DE102019208187B4 - Robotersystem und Steuerungsverfahren für ein Robotersystem - Google Patents

Robotersystem und Steuerungsverfahren für ein Robotersystem Download PDF

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Abstract

Robotersystem (100), umfassend: einen Sensor (50) zum Detektieren einer Form eines zu fördernden Artikels (W1-W7, WN); einen Roboter (10), der mit einer Greifeinrichtung (15) ausgestattet ist, die in der Lage ist, einen detektierten Artikel (W1-W7, WN) zu greifen; und eine Steuerung (20) zum Steuern des Roboters (10), wobei die Steuerung (10) umfasst:eine Greifbereichseinstelleinheit (23), die, für jeden der detektierten Artikel (W1-W7, WN), einen Greifbereich einstellt, in dem die Greifeinrichtung (15) positioniert werden soll, wenn die Greifeinrichtung (15) den Artikel (W1-W7, WN) greift;eine Bestimmungseinheit (24), die das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Störung zwischen dem eingestellten Greifbereich (G1-G7, GW) und anderen Artikeln bestimmt;eine Speichereinheit (26), die ein Ergebnis der Bestimmung über das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Störungen speichert, die von der Bestimmungseinheit (24) in Verbindung mit jedem detektierten Artikel (W1-W7, WN) bestimmt werden;eine Robotersteuereinheit (22), die den Roboter (10) steuert, um zu bewirken, dass die Greifeinrichtung (15) einen Artikel (W1-W7, WN) aufnimmt, bei dem kein anderer Artikel den Greifbereich (G1-G7, GW) stört; undeine Aktualisierungseinheit (25), die das Ergebnis der in der Speichereinheit (26) gespeicherten Bestimmung jedes Mal aktualisiert, wenn ein Artikel (W1-W7, WN) von der Greifeinrichtung (15) aufgegriffen wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Robotersystem und ein Steuerungsverfahren für das Robotersystem.
  • In einem bekannten Robotersystem wird eine Anzahl von eingehenden Artikeln, die zufällig auf einem Förderer platziert sind, mit einem visuellen Sensor erfasst, wobei ein Roboter einen Artikel von Interesse mit einer Greifeinrichtung aufgreift, basierend auf den Formen und Lagen der detektierten Artikel (siehe z.B. PTL 1). In dem in PTL 1 beschriebenen Robotersystem wird, wenn der Abstand zwischen einem aufzunehmenden Zielartikel und einem anderen Artikel kurz ist, ein Pfad für den Roboter zum Zeitpunkt des Aufgreifens des Zielartikels korrigiert, um Störungen zwischen der Greifeinrichtung und dem anderen Artikel zu vermeiden.
  • Zitierte Patentliteratur
  • PTL 1: JP 2016 - 185 573 A
  • Bei dem in PTL 1 beschriebenen Robotersystem kann die Greifeinrichtung den Zielartikel jedoch nicht aufnehmen, wenn sich mehrere andere Artikel in unmittelbarer Nähe des Zielartikels befinden, so dass es unmöglich ist, einen Pfad zum Aufgreifen des Zielartikels unter Vermeidung von Störungen mit den Artikeln zu erzeugen.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Robotersystem und ein Steuerungsverfahren für das Robotersystem bereitzustellen, das einen Zielartikel auch in einer Situation aufnehmen kann, in der mehrere Artikel in unmittelbarer Nähe zueinander liegen.
  • Um diese Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung die folgenden Aspekte bereit.
  • Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein Robotersystem vor, umfassend: einen Sensor zum Detektieren einer Form eines zu fördernden Artikels; einen Roboter, der mit einer Greifeinrichtung zum Greifen eines detektierten Artikels ausgestattet ist; und eine Steuerung zum Steuern des Roboters. Die Steuerung umfasst: eine Greifbereichseinstelleinheit, die für jeden der detektierten Artikel einen Greifbereich einstellt, in dem die Greifeinrichtung positioniert werden soll, wenn die Greifeinrichtung den Artikel greift; eine Bestimmungseinheit, die das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Störung zwischen dem eingestellten Greifbereich und anderen Artikeln bestimmt; eine Speichereinheit, die ein Ergebnis der Bestimmung über das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Störungen speichert, die durch die Bestimmungseinheit in Verbindung mit jedem detektierten Artikel bestimmt werden; eine Robotersteuereinheit, die den Roboter steuert, um die Greifeinrichtung zu veranlassen, einen Artikel aufzunehmen, bei dem kein anderer Artikel den Greifbereich davon stört; und eine Aktualisierungseinheit, die das in der Speichereinheit gespeicherte Bestimmungsergebnis jedes Mal aktualisiert, wenn ein Artikel von der Greifeinrichtung aufgegriffen wird.
  • Bei diesem Aspekt wird, bei Detektion von Artikeln, die befördert werden, durch den Sensor, von der Greifbereichseinstelleinheit für jeden der detektierten Artikel ein Greifbereich eingestellt. Das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Störungen zwischen dem eingestellten Greifbereich und anderen Artikeln wird bestimmt, wobei das Ergebnis der Bestimmung in der Speichereinheit gespeichert wird. Wenn sich kein anderer Artikel im Greifbereich eines Artikels befindet und somit keine Störung vorliegt, wird der Roboter von der Robotersteuerung so gesteuert, dass die Greifeinrichtung im Greifbereich des einen Artikels positioniert ist und der Artikel von der Greifeinrichtung erfasst wird. So kann der Artikel aufgegriffen werden, ohne dass andere Artikel gestört werden.
