JP4621789B2

JP4621789B2 - 物品搬送ロボットシステム

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Publication number: JP4621789B2
Application number: JP2009133302A
Authority: JP
Inventors: 一訓伴; 一郎管野; 文和藁科; 雅文大場
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2009-06-02
Filing date: 2009-06-02
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2029-06-02
Also published as: JP2010280010A; US8014899B2; DE102010022357B4; US20100305754A1; DE102010022357A1

Description

本発明は、ロボットを用いて物品の搬送を行う物品搬送ロボットシステムに関する。

産業用ロボット及びビジョンセンサを組み合わせた従来の物品搬送システムとしては、搬送コンベアが搬送する物品を搬送経路に沿って設けられた複数のロボットによって把持し、把持した物品を搬送コンベア上から他の位置又は工程に移動させるものが知られている。例えば特許文献１には、コンベア上を流れる物品をビジョンセンサで検出し、検出した物品を複数台のロボットで分担して処理する技術が開示されている。ここでは、各ロボットは物品の位置の情報と、予め定めた処理すべき物品の個数とに基づいて、注目した物品を処理可能か判断する。処理できないと判断した場合は下流ロボットに物品の情報が伝達され、該下流ロボットが処理を行う。つまり、特許文献１に記載の発明では、検出した物品に関する複数台のロボットの作業分担を、各ロボットの制御装置が判断する分散制御で行っている。

また特許文献２には、複数台のロボットの作業分担を、１台のコンピュータで管理する集中制御で行う技術が開示されている。

特開２００７−３００８７号公報特表２００７−５２８７９３号公報

上記特許文献に記載の技術が対象としているのは、コンベア上を流れる単体の物品であるが、これらの技術を、コンベア上を流れる収納容器内に物品を収納するシステムに応用することは可能である。しかし上記従来技術を、複数の収納箇所を備えた収納容器がコンベア上を流れるシステムに応用する際に、前工程において該収納箇所のいくつかに既に物品が収納済みとなっている場合は、次のような問題が発生する。

各収納箇所を、あたかも１つ１つの収納容器であるとしてセンサで検出して取り扱う必要がある。しかし一般的に、個々独立の物品を検出する場合と異なり、１つの収納容器内の各収納箇所を検出するのは容易ではない。通常各収納箇所は、比較的大きな収納容器の内部を簡単に間仕切りして画定されているだけのことが多く、センサとしてカメラ及び該カメラの画像の画像処理を想定したとき、各収納箇所を検出するには該画像上の特徴が乏しい（故に誤検出や検出漏れが生じ易い）ことが多い。また間仕切りがなく、例えば収納容器の内部に縦にＭ個、横にＮ個収納するというように、概念的に収納箇所が定義されているだけの場合もある。この場合は、実質的に各収納箇所をセンサで検出することは不可能である。

仮に各収納箇所が検出可能であるとしても、それぞれの収納箇所に既に物品が収納されているか否かを確認する手段がなければ、既に物品が収納済みの収納箇所にもロボットが物品を重ねて置いてしまうことになる。このような事態を回避するため、前工程においていずれの収納箇所が既に収納済みかを示す情報を作業者が手作業で入力する手段を設けることも考えられるが、省力化という観点からは不利である。このように、上記のようなシステムは実用化が困難であった。

そこで本発明は、コンベア等の搬送手段上を流れる収納容器内にロボットを用いて効率的に物品を収納することができる物品搬送ロボットシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、物品を収納するための収納セルを複数有する収納容器を搬送するコンベアと、該コンベアの流れ方向に沿って配置された複数のロボット機構部と、該複数のロボット機構部をそれぞれ制御するとともに、通信手段により互いに接続された複数のロボット制御装置と、前記コンベアの流れ方向について最上流に位置するロボット機構部よりも上流側に設置され、前記コンベアによる搬送途中の前記収納容器の位置又は位置姿勢の検出、及び該収納容器内の物品収納状態の検出を行うセンサと、を備え、前記センサの検出結果に基づいて前記ロボット制御装置により前記ロボット機構部を動作させて、前記収納容器に物品を収納する物品搬送ロボットシステムであって、前記コンベアに沿って配置された前記複数のロボット機構部の内、少なくとも最上流に位置する機構部に対応するロボット制御装置は、前記収納容器内での前記複数の収納セルの各々の位置又は位置姿勢を予め記憶する手段と、該手段に記憶された前記収納容器内での複数の収納セルの位置又は位置姿勢と、前記センサから取得された前記収納容器の位置又は位置姿勢と、前記物品収納状態とから各収納セルの前記コンベア上での位置又は位置姿勢、及び該収納セル内への収納状態を収納セル情報として求めるとともに、対応するロボット機構部が物品の収納作業を行った場合には対応する収納セルの物品収納状態の情報を変更する手段と、を備え、前記複数のロボット機構部の内、最上流に位置するロボット機構部以外のロボット機構部に対応する各ロボット制御装置は、前記コンベアによる搬送に同期して、当該ロボット機構部の直近の上流側のロボット機構部に対応するロボット制御装置から前記収納セル情報を前記通信手段を介して受信する手段を備え、前記複数のロボット機構部の内、最下流に位置するロボット機構部以外のロボット機構部に対応する各ロボット制御装置は、前記コンベアによる搬送に同期して、当該ロボット機構部の直近の下流側のロボット機構部に対応するロボット制御装置へ前記収納セル情報を前記通信手段を介して転送する転送手段を備え、前記複数のロボット機構部に対応する各ロボット制御装置は、前記収納セル情報に基づいて、少なくとも該収納セル情報に該当する収納セル内に既に物品が収納されていない場合にのみ該収納セル内へ物品を収納するように前記ロボット機構部を制御する手段を備えることを特徴とする、物品搬送ロボットシステムを提供する。

