JP2024068570A - 移載システム - Google Patents

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Abstract

【課題】試行することなく物品の移載の可否を判定し、できない場合、置き直す。【解決手段】移載システム(1)は、移載部(12)が保持することにより物品(2)を移載することが可能か否かを、カメラ部(13)により撮影された当該物品の姿勢から判定する第1判定部(15c)と、移載できないと判定された場合、駆動部(12b)および保持方向変更部(12g)を制御して物品(2)の姿勢および位置を調整して、物品(2)を移載可能な姿勢および位置に変更する調整部(15d)とを備える。【選択図】図3

Description

本発明は、物流における物品の移載を行う移載システムに関する。
物流倉庫等においては、物品を効率よく仕分けするために、ピッキング装置(移載装置)を備えた移載システムが用いられていることが多い。この移載システムに関し、特許文献1には、移載装置を備えた物品搬送設備であって、移載装置により保持する物品の保持位置が物品の種類ごとに設定されており、撮像装置により物品の種類が判別できなかった場合、物品の置き直しを行う物品搬送設備が記載されている。
また、特許文献2には、各荷物に対応して予め設定された基準保持位置で荷物の保持を試行させ、失敗した場合予備保持位置で荷物の保持を再度試行させる荷物移送装置が記載されている。
特許文献3には、箱の中から部品のピッキングを行うロボットに関し、部品の把持に失敗したと判断される場合に、部品を箱の中央にひき寄せるような動作軌道を生成するロボットの制御装置が記載されている。
特開2019-104571号公報 特開2001-213521号公報 特開2001-179669号公報
しかしながら、上述のような従来技術は以下の問題がある。例えば、特許文献1に記載された技術は、物品の種類が判別できなかったときに置き直しを行うものであり、そのままの状態で物品の把持が可能であっても、物品の置き直しを行ってしまう。
また、特許文献2、3に記載された技術では、物品の把持に失敗した場合に、何らかの対策を講じようとするものであり、失敗するまでは、何の対策も講じていない。
本発明の一態様は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、試行することなく物品の移載の可否を判断し、移載ができない場合に、移載可能に物品を置き直す移載システムを実現することにある。
前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る移載システムは、物品を容器から当該容器の外部へ移載する移載部を備えた移載システムであって、前記移載部は、前記物品を吸着することにより保持するピッキングヘッドと、前記ピッキングヘッドを水平方向および垂直方向に駆動させる駆動部と、前記ピッキングヘッドの保持方向を変更する保持方向変更部と、を備え、前記容器内の前記物品を撮影するカメラ部と、前記移載部が保持することにより前記物品を移載することが可能か否かを、前記カメラ部により撮影された当該物品の姿勢から判定する第1判定部と、前記第1判定部が移載できないと判定した場合、前記移載部の前記駆動部および前記保持方向変更部を制御して当該物品の姿勢および位置を調整して、当該物品を前記移載部で保持して移載可能な姿勢および位置に変更する調整部と、を備える。
前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る移載システムの制御方法は、物品を容器から当該容器の外部へ移載する移載部であって、前記物品を吸着することにより保持するピッキングヘッドと、前記ピッキングヘッドを水平方向および垂直方向に駆動させる駆動部と、前記ピッキングヘッドの保持方向を変更する保持方向変更部とを備えた移載部と、前記容器内の前記物品を撮影するカメラ部とを備えた移載システムの制御方法であって、前記移載部が保持することにより前記物品を移載することが可能か否かを、前記カメラ部により撮影された当該物品の姿勢から判定する判定ステップと、前記判定ステップで移載できないと判定した場合、前記移載部の前記駆動部および前記保持方向変更部を制御して当該物品の姿勢および位置を調整して、当該物品を前記移載部で保持して移載可能な姿勢および位置に変更する調整ステップと、を含む。
本発明の一態様によれば、試行することなく物品の移載可否を判断し、移載不可の場合に、当該物品を移載可能に置き直すことができる。
本発明の一実施形態に係る移載システムの概要を示す斜視図である。 移載システムの概要を示す平面図である。 移載システムの概要を示す機能ブロック図である。 移載部の形状を模式的に示した図である。 物品が移載不可の場合の例を示す図である。 物品が移載不可の場合の例を示す図である。 物品の置き直し方法を説明するための図である。 物品の置き直し方法を説明するための図である。 物品の置き直し方法を説明するための図である。 物品を置き直すときの保持の例を示す図である。 物品を置き直すときの保持の例を示す図である。 移載システムにおける処理の流れを示すフローチャートである。 移載システムにおける処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る移載システムの概要を示す機能ブロック図である。 物品の保持可能面を推定するときの説明図であり、保持可能面の方向を示す図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る移載システムの概要を示す機能ブロック図である。 第2判定部の判定処理を説明するための図であり、調整部が決定した物品の移動先位置および移動経路を示す図である。
〔実施形態1〕
本発明の一実施形態について、図1~図13を参照して説明する。なお、以下の説明では、第1容器17から第2容器18へ物品2を移載する移載システムを構成した場合を例示して説明する。第1容器17および第2容器18は、各々移載システム1の外部に出荷される出荷容器を構成し得る。
(移載システムの概要)
まず、図1および図2を参照して移載システム1の概要について説明する。図1は、本実施形態に係る移載システム1の概要を示す斜視図である。図2は、移載システム1の概要を示す平面図である。移載システム1は、物流倉庫等において物品2の移載を行うものである。図1および図2に示すように、本実施形態の移載システム1は、搬送部11、移載部12、カメラ部13、支持フレーム14、制御部15、および端末部16を含む。
