JP5824173B1 - ロボットを用いて物品を整列させる物品整列装置及び物品整列方法、並びに物品整列装置を備えた物品移送システム - Google Patents

Abstract

【課題】不規則配置で置かれた複数の物品をロボットが規則配置に整列させる技術において、物品の１つを移動させずに整列できるようにして整列作業効率を向上させる。【解決手段】物品整列装置１０は、不規則配置で置かれた複数の物品Ｍの位置情報Ｄｐを取得する視覚センサ１４と、それぞれが物品Ｍの位置を表す複数のパターン要素を規則配置で有する整列パターンＰを、いずれか１つの第１パターン要素がいずれか１つの基準物品Ｍａの位置に整合するように生成する整列パターン生成部１６と、第２パターン要素に配置可能な物品Ｍｂと他の物品Ｍとの間の干渉を判定する干渉判定部１８と、ロボット１２による物品取上げ動作を、干渉判定部１８の判定を考慮して生成する取上げ動作生成部２０と、ロボット１２による物品整列動作を、干渉判定部１８の判定を考慮して生成する整列動作生成部２２とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ロボットを用いて物品を整列させる物品整列装置及び物品整列方法に関する。本発明はまた、物品整列装置を備えた物品移送システムに関する。

不規則配置で置かれた複数の物品を視覚センサで検出し、ロボットが、検出された物品の位置情報に基づき、個々の物品を取り上げて他の場所に移送するシステムは知られている。

例えば特許文献１は、コンベヤにより不規則配置で運搬される複数のワークを複数台のロボットが分担してピッキングするピッキングシステムにおいて、カメラの画像領域を複数の分割領域に分割し、個々の分割領域に存在するワークに対する移送動作を、予めそれぞれの分割領域に対応付けられたロボットに実行させる構成を開示する。また特許文献２は、コンベヤにより不規則配置で運搬される複数のワークを複数台のロボットが分担してピッキングするピッキングシステムにおいて、カメラの画像における個々のワークの向きが予め定めた複数の角度範囲のいずれに属するかを検出し、個々のワークに対する移送動作を、予めそれぞれの角度範囲に対応付けられたロボットに実行させる構成を開示する。

また特許文献３は、不規則配置で供給される複数の物品を、複数台のロボットを用いて、互いに同一姿勢でそれぞれの対応する表面を互いに同一方向に向けた規則配置に整列させる物品整列システムを開示する。特許文献３には、物品整列システムに適用される特徴的構成を有するロボットハンドが記載されている。

特開２０１３−０００８６０号公報 特開２０１３−０００８６１号公報 特許第５２８８９０８号公報

不規則配置で置かれた複数の物品をロボットが取り上げて他の場所に移送する技術においては、複数の物品を互いに整列した規則配置で他の場所に移送する際の、移送作業効率を向上させることが望まれている。また、不規則配置で置かれた複数の物品をロボットが規則配置に整列させる技術においては、汎用的構造のロボットを使用できるようにするとともに整列作業効率を向上させることが望まれている。

本発明の一態様は、不規則配置で置かれた複数の物品を規則配置に整列させる物品整列装置であって、物品を把持するロボットと、不規則配置で置かれた複数の物品のそれぞれの位置情報を取得する視覚センサと、それぞれが物品の位置を表す複数のパターン要素を予め定めた規則配置で有する整列パターンを、それらパターン要素のいずれか１つの第１パターン要素が、不規則配置で置かれた複数の物品のいずれか１つの基準物品の位置に整合するように、前記位置情報を用いて生成する整列パターン生成部と、前記ロボットが前記基準物品を除く物品を取り上げるための、前記ロボットの取上げ動作を、前記位置情報を用いて生成する取上げ動作生成部と、前記ロボットが、取り上げた物品を前記整列パターンに従って前記基準物品に対し整列させて置くための、前記ロボットの整列動作を生成する整列動作生成部と、前記ロボットの前記取上げ動作及び前記整列動作を制御するロボット制御部と、を具備する物品整列装置である。

上記した物品整列装置は、生成された前記整列パターンにおける前記第１パターン要素を除く第２パターン要素に配置可能な物品と、前記基準物品を含む他の物品との間に、干渉が生じるか否かを、複数の物品のそれぞれの形状情報と前記位置情報とを用いて予測して判定する干渉判定部をさらに具備することができる。この構成では、前記取上げ動作生成部は、前記干渉判定部の判定を考慮して前記取上げ動作を生成でき、前記整列動作生成部は、前記干渉判定部の判定を考慮して前記整列動作を生成できる。

本発明の他の態様は、上記した物品整列装置と、複数の物品を互いに整列した規則配置で運搬する運搬装置と、前記物品整列装置により規則配置に整列された複数の物品を一括把持して前記運搬装置に移送する移送ロボットと、を具備する物品移送システムである。

本発明のさらに他の態様は、不規則配置で置かれた複数の物品を、ロボットにより規則配置に整列させる物品整列方法であって、不規則配置で置かれた複数の物品のそれぞれの位置情報を取得し、それぞれが物品の位置を表す複数のパターン要素を予め定めた規則配置で有する整列パターンを、それらパターン要素のいずれか１つの第１パターン要素が、不規則配置で置かれた複数の物品のいずれか１つの基準物品の位置に整合するように、前記位置情報を用いて生成し、前記ロボットが前記基準物品を除く物品を取り上げるための、前記ロボットの取上げ動作を、前記位置情報を用いて生成し、前記ロボットが、取り上げた物品を前記整列パターンに従って前記基準物品に対し整列させて置くための、前記ロボットの整列動作を生成し、前記ロボットの前記取上げ動作及び前記整列動作を制御して、前記基準物品を含む複数の物品を規則配置に整列させる、物品整列方法である。

一態様に係る物品整列装置によれば、不規則配置で置かれた複数の物品のいずれか１つを基準物品と見なして現場で整列パターンを生成し、ロボットがこの整列パターンに従い、基準物品を移動させることなく、他の物品を基準物品に対し整列させて置くように動作することで、複数の物品を規則配置に整列させることができる。したがって、１つの物品を不規則配置から規則配置に置き直す作業をロボットの単位作業としたときに、単位作業の回数よりも１個多い個数の物品を整列させることができ、以て、単位作業の集合である整列作業の効率を向上させることができる。また、物品を把持して取上げ動作及び整列動作を実行できるものであれば、汎用的構造のロボットを使用することができる。他の態様に係る物品整列方法も、同等の効果を奏する。

物品整列装置が干渉判定部をさらに具備する構成では、ロボットの上記した単位作業中、物品同士の干渉の有無を判定して、干渉を効率良く解消できる取上げ動作及び整列動作をロボットに実行させるようにしたから、単位作業の集合である整列作業の効率を向上させることができる。

他の態様に係る物品移送システムによれば、物品整列装置によって規則配置に整列された所定個数の物品を、整列したままの状態で、移送ロボットが一括把持して運搬装置に移送できる。複数の物品を互いに整列した規則配置で運搬することが運搬装置に要求されるシステム構成において、移送ロボット自体は物品の整列機能を有する必要が無いので、移送作業の効率を向上させることができる。また、整列した所定個数の物品を一括把持できるハンドを装備できるものであれば、汎用的構造の移送ロボットを使用することができる。

一態様に係る物品整列装置の構成を示す機能ブロック図である。 整列パターンの一例を模式的に示す図である。 整列パターンに従って整列された物品の一例を示す図である。 パターン要素を定義する整列フォームの一例を示すテーブルである。 整列パターンの他の例を説明する図で、（ａ）整列フォーム、（ｂ）整列パターン、（ｃ）整列パターンに従って整列された物品を示す。 整列パターンのさらに他の例を説明する図で、（ａ）整列フォーム、（ｂ）整列パターンに従って整列された物品を示す。 物品の一例を示す図である。 整列パターンに従って整列された物品の他の例を示す図である。 物品整列装置の一実施形態を模式的に示す図である。 制御装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 制御装置のハードウェア構成の他の例を示すブロック図である。 図９の実施形態における制御装置の機能ブロック図である。 図９の実施形態における整列パターン生成手順を模式的に示す図である。 図９の実施形態における整列パターン生成手順を模式的に示す図である。 図９の実施形態における整列パターン生成手順を模式的に示す図である。 図９の実施形態における整列パターン生成手順を模式的に示す図である。 図９の実施形態における整列パターン生成手順を模式的に示す図である。 図９の実施形態における整列パターン生成手順を模式的に示す図である。 図９の実施形態における整列パターン生成手順を模式的に示す図である。 図９の実施形態における整列パターン生成手順を模式的に示す図である。 制御装置の整列パターン生成処理を説明するフローチャートである。 制御装置の整列パターン生成処理を説明するフローチャートである。 制御装置の整列パターン生成処理を説明するフローチャートである。 他の態様に係る物品移送システムの一実施形態を模式的に示す図である。 図２４の実施形態における制御装置の機能ブロック図である。 制御装置の物品移送処理を説明するフローチャートである。 さらに他の態様に係る物品移送システムの構成を示す機能ブロック図である。 他の態様に係る物品整列装置の構成を示す機能ブロック図である。 整列パターンのさらに他の例を説明する図で、（ａ）整列フォーム、（ｂ）整列パターンに従って整列された物品を上方から見た状態、（ｃ）同物品を側方から見た状態を示す。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。
図１は、本発明の一態様に係る物品整列装置１０の構成を機能ブロック図で示す。物品整列装置１０は、不規則配置で置かれた複数の物品Ｍを、ロボット１２が規則配置に整列させるものである。

物品整列装置１０は、物品Ｍを把持するロボット１２と、不規則配置で置かれた複数の物品Ｍのそれぞれの位置情報Ｄｐを取得する視覚センサ１４と、それぞれが物品Ｍの位置を表す複数のパターン要素を予め定めた規則配置で有する整列パターンＰを、それらパターン要素のいずれか１つの第１パターン要素が、不規則配置で置かれた複数の物品Ｍのいずれか１つの基準物品Ｍａの位置に整合するように、位置情報Ｄｐを用いて仮想的に生成する整列パターン生成部１６と、生成された整列パターンＰにおける第１パターン要素を除く第２パターン要素に配置可能な物品Ｍｂと、基準物品Ｍａを含む他の物品Ｍとの間に、干渉が生じるか否かを、複数の物品のそれぞれの形状情報Ｄｓと位置情報Ｄｐとを用いて予測して判定する干渉判定部１８と、ロボット１２が基準物品Ｍａを除く物品Ｍｂを取り上げるための、ロボット１２の取上げ動作を、干渉判定部１８の判定を考慮して、位置情報Ｄｐを用いて生成する取上げ動作生成部２０と、ロボット１２が、取り上げた物品Ｍｂを整列パターンＰに従って基準物品Ｍａに対し整列させて置くための、ロボット１２の整列動作を、干渉判定部１８の判定を考慮して生成する整列動作生成部２２と、ロボット１２の取上げ動作及び整列動作を制御するロボット制御部２４とを備えて構成される。

物品Ｍは、様々な形状及び寸法を有することができる。不規則配置で置かれた複数の物品Ｍは、様々な形状や寸法を有するものが混在していてもよいし、全てが同一形状及び同一寸法を有していてもよい。不規則配置とは、特定の形態に並べることが何ら意図されず無作為に置かれた配置であって、複数の物品Ｍを真上から見たときの二次元的広がり（例えば視覚センサ１４が取得する画像）の中で個々の物品Ｍが多様な位置や姿勢を呈する配置を意味する。これに対し、物品整列装置１０が実現する規則配置とは、上記二次元的広がりの中で複数の物品Ｍが、直線状、曲線状、ジグザグ状、環状等の特定の規則に従って並ぶ配置を意味する。規則配置において、個々の物品Ｍの姿勢（すなわち向き）は同一であっても異なっていてもよく、また隣り合う物品Ｍの間隔は同一であっても異なっていてもよい。

ロボット１２は、多関節型、ガントリ型、パラレルリンク型等の、公知の種々の機構部から適宜選択した機構部を備えることができる。ロボット１２は、後述するように、物品整列装置１０が実施する物品整列作業に特化された構成を有する必要が無く、ハンド等のエンドエフェクタを含めて汎用的構成を有することができる。

視覚センサ１４は、ＣＣＤカメラ等の撮像部と、専用の画像処理装置又は後述する制御装置の一機能である画像処理部とを備えて構成される。視覚センサ１４は、撮像部が自己の視野内に不規則配置で置かれた複数の物品Ｍを真上から（すなわち平面視で）撮像し、その撮像データを画像処理部が適宜に画像処理することにより、物品Ｍの存在を検出するとともに、予め定めた二次元のカメラ座標系における個々の物品Ｍの位置（座標値）及び姿勢（回転角度）の情報を取得する。視覚センサ１４が取得する位置情報Ｄｐとは、物品Ｍの位置及び姿勢の情報を含むものであるが、例えば、物品Ｍの把持位置を限定しない吸着型ハンドがロボット１２に装備され、かつ規則配置に整列した複数の物品Ｍが多様な姿勢を呈する構成のように、位置情報Ｄｐが物品Ｍの姿勢の情報を含まなくともよい場合もある。また視覚センサ１４は、撮像データから、個々の物品Ｍの二次元的外形の情報（すなわち形状情報Ｄｓ）を取得することもできる。視覚センサ１４が取得した位置情報Ｄｐ及び形状情報Ｄｓは、図示しないモニタに画像として表示することができる。

