JP2018103290A - ピッキング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 在庫置き場の大きさに対して、それよりも狭い動作範囲のロボットで、多数多品種のピッキングを可能とし、効率の良い作業を行うことができるピッキング装置。【解決手段】 在庫置き場は、回転運動をしており、視覚センサに余分な情報を与えないようにカバーを備え、在庫置き場とカバーとの間に隙間を形成すると共に、複数の物品が重なり合っている場合に、在庫置き場の回転運動により、隙間を複数の物品がくぐることによって、視覚センサが検出できるように分散し、視覚センサにより物品毎の位置又は位置と姿勢を検出すると共に物品の種類を識別することを可能とし、検出された情報に基づいて、物品を把持するときに、在庫置き場の回転運動を止めることなく物品を把持することができ、物品の形状によって、自動でハンドの交換を行うことを可能にしている。【選択図】 図２

Description

本発明は、要求に従い物品を仕分けするロボットを備えたピッキング装置に関する。

在庫棚に収納されている生産された物品などを、注文や要求などの出荷指示に対して、品種や個数を在庫棚から選び出すピッキングという作業があり、物品が多品種になると作業者の確認期間が増大したり、入れ違いをしやすくなるという問題がある。そこで、特許文献１には、各品種毎の製品を収納するコンテナと、前記コンテナを収める棚の多数を上下左右に列設する倉庫手段と、前記棚に沿って走行され、前記棚のうち任意の棚から任意の棚へ前記コンテナを出し入れするクレーン手段と、前記棚のうち所定位置の棚に設けられ、前記クレーンで運ばれた前記コンテナの払出し及び払戻しのための複数の払出し・払戻し位置と、前記払出し・払戻し位置の各々に対応し、前記倉庫手段の外側に設けられた複数の製品ピッキング位置と、前記払出し・払戻し位置と前記製品ピッキング位置との間で前記コンテナを搬送する搬送手段と、前記製品ピッキング位置にある前記コンテナ内の前記製品をピッキングするピッキング手段とを備えた自動ピッキングシステムが記載されている。

組立工場などで、多数の物品をロボットで１個ずつ把持し、次の供給先に供給する工程は極一般的であり、ロボットによる把持が行われる箇所への物品の搬入は、機械的なパーツフィーダで行われることが多く、また、把持対象の物品の位置を２次元視覚センサあるいは３次元視覚センサで検出してロボット動作を補正する手法が繁用されている。しかし、効率などの観点から、一度に多数の物品を搬入する場合、ロボットによる把持を用意にするためには、断続的な振動により物品の分散、整列を行う必要があったため、物品に振動による損傷を与える恐れがあった。また、搬入される物品は、大きさ、形状などの異なる複数種類にわたることが多い。そこで、特許文献２には、ロボットに把持が行われる箇所へ一度に多数の物品を搬入しても、簡便な構成で、物品に振動による悪影響を与えることなく物品を分散し、視覚センサによる認識、検出とそれに基づくロボットによる把持が容易且つ確実に行えるようにした物品供給装置が記載されている。

特開平１１−５９８１４ 特開２００６−８２１８６

特許文献１に記載の発明では、入れ間違いが起きないように、多品種の物品のピッキング作業をロボットで全て行うのに、ロボットの動作範囲が非常に広い大掛かりな装置になってしまっている。

特許文献２に記載の発明では、多数多品種の物品をロボットで１つずつ把持するために複数の物品を分散するのに、テーブルと相対運動する仕切り・くぐり抜け部材を利用して、テーブルを回転させて複数の物品を分散し、視覚センサで物品の位置又は位置と姿勢を検出して、検出された物品毎の位置又は位置と姿勢に基づいて、物品をロボットで１つずつ把持し、視覚センサで物品の検出ができなくなったらテーブルを回転させて複数の物品の分散を行う。という工程を繰り返し行っているために、分散とピッキングを同時に行えないことによる時間的効率が悪い。また、形状の大きく異なる物品にハンドが対応することができない。

