JP7740035B2 - Transport robot and control method - Google Patents
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Description
本開示は、搬送ロボットおよび制御方法に関する。 This disclosure relates to a transport robot and a control method.
生産現場において物体の搬送を行なうロボットが開発されている。例えば、特開2021-20301号公報(特許文献1)は、複数の第1配置可能箇所の各々から複数の第2配置可能箇所の各々へ物体を移動させるロボットを開示している。 Robots that transport objects in production sites have been developed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2021-20301 (Patent Document 1) discloses a robot that moves an object from each of a plurality of first possible placement locations to each of a plurality of second possible placement locations.
近年、生産現場は、人(作業者)とロボットなどの機械とが協調して作業する工程を含み得る。このような工程では、作業者が置いた物体を搬送するケースが生じうる。作業者によって置かれた物体の位置姿勢は一定ではない。そのため、ロボットは、物体の搬送に失敗する可能性がある。 In recent years, production sites may include processes in which people (workers) and machines such as robots work together. In such processes, there may be cases where an object placed by a worker needs to be transported. The position and orientation of an object placed by a worker is not constant. As a result, there is a possibility that the robot may fail to transport the object.
本開示は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、物体の搬送に失敗する頻度を抑制することができる搬送ロボットおよび制御方法を提供することである。 This disclosure has been made in consideration of the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a transport robot and control method that can reduce the frequency of failures in transporting objects.
本開示の一例によれば、搬送ロボットは、指定場所に置かれた物体を回収することおよび指定場所に物体を重ねて配布することの少なくとも一方である対象動作を実行する。搬送ロボットは、自律走行ロボットと、自律走行ロボットに搭載され、物体を把持するための把持部と、自律走行ロボットに搭載される測距センサと、自律走行ロボットに設けられた第1回転軸を中心に測距センサおよび把持部を回動させる回動機構と、自律走行ロボットおよび回動機構を制御する1以上の制御装置と、を備える。1以上の制御装置は、第1~第4のステップを実行する。第1のステップは、指定場所に対応する目標位置姿勢に移動するように自律走行ロボットを制御するステップである。第2のステップは、自律走行ロボットが目標位置姿勢に移動したことに応じて、回動機構を制御して測距センサを回動させるステップである。第3のステップは、回動角度による測距センサの計測距離の変化と物体の形状とに基づいて、指定場所に存在する物体の位置姿勢を検出するステップである。第4のステップは、物体の位置姿勢の検出結果に応じて、把持部が対象動作を実行可能なように、自律走行ロボットの位置および把持部の姿勢を調整するステップである。 According to one example of the present disclosure, a transport robot performs a target action that is at least one of retrieving an object placed at a designated location and distributing the object in a stacked manner at the designated location. The transport robot includes an autonomous mobile robot, a gripper mounted on the autonomous mobile robot for gripping the object, a distance sensor mounted on the autonomous mobile robot, a rotation mechanism that rotates the distance sensor and the gripper about a first rotation axis provided on the autonomous mobile robot, and one or more control devices that control the autonomous mobile robot and the rotation mechanism. The one or more control devices perform first to fourth steps. The first step is a step of controlling the autonomous mobile robot to move to a target position and orientation corresponding to the designated location. The second step is a step of controlling the rotation mechanism to rotate the distance sensor in response to the autonomous mobile robot moving to the target position and orientation. The third step is a step of detecting the position and orientation of an object present at the designated location based on a change in the distance measured by the distance sensor due to the rotation angle and the shape of the object. The fourth step is to adjust the position of the autonomous mobile robot and the orientation of the gripper according to the detected position and orientation of the object so that the gripper can perform the target action.
この開示によれば、回動角度による測距センサの計測距離の変化は、物体の位置姿勢に依存する。そのため、回動角度による測距センサの計測距離の変化と物体の形状とに基づいて、物体の位置姿勢が精度良く検出される。そして、物体の位置姿勢の検出結果に応じて、把持部が物体を把持可能なように、自律走行ロボットの位置および把持部の姿勢が調整される。これにより、物体の搬送に失敗する頻度を抑制することができる。 According to this disclosure, the change in the distance measured by the distance measuring sensor due to the rotation angle depends on the position and orientation of the object. Therefore, the position and orientation of the object are detected with high accuracy based on the change in the distance measured by the distance measuring sensor due to the rotation angle and the shape of the object. Then, depending on the detection result of the position and orientation of the object, the position of the autonomous mobile robot and the orientation of the gripper are adjusted so that the gripper can grip the object. This reduces the frequency of failures in transporting objects.
上述の開示において、物体の位置姿勢を検出するステップは、第1回転軸に対する測距センサの位置を定義するためのパラメータを用いて実行される。1以上の制御装置は、第1回転軸に対する位置姿勢が既知である物体について、回動角度による測距センサの計測距離の変化を取得し、取得された変化に基づいて、パラメータを決定するステップをさらに実行する。 In the above disclosure, the step of detecting the position and orientation of the object is performed using parameters for defining the position of the distance measurement sensor relative to the first rotation axis. The one or more control devices further perform the step of acquiring a change in the measured distance of the distance measurement sensor due to the rotation angle for an object whose position and orientation relative to the first rotation axis is known, and determining the parameters based on the acquired change.
上記の開示によれば、搬送ロボットにおける測距センサの取り付け位置の個体差によらず、物体の位置姿勢を精度良く検出できる。 The above disclosure makes it possible to accurately detect the position and orientation of an object regardless of individual differences in the mounting position of the distance measurement sensor on the transport robot.
上述の開示において、搬送ロボットは、把持部を並進移動させる平行リンク機構をさらに備える。回動機構は、把持部とともに、第1回転軸を中心に平行リンク機構を回動させる。調整するステップは、指定場所に存在する物体の中心を通る鉛直方向の基準線を含み、かつ、指定場所に存在する物体に対して予め定められた方向に平行な基準面上に把持部が位置するように、自律走行ロボットの位置を調整するステップと、並進移動の方向が基準面と平行になるように把持部の姿勢を調整するステップと、を含む。 In the above disclosure, the transport robot further includes a parallel link mechanism that translates the gripper. The rotation mechanism rotates the parallel link mechanism together with the gripper about the first rotation axis. The adjusting step includes the steps of: adjusting the position of the autonomous mobile robot so that the gripper is positioned on a reference plane that includes a vertical reference line passing through the center of the object present at the designated location and is parallel to a predetermined direction relative to the object present at the designated location; and adjusting the attitude of the gripper so that the direction of translational movement is parallel to the reference plane.
上記の開示によれば、例えば多関節ロボットと比較して簡易な構成を有する平行リンク機構を用いて物体の搬送を行なうことができるとともに、物体の搬送の失敗の頻度を抑制できる。 According to the above disclosure, it is possible to transport objects using a parallel link mechanism that has a simpler configuration than, for example, an articulated robot, and to reduce the frequency of failures in transporting objects.
上述の開示において、搬送ロボットは、自律走行ロボット上に設けられ、物体が置かれる荷台をさらに備える。1以上の制御装置は、さらに第5のステップを実行する。第5のステップは、把持部、回動機構および平行リンク機構を制御して、指定場所から荷台上に物体を移動させるステップである。 In the above disclosure, the transport robot further includes a platform provided on the autonomous mobile robot on which an object is placed. The one or more control devices further execute a fifth step. The fifth step is a step of controlling the gripper, the rotation mechanism, and the parallel link mechanism to move the object from a designated location onto the platform.
上記の開示によれば、搬送ロボットは、物体を荷台に置いた状態で走行できる。これにより、物体の落下を抑制できる。 According to the above disclosure, the transport robot can travel with an object placed on the platform. This prevents the object from falling.