整列パターン生成部１６、干渉判定部１８、取上げ動作生成部２０、整列動作生成部２２及びロボット制御部２４はそれぞれ、後述する制御装置の一機能として構成される。各部の機能については、後述の実施形態においてもさらに詳細に説明する。

図２は、整列パターン生成部１６が生成する整列パターンＰの一例を模式的に示す。図示の例による整列パターンＰは、それぞれが物品Ｍの位置を表す複数（３個）のパターン要素Ｐ１、パターン要素Ｐ２及びパターン要素Ｐ３を、予め定めた規則配置（図で横方向へ直線状に並ぶ配置）で有する。各パターン要素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、理解を助けるために「＋」のマークで図示しているが、パターン要素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３自体は形状を有する必要が無いものである。なお整列パターンＰは、２個又は４個以上のパターン要素を有することができ、また曲線状、ジグザグ状、環状等の他の規則に従って並ぶパターン要素を有することができる。

整列パターン生成部１６は、複数のパターン要素の各々が予め定めたパターン座標系における座標値で定義された整列フォームに基づいて、整列パターンＰを生成することができる。図２の例では、カメラ座標系の任意の位置に設定したパターン座標系２６において、パターン要素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３をそれぞれ座標値（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ１）、（Ｘ３，Ｙ１）で定義した整列フォームが用意される。この整列フォームに基づき、整列パターン生成部１６は、直線状に整列したパターン要素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を有する整列パターンＰを、複数の物品Ｍを規則配置に整列させて置く現場に仮想的に生成する。ロボット１２は、生成された整列パターンＰに従って、不規則配置で置かれた複数の物品Ｍを、互いに直線状に整列する規則配置に置き直すように動作する。このとき物品整列装置１０では、不規則配置で置かれた複数の物品Ｍのいずれか１つを基準物品Ｍａ（図１）と見なして、ロボット１２は、この基準物品Ｍａを移動させることなく、他の物品Ｍｂ（図１）を基準物品Ｍａに対し整列させて置くように動作する。

図３は、図２の整列パターンＰに従って規則配置に整列された物品Ｍの一例を示す。この例では、互いに同一の矩形の二次元的外形を有する３個の物品Ｍが、それぞれの幾何学的中心点を整列パターンＰの３個のパターン要素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に位置合わせして配置されている。物品整列装置１０では、まず不規則配置で置かれた複数の物品Ｍから基準物品Ｍａが選定され、この基準物品Ｍａの位置に、整列フォーム（図２）で定義された複数のパターン要素のうち１つの第１パターン要素（図では左端のパターン要素Ｐ１）を整合させることで、整列フォームで定義された他の第２パターン要素（図では中央および右端のパターン要素Ｐ２、Ｐ３）が、第１パターン要素（Ｐ１）に対し直線状に整列して、整列パターンＰが生成される。ロボット１２は、この整列パターンＰに従い、他の物品Ｍｂを第２パターン要素（Ｐ２、Ｐ３）に整合させて置く。これにより３個の物品Ｍが、整列パターンＰに従って規則配置に整列する。

図３の例では、各物品Ｍ（Ｍａ、Ｍｂ）の二次元的外形の幾何学的中心点を各パターン要素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に位置合わせすることで、物品Ｍの整列を達成している。しかしこれに限らず、物品Ｍの形状において互いに対応する部位であることを条件に、幾何学的中心点以外の任意の部位（例えば矩形の１つの頂点）をパターン要素に位置合わせすることで、物品Ｍを整列させることもできる。物品Ｍのどの部位をパターン要素に位置合わせするかについては、例えばオペレータが設定して整列動作生成部２２に与える（すなわち後述する制御装置に入力する）ことができる。

複数の物品Ｍを規則配置に整列させるときに各物品Ｍの姿勢を考慮しない構成では、整列パターンＰが有する複数のパターン要素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、上記したように物品Ｍの位置のみを表すものであればよい。これに対し、複数の物品Ｍを規則配置に整列させるときに各物品Ｍの姿勢を考慮する構成では、整列パターンＰが有する複数のパターン要素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、それぞれに物品Ｍの位置及び姿勢の双方を表すものとなる。この場合、整列フォームは、各パターン要素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を、パターン座標系２６における座標値（Ｘ，Ｙ）と相対回転角度Ｒとで定義したものとなる。

図４は、図２のパターン要素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を定義する整列フォームの一例を、テーブルで示す。図４に示す整列フォームでは、各パターン要素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が、座標値（Ｘ，Ｙ）（（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ１）、（Ｘ３，Ｙ１））及び相対回転角度Ｒ（０°、０°、０°）で定義されている。相対回転角度Ｒについては、パターン要素Ｐ１を基準（すなわち０°）として他のパターン要素Ｐ２、Ｐ３の角度が定義されている。この整列フォームで定義されるパターン要素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を有する整列パターンＰは、ロボット１２が３個の物品Ｍを、いずれも０°方向（例えばパターン座標系２６のＹ軸の正方向）を向いた同一姿勢で直線状（パターン座標系２６のＸ軸方向）に整列させるためのものとなっている（図３参照）。なお、各パターン要素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を定義する座標値（Ｘ，Ｙ）及び相対回転角度Ｒは、達成しようとする物品Ｍの整列形態に従って、例えばオペレータが整列パターン生成部１６に与える（すなわち後述する制御装置に入力する）ことができる。

図５及び図６を参照して、整列パターンＰの他の例を説明する。
図５に示す整列パターンＰは、ロボット１２が４個の物品Ｍを、互いに９０°ずつ回転した姿勢で行列状に整列させるための構成を有する。図５（ａ）に示すように、整列パターンＰの生成に用いられる整列フォームは、パターン座標系２６においてパターン要素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４がそれぞれ座標値（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）、（Ｘ１，Ｙ２）で定義される一方、相対回転角度Ｒ（°）については、パターン要素Ｐ１を基準（０°）として他のパターン要素Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４がそれぞれ−９０°、１８０°、９０°で定義されるものとなっている。図５（ｂ）は、このように定義されたパターン要素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を有する整列パターンＰを、パターン座標系２６の座標軸と共に図示したものである。ロボット１２は、図５（ｂ）の整列パターンＰに従って、不規則配置で置かれた４個の物品Ｍを、図５（ｃ）に示すように互いに９０°ずつ回転した姿勢で行列状に整列する規則配置に置き直す。図示の例では、物品Ｍの二次元的外形における幾何学的中心点をパターン要素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４に位置合わせすることで、４個の物品Ｍが規則配置に置かれている。

図６に示す整列パターンＰは、ロボット１２が６個の物品Ｍを、互いに６０°ずつ回転した姿勢で環状に整列させるための構成を有する。図６（ａ）に示すように、整列パターンＰの生成に用いられる整列フォームは、パターン座標系２６においてパターン要素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６がそれぞれ座標値（０，０）、（０，０）、（０，０）、（０，０）、（０，０）、（０，０）で定義される一方、相対回転角度Ｒ（°）については、パターン要素Ｐ１を基準（０°）として他のパターン要素Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６がそれぞれ−６０°、−１２０°、１８０°、１２０°、６０°で定義されるものとなっている。図６（ｂ）は、このように定義されたパターン要素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６を有する整列パターンＰを、パターン座標系２６の座標軸と共に示す。この例では、全てのパターン要素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６がパターン座標系２６の原点に図示されている。ロボット１２は、図６（ｂ）の整列パターンＰに従って、不規則配置で置かれた６個の物品Ｍを、図６（ｂ）に示すように互いに６０°ずつ回転した姿勢で環状に整列する規則配置に置き直す。図示の例では、物品Ｍの二次元的外形（扇形）における１つの頂点をパターン要素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６に位置合わせすることで、６個の物品Ｍが規則配置に置かれている。

図５及び図６の例においても、不規則配置で置かれた複数の物品Ｍのいずれか１つの基準物品Ｍａの位置（パターン要素の相対回転角度Ｒが指定される場合は位置及び姿勢）に、整列フォームで定義された複数のパターン要素のいずれか１つの第１パターン要素を整合させることで、整列フォームで定義された他の第２パターン要素が、第１パターン要素に対し規則配置（行列状、環状）に整列して、整列パターンＰが生成される。ロボット１２は、この整列パターンＰに従い、他の物品Ｍｂを第２パターン要素に整合させて置く。これにより複数個の物品Ｍが、整列パターンＰに従って規則配置（行列状、環状）に整列する。

整列フォームで用いるパターン座標系２６は、任意の位置に任意の姿勢で設定できる。個々のパターン要素を定義する座標値（Ｘ，Ｙ）及び相対回転角度Ｒは、パターン座標系２６の位置及び姿勢に応じた値となる。物品整列装置１０では、複数の物品Ｍを規則配置に整列させて置く現場に、既に置かれている基準物品Ｍａを基準として前述したように整列パターンＰを生成することで、同現場における整列パターンＰのパターン座標系の位置及び姿勢が取得される。整列フォームで用いたパターン座標系２６を、生成された整列パターンＰのパターン座標系に変換することで、現場におけるパターン要素（したがって物品Ｍ）の現実の（或いはロボット座標系における）位置（相対回転角度Ｒが指定される場合は位置及び姿勢）が決まる。

干渉判定部１８は、物品Ｍの形状情報Ｄｓ及び視覚センサ１４が取得した物品Ｍの位置情報Ｄｐを用いて、整列パターンＰにおける前述した第２パターン要素に配置可能な物品Ｍｂと、基準物品Ｍａを含む他の物品Ｍとの間に、干渉が生じるか否かを予測して判定する。形状情報Ｄｓは、物品Ｍの検出のために予め視覚センサ１４に与えられた既知の情報であってもよいし、或いは視覚センサ１４が実際の撮像データから取得した情報であってもよい。ここで干渉とは、２つの物品Ｍを現場に置いたときにそれら物品Ｍの間に重なり合いが生じる状況を示し、例えば２つの物品Ｍが側面同士で静的に接触する状況は干渉に含まないものとすることができる。或いは、そのような静的接触を、干渉に含むものとしてもよい。形状情報Ｄｓとしては、物品Ｍの二次元的外形が円形や矩形等の単純形状である場合は、現実の形状の情報をそのまま採用できる。物品Ｍの二次元的外形がそのような単純形状でない場合は、現実の形状を単純形状に置き換えて形状情報Ｄｓとすることができる。

図７は、物品Ｍの二次元的外形の一例を示す。図示の例では、物品Ｍは矢尻状の外形を有する。この場合、干渉判定部１８が用いる形状情報Ｄｓは、現実の矢尻状の外形の情報でもよいが、例えば、現実の矢尻状の外形に外接する外接矩形Ｍ′（破線で示す）の情報とすることもできる。干渉判定部１８は、現実の矢尻状の外形の代わりに外接矩形Ｍ′を用いて、物品Ｍの干渉の有無を判定できる。外接形状としては、干渉の判定を容易にすることができる形状であれば、円形、三角形等の他の様々な単純形状を採用できる。

不規則配置で置かれた全ての物品Ｍが互いに同一形状である場合、形状情報Ｄｓに用いる外接形状の寸法を予め設定しておくことができる。図７の例では、外接矩形Ｍ′の幅ｗと高さｈとを、予めオペレータが設定して干渉判定部１８に与える（すなわち後述する制御装置に入力する）ことができる。或いは、視覚センサ１４が有する物品Ｍの現実の外形の情報に基づき、視覚センサ１４の画像処理部が外接形状（形状情報Ｄｓ）を求めることもできる。不規則配置で置かれた物品Ｍが多様な形状を有する場合は、視覚センサ１４が、物品Ｍの現実の外形に基づき外接形状を取得する。

形状情報Ｄｓとして外接形状を用いることで、例えば図８に示すような複雑形状の物品Ｍの干渉判定を、比較的容易に行うことができる。また外接形状を用いると、干渉判定だけでなく、ロボット１２が整列パターンＰに従って複雑形状の物品Ｍを整列させる動作を容易にすることもできる。図８に示すような複雑形状の物品Ｍを扱う場合、例えば視覚センサ１４の画像処理部が、物品Ｍの現実の外形の情報に対して公知のブロブ解析を行うことにより、最適な外接形状を求めることができる。なお、物品Ｍの現実形状と外接形状との相違が小さいほど、干渉判定の信頼度及び整列作業の効率（歩留まり）を向上させることができる。

