ピッキングシステム
【課題】複数のワークを向きを揃えて載置する場合に、複数のワークの保持を短時間で行うこと。
【解決手段】ロボット２ａ，２ｂは、ワークｗを保持する複数の保持部２３ａ，２４ａ，２３ｂ，２４ｂと、アーム先端部２１ａ，２１ｂに対して回転可能に設けられ、複数の保持部２３ａ，２４ａ，２３ｂ，２４ｂを支持する支持部２２ａ，２２ｂとを備える。また、制御装置は、保持部２３ａ，２４ａ，２３ｂ，２４ｂを用いて保持したワークｗごとに、かかるワークｗの向きが所定の向きとなるように支持部２２ａ，２２ｂを所定量回転させたうえでかかるワークｗを所定の場所へ載置する載置動作の実行をロボット２ａ，２ｂに対して指示する。
【解決手段】ロボット２ａ，２ｂは、ワークｗを保持する複数の保持部２３ａ，２４ａ，２３ｂ，２４ｂと、アーム先端部２１ａ，２１ｂに対して回転可能に設けられ、複数の保持部２３ａ，２４ａ，２３ｂ，２４ｂを支持する支持部２２ａ，２２ｂとを備える。また、制御装置は、保持部２３ａ，２４ａ，２３ｂ，２４ｂを用いて保持したワークｗごとに、かかるワークｗの向きが所定の向きとなるように支持部２２ａ，２２ｂを所定量回転させたうえでかかるワークｗを所定の場所へ載置する載置動作の実行をロボット２ａ，２ｂに対して指示する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピッキングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ベルトコンベア等の搬送装置によって搬送されるワークをロボットによって保持して他の場所へ移動させるピッキングシステムが知られている。
【０００３】
たとえば、特許文献１には、ワークを保持する保持部を複数備えたロボットを用いて、複数のワークを同時に他の場所へ移動させるピッキングシステムが開示されている。かかるピッキングシステムでは、複数のワークを保持する際、これらのワークの向きを所定の向きに揃えて保持する。
【０００４】
具体的には、特許文献１に記載のピッキングシステムでは、保持部を支持する支持部を回転させることによってワークに対する保持部の向きを所定の向きに合わせたうえで、ワークを保持する。かかる動作を複数のワークに対して順次行うことで、ランダムな向きで搬送されてくる複数のワークを同時に、かつ、向きを揃えた状態で他の場所へ載置することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３３１４８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のピッキングシステムにおいては、ワークに対する保持動作が開始されてから保持部によってワークが保持されるまでの間に支持部を回転させる動作が介在するため、ワークを保持するまでに要する時間が長くなるおそれがある。ワークを保持するまでに要する時間が長くなるほど、搬送装置上での他のロボット等との干渉が生じる可能性が高くなる。このため、ワークを保持するまでに要する時間は、短い方が好ましい。
【０００７】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、複数のワークを向きを揃えて載置する場合に、複数のワークの保持を短時間で行うことができるピッキングシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の開示するピッキングシステムは、ワークを搬送する搬送装置と、前記搬送装置によって搬送されるワークを保持する保持動作および保持したワークを移動させて所定の場所へ載置する載置動作を行うロボットと、前記保持動作および前記載置動作の実行を前記ロボットに対して指示する制御装置とを備え、前記ロボットは、前記ワークを保持する複数の保持部と、アーム先端部に対して回転可能に設けられ、前記複数の保持部を支持する支持部とを備え、前記制御装置は、前記保持部を用いて保持したワークごとに、当該ワークの向きが所定の向きとなるように前記支持部を所定量回転させたうえで当該ワークを所定の場所へ載置する載置動作の実行を前記ロボットに対して指示する。
【発明の効果】
【０００９】
本願の開示するピッキングシステムの一つの態様によれば、複数のワークを向きを揃えて載置する場合に、複数のワークの保持を短時間で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施例１に係るピッキングシステムの模式斜視図である。
【図２】図２は、実施例１に係る制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、実施例１に係るピッキングシステムの動作例を示す図である。
【図４】図４は、各ロボットの初期姿勢の一例を示す図である。
【図５】図５は、向き検出部によって検出されるワークの向きの一例を示す図である。
【図６】図６は、ワーク決定処理の説明図である。
【図７】図７は、ワーク決定処理の他の例の説明図である。
【図８−１】図８−１は、実施例２に係るロボットのアーム先端部周辺における模式拡大図である。
【図８−２】図８−２は、実施例２に係るロボットのアーム先端部周辺における模式拡大図である。
【図９−１】図９−１は、実施例２に係るロボットのアーム先端部周辺における模式拡大図である。
【図９−２】図９−２は、実施例２に係るロボットのアーム先端部周辺における模式拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照して、本願の開示するピッキングシステムのいくつかの実施例を詳細に説明する。ただし、これらの実施例における例示で本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１２】
まず、本実施例に係るピッキングシステムの外観について図１を用いて説明する。図１は、実施例１に係るピッキングシステムの模式斜視図である。なお、以下では、２台のロボットを備えるピッキングシステムの例について説明するが、ピッキングシステムが備えるロボットの台数は、１台でもよいし３台以上でもよい。
【００１３】
図１に示すように、本実施例に係るピッキングシステムは、コンベア１と、ロボット２ａ，２ｂと、カメラ３とを備える。コンベア１は、搬送路１１上に載置されたワークｗを上流から下流へ向けて搬送する搬送装置である。なお、ここでは、一例として、コンベア１がベルトコンベアであるものとするが、ワークｗを所定方向へ搬送することができるものであれば他の搬送装置であってもよい。
【００１４】
ロボット２ａ，２ｂは、天井や壁面・床面等に固定された多関節ロボットであり、コンベア１によって搬送されるワークｗを保持する保持動作および保持したワークｗを移動させて所定の場所へ載置する載置動作を行う。
【００１５】
ロボット２ａ，２ｂは、アーム先端部２１ａ，２１ｂを備えており、かかるアーム先端部２１ａ，２１ｂに、ワークｗを保持するエンドエフェクタを備える。
【００１６】
ロボット２ａに設けられるエンドエフェクタは、ワークｗを保持する複数の保持部２３ａ，２４ａ、アーム先端部２１ａに対して回転可能に設けられ、複数の保持部２３ａ，２４ａを支持する支持部２２ａ等で構成される。また、ロボット２ｂに設けられるエンドエフェクタも同様に、ワークｗを保持する複数の保持部２３ｂ，２４ｂ、アーム先端部２１ｂに対して回転可能に設けられ、複数の保持部２３ｂ，２４ｂを支持する支持部２２ｂ等で構成される。
【００１７】
保持部２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂは、たとえば、真空ポンプ等の吸引装置を用いてワークｗを吸着させる吸着式の保持部である。ロボット２ａ，２ｂは、かかる保持部２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂを用いて複数のワークｗを保持する。そして、ロボット２ａ，２ｂは、保持したワークｗをそれぞれコンベア４ａ，４ｂへ移動させた後、吸引装置による吸引力を解除することにより、保持した複数のワークｗをコンベア４ａ，４ｂ上に載置する。
【００１８】
また、ロボット２ａ，２ｂは、１つのワークｗについての保持動作および載置動作を終えると、あらかじめ設定された初期姿勢に戻り、かかる初期姿勢から次のワークｗに対する保持動作を開始する。ここで、本実施例に係るロボット２ａ，２ｂには、それぞれ異なる初期姿勢が設定されるが、かかる点については、図４を用いて後述する。
