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JP6734728B2 - Robot system and picking method - Google Patents

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JP6734728B2
JP6734728B2 JP2016155026A JP2016155026A JP6734728B2 JP 6734728 B2 JP6734728 B2 JP 6734728B2 JP 2016155026 A JP2016155026 A JP 2016155026A JP 2016155026 A JP2016155026 A JP 2016155026A JP 6734728 B2 JP6734728 B2 JP 6734728B2
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Description

本発明は、格納手段(棚、容器など)から物品を出し入れするロボットシステムに関する。 The present invention relates to a robot system for loading and unloading articles from storage means (shelf, container, etc.).

近年、多様化する消費者ニーズに柔軟に対応するため、通信販売倉庫のような多品目を取り扱う倉庫や多品種少量生産工場のような多品目を取り扱う工場が増加傾向にある。このような倉庫や工場におけるピッキング作業は、注文された商品又は製品の生産に必要な部品を棚や容器から取り出す作業である。従来、ピッキング作業は人手で行われていたが、労働力の不足や生産性向上の点から、ロボットによるピッキング作業が必要となっている。 In recent years, in order to flexibly respond to diversifying consumer needs, there are increasing numbers of warehouses that handle many items such as mail-order warehouses and factories that handle many items such as a high-mix low-volume production factory. The picking operation in such a warehouse or factory is an operation for taking out an ordered product or a component necessary for producing a product from a shelf or a container. Conventionally, the picking work has been performed manually, but from the viewpoint of labor shortage and productivity improvement, the picking work by a robot is required.

本技術分野の背景技術として、以下の先行技術がある。特許文献1(特開2015−215651号公報)には、アームを搭載したロボットであって、棚の位置まで移動し、商品を取り出すロボットが開示されている。また、特許文献2(特表2015−535787号公報)には、搬送車が棚を人の作業エリアまで搬送するシステムが開示されている。 The background arts in this technical field include the following prior arts. Patent Document 1 (JP-A-2015-215651) discloses a robot equipped with an arm that moves to a shelf position and takes out a product. Further, Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-535787) discloses a system in which a carrier transports a shelf to a work area of a person.

特開2015−215651号公報JP, 2005-215651, A 特表2015−535787号公報Japanese Patent Publication No. 2015-535787

特許文献1に示すロボットは、該当の物品が格納されている棚の前まで移動し、到達地点において物品を把持するようにアームを動作させるが、このような手順では、高範囲まで届くリーチが長いアームを装着する必要があり、リーチが長いアームを棚や他の障害物に接触させないように動作させるために、多くの関節自由度が必要となり、システムが高価になる。 The robot described in Patent Document 1 moves to the front of the shelf in which the relevant article is stored and operates the arm so as to grip the article at the arrival point. However, in such a procedure, reach reaching a high range is achieved. Long arms must be installed, and the reach requires a lot of articulation to move the long arms out of contact with shelves and other obstacles, making the system expensive.

また、特許文献2に示すシステムでは、棚を巡回する人の動作は自動化されるものの、棚から商品を取り出す作業は人手を必要とする。 Further, in the system described in Patent Document 2, the movement of a person who goes around the shelf is automated, but the work of taking out the product from the shelf requires manpower.

本発明では、リーチが短く関節自由度が少ないアームを有するロボットでも、障害物に接触せずに格納手段の物品を出し入れ可能なロボットシステムを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a robot system that allows a robot having an arm with a short reach and a small degree of freedom of joints to move an article in a storage means in and out without contacting an obstacle.

本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、ロボットシステムであって、格納手段から物品を取り出すロボットと、前記ロボットの外部又は内部に設けられ、前記ロボットを制御するための処理を実行する演算部とを備え、前記ロボットは、前記物品を保持可能なグリッパと、前記グリッパの位置姿勢を変更可能なアームと、当該ロボットの位置姿勢を変更可能な走行部とを有し、前記演算部は、前記格納手段の形状と、前記ロボットの形状と、取り出される対象物品の形状と、前記格納手段内の前記対象物品の位置姿勢とに基づいて、前記ロボットが前記格納手段に近づいた状態である前記ロボットの第1の停止位置姿勢及び前記アームの第1の目標関節角度を算出し、前記第1の前記停止位置姿勢及び前記第1の前記目標関節角度を実現するために、前記アームの関節角度を前記第1の目標関節角度とした状態で、前記ロボットが障害物と干渉せずに現在の位置姿勢から前記第1の停止位置姿勢へ移動する経路を算出し、前記ロボットは、前記第1の停止位置姿勢へ移動し、前記アームの関節角度を前記第1の目標関節角度へ変更し、前記格納手段から前記対象物品を取り出すことを特徴とする。 A typical example of the invention disclosed in the present application is as follows. That is, the robot system includes a robot that takes out an article from a storage unit, and a computing unit that is provided outside or inside the robot and that executes a process for controlling the robot. A gripper capable of holding the gripper, an arm capable of changing the position and orientation of the gripper, and a traveling unit capable of changing the position and orientation of the robot, and the arithmetic unit includes the shape of the storing means and the robot. Based on the shape, the shape of the target article to be taken out, and the position and orientation of the target article in the storage means, the first stop position and orientation of the robot in the state where the robot is close to the storage means, and the In order to calculate a first target joint angle of the arm and realize the first stop position/posture and the first target joint angle, the joint angle of the arm is set to the first target joint angle. In this state, a path for the robot to move from the current position/posture to the first stop position/posture without interfering with an obstacle is calculated, and the robot moves to the first stop position/posture, Is changed to the first target joint angle, and the target article is taken out from the storing means.

本発明の一態様によれば、障害物に接触せずに格納手段の物品を出し入れできる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。 According to one aspect of the present invention, articles in the storage means can be taken in and out without contacting the obstacle. Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.

実施例1のロボットシステムの構成を示す図である。1 is a diagram showing the configuration of a robot system of Example 1. FIG. 格納棚内の物品をピッキングする実施例1のロボットシステムを示す図である。It is a figure which shows the robot system of Example 1 which picks the article in a storage shelf. 容器内の物品をピッキングする実施例1のロボットシステムを示す図である。It is a figure which shows the robot system of Example 1 which picks the article in a container. 実施例1のロボットの動作を制御する処理のフローチャートである。5 is a flowchart of a process of controlling the operation of the robot of the first embodiment. 実施例1のロボットの停止位置姿勢を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a stop position/attitude of the robot according to the first exemplary embodiment. 実施例2のロボットシステムの構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a robot system of Example 2. 実施例2のロボットの停止位置姿勢を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a stop position/attitude of a robot of the second embodiment. 実施例2のロボットが物品を保持するまでの動作を制御する処理のフローチャートである。9 is a flowchart of a process of controlling an operation until the robot of Example 2 holds an article. 実施例2のロボットが物品を保持するまでの動作を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an operation until the robot of Example 2 holds an article. 実施例2のロボットが干渉回避移動軌跡に従って走行する動作を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an operation of the robot of Example 2 traveling along an interference avoidance movement trajectory. 実施例2のロボットが物品を保持した後の動作を制御する処理のフローチャートである。9 is a flowchart of a process of controlling an operation after the robot of Example 2 holds an article. 実施例2のロボットが物品を保持した後の動作を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an operation after the robot of Example 2 holds an article. 実施例3のロボットシステムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the robot system of Example 3. 格納棚内の物品をピッキングする実施例3のロボットシステムを示す図である。It is a figure which shows the robot system of Example 3 which picks the article in a storage shelf. 容器内の物品をピッキングする実施例3のロボットシステムを示す図である。It is a figure which shows the robot system of Example 3 which picks the article in a container. 実施例3のロボットの動作を制御する処理のフローチャートである。9 is a flowchart of a process of controlling the operation of the robot according to the third exemplary embodiment. 実施例3の格納棚の停止位置姿勢を示す図である。It is a figure which shows the stop position posture of the storage shelf of Example 3. 実施例4のロボットシステムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the robot system of Example 4. 実施例4の格納棚の停止位置姿勢を示す図である。It is a figure which shows the stop position posture of the storage shelf of Example 4. 実施例4のロボットが物品を保持するまでの動作を制御する処理のフローチャートである。9 is a flowchart of a process of controlling an operation until the robot of Example 4 holds an article. 実施例4のロボットが物品を保持するまでの動作を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an operation until the robot of Example 4 holds an article. 実施例4のロボットが干渉回避移動軌跡に従って走行する動作を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an operation of the robot of Example 4 traveling along an interference avoidance movement trajectory. 実施例4のロボットが物品を保持した後の動作を制御する処理のフローチャートである。9 is a flowchart of a process of controlling an operation after the robot of Example 4 holds an article. 実施例4のロボットが物品を保持した後の動作を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing an operation after the robot of Example 4 holds an article.

<実施例1>
図1は、実施例1のロボットシステムの構成を示す図である。
<Example 1>
FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of the robot system according to the first embodiment.

実施例1のロボットシステムは、ロボット10aと、全体管理装置200とで構成される。 The robot system according to the first embodiment includes a robot 10a and an overall management device 200.

ロボット10aは、先端にグリッパ11を有するアーム12と、グリッパ11が保持する物品を認識する物品計測センサ18aとを有する。また、ロボット10aのベース部には、走行部13aと、周囲環境計測センサ17aと、演算部14と、吸引力発生部15と、電力供給部16とが設けられる。 The robot 10a has an arm 12 having a gripper 11 at its tip and an article measurement sensor 18a for recognizing an article held by the gripper 11. In addition, a traveling unit 13a, a surrounding environment measurement sensor 17a, a calculation unit 14, a suction force generation unit 15, and a power supply unit 16 are provided at the base portion of the robot 10a.

アーム12は、ベース部上に起立する柱から横方向に延伸し、先端に設けられたグリッパ11で物品を保持する。また、アーム12は、複数の関節を有し、該関節においてアーム12を屈曲させ、アーム12を縮退及び延伸し、グリッパ11の位置を移動する。本実施例のアーム12は、3箇所の関節でグリッパ11を前後及び上下に移動させ、グリッパ11の向きを変えることができるが、より複雑な動きができるアーム(例えば、6軸アーム、横方向に移動可能な水平多関節アーム)でもよい。 The arm 12 extends laterally from a column standing on the base portion, and holds the article by a gripper 11 provided at the tip. Further, the arm 12 has a plurality of joints, the arm 12 is bent at the joints, the arm 12 is retracted and extended, and the position of the gripper 11 is moved. The arm 12 of the present embodiment can change the direction of the gripper 11 by moving the gripper 11 back and forth and up and down with three joints, but an arm capable of more complicated movement (for example, a 6-axis arm, a lateral direction). It may be a horizontal articulated arm that can be moved to.

グリッパ11は、アーム12の先端に設けられ、物品に密着して吸着することによって、アーム12が物品を保持する。グリッパ11は、吸着式グリッパではなく、複数の指を有する多指ハンドグリッパ、2爪単関節グリッパ、2爪平行グリッパなど様々な方式のグリッパを採用できる。 The gripper 11 is provided at the tip of the arm 12, and the arm 12 holds the article by closely adhering to the article and adsorbing the article. The gripper 11 may be a gripper of various types such as a multi-fingered hand gripper having a plurality of fingers, a 2-jaw single-joint gripper, a 2-jaw parallel gripper, instead of a suction gripper.

物品計測センサ18aは、アーム12の先端に設けられ、グリッパ11が保持する物品を認識するための距離画像カメラで構成される。物品計測センサ18aは、物品を撮影するグレー又はカラーのカメラ(撮像素子)や赤外線カメラなどでもよく、距離画像カメラとカメラとの組合せでもよい。本実施例では、物品計測センサ18aは、ロボット10aの一構成であるが、ロボット10aと別に構成してもよい。例えば、物品計測センサ18aを、格納棚100aに設けたり、格納棚100aが設置される倉庫内の複数箇所に固定的に設けてもよい。 The article measurement sensor 18a is provided at the tip of the arm 12 and is composed of a distance image camera for recognizing the article held by the gripper 11. The article measurement sensor 18a may be a gray or color camera (imaging device) for photographing an article, an infrared camera, or the like, or may be a combination of a range image camera and a camera. In the present embodiment, the article measurement sensor 18a has one configuration of the robot 10a, but may be configured separately from the robot 10a. For example, the article measurement sensor 18a may be provided on the storage shelf 100a or may be fixedly provided at a plurality of locations in the warehouse where the storage shelf 100a is installed.

ロボット10aのベース部に設けられる走行部13aは、回転するタイヤと、該タイヤを回転駆動するモータとで構成される。タイヤは対向して二つ設けられ、各タイヤの回転方向や回転数を制御することによって、ロボット10aが走行し、方向を転換し、その場で回転できる。ロボット10aのベース部の下部には、図示を省略する補助輪が設けられてもよい。 The running portion 13a provided on the base portion of the robot 10a includes a rotating tire and a motor that rotationally drives the tire. Two tires are provided so as to face each other, and by controlling the rotation direction and the number of rotations of each tire, the robot 10a can run, change its direction, and rotate on the spot. An auxiliary wheel (not shown) may be provided below the base portion of the robot 10a.

周囲環境計測センサ17aは、レーザ光照射部とレーザ光受光部とを有する二次元又は三次元のレーザスキャナで構成され、周囲にレーザ光を照射し、反射光を測定する。周囲環境計測センサ17aが測定したレーザ反射光によって、周囲の障害物(壁、格納棚など)までの距離を算出でき、該算出された距離を連結して周囲の障害物の位置及び大きさを算出できる。 The ambient environment measurement sensor 17a is configured by a two-dimensional or three-dimensional laser scanner having a laser light irradiation unit and a laser light reception unit, irradiates the surroundings with laser light, and measures reflected light. With the laser reflected light measured by the ambient environment measurement sensor 17a, the distance to surrounding obstacles (walls, storage shelves, etc.) can be calculated, and the calculated distances are connected to determine the position and size of the surrounding obstacles. Can be calculated.

演算部14は、プロセッサ(CPU)、メモリ、補助記憶装置及び通信インターフェースを有する計算機によって構成される。本実施例では、演算部14は、ロボット10aの一構成であるが、ロボット10aと別に設け、ロボット10aと通信可能に構成してもよい。 The arithmetic unit 14 is composed of a computer having a processor (CPU), a memory, an auxiliary storage device, and a communication interface. In the present embodiment, the calculation unit 14 has one configuration of the robot 10a, but it may be provided separately from the robot 10a and configured to be communicable with the robot 10a.

CPUは、メモリに格納されたプログラムを実行する。メモリは、不揮発性の記憶デバイスであるROM及び揮発性の記憶デバイスであるRAMを含む。ROMは、不変のプログラム(例えば、BIOS)などを格納する。RAMは、DRAM(Dynamic Random Access Memory)のような高速かつ揮発性の記憶デバイスであり、CPUが実行するプログラム及びプログラムの実行時に使用されるデータを一時的に格納する。 The CPU executes the program stored in the memory. The memory includes a ROM which is a non-volatile storage device and a RAM which is a volatile storage device. The ROM stores an immutable program (for example, BIOS) and the like. The RAM is a high-speed and volatile storage device such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory), and temporarily stores a program executed by the CPU and data used when the program is executed.

補助記憶装置は、例えば、磁気記憶装置(HDD)、フラッシュメモリ(SSD)等の大容量かつ不揮発性の記憶装置によって構成され、CPUが実行するプログラム及びプログラムの実行時に使用されるデータを格納する。すなわち、プログラムは、補助記憶装置から読み出されて、メモリにロードされて、CPUによって実行される。また、補助記憶装置は、格納棚100の形状データ、ロボット10の形状や機構(動作範囲)のデータ、物品101の形状や大きさ、位置姿勢のデータ、物品101を保持する際の物品101に対するグリッパ11の相対位置姿勢のデータ、ロボット10や格納棚100の位置姿勢のデータ、倉庫の形状や通路のデータを格納する。 The auxiliary storage device is composed of, for example, a large-capacity and non-volatile storage device such as a magnetic storage device (HDD) or a flash memory (SSD), and stores a program executed by the CPU and data used when the program is executed. .. That is, the program is read from the auxiliary storage device, loaded into the memory, and executed by the CPU. Further, the auxiliary storage device stores the shape data of the storage shelf 100, the shape and mechanism (movement range) data of the robot 10, the shape and size of the article 101, the position and orientation data, and the article 101 when holding the article 101. The data of the relative position and orientation of the gripper 11, the data of the position and orientation of the robot 10 and the storage shelf 100, and the data of the shape and passage of the warehouse are stored.

通信インターフェースは、所定のプロトコルに従って、他の装置(例えば、全体管理装置200)との通信を制御するネットワークインターフェース装置である。 The communication interface is a network interface device that controls communication with another device (for example, the overall management device 200) according to a predetermined protocol.

CPUが実行するプログラムは、リムーバブルメディア(フラッシュメモリ、CD−ROMなど)又はネットワークを介して演算部14に提供され、非一時的記憶媒体である不揮発性の補助記憶装置に格納される。このため、演算部14は、リムーバブルメディアからデータを読み込むインターフェース(例えば、USBポート)を有するとよい。なお、演算部14において、プログラムによって実装される機能ブロックの全部又は一部は、物理的な集積回路(例えば、Field-Programmable Gate Array)等によって構成されてもよい。 The program executed by the CPU is provided to the arithmetic unit 14 via a removable medium (flash memory, CD-ROM, etc.) or a network, and is stored in a nonvolatile auxiliary storage device which is a non-temporary storage medium. Therefore, the calculation unit 14 may have an interface (for example, a USB port) that reads data from the removable medium. Note that all or some of the functional blocks implemented by the program in the arithmetic unit 14 may be configured by a physical integrated circuit (for example, Field-Programmable Gate Array) or the like.

吸引力発生部15は、コンプレッサ(又は、ポンプ)で構成され、圧縮空気(又は、低圧空気)を生成して、グリッパ11に供給することによって、グリッパ11の吸引力や把持力を生成する。 The suction force generation unit 15 includes a compressor (or a pump), generates compressed air (or low pressure air), and supplies the compressed air (or low pressure air) to the gripper 11, thereby generating the suction force and the gripping force of the gripper 11.

電力供給部16は、電池であり、走行部13a、演算部14、周囲環境計測センサ17a、物品計測センサ18aなどのロボット10aの各部に電力を供給する。 The power supply unit 16 is a battery and supplies power to each unit of the robot 10a such as the traveling unit 13a, the calculation unit 14, the ambient environment measurement sensor 17a, and the article measurement sensor 18a.

全体管理装置200は、プロセッサ(CPU)、メモリ、補助記憶装置及び通信インターフェースを有する計算機によって構成される。全体管理装置200とロボット10aとは無線通信によって接続される。 The overall management apparatus 200 is composed of a computer having a processor (CPU), a memory, an auxiliary storage device, and a communication interface. The overall management apparatus 200 and the robot 10a are connected by wireless communication.

CPUは、メモリに格納されたプログラムを実行する。メモリは、不揮発性の記憶デバイスであるROM及び揮発性の記憶デバイスであるRAMを含む。ROMは、不変のプログラム(例えば、BIOS)などを格納する。RAMは、DRAM(Dynamic Random Access Memory)のような高速かつ揮発性の記憶デバイスであり、CPUが実行するプログラム及びプログラムの実行時に使用されるデータを一時的に格納する。 The CPU executes the program stored in the memory. The memory includes a ROM which is a non-volatile storage device and a RAM which is a volatile storage device. The ROM stores an immutable program (for example, BIOS) and the like. The RAM is a high-speed and volatile storage device such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory), and temporarily stores a program executed by the CPU and data used when the program is executed.

補助記憶装置は、例えば、磁気記憶装置(HDD)、フラッシュメモリ(SSD)等の大容量かつ不揮発性の記憶装置によって構成され、CPUが実行するプログラム及びプログラムの実行時に使用されるデータを格納する。すなわち、プログラムは、補助記憶装置から読み出されて、メモリにロードされて、CPUによって実行される。また、補助記憶装置は、格納棚100の形状データ、ロボット10の形状や機構(動作範囲)のデータ、物品101の形状や大きさ、位置姿勢のデータ、物品101を保持する際の物品101に対するグリッパ11の相対位置姿勢のデータ、ロボット10や格納棚100の位置姿勢のデータ、倉庫の形状や通路のデータを格納してもよい。 The auxiliary storage device is composed of, for example, a large-capacity and non-volatile storage device such as a magnetic storage device (HDD) or a flash memory (SSD), and stores a program executed by the CPU and data used when the program is executed. .. That is, the program is read from the auxiliary storage device, loaded into the memory, and executed by the CPU. Further, the auxiliary storage device stores the shape data of the storage shelf 100, the shape and mechanism (movement range) data of the robot 10, the shape and size of the article 101, the position and orientation data, and the article 101 when holding the article 101. Data of the relative position and orientation of the gripper 11, data of the position and orientation of the robot 10 and the storage rack 100, and data of the shape and passage of the warehouse may be stored.

