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JP6904104B2 - Picking system - Google Patents

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JP6904104B2
JP6904104B2 JP2017124743A JP2017124743A JP6904104B2 JP 6904104 B2 JP6904104 B2 JP 6904104B2 JP 2017124743 A JP2017124743 A JP 2017124743A JP 2017124743 A JP2017124743 A JP 2017124743A JP 6904104 B2 JP6904104 B2 JP 6904104B2
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英樹 金尾
英樹 金尾
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Description

本願発明は、所定の領域内に乱雑に配置された物品からなる物品群から対象物品をピッキングするピッキングシステムに関する。 The present invention relates to a picking system for picking a target article from a group of articles randomly arranged in a predetermined area.

段積みされた複数の物品からなる物品群に対し、ピッキングロボットにより最上段から物品を一つずつピッキングするピッキングシステムが存在している(例えば特許文献1)。 There is a picking system that picks articles one by one from the top by a picking robot for a group of articles composed of a plurality of stacked articles (for example, Patent Document 1).

このピッキングシステムでは、物品の位置ずれを検出し、ピッキングロボットが物品を保持する位置を前記位置ずれに基づき補正を行うシステムである。これにより、物品のピックアップミスを低減することができる。 This picking system is a system that detects the misalignment of an article and corrects the position where the picking robot holds the article based on the misalignment. As a result, it is possible to reduce pick-up mistakes of articles.

特開平07−277512号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 07-277512

ところが、所定の領域内に乱雑に配置された物品からなる物品群からピッキング対象となる対象物品を保持しようとする場合、対象物品の近傍に配置された他の物品とピッキングロボットの先端に設けられた保持部材とが干渉し対象物品が保持できない場合が発生する。 However, when trying to hold the target article to be picked from a group of articles randomly arranged in a predetermined area, it is provided at the tip of the picking robot with other articles arranged in the vicinity of the target article. In some cases, the target article cannot be held due to interference with the holding member.

本願発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、対象物品の吸着面の大きさに応じて吸着ノズルの相互の位置関係を変更し、変更した状態で他の物品との干渉を判定するピッキングシステムに関する。 The present invention has been made in view of the above problems, and picking is performed by changing the mutual positional relationship of suction nozzles according to the size of the suction surface of the target article and determining interference with other articles in the changed state. Regarding the system.

上記目的を達成するために、本願発明の1つであるピッキングシステムは、所定の領域内に配置された複数の物品である物品群から対象物品をピッキングするピッキングシステムであって、物品群を撮像して画像情報を出力するカメラと、前記カメラと接続された制御装置と、前記制御装置によりピッキング動作が制御されるピッキングロボットとを備え、前記ピッキングロボットは、対象物品の所定の吸着面を吸着保持する複数のノズルと、前記吸着面と平行な面において複数の前記ノズルを全て包含する最小の領域である仮想領域を前記ノズルの位置関係を変更して拡縮する拡縮機構とを備え、前記制御装置は、前記カメラから取得した画像情報から対象物品の吸着面の特徴量を取得する特徴量取得部と、決定された吸着面の大きさからノズル位置を決定するノズル位置決定部と、決定されたノズル位置と画像情報とに基づき、対象物品を吸着保持する際に対象物品以外の他物品と前記ノズルとが干渉するか否かを判定する干渉有無判定部とを有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the picking system, which is one of the present inventions, is a picking system for picking a target article from a group of articles which are a plurality of articles arranged in a predetermined area, and images the group of articles. A camera that outputs image information, a control device connected to the camera, and a picking robot whose picking operation is controlled by the control device are provided, and the picking robot sucks a predetermined suction surface of a target article. The control is provided with a plurality of nozzles to be held and a scaling mechanism for scaling a virtual region, which is the smallest region including all the plurality of nozzles on a surface parallel to the suction surface, by changing the positional relationship of the nozzles. The device is determined as a feature amount acquisition unit that acquires the feature amount of the suction surface of the target article from the image information acquired from the camera, and a nozzle position determination unit that determines the nozzle position from the determined size of the suction surface. It is characterized by having an interference presence / absence determining unit that determines whether or not the nozzle interferes with other articles other than the target article when sucking and holding the target article based on the nozzle position and the image information.

これによれば、ノズル基台におけるノズル位置を加味して対象物品がピッキングできるか否かを判断することにより、ノズル位置を加味せずに他物品と干渉しない物品だけをピッキングするものと比べて吸着保持可能な対象物品の吸着面の数を増加させることができ、対象物品へノズルがアプローチする際の動線の選択肢を増やすことができる。これにより、ピッキング効率を向上させることが可能となる。 According to this, by determining whether or not the target article can be picked by taking into account the nozzle position on the nozzle base, as compared with picking only an article that does not interfere with other articles without taking into account the nozzle position. The number of suction surfaces of the target article that can be suction-held can be increased, and the choice of flow lines when the nozzle approaches the target article can be increased. This makes it possible to improve the picking efficiency.

また、前記制御装置は、複数の前記ノズルが対象物品を吸着するかしないかを独立して制御する吸着選択部を備えてもよい。 Further, the control device may include a suction selection unit that independently controls whether or not the plurality of nozzles suck the target article.

