JP7500514B2 - Storage shelf, pick-up system, and program - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、収納棚、ピックアップシステム、プログラム、及び方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to a storage shelf, a pickup system, a program, and a method.
近年、国内の物流分野では電子商取引の普及により物量は増加傾向にある。しかし、少子高齢化の進展により物流現場での作業従事者の確保が難しくなってきている。このため、各物流企業は物流施設の自動化に積極的に取り組んでおり、物流施設におけるピッキング作業を行うピックアップシステムの開発が進んでいる。 In recent years, the volume of goods delivered in Japan's logistics sector has been on the rise due to the spread of e-commerce. However, with the declining birthrate and aging population, it is becoming more difficult to secure workers to work at logistics sites. For this reason, logistics companies are actively working to automate their facilities, and progress is being made in the development of pickup systems that carry out picking operations at logistics facilities.
本発明が解決しようとする課題は、ピックアップシステムの構成を簡略化することができる収納棚、ピックアップシステム、プログラム、及び方法を提供することである。 The problem that the present invention aims to solve is to provide a storage shelf, a pickup system, a program, and a method that can simplify the configuration of the pickup system.
実施形態の収納棚は、ピックアップされる物品を収納する収納棚であって、棚本体と、１以上のトレイと、上下移動機構と、トレイ移動機構と、作動機構と、を持つ。１以上のトレイは、物品を収納する。上下移動機構は、棚本体に対してトレイを上下方向に移動させる。トレイ移動機構は、棚本体に対してトレイを上下方向と交差する引出し方向に移動させる。作動機構は、操作入力に応答して、操作入力に基づいて上下移動機構及びトレイ移動機構のうち少なくとも一方を作動させる。 The storage shelf of the embodiment is a storage shelf that stores items to be picked up, and has a shelf body, one or more trays, a vertical movement mechanism, a tray movement mechanism, and an operating mechanism. The one or more trays store items. The vertical movement mechanism moves the tray in a vertical direction relative to the shelf body. The tray movement mechanism moves the tray in a pull-out direction that intersects with the vertical direction relative to the shelf body. The operating mechanism operates at least one of the vertical movement mechanism and the tray movement mechanism based on the operation input in response to an operation input.
以下、実施形態の収納棚、ピックアップシステム、プログラム、及び方法を、図面を参照して説明する。
同じ符号が付されているものは同様のものを示す。なお、図面は模式的又は概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係や部分間の大きさの比係数などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比係数が異なって表される場合もある。
Hereinafter, a storage shelf, a pickup system, a program, and a method according to embodiments will be described with reference to the drawings.
The same reference numerals indicate similar items. The drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part and the ratio of the size between parts are not necessarily the same as in reality. Even when the same part is shown, the dimensions and ratios between parts may be different depending on the drawing.
（第１の実施形態）
第１の実施形態について、図１～図１５を参照して説明する。
図１は、第１の実施形態に係るピックアップシステム１の一例を示す概略図である。
First Embodiment
The first embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a pickup system 1 according to a first embodiment.
本実施形態では、複数の物品Ｇが格納されている倉庫において、オーダに対応する物品Ｇを取り出し、当該物品Ｇの配送先に仕分けする作業を例に説明する。なお、本実施形態が適用されるのは倉庫に限らず、工場、飲食店のバックヤード、コンビニストアなどでもよい。物品Ｇは、特に限定されないが、例えばサンドイッチ及びその包装フィルムであってもよく、小物、生活雑貨、電子機器、電球、部品及びその収納箱であってもよく、歯磨き粉や洗顔用せっけんなどの収納チューブであってもよく、おにぎり及びその収納フィルムであってもよい。 In this embodiment, an example of the work of taking out an item G corresponding to an order from a warehouse where multiple items G are stored and sorting the item G to a delivery destination is described. Note that this embodiment is not limited to being applied to warehouses, but may also be applied to factories, restaurant back yards, convenience stores, etc. The item G is not particularly limited, but may be, for example, a sandwich and its packaging film, small items, household goods, electronic devices, light bulbs, parts and their storage boxes, storage tubes for toothpaste or facial soap, or rice balls and their storage film.
図１に示すように、ピックアップシステム１は、１以上の収納棚１０、１以上のピックアップロボット２０、統括制御装置３０、ステーション端末４０、及びＷＭＳ（Ｗａｒｅｈｏｕｓｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）５０を備える。収納棚１０は、必要に応じて制御部１１４により制御され、ピックアップされる１以上の物品Ｇを収納する。ピックアップロボット２０は、必要に応じてロボット制御部２５０により制御され、例えばオーダリストに従って、収納棚１０に収納された１以上の物品Ｇのピックアップを行う。統括制御装置３０は、ピックアップシステム１における状況認識を行うとともに、制御部１１４及びロボット制御部２５０と接続されて、ピックアップ動作や移動動作を含む収納棚１０及びピックアップロボット２０の動作を統括的に制御する。ステーション端末４０は、例えば、作業者に対してオーダリストに従った物品Ｇのピックアップ作業の指示を表示する。ＷＭＳ５０は、倉庫や工場内での物品Ｇに関するデータ及び作業に関するデータを管理する。
As shown in FIG. 1, the pickup system 1 includes one or
まず、図２～図１２を参照して、第１の実施形態に係る収納棚１０について説明する。
図２は、収納棚１０を示す斜視図である。図３～図５は、収納棚１０の動作例を示す斜視図である。図６は、図２の線ＶＩ－ＶＩに沿って切断した収納棚１０の断面図である。図７は、第１力伝達機構１０８Ａ及び上下移動機構１１０の動作原理の一例を示す模式図である。図８は、第２力伝達機構１０８Ｂ及びトレイ移動機構１１２の動作原理の一例を示す模式図である。図９は、トレイ移動機構１１２を示す側面図である。図１０は、トレイ移動機構１１２を示す側面図である。図１１は、図９の線ＸＩ－ＸＩに沿って切断したトレイ移動機構１１２を示す断面図である。図１２は、トレイ１０４及びトレイ移動機構１１２を示す斜視図である。
First, the
FIG. 2 is a perspective view showing the
ここで、説明の便宜上、収納棚の座標系として、＋Ｘ方向、－Ｘ方向、＋Ｙ方向、－Ｙ方向、＋Ｚ方向、及び－Ｚ方向を定義する。＋Ｘ方向、－Ｘ方向、＋Ｙ方向、及び－Ｙ方向は、例えば、略水平面に沿う方向である。－Ｘ方向は、＋Ｘ方向の反対方向である。＋Ｙ方向は、＋Ｘ方向と交差する方向（例えば略直交する方向）である。－Ｙ方向は＋Ｙ方向の反対方向である。＋Ｚ方向は、＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向と交差する方向（例えば略直交する方向）であり、例えば略鉛直上向き方向である。－Ｚ方向は＋Ｚ方向の反対方向であり、例えば略鉛直下向き方向である。 For ease of explanation, the +X direction, -X direction, +Y direction, -Y direction, +Z direction, and -Z direction are defined as the coordinate system of the storage shelf. The +X direction, -X direction, +Y direction, and -Y direction are, for example, directions along a substantially horizontal surface. The -X direction is the opposite direction to the +X direction. The +Y direction is a direction that intersects with the +X direction (for example, a direction that is substantially perpendicular). The -Y direction is the opposite direction to the +Y direction. The +Z direction is a direction that intersects with the +X direction and the +Y direction (for example, a direction that is substantially perpendicular), for example, a substantially vertical upward direction. The -Z direction is the opposite direction to the +Z direction, for example, a substantially vertical downward direction.
なお、本明細書でいう「前方」、「後方」、「上方」、「下方」などの用語は、説明の便宜上、収納棚１０における１つの動作方向（すなわち、トレイの引出し動作の方向）を基準とした視点で表現されたものである。ただし、収納棚の動作方向は、＋Ｘ方向に限らない。収納棚は、－Ｘ方向や＋Ｙ方向、－Ｙ方向、＋Ｚ方向や－Ｚ方向に動作可能であってもよい。 Note that, for ease of explanation, terms such as "front," "rear," "upward," and "downward" used in this specification are expressed from a perspective based on one operating direction of the storage shelf 10 (i.e., the direction of the tray pull-out operation). However, the operating direction of the storage shelf is not limited to the +X direction. The storage shelf may be operable in the -X direction, +Y direction, -Y direction, +Z direction, or -Z direction.