  • Nachdem der eine Artikel vom Roboter aufgegriffen wurde, wird das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Störungen zwischen den Artikeln durch die Bestimmungseinheit in der Situation nach dem Aufgreifen bestimmt, wobei die Aktualisierungseinheit die in der Speichereinheit gespeicherten Bestimmungsergebnisse basierend auf dem neuen Bestimmungsergebnis aktualisiert. Somit würde durch das Aufgreifen des einen Artikels eine Störung des einen Artikels im Greifbereich eines anderen Artikels ausgeschlossen, wenn der aufgegriffene Artikel den Greifbereich des anderen Artikels stört. Wenn dann kein weiterer Artikel den Greifbereich des anderen Artikels stört, wird der andere Artikel, der vor dem Aufgreifen des einen Artikels nicht mehr aufgreifbar war, zu einem Artikel, der von der Greifeinrichtung nach dem Aufgreifen des einen Artikels aufgegriffen werden kann. Auf diese Weise wird selbst ein Artikel, bei dem zum Zeitpunkt der Artikeldetektion mehrere Artikel durch den Greifbereich gestört wurden, zu einem Artikel, der von der Greifeinrichtung nach dem Aufgreifen der Störartikel aufgegriffen werden kann.
  • Bei dem Aspekt kann die Speichereinheit eine erste Störartikelinformation speichern, wobei die erste Störartikelinformation Identifikationsinformationen jedes einzelnen Artikels mit Identifikationsinformationen eines anderen Artikels verknüpft, die den für diesen einen Artikel eingestellten Greifbereich stören.
  • Mit dieser Konfiguration kann ein Artikel, der nicht mit den Identifikationsinformationen eines anderen Artikels in der ersten Störartikelinformation verknüpft ist, von der Greifeinrichtung aufgegriffen werden. Dadurch kann die Robotersteuerung einen Artikel bestimmen, der als nächstes von der Greifeinrichtung aufgegriffen werden kann, indem sie nur die ersten Störartikelinformationen referenziert und das Aufgreifen des Artikels durchführt.
  • Bei dem Aspekt kann die Speichereinheit eine zweite Störartikelinformation speichern, wobei die zweite Störartikelinformation Identifikationsinformationen eines anderen Artikels mit einem Greifbereich aufweist, mit dem der eine Artikel die Identifikationsinformationen des einen Artikels stört.
  • Bei dieser Konfiguration wird, wenn ein Artikel von der Greifeinrichtung aufgegriffen wurde, eine Bestimmung eines Artikels, der als nächstes von der Greifeinrichtung aufgegriffen werden kann, durch Aktualisierung der ersten Störartikelinformation erleichtert, die der Identifikationsinformation anderer Artikel entspricht, die mit der Identifikationsinformation des einen Artikels in der zweiten Störartikelinformation verbunden ist.
  • Bei dem Aspekt können, wenn eine Identifikationsinformation von zwei Artikeln miteinander in der ersten Störartikelinformation zugeordnet sind, die beiden Artikel von einer Aktualisierung durch die Aktualisierungseinheit ausgeschlossen werden.
  • Bei dieser Konfiguration werden mehrere Artikel, die den Greifbereich des anderen stören, in der ersten Störartikelinformation als nicht-aufgreifbare Artikel gekennzeichnet, unabhängig von der Aktualisierung der Bestimmungsergebnisse, die durch das Aufgreifen eines anderen separaten Artikels durch die Greifeinrichtung verursacht wird. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, die Bestimmungsergebnisse für einen Artikel und andere Artikel, die den Greifbereich des anderen stören, zu aktualisieren, auch wenn ein anderer separater Artikel aufgegriffen wird.
  • Im Hinblick darauf kann die Greifbereichseinstelleinheit verschiedene Greifbereiche entsprechend einer vom Sensor detektierten Art von Artikel einstellen.
  • Bei dieser Konfiguration wird der Greifbereich entsprechend der Form oder ähnlichem eines Artikels eingestellt, so dass die Greifeinrichtung den Artikel in einer stabilen Lage greifen kann.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Steuerungsverfahren für ein Robotersystem dar, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: einen Detektionsschritt zum Detektieren einer Form eines zu fördernden Artikels; einen Greifbereichseinstellschritt zum Einstellen eines Greifbereichs, in dem für jeden der detektierten Gegenstände eine Greifeinrichtung positioniert werden soll, wenn die Greifeinrichtung veranlasst wird, den Artikel zu greifen; einen Bestimmungsschritt zum Bestimmen des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins von Störungen zwischen dem eingestellten Greifbereich und anderen Artikeln; einen Speicherschritt zum Speichern eines Ergebnisses der Bestimmung über das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Störungen in einer Speichereinheit in Verbindung mit jedem detektierten Artikel; einen Steuerungsschritt zum Steuern eines Roboters, um die Greifeinrichtung zu veranlassen, einen Artikel aufzunehmen, bei dem kein anderer Artikel den Greifbereich davon stört; und einen Aktualisierungsschritt zum Aktualisieren des in der Speichereinheit gespeicherten Ergebnisses der Bestimmung, jedes Mal, wenn ein Artikel von der Greifeinrichtung aufgegriffen wird.
  • Bei diesem Aspekt wird der Greifbereich für jeden detektierten Artikel eingestellt, wobei Ergebnis der Bestimmung über das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Störungen zwischen dem eingestellten Greifbereich und anderen Artikeln in der Speichereinheit gespeichert wird. Wenn kein anderer Artikel den Greifbereich eines Artikels stört, kann die von der Steuerung gesteuerte Greifeinrichtung den Greifbereich des Artikels greifen und aufnehmen, ohne andere Artikel zu stören. Nach dem Aufgreifen des Artikels wird das in der Speichereinheit gespeicherte Ergebnis der Bestimmung aktualisiert. Auf diese Weise können, selbst wenn andere Artikel zum Zeitpunkt der Detektion den Greifbereich eines Artikels stören, die anderen Artikel aufgreifbar werden, nachdem Ergebnisse einer Bestimmung aktualisiert und ein Aufgreifen von Artikeln wiederholt wurden.
  • Das Robotersystem und das Steuerungsverfahren für das Robotersystem nach der vorliegenden Erfindung haben die Wirkung, in der Lage zu sein, einen Zielartikel auch in einer Situation aufzunehmen, wo mehrere Artikel in unmittelbarer Nähe zueinander liegen.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Draufsicht eines Robotersystems nach der vorliegenden Erfindung.
