JP4911341B2

JP4911341B2 - 物品移載装置

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Publication number: JP4911341B2
Application number: JP2006083371A
Authority: JP
Inventors: 方則辻本; 淳倉山
Original assignee: Daifuku Co Ltd
Current assignee: Daifuku Co Ltd
Priority date: 2006-03-24
Filing date: 2006-03-24
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2026-03-24
Also published as: JP2007254128A

Description

本発明は、上下方向及び水平方向に移動自在で且つ物品を把持自在な把持手段と、物品載置体上の物品を撮像する撮像手段の撮像情報及び前記物品載置体上の物品の高さ情報に基づいて、前記物品載置体に載置された移載対象の物品の水平方向での位置情報及び高さ情報を特定する物品位置特定手段と、前記物品位置特定手段にて特定された前記移載対象の物品の水平方向での位置情報及び高さ情報に基づいて、前記移載対象の物品を把持すべく、前記把持手段の移動及び前記把持手段の作動を制御する制御手段とが設けられた物品移載装置に関する。

上記のような物品移載装置は、例えば、各段において物品を複数個並べる状態で物品が段積みされた物品載置体から移載対象の物品を把持手段にて把持してその把持した移載対象の物品を移載対象箇所に移載するものである。
そして、物品載置体に載置された移載対象の物品を把持するためには、物品載置体に載置された移載対象の物品の水平方向での位置情報及び高さ情報を特定することが必要である。そこで、物品載置体上の物品を撮像する撮像手段の撮像情報及び物品載置体上の物品の高さ情報に基づいて、物品載置体上において移載対象の物品の水平方向での位置情報及び高さ情報を特定する物品位置特定手段を設けている。

従来の物品移載装置では、制御手段が、物品位置特定手段にて特定された移載対象の物品の水平方向での位置情報及び高さ情報に基づいて、移載対象の物品を把持するのに適した水平方向での位置及び上下方向での位置に把持手段を移動させるべく、把持手段の移動を制御する移動処理を行い、その後、移載対象の物品を把持すべく、把持手段の作動を制御する把持処理を行うように構成されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００３−１７２６０５号公報

上記従来の物品移載装置では、物品位置特定手段にて特定された移載対象の物品の水平方向での位置情報及び高さ情報に基づいて、その移載対象の物品を把持するのに適した水平方向での位置及び上下方向での位置に把持手段を移動させるようにしているので、移載対象の物品の把持に適した水平方向での位置に対する把持手段の移動位置の精度は、物品位置特定手段が移載対象の物品の水平方向での位置情報をどれだけ精度よく特定できるかに依存することになる。
そして、従来の物品移載装置では、例えば、移載対象の物品の平面視における大きさが小さくなることにより、移載対象の物品の把持に適した水平方向での位置に対する対把持手段の移動位置の精度の向上が求められる場合がある。
このような場合に、従来の物品移載装置では、例えば、撮像手段としてカメラの画素密度を向上したり、物品位置特定手段における画像処理を高度なものとするなどにより、移載対象の物品の水平方向での位置情報をさらに精度よく求めるための構成を物品位置特定手段に付加しなければならず、構成の複雑化及びコストアップを招く虞がある。

本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、構成の簡素化及びコストの低減を図りながら、移載対象の物品の把持に適した水平方向での位置に対する対把持手段の移動位置の精度の向上を図ることができる物品移載装置を提供する点にある。

この目的を達成するために、本発明にかかる物品移載装置の第１特徴構成は、上下方向及び水平方向に移動自在で且つ物品を把持自在な把持手段と、物品載置体上の物品を撮像する撮像手段の撮像情報及び前記物品載置体上の物品の高さ情報に基づいて、前記物品載置体に載置された移載対象の物品の水平方向での位置情報及び高さ情報を特定する物品位置特定手段と、前記物品位置特定手段にて特定された前記移載対象の物品の水平方向での位置情報及び高さ情報に基づいて、前記移載対象の物品を把持すべく、前記把持手段の移動及び前記把持手段の作動を制御する制御手段とが設けられた物品移載装置において、
平面視での物品の存在範囲における一部に相当する範囲を検出範囲として物品の存否を上方側より検出作用する存否検出手段が、前記検出範囲に対して測定光を投射して反射光を受光し且つその反射光から物品の存否を検出する反射式の光センサにて構成されて、物品の端部を検出したときにその物品に対する前記把持手段の水平方向での位置が把持に適する位置関係となる状態で、前記把持手段に装備され、前記制御手段が、前記物品位置特定手段にて特定された前記移載対象の物品の水平方向での位置情報及び高さ情報に基づいて、前記移載対象の物品の水平方向での位置に対応し且つその移載対象の物品の上下方向での位置よりも設定高さ上方側の準備用設定位置に前記把持手段を移動させるべく、前記把持手段の移動を制御する準備移動処理を行い、次に、前記存否検出手段の検出情報に基づいて前記移載対象の物品の平面視における端部を検出するように前記把持手段を水平移動させるべく、前記把持手段の移動を制御する端部検出移動処理を行い、その後、前記移載対象の物品を把持すべく、前記把持手段の作動を制御する把持処理を行うように構成されている点にある。

