特許 7666528 制御装置、制御方法及びプログラム

(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】2025-04-14

(45)【発行日】2025-04-22

(54)【発明の名称】制御装置、制御方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   B25J 9/16 20060101AFI20250415BHJP

   B25J 13/00 20060101ALI20250415BHJP

【ＦＩ】

B25J9/16

B25J13/00 Z

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022577875

(86)(22)【出願日】2021-01-27

(86)【国際出願番号】 JP2021002820

(87)【国際公開番号】W WO2022162783

(87)【国際公開日】2022-08-04

【審査請求日】2023-07-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107331

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 聡延

(74)【代理人】

【識別番号】100104765

【弁理士】

【氏名又は名称】江上 達夫

(74)【代理人】

【識別番号】100131015

【弁理士】

【氏名又は名称】三輪 浩誉

(72)【発明者】

【氏名】小川 雅嗣

(72)【発明者】

【氏名】一圓 真澄

(72)【発明者】

【氏名】若山 永哉

【審査官】臼井 卓巳

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０２５５６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０３４２５２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００３－２１１０９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００３９５５０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／１２１３３８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００２３５１４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－２３１４２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－２０３３６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国登録実用新案第２０－０４５５２２６（ＫＲ，Ｙ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２２５３３０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２７３２９６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ ９／１６－１９／０４

Ｂ６５Ｂ ３５／５８

Ｂ６５Ｇ １／１３７

Ｈ０１Ｌ ２１／６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の物品を当該物品の分類に基づき複数の第１仕分容器に移動させるピックアンドプレイスの作業に関するロボットの動作計画を決定する動作計画手段と、
前記第１仕分容器の配置のずれを伴う第２仕分容器が補充されたか否か判定する判定手段と、を有し、
前記動作計画手段は、前記第２仕分容器が補充された場合、補充後の前記第１仕分容器及び前記第２仕分容器の配置に基づき、前記動作計画を更新する、制御装置。

【請求項2】

前記ロボットは、第１ロボットと第２ロボットとを含み、かつ、前記第１ロボットの可動範囲と前記第２ロボットの可動範囲とが重複しており、
前記動作計画手段は、前記第１ロボットと前記第２ロボットとの間での前記物品の受渡しに関する動作を含む前記動作計画を決定する、請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記第１ロボットの可動範囲内に存在しない前記第１仕分容器が前記第２ロボットの可動範囲内に存在し、
前記動作計画手段は、前記第１ロボットの可動範囲内に存在し、かつ、前記第２ロボットの可動範囲外に存在する物品を、前記第１ロボットにより前記第２ロボットの可動範囲に移動させる動作を含む前記動作計画を決定する、請求項２に記載の制御装置。

【請求項4】

前記第１仕分容器の搬出及び前記第２仕分容器の補充を制御する仕分容器制御手段をさらに有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の制御装置。

【請求項5】

前記仕分容器制御手段は、前記複数の物品のいずれかの物品の移動先となる前記第１仕分容器が所定の基準状態である場合、当該第１仕分容器の搬出及び前記第２仕分容器の補充を行う、請求項４に記載の制御装置。

【請求項6】

前記仕分容器制御手段は、前記複数の物品のいずれかの物品の移動先の候補が前記複数の第１仕分容器に存在しない場合、前記複数の第１仕分容器のいずれかの仕分容器の搬出及び前記第２仕分容器の補充を行う、請求項４に記載の制御装置。

【請求項7】

前記仕分容器制御手段は、前記いずれかの仕分容器を、前記複数の第１仕分容器の各々の物品の収容数又は収容率に基づき、前記複数の第１仕分容器から選択する、請求項６に記載の制御装置。

【請求項8】

前記動作計画手段は、前記動作計画として、前記ロボットが実行すべき目的となる目的タスクを時相論理により表した論理式に基づき、前記ロボットのタイムステップ毎の動作を表す動作シーケンスを生成する、請求項１～７のいずれか一項に記載の制御装置。

【請求項9】

コンピュータが、
複数の物品を当該物品の分類に基づき複数の第１仕分容器に移動させるピックアンドプレイスの作業に関するロボットの動作計画を決定し、
前記第１仕分容器の配置のずれを伴う第２仕分容器が補充されたか否か判定し、
前記第２仕分容器が補充された場合、補充後の前記第１仕分容器及び前記第２仕分容器の配置に基づき、前記動作計画を更新する、制御方法。

【請求項10】

複数の物品を当該物品の分類に基づき複数の第１仕分容器に移動させるピックアンドプレイスの作業に関するロボットの動作計画を決定し、
前記第１仕分容器の配置のずれを伴う第２仕分容器が補充されたか否か判定し、
前記第２仕分容器が補充された場合、補充後の前記第１仕分容器及び前記第２仕分容器の配置に基づき、前記動作計画を更新する処理をコンピュータに実行させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボットに作業させるタスクに関する処理を行う制御装置、制御方法及び記憶媒体の技術分野に関する。

【背景技術】

【0002】

ロボットに作業させるタスクが与えられた場合に、当該タスクを実行するために必要なロボットの制御を行う制御手法が提案されている。例えば、特許文献１には、ハンドを有するロボットにより複数の物品を把持して容器に収容する場合に、ハンドが物品を把持する順序の組み合わせを決定し、組み合わせ毎に算出した指標に基づき、収容する物品の順序を決定するロボット制御装置が開示されている。また、特許文献２には、バラ品の詰め合わせ計画に従って、バラ品の仕分パレットへの詰め合わせをロボットに実行させるシステムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－０５１６８４号公報

【文献】特開２０１０－２０２２９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

段ボールなどの箱に収容された複数種類の物品を種類又はロット別に仕分ける作業は、箱から物品の取り出し、物品の種類等に応じた仕分容器（トレイ）への移動、トレイの搬送などの複数の作業が絡んでおり、ロボットによる作業自動化のための動作計画の策定が困難であった。

【0005】

本発明の目的の１つは、上述した課題を鑑み、物品の仕分けに関するタスクをロボットに好適に実行させることが可能な制御装置、制御方法及び記憶媒体を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

制御装置の一の態様は、
複数の物品を当該物品の分類に基づき複数の第１仕分容器に移動させるピックアンドプレイスの作業に関するロボットの動作計画を決定する動作計画手段と、
前記第１仕分容器の配置のずれを伴う第２仕分容器が補充されたか否か判定する判定手段と、を有し、
前記動作計画手段は、前記第２仕分容器が補充された場合、補充後の前記第１仕分容器及び前記第２仕分容器の配置に基づき、前記動作計画を更新する、制御装置である。

【0007】

制御方法の一の態様は、
コンピュータが、
複数の物品を当該物品の分類に基づき複数の第１仕分容器に移動させるピックアンドプレイスの作業に関するロボットの動作計画を決定し、
前記第１仕分容器の配置のずれを伴う第２仕分容器が補充されたか否か判定し、
前記第２仕分容器が補充された場合、補充後の前記第１仕分容器及び前記第２仕分容器の配置に基づき、前記動作計画を更新する、制御方法である。

【0008】

プログラムの一の態様は、
複数の物品を当該物品の分類に基づき複数の第１仕分容器に移動させるピックアンドプレイスの作業に関するロボットの動作計画を決定し、
前記第１仕分容器の配置のずれを伴う第２仕分容器が補充されたか否か判定し、
前記第２仕分容器が補充された場合、補充後の前記第１仕分容器及び前記第２仕分容器の配置に基づき、前記動作計画を更新する処理をコンピュータに実行させるプログラムである。

【発明の効果】

【0009】

物品の仕分けに関するタスクをロボットに好適に実行させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態における仕分制御システムの構成の一例を示す。

【図2】制御装置のハードウェア構成の一例を示す。

【図3】バラ仕分けの作業空間の俯瞰図の一例である。

【図4】制御装置の機能ブロックの一例である。

【図5】アプリケーション情報のデータ構造の一例を示す。

【図6】動作計画部の機能ブロックの一例である。

【図7】図３に示すバラ仕分けの作業を簡略化したピックアンドプレイスの作業空間の俯瞰図の一例を示す。

【図8】第１実施形態において制御装置が実行するロボット制御処理の概要を示すフローチャートの一例である。

【図9】変形例における仕分制御システムの構成の一例を示す。

【図10】第２実施形態における制御装置のブロック構成の一例である。

【図11】第２実施形態において制御装置が実行するフローチャートの一例である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照しながら、制御装置、制御方法及び記憶媒体の実施形態について説明する。

【0012】

＜第１実施形態＞
（１）システム構成
図１は、第１実施形態に係る仕分制御システム１００の構成を示す。仕分制御システム１００は、倉庫に運ばれた薬品などの物品（製品）を種類別又はロット別に仕分ける作業（「バラ仕分け」とも呼ぶ。）を自動又は半自動により実行するシステムであって、主に、制御装置１と、計測装置４と、被制御機器５と、を備える。制御装置１と計測装置４と被制御機器５とは、通信網３を介してデータ通信を行う。

【0013】

制御装置１は、計測装置４から供給される計測信号「Ｓ１」に基づき、バラ仕分けを実行するために必要な制御信号「Ｓ２」を、ロボット５１等の被制御機器５に対して供給する。この場合、制御装置１は、ロボット５１に実行させるタスク（「目的タスク」とも呼ぶ。）を設定し、設定した目的タスクを実行するためのロボット５１の動作計画を時相論理に基づき策定する。この場合、制御装置１は、ロボット５１が受付可能なタスクのタイムステップ（時間刻み）毎のシーケンスに目的タスクを変換する。そして、制御装置１は、生成した動作シーケンスを表す制御信号Ｓ２をロボット５１に供給することで、ロボット５１を制御する。以後では、ロボット５１が受付可能な単位により目的タスクを分解したタスク（コマンド）を、「サブタスク」とも呼び、目的タスクを達成するためにロボット５１が実行すべきサブタスクのシーケンスを「動作シーケンス」と呼ぶ。なお、本実施形態では、一例として、時相論理に基づき動作計画を策定する処理について説明するが、時相論理に基づく動作計画の策定に限らず、制御装置１は、他の任意の方法により動作計画を策定してもよい。

【0014】

計測装置４は、バラ仕分けの作業空間内の状態を検出するセンサである。計測装置４は、例えば、カメラ４１と、ＢＣＲ（Bar-Code Reader）４２とを含んでいる。計測装置４は、生成した計測信号Ｓ１を、通信網３を介して制御装置１に供給する。なお、計測装置４は、作業空間内で移動する自走式又は飛行式のセンサ（ドローンを含む）を含んでもよい。また、計測装置４は、ロボット５１などの被制御機器５に設けられたセンサ、及び作業空間内の他の物体に設けられたセンサなどを含んでもよい。また、計測装置４は、作業空間内の音を検出するセンサを含んでもよい。このように、計測装置４は、作業空間内の状態を検出する種々のセンサであって、任意の場所に設けられたセンサを含んでもよい。

