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特開2024-179203ピッキングロボットシステムおよびピッキングロボット制御方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024179203
(43)【公開日】2024-12-26
(54)【発明の名称】ピッキングロボットシステムおよびピッキングロボット制御方法
(51)【国際特許分類】
B65G 57/03 20060101AFI20241219BHJP
B25J 13/08 20060101ALI20241219BHJP
【ＦＩ】
B65G57/03 G
B25J13/08 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023097863
(22)【出願日】2023-06-14
(71)【出願人】
【識別番号】000005108
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110000925
【氏名又は名称】弁理士法人信友国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】加藤 有真
(72)【発明者】
【氏名】山内 雄太
(72)【発明者】
【氏名】吉村 健太郎
【テーマコード（参考）】
3C707
3F029
【Ｆターム（参考）】
3C707AS02
3C707BS10
3C707KS08
3C707KS09
3C707KT03
3C707KT06
3C707LT06
3C707NS06
3C707NS19
3F029AA01
3F029BA01
3F029CA21
3F029CA51
3F029CA64
3F029DA21
3F029EA00
(57)【要約】
【課題】ピッキングロボットシステムにおいて、ワークの姿勢が計画した段階から変わる場合においても制約を満たした積み付けを可能にする。
【解決手段】出荷容器にどのワークをいくつ積み付けるかの出荷容器別オーダーと、ワークのサイズ情報と、出荷容器のサイズ情報とから、それぞれのワークをプレースする位置姿勢を事前に計画する事前積み付け計画部２１と、ワークの認識を行う認識部２２と、積み付けの再計画が必要かを判定する再計画判定部２３と、再計画が必要な場合に、出荷容器別オーダーの残りのワークまで含めてプレースする位置姿勢を計画する積み付け再計画部２４と、積み付け再計画の結果が制約を満たしているかを判定する制約判定部２５と、前積み付け計画結果もしくは積み付け再計画結果に従ってワークを積み付ける積み付け部３６と、を備える。
【選択図】図２
【解決手段】出荷容器にどのワークをいくつ積み付けるかの出荷容器別オーダーと、ワークのサイズ情報と、出荷容器のサイズ情報とから、それぞれのワークをプレースする位置姿勢を事前に計画する事前積み付け計画部２１と、ワークの認識を行う認識部２２と、積み付けの再計画が必要かを判定する再計画判定部２３と、再計画が必要な場合に、出荷容器別オーダーの残りのワークまで含めてプレースする位置姿勢を計画する積み付け再計画部２４と、積み付け再計画の結果が制約を満たしているかを判定する制約判定部２５と、前積み付け計画結果もしくは積み付け再計画結果に従ってワークを積み付ける積み付け部３６と、を備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ワークをピック元容器からピックし、出荷容器にプレースするピッキングロボットシステムにおいて、
出荷容器にどのワークをいくつ積み付けるかの出荷容器別オーダーと、ワークのサイズ情報と、出荷容器のサイズ情報とから、それぞれのワークをプレースする位置姿勢を事前に計画する事前積み付け計画部と、
ワークの認識を行う認識部と、
ワークの積み付けの再計画が必要かを判定する再計画判定部と、
再計画が必要と判定された場合に、前記出荷容器別オーダーの残りのワークまで含めてプレースする位置姿勢を計画する積み付け再計画部と、
前記積み付け再計画部による積み付け再計画の結果が制約を満たしているかを判定する制約判定部と、
事前積み付け計画結果もしくは積み付け再計画結果に従ってワークを積み付ける積み付け部と、を備える
ピッキングロボットシステム。
出荷容器にどのワークをいくつ積み付けるかの出荷容器別オーダーと、ワークのサイズ情報と、出荷容器のサイズ情報とから、それぞれのワークをプレースする位置姿勢を事前に計画する事前積み付け計画部と、
ワークの認識を行う認識部と、
ワークの積み付けの再計画が必要かを判定する再計画判定部と、
再計画が必要と判定された場合に、前記出荷容器別オーダーの残りのワークまで含めてプレースする位置姿勢を計画する積み付け再計画部と、
前記積み付け再計画部による積み付け再計画の結果が制約を満たしているかを判定する制約判定部と、
事前積み付け計画結果もしくは積み付け再計画結果に従ってワークを積み付ける積み付け部と、を備える
ピッキングロボットシステム。
【請求項2】
前記再計画判定部は、
ピック姿勢と事前に計画したプレース姿勢が同じかどうかから判定すること、
認識したワークのサイズと計画した際のワークのサイズが同じかどうかから判定すること、
ワークの重量を初めて計測した、もしくは計画した際のワークの重量と同じかどうかから判定すること、
プレース先の積み付け状況が計画した積み付けと同じかどうかから判定すること、
の少なくとも１つ以上から判定される
請求項１に記載のピッキングロボットシステム。
ピック姿勢と事前に計画したプレース姿勢が同じかどうかから判定すること、
認識したワークのサイズと計画した際のワークのサイズが同じかどうかから判定すること、
ワークの重量を初めて計測した、もしくは計画した際のワークの重量と同じかどうかから判定すること、
プレース先の積み付け状況が計画した積み付けと同じかどうかから判定すること、
の少なくとも１つ以上から判定される
請求項１に記載のピッキングロボットシステム。
【請求項3】
前記制約は、
ワークが決められた領域内に収まるかの寸法制約、
目標の位置姿勢に積み付けるまでの軌道を含めて計画することで、ロボットや把持するワークがすでに積み付けたワークや容器の壁と衝突しないようにするロボット制約、
各ワークに重ねて積み付けるワークの総重量を制限する許容重量制約、
強度の高いワークを下段に積み付ける強度制約、
オーダーの中で重いワークを下段に積み付ける重量制約、
後段で積み付ける領域を確保する積み付け禁止領域制約、
同じワークを隣接して積み付ける品出し制約、
物品ごとに積み付ける姿勢を制限する姿勢制約、
出荷容器の移動に対して倒れにくい姿勢で積み付ける移動方向に対する姿勢制約、
の少なくとも１つ以上から判定される
請求項１に記載のピッキングロボットシステム。
ワークが決められた領域内に収まるかの寸法制約、
目標の位置姿勢に積み付けるまでの軌道を含めて計画することで、ロボットや把持するワークがすでに積み付けたワークや容器の壁と衝突しないようにするロボット制約、
各ワークに重ねて積み付けるワークの総重量を制限する許容重量制約、
強度の高いワークを下段に積み付ける強度制約、
オーダーの中で重いワークを下段に積み付ける重量制約、
後段で積み付ける領域を確保する積み付け禁止領域制約、
同じワークを隣接して積み付ける品出し制約、
物品ごとに積み付ける姿勢を制限する姿勢制約、
出荷容器の移動に対して倒れにくい姿勢で積み付ける移動方向に対する姿勢制約、
の少なくとも１つ以上から判定される
請求項１に記載のピッキングロボットシステム。
【請求項4】
前記認識部は、ピック元容器の把持可能なすべてのワークの姿勢を認識し、
前記再計画判定部は、期待する姿勢でピックできるワークが必要な個数あるかによって判定する
請求項１に記載のピッキングロボットシステム。
前記再計画判定部は、期待する姿勢でピックできるワークが必要な個数あるかによって判定する
請求項１に記載のピッキングロボットシステム。
【請求項5】
前記積み付け再計画部は、期待する姿勢でピックできるワークと期待する姿勢でピック出来ないワークとを、持ち替えが最小となるように個数と順序を含めて再計画する
請求項４に記載のピッキングロボットシステム。