図２に示すように、収納棚１０は、棚本体１００と、棚本体１００に対して上下移動可能に設けられた支持部１０２と、支持部１０２に支持された１以上のトレイ１０４と、支持部１０２やトレイ１０４を移動させるための力を印加するための力入力部１０６と、力入力部１０６に加えられた力を他の構成要素に伝達する力伝達機構１０８（図７及び図８を参照して後述）と、力伝達機構１０８から受け取った力によって支持部１０２を上下方向（例えば＋Ｚ方向及び－Ｚ方向）に移動させる上下移動機構１１０（図６及び図７を参照して後述）と、力伝達機構１０８から受け取った力によってトレイ１０４を引出し方向（例えば＋Ｘ方向及び－Ｘ方向）に移動させる１以上のトレイ移動機構１１２（図８～図１２を参照して後述）と、収納棚１０の各構成要素を制御する制御部１１４（図１参照）と、を備える。以下では、上下移動機構１１０による支持部１０２の移動方向をＺ方向とし、トレイ移動機構１１２によるトレイ１０４の移動方向（引出し方向）をＸ方向として説明するが、これに限定されるものではない。例えば、トレイ１０４の引出し方向は、水平方向に対して傾斜した斜め方向であってもよい。
As shown in FIG. 2, the
図３に示すように、上下移動機構１１０は、支持部１０２及びトレイ１０４を棚本体１００に対して上下方向に移動させる。図４に示すように、トレイ移動機構１１２は、引出し方向に移動可能なトレイ１０４の各々に対応して設けられ、対応するトレイ１０４を支持部１０２に対して引出し方向に移動させる。図５に示すように、上下移動機構１１０とトレイ移動機構１１２とが協働することにより、支持部１０２及びトレイ１０４を上下方向に移動させるとともに、トレイ移動機構１１２に対応するトレイ１０４を引出し方向に移動させてもよい。
As shown in FIG. 3, the
図２に示すように、棚本体１００は、収納棚１０の本体であり、例えば図示しない床面や地面など（以下、まとめて「床面」という。）に固定され得る。棚本体１００には、支持部１０２の上下移動をガイドするリニアガイド１２０と、支持部１０２の自重を支持する自重補償機構１２２と、が設けられる。リニアガイド１２０は、棚本体１００の前面において上下方向に延在するレール状部材である。自重補償機構１２２は、棚本体１００の上部に設けられており、例えば、バネや錘を利用することができる。
As shown in FIG. 2, the
支持部１０２は、Ｚ方向に移動可能に棚本体１００の前面に取り付けられる。支持部１０２は、棚本体１００の前面に略平行に配置された支持板１２４と、支持板１２４の前面からトレイ１０４の引出し方向（例えば＋Ｘ方向）に延在する１以上の棚板１２６と、を備える。支持板１２４は、上下移動機構１１０が作動することにより、棚本体１００の前面をリニアガイド１２０に沿って上下方向に摺動する。図示する例では、３つの棚板１２６が設けられており、各棚板１２６にトレイ移動機構１１２が設けられている。
The
トレイ１０４は、ピックアップされる物品Ｇが載置された状態で、支持部１０２によって支持される。各トレイ１０４は、物品Ｇが載置される載置部１２８を備える。好ましくは、載置部１２８は、ガラス板などの透明な板で構成される。本実施形態では、第１トレイ１０４Ａ、第２トレイ１０４Ｂ、第３トレイ１０４Ｃ、第４トレイ１０４Ｄ、及び第５トレイ１０４Ｅの５つのトレイ１０４が設けられているが、トレイ１０４の数は１以上の任意の数であってよい。本実施形態では、第１トレイ１０４Ａ、第３トレイ１０４Ｃ、及び第５トレイ１０４Ｅの各々は、支持部１０２に対して引出し方向に移動可能なように、トレイ移動機構１１２（以下、それぞれ第１トレイ移動機構１１２Ａ、第２トレイ移動機構１１２Ｂ、第３トレイ移動機構１１２Ｃという。）を介して棚板１２６に接続されている。トレイ１０４Ａ、１０４Ｃ、１０４Ｅは、互いに独立して引出し方向に移動可能である。トレイ１０４Ａ、１０４Ｃ、１０４Ｅの各々は、他のトレイ１０４と上下方向に重なった格納位置と、他のトレイ１０４に対して引出し方向前方に変位した引出し位置との間で移動可能である。一方、第２トレイ１０４Ｂ及び第４トレイ１０４Ｄは、対応する棚板１２６が設けられておらず、支持板１２４に直接固定されている。ただし、移動可能なトレイ１０４の数はこれに限定されず、任意の数のトレイ１０４にトレイ移動機構１１２が設けられてよく、すべてのトレイ１０４にトレイ移動機構１１２が設けられてもよい。
The
力入力部１０６は、棚本体１００の側部に連結されたＬ字状の部材である。力入力部１０６は、第１力入力部１０６Ａ、第２力入力部１０６Ｂ、第３力入力部１０６Ｃ、及び第４力入力部１０６Ｄとして、例えば回転操作を受け付ける４つのハンドルを備える。４つの力入力部１０６Ａ～１０６Ｄは、力入力部１０６の上端の操作部に設けられている。第１力入力部１０６Ａは、力伝達機構１０８を介して上下移動機構１１０に接続されており、第２力入力部１０６Ｂ～第４力入力部１０６Ｄは、力伝達機構１０８を介して、各トレイ１０４に対応するトレイ移動機構１１２Ａ～１１２Ｃにそれぞれ接続されている。力入力部１０６Ａ～１０６Ｄは、例えば、人力や作業機械からの力を受け付けることができる。作業機械は特に限定されず、例えば、先端部が無限回転する水平多関節ロボット（スカラロボット）などであってよい、このような場合、力入力部１０６は、鉛直方向から外力を作用できる構造であることが好ましい。好ましくは、力入力部１０６Ａ～１０６Ｄが設けられた操作部は、ユーザやロボットがアクセスしやすい位置に配置される。なお、力入力部１０６の形態はハンドルに限定されず、外力を受け付ける任意の構造であってよい。
The
力伝達機構１０８は、「作動機構」の一例である。図７及び図８に示すように、力伝達機構１０８は、操作入力として外力が力入力部１０６に加えられたことに応答して、外力を上下移動機構１１０及び／又はトレイ移動機構１１２に伝達することにより、上下移動機構１１０及び／又はトレイ移動機構１１２を作動させる。力伝達機構１０８は、上下移動機構１１０に接続された第１力伝達機構１０８Ａと、移動可能に設けられた３つのトレイ１０４Ａ、１０４Ｃ、１０４Ｅに対応する３つのトレイ移動機構１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃにそれぞれ接続された３つの第２力伝達機構１０８Ｂと、を含む。力伝達機構１０８は、例えば、外力を伝達する過程において当該外力を別の力に変換することができる。好ましくは、力伝達機構１０８は、ハンドルの形態の力入力部１０６Ａ～１０６Ｄに加えられた回転力を、支持部１０２やトレイ１０４を並進させる直線的な力に変換することができる。言い換えれば、力伝達機構１０８は、力入力部１０６Ａ～１０６Ｄの回転運動を支持部１０２及び／又はトレイ１０４の並進運動に変換することができる。
The
上下移動機構１１０は、第１力入力部１０６Ａに加えられた外力を第１力伝達機構１０８Ａを介して受け取り、支持部１０２を棚本体１００に対して上下方向に移動させる。トレイ移動機構１１２は、引出し方向に移動可能な３つのトレイ１０４Ａ、１０４Ｃ、１０４Ｅにそれぞれ対応する第１トレイ移動機構１１２Ａ、第２トレイ移動機構１１２Ｂ、及び第３トレイ移動機構１１２Ｃを含む。第１トレイ移動機構１１２Ａは、第２力入力部１０６Ｂに加えられた外力を第２力伝達機構１０８Ｂを介して受け取り、第１トレイ１０４Ａを支持部１０２に対して引出し方向に移動させる。同様に、第２トレイ移動機構１１２Ｂは、第３力入力部１０６Ｃに加えられた外力を原動力として第３トレイ１０４Ｃを引出し方向に移動させ、第３トレイ移動機構１１２Ｃは、第４力入力部１０６Ｄに加えられた外力を原動力として第５トレイ１０４Ｅを引出し方向に移動させる。
The
制御部１１４は、収納棚１０の各構成要素を制御する。また、制御部１１４は、収納棚１０における故障や異常などを任意のセンサ（図示せず）によって検知し、収納棚１０の故障状態について作業者などに報知するとともに。故障状態に関するデータを蓄積することができる。なお、収納棚１０の構成要素を制御する必要がない場合などには、制御部１１４は省略されてよい。特に、第１の実施形態では、モータなどのアクチュエータを使用せずに手動操作で支持部１０２の上下移動及びトレイ１０４の引出し方向移動を実現可能であるので、制御処理を行わない構成としてもよい。
The
ここで、図６及び図７を参照して、第１力伝達機構１０８Ａ及び上下移動機構１１０の動作原理の一例を説明する。
図７に示すように、第１力伝達機構１０８Ａは、第１入力プーリ１３０、第１力伝達ベルト１３１、及び第１出力プーリ１３２を備える。
Here, an example of the operating principle of the first
As shown in FIG. 7, the first
第１入力プーリ１３０は、第１力入力部１０６Ａの回転に連動してＺ軸の回りで回転するように、第１力入力部１０６Ａに連結されている。第１出力プーリ１３２は、第１入力プーリ１３０の回転に連動してＺ軸の回りで回転するように、第１力伝達ベルト１３１によって第１入力プーリ１３０に連結されている。第１出力プーリ１３２の上部は、上下移動機構１１０に連結されており、第１出力プーリ１３２は、上下移動機構１１０の力入力部として機能する。
The
図６及び図７に示すように、上下移動機構１１０は、電磁ブレーキ１３３、カップリング１３４、上下移動送りねじ１３５（「第１変換部」の一例）、及び上下可動部１３６を備える。
第１出力プーリ１３２の上部に電磁ブレーキ１３３が設けられており、電磁ブレーキ１３３はカップリング１３４を介して上下移動送りねじ１３５に接続されている。上下可動部１３６は、上下移動送りねじ１３５が通過する挿通孔を有し、挿通孔の内壁には上下移動送りねじ１３５と噛み合う雌ねじが形成されている。このため、上下可動部１３６は、上下移動送りねじ１３５の軸上を移動し、上下移動送りねじ１３５の上端又は下端と当接して停止する。なお、上下可動部１３６は、上下移動送りねじ１３５の上端又は下端と当接する前に、センサ（図示せず）で位置や移動量を検出して停止してもよい。また、上下可動部１３６の一端は、支持部１０２の支持板１２４に固定されている。
As shown in FIGS. 6 and 7 , the
An
上下移動送りねじ１３５は、第１出力プーリ１３２の回転に連動してＺ軸の回りで回転し、この回転に伴って、上下移動送りねじ１３５に取り付けられた上下可動部１３６が上下方向に移動する。その結果、支持板１２４も上下可動部１３６とともに上下方向に移動する。このようにして、第１力入力部１０６Ａの回転運動が、第１力伝達機構１０８Ａを介して支持部１０２の上下方向の並進運動に変換される。電磁ブレーキ１３３は、必要に応じて上下移動送りねじ１３５の回転を抑制し、上下可動部１３６が自重により下方向に下がることを防止する。電磁ブレーキ１３３の駆動及び停止は、センサで検出して制御してもよいし、作業者が操作してもよい。
The vertical
次いで、図８～図１２を参照して、第２力伝達機構１０８Ｂ及びトレイ移動機構１１２の動作原理の一例を説明する。以下では、第２力伝達機構１０８Ｂを介して第２力入力部１０６Ｂに接続された第１トレイ移動機構１１２Ａを取り上げて説明し、第２トレイ移動機構１１２Ｂ及び第３トレイ移動機構１１２Ｃについての説明は繰り返さない。
Next, an example of the operating principle of the second
図８に示すように、第２力伝達機構１０８Ｂは、第２入力プーリ１４０、第２力伝達ベルト１４１、第２出力プーリ１４２、スプラインロッド１４３、第１かさ歯車１４４、及び第２かさ歯車１４５を備える。第２入力プーリ１４０は、第２力入力部１０６Ｂの回転に連動して回転するように、第２力入力部１０６Ｂに連結されている。第２出力プーリ１４２は、第２入力プーリ１４０の回転に連動して回転するように、第２力伝達ベルト１４１によって第２入力プーリ１４０に連結されている。第２出力プーリ１４２の上部には、スプライン加工により形成された１以上の縦溝を有するスプラインロッド１４３が上下方向に延在して設けられている。スプラインロッド１４３は、第２出力プーリ１４２の回転に連動してＺ軸の回りで回転する。第１かさ歯車１４４は、スプラインロッド１４３が通過する挿通孔を有し、挿通孔の内壁にはスプラインロッド１４３の縦溝に対応する１以上の突条部が形成されている。縦溝と突条部との噛み合いによって、第１かさ歯車１４４は、スプラインロッド１４３に連動してＺ軸の回りで回転し、第２出力プーリ１４２の回転駆動力を伝達することができる。第１かさ歯車１４４は、スプラインロッド１４３の軸上を上下方向に摺動可能である。第２かさ歯車１４５は、第１トレイ移動機構１１２Ａに連結されるとともに、Ｘ軸の回りで回転可能に配置される。第２かさ歯車１４５は、第１かさ歯車１４４と噛み合うように配置され、第１かさ歯車１４４のＺ軸の回りの回転運動をＸ軸の回りの回転運動に変換することができる。このようにして、第２力伝達機構１０８Ｂは、第２力入力部１０６Ｂの回転運動が、第２力伝達機構１０８Ｂを介して第２かさ歯車１４５のＸ軸の回りの回転運動に変換され、第１トレイ移動機構１１２Ａへ出力される。
As shown in FIG. 8, the second
