich, die Bewegung des Roboters 12 zum Ordnen der Gegenstände M, die komplexe Formen aufweisen, gemäß dem Anordnungsmuster P mittels Verwendung der umschriebenen Form zu erleichtern. In einem Fall, in dem die Gegenstände M komplexe Formen aufweisen, wie sie in den 8A–8B veranschaulicht sind, kann eine optimale umschriebene Form dadurch erhalten werden, dass beispielsweise eine bekannte Blob-Analyse für die tatsächliche äußere Form des Gegenstands M durch den Bildbearbeitungsabschnitt des Bildsensors 14 ausgeführt wird. Eine höhere Zuverlässigkeit der Kollisionsbeurteilung und eine höhere Effizienz (oder Leistungsverhältnis) des Ordnungsvorgangs werden durch eine kleinere Differenz zwischen den tatsächlichen und den umschriebenen Formen des Gegenstands M erreicht.
8A veranschaulicht einen Zustand, bei dem drei Gegenstände M, die zueinander verschiedene komplexe zweidimensionale äußere Formen aufweisen, in der normalen Anordnung angeordnet sind, wobei die Ausrichtungen der Gegenstände gemäß dem in 2 veranschaulichten Anordnungsmuster P berücksichtigt sind. In dieser Konfiguration erhält der Bildsensor 14 die umschriebenen Rechtecke M' (dargestellt durch punktierte Linien) entsprechend basierend auf den tatsächlichen Formen der Gegenstände M und der Kollisionsbeurteilungsabschnitt 18 beurteilt unter Verwendung der umschriebenen Rechtecke M' als die Forminformationen Ds, ob die Kollision verursacht wird. Der Roboter 12 arbeitet, um die Gegenstände M, von denen beurteilt wurde, dass sie keine Kollision verursachen, in der normalen Anordnung gemäß dem Anordnungsmuster P, das am Standort erzeugt wurde, anhand des vorstehend genannten Verfahrens zu ordnen und anzuordnen. Im Beispiel, das in 8A veranschaulicht ist, sind die geometrischen Mitten der umschriebenen Rechtecke M' der Gegenstände M entsprechend angeordnet, sodass sie in drei Musterelementen P1, P2 und P3 in dem Anordnungsmuster P positioniert sind, und die Längsachsen der umschriebenen Rechtecke M' der Gegenstände M sind entsprechend angeordnet, sodass sie mit den relativen Rotationswinkeln R (0°) übereinstimmen, die in den entsprechenden Musterelementen P1, P2 und P3 bestimmt sind.
8B veranschaulicht einen Zustand, bei dem drei Gegenstände M, die zueinander verschiedene elliptische zweidimensionale Formen aufweisen, in der normalen Anordnung gemäß dem in 2 veranschaulichten Anordnungsmuster P angeordnet sind, wobei die Ausrichtungen der Gegenstände nicht berücksichtigt sind. In dieser Konfiguration erhält der Bildsensor 14 umschriebene Kreise M'' (dargestellt durch punktierte Linien) entsprechend basierend auf den tatsächlichen äußeren Formen der Gegenstände M und der Kollisionsbeurteilungsabschnitt 18 beurteilt unter Verwendung der umschriebenen Kreise M'' als die Forminformationen Ds, ob die Kollision verursacht wird. Der Roboter 12 arbeitet, um die Gegenstände M, von denen beurteilt wurde, dass sie keine Kollision verursachen, in der normalen Anordnung gemäß dem Anordnungsmuster P, das am Standort erzeugt wurde, anhand des vorstehend genannten Verfahrens zu ordnen und anzuordnen. Im Beispiel, das in 8B veranschaulicht ist, sind die geometrischen Mitten der Umkreise M'' der Gegenstände M derart angeordnet, dass sie an drei Musterelementen P1, P2 und P3 im Anordnungsmuster P positioniert sind. Da die veranschaulichte normale Anordnung die Ausrichtungen der Gegenstände nicht berücksichtigt, ist der relative Rotationswinkel R in den Musterelementen P1, P2 und P3 nicht bestimmt. In der Konfiguration, bei der die normale Anordnung die Ausrichtungen der Gegenstände berücksichtigt, macht es die Verwendung eines Kreises als die umschriebene Form nicht möglich, die Ausrichtung (d. h., der relative Rotationswinkel R), die durch das Musterelement dargestellt ist, neu zu erschaffen, und daher wird eine andere einfache Form als der Kreis, wie beispielsweise ein Rechteck, als die umschriebene Form verwendet. In der Konfiguration, bei der die normale Anordnung die Ausrichtung nicht berücksichtigt, macht es die Verwendung eines Kreises als die umschriebene Form andererseits möglich, die Kollisionsbeurteilung unabhängig von der Ausrichtung des Gegenstands M auszuführen.
Der Anordnungsmustererzeugungsabschnitt 16 kann irgendeinen der mehreren Gegenstände M, die in der Zufallsanordnung angeordnet sind, als den Bezugsgegenstand Ma auswählen unter Berücksichtigung der Beurteilung, die durch den Kollisionsbeurteilungsabschnitt 18 ausgeführt wird, wenn das Anordnungsmuster P am Standort erzeugt wird. Wenn beispielsweise der Bezugsgegenstand Ma ausgewählt wird, werden einige der mehreren Gegenstände M, die in der Zufallsanordnung angeordnet sind, zuerst als Bezugskandidaten ausgewählt und die vorstehend genannte Kollisionsbeurteilung wird durch sequenzielles Verwenden der Bezugskandidaten nacheinander als ein einstweiliger Bezugsgegenstand Ma ausgeführt. Zu einer Zeit, wenn ein Bezugskandidat, der es ermöglicht, dass das Anordnungsmuster P erzeugt wird, ohne dass eine Kollision zwischen den Gegenständen M verursacht wird, gefunden ist, ist es möglich, das Anordnungsmuster P unter Verwendung des Bezugskandidaten als ein geeigneter Bezugsgegenstand Ma zu erzeugen.
Der Aufnahmebewegungserzeugungsabschnitt 20 erzeugt die Aufnahmebewegung unter Verwendung der Positionsinformationen Dp des Gegenstands M, die vom Bildsensor 14 erhalten wurden, um den Roboter 12 zu veranlassen, durch die Aufnahmebewegung, einen anderen Gegenstand Mb als den Bezugsgegenstand Ma unter den mehreren in der Zufallsanordnung M angeordneten Gegenständen aufzunehmen. Wenn der Aufnahmebewegungserzeugungsabschnitt 20 das Beurteilungsresultat des Kollisionsbeurteilungsabschnitts 18 berücksichtigt, ist es möglich, die Aufnahmebewegung zu erzeugen, die einen effizienten Ordnungsvorgang erreicht.
Der Ordnungsbewegungserzeugungsabschnitt 22 erzeugt die Ordnungsbewegung, um den Roboter 12 zu veranlassen, durch die Ordnungsbewegung, den aufgenommenen Gegenstand Mb in einer Position neben dem Bezugsgegenstand Ma gemäß dem Anordnungsmuster P anzuordnen. Wenn der Ordnungsbewegungserzeugungsabschnitt 22 das Beurteilungsresultat des Kollisionsbeurteilungsabschnitts 18 berücksichtigt, ist es möglich, die Ordnungsbewegung zu erzeugen, die einen effizienten Ordnungsvorgang erreicht.
Bei einer Konfiguration, bei der das Anordnungsmuster P, das in 2 veranschaulicht ist, am Standort erzeugt ist und die Gegenstände M in der in 3 veranschaulichten Form geordnet sind, wird das Anordnungsmuster P beispielsweise relativ zum Gegenstand Ma (mit dem Musterelement P1 übereinstimmend) unter der Bedingung erzeugt, dass die anderen Musterelemente P2 und P3 an Positionen angeordnet sind, die keine Kollision zwischen Gegenständen verursachen. In einem Zustand, in dem die Gegenstände M zufällig angeordnet sind, nimmt der Roboter 12 zuerst den Gegenstand Mb auf, um die vorhergesagte Kollision zu vermeiden, und ordnet danach den aufgenommenen Gegenstand Mb derart an, dass er mit dem Musterelement P2 oder P3 übereinstimmt, die keine Kollision zwischen den Gegenständen verursachen, wenn ein Gegenstand Mb an einer Position existiert, an der eine Kollision verursacht werden kann, wenn ein anderer Gegenstand an dem Musterelement P2 angeordnet wird, sodass es möglich ist, den Ordnungsvorgang wirksam auszuführen. Wenn der Kollisionsbeurteilungsabschnitt 18 daher beurteilt, dass die Kollision zwischen den Gegenständen M verursacht wird, kann der Aufnahmebewegungserzeugungsabschnitt 20 die Aufnahmebewegung erzeugen, um den Roboter 12 zu veranlassen, einen Gegenstand M, der die Kollision verursacht, aus den mehreren Gegenständen, die in der Zufallsanordnung angeordnet sind, aufzunehmen, bevor er einen Gegenstand M, der keine Kollision verursacht, aus den mehreren in der Zufallsanordnung angeordneten Gegenständen aufnimmt.
Der Robotersteuerungsabschnitt 24 steuert die Aufnahmebewegung, die durch den Aufnahmebewegungserzeugungsabschnitt 20 erzeugt wird, und die Ordnungsbewegung, die durch den Ordnungsbewegungserzeugungsabschnitt 22 erzeugt wird, und veranlasst dadurch den Roboter 12 wie oben beschrieben geeignet zu arbeiten, sodass es möglich ist, die mehreren Gegenstände M einschließlich des Bezugsgegenstands Ma in der normalen Anordnung wirksam zu ordnen.
Bei der Gegenstandordnungsvorrichtung 10, welche die obige Konfiguration aufweist, wird das Anordnungsmuster P am Standort durch Berücksichtigen von irgendeinem der mehreren Gegenstände M, die in der Zufallsanordnung angeordnet sind, als den Bezugsgegenstand Ma erzeugt, und der Roboter 12 arbeitet, um den anderen Gegenstand Mb in einer Position neben dem Bezugsgegenstand Ma gemäß dem Anordnungsmuster P anzuordnen, ohne den Bezugsgegenstand Ma zu bewegen, und dadurch ist es möglich, die Gegenstände M in der normalen Anordnung zu ordnen. Daher ist es bezüglich eines Vorgangs zum Umordnen eines einzelnen Gegenstands M von der Zufallsanordnung in die normale Anordnung als ein Einheitsvorgang möglich, die Gegenstände M zu ordnen, deren Anzahl um eins größer ist als die Anzahl an Einheitsvorgängen. Während des Einheitsvorgangs wird die Beurteilung, ob die Kollision zwischen den Gegenständen verursacht wird, ausgeführt, um den Roboter 12 zu veranlassen, die Aufnahmebewegung und die Ordnungsbewegung auszuführen, die fähig sind, die Kollision wirksam zu vermeiden, sodass es möglich ist, die Effizienz im Ordnungsvorgang als eine Ansammlung von Einheitsvorgängen zu verbessern. Außerdem ist es möglich, einen Allzweckmechanismus als den Roboter 12 und ein Endstück wie einen Greifer zu verwenden, solange er die Aufnahmebewegung und die Ordnungsbewegung, während des Haltens des Gegenstands M ausführen kann.
Die Konfiguration der obigen Gegenstandordnungsvorrichtung 10 kann als ein Gegenstandordnungsverfahren gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Das Gegenstandordnungsverfahren weist eine Konfiguration auf, um einen Roboter 12 zu veranlassen, mehrere Gegenstände M zu ordnen, sodass die Gegenstände M von einer Zufallsanordnung in eine normale Anordnung umgeordnet werden, und es schließt die Schritte ein: das Erhalten von Positionsinformation Dp von jedem von mehreren Gegenständen M, die in einer Zufallsanordnung angeordnet sind; das virtuelle Erzeugen eines Anordnungsmusters P unter Verwendung der Positionsinformationen Dp, wobei das Anordnungsmuster P mehrere Musterelemente in einer vorbestimmten normalen Anordnung einschließt und jedes Musterelement eine Position eines Gegenstands M auf solche Art und Weise darstellt, dass ein erstes Musterelement, das irgendeines der mehreren Musterelemente ist, mit einer Position eines Bezugsgegenstands Ma, der irgendeiner der mehreren Gegenstände M ist, die in der Zufallsanordnung angeordnet sind, übereinstimmt; das vorhersagende Beurteilen, ob eine Kollision zwischen einem Gegenstand Mb, der auf einem zweiten Musterelement im Anordnungsmuster angeordnet werden kann, das sich vom ersten Musterelement unterscheidet, und einem anderen Gegenstand M einschließlich des Bezugsgegenstands Ma verursacht wird unter Verwendung von Forminformationen Ds von jedem der mehreren Gegenstände M zusammen mit den Positionsinformationen Dp; das Erzeugen einer Aufnahmebewegung des Roboters 12 unter Verwendung der Positionsinformationen Dp unter Berücksichtigung einer Beurteilung der Kollision, wobei der Roboter 12 konfiguriert ist, durch die Aufnahmebewegung einen anderen Gegenstand M als den Bezugsgegenstand Ma aufzunehmen; das Erzeugen einer Ordnungsbewegung des Roboters 12 unter Berücksichtigung der Beurteilung der Kollision, wobei der Roboter 12 konfiguriert ist, durch die Ordnungsbewegung den Gegenstand Mb, der durch die Aufnahmebewegung aufgenommen wurde, in einer Position neben dem Bezugsgegenstand Ma gemäß dem Anordnungsmuster P anzuordnen; und das Steuern der Aufnahmebewegung und der Ordnungsbewegung des Roboters 12, um die mehreren Gegenstände M einschließlich des Bezugsgegenstands Ma in einer normalen Anordnung zu ordnen.
9 veranschaulicht eine Gegenstandordnungsvorrichtung 30 gemäß einer Ausführungsform, welche die Grundkonfiguration der vorstehend beschriebenen Gegenstandordnungsvorrichtung 10 aufweist. 10 und 11 veranschaulichen Beispiele einer Hardwarekonfiguration einer Steuervorrichtung, die in der Gegenstandordnungsvorrichtung 30 eingeschlossen ist. 12 ist ein Funktionsdiagramm der Steuervorrichtung der Gegenstandordnungsvorrichtung 30. Komponenten, die den Komponenten der Gegenstandordnungsvorrichtung 10 entsprechen, sind durch gemeinsame Bezugsnummern bezeichnet und die ausführlichen Beschreibungen davon werden nicht wiederholt. Die oben beschriebenen Effekte, die durch die Gegenstandordnungsvorrichtung 10 erreicht werden, werden anhand der folgenden Beschreibung der Gegenstandordnungsvorrichtung 30 besser verstanden.
Die Gegenstandordnungsvorrichtung 30 schließt zusätzlich zu den Komponenten der Gegenstandordnungsvorrichtung 10, einen Förderer 32 ein, der konfiguriert ist den Gegenstand M zu befördern; und einen Förderersensor 34, der konfiguriert ist, Förderinformationen Dm des Förderers 32 zu erlangen. Der Förderer 32 schließt ein bekanntes Förderelement ein, das mehrere Gegenstände M in einer Richtung (eine Richtung eines Pfeils α in der Zeichnung) tragen und befördern kann und einen bekannten Antriebsmechanismus, der das Förderelement kontinuierlich oder periodisch antreibt. Der Förderersensor 34 kann einen Encoder einschließen, der fähig ist, eine Position oder eine Geschwindigkeit des Förderelements oder des Antriebsmechanismus des Förderers 32 zu erkennen.