図８（ａ）は、互いに異なる複雑形状の二次元的外形を有する３個の物品Ｍが、図２に示す整列パターンＰに従って、姿勢を考慮した規則配置に整列されている状態を示す。この構成では、視覚センサ１４は、個々の物品Ｍの現実の外形に基づきそれぞれの外接矩形Ｍ′（破線で示す）を取得し、干渉判定部１８は、形状情報Ｄｓとして外接矩形Ｍ′の情報を用いて物品Ｍの干渉の有無を判定する。ロボット１２は、干渉が生じないと判定された物品Ｍを、前述した手順で、現場に生成された整列パターンＰに従って規則配置に整列させて置く。このとき、図８（ａ）の例では、個々の物品Ｍの外接矩形Ｍ′の幾何学的中心点が、整列パターンＰの３個のパターン要素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に位置合わせして配置されるとともに、個々の物品Ｍの外接矩形Ｍ′の長軸が、対応のパターン要素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に指定された相対回転角度Ｒ（０°）に一致するように配置される。

図８（ｂ）は、互いに異なる楕円形の二次元的外形を有する３個の物品Ｍが、図２に示す整列パターンＰに従って、姿勢を考慮しない規則配置に整列されている状態を示す。この構成では、視覚センサ１４は、個々の物品Ｍの現実の外形に基づきそれぞれの外接円形Ｍ″（破線で示す）を取得し、干渉判定部１８は、形状情報Ｄｓとして外接円形Ｍ″の情報を用いて物品Ｍの干渉の有無を判定する。ロボット１２は、干渉が生じないと判定された物品Ｍを、前述した手順で、現場に生成された整列パターンＰに従って規則配置に整列させて置く。このとき、図８（ｂ）の例では、個々の物品Ｍの外接円形Ｍ″の幾何学的中心点が、整列パターンＰの３個のパターン要素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に位置合わせして配置される。この規則配置は姿勢を考慮しないので、パターン要素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は相対回転角度Ｒが指定されていない。なお、規則配置が姿勢を考慮する構成では、外接形状として円を用いるとパターン要素が表す姿勢（相対回転角度Ｒ）を再現できないので、外接形状として矩形等の円以外の単純形状を用いる。これに対し、規則配置が姿勢を考慮しない構成では、外接形状として円を用いることで、物品Ｍの姿勢を問わずに干渉の有無を判定できる。

整列パターン生成部１６は、現場で整列パターンＰを生成する際に、干渉判定部１８の判定を考慮した上で、不規則配置で置かれた複数の物品Ｍのいずれか１つを選択して基準物品Ｍａとすることができる。例えば、基準物品Ｍａを選定する際に、まず不規則配置で置かれた複数の物品Ｍのうちの幾つかを基準候補として選択し、それら基準候補の１つずつを順番に基準物品Ｍａと仮定して、上記した干渉判定を行う。そして、物品Ｍの干渉を生じることなく整列パターンＰを生成できる基準候補が見つかった段階で、当該基準候補を正規の基準物品Ｍａとして、整列パターンＰを生成できる。

取上げ動作生成部２０は、視覚センサ１４が取得した物品Ｍの位置情報Ｄｐを用いて、不規則配置で置かれた複数の物品Ｍのうち基準物品Ｍａを除く物品Ｍｂを、ロボット１２が取り上げるための取上げ動作を生成する。このとき取上げ動作生成部２０が、干渉判定部１８の判定結果を考慮することで、効率的な整列作業を実現する取上げ動作を生成することができる。

整列動作生成部２２は、取り上げた物品Ｍｂを、ロボット１２が整列パターンＰに従って基準物品Ｍａに対し整列させて置くための整列動作を生成する。このとき整列動作生成部２２が、干渉判定部１８の判定結果を考慮することで、効率的な整列作業を実現する整列動作を生成することができる。

例えば、図２に示す整列パターンＰを現場で生成し、図３に示す形態に物品Ｍを整列させる構成では、物品Ｍａ（パターン要素Ｐ１に整合）に対し、物品同士の干渉が生じない位置に他のパターン要素Ｐ２、Ｐ３が配置されることを前提に整列パターンＰが生成される。物品Ｍが不規則配置に置かれた状態で、例えばパターン要素Ｐ２の位置に、干渉を生じると予測される物品Ｍｂが存在している場合は、ロボット１２が当該物品Ｍｂを最初に取り上げることで、予測される干渉を解消することができ、その後、当該物品Ｍｂを、物品同士の干渉が生じないパターン要素Ｐ２又はＰ３に整合させて置くことで、効率良く整列作業を実行できる。このように、取上げ動作生成部２０は、干渉判定部１８が物品Ｍの干渉が生じると判定したときに、不規則配置で置かれた複数の物品Ｍのうち干渉を生じる物品Ｍを、不規則配置で置かれた複数の物品Ｍのうち干渉を生じない物品Ｍよりも先に取り上げるように、取上げ動作を生成することができる。

ロボット制御部２４は、取上げ動作生成部２０が生成した取上げ動作及び整列動作生成部２２が生成した整列動作を制御して、ロボット１２を上記したように適宜に動作させることにより、基準物品Ｍａを含む複数の物品Ｍを規則配置に効率的に整列させることができる。

上記構成を有する物品整列装置１０によれば、不規則配置で置かれた複数の物品Ｍのいずれか１つを基準物品Ｍａと見なして現場で整列パターンＰを生成し、ロボット１２がこの整列パターンＰに従い、基準物品Ｍａを移動させることなく、他の物品Ｍｂを基準物品Ｍａに対し整列させて置くように動作することで、複数の物品Ｍを規則配置に整列させることができる。したがって、１つの物品Ｍを不規則配置から規則配置に置き直す作業をロボット１２の単位作業としたときに、単位作業の回数よりも１個多い個数の物品Ｍを整列させることができる。この単位作業中、物品同士の干渉の有無を判定して、干渉を効率良く解消できる取上げ動作及び整列動作をロボット１２に実行させるようにしたから、単位作業の集合である整列作業の効率を向上させることができる。また、物品Ｍを把持して取上げ動作及び整列動作を実行できるものであれば、ハンド等のエンドエフェクタを含めて汎用的構造のロボット１２を使用することができる。

上記した物品整列装置１０の構成は、本発明の他の態様による物品整列方法として記述できる。この物品整列方法は、不規則配置で置かれた複数の物品Ｍを、ロボット１２により規則配置に整列させる物品整列方法であって、不規則配置で置かれた複数の物品Ｍのそれぞれの位置情報Ｄｐを取得するステップと、それぞれが物品Ｍの位置を表す複数のパターン要素を予め定めた規則配置で有する整列パターンＰを、それらパターン要素のいずれか１つの第１パターン要素が、不規則配置で置かれた複数の物品Ｍのいずれか１つの基準物品Ｍａの位置に整合するように、位置情報Ｄｐを用いて仮想的に生成するステップと、生成された整列パターンＰにおける第１パターン要素を除く第２パターン要素に配置可能な物品Ｍｂと、基準物品Ｍａを含む他の物品Ｍとの間に、干渉が生じるか否かを、複数の物品のそれぞれの形状情報Ｄｓと位置情報Ｄｐとを用いて予測して判定するステップと、ロボット１２が基準物品Ｍａを除く物品Ｍを取り上げるための、ロボット１２の取上げ動作を、干渉の判定を考慮して、位置情報Ｄｐを用いて生成するステップと、ロボット１２が、取り上げた物品Ｍｂを整列パターンＰに従って基準物品Ｍａに対し整列させて置くための、ロボット１２の整列動作を、干渉の判定を考慮して生成するステップと、ロボット１２の取上げ動作及び整列動作を制御して、基準物品Ｍａを含む複数の物品Ｍを規則配置に整列させるステップとを有する。

図９は、前述した物品整列装置１０の基本的構成を備えた一実施形態による物品整列装置３０を示す。図１０及び図１１は、物品整列装置３０が有する制御装置のハードウェア構成の例を示す。図１２は、物品整列装置３０が有する制御装置の機能ブロック図である。以下、物品整列装置１０の構成要素に対応する構成要素は、共通する符号を付してその詳細な説明を省略する。物品整列装置１０が奏する前述した効果は、物品整列装置３０の以下の説明によりさらに明らかとなろう。

物品整列装置３０は、物品整列装置１０の構成要素に加えて、物品Ｍを運搬するコンベヤ３２と、コンベヤ３２の運搬動作情報Ｄｍを取得するコンベヤセンサ３４とをさらに備える。コンベヤ３２は、複数の物品Ｍを支持して一方向（図で矢印α方向）へ運搬可能な公知の搬送部材と、搬送部材を連続的又は断続的に駆動する公知の駆動機構とを有する。コンベヤセンサ３４は、例えばコンベヤ３２の搬送部材又は駆動機構の位置や速度を検出可能なエンコーダを有することができる。

ロボット１２は、コンベヤ３２の側方の所定位置に配置され、多関節型等の機構部が、予め定めた作業領域において、コンベヤ３２の搬送方向上流側から搬送される物品Ｍに対し取上げ動作及び整列動作を実行する。視覚センサ１４の撮像部３６（以下、カメラ３６と称する）は、ロボット１２の上流側の所定位置に設置され、コンベヤ３２の真上から、予め定めた視野３８に存在する物品Ｍ及びコンベヤ３２を撮像する。

物品整列装置３０は、ロボット１２を制御する制御装置４０を備える。図１０に例示するように、制御装置４０は、ロボットコントローラ４２と視覚センサ１４の画像処理部４４とを有する。ロボットコントローラ４２は、整列パターン生成部１６、干渉判定部１８、取上げ動作生成部２０及び整列動作生成部２２（図１）の機能を実行するマイクロプロセッサからなるＣＰＵ４６を備える。ＣＰＵ４６には、ＲＯＭ４８、ＲＡＭ５０、ＳＲＡＭ５２、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）用データメモリ５４及びデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）５６が、バス５８を介してそれぞれ接続される。ＲＯＭ４８には、整列パターン生成部１６、干渉判定部１８、取上げ動作生成部２０及び整列動作生成部２２（図１）の機能を含むシステム全体を制御するプログラムが格納され、ＲＡＭ５０にはＣＰＵ４６で処理されるデータが一時的に格納される。ＳＲＡＭ５２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。ＤＳＰ５６は、コンベヤセンサ３４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５４は、ＤＳＰ５６による処理データや設定パラメータを格納する。ＤＳＰ５６は、ＣＰＵ４６の命令に従って任意の時点においてコンベヤセンサ３４の出力を検知し、ＤＳＰ用データメモリ５４の所定エリアに書き込む機能を有する。

またロボットコントローラ４２は、ロボット１２を制御するための軸制御部６０を有する。軸制御部６０は、ロボット制御部２４（図１）の機能を有し、サーボ回路６２を介してロボット１２に接続される。これにより制御装置４０は、ロボット１２の取上げ動作及び整列動作を制御することができる。さらにロボットコントローラ４２は、通信インタフェース６４やＩ／Ｏインタフェース６６を備えており、これらを介して、他の制御装置や外部の周辺装置と通信することができる。

画像処理部４４は、マイクロプロセッサからなるＣＰＵ６８を備える。ＣＰＵ６８には、ＲＯＭ７０、ＲＡＭ７２、制御装置４０の外部に設置されるモニタ７４が接続されるモニタインタフェース７６、及びカメラ３６が接続されるカメラインタフェース７８が、バス８０を介してそれぞれ接続される。カメラ３６が撮像した画像は、カメラインタフェース７８を介してＲＡＭ７２に格納される。ＲＡＭ７２に格納されたデータは、ＣＰＵ６８によって解析され、物品Ｍの位置や姿勢の情報（位置情報Ｄｐ）として画像処理部４４に取得される。画像処理部４４は、ＲＡＭ７２に格納された撮像データから、物品Ｍの形状情報Ｄｓを取得することもできる。ＲＯＭ７０には、画像処理部４４における解析プログラムが格納される。画像処理部４４のＣＰＵ６８は、制御装置４０のバス８２を介して、ロボットコントローラ４２のＣＰＵ４６に接続される。また、画像処理部４４のＣＰＵ６８は、ロボットコントローラ４２のＣＰＵ４６を介して、ＳＲＡＭ５２にアクセスして各種設定情報を保存したり、ＤＳＰ用データメモリ５４にアクセスしてコンベヤセンサ３４の情報を読み取ったりすることができる。

画像処理部４４のＣＰＵ６８、ＲＯＭ７０及びＲＡＭ７２を、ロボットコントローラ４２のＣＰＵ４６、ＲＯＭ４８及びＲＡＭ５０で代用することもできる。図１１は、このような簡易化したハードウェア構成を有する制御装置４０を例示する。

物品整列装置３０では、視覚センサ１４（図１）は、コンベヤ３２に不規則配置で搭載された複数の物品Ｍの位置情報Ｄｐを取得する。整列パターン生成部１６（図１）は、コンベヤ３２に不規則配置で搭載された複数の物品Ｍのうち１つを基準物品Ｍａ（図１）として、運搬動作情報Ｄｍと位置情報Ｄｐとを用いて、整列パターンＰ（図１）をコンベヤ３２の上に仮想的に生成する。干渉判定部１８（図１）は、コンベヤ３２に搭載されている物品Ｍについて、前述した干渉判定を実行する。取上げ動作生成部２０（図１）は、運搬動作情報Ｄｍと位置情報Ｄｐとを用いて、コンベヤ３２から基準物品Ｍａを除く物品Ｍｂ（図１）を取り上げるためのロボット１２の取上げ動作を、干渉判定部１８の判定を考慮して生成する。整列動作生成部２２（図１）は、運搬動作情報Ｄｍを用いて、コンベヤ３２から取り上げた物品Ｍｂをコンベヤ３２の上で整列パターンＰに従って置くためのロボット１２の整列動作を、干渉判定部１８の判定を考慮して生成する。