図１２に示すように、トレイ移動機構１１２（ここでは第１トレイ移動機構１１２Ａ）は、支持部１０２の棚板１２６の一側の縁部に配置されるとともに、トレイ１０４（ここでは第１トレイ１０４Ａ）の一側の縁部に接続される。第１トレイ１０４Ａの他側の縁部は、棚板１２６の他側の縁部に設けられたレール１２７により支持されている。レール１２７は、第１トレイ移動機構１１２Ａの動作によって、第１トレイ１０４Ａを＋Ｘ方向又は－Ｘ方向に並進移動させる。
As shown in FIG. 12, the tray movement mechanism 112 (here, the first
図９に示すように、トレイ移動入力部１４６は、Ｘ軸の回りで回転可能なロータであり、第２かさ歯車１４５に連動して回転するように一端が第２かさ歯車１４５（図８参照）に連結される。トレイ移動入力部１４６の他端には、トレイ移動入力部１４６に連動してＸ軸の回りで回転可能なトレイ移動送りねじ１４７（「第２変換部」の一例）が設けられている。トレイ移動送りねじ１４７上には、第１引出し方向可動部１４８が軸上で摺動可能に配置されている。第１引出し方向可動部１４８は、第２かさ歯車１４５がＸ軸の回りで回転すると、それに伴うトレイ移動送りねじ１４７の回転に連動して、トレイ移動送りねじ１４７の軸上を＋Ｘ方向又は－Ｘ方向に並進移動する。第１引出し方向可動部１４８には中間板１４９が接続されており、中間板１４９は、第１引出し方向可動部１４８とともに＋Ｘ方向又は－Ｘ方向に並進移動する。中間板１４９の一側（トレイの外側；図９に示す側）には、Ｙ軸の回りで回転可能な第１トレイ移動プーリ１５０及び第１トレイ移動プーリ１５０を挟む２つのアイドラ１５１と、第１トレイ移動ベルト１５２とが設けられている。一方、図１０に示すように、中間板１４９の他側（トレイの内側；図１０に示す側）には、Ｙ軸の回りで回転可能な第２トレイ移動プーリ１５４及び第３トレイ移動プーリ１５５と、第２トレイ移動ベルト１５６とが設けられている。第１トレイ移動ベルト１５２は、両端が支持部１０２の棚板１２６に固定されたオープンエンドベルトである。第１トレイ移動ベルト１５２の歯部は、第１トレイ移動プーリ１５０及び２つのアイドラ１５１と噛み合い、中間板１４９の並進運動に連動して第１トレイ移動プーリ１５０を回転させることによって、駆動力を第１トレイ移動プーリ１５０に伝達する。第１トレイ移動プーリ１５０は、軸部材１５３を介して第２トレイ移動プーリ１５４と同軸に連結されている（図１１参照）。これにより、第２トレイ移動プーリ１５４は、第１トレイ移動プーリ１５０に連動してＹ軸の回りで回転する。第２トレイ移動ベルト１５６の歯部は、第２トレイ移動プーリ１５４及び第３トレイ移動プーリ１５５の歯部と噛み合っており、第３トレイ移動プーリ１５５は、第２トレイ移動プーリ１５４に連動してＹ軸の回りで回転する。第２トレイ移動ベルト１５６には、第２引出し方向可動部１５７が固定されており、第２引出し方向可動部１５７は、第２トレイ移動ベルト１５６の回転（すなわち、第２トレイ移動プーリ１５４及び第３トレイ移動プーリ１５５の回転）に連動して＋Ｘ方向又は－Ｘ方向に並進移動する。第２引出し方向可動部１５７は、第１トレイ１０４Ａの載置部１２８と接続されており、第１トレイ１０４Ａは、第２引出し方向可動部１５７とともに＋Ｘ方向又は－Ｘ方向に並進移動する。このようにして、第２力伝達機構１０８Ｂの第２かさ歯車１４５から出力されたＸ軸の回りの回転運動が、第１トレイ移動機構１１２Ａを介して第１トレイ１０４Ａの＋Ｘ方向又は－Ｘ方向の並進運動に変換される。全体として見ると、第２力入力部１０６Ｂの回転運動が、第２力伝達機構１０８Ｂ及び第１トレイ移動機構１１２Ａを介して、第１トレイ１０４Ａの＋Ｘ方向又は－Ｘ方向の並進運動に変換される。
9, the tray
第１トレイ１０４Ａの移動を棚板１２６、中間板１４９、及び載置部１２８の３ユニットの組合せで実現することにより、載置部１２８は、棚板１２６上のトレイ移動送りねじ１４７上の第１引出し方向可動部１４８の移動量に対して約２倍の移動量を得ることができる。このように、トレイ移動機構１１２が、複数段階の並進移動によってトレイ１０４を引出し方向に移動させる中間部材を有することにより、トレイ移動機構１１２に入力された駆動力から生じた第１段階の変位を第２段階で拡大させる変位拡大機構が実現されるので、トレイ移動機構１１２における各段階の機構をコンパクトに設計することができる。これにより、コンパクトな設計の収納棚１０を提供することができる。なお、載置部１２８の移動量を距離センサや変位センサなどで検出して、適宜調整してもよい。
By realizing the movement of the
なお、第１力伝達機構１０８Ａ、第２力伝達機構１０８Ｂ、上下移動機構１１０、及びトレイ移動機構１１２の動作原理は上記例に限定されず、力入力部１０６の構成を含め、既知の任意の機構が利用可能である。例えば、力伝達機構１０８は、ベルト及びプーリではなく歯車で構成されてもよい。力伝達機構１０８をベルト及びプーリで構成した場合には、ベルトの長さを調節することにより機構構成の配置を調節しやすいという利点がある。一方、力伝達機構１０８を歯車で構成した場合には、増速又は減速を容易に実現できるという利点がある。
The operating principles of the first
本実施形態に係る収納棚１０については、力入力部１０６のハンドルが人間の作業者又は作業機械（例えばピックアップロボット２０や他の多関節ロボットなど）により操作される場合を想定して説明した。力入力部１０６のハンドルにより上下移動機構１１０の移動方向とトレイ移動機構１１２の移動方向が操作され、電磁ブレーキ１３３により上下移動機構１１０の動作が規制される。上記の電磁ブレーキ１３３は電動式のブレーキとして説明したが、例えば作業者が足で踏み込むタイプのブレーキなどであってもよく、支持部１０２の上下の動作を規制できるものであれば特に限定されない。
The
次いで、図１及び図１３を参照して、第１の実施形態に係るピックアップロボット２０について説明する。
図１３は、収納棚１０及びピックアップロボット２０を示す斜視図である。
Next, the pick-up
FIG. 13 is a perspective view showing the
図１及び図１３に示すように、ピックアップロボット２０は、マニピュレータ２００、マニピュレータ２００を固定する基部２０２、マニピュレータ２００の先端に配置されて物品Ｇを保持する保持機構２０４、保持機構２０４によってピックアップした物品Ｇを収容するピックアップトレイ２０６、及びピックアップロボット２０の各構成要素を制御するロボット制御部２５０を備える。
As shown in Figures 1 and 13, the pick-up
マニピュレータ２００は、少なくとも２つのリンクと、リンクの端部をそれぞれ繋ぐ複数の関節部と、を備える。関節部は、例えば、モータ、エンコーダ、減速機などで構成される。マニピュレータ２００は、モータの駆動により各リンクをそれぞれ回転又は直動可能である。これにより、マニピュレータ２００は、先端に設けられた保持機構２０４を移動させる。関節部は、１軸方向の回転に限定されず多軸方向の回転を含む。マニピュレータ２００は、例えば、いわゆる垂直多関節型のロボットである。マニピュレータ２００は、３軸（ＸＹＺ軸）方向の直動機構とリンクを回転させる回転軸と関節部とを組み合わせた構成であってもよい。
The
基部２０２は、マニピュレータ２００の端部を固定する。基部２０２は、例えば、床面に設置される。基部２０２は、例えば移動可能な台車などであり、ピックアップロボット２０が床面上を移動可能であってもよい。
The base 202 fixes the end of the
保持機構２０４は、物品Ｇを保持可能な保持部２０８及び保持部２０８を支持する支持機構を有する。物品Ｇは収納棚１０のトレイ１０４に載置されている。収納棚１０は、マニピュレータ２００の可動範囲を考慮して最適な位置に収納棚１０のトレイ１０４を移動させるように、収納棚１０の制御部１１４により制御される。例えば、上下移動機構１１０及び／又はトレイ移動機構１１２は、棚本体１００に対してトレイ１０４を移動させることにより、保持部２０８の可動範囲外の位置から可動範囲内の位置までトレイ１０４を移動させる。保持機構２０４は、収納棚１０のトレイ１０４から物品Ｇをピックアップし、当該物品Ｇをピックアップトレイ２０６に移動させる。保持機構２０４は、マニピュレータなどに取り付けられ、物品Ｇの上面に吸着して吊下げ支持する形態でもよいし、物品Ｇを挟み込む挟持形態でもよい。物品Ｇは、例えば、紙葉類などの柔軟性を有する不定形物である場合もある。また、保持部２０８は、水平多関節（スカラ型）ロボットアーム、又は水平多関節（スカラ型）ロボットアームにＺ軸方向（上下方向）に進退可能な進退機構を付加した構造であってもよい。
The
ピックアップロボット２０は、上記以外に、物品Ｇの位置・姿勢や対象物からの距離などを認識するための認識部、載置部１２８上の物品Ｇを把持しやすい姿勢に変更するための腕部などを備えてもよい。
In addition to the above, the
図１３に示すように、物品Ｇをピックアップする際、ピックアップロボット２０は、まず収納棚１０の近傍まで移動する。ピックアップロボット２０の大きさ、姿勢、マニピュレータ２００の可動性能などに応じて、ピックアップロボット２０がピックアップを行うピックアップ位置が決定される。このピックアップ位置に基づき、収納棚１０の上下移動機構１１０及びトレイ移動機構１１２が、トレイ１０４に載置されたピックアップ対象の物品Ｇをピックアップ位置まで移動させる。ここで、ピックアップロボット２０は、必要に応じて力入力部１０６を操作する（例えば外力を加える）ことにより、物品Ｇをピックアップ位置まで移動させてもよい。ピックアップロボット２０は、トレイ１０４から物品Ｇをピックアップし、ピックアップトレイ２０６に移動させる。この動作をオーダリストに従って繰り返すことにより、ピックアップロボット２０は、所望の物品Ｇを収納棚１０からピックアップトレイ２０６に移載することができる。
As shown in FIG. 13, when picking up an item G, the
ピックアップロボット２０によるピックアップ動作において、収納棚１０は、上下移動機構１１０及びトレイ移動機構１１２によって、ピックアップされる物品Ｇが載置された載置部１２８をピックアップロボット２０の保持部２０８の可動範囲外から可動範囲内に移動させることができる。例えば、載置部１２８は、ピックアップロボット２０の保持部２０８の可動範囲を考慮して、保持部２０８によるピックアップ動作に適した位置に配置される。これにより、ピックアップロボット２０自身が上下方向の動作を行う必要がない。したがって、ピックアップロボット２０は、載置部１２８の高さを検出しながら保持部２０８の上下動の制御をするといった複雑な操作を行う必要がない。このため、複雑な動作計画のプログラムが不要となり、ピックアップロボット２０の製造コストを低減できるとともに、作業を簡単かつ短時間に行うことができる。
In the pick-up operation by the pick-up
好ましくは、マニピュレータ２００の自由度は、４以下である。上下移動機構１１０及びトレイ移動機構１１２が収納棚１０に収納された物品Ｇを所望のピックアップ位置まで移動させることにより、マニピュレータ２００のピックアップ動作の自由度が小さい場合であっても、ピックアップ動作が実行可能である。これにより、ピックアップ動作が簡略化され、システム構成が簡素化され得る。例えば、ピックアップロボット２０は、上下方向の移動が制限された本体部と本体部に連結されて物品Ｇのピックアップ動作を行う保持部とを備える。
Preferably, the degree of freedom of the
なお、保持部２０８は、物品Ｇを保持する前に、保持しやすいように物品Ｇの姿勢を変更してもよい。例えば、保持部２０８は、保持部２０８を押し付けることにより物品Ｇを移動させて、物品Ｇの姿勢を変更してもよい。また、収納棚１０のトレイ移動機構１１２が、トレイ１０４を引出し方向前後に動かすことによって物品Ｇに振動を与え、これにより物品Ｇの姿勢を変更してもよい。トレイ移動機構１１２は、載置部１２８上の物品Ｇの位置を適宜調整するようにトレイ１０４を動かすことによって、保持部２０８で扱いやすい位置に物品Ｇを動かしてもよい。また、例えば保持部２０８が開閉可能な把持部である場合には、収納棚１０及びピックアップロボット２０は、保持部２０８の開閉動作と載置部１２８の前後移動とを連動させて、物品Ｇの位置・姿勢を変更してもよい。ロボット制御部２５０は、例えば、物品Ｇの配置状態や物品Ｇに予め付された標識やタグなどを認識した結果などに基づいて、物品Ｇの位置や姿勢が保持部２０８による保持に適しているか否かを判定することができる。
In addition, the holding
次いで、図１４を参照して、ロボット制御部２５０について説明する。
図１４は、ピックアップシステム１のシステム構成を示すブロック図である。
Next, the
FIG. 14 is a block diagram showing a system configuration of the pickup system 1. As shown in FIG.