【0015】

被制御機器５は、バラ仕分けの作業空間において設けられ、制御装置１から供給される制御信号Ｓ２等に基づき制御される機器である。本実施形態では、一例として、被制御機器５は、ロボット５１と、倉庫内において物品を搬送する搬送機械（コンベア）５２と、ロボット５１が仕分けた物品を収容するトレイなどの仕分容器の補充を行う仕分容器補充機構５３とを有している。ロボット５１は、作業空間において複数台存在し、バラ仕分けに関するタスクを必要に応じて協働して実行する。ロボット５１は、垂直多関節型ロボット、水平多関節型ロボット、又はその他の任意の種類のロボットであってもよい。ロボット５１は、ロボット５１の状態を示す状態信号を制御装置１に供給してもよい。この状態信号は、ロボット５１全体又は関節などの特定部位の状態（位置、角度等）を検出するセンサの出力信号であってもよく、ロボット５１の制御部が生成したロボット５１のサブタスクの進捗状態を示す信号であってもよい。

【0016】

なお、図１に示す仕分制御システム１００の構成は一例であり、当該構成に種々の変更が行われてもよい。例えば、制御装置１は、計測装置４及び被制御機器５と、通信網３を介すことなく、無線若しくは有線による直接通信により、データ通信を行ってもよい。また、制御装置１とロボット５１とは、一体に構成されてもよい。また、制御装置１は、複数の装置から構成されてもよい。この場合、制御装置１を構成する複数の装置は、予め割り当てられた処理を実行するために必要な情報の授受を、これらの複数の装置間において行う。また、ロボット５１には、制御装置１の少なくとも一部又は全ての機能が組み込まれていてもよい。

【0017】

（２）ハードウェア構成
図２は、制御装置１のハードウェア構成を示す。制御装置１は、ハードウェアとして、プロセッサ１１と、メモリ１２と、インターフェース１３とを含む。プロセッサ１１、メモリ１２及びインターフェース１３は、データバス１０を介して接続されている。

【0018】

プロセッサ１１は、メモリ１２に記憶されているプログラムを実行することにより、制御装置１の全体の制御を行うコントローラ（演算装置）として機能する。プロセッサ１１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＴＰＵ（Ｔｅｎｓｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプロセッサである。プロセッサ１１は、複数のプロセッサから構成されてもよい。プロセッサ１１は、コンピュータの一例である。

【0019】

メモリ１２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリなどの各種の揮発性メモリ及び不揮発性メモリにより構成される。また、メモリ１２には、制御装置１が実行する処理を実行するためのプログラムが記憶される。また、メモリ１２は、アプリケーション情報ＩＡと、仕分情報ＩＢとを有する。

【0020】

アプリケーション情報ＩＡは、ロボット５１が実行すべきシーケンスである動作シーケンスを目的タスクから生成するために必要な種々の情報である。仕分情報ＩＢは、物品の仕分けに関する情報であり、例えば、各物品に付されるバーコードから読み取られる物品の識別情報（ＩＤ）と商品の仕分上の分類とが紐付けられた情報である。上述の分類は、同一の仕分容器に区分け可能か否かに基づく分類であり、例えば、物品の種類又はロットに基づく分類である。なお、仕分容器にＩＤ（識別情報）が付されている場合には、仕分情報ＩＢは、バーコードから読み取られる物品のＩＤと当該物品の仕分先となる仕分容器のＩＤとを紐付けた情報であってもよい。

【0021】

なお、メモリ１２が記憶する情報の一部は、制御装置１と通信可能な１又は複数の外部記憶装置により記憶されてもよく、制御装置１に対して着脱自在なフラッシュメモリなどの記憶媒体により記憶されてもよい。

【0022】

インターフェース１３は、制御装置１と他の装置とを電気的に接続するためのインターフェースである。これらのインターフェースは、他の装置とデータの送受信を無線により行うためのネットワークアダプタなどのワイアレスインタフェースであってもよく、他の装置とケーブル等により接続するためのハードウェアインターフェースであってもよい。

【0023】

なお、制御装置１のハードウェア構成は、図２に示す構成に限定されない。例えば、制御装置１は、表示装置、入力装置又は音出力装置の少なくともいずれかと接続又は内蔵してもよい。

【0024】

（３）バラ仕分けの概要
図３は、仕分制御システム１００によるバラ仕分けの一例を概略的に表した作業空間の俯瞰図である。図３では、仕分けの対象となる複数種類の物品を梱包した梱包箱６がメーカ等から配送された倉庫内において、梱包箱６から取り出した物品７（７Ａ～７Ｇ，…）を複数の仕分容器８（８Ａ～８Ｄ，…）により仕分けする作業が概略的に示されている。カメラ４１は、この作業空間が撮影範囲に含まれるように設置されている。なお、カメラ４１は、撮影範囲が異なる複数台のカメラであって、作業空間の状態認識に必要な個所を分担して夫々撮影するものであってもよい。

【0025】

図３に示す作業空間には、搬送機械５２の一態様である、第１搬送機械５２Ａと、第２搬送機械５２Ｂと、第３搬送機械５２Ｃとが存在している。図３では、第１搬送機械５２Ａ、第２搬送機械５２Ｂ、及び第３搬送機械５２Ｃに対し、搬送方向を補助的に表した矢印を付加している。

【0026】

第１搬送機械５２Ａは、例えばベルトコンベアなどであり、梱包箱６から作業者又はロボットにより取り出された物品７（７Ａ～７Ｇ，…）をロボットアーム５１Ａの可動範囲「ＲＡ」又はロボットアーム５１Ｂの可動範囲「ＲＢ」が存在する方向に搬送する。第１搬送機械５２Ａには、ロボットアーム５１Ａ、５１Ｂの可動範囲に到達する前に各物品のバーコードを読み取るＢＣＲ４２が設けられており、梱包箱６から取り出された各物品７は、バーコードが付された面が上向きとなるように第１搬送機械５２Ａに載置される。第１搬送機械５２Ａによる搬送速度は、一定速度であってもよく、制御装置１等の制御に基づき調整が行われてもよい。例えば、ロボットアーム５１Ａとロボットアーム５１Ｂとが物品７の受渡しを行う場合、制御装置１の制御に基づき、受渡し作業中において、第１搬送機械５２Ａは、一時停止又は減速するように調整されてもよい。なお、上述の受渡しの期間に限らず、ロボットアームの全般的な動作期間等において、第１搬送機械５２Ａは、一時停止又は減速するように調整されてもよい。

【0027】

第２搬送機械５２Ｂは、仕分けされた物品７を収容した仕分容器８を、仕分容器８を収容する棚が存在するエリアに搬送するマテリアルハンドリング（マテハン）である。

【0028】

第３搬送機械５２Ｃは、例外的な処理が必要となる物品７をロボットアーム５１Ｃの可動範囲が存在する方向に搬送する。第３搬送機械５２Ｃには、例えば、バーコードが付されていない物品７（例えば物品７Ｄ）又はサイズなどの属性情報の登録がされておらず検品処理が必要な物品７が第１搬送機械５２Ａから運ばれる。なお、このような物品７を第３搬送機械５２Ｃに運ぶ作業は、ロボットアーム５１Ｂにより実行されてもよく、ロボットアーム５１Ｂ以外の機械により実行されてもよく、手作業により実行されてもよい。同様に、第３搬送機械５２Ｃに運ばれた物品７に対するバーコードの貼り付け処理又は検品処理は、ロボットアーム５１Ｃにより実行されてもよく、ロボットアーム５１Ｃ以外の機械により実行されてもよく、手作業により実行されてもよい。

【0029】

また、第１搬送機械５２Ａと第２搬送機械５２Ｂとの間には、仕分容器８が載置される仕分容器台５４が設けられている。仕分容器台５４は最大４個の仕分容器８を載せることが可能であり、仕分容器台５４には、ロボットアーム５１Ａ、５１Ｂが仕分けに使用する仕分容器８（８Ａ～８Ｄ）が載置されている。同様に、第３搬送機械５２Ｃと第２搬送機械５２Ｂとの間には、仕分容器台５５が設けられている。

【0030】

仕分容器台５４に載置される仕分容器８には、同一の仕分容器８について同一種類又は同一のロットとなる物品７が収容される。仕分容器８は、所定の条件が満たされた場合に、第２搬送機械５２Ｂに搬出される。具体的には、所定の基準状態（例えばさらなる物品７の収容ができない状態）となった仕分容器８が存在する場合、又は、追加の仕分容器８を仕分容器台５４に載置する必要が生じた場合に、仕分容器８が仕分容器台５４から第２搬送機械５２Ｂに搬出される。この搬出作業は、仕分容器台５４により行われてもよく、ロボットアーム５１Ａ又はロボットアーム５１Ｂにより行われてもよい。前者の場合、仕分容器台５４は、例えば、仕分容器８の各々に対して個別にスライド自在な機構を有し、制御装置１から供給される制御信号Ｓ２に基づき、指定された仕分容器８を第２搬送機械５２Ｂの方向にスライドさせることで当該仕分容器８を第２搬送機械５２Ｂに移動させる。後者の場合、ロボットアーム５１Ａ又はロボットアーム５１Ｂは、制御装置１から供給される制御信号Ｓ２に基づき、対象の仕分容器８を押し出す動作又はピックアッププレイスにより第２搬送機械５２Ｂに移動させる。

【0031】

仕分容器台５５においても、ロボットアーム５１Ｃが仕分けに使用する仕分容器８が載置されている。そして、仕分容器台５５上の仕分容器８には、バーコードの貼り付け又は／及び検品処理等の例外処理が行われた物品７がロボットアーム５１Ｃにより載置される。なお、例外処理が行われる物品７については、数が少ないため、例えば、１個の仕分容器８につき１個の物品７が使用される。従って、物品７が収容された仕分容器８は、ロボットアーム５１Ｃ又は仕分容器台５５により、第２搬送機械５２Ｂに搬出される。

【0032】

仕分容器補充機構５３は、仕分容器台５４及び仕分容器台５５に載置する仕分容器８を補充する機構である。仕分容器補充機構５３は、例えば、仕分容器台５４又は仕分容器台５５のいずれかの仕分容器８が第２搬送機械５２Ｂに搬出された場合に、仕分容器８が搬出された仕分容器台５４又は仕分容器台５５に対し、補充用の仕分容器８を供給する。この場合、仕分容器補充機構５３は、例えば、補充用の仕分容器８を保持する機構と、補充用の仕分容器８を供給先の仕分容器台５４又は仕分容器台５５に押し出す（スライドさせる）ことで仕分容器８を供給する機構とを有する。この場合、例えば、図３の仕分容器８Ｂ～仕分容器８Ｄのいずれかが搬出された場合には、仕分容器補充機構５３は、補充用の仕分容器８を仕分容器台５４に供給することで仕分容器８Ａを図３の仕分容器８Ｂの位置に押し出し、補充用の仕分容器８を仕分容器８Ａが存在していた位置に配置する。なお、仕分容器補充機構５３は、補充用の仕分容器８を搬送するコンベアから補充用の仕分容器８の供給を受ける構成であってもよい。

