特許 7592158 ピッキングシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-21

(45)【発行日】2024-11-29

(54)【発明の名称】ピッキングシステム

(51)【国際特許分類】

   B25J 13/08 20060101AFI20241122BHJP

【ＦＩ】

B25J13/08 A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2023518645

(86)(22)【出願日】2022-03-31

(86)【国際出願番号】 JP2022016572

(87)【国際公開番号】W WO2022234752

(87)【国際公開日】2022-11-10

【審査請求日】2023-05-25

(31)【優先権主張番号】P 2021078318

(32)【優先日】2021-05-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002941

【氏名又は名称】弁理士法人ぱるも特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】河合 雅也

(72)【発明者】

【氏名】前田 健浩

【審査官】稲垣 浩司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－３４５２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１５０６７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－４４２７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １／００ － ２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ばら積みされたワークを撮像する撮像部を有し、前記撮像部から取得した撮像データからそれぞれのワークの姿勢を算出し、ピッキング対象のワークを選定して前記ワークに対して設定された第一領域と第二領域と第三領域のうち、前記第一領域における把持位置と角度の決定を行うワーク姿勢算出部、
前記選定したワークの前記第二領域を把持して取り出すロボット、
チャックと、前記チャックを回転させる回転部を有し、前記チャックが掴んだ部材の姿勢を変更する姿勢変更装置、および
前記ロボットが把持したワークの前記第三領域を前記チャックに掴ませることで前記ロボットが把持したワークを前記姿勢変更装置に持ち替えさせ、前記チャックが掴んだワークを回転させてから前記決定された把持位置と角度に一致するように前記ロボットに前記第一領域を把持させる制御部
を備えたことを特徴とするピッキングシステム。

【請求項2】

前記ワーク姿勢算出部には、前記ワークの形状に関する３次元モデル情報があらかじめ入力されていることを特徴とする請求項１に記載のピッキングシステム。

【請求項3】

前記回転部の回転軸が、水平であることを特徴とする請求項１または２に記載のピッキングシステム。

【請求項4】

前記回転部の回転軸の傾きが、可変であることを特徴とする請求項１または２に記載のピッキングシステム。

【請求項5】

前記チャックに掴まれたワークを撮像する第二撮像部を有し、
前記ワーク姿勢算出部は、前記第二撮像部から取得した撮像データに基づき、前記回転させたワークの姿勢を再算出することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のピッキングシステム。

【請求項6】

前記姿勢変更装置は、前記チャックとして、ロボットアームに接続されて位置と角度の制御が自在のロボットハンドを有し、前記ロボットが取り出したワークを受け取り、受け取ったワークの姿勢を変更させる姿勢変更用ロボットであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のピッキングシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、ピッキングシステムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、多様化する市場のニーズに合わせ、変種変量生産に対応できる部品供給システムが求められている。そのひとつとしてパレット内、あるいはコンベア上にばら積みされたワークをビジョンセンサで位置を計測して、ロボットでワークを精度よくピッキングするピッキングシステムの開発が進められている。

【0003】

例えば、ワークのばら積み部上部と、ロボットの先端に取り付けられたビジョンセンサを用いて、ばら積みされたワークの姿勢と向きを検出し、取り出し可能なワークを認識して、ワークを取り出すピックアップ装置（例えば、特許文献１参照。）が開示されている。あるいは、シートで形成した変形可能な載置面を有し、ワークの向きを均一化させる仮置き装置（例えば、特許文献２参照。）が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７―１２４４５０号公報（段落００１６～００４３、図１～図６）

【文献】特開２０１７―８０８４６号公報（段落００１６～００５７、図１～図８）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、ワークの姿勢と向きを検出するだけでは、把持できるワークを選択することはできても、把持できない姿勢のワークを取り出すことは困難である。また、載置面の形状を変形させる場合、所望な方向に向きが変わるとは限らず、ワークの姿勢を適正な状態に変更できないときに、何度も変形を繰り返す必要があり、予測できない処理時間がかかる上に確実性に問題があった。

【0006】

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、確実にワークを適正な姿勢で把持できるピッキングシステムを得ることを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本願に開示されるピッキングシステムは、ばら積みされたワークを撮像する撮像部を有し、前記撮像部から取得した撮像データからそれぞれのワークの姿勢を算出し、ピッキング対象のワークを選定して前記ワークに対して設定された第一領域と第二領域と第三領域のうち、前記第一領域における把持位置と角度の決定を行うワーク姿勢算出部、前記選定したワークの前記第二領域を把持して取り出すロボット、チャックと、前記チャックを回転させる回転部を有し、前記チャックが掴んだ部材の姿勢を変更する姿勢変更装置、および前記ロボットが把持したワークの前記第三領域を前記チャックに掴ませることで前記ロボットが把持したワークを前記姿勢変更装置に持ち替えさせ、前記チャックが掴んだワークを回転させてから前記決定された把持位置と角度に一致するように前記ロボットに前記第一領域を把持させる制御部を備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本願に開示されるピッキングシステムによれば、姿勢が不均一な状態で供給されたワークを所望の角度に変更して持ち替えるように構成したので、確実にワークを適正な姿勢で把持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態１にかかるピッキングシステムの構成を説明するための模式図である。

【図2】図２Ａと図２Ｂは、実施の形態１にかかるピッキングシステムのロボットアーム先端に装着するそれぞれ形状の異なる把持爪の構成を説明するための側面図である。

【図3】図３Ａ～図３Ｃは、実施の形態１にかかるピッキングシステムのピッキング対象である、それぞれ形状の異なるワークの構成を説明するための側面図である。

【図4】図４Ａ、および図４Ｂと図４Ｃは、実施の形態１にかかるピッキングシステムにおいて棒状のワークに対して想定した把持姿勢、および想定外の姿勢で積まれたワークの状態と想定外の姿勢でワークを把持した状態をそれぞれ説明するための側面図である。

【図5】図５Ａ、図５Ｂと図５Ｃ、および図５Ｄは、実施の形態１にかかるピッキングシステムにおいて段付き形状のワークに対して想定した把持姿勢、第一の想定外の姿勢で積まれたワークの状態と第一の想定外の姿勢でワークを把持した状態、および第二の想定外の姿勢で積まれたワークに対するロボットハンドの状態をそれぞれ説明するための側面図である。

【図6】図６Ａ、図６Ｂ、および図６Ｃは、実施の形態１にかかるピッキングシステムにおいてＬ字状のワークに対して想定した把持姿勢、想定した姿勢で積まれたワークの状態、および想定外の姿勢で積まれたワークの状態をそれぞれ示す側面図である。

【図7】図７Ａと図７Ｂは、それぞれ実施の形態１にかかるピッキングシステムでのピッキング対象のワークのうち、２種類のワークについて、それぞれワーク載置装置にバラ積みされた状態を説明するための模式的な側面図である。

