JP2019210108A - ピッキングシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤレス給電により表示装置を半永久的に駆動可能なピッキングシステムを提供し、１日２４時間のピッキング作業を可能にする。【解決手段】表示装置１は、対象物がピッキングの対象であることをユーザに表示する。かつ、表示装置１は、この表示装置１を駆動するための、ワイヤレス送電による充電が可能な電池を備える。さらに、表示装置は、電池における電池残量をベースステーション２に送信する。ベースステーション２は、通信用のタイムスロットにおいて、表示装置１から送られた電池残量を受領し、かつ、表示装置１に依存しない絶対時間情報を表示装置１に送信する。タグサーバ３は、ベースステーション２に送信された電池残量に基づいて、送電されるべき表示装置１を特定し、かつ、特定された表示装置１の情報を送電装置４に送る。送電装置４は、送電用の設定時間において、送電されるべき表示装置１に向けて、ワイヤレス送電を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、対象物の取出し又は仕分けを行うためのピッキングシステムに関するものである。

下記特許文献１及び２には、二次電池を用いて表示装置を駆動するピッキングシステムが記載されている。これらのシステムにおいては、表示装置を物品棚ごとに配置し、この表示装置を用いて、ピッキング対象物の場所やピッキング個数などの情報をユーザに伝達することができる。また、これらのシステムでは、二次電池を用いて表示装置を駆動するので、表示装置の設置や位置変更が簡単になるという利点がある。

しかしながら、二次電池を用いて表示装置を駆動するシステムにおいては、所定の時間間隔ごとに二次電池を充電しなければならない。すると、充電作業が作業者への負担になるだけでなく、充電作業中はシステムを稼働できないので、システムの稼働時間が低下するという問題がある。下記特許文献１では、太陽電池により二次電池を充電する技術を提案しているが、太陽電池による充電は、使用環境が限定されてしまうという問題がある。

特開２００２−１１４３３８号公報 特開２０１２−２５０８３９号公報

本発明は、前記した状況に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、ワイヤレス給電により表示装置を半永久的に駆動可能なピッキングシステムを提供し、ピッキング作業可能な時間を延長することである。

本発明は、以下の項目に記載の発明として表現することができる。

（項目１）
複数の表示装置と、ベースステーションと、タグサーバと、送電装置とを備えており、
前記表示装置は、対象物の近傍に配置されて、前記対象物がピッキングの対象であることをユーザに表示できる構成となっており、
かつ、前記表示装置は、この表示装置を駆動するための、ワイヤレス送電による充電が可能な電池を備えており、
さらに、前記表示装置は、前記電池における電池残量を前記ベースステーションに送信する構成となっており、
前記ベースステーションは、通信用のタイムスロットにおいて、前記表示装置から送られた前記電池残量を受領し、かつ、前記表示装置に依存しない絶対時間情報を前記表示装置に送信する構成となっており、
前記タグサーバは、前記ベースステーションに送信された前記電池残量に基づいて、送電されるべき前記表示装置を特定し、かつ、特定された前記表示装置の情報を前記送電装置に送る構成となっており、
前記送電装置は、送電用の設定時間において、前記情報に基づいて、送電されるべき前記表示装置に向けて、前記ワイヤレス送電を行う構成となっている
ことを特徴とするピッキングシステム。

（項目２）
前記複数の表示装置は、いずれも、所定の時間間隔で前記ベースステーションに対して自発的に発信する構成となっており、
前記ベースステーションは、前記表示装置との通信状況を前記タグサーバに送る構成となっており、
前記タグサーバは、通信できなかった前記表示装置について、所定の通信タイミングを割り当て、前記ベースステーション経由で当該の表示装置にこの通信タイミングを通知する構成となっている
項目１に記載のピッキングシステム。

（項目３）
さらに、前記タグサーバは、全ての表示装置と前記ベースステーションとの通信タイミングが等間隔になるように、前記表示装置ごとの通信タイミングを割り当てて、前記表示装置ごとにこの通信タイミングを通知する構成となっている
項目２に記載のピッキングシステム。

（項目４）
ピッキング作業中においては、前記送電用の設定時間の長さは、非ピッキング中の場合よりも短く、かつ、前記通信用のタイムスロットの長さよりも長くされている
項目１〜３のいずれか１項に記載のピッキングシステム。