Der Roboter 12 ist an einer vorbestimmten Position an einer lateralen Seite des Förderers 32 angeordnet und der Gelenk- oder andere mechanische Abschnitt des Roboters führt in einem vorbestimmten Arbeitsbereich die Aufnahmebewegung und die Ordnungsbewegung in Bezug auf den Gegenstand M aus, der von Upstream in einer Förderrichtung des Förderers 32 befördert wird. Ein Bilderfassungsabschnitt 36 (im Folgenden als eine Kamera 36 bezeichnet) des Bildsensors 14 ist an einer vorbestimmten Position Upstream des Roboters 12 angeordnet und erfasst ein Bild des Gegenstands M und des Förderers 32, die in einem vorbestimmten Sichtfeld 38 existieren, von direkt oberhalb des Förderers 32.
Die Gegenstandordnungsvorrichtung 30 schließt eine Steuervorrichtung 40 ein, die konfiguriert ist, den Roboter 12 zu steuern. Wie beispielhaft veranschaulicht in 10 schließt die Steuervorrichtung 40 eine Robotersteuerung 42 und einen Bildbearbeitungsabschnitt 44 des Bildsensors 14 ein. Die Robotersteuerung 42 schließt eine CPU 46 ein, die einen Mikroprozessor einschließt, der die Funktionen des Anordnungsmustererzeugungsabschnitts 16, des Kollisionsbeurteilungsabschnitts 18, des Aufnahmebewegungserzeugungsabschnitts 20 und des Ordnungsbewegungserzeugungsabschnitts 22 ausführt (1). Ein ROM 48, ein RAM 50, ein SRAM 52, ein Digitalsignalprozessor-(DSP)-Datenspeicher 54 und ein Digitalsignalprozessor (DSP) 56 sind mit der CPU 46 durch einen Bus 58 verbunden. Der ROM 48 speichert ein Programm zum Steuern eines vollständigen Systems, das die Funktionen des Anordnungsmustererzeugungsabschnitts 16, des Kollisionsbeurteilungsabschnitts 18, des Aufnahmebewegungserzeugungsabschnitts 20 und des Ordnungsbewegungserzeugungsabschnitts 22 einschließt (1). Der RAM 50 speichert vorübergehend Daten, die von der CPU 46 zu verarbeiten sind. Der SRAM 52 speichert ein Betriebsprogramm oder Einstelldaten für den Roboter 12. Der DSP 56 ist ein Prozessor zum Verarbeiten eines Ausgangssignals von dem Förderersensor 34. Der DSP-Datenspeicher 54 speichert Einstellparameter oder verarbeitete Daten, die vom DSP 56 erhalten wurden. Der DSP 56 weist Funktionen zum Erkennen einer Ausgabe von dem Förderersensor 34 bei irgendeinem Timing bei einem Befehl von der CPU 46 und zum Schreiben dieser Ausgabe in einen vorbestimmten Bereich des DSP-Datenspeichers 54 auf.
Die Robotersteuerung 42 schließt einen Achsensteuerungsabschnitt 60 ein, um den Roboter 12 zu steuern. Der Achsensteuerungsabschnitt 60 weist die Funktion des Robotersteuerungsabschnitts 24 (1) auf und ist mit dem Roboter 12 durch eine Servoschaltung 62 verbunden. Daher kann die Steuervorrichtung 40 die Aufnahmebewegung und die Ordnungsbewegung des Roboters 12 steuern. Die Robotersteuerung 42 schließt weiter eine Kommunikationsschnittstelle 64 und eine I/O-Schnittstelle 66 ein und kann mit einer anderen Steuervorrichtung oder einem Peripheriegerät durch die Schnittstellen kommunizieren.
Der Bildbearbeitungsabschnitt 44 schließt eine CPU 68 ein, die von einem Mikroprozessor konfiguriert wird. Die CPU 68 ist durch einen Bus 80 mit einem ROM 70, einem RAM 72, einer Monitorschnittstelle, mit der ein Monitor 74, der außerhalb der Steuervorrichtung 40 bereitgestellt ist, verbunden ist, und eine Kameraschnittstelle 78, mit der die Kamera 36 verbunden ist, verbunden. Ein Bild, das von der Kamera 36 erfasst wird, wird im RAM 72 durch die Kameraschnittstelle 78 gespeichert. Daten, die im RAM 72 gespeichert sind, werden von der CPU 68 analysiert und von dem Bildbearbeitungsabschnitt 44 als Informationen der Position oder Ausrichtung des Gegenstands M (d. h., Positionsinformationen Dp) erhalten. Der Bildbearbeitungsabschnitt 44 kann auch die Forminformationen Ds des Gegenstands M von den Bilddaten erhalten, die im RAM 72 gespeichert sind. Der ROM 70 speichert ein Auswertungsprogramm für den Bildbearbeitungsabschnitt 44. Die CPU 68 des Bildbearbeitungsabschnitts 44 ist mit der CPU 46 der Robotersteuerung 42 durch den Bus 82 der Steuervorrichtung 40 verbunden. Die CPU 68 des Bildbearbeitungsabschnitts 44 kann auf den SRAM 52 zugreifen, um verschiedene Einstellungsinformationen zu speichern, oder auf den DSP-Datenspeicher 54 zuzugreifen, um die Informationen des Förderersensors 34 durch die CPU 46 der Robotersteuerung 42 zu lesen.
Die CPU 68, der ROM 70 und der RAM 72 des Bildbearbeitungsabschnitts 44 können durch die CPU 46, den ROM 48 und den RAM 50 der Robotersteuerung 42 ersetzt werden. 11 veranschaulicht beispielhaft die Steuervorrichtung 40, die solch eine vereinfachte Hardwarekonfiguration aufweist.
In der Gegenstandordnungsvorrichtung 30 erhält der Bildsensor 14 (1) die Positionsinformationen Dp der mehreren Gegenstände M, die auf dem Förderer 32 in einer Zufallsanordnung angeordnet sind. Der Anordnungsmustererzeugungsabschnitt 16 (1), erzeugt in einer virtuellen Weise das Anordnungsmuster P (1) auf dem Förderer 32 unter Verwendung des Bezugsgegenstands Ma (1) als einen der Gegenstände M, die auf dem Förderer 32 in der Zufallsanordnung angeordnet sind. Der Kollisionsbeurteilunsabschnitt 18 (1) führt die vorstehend genannte Kollisionsbeurteilung in Bezug auf die Gegenstände M aus, die auf dem Förderer 32 angeordnet sind. Der Aufnahmebewegungserzeugungsabschnitt 20 (1) erzeugt die Aufnahmebewegung des Roboters 12 unter Verwendung der Förderinformationen Dm und der Positionsinformationen Dp unter Berücksichtigung der Beurteilung des Kollisionsbeurteilungsabschnitts, wobei der Roboter 12 konfiguriert ist, durch die Aufnahmebewegung die anderen Gegenstände Mb (1) als den Bezugsgegenstand Ma vom Förderer 32 aufnehmen. Der Ordnungsbewegungserzeugungsabschnitt 22 (1) erzeugt die Ordnungsbewegung des Roboters 12 unter Verwendung der Förderinformationen Dm unter Berücksichtigung der Beurteilung des Kollisionsbeurteilungsabschnitts 18, wobei der Roboter 12 konfiguriert ist, durch die Ordnungsbewegung den Gegenstand Mb, der vom Förderer 32 aufgenommen wurde, gemäß dem Anordnungsmuster P auf dem Förderer 32 anzuordnen.
Der Aufnahmebewegungserzeugungsabschnitt 20 und der Ordnungsbewegungserzeugungsabschnitt 22 können entsprechend die Aufnahmebewegung und die Ordnungsbewegung des Roboters 12 in einem Zustand, in dem der Förderer 32 den Gegenstand M zu einem bestimmten Ort befördert und an dem Ort stoppt, erzeugen. In dieser Konfiguration steuert der Robotersteuerungsabschnitt 24 (1) die Aufnahmebewegung und die Ordnungsbewegung des Roboters 12 in Bezug auf den Förderer 32, der gestoppt hat, um den Roboter 12 zu veranlassen, die mehreren Gegenstände M, die den Bezugsgegenstand Ma einschließen, in der normalen Anordnung zu ordnen.
Alternativ können der Aufnahmebewegungserzeugungsabschnitt 20 und der Ordnungsbewegungserzeugungsabschnitt 22 die Aufnahmebewegung und die Ordnungsbewegung des Roboters 12 als Bewegungen, die dem Förderer 32 folgen, erzeugen, während der Zeit, zu der der Förderer 32 die Gegenstände M mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit befördert. In dieser Konfiguration steuert der Robotersteuerungsabschnitt 24 (1) die Aufnahmebewegung und die Ordnungsbewegung des Roboters 12, um der Förderbewegung des Förderers 32 zu folgen und den Roboter 12 zu veranlassen, die mehreren Gegenstände M einschließlich des Bezugsgegenstands Ma in der normalen Anordnung während des Förderbetriebs auf dem Förderer 32 zu ordnen.
Der Kollisionsbeurteilungsabschnitt 18 kann vorhersagend beurteilen, ob der Gegenstand Mb, der auf dem zweiten Musterelement angeordnet werden kann, von einem vorbestimmten Arbeitsbereich vorsteht. In diesem Fall kann der Ordnungsbewegungserzeugungsabschnitt 22 die Ordnungsbewegung des Roboters 12 nicht nur unter Berücksichtigung der Beurteilung, ob die Kollision verursacht wird, erzeugen, sondern auch unter Berücksichtigung der Beurteilung, ob der Gegenstand Mb von dem vorbestimmten Arbeitsbereich vorsteht. Die Beurteilung, ob der Gegenstand Mb vom vorbestimmten Arbeitsbereich vorsteht, kann dadurch erfolgen, dass beispielsweise der Arbeitsbereich so festgelegt wird, dass er dem Förderer 32 entspricht, indem zuvor dem Bildbearbeitungsabschnitt 44 des Bildsensors 14 Informationen einer Position des Förderers 32 (z. B. Positionen der oberen und unteren Kanten in 9) bereitgestellt werden, die im Bildbearbeitungsabschnitt 44 gespeichert wurden, und indem die Positionsinformationen des Förderers anhand der Positionsinformationen Dp und der Forminformationen Ds des Gegenstands M überprüft werden.
Wie veranschaulicht in 9 ist in der Gegenstandordnungsvorrichtung 30 der Roboter 12 durch einen ersten mechanischen Abschnitt 12A (im Folgenden als ein erster Roboter 12A bezeichnet) und einen zweiten mechanischen Abschnitt 12B (im Folgenden als ein zweiter Roboter 12B bezeichnet) konfiguriert, die unabhängig voneinander arbeiten. Der zweite Roboter 12B ist Downstream des ersten Roboters 12A angeordnet. Dementsprechend ist die Steuervorrichtung 40, die den Robotersteuerungsabschnitt 24 (oder den Achsensteuerungsabschnitt 60) einschließt, durch eine erste Steuervorrichtung 40A zum Steuern des ersten Roboters 12A konfiguriert, und eine zweite Steuervorrichtung 40B zum Steuern des zweiten Roboters 12B. Die ersten und zweiten Steuervorrichtungen 40A und 40B können Daten untereinander durch einen Netzwerk-Hub 84 und ein Koaxkabel oder Kommunikationskabel 86 kommunizieren. Andere Kommunikationsmittel als die verdrahtete Leitung oder das Kommunikationskabel 86 können verwendet werden. Hardwarekonfigurationen der ersten und zweiten Steuervorrichtungen 40A und 40B entsprechen im Wesentlichen der Hardwarekonfiguration der Steuervorrichtung 40, die in den 10 und 11 veranschaulicht ist. Jedoch ist die zweite Steuervorrichtung 40B nicht mit der Kamera 36 verbunden und schließt deshalb nicht den Bildbearbeitungsabschnitt 44 ein.
Die Förderinformationen Dm, die durch den Förderersensor 34 erhalten wurden, werden in die erste Steuervorrichtung 40A eingegeben. Die erste Steuervorrichtung 40A kann über Kommunikation die Förderinformationen Dm, die somit eingegeben wurden, die Positionsinformationen Dp, die durch den Bildbearbeitungsabschnitt 44 erhalten wurden, und die Forminformationen Ds (bekannte oder erhaltene Informationen), die im Bildbearbeitungsabschnitt 44 gespeichert sind, zur zweiten Steuervorrichtung 40B übertragen. Der erste Roboter 12A, der mit der ersten Steuervorrichtung 40A verbunden ist, und der zweite Roboter 12B, der mit der zweiten Steuervorrichtung 40B verbunden ist, arbeiten entsprechend, um den Gegenstand M aufzunehmen, der von Upstream durch den Förderer 32 befördert wird, und um den Gegenstand M gemäß der entsprechenden Bewegungserzeugung und dem Resultat der entsprechenden Kollisionsbeurteilung, die unter Verwendung der Förderinformationen Dm, der Positionsinformationen Dp und der Forminformationen Ds ausgeführt wurde, in der normalen Anordnung auf dem Förderer 32 anzuordnen. In dieser Konfiguration können die ersten und zweiten Steuervorrichtungen 40A und 40B (d. h., die Steuervorrichtung 40), durch Datenkommunikation den ersten Roboter 12A steuern, um die vorstehend genannte Aufnahmebewegung und Ordnungsbewegung auszuführen, und auch den zweiten Roboter 12B steuern, um die vorstehend genannte Aufnahmebewegung und Ordnungsbewegung gemäß einem vorbestimmten Vorgangsverhältnis auszuführen. Die vorstehend genannte Anordnungsform, welche die Anzahl, die Positionen und die Ausrichtungen der Gegenstände M, die in der normalen Anordnung M angeordnet sind, definiert, kann durch irgendeine der Steuervorrichtungen 40A und 40B im Voraus festgelegt werden. Auf die Anordnungsform, die durch eine der Steuervorrichtungen 40A, 40B festgelegt ist, kann durch die anderen Steuervorrichtungen 40A, 40B durch Kommunikation verwiesen werden.
12 ist ein Funktionsdiagramm, das Verarbeitungseinheiten in der Steuervorrichtung 40 (die ersten und zweiten Steuervorrichtungen 40A, 40B) veranschaulicht, die Informationen in Zusammenhang mit dem Gegenstand M und dem Anordnungsmuster P verwalten. Die Pfeile in 12 stellen Informationsflüsse in Zusammenhang mit dem Gegenstand M und dem Anordnungsmuster P dar.
Wie veranschaulicht in 12 schließen die ersten und zweiten Steuervorrichtungen 40A und 40B entsprechend die Anordnungsformfestlegungsabschnitte 88A und 88B ein. Die vorstehend genannte Anordnungsform kann durch irgendeinen der Anordnungsformfestlegungsabschnitte 88A und 88B festgelegt werden. Ein Bediener kann Koordinatenwerte (X, Y) und/oder relative Rotationswinkel R der Musterelemente, die durch die Anordnungsform definiert sind, eingeben, während er sich auf einen Monitor 74 (10) bezieht. Daten der Musterelemente der Anordnungsform, die im Anordnungsformfestlegungsabschnitt 88A, 88B von einer der Steuervorrichtungen 40A und 40B definiert ist, können durch Kommunikation zum Anordnungsformfestlegungsabschnitt 88A, 88B der anderen Steuervorrichtungen 40A und 40B gesendet werden, und dadurch kann der andere Anordnungsformfestlegungsabschnitt 88A, 88B die Musterelemente der Anordnungsform ebenfalls definieren.