図１４に示すように、ロボット制御部２５０は、入出力部２５２、通信部２５４、記憶部２５６、及び処理部２５８を備える。これらは、ロボット制御部２５０が備えるプロセッサ、メモリ、ストレージ、入出力インタフェース、通信インタフェース、これらを相互接続するバスなどを含むハードウェア構成の協働により実現される機能部である。
As shown in FIG. 14, the
入出力部２５２は、入出力インタフェースを含んで構成され、ロボット制御部２５０への入力を受け付けるとともに、処理部２５８における演算処理の結果を出力する。なお、本明細書において、「入出力部」とは入力部と出力部とが一体になった構成に限定されず、入力部と出力部とが別々に設けられてもよい。通信部２５４は、通信インタフェースを含んで構成され、ロボット制御部２５０と他の機器との通信を行う。
The input/
記憶部２５６は、ロボット制御部２５０のプロセッサにより実行されるプログラム２６０、所定の位置までの経路の情報を含む経路データ２６２、倉庫内の地図などの情報を含む地図データ２６４などを記憶する。経路データ２６２や地図データ２６４は、予め作成されて記憶部２５６に保存されてもよく、処理部２５８で生成したものであってもよく、入出力部２５２が外部から受け付けたものであってもよい。
The
処理部２５８は、動作制御部２６６及び完了通知部２６８を含む。動作制御部２６６は、ピックアップロボット２０の動作を制御する。例えば、動作制御部２６６は、入出力部２５２が受け付けた経路データ２６２及び地図データ２６４に基づいて、ピックアップ対象の物品Ｇを収納する収納棚１０の位置まで移動するように、基部２０２を制御する。完了通知部２６８は、ピックアップロボット２０が目的の収納棚１０の位置に到達したと判定した場合に、移動動作の完了を通知する。この完了通知は、例えば、通信部２５４を介して統括制御装置３０に送信される。移動動作の完了後、動作制御部２６６は、入出力部２５２が受け付けた物品Ｇの認識結果などから物品Ｇをピックアップするピックアップ位置を取得し、当該ピックアップ位置において物品Ｇの把持を行うようにマニピュレータ２００、保持機構２０４、及び保持部２０８の動作を制御する。なお、動作制御部２６６は、入出力部２５２が直接受け付けたピックアップ位置の情報などに基づいて、各構成要素の制御を行ってもよい。個々のピックアップ動作や移載作業全体が完了したことに応答して、完了通知部２６８は、同様に動作や作業の完了を通知することができる。
The
次いで、図１及び図１４を参照して、第１の実施形態に係る統括制御装置３０、ステーション端末４０、及びＷＭＳ５０について説明する。
図１に示すように、統括制御装置３０は、認識部３００及び統括制御部３０２を備える。
Next, the
As shown in FIG. 1 , the
認識部３００は、収納棚１０、ピックアップロボット２０、及びトレイ１０４やピックアップトレイ２０６などの載置領域に載置された１以上の物品Ｇを認識する。認識部３００は、第１画像センサ３１０、第２画像センサ３１２、及び第３画像センサ３１４を有する。統括制御部３０２は、各画像センサ３１０～３１４に接続される。
The
第１画像センサ３１０、第２画像センサ３１２、及び第３画像センサ３１４は、例えば、複数の物品Ｇが載置された載置領域に対してそれぞれ斜め前方、上方、及び斜め後方に位置する。画像センサ３１０～３１４は、移動可能であってもよい。画像センサ３１０～３１４としては、例えば、距離画像センサ又は赤外線ドットパターン投影方式カメラなどの３次元位置計測可能なカメラを利用することができる。赤外線ドットパターン投影方式カメラは、赤外線のドットパターンを対象物品Ｇに投影し、その状態で載置領域に載置された物品Ｇの赤外線画像を撮影する。赤外線画像を解析することで物品Ｇの３次元情報を得ることが可能である。赤外線ドットパターン投影方式カメラは、カラー画像又はモノクロ画像を撮影することができてもよい。また、赤外線ドットパターン投影方式カメラの他に、カラー画像又はモノクロ画像を取得するカメラなどの光学センサを含んでいてもよい。画像は、例えば、ｊｐｇ、ｇｉｆ、ｐｎｇ、ｂｍｐなどの一般的に用いられている画像データでもよい。３つの画像センサが設けられた例について説明したが、それに限定されず、画像センサの数は１つ以上であればよく、４つ以上であってもよい。
The
図１４に示すように、統括制御部３０２は、入出力部３２０、通信部３２２、処理部３２６、及び記憶部３２４を備える。これらは、統括制御部３０２が備えるプロセッサ、メモリ、ストレージ、入出力インタフェース、通信インタフェース、これらを相互接続するバスなどを含むハードウェア構成の協働により実現される機能部である。
As shown in FIG. 14, the
入出力部３２０は、入出力インタフェースを含んで構成され、統括制御部３０２への入力を受け付けるとともに、処理部３２６における演算処理の結果を出力する。通信部３２２は、通信インタフェースを含んで構成され、統括制御部３０２と他の機器との通信を行う。例えば、通信部３２２は、ロボット制御部２５０の通信部２５４との間でデータを通信するインタフェース、ステーション端末４０との間でデータを通信するインタフェース、ＷＭＳ５０との間でデータを通信するインタフェースなどを有する。なお、統括制御装置３０、ステーション端末４０、及びＷＭＳ５０は、互いに有線接続されてもよく、無線接続されてもよい。ピックアップロボット２０及び統括制御装置３０は、互いに有線接続されてもよく、無線接続されてもよいが、好ましくは無線接続される。
The input/
記憶部３２４は、統括制御部３０２のプロセッサにより実行されるプログラム３３０、移載対象の物品群を指定するオーダの情報を含むオーダデータ３３２、倉庫内の各収納棚１０の情報を含む収納棚データ３３４、各収納棚１０のトレイ１０４の載置部１２８に関する情報を含む載置部データ３３６、各収納棚１０に収容された物品Ｇの情報を含む物品データ３３８、倉庫内の地図などの情報を含む地図データ３４０などを記憶する。各種データは、記憶部３２４に予め保存されてもよく、処理部３２６で生成したものであってもよく、入出力部３２０が外部から受け付けたものであってもよい。例えば、各収納棚１０に収納された物品Ｇの情報は、定期的に統括制御部３０２に送信され、これに応答して記憶部３２４の物品データ３３８が更新される。
The
処理部３２６は、認識処理部３４２、データ受信処理部３４４、オーダ選択処理部３４６、収納棚検索部３４８、ロボット選択部３５０、経路生成部３５２、送信処理部３５４、及び指示処理部３５６を含む。
The
認識処理部３４２は、画像センサ３１０～３１４から出力されるデータに基づいて物品Ｇの位置姿勢情報やピックアップロボット２０の位置姿勢情報を導出する。物品Ｇの３次元位置情報は、ロボット制御部２５０へ出力される。ロボット制御部２５０は、物品Ｇの位置情報に基づいてピックアップロボット２０を制御する。
The
データ受信処理部３４４は、入出力部３２０におけるデータの受信処理を行う。オーダ選択処理部３４６は、オーダデータ３３２に基づいて処理すべきオーダを選択するとともに、当該オーダに基づいて次にピックアップすべき対象物品Ｇを特定する。収納棚検索部３４８は、収納棚データ３３４、載置部データ３３６、及び物品データ３３８に基づいて、倉庫内の収納棚１０のうち対象物品Ｇが格納されている収納棚１０を検索し、対象物品Ｇが載置されている載置部１２８を特定する。ロボット選択部３５０は、倉庫内のピックアップロボット２０のうち、対象物品Ｇを収納する収納棚１０に到達しやすいピックアップロボット２０を選択する。経路生成部３５２は、地図データ３４０に基づいて、選択されたピックアップロボット２０から特定された収納棚１０までの経路を計算し、経路データ２６２を生成する。送信処理部３５４は、生成された経路データ２６２をピックアップロボット２０のロボット制御部２５０に送信する処理を行う。指示処理部３５６は、ピックアップロボット２０によるピックアップ動作の指示を生成し、当該指示を含む情報をステーション端末４０に送信して作業者に対して表示する。例えば、指示処理部３５６は、オーダデータ３３２、載置部データ３３６、物品データ３３８、ピックアップロボット２０の保持部２０８の可動範囲の情報、ピックアップロボット２０の現在の位置姿勢などに基づいて、ピックアップすべき対象物品Ｇの収納位置及びピックアップロボット２０がピックアップ動作を実行可能なピックアップ位置を特定し、ピックアップされる対象物品Ｇに関する情報及びピックアップ位置に関する情報を生成することができる。指示処理部３５６は、これらの情報に基づいて、ピックアップ動作の指示を生成することができる。なお、生成された指示は、ピックアップロボット２０のロボット制御部２５０へ動作処理命令として送信されてもよい。
The data
ステーション端末４０は、作業者に対して物品Ｇのピックアップ作業の指示を表示する。作業者は、ステーション端末４０に表示された作業指示に基づいて物品Ｇのピックアップ作業を実施する。ステーション端末４０は、入力を受け付けるとともに処理結果を出力する入出力部、他の機器との通信を行う通信部、各種データを記憶する記憶部、演算処理を行う処理部、及び作業者に対してピックアップ作業の指示などのテキストや画像を表示する表示部を備える。
The
ＷＭＳ５０は、物品Ｇに関するデータ及び作業に関するデータを管理する。物品Ｇに関するデータとしては、例えば、物品Ｇの識別情報、当該物品Ｇが格納された収納棚１０及び載置部１２８の識別情報、収納棚１０の位置情報などが登録された物品格納データなどが挙げられる。作業に関するデータとしては、例えば、配送先と当該配送先に配送される物品Ｇの識別情報との関係などが登録されたオーダなどが挙げられる。ＷＭＳ５０は、図示しない入力装置を介して入力されたオーダに基づいてオーダデータを生成し、統括制御装置３０の統括制御部３０２へ送信する。また、物品格納データを統括制御部３０２へ送信する。統括制御部３０２は、当該物品格納データに基づいて、収納棚データ３３４、載置部データ３３６、物品データ３３８などを生成することができるが、これらのデータは記憶部３２４に予め記憶されてもよい。
The
ピックアップシステム１は、統括制御装置３０やＷＭＳ５０において、収納棚１０の動作状態、在庫状態、及び故障状態、ピックアップロボット２０の動作状態及び故障状態などを統括的に管理することにより、倉庫全体の稼働状態や安全状態などを認識することができる。これにより、ピックアップシステム１は、倉庫内の物理的な状態の認識結果をサイバー空間において分析し、当該分析結果に基づいて、例えば全体最適化が実現されるように、倉庫内における各機器の動作を制御することができる。
The pickup system 1 can recognize the operational status and safety status of the entire warehouse by centrally managing the operational status, inventory status, and failure status of the
次いで、図１５を参照して、ピックアップシステム１におけるピックアップ動作の流れを説明する。
図１５は、ピックアップシステムの動作フローを示すフローチャートである。
Next, the flow of the pickup operation in the pickup system 1 will be described with reference to FIG.