これによれば、対象物品にアプローチする際に全てのノズルが吸着面に位置するまで移動させることなく選択されたノズルだけで対象物品を吸着保持することができる。また、対象物品を吸着する際に、他の物品も同時に吸着してしまう状況でも、他の物品を吸着することなく対象物品だけを吸着保持することができる。 According to this, when approaching the target article, the target article can be sucked and held only by the selected nozzle without moving until all the nozzles are located on the suction surface. Further, even in a situation where other articles are adsorbed at the same time when the target article is adsorbed, only the target article can be adsorbed and held without adsorbing the other articles.

また、前記ノズル位置決定部は、前記干渉有無判定部が他物品とノズルとが干渉すると判定した場合に、先に決定されたノズル位置における仮想領域より狭い仮想領域となるノズル位置を再決定し、前記干渉有無判定部は、再決定されたノズル位置と画像情報に基づき、対象物品以外の他物品と前記ノズルとが干渉するか否かを判定してもよい。 Further, when the nozzle position determining unit determines that the nozzle interferes with another article, the nozzle position determining unit redetermines the nozzle position, which is a virtual area narrower than the virtual area at the previously determined nozzle position. The interference presence / absence determination unit may determine whether or not the nozzle interferes with another article other than the target article based on the redetermined nozzle position and image information.

これによれば、吸着保持可能な対象物品の吸着面をさらに増加させることができピッキング効率を向上させることが可能となる。 According to this, the suction surface of the target article that can be sucked and held can be further increased, and the picking efficiency can be improved.

なお、前記ピッキングシステムが含む各処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを実施することも本願発明の実施に該当する。無論、そのプログラムが記録された記録媒体を実施することも本願発明の実施に該当する。 It should be noted that the implementation of the present invention also corresponds to the implementation of a program for causing a computer to execute each process included in the picking system. Of course, implementing a recording medium on which the program is recorded also corresponds to the implementation of the present invention.

本願発明のピッキングシステムによれば、ノズル基台に対するノズル位置を変更することでピッキング効率を向上させることができる。 According to the picking system of the present invention, the picking efficiency can be improved by changing the nozzle position with respect to the nozzle base.

図1は、ピッキングシステムを示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a picking system. 図2は、ノズル近傍を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the vicinity of the nozzle. 図3は、制御装置の各処理部を機構部と共に示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing each processing unit of the control device together with the mechanism unit. 図4は、ピッキングシステムの動作の流れを示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing the operation flow of the picking system. 図5は、拡縮機構の別例1を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing another example 1 of the scaling mechanism. 図6は、拡縮機構の別例2を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing another example 2 of the scaling mechanism.

次に、本願発明に係るピッキングシステムの実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本願発明に係るピッキングシステムの一例を示したものに過ぎない。従って本願発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。 Next, an embodiment of the picking system according to the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are merely examples of the picking system according to the present invention. Therefore, the present invention is defined by the wording of the claims with reference to the following embodiments, and is not limited to the following embodiments. Therefore, among the components in the following embodiments, the components not described in the independent claims indicating the highest level concept of the present invention are not necessarily necessary for achieving the object of the present invention, but more. Described as constituting a preferred form.

また、図面は、本願発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。 In addition, the drawings are schematic views in which emphasis, omission, and ratio are adjusted as appropriate to show the invention of the present application, and may differ from the actual shape, positional relationship, and ratio.

図1は、ピッキングシステムを示す斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view showing a picking system.

同図に示すように、ピッキングシステム100は、所定の領域内で乱雑に配置された複数の物品からなる物品群200から一つの対象物品201を取り出して他の場所に移動させるピッキング動作を自動的に行う事ができるシステムであって、制御装置101と、カメラ102と、ピッキングロボット104とを備えている。 As shown in the figure, the picking system 100 automatically picks one target article 201 from an article group 200 composed of a plurality of articles randomly arranged in a predetermined area and moves it to another place. The system is provided with a control device 101, a camera 102, and a picking robot 104.

ピッキングシステム100のピッキング対象である物品は、特に限定されるものではないが、例えば、パッケージに収容された医薬品、日用品、食品などを例示することができる。物品の外観形状も特に限定されるものではないが、立方体を含む直方体を例示することができる。また、物品は、所定の領域を形成するケースに収容されるが、ケースの図示は省略している。 The article to be picked by the picking system 100 is not particularly limited, and examples thereof include pharmaceuticals, daily necessities, and foods contained in a package. The appearance shape of the article is not particularly limited, but a rectangular parallelepiped including a cube can be exemplified. Further, the article is housed in a case forming a predetermined area, but the case is not shown.

カメラ102は、物品が乱雑に配置された物品群200の上面部分の画像を物品群200の上方から撮像する装置である。カメラ102の種類は特に限定されるものではなく、例えば、可視光領域における像を画像信号として取得できるデジタルカメラを挙示できる。 The camera 102 is a device that captures an image of the upper surface portion of the article group 200 in which articles are randomly arranged from above the article group 200. The type of the camera 102 is not particularly limited, and for example, a digital camera capable of acquiring an image in the visible light region as an image signal can be shown.