Ein Gegenstanderkennungsabschnitt 90 der ersten Steuervorrichtung 40A initiiert einen Erkennungsprozess für den Gegenstand M, der durch den Bildsensor 14 (1) nach dem Empfangen der Förderinformationen Dm vom Förderersensor 34 (9) ausgeführt wird, wobei die Förderinformationen Dm darstellen, dass der Förderer 32 (9) sich um eine vorbestimmte Entfernung bewegt hat. Alternativ kann der Gegenstanderkennungsabschnitt 90 den Erkennungsprozess für den Gegenstand M nach dem Empfangen eines bestimmten Triggersignals von einem externen Sensor (nicht veranschaulicht) wie einem Fotozellensensor initiieren. Bekannte Verfahren können für den Erkennungsprozess des Gegenstands M übernommen werden, wie beispielsweise ein normalisiertes Korrelationsverfahren, bei dem ein Bild, das einem zuvor registrierten Musterbild gleicht, in einem Bild erkannt wird, das durch die Kamera erfasst wurde (9); ein generalisiertes Hough-Transformationsverfahren, bei dem ein Profil eines Objekts vom zuvor registrierten Musterbild und der Position oder der Position und Ausrichtung des Objekts im Bild extrahiert wird, das durch die Kamera 36 erfasst wurde, wird basierend auf den Informationen des Profils erlangt; usw.
Wenn der Gegenstanderkennungsabschnitt 90 den Gegenstand M erfolgreich erkennt, sendet der Gegenstanderkennungsabschnitt 90 an den Informationsverwaltungsabschnitt 92A der ersten Steuervorrichtung 40A Informationen wie die Positionsinformationen Dp und die Forminformationen Ds des Gegenstands M, sowie die Förderinformationen Dm, die durch den Förderersensor 34 in dem Augenblick erhalten werden, in dem die Kamera 36 das Bild des Gegenstands M erfasst. Der Informationsverwaltungsabschnitt 92A empfängt die Informationen vom Erkennungsabschnitt 90 des Gegenstands und, wenn kein Anordnungsmuster P gegenwärtig für das Umordnen verwendet wird, fordert danach einen Anordnungsmusterbestimmungsabschnitt 94 (der die Funktionen des Anordnungsmustererzeugungsabschnitts 16 und des Kollisionsbeurteilungsabschnitts 18 in 1 aufweist) der ersten Steuervorrichtung 40 an, das Anordnungsmuster P zu erzeugen. Der Anordnungsmusterbestimmungsabschnitt 94 kann sich auf die Informationen, die vom Gegenstanderkennungsabschnitt 90 zum Informationsverwaltungsabschnitt 92A gesendet werden, beziehen.
Die erste Steuervorrichtung 40A schließt weiter einen Vorgangsinhaltfestlegungsabschnitt 96A und einen Vorgangsausführungsabschnitt 98A ein (welcher die Funktionen des Aufnahmebewegungserzeugungsabschnittes 20 und des Ordnungsbewegungserzeugungsabschnittes 22 in 1 aufweist). In der gleichen Weise schließt die zweite Steuervorrichtung 40B einen Informationsverwaltungsabschnitt 92B, einen Vorgangsinhaltfestlegungsabschnitt 96B und einen Vorgangsausführungsabschnitt 98B ein (der die Funktionen des Aufnahmebewegungserzeugungsabschnittes 20 und des Ordnungsbewegungserzeugungsabschnittes 22 in 1 aufweist).
Ein Beispiel eines Prozesses für das Erzeugen eines Anordnungsmusters für die Gegenstände M, der durch den Anordnungsmusterbestimmungsabschnitt 94 der ersten Steuervorrichtung 40A ausgeführt wird, wird unter Bezugnahme auf 12 sowie die 13 bis 20 nachfolgend beschrieben. Im veranschaulichten Beispiel wird das Anordnungsmuster P, das in 2 veranschaulicht ist, auf dem Förderer 32 erzeugt und die Gegenstände M werden auf dem Förderer 32 in der Form, die in 3 veranschaulicht ist, geordnet. In dem veranschaulichten Beispiel weist der Gegenstand M die zweidimensionale in 7 veranschaulichte Pfeilspitzenform auf und das umschriebene Rechteck M' (veranschaulicht durch eine durchgezogene Linie) des Gegenstands M wird für die Kollisionsbeurteilung und für die Ordnungsbewegungserzeugung verwendet. In den 13 bis 20 stellen die Markierungen „+” die Musterelemente P1, P2 und P3 im Anordnungsmuster P dar und die Markierung „x” stellt die geometrische Mitte des umschriebenen Rechtecks M' von jedem Gegenstand M dar. Im veranschaulichten Beispiel ist die geometrische Mitte des umschriebenen Rechtecks M' jedes Gegenstands M an jedem der Musterelemente P1, P2 und P3 positioniert oder ausgerichtet, und dadurch ist der Ordnungsvorgang für die Gegenstände M abgeschlossen.
Zuerst wird ein Bezugskandidat als ein Kandidat für den oben beschriebenen Bezugsgegenstand Ma aus den mehreren Gegenständen M ausgewählt, die vom Förderer 32 in der Zufallsanordnung befördert werden. Die Anzahl an Bezugskandidaten kann mindestens 1 (eins) sein. Wenn jedoch die Anzahl an Bezugskandidaten zuvor größer festgelegt wurde als die Anzahl an Gegenständen M, die zu ordnen sind, was durch die Anordnungsform spezifiziert wird, wird der Ordnungsvorgang nicht gestartet es sei denn, dass die festgelegten Anzahlen der Bezugskandidaten im Arbeitsbereich des Roboters bereitgestellt sind, selbst in einer Situation, in der das Anordnungsmuster P erzeugt werden kann. Daher ist die Anzahl an Bezugskandidaten vorzugsweise nicht größer als die Anzahl an Gegenständen M, die zu ordnen sind.
In dem Beispiel, das in den 13 bis 20 veranschaulicht ist, sind die Bezugskandidaten M1, M2 und M3 ausgewählt, deren Gesamtzahl die gleiche ist wie die Anzahl an (d. h., drei) Gegenständen M, die spezifiziert durch die Anordnungsform in 4 zu ordnen sind. Alternativ kann die andere Konfiguration verwendet werden, bei der die Anzahl an Bezugskandidaten größer festgelegt ist als die Anzahl an Gegenständen M, die zu ordnen sind, und wenn ein Zustand, in dem die festgelegten Anzahlen von Bezugskandidaten im Roboterarbeitsbereich nicht bereitgestellt sind, über einen vorbestimmten Zeitraum fortbesteht, kann der Gegenstand M, der in dem Augenblick Upstream des Roboters 12 existiert, als der Bezugskandidat ausgewählt werden. Im Beispiel, das in den 13 bis 20 veranschaulicht ist, werden die Bezugskandidaten M1, M2 und M3 in dieser Reihenfolge von Downstream auf dem Förderer 32 ausgewählt. Die Bezugskandidaten können in jeder Reihenfolge ausgewählt werden. Wenn jedoch die Bezugskandidaten in der Reihenfolge von Downstream ausgewählt werden, kann die Anzahl an Gegenständen M, die nicht geordnet und deshalb nach Downstream befördert werden kann, reduziert sein. Außerdem wird unter der Annahme, dass z. B. die Gegenstände M, deren Anzahl die gleiche ist wie die Anzahl an Gegenständen, die zu ordnen sind, von Upstream befördert werden, der breiteste Freiraum wahrscheinlich auf dem Förderer 32 Downstream des Gegenstands M, der sich am weitesten Downstream befindet, bereitgestellt sein. Daher wird im Beispiel, das in den 13 bis 20 veranschaulicht ist, in der Reihenfolge beginnend vom Bezugskandidaten M1, der sich am weitesten Downstream befindet, geprüft, ob jeder der Bezugskandidaten M1, M2 und M3 als der Bezugsgegenstand Ma verwendet werden kann.
13 veranschaulicht einen Zustand, bei dem der Bezugskandidat M1, der sich am weitesten Downstream befindet, der Bezugsgegenstand Ma sein soll. Der Bezugsgegenstand Ma ist ein Gegenstand, der während des Ordnungsvorgangs nicht bewegt wird, und daher wird zuerst geprüft, ob der andere Gegenstand Mb (3) in einer Position neben dem Bezugskandidaten M1, der sich am weitesten Downstream befindet, angeordnet werden kann, ohne den Bezugskandidaten M1 zu bewegen. In dieser Konfiguration sind drei Arten und Weisen zum Anordnen der anderen Gegenstände Mb gemäß der Auswahl der Anordnung des Bezugskandidaten M1 möglich, d. h., in der Mitte oder an einem Ende oder einem anderen Ende des Anordnungsmusters P. Insbesondere können vier mögliche Regionen G1, G2, G3 und G4 um die Bezugskandidaten M1 angenommen werden, auf denen die anderen Gegenstände Mb angeordnet werden, um das Anordnungsmuster P zu erreichen, und drei Kombinationsmöglichkeiten von Regionen (G1 und G2), (G2 und G3) und (G3 und G4) können angenommen werden, auf denen die anderen Gegenstände Mb angeordnet werden. Im Beispiel, das in 13 veranschaulicht ist, ist jede der Regionen G1 und G2 eine Region, auf der der Gegenstand Mb in einem physischen Sinne nicht angeordnet werden kann, da der Gegenstand M vom Förderer 32 vorsteht. Deshalb wird geprüft, ob der Gegenstand M auf der Region G3 oder G4 angeordnet werden kann.
Um den Gegenstand Mb auf der Region G3 oder G4 anzuordnen, ist es erforderlich, dass die Regionen G3 und G4 vollständig freie Regionen sind. Wenn der andere Gegenstand Mb mindestens teilweise die Region G3 oder G4 überdeckt, ist es erforderlich, zuvor den Gegenstand Mb zu bewegen, um die vollständig freie Region sicherzustellen. Im Beispiel, das in 13 veranschaulicht ist, überdeckt ein Teil des Bezugskandidaten M2 die beiden Regionen G3 und G4, auf denen der Gegenstand angeordnet werden kann, und ein Teil des nachfolgenden Gegenstands M4, der kein Bezugskandidat ist, überdeckt die Region G4. Daher wird der Bezugskandidat M2 zuerst aufgenommen und auf der Region G3 angeordnet und danach wird der Gegenstand M4 aufgenommen und auf der Region G4 angeordnet, wodurch es möglich ist, den Ordnungsvorgang der Gegenstände M abzuschließen. Wenn der Gegenstand M4 zur Region G4 bewegt wird, ohne den Bezugskandidaten M2 aufzunehmen, wird die Kollision zwischen dem Gegenstand M4 und dem Bezugskandidaten M2 verursacht. Obwohl der andere Bezugskandidat M3 Downstream des Gegenstands M4 positioniert ist, wird die Kollision zwischen dem Gegenstand M4 und dem Bezugskandidaten M3 verursacht, wenn der Bezugskandidat M3 zur Region G4 bewegt wird, ohne den Gegenstand M4 aufzunehmen. Um die Kollision zu vermeiden und den Ordnungsvorgang der Gegenstände M abzuschließen, ist es erforderlich, den Gegenstand M4 aufzunehmen, der die Kollision verursachen kann, bevor der Bezugskandidat M3 aufgenommen wird.
14 veranschaulicht einen Zustand, bei dem das Anordnungsmuster P unter Verwendung des Bezugskandidaten M1 als dem Bezugsgegenstand Ma basierend auf einem Resultat der Überprüfung, die durch den Anordnungsmusterbestimmungsabschnitt 94 (oder den Kollisionsbeurteilungsabschnitt 18) ausgeführt wird, erzeugt wird, und der Roboter 12 hat die anderen Gegenstände Mb in Positionen neben dem Bezugsgegenstand Ma gemäß dem Anordnungsmuster P angeordnet.
15 veranschaulicht einen Gegenstandsatz MS, der drei Gegenstände M einschließt und im Ordnungsvorgang abgeschlossen wurde, sowie mehrere nachfolgende Gegenstände M, die in einer Zufallsanordnung auf dem Förderer 32 angeordnet sind. Die nachfolgende Erzeugung des Anordnungsmusters P kann zum Zeitpunkt gestartet werden, zu dem beispielsweise der vorhergehende Ordnungsvorgang für den Gegenstandsatz MS abgeschlossen ist. In der gleichen Weise wie bei dem oben beschriebenen Verfahren werden drei Bezugskandidaten M1, M2 und M3 (der vorhandene M1 entspricht dem Bezugskandidaten M3 im vorhergehenden Ordnungsvorgang) in dieser Reihenfolge abgesehen von dem Gegenstandsatz MS von Downstream ausgewählt und es wird geprüft, ob irgendeiner der Bezugskandidaten als der Bezugsgegenstand Ma verwendet werden kann.
16 veranschaulicht einen Zustand, in dem der Bezugskandidat M1, der sich am weitesten Downstream befindet, der Bezugsgegenstand Ma sein soll. Wenn der Bezugskandidat M1 als der Bezugsgegenstand Ma verwendet wird, überdeckt jede von zwei Regionen G1 und G2, auf der der andere Gegenstand Mb angeordnet werden kann, um das Anordnungsmuster P zu erreichen, wie veranschaulicht teilweise den Gegenstand M des Gegenstandsatzes MS, der im Ordnungsvorgang abgeschlossen wurde (d. h., der nicht mehr bewegt wird). Daher versteht es sich, dass kein anderer Gegenstand Mb auf den Regionen G1 und G2 angeordnet werden kann und daher das Anordnungsmuster P nicht erzeugt werden kann. Dementsprechend kann der Bezugskandidat M1 nicht als der Bezugsgegenstand Ma verwendet werden.
17 veranschaulicht einen Zustand, bei dem der Bezugskandidat M2 als der Bezugsgegenstand Ma angenommen wird. Wenn der Bezugskandidat M2 als der Bezugsgegenstand Ma verwendet wird, überdeckt jede von vier Regionen G1, G2, G3 und G4, auf der der andere Gegenstand Mb angeordnet werden kann, um das Anordnungsmuster P zu erreichen, wie veranschaulicht teilweise mindestens zwei andere Gegenstände M. Daher versteht es sich, dass kein anderer Gegenstand Mb auf den Regionen G1, G2, G3 und G4 angeordnet werden kann und daher das Anordnungsmuster P nicht erzeugt werden kann. Dementsprechend kann der Bezugskandidat M2 nicht als der Bezugsgegenstand Ma verwendet werden.
18 veranschaulicht einen Zustand, bei dem der Bezugskandidat M3 als der Bezugsgegenstand Ma angenommen wird. Wenn der Bezugskandidat M3 als der Bezugsgegenstand Ma verwendet wird, überdeckt jede von vier Regionen G1, G2, G3 und G4, auf der der andere Gegenstand Mb angeordnet werden kann, um das Anordnungsmuster P zu erreichen, wie veranschaulicht teilweise zwei oder mehr andere Gegenstände M oder steht vom Förderer 32 vor, abgesehen von der Region G3. Daher ist es selbstverständlich, dass das Anordnungsmuster P nicht unter Verwendung der Regionen G1, G2, G3 und G4 erzeugt werden kann. Dementsprechend kann der Bezugskandidat M3 nicht als der Bezugsgegenstand Ma verwendet werden.
Wie vorstehend beschrieben, kann keiner der Bezugskandidaten M1 bis M3 als der Bezugsgegenstand Ma in dem in 15 veranschaulichten Zustand verwendet werden und daher wird die ähnliche Überprüfung in Bezug auf den anderen Bezugskandidaten, der von Gegenständen M ausgewählt wurde, die weiter Upstream angeordnet sind, ausgeführt. In diesem Fall sind die Bezugskandidaten M1 bis M3 schwierig in der normalen Anordnung gemäß dem Anordnungsmuster P anzuordnen, sodass die Effizienz (oder das Leistungsverhältnis) des Ordnungsvorgangs verschlechtert sein kann. Um solch eine Situation zu adressieren, kann die Gegenstandordnungsvorrichtung 30 die folgende Konfiguration aufweisen.