FIG. 15 is a flowchart showing the operation flow of the pickup system.
まず、ステップ１５０１では、ＷＭＳ５０が、入力されたオーダに基づいてオーダデータ３３２を生成する。ステップ１５０２では、ＷＭＳ５０が生成したオーダデータ３３２を統括制御部３０２に送信し、データ受信処理部３４４が当該オーダデータ３３２を受信する。ステップ１５０３では、オーダ選択処理部３４６が、オーダデータ３３２に基づいて、処理するオーダを選択する。ステップ１５０４では、収納棚検索部３４８が、選択したオーダに基づいて、ピックアップすべき対象物品Ｇを特定し、対象物品Ｇを収納する収納棚１０の位置を特定する。ステップ１５０５では、統括制御部３０２の判定部が、収納棚１０の位置の特定が完了したか否かを判定する。収納棚１０の位置の特定が完了していないと判定された場合（１５０５：ＮＯ）、オーダを選択するステップ１５０３が再び実行される。収納棚１０の位置の特定が完了したと判定された場合（１５０５：ＹＥＳ）、ステップ１５０６において、ロボット選択部３５０が、ピックアップ作業を行うピックアップロボット２０を選択する。ステップ１５０７では、経路生成部３５２が、ピックアップロボット２０の現在位置から目的の収納棚１０までの経路データ２６２を生成する。ステップ１５０８では、送信処理部３５４が、経路データ２６２及び経路データ２６２に従った移動動作の制御情報をピックアップロボット２０に送信する。ステップ１５０９では、統括制御部３０２の判定部が、ピックアップロボット２０が目的の収納棚１０に到着したかを判定する。ピックアップロボット２０が収納棚１０に到着していないと判定された場合（１５０９：ＮＯ）、送信処理部３５４が移動動作の制御情報をピックアップロボット２０に送信するステップ１５０８が再び実行される。なお、経路生成部３５２が２６２を生成するステップ１５０７からやり直してもよい。ピックアップロボット２０が収納棚１０に到着したと判定された場合（１５０９：ＹＥＳ）、ステップ１５１０において、完了通知部２６８が、移動完了を通知する。ステップ１５１１では、指示処理部３５６が、ピックアップ作業の指示を生成する。ステップ１５１２では、送信処理部３５４が、ピックアップ作業の指示をステーション端末４０に送信する。ステップ１５１３では、ステーション端末４０が、送信処理部３５４から受け付けたピックアップ作業の指示を作業者に対して表示する。ステップ１５１４では、ピックアップ作業指示に基づいて、対象物品Ｇをピックアップ位置に移動させるために、上下移動機構１１０が、支持部１０２を上下方向に移動させる。ステップ１５１５では、トレイ移動機構１１２が、対象物品Ｇが載置されたトレイ１０４を引出し方向に移動させる。これにより、対象物品Ｇがピックアップ位置に移動する。ステップ１５１６では、ピックアップロボット２０が、対象物品Ｇのピックアップ作業を実行し、物品Ｇをピックアップトレイ２０６に移載する。なお、移載作業の主体はピックアップロボット２０に限定されず、人間の作業者や任意の作業機械がピックアップ作業を行ってもよい。ステップ１５１７では、統括制御部３０２の判定部が、選択された収納棚１０におけるすべてのピックアップ作業が完了したか否かを判定する。収納棚１０におけるすべてのピックアップ作業が完了していないと判定された場合（１５１７：ＮＯ）、次の対象物品Ｇをピックアップ位置に移動させるように、上下移動機構１１０が支持部１０２を移動させるステップ１５１４が再実行される。収納棚１０におけるすべてのピックアップ作業が完了したと判定された場合（１５１７：ＹＥＳ）、ステップ１５１８において、統括制御部３０２の判定部が、選択されたオーダのすべてのピックアップ作業が完了したか否かを判定する。オーダのすべてのピックアップ作業が完了していないと判定された場合（１５１８：ＮＯ）、オーダ選択処理部３４６がオーダを選択するステップ１５０３が再実行される。オーダのすべてのピックアップ作業が完了したと判定された場合（１５１８：ＹＥＳ）、ステップ１５１９において、完了通知部２６８が、作業完了を通知する。
First, in
以上のような実施形態によれば、収納棚１０が支持部１０２を上下移動させる上下移動機構１１０を備えるとともに、各トレイ１０４を展開及び格納する（引出し方向に前後移動させる）トレイ移動機構１１２を備えるので、収納棚１０がトレイ１０４の位置を調整することができる。
According to the above embodiment, the
これに対し、従来、倉庫や工場などで作業者が棚から物品を注文に応じて取り出すピッキング作業においては、多数の物品が格納された棚から物品を取り出す作業の効率化のために、物品が格納されている棚を搬送車に搭載して作業者の近くに棚を搬送する方法が提案されている。しかしながら、こうした従来技術においては、作業者が、棚の高さ位置に応じて自身の姿勢を変更し、物品を取り出す必要があった。省人化のために作業者をマニピュレータロボットに置き換える移載システムも提案されているが、この場合でも、各固定棚の高さ位置に合わせて、多関節マニピュレータロボットの位置姿勢を適切に制御する必要があった。しかしながら、多関節マニピュレータロボットで固定棚から物品を取り出す場合、（１）可動範囲の広いロボットが必要であり、（２）ロボットと棚との接触による破損が生じるおそれがあり、（３）物品の並べ方に工夫が必要である、といった課題があった。 In contrast, in the past, in picking work in which workers in warehouses and factories retrieve items from shelves according to orders, a method has been proposed in which the shelves storing the items are loaded onto a transport vehicle and transported to the vicinity of the workers in order to improve the efficiency of the work of retrieving items from shelves storing a large number of items. However, in this conventional technology, the workers had to change their own posture according to the height of the shelves to retrieve the items. To reduce manpower, a transfer system has also been proposed in which the workers are replaced by manipulator robots, but even in this case, it was necessary to appropriately control the position and posture of the articulated manipulator robot according to the height of each fixed shelf. However, when retrieving items from fixed shelves using an articulated manipulator robot, there were problems such as (1) a robot with a wide range of motion is required, (2) there is a risk of damage due to contact between the robot and the shelves, and (3) it is necessary to devise a way to arrange the items.
さらに、従来の固定棚からピッキングする場合には、トレイの上方から物品にアクセスすることが困難であったため、物品の側方からアクセスして物品の側面を把持する必要があった。しかしながら、この場合、把持安定性が低いため、物品が落下するなどの危険性が高かった。また、トレイの前方に背の高い物品がある場合に、奥の物品をピックアップすることが困難であった。 Furthermore, when picking from conventional fixed shelves, it was difficult to access the items from above the tray, so it was necessary to access the items from the side and grasp the sides of the items. However, in this case, there was a high risk of the items falling due to low gripping stability. Also, when there was a tall item at the front of the tray, it was difficult to pick up the item at the back.
一方、本実施形態に係る収納棚１０によれば、物品を収納する棚自体に上下前後の移動機構を設けることにより、物品を取り出しやすいように物品位置を調整することが可能となる。これにより、安価な低自由度のマニピュレータでも多種多様な物品を取り出すことが可能なピッキングシステムを提供することができる。また、トレイ移動機構１１２がトレイ１０４を前方に移動させることができるので、マニピュレータのエンドエフェクタが物品に対して上方から接近し、物品の把持位置を多数の候補から選択できる。このため、物品を安定して把持することができ、運搬時に物品が落下する危険性を低減することができる。さらに、トレイの前方に背の高い物品がある場合であっても、トレイの上方から奥の物品に直接アクセスして取り出すことができる。
On the other hand, according to the
さらに、本実施形態によれば、収納棚１０にモータなどのアクチュエータを設ける必要がないので、安価に構成可能であり、電源設備のない倉庫などにも設置可能である。また、上下移動機構１１０の電磁ブレーキ１３３を手動ブレーキにすれば、さらなる低価格化と電源不要による設置性や保守性の向上が期待できる。
Furthermore, according to this embodiment, since there is no need to provide an actuator such as a motor in the
（第１の変形例）
次いで、図１６を参照して、第１の実施形態の第１の変形例について説明する。以下では、主に第１の実施形態との相違点について説明し、第１の実施形態と共通する点についての説明は繰り返さない。
(First Modification)
Next, a first modification of the first embodiment will be described with reference to Fig. 16. Below, differences from the first embodiment will be mainly described, and descriptions of points in common with the first embodiment will not be repeated.
図１６は、第１の実施形態の第１の変形例に係る収納棚１０を示す斜視図である。
第１の変形例では、棚本体１００を形成するフレーム構造が変更されており、支持部１０２の棚板１２６の下方に位置する空間Ｓには棚本体１００の基台部が配置されていない。すなわち、棚本体１００は、支持部１０２が棚本体１００の最も低い位置まで（すなわち棚本体１００の設置面まで）下降可能であるように構成される。支持部１０２の最下段に位置する棚板１２６の下面が床面に接するまで下降することにより、支持部１０２の最上段に位置するトレイ１０４の載置部１２８上の物品Ｇへのアクセスが容易になり、作業者が当該物品Ｇを取り出しやすくなる。また、上下移動機構１１０が支持部１０２を上昇させることにより、支持部１０２の最下段に位置するトレイ１０４の載置部１２８が、作業者が取り出しやすい位置まで上昇する。
FIG. 16 is a perspective view showing a
In the first modified example, the frame structure forming the
第１の変形例の収納棚１０は、支持部１０２の最下段が床面に接する状態まで支持部１０２を下降させることができ、その状態から支持部１０２を上昇させることができるので、収納棚１０全体の高さを低くできるという利点を有する。このことは、物品Ｇを取り出す際にピックアップロボット２０を使用する場合において、ピックアップロボット２０の高さを低くすることによって転倒の危険性を低減することができる点などで有用である。また、第１の変形例の収納棚１０は、支持部１０２の最下段が床面に接する状態にできる点においても、転倒の危険性を低減することができる。
The
（第２の変形例）
次いで、図１７を参照して、第１の実施形態の第２の変形例について説明する。以下では、主に第１の実施形態との相違点について説明し、第１の実施形態と共通する点についての説明は繰り返さない。
(Second Modification)
Next, a second modified example of the first embodiment will be described with reference to Fig. 17. Below, differences from the first embodiment will be mainly described, and descriptions of points in common with the first embodiment will not be repeated.
図１７は、第１の実施形態の第２の変形例に係る収納棚１０を示す斜視図である。
第２の変形例では、各トレイ１０４が、載置部１２８を覆う蓋部材１６０を有する。蓋部材１６０は、トレイ１０４を閉鎖する閉状態（図１７左）とトレイ１０４を開放する開状態（図１７右）とを切り替える開閉機構１６２を有する。好ましくは、開閉機構１６２は、トレイ１０４の引出し方向の前後移動に連動して作動する。例えば、開閉機構１６２は、トレイ移動機構１１２がトレイ１０４を引出し方向前方（例えば＋Ｘ方向）に移動させた場合にはトレイ１０４を閉状態から開状態に切り替え、トレイ移動機構１１２がトレイ１０４を引出し方向後方（例えば－Ｘ方向）に移動させた場合にはトレイ１０４を開状態から閉状態に切り替えるように構成されている。トレイ移動機構１１２の構造として、例えば、トレイ１０４が引出し方向後方に位置する場合にはバネなどで付勢して蓋部材１６０を閉じておき、トレイ１０４が引出し方向前方に移動するとバネの作用力で蓋部材１６０が開く構造が挙げられる。回動部としては特に限定されないが、バネ付き蝶番などが挙げられる。他の構造例として、歯車などのラック・ピニオン機構で構成してもよく、トレイ１０４が前方に移動するに従って徐々に蓋部材１６０が開いてもよい。また、蓋部材１６０は、作業者が手動で開いてもよい。
FIG. 17 is a perspective view showing a
In the second modified example, each
トレイ１０４が蓋部材１６０を有することにより、トレイ１０４が前後移動する際に、物品Ｇが周囲環境に接触することを抑制することができる。このため、物品Ｇが転倒する可能性を低減することができる。これは、特に、背の高い物品Ｇが載置部１２８に載置されている場合に有用である。また、柔軟な物品Ｇが載置部１２８に置かれている場合にも、柔軟な物品Ｇが周囲環境と接触して破損する可能性を低減することができる。
By having the
（第２の実施形態）
次いで、図１８及び図１９を参照して、第２の実施形態について説明する。以下では、主に第１の実施形態との相違点について説明し、第１の実施形態と共通する点についての説明は繰り返さない。
Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described with reference to Figures 18 and 19. Below, differences from the first embodiment will be mainly described, and descriptions of commonalities with the first embodiment will not be repeated.
