JP2001163446A - ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 コンベヤ１２，１４と先端コンベヤ１６とを
備え、先端コンベヤ１６に高さ、水平面内位置、向きの
自由度を持たせたピックアップ装置２を用いる。上部フ
レーム１０上の上部カメラ４０で対象物品の全体像を撮
像し、輪郭を求めて、作業位置へ先端コンベヤ１６を前
進させる。先端コンベヤ１６のカメラ４２で作業位置を
撮像し、コンベヤ１６の姿勢や高さを補正して、ピック
アップする。 【効果】 物品を自動的にピックアップできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の利用分野】この発明は、トラックや棚等から物
品をピックアップする装置に関し、特にピックアップ手
段の位置決めに関する。

【０００２】

【従来技術】トラックなどに積み込まれた物品を、１個
ずつ荷下ろしするためのピックアップ装置が知られてい
る。発明者はこのようなピックアップ装置の実用化に努
め、ピックアップ対象の物品の指定が問題になることを
見出した。例えばトラックの運転手がピックアップ装置
のオペレータであるとして、１個ずつピックアップする
物品をピックアップ装置に指示していると、指示に時間
がかかる。トラックの荷台にフリーローラーが装備され
ている場合、ピックアップ装置を用いて１物品ずつ物品
を指定するよりも、フリーローラーで物品を滑らせて送
り出す方が、効率的なこともある。またパレットを用い
て、フォークリフトでピックアップする方が、１物品ず
つピックアップ位置を教示してピックアップするより
も、効率的な場合もある。

【０００３】

【発明の課題】この発明の課題は、ピックアップ対象の
物品の位置を容易に認識できるようにして、ピックアッ
プ作業を合理化することにある（請求項１〜３）。請求
項２の発明の追加の課題は、物品群を広い視野で認識で
きるようにすると共に、作業対象の物品を正確に認識で
きるようにすることにある。請求項３の発明の追加の課
題は、ピックアップと同時に次回の作業位置を求めて、
ほぼ連続的に複数の物品をピックアップできるようにす
ることにある。

【０００４】

【発明の構成】この発明のピックアップ装置は、物品を
ピックアップするためのピックアップ手段を設けた装置
において、物品の群全体を撮像するための第１のカメラ
と、作業対象の物品付近を局所的に撮像するための第２
のカメラとを設けて、第１のカメラからの画像に基づき
作業位置の概略値を定め、第２のカメラからの画像によ
り前記概略値を補正して、ピックアップを実行するよう
にしたことを特徴とする。

【０００５】好ましくは、前記第１のカメラをピックア
ップ装置本体、例えばピックアップ装置のフレーム、の
上部に配置し、前記第２のカメラをピックアップ手段に
設け、さらに好ましくは第２のカメラをピックアップ手
段の先端部付近に設ける。

【０００６】また好ましくは、ピックアップ対象の物品
の、周囲の物品を撮像するための手段をピックアップ手
段に設けて、次回の作業位置を決定する。周囲の物品を
撮像するための手段は、前記の第２のカメラを広角カメ
ラとして、あるいは前記の第２のカメラを首振り運動さ
せて、第２のカメラと兼用しても良い。しかし好ましく
は周囲の物品を撮像するための手段を第３のカメラと
し、特に好ましくは第３のカメラをピックアップ手段の
先端部に設ける。

【０００７】ピックアップ手段の種類自体は任意である
が、好ましくは物品を１個ずつ摩擦力やすくい上げ運動
でピックアップする先端部と、先端部から物品を受け取
り搬送するコンベヤからなるものを用いる。

【０００８】

【発明の作用と効果】請求項１の発明では、第１のカメ
ラで物品群全体を撮像するので、作業の開始位置や作業
の順序等を決定することができる。そして第２のカメラ
で作業対象の物品付近を局所的に撮像して作業位置を補
正するので、物品の積まれ方が不規則な場合等でも、作
業位置を正確に定めることができる。そして人手による
作業位置の指定をほとんど要せずに、ほぼ自動的に物品
をピックアップできる。

【０００９】請求項２の発明ではさらに、第１のカメラ
をピックアップ装置本体の上部に配置するので、物品群
を広い視野で全体的に撮像でき、第２のカメラをピック
アップ手段に配置するので、ピックアップする物品の輪
郭や姿勢等を容易に認識できる。

【００１０】請求項３の発明ではさらに、今回のピック
アップ時に周囲の物品を撮像するので、次回の作業位置
が判明する。このためピックアップと次回の作業位置の
決定を同時に行え、ほぼ連続的にピックアップできる。