CPUが実行するプログラムは、リムーバブルメディア(CD−ROM、フラッシュメモリなど)又はネットワークを介して全体管理装置200に提供され、非一時的記憶媒体である不揮発性の補助記憶装置に格納される。このため、全体管理装置200は、リムーバブルメディアからデータを読み込むインターフェースを有するとよい。 The program executed by the CPU is provided to the overall management apparatus 200 via a removable medium (CD-ROM, flash memory, etc.) or a network, and is stored in a non-volatile auxiliary storage device which is a non-temporary storage medium. Therefore, the general management device 200 may have an interface for reading data from the removable medium.

全体管理装置200は、物理的に一つの計算機上で、又は、論理的又は物理的に構成された複数の計算機上で構成される計算機システムであり、同一の計算機上で別個のスレッドで動作してもよく、複数の物理的計算機資源上に構築された仮想計算機上で動作してもよい。 The overall management apparatus 200 is a computer system configured on one computer physically or on a plurality of computers logically or physically configured, and operates in a separate thread on the same computer. Alternatively, it may operate on a virtual computer constructed on a plurality of physical computer resources.

また、全体管理装置200において、プログラムによって実装される機能ブロックの全部又は一部は、物理的な集積回路(例えば、Field-Programmable Gate Array)等によって構成されてもよい。 Further, in the overall management device 200, all or some of the functional blocks implemented by the program may be configured by a physical integrated circuit (for example, Field-Programmable Gate Array).

次に、図2及び図3を参照して、ロボット10aによる物品のピッキングを説明する。 Next, picking of an article by the robot 10a will be described with reference to FIGS.

図2は、格納棚内の物品をピッキングする実施例1のロボットシステムを示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing a robot system according to the first embodiment for picking articles in a storage shelf.

図2に示すロボットシステムは、ロボット10a、格納棚100a及び全体管理装置200(図示省略)を含む。ロボット10aは、格納棚100aから取り出される物品101aの正面に移動し、当該物品101aの側面にグリッパ11を吸着して、アーム12の関節を曲げることによって、物品101aを格納棚100aから取り出す。 The robot system shown in FIG. 2 includes a robot 10a, a storage shelf 100a, and a general management device 200 (not shown). The robot 10a moves to the front of the article 101a taken out from the storage shelf 100a, adsorbs the gripper 11 to the side surface of the article 101a, and bends the joint of the arm 12 to take out the article 101a from the storage shelf 100a.

図3は、容器内の物品をピッキングする実施例1のロボットシステムを示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing a robot system according to the first embodiment for picking articles in a container.

図3に示すロボットシステムは、ロボット10a、格納容器150a及び全体管理装置200(図示省略)を含む。ロボット10aは、格納容器150aから取り出される物品101aの正面に移動し、当該物品101aの上面にグリッパ11を吸着して、アーム12の関節を曲げることによって、物品101aを格納容器150aから取り出す。 The robot system shown in FIG. 3 includes a robot 10a, a storage container 150a, and a general control device 200 (not shown). The robot 10a moves to the front of the article 101a taken out from the storage container 150a, sucks the gripper 11 on the upper surface of the article 101a, and bends the joint of the arm 12 to take out the article 101a from the storage container 150a.

なお、実施例1において物品が格納される格納手段として格納棚100a及び格納容器150aについて説明したが、物品を格納し保管できる物であれば、どの様な形態でもよい。 Although the storage shelf 100a and the storage container 150a have been described as the storage means for storing the article in the first embodiment, any form may be used as long as the article can be stored and stored.

図4は、実施例1のロボット10aの動作を制御する処理のフローチャートである。図4に示す処理を行うプログラムは、ロボット10aの演算部14のCPUが実行する。 FIG. 4 is a flowchart of processing for controlling the operation of the robot 10a according to the first embodiment. The program of the process shown in FIG. 4 is executed by the CPU of the calculation unit 14 of the robot 10a.

まず、ロボット10aは、格納棚100aから物品101aを取り出す指令を全体管理装置200から受信すると(1001)、格納棚100aの手前、すなわち格納棚100aに格納された物品101を計測できる位置まで自律的に移動する(1002)。なお、本明細書において、自律的に移動するとは、演算部14がロボット10aの位置姿勢(自己位置)を推定し、計画した経路と自己位置との位置関係からロボット10aが経路に沿って移動するように走行部13aを制御することを意味する。自己位置の推定は、周囲環境計測センサ17aで計測した周囲の障害物の位置及び大きさと、演算部14の補助記憶装置に格納された倉庫の形状データと照合することで行う。また、経路は、長距離経路と短距離経路に分けられ、1002の経路は長距離経路に該当する。長距離経路は、倉庫の通路データを用いて、ロボット10aの現在地から目的地(ここでは、格納棚100aに格納された物品101を計測できる位置)までを通路に沿って結ぶことによって計画され、ロボット10aの演算部14が計画しても、全体管理装置200が計画してロボット10aへの指令に含めてもよい。また、交差点など他のロボット10と接近する可能性が高い箇所に侵入する際には、全体管理装置200と通信し、交差点への侵入可否を問い合わせてもよい。一方、短距離経路は、ロボット10aの演算部14により、現在地から目的地までを単純に直線で結ぶことによって、あるいは干渉回避移動軌跡904として計画される。干渉回避移動軌跡904は後述する。 First, when the robot 10a receives a command from the overall management apparatus 200 to take out the article 101a from the storage shelf 100a (1001), the robot 10a autonomously reaches the front of the storage shelf 100a, that is, a position where the articles 101 stored in the storage shelf 100a can be measured. (1002). In the present specification, the term “moving autonomously” means that the computing unit 14 estimates the position/orientation (self position) of the robot 10a, and the robot 10a moves along the route based on the positional relationship between the planned route and the self position. It means that the traveling unit 13a is controlled so as to operate. The self-position is estimated by comparing the position and size of the surrounding obstacle measured by the surrounding environment measurement sensor 17a with the shape data of the warehouse stored in the auxiliary storage device of the calculation unit 14. The route is divided into a long-distance route and a short-distance route, and the route 1002 corresponds to the long-distance route. The long-distance route is planned by connecting the current location of the robot 10a to the destination (here, the position where the article 101 stored in the storage shelf 100a can be measured) along the aisle using the aisle data of the warehouse, The calculation unit 14 of the robot 10a may make a plan, or the general management device 200 may make a plan and include it in a command to the robot 10a. Further, when entering a location such as an intersection where there is a high possibility of approaching another robot 10, communication may be performed with the overall management device 200 to inquire whether or not the intersection can be entered. On the other hand, the short-distance route is planned by the operation unit 14 of the robot 10a by simply connecting a straight line from the current position to the destination or as an interference avoidance movement locus 904. The interference avoidance movement locus 904 will be described later.

そして、ロボット10aは、物品計測センサ18aによって格納棚100aに格納された物品101を計測する(1003)。そして、演算部14は、物品計測センサ18aによる計測結果に対し、予め登録されている物品101の形状や大きさを用いて、格納棚100a内の各物品101の詳細な位置姿勢を算出する(1004)。例えば、物品計測センサ18aが物品101を含んだ距離画像を取得し、予め登録されている物品101の形状と大きさに合致する部分を距離画像の中から探索することによって、各物品101の詳細な位置姿勢を算出できる。なお、全体管理装置200から格納棚100a内の物品101の詳細な位置姿勢を取得できる場合、ステップ1003及び1004の処理を省略できる。 Then, the robot 10a measures the articles 101 stored in the storage rack 100a by the article measurement sensor 18a (1003). Then, the calculation unit 14 calculates the detailed position and orientation of each article 101 in the storage shelf 100a using the shape and size of the article 101 registered in advance for the measurement result by the article measurement sensor 18a ( 1004). For example, the article measurement sensor 18a acquires a distance image including the article 101, and searches the distance image for a portion that matches the shape and size of the article 101 registered in advance. It is possible to calculate various positions and orientations. If the detailed position and orientation of the article 101 in the storage shelf 100a can be acquired from the overall management apparatus 200, the processes of steps 1003 and 1004 can be omitted.

そして、演算部14は、物品101aを保持するためのロボット10aの停止位置姿勢900aを算出する(1005)。この算出は、例えば、演算部14によるシミュレーションによって実現される。まず、予め定められた物品101aを保持するための物品101aから見たグリッパ11の相対位置姿勢のデータと、1004で算出した物品101aの位置姿勢から、物品101aを保持するためのグリッパ11の絶対位置姿勢を算出する。続いて、シミュレーション内において、ロボット10aの仮の停止位置姿勢を設定し、ロボット10aの形状や機構のデータを用いて、その仮の停止位置姿勢において算出したグリッパ11の絶対位置姿勢をロボット10aが取ることが可能か不可能かを確認する。この確認は逆運動学問題を解くことによって実現できる。この確認の結果が可能である場合は、仮の停止位置姿勢を停止位置姿勢900aとして出力する。確認の結果が不可能である場合は、仮の停止位置姿勢の微小変更し、グリッパ11の絶対位置姿勢の実現可否の確認を再度実行する。これを、確認の結果が可能となるまで繰り返す。本実施例において、物品101aを保持するための物品101aから見たグリッパ11の相対位置姿勢は、物品101aの正面の中心で垂直な方向であることから、物品101aを取り出すためのロボット10aの停止位置は、物品101aの正面(ロボット10aに向いた面)に正対する位置となる。 Then, the calculation unit 14 calculates the stop position/orientation 900a of the robot 10a for holding the article 101a (1005). This calculation is realized by, for example, a simulation by the calculation unit 14. First, the absolute position of the gripper 11 for holding the article 101a is determined from the data of the relative position and orientation of the gripper 11 viewed from the article 101a for holding the predetermined article 101a and the position and orientation of the article 101a calculated in 1004. Calculate the position and orientation. Then, in the simulation, the temporary stop position/posture of the robot 10a is set, and the absolute position/posture of the gripper 11 calculated at the temporary stop position/posture is calculated by the robot 10a using the shape and mechanism data of the robot 10a. Check whether it is possible or impossible to take. This confirmation can be realized by solving the inverse kinematics problem. If the result of this confirmation is possible, the temporary stop position/posture is output as the stop position/posture 900a. If the result of the confirmation is impossible, the temporary stop position/orientation is slightly changed, and the confirmation as to whether or not the absolute position/orientation of the gripper 11 can be realized is executed again. This is repeated until the confirmation result becomes possible. In the present embodiment, since the relative position and orientation of the gripper 11 as viewed from the article 101a for holding the article 101a is the direction perpendicular to the center of the front of the article 101a, the robot 10a for taking out the article 101a is stopped. The position is a position directly facing the front surface (the surface facing the robot 10a) of the article 101a.

その後、ロボット10aは、算出された停止位置姿勢900aへ自律的に移動する(1006)。このときの経路は短距離経路に該当し、ロボット10aは、現在地にて停止位置姿勢900aの位置に向かう方向へとその場で旋回し、停止位置姿勢900aの位置まで直線的に移動し、停止位置姿勢900aの位置でその場旋回することによって姿勢を合わせ、最終的にロボット10aは停止位置姿勢900aとなる。 After that, the robot 10a autonomously moves to the calculated stop position/posture 900a (1006). The route at this time corresponds to a short distance route, and the robot 10a turns on the spot in the direction toward the position of the stop position posture 900a at the current position, linearly moves to the position of the stop position posture 900a, and stops. The robot 10a finally reaches the stop position/posture 900a by turning on the spot at the position/posture 900a to adjust the posture.

物品101aを保持可能な位置姿勢へグリッパ11が移動するように、アーム12の関節の角度を目標関節角度901aに変更する(1007)。1005における逆運動学問題を解いた結果が、グリッパ11の絶対位置姿勢をロボット10aが取るためのアーム12の目標関節角度901aとなる。例えば、現在の関節角度から一定の角速度で目標関節角度901aへと関節角度を徐々に推移させていく方法がある。その結果、取り出すべき物品101aの正面に正対して、物品101aを吸着可能なように、グリッパ11が移動する。 The joint angle of the arm 12 is changed to the target joint angle 901a so that the gripper 11 moves to the position and orientation capable of holding the article 101a (1007). The result of solving the inverse kinematics problem in 1005 is the target joint angle 901a of the arm 12 for the robot 10a to take the absolute position and orientation of the gripper 11. For example, there is a method of gradually changing the joint angle from the current joint angle to the target joint angle 901a at a constant angular velocity. As a result, the gripper 11 moves so as to face the front of the article 101a to be taken out and to adsorb the article 101a.

次に、グリッパ11が物品101aを保持する(1008)。例えば、物品101aに面接触したグリッパ11を減圧し、グリッパ11に物品101aを吸着する。 Next, the gripper 11 holds the article 101a (1008). For example, the gripper 11 that is in surface contact with the article 101a is decompressed and the gripper 11 adsorbs the article 101a.

そして、物品101aを保持したまま格納棚100aから引き出すように、アーム12の関節角度を終了関節角度902へ変更し、グリッパ11を移動する(1009)。例えば、グリッパ11の姿勢及び物品101aの姿勢を1008の状態のまま変更することなく、格納棚100aから物品101aが完全に離れる位置まで、格納棚100aの正面に対し垂直に移動させる。格納棚100aから物品101aが完全に離れたときのアーム12の関節角度が終了関節角度902となる。 Then, the joint angle of the arm 12 is changed to the end joint angle 902 so that the article 101a is pulled out from the storage shelf 100a while being held, and the gripper 11 is moved (1009). For example, without changing the posture of the gripper 11 and the posture of the article 101a in the state of 1008, the gripper 11 is moved vertically to the front of the storage shelf 100a until the article 101a is completely separated from the storage shelf 100a. The joint angle of the arm 12 when the article 101a is completely separated from the storage shelf 100a is the end joint angle 902.

その後、演算部14は、アーム12の関節角度が終了関節角度902へ変更されたことを確認し、全体管理装置200へ作業完了報告を送信する(1010)。 After that, the calculation unit 14 confirms that the joint angle of the arm 12 has been changed to the end joint angle 902, and transmits a work completion report to the overall management apparatus 200 (1010).

図5は、実施例1の物品101の位置姿勢に対応するロボット10aの停止位置姿勢900を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing a stop position/posture 900 of the robot 10a corresponding to the position/posture of the article 101 according to the first embodiment.

前述したように、実施例1では、グリッパ11が物品101aを保持できる位置にロボット10aが停止する。すなわち、取り出すべき物品101の位置姿勢によってロボットが停止する位置姿勢が異なる。例えば、格納棚100aの下の間口の中列上段の物品101aを取り出す場合、ロボット10aは停止位置姿勢900aに停止する。また、格納棚100aの下の間口の左列上段の物品101eを取り出す場合、ロボット10aは停止位置姿勢900eに停止する。さらに、格納棚100aの下の間口の左列上段の物品101iを取り出す場合、ロボット10aは停止位置姿勢900iに停止する。 As described above, in the first embodiment, the robot 10a stops at the position where the gripper 11 can hold the article 101a. That is, the position/posture at which the robot stops differs depending on the position/posture of the article 101 to be taken out. For example, when taking out the article 101a in the upper middle row of the frontage under the storage shelf 100a, the robot 10a stops at the stop position posture 900a. When the article 101e in the upper left column of the frontage of the storage shelf 100a is taken out, the robot 10a stops at the stop position posture 900e. Furthermore, when taking out the article 101i in the upper left column of the frontage below the storage shelf 100a, the robot 10a stops at the stop position posture 900i.

なお、停止位置姿勢900及び目標関節角度901は、グリッパ11の種類やアーム12に対する取り付け位置姿勢、物品101の形状や大きさによって異なる。このため、演算部14は、グリッパ11が物品101にアクセスする方向の情報を用いて、停止位置姿勢900及び目標関節角度901を算出する。 Note that the stop position/posture 900 and the target joint angle 901 differ depending on the type of the gripper 11, the mounting position/posture to the arm 12, and the shape and size of the article 101. Therefore, the calculation unit 14 calculates the stop position/orientation 900 and the target joint angle 901 by using the information on the direction in which the gripper 11 accesses the article 101.

ここまで、実施例1において、図2に示す格納棚100a内に格納されている物品を取り出す場合について説明したが、図3に示す格納容器150aに格納された物品151aを取り出す場合も同様である。すなわち、グリッパ11が物品の上面に正対して、物品151aを吸着可能な位置に、ロボット10aが移動する。 Up to this point, the case of taking out the articles stored in the storage shelf 100a shown in FIG. 2 has been described in the first embodiment, but the same is true for the case of taking out the articles 151a stored in the storage container 150a shown in FIG. .. That is, the robot 10a moves to a position where the gripper 11 faces the upper surface of the article and can adsorb the article 151a.

以上に説明したように、実施例1では、物品101aを保持するためのロボット10aの停止位置姿勢900aを算出し、当該停止位置姿勢900aへ移動した後に、グリッパ11が物品101aを保持するので、グリッパ11が物品101aに正しく接触できる位置から物品101aにアクセスでき、違う物品101を取り出したり、物品101aを取りこぼしたりするミスが軽減できる。 As described above, in the first embodiment, the gripper 11 holds the article 101a after calculating the stop position/posture 900a of the robot 10a for holding the article 101a and moving to the stop position/posture 900a. It is possible to access the article 101a from a position where the gripper 11 can properly contact the article 101a, and reduce mistakes such as taking out a different article 101 or dropping the article 101a.

<実施例2>
本実施例では、格納棚100の奥に置かれた物品101を取り出すことが可能な格納棚内物品ピッキングロボットシステムの例を説明する。
<Example 2>
In the present embodiment, an example of an in-storage-article picking robot system capable of taking out an article 101 placed in the back of the storage shelf 100 will be described.

図6は、実施例2のロボットシステムの構成を示す図である。 FIG. 6 is a diagram illustrating the configuration of the robot system according to the second embodiment.

実施例2のロボットシステムは、ロボット10a、格納棚100M及び全体管理装置200を含む。ロボット10aは、格納棚100Mから取り出される物品101Mの正面に移動し、当該物品101Mの側面にグリッパ11を吸着して、アーム12の関節を曲げることによって、物品101Mを格納棚100Mから取り出す。 The robot system according to the second embodiment includes a robot 10a, a storage rack 100M, and a general management device 200. The robot 10a moves to the front of the article 101M taken out from the storage shelf 100M, attracts the gripper 11 to the side surface of the article 101M, and bends the joint of the arm 12 to take out the article 101M from the storage shelf 100M.

実施例2では、格納棚100Mの奥に置かれている物品101Mをロボット10aが取り出す例を説明する。格納棚100Mの奥に置かれている物品101Mを取り出す場合、ロボット10aが格納棚100Mに近づいた状態で、物品101Mを吸着するためにアーム12を目標関節角度901Mへ変更すると、格納棚100Mの間口を区画する棚板に当接することがある。また、ロボット10aが物品101Mを保持した後、直ちにアーム12を終了関節角度902へ変更すると、格納棚100Mの間口を区画する棚板に当接することがある。このため、格納棚100Mの奥に置かれている物品101Mを取り出す場合には、特別の手順が必要となる。 In the second embodiment, an example will be described in which the robot 10a takes out the article 101M placed inside the storage shelf 100M. When the article 101M placed in the back of the storage shelf 100M is taken out, if the arm 12 is changed to the target joint angle 901M to attract the article 101M while the robot 10a is approaching the storage shelf 100M, the storage shelf 100M It may come into contact with the shelves that divide the frontage. Further, if the robot 10a immediately holds the article 101M and then changes the arm 12 to the end joint angle 902, the robot 10a may come into contact with the shelf plate that defines the frontage of the storage shelf 100M. Therefore, when taking out the article 101M placed in the back of the storage shelf 100M, a special procedure is required.

図7は、実施例2の格納棚100Mの奥に置かれている物品101Mを取り出すためのロボット10aの停止位置姿勢900Mを示す図である。 FIG. 7 is a diagram showing a stop position posture 900M of the robot 10a for taking out the article 101M placed in the back of the storage shelf 100M according to the second embodiment.

前述したように、実施例2では、グリッパ11が物品101Mを保持できる位置にロボット10aが停止する。すなわち、取り出すべき物品101によってロボットの停止位置姿勢が異なる。例えば、格納棚100Mの下の間口の左列上段の物品101Mを取り出す場合、ロボット10aは停止位置姿勢900Mに停止する。停止位置姿勢900Mは、格納棚100Mの最前面の物品101を取り出すための停止位置姿勢900eより格納棚100Mに近い位置である。 As described above, in the second embodiment, the robot 10a stops at the position where the gripper 11 can hold the article 101M. That is, the stop position/orientation of the robot differs depending on the article 101 to be taken out. For example, when taking out the article 101M in the upper left column of the frontage of the storage shelf 100M, the robot 10a stops at the stop position posture 900M. The stop position posture 900M is a position closer to the storage shelf 100M than the stop position posture 900e for taking out the foremost article 101 on the storage shelf 100M.