前記物品載置体に載置されている移載対象の物品を把持手段にて把持するときには、制御手段が、まず準備移動処理を行い、次に端部検出移動処理を行い、その後把持処理を行うことになる。
そして、準備移動処理では、制御手段が、物品位置特定手段にて特定された移載対象の物品の水平方向での位置情報及び高さ情報に基づいて、移載対象の物品の水平方向での位置に対応し且つその移載対象の物品の上下方向での位置よりも設定高さ上方側の準備用設定位置に把持手段を移動させるべく、把持手段の移動を制御することにより、把持手段を準備用設定位置に移動させることになる。
次に、端部検出移動処理では、制御手段が、存否検出手段の検出情報に基づいて移載対象の物品の平面視における端部を検出するように把持手段を水平移動させるべく、把持手段の移動を制御することにより、存否検出手段にて移載対象の物品の平面視における端部を検出する水平方向での位置に把持手段を移動させることになる。前記存否検出手段は、物品の端部を検出したときにその物品に対する把持手段の水平方向での位置が把持に適する位置関係となる状態で把持手段に装備されているので、端部検出移動処理を行うことによって移載対象の物品の把持に適する水平方向での位置に把持手段を移動させることができることになる。そして、存否検出手段は、その検出範囲が平面視での物品の存在範囲における一部に相当する範囲であり、その検出範囲において物品の存否を上方側より検出するので、物品位置特定手段が特定する移載対象の物品の水平方向での位置情報及び高さ情報よりも小さな範囲にて移載対象の物品の平面視における端部を検出できることになり、移載対象の物品の把持に適する水平方向での位置に把持手段を精度よく移動させることができることになる。
その後、把持処理では、制御手段が、移載対象の物品を把持すべく、把持手段の作動を制御することにより、移載対象の物品を把持手段が把持できることになる。

このように、制御手段が、まず準備移動処理を行い、次に端部検出移動処理を行い、その後把持処理を行うことにより、移載対象の物品の把持に適する水平方向での位置に精度よく把持手段を移動させることができて、移載対象の物品を把持手段にて的確に把持できることになる。
したがって、移載対象の物品の水平方向での位置情報をさらに精度よく求めるための構成を物品位置特定手段に付加しなくても、移載対象の物品の把持に適した水平方向での位置に対する把持手段の移動位置の精度を向上できることになる。このように、構成の簡素化及びコストの低減を図りながら、移載対象の物品の把持に適した水平方向での位置に対する把持手段の移動位置の精度を向上することができる物品移載装置を提供できるに至った。

本発明にかかる物品移載装置の第２特徴構成は、前記物品が、横幅、前後幅、及び、高さが同じ立方体又は横幅、前後幅、高さのうちの少なくとも一つが異なる直方体にて構成され、前記存否検出手段として、平面視において、物品の直交する二辺のうちの一方に沿う第一基準方向での物品の存否を検出する第一存否検出手段と物品の直交する二辺のうちの他方に沿う第二基準方向での物品の存否を検出する第二存否検出手段とが設けられ、前記制御手段が、前記端部検出移動処理において、前記第一存否検出手段の検出情報に基づいて前記移載対象の物品の平面視における前記第一基準方向での端部を検出するように前記把持手段を前記第一基準方向に沿って移動させ、且つ、前記第二存否検出手段の検出情報に基づいて前記移載対象の物品の平面視における前記第二基準方向での端部を検出するように前記把持手段を前記第二基準方向に沿って移動させるべく、前記把持手段の移動を制御するように構成されている点にある。

前記制御手段が、第一存否検出手段の検出情報に基づいて移載対象の物品の平面視における第一基準方向での端部を検出するように把持手段を第一基準方向に沿って移動させるべく、把持手段の移動を制御することにより、移載対象の物品の把持に適する水平方向での第一基準方向に沿った位置に把持手段を移動させることができることになる。そして、制御手段が、第二存否検出手段の検出情報に基づいて移載対象の物品の平面視における第二基準方向での端部を検出するように把持手段を第二基準方向に沿って移動させるべく、把持手段の移動を制御することにより、移載対象の物品の把持に適する水平方向での第二基準方向に沿った位置に把持手段を移動させることができることになる。
したがって、横幅、前後幅、及び、高さが同じ立方体又は横幅、前後幅、高さのうちの少なくとも一つが異なる直方体である移載対象の物品の把持に適する水平方向での位置に把持手段を的確に且つ精度よく移動させることができることになる。

本発明にかかる物品移載装置の第３特徴構成は、存否検出手段が、水平方向に移動自在に把持手段に装備され、物品の平面視におけるサイズ情報に基づいて、物品の端部を検出したときにその物品に対する把持手段の水平方向での位置が把持に適する位置関係となるように、存否検出手段を水平方向に移動させる存否検出手段用移動手段が設けられている。

前記物品の平面視におけるサイズ情報が異なるときには、存否検出手段用移動手段が、物品の平面視におけるサイズ情報に基づいて、物品の端部を検出したときにその物品に対する把持手段の水平方向での位置が把持に適する位置関係となるように、存否検出手段を水平方向での位置を調整することになる。
したがって、物品の平面視におけるサイズ情報が異なるときでも、その移載対象の物品の把持に適する水平方向での位置に精度よく把持手段を移動させることができることになり、移載対象の物品を把持手段にて的確に把持できることになる。

本発明にかかる物品移載装置の第４特徴構成は、前記制御手段が、前記準備移動処理においては前記把持手段を第一移動速度にて移動させ、且つ、前記端部検出移動処理においては前記把持手段を前記第一移動速度よりも低速の第二移動速度にて移動させるべく、前記把持手段の移動を制御するように構成されている点にある。

前記制御手段が、準備移動処理においては把持手段を第一移動速度にて移動させるべく、把持手段の移動を制御することにより、把持手段を準備用設定位置に極力高速にて移動させることができることになる。そして、制御手段が、端部検出移動処理においては把持手段を第一移動速度よりも低速の第二移動速度にて移動させるべく、把持手段の移動を制御することにより、把持手段を極力低速にて移動させながら、移載対象の物品の平面視における端部を検出することができ、移載対象の物品の平面視における端部を精度よく検出できることになる。
したがって、移載対象の物品の把持に適する水平方向での位置に精度よく把持手段を移動させることができながら、その把持手段の移動を極力迅速に行うことができることになる。

本発明にかかる物品移載装置の第５特徴構成は、前記撮像手段が、前記物品載置体の斜め上方より物品に対して照明する照明手段と、前記物品載置体のほぼ中心上方から物品を撮像する第一撮像手段と、前記物品載置体の斜め上方より物品を撮像する第二撮像手段とを備えて構成され、前記物品位置特定手段が、前記照明手段を照明作動させたときの前記第一撮像手段の撮像情報及び前記第二撮像手段の撮像情報に基づいて、物品のかど部に形成される影により前記移載対象の物品のかど部の水平方向での位置情報及び高さ情報を求めて、物品載置体に載置された移載対象の物品の水平方向での位置情報及び高さ情報を特定するように構成されている点にある。

