JP2013139075A - 梱包ラインにおいて共有の作業領域を有するピッキング装置の衝突防止の制御および管理のための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】共有の作業領域を有するピッキング装置間の衝突を防止でき、かつピッキング装置の利用率を最大化できるアルゴリズムを提供すること。
【解決手段】共有の作業領域５４、５５において働く複数のロボットを備えている。一般的な第１のロボット３２への受け取り位置または引き渡し位置の割り当てを、他のロボット３１、３３へとすでに割り当てられた受け取り位置または引き渡し位置であって、前記第１のロボットと共有される作業領域に含まれる受け取り位置または引き渡し位置を確認するステップと、他のロボットにすでに割り当てられた位置を含まぬように第１のロボット３２の作業領域を動的に定め直し、新たな作業領域５２を得るステップと、該定め直された作業領域に属するそれぞれの受け取り位置または引き渡し位置を前記第１のロボット３２へと割り当てるステップとによって行うアルゴリズムを含んでいる。
【選択図】図１

Description

本発明は、梱包装置に関する。本発明は、共有の作業領域を有する複数のマニピュレータまたはロボットを備える梱包装置のための衝突防止制御システムに関する。

先行技術は、２つ以上のピッキング装置（ピッカーとも称される）を備えた梱包ラインを含む。これらの装置またはピッカーの代表例として、２つ以上の自由度を有するロボットを挙げることができる。これらの用途に適したロボットが、例えば米国特許第４９７６５８２号明細書から公知のデルタロボットである。

これらのピッキング装置の役割は、少なくとも１つの運び込みコンベアから品物を受け取り、少なくとも１つの第２の運び出しコンベア上の所定の位置へと移動させることである。通常は、大量の製品が、製造サイクルに応じて秩序だった配置または無作為な配置にて運び込みコンベアによって運ばれ、運び出しコンベアが、それぞれが１つ以上の品物を受け入れるように構成された一連の容器または箱を運ぶ。

ピッキング装置は、多くの場合にコンベアの上方に配置され、このような配置は、一般に上側荷役構成と称される。

ピッキング装置によって実行される作業は、ミッションと称される。したがって、受け取りのミッションおよび引き渡しのミッションが定義される。受け取りのミッションは、品物（場合によっては、多数の品物）を第１の運び込みコンベアの１つまたは複数の位置から受け取ることを含む。引き渡しのミッションは、（先のミッションにて受け取った）品物を第２の運び出しコンベアの所望の位置（例えば、容器の中）に引き渡すことを含む。

以下の説明において、用語「ロボット」が、簡潔さのために、ピッキング装置を指して使用される。用語「ロボット」は、品物の受け取りおよび引き渡しに適した装置を意味するものとする。

ミッションは、制御システムによって管理される。基本的に、制御システムは、常に特定の数の受け取り位置および特定の数の引き渡し位置を有する。これらの受け取りおよび引き渡し位置は、あらかじめ定められ、あるいは例えば視認システムによって動的に検出される。制御システムは、ロボットからの「リクエスト」を常に受け付ける。例えば、空きのロボットが、受け取りのミッションのリクエストを発する一方で、受け取りのミッションの実行の直後の物品を保持しているロボットが、引き渡しのリクエストを発する。

制御システムは、実質的にこれらのリクエストの管理者であり、ロボットにそれぞれの受け取り位置または引き渡し位置を割り当てる。割り当ての基準として、到着するすべての品物を受け取ること、必要とされるフォーマットに従って第２のコンベアのすべての位置を満たすこと、出力におけるすき間を避けること、ロボットの待機時間を少なくすることを挙げることができる。受け取り位置は、品物の位置（座標）に相当し、引き渡し位置は、例えば容器内の空き空間に相当する。

各々のロボットは、自身の作業領域内で動作し、そのような作業領域は、ロボットが自身の把持部材を物理的に到達させることができる第１および第２のコンベアのそれぞれの領域に相当する。

先行技術においては、ロボットが、それぞれの作業領域がいかなる地点も共有することがないように離して配置される。共有の作業領域が存在しないことで、制御は簡単になるが、梱包ラインの長さおよび／または幅が大きくなるなど、いくつかの欠点が生じる。さらに、作業領域は、通常はおおむね円形であり、換言すると、領域が、共有の点を持たず、あるいは最大でも接するにとどまる円によって定められる。この構成では、いずれのロボットも到達することができない比較的大きな「暗」領域が接点の周囲に生じる。

大きな暗領域は、空きの品物または空きの引き渡し位置を、暗領域を通過しているときにはいかなるロボットにも割り当てることができないため、ロボットの利用率に悪影響を有する。また、このような構成は、各々のロボットがもっぱら自身の作業領域においてのみ働くため、供給の変動（すなわち、１分当たりに到着する品物の数の変動）への適応性に欠ける。そのような状況において、ラインの一部のロボットがフル稼働になり、場合によっては過負荷にもなる一方で、他のロボットが充分に利用されない。この問題は、例えばラインの始動や、品物を引き渡す上流の設備の停止／始動など、過渡的な状況においても生じる。

