(57)【要約】【課題】未知のアイテムであっても適切に形状計測を行う。【解決手段】実施形態によれば、ピッキングシステムは、アイテムの識別情報を含む命令に従ってアイテムを把持して移動させるロボットアームを備えるピッキングロボットと、ロボットアームにより前記アイテムが移動され、通過する一平面を測定範囲とする位置に設置され、前記位置から測定範囲を通過するアイテムまでの距離を測定する距離センサと、距離センサにより測定された測定結果に基づいて、アイテムの形状を表す形状情報を算出する解析部と、アイテムの識別情報と形状情報とを対応付けたデータベースを記憶する記憶部と、ピッキングロボットが把持するアイテムの識別情報が、記憶部が記憶するデータベースに含まれるか否かを判定する判定部の判定に応じて、アイテムが測定範囲を通過する際に、ロボットアームの移動速度を制御するロボット制御部とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アイテムの識別情報を含む命令に従って前記アイテムを把持して移動させるロボットアームを備えるピッキングロボットと、
前記ロボットアームにより前記アイテムが移動され、通過する一平面を測定範囲とする位置に設置され、前記位置から前記測定範囲を通過する前記アイテムまでの距離を測定する距離センサと、
前記距離センサにより測定された測定結果に基づいて、前記アイテムの形状を表す形状情報を算出する解析部と、
前記アイテムの識別情報と形状情報とを対応付けたデータベースを記憶する記憶部と、
前記ピッキングロボットが把持する前記アイテムの識別情報が、前記記憶部が記憶するデータベースに含まれるか否かを判定する判定部の判定に応じて、前記アイテムが前記測定範囲を通過する際に、前記ロボットアームの移動速度を制御するロボット制御部と、
を具備する、ピッキングシステム。
【請求項２】
前記距離センサは、前記アイテムの少なくとも２点以上の距離を所定時間の間、測定する、請求項１に記載のピッキングシステム。
【請求項３】
前記判定部が前記識別情報が前記データベースに含まれると判定した場合、前記ロボット制御部は、前記判定部が前記識別情報が前記データベースに含まれると判定した場合よりも前記移動速度を遅くする、請求項１に記載のピッキングシステム。
【請求項４】
前記距離センサが複数設置されている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のピッキングシステム。
【請求項５】
前記複数の距離センサは、それぞれ、前記アイテムの異なる面に対して前記アイテムまでの距離を測定するように前記位置に設置されている、請求項４に記載のピッキングシステム。
【請求項６】
前記距離センサで測定された前記アイテムまでの距離に基づいて前記アイテムの姿勢を推定する推定部をさらに具備する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のピッキングシステム。
【請求項７】
アイテムの識別情報を含む命令に従って前記アイテムを把持して移動させるロボットアームを備えるピッキングロボットの前記ロボットアームにより前記アイテムが移動された場合に、前記アイテムが通過する一平面を測定範囲とする位置に設置され、前記位置から前記測定範囲を通過する前記アイテムまでの距離を測定する距離センサにより測定された測定結果に基づいて、前記アイテムの形状を表す形状情報を算出する解析部と、
前記アイテムの識別情報と形状情報とを対応付けたデータベースを記憶する記憶部と、
前記ピッキングロボットが把持する前記アイテムの識別情報が、前記記憶部が記憶するデータベースに含まれるか否かを判定する判定部の判定に応じて、前記アイテムが前記測定範囲を通過する際に、前記ロボットアームの移動速度を制御するロボット制御部と、
を具備する、情報処理装置。
【請求項８】
コンピュータを、
アイテムの識別情報を含む命令に従って前記アイテムを把持して移動させるロボットアームを備えるピッキングロボットの前記ロボットアームにより前記アイテムが移動された場合に、前記アイテムが通過する一平面を測定範囲とする位置に設置され、前記位置から前記測定範囲を通過する前記アイテムまでの距離を測定する距離センサにより測定された測定結果に基づいて、前記アイテムの形状を表す形状情報を算出する解析部と、