次に、図8及び図9を参照して、実施例2のロボット10aが格納棚100Mの奥に置かれた物品101Mを取り出す動作を説明する。図8は、実施例2のロボット10aが物品101Mを保持するまでの動作を制御する処理のフローチャートである。図9は、実施例2のロボット10aが物品101Mを保持するまでの動作を示す図である。 Next, with reference to FIG. 8 and FIG. 9, the operation of the robot 10a according to the second embodiment for taking out the article 101M placed in the back of the storage shelf 100M will be described. FIG. 8 is a flowchart of processing for controlling the operation of the robot 10a according to the second embodiment until it holds the article 101M. FIG. 9 is a diagram illustrating an operation until the robot 10a according to the second exemplary embodiment holds the article 101M.

まず、ロボット10aは、図4のステップ1001から1004を実行する(1101)。すなわち、ロボット10aは、格納棚100Mから物品101Mを取り出す指令を全体管理装置200より受信し(1001)、格納棚100Mに格納された物品101を計測できる位置まで自律的に移動し(1002)、物品計測センサ18aによって格納棚100Mに格納された物品101を計測し(1003)、格納棚100M内の各物品101の詳細な位置姿勢を算出する(1004)。この状態では、図9(a)に示すように、ロボット10aは、取り出すべき物品101Mや周囲の状況を見渡せる、格納棚100Mから離れた位置にいる。 First, the robot 10a executes steps 1001 to 1004 of FIG. 4 (1101). That is, the robot 10a receives a command from the general management device 200 to take out the article 101M from the storage shelf 100M (1001), autonomously moves to a position where the article 101 stored in the storage shelf 100M can be measured (1002), The article measurement sensor 18a measures the articles 101 stored in the storage shelf 100M (1003), and calculates the detailed position and orientation of each article 101 in the storage shelf 100M (1004). In this state, as shown in FIG. 9A, the robot 10a is in a position away from the storage shelf 100M, overlooking the article 101M to be taken out and the surrounding situation.

そして、演算部14は、物品101Mを保持するためのロボット10aの停止位置姿勢900M及びアーム12の目標関節角度901Mを算出する(1102)。この算出は、例えば、演算部14によるシミュレーションによって実現される。まず、予め定められた物品101Mを保持するための物品101Mから見たグリッパ11の相対位置姿勢のデータと、1004で算出した物品101Mの位置姿勢から、物品101Mを保持するためのグリッパ11の絶対位置姿勢を算出する。続いて、シミュレーション内において、ロボット10aの仮の停止位置姿勢を設定し、その仮の停止位置姿勢において算出したグリッパ11の絶対位置姿勢をロボット10aが取ることが可能か不可能かを確認する。この確認は逆運動学問題を解くことで実現でき、その結果、アーム12の仮の目標関節角度を同時に得ることができる。この確認の結果が可能である場合は、さらに、ロボット10aの形状や機構のデータ、格納棚100の形状データ、1101中の1003で計測した距離画像を用いて、ロボット10aが仮の停止位置姿勢と仮の目標関節角度を取った際に、ロボット10aが格納棚100や他の物品と接触するか否かを確認する。接触しない場合は、仮の停止位置姿勢を停止位置姿勢900Mとして、仮の目標関節角度を目標関節角度901Mとしてそれぞれ出力する。確認の結果が不可能である場合、又は「接触する」である場合は、仮の停止位置姿勢の微小変更し、グリッパ11の絶対位置姿勢の実現可否の確認と、ロボット10aが接触するか否かの確認とを再度実行する。これらを、確認の結果が可能でかつ「接触しない」となるまで繰り返す。本実施例において、物品101Mを保持するための物品101Mから見たグリッパ11の相対位置姿勢は、物品101Mの正面の中心で垂直な方向であることから、物品101Mを取り出すためのロボット10aの停止位置は、物品101Mの正面(ロボット10aに向いた面)に正対する位置となる。また、グリッパ11が格納棚100Mの奥の物品101Mに届くようにアーム12を延伸した状態が目標関節角度901Mとなる(図9(b))。 Then, the calculation unit 14 calculates the stop position/posture 900M of the robot 10a for holding the article 101M and the target joint angle 901M of the arm 12 (1102). This calculation is realized by, for example, a simulation by the calculation unit 14. First, the absolute position of the gripper 11 for holding the article 101M is determined from the data of the relative position and orientation of the gripper 11 viewed from the article 101M for holding the predetermined article 101M and the position and orientation of the article 101M calculated in 1004. Calculate the position and orientation. Then, in the simulation, a temporary stop position/posture of the robot 10a is set, and it is confirmed whether or not the robot 10a can take the absolute position/posture of the gripper 11 calculated at the temporary stop position/posture. This confirmation can be realized by solving an inverse kinematics problem, and as a result, a temporary target joint angle of the arm 12 can be obtained at the same time. If the result of this confirmation is possible, the robot 10a further uses the shape and mechanism data of the robot 10a, the shape data of the storage rack 100, and the distance image measured by 1003 in 1101, to determine whether the robot 10a is in the temporary stop position/posture. When the provisional target joint angle is taken, it is confirmed whether or not the robot 10a comes into contact with the storage rack 100 or another article. When no contact is made, the temporary stop position/posture is output as the stop position/posture 900M, and the temporary target joint angle is output as the target joint angle 901M. If the result of the confirmation is impossible, or if it is “contact”, the provisional stop position/orientation is slightly changed to confirm whether or not the absolute position/orientation of the gripper 11 can be realized, and whether or not the robot 10a contacts. Check again and execute again. These are repeated until the confirmation result is possible and "no contact". In this embodiment, since the relative position and orientation of the gripper 11 for holding the article 101M is the direction perpendicular to the center of the front surface of the article 101M, the robot 10a for taking out the article 101M is stopped. The position is a position directly facing the front surface (the surface facing the robot 10a) of the article 101M. Further, the target joint angle 901M is the state in which the arm 12 is extended so that the gripper 11 reaches the article 101M at the back of the storage shelf 100M (FIG. 9B).

次に、演算部14は、ロボット10aが停止位置姿勢900Mにいるときに、アーム12を現在の関節の角度から目標関節角度901Mへ推移可能かを判定する(1103)。例えば、格納棚100Mが設置された倉庫及び格納棚100Mの形状データ(例えば、倉庫の壁や柱の位置及び大きさ、格納棚100Mの形状及び位置を表すCADデータ)を参照し、アーム12の先端(グリッパ11)が移動可能な範囲の空間において、アーム12が障害物(格納棚100M、他のロボット10、倉庫の柱や壁など)と干渉することなく、現在の関節角度から目標関節角度901Mへと推移可能な軌跡を探索する。この探索は、例えば、演算部14によるシミュレーションによって実現される。まず、シミュレーションにおいて、停止位置姿勢900M、ロボット10aの形状や機構のデータ、格納棚100の形状データ、1101中の1003で計測した距離画像を用いて、多数のアーム12の関節角度に対し、ロボット10aが格納棚100Mや他の物品と接触するか否かを確認し、接触しない関節角度を記憶しておく。次に、記憶した関節角度を任意に二つ選出し、予め与えられた閾値を用いてそれらが近いか否かを判定し、近い関節角度同士を繋いだ関節角度推移グラフを作成する。その後、関節角度推移グラフを辿り、現在の関節角度から目標関節角度901Mへと到達する道筋を探索する。予め定められた時間内で道筋を発見できた場合、アーム12を現在の関節の角度から目標関節角度901Mへ推移可能と判定する。例えば、図9(c)に示すように、ロボット10aが停止位置姿勢900Mにおいて、アーム12を目標関節角度901Mに推移しようとすると必ず上の棚板と接触する場合、予め定められた時間内で道筋を発見できずに、推移不可能であると判定される。 Next, the calculation unit 14 determines whether the arm 12 can be moved from the current joint angle to the target joint angle 901M when the robot 10a is in the stop position/posture 900M (1103). For example, referring to shape data of the warehouse in which the storage shelf 100M is installed and the storage shelf 100M (for example, CAD data representing the position and size of walls and pillars of the warehouse, the shape and position of the storage shelf 100M) of the arm 12. In a space in which the tip (gripper 11) can move, the arm 12 does not interfere with an obstacle (the storage rack 100M, another robot 10, a pillar or wall of a warehouse, etc.), and the current joint angle changes to the target joint angle. Search for a trajectory that can transit to 901M. This search is realized by, for example, a simulation by the calculation unit 14. First, in the simulation, using the stop position/orientation 900M, the shape and mechanism data of the robot 10a, the shape data of the storage shelf 100, and the distance image measured by 1003 in 1101, the robot is used for the joint angles of a large number of arms 12. It is confirmed whether 10a contacts the storage shelf 100M or another article, and the joint angles that do not contact are stored. Next, two stored joint angles are arbitrarily selected, it is determined whether or not they are close by using a threshold value given in advance, and a joint angle transition graph connecting the close joint angles is created. After that, the joint angle transition graph is traced to search for a route from the current joint angle to the target joint angle 901M. When the path can be found within a predetermined time, it is determined that the arm 12 can transit from the current joint angle to the target joint angle 901M. For example, as shown in FIG. 9C, when the robot 10a makes contact with the upper shelf when the arm 12 tries to move to the target joint angle 901M in the stop position/posture 900M, the robot 10a may be contacted within a predetermined time. It is judged that the transition is impossible because the route cannot be found.

その結果、アーム12が目標関節角度901Mに推移不可能であれば、ステップ1107に進む。一方、アーム12が目標関節角度901Mに推移可能であれば、演算部14は、ロボット10aが停止位置姿勢900Mにいるとき、アーム12を現在関節角度から目標関節角度901Mへ推移する干渉回避関節角度軌跡を決定する(1104)。具体的には、ステップ1103におけるシミュレーションの結果を用いて、現在の状態から目標関節角度901Mへ推移する最短の道筋(又は、所定の条件を満たす道筋)を探索し、干渉回避関節角度軌跡に決定する。 As a result, if the arm 12 cannot move to the target joint angle 901M, the process proceeds to step 1107. On the other hand, if the arm 12 can move to the target joint angle 901M, the computing unit 14 moves the arm 12 from the current joint angle to the target joint angle 901M when the robot 10a is in the stop position/posture 900M. The trajectory is determined (1104). Specifically, using the result of the simulation in step 1103, the shortest route (or the route satisfying a predetermined condition) that transits from the current state to the target joint angle 901M is searched for, and the interference avoidance joint angle trajectory is determined. To do.

そして、ロボット10aは、停止位置姿勢900Mへ自律的に移動し(1105)、干渉回避関節角度軌跡に従ってアーム12を制御し、グリッパ11を移動する(1106)。1105の経路は短距離経路に該当する。その後、グリッパ11が物品101Mを保持する(1111)。例えば、物品101Mに面接触したグリッパ11を減圧し、グリッパ11に物品101Mを吸着する。 The robot 10a autonomously moves to the stop position/posture 900M (1105), controls the arm 12 according to the interference avoidance joint angle trajectory, and moves the gripper 11 (1106). The route 1105 corresponds to a short distance route. After that, the gripper 11 holds the article 101M (1111). For example, the gripper 11 that is in surface contact with the article 101M is decompressed, and the article 101M is adsorbed to the gripper 11.

一方、ステップ1103において、アーム12が障害物と干渉するので目標関節角度901Mに推移不可能であると判定された場合、ステップ1107において、演算部14は、アーム12が目標関節角度901Mであるとき、ロボット10aを現在位置姿勢から停止位置姿勢900Mへ移動可能かを判定する。この判定は、例えば、演算部14によるシミュレーションによって実現される。まず、シミュレーションにおいて、目標関節角度901M、倉庫の形状データ、ロボット10aの形状や機構のデータ、格納棚100の形状データ、ステップ1101中のステップ1003で計測した距離画像を用いて、格納棚100Mの近傍における多数のロボット10aの位置姿勢において、ロボット10aが格納棚100や他の物品と接触するか否かを確認し、接触しない位置姿勢を記憶しておく。次に、記憶した位置姿勢を任意に二つ選出し、予め与えられた閾値を用いてそれらが近いか否かを判定し、近い位置姿勢同士を繋いだ移動グラフを作成する。その後、移動グラフを辿り、現在の位置姿勢から停止位置姿勢900Mへと到達する道筋を探索する。予め定められた時間内で道筋を発見できた場合、ロボット10aを現在の位置姿勢から停止位置姿勢900Mへ移動可能であると判定する。 On the other hand, when it is determined in step 1103 that the arm 12 interferes with the obstacle and thus cannot move to the target joint angle 901M, the calculation unit 14 determines in step 1107 when the arm 12 has the target joint angle 901M. Then, it is determined whether the robot 10a can be moved from the current position/posture to the stop position/posture 900M. This determination is realized by, for example, a simulation by the calculation unit 14. First, in the simulation, the target joint angle 901M, the shape data of the warehouse, the shape and mechanism data of the robot 10a, the shape data of the storage rack 100, and the distance image measured in step 1003 in step 1101 are used to measure the storage rack 100M. With respect to the positions and orientations of many robots 10a in the vicinity, it is confirmed whether or not the robot 10a comes into contact with the storage rack 100 and other articles, and the positions and orientations that do not contact are stored. Next, two stored positions and orientations are arbitrarily selected, it is determined whether or not they are close to each other by using a threshold value given in advance, and a movement graph connecting the close positions and orientations is created. After that, the movement graph is traced to search for a route from the current position/posture to the stop position/posture 900M. If the route can be found within a predetermined time, it is determined that the robot 10a can be moved from the current position/posture to the stop position/posture 900M.

その結果、ロボット10aが停止位置姿勢900Mまで移動不可能であれば、ステップ1102に戻り、停止位置姿勢900M及び目標関節角度901Mの別の組み合わせを算出する。このとき、停止位置姿勢900M及び目標関節角度901Mの一方が新たなものでもよく、停止位置姿勢900M及び目標関節角度901Mの両方が新たなものでもよい。 As a result, if the robot 10a cannot move to the stop position/posture 900M, the process returns to step 1102 to calculate another combination of the stop position/posture 900M and the target joint angle 901M. At this time, one of the stop position/posture 900M and the target joint angle 901M may be new, and both the stop position/posture 900M and the target joint angle 901M may be new.

一方、ロボット10aが障害物と干渉せずに停止位置姿勢900Mまで移動可能であれば、演算部14は、アーム12が目標関節角度901Mとなっているときに、ロボット10aが現在位置姿勢からを停止位置姿勢900Mへ移動する干渉回避移動軌跡904Mを決定する(1108)。具体的には、ステップ1107におけるシミュレーションの結果を用いて、現在の位置姿勢から停止位置姿勢900Mへ移動する最短の道筋(又は、所定の条件を満たす道筋)を探索し、干渉回避移動軌跡904Mに決定する(図9(d))。 On the other hand, if the robot 10a can move to the stop position/posture 900M without interfering with an obstacle, the calculation unit 14 will move the robot 10a from the current position/posture when the arm 12 has the target joint angle 901M. An interference avoidance movement trajectory 904M that moves to the stop position/posture 900M is determined (1108). Specifically, using the result of the simulation in step 1107, the shortest route (or the route satisfying a predetermined condition) that moves from the current position/posture to the stop position/posture 900M is searched for, and the interference avoidance movement locus 904M is set. It is determined (FIG. 9(d)).

その後、アーム12が関節角度を目標関節角度901Mへ変更し(1109)、演算部14が干渉回避移動軌跡904Mに従って走行部13aを制御し、ロボット10aが移動する(1110、図9(e)参照)。その後、グリッパ11が物品101Mを保持する(1111、図9(f)参照)。 After that, the arm 12 changes the joint angle to the target joint angle 901M (1109), the arithmetic unit 14 controls the traveling unit 13a according to the interference avoidance movement trajectory 904M, and the robot 10a moves (1110, see FIG. 9E). ). After that, the gripper 11 holds the article 101M (1111, see FIG. 9F).

図10に示すように、実施例2のロボット10aは、格納棚100Mの奥に置かれている物品101Mを保持するために、アーム12の関節角度を目標関節角度901Mとした状態で(1109)、干渉回避移動軌跡904Mに従って格納棚100Mに近づく。 As shown in FIG. 10, the robot 10a according to the second embodiment maintains the joint angle of the arm 12 at the target joint angle 901M in order to hold the article 101M placed inside the storage rack 100M (1109). , And approaches the storage rack 100M according to the interference avoidance movement trajectory 904M.

図11は、実施例2のロボット10aが物品101Mを保持した後の動作を制御する処理のフローチャートである。すなわち、図11に示す処理は、図8に示す処理の後に実行される。また、図12は、実施例2のロボット10aが物品101Mを保持した後の動作を示す図である。 FIG. 11 is a flowchart of a process of controlling the operation after the robot 10a according to the second embodiment holds the article 101M. That is, the process shown in FIG. 11 is executed after the process shown in FIG. Further, FIG. 12 is a diagram showing an operation after the robot 10a of the second embodiment holds the article 101M.

まず、演算部14は、物品101Mを保持したまま格納棚100Mから引き出すための、ロボット10aの停止位置姿勢900Q及びアーム12の目標関節角度901Qを算出する(1112)。ここで算出される停止位置姿勢900Q及び目標関節角度901Qは、ロボット10aが格納棚100Mから離れ、ロボット10aが次の動作に移行できる位置姿勢及びアーム12の目標関節角度である(図12(b))。 First, the computing unit 14 calculates a stop position/posture 900Q of the robot 10a and a target joint angle 901Q of the arm 12 for pulling out the article 101M from the storage shelf 100M (1112). The stop position/posture 900Q and the target joint angle 901Q calculated here are the position/posture at which the robot 10a can move to the next operation and the target joint angle of the arm 12 when the robot 10a leaves the storage rack 100M (FIG. 12(b). )).

次に、演算部14は、ロボット10aが現在位置姿勢にいるとき、アーム12を現在関節角度から目標関節角度901Qへ推移可能かを判定する(1113)。例えば、格納棚100Mが設置された倉庫及び格納棚100Mの形状データ(例えば、ステップ1103と同様に、倉庫の壁や柱の位置及び大きさ、格納棚100Mの形状及び位置を表すCADデータ)を参照し、アーム12の先端(グリッパ11)が移動可能な範囲の空間において、アーム12が障害物と干渉することなく、現在の関節角度から目標関節角度901Qへと推移可能な軌跡を探索する。この探索は、例えば、演算部14によるシミュレーションによって実現される。まず、シミュレーションにおいて、現在位置姿勢、ロボット10aの形状や機構のデータ、格納棚100の形状データ、ステップ1101中のステップ1003で計測した距離画像を用いて、多数のアーム12の関節角度に対し、ロボット10aが格納棚100や他の物品と接触するか否かを確認し、接触しない関節角度を記憶しておく。次に、記憶した関節角度を任意に二つ選出し、予め与えられた閾値を用いてそれらが近いか否かを判定し、近い関節角度同士を繋いだ関節角度推移グラフを作成する。その後、関節角度推移グラフを辿り、現在の関節角度から目標関節角度901Qへと到達する道筋を探索する。予め定められた時間内で道筋を発見できた場合、アーム12を現在の関節の角度から目標関節角度901Qへ推移可能として判定する。例えば、図12(c)に示すように、ロボット10aが現在位置姿勢において、アーム12を目標関節角度901Qに推移しようとすると必ず上の棚板と接触する場合、予め定められた時間内で道筋を発見できずに、推移不可能であると判定される。 Next, the calculation unit 14 determines whether the arm 12 can transit from the current joint angle to the target joint angle 901Q when the robot 10a is in the current position/posture (1113). For example, the shape data of the warehouse in which the storage shelf 100M is installed and the storage shelf 100M (for example, CAD data representing the position and size of the walls and pillars of the warehouse, the shape and position of the storage shelf 100M, similar to step 1103). With reference to the reference, a search is made for a locus capable of transiting from the current joint angle to the target joint angle 901Q without the arm 12 interfering with an obstacle in a space where the tip of the arm 12 (gripper 11) can move. This search is realized by, for example, a simulation by the calculation unit 14. First, in the simulation, using the current position/orientation, the shape and mechanism data of the robot 10a, the shape data of the storage rack 100, and the distance image measured in step 1003 in step 1101, the joint angles of a large number of arms 12 are It is confirmed whether or not the robot 10a comes into contact with the storage shelf 100 or another article, and the joint angles that do not come into contact are stored. Next, two stored joint angles are arbitrarily selected, it is determined whether or not they are close by using a threshold value given in advance, and a joint angle transition graph connecting the close joint angles is created. After that, the joint angle transition graph is traced to search for a route from the current joint angle to the target joint angle 901Q. When the path can be found within a predetermined time, it is determined that the arm 12 can transit from the current joint angle to the target joint angle 901Q. For example, as shown in FIG. 12C, when the robot 10a in the current position/posture always contacts the upper shelf when trying to move the arm 12 to the target joint angle 901Q, when the robot 10a contacts the upper shelf, Is not found and it is determined that the transition is impossible.