【図8】図８Ａ～図８Ｆは、それぞれワーク載置装置に想定姿勢ではないワークが載置された場合の一般的な対処方法を説明するための模式的な図である。

【図9】実施の形態１にかかるピッキングシステムの動作を説明するためのフローチャートである。

【図10】図１０Ａ～図１０Ｄは、それぞれ実施の形態１にかかるピッキングシステムにおいて、想定外の姿勢で把持したワークの想定した姿勢への変更動作における段階ごとのロボットアームと姿勢変更装置の動きを示す斜視図である。

【図11】図１１Ａと図１１Ｂは、それぞれ実施の形態１にかかるピッキングシステム、および第三変形例にかかるピッキングシステムにおいて、ワークの姿勢を変更するためのロボットアームと姿勢変更装置の動きを説明するための模式的な側面図である。

【図12】図１２Ａ～図１２Ｃは、実施の形態１にかかるピッキングシステムのピッキング対象である、それぞれ形状の異なるワークに対する把持位置を決定するために設定した領域を説明するための側面図である。

【図13】実施の形態１の第一変形例にかかるピッキングシステムの構成を説明するための模式図である。

【図14】実施の形態１の第二変形例にかかるピッキングシステムの構成を説明するための模式図である。

【図15】実施の形態１の第三変形例にかかるピッキングシステムの構成を説明するための模式図である。

【図16】実施の形態１にかかるピッキングシステムの演算処理を実行する部分の構成例を示すブロック図である。

【図17】実施の形態２にかかるピッキングシステムの構成を説明するための模式図である。

【図18】実施の形態２にかかるピッキングシステムの動作を説明するためのフローチャートである。

【図19】実施の形態３にかかるピッキングシステムの構成を説明するための模式図である。

【図20】実施の形態３にかかるピッキングシステムの動作を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

実施の形態１．
図１～図１２は、実施の形態１にかかるピッキングシステムの構成、および動作について説明するためのものであり、図１はピッキングシステムの全体構成を説明するための模式図、図２Ａと図２Ｂは、ワークの形状に合わせて取り換え、ロボットアーム先端に装着する、それぞれ形状の異なる把持爪の構成を説明するための側面図、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃは、それぞれ棒状、段付き形状、Ｌ字形状と形状の異なるピッキング対象であるワークの構成を説明するための側面図である。

【0011】

図４Ａ、および図４Ｂと図４Ｃは、図３Ａに対応する棒状のワークに対して想定した縦向きに把持する把持姿勢、および想定外の横倒しの姿勢で積まれたワークの状態と横倒しの姿勢のままでワークを把持した状態をそれぞれ説明するための側面図である。そして、図５Ａ、図５Ｂと図５Ｃ、および図５Ｄは、図３Ｂに対応する段付き形状のワークに対して想定した頭部を把持する把持姿勢、頭部が下側にある第一の想定外の姿勢で積まれたワークの状態と頭部が下側にある姿勢でワークを把持した状態、および横倒しになっている第二の想定外の姿勢で積まれたワークを把持するためのロボットハンドの状態をそれぞれ説明するための側面図である。

【0012】

また、図６Ａ、図６Ｂ、および図６Ｃは、図３Ｃに対応するＬ字形状のワークに対して想定した短手側を把持する把持姿勢、短手が上方を向いた想定された姿勢で積まれたワークの状態、および短手が下方を向いた想定外の姿勢で積まれたワークの状態をそれぞれロボットハンドとともに示す模式的な側面図である。

【0013】

そして、図７Ａと図７Ｂは、ピッキング対象のワークのうち、図３Ｂに対応する段付き形状のワークと図３Ｃに対応するＬ字形状のワーク、それぞれがワーク載置装置にばら積みされた状態を説明するためのロボットハンドとともに示す模式的な側面図である。さらに、図８Ａ～図８Ｆは、それぞれ図３Ｃに示す形状のワークが想定姿勢ではない姿勢で載置された際の一般的な対応を説明するための模式的な図であり、図８Ａと図８Ｂはある姿勢のワークの状態を示す側面図と斜視図である。図８Ｃと図８Ｄはある姿勢のワークをその姿勢の状態で取り出すときの状態を示す側面図と斜視図、図８Ｅと図８Ｆそれぞれは、その姿勢を変更した状態を示す斜視図である。

【0014】

そして、図９は、ピッキングシステムの動作を説明するためのフローチャートであり、図１０Ａ～図１０Ｄは、想定外の姿勢で把持したワークを想定した姿勢へ変更する姿勢変更動作における４つの段階それぞれのロボットアームと姿勢変更装置の動きとして位置と姿勢の動きを示す斜視図である。また、図１１Ａは、図１０Ａ～図１０Ｄで説明するロボットアームと姿勢変更装置の位置と姿勢の動きを説明するための模式的な側面図であり、図１１Ｂは、第三変形例にかかるピッキングシステムにおいて図１１Ａに対応するロボットアームと姿勢変更装置の位置と姿勢の動きを説明するための模式的な側面図である。

【0015】

そして、図１２Ａ～図１２Ｃは、それぞれ図３Ａ～図３Ｃに対応する形状の異なるワークに対して、把持位置を決定するために設定した領域を説明するための側面図である。以下、実施の形態１について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以降の図中で同一、または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。

【0016】

本願のピッキングシステムは、ばら積みされたワークを製品への組み込みのために、ロボットによりピッキングするものである。そのため、図１に示すように、ピッキングシステム１は、複数のワーク９０が配置されたパレットなどのワーク載置装置６からひとつのワーク９０を選択して取り出すロボット２と、把持したワーク９０の姿勢を変える姿勢変更装置３を備えている。さらに、任意の領域のワーク９０の３次元画像を取得できる撮像部４１を有し、ワーク９０の撮像データに基づいてワーク９０を個々に識別し、識別したワーク９０の姿勢を算出するワーク姿勢算出部４を備えている。

【0017】

ロボット２は、ひとつのロボットアーム２１のみを描画しているが、５自由度の水平多関節ロボット、６自由度の垂直多関節ロボット、あるいは協働ロボットであり、複数のロボットアーム２１、複数の関節部、ベース等が設けられている。各ロボットアーム２１の先端には、ワーク９０を把持するためのロボットハンド２２を取り付けるためのフランジ２１ｆが設けられている。そして、ワーク姿勢算出部４からのワーク９０の姿勢を示す情報に基づいて、各部位の動作を制御するロボット制御部２３が設けられている。