(搬送部)
搬送部11は、物品2を収容する第1容器17および第2容器18をY方向(前後方向、第1方向)へ搬送するものである。具体的には、搬送部11は、Z方向下側に設けられた搬入用コンベア11a・11bと、Z方向上側に設けられた搬出用コンベア11c・11dとを含む。搬入用コンベア11a・11bによって第1容器17および第2容器18がY方向前側にそれぞれ搬送される。また、搬出用コンベア11c・11dによって第1容器17および第2容器18がY方向後側にそれぞれ搬送される。
さらに、搬送部11は、移動機構11eおよび筐体11fを含む。移動機構11eは、搬入用コンベア11aからの第1容器17を第1移載位置P1に順次移動させると共に、搬入用コンベア11bからの第2容器18を第2移載位置P2に順次移動させる。また、移動機構11eは、第1移載位置P1に配置された第1容器17を搬出用コンベア11cに順次移動させると共に、第2移載位置P2に配置された第2容器18を搬出用コンベア11cに順次移動させる。筐体11fは、移動機構11eを収容する。
(移載部)
移載部12は、搬送部11のY方向前端側(一端側)に設置され、第1移載位置P1に配置された第1容器17に収容された物品2を保持して、第2移載位置P2に配置された第2容器18へ移載するものである。移載部12は、搬送部11の移動機構11eおよび筐体11fのZ方向上側に、架台等(図示せず)によって設置される。
移載部12は、物品2を保持するピッキングヘッド12aと、該ピッキングヘッド12aをZ方向へ昇降させると共に、平面視においてピッキングヘッド12aをX方向およびY方向の2方向へ移動させる駆動部12bとを含む。ピッキングヘッド12aは、例えば、物品2を吸着する1つまたは複数の吸着パッド等から構成される。ピッキングヘッド12aは、第1容器17に収容される物品2に対して上方から吸着し、物品2を吊った状態で保持する。
駆動部12bは、固定レール12c、第1可動レール12d、第2可動レール12e、および支持アーム12fを含む。固定レール12cは、X方向に沿って設置される。第1可動レール12dは、Z方向に沿って設置され、固定レール12cに沿ってX方向に往復移動する。第2可動レール12eは、Y方向に沿って設置され、第1可動レール12dに沿ってZ方向に往復移動する。
支持アーム12fは、Z方向に沿って設置され、第2可動レール12eに沿ってY方向に往復移動する。また、支持アーム12fは、Z方向下側にピッキングヘッド12aが取り付けられている。これにより、移載部12は、駆動部12bの動作を制御することにより、ピッキングヘッド12aをXYZの3方向へ往復移動させることができる。
移載部12は、例えば6軸ロボット等の移載ユニットに比べて、構造がシンプルであり、多列のコンベヤレイアウトにも適応し易い。このため、移載部12を用いることにより、移載システム1のレイアウト設計の自由度が向上する。
(カメラ部)
カメラ部13は、移載部12の上方に配置され、物品2を撮影して撮影画像を作成するものである。カメラ部13は、第1カメラ13aおよび第2カメラ13bを含む。第1カメラ13aは、第1移載位置P1に配置された第1容器17を撮影することにより、第1容器17に収容された1または複数の物品2を撮影する。第2カメラ13bは、第2移載位置P2に配置された第2容器18を撮影することにより、第2容器18に収容された1または複数の物品2を撮影する。なお、カメラ部13は、ライト等を含めてもよく、第1カメラ13aおよび第2カメラ13bは、各々ライト等により所定の照度で照らした状態で、物品2を撮影してもよい。
(支持フレーム)
支持フレーム14は、カメラ部13を支持する枠体である。支持フレーム14は、平面視で移載部12に対しY方向と直交するX方向(左右方向、第2方向)に隣接してそれぞれ設置される支持部14a・14aと、支持部14a・14a間に架設される梁部材14b・14bとを含む。Y方向前側の梁部材14bの適所には、第1カメラ13aおよび第2カメラ13bが設置される。なお、梁部材14bは、1本でもよいし、3本以上でもよい。
支持部14a・14aのそれぞれは、2本の柱部材14c・14d、桁部材14e、および補強部材14fを含む。柱部材14c・14dは、Y方向に配列され、固定部材14g・14hにより、移載システム1の設置場所に固定される。桁部材14eおよび補強部材14fは、柱部材14c・14d間に架設される。
なお、梁部材14b・14bは、桁部材14e上に設置されてもよいし、柱部材14c・14dに設置されてもよい。また、補強部材14fは、2本以上であってもよいし、省略してもよい。また、支持部14a・14aのそれぞれが4本以上の柱部材によって立設されている場合、梁部材14b・14bを省略してもよい。この場合、第1カメラ13aおよび第2カメラ13bは、支持部14a・14aの適所にそれぞれ設置すればよい。
(制御部および端末部)
制御部15は、移載システム1における各部を制御するものであり、例えばCPU(Central Processing Unit)及びメモリを含むコンピュータによって構成される。そして、各種構成の動作制御は、制御プログラムをコンピュータに実行させることによって行われる。なお、制御部15の詳細は後述する。
端末部16は、移載システム1に対する操作を作業者S(図2)が行うためのものである。端末部16は、キーボード、タッチパネル、ジョイスティック等の入力部16aと、所定の情報を表示する表示部16bとを有している。これらの制御部15および端末部16は、移載システム1の制御機器の一例であり、後述の前ガード部24の外側であって、かつ作業エリア25に対し移載部12が設けられている側とは反対側(Y方向前側)に設置されている。
具体的には、制御部15は、図示しない電気配線を各々介して搬送部11、移載部12、カメラ部13、および端末部16に接続されている。制御部15は、搬送部11および移載部12から各々動作状態などの所定の情報を取得するとともに、搬送部11および移載部12への指示信号などの所定の指令信号を各々出力する。制御部15は、カメラ部13の第1カメラ13aおよび第2カメラ13bに対して、オン・オフ信号などの所定の指示信号を各々出力するとともに、第1カメラ13aおよび第2カメラ13bから各々撮影データを取得する。制御部15は、端末部16から作業者Sの操作に応じた指示信号などを受信するとともに、搬送部11、移載部12、およびカメラ部13から取得した情報を端末部16に送信する。
