JP2022114641A - 箱詰め用ロボットの制御装置および制御方法、箱詰めシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】複数種類の物品を箱へ収容する際の効率性および信頼性を向上する。【解決手段】箱詰め用ロボット2の制御装置6は、所定の箱3へ混載される所定の複数物品41,42について指示する箱詰め指示情報を取得する箱詰め指示情報取得部F2と、所定の複数物品の配置に関する属性情報を含む物品情報を取得する物品情報取得部F3と、所定の箱の仕様情報を含む箱情報を取得する箱情報取得部F4と、物品情報と箱情報とに基づいて、所定の複数物品を箱内へ配置する配置領域を設定し、設定された配置領域にしたがって、箱詰め用ロボットにより所定の複数物品を箱内へ配置させる箱詰め制御部F1と、を備え、箱詰め制御部は、所定の複数物品のうち第1配置属性を持つ第1物品群を配置する第1配置領域31と、所定の複数物品のうち第2配置属性を持つ第2物品群を配置する第2配置領域32とを設定する。【選択図】図1
Description
本発明は、箱詰め用ロボットの制御装置および制御方法、箱詰めシステムに関する。
近年、通販市場の拡大と顧客ニーズの多様化に伴い、物流倉庫で扱う荷物の小口化が進んでいる。これに伴い、物流サービスは多様化および複雑化しており、集品などにかかる作業コストが増加している。一方、労働人口は減少しており、作業の自動化が求められている。自動化が求められる作業の一つに、集品作業がある。集品作業とは、注文書を元に、商品毎に分類された箱の中から、指定された商品を指定された個数取出し、別の箱へ収納する作業である。
物品を箱へ収容する際には、収納効率を上げるために箱形物品など安定して配置が可能な安定物品は整列して配置することと、商品が傷まないように荷崩れを起こさないように収容することとが望まれる。
しかし、複数種類の形状の商品を同一の箱へ混載させる場合、球形などの不安定商品がその収容後に箱内で移動しうるため、他の商品を入れる場所が変動してしまい、商品の効率的な収容を妨げる。また、もしも不安定商品の上部に箱形などの安定物品を配置すると、荷崩れを起こしてしまうおそれもある。
物品の荷崩れを防ぐ方法として、例えば、特許文献1が知られている。特許文献1では、ハンドを備えた一対のロボットアームを用いて、各ハンドで物品を保持し、両方のハンドで仕切りを保持し、両アーム協働で物品と仕切りを同時に収容する。
特許文献1は、球形などの不安定な物品と箱形などの安定性のある物品とを箱内で混在させることについて考慮されていないため、物品を箱に収容する際に、先に収容した不安定物品の位置が変わってしまい、次の物品の置き場所がその都度変化し、物品を効率的に箱内へ積み込むことができない。さらに、特許文献1では、箱への物品収容後、不安定な物品が箱内で移動し、安定性のある物品の配置を変えてしまうおそがある。この結果、当初箱内に整然と積み込まれたはずの物品が荷崩れし、物品同士が接触して損傷するおそれもある。
本発明は、以上の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数種類の物品を箱へ収容する際の効率性および信頼性を向上することができるようにした箱詰め用ロボットの制御装置および制御方法、箱詰めシステムの提供にある。
上記課題を解決すべく、本発明の箱詰め用ロボットの制御装置は、複数種類の物品を箱へ混載する箱詰め用ロボットの制御装置であって、所定の箱へ混載される所定の複数物品について指示する箱詰め指示情報を取得する箱詰め指示情報取得部と、所定の複数物品の配置に関する属性情報を含む物品情報を取得する物品情報取得部と、所定の箱の仕様情報を含む箱情報を取得する箱情報取得部と、物品情報と箱情報とに基づいて、所定の複数物品を箱内へ配置する配置領域を設定し、設定された配置領域にしたがって、箱詰め用ロボットにより所定の複数物品を箱内へ配置させる箱詰め制御部と、を備え、箱詰め制御部は、所定の複数物品のうち第1配置属性を持つ第1物品群を配置する第1配置領域と、所定の複数物品のうち第2配置属性を持つ第2物品群を配置する第2配置領域とを設定するものであり、第1配置属性は物品を配置する際の安定性を有することであり、第2配置属性は、安定性を有さないことである。
本発明によれば、複数種類の物品の配置に関する属性情報に基づいて箱内に配置領域を設定し、配置領域へ物品を配置させることができるため、作業効率および信頼性を向上できる。
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態では、箱に混載される物品の属性に応じた配置領域を設定することにより、箱の内部での物品の移動を制限する。
本実施形態では、後述のように、例えば、物品41,42を把持可能なアームロボット2を制御するプロセッサ60を備え、箱詰め対象となる箱3へ割り付けられたオーダーデータ620と、オーダーデータに含まれる物品の属性(安定/不安定)、サイズ、個数に基づき、箱3へ整列配置領域31と非整列配置領域32とを設定する箱詰め制御部F1とを備え、オーダーデータのうち安定配置可能な物品41を整列配置領域31へ配置させ、安定配置不可能な物品42を非整列配置領域32へ配置させるよう制御する。
本実施形態によれば、安定物品41と不安定物品42との収容領域を分割することにより、安定物品の荷崩れを低減でき、物品の傷みを防止できる。また、安定物品が、不安定物品の移動に影響されることなく整列配置が出来るため、収納効率が向上する。
図1~図17を用いて第1実施例を説明する。図1は、本実施形態の箱詰めシステム8の全体概要図である。
箱詰めシステム8は、例えば、第1箱搬送装置1(1)と、第2箱搬送装置1(2)と、アームロボット2と、センサ5と、ロボット制御装置6を備える。
第1箱搬送装置1(1)は、複数種類の物品41,42が混載される集品箱3をアームロボット2の作業場所WAまで搬送し、アームロボット2により物品が収容された後の集品箱3を図示せぬ次のステージへ向けて搬出する。図1中、配置領域の設定の異なる複数の集品箱3(1),3(2)を示しているが、区別しない場合は集品箱3と呼ぶ。