これらの限界を克服するため、ロボットを互いにより近付け、それぞれの作業領域を互いに部分的に重ね合わせ、１つ以上の共有の作業領域を生み出す必要がある。共有の作業領域は、少なくとも２つの異なるロボットが稼働することができる第１のコンベアおよび／または第２のコンベアの領域と定義される。しかしながら、これを実現するためには、衝突防止の制御が必要である。

ロボットの分野における公知の衝突防止制御システムは、ロボットの損傷を回避し、あるいは近傍の固定の構造物または人間とのロボットの干渉を回避するために、実質的に安全の目的のために開発されている。基本的に、そのような衝突防止システムは、ロボットの可動部分が禁止領域に進入するときに介入する。しかしながら、そのようなシステムは、性能の最適化を可能にせず、とりわけ受け取りおよび引き渡しのミッションをどのように割り当てるかという問題を解決しないため、梱包ラインへの適用においては満足できるものでない。到着するすべての品物の受け取り、送り出される梱包の完成、およびロボット間の負荷の平衡などといった上述の要件は、共有の領域を有するいくつかのピッキング装置（ロボット）の管理のための適切な基準の設定を必要とする。このニーズは、大流量（１分当たりの品物の数）が可能であり、フォーマットの変化に適応することができる梱包設備を市場が必要とするにつれ、ますます差し迫ったものになる。

先行技術は、満足できる技術的解決策を提供していない。依然として、離れた作業領域または最大でも接するにすぎない作業領域を有するようにロボットを構成することが好ましい。これは、各々のロボットに作業領域を定める一式の座標を他のロボットの作業領域から実質的に独立して設定すれば充分であるため、単純な技術的解決策である。しかしながら、これは、上述の欠点を抱えている。

米国特許第４９７６５８２号明細書

本発明の根底にある課題は、上述のような形式の梱包設備においてピッキング装置を制御するために使用することができるアルゴリズムであって、ｉ）共有の作業領域におけるピッキング装置間の衝突を防止でき、ｉｉ）ピッキング装置の利用率を最大化し、性能を最適化するように、受け取りおよび引き渡しのそれぞれのミッションの割り当てを最適化することができるアルゴリズムを提供することにある。

この課題は、添付の請求項１に記載の梱包ラインにおける衝突防止制御のための方法によって解決される。いくつかの好ましい特徴が、従属請求項に記載される。

この方法は、一般的なピッキング装置の作業領域を、この一般的な装置と作業領域を共有する他の装置において進行中のミッションの関数として動的に定め直す。このようにして計算し直される作業領域は、この一般的な装置の公称の（最大の）作業領域と等しいときもあれば、別の装置のミッションによって占有される領域が一時的に除外されることで、公称の作業領域よりも小さくなることもある。

この方法は、好ましくはロボットであるピッキング装置に受け取り位置または引き出し位置を割り当てるためのアルゴリズムを提供する。本発明のいくつかの実施形態においては、種々の装置を協調させる全体的な制御システム（管理者とも称される）が、位置（それぞれ、受け取り位置または引き渡し位置）の割り当てを行い、関連のミッションが、管理者から受け取り位置または引き渡し位置を受信するピッキング装置のローカルの制御システムによって生成される。

作業領域を動的に定め直すことは、例えば作業領域の境界をずらすことによって実行できる。本発明のいくつかの実施形態においては、特定のコンベアにおいてピッキング装置が到達できる作業領域が、この同じコンベアの下限および上限の間に含まれる領域に相当する。用語「下」および「上」は、搬送方向を指し、この搬送方向を基準に下限は下流に位置し、上限が上流に位置する。

動的な定め直しのアルゴリズムは、共有領域内の位置を割り当てる前に、作業領域を共有するすべての装置について実行される。したがって、本方法により、共有された作業領域における衝突が防止される。

好ましい実施形態においては、アルゴリズムが、
−一般的な第１のピッキング装置の作業領域内の好ましい受け取り位置または引き渡し位置を特定するステップ、
−前記第１の装置の作業領域を動的に定め直し、許容される作業領域を得るステップ、
−前記好ましい位置が前記許容される作業領域に含まれる場合に、該位置を前記第１の装置へと割り当てるステップ、または
−前記動的に定め直された許容される作業領域内の新たな利用可能な受け取り位置または引き渡し位置を探し、存在するのであれば該新たな位置を前記第１のピッキング装置へと割り当てるステップ
を含む。

受け取り位置または引き渡し位置を割り当てることができない場合、ピッキング装置は待機させられる。

本発明のより好ましい実施形態は、共有領域において利用可能な受け取り位置または引き渡し位置の割り当てについて、下流の装置に優先権を与える予測アルゴリズムと称される第２のアルゴリズムをさらに含む。上流から下流へのピッキング装置の順序は、品物の搬送方向によって定義される。

前記予測アルゴリズムによれば、Ｎ番目の一般的な装置にとって利用可能な位置が、このＮ番目および（Ｎ−１）番目のピッキング装置の両方にとってアクセス可能な共有領域に位置する場合に、可能であればいつでも下流の（Ｎ−１）番目の装置に優先的に割り当てられる。