(ガード)
本実施形態の移載システム1では、移載部12は、ピッキングヘッド12aをXYZの3方向へ往復移動させる動作を行う。このため、図1および図2に示すように、移載部12の周囲には、安全性の観点から、作業者Sなどが移載部12と接触する可能性を大幅に低減するためのガードが設けられている。具体的には、本実施形態では、ガードとして、上記制御機器側からY方向後方に向かって、横ガード部21と、前ガード部24と、後ガード部41とが順次設けられている。
(横ガード部)
図1および図2に示すように、支持部14a・14aのそれぞれは、移載部12とそのX方向の外部とを仕切る横ガード部21を含む。横ガード部21は、透明板22と透明板22を保持する枠部材23とを含む。これにより、作業者Sを含む人がX方向から進入して移載部12と接触することを防止でき、その結果、移載システム1の安全性を向上することができる。
さらに、支持部14a・14aのそれぞれに横ガード部21が設けられているので、移載部12とそのX方向の外部とを仕切るガード部を、支持部14a・14aのX方向外側に新たに設ける必要が無い。その結果、移載システム1の省スペース化を図ることができる。
ところで、2つの支持部14a・14aは、移載部12に対し、X方向に隣接して設置されているから、移載部12のZ方向下側に位置する搬送部11の筐体11fとも隣接している。そこで、本実施形態では、支持部14aの下部の領域、すなわち、筐体11fと対向する領域では、横ガード部21が省略されている。これにより、横ガード部21を設ける領域を減らすことができる。一方、作業者Sが支持部14aの下部から進入して移載部12と接触することは、筐体11fによって防止できる。すなわち、支持部14aの下部の領域は、筐体11fが移載部12とそのX方向の外部との仕切となる。
(前ガード部)
図1および図2に示すように、移載システム1において、平面視で移載部12に対して搬送部11とは反対側に設定される作業エリア25と、その外部とを仕切るように前ガード部24が設けられている。前ガード部24は、2つの支持部14a・14aと接続されている。
作業エリア25は、作業者Sが物品2を保持して移載する手作業移載を行うためのスペースである。つまり、本実施形態の移載システム1は、移載部12が物品2を保持して自動的に移載する自動移載と、作業者Sが作業エリア25内に入って物品2を保持して移載する手作業移載との両方を実行可能となっている。また、前ガード部24は、作業エリア25の周囲に作業エリア25に隣接して設けられている。
具体的には、前ガード部24は、複数の固定式ガード部26と可動式ガード部27とを連結して含む。固定式ガード部26は、透明板31と該透明板31を保持する枠部材32とを含む。枠部材32のZ方向下側の隅部は、固定部材26aにより、移載システム1の設置場所に固定される。また、Y方向後側の固定式ガード部26・26は、支持部14a・14aのY方向前側にそれぞれ連結している。
可動式ガード部27は、作業エリア25への作業者Sの出入口扉を構成するものであり、固定用枠部材33と、固定用枠部材33内に設けられる可動部材34とを含む。固定用枠部材33のZ方向下側の隅部は、固定部材33aにより、移載システム1の設置場所に固定される。可動部材34は、固定用枠部材33に対しヒンジ部材(図示せず)等を介して回動可能に設けられている。可動部材34は、透明板35と、該透明板35を保持する枠部材36とを含む。
以上により、作業者Sを含む人が作業エリア25に不用意に進入して移載部12と接触することを防止でき、その結果、移載システム1の安全性を向上することができる。また、前ガード部24が作業エリア25に隣接して設けられているので、前ガード部24を設けることによる移載システム1の設置空間の増大を抑制することができる。
なお、移載システム1が自動移載のみ実行可能である場合、作業エリア25は、移載部12を監視者が監視するための監視エリアとして設定されてもよい。或いは、作業エリア25は省略されてもよい。このとき、前ガード部24は、移載部12のY方向前側に、移載部12と隣接して設ければよい。
(後ガード部)
図1および図2に示すように、移載システム1には、搬送部11のY方向前端に対し、X方向に隣接し、かつ、上記前端とそのX方向の外部とを仕切る後ガード部41・41が設けられている。後ガード部41は、透明板42と、透明板42を保持する枠部材43とを含む。後ガード部41・41のY方向前側は、支持部14a・14aのY方向後側にそれぞれ連結(接続)している。また、枠部材43のZ方向下側の隅部は、固定部材43aにより、移載システム1の設置場所に固定される。さらに、後ガード部41・41の間には補強部材44・45が設けられている。
これにより、作業者Sを含む人が搬送部11から進入して移載部12と接触することを防止でき、その結果、移載システム1の安全性を向上することができる。また、後ガード部41が搬送部11に隣接して設けられているので、後ガード部41を設けることによる移載システム1の設置空間の増大を抑制することができる。
また、本実施形態の前ガード部24、横ガード部21、および後ガード部41では、透明板22・31・35・42を実質的なガードとして設けている。これにより、本実施形態では、移載システム1の作業者Sは、監視者として移載システム1の外部から搬送部11および移載部12を監視することができる。なお、透明板22・31・35・42の代わりに、柵、網、その他の形状のガードを用いてもよい。
(移載部および搬送部の動作)
上記構成の移載システム1において、制御部15は、まず、搬送部11の搬入用コンベア11a・11bに指示して、第1容器17および第2容器18をY方向後方からY方向前端に搬入し、これを継続する。また、制御部15は、搬送部11の搬出用コンベア11c・11dに指示して、第1容器17および第2容器18をY方向前端部からY方向後方に搬出し、これを継続する。
次に、制御部15は、搬送部11の移動機構11eに対し、第1容器17および第2容器18の移動指示を行う。これにより、移動機構11eは、搬入された第1容器17および第2容器18を第1移載位置P1および第2移載位置P2にそれぞれ移動させる。次に、制御部15は、カメラ部13が撮影した第1容器17および第2容器18の撮影画像に基づき移載部12に移載指示を行う。これにより、移載部12は、第1移載位置P1の第1容器17に収容された物品2を保持して、第2移載位置P2の第2容器18に移載する。
