JP6913573B2 - 荷降し装置、及び荷降し方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、荷台に載置された複数の荷物を有する荷物群から荷物を荷降しす
る荷降し装置、及び荷降し方法に関する。

商品等の荷物が収納され、収納された荷物が適宜外部に搬出される物流倉庫では、荷物
の搬送用のコンベア等への荷降しに、荷降し装置が用いられる場合がある。荷降し装置と
して、ロボットアーム、及び、このロボットアームの先端に設けられて荷物を保持する吸
着部等の把持部を有する荷降し装置が知られている。

複数の荷物がパレットに積まれた状態で荷降し装置まで搬送される。荷降し装置は、パ
レット上の荷物群を上方からカメラにより撮影し、撮影された情報に基づいて荷物のそれ
ぞれの位置を検出し、荷物を一つずつ把持し、把持した荷物をコンベアや収納棚に荷降し
する。

特開２０１２−１９２４７８号公報

本発明が解決しようとする課題は、荷物を短時間で効率的に荷降しすることができる荷
降し装置、及び荷降し方法を提供することである。

実施形態によれば、荷降し装置は、荷台昇降機構と、第１の検知部と、移動装置と、第
２の検知部と、制御部と、を備える。荷台昇降機構は、荷物群を積載した荷台を昇降させ
る。第１の検知部は、荷物群の上面を構成する荷物の高さと平面における荷物の位置とを
検知する。移動装置は、第１の検知部の検知結果に基づいて、荷物を把持して持ち上げる
とともに荷降し位置に移動させる。第２の検知部は、移動装置が把持して持ち上げた荷物
の下端が、移動装置が把持して持ち上げた荷物の次に高い位置に位置する荷物の上端の位
置から所定距離高い位置まで持ち上げられたことを検知する。制御部は、移動装置による
荷物の持ち上げと連動して荷台昇降機構により荷台を下降させ、第２の検知部が検知した
結果に基づいて荷台の下降を停止させるように荷台昇降機構を駆動させるとともに、把持
した荷物を荷降し位置に移動させるように移動装置を駆動させる。

実施形態に係る荷降し装置を備える搬送システムの装置構成の一例を示す斜視図。 実施形態に係る荷降し装置が荷物を持ち上げる様子を示す側面図。 実施形態に係る搬送システムが備える制御部の機能構成の一例を示すブロック図。 実施形態に係る搬送システムの動作の一例を示すフローチャート。

以下、実施形態に係る荷降し装置２を含む搬送システム１を、図面を用いて説明する。
図１は、実施形態に係る搬送システム１の装置構成の一例を示す斜視図である。

搬送システム１は、荷降し装置２と、搬送装置３とを備え、複数の荷物４を他の場所に
搬送可能に構成されている。搬送システム１は、例えば、小包などの荷物４を搬送する物
流の拠点に設置されている。

荷降し装置２は、移動装置６と、荷台７と、第１の検知部８と、第２の検知部９と、ガ
イドレール１０と、荷台昇降機構１１と、荷台回転機構１２と、制御部１３とを備える。
荷降し装置２は、荷台７に積載された複数の荷物４を有する荷物群５から荷物４を搬送装
置３の荷降し位置Ｐに荷降しする。

搬送装置３は、例えば、ベルトコンベアである。搬送装置３は、荷降しされた荷物４を
所望の搬送先に搬送するために用いられる。また、図中の破線で囲われた領域は、荷降し
装置２が荷物４を移載する領域を示す荷降し位置Ｐである。

移動装置６は、図１に示すように、荷台７に積載された荷物群５から荷物４の取り出し
が可能であり、かつ、取り出した荷物４を搬送装置３に移載可能な位置に設置されている
。移動装置６は、設置された位置に固定されてもよいし、または所定の範囲で移動可能に
構成されてもよい。

移動装置６は、荷物４を把持する動作、把持した荷物４を上下方向、すなわち重力の作
用する方向及びその逆方向に移動する動作、及び把持した荷物４を水平方向、すなわち重
力の作用する方向に直交する方向に移動する動作が可能である。つまり、移動装置６は、
荷物４を把持して持ち上げるとともに荷降し位置Ｐに移動させることができる。