請求項２に記載の発明は、物品を収納するための収納セルを複数有する収納容器を搬送するコンベアと、該コンベアの流れ方向に沿って配置された複数のロボット機構部と、該複数のロボット機構部をそれぞれ制御するとともに、通信手段により互いに接続された複数のロボット制御装置と、前記コンベアの流れ方向について最上流に位置するロボット機構部よりも上流側に設置され、前記コンベアによる搬送途中の前記収納容器の位置又は位置姿勢の検出、及び該収納容器内の物品収納状態の検出を行うセンサと、を備え、前記センサの検出結果に基づいて前記ロボット制御装置により前記ロボット機構部を動作させて、前記収納容器に物品を収納する物品搬送ロボットシステムであって、前記コンベアに沿って配置された前記複数のロボット機構部に対応するロボット制御装置は、前記収納容器内での前記複数の収納セルの各々の位置又は位置姿勢を予め記憶する手段と、該手段に記憶された前記収納容器内での複数の収納セルの位置又は位置姿勢と、前記センサから取得された前記収納容器の位置又は位置姿勢と、前記物品収納状態とから各収納セルの前記コンベア上での位置又は位置姿勢、及び該収納セル内への収納状態を収納セル情報として求めるとともに、対応するロボット機構部が物品の収納作業を行った場合には対応する収納セルの物品収納状態の情報を変更する手段と、を備え、前記複数のロボット機構部の内、最上流に位置するロボット機構部以外のロボット機構部に対応する各ロボット制御装置は、前記コンベアによる搬送に同期して、当該ロボット機構部の直近の上流側のロボット機構部に対応するロボット制御装置から前記収納容器の位置又は位置姿勢の情報と、前記物品収納状態の情報を前記通信手段を介して受信する手段を備え、前記複数のロボット機構部の内、最下流に位置するロボット機構部以外のロボット機構部に対応する各ロボット制御装置は、前記コンベアによる搬送に同期して、当該ロボット機構部の直近の下流側のロボット機構部に対応するロボット制御装置へ前記収納容器の位置又は位置姿勢の情報と、前記物品収納状態の情報を前記通信手段を介して転送する転送手段を備え、前記複数のロボット機構部に対応する各ロボット制御装置は、前記収納容器内での複数の収納セルの位置又は位置姿勢と、前記収納容器の位置又は位置姿勢と、前記物品収納状態とから前記収納セル情報生成手段によって収納セル情報を求め、該収納セル情報に基づいて、少なくとも該収納セル情報に該当する収納セル内に既に物品が収納されていない場合にのみ該収納セル内へ物品を収納するように前記ロボット機構部を制御する手段を備えることを特徴とする、物品搬送ロボットシステムを提供する。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の物品搬送ロボットシステムにおいて、前記複数のロボット機構部の内、少なくとも最下流に位置するロボット機構部以外のロボット機構部に対応する各ロボット制御装置は、制御対象のロボット機構部の作業担当領域を予め定める手段をさらに備え、前記転送手段による収納セル情報の転送は、該収納セル情報に該当する収納セルが前記ロボット機構部の作業担当領域外へ出たことを以って行われることを特徴とする、物品搬送ロボットシステムを提供する。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の物品搬送ロボットシステムにおいて、前記複数のロボット機構部の内、少なくとも最下流に位置するロボット機構部以外のロボット機構部に対応する各ロボット制御装置は、制御対象のロボット機構部の作業担当領域を予め定める手段をさらに備え、前記転送手段による収納容器の位置又は位置姿勢の情報と物品収納状態の情報の転送は、該収納容器の位置又は位置姿勢の情報に該当する収納容器が前記ロボット機構部の作業担当領域外へ出たことを以って行われることを特徴とする、物品搬送ロボットシステムを提供する。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の物品搬送ロボットシステムにおいて、前記センサは、カメラ及び該カメラの画像を処理する画像処理装置からなり、該画像処理装置は前記複数のロボット制御装置のいずれか一つに内蔵されていることを特徴とする、物品搬送ロボットシステムを提供する。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の物品搬送ロボットシステムにおいて、前記センサは、カメラ及び該カメラの画像を処理する画像処理装置からなり、該画像処理装置は前記複数のロボット制御装置とは独立して設置されていることを特徴とする、物品搬送ロボットシステムを提供する。