次に、制御部15は、搬送部11の移動機構11eに対し、第1容器17の移動指示を行う。これにより、移動機構11eは、第1移載位置P1の第1容器17を搬出用コンベア11cに移動させると共に、搬入された次の第1容器17を第1移載位置P1に移動させる。搬出用コンベア11cに移動された第1容器17は、Y方向後方に搬出される。
制御部15が上記第1容器17の移動指示と上記移載指示とを繰り返すことにより、第2容器18に所要の物品2が収容される。そして、制御部15は、搬送部11の移動機構11eに対し、第1容器17および第2容器18の移動指示を行う。これにより、第1移載位置P1の第1容器17を搬出用コンベア11cに移動させると共に、第2移載位置P2の第2容器18を搬出用コンベア11dに移動させる。搬出用コンベア11cに移動された第1容器17と、搬出用コンベア11dに移動された第2容器18とは、Y方向後方に搬出される。
(移載システム1における制御の詳細)
図3は、本実施形態の移載システム1の概要を示す機能ブロック図である。上述したように、移載システム1は、移載部12、カメラ部13、制御部15、および端末部16を含み、移載部12により第1容器17内の物品2を移載するものである。そして、移載システム1では、第1容器17に配置されている物品2の姿勢から、そのままでは当該物品2の移載ができないと判断した場合、当該物品2を置き直し、移載可能に配置するものである。以下、具体的に説明する。
カメラ部13は、第1移載位置P1の第1容器17を撮影して、撮影画像を作成する。カメラ部13は、上記撮影画像を示す撮影画像データを制御部15に送信する。
制御部15は、画像取得部15a、画像処理部15b、第1判定部15c、調整部15d、および駆動制御部15xを含む。
画像取得部15aは、第1容器17に収容された物品2の撮影画像のデータをカメラ部13から取得する。画像取得部15aは、取得した撮影画像のデータを画像処理部15bに送出する。
画像処理部15bは、上記撮影画像に対し画像処理を行って、物品2の移載可否を判定するための物品2の物品画像データを取得する。画像処理部15bは、取得した物品画像データを第1判定部15cに送出する。物品画像データは、撮影画像における物品2を示している部分のデータである。なお、画像処理部15bは、距離も取得可能な距離画像センサにより構成されてもよいし、画像センサの他の測距センサをそなえるものであってもよい。これにより、物品画像データとともに距離データを取得することができる。なお距離データは、物品画像データの画像を所定の区画に区切り、当該区画ごとにカメラ部13との距離を示すものであってよい。
第1判定部15cは、予め格納されている物品2のデータ(形状、縦の長さ、横の長さ、高さ等)と物品画像データとから当該物品2を移載部12が保持することにより移載することが可能か否かを判定する。例えば、第1判定部15cは、予め定められていた、ピッキングヘッド12aが物品2を保持可能な物品2の面である保持可能面が水平に対して所定の角度以内であるか否かにより判定を行ってよい。所定の角度とは、例えば、45°である。また、保持可能面とは例えば、物品2の面のうち、所定の面積よりも広い面である。所定の面積とは、例えば、全てのピッキングヘッド12aを同時に吸着可能な広さである。
また、第1判定部15cは、判定対象の物品2の少なくとも一部に他の物品2が重なっているかいないかにより判定を行ってもよい。
そして、第1判定部15cは、判定した結果を調整部15dに送出する。第1判定部15cにおける判定の詳細については後述する。
調整部15dは、第1判定部15cが物品2を移載できないと判定した場合、当該物品2を置き直すための指示を駆動制御部15xに送出する。具体的には、そのままでは移載できない物品2の姿勢および第1容器17内における位置を、移載可能な姿勢および位置となるように物品2を置き直す指示を駆動制御部15xに送出する。
例えば、調整部15dは、第1判定部15cが、判定対象である対象物品2の保持可能面が水平に対して所定の角度以内ではなく、移載できないと判定した場合、保持方向を対象物品2の保持可能面と垂直な方向に調整して、当該対象物品2の姿勢および位置を調整してもよい。
例えば、後述する図10の1002に示すように、物品2の保持可能面が水平に対して所定の角度以内ではない場合、調整部15dは、移載部12の保持方向を物品2の保持可能面と垂直な方向に調整して、物品2を保持し、当該物品2の姿勢および位置を調整する。
また、ピッキングヘッド12aに複数の吸着パッド(吸着部材)が備えられており、対象物品2の保持可能面が水平に対して所定の角度以内ではない場合、調整部15dは、ピッキングヘッド12aの複数の吸着パッドの少なくとも一部を保持可能面に吸着させて、対象物品2の姿勢および位置の調整を行ってもよい。
また、調整部15dは、第1判定部15cが、判定対象である対象物品2の一部に他の物品2が重なっているため、移載できないと判定した場合、ピッキングヘッド12aを対象物品2の保持可能面で保持させて、垂直方向に持ち上げ、他の物品2とは反対方向に移動させることにより、当該対象物品2の姿勢および位置を調整してもよい。
駆動制御部15xは、ピッキングヘッド12aが物品2を保持して移載するように駆動部12bを制御する。また、駆動制御部15xは、調整部15dの指示に従い、ピッキングヘッド12aで物品2を一時的に保持して、物品2の姿勢および第1容器17内における位置を変更する。
端末部16は、作業者Sの指示を制御部15に送出し、移載部12を駆動させるものである。例えば、作業者Sは、物品2を第1容器17から第2容器18へ移載する指示を端末部16に入力すると、端末部16は当該指示を制御部15に送出し、制御部15は移載部12を駆動して、作業者Sの指示を実行する。
移載部12は、上述したピッキングヘッド12a、駆動部12bに加え、保持方向変更部12gを備える。保持方向変更部12gは、ピッキングヘッド12aの保持方向を変更するものである。保持方向は、鉛直方向を0°とした場合、-85°から+85°まで変更できる。なお、保持方向の角度は一例であり、これよりも広い角度であってもよいし、狭い角度であってもよい。
図4は、移載部12の形状を模式的に示した図である。図4の401に示すように、移載部12は、駆動部12bとピッキングヘッド12aとの間に保持方向変更部12gが備えられている形状である。そして、図4の402、403に示すように保持方向変更部12gによりピッキングヘッド12aの方向が変更されることにより、保持方向が変更される。