Die Gegenstandordnungsvorrichtung 30 weist eine Konfiguration auf, bei der, wenn infolge des Berücksichtigens der Beurteilung des Anordnungsmusterbestimmungsabschnitts 94 (oder Kollisionsbeurteilungsabschnitts 18) vorhergesagt wird, dass der Roboter 12 den anderen Gegenstand M nicht in eine Position neben dem Bezugsgegenstand Ma (insbesondere irgendeiner der Bezugskandidaten M1 bis M3, die im vorstehenden veranschaulichten Beispiel nicht als der Bezugsgegenstand Ma verwendet werden können) gemäß dem Anordnungsmuster P anordnen kann, erzeugt der Aufnahmebewegungserzeugungsabschnitt 20 (1) eine außergewöhnliche Aufnahmebewegung des Roboters 12 unter Verwendung der Positionsinformationen Dp, wobei der Roboter 12 konfiguriert ist, durch die außergewöhnliche Aufnahmebewegung, mehrere Gegenstände M (die Bezugskandidaten M1 bis M3 im vorstehenden veranschaulichten Beispiel) einschließlich des Bezugsgegenstands Ma aufzunehmen, und der Anordnungsmustererzeugungsabschnitt 16 (1) erzeugt in einer virtuellen Weise ein alternatives Anordnungsmuster PA (19), das mehrere alternative Musterelemente einschließt, die jeweils den mehreren Musterelementen in einem Freiraum S (19) entsprechen, in dem vorhergesagt wird, dass keine Kollision zwischen mehreren Gegenständen M (die Bezugskandidaten M1 bis M3 im vorstehenden veranschaulichten Beispiel), die auf den mehreren alternativen Musterelementen angeordnet werden können, und einem anderen Gegenstand M verursacht wird, und der Ordnungsbewegungserzeugungsabschnitt 22 (1) erzeugt eine außergewöhnliche Ordnungsbewegung des Roboters 12, wobei der Roboter 12 konfiguriert ist, durch die außergewöhnliche Ordnungsbewegung die mehreren Gegenstände M, die durch die außergewöhnliche Aufnahmebewegung in Positionen, die sich nebeneinander im Freiraum S befinden, aufgenommen wurden, gemäß dem alternativen Anordnungsmuster PA anzuordnen.
In der oben beschriebenen Konfiguration kann der Bildsensor 14 (1) die Positionsinformationen und Forminformationen des Freiraums S erhalten und der Anordnungsmustererzeugungsabschnitt 16 kann das alternative Anordnungsmuster PA unter Verwendung der Positionsinformationen und Forminformationen des Freiraums S, die von dem Bildsensor 14 erhalten wurden, erzeugen. Alternativ kann der Freiraum S zuvor als ein Raum bestimmt werden, in dem Gegenstände M nicht in der Zufallsanordnung angeordnet sind, und der Anordnungsmustererzeugungsabschnitt 16 kann das alternative Anordnungsmuster PA unter Verwendung der zuvor bereitgestellten Positionsinformationen und Forminformationen des Freiraums S erzeugen.
Ein Beispiel für die außergewöhnliche Bewegung des Roboters 12 wird unter Bezugnahme auf 19 und 20 nachfolgend beschrieben. In einem Zustand, der in 19 veranschaulicht ist (welcher der gleiche Zustand wie in 15 ist), ist der Freiraum S, in dem kein Gegenstand M existiert, z. B. an einer Oberseite in der Zeichnung des Förderers 32 definiert. Der Freiraum S kann leicht basierend auf den Positionsinformationen Dp und den Forminformationen Ds des Gegenstands M erkannt werden, die im Bildsensor 14 (oder dem Gegenstanderkennungsabschnitt 90) gespeichert sind, und/oder von einer Ordnungsvorgangshistorie des Roboters 12, die im Informationsverwaltungsabschnitt 92A gespeichert ist. Beispielsweise ist der Arbeitsbereich des Roboters 12 auf dem Förderer 32 in ein Gittermuster eingeteilt und eine binäre Karte wird durch Codieren entsprechender Raster auf solche Art und Weise bereitgestellt, dass „0” ein Raster darstellt, das einen Ort überdeckt, an dem der Gegenstand M existiert und „1” ein Raster darstellt, das einen Ort überdeckt, an dem kein Gegenstand M existiert. In einem Satz von Rastern, die durch „1” in der Karte dargestellt sind, wird ein Abschnitt, der fähig ist, eine Form zu umfassen, die einer integrierten äußeren Form der Gegenstände M entspricht, die im Anordnungsmuster P geordnet sind, gesucht, und wenn solch ein Abschnitt gefunden wird, kann der gefundene Abschnitt als der Freiraum S erkannt werden.
19 veranschaulicht das alternative Anordnungsmuster PA, das im Freiraum S erzeugt ist. 20 veranschaulicht einen Zustand, bei dem drei Gegenstände M (insbesondere die Bezugskandidaten M1 bis M3) einschließlich des Bezugsgegenstands Ma (insbesondere irgendeiner der Bezugskandidaten M1 bis M3, der nicht als der Bezugsgegenstand Ma benutzbar ist) in der normalen Anordnung im Freiraum S gemäß dem alternativen Anordnungsmuster PA angeordnet sind.
Bei einer Konfiguration, bei der der Freiraum S zuvor als ein Raum definiert wird, in dem die Gegenstände M nicht in der Zufallsanordnung angeordnet sind, wie veranschaulicht durch eine punktierte Zonenlinie (oder virtuelle Linie) L in 19 und 20, kann der normale Ordnungsvorgang anders als der außergewöhnliche Arbeitsvorgang auf solche Art und Weise ausgeführt werden, dass kein Gegenstand M im Freiraum S geordnet wird, sodass es möglich ist, den Freiraum S für den möglichen außergewöhnlichen Arbeitsvorgang sicherzustellen. Dementsprechend ist es möglich, ohne weiteres das alternative Anordnungsmuster PA im Freiraum S zu einer Zeit zu erzeugen, zu der der Zustand, der in 15 veranschaulicht ist, auftritt.
Unter erneuter Bezugnahme auf 12 werden verschiedene Verarbeitungsvorgänge, die durch die Steuervorrichtungen 40A und 40B ausgeführt werden, beschrieben. Der Anordnungsmusterbestimmungsabschnitt 94 sendet zum Informationsverwaltungsabschnitt 92A, Informationen zur Position und Ausrichtung des Musterkoordinatensystems des Anordnungsmusters P, das auf dem Förderer 32 durch die oben beschriebene Verfahrensweise erzeugt wurde, und Informationen von mehreren Gegenständen M, die gemäß dem Anordnungsmuster P von der Zufallsanordnung in die normale Anordnung umgeordnet wurden, und von einer Bewegungsreihenfolge der Gegenstände M. In einem Fall, in dem das alternative Anordnungsmuster PA verwendet wird, sendet der Anordnungsmusterbestimmungsabschnitt 94 zum Informationsverwaltungsabschnitt 92A Informationen zur Position und Ausrichtung des Musterkoordinatensystems des alternativen Anordnungsmusters PA, das auf dem Förderer 32 durch die vorstehend beschriebene Verfahrensweise erzeugt wurde, Informationen von mehreren Gegenständen M, die von der Zufallsanordnung in die normale Anordnung gemäß dem alternativen Anordnungsmuster PA umgeordnet wurden, und von einer Bewegungsreihenfolge der Gegenstände M und die Positionsinformationen des alternativen Anordnungsmusters PA sowie die Förderinformationen, die vom Förderersensor 34 in einem Augenblick erhalten wurden, in dem das alternative Anordnungsmuster PA erzeugt wurde. Der Informationsverwaltungsabschnitt 92A bestimmt die Position oder die Position und Ausrichtung von jedem Musterelement im Anordnungsmuster P basierend auf den Informationen der Position und der Ausrichtung des Musterkoordinatensystems, das vom Anordnungsmusterbestimmungsabschnitt 94 empfangen wurde, und die Informationen über die Position oder die Position und Ausrichtung von jedem Musterelement in der Anordnungsform, die durch den Anordnungsformfestlegungsabschnitt 88A zuvor festgelegt wurden.
In der oben beschriebenen Ausführungsform werden die Position oder die Position und Ausrichtung jedes Musterelements im Anordnungsmuster P und die Position oder die Position und Ausrichtung des Gegenstands, der von der Zufallsanordnung in die normale Anordnung gemäß dem Anordnungsmuster P umzuordnen ist, als Werte im Kamerakoordinatensystem erhalten, das in der Kamera 36 definiert ist. In dieser Konfiguration wird die relative positionelle Beziehung zwischen dem Kamerakoordinatensystem und dem Roboterkoordinatensystem als die Basis der Bewegungen des Roboters 12 im Voraus erlangt, sodass ein Wert im Kamerakoordinatensystem in einen Wert im Roboterkoordinatensystem mit einer bekannten Koordinatentransformationsberechnung umgewandelt werden kann. In einem Fall, in dem das Roboterkoordinatensystem von den ersten und zweiten Steuervorrichtungen 40A und 40B gemeinsam benutzt wird, können die Informationen der Position oder der Position und Ausrichtung des Musterelements im Anordnungsmuster P und von der Position oder der Position und Ausrichtung des Gegenstands M, der gemäß dem Anordnungsmuster P umzuordnen ist, durch die ersten und zweiten Roboter 12A und 12B gemeinsam verwendet werden. Sobald der Bildsensor 14 die Informationen der Position oder der Position und Ausrichtung des Gegenstands M erhält, können beispielsweise die ersten und zweiten Steuervorrichtungen 40A und 40B die entsprechenden ersten und zweiten Roboter 12A und 12B steuern und sie veranlassen, die Aufnahmebewegung und die Ordnungsbewegung für den Gegenstand M auszuführen. Zu diesem Zweck kann der Informationsverwaltungsabschnitt 92A zum Informationsverwaltungsabschnitt 92B von der zweiten Steuervorrichtung 40B die Informationen der Position oder der Position und Ausrichtung des Musterelements im Anordnungsmuster P und von der Position oder der Position und Ausrichtung des Gegenstands, der gemäß dem Anordnungsmuster P umzuordnen ist, senden.
Die Vorgangsinhalte wie ein Vorgangsverhältnis usw. der ersten und zweiten Roboter 12A und 12B können durch den Vorgangsinhaltfestlegungsabschnitt 96A, 96B von jeder der ersten und zweiten Steuervorrichtungen 40A und 40B voreingestellt werden und können von den Vorgangsinhaltfestlegungsabschnitten 96A und 96B gemeinsam benutzt werden. In einem Fall, in dem das Vorgangsverhältnis zwischen den ersten und zweiten Robotern 12A und 12B auf 1:1 festgelegt ist, führen die ersten und zweiten Roboter 12A und 12B wechselweise den Ordnungsvorgang auf solche Art und Weise aus, dass im Beispiel, das in den 13 bis 20 veranschaulicht ist, der erste Roboter 12A den Bezugskandidaten M2 aufnimmt und ihn auf der Region G3 angeordnet und den Gegenstand M4 aufnimmt, der kein Kandidat ist, und ihn auf der Region G4 anordnet, um einen Gegenstandordnungsvorgang gemäß einem Anordnungsmuster P abzuschließen, und danach arbeitet der zweite Roboter 12B, um einen Gegenstandordnungsvorgang gemäß dem nächsten Anordnungsmuster P abzuschließen. Daher übernimmt in diesem Fall ein einzelner Roboter 12 den Abschluss eines Gegenstandordnungsvorgangs gemäß einem Anordnungsmuster P.
21 veranschaulicht einen Verarbeitungsablauf, bei dem der Anordnungsmusterbestimmungsabschnitt 94 der ersten Steuervorrichtung 40A sequenziell Anordnungsmuster P bestimmt und die bestimmten Anordnungsmuster P an den Informationsverwaltungsabschnitt 92A ausgibt. In Schritt S200 wählt der Anordnungsmusterbestimmungsabschnitt 94 „N” Bezugskandidaten von mehreren in einer Zufallsanordnung angeordneten Gegenständen M aus. Wie bereits beschrieben, kann „N” irgendeine Zahl sein, die nicht kleiner als 1 ist. Dann werden die Bezugskandidaten beispielsweise mit „1”, „2”, ... und „N” sequenziell von dem, der sich am weitesten Downstream befindet, nummeriert und es wird wie folgt geprüft, ob jeder der Bezugskandidaten als der Bezugsgegenstand Ma verwendet werden kann, sequenziell vom Bezugskandidaten mit der Nummer „1” beginnend. Speziell wird in Schritt S201 eine Variable „k”, welche die Nummer darstellt, die dem Bezugskandidaten zugewiesen ist, auf „1” festgelegt. In Schritt S202 wird beurteilt, ob „k” die vorbestimmte Anzahl (= N) an Bezugskandidaten überschreitet. Wenn „k” „N” überschreitet wird beurteilt, dass es keinen Bezugskandidat gibt, der als Bezugsgegenstand Ma verwendet werden kann. Dann wird das alternative Anordnungsmuster PA im Freiraum S auf dem Förderer 32 erzeugt (Schritt S207) und das alternative Anordnungsmuster PA ausgegeben und die Verarbeitung beendet (Schritt S205). Wenn „k” „N” nicht überschreitet, wird der Bezugskandidat, dessen Zahl dem Wert von „k” entspricht, ausgewählt (Schritt S203) und mehrere Anordnungsmuster P, die erzeugt werden können, wenn der ausgewählte Bezugskandidat als der Bezugsgegenstand Ma verwendet wird, vorübergehend erzeugt, und gleichzeitig wird beurteilt, ob ein Gegenstandordnungsvorgang gemäß den vorübergehend erzeugten Anordnungsmustern P erfolgreich abgeschlossen werden kann, während eine Kollision zwischen den Gegenständen vermieden wird (Schritt S204). Wenn das Anordnungsmuster P, das solch einen Gegenstandordnungsvorgang ermöglicht, gefunden ist, wird das gefundene Anordnungsmuster P ausgegeben und der Verarbeitungsvorgang beendet (Schritt S205).
22 veranschaulicht einen Verarbeitungsablauf, bei dem der Informationsverwaltungsabschnitt 92A der ersten Steuervorrichtung 40A Informationen des Gegenstands M auswählt, die anschließend zu verarbeiten sind, und die Informationen des Gegenstands M an den Vorgangsausführungsabschnitt 98A ausgibt. In Schritt S300 empfängt der Informationsverwaltungsabschnitt 92A vom Anordnungsmusterbestimmungsabschnitt 94 Informationen über das Anordnungsmuster P für den nächsten Ordnungsvorgang und Informationen über die Gegenstände M, die in Übereinstimmung mit dem Anordnungsmuster P bewegt werden, und über die Bewegungsreihenfolge der Gegenstände M. Der Informationsverwaltungsabschnitt 92A hat die Anzahl an Gegenständen M, die den Arbeitsbereich des ersten Roboters 12A passiert haben (d. h., die Anzahl weitergegebener Gegenstände), die Anzahl an Gegenständen, die dem Ordnungsvorgang unterworfen wurden, der vom ersten Roboter 12A unter den weitergegebenen Gegenständen ausgeführt wurde (d. h., die Anzahl geordneter Gegenstände) und die Anzahl an Gegenständen, die als der Bezugsgegenstand Ma ausgewählt wurden und daher unter den weitergegebenen Gegenständen nicht bewegt wurden (d. h., die Anzahl unbewegter Gegenstände) aufgezeichnet. Im Vorgangsinhaltfestlegungsabschnitt 96A wird das Vorgangsverhältnis zwischen dem ersten Roboter 12A und dem zweiten Roboter 12B im Voraus festgelegt. Der Informationsverwaltungsabschnitt 92A fokussiert sich auf den Gegenstand M, der zuerst zu bewegen ist, gemäß dem nächsten Anordnungsmuster P und vergleicht ein vorbestimmtes Vorgangsverhältnis mit einem Verhältnis der Anzahl geordneter Gegenstände mit einer Differenz zwischen der Anzahl weitergegebener Gegenstände und der Anzahl unbewegter Gegenstände (d. h., Anzahl weitergegebener Gegenstände – (minus) Anzahl unbewegter Gegenstände).