取上げ動作生成部２０及び整列動作生成部２２は、コンベヤ３２が任意の位置まで物品Ｍを運搬して停止した状態で、ロボット１２の取上げ動作及び整列動作を生成することができる。この構成では、ロボット制御部２４（図１）は、停止しているコンベヤ３２に対し、前述したロボット１２の取上げ動作及び整列動作を制御して、基準物品Ｍａを含む複数の物品Ｍを規則配置に整列させる。

或いは、取上げ動作生成部２０及び整列動作生成部２２は、コンベヤ３２が所定速度で物品Ｍを運搬している間に、コンベヤ３２に追従する動作として、ロボット１２の取上げ動作及び整列動作を生成することができる。この構成では、ロボット制御部２４（図１）は、前述したロボット１２の取上げ動作及び整列動作を、コンベヤ３２の運搬動作に追従するように制御して、基準物品Ｍａを含む複数の物品Ｍを、運搬動作中のコンベヤ３２の上で規則配置に整列させる。

干渉判定部１８は、前述した第２パターン要素に配置可能な物品Ｍｂが、予め設定された作業領域からのはみ出しを生じるか否かを予測して判定することができる。この場合、整列動作生成部２２は、干渉の有無だけでなく、物品Ｍｂが予め設定された作業領域からはみ出すか否かを考慮して、ロボット１２の整列動作を生成することができる。予め設定された作業領域からの物品Ｍｂのはみ出しの判定は、例えば当該作業領域をコンベヤ３２と等しくなるように設定しておき、視覚センサ１４の画像処理部４４が予めコンベヤ３２の位置（例えば図９で上方及び下方の外縁の位置）の情報を持ち、物品Ｍの位置情報Ｄｐ及び形状情報Ｄｓと照らし合わせることで実行できる。

図９に示すように、物品整列装置３０では、ロボット１２は、互いに独立して動作する第１の機構部１２Ａ（以下、第１のロボット１２Ａと称する）及び第２の機構部１２Ｂ（以下、第２のロボット１２Ｂと称する）を備える。第２のロボット１２Ｂは、第１のロボット１２Ａの下流側に設置される。これに対応して、ロボット制御部２４（軸制御部６０）を含む制御装置４０は、第１のロボット１２Ａを制御する第１の制御装置４０Ａと、第２のロボット１２Ｂを制御する第２の制御装置４０Ｂとを備える。第１の制御装置４０Ａと第２の制御装置４０Ｂとは、ネットワークハブ８４及び有線の通信ケーブル８６を介して、相互にデータを通信することができる。なお通信手段は、有線の通信ケーブル８６に限定されない。第１及び第２の制御装置４０Ａ、４０Ｂのハードウェア構成は、図１０及び図１１に示す制御装置４０のハードウェア構成に準ずる。但し第２の制御装置４０Ｂは、カメラ３６が接続されないので画像処理部４４を備えないものとなる。

コンベヤセンサ３４が取得した運搬動作情報Ｄｍは、第１の制御装置４０Ａに入力される。第１の制御装置４０Ａは、入力された運搬動作情報Ｄｍと、画像処理部４４が取得した位置情報Ｄｐと、画像処理部４４が有する形状情報Ｄｓ（既知情報又は取得情報）とを、第２の制御装置４０Ｂに通信で送ることができる。第１の制御装置４０Ａに接続された第１のロボット１２Ａと第２の制御装置４０Ｂに接続された第２のロボット１２Ｂとは、運搬動作情報Ｄｍ、位置情報Ｄｐ及び形状情報Ｄｓを用いた個々の動作生成及び干渉判定の結果に従って、コンベヤ３２で上流から運搬される物品Ｍを取り上げ、当該物品Ｍを再びコンベヤ３２上で規則配置に置く。このとき、第１の制御装置４０Ａ及び第２の制御装置４０Ｂ（すなわち制御装置４０）は、データ通信により、予め定めた作業割合に応じて、第１のロボット１２Ａに前述した取上げ動作及び整列動作を実行させるとともに、第２のロボット１２Ｂに前述した取上げ動作及び整列動作を実行させることができる。なお、規則配置に置かれる物品Ｍの個数、位置及び姿勢を定める前述した整列フォームは、予めいずれかの制御装置４０Ａ、４０Ｂで設定できる。いずれかの制御装置４０Ａ、４０Ｂで設定した整列フォームは、通信により他の制御装置４０Ａ、４０Ｂで参照することができる。

図１２は、制御装置４０（第１の制御装置４０Ａ及び第２の制御装置４０Ｂ）における、物品Ｍ及び整列パターンＰに関する情報を取り扱う処理の単位を、機能ブロック図で示す。図中の矢印は、物品Ｍ及び整列パターンＰに関する情報の流れを示す。

図１２に示すように、第１及び第２の制御装置４０Ａ、４０Ｂはそれぞれ、整列フォーム設定部８８Ａ及び整列フォーム設定部８８Ｂを有する。それら整列フォーム設定部８８Ａ、８８Ｂのいずれかにおいて、前述した整列フォームを設定することができる。オペレータは、モニタ７４（図１０）を参照しながら、整列フォームが定義するパターン要素の座標値（Ｘ，Ｙ）や相対回転角度Ｒを入力することができる。いずれかの制御装置４０Ａ、４０Ｂの整列フォーム設定部８８Ａ、８８Ｂで定義した整列フォームのパターン要素のデータを、通信により他の制御装置４０Ａ、４０Ｂの整列フォーム設定部８８Ａ、８８Ｂに送ることで、他の整列フォーム設定部８８Ａ、８８Ｂにおいても整列フォームのパターン要素が定義される。

第１の制御装置４０Ａの物品検出部９０は、コンベヤ３２（図９）が予め定めた距離だけ移動したことを示す運搬動作情報Ｄｍをコンベヤセンサ３４（図９）から受けたときに、視覚センサ１４（図１）による物品Ｍの検出処理を開始する。或いは、光電管センサ等の外部センサ（図示せず）から何らかのトリガ信号の入力を受けたときに、物品検出部９０が物品Ｍの検出処理を開始するようにしてもよい。物品Ｍの検出方法としては、正規化相関法のように、予め登録されたモデル画像と一致する画像をカメラ３６（図９）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、予め登録されたモデル画像から対象物の輪郭を抽出して、その輪郭の情報に基づき、カメラ３６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、公知の方法を採用できる。

物品検出部９０は、物品Ｍの検出に成功すると、物品Ｍの位置情報Ｄｐ及び形状情報Ｄｓ、及びカメラ３６が物品Ｍの撮像を行った瞬間にコンベヤセンサ３４が取得する運搬動作情報Ｄｍ等の情報を、第１の制御装置４０Ａの情報管理部９２Ａに転送する。情報管理部９２Ａは、物品検出部９０から上記した情報を受け取った後、現在整列中の整列パターンＰが無ければ、第１の制御装置４０Ａの整列パターン決定部９４（図１の整列パターン生成部１６及び干渉判定部１８の機能を有する）に整列パターンＰの生成を依頼する。物品検出部９０から情報管理部９２Ａへ送られた情報は、整列パターン決定部９４で参照できる。

第１の制御装置４０Ａはさらに、作業内容設定部９６Ａと、作業実行部９８Ａ（図１の取上げ動作生成部２０及び整列動作生成部２２の機能を有する）とを備える。第２の制御装置４０Ｂは、同様に、情報管理部９２Ｂ、作業内容設定部９６Ｂ及び作業実行部９８Ｂ（図１の取上げ動作生成部２０及び整列動作生成部２２の機能を有する）を備える。

次に、図１２及び図１３〜図２０を参照して、第１の制御装置４０Ａの整列パターン決定部９４が実行する物品Ｍの整列パターン生成手順の一例を説明する。図示の例では、図２に示す整列パターンＰをコンベヤ３２上で生成し、図３に示す形態に物品Ｍをコンベヤ３２上で整列させるものとする。また図示の例では、物品Ｍは図７に示す矢尻状の二次元的外形を有するものとし、その外接矩形Ｍ´（実線で示す）を、干渉判定及び整列動作生成の際に用いるものとする。なお図１３〜図２０では、整列パターンＰが有するパターン要素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を「＋」のマークで図示し、各物品Ｍの外接矩形Ｍ´の幾何学的中心点を「×」のマークで図示している。図示の例では、各物品Ｍの外接矩形Ｍ´の幾何学的中心点を各パターン要素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に位置合わせすることで、物品Ｍの整列を達成する。

まず、コンベヤ３２により不規則配置で搬送されている複数の物品Ｍから、前述した基準物品Ｍａの候補となる基準候補を選択する。基準候補の個数は１以上の任意数に設定できるが、整列フォームで特定された物品Ｍの整列個数よりも基準候補の個数が多く設定された場合には、整列パターンＰを生成可能な状況であっても設定個数の基準候補がロボット作業領域内に揃わない限り整列作業を開始できなくなる。したがって、基準候補の個数は、物品Ｍの整列個数以下であることが望ましい。図１３〜図２０の例では、図４の整列フォームで特定される物品Ｍの整列個数（３個）と同一数の基準候補Ｍ１、基準候補Ｍ２及び基準候補Ｍ３を選択している。なお、物品Ｍの整列個数よりも基準候補の個数を多く設定し、ロボット作業領域内に設定個数の基準候補が揃わない状況が所定時間を過ぎたときには例外的に、その時点でロボット１２の上流に存在する物品Ｍを基準候補として選択する構成とすることもできる。

図１３〜図２０の例では、コンベヤ３２の下流側から順に、基準候補Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３を選択している。基準候補を選択する順番は任意であるが、下流側から順に行うことで、整列できずに下流へ運搬されてしまう物品Ｍの個数を削減することができる。また、例えば整列個数に一致する物品Ｍが上流から運搬されてくる状況を想定すると、コンベヤ３２上の空き領域は、最下流に有る物品Ｍのさらに下流側で最も広くなる可能性が高い。したがって図１３〜図２０の例では、基準候補Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３のうち、最下流の基準候補Ｍ１から順に、基準物品Ｍａとすることができるか否かを検証する。

図１３は、最下流の基準候補Ｍ１を基準物品Ｍａと仮定した場合を示す。基準物品Ｍａは整列作業中に移動しない物品であるから、まず、最下流の基準候補Ｍ１を移動せずに他の物品Ｍｂ（図３）を基準候補Ｍ１に整列させることができるか否かを検証する。この場合、基準候補Ｍ１を整列パターンＰの中央に置くかいずれかの端に置くかで、他の物品Ｍｂの３通りの置き方を想定できる。つまり、基準候補Ｍ１の周囲に、整列パターンＰを実現するべく他の物品Ｍｂを置く４箇所の領域Ｇ１、領域Ｇ２、領域Ｇ３及び領域Ｇ４を想定でき、他の物品Ｍｂを置く領域の組み合わせとして、（Ｇ１、Ｇ２）、（Ｇ２、Ｇ３）、（Ｇ３、Ｇ４）の３通りを想定できる。図１３の例では、領域Ｇ１、Ｇ２は、物品Ｍがコンベヤ３２からはみ出すので物理的に物品Ｍｂを置けない領域である。したがって、領域Ｇ３、Ｇ４に物品Ｍを置くことができるか否かを検証すればよい。

領域Ｇ３、Ｇ４に物品Ｍｂを置くためには、領域Ｇ３、Ｇ４が完全な空き領域であることが要求される。領域Ｇ３、Ｇ４に既に他の物品Ｍｂが少なくとも部分的に重なっている場合は、そのような物品Ｍｂを先に移動させて当該領域を完全な空き領域にする必要がある。図１３の例では、基準候補Ｍ２の一部分が移動先領域Ｇ３、Ｇ４の両方に重なっており、後続する候補外の物品Ｍ４の一部分が領域Ｇ４に重なっている。したがって、先に基準候補Ｍ２を取り上げて領域Ｇ３に置き、その後に物品Ｍ４を取り上げて領域Ｇ４に置くようにすれば、物品Ｍの整列を完了できる。基準候補Ｍ２を取り上げずに先に物品Ｍ４を領域Ｇ４に移動しようとすると、物品Ｍ４と基準候補Ｍ２との間に干渉が生じる。もう１つの基準候補Ｍ３は物品Ｍ４よりも下流側に位置するが、物品Ｍ４を取り上げずに先に基準候補Ｍ３を領域Ｇ４へ移動しようとすると、基準候補Ｍ３と物品Ｍ４との間に干渉が生じる。この干渉を回避して物品Ｍの整列を完了するためには、干渉の要因である物品Ｍ４を基準候補Ｍ３よりも先に取り上げる必要がある。