図１８は、第２の実施形態に係る上下移動機構１１０の動作原理の一例を示す模式図である。図１９は、第２の実施形態に係るピックアップシステム１のシステム構成を示すブロック図である。なお、図１９において、ロボット制御部２５０及び統括制御部３０２の構成は、第１の実施形態と同様であるため省略している。
第２の実施形態では、上下移動機構１１０の駆動力は電動モータなどのアクチュエータで与えられ、トレイ移動機構１１２の駆動力は第１の実施形態と同様にハンドルなどの力入力部１０６を介して与えられる。図１８に示すように、収納棚１０は、上下移動機構１１０の駆動源として上下移動駆動部１６４を有する。第２の実施形態では、第１の実施形態における第１力入力部１０６Ａは省略されてよい。上下移動機構１１０の上下移動送りねじ１３５が、上下移動駆動部１６４の駆動力を上下移動機構１１０に伝達する第１力伝達機構１０８Ａとして機能する。
Fig. 18 is a schematic diagram showing an example of the operating principle of the
In the second embodiment, the driving force of the
上下移動駆動部１６４は、電気信号やスイッチ操作など任意の操作入力に応答して上下移動機構１１０の駆動力を発生させる駆動源であり、例えば電動モータなどのアクチュエータを含む。本実施形態では、上下移動駆動部１６４が回転運動することにより回転方向の駆動力を発生させ、第１力伝達機構１０８Ａとしてのトレイ移動送りねじ１４７が、上下移動駆動部１６４の回転運動を第１引出し方向可動部１４８の並進運動に変換することにより、駆動力を上下移動機構１１０に伝達する。
The vertical
図１９に示すように、収納棚１０の制御部１１４は、入出力部１８０、通信部１８２、記憶部１８４、及び処理部１８６を備える。これらは、制御部１１４が備えるプロセッサ、メモリ、ストレージ、入出力インタフェース、通信インタフェース、これらを相互接続するバスなどを含むハードウェア構成の協働により実現される機能部である。
As shown in FIG. 19, the
受付部１８０は、入出力インタフェースを含んで構成され、制御部１１４への入力を受け付けるとともに、処理部１８６における演算処理の結果を出力する。通信部１８２は、通信インタフェースを含んで構成され、制御部１１４と他の機器との通信を行う。例えば、制御部１１４は、通信部１８２を介してピックアップロボット２０や統括制御装置３０と通信を行い、動作を連携させることができる。
The
記憶部１８４は、制御部１１４のプロセッサにより実行されるプログラム１８８、収納棚１０の各トレイ１０４に収納されている物品Ｇに関する情報を含む物品データ１９０、移載対象の物品群を指定するオーダの情報を含むオーダデータ１９２、ピックアップロボット２０がピックアップを行う位置に関する情報を含むピックアップ位置データ１９４などを記憶する。各種データは、記憶部１８４に予め保存されてもよく、処理部１８６で生成したものであってもよく、入出力部１８０が外部から受け付けたものであってもよい。
The
例えば、物品データ１９０は、物品Ｇを収納棚１０に収納する際に任意の方法で入出力部１８０に入力されてよい。処理部１８６は、任意のセンサ（図示せず）などによって載置部１２８の物品Ｇを認識及び識別し、記憶部１８４の物品データ１９０を更新することができる。また、入出力部１８０は、ＷＭＳ５０により生成されたオーダデータ３３２をＷＭＳ５０から受け付け、記憶部１８４は、当該オーダデータをオーダデータ１９２として記憶することができる。あるいは、入出力部１８０は、オーダ選択処理部３４６が選択したオーダをオーダデータ１９２として受け付けてもよい。さらに、入出力部１８０は、指示処理部３５６により生成された、ピックアップロボット２０がピックアップ動作を実行可能なピックアップ位置に関する情報を、ピックアップ位置データ１９４として受け付ける。なお、入出力部１８０は、オーダデータ１９２に加えて又はオーダデータ１９２に代えて、指示処理部３５６により生成されたピックアップすべき対象物品Ｇに関する情報を受け付けてもよい。
For example, the
処理部１８６は、演算部１９６及び駆動制御部１９８を含む。演算部１９６は、オーダデータ１９２及びピックアップ位置データ１９４に基づいて、上下移動機構１１０による支持部１０２の移動量を決定することができる。駆動制御部１９８は、演算部１９６により決定された支持部１０２の移動量に基づいて、上下移動機構１１０のための駆動力を生成するように上下移動駆動部１６４を制御する。駆動制御部１９８は、例えば、上下移動駆動部１６４の駆動量及び／又は上下移動機構１１０の移動量を検出するセンサ（図示せず）の検出結果に基づいて、上下移動駆動部１６４を介して上下移動機構１１０の動作を制御することができる。例えば、駆動制御部１９８は、上下移動機構１１０が対象物品Ｇをピックアップ位置と同じ高さまで移動させるように上下移動駆動部１６４を制御する。
The
本実施形態では、上下移動機構１１０の駆動源として上下移動駆動部１６４を使用することにより、上下移動機構１１０の動作を自動化することができ、省力化や動作の高速化及び効率化が期待できる。
In this embodiment, by using the vertical
（第３の実施形態）
次いで、図２０を参照して、第３の実施形態について説明する。以下では、主に第１の実施形態との相違点について説明し、第１の実施形態と共通する点についての説明は繰り返さない。
Third Embodiment
Next, a third embodiment will be described with reference to Fig. 20. Below, differences from the first embodiment will be mainly described, and descriptions of commonalities with the first embodiment will not be repeated.
図２０は、第３の実施形態に係るトレイ移動機構１１２の動作原理の一例を示す模式図である。
第３の実施形態では、トレイ移動機構１１２の駆動力は電動モータなどのアクチュエータで与えられ、上下移動機構１１０の駆動力は第１の実施形態と同様にハンドルなどの力入力部１０６を介して与えられる。図２０に示すように、収納棚１０は、トレイ移動機構１１２の駆動源としてトレイ移動駆動部１６６を有する。トレイ移動駆動部１６６は、トレイ移動機構１１２の各々に対して１つずつ設けられてよい。第３の実施形態では、第１の実施形態における第２力入力部１０６Ｂ～第４力入力部１０６Ｄは省略されてよい。トレイ移動機構１１２のトレイ移動送りねじ１４７が、トレイ移動駆動部１６６の駆動力をトレイ移動機構１１２に伝達する第２力伝達機構１０８Ｂとして機能する。
FIG. 20 is a schematic diagram showing an example of the operating principle of the
In the third embodiment, the driving force of the
トレイ移動駆動部１６６は、電気信号やスイッチ操作など任意の操作入力に応答して上下移動機構１１０の駆動力を発生させる駆動源であり、例えば電動モータなどのアクチュエータを含む。本実施形態では、上下移動駆動部１６４が回転運動することにより回転方向の駆動力を発生させ、第１力伝達機構１０８Ａとしてのトレイ移動送りねじ１４７が、上下移動駆動部１６４の回転運動を第１引出し方向可動部１４８の並進運動に変換することにより、駆動力を上下移動機構１１０に伝達する。
The tray
制御部１１４の演算部１９６は、オーダデータ１９２及びピックアップ位置データ１９４に基づいて、トレイ移動機構１１２により移動させるべきトレイ１０４を選択するとともに、トレイ移動機構１１２によるトレイ１０４の移動量を決定することができる。駆動制御部１９８は、演算部１９６により決定されたトレイ１０４の移動量に基づいて、当該トレイ１０４に対応するトレイ移動機構１１２のための駆動力を生成するようにトレイ移動駆動部１６６を制御する。駆動制御部１９８は、例えば、トレイ移動駆動部１６６の駆動量及び／又はトレイ移動機構１１２の移動量を検出するセンサ（図示せず）の検出結果に基づいて、トレイ移動駆動部１６６を介してトレイ移動機構１１２の動作を制御することができる。例えば、駆動制御部１９８は、トレイ移動機構１１２が対象物品Ｇをピックアップ位置と同じ水平位置まで移動させるようにトレイ移動駆動部１６６を制御する。
The
本実施形態では、トレイ移動機構１１２の駆動源としてトレイ移動駆動部１６６を使用することにより、トレイ移動機構１１２の動作を自動化することができ、省力化や動作の高速化及び効率化が期待できる。
In this embodiment, by using the tray
（第４の実施形態）
次いで、第４の実施形態について説明する。以下では、主に第１の実施形態との相違点について説明し、第１の実施形態と共通する点についての説明は繰り返さない。
Fourth Embodiment
Next, a fourth embodiment will be described. Below, differences from the first embodiment will be mainly described, and descriptions of commonalities with the first embodiment will not be repeated.
第４の実施形態では、上下移動機構１１０の駆動力は、第２の実施形態と同様に上下移動駆動部１６４により与えられ、トレイ移動機構１１２の駆動力は、第３の実施形態と同様にトレイ移動駆動部１６６により与えられる。収納棚１０は、上下移動機構１１０の駆動源として上下移動駆動部１６４を有し、トレイ移動機構１１２の駆動源としてトレイ移動駆動部１６６を有する。第４の実施形態では、第１の実施形態における力入力部１０６は省略されてよい。上下移動機構１１０の上下移動送りねじ１３５が第１力伝達機構１０８Ａとして機能し、トレイ移動機構１１２のトレイ移動送りねじ１４７が第２力伝達機構１０８Ｂとして機能する。
In the fourth embodiment, the driving force of the
制御部１１４の演算部１９６は、オーダデータ１９２及びピックアップ位置データ１９４に基づいて、トレイ移動機構１１２により移動させるべきトレイ１０４を選択するとともに、上下移動機構１１０による支持部１０２の移動量及びトレイ移動機構１１２によるトレイ１０４の移動量を決定することができる。駆動制御部１９８は、演算部１９６により決定された支持部１０２及びトレイ１０４の移動量に基づいて、上下移動機構１１０のための駆動力を生成するように上下移動駆動部１６４を制御するとともに、当該トレイ１０４に対応するトレイ移動機構１１２のための駆動力を生成するようにトレイ移動駆動部１６６を制御する。例えば、駆動制御部１９８は、上下移動機構１１０及びトレイ移動機構１１２が対象物品Ｇをピックアップ位置まで移動させるようにトレイ移動駆動部１６６を制御する。また、制御部１１４は、通信部１８２を介してピックアップロボット２０から受信した電気信号などの操作入力に基づいて、上下移動駆動部１６４及びトレイ移動駆動部１６６を制御することができる。例えば、制御部１１４及び／又はロボット制御部２５０は、統括制御装置３０の認識部３００や収納棚１０又はピックアップロボット２０が有するセンサにより取得された認識結果に基づいて、駆動制御部１９８による上下移動駆動部１６４及びトレイ移動駆動部１６６の制御内容をリアルタイムで更新したり、動作制御部２６６による保持部２０８のピックアップ動作の制御内容をリアルタイムで更新することができる。このように、駆動制御部１９８は、通信部１８２を介してロボット制御部２５０とリアルタイムで連携しながら、上下移動駆動部１６４及びトレイ移動駆動部１６６を制御することができる。
The
本実施形態では、上下移動機構１１０及びトレイ移動機構１１２の各々に対応する駆動源１６４、１６６を設けることにより、収納棚１０におけるすべての移動機構の動作を自動化することができる。これにより、省力化や動作の高速化及び効率化が期待できる。また、ピックアップロボット２０のロボット制御部２５０と収納棚１０の制御部１１４とが通信を行いながら連携してピックアップ動作を行うことにより、必要に応じてトレイ１０４の位置をリアルタイムで細かく調整するなど、ピックアップ動作の精密性や効率性を向上させることができる。
In this embodiment, by providing
（第５の実施形態）
次いで、図２１を参照して、第５の実施形態について説明する。以下では、主に第１の実施形態との相違点について説明し、第１の実施形態と共通する点についての説明は繰り返さない。
Fifth Embodiment
Next, a fifth embodiment will be described with reference to Fig. 21. Below, differences from the first embodiment will be mainly described, and descriptions of commonalities with the first embodiment will not be repeated.