【００１９】
なお、本実施例では、ロボット２ａ，２ｂが２つの保持部を備える場合の例について説明するが、ロボット２ａ，２ｂが備える保持部の数は、３つ以上であってもよい。
【００２０】
また、ロボット２ａ，２ｂが備えるエンドエフェクタは、ワークｗを保持することができるものであれば他のエンドエフェクタであってもよい。たとえば、ロボット２ａ，２ｂは、ワークｗを把持する複数のハンド部が設けられたエンドエフェクタを備えていてもよい。
【００２１】
本実施例では、ロボット２ａ，２ｂとして垂直多関節ロボットを適用した例について説明するが、ロボットの構成はこれに限ったものではなく、ロボット２ａ，２ｂは、水平多関節ロボット、パラレルリンクロボット、直交ロボット等、ワークｗを保持して移送できる構成であればよい。
【００２２】
また、ここでは、ロボット２ａ，２ｂが搬送路１１を挟んで配置される場合の例について説明するが、これに限ったものではなく、ロボット２ａ，２ｂは、搬送路１１に沿って並んで配置されてもよいし、搬送路１１の上方に配設されてもよい。
【００２３】
カメラ３は、ロボット２ａ，２ｂよりもコンベア１の上流側へ配置され、コンベア１の搬送路１１上の所定領域を撮像する撮像装置である。カメラ３によって撮像された画像は、ＬＡＮ（Local Area Network）等の通信ネットワークを介して図示しない制御装置へ出力される。
【００２４】
本実施例に係るピッキングシステムは、上記のように構成されており、カメラ３が、搬送路１１上を撮像し、図示しない制御装置が、カメラ３によって撮像された画像に基づいて搬送路１１上のワークｗを検出するとともに、検出したワークｗの保持動作をロボット２ａ，２ｂに対して指示する。そして、ロボット２ａ，２ｂが、制御装置からの指示に従って保持動作および載置動作を行う。
【００２５】
ここで、従来のピッキングシステムにおいて、複数のワークの向きを揃えて載置する作業をロボットに対して行わせる場合、ロボットは、保持部を支持する支持部を回転させることによってワークに対する保持部の向きを所定の向きに合わせたうえでワークを保持していた。
【００２６】
したがって、従来のピッキングシステムでは、ワークに対する保持動作が開始されてから保持部によってワークが保持されるまでの間に支持部を回転させる動作が介在するため、ワークを保持するまでに要する時間が長くなるおそれがあった。ワークを保持するまでに要する時間が長くなるほど、搬送装置上において他のロボット等との干渉が生じる可能性が高くなるため、ワークを保持するまでに要する時間は、短い方が好ましい。
【００２７】
また、ロボットが保持しようとするワークは、搬送装置によって搬送されているため、その位置は、時々刻々と変化する。このため、保持部の向きをワークの向きに対して所定の向きに合わせるためには、搬送装置の搬送速度も考慮に入れてロボットの動作を制御しなければならない。したがって、ロボットの動作制御に要する計算処理が複雑化するおそれがある。ロボットの動作制御に要する計算処理が複雑化すると、ロボットに対する動作指令に遅れが生じるおそれがあり、結果として、ロボットの作業効率の低下を招くおそれがある。
【００２８】
そこで、本実施例に係るピッキングシステムでは、保持動作の際には、ワークｗの向きを考慮することなくワークｗを単純に保持しつつ、載置動作の際に、保持したワークｗを向きを揃えて載置するように、制御装置がロボット２ａ，２ｂを制御することとした。以下では、かかる制御装置の構成および動作について具体的に説明する。
【００２９】
図２は、実施例１に係る制御装置の構成を示すブロック図である。なお、図２では、制御装置の特徴を説明するために必要な構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。
【００３０】
図２に示すように、制御装置５は、制御部５１と、記憶部５２とを備える。また、制御部５１は、ワーク検出部５１１と、向き検出部５１２と、動作指示部５１３とを備え、記憶部５２は、振分情報５２１を記憶する。
【００３１】
制御部５１は、制御装置５全体を制御する制御部である。ワーク検出部５１１は、カメラ３から入力される画像に基づいて搬送路１１上のワークｗを検出する処理部である。また、ワーク検出部５１１は、ワークｗを検出すると、かかるワークｗの位置情報を含む検出結果をカメラ３によって撮像された画像とともに向き検出部５１２へ出力する。
【００３２】
向き検出部５１２は、カメラ３によって撮像された画像に基づいてワークｗの向きを検出する処理部である。また、向き検出部５１２は、ワークｗの向きを検出すると、ワーク検出部５１１によるワークｗの検出結果に対してワークｗの向きの検出結果を加えて動作指示部５１３へ出力する。
【００３３】
なお、ワーク検出部５１１によるワークｗの検出および向き検出部５１２によるワークｗの向き検出については、いずれの公知技術を用いても構わない。また、ここでは、ワークｗの検出処理およびワークｗの向きの検出処理をそれぞれ異なる処理部が行うこととしたが、これらの処理を１つの処理部が一括して行ってもよい。
【００３４】
動作指示部５１３は、向き検出部５１２から受け取ったワークｗの検出結果に応じて、ワークｗの保持動作および載置動作をロボット２ａ，２ｂに対して指示する処理部である。動作指示部５１３からの指示に従って実行されるロボット２ａ，２ｂの保持動作および載置動作の具体的な内容については、図３を用いて後述する。
【００３５】
また、動作指示部５１３は、向き検出部５１２から受け取ったワークｗの検出結果および記憶部５２に記憶された振分情報５２１に基づき、各ロボット２ａ，２ｂに対して保持させるワークｗを決定する処理も併せて行う。かかる点については、図４〜図６を用いて後述する。
【００３６】
記憶部５２は、不揮発性メモリやハードディスクドライブといった記憶デバイスで構成され、振分情報５２１を記憶する。振分情報５２１は、所定の角度範囲ごとにロボット２ａ，２ｂをそれぞれ対応付けた情報である。
【００３７】
ここで、本実施例に係るピッキングシステムの動作例について図３を用いて説明する。図３は、実施例１に係るピッキングシステムの動作例を示す図である。なお、図３には、一例として、ロボット２ａが実行する保持動作および載置動作を示している。
【００３８】
制御装置５の動作指示部５１３がワークｗ１およびワークｗ２の保持動作をロボット２ａに対して指示したとすると、図３の上図に示すように、ロボット２ａは、動作指示部５１３からの指示に従って、ワークｗ１およびワークｗ２の保持動作を行う。
【００３９】
たとえば、ロボット２ａは、ワークｗ１を保持部２４ａ（図１参照）を用いて保持した後、ワークｗ２を保持部２３ａ（図１参照）を用いて保持する。このとき、ロボット２ａは、従来のピッキングシステムとは異なり、ワークｗ１に対する保持部２４ａの向きおよびワークｗ２に対する保持部２３ａの向きを考慮することなく、これらのワークｗ１，ｗ２の保持を行う。したがって、ロボット２ａは、ワークｗ１，ｗ２を保持するまでの動作を短時間で行うことができる。
【００４０】
つづいて、動作指示部５１３は、保持したワークｗ１，ｗ２ごとに、各ワークｗ１，ｗ２の向きが所定の向きとなるように支持部２２ａを所定量回転させたうえで各ワークｗ１，ｗ２をコンベア４ａへ載置する載置動作の実行をロボット２ａに対して指示する。
【００４１】
具体的には、動作指示部５１３は、向き検出部５１２によって検出されたワークｗ１の向きｄ１と、所定の基準載置向きｄ０とに基づいて、ワークｗ１を基準載置向きｄ０に揃えて載置するために必要な支持部２２ａの回転量を算出する。基準載置向きｄ０は、ここでは、コンベア４ａの搬送方向と同一の向きとする。
【００４２】
また、動作指示部５１３は、ワークｗ２についても、ワークｗ２の向きｄ２および所定の基準載置向きｄ０に基づいて、ワークｗ２を基準載置向きｄ０に揃えて載置するために必要な支持部２２ａの回転量を算出する。なお、支持部２２ａの回転量の算出には、ワークｗの向きおよび基準載置向きだけでなく、ロボット２ａの他の部位の回転量等も考慮される。
【００４３】
そして、動作指示部５１３は、ワークｗ１，ｗ２についてそれぞれ算出した回転量で支持部２２ａを回転させるようにロボット２ａに対して指示する。
【００４４】