本発明に係る物品搬送ロボットシステムによれば、収納容器内の複数の収納セルの内、前工程で既に収納済みとなっている収納セルを除外して物品を収納するシステムを実現できる。また本発明によれば、ロボットシステムとロボットを使わないシステムとを組み合わせて使用することができる。例えば上流部で人により部分的に物品を収納容器内の収納セルに置いて、残りの収納セルにロボットが物品を収納することができる。さらに各ロボット制御装置は通信手段により互いに接続されており、直近の上流側のロボット制御装置から収納セル情報、又はこれの基となる収納容器の位置又は位置姿勢の情報及び物品収納状態の情報を受け取るようにしているので、上流側のロボットにより物品収納が行われた収納セルに対して下流側のロボットが再び収納を行うことがない。

転送手段による収納セル情報の転送を、該収納セル情報に該当する収納セルがロボット機構部の作業担当領域外へ出たことを以って行うことにより、好適なタイミングで情報転送を行うことができる。

或いは、転送手段による収納容器の位置又は位置姿勢の情報及び物品収納状態の情報の転送を、該収納容器の情報に該当する収納セルがロボット機構部の作業担当領域外へ出たことを以って行うことにより、好適なタイミングで情報転送を行うことができる。

カメラ及び該カメラの画像を処理する画像処理装置は、ロボット制御装置に内蔵させてもよいし、あるいはロボット制御装置とは独立して設置してもよく、ロボットシステムの用途や構成に応じて適宜選択することができる。

本発明に係る物品搬送ロボットシステムの一構成例を示す図である。図１のロボット制御装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。図１のロボット制御装置の機能ブロック図である。収納容器を模式的に示す図である。収納容器内の各収納セルの配置例を示す表である。図４に類似する図であって、いくつかの収納セルにワークが既に配置されている例を示す図である。収納セル情報の選択及び出力に関する処理を示すフローチャートである。収納容器の情報の転送に関する処理を示すフローチャートである。収納容器の情報の受信及び収納セル情報の生成に関する処理を示すフローチャートである。収納セル情報の転送に関する処理を示すフローチャートである。

図１は、本発明に係る物品搬送ロボットシステムの一実施形態を示した図である。物品搬送ロボットシステム１は、収納容器２０を搬送する排出用コンベア１０と、物品（図示例では矢羽根形状の部品）１９を搬送する供給用コンベア１１とを有し、好ましくは両コンベアは、その流れ方向が平行になるように隣接配置される。ここでは、部品１９を供給用コンベア１１から排出用コンベア１０に搬送する作業を、上流の工程Ａ（図１の左側）では作業者１６が行い、下流の工程Ｂ（図１の右側）では複数台（図示例では２台）のロボット１２、１４が行うものとする。

上流工程Ａでは、作業者１６によって、部品１９が収納容器２０内の一部の収納セルに収納される。一方下流工程Ｂでは、ロボット１２、１４を含むロボットシステムによって、物品を収納容器内の空いている箇所に収納する。本発明は、前記下流工程での使用を想定している。

図１に示すように、ロボット１２及びロボット１４は供給用コンベア１１に沿って配置されている。最上流ロボット（図示例ではロボット１２）よりも上流側に、カメラ１７が供給用コンベア１１の直上に設置され物品が検出される。カメラ１７はロボット制御装置１３に内蔵された画像処理装置６０（図２参照）に接続されている。同様に、最上流ロボット１２よりも上流側に、カメラ１８が排出用コンベア１０の直上に設置され収納容器が検出される。カメラ１８はロボット制御装置１５に内蔵された画像処理装置に接続されている。ただし、画像処理装置はロボット制御装置に内蔵される必要はなく、ロボット制御装置から独立していてもよい。またロボットへの物品の供給では必ずしもコンベアを使用する必要はなく、多数の物品が入れられた大箱をロボットの近傍の所定位置に設置するという構成でもよい。またカメラ１７及び１８の配置位置は、検出すべき部品及び収納容器がそれぞれ検出できる位置であればよく、コンベアの直上に限定されるものではない。