移動装置６は、荷物４を把持する把持部１４と、把持した荷物４を移動させるための可
動部であるアーム１５とを備える。

把持部１４は、例えば、図示しない負圧発生装置により生じた負圧によって荷物４を吸
着し、把持が可能である。負圧発生装置は、ポンプ、及びポンプと把持部との間に接続さ
れた配管および配管に設けられたバルブを備えている。ポンプおよびバルブは、後述する
制御部１３により制御可能である。また、把持部１４に生じる圧力を制御することで、荷
物４の把持と解放の制御が可能である。管は、把持部１４に接続されており、ポンプによ
り発生した負圧を把持部１４に作用させる。

なお、荷物４の把持は、把持部１４及び負圧発生装置によって吸着することで把持する
構成に限定されない。例えば、把持部１４は、荷物４を横方向、又は上下方向から挟持す
ることにより把持することが可能な挟持部により、荷物４を把持してもよい。

荷物４は、例えば、直方体状または立方体状であるが、これに限定されない。荷物群５
は、図１では荷台７の上に同一サイズの直方体状または立方体状の荷物４が積載されるこ
とにより構成されているが、サイズは個々に異なったものでもよい。なお、図１では、荷
台７の上に荷物４が直接積載されている構成を図示しているが、これに限らず、例えば、
荷台７の上に荷物４が積載されたかご車等を設置する構成にしてもよい。

第１の検知部８は、荷台７の上方に設置されている。第１の検知部８は、少なくとも荷
台７の上面の全域、つまり荷物群５の上面の全域を撮影可能に設置されている。なお、第
１の検知部８は、上下方向、及び水平方向の少なくとも１つの方向に移動可能に設置され
てもよい。

第１の検知部８は、荷物群５の上面を撮影することで、荷物群５の上面を構成する荷物
４の高さと平面における荷物４の位置を検知する。第１の検知部８は、例えば、３Ｄカメ
ラである。つまり、第１の検知部８は、荷物群５の上面を構成する荷物４の平面における
位置や大きさ、第１の検知部８から荷物４までの上下方向における距離（荷物の高さ）な
どの情報（荷物位置情報）を取得する。

第２の検知部９は、把持された荷物４が荷物群５から荷物群５よりも上方へ持ち上げら
れたことを検知する。荷物群５よりも上方へ持ち上げられたとは、把持された荷物４が、
後述する判断高さを越えたか否かを検知することである。つまり、第２の検知部９は、移
動装置６が把持した荷物４の下端が、移動装置６が把持した荷物４の次に高い位置に位置
する荷物４の上端の位置から所定距離高い位置まで持ち上げられたことを検知する。

ここで、図１に加えて図２を用いて第２の検知部９について説明する。図２は、実施形
態に係る荷降し装置２が荷物４を持ち上げる様子を示す側面図である。図２に図示される
（ａ）―（ｃ）の図はそれぞれ、移動装置６が荷物４を持ち上げようとする様子、移動装
置６が荷物４を持ち上げている様子、移動装置６が荷物４を荷物群５よりも上方へ持ち上
げた様子をそれぞれ図示している。

第２の検知部９は、例えば、荷物４などの対象物までの距離を測定可能なセンサである
。第２の検知部９は、例えば、レーザビームを水平方向に照射するとともにそのレーザビ
ームを水平面で走査することにより、レーザビームが荷物に照射され、その反射光を受光
部で受光することにより、荷物までの水平方向の距離を測定するレーザレンジファインダ
（ＬＲＦ）である。図２の（ａ）、（ｂ）に示すように、第２の検知部９と同じ高さ（図
２における破線の高さ）に荷物４が存在するときはレーザビームが荷物４によって反射さ
れて受光することにより、把持された荷物４の下端が把持された荷物の次に高い荷物４の
上端を未だ越えていないと判断される。

また、図２の（ｃ）に示すように、把持された荷物４の下端が次に高い荷物４の上端か
ら所定距離高い位置まで持ち上げられるとレーザビームが荷物４によって反射されないの
で、反射光が受光されなくなり、把持された荷物４の下端が把持された荷物の次に高い荷
物４の上端から所定距離高い位置まで持ち上げられたと判定される。