前記アイテムの識別情報と形状情報とを対応付けたデータベースを記憶する記憶部と、
前記ピッキングロボットが把持する前記アイテムの識別情報が、前記記憶部が記憶するデータベースに含まれるか否かを判定する判定部の判定に応じて、前記アイテムが前記測定範囲を通過する際に、前記ロボットアームの移動速度を制御するロボット制御部
として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ピッキングシステム、情報処理装置及び情報処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ピッキングロボットにより物品を把持して移動させるピッキング動作の際、物品の形状を計測して、計測した形状に基づいて物品の姿勢を推定することが知られている。物品の形状計測では、例えばＣＡＤデータである物品形状の正解データと計測により得られた物品形状データとのマッチングを行う手法が一般的である。この手法では、正解データの事前準備が必要となるため、正解データが用意されていない物品、すなわち未知のアイテムの形状計測に手間がかかる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２４７９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記の課題を解決するために、未知のアイテムであっても適切に形状計測を行うことができるピッキングシステム、情報処理装置及び情報処理プログラ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】
【０００５】
実施形態によれば、ピッキングシステムは、アイテムの識別情報を含む命令に従ってアイテムを把持して移動させるロボットアームを備えるピッキングロボットと、ロボットアームにより前記アイテムが移動され、通過する一平面を測定範囲とする位置に設置され、前記位置から測定範囲を通過するアイテムまでの距離を測定する距離センサと、距離センサにより測定された測定結果に基づいて、アイテムの形状を表す形状情報を算出する解析部と、アイテムの識別情報と形状情報とを対応付けたデータベースを記憶する記憶部と、ピッキングロボットが把持するアイテムの識別情報が、記憶部が記憶するデータベースに含まれるか否かを判定する判定部の判定に応じて、アイテムが測定範囲を通過する際に、ロボットアームの移動速度を制御するロボット制御部とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、ピッキングシステムの構成の一例を概略的に示す図である。
【図２】図２は、ピッキングシステムの構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図３は、ピッキングシステムの構成の一例を概略的に示すブロック図である。
【図４】図４は、事前準備されたアイテムデータベースの一例を示す図である。
【図５】図５は、ピッキングフローの一例を示す図である。
【図６】図６は、ピッキングロボットによる引き上げ動作の一例を示す図である。
【図７】図７は、未知のアイテムの形状計測後に更新されたアイテムデータベースの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態では、ピッキングシステムは、例えばレーザーレンジファインダ（ＬＲＦ）である、距離センサを利用した、ピッキングロボットにおける把持アイテム形状計測システムである。ピッキングシステムでは、ＬＲＦ等の距離センサを用い、アイテムに応じてピッキングロボットのロボットアームの移動速度を制御することにより、ピッキングロボットの動きを止めることなく、ピッキングロボットが把持しているアイテムの形状を計測する。ここで、アイテムとは、ピッキング対象の物品又は荷物を指す。アイテムは、直方体などの定形の六面体、あるいは不定形であってよい。
【０００８】