本発明のピッキングシステムによれば、ワイヤレス給電により表示装置を駆動することにより、作業者の表示装置充電作業の負担軽減と、ピッキング作業時間の延長を図ることができる。

本発明の一実施形態に係るピッキングシステムの概略的な構成を示すための説明図である。 図１のシステムに用いられる表示装置の概略的構成を示すためのブロック図である。 図１のシステムを用いたピッキング方法を説明するための全体的なフローチャートである。 図１のシステムにおける通信及び送電タイミングの調整手法を説明するためのフローチャートである。 通信用タイムスロットと送電時間の一例を示す説明図である 送電動作の手順を説明するための説明図である。 ピッキング動作の手順を説明するための説明図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係るピッキングシステム（以下単に「システム」と略称することがある）について説明する。以下の実施形態では、対象物の取り出しを行うためのシステムについて説明する。ただし、後述の通り、対象物の仕分けに本実施形態のシステムを適用することは可能である。

（本実施形態の構成）
本実施形態のピッキングシステムは、複数の表示装置１と、ベースステーション２と、タグサーバ３と、送電装置４とを備えている（図１参照）。

（表示装置）
表示装置１は、対象物（図示せず）の近傍に配置されて、対象物がピッキングの対象であることをユーザに表示できる構成となっている。より具体的には、本実施形態の表示装置１は、処理部１１と、記憶部１２と、タイミング発生部１３と、充電可能な電池１４と、通信部１５と、ランプ１６と、表示部１７と、受電部１８とを備えている（図２参照）。

処理部１１は、表示装置１に必要な情報処理を行い、各部に指令を送るものである。記憶部１２は、各表示装置１のＩＤ１２１と、電池１４の電池残量１２２とを格納するようになっている。

タイミング発生部１３は、表示装置１からベースステーション２に発信するタイミングを生成する構成となっている。これにより、本実施形態の各表示装置１は、所定の時間間隔でベースステーション２に対して自発的に発信できる構成となっている。例えば、タイミング発生部１３は、それ自身が持つタイマに基づいて、１秒毎に発信するようになっている。

電池１４は、表示装置１を駆動するためのものであって、ワイヤレス送電による充電が可能な二次電池が用いられている。

通信部１５は、タイミング発生部１３により発生されたタイミングにおいて、電池１４における電池残量１２２等の情報をベースステーション２に送信し、また、ベースステーション２からのデータを受信する構成となっている。

ランプ１６は、ベースステーション２を介してタグサーバ２から送られた指令により点灯し、作業者が押圧することで消灯するようになっている。また、ランプ１６は、押圧されたときに終了信号を生成し、処理部１１に送るようになっている。

表示部１７は、ベースステーション２を経由して受信した情報に基づいて、ピッキングされるべき対象物の個数を表示するようになっている。また、ランプ１６から終了信号が発せられたときは、表示を消すようになっている。表示部１７としては、例えばＬＥＤや液晶や電子ペーパーを用いた表示器を用いることができるが、これには制約されない。

受電部１８は、送電装置４からの例えば電磁波（マイクロ波）による送電電力を受信して、電池１４を充電する構成となっている。このような用途に用いられる受電部としては、従来から知られているものを使用できるので、これについての詳しい説明は省略する。

（ベースステーション）
ベースステーション２は、後述する通信用のタイムスロットにおいて、表示装置１から送られた電池残量１２２を受領し、かつ、表示装置１に依存しない絶対時間情報を表示装置１に送信する構成となっている。また、ベースステーション２は、表示装置１との通信状況（すなわち通信できたか否かを示す情報）をタグサーバ３に送る構成となっている。

（タグサーバ）
タグサーバ３は、表示装置１からベースステーション２に送信された電池残量１２２に基づいて、送電されるべき表示装置１を特定し、かつ、特定された表示装置１の情報を送電装置４に送る構成となっている。

また、本実施形態のタグサーバ３は、通信できなかった表示装置１について、所定の通信タイミングを割り当て、ベースステーション２経由で当該の表示装置１に、割り当てられた通信タイミングを通知する構成となっている。

