物品整列システム及びロボットハンド
【課題】ロボットを備えた物品整列システムにおいて、表裏の区別を有する複数の物品を姿勢及び表裏を揃えて整列させるためのシステム構成を、簡素化する。
【解決手段】第１ロボット３０は、第１及び第２表面Ｓ１、Ｓ２のいずれか一方を上向きにした不規則配置で供給された物品Ｗを、物品供給部１２から取り上げて、物品仮置部１４の第１及び第２仮置領域２０、２４の仮置箇所１８、２２に、第１表面Ｓ１を上向きにした第１姿勢の物品Ｗと、第２表面Ｓ２を上向きにした第２姿勢（第１姿勢の鏡像）の物品Ｗとの、二列に振り分けて配置する。第２ロボット３２は、第１姿勢の物品Ｗと第２姿勢の物品Ｗとを物品仮置部１４から取り上げて、互いに反対の第１及び第２方向α、βへ回転させることで、それら物品Ｗを、互いに同一姿勢でそれぞれの第１表面Ｓ１及び第２表面Ｓ２を互いに同一方向に向けた状態（すなわち規則的配置）に整列させる。
【解決手段】第１ロボット３０は、第１及び第２表面Ｓ１、Ｓ２のいずれか一方を上向きにした不規則配置で供給された物品Ｗを、物品供給部１２から取り上げて、物品仮置部１４の第１及び第２仮置領域２０、２４の仮置箇所１８、２２に、第１表面Ｓ１を上向きにした第１姿勢の物品Ｗと、第２表面Ｓ２を上向きにした第２姿勢（第１姿勢の鏡像）の物品Ｗとの、二列に振り分けて配置する。第２ロボット３２は、第１姿勢の物品Ｗと第２姿勢の物品Ｗとを物品仮置部１４から取り上げて、互いに反対の第１及び第２方向α、βへ回転させることで、それら物品Ｗを、互いに同一姿勢でそれぞれの第１表面Ｓ１及び第２表面Ｓ２を互いに同一方向に向けた状態（すなわち規則的配置）に整列させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットを備えた物品整列システムに関する。本発明はまた、物品整列システムで使用されるロボットハンドに関する。
【背景技術】
【０００２】
不規則配置で供給される複数の物品を、ロボットを用いて規則的配置に整列させる物品整列システムは、従来、様々な構成のものが知られている。この種の物品整列システムは一般に、視覚センサが、不規則配置で供給される複数の物品の二次元画像データ（位置及び姿勢のデータを含む）を取得し、ロボットが、取得された二次元画像データに基づいて、個々の物品を把持して取り上げるとともに予め定めた規則的配置に整列させて配置するように構成される。
【０００３】
また、表面及び裏面の区別を有する物品に対し、位置及び姿勢が雑多で表向き及び裏向きが混在する不規則配置から、姿勢及び表裏を揃えて整列する規則的配置に整列処理できるシステムも提案されている。例えば、特許文献１に記載される「小物ワークの受渡し制御装置」は、搬送コンベア上に不規則に投入された多数の小物ワークを一対のカメラで撮影して、それら小物ワークの取出し目標位置を演算し、一対の第一ロボットが、取出し目標位置で小物ワークを取り出すとともに、それら小物ワークを一対の第一治具に表裏が不規則な水平姿勢で整列載置し、第二ロボットが、第一治具上の表裏が不規則な小物ワークをそのままの状態で一括して取り上げて、水平姿勢から垂直姿勢に変換して第二治具に整列載置し、撮影した小物ワークの画像から第二治具上での各小物ワークの表裏を特定し、第二治具に搭載された表裏反転機構が、各小物ワークを個別に表裏反転して全ての小物ワークの表裏方向を統一する、という構成を有している。表裏反転機構は、小物ワークを載置する中間治具をそれぞれの上端に有する複数の回転軸を、専用の表裏反転用モータで個別に１８０度回動駆動するものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２７４６４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載される受渡し制御装置では、小物ワークの位置、姿勢及び表裏を揃えるために、第一及び第二ロボットと、第一及び第二治具と、第二治具に搭載される表裏反転機構とを装備しているから、装置の構成が複雑になり、全体寸法が増加する傾向がある。また、第一ロボットによる搬送コンベアから第一治具へのワーク移送、第二ロボットによる第一治具から第二治具へのワーク移送（姿勢変換を含む）、及び表裏反転機構による個々のワークの表裏反転というように、整列処理のための工程数が多いから、全体の処理時間が長く非能率であるとともに、制御機構が複雑化することが懸念される。
【０００６】
本発明の目的は、ロボットを備えた物品整列システムにおいて、表面及び裏面の区別を有する物品に対し、位置及び姿勢が雑多で表向き及び裏向きが混在する不規則配置から、姿勢及び表裏を揃えて整列する規則的配置に整列処理でき、しかも、システム構成を簡素化して整列処理のための工程数を削減できる、コンパクトで高能率の物品整列システムを提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、物品整列システムで使用されるロボットハンドにおいて、物品整列システムの構成を簡素化するとともに整列処理のための工程数を削減することができるロボットハンドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、互いに同一の形状及び寸法を有するとともに、各々が、第１の面特徴を有する第１表面と、第１表面の反対側の第２表面であって、第１の面特徴とは異なる第２の面特徴を有する第２表面とを備える複数の物品を、それら物品が互いに同一姿勢でそれぞれの第１表面及び第２表面を互いに同一方向に向けて整列する規則的配置に自動整列処理する物品整列システムにおいて、複数の物品を、それぞれが第１表面及び第２表面のいずれか一方を上向きにして二次元面内で様々な位置及び姿勢を呈する不規則配置で供給する物品供給部と、物品供給部が供給する複数の物品を受け取る物品仮置部であって、不規則配置の複数の物品のうち、第１表面を上向きにした物品を個別に一時的に置くことができる複数個の仮置箇所を等間隔整列配置で有する第１仮置領域と、第２表面を上向きにした物品を個別に一時的に置くことができる複数個の仮置箇所を、第１仮置領域と同じ等間隔整列配置で有する第２仮置領域とを、互いに並列に備える物品仮置部と、物品仮置部が受け取った複数の物品をさらに受け取る物品整列部であって、第１仮置領域に置かれた物品と第２仮置領域に置かれた物品とを、規則的配置で置くことができる整列領域を備える物品整列部と、物品供給部が供給する不規則配置の複数の物品を撮像するとともに、撮像したそれら物品の二次元画像を処理して、不規則配置の複数の物品の各々の位置、姿勢及び面特徴のデータを取得する視覚センサと、視覚センサが取得した複数の物品の各々の位置及び姿勢のデータに基づき、物品供給部が供給する不規則配置の複数の物品の各々を把持して取り上げるとともに、視覚センサが取得した複数の物品の各々の面特徴のデータに基づき、取り上げた複数の物品のうち、第１表面を上向きにした幾つかの物品を、物品仮置部の第１仮置領域における幾つかの仮置箇所に、二次元面内で互いに同一の第１姿勢であって第１表面を上向きにしたままの第１姿勢を呈するように置き、第２表面を上向きにした幾つかの物品を、物品仮置部の第２仮置領域における幾つかの仮置箇所に、二次元面内で互いに同一の第２姿勢であって第２表面を上向きにしたままでかつ第１姿勢の鏡像となる第２姿勢を呈するように置く第１ロボットと、第１ロボットが物品仮置部の第１仮置領域と第２仮置領域とに置いた複数の物品を把持して取り上げるとともに、取り上げた複数の物品のうち、第１姿勢を呈する物品を第１表面が横向きになる第１方向へ回転させ、第２姿勢を呈する物品を第２表面が横向きになる第２方向であって第１方向とは逆の第２方向へ回転させて、それら物品を、物品整列部の整列領域に、規則的配置で置く第２ロボットと、を具備することを特徴とする物品整列システムを提供する。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の物品整列システムにおいて、第１ロボットは、物品仮置部の第１仮置領域と第２仮置領域との間で、第１姿勢を呈する物品と第２姿勢を呈する物品とが、相互鏡像位置から、仮置箇所の整列方向に見た１つの物品の寸法を超える距離だけ整列方向へ互いにずれて位置するように、第１表面を上向きにした幾つかの物品と第２表面を上向きにした幾つかの物品とを、第１仮置領域の複数個の仮置箇所と第２仮置領域の複数個の仮置箇所とのそれぞれから選択した幾つかの仮置箇所に置く、物品整列システムを提供する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の物品整列システムにおいて、物品仮置部は、第１仮置領域と第２仮置領域とのそれぞれに、複数個の仮置箇所を明示する複数の目印を備え、第１ロボットは、複数の目印に従って複数の物品を第１仮置領域及び第２仮置領域に置く、物品整列システムを提供する。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の物品整列システムにおいて、複数の目印を検出して物品仮置部におけるそれら目印の位置データを取得する目印検出部をさらに具備し、第１ロボットは、目印検出部が取得した複数の目印の位置データに基づき、複数の物品を第１仮置領域及び第２仮置領域に置く、物品整列システムを提供する。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の物品整列システムにおいて、第２ロボットは、物品仮置部の第１仮置領域に置かれた１つの物品を把持して第１方向へ変位することができる第１把持部と、第１把持部とは別の第２把持部であって、物品仮置部の第２仮置領域に置かれた１つの物品を把持して第２方向へ変位することができる第２把持部とを備えたハンドを具備する、物品整列システムを提供する。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の物品整列システムにおいて、ハンドは、第１仮置領域の複数個の仮置箇所の整列間隔と同一の間隔で設置される複数個の第１把持部と、第２仮置領域の複数個の仮置箇所の整列間隔と同一の間隔で設置される複数個の第２把持部とを、互いに並列に備え、第２ロボットは、第１仮置領域に置かれた所望個数の物品と第２仮置領域に置かれた所望個数の物品とを、ハンドの対応個数の第１把持部と第２把持部とに同時に把持して取り上げる、物品整列システムを提供する。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の物品整列システムにおいて、物品供給部は、複数の物品を不規則配置で搬送する供給コンベアと、供給コンベアの搬送速度を検出する速度検出器とを具備し、視覚センサは、供給コンベアの搬送方向に見て第１ロボットの上流側に設置される撮像部を有し、第１ロボットは、速度検出器が検出した供給コンベアの搬送速度に基づきトラッキング動作して、供給コンベアが搬送する不規則配置の複数の物品の各々を把持して取り上げる、物品整列システムを提供する。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の物品整列システムにおいて、物品仮置部は、第１仮置領域及び第２仮置領域を有して物品を搬送する排出コンベアと、排出コンベアの搬送速度を検出する速度検出器とを具備し、第１ロボットは、速度検出器が検出した排出コンベアの搬送速度に基づきトラッキング動作して、排出コンベアの第１仮置領域の仮置箇所及び第２仮置領域の仮置箇所のそれぞれに物品を置く、物品整列システムを提供する。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の物品整列システムにおいて、第２ロボットは、速度検出器が検出した排出コンベアの搬送速度に基づきトラッキング動作して、排出コンベアの第１仮置領域及び第２仮置領域のそれぞれに置かれた複数の物品を把持して取り上げる、物品整列システムを提供する。
【００１７】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の物品整列システムにおいて、物品整列部が排出コンベアに設けられ、第２ロボットは、速度検出器が検出した排出コンベアの搬送速度に基づきトラッキング動作して、取り上げた複数の物品を整列領域に規則的配置で置く、物品整列システムを提供する。
【００１８】
請求項１１に記載の発明は、互いに同一の形状及び寸法を有するとともに、各々が、第１の面特徴を有する第１表面と、第１表面の反対側の第２表面であって、第１の面特徴とは異なる第２の面特徴を有する第２表面とを備える複数の物品を、同時に把持することができるロボットハンドにおいて、第１表面を上向きにした１つの物品を把持するとともに、把持した物品を第１表面が横向きになる第１方向へ回転させるように動作する第１把持部と、第２表面を上向きにした１つの物品を把持するとともに、把持した物品を第２表面が横向きになる第２方向であって第１方向とは逆の第２方向へ回転させるように動作する第２把持部と、第１把持部と第２把持部とを同時に動作させる作動機構と、を具備することを特徴とするロボットハンドを提供する。
【００１９】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載のロボットハンドにおいて、予め定めた間隔で設置される複数個の第１把持部と、それら第１把持部と同じ間隔で設置される複数個の第２把持部とを、互いに並列に備える、ロボットハンドを提供する。
【００２０】
請求項１３に記載の発明は、請求項１１又は１２に記載のロボットハンドにおいて、作動機構は、第１把持部と第２把持部とを、第１表面を上向きにした物品と第２表面を上向きにした物品とを把持するときの、互いに離隔する把持位置と、把持位置で把持した物品を第１方向及び第２方向に回転させた後の、互いに対向する整列位置との間で変位させるアームを具備する、ロボットハンドを提供する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る物品整列システムでは、第１ロボットが、不規則配置で供給された物品を、物品仮置部の予め定めた第１及び第２仮置領域の仮置箇所に、第１表面を上向きにした第１姿勢の物品と、第２表面を上向きにした第２姿勢（第１姿勢の鏡像）の物品との、二列に振り分けて並列に配置し、第２ロボットが、二列に振り分けられた第１姿勢の物品と第２姿勢の物品とを物品仮置部から取り上げて、互いに鏡像の第１及び第２姿勢を呈している物品を互いに反対の第１及び第２方向へ回転させることで、それら物品を、互いに同一姿勢でそれぞれの第１及び第２表面を互いに同一方向に向けた状態（すなわち規則的配置）に整列させる。したがって、本発明によれば、物品の姿勢及び表裏を揃える整列処理のために従来技術でロボットに加えて必要とされた表裏反転機構を用いることなく、第１及び第２ロボットだけで物品を規則的配置に整列処理できるから、システム構成を簡素化して整列処理のための工程数を削減でき、以って、コンパクトで高能率の物品整列システムが実現される。