ロボット２ａは、かかる動作指示部５１３からの指示に従って、図３の中図および下図に示すように、ワークｗ１，ｗ２の載置動作を行う。まず、ロボット２ａは、図３の中図に示すように、支持部２２ａを所定量回転させてワークｗ１の向きｄ１を基準載置向きｄ０と一致させたうえで、ワークｗ１をコンベア４ａ上に載置する。その後、ロボット２ａは、図３の下図に示すように、支持部２２ａを所定量回転させてワークｗ２の向きｄ２を基準載置向きｄ０と一致させたうえで、ワークｗ２をコンベア４ａ上に載置する。
【００４５】
このように、向き検出部５１２が、カメラ３によって撮像された画像に基づいてワークｗ１，ｗ２の向きを検出し、動作指示部５１３が、検出した向きに基づいて支持部２２ａの回転量を決定することで、ランダムな向きで搬送されてきたワークｗ１，ｗ２を向きを揃えた状態でコンベア４ａ上に載置することができる。
【００４６】
なお、ここでは、理解を容易にするために、保持動作および載置動作の実行指示を異なるタイミングで行うこととしたが、動作指示部５１３は、ワークｗの保持から載置までの一連の動作の実行を一のタイミングで指示してもよい。
【００４７】
次に、各ロボット２ａ，２ｂに対して保持させるワークｗの決定方法について図４〜図６を用いて説明する。まず、各ロボット２ａ，２ｂの初期姿勢について図４を用いて説明する。図４は、各ロボット２ａ，２ｂの初期姿勢の一例を示す図である。
【００４８】
図４に示すように、ロボット２ａ，２ｂには、それぞれ異なる初期姿勢が設定されている。たとえば、ロボット２ａには、支持部２２ａの長手方向（保持部２３ａ，２４ａの並び方向）がコンベア１の搬送方向と同じ方向を向いた姿勢が初期姿勢として設定されている。また、ロボット２ｂには、支持部２２ｂの長手方向（保持部２３ｂ，２４ｂの並び方向）がコンベア１の搬送方向に対して９０度の方向を向いた姿勢が初期姿勢として設定されている。
【００４９】
また、図４に示すように、ロボット２ａには、コンベア１の搬送方向を基準向き（０度）とした場合における−４５度〜＋４５度、＋１３５度〜＋１８０度および−１３５度〜−１８０度の角度範囲２００ａが振分情報５２１によって対応付けられている（後述する図６参照）。また、ロボット２ｂには、コンベア１の搬送方向を基準向き（０度）とした場合における＋４５度〜＋１３５度および−４５度〜−１３５度の角度範囲２００ｂが振分情報５２１によって対応付けられている（後述する図６参照）。
【００５０】
このように、振分情報５２１には、ロボット２ａ，２ｂが初期姿勢を取った場合における支持部２２ａ，２２ｂの向きと基準向きとがなす角度を含む所定の角度範囲２００ａ，２００ｂが、各ロボット２ａ，２ｂに対して対応付けられている。以下、ロボット２ａに対して対応付けられた角度範囲を第１の角度範囲２００ａと呼び、ロボット２ｂに対して対応付けられた角度範囲を第２の角度範囲２００ｂと呼ぶ。
【００５１】
なお、ここでは、コンベア１の搬送方向を基準向きとしたが、基準向きは、必ずしも搬送方向であることを要しない。また、各ロボット２ａ，２ｂに対して設定される初期姿勢は、図４に示した姿勢に限ったものではない。
【００５２】
つづいて、各ロボット２ａ，２ｂに対して保持させるワークｗの決定処理について図５および図６を用いて説明する。図５は、向き検出部５１２によって検出されるワークｗの向きの一例を示す図であり、図６は、ワーク決定処理の説明図である。なお、図５には、カメラ３によって撮像された画像の画像領域１００（図３参照）内にワークｗ３〜ｗ６が含まれる場合の例を示している。
【００５３】
図５に示すように、カメラ３によってワークｗ３〜ｗ６が撮像され、ワーク検出部５１１によってこれらワークｗ３〜ｗ６が検出されたとする。かかる場合、向き検出部５１２は、ワーク検出部５１１によって検出されたワークｗ３〜ｗ６の向きｄ３〜ｄ６を検出する。
【００５４】
つづいて、動作指示部５１３は、向き検出部５１２によって検出された各ワークｗ３〜ｗ６の向きｄ３〜ｄ６と基準向き（本実施例では、コンベア１の搬送方向）とがなす角度を求め、求めた角度を含む角度範囲と対応付けられたロボット２ａ，２ｂに対してかかるワークｗ３〜ｗ６の保持動作を指示する。
【００５５】
たとえば、図６に示すように、ワークｗ３の向きｄ３およびワークｗ６の向きｄ６は、ロボット２ａに対して対応付けられた第１の角度範囲２００ａに含まれる。このため、動作指示部５１３は、ワークｗ３およびワークｗ６の保持動作および載置動作をロボット２ａに対して指示する。
【００５６】
また、ワークｗ４の向きｄ４およびワークｗ５の向きｄ５は、ロボット２ｂに対して対応付けられた第２の角度範囲２００ｂに含まれる。このため、動作指示部５１３は、ワークｗ４およびワークｗ５の保持動作および載置動作をロボット２ｂに対して指示する。
【００５７】
このように、動作指示部５１３は、向き検出部５１２によって検出されたワークｗの向きに基づいてロボット２ａ，２ｂに対して保持させるワークｗを決定することとした。すなわち、制御装置５は、カメラ３によって撮像された画像に基づいてワークｗの向きを検出し、検出したワークｗの向きに対応するロボット２ａ，２ｂに対してかかるワークｗの保持動作を指示することとした。
【００５８】
より具体的には、制御装置５は、所定の角度範囲ごとにロボット２ａ，２ｂをそれぞれ対応付けておき、検出したワークｗの向きと所定の基準向きとがなす角度を含む角度範囲と対応付けられたロボット２ａ，２ｂに対してかかるワークｗの保持動作を指示することとした。したがって、ロボット２ａ，２ｂの一方に処理負荷が集中することを防止し、作業効率を高めることができる。また、各ロボット２ａ，２ｂに対して同じような向きのワークｗを保持させることで、載置動作の際に支持部２２ａ，２２ｂを回転させる量を少なくすることができるため、載置動作を高速化することができる。
【００５９】
なお、ここでは、載置動作の高速化を優先したが、保持動作の高速化を優先する場合には、たとえば、ワークｗ同士を結ぶ線の向きに対応するロボット２ａ，２ｂに対して、かかる線によって結ばれた２つのワークｗを保持させればよい。かかる点について図７を用いて説明する。図７は、ワーク決定処理の他の例の説明図である。
【００６０】
図７に示すように、向き検出部５１２は、ワークｗ４の重心ｐ４とワークｗ５の重心ｐ５とを結ぶ線の向きｄ７およびワークｗ３の重心ｐ３とワークｗ６の重心ｐ６とを結ぶ線の向きｄ８をそれぞれ検出する。
【００６１】
つづいて、動作指示部５１３は、向き検出部５１２によって検出された向きｄ７，ｄ８と基準向き（コンベア１の搬送方向）とがなす角度を求め、求めた角度を含む角度範囲と対応付けられたロボット２ａ，２ｂに対してかかるワークｗ３〜ｗ６の保持動作を指示する。
【００６２】
たとえば、図７に示すように、向きｄ７は、ロボット２ａに対して対応付けられた第１の角度範囲２００ａ（図６参照）に含まれる。このため、動作指示部５１３は、ワークｗ４およびワークｗ５の保持動作および載置動作をロボット２ａに対して指示する。また、向きｄ８は、ロボット２ｂに対して対応付けられた第２の角度範囲２００ｂ（図６参照）に含まれる。このため、動作指示部５１３は、ワークｗ３およびワークｗ６の保持動作および載置動作をロボット２ｂに対して指示する。
【００６３】
このように、制御装置５は、カメラ３によって撮像された画像に基づいてワークｗ同士を結ぶ線の向きを検出し、検出した向きに対応するロボット２ａ，２ｂに対して、かかる線で結ばれたワークｗの保持動作を指示する。より具体的には、制御装置５は、ロボット２ａ，２ｂが初期姿勢を取った場合における支持部２２ａ，２２ｂの向きと、所定の基準向きとがなす角度を含む所定の角度範囲を、かかるロボット２ａ，２ｂに対して対応付けておく。そして、制御装置５は、ワークｗ同士を結ぶ線の向きと所定の基準向きとがなす角度を含む角度範囲と対応付けられたロボット２ａ，２ｂに対してかかるワークｗの保持動作を指示する。
【００６４】
これにより、各ロボット２ａ，２ｂがワークｗを保持する際に支持部２２ａ，２２ｂを回転させる量を少なくすることができる。すなわち、各ロボット２ａ，２ｂがそれぞれ保持しやすい姿勢のワークｗを処理することができるため、保持動作を高速化することができる。
【００６５】
なお、向き検出部５１２は、ワークｗ４とワークｗ５とを結ぶ線の向きｄ７およびワークｗ３とワークｗ６とを結ぶ線の向きｄ８だけでなく、ワークｗ３とワークｗ５とを結ぶ線やワークｗ５とワークｗ６とを結ぶ線等の向きも検出する。
【００６６】