また、ピッキングヘッド12aは、一例として、3個配置され、これらは、図4の410に示すように、-Z方向から見たときに、三角形の各頂点の近傍となる位置にそれぞれ配置されたものであってもよい。
(第1判定部15cにおける処理の詳細)
次に、図5および図6を参照して、第1判定部15cにおける処理の詳細について説明する。図5および図6は、物品2が移載不可の場合の例を示す図である。なお、ここでは、物品2は、直方体の形状であるとする。
物品2が移載不可の場合とは、ピッキングヘッド12aの少なくとも一部を物品2に吸着させて、物品2を保持することは可能であっても、そのままの状態では安全に移載することができない状態のことである。
以下、物品2の保持可能面(面PA)の所定の位置(例えば、略中央)にピッキングヘッド12aを吸着させなければ、物品2を移載できない場合を例に挙げて説明する。
この場合、図5の501~503に示すように、物品2が直立(縦置き)している(501、503)か、または直立に近い状態(502)である場合である。この場合、ピッキングヘッド12aを直接、面PAの所定位置に吸着させることができないため、第1判定部15cは、その姿勢のままでは移載できないと判定する。
また、或る物品2に他の物品2が乗った状態で、上に載っている物品2の面Pの所定の位置にピッキングヘッド12aを吸着できない場合である。例えば、図6の601に示すように、物品2Aの上に物品2Bが乗っており、かつ、第1容器17の側壁に近い場合である。この場合、ピッキングヘッド12aは、物品2Aの面PAにも物品2Bの面PAにも吸着させることができない。よって、第1判定部15cは、物品2(2A、2B)の移載が不可能と判定する。
より詳細には以下の通りである。まず、第1判定部15cは、物品画像データで示される物品2の画像が、1つの物品2を示しているのか、複数の物品2を示しているのかを判定する。これは、予め格納されている物品2の形状データから把握可能な物品2の各面の面積と、物品2の画像が示す面積とを比較することで判定できる。物品画像データは、第1容器17を+Z方向から撮影した画像なので、物品2の画像が示す面積が、形状データにおける物品2の最も広い面の面積よりも大きければ、当該画像は複数の物品2を示していることになるためである。
そして、物品2が1つであると判定した場合、次に、第1判定部15cは、物品2の画像の面積と、形状データにおける物品2の最も広い面以外の面の面積とが同じであるか否かを判定する。同じであれば、物品画像データにおける物品2は、縦置き状態(図5の501または503の状態)であることを認識できる。この場合、第1判定部15cは、そのままでは移載できないと判定する。
また、物品画像データにおける物品2の面積が、形状データにおける物品2の最も広い面の面積と同じであれば、物品画像データにおける物品2は、平置き状態であることを認識できる。この場合、第1判定部15cは、そのままで移載可能と判定する。
また、物品画像データにおける物品2の面積が、形状データにおける物品2の最も広い面の面積よりも小さく、他の面の面積よりも大きければ、物品画像データにおける物品2は、第1容器17の側壁に立てかけられた状態(図5の502の状態)であることを認識できる。この場合、第1判定部15cは、そのままでは移載できないと判定する。
また、物品が複数である判定した場合、第1判定部15cは、上述した距離データも用いて、物品2の重なり状態を把握する。
距離データは、物品画像データの画像を所定の区画に区切り、当該区画ごとにカメラ部13との距離を示しているので、カメラ部13と物品2との距離を区画ごとに把握できれば、それぞれの物品2がどのような姿勢で重なり合っているのかを認識することができる。第1判定部15cは、当該物品2の姿勢と重なり具合から、以下の状態であれば、移載不可能と判定する。
(1)下側の物品2が縦置き状態である。
(2)上側の物品2と第1容器17の側面との最短距離が所定値以下である。
なお、上記では、物品2の保持可能面(面PA)の所定の位置(例えば、略中央)にピッキングヘッド12aを吸着させなければ、物品2を移載できない場合を例に挙げて説明したが、本発明は、これに限られるものではない。例えば、面PAに加えて、面PAに垂直な面も保持可能面となる場合、当該両面のそれぞれにおける所定の位置にピッキングヘッド12aを吸着できない場合は、移載が不可能と判定することになる。
(調整部15dによる置き直し処理の詳細)
次に、図7~図11を参照して、調整部15dの指示により物品2を置き直すときの処理について説明する。図7~図9は、物品2を置き直すときの処理を模式的に示す図である。ここでは、物品2が第1容器17の側面に沿って直立している場合について説明する。
図7の701は、第1容器17内に物品2が配置されている状態を+Y方向から見た図である。また、図7の702は、同じ状態を+Z方向から見た図である。
画像処理部15bが生成した物品画像データから、調整部15dは、物品2の位置、姿勢を認識することができる。これにより、調整部15dは、物品2が直立した姿勢であることを認識することができる。また、調整部15dは、距離データからカメラ部13から物品2までの距離LA、カメラ部13から第1容器17の底面までの距離LBを認識することができる。
上記物品画像データから物品2が直立していることを認識した調整部15dは、ピッキングヘッド12aの保持方向が物品2の保持可能面である面PAとほぼ垂直となる方向となるように移載部12を制御する(図8)。そして、カメラ部13で撮影できている物品2の面PBから所定距離LCだけ第1容器17の底面方向に進んだ位置にピッキングヘッド12aの中心CAが来るように移載部12を制御する。
所定距離LCは、例えば、ピッキングヘッド12aを備えた保持方向変更部12gの1辺の長さLH(図4の410参照)が25mmの場合、約22.5mm(=25/2+10)である。これにより、所定のマージン(10mm)を維持しつつ、ピッキングヘッド12aの少なくとも一部を保持可能面に吸着することができる。
そして、調整部15dは、図9の901に示すように、物品2の面PAを保持した状態で、物品2を移動させ(902)、物品2の面PAが水平になるようにして(903)、第1容器17の底面に配置する。これにより、物品2の面PAが移載部12側になった状態で配置されるので、移載が不可能な状態で配置されていた物品2を移載可能な状態で配置し直すことができる。