その結果、アーム12が目標関節角度901Qに推移不可能であれば、ステップ1117に進む。一方、アーム12が目標関節角度901Qに推移可能であれば、演算部14は、ロボット10aが現在位置姿勢にいるとき、アーム12を現在関節角度から目標関節角度901Qへ推移する干渉回避関節角度軌跡を決定する(1114)。具体的には、ステップ1113におけるシミュレーションの結果を用いて、現在の状態から目標関節角度へ推移する最短の道筋(又は、所定の条件を満たす道筋)を探索し、干渉回避関節角度軌跡に決定する。 As a result, if the arm 12 cannot move to the target joint angle 901Q, the process proceeds to step 1117. On the other hand, if the arm 12 can move to the target joint angle 901Q, the computing unit 14 moves the arm 12 from the current joint angle to the target joint angle 901Q when the robot 10a is in the current position/posture. Is determined (1114). Specifically, using the result of the simulation in step 1113, the shortest route (or the route satisfying a predetermined condition) that transits from the current state to the target joint angle is searched for, and the collision avoidance joint angle trajectory is determined. ..

そして、ロボット10aは、干渉回避関節角度軌跡に従ってアーム12を制御し、グリッパ11を移動し(1115)、停止位置姿勢900Qへ自律的に移動する(1116)。1116の経路は短距離経路に該当する。その後、演算部14は、ロボット10aが停止位置姿勢900Qへ移動し、アーム12の関節角度が目標関節角度901Qへ変更されたことを確認した後、全体管理装置200へ作業完了報告を送信する(1121)。 Then, the robot 10a controls the arm 12 according to the interference avoidance joint angle trajectory, moves the gripper 11 (1115), and autonomously moves to the stop position/posture 900Q (1116). The route 1116 corresponds to a short distance route. After that, the calculation unit 14 confirms that the robot 10a has moved to the stop position/posture 900Q and the joint angle of the arm 12 has been changed to the target joint angle 901Q, and then transmits a work completion report to the overall management apparatus 200 ( 1121).

一方、ステップ1113において、アーム12が障害物と干渉せずに目標関節角度901Qに変形不可能であると判定された場合、演算部14は、アーム12が現在の関節角度であるとき、ロボット10aを現在位置姿勢から停止位置姿勢900Qへ移動可能かを判定する(1117)。この判定は、例えば、演算部14によるシミュレーションによって実現される。まず、シミュレーションにおいて、アーム12の現在の関節角度、倉庫の形状データ、ロボット10aの形状や機構のデータ、格納棚100の形状データ、ステップ1101中のステップ1003で計測した距離画像を用いて、格納棚100Mの近傍における多数のロボット10aの位置姿勢に対し、ロボット10aが格納棚100や他の物品と接触するか否かを確認し、接触しない位置姿勢を記憶しておく。次に、記憶した位置姿勢を任意に二つ選出し、予め与えられた閾値を用いてそれらが近いか否かを判定し、近い位置姿勢同士を繋いだ移動グラフを作成する。その後、移動グラフを辿り、現在の位置姿勢から停止位置姿勢900Qへと到達する道筋を探索する。予め定められた時間内で道筋を発見できた場合、ロボット10aを現在の位置姿勢から停止位置姿勢900Qへ移動可能であると判定する(図12(d))。 On the other hand, if it is determined in step 1113 that the arm 12 cannot be deformed to the target joint angle 901Q without interfering with the obstacle, the calculation unit 14 determines that the robot 10a has the current joint angle when the arm 12 has the current joint angle. It is determined whether it is possible to move from the current position/posture to the stop position/posture 900Q (1117). This determination is realized by, for example, a simulation by the calculation unit 14. First, in the simulation, the current joint angle of the arm 12, the shape data of the warehouse, the shape and mechanism data of the robot 10a, the shape data of the storage shelf 100, and the distance image measured in step 1003 in step 1101 are used to store the data. With respect to the positions and orientations of the many robots 10a near the shelf 100M, it is confirmed whether or not the robot 10a contacts the storage shelf 100 and other articles, and the positions and orientations that do not contact are stored. Next, two stored positions and orientations are arbitrarily selected, it is determined whether or not they are close to each other by using a threshold value given in advance, and a movement graph connecting the close positions and orientations is created. Then, the movement graph is traced to search for a route from the current position/posture to the stop position/posture 900Q. When the route can be found within the predetermined time, it is determined that the robot 10a can be moved from the current position/posture to the stop position/posture 900Q (FIG. 12(d)).

その結果、ロボット10aが停止位置姿勢900Qまで移動不可能であれば、ステップ1112に戻り、停止位置姿勢900Q及び目標関節角度901Qの別の組み合わせを算出する。このとき、停止位置姿勢900Q及び目標関節角度901Qの一方が新たなものでもよく、停止位置姿勢900Q及び目標関節角度901Qの両方が新たなものでもよい。 As a result, if the robot 10a cannot move to the stop position/posture 900Q, the process returns to step 1112 to calculate another combination of the stop position/posture 900Q and the target joint angle 901Q. At this time, one of the stop position/posture 900Q and the target joint angle 901Q may be new, and both the stop position/posture 900Q and the target joint angle 901Q may be new.

一方、ロボット10aが障害物と干渉せずに停止位置姿勢900Qまで移動可能であれば、演算部14は、アーム12が目標関節角度901Qとなっているときに、ロボット10aが現在位置姿勢からを停止位置姿勢900Qへ移動する干渉回避移動軌跡904Qを決定する(1118)。具体的には、ステップ1107におけるシミュレーションの結果を用いて、現在の位置姿勢から停止位置姿勢900Qへ移動する最短の道筋(又は、所定の条件を満たす道筋)を探索し、干渉回避移動軌跡904Qに決定する。 On the other hand, if the robot 10a can move to the stop position/posture 900Q without interfering with an obstacle, the computing unit 14 will move the robot 10a from the current position/posture when the arm 12 has the target joint angle 901Q. An interference avoidance movement trajectory 904Q that moves to the stop position/posture 900Q is determined (1118). Specifically, using the result of the simulation in step 1107, the shortest route (or the route satisfying a predetermined condition) that moves from the current position/posture to the stop position/posture 900Q is searched for, and the interference avoidance movement locus 904Q is set. decide.

その後、演算部14が干渉回避移動軌跡904Qに従って走行部13aを制御し、ロボット10aが移動し(1119、図12(e))、アーム12が関節角度を目標関節角度901Qへ変更する(1120、図12(f))。その後、演算部14は、ロボット10aが停止位置姿勢900Qへ移動し、アーム12の関節角度が目標関節角度901Qへ変更されたことを確認し、全体管理装置200へ作業完了報告を送信する(1121)。 After that, the calculation unit 14 controls the traveling unit 13a according to the interference avoidance movement trajectory 904Q, the robot 10a moves (1119, FIG. 12E), and the arm 12 changes the joint angle to the target joint angle 901Q (1120, FIG. 12F). After that, the calculation unit 14 confirms that the robot 10a has moved to the stop position/posture 900Q and the joint angle of the arm 12 has been changed to the target joint angle 901Q, and sends a work completion report to the overall management apparatus 200 (1121). ).

ここまで、実施例2において、図6に示す格納棚100M内に格納されている物品を取り出す場合について説明したが、図3に示す格納容器150aに格納された物品151aを取り出す場合も同様である。すなわち、グリッパ11が物品の上面に正対して、物品151aを吸着可能な位置に、ロボット10aが移動する。 Up to this point, the case of taking out the articles stored in the storage shelf 100M shown in FIG. 6 has been described in the second embodiment, but the same applies to the case of taking out the articles 151a stored in the storage container 150a shown in FIG. .. That is, the robot 10a moves to a position where the gripper 11 faces the upper surface of the article and can adsorb the article 151a.

以上に説明したように、実施例2では、物品101Mを保持するためのロボット10aの停止位置姿勢900M及び目標関節角度901Mを算出し、アーム12が目標関節角度901Mの状態で、ロボット10aが停止位置姿勢900Mへ移動した後に、グリッパ11が物品101Mを保持する。また、物品101Mを格納棚100Mから取り出した状態での停止位置姿勢900Q及び目標関節角度901Qを算出し、アーム12が物品101Mを保持した関節角度(901M)の状態で、ロボット10aが停止位置姿勢900Qへ移動した後に、アーム12が目標関節角度901Qへと推移する。この一連の動作により、物品101Mが格納棚100Mの奥に格納されていても、ロボット10aが格納棚100Mや他の物品と接触することなく、グリッパ11が物品101Mに正しく接触できる位置から物品101Mにアクセスでき、違う物品101を取り出したり、物品101Mを取りこぼしたりするミスを軽減できる。 As described above, in the second embodiment, the stop position/posture 900M and the target joint angle 901M of the robot 10a for holding the article 101M are calculated, and the robot 10a stops when the arm 12 is in the target joint angle 901M. After moving to the position and orientation 900M, the gripper 11 holds the article 101M. Further, the stop position/posture 900Q and the target joint angle 901Q in a state where the article 101M is taken out from the storage shelf 100M are calculated, and the robot 10a stops at the joint angle (901M) in which the arm 12 holds the article 101M. After moving to 900Q, the arm 12 shifts to the target joint angle 901Q. By this series of operations, even when the article 101M is stored in the back of the storage shelf 100M, the robot 10a does not contact the storage shelf 100M and other articles, and the gripper 11 can contact the article 101M correctly from a position where the gripper 11 can properly contact the article 101M. Can be accessed, and mistakes such as taking out a different article 101 or dropping the article 101M can be reduced.

<実施例3>
図13は、実施例3のロボットシステムの構成を示す図である。
<Example 3>
FIG. 13 is a diagram illustrating the configuration of the robot system according to the third embodiment.

実施例3のロボットシステムは、ロボット10bと、搬送車90bと、全体管理装置200とで構成される。 The robot system according to the third embodiment includes a robot 10b, a carrier 90b, and a general control device 200.

ロボット10bは、先端にグリッパ11を有するアーム12と、グリッパ11が保持する物品を認識する物品計測センサ18bと、演算部14と、吸引力発生部15と、電力供給部16とを有する。実施例3のロボット10bは、実施例1のロボット10aと異なり、走行部と周囲環境計測センサとを有さない。アーム12、物品計測センサ18b、演算部14、吸引力発生部15及び電力供給部16の構成は、前述した実施例1のロボット10aと同じであるため、説明を省略する。 The robot 10b includes an arm 12 having a gripper 11 at its tip, an article measurement sensor 18b that recognizes an article held by the gripper 11, a calculation unit 14, a suction force generation unit 15, and a power supply unit 16. Unlike the robot 10a of the first embodiment, the robot 10b of the third embodiment does not have a traveling unit and a surrounding environment measurement sensor. The configurations of the arm 12, the article measurement sensor 18b, the calculation unit 14, the suction force generation unit 15, and the power supply unit 16 are the same as those of the robot 10a of the first embodiment described above, and thus the description thereof will be omitted.

搬送車90bは、積載部91と、走行部13aと、周囲環境計測センサ17bとを有する。 The transport vehicle 90b has a stacking unit 91, a traveling unit 13a, and an ambient environment measurement sensor 17b.

積載部91は、搬送車90bの上部に設けられており、所定の位置姿勢になったとき又は全体管理装置200の指令信号に従って、上部を上昇及び下降する。例えば、図14に示すように、積載部91の上昇によって、搬送車90bが格納棚100bの下部と係合し、格納棚100bを持ち上げた状態で格納棚100bを搬送する。また、図15に示すように、積載部91に載置された格納容器150bを搬送する。 The loading section 91 is provided on the upper portion of the transport vehicle 90b, and moves up and down when the vehicle reaches a predetermined position/posture or in accordance with a command signal from the overall management apparatus 200. For example, as shown in FIG. 14, as the stacking unit 91 rises, the transport vehicle 90b engages with the lower portion of the storage shelf 100b, and the storage shelf 100b is transported while the storage shelf 100b is lifted. Further, as shown in FIG. 15, the storage container 150b placed on the stacking unit 91 is transported.

走行部13aは、回転するタイヤと、該タイヤを回転駆動するモータとで構成される。タイヤは対向して二つ設けられ、各タイヤの回転方向や回転数を制御することによって、搬送車90bが走行し、方向を転換し、その場で回転できる。搬送車90bの下部には、図示を省略する補助輪が設けられてもよい。 The traveling unit 13a includes a rotating tire and a motor that rotationally drives the tire. Two tires are provided so as to face each other, and by controlling the rotation direction and the number of rotations of each tire, the transport vehicle 90b travels, changes its direction, and can rotate on the spot. An auxiliary wheel (not shown) may be provided below the transport vehicle 90b.

周囲環境計測センサ17bは、レーザ光照射部とレーザ光受光部とを有する二次元又は三次元のレーザスキャナで構成され、周囲にレーザ光を照射し、反射光を測定する。周囲環境計測センサ17bが測定したレーザ反射光によって、周囲の障害物(壁、格納棚など)までの距離を算出でき、該算出された距離を連結して周囲の障害物の位置及び大きさを算出できる。 The ambient environment measuring sensor 17b is composed of a two-dimensional or three-dimensional laser scanner having a laser light irradiation section and a laser light receiving section, irradiates the surroundings with laser light, and measures reflected light. With the laser reflected light measured by the ambient environment measurement sensor 17b, the distance to an obstacle (wall, storage shelf, etc.) around can be calculated, and the calculated distances can be connected to determine the position and size of the obstacle around. Can be calculated.

全体管理装置200は、有線又は無線の通信によってロボット10bと接続され、無線通信によって搬送車90bと接続される。全体管理装置200の構成は、前述した実施例1と同じであるため説明を省略する。 The general control device 200 is connected to the robot 10b by wired or wireless communication, and is connected to the transport vehicle 90b by wireless communication. Since the configuration of the overall management apparatus 200 is the same as that of the above-described first embodiment, description thereof will be omitted.

本実施例では、演算部14は、ロボット10bの一構成であるが、ロボット10bと別に構成してもよい。例えば、搬送車90bが演算部14を有し、搬送車90bとロボット10aが通信可能に構成してもよい。 In the present embodiment, the calculation unit 14 is one configuration of the robot 10b, but it may be configured separately from the robot 10b. For example, the transport vehicle 90b may include the calculation unit 14 so that the transport vehicle 90b and the robot 10a can communicate with each other.

次に、図14及び図15を参照して、ロボット10bによる物品のピッキングを説明する。 Next, picking of an article by the robot 10b will be described with reference to FIGS. 14 and 15.

図14は、格納棚内の物品をピッキングする実施例3のロボットシステムを示す図である。 FIG. 14 is a diagram showing a robot system according to a third embodiment for picking articles in a storage shelf.

図14に示すロボットシステムは、ロボット10b、搬送車90b、格納棚100b及び全体管理装置200(図示省略)を含む。格納棚100bから取り出される物品101bの正面にロボット10bが位置するように、格納棚100bを積載した搬送車90bが移動する。ロボット10bは、当該物品101bの側面にグリッパ11を吸着して、アーム12の関節を曲げることによって、物品101bを格納棚100bから取り出す。 The robot system shown in FIG. 14 includes a robot 10b, a carrier 90b, a storage shelf 100b, and an overall management device 200 (not shown). The transport vehicle 90b loaded with the storage rack 100b moves so that the robot 10b is located in front of the article 101b taken out from the storage rack 100b. The robot 10b picks up the article 101b from the storage shelf 100b by attracting the gripper 11 to the side surface of the article 101b and bending the joint of the arm 12.

図15は、容器内の物品をピッキングする実施例3のロボットシステムを示す図である。 FIG. 15 is a diagram showing a robot system according to a third embodiment for picking articles in a container.

図15に示すロボットシステムは、ロボット10b、搬送車90b、格納容器150b及び全体管理装置200(図示省略)を含む。格納容器150bから取り出される物品101bの正面にロボット10bが位置するように、格納容器150bを積載した搬送車90bが移動する。ロボット10bは、当該物品101bの上面にグリッパ11を吸着して、アーム12の関節を曲げることによって、物品101bを格納容器150bから取り出す。 The robot system shown in FIG. 15 includes a robot 10b, a carrier 90b, a storage container 150b, and a general control device 200 (not shown). The transport vehicle 90b loaded with the storage container 150b moves so that the robot 10b is positioned in front of the article 101b taken out from the storage container 150b. The robot 10b adsorbs the gripper 11 on the upper surface of the article 101b and bends the joint of the arm 12 to take out the article 101b from the storage container 150b.

なお、実施例3において物品が格納される格納手段として格納棚100b及び格納容器150bについて説明したが、物品を格納し保管できる物であれば、どの様な形態でもよい。 Although the storage shelf 100b and the storage container 150b have been described as the storage means for storing the article in the third embodiment, any form may be used as long as the article can be stored and stored.

図16は、実施例3のロボット10bの動作を制御する処理のフローチャートである。図16に示す処理を行うプログラムは、ロボット10bの演算部14のCPUが実行する。 FIG. 16 is a flowchart of processing for controlling the operation of the robot 10b according to the third embodiment. The program of the processing shown in FIG. 16 is executed by the CPU of the arithmetic unit 14 of the robot 10b.

まず、ロボット10bは、格納棚100bから物品101bを取り出す指令を全体管理装置200から受信する。さらに、搬送車90bは、ロボット10bが格納棚100bから物品101bを取り出す指令を全体管理装置200から受信すると(2001)、格納棚100bを積載可能な位置まで自律的に移動し(2002)、格納棚100bを積載し(2003)、ロボット10bの手前、すなわち、ロボット10bが格納棚100bに格納された物品101を計測できる位置まで自律的に移動して、格納棚100bを搬送する(2004)。2002及び2004の経路は長距離経路に該当する。 First, the robot 10b receives a command from the overall management apparatus 200 to take out the article 101b from the storage shelf 100b. Further, when the robot 10b receives a command for the robot 10b to take out the article 101b from the storage shelf 100b from the central control device 200 (2001), the transport vehicle 90b autonomously moves to a position where the storage shelf 100b can be loaded (2002) and stores it. The shelves 100b are loaded (2003), and the shelves 100b are autonomously moved in front of the robot 10b, that is, to a position where the robot 10b can measure the articles 101 stored in the shelves 100b, and the shelves 100b are transported (2004). The routes 2002 and 2004 correspond to long-distance routes.

そして、ロボット10bは、物品計測センサ18bによって格納棚100bに格納された物品101を計測する(2005)。そして、演算部14は、物品計測センサ18bによる計測結果に対し、予め登録されている物品101の形状や大きさを用いて、格納棚100b内の各物品101の詳細な位置姿勢を算出する(2006)。例えば、物品計測センサ18bが物品101を含んだ距離画像を取得し、予め登録されている物品101の形状と大きさに合致する部分を距離画像の中から探索することによって、各物品101の詳細な位置姿勢を算出できる。なお、全体管理装置200から格納棚100b内の物品101の詳細な位置姿勢を取得できる場合、ステップ2005及び2006の処理を省略できる。 Then, the robot 10b measures the article 101 stored in the storage shelf 100b by the article measurement sensor 18b (2005). Then, the calculation unit 14 calculates the detailed position and orientation of each article 101 in the storage shelf 100b by using the shape and size of the article 101 registered in advance for the measurement result by the article measurement sensor 18b ( 2006). For example, the article measurement sensor 18b acquires a distance image including the article 101, and searches the distance image for a portion that matches the shape and size of the article 101 that is registered in advance. It is possible to calculate various positions and orientations. If the detailed position and orientation of the article 101 in the storage shelf 100b can be acquired from the overall management apparatus 200, the processes of steps 2005 and 2006 can be omitted.

そして、演算部14は、物品101bを保持するための格納棚100bの停止位置姿勢900bを算出する(2007)。この算出は、例えば、演算部14によるシミュレーションによって実現される。まず、予め定められた物品101bを保持するための物品101bから見たグリッパ11の相対位置姿勢のデータと、2006で算出した物品101bの位置姿勢から、物品101bを保持するためのグリッパ11の絶対位置姿勢を算出する。続いて、シミュレーション内において、格納棚100bの仮の停止位置姿勢を設定し、ロボット10bの形状や機構のデータを用いて、その仮の停止位置姿勢において算出したグリッパ11の絶対位置姿勢をロボット10bが取ることが可能か不可能かを確認する。この確認は逆運動学問題を解くことによって実現できる。この確認の結果が可能である場合は、仮の停止位置姿勢を停止位置姿勢900bとして出力する。確認の結果が不可能である場合は、仮の停止位置姿勢の微小変更し、グリッパ11の絶対位置姿勢の実現可否の確認を再度実行する。これを、確認の結果が可能となるまで繰り返す。本実施例において、物品101bを保持するための物品101bから見たグリッパ11の相対位置姿勢は、物品101bの正面の中心で垂直な方向であることから、物品101bを取り出すための格納棚100bの停止位置は、ロボット10bが物品101bの正面(ロボット10bに向いた面)に正対する位置となる。 Then, the calculation unit 14 calculates the stop position/posture 900b of the storage shelf 100b for holding the article 101b (2007). This calculation is realized by, for example, a simulation by the calculation unit 14. First, from the data of the relative position and orientation of the gripper 11 viewed from the article 101b for holding the predetermined article 101b and the position and orientation of the article 101b calculated in 2006, the absolute value of the gripper 11 for holding the article 101b is determined. Calculate the position and orientation. Subsequently, in the simulation, a temporary stop position/posture of the storage rack 100b is set, and the absolute position/posture of the gripper 11 calculated at the temporary stop position/posture is calculated using the shape and mechanism data of the robot 10b. See if is possible or impossible to take. This confirmation can be realized by solving the inverse kinematics problem. If the result of this confirmation is possible, the temporary stop position/posture is output as the stop position/posture 900b. If the result of the confirmation is impossible, the temporary stop position/orientation is slightly changed, and the confirmation as to whether or not the absolute position/orientation of the gripper 11 can be realized is executed again. This is repeated until the confirmation result becomes possible. In this embodiment, since the relative position and orientation of the gripper 11 viewed from the article 101b for holding the article 101b is the direction perpendicular to the center of the front of the article 101b, the gripper 11 of the storage shelf 100b for taking out the article 101b is shown. The stop position is a position where the robot 10b directly faces the front surface (the surface facing the robot 10b) of the article 101b.