請求項４に記載のピッキングロボットシステム。
【請求項6】
出荷容器の搬送を行う倉庫制御システムの出荷容器別オーダーが実行可能かを当該ピッキングロボットシステムへの問い合わせを受信したとき、出荷容器別オーダーと、ワークのサイズ情報と、出荷容器のサイズ情報から、それぞれのワークをプレースする位置姿勢を事前に計画する事前積み付け計画部と、
積み付け再計画の結果が制約を満たしているかを判定する制約判定部と、
出荷容器別オーダーが積み付け可能かを前記倉庫制御システムに回答する
請求項１に記載のピッキングロボットシステム。
積み付け再計画の結果が制約を満たしているかを判定する制約判定部と、
出荷容器別オーダーが積み付け可能かを前記倉庫制御システムに回答する
請求項１に記載のピッキングロボットシステム。
【請求項7】
前記倉庫制御システムは、積み付け可能と回答された場合は、出荷容器別オーダーに従って、計画した通りにピック元容器を搬出し、積み付け不可能と回答された場合は、出荷別オーダーを更新する
請求項６に記載のピッキングロボットシステム。
請求項６に記載のピッキングロボットシステム。
【請求項8】
前記倉庫制御システムは、積み付け不可能と回答された場合に、出荷容器別オーダーを別のピッキングロボットシステムもしくは作業員に積み付けるように指示する
請求項６に記載のピッキングロボットシステム。
請求項６に記載のピッキングロボットシステム。
【請求項9】
ワークをピック元容器からピックし、出荷容器にプレースするピッキングロボットを制御するピッキングロボット制御方法であり、
出荷容器にどのワークをいくつ積み付けるかの出荷容器別オーダーと、ワークのサイズ情報と、出荷容器のサイズ情報とから、それぞれのワークをプレースする位置姿勢を事前に計画する事前積み付け計画処理と、
ワークの認識を行う認識処理と、
ワークの積み付けの再計画が必要かを判定する再計画判定処理と、
再計画が必要と判定された場合に、前記出荷容器別オーダーの残りのワークまで含めてプレースする位置姿勢を計画する積み付け再計画処理と、
前記積み付け再計画処理による積み付け再計画の結果が制約を満たしているかを判定する制約判定処理と、
事前積み付け計画結果もしくは積み付け再計画結果に従ってワークを積み付ける積み付け処理と、を含む
ピッキングロボット制御方法。
出荷容器にどのワークをいくつ積み付けるかの出荷容器別オーダーと、ワークのサイズ情報と、出荷容器のサイズ情報とから、それぞれのワークをプレースする位置姿勢を事前に計画する事前積み付け計画処理と、
ワークの認識を行う認識処理と、
ワークの積み付けの再計画が必要かを判定する再計画判定処理と、
再計画が必要と判定された場合に、前記出荷容器別オーダーの残りのワークまで含めてプレースする位置姿勢を計画する積み付け再計画処理と、
前記積み付け再計画処理による積み付け再計画の結果が制約を満たしているかを判定する制約判定処理と、
事前積み付け計画結果もしくは積み付け再計画結果に従ってワークを積み付ける積み付け処理と、を含む
ピッキングロボット制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ピッキングロボットシステムおよびピッキングロボット制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、物流倉庫での出荷時の搬送作業をロボットで自動化することが行われている。
例えば、出荷対象物であるワーク（物品）を物流倉庫の在庫からピッキングして、出荷用の収納容器に入れるピッキング作業を、ピッキングロボットにより自動化することが進められている。このように、出荷用の収納容器に入れるピッキング作業時には、ワークの積み付け位置姿勢を計画する必要がある。
例えば、出荷対象物であるワーク（物品）を物流倉庫の在庫からピッキングして、出荷用の収納容器に入れるピッキング作業を、ピッキングロボットにより自動化することが進められている。このように、出荷用の収納容器に入れるピッキング作業時には、ワークの積み付け位置姿勢を計画する必要がある。
【0003】
特許文献１には、積み付けるワークの位置姿勢を計画する技術が記載されている。すなわち、特許文献１には、ワークのサイズの情報から、積み付けるワークの位置姿勢を事前に計画し、計画と異なる姿勢でしかピックできない場合には、動的に積み付ける位置姿勢を計画する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第６６８４４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1に記載の技術によれば、事前の計画と異なる位置姿勢のワークを把持する場合にも動的に計画を行うことで積み付けを継続できる。しかしながら、事前の計画の段階では、例えば収納容器内に多数のワークを積み付けるといった制約を満たした積み付けが可能であったが、異なる姿勢で積み付ける場合、その制約を満たした積み付けが可能であるとは言えない。したがって、ワークの姿勢が計画した段階から変わる場合に、正しく所望の数のワークを収納容器に入れるなどの制約を満たさなくなり、適正な出荷ができなくなるという問題があった。
【0006】
本発明の目的は、かかる点に鑑み、計画した段階からワークの姿勢が変わる場合においても、制約を満たした積み付けが可能なピッキングロボットシステムおよびピッキングロボット制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、例えば請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、ピッキングロボットシステムとして、ワークをピック元容器からピックし、出荷容器にプレースするものであり、
出荷容器にどのワークをいくつ積み付けるかの出荷容器別オーダーと、ワークのサイズ情報と、出荷容器のサイズ情報とから、それぞれのワークをプレースする位置姿勢を事前に計画する事前積み付け計画部と、
ワークの認識を行う認識部と、
ワークの積み付けの再計画が必要かを判定する再計画判定部と、
再計画が必要と判定された場合に、出荷容器別オーダーの残りのワークまで含めてプレースする位置姿勢を計画する積み付け再計画部と、
積み付け再計画部による積み付け再計画の結果が制約を満たしているかを判定する制約判定部と、
事前積み付け計画結果もしくは積み付け再計画結果に従ってワークを積み付ける積み付け部と、を備える。
本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、ピッキングロボットシステムとして、ワークをピック元容器からピックし、出荷容器にプレースするものであり、
出荷容器にどのワークをいくつ積み付けるかの出荷容器別オーダーと、ワークのサイズ情報と、出荷容器のサイズ情報とから、それぞれのワークをプレースする位置姿勢を事前に計画する事前積み付け計画部と、
ワークの認識を行う認識部と、
ワークの積み付けの再計画が必要かを判定する再計画判定部と、
再計画が必要と判定された場合に、出荷容器別オーダーの残りのワークまで含めてプレースする位置姿勢を計画する積み付け再計画部と、
積み付け再計画部による積み付け再計画の結果が制約を満たしているかを判定する制約判定部と、
事前積み付け計画結果もしくは積み付け再計画結果に従ってワークを積み付ける積み付け部と、を備える。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、ワークの姿勢が計画した段階から変わる場合においても制約を満たした積み付けが可能であることを保証することができる。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の第１の実施の形態例に係るピッキングロボットシステムの例を示す構成図である。
【図2】本発明の第１の実施の形態例に係るピッキングロボットシステムの機能構成例を示すブロック図である。
【図3】本発明の第１の実施の形態例に係るピッキングロボットシステムの事前積み付け計画部の処理例を示すフローチャートである。
【図4】本発明の第１の実施の形態例に係るピッキングロボットシステムの再計画判定部の処理例を示すフローチャートである。