図２は、ロボット制御装置１３及び１５のハードウェア構成を表したものである。ロボット１２を制御するロボット制御装置１３は、自らに内蔵された画像処理装置６０から物品の位置姿勢を表す情報を得る。同様にロボット１４を制御するロボット制御装置１５は、自らに内蔵された画像処理装置から収納容器の位置姿勢と該収納容器内での物品の収納状態とを表す情報を得る。図１に示すように、供給用コンベア１１上には該コンベア１１の移動量を検知するエンコーダ３６が設置され、エンコーダ３６の値がロボット制御装置１３、１５に入力される。同様に排出用コンベア１０上にも該コンベア１０の移動量を検知するエンコーダ３５が設置され、エンコーダ３５の値がロボット制御装置１３、１５に入力される。ロボット制御装置１３、１５は、エンコーダ３５、３６の出力値を利用して、ロボットにトラッキング動作を行わせる。またロボット制御装置１３、１５は通信手段すなわち通信線２９を介して互いに接続され、物品や収納セルに関する情報を互いに送受信することができる。なお本願明細書では、「位置姿勢」なる用語は、部品等の位置及び姿勢（向き）の双方を意味するものとして使用されている。

図２において、ロボット制御装置１３に内蔵された画像処理装置６０は、マイクロプロセッサからなるＣＰＵ６１を有し、ＣＰＵ６１にはＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３、適当なモニタ７１に接続されたモニタインタフェース６４及びカメラインタフェース６５がバス６６を介してそれぞれ接続される。カメラインタフェース６５には上述のカメラ１７が接続されており、カメラ１７にて撮像された画像はＲＡＭ６３に格納される。ＲＡＭ６３に格納されたデータはＣＰＵ６１によって解析される。ＲＯＭ６２には画像処理装置６０における各種設定情報が格納され、また解析プログラムも格納される。

図２に示すように、画像処理装置６０のＣＰＵ６１は、ロボット制御装置１３のバス７２を介して、ロボット制御部５０のＣＰＵ５１に接続される。ＣＰＵ５１には、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、ＳＲＡＭ５４、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）用データメモリ５５及びデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）５７が、バス５９を介してそれぞれ接続される。ＲＯＭ５２にはシステム全体を制御するプログラムが格納され、ＲＡＭ５３にはＣＰＵ５１で処理するためのデータが一時的に格納される。ＳＲＡＭ５４には、ロボット１２のための動作プログラムや設定データが格納される。ＤＳＰ５７は、エンコーダ３５及びエンコーダ３６の出力信号を処理するためのプロセッサであり、ＤＳＰ用データメモリ５５は、ＤＳＰ５７による処理データや設定パラメータを格納する。ＤＳＰ５７は、ＣＰＵ５１の命令に従って任意の時点においてエンコーダ３５及びエンコーダ３６の出力を検知し、ＤＳＰ用データメモリ５５の所定エリアに書き込む機能を有する。また、画像処理装置６０のＣＰＵ６１からも、ロボット制御部５０のＣＰＵ５１を介してＤＳＰ用データメモリ５５にアクセス可能となっている。

さらに、ロボット制御部５０は、ロボット１２を制御するための軸制御装置５６を有し、軸制御装置５６はサーボ回路５８を介してロボット（機構部）１２に接続される。なおロボット１４を制御するロボット制御装置１５の構成もロボット制御装置１３の構成と同様であってよく、故に詳細な説明は省略する。

図３は、ロボット制御装置１３、１５内における物品や収納セルに関する情報を取り扱う処理の単位をブロック図で表したものである。図中の矢印は物品や収納セルに関する情報の流れを示している。ここでは排出側コンベア１０上を流れる収納容器２０の処理に注目し、供給側コンベア１１を流れる物品の検出を行う物品検出部４０に関しては説明を省略する。物品に対する処理は、基本的に収納容器２０に対する処理と同じである。

図３に示すように、ロボット制御装置１３、１５はそれぞれセル設定部４４、４９を有する。各セル設定部において、部品が配置される収納容器内の複数の収納セルの位置又は位置姿勢が定義される。ロボット制御装置１３、１５のいずれかのセル設定部で定義された収納容器内の収納セルの各位置は、通信手段を介してもう一方のロボット制御装置内のセル設定部に送ることができ、もう一方のロボット制御装置内のセル設定部においても同じ収納セルの位置又は位置姿勢が定義される。

図４は、収納容器２０をその収納面を上にして直上から見た平面図であり、図１における収納容器２０内に定義された収納セル２１−２４の各々位置を示している。各収納セルの位置又は位置姿勢は、収納容器２０内の任意の位置に定義された収納容器座標系２５に対して定義される。図４で示された各収納セルの位置又は位置姿勢を表すと、図５の表のようになる。図５の表中のＸ、Ｙはそれぞれ各セル内の部品の代表点（例えば重心）の座標系２５におけるＸ座標及びＹ座標を示しており、またＲは各セル内の部品の向きを角度で示している。すなわち、図４の例では、セル２１及びセル２２内の部品の向きを０度とし、セル２３及びセル２４内の部品の向きはセル２１及びセル２２内の部品の向きから反時計回りに９０度回転したものとなっている。