その後、搬送車90bは、算出された停止位置姿勢900bへ自律的に移動し、格納棚100bを搬送する(2008)。このときの経路は短距離経路に該当し、搬送車90bは、現在地にて停止位置姿勢900bの位置に向かう方向へとその場で旋回し、停止位置姿勢900bの位置まで直線的に移動し、停止位置姿勢900bの位置でその場旋回することにょって姿勢を合わせ、最終的に格納棚100bは停止位置姿勢900bとなる。 After that, the carrier 90b autonomously moves to the calculated stop position/posture 900b and carries the storage shelf 100b (2008). The route at this time corresponds to a short-distance route, and the carrier 90b turns on the spot in the direction toward the position of the stop position posture 900b at the current position, and linearly moves to the position of the stop position posture 900b. The posture is adjusted by turning on the spot at the position of the stop position posture 900b, and finally the storage shelf 100b becomes the stop position posture 900b.

物品101bを保持可能な位置姿勢へグリッパ11が移動するように、アーム12の関節の角度を目標関節角度901bに推移する(2009)。2007における逆運動学問題を解いた結果が、グリッパ11の絶対位置姿勢をロボット10aが取るためのアーム12の目標関節角度901bとなる。例えば、現在の関節角度から一定の角速度で目標関節角度901bへと関節角度を徐々に推移させていく方法がある。その結果、取り出すべき物品101bの正面に正対して、物品101bを吸着可能なように、グリッパ11が移動する。 The joint angle of the arm 12 is changed to the target joint angle 901b so that the gripper 11 moves to the position and orientation capable of holding the article 101b (2009). The result of solving the inverse kinematics problem in 2007 is the target joint angle 901b of the arm 12 for the robot 10a to take the absolute position and orientation of the gripper 11. For example, there is a method of gradually changing the joint angle from the current joint angle to the target joint angle 901b at a constant angular velocity. As a result, the gripper 11 moves so as to face the front of the article 101b to be taken out and to adsorb the article 101b.

次に、グリッパ11が物品101bを保持する(2010)。例えば、物品101bに面接触したグリッパ11を減圧し、グリッパ11に物品101bを吸着する。 Next, the gripper 11 holds the article 101b (2010). For example, the gripper 11 that is in surface contact with the article 101b is decompressed, and the gripper 11 adsorbs the article 101b.

そして、物品101bを保持したまま格納棚100bから引き出すように、アーム12の関節角度を終了関節角度902へ変更し、グリッパ11を移動する(2011)。例えば、グリッパ11の姿勢及び物品101bの姿勢を2010の状態のまま変更することなく、格納棚100bから物品101bが完全に離れる位置まで、格納棚100bの正面に対し垂直に移動させる。格納棚100bから物品101bが完全に離れたときのアーム12の関節角度が終了関節角度902となる。 Then, the joint angle of the arm 12 is changed to the end joint angle 902 so that the article 101b is pulled out from the storage shelf 100b while being held, and the gripper 11 is moved (2011). For example, without changing the attitude of the gripper 11 and the attitude of the article 101b in the state of 2010, the gripper 11 is moved vertically to the front of the storage shelf 100b to a position where the article 101b is completely separated from the storage shelf 100b. The joint angle of the arm 12 when the article 101b is completely separated from the storage shelf 100b is the end joint angle 902.

その後、アーム12の関節角度が終了関節角度902へ変更された後、搬送車90bは、設置位置姿勢へ自律的に移動し、格納棚100bを搬送し(2012)、格納棚100bを定められた位置に設置する(2013)。その後、搬送車90bは、全体管理装置200へ作業完了報告を送信する(2014)。2012の経路は長距離経路に該当する。 After that, after the joint angle of the arm 12 is changed to the end joint angle 902, the transport vehicle 90b autonomously moves to the installation position and posture, transports the storage shelf 100b (2012), and determines the storage shelf 100b. Install in position (2013). After that, the transport vehicle 90b transmits a work completion report to the overall management apparatus 200 (2014). The route 2012 corresponds to a long distance route.

図17は、実施例3の物品101の位置姿勢に対応する格納棚100bの停止位置姿勢900を示す図である。 FIG. 17 is a diagram illustrating a stop position/posture 900 of the storage shelf 100b corresponding to the position/posture of the article 101 according to the third embodiment.

前述したように、実施例3では、ロボット10bのグリッパ11が物品101bを保持できる位置に搬送車90b(格納棚100b)が停止する。すなわち、取り出すべき物品101の位置姿勢によって搬送車90bが停止する位置姿勢が異なる。 As described above, in the third embodiment, the transport vehicle 90b (storage shelf 100b) stops at a position where the gripper 11 of the robot 10b can hold the article 101b. That is, the position and orientation at which the carrier 90b stops differs depending on the position and orientation of the article 101 to be taken out.

例えば、格納棚100bの下の間口の中列上段の物品101bを取り出す場合、搬送車90b(格納棚100b)は停止位置姿勢900bに停止する。また、格納棚100bの下の間口の左列上段の物品101fを取り出す場合、搬送車90b(格納棚100b)は停止位置姿勢900fに停止する。さらに、格納棚100bの下の間口の左列上段の物品101jを取り出す場合、搬送車90b(格納棚100b)は停止位置姿勢900jに停止する。 For example, when the article 101b in the upper middle row of the frontage below the storage shelf 100b is taken out, the transport vehicle 90b (storage shelf 100b) stops at the stop position posture 900b. When the article 101f in the upper left column of the frontage of the storage shelf 100b is taken out, the transport vehicle 90b (storage shelf 100b) stops at the stop position posture 900f. Further, when the article 101j in the upper left column of the frontage of the storage shelf 100b is taken out, the transport vehicle 90b (storage shelf 100b) stops at the stop position posture 900j.

なお、停止位置姿勢900及び目標関節角度901は、グリッパ11の種類やアーム12に対する取り付け位置姿勢、物品101の形状や大きさによって異なる。このため、演算部14は、グリッパ11が物品101にアクセスする方向の情報を用いて、停止位置姿勢900及び目標関節角度901を算出する。 Note that the stop position/posture 900 and the target joint angle 901 differ depending on the type of the gripper 11, the mounting position/posture to the arm 12, and the shape and size of the article 101. Therefore, the calculation unit 14 calculates the stop position/orientation 900 and the target joint angle 901 by using the information on the direction in which the gripper 11 accesses the article 101.

ここまで、実施例3おいて、図14に示す格納棚100b内に格納されている物品を取り出す場合について説明したが、図15に示す格納容器150bに格納された物品151bを取り出す場合も同様である。すなわち、グリッパ11が物品の上面に正対して、物品151bを吸着可能な位置に、ロボット10bが移動する。 Up to this point, the case of taking out the articles stored in the storage shelf 100b shown in FIG. 14 has been described in the third embodiment, but the same applies to the case of taking out the article 151b stored in the storage container 150b shown in FIG. is there. That is, the gripper 11 faces the upper surface of the article and the robot 10b moves to a position where the article 151b can be adsorbed.

以上に説明したように、実施例3では、ロボット10bが物品101bを保持するための搬送車90b(格納棚100b)の停止位置姿勢900bを算出し、当該停止位置姿勢900bへ格納棚100bを搬送した後に、グリッパ11が物品101bを保持するので、グリッパ11が物品101bに正しく接触できる位置から物品101bにアクセスでき、違う物品101を取り出したり、物品101bを取りこぼしたりするミスが軽減できる。 As described above, in the third embodiment, the robot 10b calculates the stop position/posture 900b of the transfer vehicle 90b (storage rack 100b) for holding the article 101b, and transfers the storage rack 100b to the stop position/posture 900b. After that, since the gripper 11 holds the article 101b, the gripper 11 can access the article 101b from a position where the gripper 11 can properly contact the article 101b, and it is possible to reduce mistakes such as taking out a different article 101 and dropping the article 101b.

<実施例4>
本実施例では、格納棚100の奥に置かれた物品101を取り出すことが可能な格納棚内物品ピッキングロボットシステムの例を説明する。
<Example 4>
In the present embodiment, an example of an in-storage-article picking robot system capable of taking out an article 101 placed in the back of the storage shelf 100 will be described.

図18は、実施例4のロボットシステムの構成を示す図である。 FIG. 18 is a diagram illustrating the configuration of the robot system according to the fourth embodiment.

実施例4のロボットシステムは、ロボット10b、搬送車90b、格納棚100n及び全体管理装置200を含む。ロボット10bは、格納棚100nから取り出される物品101nの正面に移動し、当該物品101nの側面にグリッパ11を吸着して、アーム12の関節を曲げることによって、物品101nを格納棚100nから取り出す。 The robot system according to the fourth embodiment includes a robot 10b, a carrier 90b, a storage shelf 100n, and a general control device 200. The robot 10b moves to the front of the article 101n taken out from the storage shelf 100n, adsorbs the gripper 11 to the side surface of the article 101n, and bends the joint of the arm 12 to take out the article 101n from the storage shelf 100n.

実施例4では、格納棚100nの奥に置かれている物品101nをロボット10bが取り出す例を説明する。格納棚100nの奥に置かれている物品101nを取り出す場合、格納棚100nがロボット10bに近づいた状態で、物品101nを吸着するためにアーム12を目標関節角度901nへ変更すると、格納棚100nの間口を区画する棚板に当接することがある。また、ロボット10bが物品101nを吸着した後、直ちにアーム12を終了関節角度902へ変更すると、格納棚100nの間口を区画する棚板に当接することがある。このため、格納棚100nの奥に置かれている物品101nを取り出す場合には、特別の手順が必要となる。 In the fourth embodiment, an example in which the robot 10b takes out the article 101n placed in the back of the storage shelf 100n will be described. When the article 101n placed in the back of the storage shelf 100n is taken out, if the arm 12 is changed to the target joint angle 901n to attract the article 101n while the storage shelf 100n is approaching the robot 10b, It may come into contact with the shelves that divide the frontage. Further, when the robot 10b immediately changes the arm 12 to the end joint angle 902 after adsorbing the article 101n, the robot 10b may come into contact with a shelf plate that partitions the front of the storage shelf 100n. Therefore, when taking out the article 101n placed in the back of the storage shelf 100n, a special procedure is required.

図19は、実施例4の格納棚100nの奥に置かれている物品101nを取り出すためのロボット10bの停止位置姿勢900nを示す図である。 FIG. 19 is a diagram showing a stop position posture 900n of the robot 10b for taking out the article 101n placed in the back of the storage shelf 100n according to the fourth embodiment.

前述したように、実施例4では、ロボット10bのグリッパ11が物品101nを保持できる位置に搬送車90b(格納棚100n)が停止する。すなわち、取り出すべき物品101によってロボットの停止位置姿勢が異なる。例えば、格納棚100nの下の間口の左列上段の物品101nを取り出す場合、搬送車90bは、ロボット10bの手前の位置まで格納棚100nを搬送した後、ロボット10bに近づき、停止位置姿勢900nに停止する。停止位置姿勢900nは、格納棚100nの最前面の物品101を取り出すための停止位置姿勢900fよりロボット10bに近い位置である。 As described above, in the fourth embodiment, the transport vehicle 90b (storage shelf 100n) is stopped at a position where the gripper 11 of the robot 10b can hold the article 101n. That is, the stop position/orientation of the robot differs depending on the article 101 to be taken out. For example, when taking out the article 101n in the upper left column of the frontage of the storage shelf 100n, the carrier 90b conveys the storage shelf 100n to a position in front of the robot 10b, then approaches the robot 10b, and reaches the stop position posture 900n. Stop. The stop position/posture 900n is closer to the robot 10b than the stop position/posture 900f for taking out the frontmost article 101 of the storage shelf 100n.

次に、図20及び図21を参照して、実施例4のロボット10bが格納棚100nの奥に置かれた物品101nを取り出す動作を説明する。図20は、実施例4のロボット10bが物品101nを保持するまでの動作を制御する処理のフローチャートである。図21は、実施例4のロボット10bが物品101nを保持するまでの動作を示す図である。 Next, with reference to FIGS. 20 and 21, the operation of the robot 10b according to the fourth embodiment for taking out the article 101n placed in the back of the storage shelf 100n will be described. FIG. 20 is a flowchart of processing for controlling the operation of the robot 10b according to the fourth embodiment until the robot 10b holds the article 101n. 21: is a figure which shows operation|movement until the robot 10b of Example 4 hold|maintains the article 101n.

まず、ロボット10bは、図16のステップ2001から2006を実行する(2101)。すなわち、搬送車90bは、ロボット10bが格納棚100nから物品101nを取り出す指令を全体管理装置200から受信し(2001)、格納棚100nを積載可能な位置まで自律的に移動し(2002)、格納棚100nを積載し(2003)、ロボット10bが格納棚100nに格納された物品101を計測できる位置まで自律的に移動する(2004)。また、ロボット10bは、格納棚100nから物品101nを取り出す指令を全体管理装置200から受信し(2001)、物品計測センサ18bによって格納棚100nに格納された物品101を計測し(2005)、格納棚100n内の各物品101の詳細な位置姿勢を算出する(2006)。この状態では、図21(a)に示すように、搬送車90bは、ロボット10bが取り出すべき物品101nや周囲の状況を見渡せる、ロボット10bから離れた位置にいる。 First, the robot 10b executes steps 2001 to 2006 of FIG. 16 (2101). That is, the carrier 90b receives a command from the general management device 200 that the robot 10b takes out the article 101n from the storage shelf 100n (2001), autonomously moves to a position where the storage shelf 100n can be loaded (2002), and stores it. The shelves 100n are loaded (2003), and the robot 10b autonomously moves to a position where the articles 101 stored in the storage shelves 100n can be measured (2004). Further, the robot 10b receives a command to take out the article 101n from the storage shelf 100n from the overall management apparatus 200 (2001), measures the article 101 stored in the storage shelf 100n by the article measurement sensor 18b (2005), and stores the storage shelf. The detailed position and orientation of each article 101 within 100n is calculated (2006). In this state, as shown in FIG. 21A, the transport vehicle 90b is located away from the robot 10b, overlooking the article 101n to be taken out by the robot 10b and the surrounding situation.

そして、演算部14は、物品101nを保持するための格納棚100nの停止位置姿勢900n及びアーム12の目標関節角度901nを算出する(2102)。この算出は、例えば、演算部14によるシミュレーションによって実現される。まず、予め定められた物品101nを保持するための物品101nから見たグリッパ11の相対位置姿勢のデータと、2006で算出した物品101nの位置姿勢から、物品101nを保持するためのグリッパ11の絶対位置姿勢を算出する。続いて、シミュレーション内において、格納棚100nの仮の停止位置姿勢を設定し、その仮の停止位置姿勢において算出したグリッパ11の絶対位置姿勢をロボット10bが取ることが可能か不可能かを確認する。この確認は逆運動学問題を解くことで実現でき、その結果、アーム12の仮の目標関節角度を同時に得ることができる。この確認の結果が可能である場合は、さらに、ロボット10bの形状や機構のデータ、格納棚100の形状データ、ステップ2101中のステップ2005で計測した距離画像を用いて、ロボット10aが仮の停止位置姿勢と仮の目標関節角度を取った際に、ロボット10aが格納棚100や他の物品と接触するか否かを確認する。接触しない場合は、仮の停止位置姿勢を停止位置姿勢900nとして、仮の目標関節角度を目標関節角度901nとしてそれぞれ出力する。確認の結果が不可能である場合、又は「接触する」である場合は、仮の停止位置姿勢の微小変更し、グリッパ11の絶対位置姿勢の実現可否の確認と、ロボット10bが接触するか否かの確認とを再度実行する。これらを、確認の結果が可能でかつ「接触しない」となるまで繰り返す。本実施例において、物品101nを保持するための物品101nから見たグリッパ11の相対位置姿勢は、物品101nの正面の中心で垂直な方向であることから、物品101nを取り出すための格納棚100n(及び搬送車90b)の停止位置は、ロボット10bが物品101nの正面(ロボット10bに向いた面)に正対する位置となる。また、グリッパ11が格納棚100nの奥の物品101nに届くようにアーム12を延伸した状態が目標関節角度901nである(図21(b))。 Then, the calculation unit 14 calculates the stop position/posture 900n of the storage shelf 100n for holding the article 101n and the target joint angle 901n of the arm 12 (2102). This calculation is realized by, for example, a simulation by the calculation unit 14. First, from the data of the relative position and orientation of the gripper 11 viewed from the article 101n for holding the predetermined article 101n and the position and orientation of the article 101n calculated in 2006, the absolute value of the gripper 11 for holding the article 101n is determined. Calculate the position and orientation. Subsequently, in the simulation, a temporary stop position/posture of the storage rack 100n is set, and it is confirmed whether or not the robot 10b can take the absolute position/posture of the gripper 11 calculated at the temporary stop position/posture. .. This confirmation can be realized by solving an inverse kinematics problem, and as a result, a temporary target joint angle of the arm 12 can be obtained at the same time. If the result of this confirmation is possible, the robot 10a is temporarily stopped using the shape and mechanism data of the robot 10b, the shape data of the storage shelf 100, and the distance image measured in step 2005 in step 2101. It is confirmed whether or not the robot 10a comes into contact with the storage shelf 100 or another article when the position and orientation and the provisional target joint angle are taken. When no contact is made, the temporary stop position/posture is output as the stop position/posture 900n, and the temporary target joint angle is output as the target joint angle 901n. If the result of the confirmation is impossible, or if the result is “contact,” the temporary stop position/orientation is slightly changed, whether or not the absolute position/orientation of the gripper 11 is realized, and whether or not the robot 10b contacts Check again and execute again. These are repeated until the confirmation result is possible and "no contact". In the present embodiment, the relative position and orientation of the gripper 11 for holding the article 101n viewed from the article 101n is a direction perpendicular to the center of the front surface of the article 101n. The stop position of the transport vehicle 90b) is a position where the robot 10b directly faces the front surface (the surface facing the robot 10b) of the article 101n. Further, the target joint angle 901n is the state in which the arm 12 is extended so that the gripper 11 reaches the article 101n at the back of the storage shelf 100n (FIG. 21B).

次に、演算部14は、格納棚100n(及び搬送車90b)が停止位置姿勢900nにいるときに、アーム12を現在の関節の角度から目標関節角度901nへ推移可能かを判定する(2103)。例えば、格納棚100nが設置された倉庫及び格納棚100nの形状データ(例えば、倉庫の壁や柱の位置及び大きさ、格納棚100nの形状及び位置を表すCADデータ)を参照し、アーム12の先端(グリッパ11)が移動可能な範囲の空間において、アーム12が障害物(格納棚100n、搬送車90b、他のロボット10、倉庫の柱や壁など)と干渉することなく、現在の関節角度から目標関節角度901nへと推移可能な軌跡を探索する。この探索は、例えば、演算部14によるシミュレーションによって実現される。まず、シミュレーションにおいて、停止位置姿勢900n、ロボット10bの形状や機構のデータ、格納棚100の形状データ、ステップ2101中のステップ2005で計測した距離画像を用いて、多数のアーム12の関節角度に対し、ロボット10bが格納棚100nや他の物品と接触するか否かを確認し、接触しない関節角度を記憶しておく。次に、記憶した関節角度を任意に二つ選出し、予め与えられた閾値を用いてそれらが近いか否かを判定し、近い関節角度同士を繋いだ関節角度推移グラフを作成する。その後、関節角度推移グラフを辿り、現在の関節角度から目標関節角度901nへと到達する道筋を探索する。予め定められた時間内で道筋を発見できた場合、アーム12を現在の関節の角度から目標関節角度901nへ推移可能と判定する。例えば、図21(c)に示すように、格納棚100n(及び搬送車90b)が停止位置姿勢900nにおいて、アーム12を目標関節角度901nに推移しようとすると必ず上の棚板と接触する場合、予め定められた時間内で道筋を発見できずに、推移不可能であると判定される。 Next, the calculation unit 14 determines whether the arm 12 can transit from the current joint angle to the target joint angle 901n when the storage rack 100n (and the transport vehicle 90b) is in the stop position posture 900n (2103). .. For example, referring to shape data of the warehouse in which the storage shelf 100n is installed and the storage shelf 100n (for example, CAD data representing the shape and position of the storage shelf 100n, the positions and sizes of the walls and pillars of the warehouse) of the arm 12. In the space where the tip (gripper 11) can move, the arm 12 does not interfere with obstacles (the storage rack 100n, the carrier 90b, the other robot 10, the pillars and walls of the warehouse, etc.) and the current joint angle. From the target joint angle 901n is searched for. This search is realized by, for example, a simulation by the calculation unit 14. First, in the simulation, using the stop position/orientation 900n, the data of the shape and mechanism of the robot 10b, the shape data of the storage shelf 100, and the distance image measured in step 2005 in step 2101, the joint angles of a large number of arms 12 are compared. Then, it is confirmed whether or not the robot 10b comes into contact with the storage rack 100n and other articles, and the joint angles that do not come into contact are stored. Next, two stored joint angles are arbitrarily selected, it is determined whether or not they are close by using a threshold value given in advance, and a joint angle transition graph connecting the close joint angles is created. After that, the joint angle transition graph is traced to search for a route from the current joint angle to the target joint angle 901n. When the path can be found within a predetermined time, it is determined that the arm 12 can shift from the current joint angle to the target joint angle 901n. For example, as shown in FIG. 21C, in the case where the storage rack 100n (and the transport vehicle 90b) is in the stop position posture 900n, when the arm 12 tries to shift to the target joint angle 901n, the upper rack always contacts with the upper rack. It is judged that the transition is impossible because the route cannot be found within a predetermined time.

