JP2018108896A - 取出装置および方法 - Google Patents
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また、多関節アーム型ロボットについても、上方から物品を把持する場合は、既存の敷設物を回避するために冗長性を備える関節数が必要となる。さらに、物品が積載される領域が直方体形状の領域で、中間棚が存在する場合に、領域内の中間棚から物品を取り出す際には、さらに冗長性を有する関節数が必要となり、ロボットが大型化してしまう問題がある。
第1の実施形態に係る取出装置について図1を参照して説明する。
第1の実施形態に係る取出装置100は、第1垂直部材101、第2垂直部材102、第3垂直部材103、第4垂直部材104、第5垂直部材105、第6垂直部材106、第1水平部材107、第2水平部材108、第3水平部材109、第4水平部材110、第1の垂直方向移動機構111、水平方向移動機構112、第1の奥行き方向移動機構113、把持部移動機構114、把持部115、第2の垂直方向移動機構116、第2の奥行き方向移動機構117および搬送部118を含む。
本実施形態に係るベースは、以下のように形成される。第1垂直部材101、第3垂直部材103および第5垂直部材105のそれぞれの一端が、床面に接地する状態で起立し、第1垂直部材101、第3垂直部材103および第5垂直部材105のそれぞれの他端に、第1水平部材107が水平に接合される。同様に、第2垂直部材102、第4垂直部材104および第6垂直部材106のそれぞれの一端が、床面に接地する状態で起立し、第2垂直部材102、第4垂直部材104および第6垂直部材106のそれぞれの他端に、第2水平部材108が水平に接合される。第3水平部材109の一端は、第1水平部材107と第3垂直部材103とが接合される位置付近に水平に接合され、第3水平部材109の他端は、第2水平部材108と第4垂直部材104とが接合される位置付近に水平に接合される。同様に、第4水平部材110の一端は、第1水平部材107と第5垂直部材105とが接合される位置付近で水平に接合され、第4水平部材110の他端は、第2水平部材108と第6垂直部材106とが接合される位置付近で水平に接合される。
第2の奥行き方向移動機構117は、奥行き方向に移動可能となるように第2の垂直方向移動機構116に接続される。例えば、第2の垂直方向移動機構116の奥行き方向に沿ってガイドレールを有し、第2の垂直方向移動機構116の奥行き方向に移動可能とする。
積載ボックス201に積載された箱を対象物202および203として取り出し、対象物202および203を作業台205に移動させる場合を想定し、図2から図7までの例では、対象物202を取り出す場合について説明する。
作業台205は、積載ボックス201からの対象物の搬送先となる台であり、対象物を一時保管するといった静的な台であるか、または、ベルトコンベアにより対象物を他の場所へ搬送するといった動的な台である。本実施形態では、動的な台を想定し、積載ボックス201に積載される対象物を作業台205に移動させることで、対象物が次々に他の場所へ搬送される。
さらに、第1の奥行き方向移動機構113が、対象物202を把持可能な位置まで奥行き方向(z軸の負の方向)に移動し、把持部115が対象物202を吸着して把持する。ここでは、対象物202の前面側と上部側との2ヶ所に吸着することで対象物202を把持する。また、対象物202の位置に応じて、水平方向移動機構112が水平方向(x軸方向)に移動してもよい。第2の奥行き方向移動機構117は、第1の奥行き方向移動機構113と同様に、奥行き方向(z軸の負の方向)へ対象物202の前面下部まで移動する。このとき、搬送部118の縁は、対象物202の前面下部付近に位置していればよく、対象物202の前面下部よりも若干高い位置でもよいが、対象物202の前面下部より低い位置である方が望ましい。こうすることで、搬送部118に対象物202を安定して積載することができる。
把持部115は、吸引を停止して対象物202の把持を中止し、第1の垂直方向移動機構111が垂直上方向に移動して対象物202から離れる。このときの第1の垂直方向移動機構111の移動量は、搬送部が対象物を搬送する際に、第1の垂直方向移動機構111、水平方向移動機構112、第2の奥行き方向移動機構113、把持部移動機構114および把持部115が衝突しない移動量であればよい。