前記照明手段が物品載置体の斜め上方より物品に対して照明する照明作動を行うと、物品載置体上の物品のかど部に影が形成されることになる。そして、物品位置特定手段は、照明手段を照明作動させたときの第一撮像手段の撮像情報に基づいて、物品のかど部に形成される影により移載対象の物品のかど部の候補を求めることができ、照明手段を照明作動させたときの第一撮像手段の撮像情報及び第二撮像手段の撮像情報、並びに、物品載置体上の物品の高さ情報に基づいて、第一撮像手段と第二撮像手段との視差を利用して、移載対象の物品のかど部の候補から、移載対象の物品のかど部の水平方向での位置情報及び高さ情報を求めて、物品載置体に載置された移載対象の物品の水平方向での位置情報及び高さ情報を求めることができることになる。
そして、物品位置特定手段には、物品載置体上に載置されている物品のパターンなどを予め入力する必要がないので、物品位置特定手段に予め入力しておく情報数を少なくして、その入力作業の簡素化を図りながら、移載対象の物品の水平方向での位置情報及び高さ情報を的確に求めることができることになる。

本発明にかかる物品移載装置の第６特徴徴構成は、前記移載対象の物品を水平方向に移動自在な物品移動手段が設けられ、前記制御手段が、前記物品位置特定手段にて前記移載対象の物品の水平方向での位置情報及び高さ情報を特定できないときには、前記移載対象の物品を水平方向に移動させるべく、前記物品移動手段の作動を制御するように構成されている点にある。

前記物品載置体上の物品どうしが水平方向に密着した状態であるなどにより、物品位置特定手段にて移載対象の物品の水平方向での位置情報及び高さ情報を特定できないときがある。このときには、制御手段が、移載対象の物品を水平方向に移動させるべく、物品移動手段の作動を制御することにより、物品どうしの間に隙間を空けるように物品を水平方向に移動させることができ、物品位置特定手段にて移載対象の物品の水平方向での位置情報及び高さ情報を特定できる状態とすることができる。
したがって、物品位置特定手段が移載対象の物品の水平方向での位置情報及び高さ情報を特定できないときでも、物品位置特定手段にて移載対象の物品の水平方向での位置情報及び高さ情報を特定できる状態として、移載対象の物品を把持手段にて把持することができることになる。

本発明にかかる物品移載装置の実施形態について図面に基づいて説明する。
この物品移載装置は、図１及び図２に示すように、上下方向及び水平方向に移動自在で且つ物品１を把持自在な把持手段としてのハンド部２を装備した物品移載ロボット３、物品移載ロボット３の作動を制御することによりハンド部２の移動及びハンド部２の作動を制御する制御手段としての移載制御装置４、パレット５上の物品１を撮像する撮像手段としての撮像装置６、及び、撮像装置６の撮像情報及びパレット５上の物品の高さ情報に基づいて、パレット５に載置された移載対象の物品１の水平方向での位置情報及び高さ情報を特定する物品位置特定手段としての画像処理装置７を備えて構成されている。

前記物品１は、横幅、前後幅、高さのうちの少なくとも一つが異なる直方体にて構成されている。そして、物品１は、平面視において物品１の直交する二辺のうちの一方を長辺とし且つ他方を短辺とする姿勢にてパレット５に積み付けられている。
前記移載制御装置４には、パレット５から移載する物品数情報、物品１の平面視における長辺と短辺の長さ及び物品１の高さについての物品１のサイズ情報、パレット５上の総物品数情報、一段の総物品数、パレット５上の物品１の高さ情報、パレット５の厚み情報など、移載対象の物品１を移載するための各種の情報が入力されている。

前記物品移載ロボット３は、第一物品移載箇所Ａと第二物品移載箇所Ｂとが物品１を移載可能な移載範囲内となるように設置されている。そして、物品移載ロボット３は、第一物品移載箇所Ａに位置する物品載置体としてのパレット５に段積み状態で積み付けされた物品１のうちから移載対象の物品１を把持してその把持した移載対象の物品１を第二物品移載箇所Ｂに移載するように構成されている。例えば、第一物品移載箇所Ａは、自動倉庫から搬出されるパレット５を搬送するコンベヤ上の箇所であり、第二物品移載箇所Ｂは、パレット５から取り出した物品１を搬送するコンベヤ上の箇所である。

前記ハンド部２には、図１及び図３に示すように、物品１の上面部に吸着して物品１を把持する複数の吸着パッド２ａが備えられている。
そして、ハンド部２には、図３に示すように、平面視での物品１の存在範囲における一部に相当する範囲を検出範囲として物品１の存否を上方側より検出作用する存否検出手段としての存否検出センサ１５が設けられている。この存否検出センサ１５は、物品１の端部を検出したときにその物品１に対するハンド部２の水平方向での位置が把持に適する位置関係となる状態でハンド部２に装備されている。物品１の端部を検出したときにその物品１に対するハンド部２の水平方向での位置が把持に適する位置関係は、存否検出センサ１５にて物品１の端部を検出したときに吸着パッド２ａの水平方向での位置が物品１の存在範囲と重複する位置となる位置関係である。

前記存否検出センサ１５は、検出範囲に対して測定光を投射して反射光を受光し且つその反射光から物品１の存否を検出する反射式レーザセンサにて構成されている。そして、存否検出センサ１５として、平面視において、物品１の直交する二辺のうちの一方に沿う第一基準方向Ｘでの物品１の存否を検出する第一存否検出手段としての第一存否検出センサ１５ａと、物品１の直交する二辺のうちの他方に沿う第二基準方向Ｙでの物品１の存否を検出する第二存否検出手段としての第二存否検出センサ１５ｂとが設けられている。

