CN110871443A

CN110871443A - 物品取出系统

Info

Publication number: CN110871443A
Application number: CN201910795862.0A
Authority: CN
Inventors: 大场雅文
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2018-08-31
Filing date: 2019-08-27
Publication date: 2020-03-10
Anticipated expiration: 2039-08-27
Also published as: JP7022036B2; DE102019122861A1; CN110871443B; JP2020032521A; US11679944B2; DE102019122861B4; US20200071094A1

Abstract

本发明提供一种物品取出系统，该物品取出系统具备：检测装置(20)，其检测移动中的多个物品(O)的位置；以及控制单元(40)，控制单元(40)进行以下处理：工作数据制作处理，针对多个物品(O)的每个，制作具有其位置数据的工作数据；工作数据保存处理，保存所制作的多个工作数据；区域确定处理，在所保存的多个工作数据中的确定待关注的关注工作数据的周围，确定判定区域；以及顺序确定处理，利用判定区域内的关注工作数据以及周围工作数据，确定物品的取出顺序。

Description

物品取出系统

技术领域

本发明涉及物品取出系统。

背景技术

目前，已知有物品取出系统，其具备检测由搬运装置搬运的物品的检测装置、以及机器人，机器人利用设置在其前端部的工具来取出搬运装置上的物品(例如，参照专利文献1。)。当搬运装置上多个物品重叠时，该物品取出系统从位于较高位置起取出物品。

现有技术文件

专利文献

专利文献1：日本特开2018-111140号公报

发明内容

发明要解决的问题

搬运装置上的物品的重叠状态是各式各样的，该状态根据搬运装置上的物品的数量、物品的种类等发生变化。而且，当搬运装置上的多处存在物品彼此重叠的物品的堆的情况下，若优先取出较高位置的物品，则存在于较低位置且存在于下游侧的物品的取出优先顺序会被降低。因此，为了进行有效的取出，在现场需要根据物品的数量、物品的种类等频繁地调整取出基准，但是在所述物品取出系统中，针对较高位置和下游侧中的任一个，应给予何种程度的优先的设定，却是复杂的。

本发明是鉴于上述问题而提出的。其目的在于提供一种物品取出系统，无需复杂的设定，即可有效地取出利用移动单元移动的物品。

解决问题的方案

为解决上述技术问题，本发明采用如下的方案。

本发明的一方案的物品取出系统，具备：检测部，其检测利用移动单元移动的多个物品的至少位置；以及控制单元，所述控制单元进行以下处理：工作数据制作处理，针对所述多个物品中的每一个，制作至少具有所述物品的位置数据的工作数据；工作数据保存处理，保存通过所述工作数据制作处理所制作的多个所述工作数据；区域确定处理，在通过所述工作数据保存处理所保存的多个所述工作数据之中待关注的关注工作数据的周围，确定判定区域；以及顺序确定处理，利用所述判定区域内的所述关注工作数据及所述关注工作数据周围的周围工作数据，确定物品的取出顺序。

在一个例子中，在判定区域中包含有关注工作数据、和具有相对于该关注工作数据的位置数据的预定范围内的位置数据的周围工作数据。

例如，在移动单元上多个物品互相重叠时，需要从配置在上方的物品开始取出。为此，取出顺序为表示高度方向的位置的高度位置数据的由大到小的顺序。但是，在移动单元上存在多个互相重叠的物品的堆。另外，对于不是最下游物品的堆而是在上游物品的堆中，也有物品重叠得较高的情况。在此情况下，例如，检测部将拍摄装置的视场角内的所有的物品为对象而确定取出顺序，会成为不是从最下游的物品的堆优先取出物品，而是从最高的物品的堆中优先取出物品。如此，配置于下游侧的物品被取出之后的剩余变多，这是不希望的。

在上述方案中，在所保存的多个工作数据的周围确定判定区域，在判定区域内确定取出顺序。例如，若使用最下游侧的物品的工作数据作为关注工作数据，则只有包含其周围的物品的物品的堆会包含于判定区域。为此，通过适当地设定所述预定范围，能够确定每个关注物品的堆的取出顺序。该方案无需必须进行考虑其他物品的堆的高度、位置等的复杂的处理，容易设定，从而有助于有效地取出物品。