第2の奥行き方向移動機構117が作業台205の方向へ移動し、第2の垂直方向移動機構116が、搬送部118の縁と対向する作業台205の縁とが近接し、対象物202を衝撃無く作業台205に移動できる位置に、垂直方向に移動する。具体的には、第2の垂直方向移動機構116は、作業台205の縁よりも搬送部118の縁が若干高くなるような位置に移動する。この際、搬送部118は、対象物202が移動しないように停止した状態でもよいし、第2の奥行き方向移動機構117が移動している間に、対象物202が転倒しない速度でコンベアが回転していてもよい。
搬送部118は、対象物を作業台205に合流させるために、コンベアを回転させる。作業台205の回転速度を考慮し、対象物202が合流した場合に転倒しない速度となるように、搬送部118のベルトコンベアを回転させる。以上で取出装置100の対象物の取り出し処理を終了する。
積載ボックス201は、多量の対象物を積載することを想定しているため、積載された状態では下方の対象物ほど荷重が加わることになる。よって、荷重が加わることにより対象物が変形および破損することが考えられるので、対象物の積載を分散させるために積載ボックスに中間棚を設け、中間棚に対象物が積載される場合がある。図8から図11では、積載ボックス201に中間棚801が存在し、中間棚から対象物802を取り出す場合を想定する。
第1の実施形態では、積載ボックスなどに対象物が積載されている位置、対象物の数および対象物の取り出し順が予め規定されている場合であり、一定の駆動量および順序を制御することで対象物の取り出し処理を行うことができる場合を想定する。第2の実施形態では、画像センサにより積載される対象物の位置を検出して、取り出し処理を行う点が第1の実施形態とは異なる。このようにすることで、どのように配置および積載された対象物に対しても取り出し処理を行うことができ、より汎用性を高めることができる。
第2の実施形態に係る取出装置1200は、第1の垂直方向移動機構111、水平方向移動機構112、第1の奥行き方向移動機構113、把持部移動機構114、把持部115、第2の垂直方向移動機構116、第2の奥行き方向移動機構117、搬送部118、画像センサ1201、形状検出部1202および制御部1203を含む。
駆動制御の例としては、制御部1203は、第1の垂直方向移動機構111、水平方向移動機構112、第1の奥行き方向移動機構113、把持部移動機構114、第2の垂直方向移動機構116および第2の奥行き方向移動機構117のそれぞれの駆動量を示す駆動信号を生成する。また、制御部1203は、把持部115における把持動作を制御する把持制御信号、および、搬送部118における搬送動作を制御する搬送制御信号を生成する。
図13は、画像センサにより取得される、2つの箱が積載された積載ボックス201の側面の開放側からみた場合の画像データである。座標軸は、図2と同様である。ここでは、積載ボックス201の最下面を規準とする。
ステップS1401では、画像センサ1201が、積載ボックス内の画像を撮像し、画像データを得る。
ステップS1402では、形状検出部1202が、画像データの画像認識処理を行い、形状を検出して、対象物を決定する。
ステップS1403では、形状検出部1202が、形状を認識した対象物について、上部位置および下部位置を算出する。第2の実施形態では、箱を対象物として取り出し処理を行うことを想定しているので、垂直方向の最上かつ奥行き方向の最前に位置する対象物に対して、上部位置および下部位置を算出する。
ステップS1406では、第2の垂直方向移動機構116および第2の奥行き方向移動機構117が、制御部1203からの下部位置に移動するための駆動量を示す駆動信号に応じて、搬送部118を対象物の下部位置に移動させる。
ステップS1407では、把持部115が、制御部1203からの吸引開始を示す把持制御信号に応じて、対象物を把持する。
ステップS1409では、把持部115が、対象物が搬送部118の規定位置に積載されたのち、制御部1203からの吸引停止を示す把持制御信号に応じて、把持を解放する。
ステップS1410では、第1の垂直方向移動機構111が、制御部1203からの駆動信号に応じて、第1の垂直方向移動機構が対象物の移動経路の障害とならないように、退避する。