前記第一存否検出センサ１５ａは、図示は省略するが、第一基準方向Ｘに沿って水平方向に移動自在に設けられ、第二存否検出センサ１５ｂは、第二基準方向Ｙに沿って水平方向に移動自在に設けられている。
そして、図２に示すように、第一存否検出センサ１５ａを第一基準方向Ｘに沿って水平方向に移動させる第一存否検出センサ移動装置１６が設けられている。例えば、第一存否検出センサ移動装置１６は、第一存否検出センサ１５ａを支持する支持体を電動モータの回転駆動により案内体にて案内する状態で第一基準方向Ｘに沿って水平方向に移動させるように構成されている。
また、第二存否検出センサ１５ｂを第二基準方向Ｙに沿って水平方向に移動させる第二存否検出センサ移動装置１７が設けられている。この第二存否検出センサ移動装置１７についても、第一存否検出センサ移動装置１６と同様の構成とすることができる。

そして、移載制御装置４は、物品１の平面視におけるサイズ情報に基づいて、物品１の端部を検出したときにその物品１に対するハンド部２の水平方向での位置が把持に適する位置関係となるように第一存否検出センサ１５ａ及び第二存否検出センサ１５ｂを水平移動させるべく、第一存否検出センサ移動装置１６及び第二存否検出センサ移動装置１７の作動を制御するように構成されている。
このように、存否検出手段用移動手段が、第一存否検出センサ移動装置１６、第二存否検出センサ移動装置１７、及び、移載制御装置４にて構成されている。

前記撮像装置６は、図１に示すように、パレット５のほぼ中心上方から物品１を撮影する第一撮像手段としての第一ＣＣＤカメラ８、パレット５の斜め上方より物品１を撮影する第二撮像手段としての第二ＣＣＤカメラ９、及び、パレット１の斜め上方より物品１に対して照明する照明手段としての照明装置１０を備えて構成されている。

第一ＣＣＤカメラ８及び第二ＣＣＤカメラ９の夫々には、レンズの表面に赤外線のみを透過する赤外線フィルタが取り付けられている。また、第一ＣＣＤカメラ８及び第二ＣＣＤカメラ９の夫々には、物品１の表面にハレーションが発生しないように絞りを調整し安定した画像を取り込めるように絞り調整機能が付加されている。
前記画像処理装置７は、第一ＣＣＤカメラ８及び第二ＣＣＤカメラ９から、赤外線フィルタにより被写体を撮影するときに赤外映像のみを取り込んだ撮像情報（映像情報）を取得する。そして、赤外映像のみを取り込むことにより物品１に印刷された文字、模様、貼付テープ色（青、緑色など）の影響を少なくすることができ、正確な撮像情報を得ることができる。

前記照明装置１０は、パレット５を斜め上方より見下ろす所定の角度に固定された照明ランプ１１、及び、垂直支柱１２に沿って照明ランプ１１を昇降する昇降装置１３を備えて構成されている。
前記昇降装置１３は、図示は省略するが、例えば、照明ランプ１１を垂直支柱１２に沿って支持する支持体と、この支持体に設置されたモータと、このモータの回転軸に連結されたピニオンと、垂直支柱１２に沿って上下方向に敷設されたピニオンが係合するラックなどにより構成して、モータの回転により支持体を昇降させることによって照明ランプ１１を昇降させている。

図２に示すように、照明ランプ１１の昇降位置を管理して、昇降装置１３の作動を制御する昇降制御手段１４が設けられている。この昇降制御手段１４は、移載制御装置４に入力されたパレット５上の物品１の高さ情報、パレット５上の総物品数情報、一段の総物品数情報、及び、パレット５の厚み情報に基づいて、最上段の物品１の数及び最上段の物品１までの高さを求め、その求めた最上段の物品１までの高さに基づいて、最上段の物品１と照明ランプ１１との間の距離が設定距離となるように照明ランプ１１を昇降させるべく、昇降装置１３の作動を制御するように構成されている。このように、最上段の物品１と照明ランプ１１との間の距離を設定距離とすることにより、第一ＣＣＤカメラ８及び第二ＣＣＤカメラ９は、常に同じ明るさで精度よく撮像情報を得ることができることになる。

前記画像処理装置７は、図４に示すように、照明ランプ１１を照明作動させたときの第一ＣＣＤカメラ８の撮像情報及び第二ＣＣＤカメラ９の撮像情報に基づいて、物品のかど部に形成される影Ｓにより移載対象の物品１のかど部の水平方向での位置情報及び高さ情報を求めて、パレット５に載置された移載対象の物品１の水平方向での位置情報及び高さ情報を特定する物品位置特定処理を行うように構成されている。ちなみに、図４（ａ）では、照明ランプ１１を照明作動させた状態で第一ＣＣＤカメラ８及び第二ＣＣＤカメラ９にて撮像しているときを模式的に示しており、図４（ｂ）では、第一ＣＣＤカメラ８の撮像情報を例示している。
そして、画像処理装置７は、物品位置特定処理を行うために、照明ランプ１１にて照明させたときに最上段の物品１のかど部に形成される影Ｓにより物品天面上のかど部のパターンを予め記憶している。つまり、物品１の平面視の大きさや高さによって形成される影の長さなどが異なることを利用して、移載対象の物品１のかど部の水平方向での位置情報及び高さ情報を求めている。
また、画像処理装置７は、パレット５に載置された移載対象の物品１の水平方向での位置情報及び高さ情報を特定できないときには、移載対象の物品１の水平方向での存在予定位置情報を含む物品移動情報を求めるように構成されている。

前記移載制御装置４は、第一物品移載箇所Ａに位置するパレット５から移載対象の物品１を把持すべく、ハンド部２の移動及びハンド部２の作動を制御する状態で物品移載ロボット３の作動を制御するように構成されている。
そして、物品移載ロボット３が移載対象の物品１を把持すると、移載制御装置４は、第二物品移載箇所Ｂに把持した移載対象の物品１を卸すべく、ハンド部２の移動及びハンド部２の作動を制御する状態で物品移載ロボット３の作動を制御するように構成されている。このとき、第二物品移載箇所Ｂに物品１を卸す物品卸し位置の水平方向での位置情報及び高さ情報については、移載制御装置４が予め記憶している。