図３における容器検出部４５は、コンベアが一定距離移動したこと、あるいは光電管センサのような外部センサからの入力をトリガとして、収納容器の検出処理を行う。収納容器の検出方法としては、正規化相関法のように登録されたモデル画像と一致する画像をカメラで撮像した画像から検出する方法や、一般化ハフ変換のように登録されたモデル画像から対象物の輪郭を抽出して、その輪郭の情報をもとにカメラで撮像した画像上での対象物の位置又は位置姿勢を求める方法等、数多く提案されており、いずれの方法を使用してもよい。

収納容器内の各収納セルの収納状態（すなわち各セルに部品が配置されているか否か）を検出する方法としては、カメラで撮像した画像において所定の画像領域（計測領域）内の濃淡分布を調べる方法や、所定の画像領域（計測領域）内に対象とする物品が検出できるかどうかを確認する方法等、物体の有無を認識する手法は数多く提案されており、いずれの方法を採用してもよい。なお前記計測領域は、収納容器を検出した結果によって、常に各収納セルを囲むように動的に移動させるのが望ましい。

本実施例では、画像処理装置６０において予め画像上の計測領域を指定しておき（その情報は書き換え可能なＲＯＭ６２等に格納される）、実際の画像処理実行時に該指定した計測領域内の濃淡分布を調べるものとする。この計測領域の指定は、図５の表のような収納容器と収納セルの関係を示すような収納セルの各位置の定義情報２６に基づいて自動的に行うことができる。あるいはカメラ１７を通して得られる入力画像中に実際の収納容器を映しておき、画像上で各収納セルに対応する計測領域を作業者（システムのセットアップをする者）が指定する方法を採ることもできる。該計測領域は、カメラ１７を通して得られた入力画像中からの収納容器の検出結果（収納容器の位置、あるいは位置姿勢）に応じて、動的にその位置あるいは位置姿勢を移動させるようにし、常に各収納セル内の濃淡分布を調べられるようにする。

図６中の点線は、収納セル２１−２４に対応してそれぞれ設定された計測領域３１−３４を示している。図３の容器検出部４５は入力画像中から収納容器の検出を行うが、その際に検出結果に応じて計測領域３１−３４の位置又は位置姿勢も求め、該計測領域内の濃淡分布を計測する。ある事例では、収納セル内に物品が収納されている場合と収納されていない場合とで濃淡分布が変化する。この濃淡分布の違いから物品の収納状態を判定する。図６においては、計測領域３１、３３には物品１９が収納されており、一方計測領域３２、３４には物品が収納されていない。容器検出部４５は、収納容器２０の検出結果に基づいて各収納セルの濃淡分布を計測して、各収納セルの収納状態を検出する。

容器検出部４５は、各収納セルの収納状態の検出結果を、収納セルごとに対応づけて記憶する。例えば、容器検出部４５は、収納容器２０が検出される度に収納セル２１−２４の収納状態を表すメモリ領域（ＲＡＭ６３等）を確保し、確保したメモリ領域の各ビットを収納セルと対応づける。例えば、該メモリ領域の１ビット目は収納セル２１に対応した計測領域３１の結果とする。例えば１ビット目の値が１の場合は対応する収納セル内に物品が収納されている、一方０（ゼロ）の場合は物品が収納されていない、というように収納状態を表すものとする。

容器検出部４５は、収納容器２０の検出に成功すると、該収納容器の位置又は位置姿勢、該収納容器内の各収納セルの収納状態、及びカメラ１７によって該収納容器の撮像を行った瞬間の排出側コンベア１０のエンコーダ３５の値等の情報を、制御装置１３の情報管理部４１に転送する。また情報管理部４１には、物品検出部４０による部品の検出結果も送られる。

制御装置１３の情報管理部４１は、制御装置１５の容器検出部４５から上記情報を受け取ると、収納セル情報を生成する。情報管理部４１は、収納容器２０における収納容器座標系２５の位置と収納セル２１−２４各位置情報２６を予め記憶する。そしてこれらと容器検出部４５から受け取った収納容器２０の位置又は位置姿勢の検出結果から、収納容器を検出した時点の各収納セルの位置又は位置姿勢を求める。情報管理部４１は該各収納セルの位置又は位置姿勢と容器検出部４５から受け取った収納セルの収納状態の情報を対応させて、収納セル情報として管理する。なお収納容器や収納セルの位置又は位置姿勢の値は、暗にカメラ１７に定義される座標系（カメラ座標系）の値として表現しているが、予め該カメラ座標系とロボットの動作の基準となる座標系（ロボット座標系）の相対位置関係を求めておけば、周知の座標変換計算によってそれらの位置又は位置姿勢はロボット座標系における位置又は位置姿勢に読み替えることができるのは言うまでもない。さらに各ロボット制御装置に定義されるロボット座標系を、全て物理的に同一の座標系を示すようにしておけば、収納セルの位置又は位置姿勢の値を全てのロボット制御装置で共通して使用することができる。従って、例えば収納セルの位置又は位置姿勢が画像処理装置６０によって一旦求められれば、そのロボット制御装置１３、１５の少なくとも一方によってロボット機構部１２、１４の少なくとも一方を制御して、その収納セルに作用を及ぼすような動作をさせられるようになる。