図１は、ピッキングシステム１の構成の一例を概略的に示す図である。ピッキングシステム１は、ピッキングロボット１０を有している。ピッキングロボット１０は、アイテム４を把持して移動させ適所にプレースする荷役装置である。プレースとは、ピッキングロボットが把持しているアイテム４を置いて放すことを指す。
【０００９】
ピッキングロボット１０は、例えば、不図示のコンベア上を流れて台２の開口部３から出てくるアイテム４を把持して移動させ、コンベア５上のコンテナ６にプレースする一連のピッキング動作を行う。図１では、アイテム４がプレースされるコンテナ６がコンベア５上に配置されているが、コンテナ６の配置はこれに限定されない。コンテナ６はコンベア５上になくてもよい。アイテム４は、コンベア５にプレースされるなど、コンテナ６以外にプレースされてもよい。
【００１０】
ピッキングシステム１は、距離センサを有している。図１には、距離センサの一例として、２つのＬＲＦ７、８が示されている。ＬＲＦ７、８は、それぞれ、ピッキングロボット１０がピッキングしたアイテム４の移動軌跡上で、アイテム４までの距離を測定する。ＬＲＦ７、８は、例えば、赤外線レーザーを発振してレーザー光を照射し、ピッキングロボット１０が把持しているアイテムである対象物による反射の度合いにより対象物までの距離を測定する光学機器である。レーザー光は、赤外線レーザー光に限定されず、可視光線、紫外線などのレーザー光でもよい。
【００１１】
ＬＲＦ７、８は、それぞれ、移動軌跡上のいずれかの箇所を通過するアイテム４とＬＲＦ７、８の照射部とが対向する任意の位置に配置されている。例えば、ＬＲＦ７、８は、ピッキングロボット１０により移動されるアイテム４が通過する一平面を測定範囲とする位置に設置されている。ＬＲＦ７、８は、それぞれ、破線で示される扇形の測定範囲（測定軌道）を走査する。ＬＲＦ７、８は、設置された位置から測定範囲を通過するアイテム４までの距離を測定する。
【００１２】
ＬＲＦ７、８は、移動軌跡上にある定点をアイテム４が通過するタイミングで、当該アイテム４までの距離を測定する。その際、ＬＲＦ７、８は、アイテム４の移動方向と交差する直線上の所定長さにわたってレーザー光を照射する。例えば、ＬＲＦ７、８は、アイテム４の移動方向（鉛直方向）と直交する水平面上の一方向に沿って直線状にレーザー光を照射する。そして、アイテム４が移動軌跡上を移動することで、ＬＲＦ７、８は、アイテム４の表面を所定範囲にわたって面状に走査（距離測定）する。測定された距離の値に基づいて、後述する情報処理装置１００によりアイテムの形状が算出される。
【００１３】
２つのＬＲＦ７、８は、例えば台２の上に互いに直交するように配置されている。ＬＲＦ７、８の配置はこれに限定されず、アイテムの形状を計測するために必要なデータを多方面から取得できる配置であればよい。例えば、開口部３の内部に配置されてもよい。ピッキングロボット１０によりピッキングされているアイテムがＬＲＦ７、８の測定範囲内を通過するような配置であればよい。
【００１４】
図１には２つのＬＲＦ７、８が示されているが、ＬＲＦの数はこれに限定されない。１つ設置されてもよいし、複数設置されてもよい。ＬＲＦの数が１つの場合、ＬＲＦを３次元走査させることでアイテムまでの距離を表す３次元データが取得される。ＬＲＦの数が２つの場合、それぞれのＬＲＦを２次元走査させることでアイテムまでの距離を表す３次元データが取得される。
【００１５】
距離センサはＬＲＦに限定されない。距離センサは、ピッキングロボット１０が把持しているアイテムまでの位置情報などの３次元データを取得でき、これに基づいて情報処理装置でアイテムの形状を算出可能なものであればよい。
【００１６】
ピッキングロボット１０は、ロボットアーム１１と、ロボットアーム１１の先端に設けられた把持部１２とを有している。
【００１７】
ロボットアーム１１は、例えば、複数のアームと、アーム間を連結している複数の関節機構とを有している。関節機構は、後述するロボット制御装置２０の制御により動作し、連結している２つのアームの相対的な角度を変化させる。すなわち、関節機構によってアームが移動する。
【００１８】