上述の開示において、物体は、指定場所において積み上げ可能である。搬送ロボットは、測距センサおよび把持部を昇降させる昇降機構をさらに備える。1以上の制御装置は、さらに、第5~第7のステップを実行する。第5のステップは、昇降機構を制御して測距センサを昇降させるステップである。第6のステップは、測距センサの高さによる測距センサの計測距離の変化に基づいて、指定場所に存在する物体の積み上げ個数を検出するステップである。第7のステップは、積み上げ個数と荷台に存在する物体の個数とに基づいて、荷台に移動すべき物体の個数を決定するステップである。上記の第5のステップは、把持部、回動機構、平行リンク機構および昇降機構を制御して、指定場所から荷台上に、決定された個数の物体を移動させるステップを含む。 In the above disclosure, objects can be stacked at a designated location. The transport robot further includes a lifting mechanism that raises and lowers the distance measurement sensor and the gripper. One or more control devices further execute steps five to seven. The fifth step is a step of controlling the lifting mechanism to raise and lower the distance measurement sensor. The sixth step is a step of detecting the number of stacked objects present at the designated location based on a change in the measured distance of the distance measurement sensor due to the height of the distance measurement sensor. The seventh step is a step of determining the number of objects to be moved to the loading platform based on the number of stacked objects and the number of objects present on the loading platform. The fifth step above includes a step of controlling the gripper, rotation mechanism, parallel link mechanism, and lifting mechanism to move the determined number of objects from the designated location onto the loading platform.
上記の開示によれば、搬送可能な個数が自動的に決定され、決定された個数だけ搬送することができる。 According to the above disclosure, the number of items that can be transported is automatically determined, and only that determined number can be transported.
上述の開示において、搬送ロボットは、自律走行ロボット上に設けられ、物体が置かれる荷台と、荷台と把持部との相対位置関係を検出する位置センサと、をさらに備える。1以上の制御装置は、位置センサによって検出される相対位置関係が基準関係であることに応じて、自律走行ロボットの走行を許可するステップをさらに実行する。 In the above disclosure, the transport robot further includes a platform provided on the autonomous mobile robot on which an object is placed, and a position sensor that detects the relative positional relationship between the platform and the gripper. The one or more control devices further execute a step of permitting the autonomous mobile robot to travel in response to the relative positional relationship detected by the position sensor being the reference relationship.
上記の開示によれば、荷台と把持部との相対位置関係が基準関係であるときのみ、自律走行ロボットが走行する。これにより、走行中に、荷台に対する相対位置関係が基準関係ではない把持部が周囲の物(人を含む)と衝突する事態を回避できる。 According to the above disclosure, the autonomous mobile robot moves only when the relative positional relationship between the platform and the gripper is in a reference relationship. This prevents the gripper, whose relative positional relationship with the platform is not in a reference relationship, from colliding with surrounding objects (including people) while moving.
上述の開示において、物体は、第1側面と第1側面の裏側の第2側面とを有する。第1側面および第2側面は、互いに異なる特徴を有する。搬送ロボットは、自律走行ロボットに搭載された、物体を撮像するためのカメラをさらに備える。1以上の制御装置は、カメラによる撮像結果に基づいて、指定場所に存在する物体について、第1側面および第2側面のうちのいずれが把持部に対向しているかを判断するステップと、第2側面が把持部に対向していると判断したことに応じて、指定場所に存在する物体の向きが異常である旨の通知を出力するステップと、をさらに実行する。上記の開示によれば、作業者は、指定場所に置かれた物体の向きの異常を認識できる。 In the above disclosure, the object has a first side and a second side behind the first side. The first side and the second side have different characteristics. The transport robot further includes a camera mounted on the autonomous mobile robot for capturing images of the object. The one or more control devices further perform the steps of determining, based on the image capture results by the camera, which of the first side and the second side of the object present at the designated location faces the gripper, and outputting a notification that the orientation of the object present at the designated location is abnormal in response to determining that the second side faces the gripper. According to the above disclosure, the worker can recognize abnormalities in the orientation of the object placed at the designated location.
上述の開示において、物体は、第1側面と第1側面の裏側の第2側面とを有する。第1側面および第2側面は、互いに異なる特徴を有する。搬送ロボットは、自律走行ロボットに搭載された、物体を撮像するためのカメラと、鉛直方向に沿った第2回転軸を中心に物体を180°回転させる反転機構と、をさらに備える。1以上の制御装置は、カメラによる撮像結果に基づいて、指定場所に存在する物体について、第1側面および第2側面のうちのいずれが把持部に対向しているかを判断するステップと、第2側面が把持部に対向していると判断したことに応じて、反転機構を動作させるステップと、をさらに実行する。 In the above disclosure, the object has a first side and a second side behind the first side. The first side and the second side have different characteristics. The transport robot further includes a camera mounted on the autonomous mobile robot for capturing an image of the object, and an inversion mechanism for rotating the object 180 degrees around a second rotation axis along the vertical direction. The one or more control devices further perform the steps of determining, based on the image captured by the camera, which of the first side and the second side of the object present at the specified location faces the gripper, and operating the inversion mechanism in response to determining that the second side faces the gripper.
上記の開示によれば、作業者が通常の向きとは異なる向きで物体を指定場所に置いたとしても、搬送ロボットによって、物体の向きが自動的に揃えられる。 According to the above disclosure, even if a worker places an object in a designated location in a different orientation than normal, the transport robot will automatically align the object's orientation.
上述の開示において、物体は、対象物を収容するコンテナである。搬送ロボットは、把持部が物体を把持しているときに物体の重量を計測する計測器をさらに備える。1以上の制御装置は、計測器による計測結果を監視するステップと、計測結果の変動量が閾値を超えたことに応じて、対象物が落下したことを通知するステップと、をさらに実行する。 In the above disclosure, the object is a container that stores the target object. The transport robot further includes a measuring instrument that measures the weight of the object while the gripper is gripping the object. The one or more control devices further perform the steps of monitoring the measurement results by the measuring instrument and, when the amount of variation in the measurement results exceeds a threshold, notifying that the target object has fallen.
上記の開示によれば、作業者は、コンテナから対象物が落下したことを即座に認識できる。 The above disclosure allows workers to immediately recognize when an object has fallen from a container.
本開示の別の例によれば、制御方法は、指定場所に置かれた物体を回収することおよび指定場所に物体を重ねて配布することの少なくとも一方である対象動作を実行する。搬送ロボットは、自律走行ロボットと、自律走行ロボットに搭載され、物体を把持するための把持部と、自律走行ロボットに搭載される測距センサと、自律走行ロボットに設けられた第1回転軸を中心に測距センサおよび把持部を回動させる回動機構と、を含む。制御方法は、第1~第4のステップを備える。第1のステップは、指定場所に置かれた物体を把持するための目標位置姿勢に移動するように自律走行ロボットを制御するステップである。第2のステップは、自律走行ロボットが目標位置姿勢に移動したことに応じて、回動機構を制御して測距センサを回動させるステップである。第3のステップは、回動角度による測距センサの計測距離の変化と物体の形状とに基づいて、指定場所に存在する物体の位置姿勢を検出するステップである。第4のステップは、物体の位置姿勢の検出結果に応じて、把持部が対象動作を実行可能なように自律走行ロボットの位置および把持部の姿勢を調整するステップである。 According to another example of the present disclosure, a control method executes a target action that is at least one of retrieving an object placed at a designated location and distributing objects in a stack at the designated location. The transport robot includes an autonomous mobile robot, a gripper mounted on the autonomous mobile robot for gripping the object, a distance sensor mounted on the autonomous mobile robot, and a rotation mechanism that rotates the distance sensor and gripper about a first rotation axis provided on the autonomous mobile robot. The control method includes first to fourth steps. The first step is a step of controlling the autonomous mobile robot to move to a target position and orientation for gripping the object placed at the designated location. The second step is a step of controlling the rotation mechanism to rotate the distance sensor in response to the autonomous mobile robot moving to the target position and orientation. The third step is a step of detecting the position and orientation of an object present at the designated location based on a change in the distance measured by the distance sensor due to the rotation angle and the shape of the object. The fourth step is a step of adjusting the position of the autonomous mobile robot and the orientation of the gripper in response to the detection result of the position and orientation of the object so that the gripper can execute the target action.