図７は、図３に示す制御装置１３の情報選択部４２が、次に処理する収納セル情報を選択し、作業実行部４３に収納セル情報を出力する流れを示したフローチャートである。先ず図７中のステップＳ２００において、情報選択部４２は、情報管理部４１が管理する収納セル情報に基づいて、次に処理すべき収納セル情報を選択する。情報管理部４１は、ロボットの作業領域を通過した収納セルの数（通過数）とそのうち（情報管理部４１を含むロボット制御装置１３によって制御される）ロボット１２が処理した収納セルの数（処理数）を記録している。情報選択部４２には、ロボットの作業領域を通過する収納セルのうち、どのロボットがどれだけを処理するかの割合（処理割合）が予め規定されている。情報選択部４２は、情報管理部４１が管理する収納セル情報のうち、現在位置が最下流にある収納セル情報に注目し、情報管理部４１から前記の通過数、処理数を受け取り、予め規定された前記の処理割合と比較する。比較の結果、前記注目した収納セル情報を処理しても、前記の処理割合を超えないと判断された場合に、該注目した収納セル情報を選択する。逆に処理割合を超えてしまうと判断された場合には、該注目した収納セル情報に対応する収納セルを除いて最下流にある収納セル情報に注目を移し、再度上記の比較を行う。

次のステップＳ２０１において、情報選択部４２は選択された収納セル情報について、対応する収納セルの収納状態の情報を確認し、これに物品が収納されていない場合にのみ、物品を収納するために収納セル情報を作業実行部４３に転送する（ステップＳ２０２）。作業実行部４３は、収納セル情報をもとに物品を選択された収納セルに収納するようにロボット１２を制御する。

ロボットによる物品の収納作業が完了すると、情報管理部４１は、対応する収納セル情報の収納状態の情報を収納済みとなるように変更する。

図８は、情報管理部４１が定期的に実行する処理を表したフローチャートである。先ずステップＳ３００において、情報管理部４１は、入力画像が撮像された瞬間のエンコーダの値と現在のエンコーダの値との差から収納容器の移動量を知ることができ、それを元に各収納セルの現在位置を更新する。

次にステップＳ３０１において、収納容器内の全ての収納セルの現在位置が予め規定したロボットの作業領域の外に出たと判断された場合（つまり収納容器自体がロボットの作業領域の外に出たことに相当）は、ステップＳ３０２において収納容器の位置又は位置姿勢、収納容器内の収納セル毎の収納状態を示す情報、及び（収納容器を検出した画像に対応する）入力画像撮像時のエンコーダの値が、制御装置１３の情報管理部４１から直近の下流側のロボット制御装置（ここではロボット制御装置１５）の情報管理部４６に転送される。

図９は、収納容器に関する情報を、ロボット制御装置が受信したときの処理の流れを示したフローチャートである。先ずステップＳ４００において、ロボット制御装置１５の情報管理部４６は、ロボット制御装置１３の情報管理部４１から、収納容器の位置又は位置姿勢、収納容器内の収納セル毎の収納状態を示す情報、及び入力画像撮像時のエンコーダの値を受信すると、ステップＳ４０１においてロボット制御装置１３の情報管理部４１と同様に、セル設定部に定義された各収納セルの位置又は位置姿勢の情報と合わせて、収納セル情報を生成する。

制御装置１５の情報選択部４７は、制御装置１３の情報選択部４２と同様に、図７で説明した流れで処理を行う。情報選択部４７は、ひとつの収納セル情報に注目し、これを処理しても予め規定された処理割合（ロボットの作業領域を通過する収納セルのうちどれだけを処理するかの割合）を超えないと判断された場合で、かつ該収納セル情報に対応する収納セルに物品が収納されていない場合に、この収納セル情報を作業実行部４８に転送する。作業実行部４８は、収納セル情報をもとに選択された収納セルに物品を収納するようにロボット１４を制御する。

本実施形態では、物品検出部４０が上流側ロボット制御装置１３に含まれ、容器検出部４５が下流側ロボット制御装置１５に含まれているが、物品検出部４０が下流側ロボット制御装置１５に含まれ、容器検出部４５が上流側ロボット制御装置１３に含まれていてもよく、また物品検出部４０及び容器検出部４５の双方が、いずれか一方の制御装置に含まれる形態であってもよい。あるいは、物品検出部４０及び容器検出部４５又はそれらに相当する手段がロボット制御装置とは別途に設けられてもよい。いずれの形態でも、物品検出部４０及び容器検出部４５の処理内容はロボット制御装置１３の情報管理部４１に送信できるようになっている。