把持部１２は、アイテム４を把持する。例えば把持部１２は、アイテム４を吸着する吸着パッドを含む。吸着パッドの数は、１つでもよいし、複数であってもよい。吸着パッドがアイテム４の表面に接した状態で、ロボット制御装置２０の制御により吸着パッド内が負圧にされると、吸着パッドは、アイテム４の表面に真空吸着する。吸着パッド内の負圧が解除されると、吸着パッドはアイテム４を解放する。
【００１９】
把持部１２は、アイテム４を挟持するグリッパを含むものであってもよい。ピッキング対象となるアイテムを把持可能な種々の把持機構を採用してよい。
【００２０】
図２は、ピッキングシステム１の構成の一例を示すブロック図である。ピッキングシステム１は、図１を参照して説明したＬＲＦ７、８と、ピッキングロボット１０と、操作端末３０と、情報処理装置１００とを有している。
【００２１】
ピッキングロボット１０は、ロボット制御装置２０と、通信インタフェース２１とを有している。ロボット制御装置２０は、プロセッサ２２と、メモリ２３と、ストレージ２４とを有している。また、ピッキングロボット１０は、アーム駆動機構２６と、把持部駆動機構２７とを有している。これらは、バスライン２５を介して通信可能である。
【００２２】
通信インタフェース２１は、外部機器との通信に用いられるインタフェースである。通信インタフェース２１は、ＬＲＦ７、８、操作端末３０、情報処理装置１００と通信するための通信規格などに対応した端子及び回路を備える。通信インタフェース２１は、プロセッサ２２の制御に基づいて、ネットワーク９を介して、ＬＲＦ７、８、操作端末３０及び情報処理装置１００と通信する。
【００２３】
プロセッサ２２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成されている。メモリ２３は、読み出し専用のデータメモリであるＲＯＭ（Read Only Memory）又はデータを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。ストレージ２４は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）又はＳＳＤ（Solid State Drive）などであってよい。メモリ２３又はストレージ２４は、ピッキングロボット１０の各部の制御プログラムや各種データを記憶している。プロセッサ２２は、メモリ２３又はストレージ２４に記憶されているプログラム等に基づいて種々の処理を行う。つまり、プロセッサ２２は、ソフトウェア機能部として各種プログラムを実行する。ＣＰＵに代わって、ハードウェア機能部としてのＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）又はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの制御回路が用いられてもよい。
【００２４】
アーム駆動機構２６は、ロボットアーム１１を動作させるための駆動源を含む。アーム駆動機構２６は、プロセッサ２２の制御に基づいて、ロボットアーム１１を動作させる。
【００２５】
把持部駆動機構２７は、例えば把持部１２の吸着パッド内に負圧状態を生成するための駆動源を含む。把持部駆動機構２７は、プロセッサ２２の制御に基づいて、把持部１２を動作させる。
【００２６】
操作端末３０は、例えば、ピッキングシステム１における画面表示と指示入力とに用いられるタッチパネルであってよい。操作端末３０は、タッチパネルに代わって、ディスプレイなどの表示装置とキーボード又はマウスなどの入力装置とを有してもよい。
【００２７】
情報処理装置１００は、通信インタフェース１０１と、プロセッサ１０２と、メモリ１０３と、ストレージ１０４とを有している。これらは、バスライン１０５を介して通信可能である。
【００２８】
通信インタフェース１０１は、外部機器との通信に用いられるインタフェースである。通信インタフェース１０１は、ピッキングロボット１０、操作端末３０等と通信するための通信規格などに対応した端子及び回路を備える。通信インタフェース１０１は、例えば、ピッキングロボット１０がピッキングするアイテム、すなわちロボットアーム１１の把持部１２が把持するアイテムの識別情報を含むオーダーを例えば操作端末３０から受信する受信部として機能する。