【００２２】
第１ロボットが、第１姿勢を呈する物品と第２姿勢を呈する物品とを相互鏡像位置から互いにずれて位置するように第１及び第２仮置領域に置くことで、物品整列作業に際し、物品同士の衝突を回避することができる。
【００２３】
第１及び第２仮置領域に仮置箇所を明示する目印を設けるとともに、物品仮置部における目印の位置データを取得する目印検出部を装備することで、物品仮置作業の制御プログラムを簡略化することができる。
【００２４】
第２ロボットのハンドが、第１仮置領域の物品を把持して第１方向へ変位する第１把持部と、第２仮置領域の物品を把持して第２方向（第１方向の逆方向）へ変位する第２把持部とを備えるようにすれば、把持した物品を第１及び第２把持部の変位によって迅速に規則的配置に移行させることができる。また、いずれも複数個の第１及び第２把持部を備えるようにすれば、複数の物品を一括して規則的配置に移行させることができる。
【００２５】
物品供給部としての供給コンベア、並びに物品仮置部及び物品整列部としての排出コンベアを用いることで、多数の物品に対し、物品仮置作業及び物品整列作業を滞りなく連続して実行することができる。
【００２６】
また、本発明に係るロボットハンドによれば、第１表面を上向きにした物品と第２表面を上向きにした物品とを互いに反対の第１及び第２方向へ回転させることで、それら物品を、互いに同一姿勢でそれぞれの第１及び第２表面を互いに同一方向に向けた状態（すなわち規則的配置）に整列させることができるから、このロボットハンドを物品整列システムで使用することにより、物品整列システムの構成を簡素化するとともに整列処理のための工程数を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。
図面を参照すると、図１は、本発明に係る物品整列システム１０の基本構成を機能ブロック図で示す。物品整列システム１０は、互いに同一の形状及び寸法を有するとともに、各々が、第１の面特徴を有する第１表面Ｓ１と、第１表面Ｓ１の反対側の第２表面Ｓ２であって、第１の面特徴とは異なる第２の面特徴を有する第２表面Ｓ２とを備える複数の物品Ｗを、それら物品Ｗが互いに同一姿勢でそれぞれの第１表面Ｓ１及び第２表面Ｓ２を互いに同一方向に向けて整列する規則的配置に自動整列処理するものである。
【００２８】
物品整列システム１０は、複数の物品Ｗを不規則配置で供給する物品供給部１２と、物品供給部１２が供給する複数の物品Ｗを受け取って一時的に支持する物品仮置部１４と、物品仮置部１４が受け取った複数の物品Ｗをさらに受け取って規則的配置で支持する物品整列部１６とを備える。物品供給部１２は、複数の物品Ｗを、それぞれが第１表面Ｓ１及び第２表面Ｓ２のいずれか一方を上向きにして二次元面内で様々な位置及び姿勢を呈する不規則配置で供給する。物品仮置部１４は、不規則配置で供給された複数の物品Ｗのうち、第１表面Ｓ１を上向きにした物品Ｗを個別に一時的に置くことができる複数個の仮置箇所１８を等間隔整列配置で有する第１仮置領域２０と、第２表面Ｓ２を上向きにした物品を個別に一時的に置くことができる複数個の仮置箇所２２を、第１仮置領域２０と同じ等間隔整列配置で有する第２仮置領域２４とを、互いに並列に備える。物品整列部１６は、物品仮置部１４の第１仮置領域２０に置かれた物品Ｗと第２仮置領域２４に置かれた物品Ｗとを、互いに同一姿勢でそれぞれの第１表面Ｓ１及び第２表面Ｓ２を互いに同一方向に向けて整列する規則的配置で置くことができる整列領域２６を備える。ここで、物品仮置部１４の第１仮置領域２０と第２仮置領域２４とが「互いに並列」であるということは、図示のように、それら領域２０、２４が互いに平行に並ぶとともに、それぞれの仮置箇所１８、２２同士が領域２０、２４の延長方向に対し直交する方向へ正対する位置関係にあることを意味する。
【００２９】
物品整列システム１０は、物品供給部１２が供給する不規則配置の複数の物品Ｗを撮像するとともに、撮像したそれら物品Ｗの二次元画像Ｇを処理して、不規則配置の複数の物品Ｗの各々の位置のデータＤｐ、姿勢のデータＤｏ及び面特徴のデータＤｆを取得する視覚センサ２８を、さらに備える。視覚センサ２８は、例えば、ＣＣＤカメラ等の撮像部と、専用の画像処理装置又は後述するロボットコントローラの一機能である画像処理部とを備えて構成される。
【００３０】
物品整列システム１０は、視覚センサ２８が取得した複数の物品Ｗの各々の位置のデータＤｐ及び姿勢のデータＤｏに基づき、物品供給部１２が供給する不規則配置の複数の物品Ｗの各々を把持して取り上げる第１ロボット３０を、さらに備える。第１ロボット３０は、視覚センサ２８が取得した複数の物品Ｗの各々の面特徴のデータＤｆに基づき、取り上げた複数の物品Ｗのうち、第１表面Ｓ１を上向きにした幾つかの物品Ｗを、物品仮置部１４の第１仮置領域２０における幾つかの仮置箇所１８に、二次元面内で互いに同一の第１姿勢であって第１表面Ｓ１を上向きにしたままの第１姿勢を呈するように置く一方、第２表面Ｓ２を上向きにした幾つかの物品Ｗを、物品仮置部１４の第２仮置領域２４における幾つかの仮置箇所２２に、二次元面内で互いに同一の第２姿勢であって第２表面Ｓ２を上向きにしたままでかつ第１姿勢の鏡像（すなわち面対称）となる第２姿勢を呈するように置く（第１ロボット３０によるこのような一連の作業を、以下、物品仮置作業と称する。）。第１ロボット３０は、例えば、多関節型マニピュレータ等の機構部と、機構部の動作を制御するロボットコントローラとを備えて構成される。
【００３１】
物品整列システム１０は、第１ロボット３０が物品仮置部１４の第１仮置領域２０と第２仮置領域２４とに置いた複数の物品Ｗを把持して取り上げる第２ロボット３２を、さらに備える。第２ロボット３２は、取り上げた複数の物品Ｗのうち、第１姿勢を呈する物品Ｗを第１表面Ｓ１が横向きになる第１方向αへ回転させ、第２姿勢を呈する物品Ｗを第２表面Ｓ２が横向きになる第２方向βであって第１方向αとは逆の第２方向βへ回転させて、それら物品Ｗを、物品整列部１６の整列領域２６に、互いに同一姿勢でそれぞれの第１表面Ｓ１及び第２表面Ｓ２を互いに同一方向に向けて整列する規則的配置で置く（第２ロボット３２によるこのような一連の作業を、以下、物品整列作業と称する。）。第２ロボット３２は、例えば、多関節型マニピュレータ等の機構部と、機構部の動作を制御するロボットコントローラとを備えて構成される。
【００３２】
上記構成を有する物品整列システム１０では、第１ロボット３０が、二次元面内での位置及び姿勢が雑多で第１表面Ｓ１及び第２表面Ｓ２のいずれか一方を上向きにした（つまり表向き及び裏向きが混在する）不規則配置で供給された物品Ｗを、物品供給部１２から取り上げて、物品仮置部１４の予め定めた第１及び第２仮置領域２０、２４の仮置箇所１８、２２に予め定めたルールに従って置くように動作することで、物品仮置部１４に、第１表面Ｓ１を上向きにした第１姿勢の物品Ｗと、第２表面Ｓ２を上向きにした第２姿勢（第１姿勢の鏡像）の物品Ｗとを、二列に振り分けて並列に配置する。そこで、後段の第２ロボット３２は、二列に振り分けられた第１姿勢の物品Ｗと第２姿勢の物品Ｗとを物品仮置部１４から取り上げて、互いに鏡像の第１及び第２姿勢を呈している物品Ｗを、互いに反対の第１及び第２方向α、βへ回転させることで、それら物品Ｗを、互いに同一姿勢でそれぞれの第１表面Ｓ１及び第２表面Ｓ２を互いに同一方向に向けた状態（すなわち規則的配置）に整列させることができる。したがって、物品整列システム１０によれば、物品の姿勢及び表裏を揃える整列処理のために従来技術でロボットに加えて必要とされた表裏反転機構を用いることなく、第１ロボット３０及び第２ロボット３２だけで物品Ｗを規則的配置に整列処理できるから、システム構成を簡素化して整列処理のための工程数を削減でき、以って、コンパクトで高能率の物品整列システム１０が実現される。
【００３３】
次に、図２〜図６を参照して、本発明の一実施形態による物品整列システム４０の構成を説明する。物品整列システム４０は、上記した物品整列システム１０の基本構成を有するものであり、対応する構成要素には共通の符号を付してその説明を省略する。
【００３４】
物品整列システム４０は、物品供給部１２（図１）として、物品整列システム４０の前工程Ａから投入された複数の物品Ｗを、前述した不規則配置で支持して搬送する供給コンベア４２と、供給コンベア４２の搬送速度Ｖ１を検出する速度検出器４４とを備える。供給コンベア４２は、無端ベルト等の移動体４６を備えた公知の物品搬送装置であり、図示しない駆動源の駆動により移動体４６を連続的又は断続的に搬送速度Ｖ１で移動させて、移動体４６の上面に搭載した物品Ｗを図示矢印方向へ搬送する。速度検出器４４は、供給コンベア４２の駆動源や移動体４６に設置されるパルスコーダ等の公知の変位検出器であり、検出した搬送速度Ｖ１を物品Ｗの移動速度データとして第１ロボット３０に送る。
【００３５】
物品整列システム４０は、視覚センサ２８（図１）として、供給コンベア４２の搬送方向に見て第１ロボット３０の上流側に設置されるＣＣＤカメラ等の撮像部４８と、撮像部４８に無線又は有線で接続される画像処理部５０とを備える。撮像部４８は、図に破線で示すように、供給コンベア４２の移動体４６の全幅をカバーするとともに搬送方向所定距離に渡る視野５２を有する。画像処理部５０は、専用の画像処理装置又は第１ロボット３０のロボットコントローラの一機能からなり、撮像部４８が撮像した不規則配置の複数の物品Ｗの二次元画像Ｇを処理して、各物品Ｗの位置データＤｐ（Ｘ座標、Ｙ座標）、姿勢データＤｏ（Ｒ（ロール）角）及び面特徴データＤｆを取得する。なお、物品Ｗの第１及び第２の面特徴としては、模様、凹凸、色等を挙げることができるが、いずれの場合も、視覚センサ２８による二次元画像での識別が可能な特徴であることが要求される。
【００３６】
第１ロボット３０は、多関節型マニピュレータ等の機構部５４と、機構部５４の動作を制御するロボットコントローラ（図示せず）とを備える。第１ロボット３０のロボットコントローラは、画像処理部５０が取得した複数の物品Ｗの各々の位置データＤｐ及び姿勢データＤｏと、速度検出器４４が検出した供給コンベア４２の搬送速度Ｖ１とに基づき、速度Ｖ１で移動する各物品Ｗに対し、機構部５４をトラッキング動作させる。このトラッキング動作により、第１ロボット３０は、速度Ｖ１で移動する物品Ｗを追尾するように動作して、機構部５４の末端（通常は手首軸）に装着したハンド（図示せず）により、供給コンベア４２が搬送する不規則配置の複数の物品Ｗの各々を、１つずつ把持して取り上げる。なお、ロボットのトラッキング動作の制御手法については、公知のものを適用できるので説明を省略する。また、第１ロボット３０のハンドの構成は任意である。
【００３７】
視覚センサ２８の撮像部４８は、供給コンベア４２の搬送速度Ｖ１に基づき、図示しない撮像制御部により動作制御されて、予め定めたタイミングで視野５２内の対象物の静止画像の撮像を断続的に実行する。このとき、全ての物品Ｗを漏れなく撮像する目的で、搬送方向に見てある程度の重複を含む二次元画像Ｇが得られるように、撮像タイミングを設定する。このような撮像制御部は、第１ロボット３０のロボットコントローラの一機能として構成できる。そして、第１ロボット３０のロボットコントローラは、画像処理部５０が複数の二次元画像Ｇから取得した複数の物品Ｗの位置及び姿勢データＤｐ、Ｄｏに基づき、位置及び姿勢がいずれも正確に合致する物品同士を同一の物品Ｗであると判断して、１つの物品Ｗに対し上記した取り上げ作業を繰り返さないように、機構部５４を制御する。
【００３８】
このように、物品供給部１２として供給コンベア４２を用い、第１ロボット３０にトラッキング動作を遂行させることで、多数の物品に対し、物品仮置作業を滞りなく連続して効率的に実行することができる。
【００３９】
物品整列システム４０は、物品仮置部１４（図１）として、供給コンベア４２から受け取った複数の物品Ｗを支持して搬送する排出コンベア５６と、排出コンベア５６の搬送速度Ｖ２を検出する速度検出器５８とを備える。排出コンベア５６は、無端ベルト等の移動体６０を備えた公知の物品搬送装置であり、図示しない駆動源の駆動により移動体６０を連続的又は断続的に搬送速度Ｖ２で移動させて、移動体６０の上面に搭載した物品Ｗを図示矢印方向へ搬送する。速度検出器５８は、排出コンベア５６の駆動源や移動体６０に設置されるパルスコーダ等の公知の変位検出器であり、検出した搬送速度Ｖ２を物品Ｗ及び移動体６０の移動速度データとして、第１ロボット３０及び第２ロボット３２に送る。
【００４０】
排出コンベア５６は、移動体６０の上面に、第１表面Ｓ１を上向きにした物品Ｗを一時的に置くことができる第１仮置領域２０と、第２表面Ｓ２を上向きにした物品を一時的に置くことができる第２仮置領域２４とを、互いに並列に備えている。第１ロボット３０は、視覚センサ２８の画像処理部５０が取得した複数の物品Ｗの各々の面特徴データＤｆに基づき、供給コンベア４２から取り上げた複数の物品Ｗがいずれの表面Ｓ１、Ｓ２を上向きにしているかを個々に判断し、それら物品Ｗのうち、第１表面Ｓ１を上向きにした物品Ｗを、排出コンベア５６の第１仮置領域２０における仮置箇所１８（図１）に、前述した第１姿勢を呈するように置くとともに、第２表面Ｓ２を上向きにした物品Ｗを、排出コンベア５６の第２仮置領域２４における仮置箇所２２（図１）に、前述した第２姿勢（第１姿勢の鏡像）を呈するように置く。
【００４１】