第2箱搬送装置1(2)は、物品41,42を収容する物品箱4をアームロボット2の作業場所WAまで搬送し、アームロボット2により物品が取り出された物品箱4を作業場所から搬出する。
「箱詰め用ロボット」としてのアームロボット2は、例えば、3軸以上の回動軸を持つロボットとして構成される。アームロボット2は、回転台21と、回転台21に回動可能に設けられるアーム22と、アーム22の先端に設けられるハンド23とを備える。ハンド23は、物品41,42あるいは仕切板330を保持して移動させることができる構造であればよい。ハンド23は、機械的な指で物体を挟持する構造でもよいし、負圧または電磁力で物体を吸着する構造でもよい。
集品箱3は、「第1箱」と呼ぶこともできる。集品箱3には、安定して配置可能な物品である安定物品41と、安定して配置することのできない物品である不安定物品42とが混載される。集品箱3は、種々のサイズが用意されている。
物品箱4は、「第2箱」と呼ぶこともできる。物品箱4には、安定物品41または不安定物品42が収容される。なお、物品箱4を用いずに、図示せぬロボットなどにより、安定物品41および不安定物品42を作業場所まで搬送してもよい。
安定物品41とは、安定して配置できる安定性を持つ物品であり、例えば、箱形の物品などのように支持面積が広く、かつ重心位置の低い物品が該当する。支持面積とは、その物品を水平な床面に置いたときに接触する面積である。しかし、例えば細長い箱形物品を立てて置く場合のように、支持面積が小さく、かつ重心位置の高い物品であっても、他の物品と隙間無く配置される場合は、安定性を有する。すなわち、安定物品41は、アームロボット2が集品箱3内へ配置するときに安定であればよく、その物品が単独で配置された場合に長時間にわたって安定である必要はない。
後述のように、安定物品41の上側に不安定物品42を配置する場合、安定物品41は、平坦であって、かつ所定の耐荷重性を持つ上面を備えているのが好ましい。安定物品41の上面の全体に耐荷重性のある平坦部分が存在してもよいし、上面の一部に存在してもよい。安定物品41の上面の全てが平坦ではない場合でも、不安定物品42を安定物品41の上に置くことができる。安定物品41の上に不安定物品42を配置する場合、安定物品41と不安定物品42の間に緩衝材を置いてもよい。緩衝材としては、例えば、気泡緩衝材、バラ緩衝材、エアピロー、発報ポリウレタンなどを用いることができる。
不安定物品42とは、安定して配置できる安定性を有さない物品であり、例えば、球形の物品などのように、支持面積が小さく、かつ重心位置の高い物品が該当する。
不安定物品42は、一時保管場所である仮置き箱3Tに置かれた後で、集品箱3へ収容される場合もある。安定物品41とは異なり、不安定物品42は集品箱3内へ先に収容すると、その位置が変化しうる。そこで、不安定物品42が安定物品41よりも先に作業場所に到着した場合、不安定物品42を仮置き箱3Tに一時保管し、安定物品41を集品箱3へ収容した後で、仮置き箱3Tから取り出して集品箱3へ収容させる。
センサ5は、作業場所における箱3の位置および姿勢、箱3内の物品41,42の位置および姿勢、作業場所における箱4の位置および姿勢、箱4内の物品41または物品42の位置および姿勢を検出し、検出信号をロボット制御装置6へ送信する。センサ5には、例えば、画像センサを用いることができる。画像センサは、2次元画像センサ、3次元画像センサ(距離画像センサ)のいずれでもよい。センサ5としてレーザーレーダーセンサを用いてもよい。
ロボット制御装置6は、アームロボット2の動作を制御する。ロボット制御装置6は、図4に示すようにプロセッサ60と、メモリ62と、通信インターフェースおよび入出力インターフェース(いずれも不図示)を備えるコンピュータとして構成される。
ロボット制御装置6は、後述のように、メモリ62に記憶されたコンピュータプログラムをプロセッサ60が実行することにより、所定の機能F1~F4を実現する。
箱詰め指示情報取得部F2は、「所定の箱」としての集品箱3へ混載される所定の複数物品41,42について指示する「箱詰め指示情報」としてのオーダーデータ620を取得する機能を持つ。
物品情報取得部F3は、所定の複数物品41,42の配置に関する属性情報を含む「物品情報」としての物品データ622(図4参照)を取得する機能を持つ。
集品箱情報取得部F4は、集品箱3の仕様情報を含む「箱情報」としての箱データ621(図4参照)を取得する機能を持つ。
箱詰め指示情報取得部F2と物品情報取得部F3および集品箱情報取得部F4は、箱詰め制御部F1に設けられてもよい。
箱詰め制御部F1は、物品データ622と箱データ621とに基づいて、所定の複数物品41,42を集品箱3内へ配置する配置領域31,32を設定し、設定された配置領域31,32にしたがって、アームロボット2により所定の複数物品41,42を集品箱3内へ配置させる機能を持つ。
箱詰め制御部F1は、例えば、第1配置領域設定部F11と、第2配置領域設定部F12と、仕切り設定部F13と、収容順序調整部F14とを備える。
第1配置領域設定部F11は、集品箱3内に安定物品41を収容するための第1配置領域31を設定する機能を持つ。第1配置領域は、安定物品41を整列して配置させる整列配置領域と呼ぶこともできる。
第2配置領域設定部F12は、集品箱3内に不安定物品42を収容するための第2配置領域32を設定する機能を持つ。
仕切り設定部F13は、集品箱3内に仕切りを設けることにより、第1配置領域31と第2配置領域32との境界33を物理的に明確にする機能を持つ。仕切り設定部F13は、例えば、境界33に仕切板330を置くことにより、集品箱3内を区分けすることもできるし(図12参照)、あるいは、一つまたは複数の安定物品31の側面を境界33に位置させることにより、集品箱3内を区分けすることもできる。
収容順序調整部F14は、集品箱3に収容する物品の順序を制御する機能を持つ。収容順序調整部F14は、第2搬送装置1(2)により作業場所へ到着した順序と、アームロボット2により集品箱3へ収容される物品の順序とを調整する。