【0033】

ロボットアーム５１Ａとロボットアーム５１Ｂは、第１搬送機械５２Ａを挟んで向かい合う位置に設けられている。図３では、ロボットアーム５１Ａの可動範囲ＲＡとロボットアーム５１Ｂの可動範囲ＲＢとが破線円により示されている。ロボットアーム５１Ａとロボットアーム５１Ｂは、夫々、「第１ロボット」及び「第２ロボット」の一例である。

【0034】

図３に示すように、ロボットアーム５１Ａの可動範囲ＲＡとロボットアーム５１Ｂの可動範囲ＲＢとは、第１搬送機械５２Ａ上において一部重複しており、かつ、互いの可動範囲外となる第１搬送機械５２Ａ上の範囲をカバーする位置に設けられている。これにより、ロボットアーム５１Ａ又はロボットアーム５１Ｂの少なくともいずれかが第１搬送機械５２Ａ上の物品７を把持可能となっている。具体的には、第１搬送機械５２Ａにより搬送される物品７Ａ、物品７Ｃ、物品７Ｆ等は、これらがロボットアーム５１Ａの正面（ここでは、ロボットアーム５１Ａの位置から第１搬送機械５２Ａへ引いた仮想的な垂線の方向とする）付近まで運ばれた場合であっても可動範囲ＲＡの範囲外となる。一方、これらの物品は、ロボットアーム５１Ｂの正面付近まで運ばれた場合に可動範囲ＲＢの範囲内となる。また、第１搬送機械５２Ａにより搬送される物品７Ｂ及び物品７Ｇ等は、ロボットアーム５１Ｂの正面（ここでは、ロボットアーム５１Ｂの位置から第１搬送機械５２Ａへ引いた仮想的な垂線の方向とする）付近に運ばれた場合であっても、可動範囲ＲＢの範囲外となる。一方、これらの物品は、ロボットアーム５１Ａの正面付近まで運ばれた場合に可動範囲ＲＡの範囲内となる。

【0035】

また、ロボットアーム５１Ａ又はロボットアーム５１Ｂの少なくともいずれかは、仕分容器台５４上に載置される仕分容器８Ａ～８Ｄに物品７を置くことが可能となっている。図３の例では、仕分容器８Ｃと仕分容器８Ｄは、ロボットアーム５１Ａの可動範囲ＲＡの範囲内かつロボットアーム５１Ｂの可動範囲ＲＢの範囲外となり、仕分容器８Ａと仕分容器８Ｂは、ロボットアーム５１Ａの可動範囲ＲＡの範囲外かつロボットアーム５１Ｂの可動範囲ＲＢの範囲内となる。

【0036】

このように、可動範囲ＲＡと可動範囲ＲＢが重複することで、ロボットアーム５１Ａとロボットアーム５１Ｂは、互いに物品７の受渡しを行うことが可能となる。詳しくは、一方のロボットアームは、自身が届かない仕分容器８に収容すべき物品７が存在し、かつ、当該物品７が他方のロボットアームの可動範囲外である場合、当該物品７を他方のロボットアームの可動範囲内に移動させる。この場合、他方のロボットアームは、一方のロボットアームが移動させた物品７をピックアンドプレイスにより適切な仕分け先の仕分容器８に移動させる。制御装置１は、このような動作をロボットアーム５１Ａ、５１Ｂの動作計画に組み込むことで、ロボットアーム５１Ａ、５１Ｂは、第１搬送機械５２Ａ上の任意の位置に載置された物品７を、適切な仕分容器８に載置するように仕分け作業を行うことができる。

【0037】

上述の受渡しの具体例について図３を参照して説明する。例えば、物品７Ａは、仕分け先が仕分容器８Ｃであり、可動範囲ＲＡの範囲外かつ可動範囲ＲＢの範囲内に存在している。この場合、制御装置１は、物品７Ａをロボットアーム５１Ｂによるピックアンドプレイスにより可動範囲ＲＡ内に移動させ、移動後の物品７Ａをロボットアーム５１Ａによるピックアンドプレイスにより仕分容器８Ｃに移動させるように、ロボットアーム５１Ａ、５１Ｂの動作計画を策定する。同様に、物品７Ｂは、仕分け先が仕分容器８Ａであり、可動範囲ＲＢの範囲外かつ可動範囲ＲＡの範囲内に存在している。この場合、制御装置１は、物品７Ｂをロボットアーム５１Ａによるピックアンドプレイスにより可動範囲ＲＢに移動させ、移動後の物品７Ｂをロボットアーム５１Ｂによるピックアンドプレイスにより仕分容器８Ａに移動させる。

【0038】

なお、受渡しの要否判定等において、制御装置１は、物品７が最もロボットアームに近づく位置（図３では正面位置）まで第１搬送機械５２Ａにより運ばれた時点での当該位置に基づき、当該物品７がロボットアームの可動範囲内か否か判定するとよい。例えば、物品７Ｄは、図３に示す時点では可動範囲ＲＡ、ＲＢの範囲外であるが、ロボットアーム５１Ａ、５１Ｂの正面位置まで運ばれた時点では可動範囲ＲＡ、ＲＢの範囲内となるため、制御装置１は、受渡しの要否判定等においては、物品７Ｄを可動範囲ＲＡ、ＲＢの範囲内とみなす。

【0039】

ロボットアーム５１Ｃは、バーコードの貼り付け又は／及び検品処理等の例外処理がなされた第３搬送機械５２Ｃ上の物品７を、ピックアンドプレイスにより仕分容器台５５上に載置された仕分容器８に移動させる。

【0040】

（４）機能ブロック
図４は、制御装置１の処理の概要を示す機能ブロックの一例である。概略的には、制御装置１は、物品７を適切な仕分容器８に仕分けるためのロボット５１の動作計画を行い、かつ、仕分容器８の補充が行われた場合には当該動作計画の更新（再決定）を行う。これにより、制御装置１は、仕分容器８の配置変更等が生じた場合であっても、物品７を適切な仕分け先となる仕分容器８に仕分けるようにロボット５１を動作させる。制御装置１のプロセッサ１１は、機能的には、ロボット制御部１４と、動作計画部１５と、判定部１６と、仕分容器制御部１７とを有している。なお、図４では、データの授受が行われるブロック同士を実線により結んでいるが、データの授受が行われるブロックの組合せは図４に限定されない。後述する他の機能ブロックの図においても同様である。

【0041】

ロボット制御部１４は、制御信号Ｓ２をロボット５１に送信することで、動作計画部１５が決定した動作計画に従いロボット５１を動作させるようにロボット５１を制御する。具体的には、ロボット制御部１４は、動作計画部１５が動作計画により生成した動作シーケンスを構成する各サブタスクを、夫々定められた実行タイミング（タイムステップ）でロボット５１が実行するための制御（例えばロボット５１の関節の位置制御又はトルク制御など）を実行する。また、ロボット制御部１４は、動作シーケンスに基づくロボット５１の制御中に、更新された動作シーケンスが動作計画部１５から供給された場合、更新された動作シーケンスに基づき、ロボット５１の動作制御を行う。

【0042】

なお、ロボット制御部１４に相当する機能を、制御装置１に代えてロボット５１が有してもよい。この場合、ロボット５１は、動作計画部１５が生成した動作シーケンスを表す制御信号Ｓ２を受信することで、当該動作シーケンスを実現するための関節の位置制御又はトルク制御などを実行する。

【0043】

動作計画部１５は、アプリケーション情報ＩＡと、仕分情報ＩＢと、計測信号Ｓ１とに基づき、仕分け対象の物品７の分類に応じて仕分容器８に移動させるピックアンドプレイスに関するロボット５１の動作シーケンスを生成する。そして、動作計画部１５は、生成した動作シーケンスを、ロボット制御部１４に供給する。ここで、動作シーケンスには、各サブタスクの実行順序及び実行タイミングを示す情報が含まれている。

【0044】

また、動作計画部１５は、仕分容器８が補充されたことを示す判定結果を判定部１６から受信した場合には、未だ仕分容器８に仕分けられていない仕分け対象の物品７のピックアンドプレイスに関する動作計画の更新（再決定）を行い、ロボット５１の動作シーケンスを生成する。

【0045】

ここで、上述の動作計画の更新の必要性について補足説明する。仕分容器８が補充された場合、補充された空の仕分容器８を物品７の仕分け先として設定するというロボット５１の動作計画上の選択肢が増え、かつ、仕分容器８の補充に伴い既存の仕分容器８についても配置がずれる（スライドする）場合がある。以上を勘案し、動作計画部１５は、仕分容器８が補充された場合に、未だ仕分容器８に仕分けられていない仕分け対象の物品７のピックアンドプレイスに関する動作計画の更新（再決定）を行う。これにより、動作計画部１５は、物品７を適切な仕分け先となる仕分容器８に移動させるようにロボット５１の動作計画を好適に策定することができる。

【0046】

判定部１６は、仕分容器８が補充されたか否か判定し、その判定結果を動作計画部１５に供給する。この場合、判定部１６は、計測装置４から供給される計測信号Ｓ１に基づき、仕分容器８が補充されたか否か判定してもよく、仕分容器制御部１７から供給される信号に基づき、仕分容器８が補充されたか否か判定してもよい。前者の場合、判定部１６は、例えば、カメラ４１が撮影した画像に基づき、新たな仕分容器８が所定の場所（図３では仕分容器台５４）に配置されたことを検知した場合に、仕分容器８が補充されたと判定する。また、後者の場合、判定部１６は、仕分容器８を補充する処理の実行完了を通知する信号を仕分容器制御部１７から受信した場合に、仕分容器８の補充が行われたと判定する。

【0047】

なお、図３の例において、判定部１６は、仕分容器台５４での仕分容器８の補充の有無に関する判定のみを行い、例外処理が行われた物品７を収容する仕分容器８の補充の有無に関する判定を行わなくともよい。この場合、動作計画部１５は、仕分容器台５５において仕分容器８の補充がされた場合であっても、ロボットアーム５１Ａ及びロボットアーム５１Ｂに対する動作計画を更新しなくともよい。この場合、動作計画部１５は、例えば、ロボットアーム５１Ａ及びロボットアーム５１Ｂの動作計画と、ロボットアーム５１Ｃの動作計画とを、夫々独立して実行する。以後で述べる動作計画の決定及び更新については、特に言及しない限り、ロボットアーム５１Ａ及びロボットアーム５１Ｂに関する動作計画を対象とするものとし、例外処理のライン（ロボット５１Ｃ、第３搬送機械５２Ｃ、仕分容器台５５）の状態については考慮しないものとする。

【0048】

仕分容器制御部１７は、仕分容器８の搬出及び補充に関する制御を行う。図３の例では、仕分容器制御部１７は、所定の条件が満たされた場合に、制御信号Ｓ２に基づき、仕分容器補充機構５３及び仕分容器台５４を制御することで、仕分容器台５４上の仕分容器８を第２搬送機械５２Ｂに搬出し、新たな仕分容器８を仕分容器台５４上に補充する。