【００２９】
プロセッサ１０２は、例えばＣＰＵにより構成されている。メモリ１０３は、ＲＯＭ又はＲＡＭを含む。ストレージ１０４は、ＨＤＤ又はＳＳＤなどであってよい。メモリ１０３又はストレージ１０４は、ピッキングシステム１の各種制御プログラムやデータを記憶している。プロセッサ１０２は、メモリ１０３又はストレージ１０４に記憶されているプログラム等に基づいて種々の処理を行う。つまり、プロセッサ１０２は、ソフトウェア機能部として各種プログラムを実行する。ＣＰＵに代わって、ハードウェア機能部としてのＡＳＩＣ又はＦＰＧＡなどの制御回路が用いられてもよい。
【００３０】
図３は、情報処理装置１００の周辺機器の構成の一例を示すブロック図である。情報処理装置１００は、解析部１０６と、推定部１０７とを備える。解析部１０６及び推定部１０７の機能は、ソフトウェア機能部又はハードウェア機能部としてのプロセッサ１０２により実現されてよい。また、情報処理装置１００は、例えば後述するアイテムデータベースであるデータベース（ＤＢ）１０８を含む。ＤＢ１０８は、例えば記憶部としてのストレージ１０４に記憶されている。
【００３１】
情報処理装置１００は、ＬＲＦ７、８による測定データを受信する。情報処理装置１００は、解析部１０６及び推定部１０７により、測定データに基づく形状計測、形状計測データとアイテムＤＢの形状データとの照合、アイテムの姿勢推定等の処理を行う。
【００３２】
ＤＢ１０８は、アイテムＤＢを含む。アイテムＤＢには、ピッキングロボットが把持するアイテムの識別情報とアイテムの形状情報とが対応付けられて保存されている。アイテムＤＢには、例えばアイテムの入庫時に識別情報及び形状情報が人手で入力されてよい。当該情報を保持しているバーコードや二次元コードなどの読み取りにより入力されてもよい。
【００３３】
図４は、アイテムＤＢの一例であるアイテムテーブルを示す図である。アイテムテーブルの項目は、例えば、アイテムＩＤと、アイテム名と、アイテム（例えば六面体）の３辺の長さ、すなわちアイテムのサイズとを含む。アイテムＩＤは、アイテムごとに付与された識別番号である。アイテム名は、商品名、商品コード等である。アイテムＩＤ及びアイテム名は、アイテムの識別情報の一例である。アイテムの３辺の長さＸ，Ｙ，Ｚは、それぞれ、六面体のアイテムの縦の長さ、横の長さ及び高さである。箱形状のアイテムの３辺の長さは、アイテムの形状情報の一例である。
【００３４】
ピッキングシステム１では、例えば上位サーバーである情報処理装置１００がシステム全体を統括する。情報処理装置１００は、ピッキングロボット１０にどのアイテムを把持するかの指示であるオーダー、すなわちアイテムの識別情報を含む命令を送信する。ピッキングロボット１０は、受信したオーダーに基づいてピッキング動作を行う。つまり、ピッキングロボット１０は、命令に従ってアイテムを把持して移動させる。
【００３５】
図５を参照して、ピッキングシステム１によるピッキング動作の一例について説明する。
【００３６】
ステップＳ１０１において、情報処理装置１００は、操作端末３０からオーダーを受信する。オーダーは、どの識別情報のアイテムを把持するべきかを指定する指令である。
【００３７】
ステップＳ１０２において、情報処理装置１００は、把持すべきアイテムの識別情報に基づいて、ＤＢ１０８のアイテムＤＢを参照する。
【００３８】
ステップＳ１０３において、情報処理装置１００は、オーダーで指定されたアイテムが未知のアイテムであるか否か、すなわち、指定されたアイテムが未知か既知かを判定する。未知とは、ステップＳ１０２で参照したアイテムＤＢに当該アイテムの情報が存在しないことを指す。既知とは、ステップＳ１０２で参照したアイテムＤＢに当該アイテムの情報が存在していること、すなわち当該アイテムの形状情報があることを指す。アイテムが未知のものであった場合には（ステップＳ１０３−Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０４に進む。そして、ステップＳ１０４からステップＳ１０７の一連の初回登録動作が行われる。一方、アイテムが既知のものであった場合には（ステップＳ１０３−Ｎｏ）、処理はステップＳ１０８に進む。そして、ステップＳ１０８からステップＳ１１１の一連の通常動作が行われる。