収容順序調整部F14は、安定物品41を優先して集品箱3へ収容させ、安定物品41の収容後に不安定物品42を集品箱3へ収容させるように、到着順と収容順(配置順)を調整する。収容順序調整部F14は、例えば、先に到着した不安定物品42を仮置き箱3Tに一時保管させ、後から到着した安定物品41を不安定物品42より先に集品箱3へ収容させ、その後に、仮置き箱3Tに一時保管された不安定物品42を集品箱3へ収容させるようにアームロボット2に指示を出す。
オーダーデータ620で指示された全ての安定物品41を集品箱3に収容した後で、オーダーデータ620で指示された不安定物品42を集品箱3に収容してもよいし、これ以外の方法で順序を調整してもよい。例えば、オーダーデータ620で指示された安定物品41の一部が集品箱3に収容されて、第1配置領域31と第2配置領域32とが物理的に明確になった場合は、不安定物品42を第2配置領域32へ収容してもよい。あるいは、仕切り設定部F13により集品箱3内に仕切りが設けられた場合は、安定物品であるか不安定物品であるかを問わず、到着順に、物品を集品箱3へ収容すればよい。
図2は、箱詰めシステム8の要部を示す斜視図である。詰め替え作業が行われる作業場所WAには、第1搬送装置1(1)と第2搬送装置1(2)が設けられており、各搬送装置1(1),1(2)の間にアームロボット2が設けられている。
第2搬送装置1(2)は、安定物品41を収容した物品箱(安定物品箱)4と、不安定物品42を収容した物品箱(不安定物品箱)4とを、作業場所WAまで搬送する。順番は問わない。物品箱内で物品同士が接触して損傷しないのであれば、一つの物品箱4内に安定物品41と不安定物品42とが混載されてもよい。
第1搬送装置1(1)は、集品箱3を作業場所WAまで搬送する。作業場所WAには、複数の集品箱3が搬送されてもよい。図2では、例として3つの集品箱3を作業場所WAに搬送する様子を示す。アームロボット2は、複数の集品箱3へ所定の物品41,42を収容させることができる。第1搬送装置1(1)および第2搬送装置1(2)は、図4で後述する搬送制御装置10により制御される。
集品箱3の上方には、第1センサ5(1)が設けられている。第1センサ5(1)は、集品箱3の位置および姿勢と集品箱3内の状況とを検出し、検出信号をロボット制御装置6へ送信する。
物品箱4の上方には、第2センサ5(2)が設けられている。第2センサ5(2)は、物品箱4の位置および姿勢と物品箱4内の状況とを検出し、検出信号をロボット制御装置6へ送信する。第1センサ5(1)と第2センサ5(2)を区別しない場合、センサ5と呼ぶ。
第1センサ5(1)および第2センサ5(2)は、処理対象の箱3,4を計測するために、一つまたは複数設けられる。図2では、第1センサ5(1)および第2センサ5(2)をそれぞれ一つずつ設ける例を示すが、図3の例のように、処理対象の箱が複数ある場合は、箱ごとにセンサ5を設けてもよい。あるいは、作業場所WAの上方に、視野が広く分解能の高いセンサ5を一つ設けて、視野内の全ての箱を計測してもよい。アームロボット2のアーム22にセンサ5を取り付けて、アーム22を適宜旋回させて箱3,4を計測してもよい。
ロボット制御装置6は、全体制御装置7および搬送制御装置10に通信ネットワークCNを介して接続されている(図4参照)。ロボット制御装置6と全体制御装置7および搬送制御装置10は、一つの制御装置として構成されてもよい。ロボット制御装置6と全体制御装置7を統合したり、あるいは、ロボット制御装置6と搬送制御装置10を統合したりしてもよい。
図3は、箱詰めシステムの上面図である。図3に示す箱詰めシステム8は、図2の構成に作業用コンベア11(1),11(2)を加えている。
搬送装置1(1),1(2)は、図3中矢示12方向へ箱を搬送する。作業用コンベア11(1),11(2)は、搬送装置1(1),1(2)との間で矢示13方向から箱3,4を個別に出し入れする。すなわち、第1作業コンベア11(1)は、第1搬送装置1(1)との間で集品箱3を出し入れする。第2作業コンベア11(2)は、第2搬送装置1(2)との間で物品箱4を出し入れする。
図3の例では、第1作業コンベア11(1)および第2作業コンベア11(2)のいずれも複数(例えば3台)設けている。アームロボット2は、その作業範囲20内で動作することにより、複数の(3つの)ステージで、それぞれ物品取り出し作業および箱詰め作業を実施する。なお、搬送装置1(1),1(2)はコンベア装置に限らず、自律移動車(Automatic Guided Vehicle)でもよい。
図4は、箱詰めシステムの構成図である。上述の通り、ロボット制御装置6と全体制御装置7および搬送制御装置10とは、通信ネットワークCNを介して通信可能に接続されている。
ロボット制御装置6は、例えば、プロセッサ60とメモリ62と図示せぬインターフェースを備えている。
プロセッサ60は、例えば、オーダー受信部601、配置領域設定部602、物品箱到着確認部603、集品箱到着確認部604、撮影部605、物品把持位置算出部606、集品箱位置算出部607、物品配置先算出部608、アームロボット制御部609、物品取り出し完了確認部610、集品完了確認部611、物品情報取得部612、集品箱情報取得部613を備える。
オーダー受信部601は、全体制御装置7から発行されるオーダーデータ620を受信する機能を持つ。
配置領域設定部602は、集品箱3内に第1配置領域31と第2配置領域32とを設定する機能を持つ。
物品箱到着確認603は、アームロボット2の作業場所WAへ物品箱4が到着したことを確認する機能を持つ。
集品箱到着確認部604は、アームロボット2の作業場所WAへ集品箱3が到着したことを確認する機能を持つ。確認部603,604は、例えば、光電スイッチまたは機械式リミットスイッチなどにより箱4,3が所定位置へ到達したことが検出されると、箱4,3の到着を確認する。確認部603,604は、センサ5(2),5(1)または図示せぬカメラの検出結果から、箱4,3が所定位置に到着したことを確認してもよい。