このとき、たとえば、ワークｗ３とワークｗ５とを結ぶ線の向きおよびワークｗ４とワークｗ６とを結ぶ線の向きに基づいて各ロボット２ａ，２ｂに保持させるワークｗ３〜ｗ６を決定した場合には、ワークｗ３〜ｗ６の全てをロボット２ｂに保持させることとなる。また、ワークｗ５とワークｗ６とを結ぶ線の向きおよびワークｗ３とワークｗ４とを結ぶ線の向きに基づいて決定した場合には、ワークｗ３〜ｗ６の全てをロボット２ａに保持させることとなる。すなわち、一方のロボット２ａ，２ｂに対して作業が集中してしまうこととなる。
【００６７】
このため、動作指示部５１３は、一方のロボット２ａ，２ｂに作業が集中することを防止するために、ワークｗ４とワークｗ５とを結ぶ線の向きｄ７およびワークｗ３とワークｗ６とを結ぶ線の向きｄ８に基づいて各ロボット２ａ，２ｂに保持させるワークｗ３〜ｗ６を決定する。具体的には、動作指示部５１３は、第１の角度範囲２００ａに属することとなる線の数と、第２の角度範囲２００ｂに属することとなる線の数との差が最も小さくなるように、ワークｗ同士を結ぶ線を選択すればよい。
【００６８】
また、ここでは、ワークｗ同士を結ぶ線の向きを、下流側に位置するワークｗから上流側に位置するワークｗへ向かう向きとしたが、これに限らず、上流側に位置するワークｗから下流側に位置するワークｗへ向かう向きとしてもよい。
【００６９】
また、ここでは、ワークｗの重心同士を結ぶこととしたが、重心以外の任意の点同士を結んでも構わない。
【００７０】
上述してきたように、本実施例では、ロボットが、ワークを保持する複数の保持部と、アーム先端部に対して回転可能に設けられ、複数の保持部を支持する支持部とを備えることとした。また、本実施例では、制御装置が、保持部を用いて保持したワークごとに、かかるワークの向きが所定の向きとなるように支持部を所定量回転させたうえでかかるワークを所定の場所へ載置する載置動作の実行をロボットに対して指示することとした。したがって、複数のワークを向きを揃えて載置する場合に、複数のワークの保持を短時間で行うことができる。
【実施例２】
【００７１】
ところで、上述した実施例１では、支持部２２ａ，２２ｂを回転させることによって、保持したワークｗの向きを基準載置向きに揃えることとしたが、ワークｗの向きを揃える方法は、これに限ったものではない。たとえば、保持部自体を回転させることによって、保持したワークｗの向きを揃えるようにしてもよい。
【００７２】
以下では、実施例２に係る保持部の構成および動作について図８−１〜図９−２を用いて説明する。図８−１〜図９−２は、実施例２に係るロボットのアーム先端部周辺における模式拡大図である。
【００７３】
なお、図９−１および図９−２は、図８−１および図８−２に示す状態から保持部２３ａ，２４ａをそれぞれ回転させることによってワークｗ７，ｗ８の向きを基準載置向きに揃えた状態を示す図である。また、図８−２は、図８−１に示す支持部２２ａおよびワークｗ７，ｗ８をＺ軸の負方向から見た場合の図であり、図９−２は、図９−１に示す支持部２２ａおよびワークｗ７，ｗ８をＺ軸の負方向から見た場合の図である。以下の説明では、既に説明した部分と同様の部分については、既に説明した部分と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００７４】
図８−１に示すように、実施例２に係るロボットは、保持部２３ａ，２４ａが、それぞれ支持部２２ａに対して回転可能に支持される。また、実施例２に係るロボットは、支持部２２ａに対して保持部２３ａを回転させる駆動部および支持部２２ａに対して保持部２４ａを回転させる駆動部をそれぞれ備える。
【００７５】
実施例２に係る制御装置は、保持部２３ａ，２４ａによってそれぞれ保持されたワークｗ７，ｗ８の向きが所定の向きとなるように、各保持部２３ａ，２４ａの駆動部をそれぞれ駆動させる。具体的には、実施例２に係る制御装置は、カメラ３によって撮像された画像に基づいてワークｗ７，ｗ８の向きを検出し、検出した向きに基づいて支持部２２ａの回転量および各保持部２３ａ，２４ａの駆動部の駆動量をそれぞれ決定する。
【００７６】
そして、実施例２に係る制御装置は、ワークｗ７，ｗ８を保持した後、保持したワークｗ７，ｗ８のコンベア４ａへの載置が完了するまでの間に、決定した回転量で支持部２２ａを回転させるとともに、決定した駆動量で各保持部２３ａ，２４ａの駆動部を駆動するようにロボットに対して指示する。
【００７７】
これにより、実施例２に係るロボットは、支持部２２ａを回転させるとともに、各保持部２３ａ，２４ａの駆動部を駆動させる、すなわち、各保持部２３ａ，２４ａを回転させる。この結果、ランダムな向きで保持されたワークｗ７，ｗ８は、コンベア４ａへの移動中に各保持部２３ａ，２４ａの回転によって向きが揃えられ（図９−１および図９−２参照）、基準載置向きを向いた状態でコンベア４ａに載置されることとなる。
【００７８】
このように、実施例２では、ロボットが、支持部に対して保持部を回転させる駆動部をさらに備え、制御装置が、保持部によって保持したワークの向きが所定の向きとなるように支持部に加えて駆動部をさらに駆動させたうえで、かかるワークを所定の場所へ載置する載置動作の実行をロボットに対して指示することとした。これにより、ワークの載置動作をより迅速に行うことが可能となる。また、ワークの向きを揃えるためにロボットの動作を変更する必要がない。
【００７９】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施の形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００８０】
ｗ，ｗ１〜ｗ６ ワーク
１ コンベア
１１ 搬送路
２ａ，２ｂ ロボット
２１ａ，２１ｂ アーム先端部
２２ａ，２２ｂ 支持部
２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ 保持部
３ カメラ
４ａ，４ｂ コンベア
５ 制御装置
５１ 制御部
５１１ ワーク検出部
５１２ 向き検出部
５１３ 動作指示部
５２ 記憶部
５２１ 振分情報
１００ 画像領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピッキングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ベルトコンベア等の搬送装置によって搬送されるワークをロボットによって保持して他の場所へ移動させるピッキングシステムが知られている。
【０００３】
たとえば、特許文献１には、ワークを保持する保持部を複数備えたロボットを用いて、複数のワークを同時に他の場所へ移動させるピッキングシステムが開示されている。かかるピッキングシステムでは、複数のワークを保持する際、これらのワークの向きを所定の向きに揃えて保持する。
【０００４】
具体的には、特許文献１に記載のピッキングシステムでは、保持部を支持する支持部を回転させることによってワークに対する保持部の向きを所定の向きに合わせたうえで、ワークを保持する。かかる動作を複数のワークに対して順次行うことで、ランダムな向きで搬送されてくる複数のワークを同時に、かつ、向きを揃えた状態で他の場所へ載置することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３３１４８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のピッキングシステムにおいては、ワークに対する保持動作が開始されてから保持部によってワークが保持されるまでの間に支持部を回転させる動作が介在するため、ワークを保持するまでに要する時間が長くなるおそれがある。ワークを保持するまでに要する時間が長くなるほど、搬送装置上での他のロボット等との干渉が生じる可能性が高くなる。このため、ワークを保持するまでに要する時間は、短い方が好ましい。
【０００７】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、複数のワークを向きを揃えて載置する場合に、複数のワークの保持を短時間で行うことができるピッキングシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の開示するピッキングシステムは、ワークを搬送する搬送装置と、前記搬送装置によって搬送されるワークを保持する保持動作および保持したワークを移動させて所定の場所へ載置する載置動作を行うロボットと、前記保持動作および前記載置動作の実行を前記ロボットに対して指示する制御装置とを備え、前記ロボットは、前記ワークを保持する複数の保持部と、アーム先端部に対して回転可能に設けられ、前記複数の保持部を支持する支持部とを備え、前記制御装置は、前記保持部を用いて保持したワークごとに、当該ワークの向きが所定の向きとなるように前記支持部を所定量回転させたうえで当該ワークを所定の場所へ載置する載置動作の実行を前記ロボットに対して指示する。