このとき、第１ロボット３０は、速度検出器５８が検出した排出コンベア５６の搬送速度Ｖ２に基づき、速度Ｖ２で移動する移動体６０（第１仮置領域２０及び第２仮置領域２４）に対し、機構部５４をトラッキング動作させる。このトラッキング動作により、第１ロボット３０は、速度Ｖ２で移動する移動体６０を追尾するように動作して、機構部５４のハンド（図示せず）に把持した物品Ｗを、第１仮置領域２０の仮置箇所１８（図１）及び第２仮置領域２４の仮置箇所２２（図１）のそれぞれに、第１姿勢の物品Ｗと第２姿勢の物品Ｗとに振り分けて１つずつ、二列に並ぶように配置する。
【００４２】
このように、物品仮置部１４として排出コンベア５６を用い、第１ロボット３０にトラッキング動作を遂行させることで、多数の物品に対し、物品仮置作業を滞りなく連続して効率的に実行することができる。
【００４３】
上記した物品仮置作業に際し、第１ロボット３０のロボットコントローラは、例えば、供給コンベア４２上の物品Ｗをハンドで把持するときに、ハンドと物品Ｗとを予め定めた相対位置／姿勢に配置して物品Ｗ上の予め定めた把持位置を把持するように、機構部５４（及びハンド）の動作を制御する。そして、ハンドで把持した物品Ｗを排出コンベア５６の第１及び第２仮置領域２０、２４に置くときには、第１ロボット３０のロボットコントローラは、機構部５４（及びハンド）を、各領域２０、２４用に予め教示したロボット姿勢に移行するように動作させる。それにより、物品Ｗを第１及び第２仮置領域２０、２４にそれぞれ第１及び第２姿勢で置くことができる。或いは、供給コンベア４２上の物品Ｗの把持可能な適当な部位をハンドに把持させて、把持したときの機構部５４（及びハンド）の位置及び姿勢に基づき、各領域２０、２４用に予め教示したロボット姿勢を補正することによっても、物品Ｗを第１及び第２仮置領域２０、２４にそれぞれ第１及び第２姿勢で置くことができる。
【００４４】
上記した物品仮置作業に際し、好ましくは第１ロボット３０は、排出コンベア５６（物品仮置部１４）の第１仮置領域２０と第２仮置領域２４との間で、第１姿勢を呈する（つまり第１表面Ｓ１が上向きの）物品Ｗと第２姿勢を呈する（つまり第２表面Ｓ２が上向きの）物品Ｗとが、排出コンベア５６の幅方向へ正対する相互鏡像位置から、仮置箇所１８、２２（図１）の整列方向に見た１つの物品Ｗの寸法Ｌを超える距離だけ整列方向へ互いにずれて位置する（図２）ように、第１表面Ｓ１を上向きにした幾つかの物品Ｗと第２表面Ｓ２を上向きにした幾つかの物品Ｗとを、第１仮置領域２０の複数個の仮置箇所１８と第２仮置領域２４の複数個の仮置箇所２２とのそれぞれから選択した幾つかの仮置箇所１８、２２に置く。これにより、後述する物品整列作業に際し、物品Ｗ同士の衝突を回避することができる。
【００４５】
この構成では、第１ロボット３０は、排出コンベア５６から物品Ｗを取り上げた順番に従って、第１表面Ｓ１を上向きにした物品Ｗと第２表面Ｓ２を上向きにした物品Ｗとをそれぞれ、第１仮置領域２０の仮置箇所１８と第２仮置領域２４の仮置箇所２２とに、排出コンベア５６の幅方向に並ぶ仮置箇所１８、２２のいずれか一方に必ず物品Ｗが置かれるように、コンベア搬送方向の下流側から上流側へ順次置いていけばよい。結果として、複数個の仮置箇所１８、２２から適宜選択した仮置箇所１８、２２に、第１及び第２姿勢の物品Ｗがそれぞれ置かれることになる。
【００４６】
図３に示すように、排出コンベア５６（物品仮置部１４）は、移動体６０の上面に形成した第１仮置領域２０と第２仮置領域２４とのそれぞれに、複数個の仮置箇所１８、２２を明示する複数の目印６２を備えることが有利である。この場合、第１ロボット３０は、それら複数の目印６２に従って、前述したように複数の物品Ｗを第１仮置領域２０及び第２仮置領域２４に振り分けて置くことができる。このように構成することで、物品仮置作業の制御プログラムを簡略化することができる。なお、図３（ａ）に描示される一点鎖線は、第１及び第２仮置領域２０、２４並びにそれぞれの仮置箇所１８、２２の輪郭を図面上で明らかにするための仮想線であって、移動体６０の上面には実際には複数の目印６２だけが存在する。各目印６２の形状及び寸法並びに仮置箇所１８、２２内での位置は任意であり、例えば、一点鎖線で描示した仮想線に相当する枠状の目印を採用することもできる。また、移動体６０が無端構造であることを考慮すれば、移動体６０の表面の全体に複数の目印６２を設けることが好ましい。
【００４７】
上記構成においては、排出コンベア５６（物品仮置部１４）に設けた複数の目印６２を検出して、排出コンベア５６上でのそれら目印６２の位置データＤｍを取得する目印検出部６４（図２）を備えることが望ましい。目印検出部６４は、排出コンベア５６の搬送方向に見て第１ロボット３０の上流側に設置される光電センサ等の公知の物体検出器であり、検出した目印６２の位置データＤｍを第１ロボット３０に送る。第１ロボット３０は、速度検出器５８が検出した排出コンベア５６の搬送速度Ｖ２と、目印検出部６４が取得した複数の目印６２の位置データＤｍとに基づき、前述したトラッキング動作により、複数の物品Ｗを第１仮置領域２０及び第２仮置領域２４に振り分けて置くことができる。
【００４８】
第２ロボット３２は、多関節型マニピュレータ等の機構部６６と、機構部６６の動作を制御するロボットコントローラ（図示せず）とを備える。第２ロボット３２のロボットコントローラは、速度検出器５８が検出した排出コンベア５６の搬送速度Ｖ２に基づき、第１ロボット３０により排出コンベア５６の第１仮置領域２０及び第２仮置領域２４のそれぞれに振り分けて置かれた複数の物品Ｗの各々（速度Ｖ２で移動）に対し、機構部６６をトラッキング動作させる。このトラッキング動作により、第２ロボット３２は、速度Ｖ２で移動する物品Ｗを追尾するように動作して、機構部６６の末端（通常は手首軸）に装着したハンド６８（図４及び図５）により、排出コンベア５６が搬送する第１仮置領域２０及び第２仮置領域２４の複数の物品Ｗを把持して取り上げる。
【００４９】
第２ロボット３２のハンド６８は、本発明の一実施形態によるロボットハンドである。図４及び図５に示すように、ハンド６８は、排出コンベア５６（物品仮置部１４）の第１仮置領域２０に置かれた１つの物品Ｗを把持して、第１表面Ｓ１が上向きの第１姿勢を呈する物品Ｗを第１表面Ｓ１が横向きになる第１方向αへ変位することができる第１把持部７０と、第１把持部７０とは別の第２把持部７２であって、排出コンベア５６（物品仮置部１４）の第２仮置領域２４に置かれた１つの物品Ｗを把持して、第２表面Ｓ２が上向きの第２姿勢を呈する物品Ｗを第２表面Ｓ２が横向きになる第２方向β（第１方向αの逆方向）へ変位することができる第２把持部７２とを備える。
【００５０】
特に図示実施形態では、ハンド６８は、第１仮置領域２０の複数個の仮置箇所１８（或いは目印６２）（図３）の整列間隔と同一の間隔Ｔで設置される複数個の第１把持部７０と、第２仮置領域２４の複数個の仮置箇所２２（或いは目印６２）（図３）の整列間隔に対応する間隔Ｔで設置される複数個の第２把持部７２とを、互いに並列に備える。ここで、複数個の第１把持部７０と複数個の第２把持部７２とが「互いに並列」であるということは、図示のように、第１把持部７０の列と第２把持部７２の列とが互いに平行に並ぶとともに、それぞれの列における第１及び第２把持部７０、７２同士が、列の延長方向に対し直交する方向へ正対する位置関係にあることを意味する。また、仮置箇所１８、２２、第１把持部７０又は第２把持部７２の「間隔」とは、整列方向に隣り合う仮置箇所１８、２２、把持部７０、７２の間の隙間ではなく、整列方向に隣り合う仮置箇所１８、２２、把持部７０、７２のピッチを意味する。
【００５１】
ハンド６８はさらに、第２ロボット３２の機構部６６の末端（通常は手首軸）に取り付けられるベース７４と、ベース７４を中心として両側方へ直線状に延長される固定アーム７６と、固定アーム７６の長手方向の複数箇所から固定アーム７６に直交する二方向へ延設される複数組（図では５組）の可動アーム７８とを備える。固定アーム７６の長手方向同一位置に設置される各組の一対の可動アーム７８の先端には、第１把持部７０及び第２把持部７２が個別に担持される。それら可動アーム７８は、第１把持部７０と第２把持部７２とを同時に動作させる作動機構として機能する。
【００５２】
各組を成す一対の可動アーム７８は、それぞれの先端の第１把持部７０と第２把持部７２とを、第１表面Ｓ１を上向きにした物品Ｗ（つまり排出コンベア５６の第１仮置領域２０に第１姿勢で置かれた物品Ｗ）と第２表面Ｓ２を上向きにした物品Ｗ（つまり排出コンベア５６の第２仮置領域２４に第２姿勢で置かれた物品Ｗ）とを把持するときの、互いに離隔する把持位置（図４）と、把持位置で把持したそれら物品Ｗを第１方向α及び第２方向βにそれぞれ回転させた後の、互いに対向する整列位置（図５）との間で、約９０度の中心角に渡り回転変位させる。このような可動アーム７８は、エアシリンダ、リンク等の、図示しない駆動手段を個々に内蔵することができる。また、エアシリンダに代えて、電動機等の他の駆動源をハンド６８に搭載することもできる。
【００５３】
図示実施形態では、第１把持部７０及び第２把持部７２はいずれも、物品Ｗを真空吸着する吸着パッドの構成を有する。この場合、ハンド６８に接続される真空回路（図示せず）のＯＮ／ＯＦＦ切り換えにより、全ての第１及び第２把持部７０、７２を把持／解除動作させることができる。また、各組の可動アーム７８の第１把持部７０及び第２把持部７２は、把持位置では、両者の吸着パッドの吸着面を互いに同一の側方へ向けて配置され（図４（ｂ））、整列位置では、両者の吸着パッドの吸着面を、それら吸着面の間に１個の物品Ｗを挟持可能な隙間を空けて、互いに対向させて配置される（図５（ｂ））。したがってこの構成のハンド６８を用いる場合には、前述したように、排出コンベア５６の第１及び第２仮置領域２０、２４に、第１姿勢を呈する物品Ｗと第２姿勢を呈する物品Ｗとを、排出コンベア５６の幅方向へ正対する相互鏡像位置から互いにずれて配置する必要が有る。なお、把持位置において物品Ｗを把持していない第１又は第２把持部７０、７２は、整列位置に移行した後に、対向する第１又は第２把持部７０、７２に把持されている物品Ｗの反対側の表面（第１又は第２表面Ｓ１、Ｓ２）を、改めて把持するように動作することもできる。
【００５４】
上記構成のハンド６８を備えた第２ロボット３２は、排出コンベア５６の第１仮置領域２０に第１姿勢で置かれた所望個数（図では３個）の物品Ｗと、排出コンベア５６の第２仮置領域２４に第２姿勢で置かれた所望個数（図では２個）の物品Ｗとを、前述したトラッキング動作により、ハンド６８の対応個数の第１把持部７０と第２把持部７２とに同時に把持して取り上げることができる（図４）。そして、排出コンベア５６の移動体６０の上方へ十分に離れた位置で、第２ロボット３２は、ハンド６８の全ての可動アーム７８を同時に動作させて第１及び第２把持部７０、７２を把持位置から整列位置へ変位させ、第１及び第２把持部７０、７２に把持した物品Ｗを第１方向α及び第２方向βにそれぞれ回転させる。全ての第１及び第２把持部７０、７２が整列位置に到達した時点で、ハンド６８に把持した複数の物品Ｗは、互いに同一姿勢でそれぞれの第１表面Ｓ１及び第２表面Ｓ２を互いに同一方向に向けた状態（すなわち規則的配置）に整列している（図５）。なお、第１及び第２把持部７０、７２を把持位置から整列位置へ変位させる可動アーム７８の動作は、必ずしも全ての可動アーム７８が同時遂行しなくてもよいし、物品Ｗを第１又は第２把持部７０、７２に把持している可動アーム７８のみを動作させるようにしてもよい。
【００５５】
物品整列システム４０においては、物品整列部１６（図１）は、排出コンベア５６に設けられる。この構成では、図２に示すように、排出コンベア５６の搬送方向下流端に近接する移動体６０上の予め定めた領域に、複数の物品Ｗを前述した規則的配置で置くための整列領域２６が形成される。整列領域２６は基本的には、前述した第１及び第２仮置領域２０、２４と同様に、移動体６０上に仮想線によって画定される領域である。或いは、物品Ｗが規則的配置の姿勢で自立し難い形状を有する場合には、移動体６０の表面に物品Ｗを受容する溝を形成したり、例えば図６に示すように、移動体６０の表面から離隔した位置に静止ガイド８０を設置したりすることで、整列領域２６を形成することもできる。
【００５６】
第２ロボット３２は、速度検出器５８が検出した排出コンベア５６の搬送速度Ｖ２に基づき、速度Ｖ２で移動する移動体６０（整列領域２６）に対し、機構部６６をトラッキング動作させる。このトラッキング動作により、第２ロボット３２は、速度Ｖ２で移動する移動体６０を追尾するように動作して、機構部６６のハンド６８（図４、図５）に把持した物品Ｗを、前述した規則的配置で整列領域２６に配置する。このとき、ハンド６８に把持した複数の物品Ｗは、整列領域２６に配置される前に既に、規則的配置の状態を呈しているから、第２ロボット３２は、整列領域２６の上方でハンド６８の全ての第１及び第２把持部７０、７２を解除動作させるとともに整列位置から平常時の待機位置（例えば把持位置）へ変位させるだけで、複数の物品Ｗを排出コンベア５６上の整列領域２６に規則的配置で置くことができる。そして、整列領域２６に規則的配置で置かれた複数の物品Ｗは、排出コンベヤ５６から物品整列システム４０の後工程Ｂ（図２）へ排出される。
【００５７】
このように、物品整列システム４０は、前述した物品整列システム１０による作用効果を、基本的に奏するものである。特に物品整列システム４０では、第２ロボット３２は、複数の物品Ｗを排出コンベヤ５６上の第１及び第２仮置領域２０、２４から同じ排出コンベヤ５６上の整列領域２６に移送する間に、ハンド６８の機能により、それら物品Ｗを一括して規則的配置の状態に迅速に移行させることができるから、作業能率が向上する。しかも、整列領域２６自体には物品Ｗを規則的配置に移行させる機能が要求されないので、物品仮置部１４として機能する排出コンベア５６に整列領域２６をさらに設けて、同じ排出コンベア５６を物品整列部１６としても機能させることが可能になる。このとき、第２ロボット３２のトラッキング動作により、多数の物品に対し物品整列作業を滞りなく連続して効率的に実行できる。したがって、物品整列システム４０によれば、システム構成を簡素化してスペース効率及び作業能率を一層向上させることができる。
【００５８】
以上、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は図示実施形態に限定されず、様々な修正を施すことができる。