【0049】

仕分容器８の搬出・補充の第１の例では、仕分容器制御部１７は、更なる物品７の収容ができない状態（「基準状態」とも呼ぶ。）になった仕分容器８が存在する場合、当該仕分容器８を搬出対象として認識し、当該仕分容器８を第２搬送機械５２Ｂに搬出し、かつ、新たな仕分容器８を補充する制御を行う。この場合、仕分容器制御部１７は、仕分容器８が基準状態になったか否かを、計測装置４の計測信号Ｓ１に基づき判定してもよく、ロボット制御部１４が策定した動作計画の進捗度合いに基づき判定してもよい。前者の判定方法では、仕分容器制御部１７は、例えば、計測信号Ｓ１に基づき対象の仕分容器８に収容された物品７の種類及び個数を認識し、認識した種類に応じた収容上限個数に達しているか否かを判定する。この場合、例えば、メモリ１２等には、上述の物品７の種類毎の仕分容器８の収容上限個数に関する情報が予め記憶されている。後者の判定方法では、仕分容器制御部１７は、動作計画部１５が策定した動作計画の進捗状況に基づき、現在の時刻において仕分容器８に載置されている物品７の種類及び個数を推定し、当該推定結果と上述の収容上限個数の情報とを照合することで、基準状態か否か判定する。

【0050】

仕分容器８の搬出・補充の第２の例では、仕分容器制御部１７は、仕分け対象となる物品７が、仕分容器台５４上に載置された仕分容器８Ａ～８Ｄのいずれにも仕分けできない新たな分類に属する場合、当該物品７の仕分け先の候補が存在しないと判定する。この場合、例えば、仕分容器制御部１７は、ＢＣＲ４２から供給される仕分け対象の物品７の識別情報と、仕分情報ＩＢとに基づき、当該物品７が仕分容器８Ａ～８Ｄに収容されている物品７と異なる分類である（かつ仕分容器８Ａ～８Ｄがいずれも空ではない）場合に、仕分け先の候補が存在しないと判定する。そして、仕分容器制御部１７は、仕分容器８Ａ～８Ｄのいずれかを第２搬送機械５２Ｂに搬出し、新たな仕分容器８を仕分容器補充機構５３に補充する制御を行う。この場合、仕分容器制御部１７は、例えば、仕分容器８Ａ～８Ｄのうち最も物品７の収容率（収容上限個数に対する実際の収容数の比率）が高い、又は物品７の収容数が最も多い仕分容器８を、第２搬送機械５２Ｂに搬出する対象として選択する。これにより、仕分容器制御部１７は、使用する仕分容器８の個数をなるべく少なくするようにしつつ、物品７の仕分けが適切に実行されるように仕分容器８の搬出及び補充を好適に制御することができる。

【0051】

なお、上述した仕分容器８の搬出・補充の判定処理は、動作計画部１５が目的タスクを設定する際に実行されてもよい。この場合、仕分容器制御部１７は、動作計画部１５からの仕分容器８の搬出・補充の要求に応じて、仕分容器８の搬出・補充を実行する。目的タスクの設定時における搬出・補充の要否判定については図６を参照して後述する。

【0052】

ここで、ロボット制御部１４、動作計画部１５、判定部１６及び仕分容器制御部１７の各構成要素は、例えば、プロセッサ１１がプログラムを実行することによって実現できる。また、必要なプログラムを任意の不揮発性記憶媒体に記憶しておき、必要に応じてインストールすることで、各構成要素を実現するようにしてもよい。なお、これらの各構成要素の少なくとも一部は、プログラムによるソフトウェアで実現することに限ることなく、ハードウェア、ファームウェア、及びソフトウェアのうちのいずれかの組合せ等により実現してもよい。また、これらの各構成要素の少なくとも一部は、例えばＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）又はマイクロコントローラ等の、ユーザがプログラミング可能な集積回路を用いて実現してもよい。この場合、この集積回路を用いて、上記の各構成要素から構成されるプログラムを実現してもよい。また、各構成要素の少なくとも一部は、ＡＳＳＰ（Application Specific Standard Produce）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）又は量子コンピュータ制御チップにより構成されてもよい。このように、各構成要素は、種々のハードウェアにより実現されてもよい。以上のことは、後述する他の実施の形態においても同様である。さらに、これらの各構成要素は，例えば，クラウドコンピューティング技術などを用いて、複数のコンピュータの協働によって実現されてもよい。

【0053】

（５）動作計画の詳細
次に、動作計画部１５が実行するロボット５１の動作計画の詳細について説明する。以下では、一例として、時相論理により表した目標状態に基づきロボット５１のタイムステップごとのサブタスクのシーケンスである動作シーケンスを生成する方法について説明する。

【0054】

（５－１）アプリケーション情報
まず、動作計画部１５による動作計画において使用するアプリケーション情報ＩＡのデータ構造について説明する。

【0055】

図５は、アプリケーション情報ＩＡのデータ構造の一例を示す。図５に示すように、アプリケーション情報ＩＡは、抽象状態指定情報Ｉ１と、制約条件情報Ｉ２と、動作限界情報Ｉ３と、サブタスク情報Ｉ４と、抽象モデル情報Ｉ５と、物体モデル情報Ｉ６とを含む。

【0056】

抽象状態指定情報Ｉ１は、動作シーケンスの生成にあたり定義する必要がある抽象状態を指定する情報である。この抽象状態は、作業空間内における物体の抽象的な状態であって、後述する目標論理式において使用する命題として定められる。

【0057】

制約条件情報Ｉ２は、目的タスクを実行する際の制約条件を示す情報である。制約条件情報Ｉ２は、例えば、目的タスクがピックアンドプレイスの場合、障害物にロボット５１（ロボットアーム）が接触してはいけないという制約条件、ロボット５１（ロボットアーム）同士が接触してはいけないという制約条件などを示す。

【0058】

動作限界情報Ｉ３は、制御装置１により制御が行われるロボット５１の動作限界に関する情報を示す。動作限界情報Ｉ３は、例えば、ロボット５１の速度、加速度、又は角速度の上限を規定する情報である。なお、動作限界情報Ｉ３は、ロボット５１の可動部位又は関節ごとに動作限界を規定する情報であってもよい。

【0059】

サブタスク情報Ｉ４は、ロボット５１が受付可能なサブタスクの情報を示す。例えば、目的タスクがピックアンドプレイスの場合には、サブタスク情報Ｉ４は、ロボット５１のロボットアームの移動であるリーチングと、ロボットアームによる把持であるグラスピングとをサブタスクとして規定する。

【0060】

抽象モデル情報Ｉ５は、作業空間におけるダイナミクスを抽象化した抽象モデルに関する情報である。例えば、抽象モデルは、後述するように、現実のダイナミクスをハイブリッドシステムにより抽象化したモデルにより表されている。抽象モデル情報Ｉ５は、上述のハイブリッドシステムにおけるダイナミクスの切り替わりの条件を示す情報を含む。切り替わりの条件は、例えば、対象物をロボット５１が掴んで所定位置に移動させるピックアンドプレイスの場合、対象物はロボット５１により把持されなければ移動できないという条件などが該当する。

【0061】

物体モデル情報Ｉ６は、計測装置４が生成した計測信号Ｓ１から認識すべき作業空間内の各物体の物体モデルに関する情報である。上述の各物体は、例えば、ロボット５１、障害物、ロボット５１が扱う工具その他の対象物、ロボット５１以外の作業体などが該当する。物体モデル情報Ｉ６は、例えば、上述した各物体の種類、位置、姿勢、現在実行中の動作などを制御装置１が認識するために必要な情報と、各物体の３次元形状を認識するためのＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）データなどの３次元形状情報とを含んでいる。前者の情報は、ニューラルネットワークなどの機械学習における学習モデルを学習することで得られた推論器のパラメータを含む。この推論器は、例えば、画像が入力された場合に、当該画像において被写体となる物体の種類、位置、姿勢等を出力するように予め学習される。

【0062】

なお、アプリケーション情報ＩＡは、上述した情報の他、動作シーケンスの生成処理に関する種々の情報を記憶してもよい。

【0063】

（５－２）動作計画部の機能ブロック
図６は、動作計画部１５の処理の概要を示す機能ブロックの一例である。動作計画部１５は、機能的には、目的タスク設定部７０と、抽象状態設定部７１と、目標論理式生成部７２と、タイムステップ論理式生成部７３と、抽象モデル生成部７４と、制御入力生成部７５と、動作シーケンス生成部７６と、を有する。

【0064】

目的タスク設定部７０は、物品７から供給される計測信号Ｓ１と、仕分情報ＩＢとに基づき、目的タスクを設定する。この場合、目的タスク設定部７０は、仕分け対象となる物品７の決定、及び、物品７の仕分け先となる仕分容器８の決定を行う。

【0065】

抽象状態設定部７１は、計測装置４から供給される計測信号Ｓ１と、抽象状態指定情報Ｉ１と、物体モデル情報Ｉ６と、に基づき、作業空間内の抽象状態を設定する。この場合、抽象状態設定部７１は、ロボット５１の作業において考慮する必要がある作業空間内の物体（物品７、仕分容器８等）を認識し、当該物体に関する認識結果「Ｉｍ」を生成する。そして、抽象状態設定部７１は、認識結果Ｉｍに基づいて、ロボット５１の作業において考慮する必要がある各抽象状態に対し、論理式で表すための命題を定義する。抽象状態設定部７１は、設定した抽象状態を表す情報（「抽象状態設定情報ＩＳ」とも呼ぶ。）を、目標論理式生成部７２に供給する。

【0066】

目標論理式生成部７２は、抽象状態設定情報ＩＳに基づき、目的タスクを、最終的な達成状態を表す時相論理の論理式（「目標論理式Ｌｔａｇ」とも呼ぶ。）に変換する。この場合、目標論理式生成部７２は、アプリケーション情報ＩＡの制約条件情報Ｉ２を参照することで、目的タスクの実行において満たすべき制約条件を、目標論理式Ｌｔａｇに付加する。そして、目標論理式生成部７２は、生成した目標論理式Ｌｔａｇを、タイムステップ論理式生成部７３に供給する。

【0067】

タイムステップ論理式生成部７３は、目標論理式生成部７２から供給された目標論理式Ｌｔａｇを、各タイムステップでの状態を表した論理式（「タイムステップ論理式Ｌｔｓ」とも呼ぶ。）に変換する。そして、タイムステップ論理式生成部７３は、生成したタイムステップ論理式Ｌｔｓを、制御入力生成部７５に供給する。

【0068】

抽象モデル生成部７４は、アプリケーション情報ＩＡの抽象モデル情報Ｉ５と、抽象状態設定部７１から供給される認識結果Ｉｍとに基づき、作業空間における現実のダイナミクスを抽象化した抽象モデル「Σ」を生成する。この場合、抽象モデル生成部７４は、対象のダイナミクスを連続ダイナミクスと離散ダイナミクスとが混在したハイブリッドシステムとみなし、ハイブリッドシステムに基づく抽象モデルΣを生成する。抽象モデルΣの生成方法については後述する。抽象モデル生成部７４は、生成した抽象モデルΣを、制御入力生成部７５へ供給する。