【発明の効果】
【０００９】
本願の開示するピッキングシステムの一つの態様によれば、複数のワークを向きを揃えて載置する場合に、複数のワークの保持を短時間で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施例１に係るピッキングシステムの模式斜視図である。
【図２】図２は、実施例１に係る制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、実施例１に係るピッキングシステムの動作例を示す図である。
【図４】図４は、各ロボットの初期姿勢の一例を示す図である。
【図５】図５は、向き検出部によって検出されるワークの向きの一例を示す図である。
【図６】図６は、ワーク決定処理の説明図である。
【図７】図７は、ワーク決定処理の他の例の説明図である。
【図８−１】図８−１は、実施例２に係るロボットのアーム先端部周辺における模式拡大図である。
【図８−２】図８−２は、実施例２に係るロボットのアーム先端部周辺における模式拡大図である。
【図９−１】図９−１は、実施例２に係るロボットのアーム先端部周辺における模式拡大図である。
【図９−２】図９−２は、実施例２に係るロボットのアーム先端部周辺における模式拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照して、本願の開示するピッキングシステムのいくつかの実施例を詳細に説明する。ただし、これらの実施例における例示で本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１２】
まず、本実施例に係るピッキングシステムの外観について図１を用いて説明する。図１は、実施例１に係るピッキングシステムの模式斜視図である。なお、以下では、２台のロボットを備えるピッキングシステムの例について説明するが、ピッキングシステムが備えるロボットの台数は、１台でもよいし３台以上でもよい。
【００１３】
図１に示すように、本実施例に係るピッキングシステムは、コンベア１と、ロボット２ａ，２ｂと、カメラ３とを備える。コンベア１は、搬送路１１上に載置されたワークｗを上流から下流へ向けて搬送する搬送装置である。なお、ここでは、一例として、コンベア１がベルトコンベアであるものとするが、ワークｗを所定方向へ搬送することができるものであれば他の搬送装置であってもよい。
【００１４】
ロボット２ａ，２ｂは、天井や壁面・床面等に固定された多関節ロボットであり、コンベア１によって搬送されるワークｗを保持する保持動作および保持したワークｗを移動させて所定の場所へ載置する載置動作を行う。
【００１５】
ロボット２ａ，２ｂは、アーム先端部２１ａ，２１ｂを備えており、かかるアーム先端部２１ａ，２１ｂに、ワークｗを保持するエンドエフェクタを備える。
【００１６】
ロボット２ａに設けられるエンドエフェクタは、ワークｗを保持する複数の保持部２３ａ，２４ａ、アーム先端部２１ａに対して回転可能に設けられ、複数の保持部２３ａ，２４ａを支持する支持部２２ａ等で構成される。また、ロボット２ｂに設けられるエンドエフェクタも同様に、ワークｗを保持する複数の保持部２３ｂ，２４ｂ、アーム先端部２１ｂに対して回転可能に設けられ、複数の保持部２３ｂ，２４ｂを支持する支持部２２ｂ等で構成される。
【００１７】
保持部２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂは、たとえば、真空ポンプ等の吸引装置を用いてワークｗを吸着させる吸着式の保持部である。ロボット２ａ，２ｂは、かかる保持部２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂを用いて複数のワークｗを保持する。そして、ロボット２ａ，２ｂは、保持したワークｗをそれぞれコンベア４ａ，４ｂへ移動させた後、吸引装置による吸引力を解除することにより、保持した複数のワークｗをコンベア４ａ，４ｂ上に載置する。
【００１８】
また、ロボット２ａ，２ｂは、１つのワークｗについての保持動作および載置動作を終えると、あらかじめ設定された初期姿勢に戻り、かかる初期姿勢から次のワークｗに対する保持動作を開始する。ここで、本実施例に係るロボット２ａ，２ｂには、それぞれ異なる初期姿勢が設定されるが、かかる点については、図４を用いて後述する。
【００１９】
なお、本実施例では、ロボット２ａ，２ｂが２つの保持部を備える場合の例について説明するが、ロボット２ａ，２ｂが備える保持部の数は、３つ以上であってもよい。
【００２０】
また、ロボット２ａ，２ｂが備えるエンドエフェクタは、ワークｗを保持することができるものであれば他のエンドエフェクタであってもよい。たとえば、ロボット２ａ，２ｂは、ワークｗを把持する複数のハンド部が設けられたエンドエフェクタを備えていてもよい。
【００２１】
本実施例では、ロボット２ａ，２ｂとして垂直多関節ロボットを適用した例について説明するが、ロボットの構成はこれに限ったものではなく、ロボット２ａ，２ｂは、水平多関節ロボット、パラレルリンクロボット、直交ロボット等、ワークｗを保持して移送できる構成であればよい。
【００２２】
また、ここでは、ロボット２ａ，２ｂが搬送路１１を挟んで配置される場合の例について説明するが、これに限ったものではなく、ロボット２ａ，２ｂは、搬送路１１に沿って並んで配置されてもよいし、搬送路１１の上方に配設されてもよい。
【００２３】
カメラ３は、ロボット２ａ，２ｂよりもコンベア１の上流側へ配置され、コンベア１の搬送路１１上の所定領域を撮像する撮像装置である。カメラ３によって撮像された画像は、ＬＡＮ（Local Area Network）等の通信ネットワークを介して図示しない制御装置へ出力される。
【００２４】
本実施例に係るピッキングシステムは、上記のように構成されており、カメラ３が、搬送路１１上を撮像し、図示しない制御装置が、カメラ３によって撮像された画像に基づいて搬送路１１上のワークｗを検出するとともに、検出したワークｗの保持動作をロボット２ａ，２ｂに対して指示する。そして、ロボット２ａ，２ｂが、制御装置からの指示に従って保持動作および載置動作を行う。
【００２５】
ここで、従来のピッキングシステムにおいて、複数のワークの向きを揃えて載置する作業をロボットに対して行わせる場合、ロボットは、保持部を支持する支持部を回転させることによってワークに対する保持部の向きを所定の向きに合わせたうえでワークを保持していた。
【００２６】
したがって、従来のピッキングシステムでは、ワークに対する保持動作が開始されてから保持部によってワークが保持されるまでの間に支持部を回転させる動作が介在するため、ワークを保持するまでに要する時間が長くなるおそれがあった。ワークを保持するまでに要する時間が長くなるほど、搬送装置上において他のロボット等との干渉が生じる可能性が高くなるため、ワークを保持するまでに要する時間は、短い方が好ましい。
【００２７】
また、ロボットが保持しようとするワークは、搬送装置によって搬送されているため、その位置は、時々刻々と変化する。このため、保持部の向きをワークの向きに対して所定の向きに合わせるためには、搬送装置の搬送速度も考慮に入れてロボットの動作を制御しなければならない。したがって、ロボットの動作制御に要する計算処理が複雑化するおそれがある。ロボットの動作制御に要する計算処理が複雑化すると、ロボットに対する動作指令に遅れが生じるおそれがあり、結果として、ロボットの作業効率の低下を招くおそれがある。
【００２８】
そこで、本実施例に係るピッキングシステムでは、保持動作の際には、ワークｗの向きを考慮することなくワークｗを単純に保持しつつ、載置動作の際に、保持したワークｗを向きを揃えて載置するように、制御装置がロボット２ａ，２ｂを制御することとした。以下では、かかる制御装置の構成および動作について具体的に説明する。
【００２９】
