JP2014073883A - Picking system, object information derivation device, and picking method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、任意の対象物を異なる位置に移動するピッキングシステム、対象物情報導出装置、および、ピッキング方法に関する。 The present invention relates to a picking system, an object information deriving device, and a picking method for moving an arbitrary object to different positions.
規則的に載置された複数の対象物を光学式検出装置(視覚センサ等)で検出するとともに、その後段に設けられた対象物認識装置で対象物を自律的に認識し、その認識した対象物を産業用のロボットに1つずつピッキング処理させるピッキングシステムが普及している。また、近年では、対象物が規則的に載置されていない場合であっても、対象物の位置や姿勢を特定し、その位置や姿勢に合わせて対象物をピッキングすることができるようになってきた。 A plurality of regularly placed objects are detected by an optical detection device (such as a visual sensor), and the object is autonomously recognized by an object recognition device provided at the subsequent stage, and the recognized object 2. Description of the Related Art Picking systems in which objects are picked one by one by industrial robots have become widespread. Further, in recent years, even when the object is not regularly placed, it is possible to specify the position and orientation of the object and pick the object according to the position and orientation. I came.
このようなピッキングシステムの光学式検出装置として用いることが可能な3次元撮像装置において、周期的に連続撮像した画像を計測情報処理装置に一方的に(所謂、垂れ流しで)送信し、撮像開始指示の応答処理を省略した技術が開示されている(例えば、特許文献1)。かかる技術では、撮像開始指示を待つことなく自動的に画像を生成し、計測情報処理装置に伝達することができる。 In a three-dimensional imaging device that can be used as an optical detection device of such a picking system, an image that is continuously picked up periodically is transmitted to a measurement information processing device unilaterally (so-called dripping), and an imaging start instruction is issued. A technique that omits the response processing is disclosed (for example, Patent Document 1). With this technique, an image can be automatically generated without waiting for an imaging start instruction and transmitted to the measurement information processing apparatus.
ピッキングシステムでは、光学式検出装置で検出された情報を用い、対象物認識装置で対象物の位置や姿勢といった対象物情報が導出され、その位置にロボットのハンドを移動してピッキングが実行される。このようなピッキング処理を対象物の数分だけ繰り返す場合、ピッキング処理が完了する前、すなわち、対象物の再配置が実行されている間に、次の対象物情報の導出処理を並行して実行するのが望ましい。 In the picking system, information detected by the optical detection device is used to derive object information such as the position and orientation of the object, and the picking is executed by moving the robot hand to that position. . When such picking process is repeated by the number of objects, the next object information derivation process is executed in parallel before the picking process is completed, that is, while the rearrangement of the object is being executed. Is desirable.
しかし、光学式検出装置が対象物を正しく検出しなければならないので、次の対象物情報の導出要求は、光学式検出装置の検索範囲からロボットの部位が完全に出た後でなければ行うことができない。また、光学式検出装置の検索範囲からロボットが出るときには、ロボット自体が動作している途中であるため、ロボットが動作しているときは他の要求を行わないというシーケンス制御上の制約から、対象物認識装置に次の対象物情報の導出要求を行うことができない。 However, since the optical detection device must detect the object correctly, the next object information derivation request must be made only after the robot's part is completely out of the search range of the optical detection device. I can't. Also, when the robot comes out of the search range of the optical detection device, the robot itself is in the middle of operation. The next object information derivation request cannot be made to the object recognition apparatus.
したがって、一旦、ロボットの動作を停止するか、ピッキング処理が完了するまで、コマンドを送信することができず、ピッキングの総合的な処理時間が長期化する傾向にあった。 Therefore, the command cannot be transmitted until the robot operation is stopped or the picking process is completed, and the total processing time of picking tends to be prolonged.
ここで、特許文献1のように光学式検出装置側に対象物情報を連続的かつ一方的に送信することも考えられるが、対象物情報の連続導出に無用な電力を費やし、また、垂れ流しで送信された対象物情報を保持する大容量のデータバッファが必要となる。さらに、対象物導出のタイミングをロボットの制御側で計れないので、導出周期によってはピッキングの総合的な処理時間が却って遅延するおそれもあった。 Here, it is conceivable to transmit the object information continuously and unilaterally to the optical detection device side as in Patent Document 1, but unnecessary power is consumed for continuous derivation of the object information. A large-capacity data buffer for holding the transmitted object information is required. Furthermore, since the timing of derivation of the object cannot be measured on the robot control side, the total picking processing time may be delayed depending on the derivation period.
本発明は、このような課題に鑑み、ロボットのピッキング処理の制約に拘わらず、効率よく対象物情報を導出し、ピッキングに費やす処理時間の短縮化を図ることが可能なピッキングシステム、対象物情報導出装置、および、ピッキング方法を提供することを目的としている。 In view of such a problem, the present invention provides a picking system and object information that can efficiently derive object information and reduce processing time spent for picking regardless of restrictions on the picking process of the robot. An object is to provide a deriving device and a picking method.