【0069】

制御入力生成部７５は、タイムステップ論理式生成部７３から供給されるタイムステップ論理式Ｌｔｓと、抽象モデル生成部７４から供給される抽象モデルΣとを満たし、評価関数（例えば、ロボットによって消費されるエネルギー量を表す関数）を最適化するタイムステップ毎のロボット５１への制御入力を決定する。そして、制御入力生成部７５は、ロボット５１へのタイムステップ毎の制御入力を示す情報（「制御入力情報Ｉｃｎ」とも呼ぶ。）を、動作シーケンス生成部７６へ供給する。

【0070】

動作シーケンス生成部７６は、制御入力生成部７５から供給される制御入力情報Ｉｃｎと、アプリケーション情報ＩＡのサブタスク情報Ｉ４とに基づき、サブタスクのシーケンスである動作シーケンスを生成し、動作シーケンスをロボット５１へ供給する。

【0071】

（５－３）目的タスク設定部
目的タスク設定部７０は、仕分け対象となる物品７及び当該物品７の仕分け先となる仕分容器８を決定し、仕分け対象の物品７をピックアンドプレイスにより仕分け先の仕分容器８へ移動させるという目的タスクを設定する。

【0072】

ここで、仕分け対象となる物品７及び仕分け先となる仕分容器８の決定方法について説明する。まず、目的タスク設定部７０は、例えば、ＢＣＲ４２を通過した物品７を仕分け対象となる物品７として特定し、特定した物品７に対するＢＣＲ４２の読み取り結果と仕分情報ＩＢとに基づき、当該物品７の仕分上の分類（例えば種類又はロットによる分類）を行う。例えば、仕分情報ＩＢが物品７のＩＤと仕分上の分類との対応関係を示す場合、目的タスク設定部７０は、ＢＣＲ４２により読み取った物品７のＩＤと、上述の対応関係とに基づき、物品７の仕分け上の分類を認識する。なお、ＢＣＲ４２により読み取られる情報が物品７の仕分上の分類を示す場合には、目的タスク設定部７０は、仕分情報ＩＢを用いることなく、ＢＣＲ４２の読み取り結果に基づき、仕分け対象となる物品７の仕分け上の分類を認識する。

【0073】

次に、仕分け対象の物品７の分類に基づく仕分け先の仕分容器８の決定方法の具体例について場合分けして説明する。目的タスク設定部７０は、例えば、仕分け対象の物品７と同一仕分け先（即ち同一分類）となる物品７が既にいずれかの仕分容器８に収容されている場合、仕分け対象の物品７の仕分け先を当該仕分容器８に設定する。ここで、目的タスク設定部７０は、仕分容器８に既に収容されている物品７の分類を、例えば、過去の動作計画の策定時での当該物品７の分類の認識結果に基づき特定する。なお、仕分け先として特定した仕分容器８が基準状態である場合の対応については後述する。

【0074】

また、目的タスク設定部７０は、仕分け対象の物品７と同一仕分け先となる物品７がいずれの仕分容器８にも収容されておらず、かつ、空の仕分容器８が存在する場合には、当該空の仕分容器８を仕分け対象の物品７の仕分け先として決定する。

【0075】

また、目的タスク設定部７０は、仕分け対象の物品７と同一仕分け先となる物品７がいずれの仕分容器８にも収容されておらず、かつ、空の仕分容器８が存在しないと判定した場合、いずれかの仕分容器８の搬出及び新たな仕分容器８の補充が必要であると判定する。よって、この場合、目的タスク設定部７０は、仕分容器８に関する搬出及び補充の要求信号を、仕分容器制御部１７に供給する。そして、目的タスク設定部７０は、空の仕分容器８が補充されたことを計測信号Ｓ１又は仕分容器補充機構５３からの補充完了通知等に基づき検知した場合に、補充された空の仕分容器８を、仕分け対象の物品７の仕分け先として決定する。

【0076】

また、目的タスク設定部７０は、仕分け対象の物品７と同一仕分け先となる物品７が既にいずれかの仕分容器８に収容され、かつ、当該仕分容器８が基準状態の場合、仕分容器８の搬出及び補充が必要であると判定する。よって、この場合、目的タスク設定部７０は、基準状態の仕分容器８の搬出及び新たな仕分容器８の補充の要求信号を、仕分容器制御部１７に供給する。そして、目的タスク設定部７０は、空の仕分容器８が補充されたことを計測信号Ｓ１又は仕分容器補充機構５３からの補充完了通知等に基づき検知した場合に、補充された空の仕分容器８を仕分け対象の物品７の仕分け先として決定する。なお、目的タスク設定部７０は、空の仕分容器８が存在する場合には、上述の搬出及び補充を待つことなく、当該空の仕分容器８を仕分け先として目的タスクを設定し、動作計画の策定を進めてもよい。

【0077】

なお、仕分容器８に識別情報（ＩＤ）が割り当てられており、各仕分容器８に収容すべき物品７の分類（種類又はロット）が仕分情報ＩＢにおいて指定されていた場合には、目的タスク設定部７０は、仕分対象の物品７から読み取ったバーコードの読み取り情報と、仕分情報ＩＢとに基づき、仕分け先の仕分容器８を認識する。この場合、各仕分容器８は、ＡＲマーカなどが付されることにより、カメラ４１等による計測に基づいて、固有の識別情報（ＩＤ）が識別可能となっている。

【0078】

そして、目的タスク設定部７０は、仕分け対象となる物品７及び当該物品７の仕分け先となる仕分容器８の決定結果を、目的タスクに関する情報として目標論理式生成部７２等に供給する。これにより、設定した目的タスク毎に動作計画が策定され、仕分け対象となった物品７に対するロボット５１の動作シーケンスが逐次的に生成される。なお、目的タスク設定部７０は、ＢＣＲ４２を通過した物品７毎に目的タスクを設定する代わりに、ＢＣＲ４２を所定期間（例えば所定秒数ごとに定まる期間）において通過した物品７毎に、目的タスクを設定してもよい。この場合、制御装置１は、動作計画時及びロボット５１の動作時では、第１搬送機械５２Ａによる搬送を停止させてもよい。この場合、制御装置１は、例えば、動作計画の策定、動作計画に基づくロボット５１の動作、及び第１搬送機械５２Ａによる所定期間の搬送等を含むサイクルを繰り返し実行する。

【0079】

（５－４）抽象状態設定部
まず、抽象状態設定部７１は、物体モデル情報Ｉ６を参照し、作業空間の環境を認識する技術によりカメラ４１等の外界センサの出力信号である計測信号Ｓ１を解析することで、認識結果Ｉｍを生成する。上述の作業空間の環境を認識する技術は、画像処理技術、画像認識技術、音声認識技術、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）を用いる技術等のいずれであってもよい。認識結果Ｉｍには、作業空間内の物体（仕分け対象の物品７を含む）の種類、位置、及び姿勢などの情報が含まれている。作業空間内の物体は、例えば、ロボット５１、物品７、障害物及び他作業体（ロボット５１以外に作業を行う人又はその他の物体）などである。なお、抽象状態設定部７１は、例えば、ＢＣＲ４２が物品７のバーコードの読み取りを行った時点でＢＣＲ４２がバーコードを読み取り可能な位置に存在する物品７を、仕分け対象の物品７として認識する。

【0080】

次に、抽象状態設定部７１は、認識結果Ｉｍと、アプリケーション情報ＩＡの抽象状態指定情報Ｉ１とに基づき、作業空間内の抽象状態を設定する。この場合、まず、抽象状態設定部７１は、抽象状態指定情報Ｉ１を参照し、作業空間内において設定すべき抽象状態を認識する。

【0081】

図７は、図３に示すバラ仕分けの作業を簡略化したピックアンドプレイスの作業空間の俯瞰図を示す。図７に示す作業空間には、２つのロボットアーム５１ａ、５１ｂと、搬送機械５２ａに載置された４つの物品７（７ａ～７ｄ）と、障害物９と、物品７の目的地である仕分容器８ａとが存在している。このように、図７では、仕分容器８を説明の簡略化のため１個としている。以後では、物品７を置くべき仕分容器８ａの内部領域を「領域Ｇ」とも呼ぶ。ロボットアーム５１ａ、５１ｂは、夫々、「第１ロボット」及び「第２ロボット」の一例である。

【0082】

この場合、まず、抽象状態設定部７１は、物品７の状態、障害物９の存在範囲、ロボット５１の状態、領域Ｇの存在範囲等を認識する。

【0083】

ここでは、抽象状態設定部７１は、物品７ａ～７ｄの各々の中心の位置ベクトル「ｘ_１」～「ｘ_４」を、物品７ａ～７ｄの位置として認識する。また、抽象状態設定部７１は、ロボットアーム５１ａのロボットハンドの位置ベクトル「ｘ_ｒ１」と、ロボットアーム５１ｂのロボットハンドの位置ベクトル「ｘ_ｒ２」とを、ロボットアーム５１ａとロボットアーム５１ｂの位置として認識する。なお、物品７ａ～７ｄが搬送機械５２ａにより所定の搬送速度により搬送されている場合には、抽象状態設定部７１は、位置ベクトルｘ_１～ｘ_４を、認識結果Ｉｍが示す初期位置と、搬送機械５２ａの搬送速度と、初期位置からの経過時間長とをパラメータとする所定のモデル（関数）により表してもよい。上述のモデル（関数）の情報は、例えばアプリケーション情報ＩＡに予め含まれている。また、動作計画時及びロボット５１の作動時に搬送機械５２ａによる搬送を制御装置１が停止させている場合には、抽象状態設定部７１は、位置ベクトルｘ_１～ｘ_４を、認識結果Ｉｍに基づく固定値に定める。

【0084】

同様に、抽象状態設定部７１は、物品７ａ～７ｄの姿勢、障害物９の存在範囲、領域Ｇの存在範囲等を認識する。なお、抽象状態設定部７１は、例えば、障害物９を直方体とみなし、領域Ｇを矩形とみなす場合には、障害物９及び領域Ｇの各頂点の位置ベクトルを認識する。

【0085】

また、抽象状態設定部７１は、抽象状態指定情報Ｉ１を参照することで、目的タスクにおいて定義すべき抽象状態を決定する。この場合、抽象状態設定部７１は、作業空間内に存在する物体に関する認識結果Ｉｍ（例えば物体の種類毎の個数）と、抽象状態指定情報Ｉ１とに基づき、抽象状態を示す命題を定める。

【0086】

図７の例では、抽象状態設定部７１は、認識結果Ｉｍにより特定される物品７ａ～７ｄに対し、夫々識別ラベル「１」～「４」を付す。また、抽象状態設定部７１は、物品「ｉ」（ｉ＝１～４）が最終的に載置されるべき目標地点である領域Ｇ内に存在するという命題「ｇ_ｉ」を定義する。また、抽象状態設定部７１は、障害物９に対して識別ラベル「Ｏ」を付し、物品ｉが障害物Ｏに干渉しているという命題「ｏ_ｉ」を定義する。さらに、抽象状態設定部７１は、ロボットアーム５１ａ、５１ｂが互いに干渉するという命題「ｈ」を定義する。

