(57)【要約】【課題】コンテナ等の設置場所に配置された洗濯機を全自動式洗濯機とドラム式洗濯機に分類することができる洗濯機識別システムを提供する。【解決手段】洗濯機識別システム１０は、撮像装置１と、洗濯機５を保持可能なハンドを有するロボット４と、洗濯機５を全自動式洗濯機５ａとドラム式洗濯機５ｂに分類する識別部１２と、全自動式洗濯機５ａを設置場所６から第１位置７に搬送し、ドラム式洗濯機５ｂを設置場所６から第２位置８に搬送するように、ロボット４を制御する制御部１３と、を備える。撮像装置１は、側面が上を向いた状態で設置場所６に配置された複数の洗濯機５を上方から撮像する。識別部１２は、オペレータによる教示に基づいて、及び／又は撮像装置１が取得した画像情報に基づいて、洗濯機５を全自動式洗濯機５ａとドラム式洗濯機５ｂに分類する。【選択図】図１
2020186082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面が上を向いた状態で設置場所に配置された複数の洗濯機を上方から撮像する撮像装置と、
洗濯機を保持可能なハンドを有するロボットと、
前記撮像装置が取得した画像情報に基づいて、洗濯機の位置情報及び姿勢情報を生成する認識部と、
オペレータによる教示に基づいて、及び／又は前記撮像装置が取得した画像情報に基づいて、洗濯機を少なくとも全自動式洗濯機とドラム式洗濯機に分類する識別部と、
前記認識部から入力された位置情報及び姿勢情報、並びに前記識別部から入力された分類情報に基づいて、全自動式洗濯機を前記設置場所から第１位置に搬送し、ドラム式洗濯機を前記設置場所から第２位置に搬送するように、前記ロボットを制御する制御部と、を備える洗濯機識別システム。
【請求項２】
前記洗濯機識別システムは、
前記撮像装置が撮像した画像を表示する表示装置と、
前記表示装置に表示された画像上で、洗濯機を少なくとも全自動式洗濯機とドラム式洗濯機に分類するための教示をオペレータから受け付ける入力装置と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の洗濯機識別システム。
【請求項３】
前記識別部は、学習済みの学習器に前記画像情報を入力することで、洗濯機を少なくとも全自動式洗濯機とドラム式洗濯機に分類することを特徴とする請求項１又は２に記載の洗濯機識別システム。
【請求項４】
前記識別部は、全自動式洗濯機の底部を識別し、
前記制御部は、前記識別部から入力された底部情報に基づいて、前記第１位置に搬送された全自動式洗濯機の底部が同一方向を向くように、前記ロボットを制御することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の洗濯機識別システム。
【請求項５】
前記ハンドが洗濯機の側面を吸着することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の洗濯機識別システム。
【請求項６】
前記ハンドは、
真空源に連通する多数の真空引き孔を有する金属製の本体部と、
前記本体部に取り付けられ、前記多数の真空引き孔に対応する多数の吸着孔を有し、洗濯機の側面に接触可能なスポンジパッドと、を備えることを特徴とする請求項５に記載の洗濯機識別システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洗濯機を種類毎に分類する洗濯機識別システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
リサイクルプラントでは、洗濯機を再資源化するために洗濯機の解体が行われている。洗濯機は、筐体、洗濯槽、カバー、操作パネル、モータ等を備える。洗濯機の筐体、洗濯槽、カバーは、合成樹脂に再資源化される。洗濯機の操作パネル、モータは、金属に再資源化される。
【０００３】
