JP7429384B2 - リアルタイム載置シミュレーションを使用してパッケージをパレタイズするためのロボットシステム - Google Patents
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Description
本出願は、Rosen N.DiankovおよびDenys Kanunikovによる、「A ROBOTIC SYSTEM WITH PACKING MECHANISM」と題された、同時出願された米国特許出願に関する主題を含み、これはMujin,Incに譲渡され、代理人整理番号131837-8005.US01によって識別され、その全体が引用により本明細書に組み込まれている。
図1は、パッキング機構を有するロボットシステム100が動作し得る例示的な環境の図である。ロボットシステム100は、1つまたは複数のタスクを実行するように構成される1つまたは複数のユニット(たとえば、ロボット)を含むおよび/または通信することができる。パッキング機構の態様は、様々なユニットによって実践または実装することができる。
図2は、本技術の1つまたは複数の実施形態によるロボットシステム100を示すブロック図である。いくつかの実施形態では、たとえば、ロボットシステム100は(たとえば、上述のユニットおよび/またはロボットのうちの1つまたは複数において)、電子/電気デバイス、たとえば、1つまたは複数のプロセッサ202、1つまたは複数の記憶デバイス204、1つまたは複数の通信デバイス206、1つまたは複数の入出力デバイス208、1つまたは複数のアクチュエーションデバイス212、1つまたは複数の輸送モータ214、1つまたは複数のセンサ216、あるいはこれらの組合せを含むことができる。様々なデバイスは、有線接続および/または無線接続を介して互いに結合することができる。たとえば、ロボットシステム100は、たとえば、システムバス、ペリフェラルコンポーネントインターコネクト(PCI)バスもしくはPCI-Expressバス、ハイパートランスポートもしくは業界標準アーキテクチャ(ISA)バス、スモールコンピュータシステムインターフェース(SCSI)バス、ユニバーサルシリアルバス(USB)、IIC(I2C)バス、または電気電子技術者協会(IEEE)標準1394バス(「Firewire」とも呼ばれる)などのバスを含むことができる。また、たとえば、ロボットシステム100は、ブリッジ、アダプタ、プロセッサ、またはデバイス間に有線接続を提供するための他の信号関連デバイスを含むことができる。無線接続は、たとえば、セルラー通信プロトコル(たとえば、3G、4G、LTE、5Gなど)、無線ローカルエリアネットワーク(LAN)プロトコル(たとえば、ワイヤレスフィディリティ(WIFI))、ピアツーピアもしくはデバイスツーデバイス通信プロトコル(たとえば、Bluetooth(登録商標)、近距離無線通信(NFC)など)、モノのインターネット(IoT)プロトコル(たとえば、NB-IoT、LTE-Mなど)、および/または他の無線通信プロトコルに基づくことができる。
図3Aおよび図3Bは、本技術の1つまたは複数の実施形態による、オブジェクトについて計画し、パッキングするのに使用される離散化データの図である。図3Aは離散化オブジェクトを示し、図3Bはオブジェクトのパッキングおよびその計画のための離散化パッキング台を示す。たとえば、図1のロボットシステム100は(たとえば、図2のプロセッサ202を介して)、実世界のオブジェクト(たとえば、パッケージ、パレット、および/またはタスクに関連する他のオブジェクト)の連続面/エッジを離散的な対応物(たとえば、単位長さおよび/または単位面積)にマッピングすることができる。また、ロボットシステム100は、図2のマスターデータ252に記憶された想定オブジェクトの離散化モデル/表現を含むことができる。
図4A~図4Cは、本技術の1つまたは複数の実施形態によるスタッキングルールの図である。ロボットシステム100はスタッキングルールを使用して、パッケージを互いの上に載置することができ、たとえば、1つまたは複数のパッケージのレイヤ(複数可)を、1つまたは複数の他のパッケージのレイヤの上にスタック/載置することができる。ロボットシステム100は、スタッキングルールを使用してスタックされたパッケージの安定性を向上させることができ、パレットの移動中に任意のパッケージが滑るおよび/または傾くことを防ぐことができる。例示の目的で、図4A~図4Cに、上のパッケージ452が1つまたは複数の支持パッケージ454のすぐ上にあり、これによって支持される(たとえば、直接接する)ことを示す。
図5Aは、本技術の1つまたは複数の実施形態によるスタッキングプラン502の一例の図である(たとえば、利用可能パッケージの3Dマッピングを表すプラン、および/または載置プラン350は、3Dマッピング内のレイヤに対応する)。例示の目的で、第1のパッケージのスタック520(たとえば、少なくともパッケージ1-1~1-4、2-1~2-2、および3-1~3-3など)についての第1のレイヤ512、第2のレイヤ514、および第3のレイヤ516を使用するスタッキングプラン502を示す。第1のレイヤ512、第2のレイヤ514、および第3のレイヤ516のそれぞれは、載置プラン350のインスタンスとすることができる。第1のレイヤ512を底部に位置させて、その中のパッケージ(たとえば、少なくともパッケージ1-1、1-2、1-3、および1-4)が載置パレット340に直接接するようにすることができる。第2のレイヤ514内のパッケージ(たとえば、少なくともパッケージ2-1および2-2)は、第1のレイヤ512のすぐ上(すなわち、直接接する)および上方に置くことができる。同様に、第3のレイヤ516のパッケージ(たとえば、少なくともパッケージ3-1および3-2)は、第2のレイヤ514のすぐ上にあり、接することができる。
