JP6919045B1 - ピッキング装置、ピッキングシステム、ピッキングプログラムおよびピッキング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】物品の種別および物流波動に対応して効率的にピッキングできること。【解決手段】ピッキング装置１０３は、中央処理装置１０１から受信した物品Ｂの集荷計画に基づき、物流センターに配置された複数の棚１０２を自律走行により巡回移動し、棚１０２に対する物品Ｂの集荷および戻しを行い、ピッキングステーションＰまで物品Ｂを搬送するロボット１１１を備える。中央処理装置１０１は、ピッキング装置１０３が搬送可能な最大の物品数の範囲内で、集荷および戻しの物品Ｂの数と、集荷および戻しを行う物品Ｂに該当する棚１０２を巡回する経路Ｒと、を含む集荷計画を作成する。ピッキング装置１０３が物流センター内を巡回し物品Ｂをピッキングすることで、作業員Ｕは、ピッキングステーションＰで物品Ｂの搬出入の作業を集中して効率的に行うことができる。【選択図】図１

Description

本発明は、物品を搬送するピッキング装置、ピッキングシステム、ピッキングプログラムおよびピッキング方法に関する。

近年、物流センターでは、慢性的な労働力不足による雇用確保が課題となっている。このため、自動化システムを用いた物品の搬出入の自動化等により、業務の作業生産性の向上が図られている。物流センター等では、ＡＧＶ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）により物品を自動搬送するシステムが導入されている。

従来のピッキングに関連する技術としては、例えば、物品棚までピッキング装置が移動し、画像認識により物品の位置および商品情報を認識して物品をアームによりピッキングし荷台に移載する技術がある（例えば、下記特許文献１参照。）。また、保管棚の近傍を有人のピッキング用自動台車が巡回し、表示パネル上に物品の名前と数量を表示し、保管棚の該当位置への投入表示により、作業者がピッキング作業を行う技術がある（例えば、下記特許文献２参照。）。このほか、物品棚自体が所定のピッキング位置まで移動する技術がある。

特開２０１８−０３９６６８号公報 特開２０００−３３５７１４号公報

近年の物流センターは、多数の物品を扱っており、物品棚に収容される物品ごとに形状や個数が異なる。また、ピッキング指示の元となる発注の物流波動により多品種少量となる場合がある。このような状況において、従来技術ではピッキング作業を効率的に行うことができない課題を有している。

例えば、ケース単位と、例えば商品単位（バラ単位）でのピッキング要求の場合、異なる把持状態でのピッキングが必要であり、特許文献１のアームによるピッキングでは対応することができない。また、各種のピッキングアームを装備するとコスト高となる。

また、特許文献２の技術では、ピッキング自体は人手で行わねばならず、省力化できない。また、人が乗る大きさの特別なピッキング用自動台車が必要であり、保管棚の数に対応してピッキング用自動台車が増え、多大なコストがかかる。このほか、物品棚自体が所定のピッキング位置まで移動する技術では、物品棚の移動のために物流センター内に広大なスペースが必要となるとともに、物品棚の数に対応して多大なコストがかかる。

そして、いずれの従来技術においても、少品種多量、および逆の多品種少量と、に対応できなかった。例えば、ある時期には一種の物品を一気に多数ピッキングし、次の時期には多種の異なる形状の物品を１個ずつピッキングする、という柔軟なピッキング動作が行えず、物流波動に対応できなかった。

また、物流センター内には、既にロボット専用の保管スペースを有する場合がある。しかし、従来技術では、このような既存のシステムの撤去や物流センターの置き換えが必要となり、それまでの物流センターでの作業員の作業環境が大幅に変わることがある。

一つの側面では、本発明は、物品の種別および物流波動に対応して効率的にピッキングできることを目的とする。

一つの実施態様によれば、管理区域内で物品の搬送を行うピッキング装置において、当該ピッキング装置が搬送可能な最大の前記物品数の範囲内で、集荷および戻す前記物品の数と、当該集荷および戻す前記物品に該当する棚を巡回する経路と、を含む集荷計画に基づき、前記管理区域に配置された複数の棚を自律走行により巡回移動し、前記棚に対する物品の集荷および戻しを行い、所定のピッキングステーションまで前記物品を搬送するロボットを備えた、ピッキング装置、ピッキングシステム、ピッキングプログラムおよびピッキング方法が提案される。

一態様によれば、物品の種別および物流波動に対応して効率的にピッキングできる。

図１は、実施の形態にかかるピッキングシステムの一実施例を示す説明図である。 図２は、ピッキングシステムの機能ブロック図である。 図３は、ピッキング装置のハードウェア構成例を示す図である。 図４は、ピッキング装置の棚および物品の認識を示す図である。 図５は、ピッキング装置による棚からの物品のピッキング状態を示す図である。 図６は、ピッキング装置による物品のカートへの積載を示す図である。 図７Ａは、ピッキングシステムによるピッキングの全体動作を示すフローチャートである。（その１） 図７Ｂは、ピッキングシステムによるピッキングの全体動作を示すフローチャートである。（その２） 図８は、中央処理装置による集荷計画の作成を示すフローチャートである。

以下に、図面を参照して、本発明にかかるピッキング装置、ピッキングシステム、ピッキングプログラムおよびピッキング方法の実施の形態を詳細に説明する。

（ピッキングシステムの一実施例）
図１は、実施の形態にかかるピッキングシステムの一実施例を示す説明図である。ピッキングシステム１００は、中央処理装置１０１と、棚１０２と、ピッキング装置１０３と、を含む。

図１（ａ）は、物流センター内の平面図であり、複数の棚１０２が整列して配置されている。中央処理装置１０１は、管理区域である物流センター内の物品Ｂの収容およびピッキングを統括制御する。この中央処理装置１０１は、作成した集荷計画に基づき、ピッキング装置１０３を制御して棚１０２に対する物品Ｂのピッキングを制御する集荷計画ＤＢ１１０を作成する。

「ピッキング」は、棚１０２から物品Ｂを取り出す「集荷」と、棚１０２へ物品Ｂを収容する「戻す」作業とがある。例えば、「集荷」の作業は物流センターが収容している物品Ｂを物流センターから搬出する際の作業である。ここで、物品Ｂは、棚１０２の棚枠ごとに１個あるいは複数個収容され、この棚枠の収容単位で「集荷」のために棚１０２から取り出され、また、棚１０２に収容される。「戻す」作業は、「集荷」のために収容単位で取り出された物品Ｂのうち、物流センターからの搬出後に残った物品Ｂを元の棚１０２に戻す作業である。