撮影部605は、カメラとして構成されるセンサ5(1),5(2)を用いて、所定範囲の領域を撮影し、その画像データを受信する機能を持つ。撮影部605は、センサ制御部などと呼ぶこともできる。
物品把持位置算出部606は、撮影部605により取得された画像データに基づいて、物品箱4内の物品41,42をアームロボット2のハンド23で把持する位置を算出する機能を持つ。
集品箱位置算出部607は、撮影部605により取得された画像データに基づいて、集品箱3の位置を算出する機能を持つ。
物品配置先算出部608は、撮影部605により取得された画像データに基づいて、物品41,42の集品箱3内における配置先を算出する機能を持つ。
アームロボット制御部609は、物品箱4から物品41,42を把持して取り出し、取り出した物品41,42を集品箱3内の所定位置へ置くための、アーム22の軌道などを計算する機能を持つ。
物品取り出し完了確認部610は、オーダーデータ620にしたがって、物品箱4から物品41,42が取り出されたことを確認する機能を持つ。
集品完了確認部611は、オーダーデータ620にしたがって、集品箱3内に物品41,42が収容されたことを確認する機能を持つ。
物品情報取得部612は、物品データ622を取得する機能を持つ。集品箱情報取得部613は、箱データ621を取得する機能を持つ。
物品情報取得部612は、物品41,42に設けられたICタグから物品データ622を読み取ってもよいし、図示せぬ物品管理システムから物品データを受領してもよい。集品箱情報取得部613は、集品箱3に設けられたICタグから箱データ621を読み取ってもよいし、図示せぬ箱管理システムから箱データを受領してもよい。
図1と図2の対応関係の例を説明する。箱詰め指示情報取得部F2は、オーダー受信部601に対応する。物品情報取得部F3は、物品情報取得部612に対応する。集品箱情報取得部F4は、集品箱情報取得部613に対応する。
箱詰め制御部F1は、配置領域設定部602、物品箱到着確認部603、集品箱到着確認部604、撮影部605、物品把持位置算出部606、集品箱位置算出部607、物品配置先算出部608、アームロボット制御部609、物品取り出し完了確認部610、集品完了確認部611に対応する。
メモリ62について説明する。図4に示すメモリ62は、主記憶装置および補助記憶装置を含む。
メモリ62は、上述の機能を実現するためのコンピュータプログラム(不図示)と以下に述べるデータ620~627を記憶する。
オーダーデータ620は、どの集品箱3にどの物品を詰めるか(収容するか)を指示する情報である。その例は図7で後述する。箱データ621は、集品箱3の仕様情報を含む情報である。その例は図8で述べる。物品データ622は、物品41,42の配置に関する属性情報を含む情報である。その例は図9で述べる。
配置領域分割位置623は、第1配置領域31と第2配置領域32との境界33の位置を特定する情報である。撮影画像624は、画像センサ(カメラ)として構成される各センサ5で検出されたデータ(画像データ)である。集品箱位置625は、物品41,42の収容先である集品箱3の位置を特定する情報である。物品位置626は、物品箱4内の各物品の位置を特定する情報である。物品配置先627は、収容対象(配置対象)の物品を集品箱3のどこに置くかを特定する情報である。
なお、図示を省略するが、システム管理者などのユーザがロボット制御装置6へ設定値を入力したり、ユーザが制御状態を確認したりするためのユーザインターフェース画面を、ロボット制御装置6は提供してもよい。ユーザインターフェース画面は、ロボット制御装置6に接続された情報処理端末の持つディスプレイに表示させることができる。情報処理端末としては、例えば、パーソナルコンピュータ、携帯電話(いわゆるスマートフォンを含む。)、タブレット端末、ウェアラブル端末などを用いることができる。
ロボット制御装置6には、記憶媒体MMを接続することができる。記憶媒体MMは、一時的記憶装置ではなく、恒久的に情報を記憶する装置である。記憶媒体MMは、例えば、フラッシュメモリ、ハードディスク、光ディスク、磁気テープなどである。ロボット制御装置6のメモリ62に記憶されているコンピュータプログラムまたはデータの少なくとも一部を、記憶媒体MMへ転送して記憶させることができる。記憶媒体MMに記憶されているコンピュータプログラムまたはデータの少なくとも一部をメモリ62へ転送して記憶させることもできる。メモリ62の内容の少なくとも一部を記憶した記憶媒体MMを、他の計算機に接続することもできる。記憶媒体MMは、図示せぬ通信ネットワークを介して、ネットワークストレージまたはファイルサーバなどに接続されることもできる。
全体制御装置7の構成を説明する。全体制御装置7もプロセッサとメモリおよびインターフェースを有する(いずれも不図示)。プロセッサがメモリに記憶されたコンピュータプログラムを実行することにより、物品箱位置管理部701およびデータ送受信部702が実現される。
物品箱位置管理部701は、物品箱4の位置と内容を管理する機能を持つ。データ送受信部702は、ロボット制御装置6および搬送制御装置10と通信する機能を持つ。
搬送制御装置10は、搬送装置1(1),1(2)を制御する。搬送制御装置10は、図示せぬプロセッサとメモリおよびインターフェースを有する。プロセッサがコンピュータプログラムを実行することにより、移動制御部101およびデータ送受信部102が実現される。
移動制御部101は、搬送装置1(1),1(2)の動作を制御する機能を持つ。データ送受信部102は、全体制御装置7と通信する機能を持つ。搬送制御装置10は、全体制御装置7を介さずに、ロボット制御装置6と直接通信してもよい。
図5は、箱詰め処理のシーケンス図である。全体制御装置7は、オーダーデータ620をロボット制御装置6へ送信し(S1)、ロボット制御装置6はそのオーダーデータ620を受信する(S2)。ロボット制御装置6は、オーダーデータ620にしたがって、第1配置領域31および第2配置領域32を設定する(S3)。