上記の開示によっても、物体の搬送に失敗する頻度を抑制することができる。 The above disclosure also helps reduce the frequency of failures in transporting objects.
本開示によれば、物体の搬送に失敗する頻度を抑制することができる。 This disclosure makes it possible to reduce the frequency of failures in transporting objects.
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that identical or equivalent parts in the drawings will be designated by the same reference numerals and their description will not be repeated.
§1 適用例
図1を参照して、本発明が適用される場面の一例について説明する。図1は、実施の形態に係る搬送システムの全体構成を示す概略図である。図1に例示される搬送システム5は、生産現場に適用される。搬送システム5は、搬送ロボット1と上位システム4とを備える。搬送ロボット1と上位システム4とは、無線通信を用いて、データを互いに送受信する。
§1 Application Example An example of a situation in which the present invention is applied will be described with reference to Fig. 1. Fig. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a transport system according to an embodiment. A transport system 5 illustrated in Fig. 1 is applied to a production site. The transport system 5 includes a transport robot 1 and a host system 4. The transport robot 1 and the host system 4 transmit and receive data to and from each other using wireless communication.
上位システム4は、搬送ロボット1に対して、指定場所2に置かれた物体3を回収する指示(回収指示)と、回収された物体3を別の指定場所に配布する指示(配布指示)とを行なう。 The host system 4 issues instructions (collection instructions) to the transport robot 1 to collect the object 3 placed at the designated location 2, and instructions (distribution instructions) to distribute the collected object 3 to another designated location.
搬送ロボット1は、上位システム4から受けた回収指示および配布指示に従って、指定場所2に置かれた物体3を回収することおよび指定場所2に物体3を重ねて配布することの少なくとも一方である対象動作を実行する。物体3は、作業者によって指定場所2に置かれる。そのため、物体3の位置姿勢は一定ではない。物体3は、生産現場において使用され、生産対象となる物、部品、部品等の対象物を収容するコンテナなどを含む。図1に示す物体3は、平面視矩形状のコンテナであり、積み上げ可能である。 The transport robot 1 performs the target operation of at least one of retrieving the object 3 placed at the designated location 2 and stacking and distributing the object 3 at the designated location 2, in accordance with retrieval instructions and distribution instructions received from the host system 4. The object 3 is placed at the designated location 2 by a worker. Therefore, the position and orientation of the object 3 are not constant. The object 3 includes containers used in production sites that store objects, parts, components, and other items to be produced. The object 3 shown in Figure 1 is a container that is rectangular in plan view and can be stacked.
図1に示されるように、搬送ロボット1は、自律走行ロボット100と、上物装置200と、1以上の制御装置300と、を備える。 As shown in FIG. 1, the transport robot 1 includes an autonomous mobile robot 100, an upper structure device 200, and one or more control devices 300.
自律走行ロボット100は、規定方向に沿って進行および後退する。規定方向は、図中Y軸の正方向である。なお、X軸は、Y軸を含む水平面に含まれ、かつ、Y軸に直交する。Z軸は、鉛直方向に沿う。さらに、自律走行ロボット100は、方向転換を行なうことが可能である。方向転換が行なわれることにより、進行方向(すなわちY軸の正方向)が変更される。 The autonomous mobile robot 100 moves forward and backward along a specified direction. The specified direction is the positive direction of the Y axis in the figure. The X axis is included in a horizontal plane that includes the Y axis and is perpendicular to the Y axis. The Z axis is along the vertical direction. Furthermore, the autonomous mobile robot 100 is capable of changing direction. By changing direction, the direction of travel (i.e., the positive direction of the Y axis) changes.
上物装置200は、自律走行ロボット100上に搭載される。上物装置200は、把持部210と、測距センサ220と、回動機構230と、平行リンク機構240と、昇降機構250と、荷台260と、を含む。 The upper structure device 200 is mounted on the autonomous mobile robot 100. The upper structure device 200 includes a gripping unit 210, a distance measurement sensor 220, a rotation mechanism 230, a parallel link mechanism 240, a lifting mechanism 250, and a loading platform 260.
把持部210は、物体3を把持する。把持部210は、例えば2指ハンドであり、2つの指部を備える。把持部210は、2つの指部の間隔を変更することにより、物体3を把持する。 The gripping unit 210 grips the object 3. The gripping unit 210 is, for example, a two-fingered hand and has two fingers. The gripping unit 210 grips the object 3 by changing the distance between the two fingers.
測距センサ220は、光、超音波、電波を出力し、その反射信号に基づいて、周囲に存在する物体との距離を測定する。以下、光を用いて物体との距離を測定する測距センサ220を例にとり説明する。測距センサ220は、光を照射するポイント(以下、「光照射ポイント」と称する。)を有し、光照射ポイントと、物体によって光が反射されたポイントとの間の距離を計測する。 The distance measurement sensor 220 outputs light, ultrasound, or radio waves, and measures the distance to surrounding objects based on the reflected signals. The following explanation uses as an example a distance measurement sensor 220 that uses light to measure the distance to an object. The distance measurement sensor 220 has a point where light is emitted (hereinafter referred to as the "light irradiation point"), and measures the distance between the light irradiation point and the point where the light is reflected by the object.
測距センサ220は、光の進行方向が水平面に平行となるように、把持部210に取り付けられる。そのため、測距センサ220と把持部210との相対位置関係は一定である。 The distance measurement sensor 220 is attached to the grip part 210 so that the direction of light travel is parallel to the horizontal plane. Therefore, the relative positional relationship between the distance measurement sensor 220 and the grip part 210 is constant.
平行リンク機構240は、把持部210を支持し、把持部210が有する2つの指部が水平面に平行である状態を維持しながら、把持部210を並進移動させる。 The parallel link mechanism 240 supports the gripping portion 210 and moves the gripping portion 210 in a translational manner while maintaining the two fingers of the gripping portion 210 parallel to the horizontal plane.
昇降機構250は、平行リンク機構240を支持し、平行リンク機構240、把持部210および測距センサ220を昇降させる。 The lifting mechanism 250 supports the parallel link mechanism 240 and raises and lowers the parallel link mechanism 240, the gripping portion 210, and the distance measurement sensor 220.
回動機構230は、昇降機構250を支持し、回転軸231を中心に昇降機構250を回転させる。昇降機構250が回転することにより、平行リンク機構240、把持部210および測距センサ220は回動する。すなわち、回動機構230は、回転軸231を中心に把持部210、測距センサ220および平行リンク機構240を回動させる。 The rotation mechanism 230 supports the lifting mechanism 250 and rotates the lifting mechanism 250 around the rotation shaft 231. As the lifting mechanism 250 rotates, the parallel link mechanism 240, the gripping unit 210, and the distance measuring sensor 220 rotate. In other words, the rotation mechanism 230 rotates the gripping unit 210, the distance measuring sensor 220, and the parallel link mechanism 240 around the rotation shaft 231.
平行リンク機構240、昇降機構250および回動機構230の各々は、1以上の駆動軸を有し、駆動軸が操作されることにより、作動する。 The parallel link mechanism 240, lifting mechanism 250, and rotation mechanism 230 each have one or more drive shafts and operate when the drive shafts are operated.
荷台260には、把持部210によって物体3が置かれる。これにより、搬送ロボット1は、指定場所2から回収した物体3が荷台260に置かれた状態で別の指定場所に移動できる。 The object 3 is placed on the loading platform 260 by the gripper 210. This allows the transport robot 1 to move to another designated location with the object 3 retrieved from the designated location 2 placed on the loading platform 260.
1以上の制御装置300は、自律走行ロボット100および上物装置200(回動機構230を含む)を制御する。1以上の制御装置300は、以下の第1~第4のステップを実行する。 One or more control devices 300 control the autonomous mobile robot 100 and the upper structure device 200 (including the rotation mechanism 230). The one or more control devices 300 execute the following first to fourth steps.