図6は、本技術の1つまたは複数の実施形態による、図1のロボットシステム100を動作させる方法600についての流れ図である。方法600は、パッケージ(たとえば、ケースおよび/またはボックス)を台(たとえば、パレット)に載置するための、および/またはそれに従ってパッケージを載置するための2D/3Dパッキングプランを生成するためのものとすることができる。方法600は、図2の記憶デバイス204のうちの1つまたは複数に記憶された命令を、図2のプロセッサ202のうちの1つまたは複数によって実行することに基づいて、実施することができる。
利用可能パッケージ362を保管するための一時的な保管エリアを使用し、利用可能パッケージ362をリアルタイムに特定し、利用可能パッケージ362についてのシミュレートされたスタッキングプランをリアルタイムに、たとえば、パッケージが開始位置114に到着したときに生成することによって、ロボットシステム100は、利用可能パッケージ362が、(a)ロボットシステム100に提供される前に識別用属性によって(たとえば、バーコードを使用して)ラベル付けされ、(b)スタッキングシーケンスで受け取られる必要性を排除することができ、これは別途の配列マシンの必要性も排除する。そのため、リソースの消費を最小限にし、パッキング機構を改良することにより、開示した実施形態によって、ロボットシステムが改良される。
開示した技術の実施例の上記の詳細な説明は、網羅的なものではなく、開示した技術を上記で開示した厳密な形に限定するものでもない。開示した技術の具体例を例示の目的で上述しているが、当業者であれば理解するように、開示した技術の範囲内で様々な等価な修正が可能である。たとえば、処理またはブロックを所与の順序で提示しているが、代替的な実施態様は異なる順序のステップを有するルーチンを実行してもよく、または異なる順序のブロックを有するシステムを採用してもよく、一部の処理またはブロックを削除、移動、追加、細分化、結合、および/または修正して、代替的な組み合わせまたは部分的な組み合わせを提供してもよい。これらの処理またはブロックのそれぞれは、種々の異なる方法で実施されてもよい。また、処理またはブロックは順番に実行されるように示している場合があるが、これらの処理またはブロックは代わりに並列に実行または実施されてもよく、または異なる時刻に実行されてもよい。さらに、本明細書に記載の任意の特定の数字は例にすぎず、代替的な実施態様は異なる値または範囲を採用してもよい。
Claims (20)
- ロボットシステムを動作させるための方法であって、
少なくとも1つのパッケージを保管エリアに載置するためのプランを実施することであって、前記少なくとも1つのパッケージは、前記保管エリアと異なる台に載置するために開始位置において受け取られることと、
前記保管エリアに現在保管されている1つまたは複数のパッケージを前記台に載置するためのシミュレートされたスタッキングプランを生成または更新することと、
前記1つまたは複数のパッケージを前記台に載置するためのパレタイズトリガの発生を判定することと、
前記パレタイズトリガの発生に少なくとも部分的に基づいて、前記シミュレートされたスタッキングプランを実施することと
を含む、方法。 - 前記シミュレートされたスタッキングプランを生成または更新することは、
均一パッケージレイヤの上面が同じ高さになるように、前記1つまたは複数のパッケージを使用した均一パッキングレイヤを実現する前記シミュレートされたスタッキングプランを生成または更新することを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記均一パッキングレイヤを実現する前記シミュレートされたパッキングプランを生成または更新することは、
前記1つまたは複数のパッケージのそれぞれのパッケージ高さが同じになるように、前記均一パッキングレイヤを、前記1つまたは複数のパッケージの単一のレイヤとして生成することを含む、請求項2に記載の方法。 - 前記均一パッキングレイヤを実現する前記シミュレートされたパッキングプランを生成または更新することは、
前記均一パッキングレイヤを、前記1つまたは複数のパッケージの2つ以上のパッケージのスタックと並んで載置される前記1つまたは複数のパッケージの単一のスタックされていないパッケージの組み合わせを含む組み合わせレイヤとして生成することを含み、
前記単一のスタックされていないパッケージのパッケージ高さは、前記スタック内の前記2つ以上のパッケージのパッケージ高さの合計と等しい、請求項2に記載の方法。 - 前記1つまたは複数のパッケージの前記均一パッキングレイヤを実現する前記シミュレートされたスタッキングプランを生成または更新することは、スタッキング表面積要件を満たすことを含む、請求項2に記載の方法。
- 前記スタッキング表面積要件は、前記均一パッキングレイヤの前記上面の最小合計水平面積を指定する合計面積要件を含む、請求項5に記載の方法。
- 前記スタッキング表面積要件は、前記均一パッキングレイヤの前記上面を形成する前記1つまたは複数のパッケージのパッケージ間の最大間隔を指定するパッケージ間隔要件を含む、請求項5に記載の方法。