なお、カメラ102は、赤外領域の像を取得できるものや、紫外領域の像を取得できるものなどでもよい。また、カメラ102は、ピッキングロボット104、専用の駆動機構などに取り付けられ、複数の視点から物品群200を撮像し、撮像された画像に基づき物品群200についての三次元的な情報を取得するものでも良く、複数の光学系と撮像素子とを備え、物品群200を立体的に撮像できるものでも良い。また、カメラ102には、TOF(Time of Flight)カメラ、LRF(Laser Range Finder)などの三次元センサも含まれる。 The camera 102 may be one capable of acquiring an image in an infrared region, a camera 102 capable of acquiring an image in an ultraviolet region, or the like. Further, the camera 102 is attached to a picking robot 104, a dedicated drive mechanism, or the like, images the article group 200 from a plurality of viewpoints, and acquires three-dimensional information about the article group 200 based on the captured images. However, the article group 200 may be provided with a plurality of optical systems and an image pickup element, and may be capable of three-dimensionally imaging the article group 200. The camera 102 also includes a three-dimensional sensor such as a TOF (Time of Flight) camera and an LRF (Laser Range Finder).

ピッキングロボット104は、物品群200の中から対象物品201をピッキングすることができるロボットであり、対象物品201の一平面を吸着保持することのできる複数のノズル141と、複数のノズル141の相互の位置関係であるノズル位置を変更可能な拡縮機構143とを備えている。 The picking robot 104 is a robot capable of picking the target article 201 from the article group 200, and has a plurality of nozzles 141 capable of sucking and holding one plane of the target article 201 and a plurality of nozzles 141. It is provided with an expansion / contraction mechanism 143 that can change the nozzle position, which is a positional relationship.

本実施の形態の場合、ピッキングロボット104として多関節ロボットを例示しているが、ピッキングロボット104はこれに限定されるものではなく、パラレルリンクロボットや、複数の直動機構を組み合わされて構成される関節を備えないロボットなどであってもよい。また、ピッキングロボット104は、制御装置101によりノズル141の位置の変更を含むピッキング動作が制御されている。 In the case of the present embodiment, the articulated robot is exemplified as the picking robot 104, but the picking robot 104 is not limited to this, and is configured by combining a parallel link robot and a plurality of linear motion mechanisms. It may be a robot or the like that does not have a joint. Further, in the picking robot 104, the picking operation including the change of the position of the nozzle 141 is controlled by the control device 101.

図2は、ノズル近傍を示す斜視図である。 FIG. 2 is a perspective view showing the vicinity of the nozzle.

ノズル141は、柔軟性を有する環状の柔軟部材144を先端に備えた管状の部材であり、柔軟部材144の反対側は可撓性を有するチューブ(図示せず)を介して真空ポンプに接続されている。ピッキングロボット104が備えるノズル141の数は複数本であれば限定されるものではないが、本実施の形態の場合、ピッキングロボット104は、5本のノズル141を備えている。ノズル141の位置関係は、一本のノズル141が中心に配置され、他の四本のノズル141が中央のノズル141を中心とする円周上に均等に配置された位置関係となっている。中心に配置されるノズル141は、ピッキングロボット104に対して固定されている。他のノズル141は、拡縮機構143によりノズル位置を変更することができるものとなっている。 The nozzle 141 is a tubular member having a flexible annular flexible member 144 at its tip, and the opposite side of the flexible member 144 is connected to a vacuum pump via a flexible tube (not shown). ing. The number of nozzles 141 included in the picking robot 104 is not limited as long as it has a plurality of nozzles 141, but in the case of the present embodiment, the picking robot 104 includes five nozzles 141. The positional relationship of the nozzles 141 is such that one nozzle 141 is arranged at the center and the other four nozzles 141 are evenly arranged on the circumference centered on the central nozzle 141. The nozzle 141 arranged at the center is fixed to the picking robot 104. In the other nozzle 141, the nozzle position can be changed by the expansion / contraction mechanism 143.

また、本実施の形態の場合、各ノズル141は、それぞれ電磁弁142(図3参照)を介して1つの真空ポンプに接続されており、電磁弁142を開閉することによりノズル141内を真空にするか否かをそれぞれ選択できるものとなっている。 Further, in the case of the present embodiment, each nozzle 141 is connected to one vacuum pump via a solenoid valve 142 (see FIG. 3), and the inside of the nozzle 141 is evacuated by opening and closing the solenoid valve 142. You can choose whether or not to do it.

拡縮機構143は、対象物品201の吸着面と平行な面(図中XY平面)において複数のノズル141を全て包含する最小の領域である仮想領域140を複数のノズル141の位置関係を変更して拡縮する機構である。 The scaling mechanism 143 changes the positional relationship of the plurality of nozzles 141 in the virtual region 140, which is the smallest region including all the plurality of nozzles 141 on the plane parallel to the suction surface of the target article 201 (XY plane in the drawing). It is a mechanism that expands and contracts.