実施の形態のピッキングシステム１００は、集荷計画にしたがいピッキング装置１０３が複数の棚１０２（１０２ａ〜１０２ｅ）部分を図示の経路Ｒで巡回移動し、棚１０２に対する物品Ｂのピッキングを行う。そして、ピッキング装置１０３は、物流センター内で予め定めたピッキングステーションＰまで物品Ｂを搬送する。

ピッキング装置１０３は、バッテリ電源により車輪をモータ駆動することで自律走行可能なロボット１１１と、ロボット１１１により牽引されるカート１２１とを有する。ロボット１１１は、カート１２１を牽引しながら集荷計画によりピッキング「集荷」する物品Ｂの棚１０２に対応した経路Ｒで移動する。ロボット１１１は、図示しない屋内位置検出システムを備え、物流センターの棚１０２に配置に対応した経路Ｒで走行可能である。屋内位置検出システムは、ビーコン等の無線電波、音波、ＲＦＩＤ、ロボット１１１に備えたジャイロや加速度センサ等のセンサによる自律計測、等により物流センター内でのロボット１１１の位置を検出する。

ロボット１１１は、物品Ｂを把持可能なアーム１１１ａを有し、アーム１１１ａはシリンダ等の駆動により物品Ｂを把持し、また上下方向や回転移動が可能である。この際、ロボット１１１に設けられたカメラ等により、棚１０２の位置を画像認識し、アーム１１１ａを棚１０２の位置に位置決めする。アーム１１１ａは、ピッキングにより、物品Ｂを棚１０２からカート１２１へ移載する。

例えば、図１（ａ）の例では、５列の棚１０２（１０２ａ〜１０２ｅ）を有するが、集荷計画に対応するピッキング（「集荷」と「戻す」）は、棚１０２ａ〜１０２ｄであったとする。この場合、集荷計画が示す経路Ｒは、棚１０２ａと棚１０２ｂの間の通路（通路Ｎｏ．１）を通過した後、棚１０２ｃと棚１０２ｄとの間の通路（通路Ｎｏ．２）を通過するよう設定され、ロボット１１１はこの経路Ｒに沿って移動する。すなわち、この場合、ピッキングを行わない棚１０２ｄ部分の通路（通路Ｎｏ．３）は通過しない。

そして、ロボット１１１は、ピッキング（「集荷」および「戻す」）対象の物品Ｂの棚１０２位置でアーム１１１ａの上下動作および把持動作により物品Ｂのピッキングを行い、カート１２１との間で物品Ｂを移載する。

経路Ｒの終端に相当するピッキングステーションＰにおいて、ロボット１１１は、それまで牽引したカート１２１をピッキングステーションＰに整列配置する。これにより、１台のピッキング装置１０３（ロボット１１１）が物流センター内で巡回移動することで、１か所のピッキングステーションＰに複数のカート１２１を集め、ピッキング「集荷」する物品Ｂを集中させることができる。これにより、物流センター内では、１か所のピッキングステーションＰにのみ作業員Ｕを配置して作業できるようになる。また、作業員Ｕが直接棚１０２の位置まで歩行移動してピッキングする作業を不要にできる。また、カート１２１の台数に比してロボット１１１の台数を減らすことができ、低コスト化できる。

ピッキングステーションＰでは、「集荷」に対応する作業として、作業員Ｕは、カート１２１に積載された物品Ｂを棚１０２の収容単位で取り出し、物流センターから搬出する作業を行う。物品Ｂの搬出後に残った物品Ｂは、作業員Ｕによって「戻す」カート１２１の所定の場所に積載され、この後、ロボット１１１は、この物品Ｂを「集荷」した際の元の棚１０２の棚枠に戻す。

集荷計画の第１例としては、ロボット１１１が経路Ｒに沿って１回移動する際に、物品Ｂの「集荷」のみを行い、その後、再度、ロボット１１１が経路Ｒに沿って１回移動して残った物品Ｂを棚１０２に「戻す」作業を行う。この際、ロボット１１１の１回目の移動時に用いるカート１２１は「集荷」専用とし、ロボット１１１の２回目の移動時のカート１２１は「戻し」専用として用いる。

集荷計画の第２例としては、ロボット１１１が経路Ｒに沿って１回移動する際に、収容単位で物品Ｂの棚１０２からの「集荷」と、棚１０２への「戻し」を行う。この場合、カート１２１には、「集荷」および「戻す」物品Ｂが積載される。

例えば、図１（ｂ）は、集荷計画の第２例に対応したカート１２１の積載状態を示す。経路Ｒに沿って移動したピッキング装置１０３は、アーム１１１ａの駆動により、物品Ｂのピッキングを行う。「集荷」の制御では、ロボット１１１は、棚１０２から取り出した物品Ｂａをカート１２１の所定の棚位置に積載する。「戻す」制御では、ロボット１１１は、カート１２１に積載された戻す物品Ｂｂを棚１０２の所定の棚位置に戻す。

中央処理装置１０１は、集荷計画として、カート１２１に積載可能な物品Ｂの数に応じて、ピッキング装置１０３が１回の経路Ｒでの移動でピッキングする所定単位の物品Ｂの数を決定する。例えば、カート１２１に戻す物品Ｂｂを所定単位（所定個数）積載した状態でピッキング装置１０３が経路Ｒを移動し、ピッキングを行うごとにカート１２１が積載する物品Ｂの所定個数が増減する。

ここで、中央処理装置１０１は、集荷計画として、経路Ｒの移動時に、ピッキングする物品Ｂの数がカート１２１が積載可能な個数の最大値を超えない範囲に設定する。例えば、図１（ｂ）に示す例では、カート１２１が６つの棚枠を有する場合、経路Ｒの移動時、カート１２１は、物品Ｂ（収容単位）を最大６個まで積載可能な設定とする。

