JP2019005871A - ピッキングシステム - Google Patents

Abstract

【課題】段積みされた物品の一つ分の高さを算出する。【解決手段】制御装置１０１と、カメラ１０２と、鉛直方向において、基準高さから物品群２００の最上段に配置される物品２０１の上面までの距離を測定する距離測定手段１０３とを備え、制御装置１０１は、画像情報に基づき１段当たりの物品の個数を算出する段個数算出部１２１と、物品群の高さを算出する物品群高算出部１３１と、物品の総個数を取得する総個数取得部１１１と、総個数から段個数を除算して段数を算出する段数算出部１１２と、前記物品群の高さと段数から物品一つ当たりの高さを算出する物品高算出部１１３とを備えるピッキングシステム。【選択図】図２

Description

本願発明は、段積みされた複数の物品からなる物品群から物品をピッキングするピッキングシステムに関する。

段積みされた複数の物品からなる物品群に対し、ピッキングロボットにより最上段から物品を一つずつピッキングするピッキングシステムが存在している（例えば特許文献１）。

このようなピッキングシステムでは、ピッキングロボットから物品の上面までの距離を測定するセンサを用いてピッキングロボットが物品の上面を保持することが行われる。また、ピッキングロボットが保持した物品をリリースする場合には、保持している物品の高さを測定する光電センサなどのセンサを別途設けておき、ピッキングロボットが保持している物品の高さを側方からセンサにて測定した後、物品のリリース高さを決定することが行われている。

特開平０７−２７７５１２号公報

以上の様に、ピッキングロボットが保持している物品の高さに関する情報は、物品を高所から落下させること無く、また、物品を押しつぶすことなく物品をリリースするために必要である。

ただし、物品の高さを専用のセンサで測定する工程は、ピッキングシステムにおいてピッキング効率を低下させる要因になる。また、専用のセンサを配置する場所が必要となりピッキングシステムの大型化を招く要因にもなる。

本願発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、物品の高さを測定する専用のセンサを用いることなく物品の高さを取得することができるピッキングシステムに関する。

上記目的を達成するために、本願発明の一つであるピッキングシステムは、段積みされた複数の物品からなる物品群から物品をピッキングするピッキングシステムであって、制御装置と、前記物品群を上方から撮像するカメラと、鉛直方向において、基準高さから前記物品群の最上段に配置される物品の上面までの距離である上面距離を測定する距離測定手段とを備え、前記制御装置は、前記カメラから取得した画像情報に基づき前記物品群の１段当たりの物品の個数である段個数を算出する段個数算出部と、前記距離測定手段から取得した上面距離に基づき物品群の高さを算出する物品群高算出部と、前記物品群に含まれる物品の総個数を取得する総個数取得部と、取得した前記総個数から算出した段個数を除算することで前記物品群の段数を算出する段数算出部と、前記物品群高算出部により得られた前記物品群の高さから前記段数を除算することで前記物品群に含まれる物品一つ当たりの高さである物品高さを算出する物品高算出部とを備えることを特徴としている。

これにより、物品群の上面からの画像と物品群の上方にある基準高さから物品群の上面までの距離の測定と、ピッキングシステムであれば通常有している物品群における物品の総個数とにより物品の一つの高さを求めることができる。従って、物品の高さを測定する専用のセンサや、高さ測定するための余計な動作が不要となりピッキング能力を向上させることができる。また、物品の高さを側方から測定するセンサなどが不要となり、ピッキングシステム全体の小型化を図ることができる。

また、前記物品群の中から物品をピッキングするピッキングロボットを備え、前記物品高算出部は、前記物品群の最初の物品を前記ピッキングロボットが保持する動作を開始してからリリースするまでに物品高さを算出してもよい。

これにより、ピッキング動作中に保持している物品の高さを算出するため、ピッキング動作に必要な時間を短縮させてピッキング効率を高めることができる。

また、前前記物品群の中から物品をピッキングするピッキングロボットを備え、前記ピッキングロボットは、取得した前記物品高さに基づき前記ピッキングロボットが保持した物品をリリースしてもよい。

