JPH02209322A - センサ付きピッキングロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、所定位置に搬入されたパレット上に積み付け
である段ボールケースなどの荷物を、個ずつ搬送するの
に好適なピッキングロボットに関する。

〔従来の技術〕

食品工場の出荷ヤードなどにおいて、作業者の労力低減
と作業効率の向上を図るために、第６図に示したような
パレット１０上に積み付けた段ボールケース（被搬送物
）１２を、人手によらずに一個ずつ取り上げて搬送（ピ
ッキング）するピッキングロボットの開発が進められて
いる。

しかし、パレット１０を所定位置に置いたとしても、段
ボールケース１２の積み付けたパレット１０をコンベヤ
やフォークリフトによって搬送する途中において、振動
などにより段ボールケース１２が正規の積付は位置から
ずれてしまうことがしばしばある。このため、従来開発
されているピッキングロボットは、一般に、二次元の視
覚センサを用いて画像処理をして段ボールケース１２の
位置ずれ量を求め、段ボールケース１２をピッキングす
るハンドの位置を位置ずれ量に応じてフィードバック制
御Ｍする方法が採用されている。

すなわち、従来のピンキングロボットは、第７図に示し
たように、ロボットのハンド１４がシリンダＩ６に取り
付けられていて昇降可能となっており、このハンド１４
に真空吸着パッド１８と視覚センサであるテレビカメラ
２０とが取り付けである。そして、段ボールケース１２
をピンキング、する場合、テレビカメラ１８によってピ
ンキングしようとする段ポールケース１２の全体を映す
。

テレビカメラ１８は、周知のように多数の電荷結合−素
子（ＣＣＤ）などのをマトリックス状に配列した構造を
なしており、各素子（画素）ごとの電荷の状態が第８図
のように求められ、光があたっている画素２２と光があ
たっていない画素２４とが識別されて、段ボールケース
１２の位置が求められる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記したように、従来の二次元視覚センサを用
いたピッキングロボットは、段ボールケース１２の全体
を映して画像処理するため、ピンキング前に段ボールケ
ース１２の全体をテレビカメラ２０の視野角θ内に入れ
る必要があり、テレビカメラ２０を取り付けたハンド１
４を段ボールケース１２の上端面より相当に高い位置に
セットしなければならない、この結果、真空吸着パッド
１８と段ボールケース１２との間隔りが大きくなり、テ
レビカメラ２０によって撮像した後、真空吸着パッド１
日によって段ポールケース１２を吸着するまでに時間が
かかって作業効率が悪くなるばかりでなく、ピッキング
ロボットのデッドペースが大きくなる等の欠点がある。

また、相当に高いところから段ボールケース１２を撮像
するため、テレビカメラ２０の解像度が相対的に小さ（
なり、識別できる段ポールケース１２の位置の誤差が太
き（なる、しかも、二次元視覚センサを用いているとこ
ろから、マトリックス状に配列した画素のすべてについ
てデータ処理を行う必要から、データ処理に時間がかか
る欠点がある。

本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされ
てもにで、デッドスペースを小さくでき、作業効率を向
上することができるセンサ付きピッキングロボットを提
供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係るセンサ付きピ
ッキングロボットは、被搬送物の位置を検出して被搬送
物を持ち上げるピッキングロボットにおいて、前記被搬
送物を持ち上げるハンドと、前記被搬送物の縁部を検出
するラインセンサと、このラインセンサの出力信号から
前記被搬送物の位置を演算するとともに、求めた前記被
搬送物の位置に基づいて、前記ハンドを被搬送物の持ち
上げ位置に移動させるコントローラとを有することを特
徴としている。

〔作用〕

上記の如く構成した本発明は、ラインセンサによって被
搬送物の２つの辺だけを検出すればよいため、被搬送物
の全体を撮像するのと異なり、被搬送物の位置を検出す
る際のラインセンサの位置を低くでき、デッドスペース
を小さくすることができる。そして、ラインセンサをハ
ンドに取り付けたとしても、被搬送物の位置検出のとき
のハンドの位置が、大幅に従来より低くなるところから
、被搬送物までのハンドの行程が短くなり、ピッキング
作業の効率を向上することができる。

しかも、ラインセンサを用いたことにより、処理する画
素の数が大幅に減少して、データ処理の時間を短縮する
ことができる。また、ラインセンサは、被搬送物に近い
位置において被搬送物を検出するため、解像度が大きく
なり、被搬送物の位置を正確に求めることができる。