好ましい実施形態においては、この方法が、ピッキング装置の間または或るピッキング装置と梱包ラインの他の構成要素、または外部の他の構成要素との間の相互の距離が所定のしきい値を下回る場合に衝突警報を生成する第３の位置制御アルゴリズムをさらに含む。この第３のアルゴリズムは、安全の位置制御を実行し、ピッキング装置またはその一部が禁止領域に進入し、あるいは２つの装置の間の最小距離が安全のしきい値を下回る場合に、警報を生成する。しかしながら、このアルゴリズムは、用心のための手段であって、通常は介入せず、衝突は実際には作業領域を動的に定める第１のアルゴリズムによって防止される。

なお、本発明の方法は、受け取り位置および引き渡し位置に等しく適用可能である。したがって、本明細書における受け取り位置または受け取りのミッションへの言及はすべて、引き渡し位置または引き渡しのミッションに等しく適用可能であり、その逆も然りである。

この方法および関連のアルゴリズムは、例えば産業ロボットのプログラミングのための規格によるプログラミング言語など、公知のプログラミング言語によって実現できる。適用可能な言語の例は、公知のＣｏＤｅＳｙｓ言語である。オブジェクト指向のプログラミング言語が好ましく、例えばロボットが、プログラムにおいてラインの他のロボット（特に、作業領域を共有する隣接のロボット）の数および位置を含むクラスのインスタンスとして取り扱われる。このやり方で、プログラムを容易にパラメータ化でき、例えば平行コンベア、直交流形式などの種々のラインに合わせて調節することができる。好都合には、すべてのピッキング装置について同じである固有の座標系が定義される。

本発明の別の態様は、添付の請求項８および従属請求項に記載の梱包ラインからなる。この梱包ラインは、ピッキング装置の制御／管理システムであって、本明細書に記載の実施形態のいずれか１つに従って衝突防止ならびにそれぞれのコンベアからの受け取り位置およびそれぞれのコンベアへの引き渡し位置の割り当てを行うための方法を実行する制御／管理システムを備えている。

運び込みまたは運び出しコンベアという用語は、例えばコンベアベルトなどの１つ以上の直線搬送装置を指す。いくつかの実施形態においては、コンベアが実質的に平行であり、並流の構成にて同じ搬送方向を有しており、あるいは対向流の構成にて反対向きの搬送方向を有している。他の実施形態においては、運び出しコンベアが運び込みコンベアに対して垂直であり、これらの実施形態は、直交流の実施形態と称される。運び込みコンベアおよび運び出しコンベアのどちらも、物理的にただ１つのコンベアまたは複数のコンベアで構成されてよい。

ピッキング装置は、好都合にはコンベアの上方に配置され（上側荷役）、好ましくは少なくとも２つの自由度を有する産業ロボットであり、より好ましくは例えば公知のデルタロボットなどの並列ロボットである。

品物は、さまざまな種類であってよい。好ましい用途は、品物が第２のコンベア上の容器の中へと配置すべき製品（ばら荷の製品または一次の梱包にすでに梱包された製品）を呈している一次または二次梱包ラインにおける使用からなる。

本発明の利点として、共有領域を有する近接配置によってもたらされるロボットまたはピッキング装置の高い利用率、コンパクトなラインのサイズ、分離した作業領域を有する配置に関するロボットの届かない「暗」領域の減少、直交流の構成（すなわち、運び出しの方向が供給の方向に垂直）であっても装置をコンパクトにできる可能性が含まれる。

予測アルゴリズムは、運び込みコンベアを空にし、運び出しコンベアまたはこの運び出しコンベアによって運ばれる容器を一杯にする効率をさらに改善するという利点を有するほか、新たな受け取り位置または引き渡し位置の割り当てを待つピッキング装置の待機時間も短縮する。これらの利点は、上流の装置ほど、品物（または、引き渡し位置それぞれ）の密度が最大であるがゆえに、通常はより多くの有用な位置を利用することができるという事実に起因する。換言すると、利用可能な位置の数が、品物が第１のコンベアから第２のコンベアまたはそれぞれの容器へと移されるにつれて、上流から下流へと減少する傾向にある。したがって、下流の装置に優先権を与えることで、作業負荷の平衡が改善される。

これらの利点は、本発明を限定するものではない指標としての例を示している以下の説明および図面によって、さらに明らかになるであろう。

本発明を適用することができる共有の作業領域を有するロボットを備えた梱包ラインの図である。 ロボットの作業領域の動的な再割り当ての原理を概略的に示すための図１のラインのコンベアの詳細図である。 本発明を適用することができる直交流形式の別の梱包ラインの例を示している。 好ましい実施形態に従って本発明を行うために使用することができるアルゴリズムのフロー図である。 好ましい実施形態に従って本発明を行うために使用することができるアルゴリズムのフロー図である。 好ましい実施形態に従って本発明を行うために使用することができるアルゴリズムのフロー図である。