Vorausgesetzt, dass ein einzelner Roboter 12 einen Gegenstandordnungsvorgang gemäß einem einzelnen Anordnungsmuster P in einem Fall abschließt, in dem der erste Roboter 12A den fokussierten Gegenstand M, der zuerst in Übereinstimmung mit dem nächsten Anordnungsmuster P zu bewegen ist, nicht bewegt, wird in diesem Zusammenhang der Gegenstand M, der nach dem fokussierten Gegenstand M in der durch den Anordnungsmusterbestimmungsabschnitt 94 bestimmten Gegenstandbewegungsreihenfolge zu bewegen ist, auch nicht durch den ersten Roboter 12A bewegt. Daher wird beim Ausführen des obigen Vergleichs die Anzahl weitergegebener Gegenstände durch Hinzufügen der Anzahl an Gegenständen Mb, die in Übereinstimmung mit dem nächsten Anordnungsmuster P zu bewegen sind, zur Anzahl an Gegenständen M, die tatsächlich den Arbeitsbereich des ersten Roboters 12A passierten, vorbereitet. Wenn das Resultat des Vergleichs anzeigt, dass das Verhältnis der Anzahl geordneter Gegenstände nicht das Vorgangsverhältnis überschreitet, wird der fokussierte Gegenstand M als ein Gegenstand ausgewählt, der durch den ersten Roboter 12A zu bewegen ist, und der erste Roboter 12A führt den Ordnungsvorgang aus, bis der Gegenstandordnungsvorgang gemäß dem Anordnungsmuster P abgeschlossen ist. Wenn andererseits das Verhältnis der Anzahl geordneter Gegenstände das Vorgangsverhältnis überschreitet, selbst wenn der erste Roboter 12A den fokussierten Gegenstand M nicht bewegt, wird der fokussierte Gegenstand M nicht als ein Gegenstand ausgewählt, der durch den ersten Roboter 12A zu bewegen ist. Wenn der erste Roboter 12A den Gegenstandordnungsvorgang gemäß dem Anordnungsmuster P abschließt, wird der anschließend zu bewegende Gegenstand M fokussiert und der oben beschriebene Vergleich daran ausgeführt.
In einem Fall, in dem das Vorgangsverhältnis zwischen den ersten und zweiten Robotern 12A und 12B auf 1:0 festgelegt ist, wird das Verhältnis der Anzahl geordneter Gegenstände zur Differenz zwischen der Anzahl weitergegebener Gegenstände und der Anzahl unbewegter Gegenstände beispielsweise als ein interner Vorgang auf 1:1 festgelegt (d. h., als ein Verarbeitungsvorgang, der vom Informationsverwaltungsabschnitt 92A ausgeführt wird) und daher führt der erste Roboter 12A den Ordnungsvorgang bis zu einer Vorgangseffizienzgrenze davon aus. Andererseits führt der zweite Roboter 12B den Ordnungsvorgang in Bezug auf einen Gegenstand M aus, der die Vorgangseffizienzgrenze des ersten Roboters 12A überschreitet und einen Gegenstand M, der zum gleichen Anordnungsmuster P gehört wie das des überschreitenden Gegenstands M und nachfolgend am überschreitenden Gegenstand M in der Bewegungsreihenfolge. In einem Fall, in dem das Vorgangsverhältnis zwischen den ersten und zweiten Robotern 12A und 12B auf 1:1 festgelegt ist, wird das Verhältnis der Anzahl geordneter Gegenstände zur Differenz zwischen der Anzahl weitergegebener Gegenstände und der Anzahl unbewegter Gegenstände als interner Vorgang auf 2:1 festgelegt und daher führen die ersten und zweiten Roboter 12A und 12B den Ordnungsvorgang im gleichen Verhältnis aus.
In Schritt S301 gibt der Informationsverwaltungsabschnitt 92A an den Vorgangsausführungsabschnitt 98A Informationen über den ausgewählten Gegenstand M zusammen mit Informationen zum entsprechenden Musterelement aus. Der Vorgangsausführungsabschnitt 98A steuert den ersten Roboter 12A, um den ausgewählten Gegenstand M zur Position des entsprechenden Musterelements zu bewegen. Wenn die Bewegung des Gegenstands abgeschlossen ist, wird ein Vorgangsabschluss-Flag als eine der Informationen des Musterelements des Anordnungsmusters P gesetzt.
23 veranschaulicht einen Verarbeitungsablauf, der separat von dem in 22 veranschaulichten Verarbeitungsvorgang periodisch vom Informationsverwaltungsabschnitt 92A ausgeführt wird. In Schritt S402 aktualisiert der Informationsverwaltungsabschnitt 92A die aktuelle Position des Gegenstands M, basierend auf der Differenz zwischen einem Erkennungswert (oder den Förderinformationen Dm) vom Förderersensor 34 in einem Augenblick, in dem der Bildsensor 14 ein Bild des Gegenstands M erfasst, und einem gegenwärtigen Erkennungswert (oder Förderinformationen Dm) vom Förderersensor 34. In einem Fall, in dem in Schritt S403 die aktuelle Position des Gegenstands M als außerhalb des vorbestimmten Arbeitsbereichs des ersten Roboters 12A bestimmt wird, werden die Informationen der Position oder der Position und Ausrichtung des Gegenstands M und der Wert des Förderersensors 34 im Augenblick des Erfassens, in Schritt S404, vom Informationsverwaltungsabschnitt 92A zum Informationsverwaltungsabschnitt 92B der zweiten Steuervorrichtung 40B übertragen. Die obigen Prozesse werden sequenziell für alle Gegenstände M ausgeführt (deren Anzahl „m” ist) (Schritte S400, S401 und S405).
Der Informationsverwaltungsabschnitt 92A aktualisiert auf eine ähnliche Art und Weise die aktuelle Position jedes Musterelements im erzeugten Anordnungsmuster P (Schritt S408). In einem Fall, in dem in Schritt S409 von dem Musterelement, das sich am weitesten Upstream befindet, im erzeugten Anordnungsmuster P bestimmt wird, dass es außerhalb des vorbestimmten Arbeitsbereichs des ersten Roboters 12A ist, werden die folgenden Informationen in Schritt S410 vom Informationsverwaltungsabschnitt 92A zum Informationsverwaltungsabschnitt 92B der zweiten Steuervorrichtung 40B übertragen; d. h., die Informationen der Positionen oder der Positionen und Ausrichtungen aller Musterelemente im Anordnungsmuster P, der Wert des Förderersensors 34 im Augenblick des Erfassens des Bildes des Bezugsgegenstands Ma im Anordnungsmuster P, die Gegenständebewegungsreihenfolge, die für die Musterelemente im Anordnungsmuster P bestimmt wurde, Informationen für das Verbinden von jedem Musterelement mit einem Gegenstand M und das Vorgangsabschluss-Flag. Die oben erwähnten Prozesse werden sequenziell für alle Anordnungsmuster P ausgeführt (deren Anzahl „p” ist) (Schritte S406, S407 und S411). Der Informationsverwaltungsabschnitt 92B der zweiten Steuervorrichtung 40B empfängt die vorstehenden Informationen vom Informationsverwaltungsabschnitt 92A der ersten Steuervorrichtung 40A und führt danach einen Verarbeitungsvorgang aus, der dem Verarbeitungsvorgang, der vom Informationsverwaltungsabschnitt 92A ausgeführt wurde, entspricht.
Die Gegenstandordnungsvorrichtung 30, welche die oben beschriebene Konfiguration aufweist, stellt einen Effekt analog dem vorstehend genannten Effekt der Gegenstandordnungsvorrichtung 10 in einem technischen Gebiet bereit, wobei der Roboter 12 (oder der erste Roboter 12A und der zweite Roboter 12B) mehrere Gegenstände M, die in einer Zufallsanordnung auf dem Förderer 32 angeordnet sind, in eine normale Anordnung auf dem Förderer 32 umordnet. Die Gegenstandordnungsvorrichtung 30 kann eine Konfiguration aufweisen, bei der der Roboter 12 (oder der erste Roboter 12A und der zweite Roboter 12B) arbeitet, während er der Förderbewegung des Förderers 32 folgt, und dadurch ist es möglich, die Effizienz des Ordnungsvorgangs für die Gegenstände M zu verbessern, ohne den Arbeitsbereich des Roboters 12 (oder des ersten Roboters 12A und des zweiten Roboters 12B) zu vergrößern. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Konfiguration begrenzt und der Roboter 12 (oder der erste Roboter 12A und der zweite Roboter 12B) kann mindestens eines aus der Aufnahmebewegung und der Ordnungsbewegung für den Gegenstand M in dem Zustand ausführen, in dem der Förderer 32 gestoppt ist. Es sollte beachtet werden, dass jede der Anzahl von Roboter 12 und der Anzahl von entsprechender Steuervorrichtung 40 nicht auf zwei begrenzt ist, sondern eins oder mindestens drei sein kann.
24 veranschaulicht eine Ausführungsform eines Gegenstandübertragungssystems 100 gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung. Das Gegenstandübertragungssystem 100 schließt die oben beschriebene Gegenstandordnungsvorrichtung 30 ein. Komponenten, die den Komponenten der Gegenstandordnungsvorrichtung 30 entsprechen, sind durch gemeinsame Bezugsnummern bezeichnet und die ausführlichen Beschreibungen davon werden nicht wiederholt.
Das Gegenstandübertragungssystem 100 schließt die Gegenstandordnungsvorrichtung 30 ein; eine Fördervorrichtung (102), die konfiguriert ist, mehrere Gegenstände M in einer normalen Anordnung zu befördern, wobei die Gegenstände nebeneinandergesetzt sind; und einen Übertragungsroboter 104, der konfiguriert ist, gemeinsam mehrere Gegenstände M, die durch die Gegenstandordnungsvorrichtung 30 in der normalen Anordnung geordnet sind, zu halten und die Gegenstände M zur Fördervorrichtung 102 zu übertragen. Das Gegenstandübertragungssystem 100 schließt weiter eine Steuervorrichtung 106 ein, die konfiguriert ist, den Übertragungsroboter 104 zu steuern. Die Steuervorrichtung 106 und die ersten und zweiten Steuervorrichtungen 40A und 40B können eine Datenkommunikation miteinander durch den Netzwerk-Hub 84 und das verdrahtete Kommunikationskabel 86 ausführen.
Die Fördervorrichtung 102 kann als ein Förderer konfiguriert sein, der ein bekanntes Förderelement, das fähig ist, ein Tablett 108 zu tragen, auf dem mehrere in einer normalen Anordnung M geordnete Gegenstände M angeordnet sind, und das Tablett in einer Richtung (eine Richtung eines Pfeils β in der Zeichnung) befördert und einen bekannten Antriebsmechanismus, der das Förderelement kontinuierlich oder periodisch antreibt, einschließt. In der veranschaulichten Ausführungsform ist die Gegenstandförderrichtung β der Fördervorrichtung 102 senkrecht zur Gegenstandförderrichtung α des Förderers 32 der Gegenstandordnungsvorrichtung 30. Die Fördervorrichtung 102 ist mit einem Förderersensor (z. B. ein Encoder) 110 ausgestattet, der fähig ist, eine Position oder eine Geschwindigkeit des Förderelements oder des Antriebsmechanismus zu erkennen. Förderinformationen der Fördervorrichtung 102, die vom Förderersensor 110 erhalten werden, werden in die Steuervorrichtung 106 eingegeben. Die Steuervorrichtung 106 kann mit den ersten und zweiten Steuervorrichtungen 40A und 40B kommunizieren und einen Ort auf dem Förderer 32 erkennen, auf dem die Gegenstände M durch den ersten und zweiten Roboter 12A und 12B geordnet werden. Die Steuervorrichtung 106 kann auch mit der ersten Steuervorrichtung 40A kommunizieren und den Wert des Förderersensors 34 erkennen. Der Übertragungsroboter 104, der mit der Steuervorrichtung 106 verbunden ist, arbeitet basierend auf den obigen Informationen, um die Gegenstände M gemeinsam zu halten, die auf dem Förderer 32 geordnet sind, während er dem Förderer 32 folgt. Nach dem Halten der geordneten Gegenstände ordnet der Übertragungsroboter 104 die gemeinsam gehaltenen Gegenstände M auf dem Tablett 108 an, das beispielsweise durch einen Fotozellensensor 112 erkannt wurde, der für die Fördervorrichtung 102 bereitgestellt ist, unter Verwendung der Förderinformationen, die von dem Förderersensor 110 erhalten wurden, während der Fördervorrichtung 102 gefolgt wird. Im veranschaulichten Beispiel können sechs Gegenstände M auf dem Tablett 108 angeordnet werden und der Übertragungsroboter 104 weist einen Greifer auf (nicht veranschaulicht), der sechs Gegenstände M halten kann. Der Greifer weist eine Konfiguration auf, die gleichzeitig und gemeinsam drei Gegenstände M halten kann. Der Übertragungsroboter 104 hält zwei Sätze von drei Gegenständen M (d. h., die Gegenständesätze MS), die auf dem Förderer 32 geordnet sind, und ordnet dann die Gegenständesätze MS auf dem Tablett 108 an.
Wenn die Gesamtzahl an Gegenständen M, die vom Übertragungsroboter 104 gehalten werden können, gleich dem positiven ganzzahligen Vielfachen der Anzahl an in der normalen Anordnung geordneten Gegenständen M festgelegt ist, kann der Übertragungsroboter 104, mindestens einen Gegenstandsatz MS zur Fördervorrichtung 102 durch eine einzelne Übertragungsbewegung übertragen, indem er Haltebewegungen wiederholt mehrere Male ausführt, deren Anzahl gleich der mehreren Anzahl ist. Der Übertragungsroboter 104 ist jedoch nicht auf die obige Konfiguration begrenzt, sondern kann konfiguriert sein, die Gegenstände M halten zu können, deren Anzahl mindestens die Anzahl an in der normalen Anordnung geordneten Gegenstand M ist. In einem Fall, in dem der Übertragungsroboter 104 die Gegenstände M halten kann, deren Anzahl der Anzahl an geordneten Gegenständen M plus 1 (eins) entspricht, kann der Übertragungsroboter 104 beispielsweise eine Haltebewegung zum gemeinsamen Halten eines einzelnen Gegenstandsatzes MS, der auf dem Förderer 32 geordnet ist, ausführen, und eine Haltebewegung für das Halten eines einzelnen Gegenstands M in einem anderen Gegenstandsatz MS, der auf dem Förderer 32 geordnet ist, und danach die gehaltenen Gegenstände M, deren Anzahl der geordneten Anzahl an Gegenständen M plus 1 (eins) entspricht, übertragen.
Die Steuervorrichtung 106 weist eine Hardwarekonfiguration auf, die der vorstehend genannten Hardwarekonfiguration (10 oder 11) der Steuervorrichtung 12 entspricht.
Jedoch ist die Steuervorrichtung 106 nicht mit der Kamera 36 verbunden und schließt daher nicht den Bildbearbeitungsabschnitt 44 ein. Die Steuervorrichtung 106 ist weiter mit dem Fotozellensensor 112 über eine I/O-Schnittstelle 66 verbunden und kann daher Informationen vom Fotozellensensor 112 empfangen.
25 ist ein Funktionsdiagramm, das Verarbeitungseinheiten veranschaulicht, die Informationen, die mit dem Gegenstand M und dem Anordnungsmuster P in Zusammenhang stehen, in den ersten und zweiten Steuervorrichtungen 40A und 40B sowie der Steuervorrichtung 106 adressieren. Pfeile in der Zeichnung stellen Flüsse der Informationen in Zusammenhang mit dem Gegenstand M, einem Tablett, auf dem der Gegenstand M angeordnet ist, und dem Anordnungsmuster P dar.