図２１は、第５の実施形態に係る収納棚１０を示す斜視図である。
第５の実施形態において、収納棚１０は、棚搬送機構１６８を備える。棚搬送機構１６８は、例えば、棚本体１００を搭載した移動ロボットである。棚搬送機構１６８によって、収納棚１０全体が移動可能である。棚搬送機構１６８は、例えば、オペレータによる操縦が不要な自律移動台車であり、好ましくは、床面に描かれたラインなどが不要なラインレスタイプの自律移動台車である。棚搬送機構１６８は、例えば、低床型のＡＧＶ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）である。棚搬送機構１６８は、棚本体１００と一体に設けられてもよく、予め棚本体１００に結合されてもよく、使用時に棚本体１００の下方に潜り込んで棚本体１００の底部に結合され、棚本体１００を搬送してもよい。ただし、棚搬送機構１６８は、上記例に限定されず、別のタイプの無人搬送車でもよい。例えば、棚搬送機構１６８は、オペレータにより操縦されてもよい。収納棚１０は、棚本体１００の下部に設けられた複数のキャスタ（車輪）を有してもよい。なお、棚搬送機構１６８で搬送される搬送対象物は、必ずしも収納棚１０に限定されない。
FIG. 21 is a perspective view showing a
In the fifth embodiment, the
図２１に示すように、棚搬送機構１６８は、例えば、車両本体１７０、結合部（図示せず）、測域センサ（図示せず）、及び制御部（図示せず）を有する。車両本体１７０は、車体ケース１７２、移動機構１７４、及び移動機構駆動部（図示せず）を有する。車体ケース１７２は、車両本体１７０の外郭を形成している。移動機構１７４は、例えば、複数の車輪を有した走行機構であるが、別のタイプの移動機構でもよい。移動機構駆動部は、車体ケース内に設けられ、移動機構１７４を駆動する。例えば、移動機構駆動部は、車輪を回転させる車軸モータを有する。また、移動機構駆動部は、車輪の舵角を変更する操舵機構を含む。移動機構駆動部は、移動機構１７４を駆動することで、車両本体１７０を所望の位置に移動させる。車両本体１７０は、搬送対象物の積載部の下方に潜り込める厚さに形成されている。例えば、車両本体１７０は、搬送対象物の２つのキャスタ（自在車輪）の間に入り込む。測域センサは、検出板の状態を取得するセンサであるが、搬送対象物に向けてレーザを照射可能なレーザーレンジファインダ（ＬＲＦ）などである。
21, the
結合部は、車両本体１７０に設けられ、搬送対象物に着脱可能に結合する。本明細書において、「結合」とは、「２つの対象を関係付ける」程度の広い概念を意味し、搬送対象物に係合する（例えば引っ掛かる）ことや、搬送対象物を支持する（例えば下方から持ち上げる）ことなども含む。本実施形態では、結合部は、搬送対象物を下方から持ち上げて搬送対象物に係合する係合部を有する。棚搬送機構１６８は、係合部が搬送対象物に係合することで、搬送対象物を牽引することができる。なお、結合部は、上記例である搬送対象物を下方から持ち上げるリフト機構に限定されず、ピンが突出している形態など、その他の機構でもよい。測域センサは、車両本体１７０の端部（＋Ｘ方向側）に配置されている。測域センサは、例えば、測域センサ支持部を有する。測域センサ支持部は、測域センサと車両本体１７０とを連結する。
The coupling part is provided on the vehicle body 170 and is detachably coupled to the object to be transported. In this specification, "coupling" refers to a broad concept of "connecting two objects" and includes engaging with the object to be transported (e.g., hooking on it) and supporting the object to be transported (e.g., lifting it from below). In this embodiment, the coupling part has an engagement part that lifts the object to be transported from below and engages with it. The
測域センサの代わりの他のセンサを利用してもよい。例えば、ＴＯＦセンサなどの光軸センサでもよい。光軸センサは、空間中の１軸方向を計測する光学センサであり、１つの軸線に沿って投光して反射した光を評価・演算し、反射を生じた物体までの距離に換算して出力する。光軸センサは、「距離センサ」の一例である。なお、光軸センサから投光される光は、可視光でもよく、赤外線のような非可視光領域の光でもよい。光軸センサは複数でもよい。また、超音波センサを利用してもよい。 Other sensors may be used instead of the range sensor. For example, an optical axis sensor such as a TOF sensor may be used. The optical axis sensor is an optical sensor that measures one axial direction in space, and evaluates and calculates the light that is projected and reflected along one axis, converting it into the distance to the object that caused the reflection and outputting it. The optical axis sensor is an example of a "distance sensor." Note that the light projected from the optical axis sensor may be visible light, or may be light in the non-visible light range such as infrared light. Multiple optical axis sensors may be used. Also, an ultrasonic sensor may be used.
棚搬送機構１６８は、収納棚１０やピックアップロボット２０などが破損した場合に、各種センサで破損を検出して作業者などに通知する機能を備えてもよい。
The
棚搬送機構１６８の制御部は、収納棚１０の制御部１１４、ピックアップロボット２０のロボット制御部２５０、統括制御装置３０の統括制御部３０２などと通信を行い、他の機器からの入力に応じて棚搬送機構１６８の動作を制御することができる。棚搬送機構１６８の制御部は、例えば制御部１１４の一部として構成されてもよい。
The control unit of the
本実施形態では、収納棚１０を移動可能に構成することにより、ピックアップ動作が行われる場所選択の自由度が向上する。上下移動機構１１０及びトレイ移動機構１１２に加えて棚搬送機構１６８の制御を行うことによって、ピックアップロボット２０の位置姿勢や可動範囲、物品Ｇの載置位置などに応じた柔軟なピックアップ動作が可能となる。
In this embodiment, the
以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、収納棚１０がトレイ１０４を上下前後に移動させる上下移動機構１１０及びトレイ移動機構１１２を備えることにより、低自由度のマニピュレータによるピックアップ作業が容易になる。これにより、ピックアップシステムの構成を簡略化することができる。
According to at least one of the embodiments described above, the
なお、統括制御装置３０の機能の一部又は全部は、収納棚１０の制御部１１４及び／又はピックアップロボット２０のロボット制御部２５０によって実現されてもよい。制御部１１４、ロボット制御部２５０、統括制御装置３０、ステーション端末４０、及びＷＭＳ５０の１以上が省略されてもよく、これらのうち２以上が１つの構成要素として統合されてもよい。例えば、ＷＭＳ５０が統括制御装置３０に組み込まれてもよいし、ステーション端末４０が統括制御装置３０及び／又はＷＭＳ５０を兼ねてもよい。その他、上記実施形態において説明した各処理は、上記例に限定されず、任意の装置の制御部によって実行されてよい。
In addition, some or all of the functions of the
上記各実施形態では、複数のトレイ１０４が設けられた例を説明したが、トレイ１０４の数は特に限定されない。トレイ１０４が１つだけ設けられる場合などには、トレイ移動機構１１２が省略されてもよい。
In each of the above embodiments, an example in which
上記各実施形態では、統括制御装置３０が画像センサ３１０～３１４を有しているが、これに代えて、又はこれに加えて、収納棚１０及び／又はピックアップロボット２０に認識用センサを設けて利用することができる。
In each of the above embodiments, the
上記各実施形態では、制御部１１４、ロボット制御部２５０、統括制御部３０２などの各制御部はソフトウェア機能部であるものとしたが、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などのハードウェア機能部であってもよい。
In each of the above embodiments, each control unit such as the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are within the scope of the invention and its equivalents as set forth in the claims, as well as the scope and gist of the invention.
１…ピックアップシステム、１０…収納棚、１００…棚本体、１０２…支持部、１０４…トレイ、１０６…力入力部、１０８…力伝達機構、１０８Ａ…第１力伝達機構、１０８Ｂ…第２力伝達機構、１１０…上下移動機構、１１２…トレイ移動機構、１１４…制御部、１２４…支持板、１２８…載置部、１３５…上下移動送りねじ（第１変換部）、１３６…上下可動部、１４７…トレイ移動送りねじ（第２変換部）、１４８…第１引出し方向可動部、１５７…第２引出し方向可動部、１６０…蓋部材、１６２…開閉機構、１６４…上下移動駆動部、１６６…トレイ移動駆動部、１６８…棚搬送機構、１９８…駆動制御部、２０…ピックアップロボット、２０８…保持部、２５０…ロボット制御部、３０…統括制御装置、３００…認識部、３０２…統括制御部、４０…ステーション端末、５０…ＷＭＳ。 1...Pickup system, 10...Storage shelf, 100...Shelf body, 102...Support section, 104...Tray, 106...Force input section, 108...Force transmission mechanism, 108A...First force transmission mechanism, 108B...Second force transmission mechanism, 110...Up-down movement mechanism, 112...Tray movement mechanism, 114...Control section, 124...Support plate, 128...Placement section, 135...Up-down movement feed screw (first conversion section), 136...Up-down movable section, 147...Tray movement feed screw ( second conversion unit), 148...first pull-out direction movable unit, 157...second pull-out direction movable unit, 160...lid member, 162...opening/closing mechanism, 164...vertical movement drive unit, 166...tray movement drive unit, 168...shelf transport mechanism, 198...drive control unit, 20...pickup robot, 208...holding unit, 250...robot control unit, 30...overall control device, 300...recognition unit, 302...overall control unit, 40...station terminal, 50...WMS.