実施の形態の棚１０２およびカート１２１の棚は、一つの棚枠に１つの収容単位の物品Ｂを積載可能である。例えば、一つの棚枠に対応した１つの収容単位は、１個のケースや段ボール、あるいはトレイに収容される１個〜複数個の物品Ｂからなる。このように、実施の形態では、１個のケース、段ボールあるいはトレイに１個〜複数個の物品Ｂを収容することで、一つの棚枠に多種類あるいは多数個の物品Ｂを収容でき、少品種多量、および多品種少量（バラ品ピッキング）の物流波動に対応可能となる。

なお、上記のように１台のロボット１１１あたり１台のカート１２１を牽引するに限らず、１台のロボット１１１が複数台のカート１２１を牽引することもでき、この場合、１回の経路Ｒの巡回あたりの集荷および戻す物品Ｂの数を増大できるようになる。ところで、物流センター内では複数台のロボット１１１がそれぞれの集荷計画にしたがって同時に稼働する。

（ピッキングシステムの機能構成例）
図２は、ピッキングシステムの機能ブロック図である。中央処理装置１０１と、ピッキング装置１０３（ロボット１１１）の機能を示す。

中央処理装置１０１は、入力部２０１、集荷計画作成部２０２、集荷計画データベース（ＤＢ）２０３、初期情報ＤＢ２０４、ロケーションマスタ２０５、出荷指示ＤＢ２０６、集荷実績ＤＢ２０７、通信部２０８、ピッキング装置監視部２０９、を有する。

入力部２０１には、物流センターに対する物品Ｂの集荷および出荷の情報が入力され、これらの情報は、集荷計画作成部２０２に入力される。出荷指示ＤＢ２０６には、今回出荷する物品Ｂの情報が保持される。集荷実績ＤＢ２０７には、出荷指示に応じてピッキング装置１０３が集荷した物品Ｂの情報を保持する。

集荷計画作成部２０２は、入力された集荷／出荷指示に対応して、出荷指示ＤＢ２０６および集荷実績ＤＢ２０７を参照し、物流センター内における物品の集荷および出荷にかかる集荷計画を作成し、集荷計画ＤＢ２０３に格納する。作成された集荷計画は、通信部２０８を介してピッキング装置１０３のロボット１１１に送信される。

集荷計画作成部２０２は、初期情報ＤＢ２０４、ロケーションマスタＤＢ２０５、出荷指示ＤＢ２０６、集荷実績ＤＢ２０７を参照して、集荷計画を作成する。初期情報ＤＢ２０４には、ピッキング装置１０３（カート１２１）が積載可能な集荷最大物品数が設定されている。集荷計画作成部２０２は、ピッキング装置１０３の今回の経路Ｒで移動する期間中、物品Ｂのピッキングによりカート１２１への積載個数（ケースや段ボール、トレイの収容単位の個数）が集荷最大物品数以下となるようにする。

ロケーションマスタＤＢ２０５には、物流センター内の棚１０２の配置、物品Ｂの棚位置の情報、およびカート１２１が移動可能な経路Ｒ、等の情報が格納されている。集荷計画作成部２０２は、出荷指示ＤＢ２０６を参照し、今回集荷および出荷する物品Ｂに対応する棚１０２の情報をロケーションマスタＤＢ２０５から抽出する。そして、抽出した棚１０２同士をつないで今回のピッキング装置１０３の経路Ｒを決定し、集荷計画ＤＢ２０３に格納する。

集荷計画ＤＢ２０３は、今回集荷および出荷する物品Ｂの情報、およびピッキング装置１０３の経路Ｒの情報を含む集荷計画を通信部２０８を介してピッキング装置１０３（ロボット１１１）に送信する。

なお、図２および以下の説明では、ロボット１１１を１台として説明するが、複数台のロボット１１１が同時に稼働可能である。集荷計画作成部２０２は、要求された出荷および集荷する物品の数に応じて、複数の集荷計画を作成し、各集荷計画をそれぞれ異なるロボット１１１に送信可能である。

ピッキング装置監視部２０９は、ピッキング装置１０３（ロボット１１１）の稼働状態を監視する。ロボット１１１は、集荷計画に沿って物流センター内を経路Ｒで移動し、物品Ｂをピッキングする際の稼働状態を中央処理装置１０１に送信する。ピッキング装置監視部２０９は、ロボット１１１の稼働状態が正常であるかを監視し、停止等の異常通知時には、ロボット１１１の保守等を行うことができる。

ピッキング装置１０３（ロボット１１１）は、通信部２１１、ロボット制御部２１２、レイアウト情報ＤＢ２１３、集荷実績ＤＢ２０７、ピッキング実績ＤＢ２１５、を有する。

ロボット制御部２１２は、通信部２１１を介して中央処理装置１０１から受信した集荷計画に基づき、物品Ｂのピッキングを行う。ロボット１１１は、予め物流センター内の棚１０２の配置のレイアウト情報をレイアウト情報ＤＢ２１３に有し、移動可能な経路Ｒの候補を有しており、レイアウト情報を参照して受信した集荷計画の経路Ｒを確認できる。また、ロボット１１１は、経路Ｒに沿ったピッキング（「集荷」および「戻す」）による物品Ｂの棚１０２とカート１２１との間の移載の実績を集荷実績ＤＢ２０７に格納する。集荷実績ＤＢ２０７の情報は、通信部２１１を介して中央処理装置１０１に送信される。

ロボット制御部２１２は、走行制御部２２１、ピッキング制御部２２２、カート制御部２２３、物品認識部２２４、を含む。

走行制御部２２１は、集荷計画にしたがってロボット１１１の車輪のモータ２３１を駆動し、物流センター内の経路Ｒに沿ってロボット１１１を移動させ、ピッキングする棚１０２部分で一時停止させる。

ピッキング制御部２２２は、経路Ｒに沿った移動によりピッキングする棚１０２部分で停止するごとにアーム２３２を駆動させ、物品Ｂをピッキングする。このピッキングは、図１（ｂ）に示したように、物品Ｂの集荷の際には、アーム２３２は、棚１０２から取り出した物品Ｂａをカート１２１の所定の棚位置に積載する。物品Ｂを戻す際には、アーム２３２はカート１２１に積載された戻す物品Ｂｂを棚１０２の所定の棚位置に戻す。