【0018】

ロボットハンド２２は、ロボットアーム２１のフランジ２１ｆに接続され、ワーク９０のピッキングなどの作業を行うためのツールとして用いられる。ロボットハンド２２の位置、および動作はロボット制御部２３により制御される。ロボットハンド２２はロボット制御部２３の制御指令に基づき、ワーク９０を把持する。ロボットハンド２２の先端には、図２Ａ、図２Ｂに示すように、ワーク９０の形状に応じた把持爪２２ｃが着脱可能に装着される。

【0019】

把持爪２２ｃの形状は、ばら積み状態から取り出すワーク９０の形状に合わせた専用の形状、あるいは複数種類のワーク９０に対応できるものなど、自由に設計を実施することが可能である。なお、図１では直方体のワーク９０を想定して描画しているが、図２Ａは把持面が円形となっているワーク９０を把持するのに用いる把持爪２２ｃを、図２Ｂはワーク９０の平面部を把持するのに用いる把持爪２２ｃをそれぞれ示している。

【0020】

撮像部４１は、ワーク載置装置６内に配置された複数のワーク９０を３次元的に計測し、ワーク載置装置６内のワーク９０の位置と姿勢に関するデータ（撮像データ）を取得する。撮像部４１は、例えば３次元ビジョンセンサであり、任意の領域のワーク９０に対して３次元画像を取得できる機器で構成する。ワーク姿勢算出部４は、撮像部４１で取得された３次元画像のデータに対して画像処理を施し、ワーク位置計測データとしてロボット制御部２３へ情報を送信する。ワーク姿勢算出部４は、撮像部４１の近傍および内部に配置されていてもよく、また、ロボット制御部２３の筐体内、あるいは内部に配置されていてもよい。

【0021】

撮像部４１およびワーク姿勢算出部４は、ワーク９０の３次元モデル情報を用いて、把持位置を特定する機能を有するものである必要がある。すなわち、ピッキングを行いたいワーク９０の形状を３次元モデルとしてワーク姿勢算出部４に事前に入力しておき、撮像部４１で撮影した画像からばら積み状態から取り出すことができるワークを精度よく識別し把持位置を特定できる機能を有するものであればよい。

【0022】

ワーク載置装置６は、複数のワーク９０が積載されるものである。ワーク９０の積載状態は、ワーク載置装置６の内部で整列された状態とばら積みされた状態に大きく分類される。なお、本明細書では「ばら積み」を、複数のワーク９０が位置決めされることなく、あるいはワーク９０が他の少なくとも１つのワーク９０、またはワーク載置装置６の内壁６ｗと接触している状態のことを示す。ワーク載置装置６は、例えばワーク投入用のパレット、あるいは通い箱である。

【0023】

本願のピッキングシステム１の特徴は、姿勢変更装置３を用いたワーク９０の姿勢を正しく矯正することになるが、特徴的な説明の前に、ばら積みを対象としたピッキングシステムにおける課題について説明する。

【0024】

ピッキングシステム１において、ピッキング対象のワーク９０としては様々な形状のものが想定される。例えば、平型ブラケット、プレート材等であれば、図３Ａに示すような直方体、棒状等のワーク９０として分類される。また、ねじ、六角穴付のボルト等であれば、図３Ｂに示すような段付き部９０ｓを有するワーク９０として分類される。さらに、曲げ部を有する板金部品、曲げ加工を施した線材、Ｌ字ブラケット等であれば、図３Ｃに示すような曲げ部９０ｂを有するＬ字形状のワーク９０として分類される。

【0025】

このようなワーク９０がばら積みされた状態である場合、ピッキング対象となるワーク９０の姿勢、あるいは他のワーク９０との重なり具合は多種多様である。そして、ワーク９０の姿勢と位置によっては、ロボットハンド２２とワーク載置装置６の内壁６ｗ、床面６ｆ、あるいは他のワーク９０との干渉によりピッキング対象のワーク９０を所望の位置と向きで取り出すことができない場合がある。

【0026】

例えば、図３Ａで説明した直方体形状、棒状のワーク９０を図４Ａのような姿勢（想定姿勢）で取り出したい場合を想定する。ワーク９０が図４Ｂに示すように、長手方向が水平でワーク載置装置６の床面６ｆに接しているような想定外の姿勢の場合、ロボットハンド２２がワーク載置装置６と接触することになる。その結果、想定姿勢で取り出すことができず、図４Ｃのような想定外の姿勢でしかワーク９０を取り出すことができない。

【0027】

また、図３Ｂで説明した段付き部９０ｓを有するワーク９０を図５Ａのような頭部９０ｔを上方に向けた姿勢（想定姿勢）で頭部９０ｔを把持して取り出したい場合を想定する。ワーク９０の姿勢が図５Ｂに示すように頭部９０ｔを下方に向けた第一の想定外の場合、図５Ｃに示すような想定外の姿勢でしか取り出すことができない。あるいは、図５Ｄに示すように、ワーク９０が床面６ｆに対して横たわった姿勢で置かれている場合、ロボットハンド２２がワーク９０を取り出す際に床面６ｆ、あるいは内壁６ｗと接触する可能性があり、図５Ａのような想定姿勢でワーク９０を取り出すことはできない。

【0028】

また、図３Ｃで説明した曲げ部９０ｂを有するＬ字形状のワーク９０を図６Ａのような短手９０ｇの先端を上方に向けた姿勢（想定姿勢）で短手９０ｇの先端部を把持して取り出したい場合を想定する。ワーク９０の姿勢が図６Ｂに示すように短手９０ｇの先端を上方に向けた想定姿勢の場合は、ワーク９０を所望の位置で把持し取り出すことが可能である。しかし、図６Ｃのように短手９０ｇを床面６ｆに向けた姿勢で置かれている場合、ロボットハンド２２がワーク９０を取り出す際に床面６ｆ、あるいは内壁６ｗと接触する可能性があり、図６Ａのような想定姿勢でワーク９０を取り出すことはできない。

【0029】

また、ピッキング対象のワーク９０が上述した想定姿勢をとっていた場合でも、図１、および図７Ａ、図７Ｂのようにばら積みされた場合には、さらに取り出しが困難になる。取り出し可能な想定姿勢のワーク９０であっても、周囲のワーク９０、床面６ｆ、内壁６ｗとの位置関係によっては、ロボットハンド２２が周囲の別のワーク９０、床面６ｆ、内壁６ｗ等と干渉することがあり、その場合、所望の把持位置・姿勢にて取り出しができなくなる。

【0030】

このように、ピッキング対象のワーク９０が所望の姿勢（想定姿勢）で整列している場合は、特段の調整なしでロボットによってワーク９０を所望の姿勢で取り出すことができるため、取り出したワーク９０を姿勢変更することなく、製品に投入することができる。一方、ばら積み状態のワーク９０、あるいは所望の姿勢ではないワーク９０に対しては、所望の姿勢でワーク９０を取り出すことが困難になり、ワーク９０を取り出した後、そのままの姿勢で製品へ投入することは困難になることが多い。そのため、ワーク９０をロボット２の作業領域に投入する前に、作業者が手作業でワーク９０をパレットに整列させる作業が発生し、製品製造のサイクルタイムが増加してしまう。