例えば、第２ロボット３２に装着したハンド６８は、複数組の可動アーム７８を備えて複数の物品Ｗを同時に一括して把持できるように構成したが、これに代えて、一組の可動アーム７８のみを備える構成とすることもできる。この場合、第２ロボット３２は、排出コンベア５６の第１及び第２仮置領域２０、２４の仮置箇所１８、２２のいずれか一方に置かれた物品Ｗを、第１及び第２把持部７０、７２のいずれか一方に把持して取り上げ、両可動アーム７８を第１及び第２方向α、βへ変位させて、把持した１個の物品Ｗを規則的配置の状態に移行させ、その後に、規則的配置の状態にある物品Ｗを１つずつ、整列領域２６に置くように動作する。このような構成によっても、第２ロボット３２による物品整列作業を繰り返し実行することで、複数の物品Ｗを整列領域２６に規則的配置で置くことができる。
【００５９】
また、第２ロボット３２に装着したハンド６８は、吸着パッドからなる第１及び第２把持部７０、７２を備えているが、これに代えて、いわゆるメカニカルチャック等の他の公知の把持手段で、第１及び第２把持部７０、７２を構成することもできる。この場合、第１及び第２把持部７０、７２を整列位置に配置したときに一方の把持部７０、７２に把持した物品Ｗに他方の把持部７０、７２のチャック構成部品が衝突しないように、両者のチャック構成部品の配置を工夫する必要が有る。
【００６０】
また、第２ロボット３２に装着したハンド６８は、第１及び第２把持部７０、７２を整列位置に配置したときに、それら把持部７０、７２が、両者間に１個の物品Ｗを挟持可能な隙間を空けて対向配置されるように構成しているが、これに代えて、整列位置にある第１及び第２把持部７０、７２の間に２個の物品Ｗを配置できる構成とすることもできる。この構成によれば、第１ロボット３０が排出コンベア５６の第１及び第２仮置領域２０、２４の全ての仮置箇所１８、２２に物品Ｗを配置し、第２ロボット３２がハンド６８の全ての第１及び第２把持部７０、７２に物品Ｗを把持することで、それら物品Ｗを、それぞれが規則的配置を呈する二列に整列させて、整列領域２６に配置することができる。
【００６１】
また、第２ロボット３２に装着したハンド６８は、第１及び第２把持部７０を互いに離隔した把持位置（図４）から互いに対向する整列位置（図５）へ回転変位させるように構成したが、これに代えて、互いに離隔した把持位置（図４）において、可動アーム７８自体を中心軸として第１及び第２把持部７０を第１及び第２方向（互いに逆方向）へ９０度回転させた位置を、整列位置とすることもできる。この構成によれば、例えば図４に示すハンド６８の場合、全ての物品Ｗが、それぞれの第１及び第２表面Ｓ１を排出コンベア５６の搬送方向に対し直角に、かつ互いに同一方向に向けて、二列に並んだ状態（すなわち規則的配置）に整列されることになる。本発明に係る物品整列システムは、このような整列形態の要求にも対応できるものである。
【００６２】
また、図示実施形態では、排出コンベア５６に整列領域２６を設けて物品整列部１６としているが、これに代えて、整列領域２６を有する他のコンベア等を排出コンベア５６の下流側に設置して物品整列部１６を構成することもできる。また、整列領域２６は、物品Ｗの底面を支持する図示構成に限らず、例えば物品Ｗを引掛けて吊るした状態で支持する構成とすることもできる。
【００６３】
また、物品供給部１２、物品仮置部１４及び物品整列部１６は、供給コンベア４２及び排出コンベア５６のような移動体からなる構成に限らず、静止した物品供給部１２、物品仮置部１４及び物品整列部１６に対し、第１及び第２ロボット３０、３２が物品仮置作業及び物品整列作業を実行する構成とすることもできる。この構成では、トラッキング動作の制御が不要になる代わりに、物品仮置部１４の第１及び第２仮置領域２０、２４の全ての仮置箇所１８、２２の位置を、予め第１ロボット３０に教示する必要がある。また、物品供給部１２、物品仮置部１４及び物品整列部１６のいずれかを移動体とし、他を静止体とすることもできる。
【００６４】
また、物品供給部１２から物品仮置部１４へ物品Ｗを移送する物品仮置作業を、複数台の第１ロボット３０によって実行することもできる。この構成では、個々の第１ロボット３０が相互に干渉しない適当な順序で適当な物品Ｗを物品供給部１２から取り上げて、物品仮置部１４の第１及び第２仮置領域２０、２４に適当な順序で物品Ｗを置くように、各第１ロボット３０を制御する。また、視覚センサ２８に三次元センサを採用することで、物品供給部１２で重なり合って供給される物品Ｗに対しても、物品仮置作業を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に係る物品整列システムの基本構成を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による物品整列システムの構成を模式図的に示す平面図である。
【図３】図２の物品整列システムにおける物品仮置部の第１及び第２仮置領域を模式図的に示す図で、（ａ）拡大平面図、及び（ｂ）矢印ＩＩＩから見た断面図である。
【図４】図２の物品整列システムにおける第２ロボットのハンドの構成を、把持位置において模式図的に示す図で、（ａ）拡大平面図、及び（ｂ）矢印ＩＶから見た断面図である。
【図５】図２の物品整列システムにおける第２ロボットのハンドの構成を、整列位置において模式図的に示す図で、（ａ）拡大平面図、及び（ｂ）矢印Ｖから見た断面図である。
【図６】図２の物品整列システムにおける物品整列部の整列領域を模式図的に示す図で、（ａ）拡大平面図、及び（ｂ）矢印ＶＩから見た断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０、４０ 物品整列システム
１２ 物品供給部
１４ 物品仮置部
１６ 物品整列部
１８、２２ 仮置箇所
２０ 第１仮置領域
２４ 第２仮置領域
２６ 整列領域
２８ 視覚センサ
３０ 第１ロボット
３２ 第２ロボット
４２ 供給コンベア
４４、５８ 速度検出部
４６、６０ 移動体
４８ 撮像部
５０ 画像処理部
５４ 第１ロボット
５６ 排出コンベア
６２ 目印
６４ 目印検出部
６６ 第２ロボット
６８ ハンド
７０ 第１把持部
７２ 第２把持部
７８ 可動アーム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットを備えた物品整列システムに関する。本発明はまた、物品整列システムで使用されるロボットハンドに関する。
【背景技術】
【０００２】
不規則配置で供給される複数の物品を、ロボットを用いて規則的配置に整列させる物品整列システムは、従来、様々な構成のものが知られている。この種の物品整列システムは一般に、視覚センサが、不規則配置で供給される複数の物品の二次元画像データ（位置及び姿勢のデータを含む）を取得し、ロボットが、取得された二次元画像データに基づいて、個々の物品を把持して取り上げるとともに予め定めた規則的配置に整列させて配置するように構成される。
【０００３】
また、表面及び裏面の区別を有する物品に対し、位置及び姿勢が雑多で表向き及び裏向きが混在する不規則配置から、姿勢及び表裏を揃えて整列する規則的配置に整列処理できるシステムも提案されている。例えば、特許文献１に記載される「小物ワークの受渡し制御装置」は、搬送コンベア上に不規則に投入された多数の小物ワークを一対のカメラで撮影して、それら小物ワークの取出し目標位置を演算し、一対の第一ロボットが、取出し目標位置で小物ワークを取り出すとともに、それら小物ワークを一対の第一治具に表裏が不規則な水平姿勢で整列載置し、第二ロボットが、第一治具上の表裏が不規則な小物ワークをそのままの状態で一括して取り上げて、水平姿勢から垂直姿勢に変換して第二治具に整列載置し、撮影した小物ワークの画像から第二治具上での各小物ワークの表裏を特定し、第二治具に搭載された表裏反転機構が、各小物ワークを個別に表裏反転して全ての小物ワークの表裏方向を統一する、という構成を有している。表裏反転機構は、小物ワークを載置する中間治具をそれぞれの上端に有する複数の回転軸を、専用の表裏反転用モータで個別に１８０度回動駆動するものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２７４６４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載される受渡し制御装置では、小物ワークの位置、姿勢及び表裏を揃えるために、第一及び第二ロボットと、第一及び第二治具と、第二治具に搭載される表裏反転機構とを装備しているから、装置の構成が複雑になり、全体寸法が増加する傾向がある。また、第一ロボットによる搬送コンベアから第一治具へのワーク移送、第二ロボットによる第一治具から第二治具へのワーク移送（姿勢変換を含む）、及び表裏反転機構による個々のワークの表裏反転というように、整列処理のための工程数が多いから、全体の処理時間が長く非能率であるとともに、制御機構が複雑化することが懸念される。
【０００６】
本発明の目的は、ロボットを備えた物品整列システムにおいて、表面及び裏面の区別を有する物品に対し、位置及び姿勢が雑多で表向き及び裏向きが混在する不規則配置から、姿勢及び表裏を揃えて整列する規則的配置に整列処理でき、しかも、システム構成を簡素化して整列処理のための工程数を削減できる、コンパクトで高能率の物品整列システムを提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、物品整列システムで使用されるロボットハンドにおいて、物品整列システムの構成を簡素化するとともに整列処理のための工程数を削減することができるロボットハンドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、互いに同一の形状及び寸法を有するとともに、各々が、第１の面特徴を有する第１表面と、第１表面の反対側の第２表面であって、第１の面特徴とは異なる第２の面特徴を有する第２表面とを備える複数の物品を、それら物品が互いに同一姿勢でそれぞれの第１表面及び第２表面を互いに同一方向に向けて整列する規則的配置に自動整列処理する物品整列システムにおいて、複数の物品を、それぞれが第１表面及び第２表面のいずれか一方を上向きにして二次元面内で様々な位置及び姿勢を呈する不規則配置で供給する物品供給部と、物品供給部が供給する複数の物品を受け取る物品仮置部であって、不規則配置の複数の物品のうち、第１表面を上向きにした物品を個別に一時的に置くことができる複数個の仮置箇所を等間隔整列配置で有する第１仮置領域と、第２表面を上向きにした物品を個別に一時的に置くことができる複数個の仮置箇所を、第１仮置領域と同じ等間隔整列配置で有する第２仮置領域とを、互いに並列に備える物品仮置部と、物品仮置部が受け取った複数の物品をさらに受け取る物品整列部であって、第１仮置領域に置かれた物品と第２仮置領域に置かれた物品とを、規則的配置で置くことができる整列領域を備える物品整列部と、物品供給部が供給する不規則配置の複数の物品を撮像するとともに、撮像したそれら物品の二次元画像を処理して、不規則配置の複数の物品の各々の位置、姿勢及び面特徴のデータを取得する視覚センサと、視覚センサが取得した複数の物品の各々の位置及び姿勢のデータに基づき、物品供給部が供給する不規則配置の複数の物品の各々を把持して取り上げるとともに、視覚センサが取得した複数の物品の各々の面特徴のデータに基づき、取り上げた複数の物品のうち、第１表面を上向きにした幾つかの物品を、物品仮置部の第１仮置領域における幾つかの仮置箇所に、二次元面内で互いに同一の第１姿勢であって第１表面を上向きにしたままの第１姿勢を呈するように置き、第２表面を上向きにした幾つかの物品を、物品仮置部の第２仮置領域における幾つかの仮置箇所に、二次元面内で互いに同一の第２姿勢であって第２表面を上向きにしたままでかつ第１姿勢の鏡像となる第２姿勢を呈するように置く第１ロボットと、第１ロボットが物品仮置部の第１仮置領域と第２仮置領域とに置いた複数の物品を把持して取り上げるとともに、取り上げた複数の物品のうち、第１姿勢を呈する物品を第１表面が横向きになる第１方向へ回転させ、第２姿勢を呈する物品を第２表面が横向きになる第２方向であって第１方向とは逆の第２方向へ回転させて、それら物品を、物品整列部の整列領域に、規則的配置で置く第２ロボットと、を具備することを特徴とする物品整列システムを提供する。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の物品整列システムにおいて、第１ロボットは、物品仮置部の第１仮置領域と第２仮置領域との間で、第１姿勢を呈する物品と第２姿勢を呈する物品とが、相互鏡像位置から、仮置箇所の整列方向に見た１つの物品の寸法を超える距離だけ整列方向へ互いにずれて位置するように、第１表面を上向きにした幾つかの物品と第２表面を上向きにした幾つかの物品とを、第１仮置領域の複数個の仮置箇所と第２仮置領域の複数個の仮置箇所とのそれぞれから選択した幾つかの仮置箇所に置く、物品整列システムを提供する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の物品整列システムにおいて、物品仮置部は、第１仮置領域と第２仮置領域とのそれぞれに、複数個の仮置箇所を明示する複数の目印を備え、第１ロボットは、複数の目印に従って複数の物品を第１仮置領域及び第２仮置領域に置く、物品整列システムを提供する。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の物品整列システムにおいて、複数の目印を検出して物品仮置部におけるそれら目印の位置データを取得する目印検出部をさらに具備し、第１ロボットは、目印検出部が取得した複数の目印の位置データに基づき、複数の物品を第１仮置領域及び第２仮置領域に置く、物品整列システムを提供する。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の物品整列システムにおいて、第２ロボットは、物品仮置部の第１仮置領域に置かれた１つの物品を把持して第１方向へ変位することができる第１把持部と、第１把持部とは別の第２把持部であって、物品仮置部の第２仮置領域に置かれた１つの物品を把持して第２方向へ変位することができる第２把持部とを備えたハンドを具備する、物品整列システムを提供する。