拡縮機構143はとくに限定されるものではないが、本実施の形態の場合、拡縮機構143は、テレスコピック機構であり、基端部がピッキングロボット104の本体に固定され、先端部に1本のノズル141が固定されている。また、拡縮機構143は、固定されているノズル141を中心として放射状均等に4箇所テレスコピック機構を備えており、制御装置101がテレスコピック機構の伸縮をそれぞれ制御することにより、ノズル141のピッキングロボット104本体に対する位置を変更して仮想領域140を拡縮できるものとなっている。また、拡縮機構143は、仮想領域140内に配置され、仮想領域140の最外周に配置されるノズル141よりも外側に突出しないものとなっている。これにより、拡縮機構143と他物品との干渉を回避することができる。 The expansion / contraction mechanism 143 is not particularly limited, but in the case of the present embodiment, the expansion / contraction mechanism 143 is a telescopic mechanism, the base end portion is fixed to the main body of the picking robot 104, and one nozzle is provided at the tip end portion. 141 is fixed. Further, the expansion / contraction mechanism 143 is provided with four telescopic mechanisms radially and evenly centered on the fixed nozzle 141, and the control device 101 controls the expansion and contraction of the telescopic mechanism to control the expansion and contraction of the telescopic mechanism, whereby the picking robot 104 main body of the nozzle 141 is provided. The virtual area 140 can be expanded or contracted by changing the position with respect to. Further, the scaling mechanism 143 is arranged in the virtual area 140 and does not protrude outward from the nozzle 141 arranged on the outermost circumference of the virtual area 140. As a result, it is possible to avoid interference between the scaling mechanism 143 and other articles.

また本実施の形態の場合、拡縮機構143は、テレスコピック機構をそれぞれ独立して伸縮させることにより、仮想領域140の大きさばかりでなく、仮想領域140の形状を変化させることもできるものとなっている。 Further, in the case of the present embodiment, the scaling mechanism 143 can change not only the size of the virtual area 140 but also the shape of the virtual area 140 by expanding and contracting the telescopic mechanism independently. There is.

図3は、制御装置の各処理部を機構部と共に示すブロック図である。 FIG. 3 is a block diagram showing each processing unit of the control device together with the mechanism unit.

同図に示すように、制御装置101は、カメラ102と接続され、カメラ102から出力される画像情報に基づきピッキングロボット104を制御する装置であって、特徴量取得部121と、ノズル位置決定部111と、干渉有無判定部112とを備えている。本実施の形態の場合、制御装置101は、動線決定部113と、吸着選択部131をさらに備えている。 As shown in the figure, the control device 101 is a device that is connected to the camera 102 and controls the picking robot 104 based on the image information output from the camera 102, and is a feature amount acquisition unit 121 and a nozzle position determination unit. It includes 111 and an interference presence / absence determination unit 112. In the case of the present embodiment, the control device 101 further includes a flow line determination unit 113 and a suction selection unit 131.

制御装置101は、具体的に例えば、記憶装置に記憶されているコンピュータプログラムに含まれる命令に従って、プロセッサが動作することにより、各処理を実行する装置、および、各処理を実行するハードウェア回路の少なくとも一方を備えた装置である。また、ハードウェア回路は、デジタル回路、および、アナログ回路の少なくとも一方を備えた回路である。 Specifically, for example, the control device 101 is a device that executes each process by operating the processor according to an instruction included in a computer program stored in the storage device, and a hardware circuit that executes each process. It is a device equipped with at least one. Further, the hardware circuit is a circuit including at least one of a digital circuit and an analog circuit.

特徴量取得部121は、カメラ102が撮像した物品群200の上面全体が写された画像情報を取得し、取得した画像情報に基づき対象物品201の吸着面の特徴量を取得する処理部である。具体的に特徴量取得部121は、デジタル信号である画像情報を処理することで、対象物品201ばかりでなく、他物品の各面における形状、面積、重心、各面の位置などの特徴量を算出し出力する。また、特徴量取得部121は、撮像された物品に対し特徴量を算出すると共に、物品相互間の位置関係や、重なり状態も算出する。 The feature amount acquisition unit 121 is a processing unit that acquires image information in which the entire upper surface of the article group 200 imaged by the camera 102 is captured, and acquires the feature amount of the suction surface of the target article 201 based on the acquired image information. .. Specifically, the feature amount acquisition unit 121 processes the image information which is a digital signal to obtain the feature amount such as the shape, area, center of gravity, and position of each surface of not only the target article 201 but also other articles. Calculate and output. In addition, the feature amount acquisition unit 121 calculates the feature amount for the imaged article, and also calculates the positional relationship between the articles and the overlapping state.

ノズル位置決定部111は、特徴量取得部121で取得された対象物品201の吸着面の大きさからノズル位置を決定する処理部である。本実施の形態の場合、対象物品201は複数の吸着面がカメラ102によって撮像されており、ノズル位置決定部111は、各吸着面に対応する複数のノズル位置を決定する。 The nozzle position determination unit 111 is a processing unit that determines the nozzle position from the size of the suction surface of the target article 201 acquired by the feature amount acquisition unit 121. In the case of the present embodiment, a plurality of suction surfaces of the target article 201 are imaged by the camera 102, and the nozzle position determination unit 111 determines a plurality of nozzle positions corresponding to each suction surface.