在上述方案中，优选地，所述判定区域根据物品的大小、种类、数量、在搬运装置上的状态等进行确定。

在上述方案中，优选地，所述位置数据具有表示高度方向的位置的高度位置数据、以及表示与所述高度方向正交的方向的方向位置的水平位置数据，在所述判定区域中包含有所述周围工作数据，所述周围工作数据具有相对于所述关注工作数据的所述水平位置数据处于所述预定范围内的所属水平位置数据。

在该方案中，在判定区域中包含有具有相对于关注工作数据的水平位置数据处于预定范围内的水平位置数据的工作数据。因此，无需复杂的处理即可适当地设定判定区域。

在上述方案中，优选地，所述工作数据具有与对所述物品的取出作业的难易度关联的作业关联分数。

在该方案中，控制单元在进行顺序确定处理时可进行基于作业关联分数的确定。例如，针对作业关联分数比预定的基准更低从而取出作业困难的物品的工作数据，可进行降低取出顺序的处理，或者确定不进行取出，这有利于有效地取出物品。

在上述方案中，优选地，所述控制单元，在所述工作数据制作处理中，制作还具有与所述制作关联分数不同的其他分数的所述工作数据。

根据物品的种类、取出作业的目的等，会有与取出作业的难易度不同的分数被优先的情况。例如，当物品为生鲜食品时，制作具有表示物的品质量、种类等的质量关联分数的工作数据。由此，控制单元在进行顺序确定处理时能够进行基于质量关联分数的确定，该结构有利于根据目的灵活地确定取出顺序。

在上述方案中，优选地，所述控制单元，在所述顺序确定处理中，基于所述关注工作数据以及所述周围工作数据的所述高度位置数据，确定从高的位置取出的顺序。

发明效果

根据本发明，无需复杂的设定，可有效地取出利用移动单元移动的物品。

附图说明

图1是示出本发明的一实施方式的物品取出系统的结构的图。

图2是示出本实施方式的物品取出系统的控制单元的框图。

图3是示出本实施方式的物品取出系统的工作队列的示意图。

图4是示出本实施方式的物品取出系统的搬运装置上的物品的样子的图。

图5是示出本实施方式的物品取出系统的工作队列的示意图。

图6是示出本实施方式的物品取出系统的工作队列的示意图。

图7是示意性地示出由本实施方式的物品取出系统设定的判定区域的图。

附图标记说明

10：搬运装置

10a：编码器

10b：马达

20：检测装置(检测部)

20a：拍摄装置

20b：照明装置

21：处理器

22：RAM

23：存储器

23a：图像处理程序

30：机器人

30a：臂

31：伺服马达

40：控制单元

41：处理器

42：显示装置

43：存储部

43a：系统程序

43b：工作数据制作程序

43c：工作数据保存程序

43d：区域确定程序

43e：顺序确定程序

44：伺服控制器

45：输入部

201：基准坐标系

O：物品

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的第一实施方式的物品取出系统进行说明。

在一个例子中，第一实施方式的物品取出系统是如图1所示的机器人系统。该物品取出系统具备搬运装置(移动单元)10、检测装置(检测部)20、机器人30、以及控制机器人30的控制单元40。机器人(作业机械)30，针对利用搬运装置10进行移动的物品进行取出作业。在机器人30的前端部安装有工具T，作为一个例子，机器人30利用工具T对搬运装置10上的物品O进行取出作业。在本实施方式中，搬运装置10的搬运方向与图1的基准坐标系201的Z轴方向一致，图1的基准坐标系201的Y轴方向与搬运装置10的宽度方向一致。控制单元40，可以由一台控制装置构成，也可以由多台控制装置构成。

机器人30虽然没有限定于特定种类的机器人，但本实施方式的机器人30是具备分别驱动多个可动部的多个伺服马达31(参照图2)的垂直多关节机器人。另外，机器人30的臂30a由多个可动部构成。各伺服马达31具有用于检测其工作位置的工作位置检测装置，作为一个例子，工作位置检测装置是编码器。工作位置检测装置的检测值发送到控制单元40。机器人30也可以是水平多关节机器人、多连杆机器人等。

在一个例子中，如图2所示，控制单元40具备：CPU等处理器41；显示装置42；存储部43，其具有非易失性存储器、ROM、以及RAM等；多个伺服控制器44，其分别对应于机器人30的伺服马达31；以及操作盘等输入部45。