カート制御部２２３は、カート連結／切離部２３３を制御し、ロボット１１１に対するカート１２１の連結および切離しを制御する。カート制御部２２３は、ロボット１１１が経路Ｒに沿って移動する際には、カート連結／切離部２３３によりカート１２１を連結し、ロボット１１１の駆動に沿ってカート１２１を牽引する。この後、ロボット１１１が所定のピッキングステーションＰに移動した際には、カート連結／切離部２３３によりカート１２１を切離し、カート１２１をピッキングステーションＰに配置する。

また、「戻す」のカート１２１がある場合、カート制御部２２３は、「戻す」カート１２１を連結する。

物品認識部２２４は、ロボット１１１が経路Ｒに沿って移動し、ピッキングを行う際に、棚１０２およびカート１２１に積載された物品の位置を認識する。例えば、カメラ２３４による撮影画像の画像認識等により、アーム２３２による物品Ｂのピッキング（把持）時の位置を調整する。

（ピッキング装置のハードウェア構成例）
図３は、ピッキング装置のハードウェア構成例を示す図である。ピッキング装置１０３のロボット１１１のロボット制御部２１２は、例えば、ＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３、通信ＩＦ３０４、外部メモリ３０５、バス３００を用いて構成できる。

ＣＰＵ３０１は、ＲＯＭ３０２に格納されたプログラムを実行し、この際、ＲＡＭ３０３を作業用のデータ領域に使用する。これにより、ＣＰＵ３０１は、図２に示すロボット制御部２１２の機能を実現する。また、外部メモリ３０５は、図２に示す各ＤＢ（レイアウト情報ＤＢ２１３、集荷実績ＤＢ２０７、ピッキング実績ＤＢ２１５）の機能を実現する。外部メモリ３０５は、例えばフラッシュＲＯＭ等を用いることができる。通信ＩＦ３０４は、無線通信等により、図２に示す通信部２１１の機能を実現する。

また、図２に示した中央処理装置１０１についても図３同様のハードウェアで構成できる。図２の中央処理装置１０１の集荷計画作成部２０２、およびピッキング装置監視部２０９についても、図３同様のＣＰＵ３０１は、ＲＯＭ３０２に格納されたプログラムを実行し、この際、ＲＡＭ３０３を作業用のデータ領域に使用する。これにより、ＣＰＵ３０１は、図２に示す中央処理装置１０１の集荷計画作成部２０２、およびピッキング装置監視部２０９の機能を実現する。

（ピッキング装置の棚および物品の認識例）
図４は、ピッキング装置の棚および物品の認識を示す図である。図４に示す例では、棚１０２には、棚枠ごとにトレイ４０１が設けられ、トレイ４０１上に物品Ｂを収容したケースあるいは段ボールが載置される。また、トレイ４０１上には、物品Ｂを収容したケースあるいは段ボールを複数個載置することもできる。また、トレイ４０１上には、直接、複数個の物品Ｂｒを載置してもよい。

棚１０２の各棚枠には棚枠の位置を示す識別情報４１１が表示される。また、各棚枠部分に載置されたトレイ４０１の前面には、物品Ｂを識別する識別情報４１２が表示される。これら識別情報４１１，４１２は、例えば、バーコードであり、各棚枠およびトレイ４０１ごとに異なる識別情報が表示される。

ピッキング装置１０３（ロボット１１１）は、カメラ２３４を有し、カメラ２３４が棚１０２の棚枠の識別情報４１１、およびトレイ４０１の識別情報を撮像し、画像処理する。これにより、ロボット１１１は、棚１０２の棚枠およびトレイ４０１の位置、並びにトレイ４０１に積載された物品Ｂの情報を取得できる。

図５は、ピッキング装置による棚からの物品のピッキング状態を示す図である。ロボット１１１は、集荷計画に対応する物品Ｂをピッキング（集荷または戻す）の際に、この物品Ｂのトレイ４０１をアーム１１１ａで挟持して棚１０２から取り出す（あるいは戻す）。アーム１１１ａは、物品Ｂを直接挟持するものではなく、物品Ｂを収容したトレイ４０１を挟持するものであるから、物品Ｂの形状や、段ボールおよびケースの形状等の制約を受けず、物品Ｂをピッキングできる。

この際、アーム１１１ａは、カメラ２３４が撮影した棚１０２の棚枠の識別情報４１１、およびトレイ４０１の識別情報に基づき、棚１０２のピッキング（例えば「集荷」）の物品Ｂａのトレイ４０１部分までアーム１１１ａを昇降動作させる。この後、図中矢印方向にアーム１１１ａを伸縮（またはロボット１１１を前後移動）させ、一対のアーム１１１ａをトレイ４０１の側部に位置決めさせる。

図６は、ピッキング装置による物品のカートへの積載を示す図である。図６は、図５に示した「集荷」の物品Ｂａをカート１２１に移載する状態を示す。ロボット１１１は、一対のアーム１１１ａでトレイ４０１の側部を挟持した後、昇降動作し、牽引しているカート１２１の予め定められた空きの棚１２１ａ部分にトレイ４０１ごと物品Ｂａを移載する。この際、「集荷」する物品Ｂａは、集荷計画で予めカート１２１の棚１２１ａへの積載が設定されている。

カート１２１の各棚にはそれぞれ棚位置を示すバーコード等の識別情報６０１が表示されている。ロボット１１１は、アーム１１１ａの昇降および回転、前後動作等により、棚１０２から取り出した物品Ｂａ（トレイ４０１）をカート１２１の棚１２１ａに移載する。この際、ロボット１１１は、棚１２１ａの識別情報６０１をカメラ２３４が撮影した画像情報により識別し、該当する棚１２１ａ上に物品Ｂａを載せたトレイ４０１を移載（積載）する。

（ピッキングシステムの全体動作例）
図７Ａ，図７Ｂは、ピッキングシステムによるピッキングの全体動作を示すフローチャートである。これら図７Ａ，図７Ｂに示すピッキング装置１０３（ロボット１１１）の動作は、上述した集荷計画の第１例および第２例のいずれにも適用できる。ロボット１１１は、カート１２１を牽引し、経路Ｒに沿って移動し、物品を棚１０２から集荷し、棚１０２に物品を戻す制御を行う。

はじめに、中央処理装置１０１の集荷計画作成部２０２（ＣＰＵ３０１）が集荷計画を作成する（ステップＳ７０１）。作成した集荷計画は、集荷計画ＤＢ２０３に格納され、ピッキング装置１０３（ロボット１１１）に送信される。この集荷計画の作成処理例は、図８を用いて説明する。