これによれば、物品を高い位置から落とすことなく、ピッキングロボットが物品を押しつぶすことなく物品をリリースすることができ、物品の破損を回避することができる。

また、前記物品群の中から物品をピッキングするピッキングロボットを備え、前記ピッキングロボットは、取得した前記物品高さを用いて前記物品群の中から物品を保持してもよい。

これによれば、各物品を保持する際に物品の上面までの高さをそれぞれの物品に対して別途測定することが不要となり、ピッキング効率を高めることが可能となる。

なお、前記ピッキングシステムが含む各処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを実施することも本願発明の実施に該当する。無論、そのプログラムが記録された記録媒体を実施することも本願発明の実施に該当する。

本願発明のピッキングシステムによれば、別途専用のセンサを設けることなく物品の高さを示す情報を得ることができる。

図１は、ピッキングシステムを示す斜視図である。 図２は、制御装置の各処理部を機構部と共に示すブロック図である。 図３は、ピッキングシステムの動作の流れを示すフローチャートである。

次に、本願発明に係るピッキングシステムの実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本願発明に係るピッキングシステムの一例を示したものに過ぎない。従って本願発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。

また、図面は、本願発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。

図１は、ピッキングシステムを示す斜視図である。

同図に示すように、ピッキングシステム１００は、段積みされた複数の物品２０１からなる物品群２００から少なくとも一つの物品２０１を取り出して他の場所に移動させるピッキング動作を自動的に行う事ができるシステムであって、制御装置１０１と、カメラ１０２と、距離測定手段１０３と、ピッキングロボット１０４とを備えている。

ピッキングシステム１００のピッキング対象である物品２０１は、特に限定されるものではないが、例えば、パッケージに収容された医薬品、日用品、食品などを例示することができる。物品２０１の外観形状も特に限定されるものではないが、図１に示すように、立方体を含む直方体がピッキング対象となる場合が多い。また、物品２０１が水平面（図中ＸＹ平面）内で並べられ、並べられた物品２０１が鉛直方向（図中Ｚ軸方向）に複数段積み重ねられた状態の物を物品群２００と称している。物品群２００の１段における物品２０１の並べ方は、一列でも複数列であってもかまわない。

なお、物品２０１を鉛直方向に安定して積み重ねるため各段における物品２０１の並べ方は同一が好ましいが、１段に配置される物品２０１の個数である段個数が各段同じであれば前後と左右を段ごとに替えた並べ方などでもよい。また、物品群２００は、積み重ねられた物品２０１全体を収容し上部が開口した容器、梱包材などを備える場合がある。この場合、物品２０１をピッキングする前に物品群２００の側方から物品２０１の一個あたりの高さを測定することは非常に困難であり、本実施の形態のピッキングシステム１００が特に有効となる。

カメラ１０２は、物品２０１が並べられ、かつ、積み重ねられた物品群２００の上面部分の画像を物品群２００の上方から撮像する装置である。カメラ１０２の種類は特に限定されるものではなく、例えば、可視光領域における像を画像信号として取得できるデジタルカメラを挙示できる。なお、カメラ１０２は、赤外領域の像を取得できるものや、紫外領域の像を取得できるものなどでもよい。

本実施の形態の場合、カメラ１０２が取得した画像信号は、ピッキングロボット１０４のピッキング対象となる物品２０１の位置や姿勢を検出するための信号としても用いられる。

なお、カメラ１０２は、ピッキングロボット１０４が設置されているピッキング位置まで搬送される途中の物品群２００を撮像できる位置に配置され、搬送途中で物品群２００の上面を撮像するものでもよい。

距離測定手段１０３は物品群２００の上方に配置され、物品群２００の上方に設定される基準高さから物品群２００の最上段に配置される物品２０１の上面までの鉛直方向における距離である上面距離を測定する装置である。距離測定手段１０３の測距方法は特に限定されるものではなく、例えば、レーザー光を用いるもの、レーザー光以外の光を用いるもの、超音波を用いるものなど挙示することができる。