さらに、本実施形態のタグサーバ３は、全ての表示装置１とベースステーション２との通信タイミングが等間隔になるように、表示装置１ごとの通信タイミングを割り当てて、表示装置１ごとに、割り当てられた通信タイミングを通知する構成となっている。

（送電装置）
送電装置４は、送電用の設定時間において、特定された表示装置１に向けて、電磁波を用いたワイヤレス送電を行う構成となっている。このような送電装置４の構成としては、従来から知られているものを使用可能なので、詳しい説明は省略する。

本実施形態においては、後述するように、ピッキング作業中における送電用の設定時間の長さは、非ピッキング中の場合よりも短く、かつ、通信用のタイムスロットの長さよりも長くされている。

前記した各要素のさらに具体的な構成については、システムの動作として後述する。

（本実施形態における誘電率推定方法）
次に、図３〜図７をさらに参照して、本実施形態におけるピッキング方法について説明する。

（図３のステップＳＡ−１）
まず、表示装置１を必要な位置（例えば個々の物品棚）に設置する。ついで、本システムを起動し、通信及び送電のタイミングを調整する。この調整の手順を、図４をさらに参照しながら詳しく説明する。なお、本システムの初期段階では、各表示装置１の電池１４がフル充電であることを仮定する。ただし、以降の動作に必要な程度に電池１４が充電されていればよく、フル充電は必須ではない。また、タグサーバ３には、設置されている全ての表示装置１のＩＤが予め記憶されているものとする。

（図４のステップＳＢ−１）
まず、各表示装置１からベースステーション２に、各表示装置１のタイミング発生部１３で生成されたタイミング（例えば１秒間隔）で、通信部１５を介して発信を行う。すなわち、本実施形態の各表示装置１は、各表示装置１における既定のタイミングで発信する。発信される情報としては、少なくとも、各表示装置１のＩＤ１２１と電池残量１２２とを含む。この発信のタイミングは、各表示装置１の単位で生成されるので、他の表示装置１とタイミングが衝突することがありうる。衝突した場合は、信号が干渉して、通信不能になる。

（図４のステップＳＢ−２）
タグサーバ３は、ベースステーション２と通信できた表示装置１のＩＤをベースステーション２から受け取って記憶する。ここで、ベースステーション２と通信できたということは、他の信号との干渉がなかったことを意味する。また、表示装置１のうち、ベースステーション２と通信できなかったものは、当該表示装置１のタイミング発生部１３により、新たなタイミングを生成する。ここで、ベースステーション２と通信できたか否かは、各表示装置１において判断可能である。新たなタイミングの生成手法としては、例えば、最初の発信タイミングに適宜な値αを加算したものを用いることができる。ここでαの値は、疑似乱数を用いるか、表示装置１毎に異なる値に予め設定しておく。

ついで、表示装置１は、新たな発信タイミングにより通信部１５からベースステーション２に発信する。以降、ステップＳＢ−２〜ＳＢ−３の処理を、全ての表示装置１の通信が可能となるまで続ける。タグサーバ３は、通信が可能になった表示装置１のＩＤを追加して記録する。

（図４のステップＳＢ−４）
つぎに、タグサーバ３は、全ての表示装置１との通信が可能になった後、各表示装置についての通信タイミングを設定する。例えば、各表示装置のＩＤ番号の順序で、所定間隔ごと（例えば１０ｍｓごと）の通信タイミングを割り当てる。これにより、表示装置１の個数が例えば１００台であったとすると、全ての表示装置との通信を１秒で行うことができる。なお、各表示装置１とベースステーション２との間で通信されるべき情報量は少ないので、一つの通信タイミングにおける通信はごく短時間で完了する。

（図４のステップＳＢ−５）
さらに、タグサーバ３は、通信用のタイムスロットと、送電時間との設定も行う。この設定の一例を図５（ａ）に示す。通信用のタイムスロットは、各表示装置１とベースステーション２との通信が行われるべき時間であり、送電時間は、送電装置４から対応する表示装置１への送電が行われる時間である。この図では、通信用のタイムスロットを符号ｔ_１で、送電時間を符号ｔ_２で示している。例えば、タイムスロットｔ_１を５秒、送電時間ｔ_２を３分に設定できるが、これは一例であり、表示装置の個数などの条件に応じて種々の設定が可能である。この設定はユーザからの入力により行うことができる。