第1のステップは、指定場所2に対応する目標位置姿勢に移動するように自律走行ロボット100を制御するステップである。これにより、自律走行ロボット100は、目標位置姿勢に移動する。目標位置姿勢は、指定場所2において理想的な位置姿勢に置かれた物体3を把持部210が把持することが可能な位置であり、予め定められる。しかしながら、作業者によって置かれた物体3の位置姿勢は、理想的な位置姿勢からずれる可能性がある。そのため、1以上の制御装置300は、第2~第4のステップを実行する。 The first step is to control the autonomous mobile robot 100 to move to a target position and orientation corresponding to the specified location 2. This causes the autonomous mobile robot 100 to move to the target position and orientation. The target position and orientation is a predetermined position at which the gripper 210 can grip the object 3 placed in an ideal position and orientation at the specified location 2. However, the position and orientation of the object 3 placed by the operator may deviate from the ideal position and orientation. Therefore, one or more control devices 300 execute steps 2 to 4.
第2のステップは、自律走行ロボット100が目標位置姿勢に移動したことに応じて、回動機構230を制御して測距センサ220を回動させるステップである。回動角度による測距センサ220の計測距離の変化は、物体3の位置姿勢に依存する。そのため、第3のステップが実行される。 The second step is to control the rotation mechanism 230 to rotate the distance measurement sensor 220 in response to the autonomous mobile robot 100 moving to the target position and orientation. The change in the measured distance of the distance measurement sensor 220 due to the rotation angle depends on the position and orientation of the object 3. Therefore, the third step is executed.
第3のステップは、回動角度による測距センサ220の計測距離の変化と物体3の形状とに基づいて、物体3の位置姿勢を検出するステップである。1以上の制御装置300は、予め物体3の形状に関する情報を記憶しており、当該情報と上記の波形とに基づいて、物体3の位置姿勢を検出する。次に、第4のステップが実行される。 The third step is to detect the position and orientation of the object 3 based on the change in the measured distance of the distance measuring sensor 220 due to the rotation angle and the shape of the object 3. One or more control devices 300 store information about the shape of the object 3 in advance, and detect the position and orientation of the object 3 based on this information and the above waveform. Next, the fourth step is executed.
第4のステップは、物体3の位置姿勢の検出結果に応じて、把持部210が物体3を把持可能なように自律走行ロボット100の位置を調整するステップである。これにより、把持部210は、物体3を把持することができる。その結果、物体3の搬送に失敗する頻度を抑制することができる。 The fourth step is to adjust the position of the autonomous mobile robot 100 so that the gripping unit 210 can grip the object 3, based on the detection results of the position and orientation of the object 3. This allows the gripping unit 210 to grip the object 3. As a result, the frequency of failures in transporting the object 3 can be reduced.
§2 具体例
<物体の例>
図2は、搬送の対象となる物体の一例を示す斜視図である。図2に示されるように、物体3は、例えば、平面視矩形の箱状であり、底板を含む基部3aと、基部3aの上に設けられる胴部3bと、胴部3bの上端に設けられる鍔部3cと、を有する。
§2 Specific examples <Examples of objects>
2 is a perspective view showing an example of an object to be transported. As shown in Fig. 2, the object 3 is, for example, a rectangular box-like object in a plan view, and has a base 3a including a bottom plate, a body 3b provided on the base 3a, and a flange 3c provided at the upper end of the body 3b.
基部3aの側壁は、基部3aの上端のサイズが底板のサイズよりも大きくなるように、底板に対して傾斜している。胴部3bの側壁は、底板に対して垂直である。そのため、物体3の上に別の物体3を積み上げたとき、上側の物体3の基部3aは、下側の物体3の胴部3bおよび基部3aの内部空間に挿入される。 The side walls of the base 3a are inclined relative to the bottom plate so that the size of the top end of the base 3a is larger than the size of the bottom plate. The side walls of the body 3b are perpendicular to the bottom plate. Therefore, when an object 3 is stacked on top of another object 3, the base 3a of the upper object 3 is inserted into the internal space of the body 3b and base 3a of the lower object 3.
物体3の高さは、Hである。また、胴部3bの縦幅および横幅はそれぞれLおよびWである。 The height of object 3 is H. The vertical and horizontal widths of body 3b are L and W, respectively.
胴部3bは、平面視矩形であり、4つの側面を有する。表裏関係にある一対の側面3b1の面積は、互いに同一である。同様に、表裏関係にある一対の側面3b2の面積は、互いに同一である。側面3b1の面積は、側面3b2の面積よりも大きい。すなわち、側面3b1の幅は縦幅Lであり、側面3b2の幅は横幅Wである。 The body 3b is rectangular in plan view and has four side surfaces. The areas of the pair of side surfaces 3b1, which are opposite each other, are identical. Similarly, the areas of the pair of side surfaces 3b2, which are opposite each other, are identical. The area of side surface 3b1 is larger than the area of side surface 3b2. In other words, the width of side surface 3b1 is vertical width L, and the width of side surface 3b2 is horizontal width W.
図1に示す1以上の制御装置300の少なくとも1つは、物体3の形状を示す形状データを予め記憶している。形状データは、少なくとも、物体3の高さH、胴部3bの縦幅Lおよび胴部3bの横幅Wを示す。 At least one of the one or more control devices 300 shown in FIG. 1 stores shape data indicating the shape of the object 3 in advance. The shape data indicates at least the height H of the object 3, the vertical width L of the body 3b, and the horizontal width W of the body 3b.
把持部210は、胴部3bを把持する。これにより、鍔部3cが把持部210に引っかかり、物体3が把持部210から落下することを防止できる。 The gripping portion 210 grips the body portion 3b. This allows the flange portion 3c to catch on the gripping portion 210, preventing the object 3 from falling from the gripping portion 210.
なお、把持部210は、2つの指部が一対の側面3b2に接触して物体3を把持するように設計されている。 The gripping portion 210 is designed so that two fingers come into contact with a pair of side surfaces 3b2 to grip the object 3.
<搬送ロボットのハードウェア構成>
図3は、図1に示す搬送ロボットのハードウェア構成の一例を示す模式図である。図3に示されるように、搬送ロボット1は、1以上の制御装置300(図1参照)として、統合制御装置310と上物制御装置320とを備える。
<Hardware configuration of the transport robot>
Fig. 3 is a schematic diagram showing an example of the hardware configuration of the transport robot shown in Fig. 1. As shown in Fig. 3, the transport robot 1 includes an integrated control device 310 and an upper object control device 320 as one or more control devices 300 (see Fig. 1).
自律走行ロボット100は、通信ユニット110と、走行コントローラ120と、駆動部130と、位置姿勢センサ140と、車輪150~152と、を有する。通信ユニット110は、統合制御装置310との間のデータの送受信を行なう。 The autonomous mobile robot 100 has a communication unit 110, a travel controller 120, a drive unit 130, a position and orientation sensor 140, and wheels 150-152. The communication unit 110 sends and receives data to and from the integrated control device 310.
走行コントローラ120は、統合制御装置310からの走行指示に従って、駆動部130を制御する。走行指示は、自律走行ロボット100の位置または速度に関する目標値を含む。走行コントローラ120は、走行指示に含まれる目標値に応じた操作量を計算し、計算した操作量を駆動部130に出力する。 The driving controller 120 controls the drive unit 130 in accordance with driving instructions from the integrated control device 310. The driving instructions include target values for the position or speed of the autonomous driving robot 100. The driving controller 120 calculates the amount of operation corresponding to the target value included in the driving instructions, and outputs the calculated amount of operation to the drive unit 130.