【図5】本発明の第１の実施の形態例に係るピッキングロボットシステムの積み付け再計画部の処理例を示すフローチャートである。
【図6】本発明の第１の実施の形態例に係るピッキングロボットシステムの制約判定部の処理例を示すフローチャートである。
【図7】本発明の第１の実施の形態例に係るピッキングロボットシステムの積み付け部の処理例を示すフローチャートである。
【図8】本発明の第１の実施の形態例に係るピッキングロボットシステムにおいて、再計画した結果が制約を満たさない場合の積み付けの具体例（例１）を示す図である。
【図9】本発明の第１の実施の形態例に係るピッキングロボットシステムにおいて、再計画した結果が制約を満たさない場合の積み付けの具体例（例２）を示す図である。
【図10】本発明の第１の実施の形態例に係るピッキングロボットシステムにおいて、再計画した結果が制約を満たさない場合の積み付けの具体例（例３）を示す図である。
【図11】本発明の第１の実施の形態例に係るピッキングロボットシステム再計画した結果が制約を満たす場合の積み付けの具体例（例１）を示す図である。
【図12】本発明の第１の実施の形態例に係るピッキングロボットシステムにおいて、再計画した結果が制約を満たす場合の積み付けの具体例（例２）を示す図である。
【図13】本発明の第１の実施の形態例に係るピッキングロボットシステムにおいて、再計画した結果が制約を満たす場合の積み付けの具体例（例３）を示す図である。
【図14】本発明の第１の実施の形態例に係るピッキングロボットシステムにおいて、積み付け再計画の前倒しによる持ち替え最小となる積み付けの具体例を示した図である。
【図15】本発明の第２の実施の形態例に係るピッキングロボットシステムの例を示す構成図である。
【図16】本発明の第２の実施の形態例に係るピッキングロボットシステムの機能構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
【0011】
［ピッキングシステムの構成］
図１は、第１の実施の形態例のピッキングシステムの全体構成例を示す図である。
ピッキングロボットシステム１は、ロボット１１、カメラ１２、ピック元容器１３、出荷容器１４、コンベア１５および持ち替え台１６を備える。
ロボット１１は、カメラ１２の認識結果を踏まえ、ピック元容器１３からワーク（物品）をピックし、出荷容器１４にプレースして積み付ける。
カメラ１２は、ピック元容器１３内のワーク、出荷容器１４内の積み付け状況、持ち替え台１６に仮置きしたワークを撮影し、認識処理を行うことで、ワークの位置や姿勢やサイズを判定する。ピックできる姿勢とプレースしたい姿勢が異なる場合、ロボット１１は、ワークを持ち替え台１６に仮置きし、プレースしたい姿勢となるようにワークの異なる面を把持する。
図１は、第１の実施の形態例のピッキングシステムの全体構成例を示す図である。
ピッキングロボットシステム１は、ロボット１１、カメラ１２、ピック元容器１３、出荷容器１４、コンベア１５および持ち替え台１６を備える。
ロボット１１は、カメラ１２の認識結果を踏まえ、ピック元容器１３からワーク（物品）をピックし、出荷容器１４にプレースして積み付ける。
カメラ１２は、ピック元容器１３内のワーク、出荷容器１４内の積み付け状況、持ち替え台１６に仮置きしたワークを撮影し、認識処理を行うことで、ワークの位置や姿勢やサイズを判定する。ピックできる姿勢とプレースしたい姿勢が異なる場合、ロボット１１は、ワークを持ち替え台１６に仮置きし、プレースしたい姿勢となるようにワークの異なる面を把持する。
【0012】
図１に示すロボット１１とコンベア１５は、制御装置２００により制御される。すなわち、制御装置２００は、ロボット１１によるワークのピックおよびプレース、コンベア１５による出荷容器１４の搬送を制御する。ピックやプレースを制御する際には、制御装置２００は、カメラ１２における認識結果に基づいて、ワークの姿勢を制御する。
【0013】
制御装置２００は、例えばコンピュータにより構成される。すなわち、図１に示すように、制御装置２００は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)２００ａ、メモリ２００ｂ、入力部２００ｃ、およびインターフェース２００ｄで構成される。
ＣＰＵ２００ａは、メモリ２００ｂが記憶したプログラムを実行する。
ＣＰＵ２００ａは、メモリ２００ｂが記憶したプログラムを実行する。
【0014】
メモリ２００ｂは、例えば、ＲＡＭ(Random Access Memory)として構成され、コンピュータプログラムおよび計算結果データを記憶すると共に、各処理に必要なワークエリアをＣＰＵ２００ａに提供する。
本実施の形態例では、ＣＰＵ２００ａがプログラムを実行することにより、メモリ２００ｂ内のワークエリアに、次の図２で説明する各機能処理部が構成される。
本実施の形態例では、ＣＰＵ２００ａがプログラムを実行することにより、メモリ２００ｂ内のワークエリアに、次の図２で説明する各機能処理部が構成される。
【0015】
入力部２００ｃは、カメラ１２が撮影した画像（動画像または静止画）の入力処理を行う。
インターフェース２００ｄは、ロボット１１やコンベア１５とデータのやり取りを行う。また、インターフェース２００ｄは、ワークの出荷を管理する倉庫制御システム（ＷＣＳ：Warehouse Control System）とデータのやり取りを行う。
インターフェース２００ｄは、ロボット１１やコンベア１５とデータのやり取りを行う。また、インターフェース２００ｄは、ワークの出荷を管理する倉庫制御システム（ＷＣＳ：Warehouse Control System）とデータのやり取りを行う。
【0016】
なお、図１に示す各機器の配置は一例であり、図１の例に限定されない。例えば、持ち替え台１６をピック元容器１３と出荷容器１４の間の空間に設置してもよい。あるいは、ピック元容器１３と出荷容器１４が平行に移動する配置としてもよい。また、各容器を無人搬送車（ＡＧＶ：Automated Guided Vehicle）等で搬送してもよい。
また、制御装置２００の構成についても一例を示したものであり、例えば処理の一部または全部を、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）またはＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などのハードウェアで構成してもよい。
また、制御装置２００におけるデータの記憶や一部の処理は、ネットワークを経由して制御装置２００と接続された別の装置（サーバなど）で行うようにしてもよい。
また、制御装置２００の構成についても一例を示したものであり、例えば処理の一部または全部を、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）またはＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などのハードウェアで構成してもよい。
また、制御装置２００におけるデータの記憶や一部の処理は、ネットワークを経由して制御装置２００と接続された別の装置（サーバなど）で行うようにしてもよい。
【0017】
［制御装置の構成］
図２は、ピッキングロボットシステム１の制御装置２００の機能と構成を示すブロック図である。図１で説明したように、制御装置２００のＣＰＵ２００ａがプログラムを実行することで、メモリ２００ｂ内のワークエリアに、以下の機能処理部が構成される。
すなわち、制御装置２００は、事前積み付け計画部２１、認識部２２、再計画判定部２３、積み付け再計画部２４、制約判定部２５、および積み付け部２６を有する。
図２は、ピッキングロボットシステム１の制御装置２００の機能と構成を示すブロック図である。図１で説明したように、制御装置２００のＣＰＵ２００ａがプログラムを実行することで、メモリ２００ｂ内のワークエリアに、以下の機能処理部が構成される。
すなわち、制御装置２００は、事前積み付け計画部２１、認識部２２、再計画判定部２３、積み付け再計画部２４、制約判定部２５、および積み付け部２６を有する。
【0018】