図１４は、整列パターン決定部９４（干渉判定部１８）による上記した検証結果に基づき、基準候補Ｍ１を基準物品Ｍａとして整列パターンＰが生成され、ロボット１２が整列パターンＰに従って他の物品Ｍｂを基準物品Ｍａに対し整列させた状態を示す。

図１５は、整列が完了した３個の物品Ｍの物品セットＭＳと、それに後続するコンベヤ３２上の不規則配置の複数の物品Ｍとを示す。次の整列パターンＰの生成は、例えば、先の物品セットＭＳの整列が完了したときに開始することができる。前述した手順と同様に、物品セットＭＳを除いて下流側から順に３個の基準候補Ｍ１（先の整列作業における基準候補Ｍ３）、基準候補Ｍ２及び基準候補Ｍ３を選択し、どの基準候補を基準物品Ｍａとすることができるかを検証する。

図１６は、最下流の基準候補Ｍ１を基準物品Ｍａと仮定した場合を示す。図示のように、基準候補Ｍ１を基準物品Ｍａとした場合、整列パターンＰを実現するべく他の物品Ｍｂを置く２箇所の領域Ｇ１及び領域Ｇ２はいずれも、整列が完了した（つまりさらなる移動ができない）物品セットＭＳの物品Ｍと部分的に重なるので、それら領域Ｇ１、Ｇ２には他の物品Ｍｂを置けず、整列パターンＰを生成できないことが理解される。したがって、基準候補Ｍ１を基準物品Ｍａとすることはできない。

図１７は、基準候補Ｍ２を基準物品Ｍａと仮定した場合を示す。図示のように、基準候補Ｍ２を基準物品Ｍａとした場合、整列パターンＰを実現するべく他の物品Ｍｂを置く４箇所の領域Ｇ１、領域Ｇ２、領域Ｇ３及び領域Ｇ４はいずれも、２個以上の他の物品Ｍと部分的に重なるので、それら領域Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４には他の物品Ｍｂを置けず、整列パターンＰを生成できないことが理解される。したがって、基準候補Ｍ２を基準物品Ｍａとすることはできない。

図１８は、基準候補Ｍ３を基準物品Ｍａと仮定した場合を示す。図示のように、基準候補Ｍ３を基準物品Ｍａとした場合、整列パターンＰを実現するべく他の物品Ｍｂを置く４箇所の領域Ｇ１、領域Ｇ２、領域Ｇ３及び領域Ｇ４は、領域Ｇ３を除き、２個以上の他の物品Ｍと部分的に重なるか或いはコンベヤ３２からはみ出すので、それら領域Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４で整列パターンＰを生成することはできないことが理解される。したがって、基準候補Ｍ３を基準物品Ｍａとすることはできない。

このように、図１５に示す状態では基準候補Ｍ１〜Ｍ３をいずれも基準物品Ｍａとすることができないので、さらに上流の物品Ｍから他の基準候補を選択して同様の検証を行うことになる。この場合、基準候補Ｍ１〜Ｍ３を整列パターンＰに従った規則配置に置くことは困難になり、整列作業効率（歩留まり）が低下する。このような状況に対処するべく、物品整列装置３０は、以下の構成を有することができる。

物品整列装置３０においては、整列パターン決定部９４（干渉判定部１８）による干渉の判定を考慮した結果、ロボット１２が基準物品Ｍａ（上記の例では基準物品Ｍａになり得なかった基準候補Ｍ１〜Ｍ３のいずれか）に対し他の物品Ｍを整列パターンＰに従って置くことができないときに、取上げ動作生成部２０（図１）は、ロボット１２が基準物品Ｍａを含む複数の物品Ｍ（上記の例では基準候補Ｍ１〜Ｍ３）を取り上げるための、ロボット１２の例外的取上げ動作を、位置情報Ｄｐを用いて生成し、整列パターン生成部１６（図１）は、複数のパターン要素にそれぞれ対応する複数の代替パターン要素を含む代替整列パターンＰＡ（図１９）を、複数の代替パターン要素に配置可能な複数の物品Ｍ（上記の例では基準候補Ｍ１〜Ｍ３）と他の物品Ｍとの間に干渉が生じないことが予測される空き領域Ｓ（図１９）に仮想的に生成し、整列動作生成部２２（図１）は、ロボット１２が、取り上げた複数の物品Ｍを空き領域Ｓで代替整列パターンＰＡに従って互いに整列させて置くための、ロボット１２の例外的整列動作を生成するように構成される。

上記構成において、視覚センサ１４（図１）は、空き領域Ｓの位置情報及び形状情報を取得し、整列パターン生成部１６は、視覚センサ１４が取得した空き領域Ｓの位置情報及び形状情報を用いて、代替整列パターンＰＡを生成することができる。或いは、空き領域Ｓは、不規則配置の物品Ｍを置かない領域として予め定められており、整列パターン生成部１６は、予め与えられた空き領域Ｓの位置情報及び形状情報を用いて、代替整列パターンＰＡを生成する構成とすることもできる。

ロボット１２の上記した例外的動作の一例を、図１９及び図２０を参照して説明する。図１９に示す状態（図１５の状態と同一）では、例えばコンベヤ３２の図で上方に、物品Ｍが存在しない空き領域Ｓが形成されている。この空き領域Ｓは、視覚センサ１４（物品検出部９０）が有する物品Ｍの位置情報Ｄｐ及び形状情報Ｄｓや、情報管理部９２Ａが有するロボット１２の整列作業履歴に基づいて、容易に認識できる。例えば、コンベヤ３２上のロボット１２の作業領域を格子状に分割し、個々の格子を符号化して、物品Ｍが存在する場所に掛かる格子を０とし、物品Ｍが存在しない場所に掛かる格子を１とする２値化したマップを作成する。このマップにおいて、値１の格子の集合の中で、整列パターンＰに整列される物品Ｍの全体を統合した外形に相当する形状を包含し得る箇所を探し、見つかればその箇所を空き領域Ｓとすることができる。

図１９は、空き領域Ｓに生成された代替整列パターンＰＡを示す。図２０は、代替整列パターンＰＡに従って、基準物品Ｍａ（正確には基準物品Ｍａになり得なかった基準候補Ｍ１〜Ｍ３のいずれか）を含む３個の物品Ｍ（基準候補Ｍ１〜Ｍ３）を、空き領域Ｓで規則配置に整列させて置いた状態を示す。

図１９及び図２０に破線（仮想線）Ｌで区画して示すように、空き領域Ｓが、不規則配置の物品Ｍを置かない領域として予め定められる構成では、前述した例外作業でない通常の整列作業においても空き領域Ｓには物品Ｍを整列させないように設定することで、例外作業に備えて空き領域Ｓを確保することができる。これにより、図１５に示すような状況が生じた場合に直ちに、空き領域Ｓに代替整列パターンＰＡを生成することができる。

再び図１２を参照して、制御装置４０Ａ、４０Ｂによる各種処理を説明する。整列パターン決定部９４は、上記手順によってコンベヤ３２上に生成された整列パターンＰのパターン座標系の位置及び姿勢の情報と、整列パターンＰに従って不規則配置から規則配置に置き直す複数の物品Ｍ及びそれら物品Ｍの移動順序の情報を、情報管理部９２Ａに送る。代替整列パターンＰＡを用いる場合は、整列パターン決定部９４は、上記手順によってコンベヤ３２上に生成された代替整列パターンＰＡのパターン座標系の位置及び姿勢の情報と、代替整列パターンＰＡに従って不規則配置から規則配置に置き直す複数の物品Ｍ及びそれら物品Ｍの移動順序の情報と、代替整列パターンＰＡの位置情報及び代替整列パターンＰＡを生成した瞬間にコンベヤセンサ３４が取得する運搬動作情報とを、情報管理部９２Ａに送る。情報管理部９２Ａは、整列パターン決定部９４から受け取ったパターン座標系の位置及び姿勢の情報と、予め整列フォーム設定部８８Ａで設定された整列フォームにおける個々のパターン要素の位置又は位置及び姿勢の情報とから、整列パターンＰにおける個々のパターン要素の位置又は位置及び姿勢を求める。

上記実施形態では、整列パターンＰにおけるパターン要素の位置又は位置及び姿勢、並びに整列パターンＰに従って不規則配置から規則配置に置き直す物品の位置又は位置及び姿勢は、カメラ３６に定義されるカメラ座標系の値として与えられる。この構成では、カメラ座標系とロボット１２の動作の基準となるロボット座標系との相対位置関係を予め求めておくことにより、公知の座標変換計算によってカメラ座標系の値をロボット座標系における値に変換できる。また、ロボット座標系が第１及び第２の制御装置４０Ａ、４０Ｂで共有されていれば、整列パターンＰにおけるパターン要素の位置又は位置及び姿勢、並びに整列パターンＰに従って置き直す物品Ｍの位置又は位置及び姿勢の情報を、第１及び第２のロボット１２Ａ、１２Ｂで共通して使用することができる。例えば、視覚センサ１４が物品Ｍの位置又は位置及び姿勢の情報を一旦取得すれば、第１及び第２の制御装置４０Ａ、４０Ｂは、それぞれに接続されている第１及び第２のロボット１２Ａ、１２Ｂを制御して、物品Ｍの取上げ動作及び整列動作を実行させることができる。その目的で、情報管理部９２Ａは、整列パターンＰにおけるパターン要素の位置又は位置及び姿勢、並びに整列パターンＰに従って置き直す物品Ｍの位置又は位置及び姿勢の情報を、第２の制御装置４０Ｂの情報管理部９２Ｂに転送できる。

第１及び第２のロボット１２Ａ、１２Ｂの作業割合等の作業内容は、第１及び第２の制御装置４０Ａ、４０Ｂのいずれかの作業内容設定部９６Ａ、９６Ｂで予め設定でき、それら作業内容設定部９６Ａ、９６Ｂで共有できる。例えば、第１のロボット１２Ａと第２のロボット１２Ｂとの作業割合が１：１に設定されている場合、図１３〜図２０の事例では、第１のロボット１２Ａが基準候補Ｍ２を取り上げて領域Ｇ３に置くとともに候補外の物品Ｍ４を取り上げて領域Ｇ４に置いて整列パターンＰに従う物品整列を完成させ、第２のロボット１２Ｂが次の整列パターンＰに従う物品整列を完成させる、というように、第１及び第２のロボット１２Ａ、１２Ｂが交互的に整列作業を実行する。つまりこの場合、１つの整列パターンＰに従う物品整列の完成を、１台のロボット１２が専ら担うことになる。

図２１は、第１の制御装置４０Ａの整列パターン決定部９４が、整列パターンＰを順次決定して情報管理部９２Ａに出力する処理フローを示す。ステップＳ２００で、整列パターン決定部９４は、不規則配置に置かれた複数の物品ＭからＮ個の基準候補を選択する。前述したようにＮは１以上の任意の値である。次に、例えば最下流の基準候補から順に１，２，…，Ｎと番号付けし、下記のように、１番の基準候補から順番に、基準物品Ｍａになり得るか否かを検証する。すなわち、ステップＳ２０１で、基準候補に付された番号を示す変数ｋを設定して１とする。ステップＳ２０２で、ｋが予め設定した基準候補の数（＝Ｎ）を超えていないか否かを判断する。ｋがＮを超えている場合には、基準物品Ｍａになり得る基準候補が無いと判断し、コンベヤ３２上の空き領域Ｓに代替整列パターンＰＡを生成（ステップＳ２０７）して、代替整列パターンＰＡを出力することで処理を終了する（ステップＳ２０５）。ｋがＮを超えていない場合には、ｋの値に対応する基準候補を選択し（ステップＳ２０３）、当該基準候補を基準物品Ｍａとしたときに生成可能な幾つかの整列パターンＰを仮に生成しながら、物品同士の干渉を回避してそれら整列パターンＰに従う整列を完了できるか否かを検証する（ステップＳ２０４）。そのような整列作業が可能な整列パターンＰが見つかれば、その整列パターンＰを出力することで処理を終了する（ステップＳ２０５）。

図２２は、第１の制御装置４０Ａの情報管理部９２Ａが、次に処理する物品Ｍの情報を選択し、作業実行部９８Ａに当該物品Ｍの情報を出力する処理フローを示す。ステップＳ３００で、情報管理部９２Ａは、次に整列作業を行う整列パターンＰの情報と、当該整列パターンＰに従って移動する物品Ｍ及びその移動順序の情報とを、整列パターン決定部９４から受け取る。情報管理部９２Ａは、第１のロボット１２Ａの作業領域を通過した物品Ｍの数（通過物品数）と、それら物品Ｍのうちで第１のロボット１２Ａが整列作業を行った物品Ｍの数（作業物品数）と、通過物品数のうち基準物品Ｍａとされたために移動しなかった物品Ｍの数（不動物品数）とを記録している。作業内容設定部９６Ａでは、第１のロボット１２Ａと第２のロボット１２Ｂとの作業割合が予め設定されている。情報管理部９２Ａは、次の整列パターンＰに従って最初に移動される物品Ｍに着目し、通過物品数と不動物品数との差（通過物品数−不動物品数）に対する作業物品数の割合を、予め定めた作業割合と比較する。