図10は、移載が不可能な状態で配置されている物品2を、置き直すために一時的に物品2を保持する場合の保持例を示す。図10の1001は、物品2が第1容器17内で側壁に沿って直立している場合の保持例を示す。図10の1002は、物品2が第1容器17の側壁に寄りかかって、直立に近い状態となっている場合の保持例を示す。図10の1003は、物品2が第1容器17内で直立している場合の保持例を示す。1001および1002の場合は、物品2の面PAにピッキングヘッド12aを吸着させることにより、物品2を保持している。1003では、物品2の面PBにピッキングヘッド12aの少なくとも1つを吸着させることにより物品2を保持している。このように物品2を保持することにより、物品2の姿勢および位置を変更して、物品2を移載可能な状態で配置することができる。
図11は、物品2Aの上に物品2Bが乗っており、かつ、第1容器17の側壁に近い場合において、物品2Aを置き直すために一時的に物品2Aを保持する場合の保持例を示す。この場合、ピッキングヘッド12aの少なくとも一部を物品2Aの面PAに吸着させる(図11の1101)。そして、物品2Aを物品2Bから離れる方向に移動させる(図11の1102)。そのまま、物品2Aが物品2Bから離れる方向に移動させると、物品2A、物品2Bともに面PAが水平で配置される(図1の1103)。よって、移載が不可能な状態で配置されていた物品2A、物品2Bを移載可能な状態で配置することができる。
(移載システム1における処理の流れ)
次に、図12および図13を参照して、移載システム1における処理の流れを説明する。図12および図13は、移載システム1における処理の流れを示すフローチャートである。なお、ここでは、移載システム1における処理のうち、物品2の置き直しに伴う処理についてのみ説明する。
図12に示すように、移載システム1では、まず、カメラ部13により第1容器17の容器内の撮影が行われる(S101)。そして、第1判定部15cは、カメラ部13により撮影された第1容器17における物品2の状態から、物品2の移載が可能か否かを判定する(S102、判定ステップ)。移載が可能な状態であれば(S102でYES)、そのまま物品2の移載を行う(S103)。一方、物品2の移載が不可能な状態であれば(S102でNO)、調整部15dは、物品2の置き直し処理を行う(S104、調整ステップ)。そして、置き直し処理後、物品2の移載を行う(S103)。
(置き直し処理)
次に、図13を参照してステップS104における置き直し処理について説明する。置き直し処理では、調整部15dはまず、置き直し対象となる物品2の移動先の位置を決定する(S201)。移動先の位置は、第1容器17内の底面で、物品2を平置きできる程度に何も置かれていない領域を探索し、当該領域に決定する。そして、調整部15dは、物品2の現在位置から移動先位置までの移動経路を決定する(S202)。移動先位置および移動経路を決定した調整部15dは、当該移動経路で当該移動先まで物品2を移動させるように駆動制御部15xに指示を行う。指示を受けた駆動制御部15xは、移載部12を制御して物品2をピックアップさせる(S203)。無事に物品2をピックアップできれば、すなわち、移載部12のピッキングヘッド12aにより物品2を吸着できれば(S204でYES)、物品2を決定した移動経路で移動先位置まで移動させる(S205)。一方、無事にピックアップできなければ(S204でNO)、再度、ピックアップ処理を行う(S203)。
駆動制御部15xにより物品2が移動先位置まで移動されると、物品2が第1容器17の底面に載置され、ピッキングヘッド12aの吸着が解除される(S206でYES)。これにより、物品2の置き直し処理が完了する。
以上のように、本実施形態に係る移載システム1は、物品2を第1容器17から当該第1容器17の外部へ移載する移載部12を備える。そして、移載部12は、物品2を吸着することにより保持するピッキングヘッド12aと、ピッキングヘッド12aを水平方向および垂直方向に駆動させる駆動部12bと、ピッキングヘッド12aの保持方向を変更する保持方向変更部12gと、を備える。
さらに、移載システム1は、第1容器17内の物品2を撮影するカメラ部13と、移載部12が保持することにより物品2を移載することが可能か否かを、カメラ部13により撮影された当該物品2の姿勢から判定する第1判定部15cと、第1判定部15cが移載できないと判定した場合、移載部12の駆動部12bおよび保持方向変更部12gを制御して当該物品2の姿勢および位置を調整して、当該物品2を移載部12で保持して移載可能な姿勢および位置に変更する調整部15dとを備える。
〔実施形態2〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
本実施形態は、上述した実施形態1における制御部15に推定部15eが加えられている構成である。図14は、本実施形態に係る移載システム1の概要を示す機能ブロック図である。
図14に示すように、制御部15には、推定部15eが含まれている。推定部15eは、画像処理部15bにより生成された物体画像データから、物品2の保持可能面がどこを向いているからを推定するものである。そして、推定した面の方向を調整部15dに送出する。
図15を参照して説明する。図15は、物品2の保持可能面の方向を示す図である。画像処理部15bにより生成される物品画像データは、物品2の形状および位置が示される。また、距離データは、区画ごとの物品2までの距離が示される。よって、例えば図5の1501に示すような物品画像データがあった場合、推定部15eは、ここには2つの物品2(物品2A、物品2B)が示されており、両者の関係は、図5の1502に示すようになっていることを認識することができる。ここから、推定部15eは、物品2Aの保持可能面は鉛直方向(方向DA)に向いており、物品2Bの保持可能面は鉛直方向から第1容器17の側面方向にずれた方向(方向DB)を向いていることを推定することができる。
推定部15eから保持可能面の方向を送出された調整部15dは、物品2Aの面PAの方向に合わせて移載部12のピッキングヘッド12aを吸着できるように、駆動制御部15xに指示することができる。
また、物品2Aおよび物品2Bが第1容器17の中央付近に重なるように配置されていた場合、物品2Bを置き直すこともできる。この場合、推定部15eから物品2Bの保持可能面PAの方向DBを送出された調整部15dは、物品2Bの面PAの向き(方向DB)に合わせて移載部12のピッキングヘッド12aを吸着できるように、駆動制御部15xに指示することができる。