例えば、第２の検知部９は、図２に示すように、第２の検知部９の上下方向の移動をガ
イドするガイドレール１０に沿って移動可能である。第２の検知部９は、把持された荷物
４の次に高い位置に存在する荷物よりも所定距離高い位置（判断高さ位置）で荷台７の昇
降と連動して昇降される。第２の検知部９は、第２の検知部９と同じ高さ位置に存在する
荷物４までの水平方向に沿った距離を測定する。つまり、第２の検知部９は、移動装置６
が把持した荷物４までの距離を測定していると、第２の検知部９が位置している高さ位置
よりも所定距離高い位置まで荷物４の下端が持ち上げられたことを検知できる。このよう
に、移動装置６による荷物４を把持して持ち上げるのに連動して荷台昇降機構１１によっ
て荷台７を下降させることで、荷物４の持ち上げ時間が短縮されるので短時間で効率的に
荷物４の荷卸しが可能になる。

第２の検知部９は、荷台７との相対的な高さ位置が判断高さ位置に固定されるように、
荷台７の昇降と連動して昇降される。判断高さとは、移動装置６が把持した荷物４が荷物
群５の上面よりも所定距離高い位置に持ち上げられたと判断される高さである。判断高さ
は、例えば、荷物群５の上面を構成する荷物４のうち、把持された荷物４の次に高い荷物
４の上端の位置より所定の距離高い位置に設定される。

荷台昇降機構１１は、図示しない駆動部を備え、荷物群５を積載した荷台７を昇降させ
る。荷台昇降機構１１は、荷台７を昇降させることで、移動装置６が荷物４を把持しやす
い位置に荷物４を上下方向に移動させることが可能である。また、荷台昇降機構１１は、
移動装置６が荷物４を把持して持ち上げるのに連動して荷台７を下降させることで例えば
、移動装置６が備える把持部１４の上下方向に沿った位置が、次に把持しようとする荷物
４の高さ位置よりも所定の距離以上高い場合は、荷台昇降機構１１を駆動し、荷台７を上
昇させるようにしてもよい。これにより、移動装置６が荷物４を把持してから荷降しする
までのアーム１５の上下方向に係る軌跡を短くすることができ、荷降し時間を短縮するこ
とができる。

荷台回転機構１２は、図示しない駆動部を備え、荷物群５を積載した荷台７を回転させ
る。荷台回転機構１２は、荷台７を回転させることで、移動装置６が次に把持する荷物４
を把持しやすい位置に移動させることが可能である。例えば、移動装置６が次に把持する
荷物４の平面における位置が、荷降し位置Ｐに接近する方向に荷台７を回転させるよう駆
動させる、としても良い。これにより、移動装置６が次の荷物４を把持してから荷降しす
るまでのアーム１５の水平方向に係る軌跡を短くすることができ、荷降し時間を短縮する
ことができる。

制御部１３は、搬送システム１の全体を統括して制御する。制御部１３の機能構成につ
いては、図３を参照して説明する。図３は、実施形態に係る搬送システム１が備える制御
部１３の機能構成の一例を示すブロック図である。

制御部１３は、ＣＰＵ２０と、メモリ２１と、カメラコントローラ２２と、アームコン
トローラ２３と、ＬＲＦコントローラ２４と、ポンプコントローラ２５と、昇降機構コン
トローラ２６と、回転機構コントローラ２７とを備える。

ＣＰＵ２０は、メモリ２１に記憶された各種プログラムを実行する。メモリ２１は、Ｒ
ＡＭ、ＲＯＭ、及び、書換え可能な不揮発性メモリ（例えば、ＥＥＰＲＯＭ等）などを含
む。メモリ２１は、ＣＰＵ２０が実行する各種プログラムを記憶する。

カメラコントローラ２２は、第１の検知部８（カメラ）を制御する。カメラコントロー
ラ２２は、第１の検知部８が撮影した画像から荷物位置情報を取得し、移動装置６が次に
把持する荷物４をターゲットに設定する。また、カメラコントローラ２２は、ターゲット
の荷物４に対する判断高さを設定する。