ステップS1412では、搬送部118が、制御部1203からの搬送制御信号に応じて、対象物を作業台に搬送する。ここでは、ローラを回転してベルトコンベアを回転させることにより、安定した状態を維持しつつ作業台に搬送できる。
ステップS1414では、第2の奥行き方向移動機構117が、制御部1203からの駆動信号に応じて、退避する。
ステップS1415では、第1の垂直方向移動機構111が、制御部1203からの駆動信号に応じて、ベースの最上位置に移動する。
ステップS1420では、把持部115が、対象物が搬送部118の規定位置に積載されたのち、制御部1203からの吸引停止を示す把持制御信号に応じて、把持を解放する。
ステップS1421では、第2の垂直方向移動機構116および第2の奥行き方向移動機構117が、制御部1203からの駆動信号に応じて、対象物を作業台に搬送可能な位置に、搬送部118を移動させる。
ステップS1422では、搬送部118が、制御部1203からの搬送制御信号に応じて、対象物を作業台に搬送する。以上で取出装置1200の取り出し処理を終了する。
さらに、上述した実施形態では、各移動機構が移動することにより、把持部115および搬送部118が移動することを想定しているが、把持部115および搬送部118だけで移動可能であってもよい。例えば、ベースに接続され、第1移動機構および第2移動機構と同じ可動域で伸縮可能かつ3軸方向に移動自在なアームの先端に取り付けられた把持部115と、ベースに接続され、第3移動機構および第4移動機構と同じ可動域の搬送部118とを含む取出装置であってもよい。これによって、同様に安定した搬送を実現しつつ装置を小型化することができる。
[1]
第1方向に移動可能な第1移動機構と、
前記第1移動機構に接続され、前記第1方向と交差する第1水平面上で移動可能な第2移動機構と、
前記第2移動機構に接続され、対象物を把持可能な把持部と、
前記第1移動機構、前記第2移動機構および前記把持部よりも下方に位置し、前記第1方向に移動可能な第3移動機構と、
前記第3移動機構に接続され、前記第1水平面と対向する第2水平面上で移動可能な第4移動機構と、
前記第4移動機構に接続され、前記把持部により把持された前記対象物を積載し搬送可能な搬送部と、を具備する取出装置。
[2]
前記対象物の画像データを撮像する画像センサと、
前記画像データから前記対象物の上部位置および該対象物の下部位置を検出する検出部と、
前記把持部が前記上部位置に向かう方向に前記第1移動機構および前記第2移動機構を駆動させ、前記搬送部が前記下部位置に向かう方向に前記第3移動機構および前記第4移動機構を駆動させる制御部と、をさらに具備する[1]に記載の取出装置。
[3]
前記画像センサは、前記対象物までの距離に関する情報を含む位置情報を取得し、
前記制御部は、前記位置情報に基づいて、前記第2移動機構から前記上部位置までの第1距離および前記第4移動機構から前記下部位置までの第2距離を算出し、該第1距離に応じて前記第1移動機構および前記第2移動機構を駆動させ、該第2距離に応じて前記第3移動機構および前記第4移動機構を駆動させる[2]に記載の取出装置。
[4]
前記第1移動機構、前記第2移動機構および前記把持部は、前記搬送部が前記対象物を搬送する際に衝突しないように移動する[1]から[3]のいずれか1項に記載の取出装置。
[5]
前記第3移動機構および前記第4移動機構は、前記対象物が積載される台に中間棚が存在しかつ該中間棚から該対象物を取り出す場合、前記搬送部の一端が前記対象物の前記下部位置に位置するように、または、該搬送部の一端が該中間棚の該搬送部側の下端に位置するように移動する[2]に記載の取出装置。
[6]
ベースと、
前記ベース内に位置し、第1方向、前記第1方向と交差する第2方向にそれぞれ移動可能であり、対象物を把持する把持部と、
前記把持部よりも下方に位置し、前記第1方向および前記第2方向にそれぞれ移動可能であり、前記対象物を搬送する搬送部と、を具備する取出装置。
[7]
第1方向に移動可能な第1移動機構と、
前記第1移動機構に接続され、前記第1方向と交差する第1水平面上で移動可能な第2移動機構と、
前記第2移動機構に接続され、対象物を把持可能な把持部と、
前記把持部よりも下方に位置し、前記第1方向に移動可能な第3移動機構と、