〔実施例〕

本発明に係るセンサ付きピッキングロボットの好ましい
実施例を、添付図面に従って詳説する。

なお、前記従来技術において説明した部分に相当する部
分については、同一の符号を付し、その説明を省略する
。

第１図は、本発明に係るピッキングロボットのシステム
構成を示す説明図である。

第１図において、ピッキングロボット３０は、ハンド１
４がシリンダ１６の下端部に取り付けられ、矢印３２の
ように昇降するようになっている。

ハンド１４を昇降させるシリンダ１６は、走行ビーム３
４上を矢印３６のように走行する台車３８に搭載しであ
る。走行ビーム３４は、両端部に車輪４０が設けられ、
支柱４２．４２上に設けたレール４４．４４に沿って矢
印４６の如く、紙面に直交した方向に走行するようにな
っている。

詳細を後述するハンド１４には、ラインセンサを内蔵し
た一対のテレビカメラ４８．５０と複数の真空吸着バン
ド１８とが取り付けである。テレビカメラ４８．５０は
、コンピュータからなるコントローラ５２に接続され、
画像信号をコントローラ５２に送出する。また、真空吸
着パッド１８は、真空ポンプ５４に接続され、真空ポン
プ５４から被搬送物である段ボールケース１２Ａ、１２
Ｂを吸着する負圧を受けるようになっている。

コントローラ５２には、テレビカメラ４８．５０に内蔵
したラインセンサの画像を表示するデイスプレィ５６と
パレット１０上の段ボールケース１２の積付はパターン
等を入力するキーボード５８とからなる入出力装置６０
、段ボールケース１２の寸法、積付はパターンに対応し
た段ボールケース１２の位置等が格納しである記憶装置
６２とが接続しである。また、コントローラ５２は、ハ
ンド１４を制御するために、走行ビーム３４を走行させ
るモータ６６、台車３８を走行させるモータ６８および
シリンダ１６に接続してあり、これらに制御信号を送出
して駆動制御する。

ハンド１４は、第２図に示したように、方形のフレーム
７０の四隅に真空吸着パッド１８が固定しである。そし
て、テレビカメラ４８．５０は、フレーム７０の直交し
た２辺７２．７４の中央部に設けたアーム７６．７８に
固定してあり、第３図に示したように、テレビカメラ４
８．５０に内蔵したラインセンサ８０．８２が相互に直
交、かつ隣接した真空吸着パッド１８間の中央に位置す
るよ・うに配置されている。

上記の如く構成した実施例の作用は、次のとおりである
。

記憶装置６２には、パレット１０上に積み付けられた段
ボールケース１２の積付はパターンや、段ボールケース
１２の種類に対応した寸法、パレット１０上の各段ポー
ルケース１２が置かれるべき位置等が格納しである。

オペレータは、第１図に示したように、段ボールケース
１２を積み付けたバレンｌ−１０が所定の位置に搬入さ
れると、キーボード５８を介して積付はパターン、段ポ
ールケース１２の種類、数量等を入力する（第５図ステ
ップ１００）。コントローラ５２は、積付はパターン、
段ボールケース１２の数量等が入力されると、記憶装置
６２に格納しであるピンキングすべき段ボールケース１
２が本来置かれるべき位置（本来あるべき位置）を読み
出す（ステップ１０１）。そして、ステップ１０２にお
いて、シリンダ１６を駆動してテレビカメラ４８．５０
の位置が段ボールケース１２の上面より所定の高さＨと
なる位置にするとともに（第４図参照）、モータ６６．
６８を制御して、例えば第１図の段ボールケース１２Ａ
の中心が本来あるべき位置の真上にハンド１４を移動す
る。

その後、コントローラ５２は、テレビカメラ４８．５０
に内蔵されたラインセンサ８０．８２力（段ボールケー
ス１２の縁部を検出して第３図のように出力する検出信
号（画像データ）を読み込む（、ステップ１０３）、そ
して、段ボールケース１２がパレット１０の搬送途中に
おける振動などにより、位置ずれを生じていると、ライ
ンセンサ８０．８２の画像データから実際に置かれてい
る段ボールケース１２の位置を求め、本来あるべき位置
からのずれ量を演算する（ステップ１０４）。

さらに、コントローラ５２は、ラインセンサ８０．８２
が出力する画像データに基づいて、位置ずれ量を演算し
つつモータ６６．６８をフィードバック制御し、ハンド
１４を段ボールケース１２Ａの真上に移動させる（ステ
ップ１０５）。