事前積み付け計画部２１は、出荷容器別オーダー２０１とワークサイズ２０２と出荷容器サイズ２０３を基に、それぞれのワークの積み付ける位置姿勢を計画し、事前積み付け計画結果２０４を出力する。出荷容器別オーダー２０１とワークサイズ２０２と出荷容器サイズ２０３は、例えば、不図示の倉庫制御システムから取得する。
認識部２２は、カメラ１２で撮影した結果を基に、認識結果２０５を出力する。
再計画判定部２３は、事前積み付け計画２０４と認識結果２０５を基に、再度積み付け計画が必要かを判定し、再計画要否２０６を出力する。
認識部２２は、カメラ１２で撮影した結果を基に、認識結果２０５を出力する。
再計画判定部２３は、事前積み付け計画２０４と認識結果２０５を基に、再度積み付け計画が必要かを判定し、再計画要否２０６を出力する。
【0019】
積み付け再計画部２４は、再計画要否２０６を基に、再計画が必要と判定されている場合は、出荷容器別オーダー２０１の残りのワークも含めて積み付ける位置姿勢を再度計画し、積み付け再計画結果２０７を出力する。
制約判定部２５は、積み付け再計画結果２０７を基に、積み付け再計画結果２０７が制約を満たしているかを判定し、積み付け指示情報２０８を出力する。
積み付け部２６は、事前積み付け計画結果２０４と再計画要否２０６と積み付け指示情報２０８を基に、再計画されていない場合は事前積み付け計画結果に従い、再計画されている場合は積み付け指示情報に従ってワークの積み付けを行う。
制約判定部２５は、積み付け再計画結果２０７を基に、積み付け再計画結果２０７が制約を満たしているかを判定し、積み付け指示情報２０８を出力する。
積み付け部２６は、事前積み付け計画結果２０４と再計画要否２０６と積み付け指示情報２０８を基に、再計画されていない場合は事前積み付け計画結果に従い、再計画されている場合は積み付け指示情報に従ってワークの積み付けを行う。
【0020】
［出荷容器別オーダー］
事前積み付け計画部２１が取得する出荷容器別オーダー２０１には、積み付ける出荷容器と出荷容器１４に積み付けるワークと個数の情報が含まれる。
例えば、一例として、ある一つの出荷容器（出荷容器Ｉ）に、
ワークＡ：５個
ワークＢ：１個
ワークＤ：４個
を積み付ける情報が出荷容器別オーダー２０１で示される。
事前積み付け計画部２１が取得する出荷容器別オーダー２０１には、積み付ける出荷容器と出荷容器１４に積み付けるワークと個数の情報が含まれる。
例えば、一例として、ある一つの出荷容器（出荷容器Ｉ）に、
ワークＡ：５個
ワークＢ：１個
ワークＤ：４個
を積み付ける情報が出荷容器別オーダー２０１で示される。
【0021】
［ワークサイズ情報］
事前積み付け計画部２１が取得するワークサイズ２０２には、各ワークのサイズ情報が含まれる。直方体以外の形状のワークの場合は、直方体に近似して管理してもよいし、その形状もデータとして保有してよい。
例えば、一例として、ワークである箱（ここでは３種類）の横幅・奥行き・高さとして、
ワークＡ：10cm・15cm・10cm
ワークＢ：5cm・5cm・5cm
ワークＣ：10cm・20cm・20cm
ワークＤ：30cm・15cm・20cm
がワークサイズ２０２の情報として示される。
事前積み付け計画部２１が取得するワークサイズ２０２には、各ワークのサイズ情報が含まれる。直方体以外の形状のワークの場合は、直方体に近似して管理してもよいし、その形状もデータとして保有してよい。
例えば、一例として、ワークである箱（ここでは３種類）の横幅・奥行き・高さとして、
ワークＡ：10cm・15cm・10cm
ワークＢ：5cm・5cm・5cm
ワークＣ：10cm・20cm・20cm
ワークＤ：30cm・15cm・20cm
がワークサイズ２０２の情報として示される。
【0022】
［出荷容器サイズ情報］
事前積み付け計画部２１が取得する出荷容器サイズ２０３の情報には、出荷容器１４のサイズ情報が含まれる。
例えば、一例として、出荷容器である箱（ここでは３種類）の横幅・奥行き・高さとして、
出荷容器I・60cm・40cm・20cm
出荷容器II・60cm・40cm・30cm
出荷容器III・60cm・40cm・45cm
が出荷容器サイズ２０３の情報として示される。
事前積み付け計画部２１が取得する出荷容器サイズ２０３の情報には、出荷容器１４のサイズ情報が含まれる。
例えば、一例として、出荷容器である箱（ここでは３種類）の横幅・奥行き・高さとして、
出荷容器I・60cm・40cm・20cm
出荷容器II・60cm・40cm・30cm
出荷容器III・60cm・40cm・45cm
が出荷容器サイズ２０３の情報として示される。
【0023】
[事前積み付け計画部が行う処理]
図３は、事前積み付け計画部２１が行う処理例を示すフローチャートである。
まず、事前積み付け計画部２１は、出荷容器別オーダー２０１を取得し（ステップＳ１１）、ワークサイズ２０２を取得し（ステップＳ１２）、出荷容器サイズ２０３を取得する（ステップＳ１３）。
そして、事前積み付け計画部２１は、取得した出荷容器別オーダー２０１とワークサイズ２０２と出荷容器サイズ２０３から、各ワークの積み付ける位置姿勢を計画する（ステップＳ１４）。
ステップＳ１４で位置姿勢を計画すると、事前積み付け計画部２１は、計画した各ワークの積み付ける位置姿勢を事前積み付け計画結果として出力する（ステップＳ１５）。
このようなステップＳ１１～Ｓ１５の手順で、事前積み付け計画部２１は、出荷容器別オーダーに必要なワークの積み付ける位置姿勢を計画する事前積み付け計画処理を実行する。
図３は、事前積み付け計画部２１が行う処理例を示すフローチャートである。
まず、事前積み付け計画部２１は、出荷容器別オーダー２０１を取得し（ステップＳ１１）、ワークサイズ２０２を取得し（ステップＳ１２）、出荷容器サイズ２０３を取得する（ステップＳ１３）。
そして、事前積み付け計画部２１は、取得した出荷容器別オーダー２０１とワークサイズ２０２と出荷容器サイズ２０３から、各ワークの積み付ける位置姿勢を計画する（ステップＳ１４）。
ステップＳ１４で位置姿勢を計画すると、事前積み付け計画部２１は、計画した各ワークの積み付ける位置姿勢を事前積み付け計画結果として出力する（ステップＳ１５）。
このようなステップＳ１１～Ｓ１５の手順で、事前積み付け計画部２１は、出荷容器別オーダーに必要なワークの積み付ける位置姿勢を計画する事前積み付け計画処理を実行する。
【0024】
［事前積み付け計画結果の例］
事前積み付け計画結果２０４には、下記に示すように、１つの出荷容器に積み付ける全てのワークの位置姿勢の情報が含まれる。位置姿勢は、例えば、上面の情報とＺ軸周りの回転（下記に示すθ１などの数値）で表現することができる。ここで、ＷＤＨは、Ｗ(Width：横幅)、Ｄ(Depth：奥行き)、Ｈ(Height：高さ)である。ＷＤ面はＷとＤで構成される面、ＷＨ面はＷとＨで構成される面、ＤＨ面はＤとＨで構成される面をそれぞれ意味する。
ワークＡ：位置(x1,y1,z1) 姿勢WD面,θ1
ワークＢ：位置(x2,y2,z2) 姿勢WD面,θ2
ワークＢ：位置(x3,y3,z3) 姿勢WH面,θ3
ワークＤ：位置(x4,y4,z4) 姿勢DH面,θ4
事前積み付け計画結果２０４には、下記に示すように、１つの出荷容器に積み付ける全てのワークの位置姿勢の情報が含まれる。位置姿勢は、例えば、上面の情報とＺ軸周りの回転（下記に示すθ１などの数値）で表現することができる。ここで、ＷＤＨは、Ｗ(Width：横幅)、Ｄ(Depth：奥行き)、Ｈ(Height：高さ)である。ＷＤ面はＷとＤで構成される面、ＷＨ面はＷとＨで構成される面、ＤＨ面はＤとＨで構成される面をそれぞれ意味する。
ワークＡ：位置(x1,y1,z1) 姿勢WD面,θ1
ワークＢ：位置(x2,y2,z2) 姿勢WD面,θ2
ワークＢ：位置(x3,y3,z3) 姿勢WH面,θ3
ワークＤ：位置(x4,y4,z4) 姿勢DH面,θ4
【0025】
［再計画判定部が行う処理］
図４は、再計画判定部２３が行う処理を示すフローチャートである。
まず、再計画判定部２３は、事前積み付け計画部２１から事前積み付け計画結果２０４を取得し（ステップＳ２１）、認識部２２から認識結果２０５を取得する（ステップＳ２２）。ここでの認識結果２０５は、ピック元容器の把持可能なすべてのワークの姿勢を認識した結果である。