走行コントローラ120は、典型的には、汎用的なアーキテクチャを有しているコンピュータであり、予めインストールされたプログラム(命令コード)を実行することで、本実施の形態に係る処理を実行する。なお、プログラムの実行により提供される機能の一部もしくは全部を、ASICなどの専用のハードウェア回路として実装してもよい。 The driving controller 120 is typically a computer with a general-purpose architecture, and executes pre-installed programs (instruction codes) to perform the processing according to this embodiment. Note that some or all of the functions provided by executing the programs may be implemented as dedicated hardware circuits such as ASICs.
駆動部130は、走行コントローラ120からの操作量に応じて、車輪150を駆動するとともに、車輪151,152の向きを変更する。車輪150が駆動されることにより、自律走行ロボット100は、Y軸に沿って進行または後退する。車輪151,152の向きが変更されることにより、自律走行ロボット100の進行方向(Y軸の方向)が転換される。 The drive unit 130 drives the wheels 150 and changes the orientation of the wheels 151 and 152 in accordance with the amount of operation from the driving controller 120. By driving the wheels 150, the autonomous mobile robot 100 moves forward or backward along the Y axis. By changing the orientation of the wheels 151 and 152, the traveling direction of the autonomous mobile robot 100 (the direction of the Y axis) is changed.
位置姿勢センサ140は、公知の技術を用いて、自律走行ロボット100の位置姿勢を計測する。例えば、位置姿勢センサ140には、GPS、ビーコン測位手法、方位センサなどが適用され得る。位置姿勢センサ140によって計測された位置姿勢を示すデータは、走行コントローラ120に送られる。 The position and orientation sensor 140 measures the position and orientation of the autonomous mobile robot 100 using known technology. For example, GPS, beacon positioning techniques, and orientation sensors may be used for the position and orientation sensor 140. Data indicating the position and orientation measured by the position and orientation sensor 140 is sent to the mobile controller 120.
上物装置200は、把持部210、測距センサ220、平行リンク機構240、昇降機構250、回動機構230、および荷台260に加えて、センサ270を含む。 The upper structure device 200 includes a gripping unit 210, a distance measurement sensor 220, a parallel link mechanism 240, a lifting mechanism 250, a rotation mechanism 230, and a loading platform 260, as well as a sensor 270.
センサ270は、把持部210がホームポジションであるか否かを判断するために利用される。把持部210のホームポジションは、平面視において、把持部210が自律走行ロボット100からはみ出さず、かつ、把持部210の先端が荷台260に対向する位置である。 Sensor 270 is used to determine whether the gripper 210 is in its home position. The home position of the gripper 210 is a position where, in a plan view, the gripper 210 does not extend beyond the autonomous mobile robot 100 and the tip of the gripper 210 faces the platform 260.
センサ270は、発光部271と受光部272とを有する。把持部210の先端が荷台260に対向しているときに発光部271から発せられた光が受光部272に入射するように、発光部271および受光部272は、把持部210の先端および荷台260にそれぞれ取り付けられる。センサ270は、受光部272の受光量が閾値を超えることに応じてオン信号を出力し、受光部272の受光量が閾値以下であることに応じてオフ信号を出力する。そのため、センサ270からオン信号が出力されているとき、把持部210がホームポジションに位置している。 Sensor 270 has a light-emitting unit 271 and a light-receiving unit 272. The light-emitting unit 271 and the light-receiving unit 272 are attached to the tip of the gripping unit 210 and the loading platform 260, respectively, so that light emitted from the light-emitting unit 271 is incident on the light-receiving unit 272 when the tip of the gripping unit 210 faces the loading platform 260. Sensor 270 outputs an ON signal when the amount of light received by the light-receiving unit 272 exceeds a threshold, and outputs an OFF signal when the amount of light received by the light-receiving unit 272 is equal to or less than the threshold. Therefore, when an ON signal is output from sensor 270, the gripping unit 210 is located in the home position.
荷台260は、物体3が置かれる板261と、板261の上方に配置される支持部材266と、支持部材266の下面に取り付けられ、支持部材266の下方に存在する物体までの距離を計測する測距センサ262と、を含む。上記の受光部272は、支持部材266に取り付けられる。測距センサ262の計測結果は、板261上に置かれた物体3の個数を計算するために利用される。 The loading platform 260 includes a plate 261 on which the objects 3 are placed, a support member 266 positioned above the plate 261, and a distance measurement sensor 262 attached to the underside of the support member 266 and measuring the distance to objects located below the support member 266. The light receiving unit 272 is attached to the support member 266. The measurement results of the distance measurement sensor 262 are used to calculate the number of objects 3 placed on the plate 261.
統合制御装置310は、自律走行ロボット100の動作と上物装置200の動作とを連係させるための制御を実行する。上物制御装置320は、上物装置200の動作を制御する。 The integrated control device 310 executes control to coordinate the operation of the autonomous mobile robot 100 and the operation of the upper structure device 200. The upper structure control device 320 controls the operation of the upper structure device 200.
統合制御装置310および上物制御装置320の各々は、典型的には、汎用的なアーキテクチャを有しているコンピュータであり、予めインストールされたプログラム(命令コード)を実行することで、本実施の形態に係る処理を実行する。このようなプログラムは、典型的には、各種記録媒体などに格納された状態で流通し、あるいは、ネットワークなどを介して統合制御装置310および上物制御装置320の各々にインストールされる。 Each of the integrated control device 310 and the overhead control device 320 is typically a computer with a general-purpose architecture, and performs the processing related to this embodiment by executing a pre-installed program (instruction code). Such programs are typically distributed in a state stored on various recording media, or are installed in each of the integrated control device 310 and the overhead control device 320 via a network, etc.
このような汎用的なコンピュータを利用する場合には、本実施の形態に係る処理を実行するためのアプリケーションに加えて、コンピュータの基本的な処理を実行するためのOS(Operating System)がインストールされていてもよい。この場合には、本実施の形態に係るプログラムは、OSの一部として提供されるプログラムモジュールのうち、必要なモジュールを所定の配列で所定のタイミングで呼出して処理を実行させるものであってもよい。すなわち、本実施の形態に係るプログラム自体は、上記のようなモジュールを含んでおらず、OSと協働して処理が実行されてもよい。本実施の形態に係るプログラムとしては、このような一部のモジュールを含まない形態であってもよい。 When using such a general-purpose computer, an OS (Operating System) for executing basic computer processing may be installed in addition to an application for executing the processing according to this embodiment. In this case, the program according to this embodiment may execute processing by calling the necessary modules, among the program modules provided as part of the OS, in a predetermined sequence at a predetermined timing. In other words, the program according to this embodiment itself may not include the modules described above, and may execute processing in cooperation with the OS. The program according to this embodiment may also be in a form that does not include some of these modules.
さらに、本実施の形態に係るプログラムは、他のプログラムの一部に組込まれて提供されるものであってもよい。その場合にも、プログラム自体には、上記のような組合せられる他のプログラムに含まれるモジュールを含んでおらず、当該他のプログラムと協働して処理が実行される。すなわち、本実施の形態に係るプログラムとしては、このような他のプログラムに組込まれた形態であってもよい。なお、プログラムの実行により提供される機能の一部もしくは全部を、ASICなどの専用のハードウェア回路として実装してもよい。 Furthermore, the program according to this embodiment may be provided as part of another program. In this case, the program itself does not include the modules included in the other program with which it is combined, and processing is executed in cooperation with the other program. In other words, the program according to this embodiment may be in a form that is incorporated into such other program. Note that some or all of the functions provided by the execution of the program may be implemented as a dedicated hardware circuit such as an ASIC.
図3に示されるように、統合制御装置310は、通信ユニット311と、プロセッサ312と、記憶装置313と、を有する。 As shown in FIG. 3, the integrated control device 310 has a communication unit 311, a processor 312, and a storage device 313.