洗濯機は、全自動式洗濯機、ドラム式洗濯機、２槽式洗濯機、乾燥機等に分類される。洗濯機は種類毎に構造が似ているので、洗濯機を種類毎に分類することができれば、解体作業の効率を向上させることができる。従来の洗濯機の識別方法として、洗濯機を全自動式洗濯機（１槽式）と２槽式洗濯機に分類する方法が開示されている（特許文献１参照）。特許文献１の発明は、洗濯機の正面の幅寸法と奥行き寸法との比に基づいて、洗濯機を全自動式洗濯機と２槽式洗濯機に分類している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３０４４５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、ドラム式洗濯機の需要が増えている。リサイクルプラントに搬入される洗濯機は、大半が全自動式洗濯機であるものの、ドラム式洗濯機の数が増えている。リサイクルプラントには、全自動式洗濯機とドラム式洗濯機とがコンテナ等に積み込まれた状態で搬入される。全自動式洗濯機とドラム式洗濯機とでは、その構造が異なり、解体方法も異なる。解体作業の効率を向上させるために、洗濯機を全自動式洗濯機とドラム式洗濯機に分類することが望まれる。
【０００６】
そこで、本発明は、コンテナ等の設置場所に配置された洗濯機を少なくとも全自動式洗濯機とドラム式洗濯機に分類し、全自動式洗濯機を第１位置に搬送し、ドラム式洗濯機を第２位置に搬送することができる洗濯機識別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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、側面が上を向いた状態で設置場所に配置された複数の洗濯機を上方から撮像する撮像装置と、洗濯機を保持可能なハンドを有するロボットと、前記撮像装置が取得した画像情報に基づいて、洗濯機の位置情報及び姿勢情報を生成する認識部と、オペレータによる教示に基づいて、及び／又は前記撮像装置が取得した画像情報に基づいて、洗濯機を少なくとも全自動式洗濯機とドラム式洗濯機に分類する識別部と、前記認識部から入力された位置情報及び姿勢情報、並びに前記識別部から入力された分類情報に基づいて、全自動式洗濯機を前記設置場所から第１位置に搬送し、ドラム式洗濯機を前記設置場所から第２位置に搬送するように、前記ロボットを制御する制御部と、を備える洗濯機識別システムである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、設置場所に配置された洗濯機を少なくとも全自動式洗濯機とドラム式洗濯機とに分類し、全自動式洗濯機を第１位置に搬送し、ドラム式洗濯機を第２位置に搬送することができる。また、撮像装置が洗濯機の側面形状を撮像するので、全自動式洗濯機とドラム式洗濯機とを容易に区別することができ、全自動式洗濯機とドラム式洗濯機の分類精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態の洗濯機識別システムの構成を示す図である。
【図２】コンテナの側面図である。
【図３】上方から見たコンテナの内部の洗濯機を表す画像である。
【図４】図４（ａ）は全自動式洗濯機の外観斜視図であり、図４（ｂ）はドラム式洗濯機の外観斜視図である。
【図５】図５（ａ）は洗濯機の側面に吸着したハンドを示す斜視図であり、図５（ｂ）はハンドの底面図である。
【図６】図６（ａ）は搬送方向から見た第１コンベヤと全自動式洗濯機を示す図であり、図６（ｂ）は搬送方向から見た第２コンベヤとドラム式洗濯機を示す図である。
【図７】ニューラルネットワークを示す図である。
【図８】上位制御装置のハードウェア構成を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態の洗濯機識別システムを詳細に説明する。ただし、本発明の洗濯機識別システムは、種々の形態で具体化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されるものではない。本実施形態は、明細書の開示を十分にすることによって、当業者が発明の範囲を十分に理解できるようにする意図をもって提供されるものである。
（洗濯機識別システムの構成）
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態の洗濯機識別システム１０の構成を示す。洗濯機識別システム１０は、撮像装置としてのカメラ１と、上位制御装置２と、ロボットコントローラ３と、ロボット４と、を備える。
【００１２】