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の物品整列システムにおいて、ハンドは、第１仮置領域の複数個の仮置箇所の整列間隔と同一の間隔で設置される複数個の第１把持部と、第２仮置領域の複数個の仮置箇所の整列間隔と同一の間隔で設置される複数個の第２把持部とを、互いに並列に備え、第２ロボットは、第１仮置領域に置かれた所望個数の物品と第２仮置領域に置かれた所望個数の物品とを、ハンドの対応個数の第１把持部と第２把持部とに同時に把持して取り上げる、物品整列システムを提供する。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の物品整列システムにおいて、物品供給部は、複数の物品を不規則配置で搬送する供給コンベアと、供給コンベアの搬送速度を検出する速度検出器とを具備し、視覚センサは、供給コンベアの搬送方向に見て第１ロボットの上流側に設置される撮像部を有し、第１ロボットは、速度検出器が検出した供給コンベアの搬送速度に基づきトラッキング動作して、供給コンベアが搬送する不規則配置の複数の物品の各々を把持して取り上げる、物品整列システムを提供する。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の物品整列システムにおいて、物品仮置部は、第１仮置領域及び第２仮置領域を有して物品を搬送する排出コンベアと、排出コンベアの搬送速度を検出する速度検出器とを具備し、第１ロボットは、速度検出器が検出した排出コンベアの搬送速度に基づきトラッキング動作して、排出コンベアの第１仮置領域の仮置箇所及び第２仮置領域の仮置箇所のそれぞれに物品を置く、物品整列システムを提供する。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の物品整列システムにおいて、第２ロボットは、速度検出器が検出した排出コンベアの搬送速度に基づきトラッキング動作して、排出コンベアの第１仮置領域及び第２仮置領域のそれぞれに置かれた複数の物品を把持して取り上げる、物品整列システムを提供する。
【００１７】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の物品整列システムにおいて、物品整列部が排出コンベアに設けられ、第２ロボットは、速度検出器が検出した排出コンベアの搬送速度に基づきトラッキング動作して、取り上げた複数の物品を整列領域に規則的配置で置く、物品整列システムを提供する。
【００１８】
請求項１１に記載の発明は、互いに同一の形状及び寸法を有するとともに、各々が、第１の面特徴を有する第１表面と、第１表面の反対側の第２表面であって、第１の面特徴とは異なる第２の面特徴を有する第２表面とを備える複数の物品を、同時に把持することができるロボットハンドにおいて、第１表面を上向きにした１つの物品を把持するとともに、把持した物品を第１表面が横向きになる第１方向へ回転させるように動作する第１把持部と、第２表面を上向きにした１つの物品を把持するとともに、把持した物品を第２表面が横向きになる第２方向であって第１方向とは逆の第２方向へ回転させるように動作する第２把持部と、第１把持部と第２把持部とを同時に動作させる作動機構と、を具備することを特徴とするロボットハンドを提供する。
【００１９】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載のロボットハンドにおいて、予め定めた間隔で設置される複数個の第１把持部と、それら第１把持部と同じ間隔で設置される複数個の第２把持部とを、互いに並列に備える、ロボットハンドを提供する。
【００２０】
請求項１３に記載の発明は、請求項１１又は１２に記載のロボットハンドにおいて、作動機構は、第１把持部と第２把持部とを、第１表面を上向きにした物品と第２表面を上向きにした物品とを把持するときの、互いに離隔する把持位置と、把持位置で把持した物品を第１方向及び第２方向に回転させた後の、互いに対向する整列位置との間で変位させるアームを具備する、ロボットハンドを提供する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る物品整列システムでは、第１ロボットが、不規則配置で供給された物品を、物品仮置部の予め定めた第１及び第２仮置領域の仮置箇所に、第１表面を上向きにした第１姿勢の物品と、第２表面を上向きにした第２姿勢（第１姿勢の鏡像）の物品との、二列に振り分けて並列に配置し、第２ロボットが、二列に振り分けられた第１姿勢の物品と第２姿勢の物品とを物品仮置部から取り上げて、互いに鏡像の第１及び第２姿勢を呈している物品を互いに反対の第１及び第２方向へ回転させることで、それら物品を、互いに同一姿勢でそれぞれの第１及び第２表面を互いに同一方向に向けた状態（すなわち規則的配置）に整列させる。したがって、本発明によれば、物品の姿勢及び表裏を揃える整列処理のために従来技術でロボットに加えて必要とされた表裏反転機構を用いることなく、第１及び第２ロボットだけで物品を規則的配置に整列処理できるから、システム構成を簡素化して整列処理のための工程数を削減でき、以って、コンパクトで高能率の物品整列システムが実現される。
【００２２】
第１ロボットが、第１姿勢を呈する物品と第２姿勢を呈する物品とを相互鏡像位置から互いにずれて位置するように第１及び第２仮置領域に置くことで、物品整列作業に際し、物品同士の衝突を回避することができる。
【００２３】
第１及び第２仮置領域に仮置箇所を明示する目印を設けるとともに、物品仮置部における目印の位置データを取得する目印検出部を装備することで、物品仮置作業の制御プログラムを簡略化することができる。
【００２４】
第２ロボットのハンドが、第１仮置領域の物品を把持して第１方向へ変位する第１把持部と、第２仮置領域の物品を把持して第２方向（第１方向の逆方向）へ変位する第２把持部とを備えるようにすれば、把持した物品を第１及び第２把持部の変位によって迅速に規則的配置に移行させることができる。また、いずれも複数個の第１及び第２把持部を備えるようにすれば、複数の物品を一括して規則的配置に移行させることができる。
【００２５】
物品供給部としての供給コンベア、並びに物品仮置部及び物品整列部としての排出コンベアを用いることで、多数の物品に対し、物品仮置作業及び物品整列作業を滞りなく連続して実行することができる。
【００２６】
また、本発明に係るロボットハンドによれば、第１表面を上向きにした物品と第２表面を上向きにした物品とを互いに反対の第１及び第２方向へ回転させることで、それら物品を、互いに同一姿勢でそれぞれの第１及び第２表面を互いに同一方向に向けた状態（すなわち規則的配置）に整列させることができるから、このロボットハンドを物品整列システムで使用することにより、物品整列システムの構成を簡素化するとともに整列処理のための工程数を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。
図面を参照すると、図１は、本発明に係る物品整列システム１０の基本構成を機能ブロック図で示す。物品整列システム１０は、互いに同一の形状及び寸法を有するとともに、各々が、第１の面特徴を有する第１表面Ｓ１と、第１表面Ｓ１の反対側の第２表面Ｓ２であって、第１の面特徴とは異なる第２の面特徴を有する第２表面Ｓ２とを備える複数の物品Ｗを、それら物品Ｗが互いに同一姿勢でそれぞれの第１表面Ｓ１及び第２表面Ｓ２を互いに同一方向に向けて整列する規則的配置に自動整列処理するものである。
【００２８】
物品整列システム１０は、複数の物品Ｗを不規則配置で供給する物品供給部１２と、物品供給部１２が供給する複数の物品Ｗを受け取って一時的に支持する物品仮置部１４と、物品仮置部１４が受け取った複数の物品Ｗをさらに受け取って規則的配置で支持する物品整列部１６とを備える。物品供給部１２は、複数の物品Ｗを、それぞれが第１表面Ｓ１及び第２表面Ｓ２のいずれか一方を上向きにして二次元面内で様々な位置及び姿勢を呈する不規則配置で供給する。物品仮置部１４は、不規則配置で供給された複数の物品Ｗのうち、第１表面Ｓ１を上向きにした物品Ｗを個別に一時的に置くことができる複数個の仮置箇所１８を等間隔整列配置で有する第１仮置領域２０と、第２表面Ｓ２を上向きにした物品を個別に一時的に置くことができる複数個の仮置箇所２２を、第１仮置領域２０と同じ等間隔整列配置で有する第２仮置領域２４とを、互いに並列に備える。物品整列部１６は、物品仮置部１４の第１仮置領域２０に置かれた物品Ｗと第２仮置領域２４に置かれた物品Ｗとを、互いに同一姿勢でそれぞれの第１表面Ｓ１及び第２表面Ｓ２を互いに同一方向に向けて整列する規則的配置で置くことができる整列領域２６を備える。ここで、物品仮置部１４の第１仮置領域２０と第２仮置領域２４とが「互いに並列」であるということは、図示のように、それら領域２０、２４が互いに平行に並ぶとともに、それぞれの仮置箇所１８、２２同士が領域２０、２４の延長方向に対し直交する方向へ正対する位置関係にあることを意味する。
【００２９】
物品整列システム１０は、物品供給部１２が供給する不規則配置の複数の物品Ｗを撮像するとともに、撮像したそれら物品Ｗの二次元画像Ｇを処理して、不規則配置の複数の物品Ｗの各々の位置のデータＤｐ、姿勢のデータＤｏ及び面特徴のデータＤｆを取得する視覚センサ２８を、さらに備える。視覚センサ２８は、例えば、ＣＣＤカメラ等の撮像部と、専用の画像処理装置又は後述するロボットコントローラの一機能である画像処理部とを備えて構成される。
【００３０】
物品整列システム１０は、視覚センサ２８が取得した複数の物品Ｗの各々の位置のデータＤｐ及び姿勢のデータＤｏに基づき、物品供給部１２が供給する不規則配置の複数の物品Ｗの各々を把持して取り上げる第１ロボット３０を、さらに備える。第１ロボット３０は、視覚センサ２８が取得した複数の物品Ｗの各々の面特徴のデータＤｆに基づき、取り上げた複数の物品Ｗのうち、第１表面Ｓ１を上向きにした幾つかの物品Ｗを、物品仮置部１４の第１仮置領域２０における幾つかの仮置箇所１８に、二次元面内で互いに同一の第１姿勢であって第１表面Ｓ１を上向きにしたままの第１姿勢を呈するように置く一方、第２表面Ｓ２を上向きにした幾つかの物品Ｗを、物品仮置部１４の第２仮置領域２４における幾つかの仮置箇所２２に、二次元面内で互いに同一の第２姿勢であって第２表面Ｓ２を上向きにしたままでかつ第１姿勢の鏡像（すなわち面対称）となる第２姿勢を呈するように置く（第１ロボット３０によるこのような一連の作業を、以下、物品仮置作業と称する。）。第１ロボット３０は、例えば、多関節型マニピュレータ等の機構部と、機構部の動作を制御するロボットコントローラとを備えて構成される。
【００３１】
物品整列システム１０は、第１ロボット３０が物品仮置部１４の第１仮置領域２０と第２仮置領域２４とに置いた複数の物品Ｗを把持して取り上げる第２ロボット３２を、さらに備える。第２ロボット３２は、取り上げた複数の物品Ｗのうち、第１姿勢を呈する物品Ｗを第１表面Ｓ１が横向きになる第１方向αへ回転させ、第２姿勢を呈する物品Ｗを第２表面Ｓ２が横向きになる第２方向βであって第１方向αとは逆の第２方向βへ回転させて、それら物品Ｗを、物品整列部１６の整列領域２６に、互いに同一姿勢でそれぞれの第１表面Ｓ１及び第２表面Ｓ２を互いに同一方向に向けて整列する規則的配置で置く（第２ロボット３２によるこのような一連の作業を、以下、物品整列作業と称する。）。第２ロボット３２は、例えば、多関節型マニピュレータ等の機構部と、機構部の動作を制御するロボットコントローラとを備えて構成される。
【００３２】
上記構成を有する物品整列システム１０では、第１ロボット３０が、二次元面内での位置及び姿勢が雑多で第１表面Ｓ１及び第２表面Ｓ２のいずれか一方を上向きにした（つまり表向き及び裏向きが混在する）不規則配置で供給された物品Ｗを、物品供給部１２から取り上げて、物品仮置部１４の予め定めた第１及び第２仮置領域２０、２４の仮置箇所１８、２２に予め定めたルールに従って置くように動作することで、物品仮置部１４に、第１表面Ｓ１を上向きにした第１姿勢の物品Ｗと、第２表面Ｓ２を上向きにした第２姿勢（第１姿勢の鏡像）の物品Ｗとを、二列に振り分けて並列に配置する。そこで、後段の第２ロボット３２は、二列に振り分けられた第１姿勢の物品Ｗと第２姿勢の物品Ｗとを物品仮置部１４から取り上げて、互いに鏡像の第１及び第２姿勢を呈している物品Ｗを、互いに反対の第１及び第２方向α、βへ回転させることで、それら物品Ｗを、互いに同一姿勢でそれぞれの第１表面Ｓ１及び第２表面Ｓ２を互いに同一方向に向けた状態（すなわち規則的配置）に整列させることができる。したがって、物品整列システム１０によれば、物品の姿勢及び表裏を揃える整列処理のために従来技術でロボットに加えて必要とされた表裏反転機構を用いることなく、第１ロボット３０及び第２ロボット３２だけで物品Ｗを規則的配置に整列処理できるから、システム構成を簡素化して整列処理のための工程数を削減でき、以って、コンパクトで高能率の物品整列システム１０が実現される。
【００３３】
次に、図２〜図６を参照して、本発明の一実施形態による物品整列システム４０の構成を説明する。物品整列システム４０は、上記した物品整列システム１０の基本構成を有するものであり、対応する構成要素には共通の符号を付してその説明を省略する。
【００３４】
物品整列システム４０は、物品供給部１２（図１）として、物品整列システム４０の前工程Ａから投入された複数の物品Ｗを、前述した不規則配置で支持して搬送する供給コンベア４２と、供給コンベア４２の搬送速度Ｖ１を検出する速度検出器４４とを備える。供給コンベア４２は、無端ベルト等の移動体４６を備えた公知の物品搬送装置であり、図示しない駆動源の駆動により移動体４６を連続的又は断続的に搬送速度Ｖ１で移動させて、移動体４６の上面に搭載した物品Ｗを図示矢印方向へ搬送する。速度検出器４４は、供給コンベア４２の駆動源や移動体４６に設置されるパルスコーダ等の公知の変位検出器であり、検出した搬送速度Ｖ１を物品Ｗの移動速度データとして第１ロボット３０に送る。
【００３５】