【0087】

このように、抽象状態設定部７１は、抽象状態指定情報Ｉ１を参照することで、定義すべき抽象状態を認識し、当該抽象状態を表す命題（上述の例ではｇ_ｉ、ｏ_ｉ、ｈ等）を、物品７の数、ロボット５１の数、障害物９の数等に応じてそれぞれ定義する。そして、抽象状態設定部７１は、抽象状態を表す命題を示す情報を、抽象状態設定情報ＩＳとして目標論理式生成部７２に供給する。

【0088】

（５－５）目標論理式生成部
まず、目標論理式生成部７２は、目的タスク設定部７０により設定された目的タスクを、時相論理を用いた論理式に変換する。

【0089】

例えば、図７の例において、「最終的に物品（ｉ＝２）が領域Ｇに存在する」という目的タスクが与えられたとする。この場合、目標論理式生成部７２は、目的タスクを線形論理式（ＬＴＬ：Ｌｉｎｅａｒ Ｔｅｍｐｏｒａｌ Ｌｏｇｉｃ）の「eventually」に相当する演算子「◇」と、抽象状態設定部７１により定義された命題「ｇ_ｉ」と用いて、論理式「◇ｇ_２」を生成する。また、目標論理式生成部７２は、演算子「◇」以外の任意の時相論理の演算子（論理積「∧」、論理和「∨」、否定「￢」、論理包含「⇒」、always「□」、next「○」、until「Ｕ」等）を用いて論理式を表現してもよい。また、線形時相論理に限らず、ＭＴＬ（Ｍｅｔｒｉｃ Ｔｅｍｐｏｒａｌ Ｌｏｇｉｃ）やＳＴＬ（Ｓｉｇｎａｌ Ｔｅｍｐｏｒａｌ Ｌｏｇｉｃ）などの任意の時相論理を用いて論理式を表現してもよい。

【0090】

次に、目標論理式生成部７２は、制約条件情報Ｉ２が示す制約条件を、目的タスクを示す論理式に付加することで、目標論理式Ｌｔａｇを生成する。

【0091】

例えば、図７に示すピックアンドプレイスに対応する制約条件として、「ロボットアーム同士が常に干渉しない」、「物品ｉは障害物Ｏに常に干渉しない」の２つが制約条件情報Ｉ２に含まれていた場合、目標論理式生成部７２は、これらの制約条件を論理式に変換する。具体的には、目標論理式生成部７２は、図７の説明において抽象状態設定部７１により定義された命題「ｏ_ｉ」及び命題「ｈ」を用いて、上述の２つの制約条件を、夫々以下の論理式に変換する。
□￢ｈ
∧_ｉ□￢ｏ_ｉ

【0092】

よって、この場合、目標論理式生成部７２は、「最終的に物品（ｉ＝２）が領域Ｇに存在する」という目的タスクに対応する論理式「◇ｇ_２」に、これらの制約条件の論理式を付加することで、以下の目標論理式Ｌｔａｇを生成する。
（◇ｇ_２）∧（□￢ｈ）∧（∧_ｉ□￢ｏ_ｉ）

【0093】

なお、実際には、ピックアンドプレイスに対応する制約条件は、上述した２つに限られず、「ロボットアームが障害物Ｏに干渉しない」、「複数のロボットアームが同じ物品を掴まない」、「物品同士が接触しない」などの制約条件が存在する。このような制約条件についても同様に、制約条件情報Ｉ２に記憶され、目標論理式Ｌｔａｇに反映される。

【0094】

（５－６）タイムステップ論理式生成部
タイムステップ論理式生成部７３は、目的タスクを完了するタイムステップ数（「目標タイムステップ数」とも呼ぶ。）を定め、目標タイムステップ数で目標論理式Ｌｔａｇを満たすような各タイムステップでの状態を表す命題の組み合わせを定める。この組み合わせは、通常複数存在するため、タイムステップ論理式生成部７３は、これらの組み合わせを論理和により結合した論理式を、タイムステップ論理式Ｌｔｓとして生成する。上述の組み合わせは、ロボット５１に命令する動作のシーケンスを表す論理式の候補となり、以後では「候補φ」とも呼ぶ。

【0095】

ここで、図７の説明において例示した「最終的に物品（ｉ＝２）が領域Ｇに存在する」という目的タスクが設定された場合のタイムステップ論理式生成部７３の処理の具体例について説明する。

【0096】

この場合、以下の目標論理式Ｌｔａｇが目標論理式生成部７２からタイムステップ論理式生成部７３へ供給される。
（◇ｇ_２）∧（□￢ｈ）∧（∧_ｉ□￢ｏ_ｉ）
この場合、タイムステップ論理式生成部７３は、命題「ｇ_ｉ」をタイムステップの概念を含むように拡張した命題「ｇ_ｉ，ｋ」を用いる。ここで、命題「ｇ_ｉ，ｋ」は、「タイムステップｋで物品ｉが領域Ｇに存在する」という命題である。ここで、目標タイムステップ数を「３」とした場合、目標論理式Ｌｔａｇは、以下のように書き換えられる。
（◇ｇ_２,３）∧（∧_{ｋ＝１,２,３}□￢ｈ_ｋ）∧（∧_{ｉ,ｋ＝１,２,３}□￢ｏ_ｉ，ｋ）

【0097】

また、◇ｇ_２,３は、以下の式に示すように書き換えることが可能である。

【0098】

【数1】

【0099】

このとき、上述した目標論理式Ｌｔａｇは、以下に示す４つの候補「φ_１」～「φ_４」の論理和（φ_１∨φ_２∨φ_３∨φ_４）により表される。

【0100】

【数2】

【0101】

よって、タイムステップ論理式生成部７３は、４つの候補φ_１～φ_４の論理和をタイムステップ論理式Ｌｔｓとして定める。この場合、タイムステップ論理式Ｌｔｓは、４つの候補φ_１～φ_４の少なくともいずれかが真となる場合に真となる。

【0102】

次に、目標タイムステップ数の設定方法について補足説明する。

【0103】

タイムステップ論理式生成部７３は、例えば、メモリ１２等に予め記憶された作業の見込み時間に基づき、目標タイムステップ数を決定する。この場合、タイムステップ論理式生成部７３は、メモリ１２等に予め記憶された、１タイムステップ当たりの時間幅の情報に基づき、上述の見込み時間から目標タイムステップ数を算出する。他の例では、タイムステップ論理式生成部７３は、設定すべき目標タイムステップ数を表す情報がメモリ１２等に予め記憶されている場合には、当該情報を参照することで、目標タイムステップ数を決定する。

【0104】

好適には、タイムステップ論理式生成部７３は、目標タイムステップ数を所定の初期値に設定する。そして、タイムステップ論理式生成部７３は、制御入力生成部７５が制御入力を決定できるタイムステップ論理式Ｌｔｓが生成されるまで、目標タイムステップ数を徐々に増加させる。この場合、タイムステップ論理式生成部７３は、設定した目標タイムステップ数により制御入力生成部７５が最適化処理を行った結果、最適解を導くことができなかった場合、目標タイムステップ数を所定数（１以上の整数）だけ加算する。

【0105】

（５－７）抽象モデル生成部
抽象モデル生成部７４は、抽象モデル情報Ｉ５と、認識結果Ｉｍとに基づき、抽象モデルΣを生成する。ここで、抽象モデル情報Ｉ５には、抽象モデルΣの生成に必要な情報が記録されている。例えば、物品の位置や数、物品を置く領域の位置、ロボット５１の台数等を特定しない汎用的な形式の抽象モデルが抽象モデル情報Ｉ５に記録されている。そして、抽象モデル生成部７４は、抽象モデル情報Ｉ５に記録された、ロボット５１のダイナミクスを含む汎用的な形式の抽象モデルに対し、認識結果Ｉｍを反映することで、抽象モデルΣを生成する。これにより、抽象モデルΣは、作業空間内の物体の状態と、ロボット５１のダイナミクスとが抽象的に表されたモデルとなる。作業空間内の物体の状態は、物品の位置及び数、物品を置く領域（仕分容器８）の位置及び数、ロボット５１の台数等を示す。

【0106】

なお、制御対象となるロボット５１以外の他作業体が存在する場合、他作業体の抽象化されたダイナミクスに関する情報が抽象モデル情報Ｉ５に含まれてもよい。この場合、抽象モデルΣは、作業空間内の物体の状態と、ロボット５１のダイナミクスと、他作業体のダイナミクスとが抽象的に表されたモデルとなる。

【0107】

ここで、ロボット５１による目的タスクの作業時においては、作業空間内のダイナミクスが頻繁に切り替わる。例えば、ロボットアームが物品ｉを掴んでいる場合には、当該物品ｉを動かすことができるが、ロボットアームが物品ｉを掴んでない場合には、当該物品ｉを動かすことができない。

【0108】

以上を勘案し、本実施形態においては、物品ｉを掴むという動作を論理変数「δ_ｉ」により抽象表現する。この場合、例えば、抽象モデル生成部７４は、図７に示す作業空間に対して設定すべき抽象モデルΣを、以下の式（１）により定めることができる。

【0109】

【数3】

【0110】

ここで、「ｕ_ｊ」は、ロボットハンドｊ（「ｊ＝１」はロボットアーム５１ａのロボットハンド、「ｊ＝２」はロボットアーム５１ｂのロボットハンド）を制御するための制御入力を示し、「Ｉ」は単位行列を示し、「０」は零行例を示す。なお、制御入力は、ここでは、一例として速度を想定しているが、加速度であってもよい。また、「δ_ｊ,ｉ」は、ロボットハンドｊが物品ｉを掴んでいる場合に「１」であり、その他の場合に「０」である論理変数である。また、「ｘ_ｒ１」、「ｘ_ｒ２」は、ロボットハンドｊ（ｊ＝１、２）の位置ベクトル、「ｘ_１」～「ｘ_４」は、物品ｉ（ｉ＝１～４）の位置ベクトルを示す。また、「ｈ（ｘ）」は、物品を掴める程度に物品の近傍にロボットハンドが存在する場合に「ｈ（ｘ）≧０」となる変数であり、論理変数δとの間で以下の関係を満たす。
δ＝１ ⇔ ｈ（ｘ）≧０
この式では、物品を掴める程度に物品の近傍にロボットハンドが存在する場合には、ロボットハンドが物品を掴んでいるとみなし、論理変数δを１に設定している。

【0111】

ここで、式（１）は、タイムステップｋでの物体の状態とタイムステップｋ＋１での物体の状態との関係を示した差分方程式である。そして、上記の式（１）では、把持の状態が離散値である論理変数により表わされ、物体の移動は連続値により表わされているため、式（１）はハイブリッドシステムを示している。

【0112】

式（１）では、ロボット５１全体の詳細なダイナミクスではなく、物品を実際に把持するロボット５１の手先であるロボットハンドのダイナミクスのみを考慮している。これにより、制御入力生成部７５による最適化処理の計算量を好適に削減することができる。