６は洗濯機５が積み込まれたコンテナであり、洗濯機５の設置場所である。コンテナ６には、洗濯機５が側面を上に向けた状態で積み込まれる。洗濯機５には、少なくとも全自動式洗濯機５ａとドラム式洗濯機５ｂがある。７はロボット４によって全自動式洗濯機５ａが搬送される第１コンベヤであり、第１位置である。８はロボット４によってドラム式洗濯機５ｂが搬送される第２コンベヤである。図１には、ロボット４、コンテナ６、第１コンベヤ７、第２コンベヤ８の平面図が示される。
【００１３】
カメラ１は、コンテナ６の上方に配置される（図２の側面図参照）。カメラ１は、コンテナ６に積み込まれている複数の洗濯機５を上方から撮像し、複数の洗濯機５の三次元の画像情報を取得する。図３は、上方から見たコンテナ６の内部の洗濯機５を表す。図３の画像は、カメラ１が撮像した画像情報に相当する。図３の画像がロボット４の動作座標（図中のＸＹＺ座標）とマッチングされる。
【００１４】
上位制御装置２は、カメラ１が取得した画像情報に基づいて、ロボット４の動作に関する処理を行い、ロボットコントローラ３に動作指令を出力する。上位制御装置２は、認識部１１と、識別部１２と、動作計画部（制御部）１３と、表示装置１４と、入力装置１５と、を備える。
【００１５】
認識部１１は、カメラ１が取得した画像情報を画像処理し、複数の洗濯機５それぞれを個体認識する。そして、認識部１１は、各洗濯機５の位置情報及び姿勢情報を生成し、位置情報及び姿勢情報を動作計画部１３に出力する。位置情報は、各洗濯機５の側面の中心のＸＹＺ座標であり、姿勢情報は、各洗濯機５のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸回りの傾きである。また、認識部１１は、各洗濯機５の側面の形状情報を生成し、形状情報を識別部１２に出力する。
【００１６】
識別部１２は、オペレータによる教示に基づいて、洗濯機５を少なくとも全自動式洗濯機５ａとドラム式洗濯機５ｂに分類し、分類情報を動作計画部１３に出力する。図３に示すように、表示装置１４には、洗濯機５の側面形状の画像が表示される。オペレータは、表示装置１４に表示された画像を参照しながら、タッチパネル、マウス等の入力装置１５を用いて、表示装置１４の画像上で洗濯機５が全自動式洗濯機５ａであるかドラム式洗濯機５ｂであるかの分類を教示する。オペレータが分類を教示すると、表示装置１４には、教示結果が表示される。例えば、図３に示すように、全自動式洗濯機５ａには１つの楕円２１が表示され、ドラム式洗濯機５ｂには２つの楕円２２が表示される。オペレータは、入力装置１５を用いて表示装置１４の画像上で洗濯機５の底部も教示する。オペレータが底部を教示すると、表示装置１４には、教示結果が表示される。例えば、図３に示すように、洗濯機５の底部には楕円２１，２２が表示される。
【００１７】
図１に示すように、識別部１２は、認識部１１から入力された洗濯機５の形状情報に基づいて、洗濯機５を全自動式洗濯機５ａとドラム式洗濯機５ｂに分類し、分類情報を動作計画部１３に出力する。具体的には、識別部１２は、機械学習を行った学習済みの学習器に洗濯機５の形状情報を入力することで、洗濯機５を全自動式洗濯機５ａとドラム式洗濯機５ｂに分類する（詳しくは後述する）。
【００１８】
図４（ａ）は全自動式洗濯機５ａの外観斜視図を示し、図４（ｂ）はドラム式洗濯機５ｂの外観斜視図を示す。全自動式洗濯機５ａの蓋２３は、上面５ａ１に取り付けられる。ドラム式洗濯機５ｂの蓋２４は、正面５ｂ２に取り付けられる。ドラム式洗濯機５ｂでは、上面５ｂ１から正面５ｂ２にわたって曲面状の傾斜面が形成される。全自動式洗濯機５ａとドラム式洗濯機５ｂとでは、上面５ａ１，５ｂ１、正面５ａ２，５ｂ２、背面５ａ３，５ｂ３、底面５ａ５，５ｂ５の形状が類似するが、側面５ａ４，５ｂ４の形状が相違する。オペレータが表示装置１４に表示される洗濯機５の側面形状を参照して、全自動式洗濯機５ａとドラム式洗濯機５ｂを分類することで、分類精度を向上させることができる。また、識別部１２が洗濯機５の側面の形状情報に基づいて、全自動式洗濯機５ａとドラム式洗濯機５ｂを分類することで、分類精度を向上させることができる。
【００１９】
なお、コンテナ６には、全自動式洗濯機５ａ、ドラム式洗濯機５ｂだけでなく、２槽式洗濯機、乾燥機が積み込まれる場合がある。これらを全自動式洗濯機５ａに分類し、第１コンベヤ７に搬送してもよいし、これらを全自動式洗濯機５ａ、ドラム式洗濯機５ｂとは別に分類し、図示しない第３コンベヤ等に搬送してもよい。