図１が、容器１１の中に品物１０を入れるための梱包ライン（特に、ロボット化されたライン）の概略図である。

ラインが、品物１０のためのコンベア１と、容器１１を運ぶためのコンベア２とを備えている。この例では、品物のためのコンベアベルトが、容器１１を運ぶ２つの側方のベルトとともに存在している。ピッキング装置が、上側荷役の配置にてラインの上方に取り付けられた並列なロボット３１、３２、３３によって代表されているが、他の配置も可能である。円４１、４２、４３が、それぞれの作業領域５１、５２、５３の境界を示している。例えば、ロボット３１が、この円４１によって定められる円形の領域５１の内側で品物を取り上げることができ、あるいは下ろすことができる。

ロボットが、作業領域５４、５５を共有している。作業領域５４が、ロボット３１および３２の間で共有される一方で、作業領域５５が、ロボット３２および３３の間で共有されている。

各々のロボットが、本発明の目的にとって必須ではない公知の技術に従って、把持部材（例えば、真空吸引カップ）を有するエンドエフェクタ（例えば、手首）を備えている。各々のロボットが、受け取りのミッションを実行でき、すなわちコンベア１から１つ以上の品物１０を受け取ることができ、あるいは引き渡しのミッションを実行でき、すなわち（先に受け取った）品物をコンベア２上の容器１１のうちの１つの内部へと届けることができる。容器１１内の品物の数および配置が、フォーマットを定める。

コンベア１、２は、この例では、供給側６と反対側の出口側７とを定める同じ搬送方向Ａを有している。ラインは、供給側６から品物１０および容器１１を受け取る。これらの品物は、コンベア１上に整然と配置されていても、無作為に配置されていてもよく、容器は、例えば箱形成部から到着し、通常は所定のピッチ（お互いの間の距離）を有している。ラインは、図示のように、フォーマットに従って１つ以上の品物１０で満たされた各々の容器１１を、出口側７から放出する。

本発明によるラインは、通常は梱包プラントの一部である。品物１０が、例えば梱包装置または包装装置などの上流の装置から到着し、品物１０の配置が秩序だった様相であるか否かは、上流のプロセスによって決まる。空の容器が、箱形成部から到着し、出口側７を出る充てん済みの容器が、例えば閉じ部へと送られる。図面に示されているラインは、荷役島とも称される独立型の荷役装置であってもよい。

搬送方向Ａが、供給側６（上流）から出口側７（下流）へと上流−下流の順序を定める。図において、例えばロボット３２は、ロボット３１の上流であって、ロボット３３の下流である。

品物１０が、ロボット３１〜３３のための受け取り地点を表す。コンベア１上の品物１０の位置、ならびに適当であれば品物の空間的な向きおよび／または種類を、公知の視認システムによって検出することができる。各々の容器１１が、少なくとも１つの引き渡し位置（フォーマットによっては、複数の引き渡し位置）を定める。

ラインは、ロボットのミッションの管理者として機能するロボット３１〜３３の制御システムを備える。制御システムは、品物１０および容器１１（さらには、各々の容器にすでに配置されたいくつかの品物）の位置のリストを（例えば、スタックに）保存し、前記ロボット３１〜３３へと受け取り位置および引き渡し位置を連続的に割り当てる。ロボットは、制御システムから受け取り位置または引き渡し位置を受信するとすぐに、関連のミッションを生成および実行する。

共有領域５４、５５におけるミッションを管理するために、前記制御システムは、ロボットに共有領域内の位置を割り当てる前に、そのロボットについて実際に許容される領域を、共有の作業領域のうちの別のロボットのミッションが進行中であり、あるいは別のロボットのミッションがすでに割り当てられている部位を除外することによって動的に定義し直すアルゴリズムによって動作する。

ここで、例えば隣接するロボット３１と共有される作業領域５４におけるロボット３２への受け取り位置または引き渡し位置の割り当てを検討する。アルゴリズムは、以下のステップ、すなわち
ａ）作業領域５４内の位置についてロボット３１へと割り当てられたミッションの存在を調査し、存在する場合には、前記ロボット３２の作業領域を動的に定義し直し、前記ロボット３２にとってアクセス可能であり、すでにロボット３１へと割り当てられた位置を含まない新たな作業領域を得るステップと、
ｂ）必要であれば、共有の作業領域を有するラインのすべてのロボット（この例では、ロボット３１および３３の両方が、ロボット３２と作業領域の一部を共有している）について前記存在の調査を繰り返し、ロボット３２について動的に定義し直された作業領域を得るステップと、
ｃ）前記動的に定義し直された新たな作業領域に属する場所において、前記ロボット３２へと新たな受け取り位置または引き渡し位置をそれぞれ割り当てるステップと
を含む。

時点ｃ）に従って割り当てることができる位置が存在しない場合には、ロボット３２は、制御システムによって位置を割り当てることができるまで、一時的な待機状態に保たれる。位置（受け取り位置または引き渡し位置）をロボット３２へと割り当てることができる場合には、アルゴリズムは必要に応じて繰り返される。

前記アクセス可能な作業領域は、共有領域においていかなるミッションも進行中でない場合には、公称の作業領域と同一であってよい。そうでない場合、アクセス可能な領域として定められる領域は、特にロボット３１または３３によって一時的に占められる共有部分５４および／または５５の少なくとも一部分を除き、ロボット３２が通常到達できる領域５２よりも小さくなる。