    • 2 ist ein Blockschaltbild des Robotersystems.
    • 3 ist ein Diagramm zur Beschreibung von Greifbereichen und Störinformationen, die für Artikel eingestellt sind, wobei 3(a) eine Draufsicht auf einen Abbildungsbereich eines Sensors ist, und wobei 3(b) Störinformationen für Artikel zeigt, die in einer Artikelstatus-Datenbank gespeichert sind.
    • 4 ist ein Diagramm zur Beschreibung von Greifbereichen und Störinformationen nach dem Detektieren eines neuen Artikels aus der in 3 dargestellten Situation, wobei 4(a) eine Draufsicht auf den Abbildungsbereich des Sensors ist, und wobei 4(b) Störinformationen für in der Artikelstatus-Datenbank gespeicherte Artikel zeigt.
    • 5 ist ein Diagramm zur Beschreibung von Greifbereichen und Störinformationen, die für Artikel eingestellt sind, wobei 5(a) eine Draufsicht auf einen Arbeitsbereich einer Hand ist, und wobei 5(b) Störinformationen für Artikel zeigt, die in der Artikelstatus-Datenbank gespeichert sind.
    • 6 ist ein Diagramm zur Beschreibung der Greifbereiche und Störinformationen nach dem Aufgreifen eines Artikels aus der in 5 dargestellten Situation, wobei 6(a) eine Draufsicht auf den Arbeitsbereich der Hand ist, und wobei 6(b) Störinformationen für Artikel in der Artikelstatus-Datenbank zeigt.
    • 7 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses, der vom Robotersystem zum Zeitpunkt der Artikeldetektion ausgeführt wird.
    • 8 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses, der vom Robotersystem zum Zeitpunkt des Artikelaufgreifens durchgeführt wird.
  • Ein Robotersystem 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
  • Wie in 1 dargestellt ist, umfasst das Robotersystem 100 gemäß dieser Ausführungsform einen Förderer (Förderband) 80, der mehrere Artikel WN (N=1, 2,...) fördert, einen Sensor 50 zum Detektieren der auf dem Förderer 80 beförderten Artikel WN, einen Roboter 10 mit einer Hand (einer Greifeinrichtung) 15 zum Greifen der Artikel WN, und eine Steuerung 20 zum Steuern des Roboters 10.
  • Der Sensor 50 ist eine 3D-Kamera, die in der Lage ist, die dreidimensionalen Formen von Artikeln WN zu Detektieren, wobei der Sensor einen Abbildungsbereich R1 auf dem Förderer 80 aufnimmt. Der Roboter 10 ist ein Vertikal-Gelenkroboter mit beispielsweise sechs Gelenken, wobei er über die Steuerung des Drehwinkels jedes Gelenks durch die Steuerung 20 arbeitet. Die Hand 15, die an einer Spitze des Roboters 10 befestigt ist, führt Greifvorgänge an den Artikeln WN durch, die auf dem Förderer 80 transportiert werden. Der Bereich, in dem die Hand 15 auf dem Förderer 80 bedienbar ist, ist ein Arbeitsbereich RW, der stromabwärts des Abbildungsbereichs RI des Sensors 50 liegt, wie in 1 dargestellt ist.
  • Der Förderer 80 fördert die Artikel WN mit konstanter Geschwindigkeit in Förderrichtung, die durch den Pfeil in 1 gekennzeichnet ist. Der Förderer 80 ist mit einem Geber (nicht dargestellt) zum Detektieren der Fördergeschwindigkeit des Förderers 80 ausgestattet. Mit der Übertragung eines detektierten Wertes des Gebers an die Steuerung 20 berechnet die Steuerung 20 die Fördergeschwindigkeit des Förderers 80.
  • Die Steuerung 20 steuert den Betrieb des Roboters 10 nach einem vorgegebenen Programm, um verschiedene Arten von Aktionen, wie z.B. das Aufnehmen, an den auf dem Förderer 80 beförderten Artikeln WN durchzuführen. Obwohl die Steuerung 20 in dieser Ausführungsform im Roboter 10 enthalten ist, können Steuerungen in anderen Ausführungsformen separate Komponenten des Roboters 10 sein.
  • 2 ist ein Blockschaltbild des Robotersystems 100. Wie in 2 dargestellt ist, umfasst die Steuerung 20 eine Steuereinheit 21 zum Steuern des Betriebs des Roboters 10 gemäß den Lagen und Positionen der vom Sensor 50 detektierten Artikel WN und eine Speichereinheit 26 zum Speichern der dreidimensionalen Formen der Artikel WN und dergleichen.
  • Die Speichereinheit 26 besteht aus einem Speichermedium wie einem RAM (Random Access Memory = Direktzugriffsspeicher) oder einer Festplatte (Hard Disk Drive). Die Speichereinheit 26 weist eine Artikelform-Datenbank auf, die die dreidimensionalen Formen mehrerer Artikel WN speichert, die vom Roboter 10 bedient werden sollen, und eine Artikelstatus-Datenbank, die Störungsinformationen über das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Störungen zwischen jedem vom Sensor 50 detektierten Artikel und anderen Artikeln speichert.
  • Für jede der dreidimensionalen Formen mehrerer Artikel WN speichert die Artikelform-Datenbank einen der dreidimensionalen Form zugeordneten Greifbereich GN, wie in 1 dargestellt ist. Der Greifbereich GN wird als ein Bereich gespeichert, in dem die Hand 15 positioniert werden soll, wenn der detektierte Artikel WN von der Hand 15 erfasst wird.