【００２０】
図１に示すように、動作計画部１３は、認識部１１から入力された位置情報及び姿勢情報と、識別部１２から入力された分類情報に基づいて、ロボット４に行わせる動作を計画し、それによって生成した動作指令をロボットコントローラ３に出力する。動作計画部１３は、全自動式洗濯機５ａをコンテナ６から第１コンベヤ７に搬送し、ドラム式洗濯機５ｂをコンテナ６から第２コンベヤ８に搬送するようにロボット４を制御する。
【００２１】
上位制御装置２の認識部１１、識別部１２、動作計画部１３は、後述するＣＰＵがプログラムを実行することにより実現されてもよいし、ＡＳＩＣやＦＰＧＡその他の専用集積回路により実現されてもよい。
【００２２】
ロボットコントローラ３は、上位制御装置２の動作計画部１３から入力された動作指令に基づいて、ロボット４の各軸のモータに出力する駆動信号を生成する。
【００２３】
ロボット４は、多関節ロボットである。図５（ａ）に示すように、ロボット４のアーム４ａの先端には、洗濯機５を保持可能なハンド３１が取り付けられる。ハンド３１は、洗濯機５の側面を吸着する。洗濯機５の背面には、点検用のカバー２６が着脱可能に取り付けられる。上記のように、全自動式洗濯機５ａの上面５ａ１、ドラム式洗濯機５ｂの正面５ｂ２には、開閉可能な蓋２３，２４が取り付けられている。このため、洗濯機５の背面、上面、正面を吸着しても、カバー２６や蓋２３，２４が外れるだけで、洗濯機５を持ち上げることができない。洗濯機５の側面を吸着することで、全自動式洗濯機５ａもドラム式洗濯機５ｂもハンド３１で吸着して持ち上げることができる。
【００２４】
ハンド３１は、真空源にチューブ３２を介して連結される仲介部３３と、金属製の本体部３４と、本体部３４に取り付けられるスポンジパッド３５と、を備える。本体部３４は四角形の板状に形成される。図５（ｂ）に示すように、本体部３４の下面には、真空源に連通する多数の真空引き孔３４ａが形成される。本体部３４の下面には、接着等によってスポンジパッド３５が取り付けられる。スポンジパッド３５も四角形の板状である。スポンジパッド３５には、本体部３４の多数の真空引き孔３４ａに対応する多数の吸着孔３５ａが形成される。真空源によって本体部３４の真空引き孔３４ａとスポンジパッド３５の吸着孔３５ａを負圧にすることで、洗濯機５を吸着することができる。本体部３４にスポンジパッド３５を取り付けることで、図５（ａ）に示すように、洗濯機５の側面に凹凸があっても洗濯機５の側面を吸着して持ち上げることができる。
【００２５】
図１に示すように、動作計画部１３は、識別部１２から入力された底部情報に基づいて、第１コンベヤ７に搬送した全自動式洗濯機５ａの底部が同一方向を向くように、ロボット４を制御する。図６（ａ）は、搬送方向から見た第１コンベヤ７と全自動式洗濯機５ａを示す。全自動式洗濯機５ａを解体する場合、まず第１コンベヤ７上で全自動式洗濯機５ａのトップカバー、運転操作パネルを取り外す。図１に示すように、全自動式洗濯機５ａの底部の向きを揃えることで、一人の作業員がトップカバー、操作パネルの取り外しを流れ作業で効率よく行うことができる。トップカバー、操作パネルを取り外した後、全自動式洗濯機５ａの洗濯槽、モータを取り外す。洗濯槽、モータ等の取り外しは、全自動式洗濯機５ａを第１コンベヤ７に載せたまま行ってもよいし、第１コンベヤ７から降ろして行ってもよい、
【００２６】
図１に示すように、動作計画部１３は、識別部１２から入力された底部情報に基づいて、第２コンベヤ８に搬送したドラム式洗濯機５ｂの底部が同一方向を向くように、ロボット４を制御する。図６（ｂ）は、搬送方向から見た第２コンベヤ８を示す。ドラム式洗濯機５ｂは、作業員によって第２コンベヤ８から降ろされる。ドラム式洗濯機５ｂの解体は、一人の専用の作業員によって行われる。
（識別部による分類処理）
【００２７】
上記のように、識別部１２は、機械学習を行った学習済みの学習器に洗濯機５の形状情報を入力することで、洗濯機５を全自動式洗濯機５ａとドラム式洗濯機５ｂに分類する。学習器は、ニューラルネットワークを備える。ニューラルネットワークは、例えば図７に示すように、洗濯機５の形状情報として入力された２次元の２値ピクセル列の画像情報に基づいて、洗濯機５が全自動式洗濯機５ａ、ドラム式洗濯機５ｂ、２槽式洗濯機５ｃ、乾燥機５ｄのいずれに分類されるかを出力するように設計される。