本実施形態では、ロボット及びそれを制御するロボット制御装置はそれぞれ２台として説明されているが、それ以上の台数でも成り立つものである。例えばロボット及びロボット制御装置がそれぞれ３台の場合、図３を用いて説明した処理が、３つの制御装置間で順次行われることになる。すなわち最上流のロボット制御装置の情報管理部から中間のロボット制御装置の情報管理部に情報が送信され、次に中間のロボット制御装置の情報管理部から最下流のロボット制御装置の情報管理部に情報が送信されるというように、最上流のロボット制御装置から始まって１つ下流のロボット制御装置に順次情報が送信されていく。なお物品検出部４０及び容器検出部４５は、いずれかのロボット制御装置が具備していればよく、例えば図３のように物品検出部４０が最上流のロボット制御装置１３に具備され、容器検出部４５が最下流のロボット制御装置１５に具備されている場合は、中間のロボット制御装置は物品検出部４０及び容器検出部４５のいずれも具備する必要はない。ロボット及びロボット制御装置がそれぞれ４台以上となっても、同様の考え方が適用できる。

また本実施形態では、制御装置１３の情報管理部４１及び制御装置１５の情報管理部４６がそれぞれ、収納容器の位置又は位置姿勢とセル設定部４４及び４９に定義された各収納セルの位置又は位置姿勢の情報とから入力画像撮像時（収納容器が検出された時点）の各収納セルの位置又は位置姿勢を求めて、これをもとに収納セル情報を生成している。情報管理部４１から情報管理部４６に転送されるのは、収納容器の位置又は位置姿勢の情報である。

しかし別の実施形態として、情報管理部４１で生成された収納セル情報（収納セルの位置又は位置姿勢の情報が含まれる）を情報管理部４６に転送するようにし、情報管理部４６において収納容器の位置又は位置姿勢の情報から収納セル情報を再度生成しないようにすることも可能である。その場合は、図８に示したような情報管理部４１が定期的に実行する処理は図１０のようになる。すなわち先ずステップＳ５００において、情報管理部４１は、入力画像が撮像された瞬間のエンコーダの値と現在のエンコーダの値との差から、注目する収納セル情報に対応する収納セルの現在位置を更新する。

次にステップＳ５０１において、当該収納セルが予め規定したロボットの作業領域の外に出たと判断された場合は、ステップＳ５０２において収納セル情報、及び（収納容器を検出した画像に対応する）入力画像撮像時のエンコーダの値が、制御装置１３の情報管理部４１から直近の下流側のロボット制御装置（ここではロボット制御装置１５）の情報管理部４６に転送される。これに応じて、ロボット制御装置１５等における、図９に示したような収納容器に関する情報をロボット制御装置が受信したときの処理は不要になる。

１０排出用コンベア
１１供給用コンベア
１２、１４ロボット
１３、１５ロボット制御装置
１７、１８カメラ
２０収納容器
２１、２２、２３、２４収納セル
３１、３２、３３、３４計測領域
３５、３６エンコーダ