上述のように、衝突の恐れがある近傍のロボットのリストを含む分類でロボットをモデル化することで、アルゴリズムの実行がより容易になる。実際、ロボットが制御システム（管理者）へとリクエストを送信するとき、制御システムは、リクエストを発しているロボットに近いロボットに特定してアルゴリズムを適用することができる。プログラミングの詳細ならびに言語の選択などは、いずれにせよ本発明の説明の目的においては不要であり、当業者の作業の範囲に包含される。

図２が、コンベア２の一部分に関して、好ましい実施形態における前記アルゴリズムによる作業領域の動的な再定義を例示している。しかしながら、同じ例が、コンベア１からの受け取りのミッションにも当てはまる。

図２は、ロボット３１および３２のそれぞれの公称の作業領域５１、５２を示している。これらの領域は、単純にするために、線６０〜６４として表される境界によって定められている。線６０および６３が、それぞれロボット３１が到達できる下限および上限であり、線６１および６４が、ロボット３２が到達できる下限および上限を示している。線６１および６３が、共有の作業領域の境界である。

制御システムが、ロボット３２へと割り当てるべき作業領域５２内の最適な引き渡し位置Ｐ_１を計算する。この最適位置Ｐ_１の計算の基準は、さまざま（例えば、ロボット間での負荷の分散に関する規則にもとづく）であってよく、本発明にとって不可欠ではない。地点Ｐ_１がロボット３１と共有される領域に位置するため、アルゴリズムは、このロボット３１の状態を確認する。この例では、ロボット３１について、地点Ｐ_２における引き渡しのミッションが進行中であると仮定する。したがって、アルゴリズムが、ロボット３２の作業領域５２を定義し直し、下限を境界６１から新たな境界６２へと移動させ、動的に定義し直された新たな作業領域５２^＊を得る。この例では、前記新たな領域５２^＊が、ロボット３１へと割り当てられた引き渡し地点Ｐ_２を除外すべく、公称の領域５２よりも小さい。換言すると、前記地点Ｐ_２が、ロボット３２へと動的に割り当てられた領域５２^＊の外側である。

この時点で、アルゴリズムは、好ましくは先に計算した最適位置Ｐ_１に対して下流から上流へと（方向Ａとは反対の方向に）利用可能な位置を走査して、ロボット３２のための新たな引き渡し位置Ｐ_３を探す。前記位置Ｐ_３は、共有領域の残りの部分にあってよく、あるいは領域５２^＊の別の一般の位置にあってよい。ロボット３２へと割り当てることができる少なくとも１つの位置Ｐ_３が存在する場合、管理者は、その位置Ｐ_３をロボット３２に割り当て、そうでない場合には、ロボット３２は待機状態のままとされる。

アルゴリズムが、基本的には、衝突を避けるために、最適な位置から搬送方向Ａに関して最も下流の利用可能位置を、近傍のロボットの作業に矛盾しない様相でロボット（この例では、ロボット３２）に割り当てようとすることを、理解することができる。

境界６１〜６４は、図２においては線によって例示されているが、例えば平面または空間内の曲線または表面など、より複雑な実体であってもよい。

さらに、好ましい実施形態は、予測アルゴリズムと呼ばれる第２のアルゴリズムを備える。予測アルゴリズムは、実質的に、搬送に関して下流に位置するロボットに優先権を与える。例えば、ロボット３１および３２の間で共有される領域５４内の受け取り位置または引き渡し位置は、可能であれば、上流側のロボット３２にではなく、下流側のロボット３１に優先的に割り当てられる。

前記予測アルゴリズムは、好ましくは以下のステップ、すなわち
ａ）下流の別のロボット（この例では、ロボット３１）と共有される作業領域５４に位置するミッションに関し、一般の第１のピッキング装置（例えば、ロボット３２）に割り当てることができる第１の位置を特定するステップと、
ｂ）前記位置を下流のロボット３１に割り当てることができるか否か、すなわち前記ロボット３１を該当のミッションの実行に利用できるか否かを確認するステップと、
ｃ）前記検証の結果が肯定的である場合に、前記位置を前記下流のロボット３１に割り当てるステップと
を含む。

上述のステップｂ）において、ロボット３１へのミッションの割り当てを、このロボット３１が空いており、あるいは対をなすミッションを実行している場合に、行うことが可能である。例えば、一般的な引き渡しのミッションＭは、ロボット３１が受け取りのミッションを実行している場合、このロボットへと割り当てることが可能であると考えられる。なぜならば、受け取りのミッションが完了したならば、ロボットは当然ながらその品物を引き渡さなければならないからである。

この例では、予測ステップが、引き渡し位置をロボット３１へと割り当て、したがってロボット３１が、上流のロボット３２よりも優先される。予測後に、ロボット３２への引き渡し位置の割り当ては、すでにロボット３１へと割り当て済みの位置から由来する制限を考慮に入れる。例えば、このロボット３２の作業領域が、すでに説明したように動的に計算し直される。