全体制御装置7は、オーダーデータ620に記載された集品箱3を作業場所WAへ搬送するよう、搬送制御部10に要求する(S4)。搬送制御部10は、全体制御装置7からの要求を受けると、指定された集品箱3を搬送装置1(1)によって作業場所まで搬送させる(S5)。搬送制御部10は、集品箱3を作業場所まで搬送すると、搬送が完了した旨を全体制御装置7に送信する(S6)。
全体制御装置7は、集品箱3の搬送が終了した旨の通知を搬送制御部10から受信すると、その通知をロボット制御装置6へ送信する(S7)。
ロボット制御装置6は、集品箱3が所定場所まで搬送された旨の通知を受信すると(S8)、センサ5(1)によって集品箱3を撮影し(S9)、集品箱3の位置を取得する(S10)。
一方、全体制御装置7は、オーダーデータ620にしたがって、所定の複数を収容する物品箱4を作業場所WAまで搬送するよう、搬送制御部10へ要求する(S11)。搬送制御部10は、全体制御装置7からの要求を受けると、オーダーデータ620にしたがって、物品箱4を搬送装置1(2)により作業場所WAへ搬送させる(S12)。
以下に述べるステップS22~S32と上述したステップS11,S12とは、集品箱3へ収容される物品の種類ごとに実行される。
搬送制御部10は、一つの種類の物品箱4の移動が完了したことを全体制御装置7へ送信する(S20)。全体制御装置7は、搬送制御部10からの通知をロボット制御装置6へ送信する(S21)。
ロボット制御装置6は、物品箱4が所定の場所へ到着したことを確認すると(S22)、搬送された物品箱4に収容されている物品の物品データ622を取得し(S23)、センサ5(2)によりその物品箱4の画像を取得する(S24)。
ロボット制御装置6は、物品箱4の中を撮影した画像データに基づいて、物品箱4から取り出すべき物品を把持する位置を算出する(S25)。続いて、ロボット制御装置6は、物品の配置に関する属性と集品箱3内の空いている空間とに基づいて、物品の配置先を算出する(S26)。そして、ロボット制御装置6は、アームロボット2により、物品箱4から物品を取り出し(S27)、集品箱3内に収容させる(S28)。
ロボット制御装置6は、物品箱4から集品箱3への物品の移し替えが終了したことを全体制御装置7へ通知する(S29)。全体制御装置7は、ロボット制御装置6からの通知を受信すると、その通知を搬送制御部10へ送信する(S31)。搬送制御部10は、全体制御装置7から送信された通知により、物品箱4から物品が取り出されたことを確認する(S32)。同じ物品箱4から複数の物品を取り出して集品箱3へ移す場合は、ステップS24~S28が個数分繰り返される。
ロボット制御装置6は、オーダーデータ620で指定された所定の集品箱3へオーダーデータ620で指定された物品41,42を収容し終わると、集品作業が完了した旨を全体制御装置7へ送信する(S40)。全体制御装置7は、ロボット制御装置6からの通知を受信すると、その通知を搬送制御部10へ送信する(S41)。搬送制御部10は、全体制御装置7から通知を受信と、集品作業の完了を確認する(S42)。
図6は、箱詰めシステム8の機能ブロック図である。図6の構成は、箱詰めシステム8の要部を示しており、ブロック間を結ぶ線が示されていない場合であっても、それらブロック間で情報が伝達される場合がある。
オーダー受信部601が全体制御装置7から受信したオーダーデータ620は、配置領域設定部602および集品完了確認部611により使用される。
配置領域設定部602は、オーダーデータ620と箱データ621と物品データ622に基づいて、第1配置領域31と第2配置領域32および境界33を設定し、それら設定された情報を物品箱到着受信部603と集品箱到着受信部604へ送信する。境界33(配置領域分割位置とも呼ぶ)は、物品配置先算出部608に利用される。
集品箱撮影部605(1)は、センサ5(1)を用いて集品箱3を撮影し、その画像データ624(1)を取得する。物品箱撮影部605(2)は、センサ5(2)を用いて物品箱4を撮影し、その画像データ624(2)を取得する。
物品把持位置算出部606は、物品箱4の画像データ624(2)と物品データ622とに基づいて、アームロボット2のハンド23が把持する位置を算出し、算出された値を物品位置626として出力する。集品箱位置算出部607は、集品箱3の画像データ624(1)に基づいて、集品箱3の位置を算出し、その算出値を集品箱位置625として出力する。
物品配置先算出部608は、物品データ622と集品箱位置625と集品箱3の画像データ624(1)および配置領域分割位置623に基づいて、物品を集品箱3内での配置先を算出し、その算出された値を物品配置先627として出力する。
アームロボット制御部609は、物品位置626と物品配置先627とに基づいて、アームロボット2により物品箱4から物品を取り出し、取り出された物品を集品箱の所定位置に配置させる。
アームロボット2の移し替え作業が完了すると、物品取り出し完了確認部610は物品箱4から物品が取り出されたことを確認し、集品完了確認部611は集品箱3に物品が収容されたことを確認する。
図7は、オーダーデータ620の例である。オーダーデータ620は、例えば、オーダー番号6201、集品箱番号6202、オーダー内容6203を含む。オーダー番号6201は、オーダー毎に付けられる連続番号である。集品箱番号6202は、オーダーに対応する物品を収容する集品箱3の種別を指定する情報である。オーダー内容6203は、集品箱3へ収容する物品を特定する情報である。オーダー内容6203には、物品の個数も含まれるが、図7では省略する。
図8は、箱データ621の例である。箱データ621は、例えば、集品箱番号6211、種別6212、サイズ6213を含む。集品箱番号6211は、集品箱3の種類を特定する情報であり、集品箱番号6202と共通の値が設定される。種別6212は、集品箱3の使用目的を示す。種別6212は廃止してもよい。サイズ6213は、集品箱3のサイズ(縦寸法、横寸法、高さ寸法)を示す。