通信ユニット311は、上位システム4、自律走行ロボット100および上物制御装置320との間のデータ伝送を仲介する。通信ユニット311は、無線LAN(Local Area Network)を用いて上位システム4との間のデータ伝送を行ない、図示しないローカルバスを用いて、自律走行ロボット100および上物制御装置320との間のデータ伝送を行なう。 The communication unit 311 mediates data transmission between the host system 4, the autonomous mobile robot 100, and the overhead equipment control device 320. The communication unit 311 transmits data to the host system 4 using a wireless local area network (LAN), and transmits data between the autonomous mobile robot 100 and the overhead equipment control device 320 using a local bus (not shown).
記憶装置313は、例えばハードディスク、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリなどの半導体記憶装置等によって構成され、プログラム群314とプログラム群314の実行に関連する各種のデータとを記憶する。プロセッサ312は、記憶装置313が記憶するプログラム群314を実行する。 The storage device 313 is configured, for example, by a semiconductor storage device such as a hard disk, RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), or flash memory, and stores the program group 314 and various data related to the execution of the program group 314. The processor 312 executes the program group 314 stored in the storage device 313.
図3に示されるように、上物制御装置320は、通信ユニット321と、プロセッサ322と、記憶装置323と、を有する。 As shown in FIG. 3, the overhead control device 320 has a communication unit 321, a processor 322, and a storage device 323.
通信ユニット321は、統合制御装置310との間のデータ伝送を仲介する。通信ユニット321は、図示しないローカルバスを用いて、統合制御装置310との間のデータ伝送を行なう。 The communication unit 321 mediates data transmission between the integrated control device 310. The communication unit 321 transmits data between the integrated control device 310 using a local bus (not shown).
記憶装置323は、例えばハードディスク、RAM、ROM、フラッシュメモリなどの半導体記憶装置等によって構成され、プログラム群324とプログラム群324の実行に関連する各種のデータとを記憶する。プロセッサ322は、記憶装置323が記憶するプログラム群324を実行する。 The storage device 323 is composed of, for example, a semiconductor storage device such as a hard disk, RAM, ROM, or flash memory, and stores the program group 324 and various data related to the execution of the program group 324. The processor 322 executes the program group 324 stored in the storage device 323.
<搬送ロボットの機能構成>
図4は、搬送ロボットが備える走行コントローラ、統合制御装置および上物制御装置の機能構成を示す模式図である。図4において、破線矢印は、安全に関する制御のためのデータまたは信号の流れを示す。実線矢印は、自律走行ロボット100および上物装置200の動作に関する制御のためのデータまたは信号の流れを示す。
<Functional configuration of the transport robot>
4 is a schematic diagram showing the functional configuration of the travel controller, integrated control device, and upper structure control device provided in the transport robot. In FIG. 4, dashed arrows indicate the flow of data or signals for safety control. Solid arrows indicate the flow of data or signals for control related to the operation of the autonomous mobile robot 100 and the upper structure device 200.
走行コントローラ120は、走行許可受付部121と、走行制御部122と、状態出力部123と、を含む。 The driving controller 120 includes a driving permission acceptance unit 121, a driving control unit 122, and a status output unit 123.
走行許可受付部121は、統合制御装置310から走行許可信号を受け付ける。走行許可信号がオン状態である場合、走行許可受付部121は、走行制御部122による制御を許可する。走行許可信号がオフ状態である場合、走行許可受付部121は、走行制御部122による制御を禁止する。 The travel permission acceptance unit 121 accepts a travel permission signal from the integrated control device 310. If the travel permission signal is in the ON state, the travel permission acceptance unit 121 permits control by the travel control unit 122. If the travel permission signal is in the OFF state, the travel permission acceptance unit 121 prohibits control by the travel control unit 122.
走行制御部122は、統合制御装置310から受けた走行指示に従って、駆動部130(図3参照)に出力する操作量を計算する。走行指示は、目標位置姿勢へ移動するための指示である。走行制御部122は、位置姿勢センサ140(図3参照)によって計測された現在位置姿勢が目標位置姿勢に到達したことに応じて、駆動部130の動作を停止させるとともに、目標位置姿勢への到着を統合制御装置310に報告する。 The driving control unit 122 calculates the amount of operation to be output to the drive unit 130 (see Figure 3) in accordance with driving instructions received from the integrated control device 310. The driving instructions are instructions to move to the target position and orientation. When the current position and orientation measured by the position and orientation sensor 140 (see Figure 3) reaches the target position and orientation, the driving control unit 122 stops the operation of the drive unit 130 and reports arrival at the target position and orientation to the integrated control device 310.
状態出力部123は、自律走行ロボット100の状態を示す信号を統合制御装置310に出力する。自律走行ロボット100の状態を示す信号は、自律走行ロボット100が走行中および停止中のいずれかを示す。例えば、状態出力部123は、走行制御部122から駆動部130に出力される操作量を監視することにより、自律走行ロボット100の状態を示す信号を生成する。あるいは、状態出力部123は、車輪150の回転速度を監視することにより、自律走行ロボット100の状態を示す信号を生成してもよい。 The status output unit 123 outputs a signal indicating the status of the autonomous mobile robot 100 to the integrated control device 310. The signal indicating the status of the autonomous mobile robot 100 indicates whether the autonomous mobile robot 100 is moving or stopped. For example, the status output unit 123 generates a signal indicating the status of the autonomous mobile robot 100 by monitoring the operation amount output from the driving control unit 122 to the drive unit 130. Alternatively, the status output unit 123 may generate a signal indicating the status of the autonomous mobile robot 100 by monitoring the rotational speed of the wheels 150.
統合制御装置310は、位置確認部331と、動作遷移管理部332と、搬送指示処理部333と、を含む。 The integrated control device 310 includes a position confirmation unit 331, an operation transition management unit 332, and a transport instruction processing unit 333.
位置確認部331は、荷台260と把持部210との相対位置関係が基準関係であるか否かを確認し、確認結果を示す信号を動作遷移管理部332に出力する。基準状態は、把持部210が荷台260に対向する状態、すなわち把持部210がホームポジションに位置している状態である。そのため、位置確認部331は、センサ270からの信号がオン状態であるときに、把持部210の位置がホームポジションであることを示す信号を出力し、センサ270からの信号がオフ状態であるときに把持部210の位置がホームポジションではないことを示す信号を出力する。 The position confirmation unit 331 confirms whether the relative positional relationship between the platform 260 and the gripper 210 is a reference relationship, and outputs a signal indicating the confirmation result to the operation transition management unit 332. The reference state is a state in which the gripper 210 faces the platform 260, i.e., a state in which the gripper 210 is located at the home position. Therefore, when the signal from the sensor 270 is in an ON state, the position confirmation unit 331 outputs a signal indicating that the gripper 210 is located at the home position, and when the signal from the sensor 270 is in an OFF state, it outputs a signal indicating that the gripper 210 is not located at the home position.
動作遷移管理部332は、自律走行ロボット100および上物装置200の動作の遷移を管理する。 The operation transition management unit 332 manages the operation transitions of the autonomous mobile robot 100 and the upper structure device 200.
動作遷移管理部332は、状態出力部123からの信号に応じて、移載許可信号を上物制御装置320に出力する。自律走行ロボット100が走行中であるときに上物装置200が動作すると、把持部210、平行リンク機構240などが周囲の物(人を含む)に衝突する可能性がある。そのため、動作遷移管理部332は、状態出力部123からの信号が走行中を示すことに応じて、オフ状態の動作許可信号を出力する。動作遷移管理部332は、状態出力部123からの信号が停止中を示すことに応じて、オン状態の移載許可信号を出力する。 The operation transition management unit 332 outputs a transfer permission signal to the upper equipment control device 320 in response to a signal from the status output unit 123. If the upper equipment device 200 operates while the autonomous mobile robot 100 is traveling, there is a possibility that the gripper 210, parallel link mechanism 240, etc. may collide with surrounding objects (including people). Therefore, the operation transition management unit 332 outputs an operation permission signal in the OFF state in response to a signal from the status output unit 123 indicating that the autonomous mobile robot 100 is traveling. The operation transition management unit 332 outputs a transfer permission signal in the ON state in response to a signal from the status output unit 123 indicating that the autonomous mobile robot 100 is stopped.
