特開 2024-42339 物体の積付順序決定プログラム、物体の積付順序決定方法、物体の積付順序決定装置、およびパレタイズロボット

(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】P2024042339

(43)【公開日】2024-03-28

(54)【発明の名称】物体の積付順序決定プログラム、物体の積付順序決定方法、物体の積付順序決定装置、およびパレタイズロボット

(51)【国際特許分類】

   B65G 57/03 20060101AFI20240321BHJP

   B25J 11/00 20060101ALI20240321BHJP

【ＦＩ】

B65G57/03 G

B25J11/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022146993

(22)【出願日】2022-09-15

(71)【出願人】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(71)【出願人】

【識別番号】516065135

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ物流産業システム

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】小熊 祐司

(72)【発明者】

【氏名】松本 拓哉

(72)【発明者】

【氏名】中山 隆幸

(72)【発明者】

【氏名】倉田 優志

【テーマコード（参考）】

3C707

3F029

【Ｆターム（参考）】

3C707AS02

3C707BS10

3C707LV14

3C707NS06

3C707NS19

3F029AA05

3F029CA51

3F029DA02

(57)【要約】

【課題】予め生成された積付位置計画に基づいて、多関節ロボット装置が適正に積付作業を行うことができるように積付順序を決定する物体の積付順序決定装置を提供する。
【解決手段】物体の積付順序決定装置としての積付順序決定部２２は、積付位置計画情報取得部２２１と、アイテム情報取得部２２２と、全体積付順序決定部２２６とを備える。積付位置計画情報取得部２２１は、積付対象の複数の物体に対応する複数のアイテム情報を、積付先の容器に対応する容器情報内の所定位置に割り当てることで、容器内における物体の積付位置を示した積付位置計画情報を取得する。アイテム情報取得部２２２は、積付位置計画情報内のアイテム情報の容器情報内における位置情報を取得する。全体積付順序決定部２２６は、取得した情報に基づいて、積付位置計画情報内のアイテム情報ごとの積付順序を決定することで、物体ごとの容器に対する積付順序を決定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンピュータに、
積付対象の複数の物体に対応する複数のアイテム情報を、積付先の容器に対応する容器情報内の所定位置に割り当てることで、前記容器内における前記物体の積付位置を示した積付位置計画情報を取得する積付位置計画情報取得機能と、
前記積付位置計画情報内のアイテム情報の前記容器情報内における幅方向、奥行方向、および高さ方向の位置情報を取得するアイテム情報取得機能と、
前記アイテム情報取得機能により取得した情報に基づいて、前記積付位置計画情報内のアイテム情報ごとの積付順序を決定することで、前記物体ごとの前記容器に対する積付順序を決定する全体積付順序決定機能と、
を実行させるための物体の積付順序決定プログラム。

【請求項2】

前記積付位置計画情報内のアイテム情報を、水平方向に隣接した同一形状のアイテム情報のまとまりであるレイヤーごとに分類した情報を取得するレイヤー分類情報取得機能と、
前記アイテム情報取得機能で取得した情報に基づいて、前記積付位置計画情報内における前記レイヤーごとの積付順序を決定するレイヤー積付順序決定機能と、
前記アイテム情報取得機能で取得した情報に基づいて、各レイヤー内における、該当するアイテム情報ごとの積付順序を決定するアイテム積付順序決定機能と、
をさらに有し、
前記全体積付順序決定機能では、前記レイヤー積付順序決定機能で決定した前記レイヤーごとの積付順序と、前記アイテム積付順序決定機能で決定した各レイヤー内におけるアイテム情報ごとの積付順序とに基づいて、前記積付位置計画情報内のアイテム情報ごとの積付順序を決定する、
請求項１に記載の物体の積付順序決定プログラム。

【請求項3】

前記レイヤー積付順序決定機能では、前記容器の手前側または奥側を優先して、前記レイヤーごとの積付順序を決定し、
前記アイテム積付順序決定機能では、前記容器の手前側または奥側を優先して、前記アイテム情報ごとの積付順序を決定する
請求項２に記載の物体の積付順序決定プログラム。

【請求項4】

前記レイヤー積付順序決定機能では、所定の高さ未満のレイヤーに対しては前記容器の手前側を優先して積付順序を決定し、所定の高さ以上のレイヤーに対しては前記容器の奥側を優先して積付順序を決定し、
前記アイテム積付順序決定機能では、所定の高さ未満のアイテム情報に対しては前記容器の手前側を優先して積付順序を決定し、所定の高さ以上のアイテム情報に対しては前記容器の奥側を優先して積付順序を決定する
請求項３に記載の物体の積付順序決定プログラム。

【請求項5】

積付対象の複数の物体に対応する複数のアイテム情報を、積付先の容器に対応する容器情報内の所定位置に割り当てることで、前記容器内における前記物体の積付位置を示した積付位置計画情報を取得し、
前記積付位置計画情報内のアイテム情報の前記容器情報内における幅方向、奥行方向、および高さ方向の位置情報を取得し、
取得した積付位置計画情報および前記積付位置計画情報内のアイテム情報の位置情報に基づいて、前記積付位置計画情報内のアイテム情報ごとの積付順序を決定することで、前記物体ごとの前記容器に対する積付順序を決定する、
物体の積付順序決定方法。