具体的に例えば、ノズル位置決定部111は、決定された対象物品201の吸着面の法線方向に沿ってノズル141を配置した場合に、全てのノズル141が吸着面を吸着でき、かつ、仮想領域140が最大となるようにノズル位置を決定する。 Specifically, for example, when the nozzle position determination unit 111 arranges the nozzles 141 along the normal direction of the suction surface of the determined target article 201, all the nozzles 141 can suck the suction surface and are virtual. The nozzle position is determined so that the region 140 is maximized.

干渉有無判定部112は、ノズル位置決定部111により決定されたノズル位置とカメラ102から得られる画像情報とに基づき、対象物品201を吸着保持する際に対象物品以外の他物品とノズル141とが干渉するか否かを判定する処理部である。 Based on the nozzle position determined by the nozzle position determining unit 111 and the image information obtained from the camera 102, the interference presence / absence determining unit 112 attracts and holds the target article 201 with other articles other than the target article and the nozzle 141. This is a processing unit that determines whether or not there is interference.

具体的に例えば、干渉有無判定部112は、ノズル位置決定部111で決定されたノズル位置にノズル141を固定した状態を仮定して、対象物品201の吸着面の法線方向に沿って真っ直ぐにノズル141を吸着面に近づけた際に他物品がノズル141の動線上に存在するか否かにより干渉するか否かを判定する。また、対象物品201に吸着できる可能性のある吸着面が複数存在している場合、全ての吸着面に対して干渉の有無を判定する。 Specifically, for example, the interference presence / absence determination unit 112 assumes a state in which the nozzle 141 is fixed at the nozzle position determined by the nozzle position determination unit 111, and is straight along the normal direction of the suction surface of the target article 201. When the nozzle 141 is brought close to the suction surface, it is determined whether or not other articles interfere with each other depending on whether or not they are on the flow line of the nozzle 141. Further, when there are a plurality of adsorption surfaces that may be adsorbed on the target article 201, the presence or absence of interference with all the adsorption surfaces is determined.

干渉有無判定部112はさらに、複数のノズル141の内のいくつかを用いることにより、現在のノズル位置で干渉することなく対象物品201の吸着面を保持できるか否かを判定してもよい。つまり、現在のノズル位置において、少なくとも1本のノズル141を吸着面から外すことにより、干渉することなく対象物品201を吸着保持できるか否かを判定してもよい。 The interference presence / absence determination unit 112 may further determine whether or not the suction surface of the target article 201 can be held without interfering with the current nozzle position by using some of the plurality of nozzles 141. That is, at the current nozzle position, it may be determined whether or not the target article 201 can be sucked and held without interference by removing at least one nozzle 141 from the suction surface.

吸着選択部131は、複数のノズルが対象物品201を吸着するかしないかを独立して制御する処理部である。本実施の形態の場合、吸着選択部131は、干渉有無判定部112が複数のノズル141の内のいくつかを用いることにより、対象物品201の吸着面を保持できると判定し、そのノズル141の組み合わせによりピッキングロボット104がノズル141を余分に移動させることがないと判断した場合、対応するノズル141のみ真空吸着できるように電磁弁142を制御する。 The suction selection unit 131 is a processing unit that independently controls whether or not a plurality of nozzles suck the target article 201. In the case of the present embodiment, the suction selection unit 131 determines that the suction surface of the target article 201 can be held by the interference presence / absence determination unit 112 by using some of the plurality of nozzles 141, and the nozzle 141 When it is determined that the picking robot 104 does not move the nozzle 141 extra by the combination, the solenoid valve 142 is controlled so that only the corresponding nozzle 141 can be vacuum-sucked.

動線決定部113は、ノズル141が吸着面に当接して対象物品201を吸着保持するまで移動する動線を導出して決定する処理部である。また、動線決定部113は、対象物品201をノズル141によって吸着保持する際に、ノズル141が他物品に干渉することなく吸着できる吸着面が複数存在する場合、および、1つの吸着面に対して異なる本数のノズル141で対象物品201を吸着保持できる場合の少なくとも一方の場合が存在すると、それぞれの吸着面、および、異なる本数のノズル141で吸着する場合それぞれについてノズル141が移動する動線を導出し、最も効率よく対象物品201を吸着保持できる動線を決定する。本実施の形態の場合、最も効率よく対象物品201を吸着保持できる動線として動線決定部113は、ノズル141の移動距離が最短となる動線を決定する。 The flow line determining unit 113 is a processing unit that derives and determines a flow line that moves until the nozzle 141 comes into contact with the suction surface and sucks and holds the target article 201. Further, when the target article 201 is adsorbed and held by the nozzle 141, the flow line determining unit 113 may have a plurality of adsorption surfaces on which the nozzle 141 can be adsorbed without interfering with other articles, or with respect to one adsorption surface. If at least one of the cases where the target article 201 can be sucked and held by different numbers of nozzles 141 exists, the movement line on which the nozzles 141 move is determined for each suction surface and when the target article 201 is sucked by different numbers of nozzles 141. Derivation is performed to determine a flow line capable of adsorbing and holding the target article 201 most efficiently. In the case of the present embodiment, the flow line determining unit 113 determines the flow line that minimizes the moving distance of the nozzle 141 as the flow line that can attract and hold the target article 201 most efficiently.