第一物品移載箇所Ａに位置するパレット５から物品移載ロボット３にて移載対象の物品１を把持するときの動作について、図５のフローチャートに基づいて説明する。
まず、画像処理装置７がパレット５に載置された移載対象の物品１の水平方向での位置情報及び高さ情報を特定する位置特定処理を行う（ステップ１）。
前記画像処理装置７にてパレット５に載置された移載対象の物品１の水平方向での位置情報及び高さ情報を特定できないときには、移載制御装置４が、画像処理装置７にて求めた物品移動情報に基づいて、移載対象の物品１を水平方向に移動させるべく、物品移載ロボット３の作動を制御する物品移動処理を行う（ステップ２、３）。このように、物品移動手段が、物品移載ロボット５にて構成されている。

そして、移載対象の物品１の水平方向での位置情報及び高さ情報を特定していると、画像処理装置７が、画像処理装置７にて特定された移載対象の物品１の水平方向での位置情報及び高さ情報に基づいて、移載対象の物品１の水平方向での位置に対応し且つその移載対象の物品１の上下方向での位置よりも設定高さ上方側の準備用設定位置にハンド部２を移動させるべく、ハンド部２の移動を制御する状態で物品移載ロボット３の作動を制御する準備移動処理を行う（ステップ４）。
次に、移載制御装置４は、存否検出センサ１５の検出情報に基づいて移載対象の物品１の平面視における端部を検出するようにハンド部２を水平移動させるべく、ハンド部２の移動を制御する状態で物品移載ロボット３の作動を制御する端部検出移動処理を行う（ステップ５）。
その後、移載制御装置４は、移載対象の物品１を把持すべく、ハンド部２の作動を制御する状態で物品移載ロボット３の作動を制御する把持処理を行う（ステップ６）。

以下、各処理について説明する。
まず、図５ステップ１における物品位置特定処理について、図６のフローチャートに基づいて説明する。
前記昇降制御手段１４が、移載制御装置４に入力されたパレット５上の物品１の高さ情報、パレット５上の総物品数情報、一段の総物品数情報、及び、パレット５の厚み情報に基づいて、最上段の物品１の数及び最上段の物品１までの高さを求め、その求めた最上段の物品１までの高さに基づいて、最上段の物品１と照明ランプ１１との間の距離が設定距離となるように照明ランプ１１を昇降させるべく、昇降装置１３の作動を制御する昇降制御処理を行う（ステップ１１）。
そして、画像処理装置７が、照明ランプ１１にて照明させるとともに、第一ＣＣＤカメラ８及び第二ＣＣＤカメラ９によりパレット５上の物品１を撮影し、その第一ＣＣＤカメラ８の撮像情報及び第二ＣＣＤカメラ９の撮像情報を平面座標にて記憶する撮像処理を行う（ステップ１２）。

次に、画像処理装置７は、撮像処理にて記憶した第一ＣＣＤカメラ８の撮像情報と予め記憶しているかど部パターンとに基づいて、最上段の物品１のかど部に形成される影Ｓにより予め記憶している複数種のかど部パターンに一致するパターンを全てサーチし、最上段の物品天面のかど部候補を全て抽出して、その平面座標を記憶するかど部候補抽出処理を行う（ステップ１３）。

そして、画像処理装置７は、かど部候補抽出処理にて抽出されたかど部候補から最上段の移載対象の物品１のかど部を特定するかど部特定処理を行い、かど部特定処理にて特定した最上段の物品１の向きを特定する向き特定処理を行う（ステップ１４，１５）。
その後、画像処理装置７は、移載対象の物品１の向きを特定していると、昇降制御手段１４より入力された物品１の短辺と長辺の長さ情報と、向き特定処理にて特定された移載対象の物品１の向きと、この移載対象の物品１のかど部の平面座標とに基づいて、移載対象の物品１の重心の平面座標を求めて、この重心の平面座標と移載対象の物品１の向きからなる重心平面座標情報を求める重心平面座標情報演算処理を行う（ステップ１６，１７）。

また、画像処理装置７は、向き特定処理にて移載対象の物品１の向きを特定できないていないと、移載対象の物品１の水平方向での存在予定位置情報を含む物品移動情報を求める物品移動情報演算処理を行う（ステップ１８）。

前記物品位置特定処理におけるかど部特定処理について説明する。
前記画像処理装置７が、撮像処理にて記憶した第一ＣＣＤカメラ８の撮像情報と第二ＣＣＤカメラ９の撮像情報に基づいて、第一ＣＣＤカメラ８と第二ＣＣＤカメラ９との視差により各かど部候補の高さを求める。そして、画像処理装置７は、かど部候補の中から、求めたかど部候補の高さと照明装置１０における昇降制御手段１４が求めた上段の物品１までの高さとが一致するかど部候補を求め、その求めたかど部候補を最上段の移載対象の物品１のかど部と特定して、その特定した最上段の移載対象の物品１のかど部の平面座標を記憶する。

前記物品位置特定処理における向き特定処理について、図７〜図１０に基づいて説明する。
まず、画像処理装置７が、かど部特定処理にて特定した最上段の移載対象の物品１のかど部から伸びる二本のエッジを第一ＣＣＤカメラ８の撮像情報から求める。例えば、トーン差のある数点（例えば７点）をラインとして見なす。
そして、画像処理装置７は、図７に示すように、最上段の移載対象の物品１のかど部Ｗから伸びる二本のエッジＥ１が直交しているか否かを判別する。画像処理装置７は、二本のエッジが直交していると、これらエッジを延ばして断点（条件が変わる点）を見つけて、二辺の長さを求める。また、画像処理装置７は、二本のエッジが直交していないと、エッジ（辺）を認識できないことにより移載対象の物品１の向きを特定できないとして「エラー１」とする。