その結果、アーム12が目標関節角度901nに推移不可能であれば、ステップ2107に進む。一方、アーム12が目標関節角度901nに推移可能であれば、演算部14は、格納棚100n(及び搬送車90b)が停止位置姿勢900nにいるとき、アーム12を現在関節角度から目標関節角度901nへ推移する干渉回避関節角度軌跡を決定する(2104)。具体的には、ステップ2103におけるシミュレーションの結果を用いて、現在の状態から目標関節角度901nへ推移する最短の道筋(又は、所定の条件を満たす道筋)を探索し、干渉回避関節角度軌跡に決定する。 As a result, if the arm 12 cannot move to the target joint angle 901n, the process proceeds to step 2107. On the other hand, if the arm 12 can move to the target joint angle 901n, the calculation unit 14 moves the arm 12 from the current joint angle to the target joint angle 901n when the storage rack 100n (and the carrier 90b) is in the stop position posture 900n. The interference avoidance joint angle locus that transits to is determined (2104). Specifically, using the result of the simulation in step 2103, the shortest route (or the route satisfying a predetermined condition) that transits from the current state to the target joint angle 901n is searched for, and the interference avoidance joint angle trajectory is determined. To do.

そして、搬送車90bは、格納棚100nを停止位置姿勢900nへ自律的に搬送し(2105)、干渉回避関節角度軌跡に従ってアーム12を制御し、グリッパ11を移動する(2106)。2105の経路は短距離経路に該当する。その後、グリッパ11が物品101nを保持する(2111)。例えば、物品101nに面接触したグリッパ11を減圧し、グリッパ11に物品101nを吸着する。 Then, the transport vehicle 90b autonomously transports the storage shelf 100n to the stop position posture 900n (2105), controls the arm 12 according to the interference avoidance joint angle trajectory, and moves the gripper 11 (2106). The route 2105 corresponds to a short distance route. After that, the gripper 11 holds the article 101n (2111). For example, the gripper 11 in surface contact with the article 101n is decompressed and the article 101n is adsorbed to the gripper 11.

一方、ステップ2103において、アーム12が障害物と干渉するので目標関節角度901nに推移不可能であると判定された場合、ステップ2107において、演算部14は、アーム12が目標関節角度901nであるとき、格納棚100n(搬送車90b)を現在位置姿勢から停止位置姿勢900nへ移動可能かを判定する。この判定は、例えば、演算部14によるシミュレーションによって実現される。まず、シミュレーション内において、アーム12の現在の関節角度、倉庫の形状データ、ロボット10bの形状や機構のデータ、格納棚100の形状データ、ステップ2101中のステップ2005で計測した距離画像を用いて、ロボット10bの近傍における多数の格納棚100nの位置姿勢において、格納棚100nとその内部の物品がロボット10bや他の倉庫内の機材と接触するか否かを確認し、接触しない位置姿勢を記憶しておく。次に、記憶した位置姿勢を任意に二つ選出し、予め与えられた閾値を用いてそれらが近いか否かを判定し、近い位置姿勢同士を繋いだ移動グラフを作成する。その後、移動グラフを辿り、現在の位置姿勢から停止位置姿勢900nへと到達する道筋を探索する。予め定められた時間内で道筋を発見できた場合、格納棚100n(搬送車90b)を現在の位置姿勢から停止位置姿勢900nへ移動可能であると判定する。 On the other hand, when it is determined in step 2103 that the arm 12 interferes with the obstacle and thus cannot move to the target joint angle 901n, the calculation unit 14 determines in step 2107 when the arm 12 has the target joint angle 901n. , It is determined whether the storage shelf 100n (transport vehicle 90b) can be moved from the current position/posture to the stop position/posture 900n. This determination is realized by, for example, a simulation by the calculation unit 14. First, in the simulation, using the current joint angle of the arm 12, the shape data of the warehouse, the shape and mechanism data of the robot 10b, the shape data of the storage rack 100, and the distance image measured in step 2005 in step 2101, In the position and orientation of a large number of storage shelves 100n in the vicinity of the robot 10b, it is confirmed whether the storage shelves 100n and the articles inside the storage shelves 100n come into contact with the robot 10b or other equipment in the warehouse. Keep it. Next, two stored positions and orientations are arbitrarily selected, it is determined whether or not they are close to each other by using a threshold value given in advance, and a movement graph connecting the close positions and orientations is created. After that, the movement graph is traced to search for a route from the current position/posture to the stop position/posture 900n. When the route can be found within the predetermined time, it is determined that the storage rack 100n (transport vehicle 90b) can be moved from the current position/posture to the stop position/posture 900n.

その結果、搬送車90bが停止位置姿勢900nまで移動不可能であれば、ステップ2102に戻り、停止位置姿勢900n及び目標関節角度901nの別の組み合わせを算出する。このとき、停止位置姿勢900n及び目標関節角度901nの一方が新たなものでもよく、停止位置姿勢900n及び目標関節角度901nの両方が新たなものでもよい。 As a result, if the transport vehicle 90b cannot move to the stop position/posture 900n, the process returns to step 2102 to calculate another combination of the stop position/posture 900n and the target joint angle 901n. At this time, one of the stop position/posture 900n and the target joint angle 901n may be new, and both the stop position/posture 900n and the target joint angle 901n may be new.

一方、搬送車90bが障害物と干渉せずに停止位置姿勢900nまで移動可能であれば、演算部14は、アーム12が目標関節角度901nとなっているときに、搬送車90bが現在位置姿勢からを停止位置姿勢900nへ格納棚100nを搬送する干渉回避移動軌跡904nを決定する(2108)。具体的には、ステップ2107におけるシミュレーションの結果を用いて、現在の位置姿勢から停止位置姿勢900nへ移動する最短の道筋(又は、所定の条件を満たす道筋)を探索し、干渉回避移動軌跡904nに決定する(図21(d))。 On the other hand, if the transport vehicle 90b can move to the stop position/posture 900n without interfering with the obstacle, the calculating unit 14 causes the transport vehicle 90b to move to the current position/posture when the arm 12 has the target joint angle 901n. An interference avoidance movement locus 904n for transporting the storage rack 100n to the stop position posture 900n is determined (2108). Specifically, using the result of the simulation in step 2107, the shortest route (or the route satisfying a predetermined condition) that moves from the current position/posture to the stop position/posture 900n is searched for, and the interference avoidance movement locus 904n is set. It is determined (FIG. 21(d)).

その後、アーム12が関節角度を目標関節角度901nへ変更し(2109)、搬送車90bが干渉回避移動軌跡904nに従って自律的に移動して、格納棚100nを搬送する(2110、図21(e)参照)。その後、グリッパ11が物品101nを保持する(2111、図21(f)参照)。 After that, the arm 12 changes the joint angle to the target joint angle 901n (2109), and the transport vehicle 90b autonomously moves according to the interference avoidance movement trajectory 904n to transport the storage rack 100n (2110, FIG. 21E). reference). After that, the gripper 11 holds the article 101n (2111, see FIG. 21F).

図22に示すように、実施例4の搬送車90b(格納棚100n)は、ロボット10bが格納棚100nの奥に置かれている物品101nを保持するために、アーム12の関節角度を目標関節角度901nとした状態で(2109)、干渉回避移動軌跡904nに従ってロボット10bに近づく。 As shown in FIG. 22, in the transport vehicle 90b (storage shelf 100n) of the fourth embodiment, the joint angle of the arm 12 is set as the target joint in order for the robot 10b to hold the article 101n placed in the back of the storage shelf 100n. When the angle is set to 901n (2109), the robot approaches the robot 10b according to the interference avoidance movement trajectory 904n.

図23は、実施例4のロボット10bが物品101nを保持した後の動作を制御する処理のフローチャートである。図24は、実施例4のロボット10bが物品101nを保持した後の動作を示す図である。すなわち、図23に示す処理は、図20に示す処理の後に実行される。 FIG. 23 is a flowchart of a process of controlling the operation after the robot 10b of the fourth embodiment holds the article 101n. FIG. 24 is a diagram showing the operation of the robot 10b according to the fourth embodiment after holding the article 101n. That is, the process shown in FIG. 23 is executed after the process shown in FIG.

まず、演算部14は、ロボット10bが物品101nを保持したまま格納棚100nから引き出すための、格納棚100n(搬送車90b)の停止位置姿勢900r及びアーム12の目標関節角度901rを算出する(2112)。ここで算出される停止位置姿勢900r及び目標関節角度901rは、格納棚100nがロボット10bから離れ、ロボット10bが次の動作に移行できる状態の、格納棚100n(搬送車90b)の位置姿勢及びアーム12の目標関節角度である(図24(b))。 First, the computing unit 14 calculates the stop position/posture 900r of the storage shelf 100n (transport vehicle 90b) and the target joint angle 901r of the arm 12 for the robot 10b to pull out the article 101n from the storage shelf 100n (2112). ). The stop position/posture 900r and the target joint angle 901r calculated here are the position/posture and arm of the storage rack 100n (transport vehicle 90b) in a state where the storage rack 100n is separated from the robot 10b and the robot 10b can shift to the next operation. 12 target joint angles (FIG. 24(b)).

次に、演算部14は、格納棚100n(搬送車90b)が現在位置姿勢にいるとき、アーム12を現在関節角度から目標関節角度901rへ推移可能かを判定する(2113)。例えば、格納棚100nが設置された倉庫及び格納棚100nの形状データ(例えば、ステップ2103と同様に、倉庫の壁や柱の位置及び大きさ、格納棚100nの形状及び位置を表すCADデータ)を参照し、アーム12の先端(グリッパ11)が移動可能な範囲の空間において、アーム12が障害物と干渉することなく、現在の関節角度から目標関節角度901rへと推移可能な軌跡を探索する。この探索は、例えば、演算部14によるシミュレーションによって実現される。まず、シミュレーションにおいて、現在位置姿勢、ロボット10bの形状や機構のデータ、格納棚100の形状データ、ステップ2101中のステップ2005で計測した距離画像を用いて、多数のアーム12の関節角度に対し、ロボット10bが格納棚100や他の物品と接触するか否かを確認し、接触しない関節角度を記憶しておく。次に、記憶した関節角度を任意に二つ選出し、予め与えられた閾値を用いてそれらが近いか否かを判定し、近い関節角度同士を繋いだ関節角度推移グラフを作成する。その後、関節角度推移グラフを辿り、現在の関節角度から目標関節角度901rへと到達する道筋を探索する。予め定められた時間内で道筋を発見できた場合、アーム12を現在の関節の角度から目標関節角度901rへ推移可能として判定する。例えば、図24(c)に示すように、格納棚100n(搬送車90b)が現在位置姿勢において、アーム12を目標関節角度901rに推移しようとすると必ず上の棚板と接触する場合、予め定められた時間内で道筋を発見できずに、推移不可能であると判定される。 Next, the calculation unit 14 determines whether the arm 12 can be changed from the current joint angle to the target joint angle 901r when the storage rack 100n (transport vehicle 90b) is in the current position/posture (2113). For example, the shape data of the warehouse in which the storage shelf 100n is installed and the storage shelf 100n (for example, like the step 2103, the position and size of the walls and pillars of the warehouse, the CAD data representing the shape and position of the storage shelf 100n) are stored. In reference to the space where the tip of the arm 12 (gripper 11) can move, a trajectory that allows the arm 12 to move from the current joint angle to the target joint angle 901r is searched for without interfering with an obstacle. This search is realized by, for example, a simulation by the calculation unit 14. First, in the simulation, using the current position/orientation, the shape and mechanism data of the robot 10b, the shape data of the storage shelf 100, and the distance image measured in step 2005 in step 2101, the joint angles of a large number of arms 12 are It is confirmed whether or not the robot 10b comes into contact with the storage shelf 100 or another article, and the joint angles that do not come into contact are stored. Next, two stored joint angles are arbitrarily selected, it is determined whether or not they are close by using a threshold value given in advance, and a joint angle transition graph connecting the close joint angles is created. Then, the joint angle transition graph is traced to search for a route from the current joint angle to the target joint angle 901r. When the path can be found within a predetermined time, it is determined that the arm 12 can transit from the current joint angle to the target joint angle 901r. For example, as shown in FIG. 24(c), when the storage rack 100n (transport vehicle 90b) is in the current position/posture and the arm 12 is always in contact with the upper shelf plate when the arm 12 tries to move to the target joint angle 901r, it is determined in advance. It is judged that the transition is impossible because the route cannot be found within the specified time.

その結果、アーム12が目標関節角度901rに推移不可能であれば、ステップ2117に進む。一方、アーム12が目標関節角度901rに推移可能であれば、演算部14は、搬送車90bが現在位置姿勢にいるとき、アーム12を現在関節角度から目標関節角度901rへ推移する干渉回避関節角度軌跡を決定する(2114)。具体的には、ステップ2113におけるシミュレーションの結果を用いて、現在の状態から目標関節角度へ推移する最短の道筋(又は、所定の条件を満たす道筋)を探索し、干渉回避関節角度軌跡に決定する。 As a result, if the arm 12 cannot move to the target joint angle 901r, the process proceeds to step 2117. On the other hand, if the arm 12 can move to the target joint angle 901r, the computing unit 14 moves the arm 12 from the current joint angle to the target joint angle 901r when the transport vehicle 90b is in the current position/posture. The trajectory is determined (2114). Specifically, using the result of the simulation in step 2113, the shortest route (or the route satisfying a predetermined condition) that transits from the current state to the target joint angle is searched for, and the joint avoidance joint angle trajectory is determined. ..

そして、ロボット10bは、干渉回避関節角度軌跡に従ってアーム12を制御し、グリッパ11を移動し(2115)、搬送車90bが停止位置姿勢900rへ自律的に格納棚100nを搬送する(2116)。2116の経路は短距離経路に該当する。その後、ステップ2011から2014を実行する(2121)。すなわち、グリッパ11が物品101nを保持したまま、アーム12の関節角度を終了関節角度902へ変更し、物品101nを格納棚100nから引き出し(2011)、搬送車90bが設置位置姿勢へ自律的に格納棚100nを搬送し(2012)、格納棚100nを定められた位置に設置し(2013)、搬送車90bが全体管理装置200へ作業完了報告を送信する(2014)。 Then, the robot 10b controls the arm 12 according to the interference avoidance joint angle trajectory, moves the gripper 11 (2115), and the transport vehicle 90b autonomously transports the storage shelf 100n to the stop position posture 900r (2116). The route 2116 corresponds to a short distance route. Then, steps 2011 to 2014 are executed (2121). That is, while the gripper 11 holds the article 101n, the joint angle of the arm 12 is changed to the end joint angle 902, the article 101n is pulled out from the storage shelf 100n (2011), and the transport vehicle 90b autonomously stores it in the installation position/posture. The rack 100n is transported (2012), the storage rack 100n is installed at a predetermined position (2013), and the transport vehicle 90b transmits a work completion report to the overall management apparatus 200 (2014).

一方、ステップ2113において、アーム12が障害物と干渉せずに目標関節角度901rに推移不可能であると判定された場合、演算部14は、アーム12が現在の関節角度であるとき、格納棚100n(搬送車90b)を現在位置姿勢から停止位置姿勢900rへ移動可能かを判定する(2117)。この判定は、例えば、演算部14によるシミュレーションによって実現される。まず、シミュレーションにおいて、アーム12の現在の関節角度、倉庫の形状データ、ロボット10aの形状や機構のデータ、格納棚100の形状データ、ステップ2101中のステップ2005で計測した距離画像を用いて、ロボット10bの近傍における多数の格納棚100nの位置姿勢に対し、格納棚100nやその内部の物品がロボット10bや他の倉庫内の機材と接触するか否かを確認し、接触しない位置姿勢を記憶しておく。次に、記憶した位置姿勢を任意に二つ選出し、予め与えられた閾値を用いてそれらが近いか否かを判定し、近い位置姿勢同士を繋いだ移動グラフを作成する。その後、移動グラフを辿り、現在の位置姿勢から停止位置姿勢900rへと到達する道筋を探索する。予め定められた時間内で道筋を発見できた場合、格納棚100n(搬送車90b)を現在の位置姿勢から停止位置姿勢900rへ移動可能であると判定する(図24(d))。 On the other hand, in step 2113, when it is determined that the arm 12 cannot move to the target joint angle 901r without interfering with the obstacle, the calculation unit 14 determines that the arm 12 has the current joint angle and the storage rack. It is determined whether 100n (transport vehicle 90b) can be moved from the current position/posture to the stop position/posture 900r (2117). This determination is realized by, for example, a simulation by the calculation unit 14. First, in the simulation, the robot uses the current joint angle of the arm 12, the shape data of the warehouse, the shape and mechanism data of the robot 10a, the shape data of the storage shelf 100, and the distance image measured in step 2005 in step 2101. With respect to the positions and orientations of a large number of storage shelves 100n near 10b, it is confirmed whether or not the storage shelves 100n and the articles inside them come into contact with the robot 10b and other equipment in the warehouse, and the positions and orientations that do not contact are stored. Keep it. Next, two stored positions and orientations are arbitrarily selected, it is determined whether or not they are close to each other by using a threshold value given in advance, and a movement graph connecting the close positions and orientations is created. After that, the movement graph is traced to search for a route from the current position/posture to the stop position/posture 900r. When the route can be found within a predetermined time, it is determined that the storage rack 100n (transport vehicle 90b) can be moved from the current position/posture to the stop position/posture 900r (FIG. 24(d)).

その結果、格納棚100n(搬送車90b)が停止位置姿勢900rまで移動不可能であれば、ステップ2112に戻り、停止位置姿勢900r及び目標関節角度901rの別の組み合わせを算出する。このとき、停止位置姿勢900r及び目標関節角度901rの一方が新たなものでもよく、停止位置姿勢900r及び目標関節角度901rの両方が新たなものでもよい。 As a result, if the storage rack 100n (transport vehicle 90b) cannot move to the stop position/posture 900r, the process returns to step 2112 to calculate another combination of the stop position/posture 900r and the target joint angle 901r. At this time, one of the stop position/posture 900r and the target joint angle 901r may be new, and both the stop position/posture 900r and the target joint angle 901r may be new.

一方、格納棚100n(搬送車90b)が障害物と干渉せずに停止位置姿勢900rまで移動可能であれば、演算部14は、アーム12が目標関節角度901rとなっているときに、搬送車90bが現在位置姿勢からを停止位置姿勢900rへ格納棚100nを搬送する干渉回避移動軌跡904rを決定する(2118)。具体的には、ステップ2107におけるシミュレーションの結果を用いて、現在の位置姿勢から停止位置姿勢900rへ移動する最短の道筋(又は、所定の条件を満たす道筋)を探索し、干渉回避移動軌跡904rに決定する。 On the other hand, if the storage shelf 100n (transport vehicle 90b) can move to the stop position posture 900r without interfering with an obstacle, the calculation unit 14 causes the transport vehicle to move when the arm 12 has the target joint angle 901r. 90b determines the interference avoidance movement locus 904r for transporting the storage rack 100n from the current position/posture to the stop position/posture 900r (2118). Specifically, using the result of the simulation in step 2107, the shortest route (or the route satisfying a predetermined condition) that moves from the current position/posture to the stop position/posture 900r is searched for, and the interference avoidance movement locus 904r is set. decide.