以下、ピッキング装置１０３（ロボット１１１）のロボット制御部２１２（ＣＰＵ３０１）による物品のピッキング（「集荷」または「戻す」）制御が実行される。ロボット制御部２１２は、カート１２１を牽引したロボット１１１を集荷計画にしたがった経路Ｒで物流センター内を自律走行させる（ステップＳ７０２）。この自律走行の際、ロボット制御部２１２は、レイアウト情報ＤＢ２１３から物流センター内の棚１０２の配置の情報を取得する。そして、ロボット制御部２１２は、ロボット１１１を所定の初期位置を起点とし、現在位置を屋内位置検出システムで検出しながら該当する棚１０２部分の通路（通路Ｎｏ．）へ移動させる。

次に、ロボット制御部２１２は、集荷および戻す物品に該当する棚１０２部分の通路（通路Ｎｏ．）内に移動する（ステップＳ７０３）。そして、ロボット制御部２１２は、自動認識により該当ロケーションを発見する（ステップＳ７０４）。ロボット制御部２１２は、レイアウト情報ＤＢ２１３を参照し、集荷計画で集荷または戻す商品の棚１０２の位置まで移動すると、自律走行を停止する（ステップＳ７０５）。例えば、ロボット制御部２１２は、屋内位置検出システムで検出した現在位置が該当の棚１０２の棚枠の位置である場合や、カメラ２３４の撮影画像（棚枠の位置を示す識別情報４１１、図４参照）等に基づき該当の棚１０２部分で自律走行を停止する。

次に、ロボット制御部２１２は、停止位置において物品のピッキング種別（「戻す」または「集荷」のいずれか）を判断する（ステップＳ７０６）。集荷計画にしたがい、この停止位置の棚１０２の棚枠に物品を「戻す」場合には（ステップＳ７０６：戻す）、ロボット制御部２１２は、ステップＳ７０７の処理に移行する。一方、この停止位置の棚１０２の棚枠に対する物品の「集荷」を行う場合には（ステップＳ７０６：集荷）、ロボット制御部２１２は、ステップＳ７１１の処理に移行する。

ステップＳ７０７では、ロボット制御部２１２は、自動認識によるカート１２１内の該当物品の識別を行う（ステップＳ７０７）。例えば、戻す物品は、ロボット１１１がカート１２１に積載した際の棚の識別情報６０１（図６参照）をカメラ２３４で撮影した画像と、物品の情報により自動認識する。

次に、ロボット制御部２１２は、カート１２１から棚１０２に戻す物品をピッキング制御する（ステップＳ７０８）。例えば、ロボット制御部２１２は、該当するカート１２１の棚位置に収容されているトレイ４０１の識別情報４１２を、カメラ２３４で撮影した画像に基づき識別する。そして、ロボット制御部２１２は、アーム１１１ａを駆動制御し、このトレイ４０１をアーム１１１ａで挟持する。

この後、ロボット制御部２１２は、自動認識により戻す物品に該当する棚１０２の棚の配置位置を識別する（ステップＳ７０９）。例えば、ロボット制御部２１２は、棚１０２の棚枠の識別情報４１１をカメラ２３４で撮影した画像に基づき、物品Ｂを戻す該当の棚枠を識別する（図４参照）。この後、ロボット制御部２１２は、プレース制御により戻す物品を棚１０２の棚枠に戻し（ステップＳ７１０、図５参照）、ステップＳ７０３の処理に戻る。

ステップＳ７１１では、ロボット制御部２１２は、自動認識により集荷する棚のピッキング位置を識別する（ステップＳ７１１）。例えば、ロボット制御部２１２は、棚１０２の棚枠の識別情報４１１をカメラ２３４で撮影した画像に基づき、該当する集荷の棚枠を識別する（図４参照）。

次に、ロボット制御部２１２は、棚１０２から集荷する物品をピッキング制御する（ステップＳ７１２）。例えば、ロボット制御部２１２は、該当するカート１２１の棚位置に収容されているトレイ４０１の識別情報４１２を、カメラ２３４で撮影した画像に基づき識別する。そして、ロボット制御部２１２は、アーム１１１ａを駆動制御し、このトレイ４０１をアーム１１１ａで挟持する。

次に、ロボット制御部２１２は、自動認識により集荷する物品に該当するカート１２１の棚位置を識別する（ステップＳ７１３）。例えば、ロボット制御部２１２は、集荷する物品のトレイ４０１を収容するカート１２１の棚の識別情報６０１（図６参照）をカメラ２３４で撮影した画像と、物品の情報により自動認識する。

次に、ロボット制御部２１２は、プレース制御により集荷する物品をカート１２１の該当する棚位置に収容する（ステップＳ７１４、図６参照）。そして、ロボット制御部２１２は、今回の１回の移動による全ての物品の集荷が完了したか判断する（ステップＳ７１５）。そして、ロボット制御部２１２は、全ての物品の集荷が完了した場合には（ステップＳ７１５：Ｙｅｓ）、ステップＳ７１６の処理に移行し、全ての物品の集荷が完了していない場合には（ステップＳ７１５：Ｎｏ）、ステップＳ７０３の処理に戻る。

ステップＳ７１６では、ロボット制御部２１２は、自律走行によりカート１２１を牽引したロボット１１１をピッキングステーションＰ（図１参照）まで移動させる（ステップＳ７１６）。

この後、ロボット制御部２１２は、自動認識によりピッキングステーションＰでのカート１２１の配置位置を識別する（ステップＳ７１７）。この際、ロボット制御部２１２は、集荷した物品の情報を集荷実績ＤＢ２０７に格納する。また、ピッキングステーションＰでは、図１（ａ）に示したように、例えば、到着順に複数のカート１２１が１列に整列配置され、ロボット制御部２１２は、到着位置が揃うようカート１２１を位置させる。

ピッキングステーションＰに配置された作業員Ｕは、集荷計画にしたがいカート１２１の各棚に収容されたトレイ４０１を取り出し、トレイ４０１上の物品Ｂを集荷計画が示す個数分、出荷する作業を行う。この際、作業員Ｕは、トレイ４０１上のケースまたは段ボールから所定個数の物品Ｂａ（または物品Ｂｒ）を取り出す。この後、作業員Ｕは、ケースまたは段ボールをトレイ４０１上に戻し、トレイ４０１をカート１２１の元の棚に戻し、出荷作業が終わったカート１２１を所定の初期位置に移動させる。