ここで、１つの整列パターンＰに従う物品整列を１台のロボット１２が完成させることを前提とすると、次の整列パターンＰに従って最初に移動しようとする着目物品Ｍを第１のロボット１２Ａが移動しない場合には、整列パターン決定部９４が決定した物品移動順序において着目物品Ｍの後に移動するべき物品Ｍも、第１のロボット１２Ａは移動しないことになる。そこで上記比較に際しては、実際に第１のロボット１２Ａの作業領域を通過した物品Ｍの数に、次の整列パターンＰのために移動を要する物品Ｍｂの数を加えたものを、通過物品数として扱う。比較の結果、作業割合を超えていないと判断された場合に、第１のロボット１２Ａの移動対象物品として着目物品Ｍを選択し、整列パターンＰに従う物品整列を完成するまで第１のロボット１２Ａが整列作業を行う。他方、第１のロボット１２Ａが着目物品Ｍを移動しなくとも作業割合を超えると判断された場合には、着目物品Ｍを第１のロボット１２Ａの移動対象物品としては選択しないようにする。第１のロボット１２Ａが整列パターンＰに従う物品整列を完成したら、次に移動すべき物品Ｍに着目し、再度上記の比較を行う。

例えば、第１及び第２のロボット１２Ａ、１２Ｂの作業割合が１：０と設定された場合、内部的には（つまり情報管理部９２Ａの処理としては）通過物品数と不動物品数との差に対する作業物品数の割合を１：１とし、その結果、第１のロボット１２Ａはその動作能力の限界まで整列作業を行う。そして第２のロボット１２Ｂは、第１のロボット１２Ａの動作能力を超えた物品Ｍと、当該物品Ｍと同じ整列パターンＰに属し当該物品Ｍよりも後の移動順序の物品Ｍとに対し、整列作業を行う。また、第１及び第２のロボット１２Ａ、１２Ｂの作業割合が１：１と設定された場合、内部的には通過物品数と不動物品数との差に対する作業物品数の割合を２：１とし、その結果、第１のロボット１２Ａと第２のロボット１２Ｂとは同じ割合で整列作業を行う。

ステップＳ３０１で、情報管理部９２Ａは、選択した物品Ｍの情報を、対応するパターン要素の情報と共に作業実行部９８Ａに出力する。作業実行部９８Ａは、選択した物品Ｍを対応のパターン要素の位置に移動するように、第１のロボット１２Ａを制御する。移動が完了した時点で、当該整列パターンＰのパターン要素の情報として作業完了フラグがセットされる。

図２３は、情報管理部９２Ａが図２２で示した処理とは別に定期的に実行する処理フローを示す。ステップＳ４０２で、情報管理部９２Ａは、視覚センサ１４が物品Ｍを撮像した瞬間のコンベヤセンサ３４の値（運搬動作情報Ｄｍ）と現在のコンベヤセンサ３４の値（運搬動作情報Ｄｍ）との差に基づき、物品Ｍの現在位置を更新する。ステップＳ４０３で、物品Ｍの現在位置が予め定めた第１のロボット１２Ａの作業領域の外に出たと判断された場合、ステップＳ４０４で、当該物品Ｍの位置又は位置及び姿勢の情報並びに撮像時のコンベヤセンサ３４の値が、情報管理部９２Ａから、第２の制御装置４０Ｂの情報管理部９２Ｂに転送される。これらの処理を、全ての物品Ｍ（ｍ個）に対し順次実行する（ステップＳ４００、Ｓ４０１、Ｓ４０５）。

情報管理部９２Ａは、同様にして、生成した整列パターンＰの各パターン要素の現在位置を更新する（ステップＳ４０８）。ステップＳ４０９で、生成した整列パターンＰの最上流側のパターン要素が予め定めた第１のロボット１２Ａの作業領域の外に出たと判断された場合、ステップＳ４１０で、当該整列パターンＰの全てのパターン要素の位置又は位置及び姿勢の情報、当該整列パターンＰにおける基準物品Ｍａの撮像時のコンベヤセンサ３４の値、当該整列パターンＰのパターン要素の物品移動順、各パターン要素と物品Ｍとを対応付ける情報、並びに作業完了フラグが、情報管理部９２Ａから、第２の制御装置４０Ｂの情報管理部９２Ｂに転送される。これらの処理を、全ての整列パターンＰ（ｐ個）に対し順次実行する（ステップＳ４０６、Ｓ４０７、Ｓ４１１）。第２の制御装置４０Ｂの情報管理部９２Ｂは、これら情報を第１の制御装置４０Ａの情報管理部９２Ａから受け取った後、情報管理部９２Ａの処理に準じた処理を行う。

上記構成を有する物品整列装置３０は、コンベヤ３２上に不規則配置で置かれた複数の物品Ｍをロボット１２（第１のロボット１２Ａ、第２のロボット１２Ｂ）がコンベヤ３２上で規則配置に整列させる技術において、物品整列装置１０に関して述べた効果と同等の効果を奏する。また物品整列装置３０は、ロボット１２（第１のロボット１２Ａ、第２のロボット１２Ｂ）がコンベヤ３２の運搬動作に追従して動作するように構成することにより、ロボット１２（第１のロボット１２Ａ、第２のロボット１２Ｂ）の作業領域を拡大することなく、物品Ｍの整列作業効率を向上できる。しかしこれに限定されず、コンベヤ３２が停止した状態で、ロボット１２（第１のロボット１２Ａ、第２のロボット１２Ｂ）が物品Ｍの取上げ動作及び整列動作の少なくとも一方を実行することもできる。なお、物品整列装置３０が有するロボット１２及びその制御装置４０の台数は、２台に限定されず、１台又は３台以上であっても良い。

図２４は、本発明の他の態様に係る物品移送システム１００の一実施形態を示す。物品移送システム１００は、前述した物品整列装置３０を備えている。以下、物品整列装置３０の構成要素に対応する構成要素は、共通する符号を付してその詳細な説明を省略する。

物品移送システム１００は、物品整列装置３０と、複数の物品Ｍを互いに整列した規則配置で運搬する運搬装置１０２と、物品整列装置３０により規則配置に整列された複数の物品Ｍを一括把持して運搬装置１０２に移送する移送ロボット１０４とを備える。物品移送システム１００はまた、移送ロボット１０４を制御する制御装置１０６を備える。制御装置１０６と、物品整列装置３０の第１の制御装置４０Ａ及び第２の制御装置４０Ｂとは、ネットワークハブ８４及び有線の通信ケーブル８６を介して、相互にデータを通信することができる。

運搬装置１０２は、規則配置に整列した複数の物品Ｍを載置するトレイ１０８を支持して一方向（図で矢印β方向）へ運搬可能な公知の搬送部材と、搬送部材を連続的又は断続的に駆動する公知の駆動機構とを有するコンベヤとして構成できる。図示実施形態では、運搬装置１０２の物品運搬方向βは、物品整列装置３０が有するコンベヤ３２の物品運搬方向αに直交する方向である。運搬装置１０２には、搬送部材又は駆動機構の位置や速度を検出可能なコンベヤセンサ（例えばエンコーダ）１１０が付設される。コンベヤセンサ１１０が取得した運搬装置１０２の運搬動作情報は、制御装置１０６に入力される。制御装置１０６は、第１及び第２の制御装置４０Ａ、４０Ｂと通信して、第１及び第２のロボット１２Ａ、１２Ｂがコンベヤ３２上のどこに物品Ｍを整列したかを知ることができる。また制御装置１０６は、第１の制御装置４０Ａと通信して、コンベヤセンサ３４の値を知ることができる。これらの情報から、制御装置１０６に接続された移送ロボット１０４は、コンベヤ３２上に整列された物品Ｍを、コンベヤ３２に追従しながら一括で把持する。把持した後、移送ロボット１０４は、例えば運搬装置１０２に付設される光電管センサ１１２で検知したトレイ１０８上に、コンベヤセンサ１１０が取得した運搬動作情報を用いて、運搬装置１０２に追従しながら、一括把持した物品Ｍを置く。図示の例では、トレイ１０８には６個の物品Ｍを載置でき、移送ロボット１０４は６個の物品Ｍを把持できるハンド（図示せず）を装備したものとする。このハンドは、３個の物品Ｍを同時に一括して把持できる構成を有する。移送ロボット１０４は、コンベヤ３２上に整列された３個１組の物品Ｍ（物品セットＭＳ）を２組分把持した後、それら物品セットＭＳをトレイ１０８に置く。

移送ロボット１０４が把持できる物品Ｍの総個数を、規則配置に整列した物品Ｍの個数の自然数倍に設定すれば、移送ロボット１０４は、この倍数に相当する回数の把持動作を行うことで、１以上の物品セットＭＳを１回の移送動作で運搬装置１０２に移送することができる。しかしこれに限定されず、移送ロボット１０４は、規則配置に整列した物品Ｍの個数以上の個数の物品Ｍを把持できるものであればよい。例えば、移送ロボット１０４が整列個数プラス１個の物品Ｍを把持できる場合、移送ロボット１０４は、コンベヤ３２上で整列している１組の物品セットＭＳを一括把持する把持動作と、コンベヤ３２上で整列している他の１組の物品セットＭＳのうちの１つの物品Ｍを把持する把持動作とを行った後、整列個数プラス１個の物品Ｍを運搬装置１０２に移送することができる。

制御装置１０６は、前述した制御装置１２のハードウェア構成（図１０又は図１１）に準ずるハードウェア構成を有する。但し制御装置１０６は、カメラ３６が接続されないので画像処理部４４を備えないものとなる。制御装置１０６はさらに、Ｉ／Ｏインタフェース６６を介して光電管センサ１１２と接続され、光電管センサ１１２から情報を受け取ることができる。

図２５は、第１の制御装置４０Ａ、第２の制御装置４０Ｂ及び制御装置１０６における、物品Ｍ及び整列パターンＰに関する情報を取り扱う処理の単位を、機能ブロック図で示す。図中の矢印は、物品Ｍ、物品Ｍを載置するトレイ及び整列パターンＰに関する情報の流れを示す。

図２５に示すように、制御装置１０６は、第１及び第２の制御装置４０Ａ、４０Ｂの整列フォーム設定部８８Ａ、８８Ｂ、情報管理部９２Ａ、９２Ｂ、作業内容設定部９６Ａ、９６Ｂ及び作業実行部９８Ａ、９８Ｂに、それぞれ対応する整列フォーム設定部８８Ｃ、情報管理部９２Ｃ、作業内容設定部９６Ｃ及び作業実行部９８Ｃを有する。整列フォーム設定部８８Ａ、８８Ｂ、８８Ｃのいずれかにおいて、前述した整列フォームを設定することができる。いずれかの整列フォーム設定部８８Ａ、８８Ｂ、８８Ｃで定義した整列フォームのパターン要素のデータを、通信により他の整列フォーム設定部８８Ａ、８８Ｂ、８８Ｃに送ることで、他の整列フォーム設定部８８Ａ、８８Ｂ、８８Ｃにおいても整列フォームのパターン要素が定義される。

制御装置１０６はさらに、運搬装置１０２上のトレイ１０８の検出動作を実行するトレイ検出部１１４を有する。移送ロボット１０４は、２組の整列された物品Ｍを連続して把持した後に、トレイ検出部１１４が検出したトレイ１０８に一括して置く動作を行う。トレイ検出部１１４は、光電管センサ１１２からの入力をトリガとしてトレイ１０８を検知する。トレイ１０８を検知すると、トレイ検出部１１４は、検知した瞬間の運搬装置１０２のコンベヤセンサ１１０の値の情報を、情報管理部９２Ｃに転送する。情報管理部９２Ｃは、光電管センサ１１２の位置や運搬装置１０２の進行方向を移送ロボット１０４のロボット座標系と予め関連付けておくことで、トレイ検出部１１４から受け取ったトレイ検知の瞬間のコンベヤセンサ１１０の値を用いて、トレイ１０８の位置をロボット座標系で認識できる。また情報管理部９２Ｃは、第２の制御装置４０Ｂの情報管理部９２Ｂから、整列パターンＰのパターン要素の位置又は位置及び姿勢の値を得ることができる。これらの情報を用いて、移送ロボット１０４は、上記した物品Ｍの一括把持及び移送動作を実行できる。

移送ロボット１０４が何組の整列された物品Ｍをコンベヤ３２から取り上げて運搬装置１０２上のトレイ１０８に置くか等の、移送ロボット１０４の作業内容は、作業内容設定部９６Ｃで予め設定できる。或いは、移送ロボット１０４の作業内容を、第１及び第２の制御装置４０Ａ、４０Ｂのいずれかの作業内容設定部９６Ａ、９６Ｂで設定し、作業内容設定部９６Ａ、９６Ｂ、９６Ｃで共有することもできる。