図9は、物品データ622の例である。物品データ622は、例えば、物品ID(物品識別子)6221、属性6222、サイズ6223、重量6224、マスタデータ6225、向き変更フラグ6226を含む。
物品ID6221は、物品41,42を識別する情報である。属性6222は、物品41,42の配置に関する属性を示す。
属性6222には、「安定」または「不安定」のいずれかの値が設定される。「安定」とは、物品を配置する際の安定性を意味する。「不安定」とは、物品を配置する際の安定性を有さないことを意味する。例えば、重心位置の低く、床との接触面積の広い箱形の物品の属性6222には、「安定」が設定される。重心位置が高く、床との接触面積の低い球形の物体の属性6222には、「不安定」が設定される。ある物体を安定に配置できるか否かの判定は、ユーザが決定してもよいし、物体の形状、内容物、材質などに基づいて自動的に決定してもよい。
サイズ6223は、物品のサイズである。物品のサイズは、例えば、物品に外接する仮想的な箱の縦寸法、横寸法、高さ寸法として表現される。重量6224は、物品の重さである。マスタデータ6225は、物品の画像データである。
向き変更フラグ6226は、物品の向きを基準方向から変更して配置することが許容されているか否かを示す。例えば、基準の方向から天地逆にして集品箱3内に配置してもよい場合、向き変更フラグ6226には「可」と設定される。これに対し、天地逆の配置が許可されていない物品の向き変更フラグ6226には「不可」と設定される。
このように、物品データ622には、ロボット制御装置6が、物品の種類(物品ID)を識別し、その物品を集品箱3内に安定して配置可能か否か判定し、さらにその物品の向きを変更して配置可能か否か判定するために必要な情報が含まれる。これらに加えて、物品の材質、弾性率などの情報を物品データ622に含めてもよい。
図10は、複数の配置領域を箱の高さ方向に設定する例を示す説明図である。図10の左側には空の集品箱3が示されている。図10の中央に示すように、ロボット制御装置6は、アームロボット2により、安定物品41を先に集品箱3に配置させる。すなわち、集品箱3の高さ方向の下側に第1配置領域31が設定される。そして、図10の右側に示すように、ロボット制御装置6は、アームロボット2により、安定物品41の上に不安定物品42を配置させる。詳しくは、集品箱3内の安定物品41の上面から集品箱3の高さ上限までの空間が第2配置領域32として設定される。
図11は、箱の底面を分割して第1配置領域31と第2配置領域32を設定する例を示す説明図である。
図11の左側に示すように、空の集品箱3の底面に、配置領域31,32を分割する位置である境界33が設定される。図11の中央に示すように、第1配置領域31には、安定物品41が配置される。安定物品41は、集品箱3内に置かれた後も位置を変えないため、境界33には安定物品41の側面によって仕切り壁が形成される。図11の右側に示すように、第2配置領域32に不安定物品42が配置される。
図10および図11に示す収容方法(配置方法)は、安定物品41を先に配置し、不安定物品42を後から配置する。すなわち、物体の配置に関する属性に応じて配置の順番が制御される。
このために、作業場所WAまでの物品の搬送順序を制御するか(第1方法)、あるいは、作業場所WAでの物品の作業順序を制御する(第2方法)。第1方法では、オーダーデータ620に指示された全ての安定物品41を作業場所WAまで先に搬送して集品箱3へ収容し、その後でオーダーデータ620に指示された全ての不安定物品42を作業場所WAまで搬送して集品箱3へ収容する。第2方法では、図12~図16で述べるように、仕切板330または仮置き箱3Tを用いることにより、到着順と異なる順番で、物品を集品箱3へ収容させる。
図12は、仕切板330を使用して配置領域31,32を区切る例を示す。図12の左側に示すように、空の集品箱3に境界33が設定される。ロボット制御装置6は、アームロボット2により、境界33上に仕切板330を置く。集品箱3内の空間は、仕切板330により、物理的に複数の空間(この例では2つの空間)に区切られる。ロボット制御装置6は、アームロボット2により、第1配置領域31に安定物品41を配置し、第2配置領域32に不安定物品を配置する。図12の例では、第1配置領域31と第2配置領域32とは仕切板330により物理的に区切られているため、安定物品41と不安定物品42の到着順は問わない。
図13は、仕切板330を使用する場合の箱詰めシステム8Aの要部を示す。図13に示す箱詰めシステム8Aは、図2で述べた箱詰めシステム8に比べて、仕切板330が追加されている。
図14は、安定物品41を仕切板330として利用する例を示す。ロボット制御装置6は、安定物品41の側面が境界33に沿うようにして、アームロボット2により安定物品41を集品箱3内に配置させる。仕切板330の機能を持つ安定物品に符号41(330)を付す。仕切板としての安定物品41(330)が境界33に置かれることにより、集品箱3内には第1配置領域31と第2配置領域32とが形成される。配置領域31,32が形成された後は、安定物品41と不安定物品42の到着順を問わない。
仕切板として使用される安定物品41(330)は、一つでもよいし複数でもよい。例えば、複数の安定物品41の側面が境界33に一致するようにして並べることにより、第1配置領域31と第2配置領域32とを区分けすることができる。
仕切板として使用される安定物品41(330)の持つ好ましい条件としては、例えば、(1)集品箱3の高さ寸法に略等しい高さの平坦な側面を一つ以上有すること、(2)集品箱3内で位置ずれしにくいこと、(3)隣接不可の物品の種類が少ないこと、があげられる。上記の条件(1)~(3)は例示である。複数の安定物品から仕切板機能を実現する場合は、複数の安定物品全体として上記(1)~(3)の条件を満たせばよい。
条件(2)は、例えば、重たい安定物品、集品箱3に接触する面の摩擦係数が大きい安定物品により満たされる。条件(3)は、仕切板として使用される安定物品41(330)との隣接が禁止される物品の種類が少ないこと、である。隣接不可の物品種類が多ければ多いほど、仕切板として使用するのが難しくなると予想される。