Claims

物品を収納するための収納セルを複数有する収納容器を搬送するコンベアと、
該コンベアの流れ方向に沿って配置された複数のロボット機構部と、
該複数のロボット機構部をそれぞれ制御するとともに、通信手段により互いに接続された複数のロボット制御装置と、
前記コンベアの流れ方向について最上流に位置するロボット機構部よりも上流側に設置され、前記コンベアによる搬送途中の前記収納容器の位置又は位置姿勢の検出、及び該収納容器内の物品収納状態の検出を行うセンサと、を備え、前記センサの検出結果に基づいて前記ロボット制御装置により前記ロボット機構部を動作させて、前記収納容器に物品を収納する物品搬送ロボットシステムであって、
前記コンベアに沿って配置された前記複数のロボット機構部の内、少なくとも最上流に位置する機構部に対応するロボット制御装置は、
前記収納容器内での前記複数の収納セルの各々の位置又は位置姿勢を予め記憶する手段と、
該手段に記憶された前記収納容器内での複数の収納セルの位置又は位置姿勢と、前記センサから取得された前記収納容器の位置又は位置姿勢と、前記物品収納状態とから各収納セルの前記コンベア上での位置又は位置姿勢、及び該収納セル内への収納状態を収納セル情報として求めるとともに、対応するロボット機構部が物品の収納作業を行った場合には対応する収納セルの物品収納状態の情報を変更する手段と、を備え、
前記複数のロボット機構部の内、最上流に位置するロボット機構部以外のロボット機構部に対応する各ロボット制御装置は、前記コンベアによる搬送に同期して、当該ロボット機構部の直近の上流側のロボット機構部に対応するロボット制御装置から前記収納セル情報を前記通信手段を介して受信する手段を備え、
前記複数のロボット機構部の内、最下流に位置するロボット機構部以外のロボット機構部に対応する各ロボット制御装置は、前記コンベアによる搬送に同期して、当該ロボット機構部の直近の下流側のロボット機構部に対応するロボット制御装置へ前記収納セル情報を前記通信手段を介して転送する転送手段を備え、
前記複数のロボット機構部に対応する各ロボット制御装置は、前記収納セル情報に基づいて、少なくとも該収納セル情報に該当する収納セル内に既に物品が収納されていない場合にのみ該収納セル内へ物品を収納するように前記ロボット機構部を制御する手段を備えることを特徴とする、物品搬送ロボットシステム。
物品を収納するための収納セルを複数有する収納容器を搬送するコンベアと、
該コンベアの流れ方向に沿って配置された複数のロボット機構部と、
該複数のロボット機構部をそれぞれ制御するとともに、通信手段により互いに接続された複数のロボット制御装置と、
前記コンベアの流れ方向について最上流に位置するロボット機構部よりも上流側に設置され、前記コンベアによる搬送途中の前記収納容器の位置又は位置姿勢の検出、及び該収納容器内の物品収納状態の検出を行うセンサと、を備え、前記センサの検出結果に基づいて前記ロボット制御装置により前記ロボット機構部を動作させて、前記収納容器に物品を収納する物品搬送ロボットシステムであって、
前記コンベアに沿って配置された前記複数のロボット機構部に対応するロボット制御装置は、
前記収納容器内での前記複数の収納セルの各々の位置又は位置姿勢を予め記憶する手段と、
該手段に記憶された前記収納容器内での複数の収納セルの位置又は位置姿勢と、前記センサから取得された前記収納容器の位置又は位置姿勢と、前記物品収納状態とから各収納セルの前記コンベア上での位置又は位置姿勢、及び該収納セル内への収納状態を収納セル情報として求めるとともに、対応するロボット機構部が物品の収納作業を行った場合には対応する収納セルの物品収納状態の情報を変更する手段と、を備え、
前記複数のロボット機構部の内、最上流に位置するロボット機構部以外のロボット機構部に対応する各ロボット制御装置は、前記コンベアによる搬送に同期して、当該ロボット機構部の直近の上流側のロボット機構部に対応するロボット制御装置から前記収納容器の位置又は位置姿勢の情報と、前記物品収納状態の情報を前記通信手段を介して受信する手段を備え、
前記複数のロボット機構部の内、最下流に位置するロボット機構部以外のロボット機構部に対応する各ロボット制御装置は、前記コンベアによる搬送に同期して、当該ロボット機構部の直近の下流側のロボット機構部に対応するロボット制御装置へ前記収納容器の位置又は位置姿勢の情報と、前記物品収納状態の情報を前記通信手段を介して転送する転送手段を備え、
前記複数のロボット機構部に対応する各ロボット制御装置は、前記収納容器内での複数の収納セルの位置又は位置姿勢と、前記収納容器の位置又は位置姿勢と、前記物品収納状態とから前記収納セル情報生成手段によって収納セル情報を求め、該収納セル情報に基づいて、少なくとも該収納セル情報に該当する収納セル内に既に物品が収納されていない場合にのみ該収納セル内へ物品を収納するように前記ロボット機構部を制御する手段を備えることを特徴とする、物品搬送ロボットシステム。
前記複数のロボット機構部の内、少なくとも最下流に位置するロボット機構部以外のロボット機構部に対応する各ロボット制御装置は、制御対象のロボット機構部の作業担当領域を予め定める手段をさらに備え、
前記転送手段による収納セル情報の転送は、該収納セル情報に該当する収納セルが前記ロボット機構部の作業担当領域外へ出たことを以って行われることを特徴とする、請求項１に記載の物品搬送ロボットシステム。
前記複数のロボット機構部の内、少なくとも最下流に位置するロボット機構部以外のロボット機構部に対応する各ロボット制御装置は、制御対象のロボット機構部の作業担当領域を予め定める手段をさらに備え、
前記転送手段による収納容器の位置又は位置姿勢の情報と物品収納状態の情報の転送は、該収納容器の位置又は位置姿勢の情報に該当する収納容器が前記ロボット機構部の作業担当領域外へ出たことを以って行われることを特徴とする、請求項２に記載の物品搬送ロボットシステム。
前記センサは、カメラ及び該カメラの画像を処理する画像処理装置からなり、該画像処理装置は前記複数のロボット制御装置のいずれか一つに内蔵されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の物品搬送ロボットシステム。
前記センサは、カメラ及び該カメラの画像を処理する画像処理装置からなり、該画像処理装置は前記複数のロボット制御装置とは独立して設置されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の物品搬送ロボットシステム。