【請求項6】

積付対象の複数の物体に対応する複数のアイテム情報を、積付先の容器に対応する容器情報内の所定位置に割り当てることで、前記容器内における前記物体の積付位置を示した積付位置計画情報を取得する積付位置計画情報取得部と、
前記積付位置計画情報内のアイテム情報の前記容器情報内における幅方向、奥行方向、および高さ方向の位置情報を取得するアイテム情報取得部と、
前記アイテム情報取得部により取得した情報に基づいて、前記積付位置計画情報内のアイテム情報ごとの積付順序を決定することで、前記物体ごとの前記容器に対する積付順序を決定する全体積付順序決定部と、
を備える物体の積付順序決定装置。

【請求項7】

請求項６に記載の物体の積付順序決定装置で決定された積付順序に基づいて、該当する物体を前記容器内の前記積付位置計画情報で示される位置に積み付ける動作機構
を備えたパレタイズロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、物体の積付順序決定プログラム、物体の積付順序決定方法、物体の積付順序決定装置、およびパレタイズロボットに関する。

【背景技術】

【0002】

物流システムにおいては、パレット等の容器に複数個の荷物を積み付けて移動させることで、効率良く荷物の搬送を行っている。その際、パレットに対して単一種類の荷物を積み付ける単載を行うとは限らず、複数種類の荷物を積み付ける複載を行う場合もある。単載の場合は、予め好適な荷物の積付パターンを決めておくことで、複数のパレットに対してこの積付パターンで効率良く積付作業を行うことができる。しかし混載の場合は、荷物の種類や数によって好適な積付パターンが異なるため、パレットごとに荷物の積付位置計画を行う必要がある。

【0003】

混載の積み付け作業は、主に作業員が荷物の種類や数を認識して試行錯誤することで行っているため、(1) 積付位置計画の優劣や作業時間が作業者によって異なる、(2) 試行錯誤を伴う作業を行うことで荷物が劣化したり破損したりする恐れがある、(3) 作業者が重量物を把持して中腰で作業することにより、作業者の身体への負荷が大きい、などの問題点がある。

【0004】

上記の問題点(1)、(2)の一部を解決する技術として、パレットに対する荷物の積付位置計画を自動生成する技術が開示されている。この技術では、積み付け対象の荷物の種類に基づいて、パレットに複数種類の荷物を混載するための各荷物の積付位置を算出する。この技術を用いることで、パレットに複数種類の荷物を混載する場合に、効率良く積み付け作業を行うことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第６０１２９４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記の問題点(3)を解決するための技術的手段として、ロボット装置を用いて自動で積付作業を行うことが考えられる。積付作業に用いるロボット装置の典型的なものとして、多関節ロボット装置がある。多関節ロボット装置は、台座上に複数の関節部分を有するアーム部が設置されて構成されている。

【0007】

このような構成の多関節ロボット装置は、(i) 最下部の台座が固定された状態で使用されるため、積付作業中にアーム部分と既に積み付けられた荷物との間で干渉が生じやすい、(ii) アーム部の可動範囲が限定されている、等の特性により動作上の制約が大きい。

【0008】

そのため、予め生成された積付位置計画に基づいて多関節ロボット装置が積付作業を行う場合、積付順序によっては、積み付けが不可能な荷物が生じることがあるという問題があった。自動生成される積付位置計画は、積載率を向上させるために高い密度で荷物が積載されるように生成されるため、このような問題が生じる可能性が高くなる。

【0009】

本開示は上記事情に鑑みてなされたものであり、予め生成された積付位置計画に基づいて、多関節ロボット装置が適正に積付作業を行うことができるように積付順序を決定する、物体の積付順序決定プログラム、物体の積付順序決定方法、物体の積付順序決定装置、およびパレタイズロボットの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本開示に係る物体の積付順序決定プログラムは、コンピュータに、積付対象の複数の物体に対応する複数のアイテム情報を、積付先の容器に対応する容器情報内の所定位置に割り当てることで、前記容器内における前記物体の積付位置を示した積付位置計画情報を取得する積付位置計画情報取得機能と、前記積付位置計画情報内のアイテム情報の前記容器情報内における幅方向、奥行方向、および高さ方向の位置情報を取得するアイテム情報取得機能と、前記アイテム情報取得機能により取得した情報に基づいて、前記積付位置計画情報内のアイテム情報ごとの積付順序を決定することで、前記物体ごとの前記容器に対する積付順序を決定する全体積付順序決定機能と、を実行させる。

【0011】

前記物体の積付順序決定プログラムは、前記積付位置計画情報内のアイテム情報を、水平方向に隣接した同一形状のアイテム情報のまとまりであるレイヤーごとに分類した情報を取得するレイヤー分類情報取得機能と、前記アイテム情報取得機能で取得した情報に基づいて、前記積付位置計画情報内における前記レイヤーごとの積付順序を決定するレイヤー積付順序決定機能と、前記アイテム情報取得機能で取得した情報に基づいて、各レイヤー内における、該当するアイテム情報ごとの積付順序を決定するアイテム積付順序決定機能とをさらに有し、前記全体積付順序決定機能では、前記レイヤー積付順序決定機能で決定した前記レイヤーごとの積付順序と、前記アイテム積付順序決定機能で決定した各レイヤー内におけるアイテム情報ごとの積付順序とに基づいて、前記積付位置計画情報内のアイテム情報ごとの積付順序を決定してもよい。