上記課題を解決するために、任意の検索範囲内の対象物を検出する光学式検出装置と、検出された対象物の位置および姿勢を示す対象物情報を導出する対象物情報導出装置と、対象物情報を導出させる情報導出要求を発するとともに、導出された対象物情報に基づいて対象物をピッキングさせるピッキング指令を発するロボット制御装置と、ピッキング指令に基づいて対象物をピッキングするロボットと、を備えた本発明のピッキングシステムでは、ロボット制御装置は、ロボットが対象物のピッキングを完了する前に、対象物情報導出装置に新たな対象物に対する情報導出要求を発する対象物情報要求部を備え、対象物情報導出装置は、情報導出要求から待機時間の経過後に対象物情報を生成する対象物情報生成部を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an optical detection device for detecting an object within an arbitrary search range, an object information deriving device for deriving object information indicating the position and orientation of the detected object, and an object A robot control device that issues an information derivation request for deriving object information and issues a picking command for picking an object based on the derived object information, and a robot that picks an object based on the picking command In the picking system of the present invention, the robot control device includes an object information requesting unit that issues an information derivation request for a new object to the object information deriving device before the robot completes the picking of the object. The object information deriving device includes an object information generating unit that generates object information after a waiting time has elapsed from the information deriving request. .
上記課題を解決するために、任意の検索範囲内の対象物を検出する光学式検出装置と、検出された対象物の位置および姿勢を示す対象物情報を導出する対象物情報導出装置と、対象物情報を導出させる情報導出要求を発するとともに、導出された対象物情報に基づいて対象物をピッキングさせるピッキング指令を発するロボット制御装置と、ピッキング指令に基づいて対象物をピッキングするロボットと、対象物情報導出装置とロボット制御装置との通信を中継する中継装置と、を備えた本発明の他のピッキングシステムでは、ロボット制御装置は、ロボットが対象物のピッキングを完了する前に、中継装置を通じて対象物情報導出装置に新たな対象物に対する情報導出要求を発する対象物情報要求部を備え、中継装置は、ロボット制御装置から発せられたコマンドが情報導出要求であるか否か判定するコマンド判定部と、コマンドが情報導出要求であれば、情報導出要求から待機時間を計るタイマと、待機時間の経過後に情報導出要求を対象物情報導出装置に送信する通信中継部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an optical detection device for detecting an object within an arbitrary search range, an object information deriving device for deriving object information indicating the position and orientation of the detected object, and an object A robot controller that issues an information derivation request for deriving object information and issues a picking command for picking the object based on the derived object information, a robot that picks an object based on the picking command, and an object In another picking system of the present invention comprising a relay device that relays communication between the information deriving device and the robot control device, the robot control device is connected through the relay device before the robot completes the picking of the object. The object information deriving device includes an object information requesting unit that issues an information deriving request for a new object, and the relay device is a robot control device. A command determination unit that determines whether or not a command issued from the information is an information derivation request; if the command is an information derivation request; a timer that measures a waiting time from the information derivation request; and an information derivation request after the waiting time has elapsed. And a communication relay unit that transmits to the object information deriving device.
待機時間は、ロボット制御装置が情報導出要求を発してから、対象物情報導出装置の対象物の検索範囲にロボットの部位が含まれなくなるまでの時間以上に設定されてもよい。 The standby time may be set to be longer than the time from when the robot control device issues an information derivation request until the robot part is not included in the object search range of the object information derivation device.
検索範囲にロボットの部位が含まれているか否か検出するエリアセンサをさらに備えてもよい。 You may further provide the area sensor which detects whether the site | part of a robot is contained in the search range.
上記課題を解決するために、任意の検索範囲内の対象物を検出する光学式検出装置と接続され、検出された対象物の位置および姿勢を示す対象物情報を導出する本発明の対象物情報導出装置は、外部から対象物情報の導出要求である情報導出要求を受信すると、情報導出要求から待機時間の経過後に、光学式検出装置に撮像画像の取得を要求するとともに、光学式検出装置から受信した撮像画像をデータバッファに格納する撮像画像取得部と、撮像画像に基づいて対象物情報を生成する対象物情報生成部と、生成された対象物情報を外部に送信する対象物情報送信部と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the object information of the present invention is derived from object information that is connected to an optical detection device that detects an object within an arbitrary search range and indicates the position and orientation of the detected object. Upon receiving an information derivation request that is a derivation request for object information from the outside, the derivation device requests the optical detection device to obtain a captured image after the standby time has elapsed from the information derivation request, and from the optical detection device. A captured image acquisition unit that stores a received captured image in a data buffer, a target information generation unit that generates target information based on the captured image, and a target information transmission unit that transmits the generated target information to the outside And.