また、この実施形態では、一つのタイムスロットｔ_１の中で、全ての表示装置１とベースステーションとの通信タイミングが完了するようになっている。設定されたそれぞれのタイミングはタグサーバ３に記録される。

（図４のステップＳＢ−６）
ついで、タグサーバ３は、ベースステーション２を介して、各表示装置１に、それぞれの通信タイミング（表示装置１から発信するタイミング）を通知する。具体的には、各表示装置１との通信が行われるたびに、当該の（つまりＩＤで特定される）表示装置１の通信タイミングを指示する。通信タイミングが通知された表示装置１は、そのタイミングを記録して、タイミング発生部１３により、以降のタイミングを順次生成できる。本実施形態では、これにより、割り当てられたタイミングで、以降の通信を行うことができる。したがって、本実施形態によれば、各表示装置１の通信タイミングの整序（例えば通信間隔の均一化）を行うことができ、効率的な通信が可能になるという利点がある。

（図３のステップＳＡ−２）
ついで、設定されたタイミングにおいて充電及び通信が行われる。まず、前提として、各表示装置１は、指定されたタイミングでの発信を、表示装置主導で行う（図５（ｂ）参照）。つまり、表示装置１は、通信が可能な時間であるか否かを問わず、設定されたタイミングで発信する。

従来の技術では、ベースステーション側（つまりサーバ側）が主導で通信を行っているために、各表示装置１では、常時、通信可能な状態で待機する必要があり、消費電力が大きくなるという問題がある。これに対して、本実施形態の技術では、表示装置主導で通信を行うために、各表示装置の単位での消費電力を少なく抑えることができるという利点がある。

設定された送電時間ｔ_２の間は、ベースステーション２は各表示装置１との通信は行わない。また、この時間ｔ_２では、送電装置４から所定の表示装置１への充電が行われる。この充電についてはさらに後述する。

そして、通信用のタイムスロットｔ_１では、タグサーバ３からの指示に従い、ベースステーション２が各表示装置１との通信を行う（図５（ｃ）参照）。すなわち、ベースステーション２は、各表示装置１に割り当てられた通信タイミングにおいて、表示装置１が送信した情報を受け取り、タグサーバ３からの情報を表示装置１に送る。本実施形態では、各表示装置１に、時分割により通信タイミングを割り当てているので、ごく狭い周波数帯域を使用している場合でも、確実な通信が可能になる。また、本実施形態では、周期的に設定された各タイムスロットｔ_１において全ての表示装置１との通信を行うので、全ての表示装置１の情報を周期的に確実に取得することができる。

ここで、図６を参照して、通信用のタイムスロットｔ_１での通信内容と、それに基づく送電時の動作とをさらに詳しく説明する。

（図６のステップＳＣ−１及びＳＣ−２）
すでに説明したように、各表示装置１は、それぞれの通信タイミングにおいて、当該表示装置１のＩＤと電池残量とを発信し続けている。通信用のタイムスロットｔ_１において、ベースステーション２は、各表示装置１からの通信内容を受け取ることができる。この通信タイミングにおいて、タグサーバ３は、ベースステーション２を介して、各表示装置１に対して、送信先のＩＤと、タグサーバ３が持つシステム側の時間（これは一般に正確な時間なので、この明細書では「絶対時間」と呼ぶことがある）を送る。送信されたＩＤに対応する表示装置１は、この絶対時間を用いて、タイミング発生部１３が持つタイマを更新する。つまり、正しい通信タイミングを発生させることができる。これにより、本実施形態では、表示装置主導で通信を行っていながら、各表示装置１とベースステーション２との通信を、長期間にわたって正しいタイミングで行うことが可能になる。