前記予測アルゴリズムは、実質的に２つの利点を有している。すなわち、
−下流のロボット（ここでは、ロボット３１）へと割り当てることができる位置を上流のロボット（この例では、ロボット３２）が占めることが、位置が一致する場合に防止されるとともに、
−下流のロボットが、上流のロボットのミッションの終了を待たなくても、衝突の領域へと引き渡しを行うことができる。

図３が、コンベア２がコンベア１の方向に対して９０度に配置されている直交流形式のコンベアの別の構成を示している。搬送方向が、符号Ａ１、Ａ２によって示されている。なお、上流−下流の順序は、参照コンベアに依存し、例えば図３において、ロボット３２が品物の搬送方向Ａ１においてロボット３３の下流に位置するが、同じロボット３２が容器の搬送方向Ａ２によればロボット３３の上流である。

特に好ましい実施形態においては、制御システムが、３つのルールを縦列にて実行する。それらのルールは、１）位置制御、２）動的制限、および３）予測と定義される。位置制御ルールは、実質的に衝突防止警報を生成する安全制御であり、ルール２）および３）は、それぞれ上述した第１および第２のアルゴリズムを好ましいやり方で実行する。

次に、前記ルールの好ましい例を、図４〜６のフロー図を参照して説明する。

ルール１−位置制御
このルールは、好都合には図４のフロー図に従って実行される。このルールは、以下のステップを含む。

ブロック１００：ロボット間の最小距離を設定する。

ブロック１０１：ロボット３１〜３３の位置を更新する。

ブロック１０２：最小距離が順守されていることを確認する。この確認は、
ｄｉｓｔａｎｃｅ（Ａ，Ｂ）＜Ｘ または ｄｉｓｔａｎｃｅ（Ｂ，Ｃ）＜Ｘ または・・・
などの形態を有することができ、ここでＡ、Ｂ、・・・は、ロボットの位置を指し、関数ｄｉｓｔａｎｃｅ（Ａ，Ｂ）は、２つの位置の間の距離を返し、Ｘは、最小しきい値距離を表す。

確認１０２の結果に応じて、プログラムのフローは、衝突警報オン（ブロック１０３）または衝突警報オフ（ブロック１０４）の状態を判断する。確認は、線１０５によって示されるように連続的に繰り返される。

ルール２−動的制限
このルールは、図５のフロー図に従って実行される。

ブロック２００が、図２の位置Ｐ_１など、下流から上流へと向かう順序による一般的なＮ番目のロボットのための最適な受け取り位置または引き渡し位置の決定を示している。ブロック２０１、２０２、２０３は、それぞれ
−下流にロボットが存在するか否か（ブロック２０１）、
−前記ロボットが進行中のミッションを有しているか否か（ブロック２０２）、および
−それぞれの作業位置が共有領域内にあるか否か（ブロック２０３）
を確認する。

上記３つの検査のうちの少なくとも１つが否である場合、実行は、Ｎ番目のロボットの作業領域の境界を変更せずに維持するブロック２０５へと進む。他方で、３つの検査のすべてが肯定である場合、アルゴリズムは、ロボットの下方の作業の限界を定め直す（ブロック２０４）。

同様の検査が、ブロック２０６、２０７、２０８によって示されるように、存在しうる上流のロボットについて繰り返される。検査の結果が肯定である場合、アルゴリズムは、ロボットの上方の作業の境界を定め直し（ブロック２０９）、そうでない場合にはそのままにする（ブロック２１０）。

ブロック２１１が、初期の位置Ｐ_１から出発して上流へと進む別の受け取り位置または引き渡し位置（図２のＰ_３）の考えられる選択を示している。このブロック２１１は、ブロック２０９の後またはブロック２１０の後で実行される。

ルール３−予測
このルールは、好ましくは図６のフロー図に従って実行される。このルールは、基本的には、下流のロボットの利用を予測し、このロボットに利用可能な場所の割り当てにおいて優先権を与える目的を有する。

図６の図は、例として、引き渡し位置の割り当てを示している。ブロック３００が、一般的なＮ番目のロボットについての最適な受け取り位置または引き渡し位置Ｐ_Ｘの決定を示している。

ブロック３０１の検査が、前記Ｎ番目のロボットの下流のロボットがラインに存在するか否かを確認する。下流にロボットが存在しない場合、処理は、ブロック３０４によって概略的に示されるとおり、図５のルール２へと移動する。このブロック３０４は、図５のフロー図による処理を示している。

前記Ｎ番目のロボットの下流の（Ｎ−１）番目のロボットが存在する場合、処理は、それぞれ前記（Ｎ−１）番目のロボットが進行中の引き渡しのミッションを有しているか否か、または少なくとも１つの引き渡しのリクエストを実行済みであるか否かを確認する検査のブロック３０２および３０３に移動する。

例えば、図１を参照し、Ｎ番目のロボットがロボット３２であると仮定する。したがって、ロボット３１によって代表されるさらに下流の（Ｎ−１）番目のロボットが存在し、すなわち検査３０１が肯定の結果をもたらす。