上記課題を解決するために、任意の検索範囲内の対象物を検出する光学式検出装置と、検出された対象物の位置および姿勢を示す対象物情報を導出する対象物情報導出装置と、対象物情報導出装置と通信可能なロボット制御装置と、ロボットとを備えるピッキングシステムを用いてロボットに対象物をピッキングさせる本発明のピッキング方法は、ロボット制御装置が、ロボットが対象物のピッキングを完了する前に、対象物情報導出装置に新たな対象物に対する対象情報を導出させる情報導出要求を発し、対象物情報導出装置が、情報導出要求から待機時間の経過後に対象物情報を生成し、ロボット制御装置が、導出された対象物情報に基づいて対象物をピッキングさせるピッキング指令をロボットに発することを特徴とする。 In order to solve the above problems, an optical detection device for detecting an object within an arbitrary search range, an object information deriving device for deriving object information indicating the position and orientation of the detected object, and an object In the picking method of the present invention in which a robot picks an object using a picking system including a robot control device capable of communicating with the object information deriving device and the robot, the robot control device completes picking of the object by the robot. Before, the object information deriving device issues an information deriving request for deriving the target information for the new object, and the object information deriving device generates the object information after the waiting time has elapsed from the information deriving request, and performs robot control. The apparatus is characterized by issuing a picking command for picking an object based on the derived object information to the robot.
上記課題を解決するために、任意の検索範囲内の対象物を検出する光学式検出装置と、検出された対象物の位置および姿勢を示す対象物情報を導出する対象物情報導出装置と、対象物情報導出装置と通信可能なロボット制御装置と、ロボットと、対象物情報導出装置とロボット制御装置との通信を中継する中継装置と、を備えるピッキングシステムを用いてロボットに対象物をピッキングさせる本発明の他のピッキング方法は、ロボット制御装置が、ロボットが対象物のピッキングを完了する前に、中継装置を通じて対象物情報導出装置に新たな対象物に対する対象物情報を導出させる情報導出要求を発し、中継装置が、情報導出要求を待機時間分遅延させて対象物情報導出装置に送信し、対象物情報導出装置が、情報導出要求に応じて対象物情報を生成し、ロボット制御装置が、導出された対象物情報に基づいて対象物をピッキングさせるピッキング指令をロボットに発することを特徴とする。 In order to solve the above problems, an optical detection device for detecting an object within an arbitrary search range, an object information deriving device for deriving object information indicating the position and orientation of the detected object, and an object A book that causes a robot to pick an object using a picking system including a robot control device that can communicate with the object information deriving device, a robot, and a relay device that relays communication between the object information deriving device and the robot control device In another picking method of the invention, the robot controller issues an information derivation request that causes the object information deriving device to derive object information for the new object through the relay device before the robot completes the picking of the object. The relay device delays the information derivation request by the waiting time and transmits it to the object information derivation device, and the object information derivation device responds to the information derivation request. Generates information, the robot controller, characterized in that the emitting pick command to pick an object on the robot, based on the derived object information.
本発明によれば、ロボットのピッキング処理の制約に拘わらず、効率よく対象物情報を導出し、ピッキングに費やす処理時間の短縮化を図ることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to efficiently derive object information and shorten the processing time spent for picking regardless of the restriction of the picking process of the robot.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating the understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.