【0031】

このような課題の解決方法の一つとして、例えば図８Ａ、図８Ｂに示すような想定姿勢ではない状態で取り出したワーク９０の１つを仮置き台６０に載置し、姿勢が安定した後、再度ロボットの姿勢を変更した後でワーク９０を取り出すという方法がある。図８Ａ～図８Ｆを用い、図３Ｃで示すＬ字形状のワークを、上記の方法で姿勢変更する様子について例示する。

【0032】

図３Ｃの形状のワーク９０を、図６Ａに示すような姿勢で取り出したい場合、図６Ｃのような姿勢でワーク９０が載置されている場合は、ロボットハンド２２または把持爪２２ｃが仮置き台６０と干渉してしまう。そのため、図８Ｃ、図８Ｄのような姿勢でしかワーク９０を取り出すことができない。

【0033】

そこで、図８Ｃ、図８Ｄのような姿勢で取り出したワーク９０をひとまず図８Ａ、図８Ｂのような状態で仮置き台６０に載置する。その状態で、ワーク９０の自重による倒れ、または仮置き台６０が振動する機能を有する場合は、振動による倒れ、またはロボットハンド２２をワーク９０に接触させる等のロボットの動作による倒しにより、姿勢を図８Ｅのように変更させる。

【0034】

このようにして姿勢を変更させたワーク９０を再度ロボットで取り出し、仮置き台６０に仮置きして姿勢を変更するという動作を繰り返すことで、図８Ｆのような状態にワーク９０の姿勢を変更することができる。図８Ｆで示す姿勢のワーク９０は、図６Ａのような姿勢で取り出すことが可能であり、ワーク９０の姿勢変更を実施できたといえる。

【0035】

しかし、上述した方法は、ロボットでのワーク９０のピッキングとプレイス作業を複数回繰り返し行うというものであり、ワークの姿勢変更に要するサイクルタイムが長くなってしまうというのが課題である。また、作業者が手作業でワーク９０をパレットに整列させる場合は、ワークの持ち替えなく１度の動作で姿勢変更が完了するため、手作業に比べても非効率な作業であるといえる。

【0036】

さらに、仮置き台６０に載置したワーク９０を、ワーク９０の自重または仮置き台６０の振動で倒す場合、倒れる方向が一意に定まるわけではない。そのため、ロボットで再把持を実施する前にワーク９０の状態を撮像部で撮影し、取り出す位置を算出してからロボットで取り出し作業を実施する必要がある。つまり、ワーク９０の姿勢算出にかかる時間を要すること、ワーク取り出しとは別の撮像部が必要になるということからコストの高い姿勢変更方法であるといえる。上記の理由から、仮置き台６０にワーク９０を仮置きして姿勢を変更する方法は、時間的、金銭的な観点から見て最適な手段とは言えないと考えられる。

【0037】

このような課題を解決するため、本願のピッキングシステム１では、想定外の姿勢で取り出したワーク９０をロボット２から姿勢変更装置３に持ち替えさせ、所望の姿勢で把持できるように、ワーク９０を回転させてから再度ロボット２に把持させるようにした。姿勢変更装置３は、図１に示すように、持ち替えチャック３１とその先端に取り付けられる把持爪３１ｃ、および持ち替えチャック３１を回転させる回転部３２とを備え、ワーク姿勢算出部４の指令に応じて動作するように構成している。さらに、ワーク姿勢算出部４の情報に基づいてワーク９０の姿勢変更前の姿勢と角度、および所望の姿勢を演算する図示しない演算部が備えられている。

【0038】

持ち替えチャック３１は、ロボットハンド２２が想定外の姿勢で把持したワーク９０を受け取るとともに、受け取ったワーク９０の姿勢を所望の姿勢に変更して、ロボットハンド２２に受け渡すものである。回転部３２は、その先端に取り付けた持ち替えチャック３１がロボット２からワーク９０を受け取ったときにワーク姿勢算出部４の情報を元に回転し、把持したワーク９０の向きを所望の姿勢へ変更する機能を有している。

【0039】

回転部３２は、例えばサーボモータであり、演算部の演算結果に基づき、モータの回転量を制御し、ワーク９０の向き（角度）を変更する。ロボットハンド２２は、ばら積みされた状態のワーク９０をピッキングするため、所望の姿勢以外の姿勢でワーク９０を取り出すことが多い。それに対し、本願のピッキングシステム１では、ロボットハンド２２からワーク９０を受け取った持ち替えチャック３１の角度を変更することで、ワーク９０の向きを変更し、ロボット２に受け渡すことで、所望の姿勢でワーク９０をピッキングすることが可能になる。

【0040】

回転部３２はロボット制御部２３あるいはワーク姿勢算出部４からの指令を受け、ワーク９０の回転量を制御でき、且つ回転を精度よくガイドできる機器を有する構造であればよく、ダイレクトドライブモータ等でもよい。さらには、回転部３２による回転量を計測できるエンコーダを含む機器であればよい。

【0041】

上述したピッキングシステム１での動作について、図９のフローチャートと図１１Ａを参考に説明する。なお、以下の動作において、ロボット２と姿勢変更装置３を連携制御させる制御部としての機能をワーク姿勢算出部４、あるいはロボット制御部２３が担うようにしてもよいが、別途システムとしての図示しない制御部を設けてもよい。はじめに、撮像部４１においてワーク載置装置６にばら積みされたワーク９０の撮像を行う（ステップＳ１００）。そして、ワーク姿勢算出部４は、撮影された画像からワーク位置姿勢データを生成し、ピッキングの対象となるワーク９０を選定して、把持位置を決定する（ステップＳ１１０）。

【0042】

つぎに、ロボット制御部２３は、ロボットハンド２２をワーク姿勢算出部４が決定したワーク９０に接近させ、ロボットハンド２２で対象ワーク９０の指定された部分を把持して、ワーク載置装置６から取り出す（ステップＳ１２０）。ロボット２は図１０Ａに示すように、取り出したワーク９０を姿勢変更装置３に向けて（向きＤｆ）移動させる（ステップＳ１３０）。そして、持ち替えチャック３１が把持爪３１ｃを閉じてワーク９０を把持すると、ロボット２はロボットハンド２２の把持爪２２ｃを開き、図１０Ｂに示すように、把持したワーク９０が姿勢変更装置３の持ち替えチャック３１に持ち替えられる（ステップＳ２００）。