アームコントローラ２３は、移動装置６が備えるアーム１５を制御する。アームコント
ローラ２３は、カメラコントローラ２２が取得した荷物位置情報からターゲットの荷物４
を把持し、荷降しするまでにアーム１５が通る軌道を算出する。また、アームコントロー
ラ２３は、算出した軌道に沿ってアーム１５を駆動させる。アーム１５は、荷降しが完了
した位置、つまりは荷降し位置Ｐの近傍から次のターゲットを把持する位置に把持部１４
を移動するように制御されても良いし、一度荷降しが完了したらその都度、初期位置に戻
るように制御されても良い。

ＬＲＦコントローラ２４は、第２の検知部９を制御する。ＬＲＦコントローラ２４は、
カメラコントローラ２２が設定した判断高さの位置に第２の検知部９が固定されるように
制御する。また、ＬＲＦコントローラ２４は、荷台昇降機構１１による荷台７の昇降に連
動して第２の検知部９を昇降させる。この荷台７の昇降と連動する制御については後に詳
述する。また、ＬＲＦコントローラ２４は、第２の検知部９が測定した距離や、第２の検
知部９が固定される高さに関する情報を取得し、図示しない記憶部に記憶する。

ポンプコントローラ２５は、ポンプ１６と把持部１４との間に設けられた配管のバルブ
を制御する。ポンプコントローラ２５は、荷物４を把持する際には、把持部１４が負圧に
なるようにバルブを制御して荷物を吸着把持し、把持した荷物４を荷降し位置Ｐに積置す
る（解放する）際には、把持部１４が大気圧に戻るようにバルブを制御することで、荷物
４の把持と解放を制御する。

昇降機構コントローラ２６は、荷台昇降機構１１を制御する。昇降機構コントローラ２
６は、荷台昇降機構１１が備える駆動部を制御して、荷台昇降機構１１を駆動させる。

回転機構コントローラ２７は、荷台回転機構１２を制御する。回転機構コントローラ２
７は、荷台回転機構１２が備える駆動部を制御して、荷台回転機構１２を駆動し、荷台を
回転させる。

次に、図４を参照して、搬送システム１の動作を説明する。図４は、実施形態に係る搬
送システム１の動作の一例を示すフローチャートである。

まず、制御部１３は、荷物群５の上面を撮影するように第１の検知部８を制御し、撮影
された画像から、荷物群５の上面を構成する荷物４の高さと、平面における荷物４の位置
に関する情報（荷物位置情報）を取得する（ステップＳ１）。

次に、制御部１３は、把持可能な荷物４が存在するか否かを判定する（ステップＳ２）
。把持可能な荷物４が存在する場合は（ステップＳ２、Ｙｅｓ）、荷物群５の上面に高低
差があるか否かを判定する（ステップＳ３）。つまり、制御部１３は、荷物群５の上面を
構成する各荷物４の上端における高さに、差異があるか否かを判定する。

荷物群５の上面に高低差がある場合（ステップＳ３、Ｙｅｓ）、制御部１３は、荷物４
の上面位置が最も高い位置に存在する荷物４を把持する対象（ターゲット）に設定する（
ステップＳ４）。次に、制御部１３は、移動装置６が次に把持する荷物４であるターゲッ
トが荷降し位置Ｐに接近する方向に荷台７を回転させるよう、荷台回転機構１２を駆動す
る（ステップＳ５）。また、制御部１３は、ターゲットの荷物４が荷降し位置に接近する
方向、つまり、荷降し位置と同じ高さ（荷台高さ目標位置）まで荷台昇降機構１１を駆動
することにより荷台７を昇降させる（ステップＳ６）。なお、荷台高さ目標位置は、荷降
し位置と同じ高さに限定されず、例えば、アーム１５の初期位置における把持部１４と同
じ高さでも良い。