【００１１】

【実施例】図１〜図５に、上位コントローラからの指示
等でほぼフルオートにピックアップする場合を例に、実
施例を示す。図１，図２にピックアップ装置２の構造を
示すと、４は基部のフレームで、６は走行車輪、８は走
行駆動部である。そしてピックアップ装置２は走行車輪
６と走行駆動部８とにより、水平面内での前後進と旋回
とが自在である。１０は上部フレームで、１２はベルト
コンベヤやローラコンベヤ等からなる基部側のコンベヤ
で、フレーム４，１０やコンベヤ１２等により、ピック
アップ装置本体を構成する。

【００１２】１４はローラコンベヤで、パンタグラフ３
０等によりコンベヤ長を伸縮自在で、１６はベルトコン
ベヤを用いた先端コンベヤで、１８は先端コンベヤ１６
とローラコンベヤ１４との中間のコンベヤである。コン
ベヤ１４〜１８により、ピックアップ手段を構成し、先
端コンベヤ１６がピックアップ手段の先端部に当たる。
ピックアップ手段はトラックや棚、パレット等からの物
品のピックアップだけでなく、逆にこれらに物品をロー
ドする際にも用いることができる。２０はコンベヤ１２
の下部のコンベヤフレームで、２２はコンベヤフレーム
２０に接続したガイドで、２４はコンベヤ１２の底部等
に配置したガイドで、これらをジョイント２６で結合す
る。２８は回動軸で、コンベヤ１２〜１８は、回動軸２
８を中心として、ジョイント２６により水平面内で回動
できる。

【００１３】３０はパンタグラフで、ローラコンベヤ１
４を伸縮させ、３２は旋回駆動部で、コンベヤ１６，１
８をコンベヤ１４の軸方向を中心として回動させる。回
動角をθとして、第２図に示す。３４はスクープ軸で、
先端コンベヤ１６をこの軸を中心として回動させる。回
動角を第２図にφとして示す。第２図の３６はアーム
で、先端がコンベヤフレーム２０に固定で、基端がフレ
ーム４内で前後進して、コンベヤフレーム２０を昇降さ
せる。なお基部のコンベヤ１２に、図１，図２に鎖線で
示す他のコンベヤ等を接続し、ピックアップした物品が
搬出されるようにする。

【００１４】実施例のピックアップ装置２では、フレー
ム４，１０，２０等でコンベヤ１２〜１８を支え、フレ
ーム４の水平面内運動と、アーム３６を用いた昇降運
動、及び回動軸２８を中心とした回動により、作業位置
へ向けて姿勢を制御する。さらに旋回駆動部３２による
コンベヤ１６の回動や、回動軸３４を中心とした回動に
より、先端コンベヤ１６の向きを制御する。またパンタ
グラフ３０を用いて、ピックアップ時に先端コンベヤ１
６を前進させて、ピックアップ対象の物品に接触させて
ピックアップする。

【００１５】ピックアップ装置２の制御系を説明する
と、上部フレーム１０の頂面には上部カメラ４０があ
り、ピックアップしようとする物品６６の群を全体とし
て撮像する。また先端コンベヤ１６の下部等に先端部カ
メラ４２があり、ピックアップ作業を行う部分を局所的
に撮像する。実施例では先端コンベヤ１６を物品の底部
からやや上に接触させてピックアップするので、先端部
カメラ４２を先端コンベヤ１６の下部に設けたが、フォ
ーク等でピックアップする場合、例えばフォークの軸に
先端部カメラ４２を設ける。ベルトコンベヤ１６の例え
ば左右の側部に一対の側部カメラ４３があり、作業位置
の左右両側を撮像する。側部カメラ４３は先端部カメラ
４２の付近に、向きを左右に向けて設けても良い。上部
カメラ４０は少なくとも物品群全体の輪郭を検出し得る
だけの解像度があれば良く、カメラ４２，４３は作業位
置の付近を局所的に撮像して、物品の輪郭や姿勢、傾き
等を検出できればよい。従ってカメラ４０，４２，４３
は、いずれも低〜中分解能のカメラで充分である。