【００２８】
学習器は、実際に分類を行う実行モードの前に、洗濯機５の形状情報の入力と分類の出力との対応関係を機械学習する必要がある。機械学習は、ニューラルネットワーク中の各ノード同士をつなぐエッジの重み係数を調整することで行われる。具体的には、洗濯機５の形状情報を入力データとし、オペレータによる全自動式洗濯機５ａ、ドラム式洗濯機５ｂ、２槽式洗濯機５ｃ、乾燥機５ｄの分類を出力データとした教師データにより、重み係数の調整が行われる。これにより、学習器は、洗濯機５の形状情報と分類との相関を表す特徴量を学習できる。
【００２９】
学習器の学習が完了したならば、実行モードが実行可能になる。この実行モードでは、洗濯機５の側面の形状情報を学習済みの学習器に入力することで、洗濯機５を全自動式洗濯機５ａ、ドラム式洗濯機５ｂ、２槽式洗濯機５ｃ、乾燥機５ｄに分類する。なお、学習器は、ニューラルネットワークに限られることはなく、ベイジアンネットワークやサポートベクターマシンでもよい。
（上位制御装置のハードウェア構成）
【００３０】
上位制御装置２のハードウェア構成を説明する。図８に示すように、上位制御装置２は、ＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３、入力装置１５、表示装置１４、記録装置４４を備える。これらは、バス４５や図示しないインターフェースを介して相互に信号を伝送可能に接続されている。
【００３１】
プログラムは、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３、記録装置４４に記録される。ＣＰＵ４１がプログラムを実行することにより、認識部１１、識別部１２、動作計画部１３の処理が実行される。
【００３２】
表示装置１４は、モニタ等である。ＣＰＵ４１は、表示装置１４にコンテナ６内の洗濯機５の画像を表示させる。入力装置１５は、タッチパネル、マウス、キーボード等である。ＣＰＵ４１は、入力装置１５から入力する信号に基づいて、識別部１２の処理を実行する。
【００３３】
なお、本発明は上記実施形態に具現化されるのに限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で他の実施形態に変更可能である。
【００３４】
上記実施形態では、コンテナに積み込まれた全自動式洗濯機を第１コンベヤに搬送し、コンテナに積み込まれたドラム式洗濯機を第２コンベヤに搬送しているが、コンテナに積み込まれた全自動式洗濯機を全自動式洗濯機専用のコンテナに搬送し、コンテナに積み込まれたドラム式洗濯機をドラム式洗濯機専用のコンテナに搬送してもよい。
【００３５】
上記実施形態では、オペレータからの教示及びカメラが取得した画像情報に基づいて、識別部が洗濯機を全自動式洗濯機とドラム式洗濯機に分類しているが、オペレータからの教示又はカメラが取得した画像情報のいずれか一方に基づいて、識別部が洗濯機を全自動式洗濯機とドラム式洗濯機に分類してもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１…カメラ（撮像装置）
４…ロボット
６…コンテナ（設置場所）
５…洗濯機
５ａ…全自動式洗濯機
５ａ４…全自動式洗濯機の側面
５ｂ…ドラム式洗濯機
５ｂ４…ドラム式洗濯機の側面
７…第１コンベヤ（第１位置）
８…第２コンベヤ（第２位置）
１０…洗濯機識別システム
１１…認識部
１２…識別部
１３…動作計画部（制御部）
１４…表示装置
１５…入力装置
３１…ハンド
３４…本体部
３４ａ…真空引き孔
３５…スポンジパッド
３５ａ…吸着孔
【図１】
2020186082.tif 000003
【図２】
2020186082.tif 000004
【図３】
2020186082.tif 000005
【図４】
2020186082.tif 000006
【図５】
2020186082.tif 000007
【図６】
2020186082.tif 000008
【図７】
2020186082.tif 000009
【図８】
2020186082.tif 000010