次に、制御部１３は、再度、第１の検知部８が荷物群５の上面を撮影するよう制御し、
撮影された画像から、荷物群５の上面を構成する荷物４の高さと、平面における荷物４の
位置に関する情報を取得する（ステップＳ７）。これは、ステップＳ１において撮影した
時と、昇降と回転により荷物群５の状態が異なる可能性があるためである。なお、昇降と
回転による各荷物４の高さと位置の変化量を算出し、ステップＳ１で撮影した画像からの
情報に基づいて、荷物４のそれぞれの高さと、平面における位置を推定しても良い。この
場合、ステップＳ７を省略しても良い。

次に、制御部１３は、判断高さを荷物群５の上面の高さが把持する荷物４の次に高い荷
物４の上端の位置より一定距離高い位置に設定する（ステップＳ８）。つまり、制御部１
３は、第２の検知部９の高さ位置を荷物群５の上面の高さが把持する荷物４の次に高い荷
物４の上端の位置より所定距離高い位置に設定する。

そして、制御部１３は、移動装置６を制御して、ターゲットの荷物４を把持させ（ステ
ップＳ９）、ターゲットの荷物４の持ち上げを開始する（ステップＳ１０）。また、制御
部１３は、ターゲットの荷物４の持ち上げと連動して、荷台昇降機構１１を駆動し、荷台
７を下降させる（ステップＳ１１）。さらに、制御部１３は、荷台７の下降と連動して、
第２の検知部９を等速度で下降させる（ステップＳ１２）。ターゲットの荷物４の持ち上
げと連動して、荷台７を下降させることで、移動装置６が荷物４を持ち上げなければなら
ない距離が短くなるとともに、持ち上げに要する時間を短縮することが可能である。また
、判断高さ位置は、次に高い荷物４の上端からの相対的な高さであるため、荷台７の下降
（荷物４の下降）と、第２の検知部９の下降とは、同時かつ同じ距離だけ下降させる必要
がある。

次に、制御部１３は、把持した荷物４の下端が判断高さを超えたか否かを判定する（ス
テップＳ１３）。制御部１３は、第２の検知部９の検知結果に基づいて、把持した荷物４
の下端が判断高さを超えたと判定した場合（ステップＳ１３、Ｙｅｓ）、把持した荷物４
を平行移動させても他の荷物４に衝突することはないので、移動装置６による把持した荷
物４の持ち上げを停止させるとともに、荷台７の下降を停止させるように荷台昇降機構１
１を駆動させ、第２の検知部９の下降も停止させる（ステップＳ１４）。その後、把持し
た荷物４を荷降し位置へ移動させるように移動装置６を駆動させる（ステップＳ１５）。

次に、制御部１３は、荷物群５と把持した荷物４が衝突することがないように、把持し
た荷物４が荷台７の上方位置から退出した否かを判定する（ステップＳ１６）。なお、ス
テップＳ１６の判定処理は、第１の検出部により、把持した荷物４が荷台７の上方から退
出したことが検知されるまで繰り返される。

最後に、制御部１３は、把持した荷物４が荷台７の上方位置から退出した後に、荷台７
を所定の位置まで上昇させるように荷台昇降機構１１を駆動させるとともに第２の検知部
９を上昇させる（ステップＳ１７）。ステップＳ１７の処理が終了した後は、処理をステ
ップ１に戻す。なお、この処理は、ステップＳ２において把持可能な荷物４が検知されな
くなる（ステップＳ２、Ｎｏ）まで繰り返される。

また、ステップ３において、荷物群５の上面に高低差がない場合（ステップＳ３、Ｎｏ
）、荷物群５を構成するどの荷物４の上端も同じ高さ位置にあるので、荷降し位置Ｐに最
も近い荷物４を把持対象のターゲットに設定する（ステップＳ１８）。判断高さについて
は、荷物群５を構成するどの荷物４の上端も同じ高さ位置にあるので、荷物群５の上面の
高さより所定距離高い位置に判断高さを設定する（ステップＳ１９）。

以上の流れで動作を実行することにより、荷台７に積置された荷物４を荷降しする際に
、移動装置６の可動部であるアーム１５の軌跡を短くするとともに、荷降しに要する時間
を短縮することができる、つまり、本実施形態に係る荷降し装置２によれば、荷物４を短
時間で効率的に荷降しすることが可能である。