【0012】

前記レイヤー積付順序決定機能では、前記容器の手前側または奥側を優先して、前記レイヤーごとの積付順序を決定し、前記アイテム積付順序決定機能では、前記容器の手前側または奥側を優先して、前記アイテム情報ごとの積付順序を決定してもよい。

【0013】

前記レイヤー積付順序決定機能では、所定の高さ未満のレイヤーに対しては前記容器の手前側を優先して積付順序を決定し、所定の高さ以上のレイヤーに対しては前記容器の奥側を優先して積付順序を決定し、前記アイテム積付順序決定機能では、所定の高さ未満のアイテム情報に対しては前記容器の手前側を優先して積付順序を決定し、所定の高さ以上のアイテム情報に対しては前記容器の奥側を優先して積付順序を決定してもよい。

【0014】

また本開示に係る物体の積付順序決定方法は、積付対象の複数の物体に対応する複数のアイテム情報を、積付先の容器に対応する容器情報内の所定位置に割り当てることで、前記容器内における前記物体の積付位置を示した積付位置計画情報を取得し、前記積付位置計画情報内のアイテム情報の前記容器情報内における幅方向、奥行方向、および高さ方向の位置情報を取得し、取得した積付位置計画情報および前記積付位置計画情報内のアイテム情報の位置情報に基づいて、前記積付位置計画情報内のアイテム情報ごとの積付順序を決定することで、前記物体ごとの前記容器に対する積付順序を決定する。

【0015】

また本開示に係る物体の積付順序決定装置は、積付対象の複数の物体に対応する複数のアイテム情報を、積付先の容器に対応する容器情報内の所定位置に割り当てることで、前記容器内における前記物体の積付位置を示した積付位置計画情報を取得する積付位置計画情報取得部と、前記積付位置計画情報内のアイテム情報の前記容器情報内における幅方向、奥行方向、および高さ方向の位置情報を取得するアイテム情報取得部と、前記アイテム情報取得部により取得した情報に基づいて、前記積付位置計画情報内のアイテム情報ごとの積付順序を決定することで、前記物体ごとの前記容器に対する積付順序を決定する全体積付順序決定部と、を備える。

【0016】

また本開示に係るパレタイズロボットは、上記の物体の積付順序決定装置で決定された積付順序に基づいて、該当する物体を前記容器内の前記積付位置計画情報で示される位置に積み付ける動作機構を備える。

【発明の効果】

【0017】

本開示の物体の積付順序決定プログラム、物体の積付順序決定方法、物体の積付順序決定装置、およびパレタイズロボットによれば、予め生成された積付位置計画に基づいて、多関節ロボット装置が適正に積付作業を行うことができるように積付順序を決定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】一実施形態に係る積付位置計画装置の構成を示すブロック図である。

【図2】一実施形態に係る積付位置計画装置の積付順序決定部が実行する積付順序決定処理の流れを示すフローチャートである。

【図3】（ａ）、（ｂ）は、一実施形態に係る積付位置計画装置のレイヤー分類部が生成したレイヤーの一例である。

【図4】一実施形態に係る積付位置計画装置が積付順序決定処理対象とする積付位置計画情報の一例である。

【図5】ロボット装置が、手前側に高さの高い荷物を先に積み付けた後、その奥側に新規に荷物を積み付けようとするときの状態を示す説明図である。

【図6】（ａ）は、ロボット装置が、低い位置で荷物を手前側から奥方向に寄せる操作を行おうとするときの状態を示す説明図であり、（ｂ）は、ロボット装置が、高い位置で荷物を奥側から手前方向に寄せる操作を行おうとするときの状態を示す説明図である。

【図7】（ａ）、（ｂ）は、一実施形態に係る積付位置計画装置が決定する積付順序の一例を示す図である。

【図8】一実施形態に係る積付位置計画装置が積付順序決定処理対象とする積付位置計画情報の一例である。

【図9】一実施形態に係る積付位置計画装置が生成した積付位置計画情報内の基点Pを示す図である。

【図10】一実施形態に係る積付位置計画装置のレイヤー積付順序決定部が実行するレイヤーごとの積付順序の決定処理の流れを示すフローチャートである。

【図11】（ａ）は、一実施形態に係る積付位置計画装置のレイヤー積付順序決定部が決定する、座標基準点が基準値z_change未満のレイヤー群の積付順序に関する説明図であり、（ｂ）は、一実施形態に係る積付位置計画装置のレイヤー積付順序決定部が決定する、座標基準点が基準値z_change以上のレイヤー群の積付順序に関する説明図である。

【図12】一実施形態に係る積付位置計画装置のアイテム積付順序決定部が実行するレイヤーごとの積付順序の決定処理の流れを示すフローチャートである。

【図13】一実施形態に係る積付位置計画装置の全体積付順序決定部が決定する、積付位置計画情報全体のアイテム情報ごとの積付順序に関する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下の実施形態では、複数の段ボール箱等の直方体の荷物をパレット等の容器に積み付けて搬送する際の荷物の積付位置情報を生成する積付位置情報生成装置について説明する。本実施形態において、段ボール箱等の荷物が積付位置決定処理対象の物体であり、パレットが積付先の容器である。

