JP2013082054A - ピッキングシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の部品トレイに収容された部品を循環させ、部品トレイに収容された部品の態様から、ロボットがピッキング可能または不可能を判定するピッキング判定手段と、このピッキング判定手段がピッキング可能と判定したときは、この部品トレイに収容された部品を前記ロボットにピッキングさせるロボット制御手段と、ピッキング判定手段がピッキング不可能と判定したときは、この部品トレイに収容された部品を攪拌する攪拌手段と備える。
【選択図】図1
Description
第1の課題は、認識装置にて部品の位置姿勢を認識した後、ロボットが位置姿勢情報を基にピッキングをする段階にて、部品をピッキングできない場合があり、部品の供給が停止してしまうという課題である。その原因は、部品がトレイの端にありロボットアームが干渉することや、部品の形状と姿勢によりピッキングするポイントが無いことが考えられる。ロボットがピッキングできないと、継続・安定した組立作業(または組立への部品供給)ができず、作業効率の低下に繋がってしまう。
ボット制御手段と、前記ピッキング判定手段がピッキング不可能と判定したときは、この部品トレイに収容された部品を攪拌する攪拌手段と備えることを特徴とするピッキングシステムである。
==ピッキングシステムの構成==
以下、図1および図2を参照して、本発明の実施例1におけるピッキングシステムの概要と構成を説明する。なお、図1は上方からピッキングシステムを見た図で且つ、各装置と各機能との制御の関係を表した図である。図2は攪拌機構側の側方からピッキングシステムを見た図である。
部15等のソフトウェアによって構成される。ピッキングシステムは、複数の部品トレイ2が図1に矢印で示すような時計回りの方向に循環し、この循環する方向に対してロボット1の前段に画像データ取得装置4が配置され、ロボット1の後段に攪拌装置5が配置され、この攪拌装置5の後方に部品補充装置6が配置されている。各構成要素については以下に説明する。
実施例に示すロボット1は、部品8をピッキングし、後工程で行う、たとえば部品組立のために整列パレット7に部品を整列させる。あるいは、部品8をピッキングした後、そのまま組立作業を実行するロボットについても本発明は有効である。
部品トレイ2は、ロボット1がピッキングする部品8を収容する。部品トレイ2内で、部品8はランダムに山積みされた状態でも、整列された状態でも構わない。
なお、2、3種類の部品のピッキングを行う場合についても、異なる種類の部品を収容した部品トレイ2を交互に配置し、部品の種類に合わせて部品トレイ2の回転や攪拌装置等を制御することで、本発明を適用することができる。詳しくは実施例2として後述する。
回転装置3(循環装置)は、複数の部品トレイ2を部品8の姿勢を保持したまま略水平方向に回転(循環)する装置であり、不図示の駆動部を備えている。図1では、複数の部品トレイ2がレール状の回転装置3に固定されて、時計回りに回転する。ここで上記の部品8の位置姿勢を保持したまま循環できれば、回転装置3の形状は真円でなくてもよく、楕円でも四角でも構わない。また、回転装置3はレール状に限らず、テーブル状でも構わない。
部品データ取得装置としての画像データ取得装置4は、部品8の位置姿勢を認識するための画像情報を取得する装置であり、実施例ではステレオカメラを用いている。あるいは、画像データ取得装置4には部品8の位置姿勢を認識することができれば、3Dセンサを用いてもよい。
攪拌装置5(攪拌手段)は、部品トレイ2内に収容された部品8を攪拌して部品8の位置姿勢状態を変化させる。攪拌の方法にはさまざまな従来技術があるが、実施例1では穴が複数開いた部品トレイ2の下方から、穴を通った複数の棒を上下することで攪拌する方法を想定している。
部品補充装置6は、部品補充制御部16によって制御され、部品トレイ2内の部品がな
くなった場合や少なくなってきた場合に、該当部品トレイ2に部品を供給する。
統括制御部10は、この統括制御部10に接続されている各装置を制御する各機能部に対し、各種の信号・データを送信して、各機能部に指令を出す。なお、実施例1では統括制御部10を設けたが、同様の機能を、各機能部に分散させて実装してもよい。
トレイ回転制御部13は、回転装置3の回転の開始と停止を制御する。回転の開始のタイミングは、ロボット1がピッキングを終えた時点と、攪拌装置5が攪拌を終えた時点と、画像データ取得装置4が部品の画像情報の取得を終えた時点の3つが揃ったときに、統括制御部10から指令を受け、回転を始める。回転の停止のタイミングは、1つ分、部品トレイ2を移動(循環)させた時点である。
認識処理部14(ピッキング判定手段および補充判定手段)は、画像データ取得装置4から受信した部品データを入力とし、ロボット1が「ピッキング可能な部品の有無情報」および、「ピッキング可能な部品の位置姿勢情報」、「補充の要否情報」を算出し、認識処理部14が有する記憶部141内の各部品トレイ2に対応したアドレスに上記の情報を格納・出力する。部品の位置姿勢情報を算出する方法としては、公知の技術を使えばよい(たとえば特開2010−205095号公報を参照)。