本実施の形態の場合、基準高さは、距離測定手段１０３が配置されている高さである。距離測定手段１０３は、物品群２００の最上段に配置される物品２０１の上面から距離測定手段１０３までの鉛直方向の距離を上面距離として出力する。また、距離測定手段１０３が出力する情報である上面距離は、ピッキングロボット１０４が物品２０１を保持する動作に用いられる。

なお、距離測定手段１０３は、本実施の形態のように、カメラ１０２が撮像可能な位置に配置される物品群２００の上面を測定できる位置に存在するばかりでなく、ピッキングロボット１０４まで搬送される途中の物品群２００の上面までの距離を測定できる位置に配置され、搬送途中の物品群２００に対し測距を行ってもかまわない。

ピッキングロボット１０４は、物品群２００の中から物品２０１を一個ずつ、または、複数個同時にピッキングすることができるロボットである。本実施の形態の場合、ピッキングロボット１０４として多関節ロボットを例示しているが、ピッキングロボット１０４はこれに限定されるものではなく、パラレルリンクロボットや、複数の直動機構を組み合わされて構成される関節を備えないロボットなどであってもよい。

図２は、制御装置の各処理部を機構部と共に示すブロック図である。

同図に示すように、制御装置１０１は、カメラ１０２から取得した画像情報、距離測定手段１０３から取得した上面距離、および、上位コントローラなどから取得した総個数に基づき物品２０１の高さを算出する装置であり、段個数算出部１２１と、物品群高算出部１３１と、総個数取得部１１１と、段数算出部１１２と、物品高算出部１１３とを備える。

制御装置１０１は、具体的に例えば、記憶装置に記憶されているコンピュータプログラムに含まれる命令に従って、プロセッサが動作することにより、各処理を実行する装置、および、各処理を実行するハードウェア回路の少なくとも一方を備えた装置である。また、ハードウェア回路は、デジタル回路、および、アナログ回路の少なくとも一方を備えた回路である。

段個数算出部１２１は、カメラ１０２が撮像した物品群２００の上面全体が写された画像情報を取得し、取得した画像情報に基づき物品群２００の１段当たりの物品の個数である段個数を算出する処理部である。段個数算出部１２１の段個数を算出する演算方法は特に限定されるものではないが、例えば、カメラ１０２から取得した画像情報に画像処理を行って物品２０１の上面の面積を認識し、かつ、物品群２００の上面の面積を認識し、物品群２００の上面の面積から物品２０１の上面の面積を除算する演算により求めてもよい。また、カメラ１０２から取得した画像情報に画像処理を行って隣接する物品２０１の境界線を認識し、境界線の数から段個数をカウントする演算を行ってもかまわない。

物品群高算出部１３１は、距離測定手段１０３から取得した基準高さから物品群２００の最上段に配置される物品２０１の上面までの距離である上面距離に基づき物品群２００の高さを算出する処理部である。

本実施の形態の場合、物品群高算出部１３１は、初期設定として、物品群２００が載置されていない状態において、物品群２００が載置される面である載置面から距離測定手段１０３までの距離を距離測定手段１０３に予め取得させ、得られた情報を基準高さとして保持している。そして、保持している基準高さから距離測定手段１０３が取得した物品群２００の上面までの距離である上面距離を減算することにより物品群２００の高さを算出している。

また、物品群高算出部１３１は、物品群２００がパレット上に載置されていたり、容器、梱包材などの中に収容されていたりする場合、物品群２００下方に存在するパレットの厚みや、容器、梱包材などの厚みを減算して物品群２００の高さを算出する。なお、これら厚みに関する情報は予め取得して物品群高算出部１３１が保持していても良く、上位コントローラなどから取得してもかまわない。

総個数取得部１１１は、上位コントローラなどから物品群２００に含まれる物品２０１の総個数を通信などに基づき取得する処理部である。ここで、上位コントローラとは、例えば、物品群２００からピッキングする物品２０１の個数などのオーダー情報をピッキングシステム１００に出力するコントローラである。また、上位コントローラは複数のピッキングシステム１００に対してオーダー情報等を出力する場合がある。