  • Die mit jedem in der Artikelstatus-Datenbank gespeicherten Artikel verbundenen Störungsinformationen werden mit Bezug auf 3 beschrieben. 3(a) zeigt eine Draufsicht auf den Abbildungsbereich RI in einer Situation, wo zwei Artikel W1, W2, die auf dem Förderer 80 befördert werden, detektiert wurden. Wenn die Artikel W1, W2 vom Sensor 50 detektiert sind, identifiziert eine später besprochene Greifbereichseinstelleinheit 23, welche der gespeicherten Artikel die detektierten Artikel W1, W2 durch Musterabgleich unter Verwendung der dreidimensionalen Formen mehrerer in der Artikelform-Datenbank gespeicherter Artikel sind. Die Greifbereichseinstelleinheit 23 stellt dann jeweils die Greifbereiche G1, G2 für die Artikel W1, W2 ein.
  • Als eine Störinformation für die Artikel W1, W2 speichert die Artikelstatus-Datenbank das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Störung pro Artikelname (Identifikationsinformation) jedes der in 3(b) dargestellten Artikel W1, W2 in Bezug auf eine Störung mit anderen Artikeln in ihren Greifbereichen G1, G2. Die Störungsinformation umfasst eine Detektionsposition, die den Schwerpunkt des detektierten Artikels W1, W2 darstellt, einen Winkel, der eine Neigung aus einer Bezugslage zur Darstellung der Lage des Artikels W1, W2 anzeigt, einen Status, der angibt, ob der Artikel von der Hand aufgegriffen werden kann oder nicht, eine Information über andere Artikel, die in seinem Greifbereich liegen (erste Störartikelinformation), und eine Information über andere Artikel, in deren Greifbereich der Artikel selbst liegt (zweite Störartikelinformation).
  • Die Detektionspositionen und -winkel der Artikel W1, W2 werden unter Verwendung der Bezugslage, die den dreidimensionalen Formen der jeweiligen in der Artikelform-Datenbank gespeicherten Artikel zugeordnet ist, und eines Bildes, das mit dem Sensor 50 aufgegriffen und detektiert wurde, identifiziert.
  • Am Beispiel der Störungsinformation für den Artikel W1 stört kein anderer Artikel den Greifbereich G1 des Artikels W1, wie in 3(a) dargestellt ist. Wie in 3(b) dargestellt ist, bestimmt also eine später diskutierte Bestimmungseinheit 24 zunächst den „Status“ des Artikels W1 als „aufgreifbar“ und setzt den Status als solchen. Die Bestimmungseinheit 24 stellt für den Artikel W1 auch „Andere Artikel, die in seinem Greifbereich liegen“ auf „Keine“ ein. Da der Artikel W1 die Greifbereiche anderer Artikel nicht stört, setzt die Bestimmungseinheit 24 den Status „Andere Artikel, in deren Greifbereich der Artikel selbst liegt“ des Artikels W1 auf „Keine“.
  • Die in 2 dargestellte Steuereinheit 21 besteht aus einer CPU, einem ROM und einem RAM, die nicht dargestellt sind. Die Steuereinheit 21 liest im ROM oder in der Speichereinheit 26 gespeicherte Programme, liest aus dem und speichert temporär in dem RAM und führt über die CPU Funktionen aus, die verschiedenen Programmen entsprechen.
  • Die Steuereinheit 21 umfasst eine Antriebssteuereinheit (Robotersteuereinheit) 22 zum Steuern des Betriebs des Roboters 10, die Greifbereichseinstelleinheit 23 zum Einstellen der Greifbereiche G1, G2 für die vom Sensor 50 detektierten Artikel W1, W2 (3(a)), die Bestimmungseinheit 24 zum Bestimmen des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins von Störungen anderer Artikel W1, W2 in den eingestellten Greifbereichen G1, G2, und eine Aktualisierungseinheit 25 zum Aktualisieren von in der Artikelstatus-Datenbank gespeicherter Störinformation bei jedem Aufgreifen eines vom Förderer 80 beförderten Artikels durch die Hand 15.
  • 4 zeigt eine Situation, wo ein neuer Artikel W3 vom Sensor 50 aus der in 3 dargestellten Situation weiterhin detektiert wurde. Wenn der Artikel W3 vom Sensor 50 erfasst ist, fügt die Bestimmungseinheit 24 die Störinformation für den Artikel W3 zur Artikelstatus-Datenbank hinzu, wie in 4(b) dargestellt ist. Durch die Detektion des neuen Artikels W3 stört der Artikel W3 den Greifbereich G1 des Artikels W1, wie in 4(a) dargestellt ist. Dementsprechend fügt die Bestimmungseinheit 24 „W3“ zu „Andere Artikeln, die in seinem Greifbereich liegen“ des Artikels W1 hinzu, wie in 4(b) dargestellt ist. Dies bedeutet, dass der Artikel W1 den Artikel W3 stören würde, wenn die Hand 15 den Artikel W1 aufnimmt. Dementsprechend ändert die Bestimmungseinheit 24 den „Status“ des in 4(b) dargestellten Artikels W1 zu „nicht-aufgreifbar“.
  • Die 5 und 6 sind Diagramme zur Beschreibung der Positionsbeziehung zwischen Artikeln vor und nach dem Aufgreifen eines Artikels durch die Hand 15, und der Störungsinformation für jeden in der Artikelstatus-Datenbank enthaltenen Artikel. 5(a) zeigt eine Draufsicht auf den Arbeitsbereich RW der Hand 15, bevor der Artikel W5 von der Hand 15 aufgegriffen wird. Da die Positionsbeziehung zwischen dem Arbeitsbereich RW und dem Bildbereich RI vordefiniert ist, kann die Antriebssteuereinheit 22 aus den Detektionspositionen und -winkeln der Artikel in ihren in der Artikelstatus-Datenbank gespeicherten Störinformationen die Positionen und Lagen von Artikeln im Arbeitsbereich RW berechnen. Somit ist die Antriebssteuereinheit 22 in der Lage, Artikel im Arbeitsbereich RW anhand eines Detektionsergebnisses des Sensors 50 zu identifizieren.