(第1の実施形態:ピッキングシステム100)
図1は、ピッキングシステム100の概略的な接続関係を示した説明図である。ピッキングシステム100は、光学式検出装置110と、対象物情報導出装置120と、ロボット制御装置130と、ロボット140とを含んで構成される。
(First Embodiment: Picking System 100)
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic connection relationship of the picking system 100. The picking system 100 includes an
光学式検出装置110は、カメラやレーザスキャナ等で構成され、検索範囲112において水平面上に分散する対象物114を検出する。例えば、光学式検出装置110として1のカメラを用いる場合、撮像画像中の各対象物114の位置(画角)によって、対象物114の水平面上の2次元位置を検出することができる。また、複数のカメラを用いれば、3点測位法により、例えば、バラ積みされた対象物114の3次元位置も検出することができる。さらに、レーザスキャナを用いる場合、レーザスキャナの投射光に対する対象物114での反射光に基づいて3次元情報を検出することもできる。
The
本実施形態では、1のカメラを用い、撮像された撮像画像を対象物情報導出装置120に送信するが、カメラの数や、レーザスキャナの有無は限定されず、対象物114の2次元位置または3次元位置さえ把握することができれば、赤外線等、既存の様々な検出手段を用いることもできる。
In the present embodiment, a single camera is used and the captured image is transmitted to the object
対象物情報導出装置120は、ロボット制御装置130から、対象物114の位置(ここではX軸座標およびY軸座標に関する2次元位置、または、X軸座標、Y軸座標およびZ軸座標に関する3次元位置)および姿勢(向き)を示す対象物情報の導出要求である情報導出要求を受信すると、それに応じ、光学式検出装置110から受信した撮像画像に基づいて対象物情報を導出し、ロボット制御装置130に送信する。
The object
ロボット制御装置130は、対象物情報導出装置120に情報導出要求を発するとともに、対象物情報導出装置120が導出した対象物情報を受信すると、その対象物情報に基づき、ロボット140に、対象物114をピッキングさせるピッキング指令を発する。ここで、ピッキングとは、対象物114を把持(吸着)、移動、再配置する一連の処理を示し、その処理を遂行させるための指令の総称をピッキング指令という。
When the
ロボット140は、ロボット制御装置130から把持、移動、再配置等のピッキング指令を受信し、そのピッキング指令に基づいて、指令された対象物114を、ハンド142により把持(吸着)し、異なる位置まで移動して、整列等、再配置する。
The
このようなピッキングシステム100においては、不規則に載置された複数の対象物114を順次移動させ、所定の位置に並べて再配置させるといったピッキング処理を繰り返し行うことが多い。したがって、対象物情報の導出→対象物114の把持→対象物114の移動→対象物114の再配置といった一連の処理が繰り返し行われることとなる。
In such a picking system 100, in many cases, a picking process is repeatedly performed in which a plurality of irregularly placed
このようなピッキング処理の繰り返し動作においては、ピッキング処理が完了する前、すなわち、対象物114の再配置が実行されている間に、次の対象物情報の導出処理を並行して実行するのが望ましい。しかし、光学式検出装置110が対象物114を正しく検出しなければならないので、次の対象物情報の導出要求は、光学式検出装置110の検索範囲112からロボット140の部位が完全に出た後でなければ行うことができない。
In such a repetitive operation of the picking process, the next object information derivation process is executed in parallel before the picking process is completed, that is, while the rearrangement of the
また、光学式検出装置110の検索範囲112からロボット140が出るときは、既に、ロボット140がピッキング処理を行っている最中なので、ロボット140が動作しているときは他の要求を行わないというロボット140のシーケンス制御上の制約から、次のコマンドの送信が制限され、対象物情報導出装置120に次の情報導出要求を行うことができない。すると、ピッキング処理(対象物114の把持、移動、再配置)が完了するまで、情報導出要求を送信することができず、ピッキングの総合的な処理時間が長期化していた。このとき、仮に、対象物114の把持、移動、再配置がすべて独立したコマンドに応じて実行され、各コマンドの間に別途情報導出要求を実行することができたとしても、そのタイミングは、対象物114の移動と、対象物114の再配置の間となり、対象物114の移動処理が完了するのを待たなければならないことに変わりはない。
Also, when the
そこで、本実施形態では、ロボット制御装置130が、光学式検出装置110の検索範囲112からロボット140が出る前、すなわち、対象物114の移動処理を開始する前のタイミングで情報導出要求を行い、対象物情報導出装置120は、光学式検出装置110の検索範囲112からロボット140が出る時間を見計らって次の対象物情報を導出する。こうすることで、ロボット140のピッキング処理の制約に拘わらず、効率よく対象物情報を導出し、ピッキングに費やす処理時間の短縮化を図ることが可能となる。以下では、対象物情報導出装置120およびロボット制御装置130の具体的な構成を示し、その後、具体的な処理の流れ(ピッキング方法)を詳述する。
Therefore, in this embodiment, the
(対象物情報導出装置120)
図2は、対象物情報導出装置120の概略的な構成を示した機能ブロック図である。対象物情報導出装置120は、モデル保持部210と、データバッファ212と、通信部214と、中央制御部216とを含んで構成される。
(Object information deriving device 120)
FIG. 2 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the object
モデル保持部210は、ROM、不揮発性RAM、フラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)等で構成され、対象物114に対応する2次元モデルまたは3次元モデルを示すモデル情報を保持する。データバッファ212は、SRAM、DRAM等で構成され、光学式検出装置110から受信した撮像画像を保持する。通信部214は、専用回線、LAN(Local Area Network)、インターネット等の通信回線を介してロボット制御装置130との通信を確立し、ロボット制御装置130からの情報導出要求を受信し、その情報導出要求に応じて対象物情報を送信する。
The