図２は、実施例１に係る制御装置の構成を示すブロック図である。なお、図２では、制御装置の特徴を説明するために必要な構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。
【００３０】
図２に示すように、制御装置５は、制御部５１と、記憶部５２とを備える。また、制御部５１は、ワーク検出部５１１と、向き検出部５１２と、動作指示部５１３とを備え、記憶部５２は、振分情報５２１を記憶する。
【００３１】
制御部５１は、制御装置５全体を制御する制御部である。ワーク検出部５１１は、カメラ３から入力される画像に基づいて搬送路１１上のワークｗを検出する処理部である。また、ワーク検出部５１１は、ワークｗを検出すると、かかるワークｗの位置情報を含む検出結果をカメラ３によって撮像された画像とともに向き検出部５１２へ出力する。
【００３２】
向き検出部５１２は、カメラ３によって撮像された画像に基づいてワークｗの向きを検出する処理部である。また、向き検出部５１２は、ワークｗの向きを検出すると、ワーク検出部５１１によるワークｗの検出結果に対してワークｗの向きの検出結果を加えて動作指示部５１３へ出力する。
【００３３】
なお、ワーク検出部５１１によるワークｗの検出および向き検出部５１２によるワークｗの向き検出については、いずれの公知技術を用いても構わない。また、ここでは、ワークｗの検出処理およびワークｗの向きの検出処理をそれぞれ異なる処理部が行うこととしたが、これらの処理を１つの処理部が一括して行ってもよい。
【００３４】
動作指示部５１３は、向き検出部５１２から受け取ったワークｗの検出結果に応じて、ワークｗの保持動作および載置動作をロボット２ａ，２ｂに対して指示する処理部である。動作指示部５１３からの指示に従って実行されるロボット２ａ，２ｂの保持動作および載置動作の具体的な内容については、図３を用いて後述する。
【００３５】
また、動作指示部５１３は、向き検出部５１２から受け取ったワークｗの検出結果および記憶部５２に記憶された振分情報５２１に基づき、各ロボット２ａ，２ｂに対して保持させるワークｗを決定する処理も併せて行う。かかる点については、図４〜図６を用いて後述する。
【００３６】
記憶部５２は、不揮発性メモリやハードディスクドライブといった記憶デバイスで構成され、振分情報５２１を記憶する。振分情報５２１は、所定の角度範囲ごとにロボット２ａ，２ｂをそれぞれ対応付けた情報である。
【００３７】
ここで、本実施例に係るピッキングシステムの動作例について図３を用いて説明する。図３は、実施例１に係るピッキングシステムの動作例を示す図である。なお、図３には、一例として、ロボット２ａが実行する保持動作および載置動作を示している。
【００３８】
制御装置５の動作指示部５１３がワークｗ１およびワークｗ２の保持動作をロボット２ａに対して指示したとすると、図３の上図に示すように、ロボット２ａは、動作指示部５１３からの指示に従って、ワークｗ１およびワークｗ２の保持動作を行う。
【００３９】
たとえば、ロボット２ａは、ワークｗ１を保持部２４ａ（図１参照）を用いて保持した後、ワークｗ２を保持部２３ａ（図１参照）を用いて保持する。このとき、ロボット２ａは、従来のピッキングシステムとは異なり、ワークｗ１に対する保持部２４ａの向きおよびワークｗ２に対する保持部２３ａの向きを考慮することなく、これらのワークｗ１，ｗ２の保持を行う。したがって、ロボット２ａは、ワークｗ１，ｗ２を保持するまでの動作を短時間で行うことができる。
【００４０】
つづいて、動作指示部５１３は、保持したワークｗ１，ｗ２ごとに、各ワークｗ１，ｗ２の向きが所定の向きとなるように支持部２２ａを所定量回転させたうえで各ワークｗ１，ｗ２をコンベア４ａへ載置する載置動作の実行をロボット２ａに対して指示する。
【００４１】
具体的には、動作指示部５１３は、向き検出部５１２によって検出されたワークｗ１の向きｄ１と、所定の基準載置向きｄ０とに基づいて、ワークｗ１を基準載置向きｄ０に揃えて載置するために必要な支持部２２ａの回転量を算出する。基準載置向きｄ０は、ここでは、コンベア４ａの搬送方向と同一の向きとする。
【００４２】
また、動作指示部５１３は、ワークｗ２についても、ワークｗ２の向きｄ２および所定の基準載置向きｄ０に基づいて、ワークｗ２を基準載置向きｄ０に揃えて載置するために必要な支持部２２ａの回転量を算出する。なお、支持部２２ａの回転量の算出には、ワークｗの向きおよび基準載置向きだけでなく、ロボット２ａの他の部位の回転量等も考慮される。
【００４３】
そして、動作指示部５１３は、ワークｗ１，ｗ２についてそれぞれ算出した回転量で支持部２２ａを回転させるようにロボット２ａに対して指示する。
【００４４】
ロボット２ａは、かかる動作指示部５１３からの指示に従って、図３の中図および下図に示すように、ワークｗ１，ｗ２の載置動作を行う。まず、ロボット２ａは、図３の中図に示すように、支持部２２ａを所定量回転させてワークｗ１の向きｄ１を基準載置向きｄ０と一致させたうえで、ワークｗ１をコンベア４ａ上に載置する。その後、ロボット２ａは、図３の下図に示すように、支持部２２ａを所定量回転させてワークｗ２の向きｄ２を基準載置向きｄ０と一致させたうえで、ワークｗ２をコンベア４ａ上に載置する。
【００４５】
このように、向き検出部５１２が、カメラ３によって撮像された画像に基づいてワークｗ１，ｗ２の向きを検出し、動作指示部５１３が、検出した向きに基づいて支持部２２ａの回転量を決定することで、ランダムな向きで搬送されてきたワークｗ１，ｗ２を向きを揃えた状態でコンベア４ａ上に載置することができる。
【００４６】
なお、ここでは、理解を容易にするために、保持動作および載置動作の実行指示を異なるタイミングで行うこととしたが、動作指示部５１３は、ワークｗの保持から載置までの一連の動作の実行を一のタイミングで指示してもよい。
【００４７】
次に、各ロボット２ａ，２ｂに対して保持させるワークｗの決定方法について図４〜図６を用いて説明する。まず、各ロボット２ａ，２ｂの初期姿勢について図４を用いて説明する。図４は、各ロボット２ａ，２ｂの初期姿勢の一例を示す図である。
【００４８】
図４に示すように、ロボット２ａ，２ｂには、それぞれ異なる初期姿勢が設定されている。たとえば、ロボット２ａには、支持部２２ａの長手方向（保持部２３ａ，２４ａの並び方向）がコンベア１の搬送方向と同じ方向を向いた姿勢が初期姿勢として設定されている。また、ロボット２ｂには、支持部２２ｂの長手方向（保持部２３ｂ，２４ｂの並び方向）がコンベア１の搬送方向に対して９０度の方向を向いた姿勢が初期姿勢として設定されている。
【００４９】
また、図４に示すように、ロボット２ａには、コンベア１の搬送方向を基準向き（０度）とした場合における−４５度〜＋４５度、＋１３５度〜＋１８０度および−１３５度〜−１８０度の角度範囲２００ａが振分情報５２１によって対応付けられている（後述する図６参照）。また、ロボット２ｂには、コンベア１の搬送方向を基準向き（０度）とした場合における＋４５度〜＋１３５度および−４５度〜−１３５度の角度範囲２００ｂが振分情報５２１によって対応付けられている（後述する図６参照）。
【００５０】
このように、振分情報５２１には、ロボット２ａ，２ｂが初期姿勢を取った場合における支持部２２ａ，２２ｂの向きと基準向きとがなす角度を含む所定の角度範囲２００ａ，２００ｂが、各ロボット２ａ，２ｂに対して対応付けられている。以下、ロボット２ａに対して対応付けられた角度範囲を第１の角度範囲２００ａと呼び、ロボット２ｂに対して対応付けられた角度範囲を第２の角度範囲２００ｂと呼ぶ。
【００５１】
なお、ここでは、コンベア１の搬送方向を基準向きとしたが、基準向きは、必ずしも搬送方向であることを要しない。また、各ロボット２ａ，２ｂに対して設定される初期姿勢は、図４に示した姿勢に限ったものではない。
【００５２】
つづいて、各ロボット２ａ，２ｂに対して保持させるワークｗの決定処理について図５および図６を用いて説明する。図５は、向き検出部５１２によって検出されるワークｗの向きの一例を示す図であり、図６は、ワーク決定処理の説明図である。なお、図５には、カメラ３によって撮像された画像の画像領域１００（図３参照）内にワークｗ３〜ｗ６が含まれる場合の例を示している。
【００５３】
図５に示すように、カメラ３によってワークｗ３〜ｗ６が撮像され、ワーク検出部５１１によってこれらワークｗ３〜ｗ６が検出されたとする。かかる場合、向き検出部５１２は、ワーク検出部５１１によって検出されたワークｗ３〜ｗ６の向きｄ３〜ｄ６を検出する。