この後、ロボット制御部２１２は、ロボット１１１からカート１２１を切離し制御する（ステップＳ７１８）。この後、ロボット制御部２１２は、自律走行により、カート１２１の初期位置に移動する（ステップＳ７１９）。これにより、作業員ＵはピッキングステーションＰの位置で切り離されたカート１２１に対するピッキング（出荷）作業と並行して、ロボット１１１は次の巡回の初期位置に移動でき、全体の作業効率を向上できるようになる。

次に、ロボット制御部２１２は、ピッキング実績ＤＢ２１５からピッキングステータスを受信する（ステップＳ７２０）。ピッキング実績ＤＢ２１５には戻す物品を積載したカート１２１の情報が保持されている。ここで、ロボット制御部２１２は、自動認識により戻す物品を検出する（ステップＳ７２１）。

そして、ロボット制御部２１２は、戻す物品を積載したカート１２１が配置されている初期位置まで自律走行する（ステップＳ７２２）。例えば、戻す物品を積載したカート１２１の初期位置は、ピッキングステーションＰと異なる位置（例えば、隣接位置）である。そして、ロボット制御部２１２は、ロボット１１１に、戻す物品を積載したカート１２１を結合し、カート１２１を牽引可能な状態にする（ステップＳ７２３）。以上により、１回の経路Ｒに沿った物品の集荷および戻す制御が終了する。

（集荷計画の作成処理例）
図８は、中央処理装置による集荷計画の作成を示すフローチャートである。図８の処理は、中央処理装置１０１の集荷計画作成部２０２（ＣＰＵ３０１）が実行処理する。以下処理は、ピッキング装置１０３が経路Ｒに沿って１回巡回移動する際に、物品の集荷および戻しをいずれも実行する集荷計画の第２例に相当する。

はじめに、制御部は、初期情報ＤＢ２０４から集荷最大物品数を取得する（ステップＳ８０１）。初期情報ＤＢ２０４には、経路Ｒでの１度の移動でカート１２１が搬送できる物品数が設定されており、例えば、図１（ｂ）の例では、この値は棚枠の数に相当する「６」である。物品数は上記構成例では、トレイ４０１の数に相当する。

なお、集荷計画の作成にあたり、図４等に示したように、一つのトレイ４０１につき複数個のケースや段ボールを載置できることで、一つのトレイ４０１あたりケースや段ボールを単位として複数種類および複数個の物品Ｂを積載できる。また、一つのトレイ４０１につき直接複数の物品Ｂｒを載置できることで、一つのトレイ４０１あたり単一種類で複数個の物品Ｂｒを積載できる。そして、ロボット１１１を経路Ｒに沿って移動させる１回の集荷計画では、カート１２１の棚の数に応じたトレイ４０１の個数を集荷最大物品数とする。なお、集荷計画は、ケースや段ボールに収容された物品Ｂの個数、およびトレイ４０１上の物品Ｂｒの個数を実際の物品の数として識別している。

次に、集荷計画作成部２０２は、今回ロボット１１１が牽引するカート１２１内の戻す物品、戻す棚１０２の棚位置、通路、の各情報を取得する（ステップＳ８０２）。集荷計画作成部２０２は、例えば、集荷実績２０７から戻す物品の情報を取得し、ロケーションマスタＤＢ２０５からと、戻す物品の棚１０２の棚位置と、通路の情報を取得する。

次に、集荷計画作成部２０２は、未集荷の物品、集荷する棚１０２の棚位置、通路、の各情報を取得する（ステップＳ８０３）。集荷計画作成部２０２は、例えば、出荷指示ＤＢ２０６から集荷する物品の情報を取得し、ロケーションマスタＤＢ２０５からと、集荷する物品の棚１０２の棚位置と、通路の情報を取得する。

次に、集荷計画作成部２０２は、戻す物品と同じ通路の未集荷の物品を通路のロケーション順に集荷する場合に、戻す物品によるカート１２１の空き数（棚枠の数）を考慮して集荷可能な物品数を算出する（ステップＳ８０４、図１（ｂ）参照）。

次に、集荷計画作成部２０２は、戻す物品と同じ通路の集荷可能な物品数≧最大物品数であるか判断する（ステップＳ８０５）。集荷計画作成部２０２は、判断の結果、戻す物品と同じ通路の集荷可能な物品数が最大物品数以上であれば（ステップＳ８０５：Ｙｅｓ）、ステップＳ８０６の処理に移行する。一方、戻す物品と同じ通路の集荷可能な物品数が最大物品数未満であれば（ステップＳ８０５：Ｎｏ）、ステップＳ８０７の処理に移行する。

ステップＳ８０６では、集荷計画作成部２０２は、同じ通路内の該当物品を次の集荷物品とし（ステップＳ８０６）、この集荷物品を集荷計画ＤＢ２０３に書き込み保持する。ステップＳ８０７では、集荷計画作成部２０２は、最大物品数に満たない不足分の物品数を算出する（ステップＳ８０７）。

次に、集荷計画作成部２０２は、棚１０２の通路Ｎｏ．より、最も近隣の通路から未集荷の物品を、不足数分次の集荷物品として選定する（ステップＳ８０８）。選定した集荷物品は集荷計画ＤＢ２０３に書き込み保持する。以上により、集荷計画の作成が終了する。

以上説明した実施の形態によれば、ピッキング装置は、物流センター等の管理区域内で物品の搬送を行う。このピッキング装置は、物品の所定の集荷計画に基づき、物流センター内に配置された複数の棚を自律走行により巡回移動し、棚に対する物品の集荷および戻しを行い、所定のピッキングステーションまで物品を搬送するロボットを備える。これにより、ピッキングステーションに作業員を配置して物流センター内外への物品の搬出入を集中して行うことができ、作業員が広大な物流センター内を歩行移動してピッキング作業する手間を防ぐことができる。また、物流センターにおける全体の作業効率を向上できるようになる。