在存储部43中存储有系统程序43a，系统程序43a承担控制单元40的基本机能。另外，在存储部43中存储有工作数据制作程序43b、工作数据保存程序43c、区域确定程序43d、以及顺序确定程序43e。另外，在存储部43中还存储有动作程序及追踪控制程序，处理器41基于各程序来控制机器人30的各伺服马达31及工具T，由此对由搬运装置10进行搬运的物品O进行取出作业。

此外，检测装置20在机器人30的工作位置或比上述工作位置更靠近所述搬运方向的上游侧的位置进行下述检测。

检测装置20具有拍摄装置，拍摄装置20a是二维摄像机、三维摄像机等。作为拍摄装置20的代替，既可以使用三维距离传感器等，还可以使用能够获得用于检测物品O的位置及姿态的数据的其他传感器。本实施方式的拍摄装置20a为三维摄像机(立体摄像机)，拍摄装置20a利用未图示的框架等支撑于搬运装置10的上方。为了照明其拍摄位置，例如，检测装置20具有照射可见光的照明装置20b，照明装置20b仅在利用拍摄装置20a进行拍摄时照射光。

检测装置20具备处理器21、RAM22、以及存储有图像处理程序23a的存储器23。处理器21基于图像处理程序23a，例如进行模式匹配处理、斑点处理、以及基于特征点的位置的姿态检测处理等。由检测装置20得到的检测数据(第一数据要素)，发送至控制单元40。检测数据中至少包含有各物品O的X轴方向的位置数据(水平位置数据)、Y轴方向的位置数据(水平位置数据)、以及Z轴方向的位置数据(高度位置数据)，还可以包含各物品O的姿态数据。

检测装置20基于图像处理程序23a，例如进行求出通过模式匹配处理检测出的预定部位形状与预定的模型形状的吻合度(作业关联分数)的作业关联数据获取处理。若预定部位是由工具T把持的部分，则利用工具T把持的难易度根据其形状而不同。因此，由作业关联数据获取处理得到的有关各物品O的分数，表示对各物品O的作业的难易度。包含由检测装置20得到的作业关联分数(指标)的作业关联数据(第二数据要素)，发送至控制单元40。

此外，还可以基于各物品O的Y轴方向的位置求出各物品O的作业关联分数。例如，在Y轴方向上距机器人10较远的一侧位置难以进行作业，在距机器人10的一侧较近的一侧位置容易进行作业的情况较多。因此，若根据各物品O的Y轴方向的位置数据来确定作业关联分数，则可以提高作业的准确性、切实性。

另外，还可以基于各物品O的姿态求出作业关联分数。由于物品O的形状、机器人30的工具T的形状等，存在难以利用机器人30进行作业的物品O的姿态的情况。在此情况下，若根据基于物品O的姿态的作业关联分数来确定作业关联分数，则提高利用机器人30进行作业的准确性、切实性。

另外，检测装置20的处理器21还可以进行求出所检测出来的物品O的形状和预定的模型形状的吻合度(质量关联分数)的质量关联数据获取处理。例如，当物品O为生鲜食品时，物品O的形状根据其鲜度、以及有无腐蚀而发生变化。在此情况下，检测装置20获取与各物品O的质量关联的质量关联分数，同时将所获取的包含质量关联分数的质量关联数据(第二数据要素)发送至控制单元40。

搬运装置10具有能够检测物品O的移动量的编码器10a。编码器10a例如设置在驱动搬运装置10的马达10b内。

在一个例子中，在每当由编码器10a检测出预定的移动量时，检测装置20进行物品O的位置检测处理、姿态检测处理、作业关联数据获取处理、以及质量关联数据获取处理。

控制单元40的处理器41基于工作数据制作程序43b，对各物品O，制作具有各检测数据(第一数据要素)、对应的作业关联数据(第二数据要素)以及质量关联数据(第二数据要素)的工作数据。检测数据具有物品O的所述位置数据。另外，处理器41基于工作数据保存程序43c，将所制作的工作数据保存于存储部43。在一个例子中，工作数据保存于工作队列，在工作队列中多个工作数据基于其位置数据进行排列。更具体而言，在工作队列中，多个工作数据以从搬运装置10的搬运方向的下游侧起的顺序依次排列(参考图3的示意图)。在图3中，各工作数据虽仅包含作业关联分数，但是各工作数据还可以包含质量关联分数。