【００３９】
以下、ステップＳ１０４からステップＳ１０７の初回登録動作について説明する。初回登録動作は、アイテムの情報（ここでは形状情報）がアイテムＤＢに存在しない場合にアイテムの情報を初めて登録するための動作である。
【００４０】
ステップＳ１０４において、ピッキングロボット１０は、情報処理装置１００から受信した制御信号に基づいて、ロボット制御装置２０の制御により、把持部１２でアイテムを把持する。
【００４１】
ステップＳ１０５において、ピッキングロボット１０は、把持しているアイテムをＬＲＦ７、８の測定範囲内、すなわち測定軌道上で少しずつ引き上げて、ＬＲＦ７、８に対してアイテム全体を走査させる。つまり、ピッキングロボット１０は、把持しているアイテムを低速で移動させながらＬＲＦ７、８に対する走査を行わせる。
【００４２】
図６は、ＬＲＦ７、８による走査中、把持部１２が吸着パッド１３により把持しているアイテム４を引き上げる動作を例示する図である。ＬＲＦ７、８は、アイテム４の少なくとも２点以上の距離を所定時間の間、測定する。例えば、２つのＬＲＦ７、８が、引き上げられているアイテム４の異なる面に対してレーザー光を発振して照射することにより、各ＬＲＦ７、８からアイテム４までの距離を測定する。なお、引き上げる動作自体は、引き上げ速度を除いて初回登録動作と通常動作とで共通である。引き上げる動作を止めることなく、ＬＲＦ７、８による走査が行われる。
【００４３】
ここでは、把持しているアイテムは形状情報が登録されていない未知のアイテムである。ピッキングロボット１０は、未知のアイテムを把持している場合には、ロボットアーム１１を動かす速度を通常速度（例えば既知のアイテムをピッキングしているロボットアーム１１を動かす速度）よりも遅くする。ロボットアーム１１の動く速度が遅ければ、アイテムの引き上げ速度が遅くなり、ＬＲＦ７、８が取得するアイテムまでの距離の値、すなわち単位時間当たりに得られるデータ量は多くなる。
【００４４】
ステップＳ１０６において、情報処理装置１００は、解析部１０６により、ステップＳ１０５でのＬＲＦ７、８による距離測定のデータ、すなわち距離センサにより測定された測定結果に基づいて、アイテムの形状を表す形状情報を算出する。未知のアイテムの場合には、距離測定のデータ量が多いため、算出されるアイテムの形状情報の精度が高い。
【００４５】
ステップＳ１０７において、情報処理装置１００は、ステップＳ１０６で算出されたアイテムの形状情報を当該アイテムの識別情報と対応付けてＤＢ１０８のアイテムＤＢに新規登録する。
【００４６】
例えば、図７に示されるアイテムテーブルのように、図４に示されるアイテムテーブルにアイテムＩＤ：Ｉ００００５の項目の欄が追加され、当該アイテムの形状情報が登録される。図７に示されるアイテムテーブルでは、アイテムＩＤ：Ｉ００００５、アイテム名：Ｅのアイテム識別情報と対応付けられた形状情報として、Ｘ：１０［ｍｍ］、Ｙ：３０［ｍｍ］、Ｚ：１０［ｍｍ］との値が新規登録されている。
【００４７】
以下、ステップＳ１０８からステップＳ１１１までの通常動作について説明する。通常動作は、アイテムの情報（ここでは形状情報）がアイテムＤＢに存在する場合に当該アイテムの情報を照合するための動作である。
【００４８】
ステップＳ１０８において、ピッキングロボット１０は、情報処理装置１００から受信した制御信号に基づいて、ロボット制御装置２０の制御により、把持部１２でアイテムを把持する。
【００４９】