Claims (14)
棚本体と、
前記物品を収納する１以上のトレイと、
前記棚本体に対して前記トレイを上下方向に移動させる上下移動機構と、
前記棚本体に対して前記トレイを前記上下方向と交差する引出し方向に移動させ、前記上下移動機構によって前記トレイとともに上下方向に移動するトレイ移動機構と、
操作入力に応答して、前記操作入力に基づいて前記上下移動機構及び前記トレイ移動機構のうち少なくとも一方を作動させる作動機構と、
前記上下移動機構を作動させるように、駆動力を前記操作入力として前記作動機構に加える上下移動駆動部と、
前記トレイ移動機構を作動させるように、駆動力を前記操作入力として前記作動機構に加えるトレイ移動駆動部と、
前記ピックアップロボットの位置姿勢に基づいて特定された、前記ピックアップロボットがピックアップ動作を実行可能なピックアップ位置の情報を取得するとともに、前記上下移動機構及び前記トレイ移動機構が、ピックアップされる対象物品をピックアップが行われる所望のピックアップ位置まで移動させるように、前記トレイ移動駆動部及び前記上下移動駆動部を制御する駆動制御部を備える制御部と、
を備える、収納棚。 A storage shelf that stores an item to be picked up by a pickup robot that moves relative to the storage shelf ,
The shelf body,
one or more trays for storing the items;
a vertical movement mechanism for moving the tray vertically relative to the shelf body;
a tray moving mechanism that moves the tray relative to the shelf body in a pull-out direction intersecting the vertical direction and moves the tray together with the vertical movement mechanism in the vertical direction ;
an operating mechanism that operates at least one of the vertical movement mechanism and the tray movement mechanism based on an operation input in response to the operation input;
a vertical movement drive unit that applies a driving force to the actuation mechanism as the operation input so as to actuate the vertical movement mechanism;
a tray movement driving unit that applies a driving force to the operating mechanism as the operation input so as to operate the tray movement mechanism;
a control unit including a drive control unit that acquires information on a pick-up position at which the pick-up robot can perform a pick-up operation, the pick-up position being specified based on the position and posture of the pick-up robot, and controls the tray movement drive unit and the vertical movement drive unit so that the vertical movement mechanism and the tray movement mechanism move a target item to a desired pick-up position where the item is picked up;
A storage shelf equipped with
前記駆動制御部は、前記第１情報及び前記第２情報に基づいて、前記上下移動駆動部及び前記トレイ移動駆動部を制御する、
請求項１に記載の収納棚。 The control unit further includes an input unit configured to receive first information related to a target item to be picked up and second information related to the pick-up position;
The drive control unit controls the vertical movement drive unit and the tray movement drive unit based on the first information and the second information.
The storage shelf according to claim 1 .
前記制御部は、前記通信部を介して前記ピックアップロボットから受信した電気信号に基づいて、前記上下移動駆動部及び前記トレイ移動駆動部を制御する、
請求項１又は２に記載の収納棚。 The control unit further includes a communication unit that communicates with a pickup robot that picks up the item,
the control unit controls the vertical movement drive unit and the tray movement drive unit based on an electrical signal received from the pick-up robot via the communication unit.
3. The storage shelf according to claim 1 or 2 .
請求項１～３のいずれか一項に記載の収納棚。 the actuation mechanism is a force transmission mechanism that, in response to application of a force, transmits the force to at least one of the vertical movement mechanism and the tray movement mechanism, thereby actuating at least one of the vertical movement mechanism and the tray movement mechanism;
The storage shelf according to any one of claims 1 to 3 .
前記上下移動機構は、前記棚本体に対して前記支持部を上下方向に移動させることにより、前記棚本体に対して前記トレイを上下方向に移動させ、
前記トレイ移動機構は、前記支持部に対して前記トレイを前記引出し方向に移動させることにより、前記棚本体に対して前記トレイを前記引出し方向に移動させる、
請求項１～４のいずれか一項に記載の収納棚。 a support part movably attached to the shelf body for supporting the one or more trays;
the vertical movement mechanism moves the support part in a vertical direction relative to the shelf body, thereby moving the tray in a vertical direction relative to the shelf body;
The tray moving mechanism moves the tray in the pull-out direction relative to the support portion, thereby moving the tray in the pull-out direction relative to the shelf body.
The storage shelf according to any one of claims 1 to 4 .
前記複数のトレイの各々は、互いに独立して、他のトレイと上下方向に重なった格納位置と他のトレイに対して前記引出し方向に変位した引出し位置との間で、前記トレイ移動機構により前記引出し方向に移動可能である、
請求項５に記載の収納棚。 The support portion supports a plurality of trays arranged in a vertical direction,
each of the plurality of trays is movable in the pull-out direction by the tray moving mechanism between a storage position where the trays are vertically overlapped with the other trays and a pull-out position where the trays are displaced in the pull-out direction relative to the other trays, independently of one another;
The storage shelf according to claim 5 .
前記開閉機構は、前記トレイが前記格納位置にある場合には前記蓋部材を閉鎖し、前記トレイが前記引出し位置にある場合には前記蓋部材を開放する、
請求項６に記載の収納棚。 Each of the plurality of trays has a lid member having an opening/closing mechanism that switches between an open state in which the tray is opened and a closed state in which the tray is closed,
the opening/closing mechanism closes the lid member when the tray is in the storage position, and opens the lid member when the tray is in the extended position.
The storage shelf according to claim 6 .
請求項１～７のいずれか一項に記載の収納棚。 The vertical movement mechanism includes a first conversion unit that converts a rotational force into a vertical force in response to application of the rotational force, and a vertical movable unit that receives the vertical force from the first conversion unit and moves in the vertical direction together with the tray.
The storage shelf according to any one of claims 1 to 7 .
請求項１～８のいずれか一項に記載の収納棚。 the tray moving mechanism includes a second conversion unit that converts a rotational force into a force in a pull-out direction in response to application of the rotational force, and a first pull-out direction movable unit that receives the force in the pull-out direction from the second conversion unit and moves in the pull-out direction together with the tray.
The storage shelf according to any one of claims 1 to 8 .
前記第２引出し方向可動部は、前記第１引出し方向可動部の引出し方向の移動に連動して、前記第１引出し方向可動部に対して引出し方向に移動するように構成されている、
請求項９に記載の収納棚。 the tray moving mechanism includes a second pull-out direction movable part that is movable together with the tray in the pull-out direction,
The second pull-out direction movable part is configured to move in the pull-out direction relative to the first pull-out direction movable part in conjunction with movement of the first pull-out direction movable part in the pull-out direction.
The storage shelf according to claim 9 .
請求項１～１０のいずれか一項に記載の収納棚。 Further comprising a shelf transport mechanism for moving the shelf body.
The storage shelf according to any one of claims 1 to 10 .
ピックアップされる物品を収納する収納棚と、
前記収納棚と通信し、前記収納棚に対して相対的に移動して物品をピックアップするピックアップロボットと、
を備え、
前記収納棚は、
棚本体と、
前記物品を収納する１以上のトレイと、
前記棚本体に対して前記トレイを上下方向に移動させる上下移動機構と、
前記棚本体に対して前記トレイを前記上下方向と交差する引出し方向に移動させ、前記上下移動機構によって前記トレイとともに上下方向に移動するトレイ移動機構と、
操作入力に応答して、前記操作入力に基づいて前記上下移動機構及び前記トレイ移動機構のうち少なくとも一方を作動させる作動機構と、
前記上下移動機構を作動させるように、駆動力を前記操作入力として前記作動機構に加える上下移動駆動部と、
前記トレイ移動機構を作動させるように、駆動力を前記操作入力として前記作動機構に加えるトレイ移動駆動部と、
前記ピックアップロボットの位置姿勢に基づいて特定された、前記ピックアップロボットがピックアップ動作を実行可能なピックアップ位置の情報を取得するとともに、前記上下移動機構及び前記トレイ移動機構が、ピックアップされる対象物品をピックアップが行われる所望のピックアップ位置まで移動させるように、前記トレイ移動駆動部及び前記上下移動駆動部を制御する駆動制御部を備える制御部と、
を備える、ピックアップシステム。 A pickup system for picking up an item , comprising:
A storage shelf for storing the items to be picked up;
a pickup robot that communicates with the storage shelf and moves relatively to the storage shelf to pick up an item;
Equipped with
The storage shelf includes:
The shelf body,
one or more trays for storing the items;
a vertical movement mechanism for moving the tray vertically relative to the shelf body;
a tray moving mechanism that moves the tray relative to the shelf body in a pull-out direction intersecting the vertical direction and moves the tray together with the vertical movement mechanism in the vertical direction ;
an operating mechanism that operates at least one of the vertical movement mechanism and the tray movement mechanism based on an operation input in response to the operation input;
a vertical movement drive unit that applies a driving force to the actuation mechanism as the operation input so as to actuate the vertical movement mechanism;
a tray movement driving unit that applies a driving force to the operating mechanism as the operation input so as to operate the tray movement mechanism;
a control unit including a drive control unit that acquires information on a pick-up position at which the pick-up robot can perform a pick-up operation, the pick-up position being specified based on the position and posture of the pick-up robot, and controls the tray movement drive unit and the vertical movement drive unit so that the vertical movement mechanism and the tray movement mechanism move a target item to a desired pick-up position where the item is picked up;
A pickup system comprising:
前記上下移動機構は、前記棚本体に対して前記トレイを上下方向に移動させることにより、前記保持部の可動範囲外の高さ位置から前記可動範囲内の高さ位置まで前記トレイを移動させる、
請求項１２に記載のピックアップシステム。 The pick-up robot includes a holding unit for picking up an item,
the vertical movement mechanism moves the tray in a vertical direction relative to the shelf body, thereby moving the tray from a height position outside the movable range of the holder to a height position within the movable range.
The pickup system of claim 12 .
前記収納棚は、
棚本体と、
前記物品を収納する１以上のトレイと、
前記棚本体に対して前記トレイを上下方向に移動させる上下移動機構と、
前記棚本体に対して前記トレイを前記上下方向と交差する引出し方向に移動させ、前記上下移動機構によって前記トレイとともに上下方向に移動するトレイ移動機構と、
操作入力に応答して、前記操作入力に基づいて前記上下移動機構及び前記トレイ移動機構のうち少なくとも一方を作動させる作動機構と、
前記上下移動機構を作動させるように、駆動力を前記操作入力として前記作動機構に加える上下移動駆動部と、
前記トレイ移動機構を作動させるように、駆動力を前記操作入力として前記作動機構に加えるトレイ移動駆動部と、
前記トレイ移動駆動部及び前記上下移動駆動部を制御する駆動制御部を備える制御部と、
を備え、
前記制御部のプロセッサに、前記ピックアップロボットの位置姿勢に基づいて特定された、前記ピックアップロボットがピックアップ動作を実行可能なピックアップ位置の情報を取得するとともに、前記上下移動機構及び前記トレイ移動機構が、ピックアップされる対象物品をピックアップが行われる所望のピックアップ位置まで移動させるように、前記上下移動駆動部及び前記トレイ移動駆動部を制御することを実行させる、プログラム。 A program for controlling a storage shelf that stores an item to be picked up by a pickup robot that moves relatively to the storage shelf ,
The storage shelf includes:
The shelf body,
one or more trays for storing the items;
a vertical movement mechanism for moving the tray vertically relative to the shelf body;
a tray moving mechanism that moves the tray relative to the shelf body in a pull-out direction intersecting the vertical direction and moves the tray together with the vertical movement mechanism in the vertical direction ;
an operating mechanism that operates at least one of the vertical movement mechanism and the tray movement mechanism based on an operation input in response to the operation input;
a vertical movement drive unit that applies a driving force to the actuation mechanism as the operation input so as to actuate the vertical movement mechanism;
a tray movement driving unit that applies a driving force to the operating mechanism as the operation input so as to operate the tray movement mechanism;
A control unit including a drive control unit that controls the tray movement drive unit and the vertical movement drive unit;
Equipped with
A program that causes a processor of the control unit to acquire information about a pick-up position at which the pick-up robot can perform a pick-up operation, which is identified based on the position and posture of the pick-up robot, and to control the up-down movement drive unit and the tray movement drive unit so that the up-down movement mechanism and the tray movement mechanism move the target item to be picked up to the desired pick-up position where the pick-up will be performed.
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|---|---|---|---|
| JP2021141073A JP7500514B2 (en) | 2021-08-31 | 2021-08-31 | Storage shelf, pick-up system, and program |
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| JP2011073840A (en) | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Goriki:Kk | Shelf mechanism and storage shelf equipped with the same |
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