（図６のステップＳＣ−３）
ベースステーション２は、表示装置１から受け取った情報をタグサーバ３に送る。タグサーバ３は、これらの情報を記憶する。

（図６のステップＳＣ−４）
さらにタグサーバ３は、受け取った電池残量に基づいて、送電対象の表示装置１を決定する。例えば、タグサーバ３は、所定の閾値（第１の閾値）を下回る電池残量の表示装置１を充電対象とすることができる。そのような表示装置１が複数存在する場合は、最も電池残量が低いものを送電対象とすることができる。電池残量は、各表示装置１との通信の度に送られてくるので、充電対象を都度更新することができる。あるいは、一旦送電対象とした表示装置１については、第２の閾値を越えた場合にのみ、送電対象を変更するという手法も可能である。この場合、第２の閾値は、第１の閾値と等しくてもよいが、それと異なる値（例えばより大きい又はより小さい値）でもよい。

（図６のステップＳＣ−５）
ついで、タグサーバ３は、送電装置４に対して、充電対象に決定された表示装置１のＩＤを、送電指示と共に送る。

（図６のステップＳＣ−６）
送電装置４は、送電対象として指示されたＩＤを持つ表示装置１に対して、送電を行う。この送電は、図５（ａ）に示される送電時間ｔ_２の間において行われる。例えば、１回の送電時間ｔ_２の間、一つの表示装置１に対してのみ送電が行われる。無線を用いて送電対象を特定して送電を行う技術は、従来から知られているので、無線送電に関するこれ以上詳しい説明は省略する。ただし、無線送電の方式によっては、複数の送電装置４に対して同時に並行して送電を行うことも可能である。

（図３のステップＳＡ−３）
ついで、本システムを用いたピッキング作業が行われる。このピッキング作業について、図７を参照してさらに詳しく説明する。

（図７のステップＳＤ−１）
まず、ユーザは、適宜な入力方法により、タグサーバ３にピッキングデータを入力する。ピッキングデータとしては、この実施形態では、少なくとも、対象物に対応する表示装置１のＩＤと、対象物の個数とを含んでいる。

（図７のステップＳＤ−２）
ついで、タグサーバ３は、送電タイミングを、通常の充電モードからピッキングモードに変更する。具体的には、送電時間ｔ_２を、通常モードよりも短く（例えば１分に）設定する。

（図７のステップＳＤ−３及びＳＤ−４）
ついで、タグサーバ３は、ベースステーション２を介して、ＩＤで特定された表示装置１に対して、必要なピッキングデータを送る。この送信は、各表示装置１との通信タイミングにおいて行われる。

（図７のステップＳＤ−５及びＳＤ−６）
ピッキングデータを受け取った表示装置１は、それぞれ、ランプ１６を点灯し、さらに、表示部１７において、ピッキング個数（取り出されるべき対象物の個数）を表示する。これにより、作業者は、取り出されるべき対象物の位置と個数とを知ることができる。

（図７のステップＳＤ−７）
ついで、ユーザは、各対象物について、必要な取出し作業を終えた後、対応する表示装置１のランプ１６を押す。これにより、ランプ１６を消灯させると共に、取出し作業の終了を示す終了信号を表示装置１に入力することができる。また、ランプ１６の消灯と同時に、表示部１７もリセットされて消灯される。作業者は、対象物すなわち表示装置の単位で、取出し作業終了後毎に、この入力動作を行う。

（図７のステップＳＤ−８及びＳＤ−９）
終了信号が入力された表示装置１は、終了信号（つまりピッキング終了を示すデータ）を、当該表示装置１のＩＤと紐づけた状態で、ベースステーション２を介してタグサーバ３に送る。この通信も、当該表示装置１に対応する通信タイミングにおいて行われる。

（図７のステップＳＤ−１０及びＳＤ−１１）
タグサーバ３は、ピッキングデータにおけるすべてのＩＤに対応する表示装置１から終了信号を受領したかどうかを判定する。判定結果がＹｅｓであれば、送電タイミングを通常モードに戻す。その後再びピッキングデータを受け付けた場合は、前記と同様の動作を行うことができる。

本実施形態では、ピッキング作業中においても、送電時間ｔ_２において表示装置１の充電を行うことができる。このため、表示装置１とベースステーション２との通信に必要な電力を確保することができ、通信動作を確実に行うことができる。

このように、本実施形態のシステムによれば、ワイヤレス給電を用いているので、二次電池の充電を作業者が行う必要がなく、作業者の負担軽減を図ることができる。また、ワイヤレス給電により表示装置の半永久的な駆動を実現できるので、システム稼働時間の大幅な延長を図ることができる。即ち、ピッキング作業を１日２４時間行うことが可能になり、作業時間を延長することができる。