動作遷移管理部332は、位置確認部331からの信号に応じて、走行許可信号を自律走行ロボット100に出力する。把持部210がホームポジションでないときに自律走行ロボット100が走行すると、把持部210、平行リンク機構240などが周囲の物(人を含む)に衝突する可能性がある。そのため、動作遷移管理部332は、位置確認部331からの信号に応じて、把持部210の位置がホームポジションであるときにオン状態の走行許可信号を出力し、把持部210の位置がホームポジションでないときにオフ状態の走行許可信号を出力する。このように、動作遷移管理部332は、センサ270によって把持部210がホームポジションに位置していることが検出されたことに応じて、自律走行ロボット100の走行を許可する。 The motion transition management unit 332 outputs a travel permission signal to the autonomous mobile robot 100 in response to a signal from the position confirmation unit 331. If the autonomous mobile robot 100 travels when the gripper 210 is not in the home position, there is a possibility that the gripper 210, parallel link mechanism 240, etc. may collide with surrounding objects (including people). Therefore, in response to a signal from the position confirmation unit 331, the motion transition management unit 332 outputs an ON travel permission signal when the gripper 210 is in the home position, and outputs an OFF travel permission signal when the gripper 210 is not in the home position. In this way, the motion transition management unit 332 permits the autonomous mobile robot 100 to travel in response to the sensor 270 detecting that the gripper 210 is in the home position.
搬送指示処理部333は、上位システム4からの搬送指示に応じた処理を実行する。搬送指示には、指定場所2から物体3を指定個数だけ回収する回収指示と、別の指定場所に物体3を指定個数だけ配布する配布指示とが含まれる。 The transport instruction processing unit 333 executes processing in response to transport instructions from the host system 4. The transport instructions include a collection instruction to collect a specified number of objects 3 from a specified location 2, and a distribution instruction to distribute a specified number of objects 3 to another specified location.
搬送指示処理部333は、回収指示を受けると、自律走行ロボット100の位置姿勢センサ140によって計測される現在位置姿勢から目標位置姿勢まで移動するための走行指示を生成し、生成した走行指示を自律走行ロボット100に出力する。目標位置姿勢は、指定場所に応じて予め定められる。 When the transport instruction processing unit 333 receives a collection instruction, it generates a driving instruction to move from the current position and orientation measured by the position and orientation sensor 140 of the autonomous mobile robot 100 to the target position and orientation, and outputs the generated driving instruction to the autonomous mobile robot 100. The target position and orientation is determined in advance depending on the specified location.
搬送指示処理部333は、自律走行ロボット100が目標位置姿勢に到達したことに応じて、回収動作の開始指示を上物制御装置320に出力する。回収動作には、回収準備動作と回収本動作とが含まれる。 When the autonomous mobile robot 100 reaches the target position and orientation, the transport instruction processing unit 333 outputs an instruction to start the retrieval operation to the upper object control device 320. The retrieval operation includes a retrieval preparation operation and a main retrieval operation.
搬送指示処理部333は、回収準備動作の間、上物制御装置320から受けたデータ(後述する調整量を示すデータ)に基づいて、位置調整指示を自律走行ロボット100に出力する。位置調整指示は、走行指示の一態様である。 During the collection preparation operation, the transport instruction processing unit 333 outputs position adjustment instructions to the autonomous mobile robot 100 based on data received from the upper object control device 320 (data indicating the adjustment amount, described below). The position adjustment instructions are one form of driving instructions.
搬送指示処理部333は、回収準備動作が失敗した場合、回収準備動作が失敗であることを示す第1結果データを上物制御装置320から受ける。搬送指示処理部333は、第1結果データを受けると、回収不能であることを示す通知を上位システム4に出力する。 If the recovery preparation operation fails, the transport instruction processing unit 333 receives first result data from the upper object control device 320 indicating that the recovery preparation operation has failed. Upon receiving the first result data, the transport instruction processing unit 333 outputs a notification to the upper system 4 indicating that recovery is not possible.
搬送指示処理部333は、回収準備動作が成功した場合、回収準備動作の後に実行される回収本動作の結果を示す第2結果データを上物制御装置320から受け、第2結果データに基づいて、回収動作の結果を上位システム4に転送する。 If the collection preparation operation is successful, the transport instruction processing unit 333 receives second result data from the upper object control device 320 indicating the results of the actual collection operation performed after the collection preparation operation, and transfers the results of the collection operation to the upper system 4 based on the second result data.
搬送指示処理部333は、配布指示を受けると、自律走行ロボット100の位置姿勢センサ140によって計測される現在位置姿勢から目標位置姿勢まで移動するための走行指示を生成し、生成した走行指示を自律走行ロボット100に出力する。目標位置姿勢は、指定場所に応じて予め定められる。 When the transport instruction processing unit 333 receives a distribution instruction, it generates a driving instruction for moving from the current position and orientation measured by the position and orientation sensor 140 of the autonomous mobile robot 100 to the target position and orientation, and outputs the generated driving instruction to the autonomous mobile robot 100. The target position and orientation is determined in advance depending on the specified location.
搬送指示処理部333は、自律走行ロボット100が目標位置姿勢に到達したことに応じて、配布動作の開始指示を上物制御装置320に出力する。配布動作には、配布準備動作と配布本動作とが含まれる。 When the autonomous mobile robot 100 reaches the target position and orientation, the transport instruction processing unit 333 outputs an instruction to start a distribution operation to the object control device 320. The distribution operation includes a distribution preparation operation and a main distribution operation.
搬送指示処理部333は、配布準備動作の間、上物制御装置320から受けたデータ(後述する調整量を示すデータ)に基づいて、位置調整指示を自律走行ロボット100に出力する。位置調整指示は、走行指示の一態様である。 During the distribution preparation operation, the transport instruction processing unit 333 outputs position adjustment instructions to the autonomous mobile robot 100 based on data received from the upper object control device 320 (data indicating the adjustment amount, described below). The position adjustment instructions are one form of driving instructions.
搬送指示処理部333は、配布準備動作が失敗した場合、配布準備動作が失敗であることを示す第3結果データを上物制御装置320から受ける。搬送指示処理部333は、第3結果データを受けると、配布不能であることを示す通知を上位システム4に出力する。 If the distribution preparation operation fails, the transport instruction processing unit 333 receives third result data from the facility control device 320 indicating that the distribution preparation operation has failed. Upon receiving the third result data, the transport instruction processing unit 333 outputs a notification to the host system 4 indicating that distribution is not possible.
搬送指示処理部333は、配布準備動作が成功した場合、配布準備動作の後に実行される配布本動作の結果を示す第4結果データを上物制御装置320から受け、第4結果データに基づいて、配布動作の結果を上位システム4に転送する。 If the distribution preparation operation is successful, the transport instruction processing unit 333 receives fourth result data from the upper object control device 320 indicating the results of the main distribution operation executed after the distribution preparation operation, and transfers the results of the distribution operation to the upper system 4 based on the fourth result data.
上物制御装置320は、アクセスルールデータベース340と、在荷確認部341と、情報取得部342と、移載許可受付部343と、上物動作制御部344と、軸コントローラ345と、を含む。 The upper cargo control device 320 includes an access rule database 340, a cargo presence confirmation unit 341, an information acquisition unit 342, a transfer permission acceptance unit 343, an upper cargo operation control unit 344, and an axis controller 345.