中央制御部216は、中央処理装置(CPU)や信号処理装置(DSP:Digital Signal Processor)、プログラム等が格納されたROMやメモリ、ワークエリアとしてのRAM等を含む半導体集積回路により、対象物情報導出装置120全体を管理および制御する。また、本実施形態において、中央制御部216は、撮像画像取得部220、物体抽出部222、パターンマッチング部224、対象物情報生成部226、対象物情報送信部228としても機能する。
The
撮像画像取得部220は、光学式検出装置110に撮像画像の取得を要求するとともに、光学式検出装置110から受信した撮像画像をデータバッファ212に保持させる。物体抽出部222は、データバッファ212に保持された撮像画像から独立した1の物体を抽出する。パターンマッチング部224は、物体抽出部222が抽出した1の物体と、モデル保持部210で保持されたモデル情報とを、ICP(Iterative Closest Points)等のパターンマッチング手法を用いて比較し、1の物体を対象物114として特定する。対象物情報生成部226は、パターンマッチング部224のパターンマッチング結果に基づいて、対象物114の2次元位置または3次元位置、および、姿勢を特定し、対象物情報を生成する。対象物情報送信部228は、通信部214を通じて、対象物情報生成部226が生成した対象物情報をロボット制御装置130に送信する。
The captured
上述したように、本実施形態において、対象物情報導出装置120は、光学式検出装置110の検索範囲112からロボット140が出る時間を見計らって対象物情報を導出する。具体的に、撮像画像取得部220は、ロボット制御装置130から情報導出要求を受信すると、情報導出要求を受信してから待機時間の経過後に光学式検出装置110に対して撮像画像の取得を要求する。結果的に、対象物情報生成部226は、情報導出要求から待機時間の経過後に対象物情報を生成することになる。
As described above, in the present embodiment, the object
ここで、待機時間は、ロボット制御装置130が情報導出要求を発してから、光学式検出装置110における対象物114の検索範囲112にロボット140の部位が含まれなくなるまでの時間、またはそれ以上であればよい。ここでは、例えば、光学式検出装置110における対象物114の検索範囲112にロボット140の部位が含まれなくなるまでの時間を予測しておき、その時間を待機時間として予め設定しておく。
Here, the waiting time is the time from when the
このような待機時間を設けることで、ロボット140がピッキング処理、特に、対象物114の移動処理中であっても、対象物情報の導出を開始することができる。また、外部からも調達可能な既存の製品である光学式検出装置110、ロボット制御装置130、ロボット140では、その処理を改変するのは難しいが、対象物情報導出装置120は、独自に開発されたものであるため改変も容易であり、簡易な改修のみで、多大な効率効果を上げることが可能となる。
By providing such a waiting time, the derivation of the object information can be started even when the
また、光学式検出装置110における対象物114の検索範囲112にロボット140の部位が含まれなくなるまでの時間を予測して予め設定しておく代わりに、例えば、検索範囲112にロボット140の部位が含まれているか否か検出するエリアセンサ116をさらに備えてもよい。この場合、撮像画像取得部220は、ロボット制御装置130から情報導出要求を受信しても、すぐには、処理を進行させず、エリアセンサ116が検索範囲112からロボット140の部位が含まれなくなった旨の信号を受信した後に撮像画像の取得を要求する。この場合でも、結果的に、対象物情報生成部226は、情報導出要求から待機時間の経過後に対象物情報を生成することになる。
Further, instead of predicting and setting in advance the time until the part of the
(ロボット制御装置130)
図3は、ロボット制御装置130の概略的な構成を示した機能ブロック図である。ロボット制御装置130は、通信部240と、中央制御部242とを含んで構成される。
(Robot controller 130)
FIG. 3 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the
通信部240は、専用回線、LAN、インターネット等の通信回線を介して対象物情報導出装置120との通信を確立し、対象物情報導出装置120に情報導出要求を発する。中央制御部242は、中央処理装置(CPU)や信号処理装置(DSP)、プログラム等が格納されたROMやメモリ、ワークエリアとしてのRAM等を含む半導体集積回路により、ロボット制御装置130全体を管理および制御する。また、本実施形態において、中央制御部242は、対象物情報要求部250、対象物待機部252、対象物把持部254、対象物移動部256、対象物再配置部258としても機能する。
The
対象物情報要求部250は、通信部240を通じて、ロボット140がピッキングする対象物114を特定するため、対象物情報要求を行う。対象物待機部252は、対象物情報に従い、ロボット140のハンド142を対象物114近傍に位置させる。対象物把持部254は、対象物情報に従い、ハンド142を対象物114の姿勢に合わせ、ハンド142に対象物114を把持させる。対象物移動部256は、ロボット140に、対象物114を所定の位置まで移動させる。対象物再配置部258は、対象物114が所定の姿勢となるようにハンド142を制御し、把持を解除させて、対象物114を所定の位置に再配置させる。
The object information request unit 250 requests the object information through the
上述したように、本実施形態において、ロボット制御装置130は、光学式検出装置110の検索範囲112からロボット140が出る前、すなわち、対象物114の移動処理を開始する前のタイミングで情報導出要求を行う。具体的に、対象物情報要求部250は、対象物114の把持処理が完了して、対象物114の移動処理を開始する前のタイミングで、対象物情報導出装置120に新たな対象物114に対する情報導出要求を発する。そして、上記撮像画像取得部220が、情報導出要求を受信してから待機時間の経過後に撮像画像の取得を要求するので、結果的に、対象物114の検索範囲112にロボット140の部位が含まれなくなった直後の対象物情報を取得することが可能となる。
As described above, in this embodiment, the
こうして、ロボット制御装置130は、対象物114の移動処理が完了するのを待つことなく、効率的に対象物情報を取得することができ、ピッキングに費やす処理時間の短縮化を図ることが可能となる。また、ロボット制御装置130における改変は、ユーザが容易に変更を可能とするコマンドの順番の変更のみなので、簡易な改変のみで、多大な効率効果を上げることが可能となる。
In this way, the
(ピッキング方法)
続いて、ピッキングシステム100を用いたピッキング方法を説明する。
(Picking method)
Next, a picking method using the picking system 100 will be described.