ブロック３０２および３０３が、ロボット３１の利用の状態を確認する。両方とも否定の結果である場合、ロボット３２について先に計算（ブロック３００）された位置Ｐ_Ｘが、後にロボット３１へと割り当てることができる位置と衝突する可能性がある。実際、前記ロボット３１は空いており、あるいは受け取りのミッションに従事している。したがって、ロボット３１を、受け取りの直後に引き渡しのミッションを実行するために利用可能である。

アルゴリズムが、ロボット３１の引き渡し位置の割り当てを「予約」し（ブロック３０５）、すなわちロボットから関連の「リクエスト」を受信する前に、このロボット３１の作業の「予測」を行う。予測の後で、上流のロボット３２の引き渡し位置の割り当て（ブロック３０４）が、ロボット３１へと前もって割り当てられた前記位置Ｐ_Ｘによる制限を考慮する。

換言すると、予測アルゴリズムのインストラクションの実行の順序は、以下のとおりである。Ｒ_ＡおよびＲ_Ｂが２つのロボットであり、Ｒ_ＢがＲ_Ａの下流に位置するとする。ロボットＲ_Ａが、品物を引き渡す位置をリクエストするとする。ロボットＲ_ＢがＲ_Ａの下流に配置されているため、ロボットＲ_Ｂのための引き渡し位置が計算され（結果として、共有領域が制限される）、次いでロボットＲ_Ａの引き渡し位置が、空き領域に位置するように計算される。

予測アルゴリズムは、引き渡し位置の代わりに受け取り位置を割り当てる場合も、まったく同様のやり方で動作する。

Claims (11)