その後、搬送車90bは、干渉回避移動軌跡904rに従って走行して、格納棚100nを搬送し(2119、図24(e))、アーム12が関節角度を目標関節角度901rへ変更する(2120、図24(f))。その後、ステップ2011から2014を実行し(2121)、最終的に、搬送車90bが全体管理装置200へ作業完了報告を送信する。 After that, the transport vehicle 90b travels along the interference avoidance movement trajectory 904r to transport the storage rack 100n (2119, FIG. 24E), and the arm 12 changes the joint angle to the target joint angle 901r (2120, FIG. 24). 24(f)). After that, steps 2011 to 2014 are executed (2121), and finally the transport vehicle 90b transmits a work completion report to the overall management apparatus 200.

ここまで、実施例4において、図18に示す格納棚100n内に格納されている物品を取り出す場合について説明したが、図15に示す格納容器150bに格納された物品151bを取り出す場合も同様である。すなわち、グリッパ11が物品の上面に正対して、物品151bを吸着可能な位置に、搬送車90bが格納容器150bを搬送する。 Up to this point, the case of taking out the articles stored in the storage shelf 100n shown in FIG. 18 has been described in the fourth embodiment, but the same applies to the case of taking out the article 151b stored in the storage container 150b shown in FIG. .. That is, the transport vehicle 90b conveys the storage container 150b to a position where the gripper 11 faces the upper surface of the article and can adsorb the article 151b.

以上に説明したように、実施例4では、ロボット10bが物品101nを保持するための格納棚100n(搬送車90b)の停止位置姿勢900nとアーム12の目標関節角度901nを算出し、アーム12が目標関節角度901nの状態で、格納棚100nを当該停止位置姿勢900nへ搬送した後に、グリッパ11が物品101nを保持する。また、物品101nを格納棚100nから取り出した状態での停止位置姿勢900r及び目標関節角度901rを算出し、アーム12が物品101nを保持した関節角度(901n)の状態で、搬送車90bが格納棚100nを停止位置姿勢900rへ移動した後に、アーム12が目標関節角度901rへと推移する。この一連の動作により、物品101nが格納棚100nの奥に格納されていても、ロボット10aが格納棚100nや他の物品と接触することなく、グリッパ11が物品101nに正しく接触できる位置から物品101nにアクセスでき、違う物品101を取り出したり、物品101nを取りこぼしたりするミスを軽減できる。 As described above, in the fourth embodiment, the robot 10b calculates the stop position posture 900n of the storage shelf 100n (transport vehicle 90b) for holding the article 101n and the target joint angle 901n of the arm 12, and the arm 12 moves. The gripper 11 holds the article 101n after the storage shelf 100n is conveyed to the stop position/posture 900n in the state of the target joint angle 901n. Further, the stop position/posture 900r and the target joint angle 901r in a state where the article 101n is taken out from the storage shelf 100n are calculated, and when the arm 12 holds the article 101n at the joint angle (901n), the transport vehicle 90b moves to the storage shelf. After moving 100n to the stop position posture 900r, the arm 12 shifts to the target joint angle 901r. Through this series of operations, even if the article 101n is stored in the back of the storage shelf 100n, the robot 10a does not contact the storage shelf 100n and other articles, and the gripper 11 can contact the article 101n correctly from a position where the gripper 11 can properly contact the article 101n. Can be accessed, and mistakes such as taking out a different article 101 and dropping the article 101n can be reduced.

以上に説明した実施例では、格納手段(格納棚100、格納容器150)から物品101を取り出す場合について説明したが、ロボット10が物品101を格納手段に格納する場合にも、本発明を適用できる。 In the embodiment described above, the case where the article 101 is taken out from the storage means (storage shelf 100, storage container 150) has been described, but the present invention can be applied to the case where the robot 10 stores the article 101 in the storage means. ..

以上に説明したように、本発明の実施例によると、演算部14が、格納棚100の形状と、ロボット10の形状と、取り出される対象物品101の形状と、格納棚100内の対象物品101の位置姿勢とに基づいて、ロボット10の停止位置姿勢900及びアーム12の目標関節角度901を算出し、ロボット10が、停止位置姿勢900へ移動し、アーム12の関節角度を目標関節角度901へ変更し、格納棚100から前記対象物品101を取り出すので、リーチが短く関節自由度が少ないアームを有するロボットでも、障害物(格納棚100、他の物品など)に接触せずに、格納棚100から物品101を取り出すことが可能となる。このため、ロボットのコストを低減でき、安価なロボットでの棚形状の制約を低くすることができる。 As described above, according to the embodiment of the present invention, the calculation unit 14 causes the shape of the storage shelf 100, the shape of the robot 10, the shape of the target article 101 to be taken out, and the target article 101 in the storage shelf 100. Based on the position and orientation of the robot 10, the stop position and orientation 900 of the robot 10 and the target joint angle 901 of the arm 12 are calculated, the robot 10 moves to the stop position and orientation 900, and the joint angle of the arm 12 reaches the target joint angle 901. Since the target article 101 is changed out from the storage shelf 100, even a robot having an arm with a short reach and a small degree of joint freedom does not come into contact with obstacles (storage shelf 100, other articles, etc.), and the storage shelf 100 is removed. It is possible to take out the article 101 from the. Therefore, the cost of the robot can be reduced, and the constraint on the shelf shape of an inexpensive robot can be reduced.

また、演算部14は、ロボット10が格納棚100に近づいた状態(格納棚100内の物品101にアクセス可能な状態)である第1の停止位置姿勢900M及び第1の目標関節角度901Mを実現するために、アーム12の関節角度を第1の目標関節角度901Mとした状態で、ロボット10が障害物と干渉せずに現在の位置姿勢から第1の停止位置姿勢900Mへ移動する経路904Mを算出して、算出された経路904Mに従ってロボット10が格納棚100に近づくので、格納棚100の奥に置かれている物品101を障害物と接触することなく保持することができる。 Further, the calculation unit 14 realizes the first stop position/posture 900M and the first target joint angle 901M in a state where the robot 10 is close to the storage shelf 100 (a state in which the article 101 in the storage shelf 100 can be accessed). In order to do so, in the state where the joint angle of the arm 12 is set to the first target joint angle 901M, the path 904M that the robot 10 moves from the current position/posture to the first stop position/posture 900M without interfering with an obstacle is set. Since the robot 10 approaches the storage shelf 100 according to the calculated route 904M, it is possible to hold the article 101 placed in the back of the storage shelf 100 without contacting the obstacle.

また、演算部14は、格納棚100内の対象物品101の位置姿勢に基づいて、ロボット10が障害物と干渉せずに対象物品101を保持する停止位置姿勢900と目標関節角度901との組み合わせを算出するので、格納棚100の奥に置かれている物品101を取り出すための一連の動作を適切に計画できる。 In addition, the calculation unit 14 combines the stop position/orientation 900 and the target joint angle 901 in which the robot 10 holds the target article 101 without interfering with an obstacle based on the position/orientation of the target article 101 in the storage shelf 100. Therefore, a series of operations for taking out the article 101 placed in the back of the storage shelf 100 can be appropriately planned.

また、演算部14は、ロボット10が格納棚100から遠ざかった状態(ロボット10が格納棚100から離れ、他の場所に移動可能な状態)である第2の停止位置姿勢900Q及び第2の目標関節角度901Qを実現するために、アーム12の関節角度が現在の状態で、ロボット10が障害物と干渉せずに現在の位置姿勢から第2の停止位置姿勢900Qへ移動する経路904Qを算出して、算出された経路904Qに従ってロボット10が格納棚100から遠ざかるので、格納棚100の奥に置かれている物品101を保持した後に、障害物と接触することなく格納棚100から離脱できる。 Further, the calculation unit 14 has the second stop position/posture 900Q and the second target in a state where the robot 10 is away from the storage shelf 100 (a state in which the robot 10 is separated from the storage shelf 100 and can be moved to another place). In order to realize the joint angle 901Q, a route 904Q is calculated in which the robot 10 moves from the current position/posture to the second stop position/posture 900Q without interfering with an obstacle while the arm 12 has the current joint angle. Then, since the robot 10 moves away from the storage shelf 100 according to the calculated path 904Q, after holding the article 101 placed in the back of the storage shelf 100, the robot 10 can be detached from the storage shelf 100 without contacting the obstacle.

また、演算部14は、ロボット10と格納棚100が近接した状態から、ロボット10が対象物品101を保持した状態で格納棚100から離隔した停止位置姿勢900と目標関節角度901との組み合わせを算出するので、格納棚100の奥に置かれている物品101を取り出すための一連の動作を適切に計画できる。 Further, the calculation unit 14 calculates a combination of the stop position/posture 900 and the target joint angle 901 separated from the storage shelf 100 while the robot 10 holds the target article 101 from the state where the robot 10 and the storage shelf 100 are close to each other. Therefore, a series of operations for taking out the article 101 placed in the back of the storage shelf 100 can be appropriately planned.

また、演算部14は、格納棚100の形状と、ロボット10の形状と、対象物品101の形状と、対象物品101の位置姿勢とに基づいて、ロボット10を停止位置姿勢900へ移動する制御とアーム12の関節角度を目標関節角度901へ変更する制御との順序を選択する。ロボット10がアームを曲げた状態で移動することが安全上望ましいが、目的を達し得ない場合は、アームを伸ばした状態で移動する必要がある。このように、制御の順序を選択することによって、適切な制御を行うことができる。 Further, the arithmetic unit 14 controls to move the robot 10 to the stop position/posture 900 based on the shape of the storage shelf 100, the shape of the robot 10, the shape of the target article 101, and the position/posture of the target article 101. The order of control for changing the joint angle of the arm 12 to the target joint angle 901 is selected. Although it is desirable for the robot 10 to move with the arm bent, it is necessary to move with the arm extended if the purpose cannot be achieved. In this way, appropriate control can be performed by selecting the control order.

また、物品計測センサ18が前記格納棚100に格納された物品101を計測可能な位置姿勢へロボット10が移動し、物品計測センサ18は、計測可能な位置姿勢へロボット10が移動した後、格納棚100に格納された物品101を計測し、演算部14は、計測の結果に基づいて、格納棚100内の対象物品101の位置姿勢を認識するので、中央の制御装置(全体管理装置200)での物品101の管理が不要となり、システムの負荷を分散できる。 Further, the robot 10 moves to a position and orientation in which the article measurement sensor 18 can measure the article 101 stored in the storage shelf 100, and the article measurement sensor 18 stores the article 101 after the robot 10 moves to a measurable position and orientation. Since the article 101 stored in the shelf 100 is measured and the calculation unit 14 recognizes the position and orientation of the target article 101 in the storage shelf 100 based on the measurement result, the central control device (total management device 200) It is not necessary to manage the article 101 in the above, and the load of the system can be distributed.

また、演算部14は、格納棚100の形状と、ロボット10の形状と、取り出される対象物品101の形状と、格納棚100内の対象物品101の位置姿勢とに基づいて、格納棚100の停止位置姿勢900及びアーム12の目標関節角度901を算出し、搬送車90は、停止位置姿勢900へ格納棚100を搬送し、ロボット10は、アーム12の関節角度を前記目標関節角度901へ変更し、格納棚100から対象物品101を取り出すので、リーチが短く関節自由度が少ないアームを有するロボットでも、障害物(格納棚100、他の物品など)に接触せずに、格納棚100から物品101を取り出すことが可能となる。このため、ロボットのコストを低減でき、安価なロボットでの棚形状の制約を低くすることができる。 Further, the calculation unit 14 stops the storage shelf 100 based on the shape of the storage shelf 100, the shape of the robot 10, the shape of the target article 101 to be taken out, and the position and orientation of the target article 101 in the storage shelf 100. The position/orientation 900 and the target joint angle 901 of the arm 12 are calculated, the transport vehicle 90 transports the storage shelf 100 to the stop position/orientation 900, and the robot 10 changes the joint angle of the arm 12 to the target joint angle 901. Since the target article 101 is taken out from the storage shelf 100, even a robot having an arm with a short reach and a small degree of joint freedom does not come into contact with an obstacle (the storage shelf 100, another article, etc.) and the article 101 from the storage shelf 100. Can be taken out. Therefore, the cost of the robot can be reduced, and the constraint on the shelf shape of an inexpensive robot can be reduced.

また、演算部14は、格納棚100がロボット10に近づいた状態(ロボット10が格納棚100内の物品101にアクセス可能な状態)である第1の停止位置姿勢900n及び第1の目標関節角度901nを実現するために、アーム12の関節角度を第1の目標関節角度901nとした状態で、格納棚100及び格納している物品が障害物(ロボット10など)と干渉せずに現在の位置姿勢から第1の停止位置姿勢900nへ移動する経路904nを算出して、算出された経路904nに従って格納棚100が前記ロボット10に近づくので、ロボット10は格納棚100の奥に置かれている物品101を障害物(格納棚100、他の物品など)と接触することなく保持することができる。 The calculation unit 14 also determines the first stop position/posture 900n and the first target joint angle when the storage shelf 100 is close to the robot 10 (the robot 10 can access the article 101 in the storage shelf 100). In order to realize 901n, with the joint angle of the arm 12 set to the first target joint angle 901n, the storage rack 100 and the stored articles do not interfere with the obstacle (such as the robot 10) and the current position. A path 904n that moves from the posture to the first stop position posture 900n is calculated, and the storage shelf 100 approaches the robot 10 according to the calculated path 904n. Therefore, the robot 10 is an article placed inside the storage shelf 100. 101 can be held without contact with an obstacle (a storage rack 100, another article, or the like).

また、演算部14は、格納棚100内の対象物品101の位置姿勢に基づいて、格納棚100及びロボット10が障害物(お互いや他の物品など)と干渉せずに、ロボット10が対象物品101を保持する停止位置姿勢900と目標関節角度901との組み合わせを算出するので、格納棚100の奥に置かれている物品101を取り出すための一連の連携動作を適切に計画できる。 In addition, the calculation unit 14 determines that the robot 10 does not interfere with obstacles (such as each other or other articles) by the storage shelf 100 and the robot 10 based on the position and orientation of the target article 101 in the storage shelf 100. Since the combination of the stop position/posture 900 holding 101 and the target joint angle 901 is calculated, a series of cooperative operations for taking out the article 101 placed in the back of the storage shelf 100 can be appropriately planned.

また、演算部14は、格納棚100がロボット10から遠ざかった状態(格納棚100がロボット10から離れ、他の場所に移動可能な状態)である第2の停止位置姿勢900r及び第2の目標関節角度901rを実現するために、アーム12の関節角度が現在の状態で、格納棚100及び格納している物品が障害物(ロボット10など)と干渉せずに現在の位置姿勢から第2の停止位置姿勢900rへ搬送される経路904rを算出して、算出された経路904rに従って格納棚100がロボット10から遠ざかるので、格納棚100の奥に置かれている物品101を保持した後に、障害物(ロボット10など)と接触することなく格納棚100がロボット10から離脱できる。 Further, the calculation unit 14 is in a state in which the storage shelf 100 is away from the robot 10 (a state in which the storage shelf 100 is separated from the robot 10 and can be moved to another place), the second stop position/posture 900r and the second target. In order to realize the joint angle 901r, when the joint angle of the arm 12 is in the current state, the storage shelf 100 and the stored article do not interfere with the obstacle (such as the robot 10) and the second position is changed from the current position and orientation. The path 904r conveyed to the stop position/posture 900r is calculated, and the storage rack 100 moves away from the robot 10 according to the calculated path 904r. Therefore, after holding the article 101 placed in the back of the storage rack 100, an obstacle is blocked. The storage rack 100 can be detached from the robot 10 without contact with the robot 10 or the like.

また、演算部14は、ロボット10と格納棚100が近接した状態から、ロボット10が対象物品101を保持した状態で、格納棚100及び格納している物品がロボット10から離隔した停止位置姿勢900及び目標関節角度901を組合せとして算出するので、格納棚100の奥に置かれている物品101を取り出すための一連の連携動作を適切に計画できる。 In addition, the calculation unit 14 stops the posture 10 in which the storage shelf 100 and the stored article are separated from the robot 10 while the robot 10 holds the target article 101 from the state where the robot 10 and the storage shelf 100 are close to each other. Since the target joint angle 901 and the target joint angle 901 are calculated as a combination, a series of cooperative operations for taking out the article 101 placed in the back of the storage shelf 100 can be appropriately planned.

また、演算部14は、格納棚100の形状と、ロボット10の形状と、対象物品101の形状と、対象物品101の位置姿勢とに基づいて、搬送車90が格納棚100を停止位置姿勢900へ搬送する制御とアーム12の関節角度を目標関節角度901へ変更する制御との順序を選択する。格納棚100がロボット10へ向かう移動経路を最小とすることは作業スループットの観点から望ましいが、目的を達し得ない場合は、ロボット10のアーム12を伸ばし、そのアーム12を回避するように格納棚100を移動させる必要がある。このように、制御の順序を選択することによって、適切な制御を行うことができる。 In addition, the calculation unit 14 causes the transport vehicle 90 to stop the storage shelf 100 based on the shape of the storage shelf 100, the shape of the robot 10, the shape of the target article 101, and the position and orientation of the target article 101. The order of the control for carrying to and the control for changing the joint angle of the arm 12 to the target joint angle 901 is selected. It is desirable from the viewpoint of work throughput to minimize the movement path of the storage rack 100 toward the robot 10, but if the purpose cannot be achieved, the arm 12 of the robot 10 is extended and the storage rack is avoided so as to avoid the arm 12. 100 needs to be moved. In this way, appropriate control can be performed by selecting the control order.

また、搬送車90は、物品計測センサ18が格納棚100に格納された物品101を計測可能な位置姿勢へ、格納棚100を搬送し、ロボット10は、計測可能な位置姿勢へ格納棚100が搬送された後、格納棚100に格納された物品101を計測し、演算部14は、計測の結果に基づいて、対象物品101の位置姿勢を認識するので、中央の制御装置(全体管理装置200)での物品101の管理が不要となり、システムの負荷を分散できる。 Further, the transport vehicle 90 conveys the storage shelf 100 to a position and orientation in which the article measurement sensor 18 can measure the articles 101 stored in the storage shelf 100, and the robot 10 moves the storage shelf 100 to a measurable position and orientation. After being conveyed, the article 101 stored in the storage shelf 100 is measured, and the calculation unit 14 recognizes the position and orientation of the target article 101 based on the measurement result. ), the management of the article 101 becomes unnecessary, and the system load can be distributed.

なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲の趣旨内における様々な変形例及び同等の構成が含まれる。例えば、前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに本発明は限定されない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えてもよい。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えてもよい。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をしてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes various modifications and equivalent configurations within the spirit of the appended claims. For example, the above-described embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and the present invention is not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, part of the configuration of one embodiment may be replaced with the configuration of another embodiment. Further, the configuration of another embodiment may be added to the configuration of one embodiment. Further, a part of the configuration of each embodiment may be added/deleted/replaced with another configuration.

また、前述した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により、ハードウェアで実現してもよく、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し実行することにより、ソフトウェアで実現してもよい。 Further, each of the above-mentioned configurations, functions, processing units, processing means, etc. may be realized by hardware, for example, by designing a part or all of them with an integrated circuit, and a processor realizes each function. It may be realized by software by interpreting and executing the program.

各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記憶装置、又は、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に格納することができる。 Information such as a program, a table, and a file that implements each function can be stored in a memory, a hard disk, a storage device such as an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、実装上必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてよい。 Further, the control lines and information lines are shown to be necessary for explanation, and not all the control lines and information lines necessary for mounting are shown. In reality, it can be considered that almost all configurations are connected to each other.