次に、ピッキングシステム100の動作について説明する。 Next, the operation of the picking system 100 will be described.

図4は、ピッキングシステムの動作の流れを示すフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart showing the operation flow of the picking system.

まず、ピッキング位置に物品群200が搬入される(S101)。搬入方法は特に限定されるものではないが、例えば、コンベアなどにより物品群200が搬送されることによりピッキング位置に搬入される。 First, the article group 200 is carried into the picking position (S101). The carry-in method is not particularly limited, but for example, the article group 200 is carried to the picking position by being carried by a conveyor or the like.

ピッキング位置に物品群200が配置された状態で、カメラ102が物品群200の全体を上方から撮像する(S102)。 With the article group 200 arranged at the picking position, the camera 102 takes an image of the entire article group 200 from above (S102).

次に、特徴量取得部121は、得られた画像情報から、対象物品201の全ての吸着面の特徴量を取得し、さらに、他物品の特徴量、および、対象物品201とその近傍に存在する他物品との重なり状態も取得する(S103)。 Next, the feature amount acquisition unit 121 acquires the feature amounts of all the suction surfaces of the target article 201 from the obtained image information, and further exists in the feature amounts of other articles and the target article 201 and its vicinity. The overlapping state with other articles is also acquired (S103).

本実施の形態の場合、ここで干渉有無判定部112は、ノズル位置を変更することなく、吸着保持に寄与するノズル141の数を減少させて仮想吸着面を小さくすることにより、干他の物品と干渉することなく対象物品201を吸着保持できるか否かを判定する(S104)。 In the case of the present embodiment, the interference presence / absence determination unit 112 here does not change the nozzle position, but reduces the number of nozzles 141 that contribute to suction holding to reduce the virtual suction surface, thereby making the dried article or other article. It is determined whether or not the target article 201 can be adsorbed and held without interfering with (S104).

吸着保持に寄与するノズル141の本数を減少させても対象物品201が保持できると判断された場合(S104:Yes)、ノズル141の動線を決定する行程に移行する。ノズル141の本数を減少させても対象物品201を保持できないと判断された場合(S104:No)、次の行程に移行する。 When it is determined that the target article 201 can be held even if the number of nozzles 141 that contribute to suction holding is reduced (S104: Yes), the process shifts to the process of determining the flow line of the nozzle 141. When it is determined that the target article 201 cannot be held even if the number of nozzles 141 is reduced (S104: No), the process proceeds to the next step.

ノズル位置決定部111は、特徴量取得部121で取得された対象物品201の全ての吸着面について、全てのノズル141が対象物品201の吸着面を吸着でき、かつ、仮想領域140が最大となるようにノズル位置を決定する(S105)。これにより、仮想領域140の大きさ(面積)、および、形状が決定される。 In the nozzle position determining unit 111, all the nozzles 141 can suck the suction surfaces of the target article 201 for all the suction surfaces of the target article 201 acquired by the feature amount acquisition unit 121, and the virtual area 140 becomes the maximum. The nozzle position is determined so as to (S105). As a result, the size (area) and shape of the virtual area 140 are determined.

干渉有無判定部112は、対象物品201の全ての吸着面に対してノズル位置決定部111で決定されたノズル位置に基づき、ノズル141の吸着面に向かう動線上に他物品が存在するか否かを判断し干渉の有無を判定する(S106)。本実施の形態の場合、全ての吸着面の少なくとも1つに干渉があると判定した場合(S106:Yes)、ノズル位置決定部111は、干渉があると判定された吸着面について、先に決定されたノズル位置における仮想領域140より狭い仮想領域140となる次のノズル位置を再決定する(S105)。 The interference presence / absence determination unit 112 determines whether or not there is another article on the flow line toward the suction surface of the nozzle 141 based on the nozzle position determined by the nozzle position determination unit 111 with respect to all the suction surfaces of the target article 201. Is determined and the presence or absence of interference is determined (S106). In the case of the present embodiment, when it is determined that at least one of all the suction surfaces has interference (S106: Yes), the nozzle position determining unit 111 first determines the suction surface determined to have interference. The next nozzle position that becomes the virtual area 140 narrower than the virtual area 140 at the nozzle position is redetermined (S105).

次に干渉有無判定部112は、再決定された次のノズル位置と画像情報に基づき、他物品とノズル141とが干渉するか否かを判定する(S106)。 Next, the interference presence / absence determination unit 112 determines whether or not the nozzle 141 interferes with another article based on the next redetermined nozzle position and image information (S106).

以上の、繰り返しを、全ての吸着面について、ノズル141が他物品と干渉しないか、または、干渉はするが拡縮機構143の構造的限界により仮想領域140を小さくすることができない場合は繰り返しを終了する(S106:No)。 The above repetition is repeated when the nozzle 141 does not interfere with other articles on all the suction surfaces, or when the virtual area 140 cannot be reduced due to the structural limit of the expansion / contraction mechanism 143 although it interferes. (S106: No).