物品整列システム４０は、視覚センサ２８（図１）として、供給コンベア４２の搬送方向に見て第１ロボット３０の上流側に設置されるＣＣＤカメラ等の撮像部４８と、撮像部４８に無線又は有線で接続される画像処理部５０とを備える。撮像部４８は、図に破線で示すように、供給コンベア４２の移動体４６の全幅をカバーするとともに搬送方向所定距離に渡る視野５２を有する。画像処理部５０は、専用の画像処理装置又は第１ロボット３０のロボットコントローラの一機能からなり、撮像部４８が撮像した不規則配置の複数の物品Ｗの二次元画像Ｇを処理して、各物品Ｗの位置データＤｐ（Ｘ座標、Ｙ座標）、姿勢データＤｏ（Ｒ（ロール）角）及び面特徴データＤｆを取得する。なお、物品Ｗの第１及び第２の面特徴としては、模様、凹凸、色等を挙げることができるが、いずれの場合も、視覚センサ２８による二次元画像での識別が可能な特徴であることが要求される。
【００３６】
第１ロボット３０は、多関節型マニピュレータ等の機構部５４と、機構部５４の動作を制御するロボットコントローラ（図示せず）とを備える。第１ロボット３０のロボットコントローラは、画像処理部５０が取得した複数の物品Ｗの各々の位置データＤｐ及び姿勢データＤｏと、速度検出器４４が検出した供給コンベア４２の搬送速度Ｖ１とに基づき、速度Ｖ１で移動する各物品Ｗに対し、機構部５４をトラッキング動作させる。このトラッキング動作により、第１ロボット３０は、速度Ｖ１で移動する物品Ｗを追尾するように動作して、機構部５４の末端（通常は手首軸）に装着したハンド（図示せず）により、供給コンベア４２が搬送する不規則配置の複数の物品Ｗの各々を、１つずつ把持して取り上げる。なお、ロボットのトラッキング動作の制御手法については、公知のものを適用できるので説明を省略する。また、第１ロボット３０のハンドの構成は任意である。
【００３７】
視覚センサ２８の撮像部４８は、供給コンベア４２の搬送速度Ｖ１に基づき、図示しない撮像制御部により動作制御されて、予め定めたタイミングで視野５２内の対象物の静止画像の撮像を断続的に実行する。このとき、全ての物品Ｗを漏れなく撮像する目的で、搬送方向に見てある程度の重複を含む二次元画像Ｇが得られるように、撮像タイミングを設定する。このような撮像制御部は、第１ロボット３０のロボットコントローラの一機能として構成できる。そして、第１ロボット３０のロボットコントローラは、画像処理部５０が複数の二次元画像Ｇから取得した複数の物品Ｗの位置及び姿勢データＤｐ、Ｄｏに基づき、位置及び姿勢がいずれも正確に合致する物品同士を同一の物品Ｗであると判断して、１つの物品Ｗに対し上記した取り上げ作業を繰り返さないように、機構部５４を制御する。
【００３８】
このように、物品供給部１２として供給コンベア４２を用い、第１ロボット３０にトラッキング動作を遂行させることで、多数の物品に対し、物品仮置作業を滞りなく連続して効率的に実行することができる。
【００３９】
物品整列システム４０は、物品仮置部１４（図１）として、供給コンベア４２から受け取った複数の物品Ｗを支持して搬送する排出コンベア５６と、排出コンベア５６の搬送速度Ｖ２を検出する速度検出器５８とを備える。排出コンベア５６は、無端ベルト等の移動体６０を備えた公知の物品搬送装置であり、図示しない駆動源の駆動により移動体６０を連続的又は断続的に搬送速度Ｖ２で移動させて、移動体６０の上面に搭載した物品Ｗを図示矢印方向へ搬送する。速度検出器５８は、排出コンベア５６の駆動源や移動体６０に設置されるパルスコーダ等の公知の変位検出器であり、検出した搬送速度Ｖ２を物品Ｗ及び移動体６０の移動速度データとして、第１ロボット３０及び第２ロボット３２に送る。
【００４０】
排出コンベア５６は、移動体６０の上面に、第１表面Ｓ１を上向きにした物品Ｗを一時的に置くことができる第１仮置領域２０と、第２表面Ｓ２を上向きにした物品を一時的に置くことができる第２仮置領域２４とを、互いに並列に備えている。第１ロボット３０は、視覚センサ２８の画像処理部５０が取得した複数の物品Ｗの各々の面特徴データＤｆに基づき、供給コンベア４２から取り上げた複数の物品Ｗがいずれの表面Ｓ１、Ｓ２を上向きにしているかを個々に判断し、それら物品Ｗのうち、第１表面Ｓ１を上向きにした物品Ｗを、排出コンベア５６の第１仮置領域２０における仮置箇所１８（図１）に、前述した第１姿勢を呈するように置くとともに、第２表面Ｓ２を上向きにした物品Ｗを、排出コンベア５６の第２仮置領域２４における仮置箇所２２（図１）に、前述した第２姿勢（第１姿勢の鏡像）を呈するように置く。
【００４１】
このとき、第１ロボット３０は、速度検出器５８が検出した排出コンベア５６の搬送速度Ｖ２に基づき、速度Ｖ２で移動する移動体６０（第１仮置領域２０及び第２仮置領域２４）に対し、機構部５４をトラッキング動作させる。このトラッキング動作により、第１ロボット３０は、速度Ｖ２で移動する移動体６０を追尾するように動作して、機構部５４のハンド（図示せず）に把持した物品Ｗを、第１仮置領域２０の仮置箇所１８（図１）及び第２仮置領域２４の仮置箇所２２（図１）のそれぞれに、第１姿勢の物品Ｗと第２姿勢の物品Ｗとに振り分けて１つずつ、二列に並ぶように配置する。
【００４２】
このように、物品仮置部１４として排出コンベア５６を用い、第１ロボット３０にトラッキング動作を遂行させることで、多数の物品に対し、物品仮置作業を滞りなく連続して効率的に実行することができる。
【００４３】
上記した物品仮置作業に際し、第１ロボット３０のロボットコントローラは、例えば、供給コンベア４２上の物品Ｗをハンドで把持するときに、ハンドと物品Ｗとを予め定めた相対位置／姿勢に配置して物品Ｗ上の予め定めた把持位置を把持するように、機構部５４（及びハンド）の動作を制御する。そして、ハンドで把持した物品Ｗを排出コンベア５６の第１及び第２仮置領域２０、２４に置くときには、第１ロボット３０のロボットコントローラは、機構部５４（及びハンド）を、各領域２０、２４用に予め教示したロボット姿勢に移行するように動作させる。それにより、物品Ｗを第１及び第２仮置領域２０、２４にそれぞれ第１及び第２姿勢で置くことができる。或いは、供給コンベア４２上の物品Ｗの把持可能な適当な部位をハンドに把持させて、把持したときの機構部５４（及びハンド）の位置及び姿勢に基づき、各領域２０、２４用に予め教示したロボット姿勢を補正することによっても、物品Ｗを第１及び第２仮置領域２０、２４にそれぞれ第１及び第２姿勢で置くことができる。
【００４４】
上記した物品仮置作業に際し、好ましくは第１ロボット３０は、排出コンベア５６（物品仮置部１４）の第１仮置領域２０と第２仮置領域２４との間で、第１姿勢を呈する（つまり第１表面Ｓ１が上向きの）物品Ｗと第２姿勢を呈する（つまり第２表面Ｓ２が上向きの）物品Ｗとが、排出コンベア５６の幅方向へ正対する相互鏡像位置から、仮置箇所１８、２２（図１）の整列方向に見た１つの物品Ｗの寸法Ｌを超える距離だけ整列方向へ互いにずれて位置する（図２）ように、第１表面Ｓ１を上向きにした幾つかの物品Ｗと第２表面Ｓ２を上向きにした幾つかの物品Ｗとを、第１仮置領域２０の複数個の仮置箇所１８と第２仮置領域２４の複数個の仮置箇所２２とのそれぞれから選択した幾つかの仮置箇所１８、２２に置く。これにより、後述する物品整列作業に際し、物品Ｗ同士の衝突を回避することができる。
【００４５】
この構成では、第１ロボット３０は、排出コンベア５６から物品Ｗを取り上げた順番に従って、第１表面Ｓ１を上向きにした物品Ｗと第２表面Ｓ２を上向きにした物品Ｗとをそれぞれ、第１仮置領域２０の仮置箇所１８と第２仮置領域２４の仮置箇所２２とに、排出コンベア５６の幅方向に並ぶ仮置箇所１８、２２のいずれか一方に必ず物品Ｗが置かれるように、コンベア搬送方向の下流側から上流側へ順次置いていけばよい。結果として、複数個の仮置箇所１８、２２から適宜選択した仮置箇所１８、２２に、第１及び第２姿勢の物品Ｗがそれぞれ置かれることになる。
【００４６】
図３に示すように、排出コンベア５６（物品仮置部１４）は、移動体６０の上面に形成した第１仮置領域２０と第２仮置領域２４とのそれぞれに、複数個の仮置箇所１８、２２を明示する複数の目印６２を備えることが有利である。この場合、第１ロボット３０は、それら複数の目印６２に従って、前述したように複数の物品Ｗを第１仮置領域２０及び第２仮置領域２４に振り分けて置くことができる。このように構成することで、物品仮置作業の制御プログラムを簡略化することができる。なお、図３（ａ）に描示される一点鎖線は、第１及び第２仮置領域２０、２４並びにそれぞれの仮置箇所１８、２２の輪郭を図面上で明らかにするための仮想線であって、移動体６０の上面には実際には複数の目印６２だけが存在する。各目印６２の形状及び寸法並びに仮置箇所１８、２２内での位置は任意であり、例えば、一点鎖線で描示した仮想線に相当する枠状の目印を採用することもできる。また、移動体６０が無端構造であることを考慮すれば、移動体６０の表面の全体に複数の目印６２を設けることが好ましい。
【００４７】
上記構成においては、排出コンベア５６（物品仮置部１４）に設けた複数の目印６２を検出して、排出コンベア５６上でのそれら目印６２の位置データＤｍを取得する目印検出部６４（図２）を備えることが望ましい。目印検出部６４は、排出コンベア５６の搬送方向に見て第１ロボット３０の上流側に設置される光電センサ等の公知の物体検出器であり、検出した目印６２の位置データＤｍを第１ロボット３０に送る。第１ロボット３０は、速度検出器５８が検出した排出コンベア５６の搬送速度Ｖ２と、目印検出部６４が取得した複数の目印６２の位置データＤｍとに基づき、前述したトラッキング動作により、複数の物品Ｗを第１仮置領域２０及び第２仮置領域２４に振り分けて置くことができる。
【００４８】
第２ロボット３２は、多関節型マニピュレータ等の機構部６６と、機構部６６の動作を制御するロボットコントローラ（図示せず）とを備える。第２ロボット３２のロボットコントローラは、速度検出器５８が検出した排出コンベア５６の搬送速度Ｖ２に基づき、第１ロボット３０により排出コンベア５６の第１仮置領域２０及び第２仮置領域２４のそれぞれに振り分けて置かれた複数の物品Ｗの各々（速度Ｖ２で移動）に対し、機構部６６をトラッキング動作させる。このトラッキング動作により、第２ロボット３２は、速度Ｖ２で移動する物品Ｗを追尾するように動作して、機構部６６の末端（通常は手首軸）に装着したハンド６８（図４及び図５）により、排出コンベア５６が搬送する第１仮置領域２０及び第２仮置領域２４の複数の物品Ｗを把持して取り上げる。
【００４９】
第２ロボット３２のハンド６８は、本発明の一実施形態によるロボットハンドである。図４及び図５に示すように、ハンド６８は、排出コンベア５６（物品仮置部１４）の第１仮置領域２０に置かれた１つの物品Ｗを把持して、第１表面Ｓ１が上向きの第１姿勢を呈する物品Ｗを第１表面Ｓ１が横向きになる第１方向αへ変位することができる第１把持部７０と、第１把持部７０とは別の第２把持部７２であって、排出コンベア５６（物品仮置部１４）の第２仮置領域２４に置かれた１つの物品Ｗを把持して、第２表面Ｓ２が上向きの第２姿勢を呈する物品Ｗを第２表面Ｓ２が横向きになる第２方向β（第１方向αの逆方向）へ変位することができる第２把持部７２とを備える。
【００５０】
特に図示実施形態では、ハンド６８は、第１仮置領域２０の複数個の仮置箇所１８（或いは目印６２）（図３）の整列間隔と同一の間隔Ｔで設置される複数個の第１把持部７０と、第２仮置領域２４の複数個の仮置箇所２２（或いは目印６２）（図３）の整列間隔に対応する間隔Ｔで設置される複数個の第２把持部７２とを、互いに並列に備える。ここで、複数個の第１把持部７０と複数個の第２把持部７２とが「互いに並列」であるということは、図示のように、第１把持部７０の列と第２把持部７２の列とが互いに平行に並ぶとともに、それぞれの列における第１及び第２把持部７０、７２同士が、列の延長方向に対し直交する方向へ正対する位置関係にあることを意味する。また、仮置箇所１８、２２、第１把持部７０又は第２把持部７２の「間隔」とは、整列方向に隣り合う仮置箇所１８、２２、把持部７０、７２の間の隙間ではなく、整列方向に隣り合う仮置箇所１８、２２、把持部７０、７２のピッチを意味する。
【００５１】
ハンド６８はさらに、第２ロボット３２の機構部６６の末端（通常は手首軸）に取り付けられるベース７４と、ベース７４を中心として両側方へ直線状に延長される固定アーム７６と、固定アーム７６の長手方向の複数箇所から固定アーム７６に直交する二方向へ延設される複数組（図では５組）の可動アーム７８とを備える。固定アーム７６の長手方向同一位置に設置される各組の一対の可動アーム７８の先端には、第１把持部７０及び第２把持部７２が個別に担持される。それら可動アーム７８は、第１把持部７０と第２把持部７２とを同時に動作させる作動機構として機能する。
【００５２】
各組を成す一対の可動アーム７８は、それぞれの先端の第１把持部７０と第２把持部７２とを、第１表面Ｓ１を上向きにした物品Ｗ（つまり排出コンベア５６の第１仮置領域２０に第１姿勢で置かれた物品Ｗ）と第２表面Ｓ２を上向きにした物品Ｗ（つまり排出コンベア５６の第２仮置領域２４に第２姿勢で置かれた物品Ｗ）とを把持するときの、互いに離隔する把持位置（図４）と、把持位置で把持したそれら物品Ｗを第１方向α及び第２方向βにそれぞれ回転させた後の、互いに対向する整列位置（図５）との間で、約９０度の中心角に渡り回転変位させる。このような可動アーム７８は、エアシリンダ、リンク等の、図示しない駆動手段を個々に内蔵することができる。また、エアシリンダに代えて、電動機等の他の駆動源をハンド６８に搭載することもできる。
【００５３】
図示実施形態では、第１把持部７０及び第２把持部７２はいずれも、物品Ｗを真空吸着する吸着パッドの構成を有する。この場合、ハンド６８に接続される真空回路（図示せず）のＯＮ／ＯＦＦ切り換えにより、全ての第１及び第２把持部７０、７２を把持／解除動作させることができる。また、各組の可動アーム７８の第１把持部７０及び第２把持部７２は、把持位置では、両者の吸着パッドの吸着面を互いに同一の側方へ向けて配置され（図４（ｂ））、整列位置では、両者の吸着パッドの吸着面を、それら吸着面の間に１個の物品Ｗを挟持可能な隙間を空けて、互いに対向させて配置される（図５（ｂ））。したがってこの構成のハンド６８を用いる場合には、前述したように、排出コンベア５６の第１及び第２仮置領域２０、２４に、第１姿勢を呈する物品Ｗと第２姿勢を呈する物品Ｗとを、排出コンベア５６の幅方向へ正対する相互鏡像位置から互いにずれて配置する必要が有る。なお、把持位置において物品Ｗを把持していない第１又は第２把持部７０、７２は、整列位置に移行した後に、対向する第１又は第２把持部７０、７２に把持されている物品Ｗの反対側の表面（第１又は第２表面Ｓ１、Ｓ２）を、改めて把持するように動作することもできる。