図２６は、制御装置１０６の情報管理部９２Ｃが、第２の制御装置４０Ｂの情報管理部９２Ｂから情報を受信したときの処理フローを示す。ステップＳ５００で、情報管理部９２Ｃは、第２の制御装置４０Ｂの情報管理部９２Ｂから、物品Ｍの位置又は位置及び姿勢の情報、物品撮像時のコンベヤセンサ３４の値、整列パターンＰの各パターン要素の位置又は位置及び姿勢の情報、当該整列パターンＰのパターン要素の物品移動順、各パターン要素と物品Ｍとを対応付ける情報、当該整列パターンＰにおける基準物品Ｍａの撮像時のコンベヤセンサ３４の値、並びに作業完了フラグを受信する。ステップＳ５０１で、情報管理部９２Ｃは、全てのパターン要素について作業完了フラグがセットされている完成された整列パターンＰの代表的な（例えば図３のパターン要素Ｐ１の）位置又は位置及び姿勢の情報を、作業実行部９８Ｃに送る。作業実行部９８Ｃは、情報管理部９２Ｃから受信した情報に基づき、完成した整列パターンＰに従って整列した物品Ｍを一括で把持する。作業内容設定部９６Ｃでは、何組の物品セットＭＳを連続して一括把持するかが予め指定されており、作業実行部９８Ｃは、指定された回数だけ一括把持を繰り返す。移送ロボット１０４は、一括把持した物品Ｍを、トレイ検出部１１４で検出したトレイ１０８に一括で置く。

上記構成を有する物品移送システム１００によれば、物品整列装置３０によってコンベヤ３２上で規則配置に整列された所定（つまり整列フォームで定められた）個数の物品Ｍを、整列した物品セットＭＳの状態で、移送ロボット１０４が一括把持して運搬装置１０２に移送できる。複数の物品Ｍを互いに整列した規則配置で運搬することが運搬装置１０２に要求されるシステム構成において、移送ロボット１０４自体は物品Ｍの整列機能を有する必要が無いので、移送作業の効率を向上させることができる。また、整列した所定個数の物品Ｍを一括把持できるハンドを装備できるものであれば、汎用的構造の移送ロボット１０４を使用することができる。

他方、物品移送システム１００に装備される第１及び第２のロボット１２Ａ、１２Ｂは、前述した物品整列作業を専ら実行するものであって、規則配置に整列した物品Ｍを運搬装置１０２に移送する機能を有する必要が無い。したがって、第１及び第２のロボット１２Ａ、１２Ｂの作業領域を物品整列のための作業領域に限定することができ、第１及び第２のロボット１２Ａ、１２Ｂとして、移送ロボット１０４に比べて小型のロボットを使用できる。

また物品移送システム１００は、物品整列専用のロボット１２（第１及び第２のロボット１２Ａ、１２Ｂ）と物品移送専用の移送ロボット１０４とを備えるから、コンベヤ３２と運搬装置１０２との相対的配置を自由に設定することができる。例えばコンベヤ３２から運搬装置１０２への物品移送作業を複数のロボットが分担して実行するシステム構成では、コンベヤ３２と運搬装置１０２とを並列に配置して両者の間で複数のロボットが移送作業を実行する構成が望ましい。これに対し、物品移送システム１００では、図示のようにコンベヤ３２と運搬装置１０２とが互いに直交する方向へ物品を運搬する配置関係を有していても、移送ロボット１０４が物品移送作業を円滑に実行できる。

また、移送ロボット１０４がコンベヤ３２及び運搬装置１０２のそれぞれの運搬動作に追従して動作するように構成することにより、移送ロボット１０４の作業領域を拡大することなく、物品Ｍの移送作業効率を向上できる。しかしこれに限定されず、コンベヤ３２又は運搬装置１０２が停止した状態で、移送ロボット１０４が物品Ｍの移送作業を実行することもできる。また物品移送システム１００は、コンベヤ３２を有する物品整列装置３０の代わりに、コンベヤを有さない物品整列装置を備えることもできる。なお、物品移送システム１００が有する移送ロボット１０４及びその制御装置１０６の台数は、１台に限定されず、２台以上であっても良い。

このように、物品移送システム１００によれば、移送ロボット１０４の汎用化及び物品整列用のロボット１２の小型化によりシステム構築コストを削減でき、また、コンベヤやロボット等のシステム構成要素の相対的配置の設計自由度を高めることができる。

物品移送システム１００が奏する上記した効果は、物品整列装置３０の代わりに、一般的な物品整列作業を実行する物品整列装置を備えるシステム構成においても、同様に奏される。一般的な物品整列作業を実行する物品整列装置としては、例えば、図１９及び図２０に示す空き領域Ｓの代替整列パターンＰＡを常時の整列パターンＰとして物品整列作業を実行するものを採用できる。この物品整列作業では、基準物品Ｍａを選定する作業が不要であり、コンベヤ３２に不規則配置で置かれた複数の物品Ｍの全てを空き領域Ｓに順次移動して、常時の整列パターンＰに従う規則配置に整列させる。このような物品移送システムの一実施形態は、図２７に示す下記の構成を具備することができる。

不規則配置で置かれた複数の物品Ｍを規則配置に整列させた後に移送する物品移送システム２００であって、
物品Ｍを運搬するコンベヤ２０２と、
コンベヤ２０２の運搬動作情報Ｄｍを取得するコンベヤセンサ２０４と、
コンベヤ２０２に不規則配置で置かれた複数の物品Ｍをコンベヤ２０２の上で整列させる整列ロボット２０６と、
コンベヤ２０２に不規則配置で置かれた複数の物品Ｍのそれぞれの位置情報Ｄｐを取得する視覚センサ２０８と、
それぞれが物品Ｍの位置を表す複数のパターン要素を予め定めた規則配置で有する整列パターンＰを、位置情報Ｄｐ及び運搬動作情報Ｄｍを用いてコンベヤ２０２の上に生成する整列パターン生成部２１０と、
整列ロボット２０６がコンベヤ２０２から物品Ｍを取り上げるための、整列ロボット２０６の取上げ動作を、位置情報Ｄｐ及び運搬動作情報Ｄｍを用いて生成する取上げ動作生成部２１２と、
整列ロボット２０６が、コンベヤ２０２から取り上げた物品Ｍをコンベヤ２０２の上で整列パターンＰに従って置くための、整列ロボット２０６の整列動作を、運搬動作情報Ｄｍを用いて生成する整列動作生成部２１４と、
整列ロボット２０６の取上げ動作及び整列動作を制御する整列ロボット制御部２１６と、
複数の物品Ｍを互いに整列した規則配置で運搬する運搬装置２１８と、
整列ロボット２０６によりコンベヤ２０２の上で規則配置に整列された複数の物品Ｍを一括把持して運搬装置２１８に移送する移送ロボット２２０と、
移送ロボット２２０が、コンベヤ２０２の上で規則配置に整列された複数の物品Ｍを一括把持してコンベヤ２０２から取り上げるための、移送ロボット２２０の一括把持動作を、整列ロボット制御部２１６による整列動作制御情報Ｄｃを用いて生成する一括把持動作生成部２２２（図２５の作業内容設定部９６Ｃに相当）と、
移送ロボット２２０の一括把持動作を制御する移送ロボット制御部２２４と、
を具備する物品移送システム２００。

図２８は、本発明の他の態様に係る物品整列装置１２０の構成を機能ブロック図で示す。物品整列装置１２０は、不規則配置で置かれた複数の物品Ｍを、ロボット１２が規則配置に整列させるものである。物品整列装置１２０は特に、前述した物品整列装置１０が実現する二次元的な規則配置に代えて、複数の物品Ｍを互いに重なり合う三次元的な規則配置に整列させることができるものであり、その目的で、干渉判定部１８を備えないものとなっている。物品整列装置１２０は、干渉判定部１８を備えないことを除き、物品整列装置１０と実質的に同様の構成を有する。以下、物品整列装置１０の構成要素に対応する構成要素は、共通する符号を付してその詳細な説明を省略する。

物品整列装置１２０は、物品Ｍを把持するロボット１２と、不規則配置で置かれた複数の物品Ｍのそれぞれの位置情報Ｄｐを取得する視覚センサ１４と、それぞれが物品Ｍの位置を表す複数のパターン要素を予め定めた規則配置で有する整列パターンＰを、それらパターン要素のいずれか１つの第１パターン要素が、不規則配置で置かれた複数の物品Ｍのいずれか１つの基準物品Ｍａの位置に整合するように、位置情報Ｄｐを用いて仮想的に生成する整列パターン生成部１６と、ロボット１２が基準物品Ｍａを除く物品Ｍｂを取り上げるための、ロボット１２の取上げ動作を、位置情報Ｄｐを用いて生成する取上げ動作生成部２０と、ロボット１２が、取り上げた物品Ｍｂを整列パターンＰに従って基準物品Ｍａに対し整列させて置くための、ロボット１２の整列動作を生成する整列動作生成部２２と、ロボット１２の取上げ動作及び整列動作を制御するロボット制御部２４とを備えて構成される。

物品Ｍは、様々な形状及び寸法を有することができる。不規則配置で置かれた複数の物品Ｍは、様々な形状や寸法を有するものが混在していてもよいし、全てが同一形状及び同一寸法を有していてもよい。不規則配置とは、特定の形態に並べることが何ら意図されず無作為に置かれた配置であって、複数の物品Ｍを真上から見たときの二次元的広がり（例えば視覚センサ１４が取得する画像）の中で個々の物品Ｍが多様な位置や姿勢を呈する配置を意味する。これに対し、物品整列装置１２０が実現する規則配置とは、上記二次元的広がりに対して、複数の物品Ｍが第３の次元（すなわち高さ方向）における特定の規則に従って互いに重なり合う配置を意味する。規則配置において、個々の物品Ｍの姿勢（すなわち向き）は同一であっても異なっていてもよい。

物品整列装置１２０の整列パターン生成部１６は、物品整列装置１０の整列パターン生成部１６と同様に、複数のパターン要素の各々が予め定めたパターン座標系における座標値で定義された整列フォームに基づいて、整列パターンＰを生成することができる。ロボット１２は、生成された整列パターンＰに従って、不規則配置で置かれた複数の物品Ｍを、互いに重なり合う規則配置に置き直すように動作する。このとき物品整列装置１２０では、不規則配置で置かれた複数の物品Ｍのいずれか１つを基準物品Ｍａ（図２８）と見なして、ロボット１２は、この基準物品Ｍａを移動させることなく、他の物品Ｍｂ（図２８）を基準物品Ｍａに対し重なり合った状態に整列させて置くように動作する。

図２９は、物品整列装置１２０の整列パターン生成部１６が生成する整列パターンＰの一例を模式的に示す。図２９に示す整列パターンＰは、ロボット１２が３個の物品Ｍを、互いに同一の姿勢で３段に積み重ねた状態に整列させるための構成を有する。図２９（ａ）に示すように、整列パターンＰの生成に用いられる整列フォームでは、三次元のパターン座標系２６′においてパターン要素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３がそれぞれ、座標値（０，０，０）、（０，０，Ｚ１）、（０，０，Ｚ２）及び相対回転角度Ｒ（０°、０°、０°）で定義されている。図２９（ｂ）は、このように定義されたパターン要素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を有する整列パターンＰを、パターン座標系２６′の座標軸Ｘ及び座標軸Ｙと共に示す。また図２９（ｃ）は、このように定義されたパターン要素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を有する整列パターンＰを、パターン座標系２６′の座標軸Ｘ及び座標軸Ｚと共に示す。ロボット１２は、図２９（ｂ）、（ｃ）の整列パターンＰに従って、不規則配置で置かれた３個の物品Ｍを、図２９（ｂ）、（ｃ）に示すように互いに同心かつ同一姿勢で積み重なる規則配置に置き直す。図示の例では、物品Ｍの二次元的外形（円形）における幾何学的中心点をパターン要素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に位置合わせすることで、３個の物品Ｍが規則配置に置かれている。

物品整列装置１２０では、複数の物品Ｍを規則配置に整列させるときに各物品Ｍの姿勢を考慮しない構成とすることもできる。この構成では、整列パターン生成部１６が生成する整列パターンＰは、整列フォームにおいて各パターン要素の相対回転角度Ｒが設定されないものとなる。

図２９の例においても、不規則配置で置かれた複数の物品Ｍのいずれか１つの基準物品Ｍａの位置（パターン要素の相対回転角度Ｒが指定される場合は位置及び姿勢）に、整列フォームで定義された複数のパターン要素のいずれか１つの第１パターン要素を整合させることで、整列フォームで定義された他の第２パターン要素が、第１パターン要素に対し規則配置（積み重ね状態）に整列して、整列パターンＰが生成される。ロボット１２は、この整列パターンＰに従い、他の物品Ｍｂを第２パターン要素に整合させて置く。これにより複数個の物品Ｍが、整列パターンＰに従って規則配置（積み重ね状態）に整列する。