  • Wie in 5(a) dargestellt ist, werden für die vom Sensor 50 detektierten Artikel W4 bis W7 die Greifbereiche G4 bis G7 jeweils von der Greifbereichseinstelleinheit 23 eingestellt. Wie in 5(b) dargestellt ist, wird eine Störinformation für jeden der Artikel W4 bis W7 in der Artikelstatus-Datenbank gespeichert.
  • Wie in 5(a) dargestellt ist, stört bzw. stören andere Artikel die jeweiligen Greifbereiche G4, G6, G7 der Artikel W4, W6, W7, während kein anderer Artikel den Greifbereich G5 des Artikels W5 stört. Dementsprechend wird nur der „Status“ des Artikels W5 auf „aufgreifbar“ gesetzt, wie in der Artikelstatus-Datenbank von 5(b) dargestellt ist. In diesem Fall führt die Antriebssteuereinheit 22 ein Aufgreifen des Artikels W5, dessen „Status“ „aufgreifbar“ ist, unter den in der Artikelstatus-Datenbank gespeicherten Artikeln W4 bis W7 durch. Wenn es mehr als einen Artikel gibt, dessen „Status“ „aufgreifbar“ ist, wird ein Aufgreifen, beginnend mit dem Artikel auf der stromabwärtigen Seite, durchgeführt.
  • Wie in 5(a) dargestellt ist, stören sich der Artikel W6 und der Artikel W7 gegenseitig in den Greifbereich G6, G7. In dieser Ausführungsform setzt die Aktualisierungseinheit 25 den „Status“ solcher Artikel W6, W7 auf „nicht-aufgreifbar“, und aktualisiert die Störinformation der Artikel W6, W7 nicht, unabhängig von einem Aufgreifen anderer Artikel.
  • 6(a) zeigt eine Draufsicht auf den Arbeitsbereich RW, nachdem der Artikel W5 aus der in 5(a) dargestellten Situation aufgegriffen wurde. Nach dem Aufgreifen des Artikels W5 aktualisiert die Aktualisierungseinheit 25 den „Status“ des Artikels W5 in der Artikelstatus-Datenbank auf „Aufgreifen abgeschlossen“, wie in 6(b) dargestellt ist. Bei der Aktualisierung des „Status“ des Artikels W5 bestimmt die Bestimmungseinheit 24 erneut das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein anderer Artikel im Greifbereich, der für jeden Artikel basierend auf der Artikelstatus-Datenbank nach der Aktualisierung festgelegt wurde.
  • Die Bestimmungseinheit 24 bestimmt erneut das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Störung der Artikel W4 und W6, die zu dem Status „Andere Artikel, in deren Greifbereich der Artikel selbst liegt“ des aufgegriffenen Artikels W5 eingestellt wurden. So wurde beispielsweise in der Störinformation des Artikels W4 der Artikel W5 zu „Andere Artikel, die in seinem Greifbereich liegen“ eingestellt, wie in 5(b) dargestellt ist, bevor der Artikel W5 aufgegriffen wurde. Wenn der Artikel W5 nach einer Aktualisierung aufgegriffen worden ist, ändert die Bestimmungseinheit 24 den Status „Andere Artikel, die in seinem Greifbereich liegen“ für den Artikel W4 auf „Keine“, wie in 6(b) dargestellt ist. Als Reaktion darauf ändert sich der „Status“ des Artikels W4 in „aufgreifbar“.
  • Die Bestimmungseinheit 24 ändert auch den Status „Weitere Artikel, die in seinem Greifbereich liegen“ für den Artikel W6 von „W5 und W7 (5(b))“ auf „W7 (6(b))“. Unterdessen hat sich die Störinformation des Artikels W7, für den der Artikel W5 nicht in „Andere Artikel, in deren Greifbereich der Artikel selbst liegt“ eingestellt wurde, nicht geändert. In der in 6 dargestellten Situation wird der Artikel W4 mit dem „Status“ „aufgreifbar“ unter den Artikeln W4, W6 und W7 von der Hand 15 als Nächstes aufgegriffen.
  • Ein Prozess, der vom Robotersystem 100 gemäß dieser Ausführungsform zum Zeitpunkt der Artikeldetektion durchgeführt wird, wird beschrieben, indem die in 4 dargestellte Detektion des Artikels W3 als Beispiel für das in 7 dargestellte Flussdiagramm betrachtet wird. Der Sensor 50 führt zunächst einen Detektionsschritt zum Detektieren des auf dem Förderer 80 beförderten Artikels W3 durch (Schritt S1). Die Detektionspositionen X3, Y3 und Winkel R3 des detektierten Artikels W3 werden durch die Greifbereichseinstelleinheit 23 identifiziert und in der Artikelstatus-Datenbank registriert (Schritt S2).
  • Die Greifbereichseinstelleinheit 23 führt einen Greifbereichseinstellschritt zum Einstellen eines Greifbereichs G3 für den detektierten Artikel W3 durch (Schritt S3). Die Bestimmungseinheit 24 führt einen Bestimmungsschritt durch, um zu bestimmen, ob ein anderer Artikel den eingestellten Greifbereich G3 stört (Schritt S4). Wird festgestellt, dass kein anderer Artikel den Greifbereich G3 stört (Schritt S4: Nein), wird die Verarbeitung bei Schritt S8, die später besprochen wird, ausgeführt.
  • Wenn bei der Verarbeitung bei Schritt S4 festgestellt wird, dass ein anderer Artikel W2 den Greifbereich G3 stört (Schritt S4: Ja), setzt die Bestimmungseinheit 24 den „Status“ des Artikels W3 in der Artikelstatus-Datenbank auf „nicht-aufgreifbar“ (Schritt S5).
  • Die Bestimmungseinheit 24 fügt den Artikel W2, der den Greifbereich G3 stört, zum Status „Andere Artikel, die in seinem Greifbereich liegen“ des Artikels W3 hinzu (Schritt S6). Da der Artikel W3 im Greifbereich G1 des anderen Artikels W1 liegt, fügt die Bestimmungseinheit 24 den Artikel W1 zum Status „Andere Artikel, in deren Greifbereich der Artikel selbst liegt“ des Artikels W3 hinzu (Schritt S7).