また、本実施形態では、ピッキング作業中においては、通常モードに比較して、通信用のタイムスロットの頻度を増やしているので、ピッキングの終了を早期にシステム側に伝達することができる。これにより、早期にピッキングモードを終了して、通常の充電を行うことができる。すると、表示装置１の充電を一層確実に行うことができるという利点もある。

なお、前記実施形態の記載は単なる一例に過ぎず、本発明に必須の構成を示したものではない。各部の構成は、本発明の趣旨を達成できるものであれば、上記に限らない。

例えば、前記した実施形態においては、ピッキングの一例として、物品の取り出し作業を説明したが、物品の仕分けに本実施形態の装置を用いることもできる。例えば、仕分け用の棚や投入口に表示装置１を配置し、投入個数などの情報を表示装置１により表示することで、仕分け作業を行うことができる。

前記した各構成要素は、機能ブロックとして存在していればよく、独立したハードウエアとして存在しなくても良い。また、実装方法としては、ハードウエアを用いてもコンピュータソフトウエアを用いても良い。さらに、本発明における一つの機能要素が複数の機能要素の集合によって実現されても良く、本発明における複数の機能要素が一つの機能要素により実現されても良い。さらに、機能要素は、物理的に離間した位置に配置されていてもよい。この場合、機能要素どうしがネットワークにより接続されていても良い。グリッドコンピューティング又はクラウドコンピューティングにより機能を実現し、あるいは機能要素を構成することも可能である。

１ 表示装置
１１ 処理部
１２ 記憶部
１２１ ＩＤ
１２２ 電池残量
１３ タイミング発生部
１４ 電池
１５ 通信部
１６ ランプ
１７ 表示部
１８ 受電部
２ ベースステーション
３ タグサーバ
４ 送電装置
ｔ_１ 通信用のタイムスロット
ｔ_２ 送電時間

（本実施形態におけるピッキング方法）
次に、図３〜図７をさらに参照して、本実施形態におけるピッキング方法について説明する。

Claims (4)

1. 複数の表示装置と、ベースステーションと、タグサーバと、送電装置とを備えており、
   前記表示装置は、対象物の近傍に配置されて、前記対象物がピッキングの対象であることをユーザに表示できる構成となっており、
   かつ、前記表示装置は、この表示装置を駆動するための、ワイヤレス送電による充電が可能な電池を備えており、
   さらに、前記表示装置は、前記電池における電池残量を前記ベースステーションに送信する構成となっており、
   前記ベースステーションは、通信用のタイムスロットにおいて、前記表示装置から送られた前記電池残量を受領し、かつ、前記表示装置に依存しない絶対時間情報を前記表示装置に送信する構成となっており、
   前記タグサーバは、前記ベースステーションに送信された前記電池残量に基づいて、送電されるべき前記表示装置を特定し、かつ、特定された前記表示装置の情報を前記送電装置に送る構成となっており、
   前記送電装置は、送電用の設定時間において、前記情報に基づいて、送電されるべき前記表示装置に向けて、前記ワイヤレス送電を行う構成となっている
   ことを特徴とするピッキングシステム。
2. 前記複数の表示装置は、いずれも、所定の時間間隔で前記ベースステーションに対して自発的に発信する構成となっており、
   前記ベースステーションは、前記表示装置との通信状況を前記タグサーバに送る構成となっており、
   前記タグサーバは、通信できなかった前記表示装置について、所定の通信タイミングを割り当て、前記ベースステーション経由で当該の表示装置にこの通信タイミングを通知する構成となっている
   請求項１に記載のピッキングシステム。
3. さらに、前記タグサーバは、全ての表示装置と前記ベースステーションとの通信タイミングが等間隔になるように、前記表示装置ごとの通信タイミングを割り当てて、前記表示装置ごとにこの通信タイミングを通知する構成となっている
   請求項２に記載のピッキングシステム。
4. ピッキング作業中においては、前記送電用の設定時間の長さは、非ピッキング中の場合よりも短く、かつ、前記通信用のタイムスロットの長さよりも長くされている
   請求項１〜３のいずれか１項に記載のピッキングシステム。

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