前記第3移動機構に設けられ、前記対象物を積載し搬送可能な搬送部と、を具備する取出装置。
[8]
取り出し対象となる対象物の画像データを取得し、
前記画像データから前記対象物の形状を検出し、該対象物の上部位置および該対象物の下部位置を検出し、
取り出し対象となる対象物を把持する把持部を前記上部位置に向かって駆動させ、
前記対象物を積載し搬送する搬送部を前記下部位置に向かって駆動させ、
前記把持部が前記対象物の前記上部位置を把持し、
前記把持部および前記搬送部が協働して前記対象物を前記搬送部に積載し、
前記搬送部が前記対象物を搬送する際に前記把持部が該対象物に衝突しないように、前記把持部を移動させ、
前記搬送部が前記対象物の搬送先である作業台に近接して、前記対象物を該作業台に搬送する取出方法。
Claims (12)
- ベースと、
前記ベースに設けられ、第1方向、前記第1方向と交差する第2方向にそれぞれ移動可能であり、対象物を把持する把持部と、
前記把持部よりも下方に位置し、前記第1方向および前記第2方向にそれぞれ移動可能であり、前記対象物を搬送する搬送部と、を具備する取出装置。 - 前記対象物の位置情報を取得するセンサと、
前記位置情報に基づいて前記対象物の上部位置および該対象物の下部位置の少なくともどちらか一方を検出する検出部と、
前記上部位置が検出された場合、前記上部位置に向かう方向に前記把持部を駆動させ、前記下部位置が検出された場合、前記下部位置に向かう方向に前記搬送部を駆動させる制御部と、をさらに具備する請求項1に記載の取出装置。 - 前記センサは、前記対象物までの距離に関する情報を含む位置情報を取得し、
前記制御部は、前記位置情報に基づいて、前記把持部から前記上部位置までの第1距離および前記搬送部から前記下部位置までの第2距離の少なくともどちらか一方を算出し、前記第1距離を算出した場合、該第1距離に応じて前記把持部を駆動させ、前記第2距離を算出した場合、該第2距離に応じて前記搬送部を駆動させる請求項2に記載の取出装置。 - 前記把持部は、前記搬送部が前記対象物を搬送する際に衝突しないように移動する請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の取出装置。
- 前記制御部は、前記対象物が積載される台に中間棚が存在しかつ該中間棚から該対象物を取り出す場合、前記搬送部の一端が前記対象物の前記下部位置に位置するように、または、該搬送部の一端が該中間棚の該搬送部側の下端に位置するように前記搬送部を駆動させる請求項2に記載の取出装置。
- 前記対象物が積載される台を内包可能な領域を有する、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の取出装置。
- 前記対象物の搬送先となる作業台をさらに具備する、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の取出装置。
- 第1方向および前記第1方向と交差する第2方向にそれぞれ移動可能であり、対象物を把持する把持部と、
前記把持部よりも下方に位置し、前記第1方向および前記第2方向にそれぞれ移動可能であり、前記対象物を搬送する搬送部と、を具備する取出装置。 - 対象物を把持可能な把持部と、
前記把持部よりも下方に位置し、前記把持部の移動に応じて移動可能であり、前記対象物を搬送する搬送部と、を具備する搬送装置。 - ベースに設けられた把持部が、第1方向、前記第1方向と交差する第2方向にそれぞれ移動して対象物を把持し、
前記把持部よりも下方に位置する搬送部が、前記第1方向および前記第2方向にそれぞれ移動して前記対象物を搬送する取出方法。 - コンピュータに、
ベースに設けられた把持部が、第1方向、前記第1方向と交差する第2方向にそれぞれ移動して対象物を把持する機能と、
前記把持部よりも下方に位置する搬送部が、前記第1方向および前記第2方向にそれぞれ移動して前記対象物を搬送する機能と、
を実現させるための取出プログラム。 - ベースに設けられた把持部を、第1方向、前記第1方向と交差する第2方向にそれぞれ移動させて対象物を把持させ、
前記把持部よりも下方に位置する搬送部を、前記第1方向および前記第2方向にそれぞれ移動させて前記対象物を搬送させる制御を行う、制御装置。
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