また、ロボットは、物品を積載するカートを結合および切離し可能であり、棚部分を自律走行して集荷した物品をカートに積載した状態でピッキングステーションまで牽引する。これにより、ピッキング作業を行うロボットと、物品を積載するカートとを分離して機能分けすることができ、故障が少なく低コスト化でき、容易に保守できるようになる。

また、ロボットは、カートをピッキングステーションで切離すことで、ピッキングステーションの位置での所定の作業員による物品の集荷および戻しの作業と並行して、ロボットが次の集荷計画のための位置に移動する。また、ロボットは、ピッキングステーションで切離した後、戻す物品が積載されたカートを結合し、次の巡回移動を行う。このように、ロボットとカートとを分離することで、ロボットを効率的に稼働させることができるようになる。

また、ロボットは、集荷計画に基づき、集荷および戻す物品が存在する棚の経路を選択的に走行する。これにより、ロボットは、集荷および戻す物品が存在しない棚部分を除いて効率的に移動することができるようになる。

また、物品は、１個あるいは複数個、および１種類あるいは多種類がトレイに載置され、ロボットは、トレイに積載された単位の物品を棚およびカートとの間で移載させる。これにより、ロボットは、物品の形状の影響を受けずに安定して移載することができるようになる。また、１個のトレイに多種類あるいは多数個の物品を載置することで、大量少品種および少量多品種の物流波動に柔軟に対応できるようになる。

また、ロボットは、棚およびカートの棚枠、およびトレイにそれぞれ表示された識別情報を識別し、物品を識別する。例えば、ロボットは、識別情報を、カメラで撮像した画像の画像処理により検出する。これにより、物流センター内での棚位置および棚に収容された物品の情報を簡単に識別できるようになる。

また、実施の形態のピッキングシステムは、物流センター等の管理区域内で物品の搬送を行うピッキング装置と、ピッキング装置に物品の集荷計画を送信する中央処理装置と、を含む。そして、ピッキング装置は、中央処理装置から受信した物品の集荷計画に基づき、管理区域に配置された複数の棚を自律走行により巡回移動し、棚に対する物品の集荷および戻しを行い、所定のピッキングステーションまで物品を搬送するロボットを備える。また、中央処理装置は、ピッキング装置が搬送可能な最大の物品数の範囲内で、集荷および戻しの物品の数と、当該集荷および戻しを行う物品に該当する棚を巡回する経路と、を含む集荷計画を作成する。このように、中央処理装置は、物流センター内で移動するピッキング装置に対して集荷計画を送信してピッキング装置を制御することができる。また、集荷計画は、ピッキング装置が搬送可能な最大の物品数の範囲内で、集荷および戻しの物品の数とすることで、ピッキング装置を効率的に稼働させることができ、物流センターにおける全体の作業効率を向上できるようになる。

これらのことから、実施の形態によれば、物品ごとの形状の違いや個数の大小に対応でき、例えば、ケース単位と、商品単位（バラ単位）でのピッキングが行え、少品種多量および多品種少量の物流波動に柔軟に対応できるようになる。また、ピッキング装置が移動してピッキングを行い、ピッキングステーションまで物品を搬送する。このため、棚全体を移動させる等のシステムの大型化を防ぐことができ、物流センターの棚配置を変更する必要がなく自動化のシステムとして容易に導入でき、ピッキング作業の自動化および効率化を図ることができるようになる。

なお、本実施の形態で説明したピッキング方法は、予め用意されたプログラムをＣＰＵ等のコンピュータが実行することにより実現することができる。このプログラムは、読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。また、プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布してもよい。

上述した実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）管理区域内で物品の搬送を行うピッキング装置において、
前記物品の所定の集荷計画に基づき、前記管理区域に配置された複数の棚を自律走行により巡回移動し、前記棚に対する物品の集荷および戻しを行い、所定のピッキングステーションまで前記物品を搬送するロボットを備えた、
ことを特徴とするピッキング装置。

（付記２）前記ロボットは、前記物品を積載するカートを結合および切離し可能であり、前記棚部分を自律走行して集荷した前記物品を前記カートに積載した状態で前記ピッキングステーションまで牽引することを特徴とする付記１に記載のピッキング装置。

（付記３）前記ロボットは、前記カートを前記ピッキングステーションで切離すことで、前記ピッキングステーションの位置での所定の作業員による前記物品の集荷および戻しの作業と並行して、前記ロボットが次の集荷計画のための位置に移動することを特徴とする付記１または２に記載のピッキング装置。

（付記４）前記ロボットは、前記ピッキングステーションで切離した後、戻す前記物品が積載された前記カートを結合し、次の巡回移動を行うことを特徴とする付記３に記載のピッキング装置。

（付記５）前記ロボットは、前記集荷計画に基づき、集荷および戻す前記物品が存在する前記棚の経路を選択的に走行することを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載のピッキング装置。

（付記６）前記物品は、１個あるいは複数個、および１種類あるいは多種類がトレイに載置され、
前記ロボットは、前記トレイに積載された単位の前記物品を前記棚および前記カートとの間で移載させることを特徴とする付記２〜５のいずれか一つに記載のピッキング装置。

（付記７）前記ロボットは、前記棚および前記カートの棚枠、および前記トレイにそれぞれ表示された識別情報を識別し、前記物品を識別することを特徴とする付記２〜６のいずれか一つに記載のピッキング装置。

（付記８）前記ロボットは、前記識別情報を、カメラで撮像した画像の画像処理により検出することを特徴とする付記７に記載のピッキング装置。

（付記９）管理区域内で物品の搬送を行うピッキング装置と、前記ピッキング装置に前記物品の集荷計画を送信する中央処理装置と、を含むピッキングシステムにおいて、
前記ピッキング装置は、
前記中央処理装置から受信した前記物品の集荷計画に基づき、前記管理区域に配置された複数の棚を自律走行により巡回移動し、前記棚に対する物品の集荷および戻しを行い、所定のピッキングステーションまで前記物品を搬送するロボットを備え、
前記中央処理装置は、
前記ピッキング装置が搬送可能な最大の前記物品数の範囲内で、集荷および戻す前記物品の数と、当該集荷および戻す前記物品に該当する前記棚を巡回する経路と、を含む前記集荷計画を作成する、
ことを特徴とするピッキングシステム。