1. 品物を運び込むための少なくとも１つの第１の直線コンベア（１）と、
   品物を運び出すための少なくとも１つの第２の直線コンベア（２）と、
   前記第１のコンベアから品物（１０）を受け取るミッションならびに前記第２のコンベア上または前記第２のコンベアによって運ばれる容器（１１）の中の所定の位置に品物を引き渡すミッションの実行に各々が適している複数のピッキング装置（３１〜３３）と、
   を具備し、
   前記ピッキング装置の各々が、当該ピッキング装置にとってアクセス可能な前記第１のコンベアの一領域および前記第２のコンベアの一領域を含むそれぞれの作業領域（５１〜５３）を有し、
   前記ピッキング装置が、少なくとも２つのピッキング装置の作業領域に属する前記第１および／または第２のコンベアの少なくとも１つの領域が存在するよう、共有の作業領域（５４、５５）において働くように配置され、
   さらに、
   前記運び込みコンベア（１）および前記運び出しコンベア（２）が、それぞれの方向に沿って実質的に直線状に延びるとともに、搬送方向（Ａ）によって定められ、したがって上流−下流向きの方向を定めている向きを有しており、
   前記ピッキング装置及び前記コンベア上のそれぞれの把持位置または受け取り位置を、前記向きの方向に従って組織化されるとおりに制御システムによって特定できる
   梱包ラインに関し、該梱包ラインのピッキング装置について衝突防止制御およびミッションの割り当てを行うための方法であって、
   一般的な第１のピッキング装置（３２）へと受け取り位置または引き渡し位置を割り当てるためのアルゴリズムを有しており、該アルゴリズムが、少なくとも以下のステップ、すなわち
   ａ）一般的な第２のピッキング装置（３１、３３）へとすでに割り当てられた受け取り位置または引き渡し位置であって、該第２のピッキング装置と前記第１のピッキング装置との間で共有される作業領域に含まれる受け取り位置または引き渡し位置の存在を確認し、存在する場合に、前記第１の装置（３２）の作業領域を動的に定め直して、前記第２の装置へと割り当てられた前記位置を含まぬように該第１の装置にとってアクセス可能な新たな作業領域（５２＊）を得るステップと、
   ｂ）必要であれば、前記第１の装置（３２）と作業領域を共有するすべてのピッキング装置（３１、３３）について前記確認を繰り返し、前記第１の装置について動的に定め直されたアクセス可能な作業領域を得るステップと、
   ｃ）前記アクセス可能な作業領域に前記第１の装置（３２）へと割り当てることができる少なくとも１つの受け取り位置または引き渡し位置が存在する場合に、前記アクセス可能な作業領域に属するそれぞれの受け取り位置または引き渡し位置を前記第１の装置（３２）へと割り当てるステップと、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記アルゴリズムが、
   前記一般的な第１のピッキング装置（３２）の作業領域の内側の好ましい受け取り位置または引き渡し位置（Ｐ_１）を特定するステップと、
   少なくとも前記ステップａ）およびｂ）に従って前記第１の装置の作業領域を動的に定め直し、アクセス可能な作業領域（５２^＊）を得るステップと、
   をさらに含み、
   この後、
   前記好ましい受け取り位置または引き渡し位置（Ｐ_１）が前記アクセス可能な作業領域に含まれる場合に、該位置を前記第１の装置へと割り当てるステップ、
   または
   前記アクセス可能な作業領域の内側の新たな利用可能な受け取り位置または引き渡し位置（Ｐ_３）を探し、存在するのであれば該新たな位置を前記第１のピッキング装置へと割り当てるステップ
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記アルゴリズムが、前記アクセス可能な領域において利用可能な位置の中から最も下流の位置を前記第１のピッキング装置に割り当てる新たな受け取り位置または引き渡し位置を探す、請求項２に記載の方法。
4. 前記アルゴリズムが、前記好ましい位置から出発し、それぞれのコンベア（１または２）によって定められるとおりの上流方向に進むことによって他の利用可能な位置を走査し、新たな受け取り位置または引き渡し位置を探す、請求項３に記載の方法。
5. 下流のピッキング装置への受け取り位置または引き渡し位置の割り当てに優先権を与えるためのアルゴリズム（３００〜３０５）をさらに含んでおり、該アルゴリズムが、一般的な共有領域内の受け取り位置または引き渡し位置を、該共有領域へのアクセスを有するピッキング装置の中で最も下流に位置するピッキング装置に優先的に割り当てるように動作する、請求項１から請求項４のいずれかに記載の方法。
6. 前記優先的な割り当てのためのアルゴリズムが、
   一般的な第１のピッキング装置（３２）について好ましい受け取り位置または引き渡し位置を特定するステップ（３００）と、
   前記第１の装置（３２）の下流に位置して該第１の装置と作業領域（５４）を共有する少なくとも１つの第２のピッキング装置（３１）の存在（３０１）および利用の状態（３０２、３０３）を確認するステップと、
   前記好ましい位置を、前記確認した前記第２の装置の利用の状態に矛盾しないのであれば該第２の装置へと割り当て（３０５）、次いで上流の前記第１の装置（３２）についてアクセスな作業領域を動的に定め直すステップと、
   を含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記ピッキング装置のいずれか１つと残りのピッキング装置または梱包ラインの他の構成要素との間の距離が、所定のしきい値を下回る場合に、衝突警報を発生させる位置制御アルゴリズム（１００〜１０４）
   をさらに含む、請求項１から請求項６のいずれかに記載の方法。
8. 品物を運び込むための少なくとも１つの第１の直線コンベア（１）と、
   品物を運び出すための少なくとも１つの第２の直線コンベア（２）と、
   前記第１のコンベアから品物（１０）を受け取るミッションならびに前記第２のコンベア上または前記第２のコンベアによって運ばれる容器（１１）の中の所定の位置に品物を引き渡す引き渡しのミッションの実行に各々が適している複数のピッキング装置（３１〜３３）と、
   衝突防止制御および前記ピッキング装置へのミッションの割り当てのためのシステムと、
   を具備し、
   前記ピッキング装置の各々が、当該ピッキング装置にとってアクセス可能な前記第１のコンベアの一領域および前記第２のコンベアの一領域を含むそれぞれの作業領域（５１〜５３）を有し、
   前記ピッキング装置が、共有の作業領域（５４、５５）において働くように配置され、
   さらに、
   前記運び込みコンベアおよび前記運び出しコンベアが、それぞれの方向に沿って実質的に直線状に延びるとともに、搬送方向によって定められ、したがって上流−下流向きの方向を定めている向きを有しており、
   前記ピッキング装置及び前記コンベア上のそれぞれの把持位置および受け取り位置を、前記向きの方向に従って配置されるとおりに前記制御システムによって特定できる
   梱包ラインであって、
   前記制御システムが、一般的な第１のピッキング装置（３２）への受け取り位置または引き渡し位置の割り当てを、少なくとも以下のステップ、すなわち
   ａ）一般的な第２のピッキング装置（３１、３３）へとすでに割り当てられた把持位置または受け取り位置であって、該第２のピッキング装置と前記第１のピッキング装置との間で共有される作業領域に含まれる把持位置または受け取り位置の存在を確認し、存在する場合に、前記第１の装置（３２）の作業領域を動的に定め直して、前記第２の装置へと割り当てられた前記把持位置または受け取り位置を含まぬように該第１の装置にとってアクセス可能な新たな作業領域（５２^＊）を得るステップと、
   ｂ）必要であれば、前記第１の装置（３２）と作業領域を共有するすべてのピッキング装置（３１、３３）について前記確認を繰り返し、前記第１の装置について動的に定め直されたアクセス可能な作業領域を得るステップと、
   ｃ）前記アクセス可能な作業領域に前記第１の装置（３２）へと割り当てることができる少なくとも１つの受け取り位置または引き渡し位置が存在する場合に、前記アクセス可能な作業領域に属するそれぞれの受け取り位置または引き渡し位置を前記第１の装置へと割り当てるステップと、
   によって行うアルゴリズムによって動作することを特徴とする、梱包ライン。
9. 前記運び込みコンベアおよび前記運び出しコンベアが、実質的に平行であり、並流の同じ搬送方向または対向流の反対向きの搬送方向を有している、請求項８に記載の梱包ライン。
10. 前記運び込みコンベアおよび前記運び出しコンベアが、実質的に垂直な方向を有しており、直交流の搬送方向を有している、請求項８に記載の梱包ライン。
11. 前記ピッキング装置が、少なくとも２つの自由度を有するロボットであり、好ましくはデルタロボットである、請求項８から請求項１０のいずれかに記載の梱包ライン。

Images