図15は、仮置き箱3Tを用いて、安定物品41と不安定物品42の収容順序を調整する例を示す。
作業場所WAでは、集品箱3とは別に仮置き箱3Tを用意する。安定物品41が作業場所WAに到着した場合、ロボット制御装置6は、アームロボット2により、その安定物品41を集品箱3へ収容させる。ロボット制御装置6は、不安定物品42が作業場所WAに到着した場合は、アームロボット2により、その不安定物品42を仮置き箱3Tに一時保管させる。
ロボット制御装置6は、オーダーデータ620で指定された全ての安定物品41を集品箱3内へ収容した後で、アームロボット2により、仮置き箱3Tに一時保管されていた不安定物品42を集品箱3内へ収容させる。
集品箱3には、仕切板330または仕切板として使用される安定物品41(330)により、水平方向(集品箱3の底面の水平方向)に配置領域31,32を分割して設けることができる。あるいは、図15の右側に示すように、先に収容された安定物品41の上側に不安定物品42を置くこともできる。
図16は、仮置き箱3Tを使用する場合の箱詰めシステム8Bの要部を示す。図16に示す箱詰めシステム8Bは、図2で述べた箱詰めシステム8に比べて、仮置き箱3Tが追加されている。仮置き箱3Tは、オーダーデータ620に指示された不安定物品42の種類の数だけ用意してもよい。
図17は、ストッパ付き仮置き台3TSを用いて、物品の向きを変える様子を示す説明図である。
図17(1)に示すように、ロボット制御装置6は、アームロボット2により、物品箱4から物品41を取り出し、図17(2)に示すように取り出された物品をストッパ付き仮置き台3TSに置く。図17(3)に示すように、ロボット制御装置6は、アームロボット2による物品の把持をいったん解除し、物品の別の面を把持させる。これにより、図17(4)に示すように、物品41の向きを変えることができる。図示の例では、物品41の姿勢は水平方向から垂直方向に変更されている。
このように構成される本実施例によれば、物品の配置に関する属性(安定物品か不安定物品か)に応じた配置領域31,32を集品箱3内に設定し、各配置領域31,32に物品41,42を収容させるため、物品が集品箱3内で姿勢や位置がずれてしまい、いわゆる荷崩れを起こすのを防止することができる。
本実施例によれば、安定物品41を第1配置領域31に収容し、不安定物品42を第2配置領域32に収容するため、不安定物品42の位置ずれに影響されずに、安定物品41を集品箱3内へ収容することができる。したがって、本実施例によれば、詰め替え作業の効率を向上することができる。
本実施例では、一つまたは複数の安定物品41を境界33に並べることにより、仕切板として使用する。したがって、仕切板330を用いずに、集品箱3内に配置領域31,32を設定することができ、コストを低減することができる。
図18~図20を用いて第2実施例を説明する。第1実施例では、箱詰めシステムを主に物流倉庫で使用する例を説明したが、本実施例では、箱詰めシステムを工場などの物流倉庫以外で使用する例を説明する。
工場などでは種々の部品が使用されるが、部品は比較的複雑な形状であることが多く、配置上の安定性を有していない場合が多い。したがって、安定性の有無に代えて、部品の種類ごとに分類される方が使い勝手がよい。
図18は、物品データ622Aの例である。物品データ622Aと図9で述べた物品データ622とを比べると、本実施例の物品データ622Aでは、属性6222Aで混載の可否を設定しており、向き変更フラグ6226を備えていない。
属性6222Aは、混載の可否を決定する情報である。他の物品との混載が許可されている場合、属性6222Aには「混載可」が設定される。他の物品との混載が許可されていない場合、属性6222Aには「混載不可」が設定される。
図19は、物品の種類ごとに集品箱3に物品を仕分して収容する例を示す。図19の左側に示すように、集品箱3には、複数の境界33が設定されており、第1配置領域34(1)、第2配置領域34(2)、第3配置領域34(3)が形成される。
図19の中央に示すように、集品箱3の各領域33には、仕切板330が置かれる。これにより、各配置領域34(1)~34(3)は物理的に区切られる。そして、図19の右側に示すように、各配置領域34(1)~34(3)には、物品がそれぞれの種類ごとに分けられて収容される。
図20は、混載の可否で配置領域35(1),35(2)を設定する例である。集品箱3内に設定された境界33には仕切板330が置かれており、これにより混載可領域35(1)と混載不可領域35(2)とが設けられている。
混載可領域35(1)には、複数種類の物品41Mが収容される。混載不可領域35(2)には、単一種類の物品42Mが収容される。なお、境界33の位置は、物品のサイズおよび個数から各物品の収容に必要な容積を求め、混載可の物品の容積の合計値と混載不可の物品の容積の合計値との割合により、決定される。
このように構成される本実施例も第1実施例と同様の作用効果を奏する。さらに本実施例では、物品の種類毎に、あるいは混載の可否に応じて、物品を集品箱3内へ収容することができ、使い勝手が向上する。
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、様々な変形例が含まれる。上記実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることもできる。また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることもできる。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成を追加・削除・置換することもできる。
本発明の各構成要素は、任意に取捨選択することができ、取捨選択した構成を具備する発明も本発明に含まれる。さらに特許請求の範囲に記載された構成は、特許請求の範囲で明示している組合せ以外にも組み合わせることができる。