【００１６】４４はマニュアル操作用の先端操作部で、
設けなくても良い。先端操作部４４には、図１に示すよ
うに、ジョイスティックや操縦桿状の操作レバー５０を
設けて、これを前後左右に傾けることにより、コンベヤ
１６の前後進と左右移動を指定する。操作レバー５０の
例えば頂部にスイッチ５２を設けて、ピックアップ作業
を入力するためのスイッチとする。さらに先端操作部４
４の側面に一群のスイッチ５４を設けて、コンベヤ１６
の上昇，下降，角度θの回動等を入力する。また操作レ
バー５０の付近に非常スイッチ５６を設け、ピックアッ
プ装置２を非常停止できるようにする。スイッチ５２を
押すと、パンタグラフ３０が延びて、先端コンベヤの先
端が物品に接触する。また前後左右運動や昇降運動を指
令すると、フレーム４毎の全体移動やアーム３６による
昇降運動が行われる。先端操作部４４は、基部操作部４
６での画像処理を用いた自動的なピックアップ作業をバ
ックアップするためのものである。

【００１７】基部操作部４６はフレーム４等に設け、画
像処理装置５９を設けて、カメラ４０，４２，４３から
の画像を処理し、上部カメラ４０からの信号で、物品６
６の群を全体として認識して、少なくとも物品群全体の
輪郭を求める。物品群全体の輪郭が求まると、例えば上
部から下部へとピックアップし、上部の左右両端で高い
側から時計回り（左端が右端より高い場合）、もしくは
反時計回り（右端が左端より高い場合）等のルールに従
って、最初の作業位置と以下の作業の順序を定める。６
１は上記のルールを記憶したルール表で、カメラ４０で
求めた物品群の輪郭のデータを当てはめれば、ピックア
ップの順序や作業位置の概略値が求まるようにしてあ
る。

【００１８】先端部カメラ４２や側部カメラ４３は作業
位置やその左右の物品を撮像して、個々の物品の輪郭や
姿勢、向き等を認識する。実施例では、先端コンベヤ１
６を物品の下端よりやや上方に接触させ、ベルトコンベ
ヤ１６の摩擦力でピックアップする。従ってカメラ４
２，４３の画像を処理して、物品下端に対する適切なコ
ンベヤ１６の接触位置（作業位置の高さと水平面内位
置）を求め、また物品下端の輪郭の水平面からの傾きを
求めて、角度θの回動でコンベヤ１６の先端を物品の下
端の輪郭にほぼ平行にする。なおカメラ４０の解像度が
高い場合、カメラ４２，４３の画像と併せて、作業位置
までの距離等を認識でき、またカメラ４２とカメラ４３
とで視野が重なる場合も作業位置までの距離を認識でき
る。

【００１９】基部操作部４６にはタッチパネル５８を設
け、上部カメラ４０で撮像した画像等を表示し、オペレ
ータがこのパネル５８にタッチすることにより、作業の
開始位置や作業範囲、作業の繰り返し回数あるいは個々
の物品等を指定できるようにする。６０は制御スイッチ
で、ピックアップ装置２の制御に用いる。基部操作部４
６は上位コントローラ６２と通信し、上位コントローラ
６２からピックアップする物品の個数、あるいは物品群
全体をピックアップする、等の指令を受け取る。６４は
先端コンベヤ１６の付近に設けた警告灯で、ピックアッ
プ装置２の動作時等に点灯して警告する。これは特に、
ピックアップ装置２が上位コントローラ６２からの通信
により動作中の場合、等に有効である。

【００２０】６６はピックアップ対象の物品で、段ボー
ル等であり、例えばトラックの荷台に積まれている。な
おピックアップ装置２は、ピックアップのみでなく、ト
ラックの荷台へのロード等にも用いることができる。ピ
ックアップ時には、先端コンベヤ１６をピックアップ対
象の物品に接触させ、コンベヤ１６を図２に示す向きに
運動させると、先端コンベヤ１６と物品６６との摩擦に
より物品が持ち上げられて、先端コンベヤ１６上へと搬
送される。搬送された物品はコンベヤ１８，１４を介し
てコンベヤ１２まで送られ、図１，図２の右側へと搬送
される。次の物品をピックアップする間、パンタグラフ
３０を縮めて、コンベヤ１６と物品６６との接触を断
ち、回動軸２８を中心とした回動や、アーム３６を用い
た昇降等により、次の物品をピックアップするのに適し
た位置まで、コンベヤ１６を移動させる。実施例では、
先端コンベヤ１６と物品との摩擦を用いてピックアップ
するものを示したが、先端コンベヤ１６に代えてフォー
ク等を用い、物品と物品との隙間にフォーク等を差し込
んでピックアップしても良い。

【００２１】図３〜図５を参照して、ピックアップ作業
の手順を示す。まず上部カメラ４０を用いてピックアッ
プ対象の物品群を全体として撮像する。撮像した画像を
画像処理部５９で処理すると、図３の左右の画像とな
る。左側の物品群７０は物品群全体の輪郭しか認識でき
なかった場合の画像で、右側の物品群７２は個々の物品
の輪郭まで認識できた場合の画像である。いずれの場合
でも、画像処理の結果をルール表６１へ適用し、例えば
左上隅から時計回りにピックアップする、等の順序を定
め、同時に最初の作業位置の概略値を求める。