〔実施形態3〕
本発明のさらに他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
本実施形態では、上述した実施形態1または実施形態に2の制御部15に、第2判定部15fが加えられている構成である。図16は、本実施形態に係る移載システム1の概要を示す機能ブロック図である。
図16に示すように、制御部15には、第2判定部15fが含まれている。第2判定部15fは、調整部15dが決定した移動経路、移動先位置に、物品2の移動を妨げるような他の物品2等が存在しないか否か、換言すれば、調整部15dによる調整に干渉する他の物品2がないかを判定し、その結果を調整部15dに送出するものである。
調整部15dは、決定した移動経路、移動先位置に物品2の移動を妨げるような他の物品2があると第2判定部15fが判定した場合、決定した移動経路、移動先位置を取り消し、再度、移動経路、移動先位置の決定を行う。
図17を参照して、第2判定部15fの判定処理について説明する。図17は、調整部15dが決定した物品2の移動先位置および移動経路を示す。図17の1701に示すように、調整部15dが物品2Aを現在位置から移動先位置1711まで、移動経路1710で移動させると決定したとする。1701に示すように移動先位置1711、および移動経路1710に、物品2Aの移動を妨げるような他の物品2がなければ、第2判定部15fは、物品2Aの移動を妨げるような他の物品2はないと判定する。
一方、図17の1702に示すように、例えば移動経路1710上に他の物品2Cが存在している場合、第2判定部15fは、物品2Aの移動を妨げるような他の物品2があると判定する。
〔ソフトウェアによる実現例〕
移載システム1(以下、「装置」と呼ぶ)の機能は、当該装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、当該装置の各制御ブロック(特に制御部15に含まれる各部)としてコンピュータを機能させるためのプログラムにより実現することができる。
この場合、上記装置は、上記プログラムを実行するためのハードウェアとして、少なくとも1つの制御装置(例えばプロセッサ)と少なくとも1つの記憶装置(例えばメモリ)を有するコンピュータを備えている。この制御装置と記憶装置により上記プログラムを実行することにより、上記各実施形態で説明した各機能が実現される。
上記プログラムは、一時的ではなく、コンピュータ読み取り可能な、1または複数の記録媒体に記録されていてもよい。この記録媒体は、上記装置が備えていてもよいし、備えていなくてもよい。後者の場合、上記プログラムは、有線または無線の任意の伝送媒体を介して上記装置に供給されてもよい。
また、上記各制御ブロックの機能の一部または全部は、論理回路により実現することも可能である。例えば、上記各制御ブロックとして機能する論理回路が形成された集積回路も本発明の範疇に含まれる。この他にも、例えば量子コンピュータにより上記各制御ブロックの機能を実現することも可能である。
また、上記各実施形態で説明した各処理は、AI(Artificial Intelligence:人工知能)に実行させてもよい。この場合、AIは上記制御装置で動作するものであってもよいし、他の装置(例えばエッジコンピュータまたはクラウドサーバ等)で動作するものであってもよい。
〔まとめ〕
本発明の態様1に係る移載システムは、物品を容器から当該容器の外部へ移載する移載部を備えた移載システムであって、前記移載部は、前記物品を吸着することにより保持するピッキングヘッドと、前記ピッキングヘッドを水平方向および垂直方向に駆動させる駆動部と、前記ピッキングヘッドの保持方向を変更する保持方向変更部と、を備え、前記容器内の前記物品を撮影するカメラ部と、前記移載部が保持することにより前記物品を移載することが可能か否かを、前記カメラ部により撮影された当該物品の姿勢から判定する第1判定部と、前記第1判定部が移載できないと判定した場合、前記移載部の前記駆動部および前記保持方向変更部を制御して当該物品の姿勢および位置を調整して、当該物品を前記移載部で保持して移載可能な姿勢および位置に変更する調整部と、を備える。
これにより、移載部で保持して移載することができない姿勢となっている物品を、移載可能な姿勢に置き直すことができる。また、カメラ部で撮影するのみで判定するので、簡易な構成で、置き直しの判定を行うことができる。
本発明の態様2に係る移載システムは、前記態様1において、前記第1判定部は、前記カメラ部により撮影された画像における前記物品の面積と、予め格納されている前記物品の形状により示される当該物品の何れかの面の面積とを比較することにより、前記判定を行う。
本発明の態様3に係る移載システムは、前記態様1または2において、前記ピッキングヘッドが前記物品を保持可能な保持可能面が予め定められており、前記第1判定部は、前記物品の前記保持可能面が水平に対して所定の角度以内であるか否かにより前記判定を行う。
本発明の態様4に係る移載システムは、前記態様1~3の何れかにおいて、前記第1判定部は、判定対象の物品の少なくとも一部に他の物品が重なっているかいないかにより、前記判定を行う。
本発明の態様5に係る移載システムは、前記態様1~4の何れかにおいて、前記第1判定部が、判定対象である対象物品の前記保持可能面が水平に対して所定の角度以内ではなく、移載できないと判定した場合、前記調整部は、前記保持方向を前記対象物品の前記保持可能面と垂直な方向に調整して、当該対象物品の姿勢および位置を調整する。
本発明の態様6に係る移載システムは、前記態様1~5の何れかにおいて、前記カメラ部により撮影された前記対象物品の画像から、当該対象物品の保持可能面の向きを推定する推定部を備え、前記調整部は、前記推定部により推定された前記保持可能面の向きを用いて前記調整を行う。
本発明の態様7に係る移載システムは、前記態様1~6の何れかにおいて、前記ピッキングヘッドには複数の吸着部材が備えられており、前記対象物品の前記保持可能面が水平に対して所定の角度以内ではない場合、前記調整部は、前記複数の吸着部材の少なくとも一部を前記保持可能面に吸着させて、前記対象物品の前記調整を行う。
本発明の態様8に係る移載システムは、前記態様1~7の何れかにおいて、前記第1判定部が、判定対象である対象物品の一部に他の物品が重なっているため、移載できないと判定した場合、前記調整部は、前記ピッキングヘッドを前記対象物品の前記保持可能面で保持させて、垂直方向に持ち上げ、前記他の物品とは反対方向に移動させることにより、当該対象物品の姿勢および位置を調整する。