【0020】

〈一実施形態による積付位置計画装置の構成〉
一実施形態による積付位置計画装置の構成について、図１を参照して説明する。本実施形態による積付位置計画装置１は、入力部１０と、ＣＰＵ２０と、出力部３０とを備える。

【0021】

入力部１０は、例えば利用者が操作するマウス、キーボード、または、物流システム全体を統括する上位システムとの通信を行う通信手段で構成される。入力部１０は、荷物の積付位置の計画情報を生成するための条件として、積付対象の複数の荷物に関する情報と、積付先のパレットに関する情報を、利用者の操作情報または上位システムから送信される情報に基づいて入力する。具体的には、入力部１０は、積付対象の荷物に関する情報および積付先のパレットの情報として、それぞれ種別ごとの数量および形状の情報を入力する。

【0022】

ＣＰＵ２０は、予め搭載されたプログラムを実行することで動作し、積付位置計画情報生成部２１と、積付順序決定部２２とを有する。積付位置計画情報生成部２１は、入力部１０から入力された情報に基づいて、パレット内における荷物の積付位置を示した積付位置計画情報を生成する。具体的には積付位置計画情報生成部２１は、積付対象の物体に対応するアイテム情報を、積付先のパレットに対応するパレット情報内の所定位置に割り当てることで、積付位置計画情報を生成する。

【0023】

積付順序決定部２２は、積付位置計画情報生成部２１で生成された積付位置計画情報に基づいて、積付対象の荷物に対応するアイテム情報ごとの積付順序を決定する。積付順序決定部２２が決定するアイテム情報ごとの積付順序は、多関節のアーム部を有するパレタイズロボット装置による積付作業に適した順序である。

【0024】

積付順序決定部２２は、積付位置計画情報取得部２２１と、アイテム情報取得部２２２と、レイヤー分類情報取得部としてのレイヤー分類部２２３と、レイヤー積付順序決定部２２４と、アイテム積付順序決定部２２５と、物体積付順序決定部としての全体積付順序決定部２２６とを有する。

【0025】

積付位置計画情報取得部２２１は、積付位置計画情報生成部２１で生成された積付位置計画情報を取得する。アイテム情報取得部２２２は、積付位置計画情報取得部２２１が取得した積付位置計画情報内の各アイテム情報に関し、パレット情報内における位置情報および形状情報を取得する。レイヤー分類部２２３は、アイテム情報取得部２２２が取得した情報に基づいて、積付位置計画情報内のアイテム情報を、水平方向に隣接した同一形状のアイテム情報のまとまりであるレイヤーごとに分類する。

【0026】

レイヤー積付順序決定部２２４は、積付位置計画情報内におけるレイヤーごとの積付順序、つまり各レイヤーに対応する荷物の塊である荷物ブロックごとのパレットへの積付順序を決定する。アイテム積付順序決定部２２５は、各レイヤー内におけるアイテム情報ごとの積付順序を決定する。

【0027】

全体積付順序決定部２２６は、レイヤー積付順序決定部２２４で決定したレイヤーごとの積付順序と、アイテム積付順序決定部２２５で決定した各レイヤー内におけるアイテム情報ごとの積付順序とを取得する。全体積付順序決定部２２６は、取得した情報に基づいて、積付位置計画情報内のアイテム情報ごとの積付順序を決定することで、荷物ごとのパレットに対する積付順序を決定する。

【0028】

出力部３０は、積付位置計画情報生成部２１が生成した積付位置計画情報、および積付順序決定部２２が決定したアイテム情報ごとの積付順序の情報を出力する。出力部３０は、これらの情報を、例えばプリンタによる印字、表示画面への表示、AR（Augmented Reality）ディスプレイへの表示、上位システムへのデータ送信等により、出力する。

【0029】

〈一実施形態による積付位置計画装置の動作〉
次に、本実施形態による積付位置計画装置１の動作について説明する。まず、利用者が入力部１０から積付対象の荷物に関する情報および積付先のパレットの情報を入力し、積付位置計画情報の生成を指示する操作を行うと、積付位置計画情報生成部２１が積付位置計画情報の生成を開始する。

【0030】

積付位置計画情報生成部２１は、入力された情報に基づいて、積付対象の複数の荷物に対応するアイテム情報をパレット情報内の所定位置に割り当てることで、パレット情報内における荷物の積付位置を決定する。そして積付位置計画情報生成部２１は、決定した各荷物の積み付け位置を示した積付位置計画情報を生成する。

【0031】

積付位置計画情報生成部２１が積付位置計画情報を生成すると、積付順序決定部２２が、生成された積付位置計画情報内のアイテム情報ごとの積付順序を決定する。

【0032】

図２は、積付順序決定部２２が実行する積付順序決定処理の流れを示すフローチャートである。まず、積付位置計画情報取得部２２１が、積付位置計画情報生成部２１で生成された積付位置計画情報を取得する（Ｓ１）。

【0033】

次に、アイテム情報取得部２２２が、積付位置計画情報取得部２２１が取得した積付位置計画情報内の各アイテム情報に関し、パレット情報内における位置情報および形状情報を取得する。各アイテム情報の形状情報には、幅、奥行き、および高さの情報が含まれる。