段数算出部１１２は、取得した総個数から段個数算出部１２１が算出した段個数を除算することで物品群２００の段数を算出する処理部である。本実施の形態の場合、段数算出部１１２は、小数点以下を繰り上げることにより段数として自然数を出力する。

物品高算出部１１３は、物品群高算出部１３１により得られた物品群２００の高さから段数算出部１１２で算出された段数を除算することで物品群２００に含まれる物品一つ当たりの高さである物品高さを算出する処理部である。本実施の形態の場合、物品高算出部１１３は、情報として物品高をピッキングロボット１０４などに出力する通信手段を備えている。

次に、ピッキングシステム１００の動作について説明する。

図３は、ピッキングシステムの動作の流れを示すフローチャートである。

まず、ピッキング位置に物品群２００が搬入される（Ｓ１０１）。搬入方法は特に限定されるものではないが、例えば、コンベアなどにより物品群２００が搬送されることによりピッキング位置に搬入される。また、搬入される物品群２００の荷姿は、例えば、パレット上に物品２０１が段積みされている場合や、段積みされた状態の物品２０１がケース、梱包用の箱などに収容されている状態を挙示できる。

ピッキング位置に物品群２００が配置された状態で、カメラ１０２が物品群２００の最上段に配置される物品２０１全体を撮像する（Ｓ１０２）。

また、距離測定手段１０３が、物品群２００の最上段に配置される物品２０１の上面までの距離を計測する（Ｓ０１３）。

なお、カメラ１０２による撮像工程（Ｓ１０２）と、距離測定手段１０３による測距工程（Ｓ１０３）とは、ほぼ同時に行われる。また、カメラ１０２による撮像工程と、距離測定手段１０３による測距工程の順番は限定されるものではない。

この段階で、ピッキングロボット１０４は、物品群２００から最初の物品２０１を保持するための動作を開始する（Ｓ１０４）。

ピッキングロボット１０４がピッキング動作を開始することと並行して、段個数算出部１２１は、カメラ１０２が取得した画像情報から段個数を算出する（Ｓ１０５）。

また、段個数の算出と並行して、物品群高算出部１３１は、距離測定手段１０３から取得した上面距離に基づき物品群２００の高さを算出する（Ｓ１０６）。

また、物品群２００の高さの算出と並行して、総個数取得部１１１は、上位コントローラなどから総個数を取得する（Ｓ１０７）。なお、総個数の取得タイミングは、これに限定されるものではなく、例えば、物品群２００をピッキング位置に搬入している間などに取得してもかまわない。

段数算出部１１２は、総個数取得部１１１から取得した総個数と段個数算出部１２１が算出した段個数に基づき物品群２００において物品２０１が段積みされた段数を算出する（Ｓ１０８）。

段数が算出された後、物品高算出部１１３は、物品群２００の高さと段数に基づき物品一つ当たりの高さである物品高さを算出する（Ｓ１０９）。また、物品高算出部１１３は、物品高さをピッキングロボット１０４に出力する。

ピッキングロボット１０４は、物品高算出部１１３から取得した物品高さに基づき保持した物品を所定の位置、および、高さでリリースする（Ｓ１１０）。

以上により、物品群２００がピッキング位置に搬入されてから最初の物品２０１をピッキングする一連の動作が終了する。

この動作により、少なくとも物品高算出部１１３は、物品群２００から最初の物品２０１をピッキングロボット１０４が保持する動作を開始してからリリーするまでに物品高さを算出することができ、ピッキングロボット１０４は、別途物品高さを測定する時間的ロスなく物品２０１を安全にリリースできる。

また、ピッキングロボット１０４が保持した物品２０１の高さを別途設置したセンサなどで測定する工程を省略することができ、ピッキング作業の効率化を図ることが可能となる。また、ピッキングシステム１００全体を小型化し省スペース化を図ることが可能となる。