図４は、再計画判定部２３が行う処理を示すフローチャートである。
まず、再計画判定部２３は、事前積み付け計画部２１から事前積み付け計画結果２０４を取得し（ステップＳ２１）、認識部２２から認識結果２０５を取得する（ステップＳ２２）。ここでの認識結果２０５は、ピック元容器の把持可能なすべてのワークの姿勢を認識した結果である。
【0026】
そして、再計画判定部２３は、期待する姿勢でピックできるワークが必要な個数あるかによって、再計画判定を行う（ステップＳ２３）。具体的には、以下に示す判定１～判定４の１つまたはこれらの組合せから、必要な個数のワークが積み付け可能か否かの再計画判定が行われる。
判定１：ピック姿勢と事前に計画したプレース姿勢が同じかどうかを判定する処理
判定２：認識したワークのサイズと計画した際のワークのサイズが同じかどうかを判定する処理
判定３：ワークの重量を初めて計測した、もしくは計画した際のワークの重量と同じかどうかを判定する処理
判定４：プレース先の積み付け状況が計画した積み付けと同じかどうかを判定する処理
判定１：ピック姿勢と事前に計画したプレース姿勢が同じかどうかを判定する処理
判定２：認識したワークのサイズと計画した際のワークのサイズが同じかどうかを判定する処理
判定３：ワークの重量を初めて計測した、もしくは計画した際のワークの重量と同じかどうかを判定する処理
判定４：プレース先の積み付け状況が計画した積み付けと同じかどうかを判定する処理
【0027】
ここで、ピック姿勢と事前に計画したプレース姿勢が同じかどうかを判定する処理を行う判定１の場合、例えば、同じ面を把持していればＺ軸周りの回転で対応することができる。しかし、ロボット１１が異なる面を把持した場合、ロボット１１の構成によってはプレースしたい姿勢で積み付けることができない。
【0028】
また、認識したワークのサイズと計画した際のワークのサイズが同じかどうかを判定する処理を行う判定２の場合、例えば、認識したワークのサイズが計画した際のサイズよりも大きい場合、もとの計画通りに積み付けようとすると、実際には十分な領域がないため、すでに積み付けたワークや、壁に衝突するリスクが生じる。
また、認識したワークのサイズが計画した際のワークよりも小さい場合、そのワークの上に積み付けるワークの安定性が下がり、荷崩れのリスクが生じる。
また、認識したワークのサイズが計画した際のワークよりも小さい場合、そのワークの上に積み付けるワークの安定性が下がり、荷崩れのリスクが生じる。
【0029】
また、ワークの重量を初めて計測した、もしくは計画した際のワークの重量と同じかどうかを判定する処理を行う判定３の場合、例えば、重いワークを別のワークの上に積み付ける場合、下段にあたるワークがつぶれるといった破損のリスクが生じる。
また、プレース先の積み付け状況が計画した積み付けと同じかどうかを判定する処理を行う判定４の場合、例えば、プレース先で荷崩れが発生し、計画した際と異なる積み付け状況となっている場合が考えられる。つまり、もとの計画した積み付け位置に、すでに積み付けたワークが存在し、計画通りに積み付けようとすると衝突し破損するリスクが生じる。
また、プレース先の積み付け状況が計画した積み付けと同じかどうかを判定する処理を行う判定４の場合、例えば、プレース先で荷崩れが発生し、計画した際と異なる積み付け状況となっている場合が考えられる。つまり、もとの計画した積み付け位置に、すでに積み付けたワークが存在し、計画通りに積み付けようとすると衝突し破損するリスクが生じる。
【0030】
そして、ステップＳ２３の再計画判定が終了すると、再計画判定部２３は、再計画要否を出力する（ステップＳ２４）。
このようなステップＳ２１～Ｓ２４の手順で、再計画判定部２３は、持ち替えなしで事前積み付け計画に従った積み付けができるため再計画が不要なのか、もしくは持ち替えなしで事前積み付け計画に従った積み付けができないため再計画が必要なのかを判定する、再計画判定処理を実行する。
このようなステップＳ２１～Ｓ２４の手順で、再計画判定部２３は、持ち替えなしで事前積み付け計画に従った積み付けができるため再計画が不要なのか、もしくは持ち替えなしで事前積み付け計画に従った積み付けができないため再計画が必要なのかを判定する、再計画判定処理を実行する。
【0031】
［積み付け再計画部が行う処理］
図５は積み付け再計画部２４が行う処理例を示すフローチャートである。
まず、積み付け再計画部２４は、再計画判定部２３の出力である再計画要否２０６を取得する（ステップＳ３１）。そして、積み付け再計画部２４は、再計画が必要か否かを判定する（ステップＳ３２）。
ステップＳ３２で再計画が必要ない場合（ステップＳ３２のＮｏ）、積み付け再計画部２４は処理を終了する。
そして、ステップＳ３２で再計画が必要な場合（ステップＳ３２のＹｅｓ）、積み付け再計画部２４は、出荷容器別オーダー２０１を取得し（ステップＳ３３）、ワークサイズ情報２０２を取得し（ステップＳ３４）、出荷容器サイズ２０３を取得する（ステップＳ３５）。
図５は積み付け再計画部２４が行う処理例を示すフローチャートである。
まず、積み付け再計画部２４は、再計画判定部２３の出力である再計画要否２０６を取得する（ステップＳ３１）。そして、積み付け再計画部２４は、再計画が必要か否かを判定する（ステップＳ３２）。
ステップＳ３２で再計画が必要ない場合（ステップＳ３２のＮｏ）、積み付け再計画部２４は処理を終了する。
そして、ステップＳ３２で再計画が必要な場合（ステップＳ３２のＹｅｓ）、積み付け再計画部２４は、出荷容器別オーダー２０１を取得し（ステップＳ３３）、ワークサイズ情報２０２を取得し（ステップＳ３４）、出荷容器サイズ２０３を取得する（ステップＳ３５）。
【0032】
そして、積み付け再計画部２４は、ロボット１１が現在ピックできる姿勢で、オーダーの残りのワークまで含めて出荷容器に積み付ける位置姿勢を計画し、積み付け再計画結果２０７を得る（ステップＳ３６）。
ステップＳ３６で積み付け再計画結果２０７を得ると、積み付け再計画部２４は、積み付け再計画結果２０７を出力する（ステップＳ３７）。
このように、ステップＳ３１～Ｓ３７の手順で、積み付け再計画部２４は、ロボット１１が現在ピックできる姿勢で、オーダーの残りのワークまで含めて積み付ける位置姿勢を計画する積み付け再計画処理を実行する。
ステップＳ３６で積み付け再計画結果２０７を得ると、積み付け再計画部２４は、積み付け再計画結果２０７を出力する（ステップＳ３７）。
このように、ステップＳ３１～Ｓ３７の手順で、積み付け再計画部２４は、ロボット１１が現在ピックできる姿勢で、オーダーの残りのワークまで含めて積み付ける位置姿勢を計画する積み付け再計画処理を実行する。
【0033】
［制約判定部が行う処理］
図６は、制約判定部２５が行う処理例を示すフローチャートである。
まず、制約判定部２５は、積み付け再計画部２４から積み付け再計画結果２０７を取得する（ステップＳ４１）。
そして、制約判定部２５は、積み付け再計画結果２０７が制約を満たしているかを判定する（ステップＳ４２）。ここでの制約は、具体的には、寸法制約、ロボット制約、許容重量制約、強度制約、重量制約、積み付け禁止領域制約、品出し制約、姿勢制約、移動方向に対する姿勢制約である。
図６は、制約判定部２５が行う処理例を示すフローチャートである。
まず、制約判定部２５は、積み付け再計画部２４から積み付け再計画結果２０７を取得する（ステップＳ４１）。
そして、制約判定部２５は、積み付け再計画結果２０７が制約を満たしているかを判定する（ステップＳ４２）。ここでの制約は、具体的には、寸法制約、ロボット制約、許容重量制約、強度制約、重量制約、積み付け禁止領域制約、品出し制約、姿勢制約、移動方向に対する姿勢制約である。
【0034】
寸法制約は、ワークが決められた領域内に収まるかの制約であり、収まらない場合、例えば出荷容器１４の上に出荷容器１４を重ねることができないため、出荷容器１４の配送効率が悪化する。ただし、出荷容器１４を重ねるにあたり、最上段は出荷容器１４の内寸に収まっていなくても問題ない場合が考えられる。このため、制約判定部２５は、内寸を参考にしつつも、領域は出荷容器別オーダー個別に設定することができる。