【0034】

次に、レイヤー分類部２２３が、アイテム情報取得部２２２が取得した情報に基づいて、積付位置計画情報内のアイテム情報を、水平方向に隣接した同一形状のアイテム情報のまとまりごとのレイヤーL1、L2、L3・・・に分類する（Ｓ３）。本実施形態においてレイヤーは、単一のアイテム情報で構成される場合も含む。

【0035】

図３（ａ）および（ｂ）は、レイヤー分類部２２３が生成したレイヤーの一例である。図３（ａ）は、同一形状のアイテム情報が同一方向に隣接して並んで構成された棒状パターンのレイヤーLaである。図３（ｂ）は、同一形状のアイテム情報が平面上で互いに直交する姿勢関係になるように環状に組み合わさって構成されたピンホールパターンのレイヤーLbである。

【0036】

レイヤー分類部２２３は、図３（ｃ）のように、同一形状のアイテム情報が垂直方向に積み重なっているアイテム情報のまとまりはレイヤーとして認識しない。レイヤー分類部２２３は、これらのアイテム情報を、それぞれ独立したレイヤーLc、Ld、およびLeとして認識する。

【0037】

次に、レイヤー積付順序決定部２２４が、積付位置計画情報内のレイヤーL1、L2、L3・・・ごとの積付順序、つまり各レイヤーに対応する荷物の塊である荷物ブロックごとのパレットへの積付順序を決定する（Ｓ４）。また、アイテム積付順序決定部２２５が、各レイヤーL1、L2、L3・・・内におけるアイテム情報ごとの積付順序、つまり各アイテム情報に対応する荷物ごとのパレットへの積付順序を決定する（Ｓ５）。レイヤー積付順序決定部２２４およびアイテム積付順序決定部２２５が積付順序を決定するにあたり、考慮されるべき荷物の積み付けに関する制約として、以下の(1)～(5)がある。

【0038】

制約(1) 積み付ける荷物はすべて、底面がパレットあるいは他の荷物の上面で支えられる。これに基づき、新規に積付順序を決定する荷物の底面を支える物体が他の荷物の上面である場合、支えとなる他の荷物を先に積み付けた後、その上の荷物を積み付けるように積付順序を決定する。例えば、図４のように荷物C1の上に荷物C2およびC3が積載される積付位置計画情報に関する積付順序を決定する際には、まず荷物C1を積み付けてから、荷物C2およびC3を積み付けるように、積付順序を決定する。ここで、荷物C2、C3に関する積付順序は、この制約(a)においては任意である。

【0039】

制約(2) ロボット装置が積付作業を行う際に、ロボット装置と既に積付済みの荷物とで干渉が生じないように積付順序を決定する。例えば、図５に示すように、ロボット装置Dから見て手前側に高さの高い荷物C4を先に積み付けた後、その奥側の点線位置に新規に荷物C5を積み付けようとすると、ロボット装置Dのアーム部Eと既に積付済みの荷物C4とでの干渉が生じる。これを回避するには、奥側の荷物C5を先に積み付ける手順とするか、あるいは手前側の荷物の積み付けの高さに制約を設けて積付順序を決定する。

【0040】

制約(3) ロボット装置が積付作業を行う際に、ロボット装置のアーム部の可動範囲内で積み付け可能になるように積付順序を決定する。例えば、ロボット装置Dによってはアーム部Eの可動範囲の関係から、(i)低い位置で荷物を手前側から奥方向に寄せる操作（図６（ａ）参照）、および(ii)高い位置で荷物を奥側から手前方向に寄せる操作（図６（ｂ）参照）ができない場合がある。このような操作を回避するために、低い位置では荷物を奥側から手前方向に寄せる操作を想定し、高い位置では荷物を手前側から奥方向に寄せる操作を想定して、積付順序を決定する。

【0041】

制約(4) 制約(1)～(3)に反さず、且つ新規に積付順序を決定する荷物の積み付け位置がなるべく狭い空間にならないように、積付順序を決定する。具体的には、新規に積付順序を決定する荷物の積み付け位置が、既に積み付けられた他の隣接する２つ以上の荷物に挟まれた位置または既に積み付けられた隣接する荷物とパレットの壁面とに挟まれた位置にならないように積付順序を決定する。例えば、図７（ａ）に示すように、荷物C6、C7、C8の順に隣接する積付位置計画情報に関し、荷物C6とC8を先に積み付け、そのあとに荷物C7を積み付ける手順とすると、荷物C7をC6とC8との間の狭隘部に割り込ませることになる。

【0042】

この場合、制御精度や荷物寸法の精度によっては荷物C7が荷物C6またはC8と干渉し、荷崩れが発生してしまう。これに対して、図７（ｂ）のように荷物C6→C7→C8とするか、あるいは荷物C7→C6→C8、とする積付手順とすれば、どの荷物を積み付ける際にも余裕をもって位置合わせが可能となり、また荷崩れのリスクも抑えることができる。