コントローラ５２は、ハンド１４が段ボールケース１２
Ａの真上に来ると、ステップ１０６に進んでシリンダ１
６を駆動し、真空吸着パッド１８を下降させて段ボール
ケース１２Ａを吸着して持ち上げ（ピッキング）、所定
の位置に搬送する。

そして、コントローラ５２は、パレット１０上のすべて
の段ボールケース１２をピッキングしたか否かを判断し
くステップ１０７）、すべてをピッキングしていない場
合にはステップ１０１に戻って先の動作を繰り返し、次
の段ボールケースをピンキングする。また、コントロー
ラ５２は、ステップ１０７において段ボールケース１２
のすべてをピッキングしたと判断した場合には、このプ
ログラムを終了する。

このように、実施例においては、直交配設した一対のラ
インセンサ８０．８２によって被搬送物である段ボール
ケース１２の縁部を検出し、ハンド１４の位置を制御す
るようにしたため、段ボールケース１２の全体を撮像す
るのと異なり、段ボールケース１２とテレビカメラ４８
．５０との間隔Ｈを狭くでき、デッドスペースを小さく
することができる。また、真空吸着パッド１８と段ボー
ルケース１２との間隔りが小さ（なり、段ボールケース
１２の位置を検出してから段ボールケース１２を吸着す
るまでのハンド１４の行程が短くなって、ピッキングす
るまでの時間を短縮することが可能となり、迅速なピッ
キングができて作業効率が向上する。

また、ラインセンサ８０．８２を使用したことにより、
従来の如くマトリックス状に配列した多数の画素につい
てのデータ処理をする必要がな（、データの処理時間を
短くすることができる。しかも、テレビカメラ４８．５
０の視野角θが従来と同じであったとしても、ラインセ
ンサ８０．８２は段ボールケース１２の縁部を検出でき
ればよいため、テレビカメラ４８．５０の位置を低くし
て視野を狭くでき、解像度が向上して段ポールケース１
２の位置誤差を小さくすることができる。そして、ライ
ンセンサ８０．８２を用いたことにより、段ボールケー
ス１２の位置を検出するために段ボールケース１２全体
を照射する必要がなく、センサと段ボールケース１２と
の距離が近いところから、照射する光も従来より弱くて
よい。

なお、前記実施例においては、テレビカメラ４８．５０
にラインセンサ８０．８２を内蔵させた場合について説
明したが、テレビカメラ４８の１つの画素列と、この画
素列に直交したテレビカメラ５０の１つの画素列とをラ
インセンサとしてもよい。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明によれば、ラインセンサ
により被搬送物の縁部を検出するとともに、コン４トロ
ーラ５２がラインセンサの検出４に号に基づいて、被搬
送物の位置を求めてハンドを移動し、被搬送物を持ち上
げるようにしたことにより、被搬送物とセンサとの間隔
を小さくでき、ピッキングロボットのデッドスペースが
小さくなる。

また、被搬送物を検出してから、被搬送物を持ち上げる
までのハンドの行程が短くなって、作業効率が向上する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るセンサ付きピッキングロボットの
実施例のシステム構成図、第２図は前記実施例のハンド
の詳細説明図、第３図はラインセンサによる被搬送物の
検出状態の一例を示す説明図、第４図は前記実施例のテ
レビカメラの高さ位置を示す説明図、第５図は前記実施
例のコントローラの動作を説明するフローチャート、第
６図はパレット上の被搬送物の積付はパターンの一例を
示す斜視図、第７図は従来のピンキングロボットにおけ
る被搬送物の位置検出方法の説明図、第８図は従来のピ
ンキングロボットにおける被搬送物の位置検出のための
画像処理の説明図である。 １０−・−・−・パレット、１２．１２Ａ、１２Ｂ　　
・−被搬送物（段ボールケース）、１４−・〜・・−ハ
ンド、１８　・−・・−真空ｔｉｌｌ　！　ハツト、３
０　−・・−ピンキングロボット、５２−・−・・−コ
ントローラ、６０−・・・・入力出力装置、６２−・−
外部記憶装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被搬送物の位置を検出して被搬送物を持ち上げる
   ピッキングロボットにおいて、前記被搬送物を持ち上げ
   るハンドと、前記被搬送物の縁部を検出するラインセン
   サと、このラインセンサの出力信号から前記被搬送物の
   位置を演算するとともに、求めた前記被搬送物の位置に
   基づいて、前記ハンドを被搬送物の持ち上げ位置に移動
   させるコントローラとを有することを特徴とするセンサ
   付きピッキングロボット。