【００２２】上位コントローラ６２からは、全数のピッ
クアップか、指定個数のピックアップかの指示があり、
例えば図３の右側の物品群７２に、ピックアップ範囲の
指定（３列×２段、あるいは上部の６個）があるものと
して斜線で示す。ピックアップ装置２は先端コンベヤ１
６の高さをアーム３６の伸縮で調整し、水平面内での向
きを回動軸２８での回動等で調整する。次いで先端部カ
メラ４２でピックアップする画像を撮像する。例えば図
４の物品７４のように姿勢が崩れている場合、図２の角
度θの回動で先端コンベヤ１６の先端部を物品７４の下
部の輪郭にほぼ平行にし、下部の輪郭からの高さが不適
当な場合、アーム３６で高さを再調整し、パンタグラフ
３０を用いて、先端コンベヤ１６を前進させて、ピック
アップ対象の物品の下部よりもやや上に接触させて、ピ
ックアップする。

【００２３】これらの作業と平行して、側部カメラ４３
は移載対象物品の左右の物品の画像を撮像しており、同
様の画像処理により、次の作業位置は既に判明してい
る。そこで先端コンベヤ１６を次の作業位置へ移動させ
て、次のピックアップを行い、これと同時に次次回の作
業位置を定める。このように、今回のピックアップ対象
への作業と同時に次のピックアップ対象の物品を撮像し
て、ほぼ連続的にピックアップする。

【００２４】これらの結果、上位コントローラ６２から
の指示で、ほとんど人手を介さずに、連続的に物品をピ
ックアップでき、しかも荷崩れが生じているような場合
にもピックアップできる。

【００２５】実施例では上位コントローラ６２からの指
示によるピックアップを示したが、タッチパネル５８等
で、ピックアップ範囲や最初の作業位置、あるいは作業
の順序等を入力しても良い。その場合、例えば図３の右
側の物品群７２への斜線の範囲のように、タッチパネル
５８上でピックアップ範囲を指定し、同時に最初にピッ
クアップする物品や、ピックアップの順序等をタッチパ
ネル５８で入力すればよい。また図３の左側の画像のよ
うに、個々の物品の輪郭が不明瞭な場合、制御スイッチ
６０からピックアップ個数等を入力してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例のピックアップ装置の平面図

【図２】 実施例のピックアップ装置の側面図

【図３】 実施例での全体画像を示す図

【図４】 ピックアップ対象の物品の配列を示す図

【図５】 実施例でのピックアップアルゴリズムを示す
フローチャート

【符号の説明】

２ ピックアップ装置 ４ フレーム ６ 走行車輪 ８ 走行駆動部 １０ 上部フレーム １２ コンベヤ １４ ローラコンベヤ １６ 先端コンベヤ １８ ローラコンベヤ ２０ コンベヤフレーム ２２，２４ ガイド ２６ ジョイント ２８ 回動軸 ３０ パンタグラフ ３２ 旋回駆動部 ３４ スクープ軸 ３６ アーム ４０ 上部カメラ ４２ 先端部カメラ ４３ 側部カメラ ４４ 先端操作部 ４６ 基部操作部 ５０ 操作レバー ５２ スイッチ ５４ スイッチ ５６ 非常スイッチ ５８ タッチパネル ５９ 画像処理装置 ６０ 制御スイッチ ６１ ルール表 ６２ 上位コントローラ ６４ 警告灯 ６６ 物品 ７０，７２ 物品群 ７４ 物品

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物品をピックアップするためのピックア
   ップ手段を設けた装置において、物品の群全体を撮像す
   るための第１のカメラと、作業対象の物品付近を局所的
   に撮像するための第２のカメラとを設けて、第１のカメ
   ラからの画像に基づき作業位置の概略値を定め、第２の
   カメラからの画像により前記概略値を補正して、ピック
   アップを実行するようにしたことを特徴とする、ピック
   アップ装置。
2. 【請求項２】 前記第１のカメラをピックアップ装置本
   体の上部に配置し、前記第２のカメラをピックアップ手
   段に設けたことを特徴とする、請求項１のピックアップ
   装置。
3. 【請求項３】 ピックアップ対象の物品の、周囲の物品
   を撮像するための手段をピックアップ手段に設けて、次
   回の作業位置を決定するようにしたことを特徴とする、
   請求項１または２のピックアップ装置。