  • Die Bestimmungseinheit 24 bestimmt, ob der detektierte Artikel W3 (im Folgenden auch „detektierter Artikel W3“ genannt) die Greifbereiche anderer Artikel stört oder nicht (Schritt S8). Wird festgestellt, dass der detektierte Artikel W3 die Greifbereiche anderer Artikel nicht stört (Schritt S8: Nein), endet der zum Zeitpunkt der Artikeldetektion durch das Robotersystem 100 durchgeführte Prozess.
  • In der Verarbeitung bei Schritt S8 setzt, da der detektierte Artikel W3 den Greifbereich G1 des Artikels W1 stört (Schritt S8: Ja), die Bestimmungseinheit 24 den „Status“ des Artikels W1 als anderen Artikel auf „nicht aufgreifbar“ (Schritt S9). Die Bestimmungseinheit 24 fügt den detektierten Artikel W3 zum Status „Andere Artikel, die in seinem Greifbereich liegen“ des Artikels W1 hinzu (Schritt S10).
  • Die Bestimmungseinheit 24 fügt dann den detektierten Artikel W3 zum Status „Andere Artikeln, in deren Greifbereich der Artikel selbst liegt“ des Artikels W2, d.h. zu einem anderen Artikel hinzu (Schritt S11). Die Schritte S5 bis S7 und die Schritte S9 bis S11 entsprechen einem Speicherschritt.
  • Nachdem die Verarbeitung bei Schritt S11 ausgeführt wurde, endet der Prozess, der vom Robotersystem 100 zum Zeitpunkt der Artikeldetektion durchgeführt wurde, wie in 7 dargestellt ist.
  • Anschließend wird ein Prozess, der vom Robotersystem 100 gemäß dieser Ausführungsform zum Zeitpunkt eines Artikelaufgreifens durchgeführt wird, anhand eines Beispiels beschrieben, bei dem der Artikel W5 in der in 5 dargestellten Situation aufgegriffen bzw. aufgegriffen wird, was zu der in 6 dargestellten Situation in Bezug auf das in 8 dargestellte Flussdiagramm führt.
  • Zunächst bestimmt die Antriebssteuereinheit 22, ob sich ein Artikel im Arbeitsbereich RW der Hand 15 befindet (Schritt S21). Wenn festgestellt wird, dass kein Artikel im Arbeitsbereich RW vorhanden ist (Schritt S21: Nein), endet der bei dem Artikelaufgreifen durchgeführte Prozess.
  • Wenn die Antriebssteuereinheit 22 bestimmt, dass Artikel in der Verarbeitung bei Schritt S21 im Arbeitsbereich RW vorhanden sind (Schritt S21: Ja), dann bestimmt sie, ob der „Status“ jedes der im Arbeitsbereich RW vorhandenen Artikel W4 bis W7 „aufgreifbar“ ist oder nicht (Schritt S22). Wenn der „Status“ aller im Arbeitsbereich RW vorhandenen Artikel „nicht-aufgreifbar“ ist (Schritt S22: Nein), endet der zum Zeitpunkt des Artikelaufgreifens durchgeführte Prozess.
  • Wenn bei der Verarbeitung bei Schritt S22 der Artikel W5, dessen „Status“ „aufgreifbar“ ist, im Arbeitsbereich RW vorhanden ist, wie in 5(b) dargestellt ist (Schritt S22 in 8: Ja), führt die Antriebssteuereinheit 22 einen Steuerungsschritt zum Steuern der Hand 15 zum Aufgreifen des Artikels W5 durch (Schritt S23).
  • Nachdem der Artikel W5 aufgegriffen worden ist, aktualisiert die Aktualisierungseinheit 25 den „Status“ des in der Artikelstatus-Datenbank gespeicherten aufgegriffenen Artikels W5 auf „Aufgreifen beendet“, wie in 6(b) dargestellt ist (Schritt S24 in 8). In weiteren Ausführungsformen kann die Störinformation eines aufgegriffenen Artikels aus der Artikelstatus-Datenbank gelöscht werden.
  • Anschließend bestimmt die Bestimmungseinheit 24 basierend auf der Artikelstatus-Datenbank nach dem Aufgreifen des Artikels W5 erneut das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Störungen zwischen den Artikeln. Die Bestimmungseinheit 24 bestimmt, ob ein Artikel auf den Status „Andere Artikel, in deren Greifbereich der Artikel selbst liegt“ des aufgegriffenen Artikels W5 (im Folgenden auch „aufgegriffener Artikel W5“ genannt) eingestellt ist (Schritt S25). Wenn kein Artikel eingestellt ist (Schritt S25: Nein), endet der bei dem Artikelaufgreifen durchgeführte Prozess.
  • Bei der Verarbeitung bei Schritt S25 löscht, da die Artikel W4 und W6 als „Andere Artikel, in deren Greifbereich der Artikel selbst liegt“ des aufgegriffenen Artikels W5 (Schritt S25: Ja) eingestellt wurden, die Aktualisierungseinheit 25 den aufgegriffenen Artikel W5 aus dem Status „Andere Artikel, die in seinem Greifbereich liegen“ der in 5(b) dargestellten Artikel W4 und W6 (Schritt S26).
  • Danach bestimmt die Bestimmungseinheit 24 erneut das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Störungen für die Artikel W4 und W6 und bestimmt dann, ob es einen Artikel gibt, für den kein anderer Artikel auf den Status „Artikel, die in seinem Greifbereich liegen“ in der Artikelstatus-Datenbank für die im Arbeitsbereich RW vorhandenen Artikel eingestellt ist (Schritt S27). Wird festgestellt, dass es keinen einzigen Artikel gibt, für den kein anderer Artikel auf den Status „Artikel, die in seinem Greifbereich liegen“ eingestellt ist (Schritt S27: Nein), endet der zum Zeitpunkt des Artikelaufgreifens durchgeführte Prozess.