【００５４】
つづいて、動作指示部５１３は、向き検出部５１２によって検出された各ワークｗ３〜ｗ６の向きｄ３〜ｄ６と基準向き（本実施例では、コンベア１の搬送方向）とがなす角度を求め、求めた角度を含む角度範囲と対応付けられたロボット２ａ，２ｂに対してかかるワークｗ３〜ｗ６の保持動作を指示する。
【００５５】
たとえば、図６に示すように、ワークｗ３の向きｄ３およびワークｗ６の向きｄ６は、ロボット２ａに対して対応付けられた第１の角度範囲２００ａに含まれる。このため、動作指示部５１３は、ワークｗ３およびワークｗ６の保持動作および載置動作をロボット２ａに対して指示する。
【００５６】
また、ワークｗ４の向きｄ４およびワークｗ５の向きｄ５は、ロボット２ｂに対して対応付けられた第２の角度範囲２００ｂに含まれる。このため、動作指示部５１３は、ワークｗ４およびワークｗ５の保持動作および載置動作をロボット２ｂに対して指示する。
【００５７】
このように、動作指示部５１３は、向き検出部５１２によって検出されたワークｗの向きに基づいてロボット２ａ，２ｂに対して保持させるワークｗを決定することとした。すなわち、制御装置５は、カメラ３によって撮像された画像に基づいてワークｗの向きを検出し、検出したワークｗの向きに対応するロボット２ａ，２ｂに対してかかるワークｗの保持動作を指示することとした。
【００５８】
より具体的には、制御装置５は、所定の角度範囲ごとにロボット２ａ，２ｂをそれぞれ対応付けておき、検出したワークｗの向きと所定の基準向きとがなす角度を含む角度範囲と対応付けられたロボット２ａ，２ｂに対してかかるワークｗの保持動作を指示することとした。したがって、ロボット２ａ，２ｂの一方に処理負荷が集中することを防止し、作業効率を高めることができる。また、各ロボット２ａ，２ｂに対して同じような向きのワークｗを保持させることで、載置動作の際に支持部２２ａ，２２ｂを回転させる量を少なくすることができるため、載置動作を高速化することができる。
【００５９】
なお、ここでは、載置動作の高速化を優先したが、保持動作の高速化を優先する場合には、たとえば、ワークｗ同士を結ぶ線の向きに対応するロボット２ａ，２ｂに対して、かかる線によって結ばれた２つのワークｗを保持させればよい。かかる点について図７を用いて説明する。図７は、ワーク決定処理の他の例の説明図である。
【００６０】
図７に示すように、向き検出部５１２は、ワークｗ４の重心ｐ４とワークｗ５の重心ｐ５とを結ぶ線の向きｄ７およびワークｗ３の重心ｐ３とワークｗ６の重心ｐ６とを結ぶ線の向きｄ８をそれぞれ検出する。
【００６１】
つづいて、動作指示部５１３は、向き検出部５１２によって検出された向きｄ７，ｄ８と基準向き（コンベア１の搬送方向）とがなす角度を求め、求めた角度を含む角度範囲と対応付けられたロボット２ａ，２ｂに対してかかるワークｗ３〜ｗ６の保持動作を指示する。
【００６２】
たとえば、図７に示すように、向きｄ７は、ロボット２ａに対して対応付けられた第１の角度範囲２００ａ（図６参照）に含まれる。このため、動作指示部５１３は、ワークｗ４およびワークｗ５の保持動作および載置動作をロボット２ａに対して指示する。また、向きｄ８は、ロボット２ｂに対して対応付けられた第２の角度範囲２００ｂ（図６参照）に含まれる。このため、動作指示部５１３は、ワークｗ３およびワークｗ６の保持動作および載置動作をロボット２ｂに対して指示する。
【００６３】
このように、制御装置５は、カメラ３によって撮像された画像に基づいてワークｗ同士を結ぶ線の向きを検出し、検出した向きに対応するロボット２ａ，２ｂに対して、かかる線で結ばれたワークｗの保持動作を指示する。より具体的には、制御装置５は、ロボット２ａ，２ｂが初期姿勢を取った場合における支持部２２ａ，２２ｂの向きと、所定の基準向きとがなす角度を含む所定の角度範囲を、かかるロボット２ａ，２ｂに対して対応付けておく。そして、制御装置５は、ワークｗ同士を結ぶ線の向きと所定の基準向きとがなす角度を含む角度範囲と対応付けられたロボット２ａ，２ｂに対してかかるワークｗの保持動作を指示する。
【００６４】
これにより、各ロボット２ａ，２ｂがワークｗを保持する際に支持部２２ａ，２２ｂを回転させる量を少なくすることができる。すなわち、各ロボット２ａ，２ｂがそれぞれ保持しやすい姿勢のワークｗを処理することができるため、保持動作を高速化することができる。
【００６５】
なお、向き検出部５１２は、ワークｗ４とワークｗ５とを結ぶ線の向きｄ７およびワークｗ３とワークｗ６とを結ぶ線の向きｄ８だけでなく、ワークｗ３とワークｗ５とを結ぶ線やワークｗ５とワークｗ６とを結ぶ線等の向きも検出する。
【００６６】
このとき、たとえば、ワークｗ３とワークｗ５とを結ぶ線の向きおよびワークｗ４とワークｗ６とを結ぶ線の向きに基づいて各ロボット２ａ，２ｂに保持させるワークｗ３〜ｗ６を決定した場合には、ワークｗ３〜ｗ６の全てをロボット２ｂに保持させることとなる。また、ワークｗ５とワークｗ６とを結ぶ線の向きおよびワークｗ３とワークｗ４とを結ぶ線の向きに基づいて決定した場合には、ワークｗ３〜ｗ６の全てをロボット２ａに保持させることとなる。すなわち、一方のロボット２ａ，２ｂに対して作業が集中してしまうこととなる。
【００６７】
このため、動作指示部５１３は、一方のロボット２ａ，２ｂに作業が集中することを防止するために、ワークｗ４とワークｗ５とを結ぶ線の向きｄ７およびワークｗ３とワークｗ６とを結ぶ線の向きｄ８に基づいて各ロボット２ａ，２ｂに保持させるワークｗ３〜ｗ６を決定する。具体的には、動作指示部５１３は、第１の角度範囲２００ａに属することとなる線の数と、第２の角度範囲２００ｂに属することとなる線の数との差が最も小さくなるように、ワークｗ同士を結ぶ線を選択すればよい。
【００６８】
また、ここでは、ワークｗ同士を結ぶ線の向きを、下流側に位置するワークｗから上流側に位置するワークｗへ向かう向きとしたが、これに限らず、上流側に位置するワークｗから下流側に位置するワークｗへ向かう向きとしてもよい。
【００６９】
また、ここでは、ワークｗの重心同士を結ぶこととしたが、重心以外の任意の点同士を結んでも構わない。
【００７０】
上述してきたように、本実施例では、ロボットが、ワークを保持する複数の保持部と、アーム先端部に対して回転可能に設けられ、複数の保持部を支持する支持部とを備えることとした。また、本実施例では、制御装置が、保持部を用いて保持したワークごとに、かかるワークの向きが所定の向きとなるように支持部を所定量回転させたうえでかかるワークを所定の場所へ載置する載置動作の実行をロボットに対して指示することとした。したがって、複数のワークを向きを揃えて載置する場合に、複数のワークの保持を短時間で行うことができる。
【実施例２】
【００７１】
ところで、上述した実施例１では、支持部２２ａ，２２ｂを回転させることによって、保持したワークｗの向きを基準載置向きに揃えることとしたが、ワークｗの向きを揃える方法は、これに限ったものではない。たとえば、保持部自体を回転させることによって、保持したワークｗの向きを揃えるようにしてもよい。
【００７２】
以下では、実施例２に係る保持部の構成および動作について図８−１〜図９−２を用いて説明する。図８−１〜図９−２は、実施例２に係るロボットのアーム先端部周辺における模式拡大図である。
【００７３】
なお、図９−１および図９−２は、図８−１および図８−２に示す状態から保持部２３ａ，２４ａをそれぞれ回転させることによってワークｗ７，ｗ８の向きを基準載置向きに揃えた状態を示す図である。また、図８−２は、図８−１に示す支持部２２ａおよびワークｗ７，ｗ８をＺ軸の負方向から見た場合の図であり、図９−２は、図９−１に示す支持部２２ａおよびワークｗ７，ｗ８をＺ軸の負方向から見た場合の図である。以下の説明では、既に説明した部分と同様の部分については、既に説明した部分と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００７４】
図８−１に示すように、実施例２に係るロボットは、保持部２３ａ，２４ａが、それぞれ支持部２２ａに対して回転可能に支持される。また、実施例２に係るロボットは、支持部２２ａに対して保持部２３ａを回転させる駆動部および支持部２２ａに対して保持部２４ａを回転させる駆動部をそれぞれ備える。
【００７５】