次に、動線決定部113は、対象物品201を吸着保持するまでのノズル141の動線を導出する。吸着面が複数ある場合、複数の吸着面までのノズル141の動線をそれぞれ導出し、これらから最短の動線を決定する。また、動線決定部113は、吸着保持に寄与するノズル141の本数を減少させて対象物品201を吸着保持する場合、ノズル141の動線を導出する(S107)。 Next, the flow line determination unit 113 derives the flow line of the nozzle 141 until the target article 201 is attracted and held. When there are a plurality of suction surfaces, the flow lines of the nozzle 141 to the plurality of suction surfaces are derived, and the shortest flow line is determined from these. Further, the flow line determining unit 113 derives the flow line of the nozzle 141 when the target article 201 is sucked and held by reducing the number of nozzles 141 that contribute to suction holding (S107).

以上により決定された動線に基づいて、ピッキングロボット104が動作し対象物品201のピッキングを行う(S108)。ピッキング動作において対象物品201を吸着保持するノズル141が選択されている場合、吸着選択部131は電磁弁142を制御して吸着保持に寄与するノズル141を選択する。 Based on the flow line determined as described above, the picking robot 104 operates to pick the target article 201 (S108). When the nozzle 141 that attracts and holds the target article 201 is selected in the picking operation, the suction selection unit 131 controls the solenoid valve 142 to select the nozzle 141 that contributes to the suction and holding.

以上により、物品群200がピッキング位置に搬入されてから最初の対象物品201をピッキングする一連の動作が終了する。 As described above, a series of operations for picking the first target article 201 after the article group 200 is brought into the picking position is completed.

この動作により、ノズル141の配置領域である仮想領域を可変とすることにより、ノズル141と他物品とが干渉することなく対象物品201を吸着保持することができる。さらに、吸着保持可能な吸着面の数を増加させることができる場合があり、この場合ノズル141を対象物品201に近づけるための動線の選択肢を増やすことができ、最も効率の良い動線を選択することが可能となる。以上により、ピッキング効率を向上させることができる。 By this operation, the virtual area which is the arrangement area of the nozzle 141 is made variable, so that the target article 201 can be sucked and held without the nozzle 141 and other articles interfering with each other. Further, it may be possible to increase the number of suction surfaces that can hold suction, and in this case, it is possible to increase the choice of flow lines for bringing the nozzle 141 closer to the target article 201, and select the most efficient flow line. It becomes possible to do. As a result, the picking efficiency can be improved.

吸着面が大きな対象物品201については、仮想領域140を広げることで、安定して対象物品201を吸着保持することができ。吸着面が小さな対象物品201についても柔軟に対応することができる。 For the target article 201 having a large suction surface, the target article 201 can be stably sucked and held by expanding the virtual area 140. It is possible to flexibly deal with the target article 201 having a small suction surface.

さらに、ビニール、紙等の柔らかいシート状の対象物品201については、仮想領域140を拡大し、ノズル141の間隔を広げて吸着ポイントを分散させることで、真空圧力によって対象物品201が変形したり、シワがよったりする現象を抑制することができる。 Further, for the target article 201 in the form of a soft sheet such as vinyl or paper, the target article 201 may be deformed by the vacuum pressure by expanding the virtual area 140 and widening the interval between the nozzles 141 to disperse the suction points. It is possible to suppress the phenomenon of wrinkling.

なお、本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本願発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本願発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本願発明に含まれる。 The invention of the present application is not limited to the above-described embodiment. For example, another embodiment realized by arbitrarily combining the components described in the present specification and excluding some of the components may be the embodiment of the present invention. In addition, the present invention also includes modifications obtained by making various modifications that can be conceived by those skilled in the art within the scope of the gist of the present invention, that is, the meaning indicated by the wording described in the claims, with respect to the above-described embodiment. Is done.

例えば、上記実施の形態では拡縮機構143は、テレスコピック機構を複数備え、テレスコピック機構の伸縮によりノズル141の仮想領域140を拡縮していたが、拡縮機構143は、図5に示すように、リンク機構を動作させてノズル141の平行状態を維持したままノズル141を回動させることにより仮想領域140を拡縮してもかまわない。 For example, in the above embodiment, the expansion / contraction mechanism 143 includes a plurality of telescopic mechanisms, and the virtual area 140 of the nozzle 141 is expanded / contracted by the expansion / contraction of the telescopic mechanism. However, the expansion / contraction mechanism 143 has a link mechanism as shown in FIG. The virtual area 140 may be expanded or contracted by rotating the nozzle 141 while maintaining the parallel state of the nozzle 141.

また、図6に示すように、拡縮機構143は、1つの外歯歯車145に内歯歯車の一部である部分内歯歯車146を複数個かみ合わせたものでもかまわない。この拡縮機構143によれば、ピッキングロボット104に対し固定的に取り付けられた外歯歯車145を回転させることによって、それぞれの部分内歯歯車146が回転し、部分内歯歯車146の先端に取り付けられたノズル141の位置を変更して仮想領域140を拡縮させることができる。 Further, as shown in FIG. 6, the expansion / contraction mechanism 143 may be one in which a plurality of partial internal gears 146, which are a part of the internal gears, are engaged with one external gear 145. According to the expansion / contraction mechanism 143, by rotating the external gear 145 fixedly attached to the picking robot 104, each partial internal gear 146 is rotated and attached to the tip of the partial internal gear 146. The position of the nozzle 141 can be changed to expand or contract the virtual area 140.