1 棚陳列物品ピッキングロボットシステム
2 容器内物品ピッキングロボットシステム
10 ロボット
11 グリッパ
12 アーム
13 走行部
14 演算部
15 吸引力発生器
16 電力供給部
17 周囲環境計測センサ
18 物品計測センサ
90 搬送車
91 積載部
100 格納棚
101 棚陳列物品
150 格納容器
151 容器内物品
200 全体管理装置
900 停止位置姿勢
901 目標関節角度
902 終了関節角度
904 干渉回避移動軌跡
1 Shelf-displayed article picking robot system 2 In-container article picking robot system 10 Robot 11 Gripper 12 Arm 13 Traveling section 14 Computing section 15 Suction force generator 16 Electric power supply section 17 Ambient environment measurement sensor 18 Article measurement sensor 90 Transport vehicle 91 Loading section 100 storage shelf 101 shelf display article 150 storage container 151 article in container 200 general management device 900 stop position/posture 901 target joint angle 902 end joint angle 904 interference avoidance movement locus

Claims (17)

ロボットシステムであって、
格納手段から物品を取り出すロボットと、
前記ロボットの外部又は内部に設けられ、前記ロボットを制御するための処理を実行する演算部とを備え、
前記ロボットは、
前記物品を保持可能なグリッパと、
前記グリッパの位置姿勢を変更可能なアームと、
当該ロボットの位置姿勢を変更可能な走行部とを有し、
前記演算部は、
前記格納手段の形状と、前記ロボットの形状と、取り出される対象物品の形状と、前記格納手段内の前記対象物品の位置姿勢とに基づいて、前記ロボットが前記格納手段に近づいた状態である前記ロボットの第1の停止位置姿勢及び前記アームの第1の目標関節角度を算出し、
前記第1の停止位置姿勢及び前記第1の目標関節角度を実現するために、前記アームの関節角度を前記第1の目標関節角度とした状態で、前記ロボットが障害物と干渉せずに現在の位置姿勢から前記第1の停止位置姿勢へ移動する経路を算出し、
前記ロボットは、
前記第1の停止位置姿勢へ移動し、
前記アームの関節角度を前記第1の目標関節角度へ変更し、
前記格納手段から前記対象物品を取り出すことを特徴とするロボットシステム。
A robot system,
A robot that takes out items from the storage means,
A computing unit that is provided outside or inside the robot and that executes a process for controlling the robot;
The robot is
A gripper capable of holding the article,
An arm that can change the position and orientation of the gripper,
And a traveling unit capable of changing the position and orientation of the robot,
The arithmetic unit is
The robot is in a state of approaching the storage means based on the shape of the storage means, the shape of the robot, the shape of the target article to be taken out, and the position and orientation of the target article in the storage means. Calculating a first stop position/posture of the robot and a first target joint angle of the arm,
In order to achieve the first stop position/posture and the first target joint angle, the robot is currently in a state where the joint angle of the arm is set to the first target joint angle and the robot does not interfere with an obstacle. A path from the position and orientation of No. 1 to the first stop position and orientation,
The robot is
Moving to the first stop position attitude,
Changing the joint angle of the arm to the first target joint angle,
A robot system, wherein the target article is taken out from the storage means.
請求項1に記載のロボットシステムであって、 The robot system according to claim 1, wherein:
前記演算部は、前記ロボットが前記障害物と干渉せずに前記対象物品を保持する前記第1の停止位置姿勢と前記第1の目標関節角度との組み合わせを算出することを特徴とするロボットシステム。 A robot system, wherein the arithmetic unit calculates a combination of the first stop position/posture in which the robot holds the target article without interfering with the obstacle and the first target joint angle. ..
ロボットシステムであって、 A robot system,
格納手段から物品を取り出すロボットと、 A robot that takes out items from the storage means,
前記ロボットの外部又は内部に設けられ、前記ロボットを制御するための処理を実行する演算部とを備え、 A computing unit that is provided outside or inside the robot and that executes a process for controlling the robot;
前記ロボットは、 The robot is
前記物品を保持可能なグリッパと、 A gripper capable of holding the article,
前記グリッパの位置姿勢を変更可能なアームと、 An arm that can change the position and orientation of the gripper,
当該ロボットの位置姿勢を変更可能な走行部とを有し、 And a traveling unit capable of changing the position and orientation of the robot,
前記演算部は、 The arithmetic unit is
前記格納手段の形状と、前記ロボットの形状と、取り出される対象物品の形状と、前記格納手段内の前記対象物品の位置姿勢とに基づいて、前記ロボットが前記格納手段から遠ざかった状態である前記ロボットの第2の停止位置姿勢及び前記アームの第2の目標関節角度を算出し、 The robot being away from the storage means based on the shape of the storage means, the shape of the robot, the shape of the target article to be taken out, and the position and orientation of the target article in the storage means. A second stop position/posture of the robot and a second target joint angle of the arm are calculated,
前記第2の停止位置姿勢及び前記第2の目標関節角度を実現するために、前記アームの関節角度が現在の状態で、前記ロボットが障害物と干渉せずに現在の位置姿勢から前記第2の停止位置姿勢へ移動する経路を算出し、 In order to achieve the second stop position/posture and the second target joint angle, the robot is configured to move from the current position/posture to the second position from the current position/posture without interference of the robot with the joint angle of the arm. Calculate the route to move to the stop position and posture of
前記ロボットは、 The robot is
前記格納手段から前記対象物品を取り出し、 Taking out the target article from the storage means,
前記第2の停止位置姿勢へ移動し、 Moving to the second stop position/posture,
前記アームの関節角度を前記第2の目標関節角度へ変更することを特徴とするロボットシステム。 A robot system, wherein the joint angle of the arm is changed to the second target joint angle.
請求項3に記載のロボットシステムであって、 The robot system according to claim 3, wherein
前記演算部は、前記ロボットが前記対象物品を保持した状態で前記格納手段から離隔した前記第2の停止位置姿勢と前記第2の目標関節角度との組み合わせを算出することを特徴とするロボットシステム。 A robot system, wherein the arithmetic unit calculates a combination of the second stop position/posture separated from the storage means and the second target joint angle in a state where the robot holds the target article. ..
ロボットシステムであって、 A robot system,
格納手段から物品を取り出すロボットと、 A robot that takes out items from the storage means,
前記ロボットの外部又は内部に設けられ、前記ロボットを制御するための処理を実行する演算部とを備え、 A computing unit that is provided outside or inside the robot and that executes a process for controlling the robot;
前記ロボットは、 The robot is
前記物品を保持可能なグリッパと、 A gripper capable of holding the article,
前記グリッパの位置姿勢を変更可能なアームと、 An arm that can change the position and orientation of the gripper,
当該ロボットの位置姿勢を変更可能な走行部とを有し、 And a traveling unit capable of changing the position and orientation of the robot,
前記演算部は、 The arithmetic unit is
前記格納手段の形状と、前記ロボットの形状と、取り出される対象物品の形状と、前記格納手段内の前記対象物品の位置姿勢とに基づいて、前記ロボットの停止位置姿勢及び前記アームの目標関節角度を算出し、 Based on the shape of the storage means, the shape of the robot, the shape of the target article to be taken out, and the position and orientation of the target article in the storage means, the stop position and orientation of the robot and the target joint angle of the arm. And calculate
前記格納手段の形状と、前記ロボットの形状と、前記対象物品の形状と、前記対象物品の位置姿勢とに基づいて、前記ロボットを前記停止位置姿勢へ移動する制御と前記アームの関節角度を前記目標関節角度へ変更する制御との順序を選択し、 Based on the shape of the storage means, the shape of the robot, the shape of the target article, and the position and orientation of the target article, the control for moving the robot to the stop position and orientation and the joint angle of the arm are set as follows. Select the order with the control to change to the target joint angle,
前記ロボットは、 The robot is
前記停止位置姿勢へ移動し、 Move to the stop position posture,
前記アームの関節角度を前記目標関節角度へ変更し、 Changing the joint angle of the arm to the target joint angle,
前記格納手段から前記対象物品を取り出すことを特徴とするロボットシステム。 A robot system, wherein the target article is taken out from the storage means.
請求項1から5のいずれか一つに記載のロボットシステムであって、 The robot system according to any one of claims 1 to 5, wherein:
物品計測センサを有し、 It has an article measurement sensor,
前記ロボットは、前記物品計測センサが前記格納手段に格納された物品を計測可能な位置姿勢へ移動し、 The robot moves to a position and orientation in which the article measurement sensor can measure the article stored in the storage means,
前記物品計測センサは、前記計測可能な位置姿勢へ前記ロボットが移動した後、前記格納手段に格納された物品を計測し、 The article measurement sensor measures the article stored in the storage unit after the robot has moved to the measurable position and orientation,
前記演算部は、前記計測の結果に基づいて、前記格納手段内の前記対象物品の位置姿勢を認識することを特徴とするロボットシステム。 The robot system, wherein the arithmetic unit recognizes the position and orientation of the target article in the storage means based on the result of the measurement.
ロボットシステムであって、 A robot system,
格納手段から物品を取り出すロボットと、 A robot that takes out items from the storage means,
前記格納手段を搬送する搬送車と、 A transporting vehicle for transporting the storing means,
前記ロボットの外部又は内部に設けられ、前記ロボット及び前記搬送車を制御するための処理を実行する演算部とを備え、 A computing unit that is provided outside or inside the robot and that executes processing for controlling the robot and the transport vehicle;
前記ロボットは、 The robot is
前記物品を保持可能なグリッパと、 A gripper capable of holding the article,
前記グリッパの位置姿勢を変更可能なアームとを有し、 An arm capable of changing the position and orientation of the gripper,
前記演算部は、 The arithmetic unit is
前記格納手段の形状と、前記ロボットの形状と、取り出される対象物品の形状と、前記格納手段内の前記対象物品の位置姿勢とに基づいて、前記格納手段の停止位置姿勢及び前記アームの目標関節角度を算出し、 Based on the shape of the storage means, the shape of the robot, the shape of the target article to be taken out, and the position and orientation of the target article in the storage means, the stop position and orientation of the storage means and the target joint of the arm. Calculate the angle,
前記搬送車は、前記停止位置姿勢へ前記格納手段を搬送し、 The transport vehicle transports the storing means to the stop position and posture,
前記ロボットは、 The robot is
前記アームの関節角度を前記目標関節角度へ変更し、 Changing the joint angle of the arm to the target joint angle,
前記格納手段から前記対象物品を取り出すことを特徴とするロボットシステム。 A robot system, wherein the target article is taken out from the storage means.
請求項7に記載のロボットシステムであって、 The robot system according to claim 7, wherein:
前記演算部は、前記格納手段が前記ロボットに近づいた状態である第1の前記停止位置姿勢及び第1の前記目標関節角度を実現するために、前記アームの関節角度を前記第1の目標関節角度とした状態で、前記格納手段が障害物と干渉せずに現在の位置姿勢から前記第1の停止位置姿勢へ移動する経路を算出することを特徴とするロボットシステム。 The computing unit sets the joint angle of the arm to the first target joint in order to realize the first stop position/posture and the first target joint angle in a state where the storage unit is close to the robot. A robot system characterized in that, in an angled state, the storage means calculates a path for moving from the current position/posture to the first stop position/posture without interfering with an obstacle.
請求項8に記載のロボットシステムであって、 The robot system according to claim 8, wherein:
前記演算部は、前記格納手段が前記障害物と干渉せずに、前記ロボットが前記対象物品を保持する前記第1の停止位置姿勢と前記第1の目標関節角度との組み合わせを算出することを特徴とするロボットシステム。 The calculation unit may calculate a combination of the first stop position/posture in which the robot holds the target article and the first target joint angle without the storage unit interfering with the obstacle. Characteristic robot system.
請求項7に記載のロボットシステムであって、 The robot system according to claim 7, wherein:
前記格納手段が前記ロボットから遠ざかった状態である第2の停止位置姿勢及び第2の目標関節角度を実現するために、前記アームの関節角度が現在の状態で、前記格納手段が障害物と干渉せずに現在の位置姿勢から前記第2の停止位置姿勢へ搬送される経路を算出することを特徴とするロボットシステム。 In order to realize the second stop position/posture and the second target joint angle in a state where the storage means is away from the robot, the storage means interferes with an obstacle in a current state of the joint angle of the arm. A robot system characterized by calculating a route conveyed from the current position/posture to the second stop position/posture without performing the above.
請求項10に記載のロボットシステムであって、 The robot system according to claim 10, wherein:
前記演算部は、前記ロボットが前記対象物品を保持した状態で、前記格納手段が前記ロボットから離隔した前記第2の停止位置姿勢と前記第2の目標関節角度との組み合わせを算出することを特徴とするロボットシステム。 The calculation unit calculates a combination of the second stop position/posture separated from the robot by the storage unit and the second target joint angle in a state where the robot holds the target article. And robot system.
請求項7に記載のロボットシステムであって、 The robot system according to claim 7, wherein:
前記演算部は、前記格納手段の形状と、前記ロボットの形状と、前記対象物品の形状と、前記対象物品の位置姿勢とに基づいて、前記搬送車が前記格納手段を前記停止位置姿勢へ搬送する制御と前記アームの関節角度を前記目標関節角度へ変更する制御との順序を選択することを特徴とするロボットシステム。 The computing unit conveys the storage unit to the stop position/posture based on the shape of the storage unit, the shape of the robot, the shape of the target article, and the position/posture of the target article. A robot system characterized by selecting the order of control to perform and control to change the joint angle of the arm to the target joint angle.
請求項7に記載のロボットシステムであって、 The robot system according to claim 7, wherein:
物品計測センサを有し、 It has an article measurement sensor,
前記搬送車は、前記物品計測センサが前記格納手段に格納された物品を計測可能な位置姿勢へ、前記格納手段を搬送し、 The transport vehicle transports the storage means to a position and orientation in which the article measurement sensor can measure the articles stored in the storage means,
前記ロボットは、前記計測可能な位置姿勢へ前記格納手段が搬送された後、前記格納手段に格納された物品を計測し、 The robot measures the articles stored in the storage means after the storage means is conveyed to the measurable position and orientation,
前記演算部は、前記計測の結果に基づいて、前記格納手段内の前記対象物品の位置姿勢を認識することを特徴とするロボットシステム。 The robot system, wherein the arithmetic unit recognizes the position and orientation of the target article in the storage means based on the result of the measurement.
ロボットシステムによる物品のピッキング方法であって、 A method for picking articles by a robot system, comprising:
前記ロボットシステムは、格納手段から物品を取り出すロボットと、前記ロボットの外部又は内部に設けられ、前記ロボットを制御するための処理を実行する演算部とを有し、 The robot system includes a robot that takes out an article from a storage unit, and an arithmetic unit that is provided outside or inside the robot and that executes a process for controlling the robot.
前記ロボットは、前記物品を保持可能なグリッパと、前記グリッパの位置姿勢を変更可能なアームと、当該ロボットの位置姿勢を変更可能な走行部とを有し、 The robot has a gripper that can hold the article, an arm that can change the position and orientation of the gripper, and a traveling unit that can change the position and orientation of the robot.
前記ピッキング方法は、 The picking method is
前記演算部が、前記格納手段の形状と、前記ロボットの形状と、取り出される対象物品の形状と、前記格納手段内の前記対象物品の位置姿勢とに基づいて、前記ロボットが前記格納手段に近づいた状態である前記ロボットの第1の停止位置姿勢及び前記アームの第1の目標関節角度を算出し、 The computing unit causes the robot to approach the storage means based on the shape of the storage means, the shape of the robot, the shape of the target article to be taken out, and the position and orientation of the target article in the storage means. A first stop position/posture of the robot in a closed state and a first target joint angle of the arm,
前記演算部が、前記第1の停止位置姿勢及び前記第1の目標関節角度を実現するために、前記アームの関節角度を前記第1の目標関節角度とした状態で、前記ロボットが障害物と干渉せずに現在の位置姿勢から前記第1の停止位置姿勢へ移動する経路を算出し、 In order to realize the first stop position/posture and the first target joint angle, the computing unit sets the joint angle of the arm to the first target joint angle, and the robot is an obstacle. Calculating a path from the current position/posture to the first stop position/posture without interference,
前記ロボットが、前記第1の停止位置姿勢へ移動し、前記アームの関節角度を前記第1の目標関節角度へ変更し、前記ロボットが、前記格納手段から前記対象物品を取り出すことを特徴とするピッキング方法。 The robot moves to the first stop position/posture, changes the joint angle of the arm to the first target joint angle, and the robot takes out the target article from the storage means. Picking method.
ロボットシステムによる物品のピッキング方法であって、 A method for picking articles by a robot system, comprising:
前記ロボットシステムは、格納手段から物品を取り出すロボットと、前記ロボットの外部又は内部に設けられ、前記ロボットを制御するための処理を実行する演算部とを有し、 The robot system includes a robot that takes out an article from a storage unit, and an arithmetic unit that is provided outside or inside the robot and that executes a process for controlling the robot.
前記ロボットは、前記物品を保持可能なグリッパと、前記グリッパの位置姿勢を変更可能なアームと、当該ロボットの位置姿勢を変更可能な走行部とを有し、 The robot has a gripper that can hold the article, an arm that can change the position and orientation of the gripper, and a traveling unit that can change the position and orientation of the robot.
前記ピッキング方法は、 The picking method is
前記演算部が、前記格納手段の形状と、前記ロボットの形状と、取り出される対象物品の形状と、前記格納手段内の前記対象物品の位置姿勢とに基づいて、前記ロボットが前記格納手段から遠ざかった状態である前記ロボットの第2の停止位置姿勢及び前記アームの第2の目標関節角度を算出し、 The computing unit causes the robot to move away from the storage means based on the shape of the storage means, the shape of the robot, the shape of the target article to be taken out, and the position and orientation of the target article in the storage means. A second stop position/posture of the robot in a closed state and a second target joint angle of the arm,
前記演算部が、前記第2の停止位置姿勢及び前記第2の目標関節角度を実現するために、前記アームの関節角度が現在の状態で、前記ロボットが障害物と干渉せずに現在の位置姿勢から前記第2の停止位置姿勢へ移動する経路を算出し、 In order for the calculation unit to realize the second stop position/posture and the second target joint angle, the joint position of the arm is in a current state, and the current position of the robot does not interfere with an obstacle. Calculating a path from the posture to the second stop position posture,
前記ロボットが、前記格納手段から前記対象物品を取り出し、前記第2の停止位置姿勢へ移動し、前記アームの関節角度を前記第2の目標関節角度へ変更することを特徴とするピッキング方法。 The picking method, wherein the robot takes out the target article from the storage means, moves to the second stop position and posture, and changes the joint angle of the arm to the second target joint angle.
ロボットシステムによる物品のピッキング方法であって、 A method for picking articles by a robot system, comprising:
前記ロボットシステムは、格納手段から物品を取り出すロボットと、前記ロボットの外部又は内部に設けられ、前記ロボットを制御するための処理を実行する演算部とを有し、 前記ロボットは、前記物品を保持可能なグリッパと、前記グリッパの位置姿勢を変更可能なアームと、当該ロボットの位置姿勢を変更可能な走行部とを有し、 The robot system includes a robot that takes out an article from a storage unit, and a computing unit that is provided outside or inside the robot and that executes a process for controlling the robot, and the robot holds the article. A gripper, an arm that can change the position and orientation of the gripper, and a traveling unit that can change the position and orientation of the robot,
前記ピッキング方法は、 The picking method is
前記演算部が、前記格納手段の形状と、前記ロボットの形状と、取り出される対象物品の形状と、前記格納手段内の前記対象物品の位置姿勢とに基づいて、前記ロボットの停止位置姿勢及び前記アームの目標関節角度を算出し、 The computing unit, based on the shape of the storage means, the shape of the robot, the shape of the target article to be taken out, and the position and orientation of the target article in the storage means, the stop position and orientation of the robot and the Calculate the target joint angle of the arm,
前記演算部が、前記格納手段の形状と、前記ロボットの形状と、前記対象物品の形状と、前記対象物品の位置姿勢とに基づいて、前記ロボットを前記停止位置姿勢へ移動する制御と前記アームの関節角度を前記目標関節角度へ変更する制御との順序を選択し、 The control for moving the robot to the stop position/posture based on the shape of the storage means, the shape of the robot, the shape of the target article, and the position/posture of the target article, and the arm. Select the order of control to change the joint angle of to the target joint angle,
前記ロボットが、前記停止位置姿勢へ移動し、前記アームの関節角度を前記目標関節角度へ変更し、前記格納手段から前記対象物品を取り出すことを特徴とするピッキング方法。 The picking method, wherein the robot moves to the stop position/posture, changes the joint angle of the arm to the target joint angle, and takes out the target article from the storage means.
ロボットシステムによる物品のピッキング方法であって、 A method for picking articles by a robot system, comprising:
前記ロボットシステムは、格納手段から物品を取り出すロボットと、前記格納手段を搬送する搬送車と、前記ロボットの外部又は内部に設けられ、前記ロボット及び前記搬送車を制御するための処理を実行する演算部とを有し、 The robot system includes a robot that takes out an article from a storage unit, a transport vehicle that transports the storage unit, and a calculation that is provided outside or inside the robot and that performs processing for controlling the robot and the transport vehicle. Has a section,
前記ロボットは、前記物品を保持可能なグリッパと、前記グリッパの位置姿勢を変更可能なアームとを有し、 The robot has a gripper capable of holding the article, and an arm capable of changing the position and orientation of the gripper,
前記ピッキング方法は、 The picking method is
前記演算部が、前記格納手段の形状と、前記ロボットの形状と、取り出される対象物品の形状と、前記格納手段内の前記対象物品の位置姿勢とに基づいて、前記格納手段の停止位置姿勢及び前記アームの目標関節角度を算出し、 And a stop position/posture of the storage means based on the shape of the storage means, the shape of the robot, the shape of the target article to be taken out, and the position/posture of the target article in the storage means. Calculate the target joint angle of the arm,
前記搬送車が、前記停止位置姿勢へ前記格納手段を搬送し、 The transport vehicle transports the storage means to the stop position and posture,
前記ロボットが、前記アームの関節角度を前記目標関節角度へ変更し、前記格納手段から前記対象物品を取り出すことを特徴とするピッキング方法。 The picking method, wherein the robot changes the joint angle of the arm to the target joint angle and takes out the target article from the storage means.
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