ロボット制約は目標の位置姿勢に積み付けるまでの軌道を含めて計画することで、ロボット１１や把持するワークがすでに積み付けたワークや容器の壁と衝突しないようにする制約である。このロボット制約により、制約判定部２５は、ワークやロボット１１が破損するリスクを低減することができる。
許容重量制約は、各ワークに対して上に置くワークの総重量の上限を設定することで、ワークが破損するリスクを低減するための制約である。
強度制約は、強度が高いワークを下段に積み付けることで、ワークが破損するリスクを低減するための制約である。
ロボット制約は目標の位置姿勢に積み付けるまでの軌道を含めて計画することで、ロボット１１や把持するワークがすでに積み付けたワークや容器の壁と衝突しないようにする制約である。このロボット制約により、制約判定部２５は、ワークやロボット１１が破損するリスクを低減することができる。
許容重量制約は、各ワークに対して上に置くワークの総重量の上限を設定することで、ワークが破損するリスクを低減するための制約である。
強度制約は、強度が高いワークを下段に積み付けることで、ワークが破損するリスクを低減するための制約である。
【0035】
重量制約は、オーダーの中で重いワークを下段に積み付けることで、ワークの破損するリスクを低減することや、重心を低くすることによる出荷容器１４の移動中の荷崩れの発生リスクを低減するための制約である。
積み付け禁止領域制約は、後段で積み付ける領域を確保することで、後段の積み付け作業を効率化するための制約である。
積み付け禁止領域制約は、後段で積み付ける領域を確保することで、後段の積み付け作業を効率化するための制約である。
【0036】
品出し制約は、品出し作業は例えば同じワークは同じ場所に陳列させるため、同じワークを隣接して積み付けることで、品出し作業を効率化するための制約である。
姿勢制約は、ワーク毎に積み付ける姿勢を設定することで、例えば出荷容器１４を開けた際にワークのロゴを見せるための制約である。例えば、移動方向に対する姿勢制約により、出荷容器１４の移動に対して倒れにくい姿勢で積み付けることにより、出荷容器１４の移動によるワークの荷崩れの発生リスクを低減することができる。
姿勢制約は、ワーク毎に積み付ける姿勢を設定することで、例えば出荷容器１４を開けた際にワークのロゴを見せるための制約である。例えば、移動方向に対する姿勢制約により、出荷容器１４の移動に対して倒れにくい姿勢で積み付けることにより、出荷容器１４の移動によるワークの荷崩れの発生リスクを低減することができる。
【0037】
そして、ステップＳ４２で再計画した結果が制約を満たしているかの判定結果から、制約判定部２５は、積み付け再計画結果２０７が制約を満たしているか否かを判断する（ステップＳ４３）。ステップＳ４３で積み付け再計画結果が制約を満たしている場合（ステップＳ４３のＹｅｓ）、制約判定部２５は、積み付け再計画した通りに積み付けを指示するために、積み付け再計画結果２０７を積み付け指示情報２０８として出力する（ステップＳ４４）。
【0038】
また、ステップＳ４３で積み付け再計画結果が制約を満たしていない場合（ステップＳ４３のＮｏ）、事前積み付け計画結果２０７の位置姿勢となるような積み付けが必要になる。そして、そのためにはロボット１１によるワークを持ち替える必要があるため、制約判定部２５は、持ち替え指示を積み付け指示情報２０８として出力する（ステップＳ４５）。
このように、制約判定部２５は、ステップＳ４１～Ｓ４５の手順で積み付け再計画の結果が制約を満たしているかを判定し、満たしている場合は積み付け再計画に従い、満たしていない場合は、ロボット１１によるワークの持ち替えにより事前積み付け計画結果２０４に従って積み付けるための積み付け指示情報２０８を決定する制約判定処理を行う。
このように、制約判定部２５は、ステップＳ４１～Ｓ４５の手順で積み付け再計画の結果が制約を満たしているかを判定し、満たしている場合は積み付け再計画に従い、満たしていない場合は、ロボット１１によるワークの持ち替えにより事前積み付け計画結果２０４に従って積み付けるための積み付け指示情報２０８を決定する制約判定処理を行う。
【0039】
［積み付け部が行う処理］
図７は、積み付け部２６が行う処理例を示すフローチャートである。
まず、積み付け部２６は、事前重み付け計画部２１から事前積み付け計画結果２０４を取得する（ステップＳ５１）。また、積み付け部２６は、再計画判定部２３から再計画要否を取得する（ステップＳ５２）。
そして、積み付け部２６は、再計画を実施したか否かを判定する（ステップＳ５３）。
ステップＳ５３で再計画を実施している場合（ステップＳ５３のＹｅｓ）、積み付け部２６は、積み付け指示情報２０８を取得する（ステップＳ５４）。
図７は、積み付け部２６が行う処理例を示すフローチャートである。
まず、積み付け部２６は、事前重み付け計画部２１から事前積み付け計画結果２０４を取得する（ステップＳ５１）。また、積み付け部２６は、再計画判定部２３から再計画要否を取得する（ステップＳ５２）。
そして、積み付け部２６は、再計画を実施したか否かを判定する（ステップＳ５３）。
ステップＳ５３で再計画を実施している場合（ステップＳ５３のＹｅｓ）、積み付け部２６は、積み付け指示情報２０８を取得する（ステップＳ５４）。
【0040】
積み付け指示情報２０８を取得した後、積み付け部２６は、積み付け指示情報２０８に従ってワークの積み付けを行う（ステップＳ５５）。
また、ステップＳ５３で再計画を実施していない場合（ステップＳ５３のＮｏ）、積み付け部２６は、事前積み付け計画２０４に従い、ワークの積み付けを行う（ステップＳ５５）。
このように、積み付け部２６は、ステップＳ５１～Ｓ５５の手順で事前積み付け計画結果２０４に従って積み付けることが可能な場合は、事前積み付け計画結果２０６に従って積み付けし、不可能な場合は積み付け指示情報２０８に従って積み付ける積み付け処理を実行する。
また、ステップＳ５３で再計画を実施していない場合（ステップＳ５３のＮｏ）、積み付け部２６は、事前積み付け計画２０４に従い、ワークの積み付けを行う（ステップＳ５５）。
このように、積み付け部２６は、ステップＳ５１～Ｓ５５の手順で事前積み付け計画結果２０４に従って積み付けることが可能な場合は、事前積み付け計画結果２０６に従って積み付けし、不可能な場合は積み付け指示情報２０８に従って積み付ける積み付け処理を実行する。
【0041】
[再計画した結果が制約を満たさない場合の積み付けの具体例]
図８、図９、および図１０は、本実施の形態例における再計画した結果が制約を満たさない場合の積み付けの具体例を示した図である。
まず、図８に示すように、事前積み付け計画部２１は、出荷容器別オーダー９１を基に、コンテナタイプＩの出荷容器１４に、ワークＡを４個、ワークＢを４個積み付けるための事前積み付け計画を行う。
図８の例は、出荷容器１４ｘに、ワーク１５１ａ（ワークＡ）を４個並べた上に、３個のワーク１５１ｂ（ワークＢ）を配置し、さらに１個のワーク１５１ｂをワーク１５１ａの横に配置した例を示す。
図８、図９、および図１０は、本実施の形態例における再計画した結果が制約を満たさない場合の積み付けの具体例を示した図である。
まず、図８に示すように、事前積み付け計画部２１は、出荷容器別オーダー９１を基に、コンテナタイプＩの出荷容器１４に、ワークＡを４個、ワークＢを４個積み付けるための事前積み付け計画を行う。
図８の例は、出荷容器１４ｘに、ワーク１５１ａ（ワークＡ）を４個並べた上に、３個のワーク１５１ｂ（ワークＢ）を配置し、さらに１個のワーク１５１ｂをワーク１５１ａの横に配置した例を示す。
【0042】
図９及び図１０は、この事前積み付け計画に従ってロボット１１が出荷容器にプレースして行く状況を示す。
すなわち、図９に示すように、認識部２２は、搬入されたワークＡが入ったピック元容器１３ａの認識を行う。この図９の例は、ロボット１１が期待する姿勢でワークＡをピックできる例である。ピック元容器１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅに順に示すように、ロボット１１は、ワークＡを１個ずつ順にピックして、出荷容器１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅに、ピックした順にワークＡを積み付ける。