また、対象物品201の吸着保持に寄与するノズル141の数を減少させて吸着保持が可能か否かを判定する行程は、必須の行程ではなく、省略してもかまわない。 Further, the step of reducing the number of nozzles 141 that contribute to the suction holding of the target article 201 and determining whether or not the suction holding is possible is not an essential step and may be omitted.

また、上記実施の形態では干渉有無判定部112は、吸着保持の可能性のある全ての吸着面に対して干渉の有無を判定する場合を説明したが、動線が短い順、吸着面積の大きい順などの所定の順序で干渉の有無を判断し、干渉がない吸着面が見つかった段階で終了させても良い。 Further, in the above embodiment, the case where the interference presence / absence determination unit 112 determines the presence / absence of interference with all the adsorption surfaces having the possibility of holding the adsorption has been described, but the flow lines are in ascending order and the adsorption area is large. The presence or absence of interference may be determined in a predetermined order such as the order, and the process may be terminated when a suction surface without interference is found.

100 ピッキングシステム
101 制御装置
102 カメラ
104 ピッキングロボット
111 ノズル位置決定部
112 干渉有無判定部
113 動線決定部
121 特徴量取得部
131 吸着選択部
140 仮想領域
141 ノズル
142 電磁弁
143 拡縮機構
144 柔軟部材
145 外歯歯車
146 部分内歯歯車
200 物品群
201 対象物品
100 Picking system 101 Control device 102 Camera 104 Picking robot 111 Nozzle position determination unit 112 Interference presence / absence determination unit 113 Flow line determination unit 121 Feature amount acquisition unit 131 Suction selection unit 140 Virtual area 141 Nozzle 142 Solenoid valve 143 Expansion / contraction mechanism 144 Flexible member 145 External gear 146 Partial internal gear 200 Article group 201 Target article

Claims (2)

所定の領域内に配置された複数の物品である物品群から対象物品をピッキングするピッキングシステムであって、
物品群を撮像して画像情報を出力するカメラと、
前記カメラと接続された制御装置と、
前記制御装置によりピッキング動作が制御されるピッキングロボットとを備え、
前記ピッキングロボットは、
対象物品の所定の吸着面を吸着保持する複数のノズルと、
前記吸着面と平行な面において複数の前記ノズルを全て包含する最小の領域である仮想領域を前記ノズルの位置関係を変更して拡縮する拡縮機構とを備え、
前記制御装置は、
前記カメラから取得した画像情報から対象物品の吸着面の特徴量を取得する特徴量取得部と、
決定された吸着面の大きさからノズル位置を決定するノズル位置決定部と、
決定されたノズル位置と画像情報とに基づき、対象物品を吸着保持する際に対象物品以外の他物品と前記ノズルとが干渉するか否かを判定する干渉有無判定部とを有し、
前記ノズル位置決定部は、
前記干渉有無判定部が他物品とノズルとが干渉すると判定した場合に、先に決定されたノズル位置における仮想領域より狭い仮想領域となるノズル位置を再決定し、
前記干渉有無判定部は、
再決定されたノズル位置と画像情報に基づき、対象物品以外の他物品と前記ノズルとが干渉するか否かを判定する
ピッキングシステム。
A picking system that picks a target article from a group of articles that are a plurality of articles arranged in a predetermined area.
A camera that captures a group of articles and outputs image information,
The control device connected to the camera and
A picking robot whose picking operation is controlled by the control device is provided.
The picking robot
A plurality of nozzles that suck and hold a predetermined suction surface of the target article,
It is provided with a scaling mechanism for scaling a virtual region, which is the smallest region including all of the plurality of nozzles on a plane parallel to the suction surface, by changing the positional relationship of the nozzles.
The control device is
A feature amount acquisition unit that acquires a feature amount of the suction surface of the target article from the image information acquired from the camera, and a feature amount acquisition unit.
A nozzle position determining unit that determines the nozzle position from the determined suction surface size,
Based on the determined nozzle position and the image information, it possesses and determining interference presence determining unit whether said other article other than the target article nozzle interfering the target object when holding suction,
The nozzle position determining unit
When the interference presence / absence determination unit determines that the nozzle interferes with another article, the nozzle position that becomes a virtual area narrower than the virtual area at the previously determined nozzle position is redetermined.
The interference presence / absence determination unit is
A picking system that determines whether or not the nozzle interferes with an article other than the target article based on the redetermined nozzle position and image information.
前記制御装置は、
複数の前記ノズルが対象物品を吸着するかしないかを独立して制御する吸着選択部を備える
請求項1に記載のピッキングシステム。
The control device is
The picking system according to claim 1, further comprising a suction selection unit that independently controls whether or not the plurality of nozzles suck the target article.
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