【0043】

ここで、持ち替えられたワーク９０の角度変更が必要か否かの判定を実施する（ステップＳ３００）。角度変更要否の判定には、ワーク姿勢算出部４、あるいはロボット制御部２３から出力された情報を使用する。角度変更が必要な場合（ステップＳ３００で「Ｙｅｓ」）、図１０Ｃに示すように、回転部３２を回転方向Ｄｒ３に回転させて角度を変更（ステップＳ３１０）し、再び角度変更が必要か否かの判定（ステップＳ３００）を実施する。

【0044】

角度変更が必要ない場合、あるいは角度変更の必要がなくなる角度になった場合（ステップＳ３００で「Ｎｏ」）、把持位置変更が必要か否かの判定を実施する（ステップＳ４００）。把持位置変更要否の判定にも、ワーク姿勢算出部４、あるいはロボット制御部２３から出力された情報を使用する。把持位置変更が必要な場合（ステップＳ４００で「Ｙｅｓ」）、ロボット２は軸の傾きＤａ２、および軸周りの回転方向Ｄｒ２２に回転させて、把持爪２２ｃを所望のワーク９０の把持位置まで移動させて把持位置を変更する（ステップＳ４１０）。そして、再び把持位置変更が必要か否かの判定（ステップＳ４００）を実施する。

【0045】

把持位置変更が必要ない場合、あるいは把持位置変更の必要がなくなる状態になった場合（ステップＳ４００で「Ｎｏ」）、ロボットハンド２２にてワーク９０の把持を行う。ワーク９０の把持位置の変更が不要の場合は、回転部３２による回転量を加味し、もともとワーク９０を把持していた位置を把持できるよう把持爪２２ｃを移動させ、ワーク９０を所望の位置と角度で把持する。

【0046】

この状態で、持ち替えチャック３１が把持爪３１ｃを開いて、ロボット２にワーク９０が受け渡されると、図１０Ｄに示すように、ロボットハンド２２を姿勢変更装置３から遠ざかる向きＤｂに移動させ、把持したワーク９０を姿勢変更装置３から取り出す。そして、ロボットハンド２２が所望の位置で把持したワーク９０を製品に投入する（ステップＳ５１０）ことで、対象のワーク９０に対するピッキングが終了し、次の対象に向けてステップＳ１００からの動作を繰り返す。

【0047】

なお、図９のフローチャートでは、所望の位置で把持できたワーク９０に対しても、姿勢変更装置３への持ち替えを行う例を示したがこれに限ることはない。例えば、ワーク９０の角度、把持位置の判定をステップＳ１３０の前に実施し、角度、把持位置ともに変更不要の場合は、持ち替えせずに、ステップＳ１２０から直接ステップＳ５１０へ移行するようにしてもよい。

【0048】

つぎに、姿勢変更装置３によるワーク９０の把持位置変更方法について図１２Ａ～図１２Ｃを用いて説明する。把持位置変更にあたり、ワーク９０を領域Ｒ１、領域Ｒ２、領域Ｒ３と３つの領域に分割し、ピッキングシステム１にてワーク９０を把持する領域を決定する。ワーク９０において、所望の把持位置はそれぞれ、領域Ｒ１であるとする。

【0049】

本願のピッキングシステム１にて、領域Ｒ１の位置でワーク９０を把持して取り出したとき、図３Ａ、図３Ｂのように軸対称のワーク９０に対しては、姿勢変更装置３でワーク９０の把持位置を変更する必要はない。そのため、残りの２領域のいずれかを持ち替えチャック３１に把持させて、部品の角度を変更した後、再び元の位置を把持することで、ワーク９０の角度を変更することができる。

【0050】

一方、ロボット２にて、領域Ｒ２と領域Ｒ３のいずれかの位置を把持してワーク９０を取り出した場合、持ち替えチャック３１で、領域Ｒ１以外の残りの１領域を把持させる。そして、ワーク９０の角度を変更した後、ロボットで領域Ｒ１を把持することによりワーク９０の把持位置を変更することができる。例えば、ワーク９０の領域Ｒ２部分を把持してワーク載置装置６から取り出した場合、持ち替えチャック３１にて領域Ｒ３部分を把持し、その後ロボットで領域Ｒ１部分を把持することで、所望の位置と角度でワーク９０をピッキングすることが可能になる。

【0051】

また、領域Ｒ１の位置でワーク９０を把持して取り出した場合でも、図３ＣのＬ字形状のように、方向性のあるワーク９０に対して、図６Ｃの態勢で把持した場合は、姿勢変更装置３を用いて、把持する方向を変更する必要がある。この場合も、床面６ｆのような面に接したままではどうすることもできないが、持ち替えチャック３１によってワーク９０が面から浮いた状態で把持されているので、どの角度からでもロボットハンド２２を近づけることができる。そのため、例えば、ロボットハンド２２の軸が水平になるように、傾きＤａ２を調整して姿勢変更装置３にワーク９０を受け渡し、回転部３２を１８０°回転させた状態で受け取れば、所望の姿勢でワーク９０をピッキングすることが可能になる。

【0052】

つまり、ワーク載置装置６内のワーク９０のうち、これまでは所望の姿勢で、かつ、周囲の物体に対して干渉しない状態のワーク９０のみがピッキング対象であった。それに対して、本願のピッキングシステム１では、姿勢変更装置３によって、姿勢がばらばらの状態で把持したワーク９０を把持して回転させることで、方向と角度を制御して確実に姿勢を矯正できるので、対象範囲が広がることになる。つまり、回転という方向と量が明確な矯正をしてから持ち替えるようにしたので、ピッキング対象のワーク９０を拡げて迅速に選定でき、かつ、確実に矯正するので作業効率も上昇する。

【0053】

＜第一変形例＞
第一変形例と後述する第二変形例では、撮像部の取り付けについて図１を用いて説明した例とは異なる例について説明する。図１３は第一変形例にかかるピッキングシステムの構成を説明するための図１に対応する模式図、図１４は第二変形例にかかるピッキングシステムの構成を説明するための図１に対応する模式図である。なお、撮像部以外の構成および撮像部に関する動作以外の動作については、図２～図１２Ｃを用いた説明と同様であり、同様部分の説明は省略する。

【0054】

実施の形態１の第一変形例にかかるピッキングシステム１は、図１３に示すように、撮像部４１をロボット２のロボットアーム２１、あるいはロボットハンド２２に装着したものである。この場合は、ロボット制御部２３で、あらかじめワーク載置装置６上空にワーク載置装置６内のワーク９０の撮像位置を教示しておき、ロボット２を移動させワーク９０の３次元画像をロボット先端に取り付けた撮像部４１により取得する。ワーク姿勢算出部４で撮像した３次元画像を処理し、ワーク位置計測データを生成してロボット制御部２３へ送信する。