【0113】

また、抽象モデル情報Ｉ５には、ダイナミクスが切り替わる動作（ピックアンドプレイスの場合には物品ｉを掴むという動作）に対応する論理変数、及び、認識結果Ｉｍから式（１）の差分方程式を導出するための情報が記録されている。よって、抽象モデル生成部７４は、物品の位置や数、物品を置く領域（仕分容器８）の位置や数、ロボット５１の台数等が変動する場合であっても、抽象モデル情報Ｉ５と認識結果Ｉｍとに基づき、対象の作業空間の環境に即した抽象モデルΣを決定することができる。

【0114】

なお、抽象モデル生成部７４は、式（１）に示されるモデルに代えて、混合論理動的（ＭＬＤ：Ｍｉｘｅｄ Ｌｏｇｉｃａｌ Ｄｙｎａｍｉｃａｌ）システムまたはペトリネットやオートマトンなどを組み合わせたハイブリッドシステムのモデルを生成してもよい。

【0115】

（５－８）制御入力生成部
制御入力生成部７５は、タイムステップ論理式生成部７３から供給されるタイムステップ論理式Ｌｔｓと、抽象モデル生成部７４から供給される抽象モデルΣとに基づき、最適となるタイムステップ毎のロボット５１に対する制御入力を決定する。この場合、制御入力生成部７５は、目的タスクに対する評価関数を定義し、抽象モデルΣ及びタイムステップ論理式Ｌｔｓを制約条件として評価関数を最小化する最適化問題を解く。評価関数は、例えば、予めメモリ１２に記憶されている。

【0116】

例えば、ピックアンドプレイスを目的タスクとした場合、制御入力生成部７５は、運ぶ対象となる物品と当該物品を運ぶ目標地点との距離「ｄ_ｋ」と制御入力「ｕ_ｋ」とが最小となる（即ちロボット５１が費やすエネルギーを最小化する）ように評価関数を定める。上述の距離ｄ_ｋは、「最終的に物品（ｉ＝２）が領域Ｇに存在する」という目的タスクの場合には、物品（ｉ＝２）と領域Ｇとのタイムステップｋでの距離に相当する。

【0117】

この場合、制御入力生成部７５は、全タイムステップにおける距離ｄ_ｋのノルムの２乗と制御入力ｕ_ｋのノルムの２乗との和を評価関数として定める。そして、制御入力生成部７５は、抽象モデルΣ及びタイムステップ論理式Ｌｔｓ（即ち候補φ_ｉの論理和）を制約条件とする以下の式（２）に示す制約付き混合整数最適化問題を解く。

【0118】

【数4】

【0119】

ここで、「Ｔ」は、最適化の対象となるタイムステップ数であり、目標タイムステップ数であってもよく、後述するように、目標タイムステップ数よりも小さい所定数であってもよい。この場合、好適には、制御入力生成部７５は、論理変数を連続値に近似する（連続緩和問題とする）。これにより、制御入力生成部７５は、計算量を好適に低減することができる。なお、線形論理式（ＬＴＬ）に代えてＳＴＬを採用した場合には、非線形最適化問題として記述することが可能である。このような最適化により、ロボット５１同士の物品７の受渡しを必要に応じて含んだロボット５１の動作を規定する制御入力が決定される。

【0120】

また、制御入力生成部７５は、目標タイムステップ数が長い場合（例えば所定の閾値より大きい場合）、最適化に用いるタイムステップ数を、目標タイムステップ数より小さい値（例えば上述の閾値）に設定してもよい。この場合、制御入力生成部７５は、例えば、所定のタイムステップ数が経過する毎に、上述の最適化問題を解くことで、逐次的に制御入力ｕ_ｋを決定する。

【0121】

好適には、制御入力生成部７５は、目的タスクの達成状態に対する中間状態に相当する所定のイベント毎に、上述の最適化問題を解き、使用すべき制御入力ｕ_ｋを決定してもよい。この場合、制御入力生成部７５は、次のイベント発生までのタイムステップ数を、最適化に用いるタイムステップ数に設定する。上述のイベントは、例えば、作業空間におけるダイナミクスが切り替わる事象である。例えば、ピックアンドプレイスを目的タスクとした場合には、ロボット５１が物品を掴む、ロボット５１が運ぶべき複数の物品のうちの１つの物品を目的地点へ運び終える、などがイベントとして定められる。イベントは、例えば、予め定められており、イベントを特定する情報がメモリ１２等に予め記憶されている。

【0122】

（５－９）動作シーケンス生成部
動作シーケンス生成部７６は、制御入力生成部７５から供給される制御入力情報Ｉｃｎと、アプリケーション情報ＩＡのサブタスク情報Ｉ４とに基づき、動作シーケンスを生成する。この場合、動作シーケンス生成部７６は、サブタスク情報Ｉ４を参照することで、ロボット５１が受け付け可能なサブタスクを認識し、制御入力情報Ｉｃｎが示すタイムステップ毎の制御入力をサブタスクに変換する。

【0123】

例えば、サブタスク情報Ｉ４には、ピックアンドプレイスを目的タスクとする場合にロボット５１が受け付け可能なサブタスクとして、ロボットハンドの移動（リーチング）とロボットハンドの把持（グラスピング）の２つのサブタスクを示す関数が定義されている。この場合、リーチングを表す関数「Ｍｏｖｅ」は、例えば、当該関数実行前のロボット５１の初期状態、当該関数実行後のロボット５１の最終状態、及び当該関数の実行に要する所要時間をそれぞれ引数とする関数である。また、グラスピングを表す関数「Ｇｒａｓｐ」は、例えば、当該関数実行前のロボット５１の状態、及び当該関数実行前の把持対象の物品の状態、論理変数δをそれぞれ引数とする関数である。ここで、関数「Ｇｒａｓｐ」は、論理変数δが「１」のときに掴む動作を行うこと表し、論理変数δが「０」のときに放す動作を行うこと表す。この場合、動作シーケンス生成部７６は、関数「Ｍｏｖｅ」を、制御入力情報Ｉｃｎが示すタイムステップ毎の制御入力により定まるロボットハンドの軌道に基づき決定し、関数「Ｇｒａｓｐ」を、制御入力情報Ｉｃｎが示すタイムステップ毎の論理変数δの遷移に基づき決定する。

【0124】

そして、動作シーケンス生成部７６は、関数「Ｍｏｖｅ」と関数「Ｇｒａｓｐ」とにより構成される動作シーケンスを生成し、当該動作シーケンスをロボット５１に供給する。例えば、目的タスクが「最終的に物品（ｉ＝２）が領域Ｇに存在する」の場合、動作シーケンス生成部７６は、物品（ｉ＝２）に最も近いロボットハンドに対し、関数「Ｍｏｖｅ」、関数「Ｇｒａｓｐ」、関数「Ｍｏｖｅ」、関数「Ｇｒａｓｐ」の動作シーケンスを生成する。この場合、物品（ｉ＝２）に最も近いロボットハンドは、１回目の関数「Ｍｏｖｅ」により物品（ｉ＝２）の位置まで移動し、１回目の関数「Ｇｒａｓｐ」により物品（ｉ＝２）を把持し、２回目の関数「Ｍｏｖｅ」により領域Ｇまで移動し、２回目の関数「Ｇｒａｓｐ」により物品（ｉ＝２）を領域Ｇに載置する。

【0125】

（６）処理フロー
図８は、第１実施形態において制御装置１が実行する処理の概要を示すフローチャートの一例である。

【0126】

まず、制御装置１は、仕分け対象となる物品７を検出する（ステップＳ１１）。この場合、制御装置１は、例えば、計測装置４が生成する計測信号Ｓ１に基づき、所定範囲に存在する物品７を仕分け対象の物品７として検出する。

【0127】

次に、制御装置１は、ステップＳ１１で検出した物品７の仕分け先となる仕分容器８を決定する（ステップＳ１２）。この場合、制御装置１は、例えば、計測信号Ｓ１と仕分情報ＩＢとに基づき、ステップＳ１１で検出した物品７の各々の仕分先となる仕分容器８を決定する。なお、ステップＳ１１及びステップＳ１２の処理は、例えば、上述した動作計画部１５の目的タスク設定部７０の処理に相当する。

【0128】

次に、制御装置１は、仕分容器８の搬出及び補充が必要か否か判定する（ステップＳ１３）。そして、制御装置１は、仕分容器８の搬出及び補充が必要と判定した場合（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、仕分容器８の搬出及び補充を実現するための制御を行う（ステップＳ１４）。ステップＳ１３及びステップＳ１４の処理は、例えば、仕分容器制御部１７の処理に相当する。

【0129】

そして、制御装置１は、仕分容器８が補充されたか否か判定する（ステップＳ１５）。ステップＳ１５の処理は、例えば、判定部１６の処理に相当する。そして、制御装置１は、仕分容器８が補充されたと判定した場合（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）、補充後の仕分容器８の配置に基づき、動作計画の更新を行う（ステップＳ１６）。このように、制御装置１は、仕分容器８の補充が行われた場合、最新の仕分容器８の配置に基づき、物品７を仕分けるための動作計画の更新（再決定）を行う。これにより、制御装置１は、最新の仕分容器８の配置に基づき、物品７の仕分けを的確に行うことができる。なお、この場合、例えば、制御装置１は、ステップＳ１１で検出した物品７に対するピックアンドプレイスの動作計画を新たに策定すると共に、動作計画済みであって仕分容器８に移動前の物品７に対するピックアンドプレイスの動作計画を更新用の動作計画として策定する。ステップＳ１６の処理は、例えば、目的タスク設定部７０以外の動作計画部１５の処理に相当する。一方、制御装置１は、仕分容器８が補充されていない場合（ステップＳ１５；Ｎｏ）、引き続きステップＳ１４の処理を継続する。

【0130】

一方、ステップＳ１３において、仕分容器８の搬出及び補充が必要でない場合（ステップＳ１３；Ｎｏ）、制御装置１は、動作計画の決定を行う（ステップＳ１７）。ステップＳ１７の処理は、例えば、目的タスク設定部７０以外の動作計画部１５の処理に相当する。

【0131】

そして、制御装置１は、ステップＳ１６又はステップＳ１７で決定した動作計画に基づくロボット５１の制御を行う（ステップＳ１８）。なお、制御装置１は、ステップＳ１８でのロボット制御を、決定した動作計画が完了するまで継続して実行したまま、次のステップに移行してもよい。ステップＳ１８の処理は、例えば、ロボット制御部１４の処理に相当する。

【0132】

そして、制御装置１は、ロボット５１等の制御処理を終了すべきか否か判定する（ステップＳ１９）。例えば、制御装置１は、ロボット５１等の制御処理を停止すべき旨の外部入力等を検知した場合、ロボット５１等の制御処理を終了すべきと判定する。そして、制御装置１は、ロボット５１等の制御処理を終了すべきと判定した場合（ステップＳ１９；Ｙｅｓ）、フローチャートの処理を終了する。一方、制御装置１は、ロボット５１等の制御処理を終了すべきでない場合（ステップＳ１９；Ｎｏ）、ステップＳ１１に処理を戻す。