すなわち、図９に示すように、認識部２２は、搬入されたワークＡが入ったピック元容器１３ａの認識を行う。この図９の例は、ロボット１１が期待する姿勢でワークＡをピックできる例である。ピック元容器１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅに順に示すように、ロボット１１は、ワークＡを１個ずつ順にピックして、出荷容器１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅに、ピックした順にワークＡを積み付ける。
【0043】
その後、図１０に示すように、ワークＢが入ったピック元容器１３ｆが搬入されると、認識部２２は、ピック元容器１３ｆの認識を行う。この図１０の例においても、期待する姿勢でロボット１１がピックできるワークが存在するため、ピック元容器１３ｇ，１３ｈ，１３ｉと順に示すように、ロボット１１は、ワークＢを１個ずつ順にピックして、出荷容器１４ｆ，１４ｇ，１４ｈに順に積み付ける。図１０の例では、ワークＡが既に積み付けられた出荷容器１４ｅにワークＢが積み付けられる。
【0044】
しかしながら、ピック元容器１３ｉには、期待する姿勢でロボット１１がピックできるワークＢが存在しない。このような場合、積み付け再計画部２４では、ピック元容器１３ｉにあるワークＢをその姿勢のまま出荷容器に積み付けた場合の積み付け位置姿勢を再計画し（出荷容器１４ｉにおける１５１ｃや１５１ｄ）、制約を満たしているかを判定する。出荷容器１４ｉの例では、積み付け再計画結果２０７が制約(容器内に収まるという寸法制約)を満たさないと判定したため、ピック元容器１３ｋおよび出荷容器１４ｊに示すように、ロボット１１はワークＢの持ち替えを行うことで、図８下部に示した事前積み付け計画結果２０４となるような位置姿勢で積み付けを行う。
【0045】
［再計画した結果が制約を満たす場合の積み付けの具体例］
図１１、図１２、および図１３は、本実施の形態例で再計画した結果が制約を満たす場合の積み付けの具体例を示した図である。
まず、図１１に示した出荷容器別オーダー９２を基に、コンテナタイプIIの出荷容器１４ｙに、ワークＢを６個、ワークＣを４個積み付けるための事前積み付け計画を行う。
この事前積み付け計画に基づいて、図１２に示すように、ピック元容器１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄ，１３１ｅ，１３１ｆとして順に示すように、ロボット１１はワークＢを１個ずつ順にピックして、出荷容器１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ，１４１ｄ，１４１ｅ，１４１ｆに順に５個積み付ける。
図１１、図１２、および図１３は、本実施の形態例で再計画した結果が制約を満たす場合の積み付けの具体例を示した図である。
まず、図１１に示した出荷容器別オーダー９２を基に、コンテナタイプIIの出荷容器１４ｙに、ワークＢを６個、ワークＣを４個積み付けるための事前積み付け計画を行う。
この事前積み付け計画に基づいて、図１２に示すように、ピック元容器１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄ，１３１ｅ，１３１ｆとして順に示すように、ロボット１１はワークＢを１個ずつ順にピックして、出荷容器１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ，１４１ｄ，１４１ｅ，１４１ｆに順に５個積み付ける。
【0046】
ピック元容器１３１ｆには、期待する姿勢でロボット１１がピックできるワークＢが存在しないため、積み付け再計画部２４は、出荷容器１４１ｇに示すように、積み付け再計画を行い、制約を満たしているかを判定する。この出荷容器１４１ｇの例では、積み付け再計画結果で示される積み付け位置１５１ｅ、１５１ｆが制約を満たすため、ロボット１１は、ピック元容器１３１ｇからワークＢをピックして、出荷容器１４１ｈに示すように積み付ける。
さらに、図１３に示すように、ワークＣが入ったピック元容器１３１ｈが搬入されると、認識部２２は、ワークＣの認識を行う。図１２の出荷容器１４１ｇに示すように、積み付け再計画は制約を満たしているため、ピック元容器１３１ｉ，１３１ｊ，１３１ｋ，１３１ｍとして順に示すように、ロボット１１は、ワークＣを１個ずつ順にピックして、出荷容器１４１ｉ，１４１ｊ，１４１ｋ，１４１ｍに、積み付け再計画結果に従ってワークＣを順に４個積み付ける。
さらに、図１３に示すように、ワークＣが入ったピック元容器１３１ｈが搬入されると、認識部２２は、ワークＣの認識を行う。図１２の出荷容器１４１ｇに示すように、積み付け再計画は制約を満たしているため、ピック元容器１３１ｉ，１３１ｊ，１３１ｋ，１３１ｍとして順に示すように、ロボット１１は、ワークＣを１個ずつ順にピックして、出荷容器１４１ｉ，１４１ｊ，１４１ｋ，１４１ｍに、積み付け再計画結果に従ってワークＣを順に４個積み付ける。
【0047】
［積み付け再計画の前倒しによる持ち替え最小となる積み付けの具体例］
ここでは、図８に示した出荷容器別オーダー９１と事前積み付け計画結果２０４により、図９に示すように、４個のワークＡの積み付けが完了している場合を想定する。
このとき、図１４に示すように、ワークＢが入ったピック元容器１３２ａが搬入され、認識部２２は、ピック元容器１３２ａ内のワークＢの認識を行う。
ここでは、図８に示した出荷容器別オーダー９１と事前積み付け計画結果２０４により、図９に示すように、４個のワークＡの積み付けが完了している場合を想定する。
このとき、図１４に示すように、ワークＢが入ったピック元容器１３２ａが搬入され、認識部２２は、ピック元容器１３２ａ内のワークＢの認識を行う。
【0048】
この例では、さらにワークＢを４個積み付ける必要があるが、期待する姿勢でロボット１１がピックできるワークＢは３つしかないため、積み付け再計画部２４が積み付け再計画を行い、積み付け再計画された出荷容器１４２ｂを得る。このとき、ロボット１１による持ち替えの回数を最小化するように、積み付け再計画部２４は、ロボット１１が期待する姿勢でピックできるワークと期待する姿勢でピックできないワークのそれぞれの個数と順序を含めて再計画する。
【0049】
すなわち、図９の例の処理を実行した場合、図１０で説明したように、ロボット１１が期待する姿勢でピックできるワークＢは３個存在するが、ロボット１１がこの３個をピックした場合、図１０に示すように持ち替えが１回発生する。
一方、ロボット１１が期待する姿勢でピックできるワークＢを２個とした場合について検討すると、図１４に示す積み付け再計画された出荷容器１４２ｂでは、制約を満たした積み付けが可能になる。
したがって、ピック元容器１３２ｃ，１３２ｄ，１３２ｅ，１３２ｆとして順に示すように、ロボット１１は、ワークＢを１個ずつ順にピックして、出荷容器１４２ｃ，１４２ｄ，１４２ｅ，１４２ｆに、４個のワークＢを順に積み付ける。
一方、ロボット１１が期待する姿勢でピックできるワークＢを２個とした場合について検討すると、図１４に示す積み付け再計画された出荷容器１４２ｂでは、制約を満たした積み付けが可能になる。
したがって、ピック元容器１３２ｃ，１３２ｄ，１３２ｅ，１３２ｆとして順に示すように、ロボット１１は、ワークＢを１個ずつ順にピックして、出荷容器１４２ｃ，１４２ｄ，１４２ｅ，１４２ｆに、４個のワークＢを順に積み付ける。
【0050】
ここでロボット１１が持ち替えを行うには、通常のピッキング動作に必要な時間に加えて、持ち替え台１６へのプレースに要する時間と、持ち替え台１６に仮置きしたワークの認識に要する時間と、持ち替え台１６からのピックに要する時間がかかる。そのため、制約を満たした上で、ロボット１１は、持ち替えが最小となる積み付けを行うことで、効率化を図ることが可能となる。
このようにして、積み付け再計画部２４は、ロボット１１が期待する姿勢でピックできるワークと期待する姿勢でピックできないワークのそれぞれの個数と順序を含めて再計画することで、持ち替えが最小となる積み付けを実現することができる。