【0055】

撮像部４１がロボット２の動きに応じて移動するため、ワーク９０の位置を示す座標等の変換のための演算は必要になる。しかし、ロボットハンド２２のワーク９０への接近に応じて、最も近い位置でワーク９０を撮像できるので、ロボットハンド２２との位置関係をより正確に把握することが可能になる。

【0056】

＜第二変形例＞
実施の形態１の第二変形例にかかるピッキングシステム１は、図１４に示すように、撮像部４１Ａ、撮像部４１Ｂと複数の撮像部４１を設け、ワーク載置装置６を多方向から撮像できるように構成したものである。撮像部４１Ａは第一変形例と同様にロボットハンド２２に装着し、撮像部４１Ｂは図１で説明したように、ワーク載置装置６の上方の空間内に固定して設置したものである。

【0057】

ワーク姿勢算出部４は、撮像部４１Ａ、撮像部４１Ｂで撮影された画像それぞれに対して画像処理を施し、３次元のワーク位置計測データを算出する。算出したワーク位置計測データをロボット制御部２３へ送信し、ロボット２を動作させる。これら撮像部４１は、ともに、ワーク載置装置６の上方へ設置する、一方をワーク載置装置６の上方、もう一方をロボットアーム２１の先端、等ワーク検出条件に合わせて設置することが可能である。

【0058】

なお、２次元ビジョンセンサを２台設置し、任意の領域のワーク９０の２次元画像を２方向から取得できる構成でもよい。ただし、ピッキングを行いたいワーク９０の形状モデルデータをワーク姿勢算出部４に事前に入力しておき、ワーク９０の形状を算出できる機能を有している２次元ビジョンセンサである必要がある。また、算出したワーク９０の形状モデルを利用し、撮像部４１で撮影した画像から、ばら積み状態から取り出すことができるワーク９０を精度よく識別し、把持位置を特定できる機能を有するものであればよい。

【0059】

＜第三変形例＞
第三変形例では、姿勢変更装置について図１を用いて説明した例とは回転軸の方向が異なる例について説明する。図１５は第三変形例にかかるピッキングシステムの構成を説明するための図１に対応する模式図である。なお、姿勢変更装置の回転軸の方向以外についての構成および動作については、図２～図１２Ｃ、または図１３と図１４を用いた説明と同様であり、同様部分の説明は省略する。

【0060】

実施の形態１の第三変形例にかかるピッキングシステム１は、図１５に示すように、姿勢変更装置３の回転部３２はブラケット３３に取り付けられ、回転軸が床面と平行になるように設置したものである。この場合の姿勢変更装置３とロボットアーム２１、ロボットハンド２２の動きは図１１Ｂのようになる。

【0061】

なお、回転部３２の回転軸は図１に示す鉛直、または図１５に示す水平のいずれかに固定する必要はなく、例えば、ワーク９０の種類、姿勢に応じて傾きを適宜変更できるようにしてもよい。その場合も、ワーク姿勢算出部４、あるいはロボット制御部２３から出力された情報を使用し、回転方向Ｄｒ３の制御と連携して制御されることになる。さらには、姿勢変更装置３をロボット２の他のアームで構成するようにしてもよい。

【0062】

なお、本願のピッキングシステム１において、マイコンを用いたソフトウェアで演算処理の実行部分、あるいは制御部を構成する場合、図１６に示すようにプロセッサ８０１と記憶装置８０２を備えたひとつのマイコン８００によってハードウエアを構成することも考えられる。記憶装置８０２は、図示していないが、ランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶装置と、フラッシュメモリ等の不揮発性の補助記憶装置とを具備する。また、フラッシュメモリの代わりにハードディスクの補助記憶装置を具備してもよい。プロセッサ８０１は、記憶装置８０２から入力されたプログラムを実行する。この場合、補助記憶装置から揮発性記憶装置を介してプロセッサ８０１にプログラムが入力される。また、プロセッサ８０１は、演算結果等のデータを記憶装置８０２の揮発性記憶装置に出力してもよいし、揮発性記憶装置を介して補助記憶装置にデータを保存してもよい。

【0063】

実施の形態２．
上記実施の形態１においては、ワーク載置装置上でのワークの姿勢を示すデータに基づいて動作を制御する例について説明した。本実施の形態２においては、実施の形態１に対して、姿勢変更装置上でのワークの姿勢を示すデータも加えて動作を制御する例について説明する。

【0064】

図１７と図１８は、実施の形態２にかかるピッキングシステムの構成、および動作について説明するためのものであり、図１７はピッキングシステムの全体構成を説明するための模式図、図１８はピッキングシステムの動作を説明するためのフローチャートである。なお、姿勢変更装置上でのワークの姿勢を示すデータに関する構成と動作以外については実施の形態１で説明したのと同様であり、同様部分の説明を省略するとともに、実施の形態１で用いた図１、図９以外の図を援用する。

【0065】

実施の形態２におけるピッキングシステム１は、図１７に示すように、持ち替えチャック３１の上方あるいは側面に配置した第二撮像部４２を設け、持ち替えチャックで把持したワーク９０の姿勢と向きを示すデータを取得できるようにした。第二撮像部４２は撮像部４１と同様に、３次元ビジョンセンサなどのワーク９０の３次元画像を取得できる機器にて構成する必要があり、複数台の撮像部を有する構造でもよい。

【0066】

第二撮像部４２の撮像により、姿勢を変更した後のワーク９０の３次元画像を取得し、ワーク姿勢算出部４にて画像処理し、ワーク位置計測データを生成する。そのデータを元にロボット２の位置を補正し、持ち替えチャック３１からロボットハンド２２で部品を取り出す。これにより、実施の形態１の場合よりも、精度よく部品をピッキングすることが可能になる。

【0067】

実施の形態２にかかるピッキングシステム１の動作について、図１８のフローチャートを参考に説明する。なお、ワーク載置装置６にばら積みされたワーク９０の撮像を行うステップ（ステップＳ１００）から把持したワーク９０を持ち替えチャック３１に受け渡すステップ（ステップＳ２００）までは、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

【0068】

ロボット２から持ち替えチャック３１にワーク９０が受け渡されると、持ち替えチャック３１に把持されたワーク９０の３次元画像を第二撮像部４２で撮影し、ワーク姿勢算出部４で画像に対し画像処理を施す。ワーク姿勢算出部４の画像処理結果からワーク９０の姿勢を示す位置計測データを算出する（ステップＳ２１０）。

【0069】

ワーク姿勢算出部４、あるいはロボット制御部２３から出力された情報に加え、ステップＳ２１０で得られた姿勢を示すデータを用いて、受け渡されたワーク９０の角度変更、把持位置変更の必要性の判断、および変更動作実施する（ステップＳ３００～Ｓ４１０）。それ以降のステップ（ステップＳ５００～）は実施の形態１と同様である。