次に、画像処理装置７は、昇降制御手段１４において求められた最上段の物品１の個数に応じて、求めた二辺のうち、どちらが長辺でどちらが短辺かを特定して物品１の向きを求める。
最上段の物品１の個数が一個である場合には、図８に示すように、画像処理装置７が、求めた二辺の長さの差の領域のエッジＥ２を検出して、一方の辺のエッジＥ２を検出し且つ他方の辺のエッジＥ２を検出できない状態であると、一方の辺を長辺とし且つ他方の辺を短辺と特定して物品１の向きを求める。つまり、図中実線で示すように、物品１が横向きであると、物品１のかど部Ｗから図中上下方向に伸びる一方の辺のエッジＥ２を検出することができる。また、図中点線で示すように、物品１が縦向きであると、物品１のかど部Ｗから図中左右方向に伸びる他方の辺のエッジＥ２を検出することができる。
また、画像処理装置７は、求めた二辺から長辺と短辺とを特定できないときには、二辺から長辺と短辺とを特定できないことにより移載対象の物品１の向きを特定できないとして「エラー２」とする。

最上段の物品１の個数が２個である場合には、画像処理装置７が、求めた二辺にそれぞれ対向する辺の位置で物品１のエッジを検出し、図９に示すように、二つ以上のエッジＥ３を抽出した辺を長辺とし且つ他方の辺を短辺と特定して、物品１の向きを求める。また、画像処理装置７は、求めた二辺から長辺と短辺とを特定できないときには、二辺から長辺と短辺とを特定できないことにより移載対象の物品１の向きを特定できないとして「エラー２」とする。

最上段の物品１の個数が三個以上の場合には、画像処理装置７が、求めた二辺にそれぞれ対向する辺の位置で物品１のエッジを検出し、物品１のかど部に対する対向辺の長辺・短辺が同時に検出できるか否かを判別する。そして、図１０に示すように、求めた二辺にそれぞれ対向する辺の位置で物品１のエッジＥ４を検出できて、物品１のかど部に対する対向辺の長辺・短辺が同時に検出できるときには、画像処理装置７が、その検出した長辺に対向する辺を長辺とし且つ検出した短辺に対向する辺を短辺と特定して、物品１の向きを求める。また、物品１のかど部に対する対向辺の長辺・短辺が同時に検出できないときには、画像処理装置７が、上述した最上段の物品１の個数が二個のときの処理を行い、二つ以上のエッジを抽出した辺を長辺、他方の辺を短辺と特定して、移載対象の物品１の向きを求める。そして、画像処理装置７は、求めた二辺から長辺と短辺とを特定できないときには、二辺から長辺と短辺とを特定できないことにより移載対象の物品１の向きを特定できないとして「エラー２」とする。

前記物品位置特定処理における物品移動情報演算処理について、図１１に基づいて説明する。
前記向き特定処理にて「エラー１」が生じることにより移載対象の物品１の向きを特定できないときには、移載対象の物品１のかど部から物品１の二辺を求めることができないときである。このときには、図１１（ａ）に示すように、昇降制御手段１４より入力された物品１の短辺（予め記憶された物品の短辺）を基にした正方形が、角度０でそのかど部が求めたかど部Ｗと一致し、且つ、物品１の存在が予定される方向にあるものと仮定して正方形Ｈの中心Ｍの座標（平面）を存在予定位置情報として求め、その中心座標情報を含む物品移動情報を求める。
前記向き特定処理にて「エラー２」が生じることにより移載対象の物品１の向きを特定できないときには、移載対象の物品１のかど部から伸びる二辺により長辺・短辺を認識できないときである。このときには、図１１（ｂ）に示すように、昇降制御手段１４より入力された物品１の短辺（予め記憶された物品の短辺）を基にした正方形Ｈが、求めた二辺に重ねあわせてあるものと仮定してその中心Ｍの座標（平面）を存在予定位置情報として求め、その中心座標情報を含む物品移動情報を求める。

次に、物品移動処理について図１２に基づいて説明する。
前記移載制御装置４は、移載対象の物品１の水平方向での位置情報及び高さ情報を特定できないときに、物品移動処理を行うのであるが、この移載対象の物品１の水平方向での位置情報及び高さ情報を特定できないときは、上述の物品位置特定処理における向き特定処理にて移載対象の物品１の向きが特定できないときであり、画像処理装置７が物品移動情報演算処理により物品移動情報を演算している。

そして、移載制御装置４は、画像処理装置７から入力される物品移動情報に基づいて、図１２（ａ）に示すように、物品移動情報による中心座標にハンド部２を移動させて移載対象の物品１を把持すべく、ハンド部２の移動及びハンド部２の作動を制御するように物品移載ロボット３の作動を制御する。その後、移載制御装置４は、図１２（ｂ）に示すように、水平方向での移動用設定位置（例えば、照明ランプ１１から離れる方向に２０ｍｍ）に把持した移載対象の物品１を卸すべく、ハンド部２の移動及びハンド部２の作動を制御するように物品移載ロボット３の作動を制御する。

次に、準備移動処理について図１３に基づいて説明する。
前記準備用設定位置は、画像処理装置７にて特定された移載対象の物品１の水平方向での位置情報及び高さ情報に基づいて、移載対象の物品１の把持に適する水平方向での位置よりも水平方向の第一基準方向Ｘ及び第二基準方向Ｙに設定距離（例えば５０ｍｍ）外れた位置で且つ移載対象の物品１の上下方向での位置よりも設定高さ上方側の位置に設定されている。
そして、移載制御装置４は、準備用設定位置にハンド部２を第一移動速度にて移動させるべく、ハンド部２の移動を制御する状態で物品移載ロボット３の作動を制御する。このとき、移載制御装置４は、物品１の平面視におけるサイズ情報に基づいて、物品１の端部を検出したときにその物品１に対するハンド部２の水平方向での位置が把持に適する位置関係となるように第一存否検出センサ１５ａ及び第二存否検出センサ１５ｂを水平移動させるべく、第一存否検出センサ移動装置１６及び第二存否検出センサ移動装置１７の作動を制御する。