【0043】

制約(5) 制約(1)～(3)に反さず、且つ同じ種類の荷物をなるべく連続して積み付けるように、積付順序を決定する。このように決定することにより、倉庫からの荷物の出庫作業が効率的かつ簡便になる。例えば、図８に示すように、同じ種類の荷物C9、C10と、荷物C9、C10とは異なる同じ種類の荷物C11、C12とが幅方向に隣接した積付位置計画の場合について説明する。この場合、パレットの奥側に荷物C9とC11が並び、パレットの手前側にC10とC12が並んでいるため、荷物C9→C11→C10→C12の順に積み付ける積付順序も考えられる。しかし、荷物C9と荷物C11とは種類が異なり、荷物C10と荷物C12とは種類が異なるため、荷物の種類を考慮して荷物C9→C10→C11→C12の順にした方が好適である。

【0044】

レイヤー積付順序決定部２２４は、上述した制約(1)～(5)を考慮して、各レイヤーL1、L2、L3・・・の積付順序を決定する。以下に、レイヤー積付順序決定部２２４が、上述した制約(3)を考慮して各レイヤーL1、L2、L3・・・の積付順序を決定する際の処理について説明する。

【0045】

ここで、レイヤーL1、L2、L3・・・それぞれが有する角のうち、積付位置計画情報内の所定の基点に最も近い角を、該当するレイヤーの座標基準点とする。本実施形態においては、図９に示すように、積付対象とするパレット情報Fの左奥の点を基点Pとし、この基点Pに基づいて各レイヤーL1、L2、L3・・・の座標基準点LP1、LP2、LP3・・・を定める。

【0046】

図１０は、レイヤー積付順序決定部２２４が実行するレイヤーごとの積付順序の決定処理の流れを示すフローチャートである。レイヤー積付順序決定部２２４は、まず各レイヤーL1、L2、L3・・・それぞれに関し、該当する座標基準点LP1、LP2、LP3・・・の高さ方向の位置と、予め設定された基準値z_changeとを比較する。基準値z_changeは、積付作業を行うロボット装置の仕様や設置条件にも依存するが、例えば1000mmが設定される。

【0047】

そしてレイヤー積付順序決定部２２４は、レイヤーL1、L2、L3・・・を、座標基準点が基準値z_change未満のレイヤー群と、基準値z_change以上のレイヤー群とに分類する（Ｓ４１）。

【0048】

レイヤー積付順序決定部２２４は、座標基準点が基準値z_change未満のレイヤーそれぞれに関し、下記式（１）に基づいて基準座標点の指標f₁を算出する。

【数1】

【0049】

またレイヤー積付順序決定部２２４は、座標基準点が基準値z_change以上のレイヤーそれぞれに関し、下記式（２）に基づいて基準座標点の指標f₂を算出する（Ｓ４２）。

【数2】

【0050】

式（１）および（２）において、w_high、w_middle、w_lowはいずれも正の値をとる重みであり、w_high ＞ w_middle ＞ w_lowとする。これらの値は例えば、w_high＝10⁸、w_middle＝10⁴、w_low＝1.0である。つまり、基準座標点の高さ方向の位置、奥行方向位置、幅方向位置の順に高い優先度で、指標f₁およびf₂が算出される。

【0051】

指標f₁は、該当するレイヤーの座標基準点の高さが低く、さらにその中でも手前の左に近い程、小さい値で算出される。また、指標f₂は、該当するレイヤーの座標基準点の高さが低く、さらにその中でも奥の左に近い程、小さい値で算出される。

【0052】

次にレイヤー積付順序決定部２２４は、座標基準点が基準値z_change未満のレイヤー群に関し、座標基準点の指標f₁の値が小さい順に積付順序を決定する。図１１（ａ）に示すように、座標基準点が基準値z_change未満の６個のレイヤーL1～L6が配置された積付位置計画に関し、レイヤー積付順序決定部２２４が積付順序を決定する場合について説明する。

【0053】

図１１（ａ）中において、最も座標基準点の指標f₁値が小さい左手前のレイヤーL3が積付順序の１番となる。また、図１１（ａ）中において、レイヤーL3内の指標f₁値が最も小さい位置である手前の左の角を基点H3とし、各レイヤーL1～L6に関する［座標基準点の幅方向位置－座標基準点の奥行方向位置］の値と同一となる位置を結んだ等高線を、点線で示す。

【0054】

このレイヤーL1～L6間では、基点H3から等高線が矢印G1の方向に離れるに従って、順次重なるレイヤーの順番が、積付順序になる。これにより、レイヤー積付順序決定部２２４は、レイヤーL1～L6の積付順序「L3→L2→L6→L1→L5→L4」を決定する。

【0055】

またレイヤー積付順序決定部２２４は、座標基準点が基準値z_change以上のレイヤー群に関し、座標基準点の指標f₂の値が小さい順に積付順序を決定する（Ｓ４３）。図１１（ｂ）に示すように、座標基準点が基準値z_change以上の６個のレイヤーL7～L12が配置された積付位置計画に関し、レイヤー積付順序決定部２２４が積付順序を決定する場合について説明する。

【0056】

図１１（ｂ）中において、最も座標基準点の指標f₂値が小さい左奥のレイヤーL7が積付順序の１番となる。また、図１１（ｂ）中において、レイヤーL7内の指標f₂値が最も小さい位置である奥の左の角を基点H1とし、各レイヤーL7～L12に関する（座標基準点の幅方向位置＋座標基準点の奥行方向位置）の値と同一となる位置を結んだ等高線を、点線で示す。