Wie veranschaulicht in 25 schließt die Steuervorrichtung 106 einen Anordnungsformfestlegungsabschnitt 88C, einen Informationsverwaltungsabschnitt 92C, einen Vorgangsinhaltfestlegungsabschnitt 96C und einen Vorgangsausführungsabschnitt 98C ein, die jeweils den Anordnungsformfestlegungsabschnitten 88A und 88B, den Informationsverwaltungsabschnitten 92A und 92B, den Vorgangsinhaltfestlegungsabschnitten 96A und 96B und den Vorgangsausführungsabschnitten 98A und 98B von den ersten und zweiten Steuervorrichtungen 40A und 40B entsprechen. Die vorstehend genannte Anordnungsform kann in irgendeinem der Anordnungsformfestlegungsabschnitte 88A, 88B und 88C festgelegt sein. Die Daten der Musterelemente in der Anordnungsform, die in irgendeinem der Anordnungsformfestlegungsabschnitte 88A, 88B und 88C definiert ist, können zu der bzw. den anderen Anordnungsformfestlegungsabschnitten 88A, 88B und 88C durch Kommunikation gesendet werden, und dadurch sind die Musterelemente in der Anordnungsform auch in dem bzw. den anderen Anordnungsformfestlegungsabschnitten 88A, 88B und 88C definiert.
Die Steuervorrichtung 106 schließt weiter einen Tabletterkennungsabschnitt 114 ein, der konfiguriert ist, einen Erkennungsvorgang für das Tablett 108 auf der Fördervorrichtung 102 auszuführen. Der Übertragungsroboter 104 führt eine Haltebewegung aus, um sequenziell zwei Sätze von geordneten Gegenständen M zu halten und ordnet danach gemeinsam die gehaltenen Gegenstände M auf dem Tablett 108 an, das durch den Tabletterkennungsabschnitt 114 erkannt wurde. Der Tabletterkennungsabschnitt 114 wird durch eine Eingabe vom Fotozellensensor 112 ausgelöst, sodass er das Tablett 108 erkennt. Sobald das Tablett 108 erkannt wurde, überträgt der Tabletterkennungsabschnitt 114 zum Informationsverwaltungsabschnitt 92C Informationen eines erkannten Wertes des Förderersensors 110 der Fördervorrichtung 102 im Augenblick des Erkennens des Tabletts 108. Der Informationsverwaltungsabschnitt 92C ist konfiguriert, zuvor die Position des Fotozellensensors 112 oder die Bewegungsrichtung der Fördervorrichtung 102 mit dem Roboterkoordinatensystem des Übertragungsroboters 104 zu verbinden, und kann dadurch die Position des Tabletts 108 im Roboterkoordinatensystem unter Verwendung des Werts des Förderersensors 110 im Augenblick der Tabletterkennung erkennen, die vom Tabletterkennungsabschnitt 114 empfangen wurde. Der Informationsverwaltungsabschnitt 92C kann auch, den Wert der Position oder der Position und Ausrichtung des Musterelements im Anordnungsmuster P vom Informationsverwaltungsabschnitt 92B der zweiten Steuervorrichtung 40B erhalten. Der Übertragungsroboter 104 kann die vorstehend beschriebenen gemeinsamen Halte- und Übertragungsbewegungen für die Gegenstände M unter Verwendung der vorstehend genannten Informationen ausführen.
Der Vorgangsinhalt, wie die Anzahl an Sätzen von geordneten Gegenständen M, die vom Förderer 32 aufgenommen und auf dem Tablett 108 auf der Fördervorrichtung 102 durch den Übertragungsroboter 104 angeordnet wurden, kann zuvor durch den Vorgangsinhaltfestlegungsabschnitt 96C festgelegt werden. Alternativ kann der Vorgangsinhalt des Übertragungsroboters 104 durch irgendeinen der Vorgangsinhaltfestlegungsabschnitte 96A und 96B der ersten und zweiten Steuervorrichtungen 40A und 40B festgelegt und von den Vorgangsinhaltfestlegungsabschnitten 96A, 96B und 96C gemeinsam benutzt werden.
26 veranschaulicht einen Verarbeitungsablauf, der ausgeführt wird, wenn der Informationsverwaltungsabschnitt 92C der Steuervorrichtung 106 Informationen vom Informationsverwaltungsabschnitt 92B von der zweiten Steuervorrichtung 40B empfängt. In Schritt S500 empfängt der Informationsverwaltungsabschnitt 92C die folgenden Informationen vom Informationsverwaltungsabschnitt 92B von der zweiten Steuervorrichtung 40B; d. h., die Informationen der Position oder der Position und Ausrichtung des Gegenstands M, der Wert des Förderersensors 34 im Augenblick des Erfassens des Bildes des Gegenstands, die Informationen über die Position oder die Position und Ausrichtung jedes Musterelements im Anordnungsmuster P, die Gegenständebewegungsreihenfolge, die für die Musterelemente im Anordnungsmuster P bestimmt wurde, Informationen für das Verbinden von jedem Musterelement mit einem Gegenstand M, der Wert des Förderersensors 34 im Augenblick des Erfassens des Bildes des Bezugsgegenstands Ma im Anordnungsmuster P und das Vorgangsabschluss-Flag. In Schritt S501 überträgt der Informationsverwaltungsabschnitt 92C zum Vorgangsausführungsabschnitt 98C Informationen über die repräsentative Position oder die repräsentative Position und Ausrichtung (z. B., das Musterelement P1 in 3) des abgeschlossenen Anordnungsmusters P, von dem alle Musterelemente mit den Vorgangsabschluss-Flags bereitgestellt werden. Der Vorgangsausführungsabschnitt 98C 20 führt das gemeinsame Halten der Gegenstände M, die gemäß dem abgeschlossenen Anordnungsmuster P geordnet sind, basierend auf den Informationen, die vom Informationsverwaltungsabschnitt 92C empfangen wurden, aus. Im Vorgangsinhaltfestlegungsabschnitt 96C wird die Anzahl an Gegenstandsätzen MS, die sequenziell und gemeinsam zu halten ist, im Voraus bestimmt. Der Vorgangsausführungsabschnitt 98C wiederholt das gemeinsame Halten für die vorgesehene Anzahl an Malen. Der Übertragungsroboter 104 ordnet die gemeinsam gehaltenen Gegenstände M gemeinsam auf dem Tablett 108, das durch den Tabletterkennungsabschnitt 114 erkannt wurde.
Im Gegenstandübertragungssystem 100, das die vorstehend beschriebene Konfiguration aufweist, ist es für den Übertragungsroboter 104 möglich, die vorbestimmte Anzahl (definiert durch die Anordnungsform) von Gegenständen M, die in der normalen Anordnung auf dem Förderer 32 durch die Gegenstandordnungsvorrichtung 30 geordnet sind, gemeinsam zu halten und sie zur Fördervorrichtung 102 in Form des geordneten Gegenstandsatzes MS zu übertragen Bei einer Systemkonfiguration, bei der die Fördervorrichtung 102 mehrere Gegenstände M nebeneinander in der normalen Anordnung befördern muss, muss der Übertragungsroboter 104 keine Funktion zum Ordnen der Gegenstände M aufweisen, und daher ist es möglich, die Effizienz beim Übertragungsvorgang zu verbessern. Der Übertragungsroboter 104 kann eine Universalkonfiguration aufweisen, solange ein Greifer, der fähig ist, eine vorbestimmte Anzahl an geordneten Gegenständen M gemeinsam zu halten, am Übertragungsroboter 104 anbringbar ist.
Andererseits weisen die ersten und zweiten Roboter 12A und 12B, die im Gegenstandübertragungssystem 100 bereitgestellt sind, eine Konfiguration zum ausschließlichen Ausführen des vorstehend genannten Gegenstandordnungsvorgangs auf, und sie müssen keine Funktion aufweisen, um die Gegenstände M, die in der normalen Anordnung geordnet sind, zur Fördervorrichtung 102 zu übertragen. Dementsprechend ist es möglich, die Arbeitsbereiche der ersten und zweiten Roboter 12A und 12B auf Arbeitsbereiche einzuschränken, die ausschließlich für den Gegenstandordnungsvorgang vorgesehen sind, und daher verglichen mit dem Übertragungsroboter 104 einen verkleinerten Roboter für jeden der ersten und zweiten Roboter 12A und 12B zu verwenden.
Das Gegenstandübertragungssystem 100 schließt den Roboter 12 (die ersten und zweiten Roboter 12A und 12B), der ausschließlich für den Gegenstandordnungsvorgang vorgesehen ist, und den Übertragungsroboter 104, der ausschließlich für den Gegenstandübertragungsvorgang vorgesehen ist, ein, sodass es möglich ist, die relative Anordnung des Förderers 32 und der Fördervorrichtung 102 frei zu konzipieren. Bei einer Systemkonfiguration, bei der beispielsweise mehrere Roboter am Ausführen des Gegenstandübertragungsvorgangs von dem Förderer 32 zur Fördervorrichtung 102 beteiligt sind, wird bevorzugt, den Förderer 32 und die Fördervorrichtung 102 parallel anzuordnen und sicherzustellen, dass die Roboter den Gegenstandübertragungsvorgang dazwischen ausführen. Dagegen ist es im Gegenstandübertragungssystem 100 für den Übertragungsroboter 104 möglich, den Gegenstandübertragungsvorgang trotz der Tatsache, dass der Förderer 32 und die Fördervorrichtung 102 eine relative Anordnung aufweisen, um die Gegenstände in den Richtungen senkrecht zueinander wie veranschaulicht zu befördern, reibungslos auszuführen.
Der Übertragungsroboter 104 ist konfiguriert, der Förderbewegung sowohl vom Förderer 32 als auch der Fördervorrichtung 102 zu folgen, sodass es möglich ist, die Effizienz beim Übertragungsvorgang für Gegenstände M zu verbessern, ohne den Arbeitsbereich des Übertragungsroboters 104 zu vergrößern. Jedoch ist der Übertragungsroboter 104 nicht auf die obige Konfiguration begrenzt, sondern kann konfiguriert sein, den Übertragungsvorgang für die Gegenstände M in einem Zustand ausführen, in dem der Förderer 32 oder die Fördervorrichtung 102 gestoppt ist.
Das Gegenstandübertragungssystem 100 kann eine Gegenstandordnungsvorrichtung einschließen, die keinen Förderer einschließt, anstatt der Gegenstandordnungsvorrichtung 30, die den Förderer 32 einschließt. Es sollte beachtet werden, dass jede von der Anzahl von Übertragungsroboter 104 und der Anzahl von der entsprechenden Steuervorrichtung 106 nicht auf eins begrenzt ist, sondern mindestens zwei sein kann.
Daher ist es gemäß dem Gegenstandübertragungssystem 100 möglich, aufgrund der Generalisierung des Übertragungsroboters 104 und des Verkleinerns des Gegenstandordnungsroboters 12 Kosten für das Einrichten des Systems zu reduzieren und den Freiheitsgrad im Konzipieren der relativen Anordnung von Systemkomponenten wie einem Förderer oder einem Roboter zu vergrößern.
Die obigen charakteristischen Effekte, die durch das Gegenstandübertragungssystem 100 bereitgestellt werden, werden auch in einer Systemkonfiguration bereitgestellt, die eine Gegenstandordnungsvorrichtung einschließt, welche einen allgemeinen Gegenstandordnungsvorgang ausführt anstelle der Gegenstandordnungsvorrichtung 30. Die Gegenstandordnungsvorrichtung, die den allgemeinen Gegenstandordnungsvorgang ausführt, kann eine Konfiguration aufweisen, bei der beispielsweise der Gegenstandordnungsvorgang in Bezug auf ein normales Anordnungsmuster P ausgeführt wird, das dem alternativen Anordnungsmuster PA im Freiraum S wie gezeigt in den 19 und 20 entspricht. Bei diesem Gegenstandordnungsvorgang ist es nicht erforderlich, den Bezugsgegenstand Ma selektiv zu bestimmen, und alle der mehreren Gegenstände M, die auf dem Förderer 32 in der Zufallsanordnung angeordnet sind, werden sequenziell zum Freiraum S bewegt und gemäß dem normalen Anordnungsmuster P in die normale Anordnung umgeordnet. Eine Ausführungsform der generalisierten Gegenstandordnungsvorrichtung kann eine folgende Konfiguration wie gezeigt in 27 aufweisen.
Insbesondere umfasst ein Gegenstandübertragungssystem 200, das konfiguriert ist, mehrere Gegenstände M zu ordnen, um die Gegenstände von einer Zufallsanordnung in eine normale Anordnung umzuordnen und danach die geordneten Gegenstände zu übertragen:
einen Förderer 202, der konfiguriert ist, einen Gegenstand M zu befördern;
einen Förderersensor 204, der konfiguriert ist, Förderinformationen Dm des Förderers 202 zu erhalten;
einen Ordnungsroboter 206, der konfiguriert ist, mehrere Gegenstände M umzuordnen, die auf dem Förderer 202 in einer Zufallsanordnung angeordnet sind, um die Gegenstände auf dem Förderer 202 zu ordnen;
einen Bildsensor 208, der konfiguriert ist, Positionsinformationen Dp von jedem der mehreren Gegenstände M zu erhalten, die auf dem Förderer 202 in der Zufallsanordnung angeordnet sind;
einen Anordnungsmustererzeugungsabschnitt 210, der konfiguriert ist, ein Anordnungsmuster P auf dem Förderer 202 unter Verwendung der Positionsinformationen Dp und der Förderinformationen Dm zu erzeugen, wobei das Anordnungsmuster P mehrere Musterelemente in einer vorbestimmten normalen Anordnung einschließt und jedes Musterelement eine Position eines Gegenstands darstellt;
einen Aufnahmebewegungserzeugungsabschnitt 212, der konfiguriert ist, eine Aufnahmebewegung des Ordnungsroboters 206 unter Verwendung der Positionsinformationen Dp und der Förderinformationen Dm zu erzeugen, wobei der Ordnungsroboter 206 konfiguriert ist, durch die Aufnahmebewegung einen Gegenstand M vom Förderer 202 aufzunehmen;
einen Ordnungsbewegungserzeugungsabschnitt 214, der konfiguriert ist, eine Ordnungsbewegung des Ordnungsroboters 206 unter Verwendung der Förderinformationen Dm zu erzeugen, wobei der Ordnungsroboter 206 konfiguriert ist, durch die Ordnungsbewegung den vom Förderer 202 durch die Aufnahmebewegung aufgenommenen Gegenstand in einer Position auf dem Förderer 202 gemäß dem Anordnungsmuster P anzuordnen;
einen Ordnungsrobotersteuerungsabschnitt 216, der konfiguriert ist, die Aufnahmebewegung und die Ordnungsbewegung des Ordnungsroboters 206 zu steuern;
eine Fördervorrichtung 218, die konfiguriert ist, mehrere Gegenstände M in einer normalen Anordnung zu befördern, bei der die Gegenstände M nebeneinandergesetzt sind;
einen Übertragungsroboter 220, der konfiguriert ist, gemeinsam mehrere Gegenstände M, die auf dem Förderer 202 in der normalen Anordnung durch den Ordnungsroboter 206 geordnet sind, zu halten und die Gegenstände M zur Fördervorrichtung 218 zu übertragen;
einen Bewegungserzeugungsabschnitt für das gemeinsame Halten 222 (der dem Vorgangsinhaltfestlegungsabschnitt 96C entspricht, der in 25 dargestellt ist), der konfiguriert ist, eine gemeinsame Haltebewegung des Übertragungsroboters 220 unter Verwendung von Ordnungsbewegungssteuerinformationen Dc, die vom Ordnungsrobotersteuerabschnitt 216 erhalten wurden, zu erzeugen, wobei der Übertragungsroboter 220 konfiguriert ist, durch die gemeinsame Haltebewegung die Gegenstände M gemeinsam zu halten und sie vom Förderer 202 aufzunehmen; und
einen Übertragungsrobotersteuerungsabschnitt 224, der konfiguriert ist, die Bewegung des gemeinsamen Haltens des Übertragungsroboters 206 zu steuern.