ステップＳ１０９において、ピッキングロボット１０は、把持しているアイテムをＬＲＦ７、８の測定範囲内、すなわち測定軌道上で素早く引き上げて、ＬＲＦ７、８に対してアイテム全体を走査させる。つまり、ピッキングロボット１０は、把持しているアイテムを通常速度で移動させながらＬＲＦ７、８に対する走査を行わせる。通常速度は、アイテムＤＢに登録されているアイテムの形状情報との照合に十分な距離測定のデータ量が取れる速度である。通常速度は、ステップＳ１０５における引き上げの速度よりも速い速度である。ここでは、把持しているアイテムは形状情報が登録されている既知のアイテムである。ピッキングロボット１０は、既知のアイテムを把持している場合には、ロボットアーム１１を動かす速度を通常速度とする。
【００５０】
ステップＳ１１０において、情報処理装置１００は、ステップＳ１０９でのＬＲＦ７、８による距離測定のデータに基づいて、アイテムの形状を算出する。
【００５１】
ステップＳ１１１において、情報処理装置１００は、解析部１０６により、ステップＳ１１０で算出されたアイテムの形状情報をＤＢ１０８のアイテムＤＢに登録済みのアイテムの形状情報と比較する。すなわち、情報処理装置１００は、アイテムの形状情報を照合する。既知のアイテムの場合にはアイテムの引き上げ速度が未知のアイテムの場合よりも速いため、ステップＳ１１０でのアイテムの形状算出に用いた距離測定のデータ量が初回登録時よりも少なくなっているが、ステップＳ１１０で算出された形状情報の精度は、登録済みのアイテムの形状情報との比較、例えば照合には十分な精度を有しているものとする。
【００５２】
照合して両者が大きく異なる場合には、情報処理装置１００は、エラーを出力する、ピッキング動作を停止する指令を出力する、などしてもよい。ここでの照合処理により、意図せず２個のアイテムを同時に把持してしまった場合、あるいはオーダーとは異なるアイテムを把持してしまった場合、などの誤動作を検出可能である。照合して両者がほぼ一致していれば、情報処理装置１００は、所望のアイテムを適切に把持していると判定してよい。
【００５３】
ステップＳ１０７又はステップＳ１１１の後、処理はステップＳ１１２に進む。ステップＳ１１２において、情報処理装置１００は、推定部１０７により、ＬＲＦ７、８で測定したアイテムまでの距離に基づいてアイテムの姿勢を推定する。アイテムの姿勢とは、把持部１２に対してアイテムがどのような向き及び位置で把持しているかを指す。アイテムの姿勢は、例えば、ステップＳ１０６又はＳ１０７で算出したアイテムの形状情報と、ロボットアーム１１の状態を表す状態情報とに基づいて算出される。ロボットアーム１１の状態情報は、ロボット制御装置２０から取得される。アイテムの姿勢を推定した後、処理は終了する。
【００５４】
なお、ステップＳ１１０及びステップＳ１１１における、既知のアイテムの形状の算出及びＤＢとの照合は、ステップＳ１０９の処理と並列に行ってよく、おおよその一致が確認できれば照合を終了するようにしてもよい。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態では、ピッキングシステム１は、アイテムの識別情報を含む命令に従ってアイテム４を把持して移動させるロボットアーム１１を備えるピッキングロボット１０と、ロボットアーム１１によりアイテム４が移動され、通過する一平面を測定範囲とする位置に設置され、前記位置から前記測定範囲を通過するアイテム４までの距離を測定する距離センサ、例えばＬＲＦ７、８と、距離センサにより測定された測定結果に基づいて、アイテム４の形状を表す形状情報を算出する解析部１０６と、アイテムの識別情報と形状情報とを対応付けたデータベース１０８を記憶する記憶部、例えばストレージ１０４とを備える。また、ピッキングシステム１は、ピッキングロボット１０が把持するアイテム４の識別情報が、記憶部が記憶するデータベース１０８に含まれるか否かを判定する判定部（例えば情報処理装置１００のプロセッサ１０２）の判定に応じて、アイテム４が前記測定範囲を通過する際に、ロボットアーム１１の移動速度を制御するロボット制御部、例えばロボット制御装置２０のプロセッサ２２を備える。
【００５６】
本実施形態によれば、ピッキングシステム１において、アイテム形状計測のための距離センサとしてＬＲＦ７、８を使用することにより、ロボットアーム１１の動きを止めることなく、アイテムの形状を計測することが可能となる。
【００５７】