（付記１０）前記ロボットは、前記物品を積載するカートを結合および切離し可能であり、前記棚部分を自律走行して集荷した前記物品を前記カートに積載した状態で前記ピッキングステーションまで牽引することを特徴とする付記９に記載のピッキングシステム。

（付記１１）管理区域内で物品の搬送を行うピッキング装置のピッキングプログラムにおいて、
前記ピッキング装置のコンピュータに、
前記物品の所定の集荷計画に基づき、前記管理区域に配置された複数の棚を自律走行により巡回移動し、
前記棚に対する物品の集荷および戻しを行い、
所定のピッキングステーションまで前記物品を搬送する、
処理を実行させることを特徴とするピッキングプログラム。

（付記１２）管理区域内で物品の搬送を行うピッキング装置のピッキング方法において、
前記ピッキング装置のコンピュータが、
前記物品の所定の集荷計画に基づき、前記管理区域に配置された複数の棚を自律走行により巡回移動し、
前記棚に対する物品の集荷および戻しを行い、
所定のピッキングステーションまで前記物品を搬送する、
処理を実行することを特徴とするピッキング方法。

１００ ピッキングシステム
１０１ 中央処理装置
１０２ 棚
１０３ ピッキング装置
１１１ ロボット
１１１ａ アーム
１２１ カート
１２１ａ 棚
２０１ 入力部
２０２ 集荷計画作成部
２０３ 集荷計画ＤＢ
２０５ ロケーションマスタ
２０６ 出荷指示ＤＢ
２０７ 集荷実績ＤＢ
２０８ 通信部
２１１ 通信部
２１２ ロボット制御部
２１３ レイアウト情報ＤＢ
２１５ ピッキング実績ＤＢ
２２１ 走行制御部
２２２ ピッキング制御部
２２３ カート制御部
２２４ 物品認識部
２３１ モータ
２３２ アーム
２３３ カート連結／切離部
２３４ カメラ
３０１ ＣＰＵ
３０２ ＲＯＭ
３０３ ＲＡＭ
３０４ 通信ＩＦ
３０５ 外部メモリ
４０１ トレイ
４１１，４１２，６０１ 識別情報
Ｂ 物品
Ｐ ピッキングステーション
Ｒ 経路
Ｕ 作業員

Claims (11)

1. 管理区域内で物品の搬送を行うピッキング装置において、
   当該ピッキング装置が搬送可能な最大の前記物品数の範囲内で、集荷および戻す前記物品の数と、当該集荷および戻す前記物品に該当する棚を巡回する経路と、を含む集荷計画に基づき、前記管理区域に配置された複数の棚を自律走行により巡回移動し、前記棚に対する物品の集荷および戻しを行い、所定のピッキングステーションまで前記物品を搬送するロボットを備えた、
   ことを特徴とするピッキング装置。
2. 前記ロボットは、前記物品を積載するカートを結合および切離し可能であり、前記棚部分を自律走行して集荷した前記物品を前記カートに積載した状態で前記ピッキングステーションまで牽引することを特徴とする請求項１に記載のピッキング装置。
3. 前記ロボットは、前記カートを前記ピッキングステーションで切離すことで、前記ピッキングステーションの位置での所定の作業員による前記物品の集荷および戻しの作業と並行して、前記ロボットが次の集荷計画のための位置に移動することを特徴とする請求項１または２に記載のピッキング装置。
4. 前記ロボットは、前記ピッキングステーションで切離した後、戻す前記物品が積載された前記カートを結合し、次の巡回移動を行うことを特徴とする請求項３に記載のピッキング装置。
5. 前記ロボットは、前記集荷計画に基づき、集荷および戻す前記物品が存在する前記棚の経路を選択的に走行することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のピッキング装置。
6. 前記物品は、１個あるいは複数個、および１種類あるいは多種類がトレイに載置され、
   前記ロボットは、前記トレイに積載された単位の前記物品を前記棚および前記カートとの間で移載させることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一つに記載のピッキング装置。
7. 前記ロボットは、前記棚および前記カートの棚枠、および前記トレイにそれぞれ表示された識別情報を識別し、前記物品を識別することを特徴とする請求項２〜６のいずれか一つに記載のピッキング装置。
8. 前記ロボットは、前記識別情報を、カメラで撮像した画像の画像処理により検出することを特徴とする請求項７に記載のピッキング装置。
9. 管理区域内で物品の搬送を行うピッキング装置と、前記ピッキング装置に前記物品の集荷計画を送信する中央処理装置と、を含むピッキングシステムにおいて、
   前記ピッキング装置は、
   前記中央処理装置から受信した集荷計画に基づき、前記管理区域に配置された複数の棚を自律走行により巡回移動し、前記棚に対する物品の集荷および戻しを行い、所定のピッキングステーションまで前記物品を搬送するロボットを備え、
   前記中央処理装置は、
   前記ピッキング装置が搬送可能な最大の前記物品数の範囲内で、集荷および戻す前記物品の数と、当該集荷および戻す前記物品に該当する前記棚を巡回する経路と、を含む前記集荷計画を作成する、
   ことを特徴とするピッキングシステム。
10. 管理区域内で物品の搬送を行うピッキング装置のピッキングプログラムにおいて、
    前記ピッキング装置のコンピュータに、
    前記ピッキング装置が搬送可能な最大の前記物品数の範囲内で、集荷および戻す前記物品の数と、当該集荷および戻す前記物品に該当する棚を巡回する経路と、を含む集荷計画に基づき、前記管理区域に配置された複数の棚を自律走行により巡回移動し、
    前記棚に対する物品の集荷および戻しを行い、
    所定のピッキングステーションまで前記物品を搬送する、
    処理を実行させることを特徴とするピッキングプログラム。
11. 管理区域内で物品の搬送を行うピッキング装置のピッキング方法において、
    前記ピッキング装置のコンピュータが、
    前記ピッキング装置が搬送可能な最大の前記物品数の範囲内で、集荷および戻す前記物品の数と、当該集荷および戻す前記物品に該当する棚を巡回する経路と、を含む集荷計画に基づき、前記管理区域に配置された複数の棚を自律走行により巡回移動し、
    前記棚に対する物品の集荷および戻しを行い、
    所定のピッキングステーションまで前記物品を搬送する、
    処理を実行することを特徴とするピッキング方法。

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