そこで、本発明は、在庫置き場の大きさに対して、それよりも狭い動作範囲のロボットで、多数多品種のピッキングを可能とし、効率の良い作業を行うことができるピッキング装置を提供する。

本発明は、要求に従い物品を仕分けするロボットを備えたピッキング装置において、複数の物品を載置する載置面を有する在庫置き場と、該載置面上の複数の物品を分散する物品分散手段を含む物品分散装置と、該分散された複数の物品毎の位置、又は位置と姿勢を検出する視覚センサと、該検出された物品毎の位置、又は位置と姿勢に基づいて、該物品を１つずつ把持するハンドを持つロボットと、前記ロボットにより把持された物品を仕分けるコンベア部を備えることを特長とするピッキング装置である。

前記在庫置き場は、回転運動をしており、前記視覚センサは、２次元視覚センサ又は３次元視覚センサであり、前期視覚センサに余分な情報を与えないように前期視覚センサを覆うカバーを備え、該カバー内部は、ＬＥＤライトによって、物品を照らすことで、物品の位置、形状を鮮明にして、視覚センサで検出しやすいようにし、該カバーと前記在庫置き場との間に隙間を形成すると共に、前記複数の物品が重なり合っている場合に、前記在庫置き場の回転運動により、前記隙間を前記複数の物品がくぐることによって、前記視覚センサが検出できる位置又は位置と姿勢に分散し、前記視覚センサにより物品毎の位置又は位置と姿勢を検出すると共に該物品の種類を識別することを可能とし、該検出された位置又は位置と姿勢に基づいて、該物品を把持するときに、該検出された位置と該在庫置き場の回転運動から該物品の軌道を演算することで、該物品の回転軌道に適した速度で前記ロボットを該物品と同じ回転軌道で移動させながら前記ハンドで把持することにより、前記在庫置き場の回転運動を止めることなく物品を把持することができ、物品の形状によっては、自動で前記ハンドの交換を行うことを可能にしている。

本発明により、複数の物品を載置することができる在庫置き場に、多数多品種の物品を載置しても、物品を分散し、視覚センサによる認識を行い、検出された位置又は姿勢と共に種類を識別してロボットによる把持を行い、効率的に要求に対するピッキング作業を行うピッキング装置を提供できる。

本発明の実施例の正面図 本発明の実施例の側面図 本発明の実施例の在庫置き場部回転駆動部 本発明の実施例の在庫置き場の上面図 本発明の実施例のハンド置き台の正面図 本発明の実施例のハンド置き台の上面図

以下に、本発明の実施形態を図１〜６に基づいて説明する。この実施形態のピッキング装置１は、複数種類の物品を要求に従い仕分けする装置です。

図１、２は、本発明の実施例の外観図である。該ピッキング装置１は、コンベア部２、在庫置き場部３、撮影室４、ロボット部５の４部分によって構成されている。

コンベア部２は、コンベア部基台１０を有し、該コンベア部基台１０上にベルトコンベア１１を５台並べて、図示しない制御盤によってコンベア駆動部１２の制御を行うことで、ロボット部５より把持されてきた物品を運搬している。また、ロボット部５の稼動範囲内ならば、ベルトコンベア１１の数を６台や７台に増やしてもいいし、３台や２台に減らしてもいい。また、今回の例ではベルトコンベアを使用しているが、物品を搬送する機構があればほかの機構でも良い。

在庫置き場部３は、在庫置き場部基台１３を有し、該在庫置き場部基台１３上に在庫置き場１４が設置されており、その上面が物品を載置する載置面を提供している。該在庫置き場１４の下方に回転駆動部１５と制御部１６を有している。なお、在庫置き場１４に物品を載置する搬入方法に特に制限はなく、ロボットを用いられても良いし、人手による搬入でも良い。