【0070】

これにより、回転部３２の回転量に関する情報に基づいてワーク９０の姿勢を変更した場合に比べ、第二撮像部４２より得たデータでワーク９０の位置を検出するため、実施の形態１の場合よりも精度よくワーク９０のピッキングを行うことが可能になる。ワーク９０の把持位置変更方法は、実施の形態１の場合と同様である。

【0071】

第二撮像部４２は持ち替えチャック３１の上方のみならず、持ち替えチャック３１を側面から撮影しワーク位置計測データを生成できるよう設置されていてもよい。また、実施の形態１における第三変形例のように、姿勢変更装置３にブラケット３３が設置されていてもよい。

【0072】

実施の形態３．
上記実施の形態１および実施の形態２においては、ばら積み状態から取り出したワークを、持ち替えチャックと回転部を有する姿勢変更装置を用いて、想定とは異なる姿勢のワークの姿勢を変更するシステムおよび手法に関して説明した。実施の形態３においては、実施の形態１および実施の形態２で示した姿勢変更装置を姿勢変更用ロボットにて構成し、ワークの姿勢変更動作を制御する例について説明する。

【0073】

図１９と図２０は、実施の形態３にかかるピッキングシステムの構成、および動作について説明するためのものであり、図１９はピッキングシステムの全体構成を説明するための模式図、図２０はピッキングシステムの動作を説明するためのフローチャートである。なお、ワークの姿勢変更に関する機器の構成と動作以外については、実施の形態１および実施の形態２で説明したものと同様であり、同様部分の説明を省略するとともに、実施の形態１で用いた図１、図９以外の図、実施の形態２で用いた図１７、図１８以外の図を援用する。

【0074】

実施の形態３にかかるピッキングシステム１では、実施の形態１、２で説明した姿勢変更装置３に代えて、図１９に示すように、姿勢変更用ロボット７を備えるようにした。姿勢変更用ロボット７は、一つのロボットアーム７１のみを描画しているが、ロボット２と同様の５自由度の水平多関節ロボット、６自由度の垂直多関節ロボット、あるいは協働ロボットであり、複数のロボットアーム７１、複数の関節部、ベース等が設けられている。

【0075】

ロボットアーム７１の最先端には、ワーク９０を把持するロボットハンド７２を取り付けるためのフランジ７１ｆが設けられている。姿勢変更用ロボット７はロボット２のロボット制御部２３に接続される。そして、ワーク姿勢算出部４からのワーク９０の姿勢を示す情報に基づいて、ロボット制御部２３の指令により姿勢変更用ロボット７のロボットハンド７２は、位置と姿勢を制御される。

【0076】

なお、姿勢変更用ロボット７のロボット制御部としては、独立したロボット制御部を有し、ロボット２とは別に制御されるような構成であってもよい。ただし、独立したロボット制御部はワーク姿勢算出部４に接続されている構成である必要がある。

【0077】

ロボットハンド７２は、ロボットアーム７１のフランジ７１ｆに接続され、ロボット２のロボットハンド２２がピッキングしたワーク９０を受け取り、受け取ったワーク９０の姿勢を変更した後に再度ロボットハンド２２に受け渡すためのツールとして用いられる。ロボットハンド７２は、ロボット制御部２３の指令に基づき、ロボット２から渡されたワーク９０を把持する。ロボットハンド７２の先端には、図２Ａ、図２Ｂに示す把持爪２２ｃのように、ワーク９０の形状に応じた把持爪が着脱可能に装着される。

【0078】

また、姿勢変更用ロボット７の上部に、持ち替え動作実施後のワーク９０の姿勢を算出するための撮像データを取得する第二撮像部４２を有しており、姿勢変更用ロボット７で把持したワーク９０の姿勢と角度を示すデータを取得できるように構成している。これにより、持ち替え動作実施後に、再度ワーク９０をロボット２へ返送し、持ち替え動作を実施する必要があるかの判断が可能になる他、持ち替え動作によるワーク９０の姿勢変更の精度を向上させることが可能になる。第二撮像部４２は３次元ビジョンセンサ等のワーク９０の３次元画像を取得できる機器にて構成する必要があり、複数台の撮像部を有する構造でもよい。

【0079】

上述した構成を前提として、実施の形態３にかかるピッキングシステム１の動作について、図２０のフローチャートを参考に説明する。なお、ワーク載置装置６にばら積みされたワーク９０の撮像を行うステップ（ステップＳ１００）から対象ワークを把持するステップ（ステップＳ１２０）までは、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

【0080】

ロボット２は、把持して取り出した（ステップＳ１２０）ワーク９０を、姿勢変更用ロボット７に受け渡す位置（持ち替え位置）まで移動させる（ステップＳ１４０）。持ち替え位置は、一意に定まらず、ステップＳ１２０において取り出したワーク９０の形状と姿勢に応じ、ワーク９０が周囲の物体と干渉せず、かつ持ち替え動作が適切に実施される位置となる。

【0081】

そして、ロボットハンド７２の把持爪を開き、図１０Ｂで説明したのと同様に、把持したワーク９０が姿勢変更用ロボット７のロボットハンド７２に持ち替えられる（ステップＳ２５０）

【0082】

ロボット２から姿勢変更用ロボット７へワーク９０が受け渡されると、姿勢変更用ロボット７に付属のロボットハンド７２で把持されたワーク９０の３次元画像を第二撮像部４２で撮影し、ワーク姿勢算出部４で画像に対し画像処理を施す。ワーク姿勢算出部４の画像処理結果から姿勢変更用ロボット７に持ち替えられたワーク９０の姿勢を示す位置計測データを算出する（ステップＳ２６０）。

【0083】

ワーク姿勢算出部４、あるいはロボット制御部２３から出力された情報に加え、ステップＳ２６０で得られた姿勢を示すデータを用い、姿勢変更用ロボット７による受け渡されたワーク９０の姿勢変更が必要か否かを判定する（ステップＳ６００）。姿勢変更用ロボット７による姿勢変更が必要な場合（ステップＳ６００で「Ｙｅｓ」）、ロボットアーム７１をロボット制御部２３の制御指令により動作させて、ロボットハンド７２とともにワーク９０の姿勢変更を実施する（ステップＳ６１０）。そして、再びワーク９０の姿勢変更が必要か否かの判定（ステップＳ６００）を実施する。

【0084】

姿勢変更が必要ない、あるいは上述した姿勢変更用ロボット７による姿勢変更によって、姿勢変更が必要ない状態になった場合（ステップＳ６００で「Ｎｏ」）、次の判定ステップ（ステップＳ７００）へ移行する。ステップＳ７００では。製品へ投入可能な姿勢（想定姿勢）にワーク姿勢を変更できたか否かについて、第二撮像部４２の撮像結果およびロボット制御部２３による制御指令から判定を実施する。