「ピッキング可能な部品の有無情報」…ロボット1がピッキング可能な部品が、該当部品トレイ2内に存在するかどうかを表す値(1(有り),0(無し))
「ピッキング可能な部品の位置姿勢情報」…上記ピッキング可能な部品が存在した場合、その部品の位置姿勢情報([x,y,z,α,β,γ]ただし、x,y,zは部品の位置を示すXYZ座標、α,β,γは部品の姿勢を示す3次元角度情報)
「補充の要否情報」…該当部品トレイ2内に収容された部品がなくなった場合、もしくは少なくなった場合に、部品の補充が必要かどうかを表す値(1(必要),0(不要))
ピッキング可能でない場合とは、本実施例1においては、他の部品と干渉しあっている場合や、部品に関する情報が不十分な場合が挙げられる。
ロボット制御部11(ロボット制御手段)は、ピッキングする場所に移動(循環)してきた部品トレイ2が、ピッキング可能な部品を有する場合に、統合制御部10から指令を受け、認識処理部14によって算出された部品の位置姿勢情報に基づいて、ロボット1に部品のピッキングをさせる。
攪拌制御部15は、攪拌が必要な部品トレイ2があった場合に、統合制御部10から指令を受け、攪拌装置5が攪拌する場所(位置)に該当部品トレイ2が移動したタイミングで攪拌をするように攪拌装置を制御する。
部品補充制御部16は、部品の補充が必要な部品トレイ2があった場合に、統合制御部10から指令を受け、その部品トレイ2が部品補充装置6の前(補充する位置)に移動したタイミングで、部品の補充を行うように、部品補充装置6を制御する。
==ピッキングシステムの動作==
次に、図3および図4を参照して、実施例1におけるピッキングシステムの動作について説明する。なお、図3は、説明のために個々の部品トレイ2を識別できるよう、各部品トレイ2に名称をつけた図である。図4は、統合制御部10の動作手順を示すフローチャートである。
次に統括制御部10は、トレイAの画像データを受信し画像処理にて部品位置姿勢情報を認識するように、認識処理部14へ指令を出す(ステップS12)。その指令を受けた認識処理部14の動作については、後ほど図5を用いて説明する。
認識処理部14は、図4のステップ12において統括制御部10から指令を与えられた後に、図5の開始として実行する。
認識処理部14は、画像処理により、トレイA内にピッキング可能な部品があるかどうか認識する(ステップS32)。認識処理部14は、ピッキング可能な部品がある場合は(ステップS32,Yes)、記憶部141の「ピッキング可能な部品の有無情報」に、「有り“1”」を格納し、「ピッキング可能な部品の位置姿勢情報」に、ロボットがピッキングする際に必要な部品の位置姿勢情報を格納する(ステップS34)。
次に、ロボット制御部11の動作手順を示すフローチャート(図6)を用いて、統括制御部10から指令を与えられた後のロボット制御部11の動作について説明する。
ロボット制御部11は、トレイG内にピッキング可能な部品があるかどうかを、記憶部141の「トレイG」の「ピッキング可能な部品の有無情報」を参照することにより判断する(ステップS41)。ピッキング可能な部品がある場合、ロボット制御部11は(ステップS41,Yes)、ロボット1にピッキングさせる(ステップS42)。
を変えることができるので、再度トレイGがピッキング場所へ循環したときにピッキングが成功する確率が高くなる。
以上がロボット制御部11の動作の説明である。
==ピッキングシステムの構成==
以下、図8を参照して、実施例2におけるピッキングシステムの概要と構成を説明する。なお、図8は上方からピッキングシステムを見た図で且つ、各装置と各機能との制御の関係を表した図である。また実施例1と同様の構成については同符号を付し、その説明を省略する。
実施例1と同様の説明であるため省略する。
<複数の部品トレイ>
実施例2で各部品トレイ2は一種類の部品のみ収容されており且つ、異なる種類の部品が収容されている。実施例2では、部品トレイ2を図9に示すように配置され、部品の種類に合わせてロボット1や攪拌装置5を制御する例を説明する。
実施例1では時計回りに回転するのみであったが、実施例2の回転装置3b(循環装置)は、図8に示すように複数の部品トレイ2がレール状の回転装置3bに固定されて、主に時計回りに回転(循環)する。なお、実施例2では、部品トレイ2内のピッキングの状況によっては、回転装置3bが反時計回りに回転する場合もある。
画像データ取得装置4は、画像データの取得のタイミングが実施例1と実施例2で異なる。実施例2の画像データの取得のタイミングは、部品トレイ2の移動に合わせて行う、又は同位置に配置されている攪拌装置5による部品トレイ2内の攪拌終了に合わせて行う。
統括制御部10bの動作手順が実施例1と実施例2では異なる。詳しくはピッキングシステムの動作にて後述する。