前記端部検出移動処理について図１４に基づいて説明する。
前記移載制御装置４は、第一存否検出センサ１５ａの検出情報に基づいて移載対象の物品１の平面視における第一基準方向Ｘでの端部を検出するようにハンド部２を第一基準方向Ｘに沿って第一移動速度よりも低速の第二移動速度にて移動させ、且つ、第二存否検出センサ１５ｂの検出情報に基づいて移載対象の物品１の平面視における第二基準方向Ｙでの端部を検出するようにハンド部２を第二基準方向Ｙに沿って第二移動速度にて移動させるべく、ハンド部２の移動を制御する状態で物品移載ロボット３の作動を制御する。
つまり、移載制御装置４は、まず、図１３に示す準備用設定位置から、図１４（ａ）に示すように、第一存否検出センサ１５ａの検出情報に基づいて移載対象の物品１の平面視における第一基準方向Ｘでの端部を検出するようにハンド部２を第一基準方向Ｘに沿って移動させるべく、ハンド部２の移動を制御するように物品移載ロボット３の作動を制御する。そして、移載制御部４は、次に、図１４（ｂ）に示すように、第二存否検出センサ１５ｂの検出情報に基づいて移載対象の物品１の平面視における第二基準方向Ｙでの端部を検出するようにハンド部２を第二基準方向Ｙに沿って移動させるべく、ハンド部２の移動を制御するように物品移載ロボット３の作動を制御する。

この端部移動処理の動作について、図１５のフローチャートに基づいて説明する。
前記移載制御装置４は、第一存否検出センサ１５ａが物品１の存在を検出していないＯＦＦ状態であると、第一存否検出センサ１５ａが物品１の存在を検出するＯＮ状態となるまで、ハンド部２を第一基準方向Ｘに沿って物品１に近づく側に移動させる（ステップ２１〜２３）。
前記移載制御装置４は、第一存否検出センサ１５ａが物品１の存在を検出しているＯＮ状態であると、第一存否検出センサ１５ａが物品１の存在を検出しないＯＦＦ状態となるまで、ハンド部２を第一基準方向Ｘに沿って物品１から離れる側に移動させる（ステップ２４，２５）。

前記移載制御装置４は、第二存否検出センサ１５ｂが物品１の存在を検出していないＯＦＦ状態であると、第二存否検出センサ１５ｂが物品１の存在を検出するＯＮ状態となるまで、ハンド部２を第二基準方向Ｙに沿って物品１に近づく側に移動させる（ステップ２６〜２８）。
前記移載制御装置４は、第二存否検出センサ１５ｂが物品１の存在を検出しているＯＮ状態であると、第二存否検出センサ１５ｂが物品１の存在を検出しないＯＦＦ状態となるまで、ハンド部２を第二基準方向Ｙに沿って物品１から離れる側に移動させる（ステップ２９，３０）。

次に、把持処理について説明する。
前記移載制御装置４は、ハンド部２を設定高さ下降させたのち、吸着パッド２ａにて移載対象の物品１を把持すべく、ハンド部２の移動及びハンド部２の作動を制御する状態で物品移載ロボット３の作動を制御するように構成されている。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、撮像装置６が、パレット５のほぼ中心上方から物品１を撮影する第一撮像手段としての第一ＣＣＤカメラ８、パレット５の斜め上方より物品１を撮影する第二撮像手段としての第二ＣＣＤカメラ９、及び、パレット５の斜め上方より物品１に対して照明する照明手段としての照明装置１０を備えて構成されているが、撮像装置６をどのように構成するかは適宜変更が可能である。
例えば、図１６に示すように、互いに垂直に交差する一対のスリット光と、一対のスリット光のうちの一方のスリット光とほぼ平行なスリット光を照射するレーザ式の照明装置１８とパレット５の上方より物品１を撮像するＣＣＤカメラ１９とをハンド部２に備えることもできる。
この場合には、パレット５に物品１を積み付ける積み付けパターンを画像処理装置７に入力しておき、画像処理装置７は、入力された積み付けパターン及びＣＣＤカメラ１９の撮像情報に基づいて、移載対象の物品１上にレーザ式の照明装置１８に投影されたスリット光の像により移載対象の物品１のエッジを求めて、移載対象の物品１の水平方向での位置情報を特定する。

（２）上記実施形態では、存否検出センサ１５として、第一基準方向での物品１の存否を検出する第一存否検出センサ１５ａと第二基準方向での物品１の存否を検出する第二存否検出センサ１５ｂとを設けているが、どの方向での物品１の存否を検出するセンサを設けるか及びセンサの数をいくつとするかは適宜変更が可能である。

（３）上記実施形態では、存否検出センサ１５を水平方向に移動自在にハンド部２に装備しているが、存否検出センサ１５を固定状態でハンド部２に装備することも可能である。この場合には、存否検出センサ１５を物品１の平面視のサイズに対応する状態で複数設け、物品１の平面視におけるサイズ情報に基づいて、複数の存否検出センサ１５のうち、どの存否検出センサ１５にて移載対象の物品１の平面視における端部を検出するかを選択して、その選択した存否検出センサ１５にて移載対象の物品１の平面視における端部を検出することができる。

（４）上記実施形態では、移載制御装置４が、準備移動処理においてはハンド部２を第一移動速度にて移動させ、且つ、端部検出移動処理においてはハンド部２を第一移動速度よりも低速の第二移動速度にて移動させるようにしているが、準備移動処理及び端部検出移動処理においてどのような速度にてハンド部２を移動させるかは適宜変更が可能である。

（５）上記実施形態では、存否検出センサ１５として、反射式レーザセンサを設けているが、存否検出センサ１５は、平面視での物品１の存在範囲における一部に相当する範囲を検出範囲として物品１の存否を上方側より検出できるものであればよく、どのようなセンサを用いるかは適宜変更が可能である。