本発明の態様9に係る移載システムは、前記態様1~8の何れかにおいて、前記調整部が前記物品の姿勢および位置を調整するときの、前記ピッキングヘッドが前記物品を保持する保持位置、前記物品の移動先までの移動経路、および移動先である移動先位置において、前記調整に干渉する他の物品がないか判定する第2判定部を備える。
本発明の態様10に係る移載システムの制御方法は、物品を容器から当該容器の外部へ移載する移載部であって、前記物品を吸着することにより保持するピッキングヘッドと、前記ピッキングヘッドを水平方向および垂直方向に駆動させる駆動部と、前記ピッキングヘッドの保持方向を変更する保持方向変更部とを備えた移載部と、前記容器内の前記物品を撮影するカメラ部とを備えた移載システムであって、前記移載部が保持することにより前記物品を移載することが可能か否かを、前記カメラ部により撮影された当該物品の姿勢から判定する判定ステップと、前記判定ステップで移載できないと判定した場合、前記移載部の前記駆動部および前記保持方向変更部を制御して当該物品の姿勢および位置を調整して、当該物品を前記移載部で保持して移載可能な姿勢および位置に変更する調整ステップと、を含む。
本発明の各態様に係る移載システムは、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを前記移載システムが備える各部(ソフトウェア要素)として動作させることにより前記移載システムをコンピュータにて実現させる移載システムの制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
1 移載システム
2、2A、2B、2C 物品
11 搬送部
12 移載部
12a ピッキングヘッド
12b 駆動部
12g 保持方向変更部
13 カメラ部
15 制御部
15a 画像取得部
15b 画像処理部
15c 第1判定部
15d 調整部
15e 推定部
15f 第2判定部
15x 駆動制御部
17 第1容器
1710 移動経路
1711 移動先位置

Claims (11)

  1. 物品を容器から当該容器の外部へ移載する移載部を備えた移載システムであって、
    前記移載部は、
    前記物品を吸着することにより保持するピッキングヘッドと、
    前記ピッキングヘッドを水平方向および垂直方向に駆動させる駆動部と、
    前記ピッキングヘッドの保持方向を変更する保持方向変更部と、を備え、
    前記容器内の前記物品を撮影するカメラ部と、
    前記移載部が保持することにより前記物品を移載することが可能か否かを、前記カメラ部により撮影された当該物品の姿勢から判定する第1判定部と、
    前記第1判定部が移載できないと判定した場合、前記移載部の前記駆動部および前記保持方向変更部を制御して当該物品の姿勢および位置を調整して、当該物品を前記移載部で保持して移載可能な姿勢および位置に変更する調整部と、を備える移載システム。
  2. 前記第1判定部は、前記カメラ部により撮影された画像における前記物品の面積と、予め格納されている前記物品の形状により示される当該物品の何れかの面の面積とを比較することにより、前記判定を行う、請求項1に記載の移載システム。
  3. 前記ピッキングヘッドが前記物品を保持可能な保持可能面が予め定められており、
    前記第1判定部は、前記物品の前記保持可能面が水平に対して所定の角度以内であるか否かにより前記判定を行う、請求項1に記載の移載システム。
  4. 前記第1判定部は、判定対象の物品の少なくとも一部に他の物品が重なっているかいないかにより、前記判定を行う、請求項3に記載の移載システム。
  5. 前記第1判定部が、判定対象である対象物品の前記保持可能面が水平に対して所定の角度以内ではなく、移載できないと判定した場合、
    前記調整部は、前記保持方向を前記対象物品の前記保持可能面と垂直な方向に調整して、当該対象物品の姿勢および位置を調整する、請求項3に記載の移載システム。
  6. 前記カメラ部により撮影された前記対象物品の画像から、当該対象物品の保持可能面の向きを推定する推定部を備え、
    前記調整部は、前記推定部により推定された前記保持可能面の向きを用いて前記調整を行う、請求項5に記載の移載システム。
  7. 前記ピッキングヘッドには複数の吸着部材が備えられており、
    前記対象物品の前記保持可能面が水平に対して所定の角度以内ではない場合、前記調整部は、前記複数の吸着部材の少なくとも一部を前記保持可能面に吸着させて、前記対象物品の前記調整を行う、請求項5に記載の移載システム。
  8. 前記第1判定部が、判定対象である対象物品の一部に他の物品が重なっているため、移載できないと判定した場合、
    前記調整部は、前記ピッキングヘッドを前記対象物品の前記保持可能面で保持させて、垂直方向に持ち上げ、前記他の物品とは反対方向に移動させることにより、当該対象物品の姿勢および位置を調整する、請求項3に記載の移載システム。
  9. 前記調整部が前記物品の姿勢および位置を調整するときの、前記物品の移動先までの移動経路、および移動先である移動先位置において、前記調整に干渉する他の物品がないか判定する第2判定部を備える、請求項1に記載の移載システム。
  10. 物品を容器から当該容器の外部へ移載する移載部であって、前記物品を吸着することにより保持するピッキングヘッドと、前記ピッキングヘッドを水平方向および垂直方向に駆動させる駆動部と、前記ピッキングヘッドの保持方向を変更する保持方向変更部とを備えた移載部と、前記容器内の前記物品を撮影するカメラ部とを備えた移載システムの制御方法であって、
    前記移載部が保持することにより前記物品を移載することが可能か否かを、前記カメラ部により撮影された当該物品の姿勢から判定する判定ステップと、
    前記判定ステップで移載できないと判定した場合、前記移載部の前記駆動部および前記保持方向変更部を制御して当該物品の姿勢および位置を調整して、当該物品を前記移載部で保持して移載可能な姿勢および位置に変更する調整ステップと、を含む移載システムの制御方法。
  11. 請求項10に記載の移載システムの制御方法における前記判定ステップおよび前記調整ステップをコンピュータに実行させるための制御プログラム。
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