例えばステレオカメラを用いてアイテムの形状を計測する場合には、ロボットアーム１１の動きを一旦止めて撮影を行う必要がある。このような停止は、停止処理及び再開処理に要する時間に起因してタクトタイムを延ばしうる。本実施形態によれば、ロボットアーム１１による引き上げ動作中にＬＲＦ７、８による走査が行われるため、ロボットアーム１１の動きの停止によるタクトタイムの延長をもたらさない。
【００５８】
また、ＬＲＦはステレオカメラよりも安価である。このため、比較的安価な距離センサを用いて未知のアイテムの形状計測を行うことが可能となる。複数台、例えば２台のＬＲＦを設置するとしても、ステレオカメラを設置するよりも安く済む。ロボットアーム１１により移動されているアイテムまでの距離を異なる方向から測定するように配置された複数台のＬＲＦを用いれば、安価に、精度よく、未知のアイテムの形状計測を行うことができる。
【００５９】
本実施形態では、ロボット制御装置２０は、ロボット制御部として、アイテムが既知か未知かの判定に応じて、アイテムがＬＲＦ７、８の計測範囲を通過する際に、ロボットアーム１１が移動する移動速度の制御を行う。例えば、ロボット制御装置２０は、ＤＢ１０８に形状情報が登録されていない未知のアイテムを引き上げる場合にロボットアーム１１が動く速度が、ＤＢ１０８に形状情報が登録されている既知のアイテムを引き上げる場合にロボットアーム１１が動く速度よりも遅くなるように速度を制御する。これにより、未知のアイテムに対して単位時間当たりにＬＲＦ７、８から得られるデータ量は、既知のアイテムに対して得られるデータ量よりも多くなる。したがって、未知のアイテムに対して得られるデータ量が十分に確保される。未知のアイテムに対する形状計測の精度を高めることができる。
【００６０】
本実施形態によれば、情報処理装置１００は、未知のアイテムの形状情報を作成し、ＤＢ１０８に取り込んで登録することを可能にする。形状情報が登録された未知のアイテムは、同じ識別情報のアイテムが次にピッキングされる場合にアイテムの形状情報として用いることができる。これにより、作業効率が上がり、タクトタイムが短縮される。
【００６１】
また、既知のアイテムに対しても未知のアイテムに対しても形状情報に基づいて姿勢推定が行われることにより、把持したアイテムの適正な場所への移動や適正な高さでの解放が可能となる。
【００６２】
例えば、アイテムの形状情報が既知か未知かに応じて、ロボットアーム１１の速度を制御する以外の制御をしてもよい。例えば、アイテムの形状情報が既知の場合には、アイテムを斜め方向に引き上げることで処理効率を上げることが可能である。
【００６３】
また、アイテムの形状情報が既知であっても、形状情報に応じてロボットアーム１１の速度が制御されてよい。例えば、厚いアイテム、すなわち高さ方向の値が大きいアイテムであれば、ＬＲＦ７、８から得られるデータ量が少なくても形状情報の精度への影響が少ないため、ロボットアーム１１を速く動かしても十分な精度の形状情報が得られる。一方、薄いアイテム、すなわち高さ方向の値が小さいアイテムであれば、ＬＲＦ７、８から得られるデータ量が多くなければ十分な精度の形状情報が得られない。このため、ロボットアーム１１はゆっくり動かされる。
【００６４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６５】
１…ピッキングシステム、２…台、３…開口部、４…アイテム、５…コンベア、６…コンテナ、７、８…ＬＲＦ、１０…ピッキングロボット、１１…ロボットアーム、１２…把持部、１３…吸着パッド、２０…ロボット制御装置、２１…通信インタフェース、２２…プロセッサ、２３…メモリ、２４…ストレージ、２５…バスライン、２６…アーム駆動機構、２７…把持部駆動機構、３０…操作端末、１００…情報処理装置、１０１…通信インタフェース、１０２…プロセッサ、１０３…メモリ、１０４…ストレージ、１０５…バスライン、１０６…解析部、１０７…推定部、１０８…データベース。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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