- 前記パレタイズトリガの発生を判定することは、前記シミュレートされた前記スタッキングプランがスタッキング表面積要件を満たす均一パッケージレイヤを実現したと判定することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記パレタイズトリガの発生を判定することは、前記ロボットシステムの転置ユニットのユニットアイドル時間および/または総動作時間が動作時間閾値を超えたと判定することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記パレタイズトリガの発生を判定することは、前記保管エリアに現在保管されているパッケージの数が保管容量閾値を超えたと判定することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記パレタイズトリガの発生を判定することは、前記ロボットシステムの外部のソースから載置開始コマンドを受信することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記1つまたは複数のパッケージは、前記保管エリアに現在保管されている全ての前記パッケージを含み、
前記シミュレートされたスタッキングプランを生成または更新することは、(i)保管容量トリガの発生を判定した時に、かつ(ii)パレタイズ基準に従って、前記シミュレートされたスタッキングプランを生成または更新することを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記パレタイズ基準は、前記1つまたは複数のパッケージを前記台に載置するためのパッキング体積効率を含む、請求項12に記載の方法。
- 前記パレタイズ基準は、前記1つまたは複数のパッケージを前記台に載置するための前記パッケージの想定数を含む、請求項12に記載の方法。
- 前記パレタイズ基準は、前記1つまたは複数のパッケージを前記台に載置するための最大スタック可能高さを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記シミュレートされたスタッキングプランを生成または更新することは、
前記台の水平面に沿った前記1つまたは複数のパッケージの2Dマッピングを表す2次元(2D)載置プランを生成または更新することと、
前記2D載置プランの複数のインスタンスを前記1つまたは複数のパッケージの3次元(3D)マッピングに変換することと、を含み、
前記3Dマッピングは、前記台における複数のレイヤ内の前記1つまたは複数のパッケージの配置を表し、各レイヤは、他のレイヤの上にあり、かつ、前記2D載置プランの対応するインスタンスを有する、請求項12に記載の方法。 - 前記シミュレートされたスタッキングプランに基づいて、前記1つまたは複数のパッケージのそれぞれについてのスタッキングシーケンス識別情報(ID)を決定すること、を含み、
前記スタッキングシーケンスIDは、前記台における前記1つまたは複数のパッケージのそれぞれの載置順序を識別するためのものであり、
前記シミュレートされたパッキングプランを実施することは、それぞれのスタッキングシーケンスIDに従って前記1つまたは複数のパッケージのそれぞれを前記台に載置することを含む、請求項16に記載の方法。 - コンベヤユニットの速度を規制するためのプランを実施することをさらに含み、
前記コンベヤユニットは、前記台に載置するために、前記少なくとも1つのパッケージを前記開始位置まで輸送する、請求項2に記載の方法。 - コンピュータ可読命令を記憶する有形の非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、
前記コンピュータ可読命令は、
少なくとも1つのパッケージを保管エリアに載置するためのプランを実施するための命令であって、前記少なくとも1つのパッケージは、前記保管エリアとは別個の台に載置するために開始位置において受け取られる、命令と、
前記保管エリアに保管されている1つまたは複数のパッケージを前記台に載置するためのシミュレートされたスタッキングプランを生成または更新するための命令と、
前記1つまたは複数のパッケージを前記台に載置するためのパレタイズトリガの発生を判定するための命令と、
前記パレタイズトリガの発生に少なくとも部分的に基づいて、前記シミュレートされたスタッキングプランを実施するための命令と
を含む、有形の非一時的コンピュータ可読記憶媒体。 - 少なくとも1つのプロセッサと、
前記少なくとも1つのプロセッサに接続され、前記プロセッサによって実行可能な命令が記憶される少なくとも1つのメモリデバイスと、を備え、
前記命令は、
少なくとも1つのパッケージを保管エリアに載置するためのプランを実施することであって、前記少なくとも1つのパッケージは、前記保管エリアとは別個の台に載置するために開始位置において受け取られることと、
前記保管エリアに現在保管されている前記パッケージのうちの1つまたは複数を前記台に載置するためのシミュレートされたスタッキングプランを生成または更新することと、
前記1つまたは複数のパッケージを前記台に載置するためのパレタイズトリガの発生を判定することと、
前記パレタイズトリガの発生に少なくとも部分的に基づいて、前記シミュレートされたスタッキングプランを実施することと
を含む、ロボットシステム。
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