  • Bei Schritt S27, da kein anderer Artikel im Status „Artikel, die in seinem Greifbereich liegen“ des Artikels W4 in der Artikelstatus-Datenbank, wie in 6(b) dargestellt ist, enthalten ist (Schritt S27: Ja), führt die Bestimmungseinheit 24 einen Aktualisierungsschritt zur Aktualisierung des „Status“ des Artikels W4 auf „aufgreifbar“ durch (Schritt S28). Danach wird der zum Zeitpunkt des Artikelaufgreifens für den Artikel W5 durchgeführte Prozess beendet und ein ähnliches Aufgreifen eines Artikels für im Arbeitsbereich RW enthaltene aufgreifbare Artikel durchgeführt.
  • Im Folgenden werden die Wirkungen des Robotersystems 100 gemäß dieser wie oben beschrieben konfigurierten Ausführungsform beschrieben.
  • Wenn ein zu fördernder Artikel W5 (5) vom Sensor 50 erfasst wird, wird das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Störungen anderer Artikel im für den Artikel W5 eingestellten Greifbereich G5 durch die Bestimmungseinheit 24 bestimmt und das Ergebnis der Bestimmung in der Artikelstatus-Datenbank gespeichert. Wenn kein anderer Artikel den Greifbereich G5 des Artikels W5 stört, wird der Artikel W5 aufgegriffen, wobei der Greifbereich G5 von der Hand 15 gegriffen wird, ohne dass die Hand 15 und der Artikel W5 andere Artikel stört. Nach dem Aufgreifen des Artikels W5 werden die in der Artikelstatus-Datenbank gespeicherten Bestimmungsergebnisse für die Artikel W4, W6, W7 von der Aktualisierungseinheit 25 und der Bestimmungseinheit 24 aktualisiert. Durch die Aktualisierung wird auch der Artikel W4, der zum Zeitpunkt der Artikeldetektion als nicht aufgreifbar befunden wurde, zu einem Artikel, der durch das Aufgreifen des Artikels W5 von Hand 15 aufgegriffen werden kann.
  • Im Robotersystem 100 gemäß der obigen Ausführungsform wird jeder andere Artikel, der die Greifbereiche G4 bis G7 der Artikel W4 bis W7 stört, gespeichert und dem Status „Andere Artikel, die in seinem Greifbereich liegen“ jedes der Artikel W4 bis W7 in der Artikelstatus-Datenbank zugeordnet. Dies ermöglicht es der Antriebssteuereinheit 22, einen Artikel auszuwählen, bei dem kein anderer Artikel seinen Greifbereich als nächster aufzugreifender Artikel stört, indem in der Artikelstatus-Datenbank nur auf den Status „Andere Artikel, die in seinem Greifbereich liegen“ verwiesen wird.
  • Wenn die Artikel W4 bis W7 die Greifbereiche anderer Artikel stören, wird im Robotersystem 100 nach obiger Ausführungsform der Status „Andere Artikel, in deren Greifbereich der Artikel selbst liegt“ in der Artikelstatus-Datenbank als Störinformation der Artikel W4 bis W7 gespeichert. So kann beim Aufgreifen des Artikels W5 durch die Hand 15 der nächste aufzugreifende Artikel ausgewählt werden, indem nur die Störinformation der Artikel W4, W6 aktualisiert wird, die auf den Status „Andere Artikel, in deren Greifbereich der Artikel selbst liegt“ des Artikels W5 eingestellt sind.
  • Im Robotersystem 100 wird gemäß der obigen Ausführungsform der „Status“ der Artikel W6, W7, der den Greifbereich G6, G7 des anderen stört, unabhängig von dem Aufgreifen anderer Artikel auf „nicht-aufgreifbar“ gesetzt und die Störinformation der Artikel W6, W7 wird nicht aktualisiert. Dies reduziert den Verarbeitungsaufwand für die Aktualisierung der Störinformation der Artikel W6, W7.
  • Das Robotersystem 100 gemäß der obigen Ausführungsform ist ein Beispiel und kann auf verschiedene Weise modifiziert werden. So muss beispielsweise die Artikelstatus-Datenbank nur die für einzelne Artikel eingestellten Greifbereiche und das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Störungen durch andere Artikel, die die Greifbereiche stören, speichern. Die Artikelstatus-Datenbank muss daher nicht unbedingt Informationen wie den „Status“ oder „Andere Artikel, in deren Greifbereich der Artikel selbst liegt“ mit den in 3(b) dargestellten Artikeln W1, W2 umfassen. Darüber hinaus werden in dieser Ausführungsform die Störungsinformationen der Artikel W6, W7, die den in 5(b) dargestellten Greifbereich G6, G7 des anderen stören, nicht aktualisiert. In anderen Ausführungsformen können jedoch die Störungsinformationen aller Artikel bei jedem Aufgreifen eines anderen Artikels aktualisiert werden, unabhängig vom Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Störungen.
  • Obwohl der Roboter 10 in der obigen Ausführungsform ein Vertikal-Gelenkroboter ist, kann er auf verschiedene Weise modifiziert werden, bis hin zu einem Roboter, der in der Lage ist, Artikel WN aufzunehmen, die auf dem Förderer 80 transportiert werden. Obwohl der Förderer 80 als Beispiel für eine Fördereinrichtung zum Fördern von Artikeln WN beschrieben wurde, kann es sich um eine andere Fördereinrichtung als den Förderer 80 handeln. Weiterhin muss der Förderer 80 nicht in das Robotersystem 100 eingebunden sein. Die auf dem Förderer 80 zu transportierenden Artikel müssen keine Artikel der gleichen Art wie die Artikel W1 bis W7 in der obigen Ausführungsform sein, sondern es können mehrere Arten von Artikeln transportiert und von der Hand 15 aufgegriffen werden.