【0057】

このレイヤーL7～L12間では、基点H1から等高線が矢印G2の方向に離れるに従って、順次重なるレイヤーの順番が、積付順序になる。これにより、レイヤー積付順序決定部２２４は、レイヤーL7～L12の積付順序「L7→L8→L10→L9→L11→L12」を決定する。

【0058】

次にレイヤー積付順序決定部２２４は、座標基準点が基準値z_change未満のレイヤー群の後に、座標基準点が基準値z_change以上のレイヤー群を並べることで、該当する積付位置計画情報の積付順序を決定する（Ｓ４４）。つまり、当該積付位置計画情報全体について、レイヤーごとの積付順序「L3→L2→L6→L1→L5→L4→L7→L8→L10→L9→L11→L12」を決定する。

【0059】

一方、アイテム積付順序決定部２２５は、上述した制約(1)～(5)を考慮して、レイヤーごとに、該当するアイテム情報の積付順序を決定する。以下に、アイテム積付順序決定部２２５が、上述した制約(3)を考慮して、所定のレイヤー、例えばレイヤーL1のアイテム情報K1-1、K1-2、K1-3・・・の積付順序を決定する際の処理について説明する。

【0060】

ここで、アイテム情報K1-1、K1-2、K1-3・・・それぞれが有する角のうち、積付位置計画情報内のパレット情報Fの左奥の基点Pに最も近い角を、該当するアイテム情報の座標基準点とする。

【0061】

図１２は、アイテム積付順序決定部２２５が実行する積付順序の決定処理の流れを示すフローチャートである。アイテム積付順序決定部２２５は、処理対象のレイヤーL1について、座標基準点LP1が基準値z_change未満のレイヤーであるか否かを判定する（Ｓ５１）。

【0062】

ここで、レイヤーL1の座標基準点LP1が基準値z_change未満であると判定した場合には（Ｓ５１の「YES」）、アイテム積付順序決定部２２５は該当するアイテム情報に関し、下記式（３）に基づいて基準座標点の指標f₃を算出する（Ｓ５２）。

【数3】

【0063】

同一レイヤー内ではすべてのアイテム情報の高さ方向位置は同じであるため、指標f₃に関しては高さ方向位置を考慮する必要はない。

【0064】

次にアイテム積付順序決定部２２５は、レイヤーL1内のアイテム情報に関し、レイヤーの積付順序を決定する場合と同様に、座標基準点の指標f₃の値が小さい順に積付順序を決定する（Ｓ５３）。

【0065】

またアイテム積付順序決定部２２５は、ステップＳ５１において処理対象のレイヤーL1の座標基準点LP1が基準値z_change以上であると判定した場合には（Ｓ５１の「NO」）、ステップＳ５４に移行する。ステップＳ５４では、アイテム積付順序決定部２２５は、該当するアイテム情報それぞれに関し、下記式（４）に基づいて基準座標点の指標f₄を算出する（Ｓ５４）。

【数4】

【0066】

ここでも、同一レイヤー内ではすべてのアイテム情報の高さ方向位置は同じであるため、指標f₄に関しては高さ方向位置を考慮する必要はない。

【0067】

次にアイテム積付順序決定部２２５は、レイヤーL1内のアイテム情報に関し、レイヤーの積付順序を決定する場合と同様に、座標基準点の指標f₄の値が小さい順に積付順序を決定する（Ｓ５５）。

【0068】

アイテム積付順序決定部２２５は、積付位置計画情報内のすべてのレイヤーに関してステップＳ５１～Ｓ５５の処理を実行し、それぞれ該当するアイテム情報ごとの積付順序を決定する。

【0069】

図２のフローチャートに戻り、全体積付順序決定部２２６は、レイヤー積付順序決定部２２４で決定したレイヤーごとの積付順序と、アイテム積付順序決定部２２５で決定した各レイヤー内におけるアイテム情報ごとの積付順序とを取得する。そして、全体積付順序決定部２２６は、取得した情報に基づいて積付位置計画情報全体におけるアイテム情報ごとの積付順序を、該当する荷物ごとの積付順序として決定する（Ｓ６）。

【0070】

具体的には、全体積付順序決定部２２６は、(1)レイヤーごとの積付順序、(2)各レイヤー内におけるアイテム情報ごとの積付順序、の優先順で、各アイテム情報の積付順序を決定する。このように積付順序を決定することにより、同一レイヤー内に属する荷物はすべて連続して積み付けられることになる。

【0071】

例えば、図１３に示すように生成された積付位置計画情報内の４個のレイヤーL1、L2、L3、およびL4に関し、レイヤー積付順序決定部２２４がレイヤーL1→L2→L3→L4の積付順序を決定したものとする。また、アイテム積付順序決定部２２５が、レイヤーL1に関し、アイテム情報K1-1→K1-2の順、レイヤーL3に関し、アイテム情報K3-1、K3-2の順、レイヤーL4に関し、アイテム情報K4-1→K4-2の順に、積付順序を決定したものとする。

【0072】

この場合、全体積付順序決定部２２６は、積付位置計画情報全体におけるアイテム情報ごとの積付順序を、アイテム情報K1-1→K1-2→K2-1→K3-1、K3-2→K4-1→K4-2として決定する。

【0073】

このように積付順序の決定処理を行うことで、ロボット装置の特性を考慮して、低い位置では荷物を奥側から手前方向に寄せる操作を想定し、高い位置では荷物を手前側から奥方向に寄せる操作を想定して、積付順序を決定することができる。