なお、上記した実施形態に係る荷降し装置２における処理はいくつかのソフトウェアに
よって実行することが可能である。このため、上記処理の手順を実行するいくつかのプロ
グラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を通じてこれらプログラムを荷降
し装置２へインストールして実行するだけで、上記処理を容易に実現することができる。
例えば、荷降し装置２は、上記プログラムをネットワーク経由でダウンロードし、ダウン
ロードしたプログラムを記憶し、プログラムのインストールを完了することができる。或
いは、荷降し装置２は、上記プログラムを情報記憶媒体から読み取り、読み取ったプログ
ラムを記憶し、プログラムのインストールを完了することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したも
のであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その
他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の
省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や
要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる
。

１ 搬送システム
２ 装置
３ 搬送装置
４ 荷物
５ 荷物群
６ 移動装置
７ 荷台
８ 第１の検知部
９ 第２の検知部
１０ ガイドレール
１１ 荷台昇降機構
１２ 荷台回転機構
１３ 制御部
１４ 把持部
１５ アーム
１６ ポンプ
２１ メモリ
２２ カメラコントローラ
２３ アームコントローラ
２４ コントローラ
２５ ポンプコントローラ
２６ 昇降機構コントローラ
２７ 回転機構コントローラ

Claims (7)

1. 荷台に積載された複数の荷物を有する荷物群から前記荷物を荷降し位置に荷降しする荷
   降し装置であって、
   前記荷物群を積載した荷台を昇降させる荷台昇降機構と、
   前記荷物群の上面を構成する前記荷物の高さと平面における前記荷物の位置とを検知す
   る第１の検知部と、
   前記第１の検知部の検知結果に基づいて、前記荷物を把持して持ち上げるとともに前記
   荷降し位置に荷物を移動させる移動装置と、
   前記移動装置が把持した荷物の持ち上げに伴い、荷物の下端が、前記移動装置が把持し
   た荷物の次に高い位置に位置する荷物の上端の位置から所定距離高い位置まで持ち上げら
   れたことを検知する第２の検知部と、
   前記移動装置による荷物の持ち上げと連動して前記荷台昇降機構によって荷台を下降さ
   せ、前記第２の検知部が検知した結果に基づいて前記荷台の下降を停止させるように前記
   荷台昇降機構を駆動させるとともに、前記把持した荷物を前記荷降し位置に移動させるよ
   うに前記移動装置を駆動させる制御部と、
   を備える荷降し装置。
2. 前記制御部は、前記把持した荷物が前記荷台の上方位置から退出した後に、前記荷台を
   上昇させるように前記荷台昇降機構を駆動させる、
   請求項１に記載の荷降し装置。
3. 前記第２の検知部は、前記荷物までの水平方向に沿った距離を測定し、前記移動装置が
   把持した荷物の下端が、前記移動装置が把持した荷物の次に高い位置に位置する荷物の上
   端の位置から所定距離高い位置まで持ち上げられたことを検知する、
   請求項１又は２に記載の荷降し装置。
4. 前記第２の検知部は、レーザレンジファインダである、
   請求項３に記載の荷降し装置。
5. 前記制御部は、前記荷台の昇降に連動して第２の検知部を昇降させるように制御する、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の荷降し装置。
6. 前記荷台を回転させる荷台回転機構をさらに備え、
   前記制御部は、前記移動装置が次に把持する荷物が前記荷降し位置に接近する方向に前
   記荷台を回転させるように駆動させる、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の荷降し装置。
7. 荷台に積載された複数の荷物を有する荷物群から前記荷物を荷降し位置に荷降しする荷
   降し方法であって、
   前記荷物群の上面を構成する前記荷物の高さと平面における荷降しする前記荷物の位置
   を検知し、
   前記荷物の位置の検知結果に基づいて、前記荷物を移動装置によって把持して持ち上げ
   るとともに、前記荷物の持ち上げに連動して前記荷台を下降させ、
   前記移動装置が把持した荷物の下端が、前記移動装置が把持した荷物の次に高い位置に
   位置する荷物の上端の位置から所定距離高い位置まで持ち上げられた後に前記荷台の下降
   を停止するとともに、持ち上げた荷物を荷降し位置に移動する、
   荷降し方法。

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