トレイ回転制御部13bは、回転停止のタイミングが実施例1と実施例2で異なる。実施例2の回転の停止のタイミングは、ロボット1がピッキングできた場合とできなかった場合で異なる。詳しくはピッキングシステムの動作にて後述する。
==ピッキングシステムの動作==
次に、図9および図10を参照して、実施例2におけるピッキングシステムの動作について説明する。なお、図9は、説明のために個々の部品トレイを識別できるよう、各部品トレイに名称をつけている。トレイA1及びトレイA2、トレイB1及びトレイB2、トレイC1及びトレイC2、トレイD1及びトレイD2は、それぞれ同じ部品が収容された2組の部品トレイであり、A1とB1とC1とD1にはそれぞれ異なる種類の部品が収容されている。図10は、統合制御部10bの動作手順を示すフローチャートである。
次に統括制御部10bは、トレイA2の画像データを受信し画像処理にて部品位置姿勢情報を認識するように、認識処理部14へ指令を出す(ステップS52)。その指令を受けた認識処理部14の動作については、前述の図5(ステップS31〜S35)を用いた説明と同様であるため省略する。
トレイ回転制御部13bへ指令を出す(ステップS56)。そして、統括制御部10bはトレイA1内に収容された部品を攪拌するよう攪拌制御部15へ指令を出す(ステップS57)。攪拌を終えた後、統括制御部10bは、トレイA1内に収容された部品の画像データを取得し認識処理部14へ送信するように画像データ取得装置4へ指令を出す(ステップS58)。
い。
上記、実施例1及び実施例2を用いて説明した、ピッキングシステムは、以下に示す効果を奏する。
2.部品トレイ内にピッキング可能な部品が無い場合やロボットがピッキングに失敗した場合は、部品トレイ内の部品の位置姿勢を変えるために攪拌装置にて部品トレイ内に収容された部品の攪拌を行う。
第一に本発明に係るピッキングシステムは回転装置および部品トレイの設置の施工が簡素であり、大きい規模のシステムを作ることも可能である。
第四に本発明に係るピッキングシステムは、攪拌装置だけでなく画像データ取得装置、ロボット、部品補充装置等の配置にも、配置の順番の制約はあるが、ある程度の自由度を持たせることができるという効果を奏する。
2 部品トレイ
3 回転装置(実施例1)
3b 回転装置(実施例2)
4 画像データ取得装置
5 攪拌装置
6 部品補充装置
7 整列パレット
8 部品
10 統括制御部(実施例1)
10b 統括制御部(実施例2)
11 ロボット制御部
13 トレイ回転制御部(実施例1)
13b トレイ回転制御部(実施例2)
14 認識処理部
141 記憶部
15 攪拌制御部
16 部品補充制御部
Claims (5)
- 複数の部品トレイに収容された部品を循環させ、この部品トレイから部品をピッキングするロボットを備えたピッキングシステムであって、
前記部品トレイに収容された部品の態様から、前記ロボットがピッキング可能または不可能を判定するピッキング判定手段と、
このピッキング判定手段がピッキング可能と判定したときは、この部品トレイに収容された部品を前記ロボットにピッキングさせるロボット制御手段と、
前記ピッキング判定手段がピッキング不可能と判定したときは、この部品トレイに収容された部品を攪拌する攪拌手段と
を備えることを特徴とするピッキングシステム。 - 請求項1に記載のピッキングシステムであって、
前記ピッキング判定手段は、前記複数の部品トレイにそれぞれ収容された部品の、画像データまたは3Dデータからなる部品データを取得し、その部品データに基づいて、前記ロボットがピッキング可能な部品の有無情報およびピッキング可能な部品の位置姿勢情報を所定処理にて判定することを特徴とするピッキングシステム。 - 請求項1または請求項2に記載のピッキングシステムであって、
前記部品トレイが循環する方向に対して、前記ロボットの前段に前記ピッキング判定手段を配置し、前記ロボットの後段に前記攪拌装置を配置したことを特徴とするピッキングシステム。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載のピッキングシステムであって、
さらに前記トレイ内への部品補充の要否を判定する補充判定手段と、
前記攪拌装置の後段に配置されて、前記補充判定手段によって部品補充が必要であると判定されたとき、前記部品トレイ内に部品を補充する部品補充装置と
を備えることを特徴とするピッキングシステム。 - 複数の部品トレイに収容された部品を循環させ、この部品トレイから部品をピッキングするロボットを備えたピッキングシステムであって、
前記部品トレイに収容された部品の態様から、前記ロボットがピッキング可能または不可能を判定するピッキング判定手段と、
このピッキング判定手段がピッキング可能と判定したときは、この部品トレイに収容された部品を前記ロボットにピッキングさせるロボット制御手段と、を有し、
前記部品トレイが循環する方向に対して、前記ロボットの前段に前記ピッキング判定手段を配置したこと
を特徴とするピッキングシステム。
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