  • Der Sensor 50 zum Detektieren der zu fördernden Artikel WN kann ein anderer Sensor als eine 3D-Kamera sein, wie beispielsweise eine 2D-Kamera, ein photoelektrischer Sensor oder ein Mehrfeldsensor. Bei Verwendung eines Mehrfeldsensors können Abstände in vertikaler Richtung gleichzeitig von mehreren Sensoren gemessen werden, die in einer Matrix auf einer zweidimensionalen Ebene angeordnet sind, um ein dreidimensionales Bild eines Objekts zu erhalten.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Roboter
    15
    Hand (Greifeinrichtung)
    20
    Steuerung
    22
    Antriebssteuereinheit (Robotersteuerung)
    23
    Greifbereichseinstelleinheit
    24
    Bestimmungseinheit
    25
    Aktualisierungseinheit
    26
    Speichereinheit
    50
    Sensor
    100
    Robotersystem
    G1-G7, GW
    Greifbereich
    W1-W7, WN
    Artikel
    S1
    Detektionsschritt
    S3
    Greifbereichseinstellschritt
    S4
    Bestimmungsschritt
    S5-S7, S9-S11
    Speicherschritt
    S23
    Steuerungsstufe
    S28
    Aktualisierungsschritt

Claims (6)

  1. Robotersystem (100), umfassend: einen Sensor (50) zum Detektieren einer Form eines zu fördernden Artikels (W1-W7, WN); einen Roboter (10), der mit einer Greifeinrichtung (15) ausgestattet ist, die in der Lage ist, einen detektierten Artikel (W1-W7, WN) zu greifen; und eine Steuerung (20) zum Steuern des Roboters (10), wobei die Steuerung (10) umfasst: eine Greifbereichseinstelleinheit (23), die, für jeden der detektierten Artikel (W1-W7, WN), einen Greifbereich einstellt, in dem die Greifeinrichtung (15) positioniert werden soll, wenn die Greifeinrichtung (15) den Artikel (W1-W7, WN) greift; eine Bestimmungseinheit (24), die das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Störung zwischen dem eingestellten Greifbereich (G1-G7, GW) und anderen Artikeln bestimmt; eine Speichereinheit (26), die ein Ergebnis der Bestimmung über das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Störungen speichert, die von der Bestimmungseinheit (24) in Verbindung mit jedem detektierten Artikel (W1-W7, WN) bestimmt werden; eine Robotersteuereinheit (22), die den Roboter (10) steuert, um zu bewirken, dass die Greifeinrichtung (15) einen Artikel (W1-W7, WN) aufnimmt, bei dem kein anderer Artikel den Greifbereich (G1-G7, GW) stört; und eine Aktualisierungseinheit (25), die das Ergebnis der in der Speichereinheit (26) gespeicherten Bestimmung jedes Mal aktualisiert, wenn ein Artikel (W1-W7, WN) von der Greifeinrichtung (15) aufgegriffen wird.
  2. Robotersystem (100) nach Anspruch 1, wobei die Speichereinheit (26) eine erste Störartikelinformation speichert, wobei die erste Störartikelinformation eine Identifikationsinformation jedes einzelnen Artikels mit einer Identifikationsinformation eines anderen Artikels verknüpft, die den für den einen Artikel (W1-W7, WN) eingestellten Greifbereich (G1-G7, GW) stören.
  3. Robotersystem (100) nach Anspruch 2, wobei die Speichereinheit (26) eine zweite Störartikelinformation speichert, wobei die zweite Störartikelinformation eine Identifikationsinformation eines anderen Artikels (W1-W7, WN) mit einem Greifbereich (G1-G7, GW) aufweist, mit dem der eine Artikel (W1-W7, WN) die Identifikationsinformation des einen Artikels (W1-W7, WN) stört.
  4. Robotersystem (100) nach Anspruch 2 oder 3, wobei, wenn Identifikationsinformationen von zwei Artikeln (W1-W7, WN) in der ersten Störartikelinformation miteinander verbunden sind, die beiden Artikel (W1-W7, WN) von einer Aktualisierung durch die Aktualisierungseinheit (25) ausgeschlossen sind.
  5. Robotersystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Greifbereichseinstelleinheit (23) verschiedene Greifbereiche (G1-G7, GW) gemäß einer vom Sensor (50) detektierten Art eines Artikels (W1-W7, WN) einstellt.
  6. Steuerungsverfahren für ein Robotersystem (100), wobei das Verfahren umfasst: einen Detektionsschritt (51) zum Detektieren einer Form eines zu fördernden Artikels (W1-W7, WN); einen Greifbereichseinstellschritt (S3), bei dem für jeden der detektierten Artikel (W1-W7, WN) ein Greifbereich (G1-G7, GW) eingestellt wird, in dem eine Greifeinrichtung (15) zu positionieren ist, wenn die Greifeinrichtung (15) veranlasst wird, den Artikel (W1-W7, WN) zu greifen; einen Bestimmungsschritt (S4) zum Bestimmen des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins von Störungen zwischen dem Greifbereich (G1-G7, GW), der eingestellt wurde, und anderen Artikeln (W1-W7, WN); einen Speicherschritt (S5-S7, S9-S11) zum Speichern eines Ergebnisses der Bestimmung über das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Störungen in einer Speichereinheit (26) in Verbindung mit jedem detektierten Artikel (W1-W7, WN); einen Steuerungsschritt (S23) zum Steuern eines Roboters (10), um zu bewirken, dass die Greifeinrichtung (15) einen Artikel (W1-W7, WN) aufnimmt, bei dem kein anderer Artikel den Greifbereich (G1-G7, GW) davon stört; und einen Aktualisierungsschritt (S28) zum Aktualisieren des Ergebnisses der in der Speichereinheit (26) gespeicherten Bestimmung bei jedem Aufgreifen eines Artikels (W1-W7, WN) durch die Greifeinrichtung (15).
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