【0074】

全体積付順序決定部２２６で決定された積付位置計画情報全体におけるアイテム情報ごとの積付順序の情報は、出力部３０から出力される。また、積付位置計画情報生成部２１で生成された積付位置計画情報、レイヤー積付順序決定部２２４で決定された積付順序の情報、アイテム積付順序決定部２２５で決定された積付順序の情報等を、出力部３０から出力してもよい。

【0075】

パレタイズロボット装置は、出力部３０から出力された、積付位置計画情報全体におけるアイテム情報ごとの積付順序の情報を取得し、取得した情報で示される積付順序に基づいて、該当する荷物をパレット内の所定位置に積み付ける作業を行う。

【0076】

以上の実施形態によれば、予め生成された積付位置計画に基づいて、多関節のアーム部を有するパレタイズロボット装置が適正に積付作業を行うことができるように積付順序を決定することができる。

【0077】

上述した実施形態においては、積付順序決定部２２は、座標基準点が所定値未満のレイヤーに関してはパレットの左手前から、座標基準点が所定値以上のレイヤーに関してはパレットの左奥から、積み付けを開始する積付順序を生成する場合について説明した。しかし、これには限定されず、座標基準点が所定値未満のレイヤーに関してはパレットの右手前から、座標基準点が所定値以上のレイヤーに関してはパレットの右奥から、積み付けを開始する積付順序を生成してもよい。

【0078】

また、上述した実施形態においては、１つのパレットに対する積付位置計画情報の積付順序を決定する場合について説明したが、複数のパレット対する積付位置計画情報の積付順序を決定してもよい。この場合、パレットごとに、該当する積付位置計画情報に対して上述したように積付順序を決定すればよい。

【0079】

また、上述した実施形態においては、各レイヤーに関し、パレット情報の左奥の基点に最も近い角を該当するレイヤーの座標基準点とした場合について説明した。しかしこれには限定されず、各レイヤーの幾何学的な中心点または重心点を該当するレイヤーの座標基準点としてもよい。また、上述した実施形態においては、各アイテム情報に関し、パレット情報の左奥の基点に最も近い角を該当するアイテム情報の座標基準点とする場合について説明した。しかし、これには限定されず、各アイテム情報の幾何学的な中心点または重心点を該当するレイヤーの座標基準点としてもよい。

【0080】

また、レイヤー積付順序決定部２２４が算出する、座標基準点が基準値z_change未満のレイヤーそれぞれに関する基準座標点の指標は、上述した式（１）の指標f₁には限定されない。同様に、レイヤー積付順序決定部２２４が算出する、座標基準点が基準値z_change以上のレイヤーそれぞれに関する基準座標点の指標は、上述した式（２）の指標f₂には限定されない。同様に、座標基準点が基準値z_change未満のアイテム情報それぞれに関する基準座標点の指標は、上述した式（３）の指標f₃には限定されない。同様に、レイヤー積付順序決定部２２４が算出する、座標基準点が基準値z_change以上のアイテム情報それぞれに関する基準座標点の指標は、上述した式（４）の指標f₄には限定されない。

【0081】

例えば、レイヤー積付順序決定部２２４は、指標f₂に替えて、下記式（５）に示す指標f’₂を算出してもよい。

【数5】

【0082】

上記のf’₂を採用すると、パレットの左奥から扇状にレイヤーを積み付けていくように積付順序が決定される。このように決定される積付順序は、手順としては若干煩雑になるものの、ロボット装置が積付動作可能な範囲を広くとることが可能になる。

【0083】

またレイヤー積付順序決定部２２４は、指標f₄に替えて、下記式（６）に示す指標f’₄を算出してもよい。

【数6】

【0084】

上記のf’₄を採用した場合も同様に、パレットの左奥から扇状にアイテム情報を積み付けていくように積付順序が決定され、ロボット装置が積付動作可能な範囲を広くとることが可能になる。

【0085】

上述した実施形態では、容器に積み付ける物体が段ボール箱の場合について説明したが、これには限定されず、個別製品の収納箱、建築資材、米袋やセメント袋等の袋類など、直方体として近似可能な物体であれば用いることができる。

【0086】

また、上述した実施形態では、積付先の容器がパレットの場合について説明したが、これには限定されず、かご車、折り畳みコンテナ、トラック、建設資材置き場などであってもよい。

【0087】

上述した積付位置計画装置の機能構成をプログラム化してコンピュータに組み込むことにより、当該コンピュータを積付位置計画装置として機能させる積付位置計画プログラムを構築することも可能である。

【0088】

いくつかの実施形態を説明したが、上記開示内容に基づいて実施形態の修正または変形をすることが可能である。上記実施形態のすべての構成要素、及び請求の範囲に記載されたすべての特徴は、それらが互いに矛盾しない限り、個々に抜き出して組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0089】

１ 積付位置計画装置
１０ 入力部
２１ 積付位置計画情報生成部
２２ 積付順序決定部
３０ 出力部
２２１ 積付位置計画情報取得部
２２２ アイテム情報取得部
２２３ レイヤー分類部
２２４ レイヤー積付順序決定部
２２５ アイテム積付順序決定部
２２６ 全体積付順序決定部

【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】