図３は、本発明の実施例の在庫置き場部回転駆動部の拡大図である。回転駆動部１５は、モーター１７、平歯車Ａ１８、平歯車Ｂ１９、回転軸２０、ベアリング２１、ボールローラー２２によって構成されている。在庫置き場１４を回転駆動するモーター１７は、制御部１６に接続されており、モーター１７の回転の切り替えや、回転速度などの制御が可能です。モーター１７が回転することにより、モーター１７に取り付けられた平歯車Ａ１８も回転し、平歯車Ａ１８と噛み合っている平歯車Ｂ１９も回転を始める。すると、平歯車Ｂ１９に取り付けられて、在庫置き場１４に固定されている回転軸２０が、ベアリング２１と共に回転をすることで、在庫置き場１４が、ボールローラー２２にしたがって回転運動を始める。

撮影室４は、撮影室基台２３を有し、該撮影室基台２３上にカバー２４を備えており、該カバー２４は、図４に示す本発明の実施例の在庫置き場部上面図のように、在庫置き場１４の上方を覆うように設置されている。カバー２４の内部に、２次元視覚センサあるいは３次元視覚センサの検出部を持つ図示しない視覚センサが設置されており、内部は図示しないＬＥＤライトによって照らされている。カバー２４により余分な情報を与えずに、図示しないＬＥＤライトにより物品の位置、形状を鮮明にすることで、図示しない視覚センサが、在庫置き場１４上の物品を認識して、物品の位置又は位置と姿勢と共に、物品の種類を検出している。

カバー２４は、前述したように在庫置き場１４の上方を覆うように設置されており、在庫置き場１４とカバー２４の間に隙間２５を形成している。この隙間２５が、在庫置き場１４の載置面との間に一定の大きさで形成されるように設けられている。ここで、隙間２５の大きさは、在庫置き場１４に載置された多数の物品が在庫置き場１４の回転に従ってくぐり抜け、物品が重なったままにならないように分散した状態になるような値に設計的に定められる。

ロボット部５は、ロボット部基台２６を有し、該ロボット部基台２６に仕分け用ロボット２７が固定されており、ロボット２７のアーム先端部にハンド２８を装着したもので、ロボット２７の動きとハンド２８の把持動作は図示されていない制御盤によって制御されている。

図示しない視覚センサによって物品が認識されると、物品の位置又は位置と姿勢を検出し、検出された結果によって、図示しないロボット制御部は、それに基づいてロボット２７の動作を実行する。その動作方法は、検出された位置と、制御部１６により制御されているモーター１７の回転速度より、在庫置き場１４上の物品の回転移動の軌道を演算し、演算結果より、該物品の回転軌道に適した速度でロボット２７を該物品と同じ回転軌道で移動させながらハンド２８で把持することにより、在庫置き場１４の回転を止めることなく、ハンド２８が物品を把持することができる。把持動作後、ロボット２７は、図示しない操作盤によって、どのように仕分けするのかの指示に従ってコンベア部２のベルトコンベア１１上に運搬を行う。１つの仕分け作業を順に行うのではなく、多数の仕分け作業を同時に行うことが可能であり、視覚センサで認識したものから仕分けを行い、ロボット２７の待機時間を少なくして、効率の良い仕分け作業を可能としている。また、数を指定せずに、在庫置き場１４に載置されている物品全てを種類ごとに仕分けることも可能である。

ハンド２８は違う種類のハンドへの交換を可能とし、交換時にハンド置き台２９を用いる。図５、６は、本発明の実施例のハンド置き台の外観図である。ハンド置き台２９は、ロボット部基台２６の柱に取り付けられており、普段は、ロボット稼動範囲外で待機している。図示しない操作盤により、ハンド交換指示が出たときにプラレールチェーン３０が動き出して、ハンド置き台２９をロボット稼動範囲内に移動させる。移動後、ロボット２７がハンド２８をハンド置き台上方に移動してハンドの交換をする。図５、６では、ハンドＡ３１、ハンドＢ３２、ハンドＣ３３がハンド置き台２９にセッティングされた状態であるが、実際には、ハンド1台は、ロボットのアーム先端部に装着されている。