なお、続けて同じ物品群２００からピッキングロボット１０４が物品２０１をピッキングする場合、算出された物品高さを用いて物品群２００の中から次の物品２０１を保持することができる。

これにより、次の段に配置される物品２０１に対しても効率よくピッキングロボット１０４が物品２０１を保持することが可能となる。

なお、本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本願発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本願発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本願発明に含まれる。

例えば、上記実施の形態では、カメラ１０２と距離測定手段１０３とを別装置として説明したが、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）カメラやＬＲＦ（Ｌａｓｅｒ Ｒａｎｇｅ Ｆｉｎｄｅｒ）、ステレオカメラなどの三次元センサを用い、一つの装置で物品群２００の上面を撮像し、かつ、基準高さから物品群２００の上面までの距離を測定してもかまわない。

また、距離測定手段１０３は、ピッキングロボット１０４のアームの先端などに取り付けられており、ピッキングロボット１０４が物品２０１を保持する際にピッキングロボット１０４と物品２０１との距離を測定するものでも構わない。この場合、基準高さは、ピッキングロボット１０４の動作に従って変動する。

また、制御装置１０１の各処理部の動作は上記実施の形態に限定されるものではなく、同時に進行し、また、処理が前後してもかまわない。

また、制御装置１０１を一体の装置として説明したが、制御装置１０１は、複数の装置が組み合わされたものでもよい。例えば距離測定手段１０３が物品群高算出部１３１を備え、物品高算出部１１３が距離測定手段１０３から物品群２００の高さを示す情報を取得してもかまわない。

また、総個数取得部１１１は、物品群２００に含まれる物品２０１の総個数を上位コントローラからではなく、ピッキングシステム１００と同列に接続された在庫を管理するコントローラから取得しても良く、ピッキングシステム１００内に総個数を記憶する装置を備えて取得しても良い。

１００ ピッキングシステム
１０１ 制御装置
１０２ カメラ
１０３ 距離測定手段
１０４ ピッキングロボット
１１１ 総個数取得部
１１２ 段数算出部
１１３ 物品高算出部
１２１ 段個数算出部
１３１ 物品群高算出部
２００ 物品群
２０１ 物品

Claims (4)

1. 段積みされた複数の物品からなる物品群から物品をピッキングするピッキングシステムであって、
   制御装置と、
   前記物品群を上方から撮像するカメラと、
   鉛直方向において、基準高さから前記物品群の最上段に配置される物品の上面までの距離である上面距離を測定する距離測定手段とを備え、
   前記制御装置は、
   前記カメラから取得した画像情報に基づき前記物品群の１段当たりの物品の個数である段個数を算出する段個数算出部と、
   前記距離測定手段から取得した上面距離に基づき物品群の高さを算出する物品群高算出部と、
   前記物品群に含まれる物品の総個数を取得する総個数取得部と、
   取得した前記総個数から算出した段個数を除算することで前記物品群の段数を算出する段数算出部と、
   前記物品群高算出部により得られた前記物品群の高さから前記段数を除算することで前記物品群に含まれる物品一つ当たりの高さである物品高さを算出する物品高算出部と
   を備えるピッキングシステム。
2. 前記物品群の中から物品をピッキングするピッキングロボットを備え、
   前記物品高算出部は、
   前記物品群から最初の物品を前記ピッキングロボットが保持する動作を開始してからリリースするまでに物品高さを算出する
   請求項１に記載のピッキングシステム。
3. 前記物品群の中から物品をピッキングするピッキングロボットを備え、
   前記ピッキングロボットは、
   取得した前記物品高さに基づき前記ピッキングロボットが保持した物品をリリースする高さを設定する
   請求項１または２に記載のピッキングシステム。
4. 前記物品群の中から物品をピッキングするピッキングロボットを備え、
   前記ピッキングロボットは、
   取得した前記物品高さを用いて前記物品群の中から物品を保持する
   請求項１から３のいずれかに記載のピッキングシステム。

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