28 ist ein Funktionsdiagramm, das eine Konfiguration einer Gegenstandordnungsvorrichtung 120 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die Gegenstandordnungsvorrichtung 120 ist konfiguriert, mehrere Gegenstände M durch einen Roboter 12 zu ordnen, um die Gegenstände von einer Zufallsanordnung in eine normale Anordnung umzuordnen. Speziell ist die Gegenstandordnungsvorrichtung 120 konfiguriert, mehrere Gegenstände M in einer dreidimensionalen normalen Anordnung ordnen zu können, bei der die Gegenstände M übereinander angeordnet sind anstatt der zweidimensionalen normalen durch die vorstehend genannte Gegenstandordnungsvorrichtung erreichten Anordnung. Zu diesem Zweck schließt die Gegenstandordnungsvorrichtung 120 den Kollisionsbeurteilungsabschnitt 18 nicht ein. Die Gegenstandordnungsvorrichtung 120 weist im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie die Gegenstandordnungsvorrichtung 10 auf, außer dass der Kollisionsbeurteilungsabschnitt 18 nicht bereitgestellt ist. Komponenten, die den Komponenten der Gegenstandordnungsvorrichtung 10 entsprechen, sind mit den gleichen Bezugsnummern bezeichnet und die ausführlichen Beschreibungen davon werden nachfolgend nicht wiederholt.
Die Gegenstandordnungsvorrichtung 120 schließt einen Roboter 12 ein, der konfiguriert ist, einen Gegenstand M zu halten; einen Bildsensor 14, der konfiguriert ist, Positionsinformationen Dp von jedem von mehreren in einer Zufallsanordnung M angeordneten Gegenständen zu erhalten; einen Anordnungsmustererzeugungsabschnitt 16, der konfiguriert ist in einer virtuellen Weise ein Anordnungsmuster P unter Verwendung von Positionsinformationen Dp zu erzeugen, wobei das Anordnungsmuster P mehrere Musterelemente in einer vorbestimmten normalen Anordnung einschließt und jedes Musterelement, eine Position eines Gegenstands M auf solche Art und Weise darstellt, dass ein erstes Musterelement, das irgendeines der mehreren Musterelemente ist, mit einer Position eines Bezugsgegenstands Ma, der irgendeiner der mehreren Gegenstände M ist, die in der Zufallsanordnung angeordnet sind, übereinstimmt; einen Aufnahmebewegungserzeugungsabschnitt 20, der konfiguriert ist eine Aufnahmebewegung des Roboters 12 unter Verwendung der Positionsinformationen Dp zu erzeugen, wobei der Roboter 12 konfiguriert ist, durch die Aufnahmebewegung einen anderen Gegenstand Mb als den Bezugsgegenstand Ma aufzunehmen; einen Ordnungsbewegungserzeugungsabschnitt 22, der konfiguriert ist, eine Ordnungsbewegung des Roboters 12 zu erzeugen, wobei der Roboter 12 konfiguriert ist, durch die Ordnungsbewegung den Gegenstand Mb, der durch die Aufnahmebewegung aufgenommen wurde, in einer Position neben dem Bezugsgegenstand Ma gemäß dem Anordnungsmuster P anzuordnen; und einen Robotersteuerungsabschnitt 24, der konfiguriert ist, die Aufnahmebewegung und die Ordnungsbewegung des Roboters 12 zu steuern.
Der Gegenstand M kann unterschiedlich geformt und dimensioniert sein. Die Gegenstände M, die verschiedene Formen und Größen aufweisen, oder die Gegenstände M, die die gleiche Form und Größe aufweisen, können in der Zufallsanordnung angeordnet sein. Die „Zufallsanordnung” bedeutet eine Anordnung, bei der die Gegenstände M zufällig angeordnet sind und es nicht beabsichtigt ist, dass sie in einer bestimmten Form angeordnet sind. Insbesondere bedeutet die Zufallsanordnung, dass in einer zweidimensionalen Ausdehnung (z. B. in einem Bild, das vom Bildsensor 14 erhalten wurde), die durch Ansehen der mehreren Gegenstände M von direkt oberhalb definiert ist, die entsprechenden Gegenstände M verschiedene Positionen und Ausrichtungen annehmen. Im Gegensatz dazu bedeutet die „normale Anordnung”, die durch die Gegenstandordnungsvorrichtung 120 erreicht wird, eine Anordnung, bei der die mehreren Gegenstände M übereinander gemäß einer bestimmten Regel in der dritten Dimension angeordnet sind (d. h., in einer Höhenrichtung) relativ zur vorstehend erwähnten zweidimensionalen Ausdehnung. In der normalen Anordnung können die Ausrichtungen (oder die Richtungen) der entsprechenden Gegenstände M identisch sein oder sie können sich voneinander unterscheiden.
Der Anordnungsmustererzeugungsabschnitt 16 der Gegenstandordnungsvorrichtung 120 kann das Anordnungsmuster P basierend auf einer Anordnungsform erzeugen, wobei die Anordnungsform konfiguriert ist, jedes der mehreren Musterelemente durch einen Koordinatenwert in einem vorbestimmten Musterkoordinatensystem in der gleichen Weise wie der Anordnungsmustererzeugungsabschnitt 16 der Gegenstandordnungsvorrichtung 10 zu definieren. Der Roboter 12 arbeitet gemäß dem erzeugten Anordnungsmuster P, um die mehreren Gegenstände M von der Zufallsanordnung in die normale Anordnung umzuordnen, bei der die Gegenstände M übereinander angeordnet sind. In der Gegenstandordnungsvorrichtung 120 wird irgendeiner der mehreren in der Zufallsanordnung angeordneten Gegenstände M als der Bezugsgegenstand Ma festgelegt (28) und der Roboter 12 arbeitet, sodass er den Bezugsgegenstand Ma nicht bewegt, sondern den anderen Gegenstand Mb (28) in einer Position neben und auf dem Bezugsgegenstand Ma anordnet.
Die 29A bis 29C veranschaulichen schematisch ein Beispiel des Anordnungsmusters P, das durch den Anordnungsmustererzeugungsabschnitt 16 der Gegenstandordnungsvorrichtung 120 erzeugt wurde. Das Anordnungsmuster P, das in den 29A bis 29C veranschaulicht ist, weist eine Konfiguration auf, um den Roboter 12 zu veranlassen, drei Gegenstände M in einer dreigestaffelten Form zu ordnen, sodass sie die identische Ausrichtung annehmen. Wie in 29A veranschaulicht weist die Anordnungsform, die für das Erzeugen des Anordnungsmusters P verwendet wird, eine Konfiguration auf, bei der in einem dreidimensionalen Musterkoordinatensystem 26' die Musterelemente P1, P2 und P3 entsprechend durch die Koordinatenwerte (0, 0, 0), (0, 0, Z1) und (0, 0, Z2) und einen relativen Rotationswinkel R (0° 0° 0°) definiert sind. 29B veranschaulicht das Anordnungsmuster P, das die somit definierten Musterelemente P1, P2 und P3 einschließt, zusammen mit den Koordinatenachsen X und Y des Musterkoordinatensystems 26'. 29C veranschaulicht ebenfalls das Anordnungsmuster P, das die somit definierten Musterelemente P1, P2 und P3 einschließt, zusammen mit den Koordinatenachsen X und Z des Musterkoordinatensystems 26'. Der Roboter 12 arbeitet, um die drei Gegenstände M, die in der Zufallsanordnung angeordnet sind, in eine normale Anordnung gemäß dem Anordnungsmuster P der 29B und 29C umzuordnen, bei dem die Gegenstände M konzentrisch übereinander gestapelt sind in der identischen Ausrichtung wie veranschaulicht in den 29B und 29C. Im veranschaulichten Beispiel sind die drei Gegenstände M durch Positionieren oder Ausrichten der geometrischen Mitten der zweidimensionalen äußeren Formen (Kreisen) der Gegenstände M an den Musterelementen P1, P2, P3 in der normalen Anordnung angeordnet.
Die Gegenstandordnungsvorrichtung 120 kann konfiguriert sein, nicht die Ausrichtung jedes Gegenstands M zu berücksichtigen, wenn die Gegenstände M in der normalen Anordnung geordnet sind. In dieser Konfiguration weist das Anordnungsmuster P, das durch den Anordnungsmustererzeugungsabschnitt 16 erzeugt wurde, keinen relativen Rotationswinkel R auf, der für jedes Musterelement in der Anordnungsform festgelegt ist.
In dem Beispiel, das in den 29A bis 29B veranschaulicht ist, wird ein erstes Musterelement, das irgendeines der mehreren durch die Anordnungsform definierten Musterelemente ist, festgelegt, sodass es mit der Position (oder der Position und Ausrichtung in einem Fall, in dem der relative Rotationswinkel R des Musterelements bestimmt ist) des Bezugsgegenstands Ma übereinstimmt, der irgendeiner der mehreren in der Zufallsanordnung M angeordneten Gegenstände ist, sodass die anderen zweiten durch die Anordnungsform definierten Musterelemente in der normalen Anordnung (d. h., der gestapelten Form) in Bezug auf das erste Musterelement geordnet sind, und dadurch wird das Anordnungsmuster P erzeugt. Der Roboter 12 ordnet die anderen Gegenstände Mb, sodass sie mit den zweiten Musterelementen gemäß dem Anordnungsmuster P übereinstimmen. Auf diese Weise werden die mehreren Gegenstände M in der normalen Anordnung (d. h., der gestapelten Form) gemäß dem Anordnungsmuster P geordnet.
Das Musterkoordinatensystem 26', das in der Anordnungsform verwendet wird, kann in jeder Position und in jeder Ausrichtung festgelegt werden. Der Koordinatenwert (X, Y, Z) und der relative Rotationswinkel R, die jedes Musterelement definieren, werden entsprechend der Position und Ausrichtung des Musterkoordinatensystems 26' definiert. In der Gegenstandordnungsvorrichtung 120 wird das Anordnungsmuster P an dem Standort erzeugt, wo die mehreren Gegenstände M in der normalen Anordnung wie oben beschrieben basierend auf dem Bezugsgegenstand Ma geordnet werden sollen, der bereits angeordnet wurde, und dadurch wird die Position und Ausrichtung des Musterkoordinatensystems des Anordnungsmusters P an dem Standort erhalten. Das Musterkoordinatensystem 26', das in der Anordnungsform verwendet wird, wird in das Musterkoordinatensystem des erzeugten Anordnungsmusters P umgewandelt, und dadurch wird eine tatsächliche Position oder eine Position in einem Roboterkoordinatensystem (oder Position und Ausrichtung, in einem Fall, in dem der relative Rotationswinkel R bestimmt ist) des Musterelements an dem Standort (d. h., der Gegenstand M) bestimmt.
In der Gegenstandordnungsvorrichtung 120 kann der Anordnungsmustererzeugungsabschnitt 16 irgendeinen der mehreren Gegenstände M, die in der Zufallsanordnung angeordnet sind, als den Bezugsgegenstand Ma geeignet auswählen, ohne die Kollision zwischen den Gegenständen M zu berücksichtigen, wenn das Anordnungsmuster P am Standort erzeugt wird. In der Gegenstandordnungsvorrichtung 120 kann der Aufnahmebewegungserzeugungsabschnitt 20 die Aufnahmebewegung erzeugen, um den Roboter 12 zu veranlassen, jeden anderen Gegenstand Mb als den Bezugsgegenstand M unter den mehreren Gegenständen M, die in der Zufallsanordnung angeordnet sind, geeignet auszuwählen und aufzunehmen, ohne die Kollision zwischen den Gegenständen M zu berücksichtigen. In der Gegenstandordnungsvorrichtung 120 kann der Ordnungsbewegungserzeugungsabschnitt 22 die Ordnungsbewegung erzeugen, sodass der Roboter 12 veranlasst wird, die aufgenommenen Gegenstände Mb oben auf dem Bezugsgegenstand Ma in einer geeigneten Reihenfolge zu stapeln, ohne die Kollision zwischen den Gegenständen M zu berücksichtigen. In der Gegenstandordnungsvorrichtung 120 steuert der Robotersteuerungsabschnitt 24 die Aufnahmebewegung, die durch den Aufnahmebewegungserzeugungsabschnitt 20 erzeugt wird, und die Ordnungsbewegung, die durch den Ordnungsbewegungserzeugungsabschnitt 22 erzeugt wird, und veranlasst dadurch den Roboter 12 geeignet zu arbeiten, sodass es möglich ist, die mehreren Gegenstände M einschließlich des Bezugsgegenstands Ma in der normalen Anordnung wirksam zu ordnen.
In der Gegenstandordnungsvorrichtung 120, welche die obige Konfiguration aufweist, wird das Anordnungsmuster P am Standort durch Berücksichtigen von irgendeinem der mehreren Gegenstände M, die in der Zufallsanordnung angeordnet sind, als den Bezugsgegenstand Ma erzeugt, und der Roboter 12 arbeitet, um den anderen Gegenstand Mb in einer Position neben dem Bezugsgegenstand Ma gemäß dem Anordnungsmuster P anzuordnen, ohne den Bezugsgegenstand Ma zu bewegen, und dadurch ist es möglich, die Gegenstände M in der normalen Anordnung zu ordnen. Bei einem Vorgang, um einen einzelnen Gegenstand M von der Zufallsanordnung in die normale Anordnung als einen Einheitsvorgang umzuordnen, ist es daher möglich, die Gegenstände M zu ordnen, deren Anzahl um eins größer ist als die Anzahl an Einheitsvorgängen, sodass es möglich ist, die Effizienz im Ordnungsvorgang als eine Ansammlung von Einheitsvorgängen zu verbessern. Außerdem ist es möglich, einen Allzweckmechanismus als den Roboter 12 und ein Endstück wie einen Greifer zu verwenden, solange er die Aufnahmebewegung und die Ordnungsbewegung, während des Haltens des Gegenstands M ausführen kann.
Die Konfiguration der obigen Gegenstandordnungsvorrichtung 120 kann als ein Gegenstandordnungsverfahren gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Das Gegenstandordnungsverfahren weist eine Konfiguration auf, um einen Roboter 12 zu veranlassen, mehrere Gegenstände M zu ordnen, sodass die Gegenstände von einer Zufallsanordnung in eine normale Anordnung umgeordnet werden, und schließt die Schritte ein: das Erhalten von Positionsinformation Dp von jedem von mehreren Gegenständen M, die in einer Zufallsanordnung angeordnet sind; das Erzeugen eines virtuellen Anordnungsmusters P unter Verwendung der Positionsinformationen Dp, wobei das Anordnungsmuster P mehrere Musterelemente in einer vorbestimmten normalen Anordnung einschließt und jedes Musterelement eine Position eines Gegenstands M auf solche Art und Weise darstellt, dass ein erstes Musterelement, das irgendeines der mehreren Musterelemente ist, mit einer Position eines Bezugsgegenstands Ma, der irgendeiner der mehreren Gegenstände M ist, die in der Zufallsanordnung angeordnet sind, übereinstimmt; das Erzeugen einer Aufnahmebewegung des Roboters 12 unter Verwendung der Positionsinformationen Dp, wobei der Roboter 12 konfiguriert ist, durch die Aufnahmebewegung einen anderen Gegenstand M als den Bezugsgegenstand Ma aufzunehmen; das Erzeugen einer Ordnungsbewegung des Roboters 12, wobei der Roboter 12 konfiguriert ist, durch die Ordnungsbewegung den Gegenstand Mb, der durch die Aufnahmebewegung aufgenommen wurde, in einer Position neben dem Bezugsgegenstand Ma gemäß dem Anordnungsmuster P anzuordnen; und das Steuern der Aufnahmebewegung und der Ordnungsbewegung des Roboters 12, um die mehreren Gegenstände M einschließlich des Bezugsgegenstands Ma in einer normalen Anordnung zu ordnen.