图4示出搬运装置10上的多个物品O₁～O₈存在于检测装置20的视场角中的样子。在图4的例子中，物品O₃在Z轴方向与物品O₁及物品O₂重叠，物品O₆在Z轴方向与物品O₄及物品O₅重叠。因此，O₃的Z轴方向的位置数据(高度位置数据)，大于物品O₁及物品O₂的高度位置数据，物品O₆的高度位置数据也大于物品O₄及物品O₅的高度位置数据。在本实施方式中，物品O₃及物品O₆的高度位置数据，大于物品O₁、O₂、O₄、O₅、O₇、O₈。

如图5所示，控制单元40的处理器41基于区域确定程序43d，确定判定区域。判定区域是由待关注的关注工作数据、和具有相对于关注工作数据的水平位置数据处于预定范围内的水平位置数据的周围工作数据构成的。水平位置数据是X轴方向及Y轴方向的位置数据。在图5的例子中，关注工作数据为物品O₁的工作数据。关注工作数据的基准能够基于位于最下游的工作数据、分数最高的工作数据、其组合等来适当地设定。

在本实施方式中，当在所述判定区域中存在比物品O₁的工作数据(关注工作数据)的高度位置数据更大的物品O₃的工作数据时，处理器41将关注工作数据改变为物品O₃的工作数据(图6)。通过改变关注工作数据，判定区域也被改变为，新的关注工作数据、和具有相对于其水平位置数据处于预定范围内的水平位置数据的周围工作数据。如此，改变关注工作数据之后，还可以使用相同的方法来改变关注工作数据。由此，无需复杂的处理而切当地设定判定区域，而且，在要先处理的物品O的堆(最下游侧的物品O的堆)中，以最应优先的物品O(最高位置的物品O)为中心来切实地设定判定区域。若示意性地示出判定区域，则如图7所示。

例如，若根据物品的大小、搬运装置10的搬运速度、以及各物品O的取出所需的时间等来适当设定判定区域，则可从由下游侧的物品O的堆中按顺序有效地取出物品O。此外，当在机器人30的下游侧设置有其他机器人的情况下，考虑其他机器人来确定取出顺序，机器人30在各堆中无需取出全部的物品O。

紧接着，处理器41，使用判定区域内的物品O₃的工作数据(关注工作数据)、和作为判定区域内的其他工作数据的物品O₁及物品O₂的工作数据(周围工作数据)，来确定判定区域内的物品O₁、O₂、O₃的取出顺序。用于确定取出顺序的基准为，高度位置数据、作业关联分数、质量关联分数等。在本实施方式中，最优先的基准为高度位置数据由大到小的顺序，其次优先的基准为，距下游侧由近到远的顺序，其次优先的基准为，分数由高到低的顺序。这些基准、顺序可以适当地进行改变。

对于其他物品O的堆，处理器41也依次进行上述处理。例如，针对物品O₄、O₅、O₆的堆进行上述处理后，对物品O₇，O₈的堆进行上述处理。

如图7所述，在物品O₁、O₂、O₃的附近存在其他堆积的物品O₄、O₅、O₆，因此根据物品O的大小来切当地设定判定区域。例如，若所述判定区域包含有物品O₄、O₅、O₆的工作数据，则在确定所述取出顺序时，物品O₆的取出顺序为第二位，会发生不希望的情况。控制单元40从输入部45、其他计算机等中接收判定区域的设定。因此，操作人员可以根据物品O的种类、数量、搬运装置10上的状态等，适当地设定所述预定范围。

此外，判定区域可以是圆，还可以是任意的形状、将多个任意的形状组合起来的区域。另外，判定区域可以根据物品O的大小、种类、数量、搬运装置10上的状态等来适当地确定。

本实施方式中，确定由所保存的多个工作数据之中待关注的关注工作数据、和至少一个周围工作数据所构成的判定区域，进而在判定区域内确定取出顺序，所述至少一个周围工作数据具有相对于关注工作数据的位置数据处于预定范围内的位置数据。例如，若使用最下游侧的物品O₁的工作数据作为关注工作数据，则只有其周围的物品O₁、O₂、O₃的堆包含于判定区域中。因此，通过适当地设定预定范围，能够确定每个所关注的物品O的堆的取出顺序。在该方案中，无需必须进行考虑其他物品O的堆的高度、位置等的复杂的处理，容易设定，有助于有效地取出物品O。