実施例２に係る制御装置は、保持部２３ａ，２４ａによってそれぞれ保持されたワークｗ７，ｗ８の向きが所定の向きとなるように、各保持部２３ａ，２４ａの駆動部をそれぞれ駆動させる。具体的には、実施例２に係る制御装置は、カメラ３によって撮像された画像に基づいてワークｗ７，ｗ８の向きを検出し、検出した向きに基づいて支持部２２ａの回転量および各保持部２３ａ，２４ａの駆動部の駆動量をそれぞれ決定する。
【００７６】
そして、実施例２に係る制御装置は、ワークｗ７，ｗ８を保持した後、保持したワークｗ７，ｗ８のコンベア４ａへの載置が完了するまでの間に、決定した回転量で支持部２２ａを回転させるとともに、決定した駆動量で各保持部２３ａ，２４ａの駆動部を駆動するようにロボットに対して指示する。
【００７７】
これにより、実施例２に係るロボットは、支持部２２ａを回転させるとともに、各保持部２３ａ，２４ａの駆動部を駆動させる、すなわち、各保持部２３ａ，２４ａを回転させる。この結果、ランダムな向きで保持されたワークｗ７，ｗ８は、コンベア４ａへの移動中に各保持部２３ａ，２４ａの回転によって向きが揃えられ（図９−１および図９−２参照）、基準載置向きを向いた状態でコンベア４ａに載置されることとなる。
【００７８】
このように、実施例２では、ロボットが、支持部に対して保持部を回転させる駆動部をさらに備え、制御装置が、保持部によって保持したワークの向きが所定の向きとなるように支持部に加えて駆動部をさらに駆動させたうえで、かかるワークを所定の場所へ載置する載置動作の実行をロボットに対して指示することとした。これにより、ワークの載置動作をより迅速に行うことが可能となる。また、ワークの向きを揃えるためにロボットの動作を変更する必要がない。
【００７９】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施の形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００８０】
ｗ，ｗ１〜ｗ６ ワーク
１ コンベア
１１ 搬送路
２ａ，２ｂ ロボット
２１ａ，２１ｂ アーム先端部
２２ａ，２２ｂ 支持部
２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ 保持部
３ カメラ
４ａ，４ｂ コンベア
５ 制御装置
５１ 制御部
５１１ ワーク検出部
５１２ 向き検出部
５１３ 動作指示部
５２ 記憶部
５２１ 振分情報
１００ 画像領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを搬送する搬送装置と、
前記搬送装置によって搬送されるワークを保持する保持動作および保持したワークを移動させて所定の場所へ載置する載置動作を行うロボットと、
前記保持動作および前記載置動作の実行を前記ロボットに対して指示する制御装置と
を備え、
前記ロボットは、
前記ワークを保持する複数の保持部と、
アーム先端部に対して回転可能に設けられ、前記複数の保持部を支持する支持部と
を備え、
前記制御装置は、
前記保持部を用いて保持したワークごとに、当該ワークの向きが所定の向きとなるように前記支持部を所定量回転させたうえで当該ワークを所定の場所へ載置する載置動作の実行を前記ロボットに対して指示することを特徴とするピッキングシステム。
【請求項２】
前記ロボットよりも前記搬送装置の上流側へ配置され、前記搬送装置の搬送路上を撮像する撮像装置
をさらに備え、
前記制御装置は、
前記撮像装置によって撮像された画像に基づいて前記ワークの向きを検出し、検出した向きに基づいて前記支持部の回転量を決定することを特徴とする請求項１に記載のピッキングシステム。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記撮像装置によって撮像された画像に基づいて前記ワーク同士を結ぶ線の向きを検出し、検出した向きに基づいて前記ロボットに対して保持させるワークを決定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システム。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記撮像装置によって撮像された画像に基づいて前記ワークの向きを検出し、検出した向きに基づいて前記ロボットに対して保持させるワークを決定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システム。
【請求項５】
前記ロボットは、
前記支持部に対して前記保持部を回転させる駆動部
をさらに備え、
前記制御装置は、
前記保持部によって保持したワークの向きが所定の向きとなるように前記支持部に加えて前記駆動部をさらに駆動させたうえで当該ワークを所定の場所へ載置する載置動作の実行を前記ロボットに対して指示することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のピッキングシステム。
【請求項１】
ワークを搬送する搬送装置と、
前記搬送装置によって搬送されるワークを保持する保持動作および保持したワークを移動させて所定の場所へ載置する載置動作を行うロボットと、
前記保持動作および前記載置動作の実行を前記ロボットに対して指示する制御装置と
を備え、
前記ロボットは、
前記ワークを保持する複数の保持部と、
アーム先端部に対して回転可能に設けられ、前記複数の保持部を支持する支持部と
を備え、
前記制御装置は、
前記保持部を用いて保持したワークごとに、当該ワークの向きが所定の向きとなるように前記支持部を所定量回転させたうえで当該ワークを所定の場所へ載置する載置動作の実行を前記ロボットに対して指示することを特徴とするピッキングシステム。
【請求項２】
前記ロボットよりも前記搬送装置の上流側へ配置され、前記搬送装置の搬送路上を撮像する撮像装置
をさらに備え、
前記制御装置は、
前記撮像装置によって撮像された画像に基づいて前記ワークの向きを検出し、検出した向きに基づいて前記支持部の回転量を決定することを特徴とする請求項１に記載のピッキングシステム。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記撮像装置によって撮像された画像に基づいて前記ワーク同士を結ぶ線の向きを検出し、検出した向きに基づいて前記ロボットに対して保持させるワークを決定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システム。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記撮像装置によって撮像された画像に基づいて前記ワークの向きを検出し、検出した向きに基づいて前記ロボットに対して保持させるワークを決定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システム。
【請求項５】
前記ロボットは、
前記支持部に対して前記保持部を回転させる駆動部
をさらに備え、
前記制御装置は、
前記保持部によって保持したワークの向きが所定の向きとなるように前記支持部に加えて前記駆動部をさらに駆動させたうえで当該ワークを所定の場所へ載置する載置動作の実行を前記ロボットに対して指示することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のピッキングシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８−１】
【図８−２】
【図９−１】
【図９−２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８−１】
【図８−２】
【図９−１】
【図９−２】
【公開番号】特開２０１３−８５５（Ｐ２０１３−８５５Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３６３２９（Ｐ２０１１−１３６３２９）
【出願日】平成２３年６月２０日（２０１１．６．２０）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２０日（２０１１．６．２０）
【出願人】（０００００６６２２）株式会社安川電機 (2,482)
【Ｆターム（参考）】
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