図4は、ピッキング方法の処理の流れを示したフローチャートである。ロボット制御装置130の対象物情報要求部250は、コマンドとして、対象物情報の取得要求を送信する(S300)。そして、対象物情報導出装置120の対象物情報送信部228は、ロボット制御装置130から対象物情報の取得要求の受信に応じて(S302におけるYES)、対象物情報をロボット制御装置130に送信する(S304)。
FIG. 4 is a flowchart showing a processing flow of the picking method. The object information request unit 250 of the
対象物情報を受信すると(S306におけるYES)、ロボット制御装置130の対象物待機部252は、対象物情報に従い、ロボット140のハンド142を対象物114近傍に位置させる(S308)。続いて、対象物把持部254は、対象物情報に従い、ハンド142を対象物114の姿勢に合わせ、ハンド142に対象物114を把持させる(S310)。
When the object information is received (YES in S306), the
次に、ロボット制御装置130の対象物情報要求部250は、コマンドとして、情報導出要求を送信する(S312)。そして、対象物情報導出装置120の撮像画像取得部220は、ロボット制御装置130からの情報導出要求の受信に応じて(S314におけるYES)、受信確認応答をロボット制御装置130に送信する(S316)。
Next, the object information request unit 250 of the
受信確認応答を受信すると(S318におけるYES)、ロボット制御装置130の対象物移動部256は、ロボット140に、対象物114を所定の位置まで移動させる(S320)。このとき、対象物情報導出装置120の撮像画像取得部220は、情報導出要求を受信してから待機時間が経過したか否か判定し(S322)、待機時間が経過すると(S322におけるYES)、撮像画像の取得を要求する(S324)。
When the reception confirmation response is received (YES in S318), the
そして、ロボット制御装置130の対象物再配置部258は、対象物114が所定の姿勢となるようにハンド142を制御し、把持を解除させて、対象物114を所定の位置に再配置させる(S326)。このとき、対象物情報導出装置120の対象物情報生成部226は、対象物情報を生成している(S328)。
Then, the object rearrangement unit 258 of the
ここでは、ロボット制御装置130が、対象物114の移動処理が開始される前の段階、すなわち、まだ、対象物114の検索範囲112にロボット140の部位が含まれている段階で、対象物情報導出装置120に新たな対象物に対する情報導出要求を発する。そして、対象物情報導出装置120が、情報導出要求から待機時間の経過後に対象物情報を生成し、ロボット制御装置130は、導出された対象物情報に基づいて対象物114をピッキングさせている。
Here, in the stage before the movement processing of the
したがって、対象物114の検索範囲112にロボット140の部位が含まれなくなった直後に対象物情報を取得することができるので、効率よく対象物情報を導出し、ピッキングに費やす処理時間の短縮化を図ることが可能となる。
Accordingly, since the object information can be acquired immediately after the part of the
ここでは、対象物把持部254がハンド142に対象物114を把持させた後に情報導出要求を行っているが、情報導出要求を発するタイミングはかかる場合に限られず、対象物待機部252がハンド142を対象物114近傍に位置させた後でもよい。
Here, the
(第2の実施形態:ピッキングシステム400)
第1の実施形態では、対象物情報導出装置120内で待機時間分の遅延を実現した。第2の実施形態では、ロボット制御装置130と対象物情報導出装置120との間に中継装置を設け、中継装置に待機時間分の遅延機能を担わせる。
(Second Embodiment: Picking System 400)
In the first embodiment, a delay corresponding to the standby time is realized in the object
図5は、ピッキングシステム400の概略的な接続関係を示した説明図である。ピッキングシステム400は、光学式検出装置110と、対象物情報導出装置120と、ロボット制御装置130と、ロボット140と、中継装置410とを含んで構成される。第1の実施形態における構成要素として既に述べた光学式検出装置110と、対象物情報導出装置120と、ロボット制御装置130と、ロボット140とは、実質的に機能が同一なので重複説明を省略し、ここでは、構成が相違する中継装置410を主に説明する。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a schematic connection relationship of the picking system 400. The picking system 400 includes an
(中継装置410)
図6は、中継装置410の概略的な構成を示した機能ブロック図である。中継装置410は、通信中継部412と、コマンド判定部414と、タイマ416とを含んで構成される。ここでは、中継装置410、通信中継部412、および、コマンド判定部414は、PGA(Programmable Gate Array)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)、または、個別のハードウェアで構成する。
(Relay device 410)
FIG. 6 is a functional block diagram illustrating a schematic configuration of the
通信中継部412は、ロボット制御装置130および対象物情報導出装置120のいずれとも通信可能に接続され、通常、一方からのコマンドや応答を、何らの加工を行わず他方に送信する。コマンド判定部414は、ロボット制御装置130から発せられたコマンドが情報導出要求であるか否か判定する。タイマ416は、コマンドが情報導出要求であれば、情報導出要求から待機時間を計る。
The
上述したように、通信中継部412は、通常、ロボット制御装置130と対象物情報導出装置120との間で、単に通信を中継するが、コマンド判定部414が、ロボット制御装置130から発せられたコマンドが情報導出要求であると判定すれば、その時点では情報導出要求を対象物情報導出装置120に送信せず、待機時間の経過後に送信する。
As described above, the
(ピッキング方法)
続いて、ピッキングシステム400を用いたピッキング方法を説明する。
(Picking method)
Next, a picking method using the picking system 400 will be described.