【００５４】
上記構成のハンド６８を備えた第２ロボット３２は、排出コンベア５６の第１仮置領域２０に第１姿勢で置かれた所望個数（図では３個）の物品Ｗと、排出コンベア５６の第２仮置領域２４に第２姿勢で置かれた所望個数（図では２個）の物品Ｗとを、前述したトラッキング動作により、ハンド６８の対応個数の第１把持部７０と第２把持部７２とに同時に把持して取り上げることができる（図４）。そして、排出コンベア５６の移動体６０の上方へ十分に離れた位置で、第２ロボット３２は、ハンド６８の全ての可動アーム７８を同時に動作させて第１及び第２把持部７０、７２を把持位置から整列位置へ変位させ、第１及び第２把持部７０、７２に把持した物品Ｗを第１方向α及び第２方向βにそれぞれ回転させる。全ての第１及び第２把持部７０、７２が整列位置に到達した時点で、ハンド６８に把持した複数の物品Ｗは、互いに同一姿勢でそれぞれの第１表面Ｓ１及び第２表面Ｓ２を互いに同一方向に向けた状態（すなわち規則的配置）に整列している（図５）。なお、第１及び第２把持部７０、７２を把持位置から整列位置へ変位させる可動アーム７８の動作は、必ずしも全ての可動アーム７８が同時遂行しなくてもよいし、物品Ｗを第１又は第２把持部７０、７２に把持している可動アーム７８のみを動作させるようにしてもよい。
【００５５】
物品整列システム４０においては、物品整列部１６（図１）は、排出コンベア５６に設けられる。この構成では、図２に示すように、排出コンベア５６の搬送方向下流端に近接する移動体６０上の予め定めた領域に、複数の物品Ｗを前述した規則的配置で置くための整列領域２６が形成される。整列領域２６は基本的には、前述した第１及び第２仮置領域２０、２４と同様に、移動体６０上に仮想線によって画定される領域である。或いは、物品Ｗが規則的配置の姿勢で自立し難い形状を有する場合には、移動体６０の表面に物品Ｗを受容する溝を形成したり、例えば図６に示すように、移動体６０の表面から離隔した位置に静止ガイド８０を設置したりすることで、整列領域２６を形成することもできる。
【００５６】
第２ロボット３２は、速度検出器５８が検出した排出コンベア５６の搬送速度Ｖ２に基づき、速度Ｖ２で移動する移動体６０（整列領域２６）に対し、機構部６６をトラッキング動作させる。このトラッキング動作により、第２ロボット３２は、速度Ｖ２で移動する移動体６０を追尾するように動作して、機構部６６のハンド６８（図４、図５）に把持した物品Ｗを、前述した規則的配置で整列領域２６に配置する。このとき、ハンド６８に把持した複数の物品Ｗは、整列領域２６に配置される前に既に、規則的配置の状態を呈しているから、第２ロボット３２は、整列領域２６の上方でハンド６８の全ての第１及び第２把持部７０、７２を解除動作させるとともに整列位置から平常時の待機位置（例えば把持位置）へ変位させるだけで、複数の物品Ｗを排出コンベア５６上の整列領域２６に規則的配置で置くことができる。そして、整列領域２６に規則的配置で置かれた複数の物品Ｗは、排出コンベヤ５６から物品整列システム４０の後工程Ｂ（図２）へ排出される。
【００５７】
このように、物品整列システム４０は、前述した物品整列システム１０による作用効果を、基本的に奏するものである。特に物品整列システム４０では、第２ロボット３２は、複数の物品Ｗを排出コンベヤ５６上の第１及び第２仮置領域２０、２４から同じ排出コンベヤ５６上の整列領域２６に移送する間に、ハンド６８の機能により、それら物品Ｗを一括して規則的配置の状態に迅速に移行させることができるから、作業能率が向上する。しかも、整列領域２６自体には物品Ｗを規則的配置に移行させる機能が要求されないので、物品仮置部１４として機能する排出コンベア５６に整列領域２６をさらに設けて、同じ排出コンベア５６を物品整列部１６としても機能させることが可能になる。このとき、第２ロボット３２のトラッキング動作により、多数の物品に対し物品整列作業を滞りなく連続して効率的に実行できる。したがって、物品整列システム４０によれば、システム構成を簡素化してスペース効率及び作業能率を一層向上させることができる。
【００５８】
以上、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は図示実施形態に限定されず、様々な修正を施すことができる。
例えば、第２ロボット３２に装着したハンド６８は、複数組の可動アーム７８を備えて複数の物品Ｗを同時に一括して把持できるように構成したが、これに代えて、一組の可動アーム７８のみを備える構成とすることもできる。この場合、第２ロボット３２は、排出コンベア５６の第１及び第２仮置領域２０、２４の仮置箇所１８、２２のいずれか一方に置かれた物品Ｗを、第１及び第２把持部７０、７２のいずれか一方に把持して取り上げ、両可動アーム７８を第１及び第２方向α、βへ変位させて、把持した１個の物品Ｗを規則的配置の状態に移行させ、その後に、規則的配置の状態にある物品Ｗを１つずつ、整列領域２６に置くように動作する。このような構成によっても、第２ロボット３２による物品整列作業を繰り返し実行することで、複数の物品Ｗを整列領域２６に規則的配置で置くことができる。
【００５９】
また、第２ロボット３２に装着したハンド６８は、吸着パッドからなる第１及び第２把持部７０、７２を備えているが、これに代えて、いわゆるメカニカルチャック等の他の公知の把持手段で、第１及び第２把持部７０、７２を構成することもできる。この場合、第１及び第２把持部７０、７２を整列位置に配置したときに一方の把持部７０、７２に把持した物品Ｗに他方の把持部７０、７２のチャック構成部品が衝突しないように、両者のチャック構成部品の配置を工夫する必要が有る。
【００６０】
また、第２ロボット３２に装着したハンド６８は、第１及び第２把持部７０、７２を整列位置に配置したときに、それら把持部７０、７２が、両者間に１個の物品Ｗを挟持可能な隙間を空けて対向配置されるように構成しているが、これに代えて、整列位置にある第１及び第２把持部７０、７２の間に２個の物品Ｗを配置できる構成とすることもできる。この構成によれば、第１ロボット３０が排出コンベア５６の第１及び第２仮置領域２０、２４の全ての仮置箇所１８、２２に物品Ｗを配置し、第２ロボット３２がハンド６８の全ての第１及び第２把持部７０、７２に物品Ｗを把持することで、それら物品Ｗを、それぞれが規則的配置を呈する二列に整列させて、整列領域２６に配置することができる。
【００６１】
また、第２ロボット３２に装着したハンド６８は、第１及び第２把持部７０を互いに離隔した把持位置（図４）から互いに対向する整列位置（図５）へ回転変位させるように構成したが、これに代えて、互いに離隔した把持位置（図４）において、可動アーム７８自体を中心軸として第１及び第２把持部７０を第１及び第２方向（互いに逆方向）へ９０度回転させた位置を、整列位置とすることもできる。この構成によれば、例えば図４に示すハンド６８の場合、全ての物品Ｗが、それぞれの第１及び第２表面Ｓ１を排出コンベア５６の搬送方向に対し直角に、かつ互いに同一方向に向けて、二列に並んだ状態（すなわち規則的配置）に整列されることになる。本発明に係る物品整列システムは、このような整列形態の要求にも対応できるものである。
【００６２】
また、図示実施形態では、排出コンベア５６に整列領域２６を設けて物品整列部１６としているが、これに代えて、整列領域２６を有する他のコンベア等を排出コンベア５６の下流側に設置して物品整列部１６を構成することもできる。また、整列領域２６は、物品Ｗの底面を支持する図示構成に限らず、例えば物品Ｗを引掛けて吊るした状態で支持する構成とすることもできる。
【００６３】
また、物品供給部１２、物品仮置部１４及び物品整列部１６は、供給コンベア４２及び排出コンベア５６のような移動体からなる構成に限らず、静止した物品供給部１２、物品仮置部１４及び物品整列部１６に対し、第１及び第２ロボット３０、３２が物品仮置作業及び物品整列作業を実行する構成とすることもできる。この構成では、トラッキング動作の制御が不要になる代わりに、物品仮置部１４の第１及び第２仮置領域２０、２４の全ての仮置箇所１８、２２の位置を、予め第１ロボット３０に教示する必要がある。また、物品供給部１２、物品仮置部１４及び物品整列部１６のいずれかを移動体とし、他を静止体とすることもできる。
【００６４】
また、物品供給部１２から物品仮置部１４へ物品Ｗを移送する物品仮置作業を、複数台の第１ロボット３０によって実行することもできる。この構成では、個々の第１ロボット３０が相互に干渉しない適当な順序で適当な物品Ｗを物品供給部１２から取り上げて、物品仮置部１４の第１及び第２仮置領域２０、２４に適当な順序で物品Ｗを置くように、各第１ロボット３０を制御する。また、視覚センサ２８に三次元センサを採用することで、物品供給部１２で重なり合って供給される物品Ｗに対しても、物品仮置作業を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に係る物品整列システムの基本構成を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による物品整列システムの構成を模式図的に示す平面図である。
【図３】図２の物品整列システムにおける物品仮置部の第１及び第２仮置領域を模式図的に示す図で、（ａ）拡大平面図、及び（ｂ）矢印ＩＩＩから見た断面図である。
【図４】図２の物品整列システムにおける第２ロボットのハンドの構成を、把持位置において模式図的に示す図で、（ａ）拡大平面図、及び（ｂ）矢印ＩＶから見た断面図である。
【図５】図２の物品整列システムにおける第２ロボットのハンドの構成を、整列位置において模式図的に示す図で、（ａ）拡大平面図、及び（ｂ）矢印Ｖから見た断面図である。
【図６】図２の物品整列システムにおける物品整列部の整列領域を模式図的に示す図で、（ａ）拡大平面図、及び（ｂ）矢印ＶＩから見た断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０、４０ 物品整列システム
１２ 物品供給部
１４ 物品仮置部
１６ 物品整列部
１８、２２ 仮置箇所
２０ 第１仮置領域
２４ 第２仮置領域
２６ 整列領域
２８ 視覚センサ
３０ 第１ロボット
３２ 第２ロボット
４２ 供給コンベア
４４、５８ 速度検出部
４６、６０ 移動体
４８ 撮像部
５０ 画像処理部
５４ 第１ロボット
５６ 排出コンベア
６２ 目印
６４ 目印検出部
６６ 第２ロボット
６８ ハンド
７０ 第１把持部
７２ 第２把持部
７８ 可動アーム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに同一の形状及び寸法を有するとともに、各々が、第１の面特徴を有する第１表面と、該第１表面の反対側の第２表面であって、該第１の面特徴とは異なる第２の面特徴を有する第２表面とを備える複数の物品を、それら物品が互いに同一姿勢でそれぞれの該第１表面及び該第２表面を互いに同一方向に向けて整列する規則的配置に自動整列処理する物品整列システムにおいて、
前記複数の物品を、それぞれが前記第１表面及び前記第２表面のいずれか一方を上向きにして二次元面内で様々な位置及び姿勢を呈する不規則配置で供給する物品供給部と、
前記物品供給部が供給する前記複数の物品を受け取る物品仮置部であって、前記不規則配置の前記複数の物品のうち、前記第１表面を上向きにした物品を個別に一時的に置くことができる複数個の仮置箇所を等間隔整列配置で有する第１仮置領域と、前記第２表面を上向きにした物品を個別に一時的に置くことができる複数個の仮置箇所を、該第１仮置領域と同じ等間隔整列配置で有する第２仮置領域とを、互いに並列に備える物品仮置部と、
前記物品仮置部が受け取った前記複数の物品をさらに受け取る物品整列部であって、前記第１仮置領域に置かれた物品と前記第２仮置領域に置かれた物品とを、前記規則的配置で置くことができる整列領域を備える物品整列部と、
前記物品供給部が供給する前記不規則配置の前記複数の物品を撮像するとともに、撮像したそれら物品の二次元画像を処理して、前記不規則配置の前記複数の物品の各々の前記位置、前記姿勢及び前記面特徴のデータを取得する視覚センサと、
前記視覚センサが取得した前記複数の物品の各々の前記位置及び前記姿勢のデータに基づき、前記物品供給部が供給する前記不規則配置の前記複数の物品の各々を把持して取り上げるとともに、前記視覚センサが取得した前記複数の物品の各々の前記面特徴のデータに基づき、取り上げた前記複数の物品のうち、前記第１表面を上向きにした幾つかの物品を、前記物品仮置部の前記第１仮置領域における幾つかの前記仮置箇所に、二次元面内で互いに同一の第１姿勢であって前記第１表面を上向きにしたままの第１姿勢を呈するように置き、前記第２表面を上向きにした幾つかの物品を、前記物品仮置部の前記第２仮置領域における幾つかの前記仮置箇所に、二次元面内で互いに同一の第２姿勢であって前記第２表面を上向きにしたままでかつ該第１姿勢の鏡像となる第２姿勢を呈するように置く第１ロボットと、
前記第１ロボットが前記物品仮置部の前記第１仮置領域と前記第２仮置領域とに置いた前記複数の物品を把持して取り上げるとともに、取り上げた前記複数の物品のうち、前記第１姿勢を呈する物品を前記第１表面が横向きになる第１方向へ回転させ、前記第２姿勢を呈する物品を前記第２表面が横向きになる第２方向であって該第１方向とは逆の第２方向へ回転させて、それら物品を、前記物品整列部の前記整列領域に、前記規則的配置で置く第２ロボットと、
を具備することを特徴とする物品整列システム。
【請求項２】