1(1),1:(2):搬送装置、2:アームロボット、3:集品箱、4:物品箱、5(1),5(2):センサ、6:ロボット制御装置、7:全体制御装置、8,8A,8B:箱詰めシステム、10:搬送制御装置
Claims (13)
- 複数種類の物品を箱へ混載する箱詰め用ロボットの制御装置であって、
所定の箱へ混載される所定の複数物品について指示する箱詰め指示情報を取得する箱詰め指示情報取得部と、
前記所定の複数物品の配置に関する属性情報を含む物品情報を取得する物品情報取得部と、
前記所定の箱の仕様情報を含む箱情報を取得する箱情報取得部と、
前記物品情報と前記箱情報とに基づいて、前記所定の複数物品を前記箱内へ配置する配置領域を設定し、前記設定された配置領域にしたがって、前記箱詰め用ロボットにより前記所定の複数物品を前記箱内へ配置させる箱詰め制御部と、
を備え、
前記箱詰め制御部は、前記所定の複数物品のうち第1配置属性を持つ第1物品群を配置する第1配置領域と、前記所定の複数物品のうち第2配置属性を持つ第2物品群を配置する第2配置領域とを設定するものであり、
前記第1配置属性は物品を配置する際の安定性を有することであり、前記第2配置属性は、前記安定性を有さないことである、
箱詰め用ロボットの制御装置。 - 前記第1配置領域と前記第2配置領域は、前記箱の底面を分割して設けられる、
請求項1に記載の箱詰め用ロボットの制御装置。 - 前記第1配置領域の上側に前記第2配置領域が設けられる、
請求項1に記載の箱詰め用ロボットの制御装置。 - 前記箱詰め制御部は、前記箱詰め用ロボットにより、前記第1物品群を前記第1配置領域へ配置させた後で、前記第2物品群を前記第2配置領域へ配置させる、
請求項1に記載の箱詰め用ロボットの制御装置。 - 前記箱詰め制御部は、前記第1配置領域と前記第2配置領域との境界に仕切り部を設定する、
請求項2に記載の箱詰め用ロボットの制御装置。 - 前記仕切り部は前記箱とは別に用意された仕切板であり、前記箱詰め制御部は、前記箱詰め用ロボットにより前記仕切板を前記境界に置いた後で、前記第1物品群と前記第2物品群を前記箱内へ配置させる、
請求項5に記載の箱詰め用ロボットの制御装置。 - 前記仕切り部は、前記第1物品群から選ばれる所定の物品である、
請求項5に記載の箱詰め用ロボットの制御装置。 - 前記所定の物品は、前記第1物品群のうち、前記境界の長さの半分以上の長さの側面を持つ物品であって、最も重い物品である、
請求項7に記載の箱詰め用ロボットの制御装置。 - 前記箱詰め制御部は、前記箱詰め用ロボットにより把持した物品をストッパ付き置き台へ一時的に載置して把持を解除し、前記一時的に載置された物品の異なる箇所を把持することにより、前記物品の向きを変更してから前記箱内へ配置する、
請求項1に記載の箱詰め用ロボットの制御装置。 - 複数種類の物品を箱へ混載する箱詰め用ロボットの制御方法であって、
計算機により、
所定の箱へ混載される所定の複数物品について指示する箱詰め指示情報と、前記所定の複数物品の配置に関する属性情報を含む物品情報と、前記所定の箱の仕様情報を含む箱情報とを取得し、
前記物品情報と前記箱情報とに基づいて、前記所定の複数物品のうち物品を配置する際の安定性を有する第1物品群を配置する第1配置領域と前記所定の複数物品のうち前記安定性を有さない第2物品群を配置する第2配置領域とを、前記所定の複数物品を前記箱内へ配置する配置領域として設定し、
前記設定された配置領域にしたがって、前記箱詰め用ロボットにより前記所定の複数物品を前記箱内へ配置させる、
箱詰め用ロボットの制御方法。 - 複数種類の物品を箱へ混載する箱詰めシステムであって、
作業場所へ所定の箱を搬送する第1搬送装置と、
前記作業場所へ所定の物品を搬送する第2搬送装置と、
前記第1搬送装置と前記第2搬送装置との間に設けられ、前記所定の物品を前記箱内へ移すアーム型の箱詰め用ロボットと、
前記箱詰め用ロボットの動作を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記所定の箱へ混載される前記所定の複数物品について指示する箱詰め指示情報を取得する箱詰め指示情報取得部と、
前記所定の複数物品の配置に関する属性情報を含む物品情報を取得する物品情報取得部と、
前記所定の箱の仕様情報を含む箱情報を取得する箱情報取得部と、
前記物品情報と前記箱情報とに基づいて、前記所定の複数物品を前記箱内へ配置する配置領域を設定し、前記設定された配置領域にしたがって、前記箱詰め用ロボットにより前記所定の複数物品を前記箱内へ配置させる箱詰め制御部と、
を備え、
前記箱詰め制御部は、前記所定の複数物品のうち第1配置属性を持つ第1物品群を配置する第1配置領域と、前記所定の複数物品のうち第2配置属性を持つ第2物品群を配置する第2配置領域とを設定するものであり、
前記第1配置属性は物品を配置する際の安定性を有することであり、前記第2配置属性は、前記安定性を有さないことである、
箱詰めシステム。 - 前記第1配置領域と前記第2配置領域は、前記箱の底面を分割して設けられる、
請求項11に記載の箱詰めシステム。 - 前記第1配置領域の上側に前記第2配置領域が設けられる、
請求項11に記載の箱詰めシステム。
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JP2021011015A JP2022114641A (ja) | 2021-01-27 | 2021-01-27 | 箱詰め用ロボットの制御装置および制御方法、箱詰めシステム |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024058316A1 (ko) * | 2022-09-15 | 2024-03-21 | 한국전자기술연구원 | 상품 포장 자동화 시스템 및 그 방법 |
-
2021
- 2021-01-27 JP JP2021011015A patent/JP2022114641A/ja active Pending
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