【0085】

製品へ投入可能な姿勢（想定姿勢）になっていないと判定された場合（ステップＳ７００でＮｏ）、別のロボット（現在説明中のフローにおいては、ロボット２）へのワーク９０の持ち替えを行う（ステップＳ７１０）。そして、ステップＳ６００にて姿勢変更の要否を判定した上で、必要ならば再度ワーク９０の姿勢変更動作を実施する。

【0086】

このようにステップＳ６００からステップＳ７１０を繰り返し、ロボット２と姿勢変更用ロボット７間でワーク９０の受け渡しを実施し、ワーク９０を所望の姿勢へ変更する。ワーク９０の姿勢変更が完了（ステップＳ７００で「Ｙｅｓ」）となった後の動作（ステップＳ５１０）に関しては、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。

【0087】

上記の通り、実施の形態３にかかるピッキングシステム１では、ロボット２と姿勢変更用ロボット７との間でワーク９０を複数回受け渡すことにより、より精度よくワークの持ち替え動作を実施することが可能である。また、持ち替え動作を姿勢変更用ロボット７にて実施することにより、ワーク９０の持ち替え位置を動作範囲内で任意に設定することが可能である。

【0088】

実施の形態１、実施の形態２にかかる姿勢変更装置３においては、持ち替えチャック３１が固定されている。そのため、ワーク９０の形状、あるいはサイズが大幅に変更された場合に周囲の物体とワーク９０が干渉してしまう可能性があり、ワーク９０が多品種となる生産現場への導入が難しくなる場合がある。一方で、実施の形態３にかかるピッキングシステム１はワーク９０の形状、あるいはサイズが変わった場合の上記の課題を解決することが可能である。

【0089】

また、実施の形態３にかかるピッキングシステム１では、ロボット２と姿勢変更用ロボット７のいずれでも製品へワーク投入（ステップＳ５１０）することが可能である。すなわち、図２０のフローチャートにおいて、開始からステップＳ６００で「Ｙｅｓ」、ステップＳ７００で「Ｎｏ」と一度も判定されなかった場合であり、この場合は姿勢変更用ロボット７にて製品へのワーク投入（ステップＳ５１０）を実施することができる。

【0090】

一方、実施の形態１、実施の形態２にかかるピッキングシステム１では、姿勢変更装置３はピッキングシステム１内の１点に固定されており、ステップＳ５１０の製品へのワーク投入作業を実施することができない。この点で、実施の形態３ではワーク９０の持ち替え回数を削減することができる可能性があり、ピッキングに要するサイクルタイムを削減する効果があるといえる。

【0091】

また、図２０のフローチャートでは、所望の位置で把持できたワーク９０に対しても、姿勢変更用ロボット７への持ち替えを行う例を示したがこれに限ることはない。例えば、ワーク９０の角度、姿勢の判定をステップＳ１４０の前に実施し、角度・姿勢ともに変更不要の場合は、ステップＳ１２０から直接ステップＳ５１０へ移行するようにしてもよい。

【0092】

なお、本願は、例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組合せで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合、または省略する場合が含まれるものとする。

【0093】

例えば、上述した制御においては、機能および作用が変更されない範囲において、適宜ステップの順序を変更することができる。また、上記の制御メカニズムは適宜組み合わせることができる。

【0094】

以上のように、本願のピッキングシステム１によれば、ばら積みされたワーク９０を撮像する撮像部４１を有し、撮像部４１から取得した撮像データからそれぞれのワーク９０の姿勢を算出し、ピッキング対象のワーク９０を選定して、把持位置と角度の決定を行うワーク姿勢算出部４、ワーク姿勢算出部４の決定に基づいて、選定したワーク９０を把持して取り出すロボット２、チャック（持ち替えチャック３１、またはロボットハンド７２）と、チャック（持ち替えチャック３１、またはロボットハンド７２）を回転させる回転部３２（またはロボットアーム７１）を有し、チャック（持ち替えチャック３１、またはロボットハンド７２）が掴んだ部材の姿勢を変更する姿勢変更装置３（または姿勢変更用ロボット７）、および決定された把持位置と角度が、（ピッキングとして）設定された把持位置と角度から外れている場合、ロボット２が把持したワーク９０を姿勢変更装置３（または姿勢変更用ロボット７）に持ち替えさせ、ワーク９０を回転させてから設定された把持位置と角度に一致するようにロボット２に再度把持させる制御部（例えば、ロボット制御部２３、ワーク姿勢算出部４、回転部３２、あるいはマイコン８００）を備えるように構成した。そのため、姿勢が不均一な状態で供給されたワーク９０を所望の角度に変更して持ち替えるので、確実にワーク９０を適正な姿勢で把持し製品に投入することができる。

【0095】

とくに、回転部３２の回転軸が、水平である場合、ワーク９０の天地方向を容易に矯正できる。

【0096】

あるいは、回転部３２の回転軸の傾きが、可変であるならば、どのような姿勢に対しても容易に矯正できる。また、取り出しの対象とするワーク９０が長尺物で、回転軸が水平となるため、床面６ｆ等との干渉で、持ち替え動作が実施できない場合でも、回転軸の傾きが可変であるならば姿勢を変更・強制することが可能になる。

【0097】

姿勢変更装置３に把持されたワークを撮像する第二撮像部４２を有し、ワーク姿勢算出部４は、第二撮像部４２から取得した撮像データに基づき、回転させたワーク９０の姿勢を再算出するように構成すれば、ワーク９０の姿勢をより正確に矯正することができる。

【0098】

上述した姿勢変更装置は、チャックとして、ロボットアーム７１に接続されて位置と角度の制御が自在のロボットハンド７２を有し、ロボット２が取り出したワーク９０を受け取り、受け取ったワークの姿勢を変更させる姿勢変更用ロボット７であるように構成すれば、ワーク９０の姿勢をより正確に矯正することができ、また、ワーク９０の持ち替え回数を削減し、持ち替え動作に要する作業時間を削減することができる場合がある。

【符号の説明】

【0099】

１：ピッキングシステム、 ２：ロボット、 ２１：ロボットアーム、 ２２：ロボットハンド、 ２２ｃ：把持爪、 ２３：ロボット制御部（制御部）、 ３：姿勢変更装置、 ３１：持ち替えチャック、 ３１ｃ：把持爪、 ３２：回転部（制御部）、 ３３：ブラケット、 ４：ワーク姿勢算出部（制御部）、 ４１：撮像部、 ４２：第二撮像部、 ６：ワーク載置装置、 ７：姿勢変更用ロボット（姿勢変更装置）、 ７１：ロボットアーム（回転部）、 ７２：ロボットハンド（チャック）、 ９０：ワーク。

【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】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】