ハンド交換手順は、現在使用しているハンド２８がハンドＡの場合、近接センサー３４によって、ハンド置き台２９の置かれていない位置を認識し、置かれていない位置にロボット２７を移動して、ロボット２７とハンド２８の接続部分のハンドチェンジャー３５の接続を解除する。そして、図示しない操作盤の指示に従い、付け替えたいハンドの上方に移動して、ハンドチェンジャー３５を接続することによって、ハンド２８を付け替えて種類の交換をすることができる。なお、ハンド２８の種類に特に制限はなく、本発明の実施例では、真空パッドを用いたハンドを使用しているが、他のハンドでも良い。

１ ピッキング装置
２ コンベア部
３ 撮影室
４ 在庫置き場部
５ ロボット部

１０ コンベア部基台
１１ ベルトコンベア
１２ コンベア駆動部
１３ 在庫置き場部基台
１４ 在庫置き場
１５ 回転駆動部
１６ 制御部
１７ モーター
１８ 平歯車Ａ
１９ 平歯車Ｂ
２０ 回転軸
２１ ベアリング
２２ ボールローラー
２３ 撮影室基台
２４ カバー
２５ 隙間
２６ ロボット部基台
２７ ロボット
２８ ハンド
２９ ハンド置き台
３０ プラレールチェーン
３１ ハンドＡ
３２ ハンドＢ
３３ ハンドＣ
３４ 近接センサー
３５ ハンドチェンジャー

Claims (8)

1. 要求に従い物品を仕分けするロボットを備えたピッキング装置において、複数の物品を載置する載置面を有する在庫置き場と、該載置面上の複数の物品毎の位置、又は位置と姿勢を検出する視覚センサと、該検出された物品毎の位置、又は位置と姿勢に基づいて、該物品を１つずつ把持するハンドを持つロボットと、前記ロボットにより把持された物品を仕分けるコンベア部を備えることを特長とするピッキング装置。
2. 前記在庫置き場が、回転運動することを特長とする請求項１に記載のピッキング装置。
3. 前記視覚センサが、２次元視覚センサ又は３次元視覚センサであることを特長とする請求項１又は２に記載のピッキング装置。
4. 前記視覚センサが、物品毎の位置、又は位置と姿勢を検出するときに、余分な情報を与えないために、前記視覚センサを覆うカバーを備え、該カバー内部をＬＥＤライトで照らしていることを特長とする請求項１〜３に記載のピッキング装置。
5. 前記カバーが、前記在庫置き場との間に所定距離の隙間を形成すると共に、前記複数の物品が重なり合っている場合に、前記在庫置き場の回転運動により、前記隙間を前記複数の物品がくぐることによって、前記視覚センサが検出できる位置又は位置と姿勢に分散することを特長とする請求項１〜４に記載のピッキング装置。
6. 前記在庫置き場上に同時に複数の種類の物品を載置した時に、前記視覚センサにより物品毎の位置又は位置と姿勢を検出すると共に該物品の種類を識別することを特長とする請求項１〜５に記載のピッキング装置。
7. 前記在庫置き場上に物品を載置し、前記視覚センサにより物品の位置又は位置と姿勢を検出し、該検出された物品の位置又は位置と姿勢に基づいて、該物品を把持する時に、該検出された位置と該在庫置き場の回転運動から該物品の軌道を演算することで、該物品の回転軌道に適した速度で前記ロボットを該物品と同じ回転軌道で移動させながら前記ハンドで把持することにより、該在庫置き場の回転を止めることなく物品を把持することを特長とする請求項１〜６に記載のピッキング装置。
8. 前記ハンドが、前記複数の物品の形状によって、自動でハンドの種類の交換ができることを特長とする請求項１〜７に記載のピッキング装置。