このようにして、積み付け再計画部２４は、ロボット１１が期待する姿勢でピックできるワークと期待する姿勢でピックできないワークのそれぞれの個数と順序を含めて再計画することで、持ち替えが最小となる積み付けを実現することができる。
【0051】
以上説明した第１の実施の形態例によると、事前に計画した位置姿勢に積み付けることができない場合において、積み付けの再計画を行い、再計画した結果が制約を満たさない場合は持ち替えて事前の積み付け計画となるように積み付けることで、制約を満たした積み付けが可能となる。
また、再計画した結果が制約を満たす場合は再計画した結果に従って積み付けることで、制約を満たしつつ、持ち替えの回数を最小とする積み付けが可能になる。
また、再計画した結果が制約を満たす場合は再計画した結果に従って積み付けることで、制約を満たしつつ、持ち替えの回数を最小とする積み付けが可能になる。
【0052】
＜第２の実施の形態例＞
次に、本発明の第２の実施の形態例のピッキングロボットシステムおよびピッキングロボット制御方法を、図１５～図１６を参照して説明する。第２の実施の形態例を説明する図１５～図１６において、第１の実施の形態例で説明した図１～図１４に対応する箇所には同一符号を付し、重複説明を省略する。
次に、本発明の第２の実施の形態例のピッキングロボットシステムおよびピッキングロボット制御方法を、図１５～図１６を参照して説明する。第２の実施の形態例を説明する図１５～図１６において、第１の実施の形態例で説明した図１～図１４に対応する箇所には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【0053】
［ピッキングロボットシステムの構成］
図１５は、第２の実施の形態例によるピッキングロボットシステムの構成例を示す図である。
図１５の例では、図１に示す構成に加えて、倉庫制御システム（ＷＣＳ：Warehouse Control System）１７を追加したものである。
そして、倉庫制御システム１７では、事前に出荷容器別オーダーに従った積み付けをピッキングロボットシステム１が実施できるかを判断することにより、ピッキングロボットシステム１における制約を満たした積み付けができないことで、ピッキングロボットシステム１の停止を防ぐことようにした。
図１５は、第２の実施の形態例によるピッキングロボットシステムの構成例を示す図である。
図１５の例では、図１に示す構成に加えて、倉庫制御システム（ＷＣＳ：Warehouse Control System）１７を追加したものである。
そして、倉庫制御システム１７では、事前に出荷容器別オーダーに従った積み付けをピッキングロボットシステム１が実施できるかを判断することにより、ピッキングロボットシステム１における制約を満たした積み付けができないことで、ピッキングロボットシステム１の停止を防ぐことようにした。
【0054】
図１５に示す構成について説明すると、倉庫制御システム１７は、ピッキングロボットシステム１の制御装置２００とデータのやり取りを行う。そして、倉庫制御システム１７は、コンベア１５の制御を行うことで、例えばピック元容器１３をピッキングロボットシステム１側のコンベア１５に搬送するか、作業者のコンベア１５に搬送するかを切り替えることができる。
また、図１５の例では、倉庫制御システム１７の制御で作業員に通知を行う表示装置１８を備える。
また、図１５の例では、倉庫制御システム１７の制御で作業員に通知を行う表示装置１８を備える。
【0055】
［ピッキングロボットシステムの機能ブロック構成］
図１６は、本実施の形態例のピッキングロボットシステム１の制御装置２００の機能ブロック構成を示す図である。制御装置２００は、図２に示す構成に加えて、さらに図１６に示す構成を持つ。
ピッキングロボットシステム１は、事前に出荷容器別オーダーに従った積み付けの可否を判定するために、事前積み付け計画部２１に加えて、積み付け可否問合せ部２７と積み付け可否回答部２８を持つ。
図１６は、本実施の形態例のピッキングロボットシステム１の制御装置２００の機能ブロック構成を示す図である。制御装置２００は、図２に示す構成に加えて、さらに図１６に示す構成を持つ。
ピッキングロボットシステム１は、事前に出荷容器別オーダーに従った積み付けの可否を判定するために、事前積み付け計画部２１に加えて、積み付け可否問合せ部２７と積み付け可否回答部２８を持つ。
【0056】
積み付け可否問合せ部２７は、出荷容器別オーダー２０１とワークサイズ２０２と出荷容器サイズ２０３を送り、その出荷容器別オーダーに従った積み付けが可能かを問い合わせる。
積み付け可否回答部２８は、事前積み付け計画が可能であったか否かを判定し、その可否を示す積み付け可否２０９を積み付け可否問合せ部２７に回答する。
積み付け可否回答部２８は、事前積み付け計画が可能であったか否かを判定し、その可否を示す積み付け可否２０９を積み付け可否問合せ部２７に回答する。
【0057】
そして、倉庫制御システム１７は、出荷容器別オーダーに従った積み付けができると判定された場合は、その出荷容器別オーダーに従って、ピック元容器１３と出荷容器１４を搬送し、ピッキングロボットシステム１が出荷容器別オーダーに従って積み付けを行う。
また、出荷容器別オーダーに従った積み付けができないと判定された場合は、倉庫制御システム１７は、出荷容器別オーダー２０１を更新し、再度ピッキングロボットシステム１に対して積み付け可否を問い合わせる。
また、出荷容器別オーダーに従った積み付けができないと判定された場合は、倉庫制御システム１７は、出荷容器別オーダー２０１を更新し、再度ピッキングロボットシステム１に対して積み付け可否を問い合わせる。
【0058】
また、例えば図１５に示すように、倉庫制御システム１７は、作業員に対して、表示装置１８で出荷容器別オーダーに従った積み付けを手作業で行うように指示する。あるいは、別のロボットシステムがある場合には、倉庫制御システム１７は、そのロボットシステムに対して出荷容器別オーダーに従った積み付けを行うように指示する。
このように構成したことで、制約を満たした積み付け計画ができなかった場合においても、ピッキングロボットシステム１が停止することを防ぐことが可能となる。
このように構成したことで、制約を満たした積み付け計画ができなかった場合においても、ピッキングロボットシステム１が停止することを防ぐことが可能となる。
【0059】
＜変形例＞
なお、ここまで説明した実施の形態例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
なお、ここまで説明した実施の形態例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【0060】
例えば、図２や図１６に示す制御装置の構成図では、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものだけを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
また、制御装置２００は、プログラムの実行でコンピュータ上に各処理部が構成される例としたが、この場合のプログラムは、外部のメモリ、ＩＣカード、ＳＤカード、光ディスク等の記録媒体に置いて、コンピュータに転送してもよい。
また、制御装置２００は、プログラムの実行でコンピュータ上に各処理部が構成される例としたが、この場合のプログラムは、外部のメモリ、ＩＣカード、ＳＤカード、光ディスク等の記録媒体に置いて、コンピュータに転送してもよい。
【符号の説明】
【0061】
１…ピッキングロボットシステム、１１…ロボット、１２…カメラ、１３…ピック元容器、１４…出荷容器、１５…コンベア、１６…台、１７…倉庫制御システム、１８…表示装置、２１…事前積み付け計画部、２２…認識部、２３…再計画判定部、２４…積み付け再計画部、２５…制約判定部、２６…積み付け部、２７…積み付け可否問合せ部、２８…可否回答部、２００…制御装置、２００ａ…ＣＰＵ、２００ｂ…メモリ、２００ｃ…入力部、２００ｄ…インターフェース
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】