另外，在本实施方式中，在各工作数据所具备的位置数据中包含高度位置数据及水平位置数据，在判定区域中包含有具有相对于关注工作数据的水平位置数据处于预定范围内的水平位置数据的工作数据。因此，无需复杂的处理即可适当地设定判定区域。

另外，本实施方式中，工作数据具有与对物品O的取出作业的难易度关联的作业关联分数。

在该结构中，控制单元40在进行顺序确定处理时可基于作业关联分数进行确定。例如，针对作业关联分数比预定基准更低且取出作业困难的物品O的工作数据，可以进行降低取出顺序的处理，或者，可以确定不进行取出，这有利于有效地取出物品O。

另外，在本实施方式中，所述控制单元40在在制作工作数据时，制作还具有与作业关联分数不同的其他分数的工作数据。

根据物品O的种类、取出作业的目的等，会有与取出作业的难易度不同的分数被优先的情况。例如，当物品O为生鲜食品时，制作具有表示物品O的质量、种类等的质量关联分数的工作数据。由此，控制单元40在进行顺序确定处理时，可进行基于质量关联分数的确定，该结构有利于根据目的灵活地确定取出顺序。

此外，在本实施方式中，作为编码器10a的代替，可使用摄像机来检测物品O的移动量。例如，通过摄像机来检测搬运装置10上的标记、物品O等，可检测出物品O的移动量。还可以利用其他的单元检测所述移动量。

另外，在本实施方式中，作为搬运装置10的代替，还可以由其他机器人、AGV(Automated Guided Vehicle；无人搬运车)来移动物品O。即使在此情况下，也能够达到与上述相同的作用效果。进一步，当物品O为汽车、汽车的框架等的情况下，进行预定作业的物品O还可以利用其引擎、车轮等进行移动。在这些情况下，其他机器人、引擎、车轮等作为移动单元发挥功能。

另外，在本实施方式中，检测装置20的基于图像处理程序23a的功能，可以利用控制单元40或其他计算机来实现。

另外，在本实施方式中，当多个物品O在搬运装置10上没有沿Z轴方向重叠的情况下，控制单元40的处理器41也可以基于区域确定程序43d，来确定由关注工作数据和周围工作数据构成的判定区域，确定判定区域内的物品O的取出顺序。

在此情况下，例如，最为优先的基准为，距下游侧由近到远的顺序，其次优先的基准为，距在Y轴方向上的机器人30的作业的难易度较低的位置由近到远的顺序。还可以将该作业的难易度作为作业关联数据而添加到工作数据。

Claims

1.一种物品取出系统，其特征在于，具备：

检测部，其检测利用移动单元移动的多个物品的至少位置；以及

控制单元，

所述控制单元进行以下处理：

工作数据制作处理，针对所述多个物品中的每一个，制作至少具有所述物品的位置数据的工作数据；

工作数据保存处理，保存通过所述工作数据制作处理所制作的多个所述工作数据；

区域确定处理，在通过所述工作数据保存处理所保存的多个所述工作数据之中待关注的关注工作数据的周围，确定判定区域；以及

顺序确定处理，利用所述判定区域内的所述关注工作数据及所述关注工作数据的周围的周围工作数据，确定物品的取出顺序。

2.根据权利要求1所述的物品取出系统，其特征在于，

所述判定区域根据物品的大小、种类、数量、在搬运装置上的状态中的至少一个进行确定。

3.根据权利要求1或2所述的物品取出系统，其特征在于，

所述位置数据具有表示高度方向的位置的高度位置数据、以及表示与所述高度方向正交的方向的位置的水平位置数据，

在所述判定区域中包含有所述周围工作数据，所述周围工作数据具有相对于所述关注工作数据的所述水平位置数据处于预定范围内的所述水平位置数据。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的物品取出系统，其特征在于，

所述工作数据具有与对所述物品的取出作业的难易度关联的作业关联分数。

5.根据权利要求4所述的物品取出系统，其特征在于，

所述控制单元，在所述工作数据制作处理中，制作还具有与所述作业关联分数不同的其他分数的所述工作数据。

6.根据权利要求3所述的物品取出系统，其特征在于，

所述控制单元，在所述顺序确定处理中，基于所述关注工作数据以及所述周围工作数据的所述高度位置数据，确定从高的位置取出的顺序。