（６）上記実施形態において、パレット５から物品移載ロボット３にて移載対象の物品１を把持するときに、例えば、移載制御装置４が、まず準備移動処理を行い、次に端部検出移動処理を行い、その後把持処理を行う小サイズ用の把持モードと、画像処理装置７にて特定された移載対象の物品１の水平方向での位置情報及び高さ情報に基づいて、移載対象の物品１を把持するのに適した水平方向での位置及び上下方向での位置にハンド部２を移動させるべく、ハンド部２の移動を制御する移動処理を行い、その後把持処理を行う大サイズ用の把持モードとに切換自在に構成することもできる。
この場合、例えば、移載制御装置４が、移載対象の物品１の平面視におけるサイズ情報に基づいて、移載対象の物品１の平面視におけるサイズが設定サイズよりも小さいと、小サイズ用の把持モードに切り換え、且つ、移載対象の物品１の平面視におけるサイズが設定サイズよりも大きいと、大サイズ用の把持モードに切り換えることができる。

（７）上記実施形態では、本発明にかかる物品移載装置として、ハンド部２を備えた物品移載ロボット３を例示したが、把持手段を備えた各種の物品移載装置に適応することができる。

物品移載装置の概略構成図物品移載装置の制御ブロック図ハンド部及び存否検出センサを示す図物品位置特定処理における説明図移載制御装置の動作を示すフローチャート物品位置特定処理の動作を示すフローチャート向き特定処理における説明図向き特定処理における説明図向き特定処理における説明図向き特定処理における説明図物品移動情報演算処理における説明図物品移動処理における動作を示す平面図準備移動処理における説明図端部検出移動処理における動作を示す平面図端部移動処理における動作を示すフローチャート別実施形態における物品移載ロボットを示す図

符号の説明

１物品
２把持手段
４制御手段
４，１６，１７存否検出手段用移動手段
５物品移動手段
６撮像手段
７物品位置特定手段
８第一撮像手段
９第二撮像手段
１０照明手段
１５存否検出手段
１５ａ第一存否検出手段
１５ｂ第二存否検出手段

Claims

上下方向及び水平方向に移動自在で且つ物品を把持自在な把持手段と、
物品載置体上の物品を撮像する撮像手段の撮像情報及び前記物品載置体上の物品の高さ情報に基づいて、前記物品載置体に載置された移載対象の物品の水平方向での位置情報及び高さ情報を特定する物品位置特定手段と、
前記物品位置特定手段にて特定された前記移載対象の物品の水平方向での位置情報及び高さ情報に基づいて、前記移載対象の物品を把持すべく、前記把持手段の移動及び前記把持手段の作動を制御する制御手段とが設けられた物品移載装置であって、
平面視での物品の存在範囲における一部に相当する範囲を検出範囲として物品の存否を上方側より検出作用する存否検出手段が、前記検出範囲に対して測定光を投射して反射光を受光し且つその反射光から物品の存否を検出する反射式の光センサにて構成されて、物品の端部を検出したときにその物品に対する前記把持手段の水平方向での位置が把持に適する位置関係となる状態で、前記把持手段に装備され、
前記制御手段が、前記物品位置特定手段にて特定された前記移載対象の物品の水平方向での位置情報及び高さ情報に基づいて、前記移載対象の物品の水平方向での位置に対応し且つその移載対象の物品の上下方向での位置よりも設定高さ上方側の準備用設定位置に前記把持手段を移動させるべく、前記把持手段の移動を制御する準備移動処理を行い、次に、前記存否検出手段の検出情報に基づいて前記移載対象の物品の平面視における端部を検出するように前記把持手段を水平移動させるべく、前記把持手段の移動を制御する端部検出移動処理を行い、その後、前記移載対象の物品を把持すべく、前記把持手段の作動を制御する把持処理を行うように構成されている物品移載装置。
前記物品が、横幅、前後幅、及び、高さが同じ立方体又は横幅、前後幅、高さのうちの少なくとも一つが異なる直方体にて構成され、
前記存否検出手段として、平面視において、物品の直交する二辺のうちの一方に沿う第一基準方向での物品の存否を検出する第一存否検出手段と物品の直交する二辺のうちの他方に沿う第二基準方向での物品の存否を検出する第二存否検出手段とが設けられ、
前記制御手段が、前記端部検出移動処理において、前記第一存否検出手段の検出情報に基づいて前記移載対象の物品の平面視における前記第一基準方向での端部を検出するように前記把持手段を前記第一基準方向に沿って移動させ、且つ、前記第二存否検出手段の検出情報に基づいて前記移載対象の物品の平面視における前記第二基準方向での端部を検出するように前記把持手段を前記第二基準方向に沿って移動させるべく、前記把持手段の移動を制御するように構成されている請求項１に記載の物品移載装置。
前記存否検出手段が、水平方向に移動自在に前記把持手段に装備され、
物品の平面視におけるサイズ情報に基づいて、物品の端部を検出したときにその物品に対する前記把持手段の水平方向での位置が把持に適する位置関係となるように、前記存否検出手段を水平方向に移動させる存否検出手段用移動手段が設けられている請求項１又は２に記載の物品移載装置。
前記制御手段が、前記準備移動処理においては前記把持手段を第一移動速度にて移動させ、且つ、前記端部検出移動処理においては前記把持手段を前記第一移動速度よりも低速の第二移動速度にて移動させるべく、前記把持手段の移動を制御するように構成されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の物品移載装置。
前記撮像手段が、前記物品載置体の斜め上方より物品に対して照明する照明手段と、前記物品載置体のほぼ中心上方から物品を撮像する第一撮像手段と、前記物品載置体の斜め上方より物品を撮像する第二撮像手段とを備えて構成され、
前記物品位置特定手段が、前記照明手段を照明作動させたときの前記第一撮像手段の撮像情報及び前記第二撮像手段の撮像情報に基づいて、物品のかど部に形成される影により前記移載対象の物品のかど部の水平方向での位置情報及び高さ情報を求めて、物品載置体に載置された移載対象の物品の水平方向での位置情報及び高さ情報を特定するように構成されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の物品移載装置。
前記移載対象の物品を水平方向に移動自在な物品移動手段が設けられ、
前記制御手段が、前記物品位置特定手段にて前記移載対象の物品の水平方向での位置情報及び高さ情報を特定できないときには、前記移載対象の物品を水平方向に移動させるべく、前記物品移動手段の作動を制御するように構成されている請求項１〜５のいずれか一項に記載の物品移載装置。