Die Gegenstandordnungsvorrichtung 30, die in 9 veranschaulicht ist, kann die Grundkonfiguration der Gegenstandordnungsvorrichtung 120 einschließen, anstatt der Grundkonfiguration der Gegenstandordnungsvorrichtung 10. In diesem Fall kann die Steuervorrichtung 40 (die ersten und zweiten Steuervorrichtungen 40A und 40B) eine Hardwarekonfiguration entsprechend den Hardwarekonfigurationen, die in den 10 und 11 veranschaulicht sind, aufweisen und Funktionen aufweisen, die denjenigen entsprechen, die im Funktionsdiagramm von 12 dargestellt sind, abgesehen von der Funktion des Kollisionsbeurteilungsabschnitts 18. In der Gegenstandordnungsvorrichtung 30, welche die Grundkonfiguration der Gegenstandordnungsvorrichtung 120 aufweist, ordnen die ersten und zweiten Roboter 12A und 12B, die unabhängig voneinander arbeiten, mehrere Gegenstände M, die in einer Zufallsanordnung auf dem Förderer 32 angeordnet sind, in eine normale Anordnung um, bei der die Gegenstände M übereinander auf dem Förderer 32 gestapelt sind.
Das Gegenstandübertragungssystem 100, das in 24 veranschaulicht ist, kann die Gegenstandordnungsvorrichtung 30 einschließen, welche die Grundkonfiguration der Gegenstandordnungsvorrichtung 120 aufweist. In diesem Gegenstandübertragungssystem 100 hält der Übertragungsroboter 104 gemeinsam eine vorbestimmte Anzahl (definiert in der Anordnungsform) von Gegenständen M, die durch die Gegenstandordnungsvorrichtung 30 in einer normalen Anordnung geordnet sind, sodass sie übereinander auf dem Förderer 32 gestapelt sind, und überträgt sie als der Satz von gestapelten Gegenständen zur Fördervorrichtung 102.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es für einen Fachmann selbstverständlich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzurücken. Beispielsweise sind die Anzahl an Robotern und Steuervorrichtungen für die Roboter in der Gegenstandordnungsvorrichtung und die Anzahl an Übertragungsrobotern und Steuervorrichtungen für die Übertragungsroboter nicht auf diejenigen in den Ausführungsformen begrenzt.

Claims

Gegenstandordnungsvorrichtung (10; 30; 120), die konfiguriert ist, mehrere Gegenstände (M) zu ordnen, um die Gegenstände von einer Zufallsanordnung in eine normale Anordnung, bei der die Gegenstände nebeneinander gesetzt sind, umzuordnen, umfassend: einen Roboter (12), der konfiguriert ist, einen Gegenstand (M) zu halten; einen Bildsensor (14), der konfiguriert ist, Positionsinformationen (Dp) von jedem einer Mehrzahl von Gegenständen (M), die in einer Zufallsanordnung angeordnet sind, zu erhalten; einen Anordnungsmustererzeugungsabschnitt (16), der konfiguriert ist ein Anordnungsmuster (P) unter Verwendung der Positionsinformationen (Dp) zu erzeugen, wobei das Anordnungsmuster (P) mehrere Musterelemente in einer vorbestimmten normalen Anordnung einschließt und jedes Musterelement eine Position eines Gegenstands (M) auf solche Art und Weise darstellt, dass ein erstes Musterelement, das irgendeines der mehreren Musterelemente ist, mit einer Position eines Bezugsgegenstands (Ma), der irgendeiner der mehreren Gegenstände (M) ist, die in der Zufallsanordnung angeordnet sind, übereinstimmt; einen Aufnahmebewegungserzeugungsabschnitt (20), der konfiguriert ist eine Aufnahmebewegung des Roboters (12) unter Verwendung der Positionsinformationen (Dp) zu erzeugen, wobei der Roboter (12) konfiguriert ist, durch die Aufnahmebewegung einen anderen Gegenstand (Mb) als den Bezugsgegenstand (Ma) aufzunehmen; einen Ordnungsbewegungserzeugungsabschnitt (22), der konfiguriert ist, eine Ordnungsbewegung des Roboters (12) zu erzeugen, wobei der Roboter (12) konfiguriert ist, durch die Ordnungsbewegung den Gegenstand, der durch die Aufnahmebewegung aufgenommen (Mb) wurde, in einer Position neben dem Bezugsgegenstand (Ma) gemäß dem Anordnungsmuster (P) anzuordnen; und einen Robotersteuerungsabschnitt (24), der konfiguriert ist, die Aufnahmebewegung und die Ordnungsbewegung des Roboters (12) zu steuern.
Gegenstandordnungsvorrichtung nach Anspruch 1, weiter umfassend: einen Förderer (32), der konfiguriert ist, den Gegenstand (M) zu befördern; und einen Förderersensor (34), der konfiguriert ist, Förderinformationen (Dm) des Förderers (32) zu erhalten; wobei der Bildsensor (14) konfiguriert ist, die Positionsinformationen (Dp) der mehreren Gegenstände (M), die auf dem Förderer (32) in der Zufallsanordnung angeordnet sind, zu erhalten; wobei der Anordnungsmustererzeugungsabschnitt (16) konfiguriert, ist das Anordnungsmuster (P) auf dem Förderer (32) erzeugen, und wobei der Bezugsgegenstand (Ma) einer der mehreren Gegenstände (M) ist, die auf dem Förderer (32) in der Zufallsanordnung angeordnet sind; wobei der Aufnahmebewegungserzeugungsabschnitt (20) konfiguriert ist, die Aufnahmebewegung unter Verwendung der Förderinformationen (Dm) und der Positionsinformationen (Dp) zu erzeugen, wobei der Roboter konfiguriert ist, durch die Aufnahmebewegung den anderen Gegenstand (Mb) als den Bezugsgegenstand (Ma) vom Förderer (32) aufzunehmen; und wobei der Ordnungsbewegungserzeugungsabschnitt (22) konfiguriert ist, die Ordnungsbewegung unter Verwendung die Förderinformationen (Dm) zu erzeugen, wobei der Roboter konfiguriert ist, durch die Ordnungsbewegung den Gegenstand (Mb), der vom Förderer (32) aufgenommen wurde, in der Position auf dem Förderer (32) gemäß dem Anordnungsmuster (P) anzuordnen.
Gegenstandordnungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Robotersteuerungsabschnitt (24) konfiguriert ist, die Aufnahmebewegung und die Ordnungsbewegung zu steuern, um einer Förderbewegung des Förderers (32) zu folgen.
Gegenstandordnungsvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, weiter umfassend: einen Kollisionsbeurteilungsabschnitt (18), der konfiguriert ist, vorhersagend zu beurteilen, ob eine Kollision zwischen einem Gegenstand (Mb), der auf einem zweiten Musterelement im Anordnungsmuster (P) angeordnet werden kann, das sich vom ersten Musterelement unterscheidet, und einem anderen Gegenstand (M) einschließlich des Bezugsgegenstands (Ma), verursacht wird, unter Verwendung von Forminformationen (Ds) von jedem der mehreren Gegenstände (M) zusammen mit den Positionsinformationen (Dp); wobei der Aufnahmebewegungserzeugungsabschnitt (20) konfiguriert ist, die Aufnahmebewegung unter Berücksichtigung einer Beurteilung des Kollisionsbeurteilungsabschnitts (18) zu erzeugen; und wobei der Ordnungsbewegungserzeugungsabschnitt (22) konfiguriert ist, die Ordnungsbewegung unter Berücksichtigung einer Beurteilung des Kollisionsbeurteilungsabschnitts (18) zu erzeugen.
Gegenstandordnungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Kollisionsbeurteilungsabschnitt (18) konfiguriert ist, vorhersagend zu beurteilen, ob der Gegenstand (Mb), der auf dem zweiten Musterelement angeordnet werden kann, von einem vorbestimmten Arbeitsbereich vorsteht.
Gegenstandordnungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei, wenn der Kollisionsbeurteilungsabschnitt (18) beurteilt, dass die Kollision verursacht wird, der Aufnahmebewegungserzeugungsabschnitt (20) die Aufnahmebewegung derart erzeugt, dass der Roboter veranlasst wird, einen Gegenstand (M), der die Kollision verursacht, aus den mehreren Gegenständen (M), die in der Zufallsanordnung angeordnet sind, vor dem Aufnehmen eines Gegenstands (M), der keine Kollision verursacht, aus den mehreren Gegenständen (M), die in der Zufallsanordnung angeordnet sind, aufzunehmen.
Gegenstandordnungsvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 6, wobei der Anordnungsmustererzeugungsabschnitt (16) konfiguriert ist, den Bezugsgegenstand (Ma) durch Auswählen von irgendeinem der mehreren Gegenstände (M), die in der Zufallsanordnung angeordnet sind, unter Berücksichtigung der Beurteilung des Kollisionsbeurteilungsabschnitts (18) zu bestimmen.
Gegenstandordnungsvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 7, wobei, wenn infolge des Berücksichtigens der Beurteilung des Kollisionsbeurteilungsabschnittes (18) vorhergesagt wird, dass der Roboter (12) einen Gegenstand (M) nicht in einer Position neben dem Bezugsgegenstand (Ma) gemäß dem Anordnungsmuster (P) anordnen kann, der Aufnahmebewegungserzeugungsabschnitt (20) eine außergewöhnliche Aufnahmebewegung des Roboters (12) unter Verwendung der Positionsinformationen (Dp) erzeugt, und wobei der Roboter (12) konfiguriert ist, durch die außergewöhnliche Aufnahmebewegung mehrere Gegenstände (M) einschließlich des Bezugsgegenstands (Ma) aufzunehmen, wobei der Anordnungsmustererzeugungsabschnitt (16) ein alternatives Anordnungsmuster (PA) erzeugt, das mehrere alternative Musterelemente einschließt, die jeweils den mehreren Musterelementen in einem Freiraum (S) entsprechen, in dem vorhergesagt wird, dass keine Kollision zwischen mehreren Gegenständen (M), die auf den mehreren alternativen Musterelementen angeordnet werden können, und einem anderen Gegenstand (M) verursacht wird, und der Ordnungsbewegungserzeugungsabschnitt (22) eine außergewöhnliche Ordnungsbewegung des Roboters (12) erzeugt, wobei der Roboter (12) konfiguriert ist, durch die außergewöhnliche Ordnungsbewegung, die mehreren Gegenstände (M), die durch die außergewöhnliche Aufnahmebewegung aufgenommen sind, in Positionen nebeneinander im Freiraum (S) gemäß dem alternativen Anordnungsmuster (PA) anzuordnen.
Gegenstandordnungsvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Anordnungsmustererzeugungsabschnitt (16) konfiguriert ist, das Anordnungsmuster (P) basierend auf einer Anordnungsform zu erzeugen, und die Anordnungsform konfiguriert ist, jedes der mehreren Musterelemente durch einen Koordinatenwert in einem vorbestimmten Musterkoordinatensystem zu definieren.
Gegenstandordnungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei jedes der mehreren Musterelemente weiter eine Ausrichtung von jedem der mehreren Gegenstände (M) darstellt; und wobei die Anordnungsform konfiguriert ist, jedes der mehreren Musterelemente durch den Koordinatenwert und einen relativen Rotationswinkel im Musterkoordinatensystem zu definieren.
Gegenstandordnungsvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Roboter (12) einen ersten mechanischen Abschnitt (12A) und einen zweiten mechanischen Abschnitt (12B) einschließt, die konfiguriert sind, unabhängig voneinander zu arbeiten; und wobei der Robotersteuerungsabschnitt (24) konfiguriert ist, den ersten mechanischen Abschnitt (12A) zu steuern, um die Aufnahmebewegung und die Ordnungsbewegung auszuführen, und auch den zweiten mechanischen Abschnitt (12B) zu steuern, um die Aufnahmebewegung und die Ordnungsbewegung gemäß einem vorbestimmten Vorgangsverhältnis auszuführen.
Gegenstandübertragungssystem (100), umfassend: die Gegenstandordnungsvorrichtung (10; 30; 120) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11; eine Fördervorrichtung (102), die konfiguriert ist, mehrere Gegenstände (M) in einer normalen Anordnung zu befördern, wobei die Gegenstände nebeneinandergesetzt sind; und einen Übertragungsroboter (104), der konfiguriert ist gemeinsam mehrere Gegenstände (M) zu halten, die in der normalen Anordnung durch die Gegenstandordnungsvorrichtung (10; 30; 120) geordnet sind, und die Gegenstände (M) zur Fördervorrichtung (102) zu übertragen.
Gegenstandordnungsverfahren zum Veranlassen eines Roboters (12), mehrere Gegenstände (M) zu ordnen, um die Gegenstände von einer Zufallsanordnung in eine normale Anordnung, bei der die Gegenstände nebeneinander gesetzt sind, umzuordnen, umfassend: das Erhalten von Positionsinformationen (Dp) von jedem von mehreren Gegenständen (M), die in einer Zufallsanordnung angeordnet sind; das Erzeugen eines Anordnungsmusters (P) unter Verwendung der Positionsinformationen (Dp), wobei das Anordnungsmuster (P) mehrere Musterelemente in einer vorbestimmten normalen Anordnung einschließt und jedes Musterelement eine Position eines Gegenstands (M) auf solche Art und Weise darstellt, dass ein erstes Musterelement, das irgendeines der mehreren Musterelemente ist, mit einer Position eines Bezugsgegenstands (Ma), der irgendeiner der mehreren Gegenstände (M) ist, die in der Zufallsanordnung angeordnet sind, übereinstimmt; das Erzeugen einer Aufnahmebewegung des Roboters (12) unter Verwendung der Positionsinformationen (Dp), wobei der Roboter (12) konfiguriert ist, durch die Aufnahmebewegung einen anderen Gegenstand (Mb) als den Bezugsgegenstand (Ma) aufzunehmen; das Erzeugen einer Ordnungsbewegung des Roboters (12), wobei der Roboter (12) konfiguriert ist, durch die Ordnungsbewegung den Gegenstand, der durch die Aufnahmebewegung aufgenommen (Mb) wurde, in einer Position neben dem Bezugsgegenstand (Ma) gemäß dem Anordnungsmuster (P) anzuordnen; und das Steuern der Aufnahmebewegung und der Ordnungsbewegung des Roboters (12), um die mehreren Gegenstände (M) einschließlich des Bezugsgegenstands (Ma) in einer normalen Anordnung zu ordnen.
Gegenstandordnungsverfahren nach Anspruch 13, das den Roboter (12) veranlasst, die mehreren Gegenstände (M), die auf einem Förderer (32) in der Zufallsanordnung angeordnet sind, individuell aufzunehmen, und die Gegenstände (M) auf dem Förderer (32) in der normalen Anordnung zu ordnen, während er einer Förderbewegung des Förderers (32) folgt.
Gegenstandordnungsverfahren nach Anspruch 13 oder 14, weiter umfassend: das vorhersagende Beurteilen, ob eine Kollision zwischen einem Gegenstand (Mb), der auf einem zweiten Musterelement im Anordnungsmuster angeordnet werden kann, das sich vom ersten Musterelement unterscheidet, und einem anderen Gegenstand (M) einschließlich des Bezugsgegenstands (Ma) verursacht wird, unter Verwendung von Forminformationen (Ds) von jedem der mehreren Gegenstände (M) zusammen mit den Positionsinformationen (Dp); wobei die Aufnahmebewegung unter Berücksichtigung einer Beurteilung der Kollision erzeugt wird; und wobei die Ordnungsbewegung unter Berücksichtigung einer Beurteilung der Kollision erzeugt wird.