図7は、ピッキング方法の処理の流れを示したフローチャートである。ここでは、第1の実施形態で既に説明した処理については重複説明を省略し、異なる処理のみに言及する。 FIG. 7 is a flowchart showing a processing flow of the picking method. Here, the description already given in the first embodiment is omitted, and only different processes are referred to.
ロボット制御装置130の対象物情報要求部250が、コマンドとして、情報導出要求を送信すると(S312)、中継装置410のコマンド判定部414は、そのコマンドが情報導出要求であるか否か判定する(S450)。コマンドが情報導出要求であれば(S450におけるYES)、通信中継部412は、ダミーの受信確認応答をロボット制御装置130に送信する(S452)。
When the object information request unit 250 of the
そして中継装置410のタイマ416は、情報導出要求を受信してから待機時間が経過したか否か判定し(S454)、待機時間が経過すると(S454におけるYES)、対象物情報導出装置120に情報導出要求を行う(S456)。対象物情報導出装置120は、かかる情報導出要求に対して受信確認応答を行うが(S316)、ダミーの受信確認応答と重複送信になってしまうので、中継装置410の通信中継部412は、受信確認応答を受信し(S458におけるYES)、ロボット制御装置130には送信しない。
Then, the
こうして、第1の実施形態同様、対象物114の検索範囲112にロボット140の部位が含まれなくなった直後に対象物情報を取得することができるので、効率よく対象物情報を導出し、ピッキングに費やす処理時間の短縮化を図ることが可能となる。また、ここでは、対象物情報導出装置120の改変も要さないので、既存の対象物情報導出装置120をそのまま利用することもできる。
Thus, as in the first embodiment, the object information can be acquired immediately after the part of the
以上、説明したピッキングシステム100、400によれば、ロボット140のピッキング処理の制約に拘わらず、効率よく対象物情報を導出し、ピッキングに費やす処理時間の短縮化を図ることが可能となる。
As described above, according to the picking systems 100 and 400 described above, it is possible to efficiently derive the object information and reduce the processing time spent for picking regardless of the restriction of the picking process of the
また、コンピュータによって対象物情報導出装置120として機能するプログラムや、当該プログラムを記憶した記憶媒体も提供される。さらに、当該プログラムは、記憶媒体から読み取られてコンピュータに取り込まれてもよいし、通信ネットワークを介して伝送されてコンピュータに取り込まれてもよい。
In addition, a program that functions as the object
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Is done.
なお、本明細書のピッキング方法における各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。 Note that each step in the picking method of the present specification does not necessarily have to be processed in time series in the order described as a flowchart, and may include processing in parallel or by a subroutine.
本発明は、任意の対象物を異なる位置に移動するピッキングシステム、対象物情報導出装置、および、ピッキング方法に利用することができる。 The present invention can be used for a picking system, an object information deriving device, and a picking method for moving an arbitrary object to different positions.
100、400 …ピッキングシステム
110 …光学式検出装置
112 …検索範囲
114 …対象物
120 …対象物情報導出装置
130 …ロボット制御装置
140 …ロボット
220 …撮像画像取得部
226 …対象物情報生成部
228 …対象物情報送信部
250 …対象物情報要求部
410 …中継装置
412 …通信中継部
414 …コマンド判定部
416 …タイマ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100, 400 ... Picking
Claims (7)
検出された前記対象物の位置および姿勢を示す対象物情報を導出する対象物情報導出装置と、
対象物情報を導出させる情報導出要求を発するとともに、導出された前記対象物情報に基づいて前記対象物をピッキングさせるピッキング指令を発するロボット制御装置と、
前記ピッキング指令に基づいて前記対象物をピッキングするロボットと、
を備えたピッキングシステムであって、
前記ロボット制御装置は、前記ロボットが前記対象物のピッキングを完了する前に、前記対象物情報導出装置に新たな対象物に対する前記情報導出要求を発する対象物情報要求部を備え、
前記対象物情報導出装置は、前記情報導出要求から待機時間の経過後に対象物情報を生成する対象物情報生成部を備えることを特徴とするピッキングシステム。 An optical detection device for detecting an object within an arbitrary search range;
An object information deriving device for deriving object information indicating the position and orientation of the detected object;
A robot control device that issues an information derivation request for deriving the object information and issues a picking command for picking the object based on the derived object information;
A robot for picking the object based on the picking command;
A picking system comprising:
The robot control device includes an object information requesting unit that issues the information derivation request for a new object to the object information deriving device before the robot completes the picking of the object.
The object information deriving device includes an object information generating unit that generates object information after a waiting time elapses from the information deriving request.