【0133】

（７）変形例
次に、第１実施形態の変形例について説明する。以下の変形例は任意に組み合わせて適用してもよい。

【0134】

（変形例１）
図６に示す動作計画部１５のブロック構成は一例であり、種々の変更がなされてもよい。

【0135】

例えば、ロボット５１に命令する動作のシーケンスの候補φの情報がメモリ１２に予め記憶され、動作計画部１５は、当該情報に基づき、制御入力生成部７５の最適化処理を実行する。これにより、動作計画部１５は、最適な候補φの選定とロボット５１の制御入力の決定を行う。この場合、動作計画部１５は、抽象状態設定部７１、目標論理式生成部７２及びタイムステップ論理式生成部７３に相当する機能を有しなくともよい。このように、図６に示す動作計画部１５の一部の機能ブロックの実行結果に関する情報がアプリケーション情報ＩＡの一部として予め記憶されていてもよい。

【0136】

他の例では、アプリケーション情報には、目的タスクに対応する動作シーケンスを設計するためのフローチャートなどの設計情報が予め含まれており、動作計画部１５は、当該設計情報を参照することで、動作シーケンスを生成してもよい。なお、予め設計されたタスクシーケンスに基づきタスクを実行する具体例については、特開２０１７－３９１７０号に開示されている。

【0137】

（変形例２）
図３に示す作業空間は一例であり、図３に示す作業空間に対して種々の変更がなされてもよい。

【0138】

例えば、作業空間には、ＢＣＲ４２が設けられていなくともよい。この場合、例えば、目的タスク設定部７０は、カメラ４１により得られた画像に対して画像認識技術を適用することで、第１搬送機械５２Ａ上の物品７の種類及び位置を認識し、所定の位置に存在する物品７を仕分け対象となる物品７として特定する。また、目的タスク設定部７０は、認識した物品７の種類に基づき、仕分け対象となる物品７の仕分け先となる仕分容器８を特定する。この場合、カメラ４１による画像認識結果である物品７の種類に応じて物品７の仕分けを行うため、仕分情報ＩＢを利用する必要がない。

【0139】

他の例では、梱包箱６から取り出された物品７は、ロボット５１の可動範囲内に直接置かれてもよい。この場合、図３における第１搬送機械５２Ａは存在しなくともよい。さらに別の例では、仕分容器補充機構５３は、仕分容器台５４又は仕分容器台５５から仕分容器８が搬出されたことを自センサの出力等に基づき検出し、制御装置１からの制御信号Ｓ２に依らずに自律的に仕分容器８の補充作業を行ってもよい。

【0140】

さらに別の例では、仕分容器補充機構５３は、仕分容器台５４と仕分容器台５５とに対して夫々設けられてもよい。この場合、仕分容器補充機構５３は、仕分容器台５４又は仕分容器台５５に対して図３に示す位置と反対側に夫々設けられてもよい。また、仕分容器台５４及び仕分容器台５５は、仕分容器補充機構５３に相当する機能を有してもよい。この場合、仕分容器台５４及び仕分容器台５５は、例えば、いずれかの仕分容器８が第２搬送機械５２Ｂに搬出された場合に、当該仕分容器８が存在した位置に補充用の仕分容器８を内部から送り出す機構を有してもよい。また、仕分容器補充機構５３に代えて、ロボットアーム５１Ａ～５１Ｃが仕分容器８を補充する作業を行ってもよい。

【0141】

また、倉庫内における入荷商品の仕分け作業に限らず、組み立て製造業、食品製造業、又は物流業での入荷作業等においても、図４及び図８等に示されるロボット５１等の制御処理は好適に適用される。

【0142】

（変形例３）
仕分制御システム１００には、倉庫管理システム（ＷＭＳ：Ｗａｒｅｈｏｕｓｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）が含まれ、制御装置１は倉庫管理システムと連携してバラ仕分けに関する処理を実行してもよい。

【0143】

図９は、変形例３における仕分制御システム１００Ａの概略構成図である。図９に示されるように、仕分制御システム１００Ａは、倉庫管理システムにおける情報を管理する倉庫管理装置２を含んでいる。そして、制御装置１と倉庫管理装置２は、図１に示す制御装置１が実行する処理を協働して実行する。例えば、倉庫管理装置２は、ＢＣＲ４２によるバーコードの読み取り結果及び仕分情報ＩＢを管理し、制御装置１は、カメラ４１等によりＢＣＲ４２を通過した物品７を検出し、当該物品７の仕分け先となる仕分容器８に関する情報を倉庫管理装置２から受信する。このように、本変形例によれば、制御装置１は、倉庫管理装置２とデータ通信を行うことで、物品７の仕分け先となる仕分容器８を好適に決定し、上述した実施形態に基づくロボット５１の動作計画を策定することができる。

【0144】

＜第２実施形態＞
図１０は、第２実施形態における制御装置１Ｘの概略構成図である。図１０に示すように、制御装置１Ｘは、主に、動作計画手段１５Ｘと、判定手段１６Ｘと、を有する。なお、制御装置１Ｘは、複数の装置から構成されてもよい。

【0145】

動作計画手段１５Ｘは、複数の物品を複数の仕分容器に仕分ける作業に関するロボットの動作計画を決定する。ここで、「複数の物品を複数の仕分容器に仕分ける」とは、複数の物品を各物品の分類に従って区分けした状態となるように仕分容器内に移動させることを指す。動作計画手段１５Ｘは、例えば、第１実施形態における動作計画部１５とすることができる。

【0146】

判定手段１６Ｘは、仕分容器が補充されたか否か判定する。ここで、「仕分容器の補充」は、物品の仕分け先の候補となる空の仕分容器を新たに設置することを指す。判定手段１６Ｘは、例えば、第１実施形態における判定部１６とすることができる。

【0147】

そして、動作計画手段１５Ｘは、仕分容器が補充された場合、補充後の仕分容器の配置に基づき、動作計画を更新する。ここで、「動作計画を更新する」とは、仕分容器の補充前の仕分容器の状態に基づいて策定された動作計画の代わりとして、補充後の仕分容器の配置に基づいて新たな動作計画を策定することを指す。この場合には、仕分け作業が行われていない物品を対象として動作計画が策定される。

【0148】

図１１は、第２実施形態において制御装置１Ｘが実行するフローチャートの一例である。まず、動作計画手段１５Ｘは、複数の物品を複数の仕分容器に仕分ける作業に関するロボットの動作計画を決定する（ステップＳ２１）。そして、判定手段１６Ｘは、仕分容器が補充されたか否か判定する（ステップＳ２２）。そして、仕分容器が補充された場合（ステップＳ２２；Ｙｅｓ）、補充後の仕分容器の配置に基づき、動作計画を更新する（ステップＳ２３）。なお、仕分容器が補充されない場合（ステップＳ２２；Ｎｏ）、引き続きステップＳ２２において、判定手段１６Ｘは、仕分容器が補充されたか否か判定する。なお、動作計画が正常に実行された場合等には、制御装置１Ｘは、ステップＳ２３を実行することなく本フローチャートの処理を終了してもよい。

【0149】

第２実施形態の構成によれば、制御装置１Ｘは、仕分容器の補充があった場合においても的確な動作計画を策定し、物品の仕分け作業をロボットに好適に実行させることができる。

【0150】

なお、上述した各実施形態において、プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータであるプロセッサ等に供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記憶媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記憶媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記憶媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

【0151】

その他、上記の各実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが以下には限られない。

【0152】

［付記１］
複数の物品を複数の仕分容器に仕分ける作業に関するロボットの動作計画を決定する動作計画手段と、
前記仕分容器が補充されたか否か判定する判定手段と、を有し、
前記動作計画手段は、前記仕分容器が補充された場合、補充後の前記仕分容器の配置に基づき、前記動作計画を更新する、制御装置。
［付記２］
前記ロボットは、第１ロボットと第２ロボットとを含み、かつ、前記第１ロボットの可動範囲と前記第２ロボットの可動範囲とが重複しており、
前記動作計画手段は、前記第１ロボットと前記第２ロボットとの間での前記物品の受渡しに関する動作を含む前記動作計画を決定する、付記１に記載の制御装置。
［付記３］
前記第１ロボットの可動範囲内に存在しない前記仕分容器が前記第２ロボットの可動範囲内に存在し、
前記動作計画手段は、前記第１ロボットの可動範囲内に存在し、かつ、前記第２ロボットの可動範囲外に存在する物品を、前記第１ロボットにより前記第２ロボットの可動範囲に移動させる動作を含む前記動作計画を決定する、付記２に記載の制御装置。
［付記４］
前記仕分容器の搬出及び補充を制御する仕分容器制御手段をさらに有する、付記１～３のいずれか一項に記載の制御装置。
［付記５］
前記仕分容器制御手段は、前記複数の物品のいずれかの物品の仕分け先となる前記仕分容器が所定の基準状態である場合、当該仕分容器の搬出及び新規の仕分容器の補充を行う、付記４に記載の制御装置。
［付記６］
前記仕分容器制御手段は、前記複数の物品のいずれかの物品の仕分け先の候補が前記複数の仕分容器に存在しない場合、前記複数の仕分容器のいずれかの仕分容器の搬出及び新規の仕分容器の補充を行う、付記４に記載の制御装置。
［付記７］
前記仕分容器制御手段は、前記いずれかの仕分容器を、前記複数の仕分容器の各々の物品の収容数又は収容率に基づき、前記複数の仕分容器から選択する、付記６に記載の制御装置。
［付記８］
前記動作計画手段は、前記動作計画として、前記ロボットが実行すべき目的となる目的タスクを時相論理により表した論理式に基づき、前記ロボットのタイムステップ毎の動作を表す動作シーケンスを生成する、付記１～７のいずれか一項に記載の制御装置。
［付記９］
前記目的タスクは、前記複数の物品を、当該物品の分類に基づき前記複数の仕分容器に移動させるピックアンドプレイスのタスクである、付記８に記載の制御装置。
［付記１０］
コンピュータが、
複数の物品を複数の仕分容器に仕分ける作業に関するロボットの動作計画を決定し、
前記仕分容器が補充されたか否か判定し、
前記仕分容器が補充された場合、補充後の前記仕分容器の配置に基づき、前記動作計画を更新する、制御方法。
［付記１１］
複数の物品を複数の仕分容器に仕分ける作業に関するロボットの動作計画を決定し、
前記仕分容器が補充されたか否か判定し、
前記仕分容器が補充された場合、補充後の前記仕分容器の配置に基づき、前記動作計画を更新する処理をコンピュータに実行させるプログラムが格納された記憶媒体。

【0153】

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。すなわち、本願発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。また、引用した上記の特許文献等の各開示は、本書に引用をもって繰り込むものとする。

【符号の説明】

【0154】

１、１Ｘ 制御装置
２ 倉庫管理装置
３ 通信網
４ 計測装置
５ 被制御機器
４１ カメラ
４２ ＢＣＲ
５１ ロボット
５２ 搬送機械
５３ 仕分容器補充機構
１００、１００Ａ 仕分制御システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】