前記第１ロボットは、前記物品仮置部の前記第１仮置領域と前記第２仮置領域との間で、前記第１姿勢を呈する物品と前記第２姿勢を呈する物品とが、相互鏡像位置から、前記仮置箇所の整列方向に見た１つの物品の寸法を超える距離だけ該整列方向へ互いにずれて位置するように、前記第１表面を上向きにした前記幾つかの物品と前記第２表面を上向きにした前記幾つかの物品とを、前記第１仮置領域の前記複数個の仮置箇所と前記第２仮置領域の前記複数個の仮置箇所とのそれぞれから選択した前記幾つかの仮置箇所に置く、請求項１に記載の物品整列システム。
【請求項３】
前記物品仮置部は、前記第１仮置領域と前記第２仮置領域とのそれぞれに、前記複数個の仮置箇所を明示する複数の目印を備え、前記第１ロボットは、該複数の目印に従って前記複数の物品を前記第１仮置領域及び前記第２仮置領域に置く、請求項１又は２に記載の物品整列システム。
【請求項４】
前記複数の目印を検出して前記物品仮置部におけるそれら目印の位置データを取得する目印検出部をさらに具備し、前記第１ロボットは、該目印検出部が取得した前記複数の目印の位置データに基づき、前記複数の物品を前記第１仮置領域及び前記第２仮置領域に置く、請求項３に記載の物品整列システム。
【請求項５】
前記第２ロボットは、前記物品仮置部の前記第１仮置領域に置かれた１つの物品を把持して前記第１方向へ変位することができる第１把持部と、該第１把持部とは別の第２把持部であって、前記物品仮置部の前記第２仮置領域に置かれた１つの物品を把持して前記第２方向へ変位することができる第２把持部とを備えたハンドを具備する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の物品整列システム。
【請求項６】
前記ハンドは、前記第１仮置領域の前記複数個の仮置箇所の整列間隔と同一の間隔で設置される複数個の前記第１把持部と、前記第２仮置領域の前記複数個の仮置箇所の整列間隔と同一の間隔で設置される複数個の前記第２把持部とを、互いに並列に備え、前記第２ロボットは、前記第１仮置領域に置かれた所望個数の物品と前記第２仮置領域に置かれた所望個数の物品とを、該ハンドの対応個数の該第１把持部と該第２把持部とに同時に把持して取り上げる、請求項５に記載の物品整列システム。
【請求項７】
前記物品供給部は、前記複数の物品を前記不規則配置で搬送する供給コンベアと、該供給コンベアの搬送速度を検出する速度検出器とを具備し、前記視覚センサは、該供給コンベアの搬送方向に見て前記第１ロボットの上流側に設置される撮像部を有し、前記第１ロボットは、該速度検出器が検出した該供給コンベアの該搬送速度に基づきトラッキング動作して、該供給コンベアが搬送する前記不規則配置の前記複数の物品の各々を把持して取り上げる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の物品整列システム。
【請求項８】
前記物品仮置部は、前記第１仮置領域及び前記第２仮置領域を有して前記物品を搬送する排出コンベアと、該排出コンベアの搬送速度を検出する速度検出器とを具備し、前記第１ロボットは、該速度検出器が検出した該排出コンベアの該搬送速度に基づきトラッキング動作して、該排出コンベアの前記第１仮置領域の前記仮置箇所及び前記第２仮置領域の前記仮置箇所のそれぞれに前記物品を置く、請求項１〜７のいずれか１項に記載の物品整列システム。
【請求項９】
前記第２ロボットは、前記速度検出器が検出した前記排出コンベアの前記搬送速度に基づきトラッキング動作して、前記排出コンベアの前記第１仮置領域及び前記第２仮置領域のそれぞれに置かれた前記複数の物品を把持して取り上げる、請求項８に記載の物品整列システム。
【請求項１０】
前記物品整列部が前記排出コンベアに設けられ、前記第２ロボットは、前記速度検出器が検出した前記排出コンベアの前記搬送速度に基づきトラッキング動作して、取り上げた前記複数の物品を前記整列領域に前記規則的配置で置く、請求項９に記載の物品整列システム。
【請求項１１】
互いに同一の形状及び寸法を有するとともに、各々が、第１の面特徴を有する第１表面と、該第１表面の反対側の第２表面であって、該第１の面特徴とは異なる第２の面特徴を有する第２表面とを備える複数の物品を、同時に把持することができるロボットハンドにおいて、
前記第１表面を上向きにした１つの物品を把持するとともに、把持した該物品を前記第１表面が横向きになる第１方向へ回転させるように動作する第１把持部と、
前記第２表面を上向きにした１つの物品を把持するとともに、把持した該物品を前記第２表面が横向きになる第２方向であって前記第１方向とは逆の第２方向へ回転させるように動作する第２把持部と、
前記第１把持部と前記第２把持部とを同時に動作させる作動機構と、
を具備することを特徴とするロボットハンド。
【請求項１２】
予め定めた間隔で設置される複数個の前記第１把持部と、それら第１把持部と同じ間隔で設置される複数個の前記第２把持部とを、互いに並列に備える、請求項１１に記載のロボットハンド。
【請求項１３】
前記作動機構は、前記第１把持部と前記第２把持部とを、前記第１表面を上向きにした前記物品と前記第２表面を上向きにした前記物品とを把持するときの、互いに離隔する把持位置と、該把持位置で把持した前記物品を前記第１方向及び前記第２方向に回転させた後の、互いに対向する整列位置との間で変位させるアームを具備する、請求項１１又は１２に記載のロボットハンド。
【請求項１】
互いに同一の形状及び寸法を有するとともに、各々が、第１の面特徴を有する第１表面と、該第１表面の反対側の第２表面であって、該第１の面特徴とは異なる第２の面特徴を有する第２表面とを備える複数の物品を、それら物品が互いに同一姿勢でそれぞれの該第１表面及び該第２表面を互いに同一方向に向けて整列する規則的配置に自動整列処理する物品整列システムにおいて、
前記複数の物品を、それぞれが前記第１表面及び前記第２表面のいずれか一方を上向きにして二次元面内で様々な位置及び姿勢を呈する不規則配置で供給する物品供給部と、
前記物品供給部が供給する前記複数の物品を受け取る物品仮置部であって、前記不規則配置の前記複数の物品のうち、前記第１表面を上向きにした物品を個別に一時的に置くことができる複数個の仮置箇所を等間隔整列配置で有する第１仮置領域と、前記第２表面を上向きにした物品を個別に一時的に置くことができる複数個の仮置箇所を、該第１仮置領域と同じ等間隔整列配置で有する第２仮置領域とを、互いに並列に備える物品仮置部と、
前記物品仮置部が受け取った前記複数の物品をさらに受け取る物品整列部であって、前記第１仮置領域に置かれた物品と前記第２仮置領域に置かれた物品とを、前記規則的配置で置くことができる整列領域を備える物品整列部と、
前記物品供給部が供給する前記不規則配置の前記複数の物品を撮像するとともに、撮像したそれら物品の二次元画像を処理して、前記不規則配置の前記複数の物品の各々の前記位置、前記姿勢及び前記面特徴のデータを取得する視覚センサと、
前記視覚センサが取得した前記複数の物品の各々の前記位置及び前記姿勢のデータに基づき、前記物品供給部が供給する前記不規則配置の前記複数の物品の各々を把持して取り上げるとともに、前記視覚センサが取得した前記複数の物品の各々の前記面特徴のデータに基づき、取り上げた前記複数の物品のうち、前記第１表面を上向きにした幾つかの物品を、前記物品仮置部の前記第１仮置領域における幾つかの前記仮置箇所に、二次元面内で互いに同一の第１姿勢であって前記第１表面を上向きにしたままの第１姿勢を呈するように置き、前記第２表面を上向きにした幾つかの物品を、前記物品仮置部の前記第２仮置領域における幾つかの前記仮置箇所に、二次元面内で互いに同一の第２姿勢であって前記第２表面を上向きにしたままでかつ該第１姿勢の鏡像となる第２姿勢を呈するように置く第１ロボットと、
前記第１ロボットが前記物品仮置部の前記第１仮置領域と前記第２仮置領域とに置いた前記複数の物品を把持して取り上げるとともに、取り上げた前記複数の物品のうち、前記第１姿勢を呈する物品を前記第１表面が横向きになる第１方向へ回転させ、前記第２姿勢を呈する物品を前記第２表面が横向きになる第２方向であって該第１方向とは逆の第２方向へ回転させて、それら物品を、前記物品整列部の前記整列領域に、前記規則的配置で置く第２ロボットと、
を具備することを特徴とする物品整列システム。
【請求項２】
前記第１ロボットは、前記物品仮置部の前記第１仮置領域と前記第２仮置領域との間で、前記第１姿勢を呈する物品と前記第２姿勢を呈する物品とが、相互鏡像位置から、前記仮置箇所の整列方向に見た１つの物品の寸法を超える距離だけ該整列方向へ互いにずれて位置するように、前記第１表面を上向きにした前記幾つかの物品と前記第２表面を上向きにした前記幾つかの物品とを、前記第１仮置領域の前記複数個の仮置箇所と前記第２仮置領域の前記複数個の仮置箇所とのそれぞれから選択した前記幾つかの仮置箇所に置く、請求項１に記載の物品整列システム。
【請求項３】
前記物品仮置部は、前記第１仮置領域と前記第２仮置領域とのそれぞれに、前記複数個の仮置箇所を明示する複数の目印を備え、前記第１ロボットは、該複数の目印に従って前記複数の物品を前記第１仮置領域及び前記第２仮置領域に置く、請求項１又は２に記載の物品整列システム。
【請求項４】
前記複数の目印を検出して前記物品仮置部におけるそれら目印の位置データを取得する目印検出部をさらに具備し、前記第１ロボットは、該目印検出部が取得した前記複数の目印の位置データに基づき、前記複数の物品を前記第１仮置領域及び前記第２仮置領域に置く、請求項３に記載の物品整列システム。
【請求項５】
前記第２ロボットは、前記物品仮置部の前記第１仮置領域に置かれた１つの物品を把持して前記第１方向へ変位することができる第１把持部と、該第１把持部とは別の第２把持部であって、前記物品仮置部の前記第２仮置領域に置かれた１つの物品を把持して前記第２方向へ変位することができる第２把持部とを備えたハンドを具備する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の物品整列システム。
【請求項６】
前記ハンドは、前記第１仮置領域の前記複数個の仮置箇所の整列間隔と同一の間隔で設置される複数個の前記第１把持部と、前記第２仮置領域の前記複数個の仮置箇所の整列間隔と同一の間隔で設置される複数個の前記第２把持部とを、互いに並列に備え、前記第２ロボットは、前記第１仮置領域に置かれた所望個数の物品と前記第２仮置領域に置かれた所望個数の物品とを、該ハンドの対応個数の該第１把持部と該第２把持部とに同時に把持して取り上げる、請求項５に記載の物品整列システム。
【請求項７】
前記物品供給部は、前記複数の物品を前記不規則配置で搬送する供給コンベアと、該供給コンベアの搬送速度を検出する速度検出器とを具備し、前記視覚センサは、該供給コンベアの搬送方向に見て前記第１ロボットの上流側に設置される撮像部を有し、前記第１ロボットは、該速度検出器が検出した該供給コンベアの該搬送速度に基づきトラッキング動作して、該供給コンベアが搬送する前記不規則配置の前記複数の物品の各々を把持して取り上げる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の物品整列システム。
【請求項８】
前記物品仮置部は、前記第１仮置領域及び前記第２仮置領域を有して前記物品を搬送する排出コンベアと、該排出コンベアの搬送速度を検出する速度検出器とを具備し、前記第１ロボットは、該速度検出器が検出した該排出コンベアの該搬送速度に基づきトラッキング動作して、該排出コンベアの前記第１仮置領域の前記仮置箇所及び前記第２仮置領域の前記仮置箇所のそれぞれに前記物品を置く、請求項１〜７のいずれか１項に記載の物品整列システム。
【請求項９】
前記第２ロボットは、前記速度検出器が検出した前記排出コンベアの前記搬送速度に基づきトラッキング動作して、前記排出コンベアの前記第１仮置領域及び前記第２仮置領域のそれぞれに置かれた前記複数の物品を把持して取り上げる、請求項８に記載の物品整列システム。
【請求項１０】
前記物品整列部が前記排出コンベアに設けられ、前記第２ロボットは、前記速度検出器が検出した前記排出コンベアの前記搬送速度に基づきトラッキング動作して、取り上げた前記複数の物品を前記整列領域に前記規則的配置で置く、請求項９に記載の物品整列システム。
【請求項１１】
互いに同一の形状及び寸法を有するとともに、各々が、第１の面特徴を有する第１表面と、該第１表面の反対側の第２表面であって、該第１の面特徴とは異なる第２の面特徴を有する第２表面とを備える複数の物品を、同時に把持することができるロボットハンドにおいて、
前記第１表面を上向きにした１つの物品を把持するとともに、把持した該物品を前記第１表面が横向きになる第１方向へ回転させるように動作する第１把持部と、
前記第２表面を上向きにした１つの物品を把持するとともに、把持した該物品を前記第２表面が横向きになる第２方向であって前記第１方向とは逆の第２方向へ回転させるように動作する第２把持部と、
前記第１把持部と前記第２把持部とを同時に動作させる作動機構と、
を具備することを特徴とするロボットハンド。
【請求項１２】
予め定めた間隔で設置される複数個の前記第１把持部と、それら第１把持部と同じ間隔で設置される複数個の前記第２把持部とを、互いに並列に備える、請求項１１に記載のロボットハンド。
【請求項１３】
前記作動機構は、前記第１把持部と前記第２把持部とを、前記第１表面を上向きにした前記物品と前記第２表面を上向きにした前記物品とを把持するときの、互いに離隔する把持位置と、該把持位置で把持した前記物品を前記第１方向及び前記第２方向に回転させた後の、互いに対向する整列位置との間で変位させるアームを具備する、請求項１１又は１２に記載のロボットハンド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−６５９０（Ｐ２０１０−６５９０Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７１４２３（Ｐ２００８−１７１４２３）
【出願日】平成２０年６月３０日（２００８．６．３０）
【出願人】（３９０００８２３５）ファナック株式会社 (1,110)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月３０日（２００８．６．３０）
【出願人】（３９０００８２３５）ファナック株式会社 (1,110)
【Ｆターム（参考）】
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