検出された前記対象物の位置および姿勢を示す対象物情報を導出する対象物情報導出装置と、
対象物情報を導出させる情報導出要求を発するとともに、導出された前記対象物情報に基づいて前記対象物をピッキングさせるピッキング指令を発するロボット制御装置と、
前記ピッキング指令に基づいて前記対象物をピッキングするロボットと、
前記対象物情報導出装置と前記ロボット制御装置との通信を中継する中継装置と、
を備えたピッキングシステムであって、
前記ロボット制御装置は、前記ロボットが前記対象物のピッキングを完了する前に、前記中継装置を通じて前記対象物情報導出装置に新たな対象物に対する前記情報導出要求を発する対象物情報要求部を備え、
前記中継装置は、前記ロボット制御装置から発せられたコマンドが情報導出要求であるか否か判定するコマンド判定部と、該コマンドが情報導出要求であれば、該情報導出要求から待機時間を計るタイマと、該待機時間の経過後に前記情報導出要求を前記対象物情報導出装置に送信する通信中継部と、を備えることを特徴とするピッキングシステム。 An optical detection device for detecting an object within an arbitrary search range;
An object information deriving device for deriving object information indicating the position and orientation of the detected object;
A robot control device that issues an information derivation request for deriving the object information and issues a picking command for picking the object based on the derived object information;
A robot for picking the object based on the picking command;
A relay device that relays communication between the object information deriving device and the robot control device;
A picking system comprising:
The robot control device includes an object information requesting unit that issues the information derivation request for a new object to the object information deriving device through the relay device before the robot completes the picking of the object.
The relay device includes a command determination unit that determines whether a command issued from the robot control device is an information derivation request, and a timer that measures a waiting time from the information derivation request if the command is an information derivation request And a communication relay unit that transmits the information derivation request to the object information derivation device after the standby time has elapsed.
外部から対象物情報の導出要求である情報導出要求を受信すると、該情報導出要求から待機時間の経過後に、前記光学式検出装置に撮像画像の取得を要求するとともに、該光学式検出装置から受信した撮像画像をデータバッファに格納する撮像画像取得部と、
前記撮像画像に基づいて対象物情報を生成する対象物情報生成部と、
生成された前記対象物情報を外部に送信する対象物情報送信部と、
を備えることを特徴とする対象物情報導出装置。 An object information deriving device that is connected to an optical detection device that detects an object within an arbitrary search range and derives object information indicating the detected position and orientation of the object,
When an information derivation request that is a derivation request for object information is received from the outside, after the waiting time has elapsed from the information derivation request, the optical detection device is requested to acquire a captured image and received from the optical detection device. A captured image acquisition unit for storing the captured image in a data buffer;
An object information generating unit that generates object information based on the captured image;
An object information transmitting unit for transmitting the generated object information to the outside;
An object information deriving device comprising:
前記ロボット制御装置が、前記ロボットが前記対象物のピッキングを完了する前に、前記対象物情報導出装置に新たな対象物に対する対象情報を導出させる情報導出要求を発し、
前記対象物情報導出装置が、前記情報導出要求から待機時間の経過後に対象物情報を生成し、
前記ロボット制御装置が、導出された前記対象物情報に基づいて前記対象物をピッキングさせるピッキング指令を前記ロボットに発することを特徴とするピッキング方法。 Optical detection device for detecting an object within an arbitrary search range, object information deriving device for deriving object information indicating the position and orientation of the detected object, and communication with the object information deriving device A picking method for causing the robot to pick the object using a picking system including a robot control device and a robot,
The robot control device issues an information derivation request for causing the target information deriving device to derive target information for a new target before the robot completes the picking of the target,
The object information deriving device generates object information after elapse of a waiting time from the information deriving request,
The picking method, wherein the robot control device issues a picking command for picking the object based on the derived object information.
前記ロボット制御装置が、前記ロボットが前記対象物のピッキングを完了する前に、前記中継装置を通じて前記対象物情報導出装置に新たな対象物に対する対象物情報を導出させる情報導出要求を発し、
前記中継装置が、前記情報導出要求を待機時間分遅延させて前記対象物情報導出装置に送信し、
前記対象物情報導出装置が、前記情報導出要求に応じて対象物情報を生成し、
前記ロボット制御装置が、導出された前記対象物情報に基づいて前記対象物をピッキングさせるピッキング指令を前記ロボットに発することを特徴とするピッキング方法。 Optical detection device for detecting an object within an arbitrary search range, object information deriving device for deriving object information indicating the position and orientation of the detected object, and communication with the object information deriving device A picking method for causing the robot to pick the object using a picking system comprising a possible robot control device, a robot, and a relay device that relays communication between the object information deriving device and the robot control device There,
Before the robot completes the picking of the object, the robot control device issues an information derivation request that causes the object information derivation device to derive object information for the new object through the relay device;
The relay device transmits the information derivation request to the target information derivation device by delaying the information derivation request by a waiting time;
The object information deriving device generates object information in response to the information deriving request,
The picking method, wherein the robot control device issues a picking command for picking the object based on the derived object information.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012220900A JP2014073883A (en) | 2012-10-03 | 2012-10-03 | Picking system, object information derivation device, and picking method |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2023024559A (en) * | 2018-02-26 | 2023-02-16 | 株式会社東芝 | Controlling device |
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2012
- 2012-10-03 JP JP2012220900A patent/JP2014073883A/en active Pending
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