整列フォームで用いるパターン座標系２６′は、任意の位置に任意の姿勢で設定できる。個々のパターン要素を定義する座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）及び相対回転角度Ｒは、パターン座標系２６′の位置及び姿勢に応じた値となる。物品整列装置１２０では、複数の物品Ｍを規則配置に整列させて置く現場に、既に置かれている基準物品Ｍａを基準として前述したように整列パターンＰを生成することで、同現場における整列パターンＰのパターン座標系の位置及び姿勢が取得される。整列フォームで用いたパターン座標系２６′を、生成された整列パターンＰのパターン座標系に変換することで、現場におけるパターン要素（したがって物品Ｍ）の現実の（或いはロボット座標系における）位置（相対回転角度Ｒが指定される場合は位置及び姿勢）が決まる。

物品整列装置１２０では、整列パターン生成部１６は、現場で整列パターンＰを生成する際に、物品Ｍ同士の干渉を考慮することなく、不規則配置で置かれた複数の物品Ｍのいずれか１つを適当に選択して基準物品Ｍａとすることができる。また物品整列装置１２０では、取上げ動作生成部２０は、物品Ｍ同士の干渉を考慮することなく、ロボット１２が、不規則配置で置かれた複数の物品Ｍから基準物品Ｍａ以外の任意の物品Ｍｂを適当に選択して取り上げるように、取上げ動作を生成することができる。また物品整列装置１２０では、整列動作生成部２２は、物品Ｍ同士の干渉を考慮することなく、ロボット１２が、取り上げた物品Ｍｂを基準物品Ｍａに対し適当な順序で積み重ねるように、整列動作を生成することができる。物品整列装置１２０では、ロボット制御部２４は、取上げ動作生成部２０が生成した取上げ動作及び整列動作生成部２２が生成した整列動作を制御して、ロボット１２を適宜に動作させることにより、基準物品Ｍａを含む複数の物品Ｍを規則配置に効率的に整列させることができる。

上記構成を有する物品整列装置１２０によれば、不規則配置で置かれた複数の物品Ｍのいずれか１つを基準物品Ｍａと見なして現場で整列パターンＰを生成し、ロボット１２がこの整列パターンＰに従い、基準物品Ｍａを移動させることなく、他の物品Ｍｂを基準物品Ｍａに対し整列させて置くように動作することで、複数の物品Ｍを規則配置に整列させることができる。したがって、１つの物品Ｍを不規則配置から規則配置に置き直す作業をロボット１２の単位作業としたときに、単位作業の回数よりも１個多い個数の物品Ｍを整列させることができ、以て、単位作業の集合である整列作業の効率を向上させることができる。また、物品Ｍを把持して取上げ動作及び整列動作を実行できるものであれば、ハンド等のエンドエフェクタを含めて汎用的構造のロボット１２を使用することができる。

上記した物品整列装置１２０の構成は、本発明の他の態様による物品整列方法として記述できる。この物品整列方法は、不規則配置で置かれた複数の物品Ｍを、ロボット１２により規則配置に整列させる物品整列方法であって、不規則配置で置かれた複数の物品Ｍのそれぞれの位置情報Ｄｐを取得するステップと、それぞれが物品Ｍの位置を表す複数のパターン要素を予め定めた規則配置で有する整列パターンＰを、それらパターン要素のいずれか１つの第１パターン要素が、不規則配置で置かれた複数の物品Ｍのいずれか１つの基準物品Ｍａの位置に整合するように、位置情報Ｄｐを用いて仮想的に生成するステップと、ロボット１２が基準物品Ｍａを除く物品Ｍを取り上げるための、ロボット１２の取上げ動作を、位置情報Ｄｐを用いて生成するステップと、ロボット１２が、取り上げた物品Ｍｂを整列パターンＰに従って基準物品Ｍａに対し整列させて置くための、ロボット１２の整列動作を生成するステップと、ロボット１２の取上げ動作及び整列動作を制御して、基準物品Ｍａを含む複数の物品Ｍを規則配置に整列させるステップとを有する。

図９に示す物品整列装置３０は、物品整列装置１０の基本的構成の代わりに、物品整列装置１２０の基本的構成を有することができる。この場合、物品整列装置３０が備える制御装置４０（第１の制御装置４０Ａ及び第２の制御装置４０Ｂ）は、干渉判定部１８の機能を有さないことを除き、図１０及び図１１に示すハードウェア構成に準ずるハードウェア構成、並びに図１２の機能ブロック図に準ずる機能を有することができる。物品整列装置１２０の基本的構成を有する物品整列装置３０は、互いに独立して動作する第１のロボット１２Ａ及び第２のロボット１２Ｂが、コンベヤ３２上に不規則配置で置かれた複数の物品Ｍを、コンベヤ３２上で互いに積み重なる規則配置に整列させるものとなる。

また、図２４に示す物品移送システム１００は、物品整列装置１２０の基本的構成を有する物品整列装置３０を備えることができる。この物品移送システム１００は、物品整列装置３０によってコンベヤ３２上で互いに積み重なる規則配置に整列された所定（つまり整列フォームで定められた）個数の物品Ｍを、積み重なった物品セットの状態で、移送ロボット１０４が一括把持して運搬装置１０２に移送するものとなる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、例えば、物品整列装置が有するロボット及びその制御装置の台数や、物品移送システムが有する移送ロボット及びその制御装置の台数は、上記実施形態の台数に限定されない。

１０ 物品整列装置
１２ ロボット
１２Ａ 第１の機構部（第１のロボット）
１２Ｂ 第２の機構部（第２のロボット）
１４、２０８ 視覚センサ
１６、２１０ 整列パターン生成部
１８ 干渉判定部
２０、２１２ 取上げ動作生成部
２２、２１４ 整列動作生成部
２４ ロボット制御部
３０ 物品整列装置
３２、２０２ コンベヤ
３４、２０４ コンベヤセンサ
３６ カメラ
４０ 制御装置
１００、２００ 物品移送システム
１０２、２１８ 運搬装置
１０４、２２０ 移送ロボット
１０６ 制御装置
１２０ 物品整列装置
２０６ 整列ロボット
２１６ 整列ロボット制御部
２２２ 一括把持動作生成部
２２４ 移送ロボット制御部

Claims (15)

1. 不規則配置で置かれた複数の物品を規則配置に整列させる物品整列装置であって、
   物品を把持するロボットと、
   不規則配置で置かれた複数の物品のそれぞれの位置情報を取得する視覚センサと、
   それぞれが物品の位置を表す複数のパターン要素を予め定めた規則配置で有する整列パターンを、それらパターン要素のいずれか１つの第１パターン要素が、不規則配置で置かれた複数の物品のいずれか１つの基準物品の位置に整合するように、前記位置情報を用いて生成する整列パターン生成部と、
   前記ロボットが前記基準物品を除く物品を取り上げるための、前記ロボットの取上げ動作を、前記位置情報を用いて生成する取上げ動作生成部と、
   前記ロボットが、取り上げた物品を前記整列パターンに従って前記基準物品に対し整列させて置くための、前記ロボットの整列動作を生成する整列動作生成部と、
   前記ロボットの前記取上げ動作及び前記整列動作を制御するロボット制御部と、
   を具備する物品整列装置。
2. 物品を運搬するコンベヤと、該コンベヤの運搬動作情報を取得するコンベヤセンサとをさらに具備し、
   前記視覚センサは、前記コンベヤに不規則配置で搭載された複数の物品の前記位置情報を取得し、
   前記整列パターン生成部は、前記コンベヤに不規則配置で搭載された複数の物品のうち１つを前記基準物品として、前記整列パターンを前記コンベヤの上に生成し、
   前記取上げ動作生成部は、前記運搬動作情報と前記位置情報とを用いて、前記コンベヤから前記基準物品を除く物品を取り上げるための前記取上げ動作を生成し、
   前記整列動作生成部は、前記運搬動作情報を用いて、前記コンベヤから取り上げた物品を前記コンベヤの上で前記整列パターンに従って置くための前記整列動作を生成する、
   請求項１に記載の物品整列装置。
3. 前記ロボット制御部は、前記取上げ動作及び前記整列動作を、前記コンベヤの運搬動作に追従するように制御する、請求項２に記載の物品整列装置。
4. 生成された前記整列パターンにおける前記第１パターン要素を除く第２パターン要素に配置可能な物品と、前記基準物品を含む他の物品との間に、干渉が生じるか否かを、複数の物品のそれぞれの形状情報と前記位置情報とを用いて予測して判定する干渉判定部をさらに具備し、
   前記取上げ動作生成部は、前記干渉判定部の判定を考慮して前記取上げ動作を生成し、
   前記整列動作生成部は、前記干渉判定部の判定を考慮して前記整列動作を生成する、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の物品整列装置。
5. 前記干渉判定部はさらに、前記第２パターン要素に配置可能な物品が、予め設定された作業領域からのはみ出しを生じるか否かを予測して判定する、請求項４に記載の物品整列装置。
6. 前記干渉判定部が前記干渉が生じると判定したときに、前記取上げ動作生成部は、不規則配置で置かれた複数の物品のうち前記干渉を生じる物品を、不規則配置で置かれた複数の物品のうち前記干渉を生じない物品よりも先に取り上げるように、前記取上げ動作を生成する、請求項４又は５に記載の物品整列装置。
7. 前記整列パターン生成部は、前記干渉判定部の判定を考慮して、不規則配置で置かれた複数の物品のいずれか１つを選択して前記基準物品とする、請求項４〜６のいずれか１項に記載の物品整列装置。
8. 前記干渉判定部の判定を考慮した結果、前記ロボットが前記基準物品に対し他の物品を前記整列パターンに従って置くことができないときに、
   前記取上げ動作生成部は、前記ロボットが前記基準物品を含む複数の物品を取り上げるための、前記ロボットの例外的取上げ動作を、前記位置情報を用いて生成し、
   前記整列パターン生成部は、前記複数のパターン要素にそれぞれ対応する複数の代替パターン要素を含む代替整列パターンを、該複数の代替パターン要素に配置可能な複数の物品と他の物品との間に干渉が生じないことが予測される空き領域に生成し、
   前記整列動作生成部は、前記ロボットが、取り上げた複数の物品を前記空き領域で前記代替整列パターンに従って互いに整列させて置くための、前記ロボットの例外的整列動作を生成する、
   請求項４〜７のいずれか１項に記載の物品整列装置。
9. 前記整列パターン生成部は、前記複数のパターン要素の各々が予め定めたパターン座標系における座標値で定義された整列フォームに基づいて、前記整列パターンを生成する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の物品整列装置。
10. 前記複数のパターン要素がそれぞれ複数の物品の姿勢をさらに表し、前記整列フォームは、前記複数のパターン要素の各々を、前記パターン座標系における前記座標値と相対回転角度とで定義したものである、請求項９に記載の物品整列装置。
11. 前記ロボットは、互いに独立して動作する第１の機構部及び第２の機構部を備え、
    前記ロボット制御部は、予め定めた作業割合に応じて、前記第１の機構部に前記取上げ動作及び前記整列動作を実行させるとともに、前記第２の機構部に前記取上げ動作及び前記整列動作を実行させる、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の物品整列装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の物品整列装置と、
    複数の物品を互いに整列した規則配置で運搬する運搬装置と、
    前記物品整列装置により規則配置に整列された複数の物品を一括把持して前記運搬装置に移送する移送ロボットと、
    を具備する物品移送システム。
13. 不規則配置で置かれた複数の物品を、ロボットにより規則配置に整列させる物品整列方法であって、
    不規則配置で置かれた複数の物品のそれぞれの位置情報を取得し、
    それぞれが物品の位置を表す複数のパターン要素を予め定めた規則配置で有する整列パターンを、それらパターン要素のいずれか１つの第１パターン要素が、不規則配置で置かれた複数の物品のいずれか１つの基準物品の位置に整合するように、前記位置情報を用いて生成し、
    前記ロボットが前記基準物品を除く物品を取り上げるための、前記ロボットの取上げ動作を、前記位置情報を用いて生成し、
    前記ロボットが、取り上げた物品を前記整列パターンに従って前記基準物品に対し整列させて置くための、前記ロボットの整列動作を生成し、
    前記ロボットの前記取上げ動作及び前記整列動作を制御して、前記基準物品を含む複数の物品を規則配置に整列させる、
    物品整列方法。
14. コンベヤに不規則配置で搭載された複数の物品を、前記ロボットが個別に取り上げて、前記コンベヤの運搬動作に追従しながら前記コンベヤの上で規則配置に整列させる、請求項１３に記載の物品整列方法。
15. 生成された前記整列パターンにおける前記第１パターン要素を除く第２パターン要素に配置可能な物品と、前記基準物品を含む他の物品との間に、干渉が生じるか否かを、複数の物品のそれぞれの形状情報と前記位置情報とを用いて、予測して判定することをさらに含み、前記干渉の判定を考慮して前記取上げ動作を生成し、前記干渉の判定を考慮して前記整列動作を生成する、請求項１３又は１４に記載の物品整列方法。

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