アクセスルールデータベース340は、回収動作または配布動作に関するルールを示すデータの集合である。アクセスルールデータベース340は、物体3の形状データ、回収動作手順データ、配布動作手順データ、荷台260に現在置かれている物体3の個数(以下、「在荷数」と称する。)を示すデータ(「以下、「在荷数データ」と称する。)、測距センサ220の位置を定義するためのパラメータの値を示すデータなどを含む。 The access rule database 340 is a collection of data indicating rules regarding collection or distribution operations. The access rule database 340 includes object 3 shape data, collection operation procedure data, distribution operation procedure data, data indicating the number of objects 3 currently placed on the loading platform 260 (hereinafter referred to as "number of objects on hand") (hereinafter referred to as "number of objects on hand data"), data indicating the values of parameters for defining the position of the ranging sensor 220, and the like.
準備動作手順データは、回収準備動作および配布準備動作を行なうための、上物装置200が有する各駆動軸の駆動手順を示す。 The preparation operation procedure data indicates the drive procedure for each drive shaft of the upper unit 200 to perform collection preparation operations and distribution preparation operations.
回収動作手順データは、物体3の回収本動作を行なうための、上物装置200が有する各駆動軸の駆動手順を示す。上述したように、物体3は積み重ねられる。把持部210は、複数の物体3が積み重ねられている場合であっても、上から順に1つずつ物体3を把持する。そのため、積み上げられた3つの物体3のうちの一番上の物体3を把持するときと、積み上げられた2つの物体3のうちの一番上の物体3を把持するときとでは、上物装置200が有する各駆動軸の駆動手順が異なる。そのため、アクセスルールデータベース340は、指定場所における物体3の積み上げ個数と荷台260における在荷数との組み合わせごとの回収動作手順データを含む。 The recovery operation procedure data indicates the drive procedure for each drive shaft of the upper object device 200 to perform the main operation of recovering the object 3. As described above, the objects 3 are stacked. The gripping unit 210 grips the objects 3 one by one in order from the top, even when multiple objects 3 are stacked. Therefore, the drive procedure for each drive shaft of the upper object device 200 is different when gripping the topmost object 3 of three stacked objects 3 and when gripping the topmost object 3 of two stacked objects 3. Therefore, the access rule database 340 includes recovery operation procedure data for each combination of the number of objects 3 stacked at the specified location and the number of objects on the loading platform 260.
配布動作手順データは、物体3の配布本動作を行なうための、上物装置200が有する各駆動軸の駆動手順を示す。アクセスルールデータベース340は、指定場所における物体3の積み上げ個数と荷台260における在荷数との組み合わせごとの配布動作手順データを含む。 The distribution operation procedure data indicates the drive procedure for each drive shaft of the upper equipment device 200 for performing the main distribution operation of the object 3. The access rule database 340 contains distribution operation procedure data for each combination of the number of objects 3 piled up at a specified location and the number of objects on the loading platform 260.
在荷確認部341は、測距センサ262の計測距離に基づいて在荷数を確認する。在荷確認部341は、確認結果に基づいて、アクセスルールデータベース340に含まれる在荷数データを更新する。 The inventory confirmation unit 341 confirms the inventory quantity based on the distance measured by the distance sensor 262. The inventory confirmation unit 341 updates the inventory quantity data contained in the access rule database 340 based on the confirmation results.
情報取得部342は、上物装置200に含まれる各駆動軸の状態および測距センサ220の計測距離を示す情報を周期的に取得する。情報取得部342は、取得した情報を上物動作制御部344に出力する。 The information acquisition unit 342 periodically acquires information indicating the status of each drive shaft included in the upper structure device 200 and the distance measured by the distance measurement sensor 220. The information acquisition unit 342 outputs the acquired information to the upper structure operation control unit 344.
移載許可受付部343は、統合制御装置310から移載許可信号を受け付ける。移載許可信号がオン状態である場合、移載許可受付部343は、上物動作制御部344による制御を許可する。移載許可信号がオフ状態である場合、移載許可受付部343は、上物動作制御部344による制御を禁止する。 The transfer permission receiving unit 343 receives a transfer permission signal from the integrated control device 310. If the transfer permission signal is in the ON state, the transfer permission receiving unit 343 allows control by the upper goods operation control unit 344. If the transfer permission signal is in the OFF state, the transfer permission receiving unit 343 prohibits control by the upper goods operation control unit 344.
上物動作制御部344は、統合制御装置310から受ける動作の開始指示に応じて、上物装置200の各駆動軸の目標値を決定し、決定した目標値を軸コントローラ345に出力する。統合制御装置310から受ける動作の開始指示には、回収動作の開始指示および配布動作の開始指示が含まれる。 The facility operation control unit 344 determines target values for each drive axis of the facility device 200 in response to an operation start instruction received from the integrated control device 310, and outputs the determined target values to the axis controller 345. The operation start instruction received from the integrated control device 310 includes an instruction to start the collection operation and an instruction to start the distribution operation.
上物動作制御部344は、回収動作の開始指示を受けたことに応じて、回収準備動作を実行する。上物動作制御部344は、回収準備動作が成功した場合、回収本動作を実行する。 The upper facility operation control unit 344 executes the collection preparation operation in response to receiving an instruction to start the collection operation. If the collection preparation operation is successful, the upper facility operation control unit 344 executes the main collection operation.
上物動作制御部344は、準備動作手順データに基づいて、回収準備動作を行なうための各駆動軸の目標値を決定し、決定した目標値を軸コントローラ345に出力する。その結果、情報取得部342は、回収準備動作に関する情報を取得し、取得した情報を上物動作制御部344に出力する。上物動作制御部344は、当該情報に基づいて、回収準備動作が成功したか否かを判断する。上物動作制御部344は、回収準備動作が失敗した場合、回収準備動作が失敗したことを示す第1結果データを生成し、生成した第1結果データを統合制御装置310に出力する。 The upper facility operation control unit 344 determines the target values for each drive axis for performing the recovery preparation operation based on the preparation operation procedure data, and outputs the determined target values to the axis controller 345. As a result, the information acquisition unit 342 acquires information related to the recovery preparation operation and outputs the acquired information to the upper facility operation control unit 344. Based on this information, the upper facility operation control unit 344 determines whether the recovery preparation operation was successful. If the recovery preparation operation fails, the upper facility operation control unit 344 generates first result data indicating that the recovery preparation operation failed, and outputs the generated first result data to the integrated control device 310.
また、上物動作制御部344は、回収準備動作に関する情報に基づいて、指定場所に置かれた物体3を把持するための、自律走行ロボット100の位置および把持部210の姿勢の各々の調整量を決定する。上物動作制御部344は、決定した調整量を示すデータを統合制御装置310に出力する。 In addition, the upper object operation control unit 344 determines the amount of adjustment to each of the position of the autonomous mobile robot 100 and the attitude of the gripping unit 210 in order to grasp the object 3 placed in the specified location, based on information regarding the collection preparation operation. The upper object operation control unit 344 outputs data indicating the determined amount of adjustment to the integrated control device 310.
さらに、上物動作制御部344は、回収準備動作に関する情報に基づいて、指定場所2に置かれた物体の積み上げ個数を計算する。 Furthermore, the object operation control unit 344 calculates the number of objects placed in the designated location 2 based on information regarding the collection preparation operation.
上物動作制御部344は、回収準備動作が成功したことに応じて、回収本動作を行なうための各駆動軸の目標値を決定する。具体的には、上物動作制御部344は、指定場所2に置かれた物体の積み上げ個数と在荷数とに基づいて、アクセスルールデータベース340の中から適切な回収動作手順データを読み出し、読み出した回収動作手順データに基づいて、各駆動軸の目標値を決定する。上物動作制御部344は、決定した目標値を軸コントローラ345に出力する。 If the retrieval preparation operation is successful, the upper object operation control unit 344 determines the target values of each drive axis for performing the actual retrieval operation. Specifically, the upper object operation control unit 344 reads appropriate retrieval operation procedure data from the access rule database 340 based on the number of objects piled up and the number of objects present at the designated location 2, and determines the target values of each drive axis based on the read retrieval operation procedure data. The upper object operation control unit 344 outputs the determined target values to the axis controller 345.
回収動作の開始指示には、指定個数を示すデータが付加されている。そのため、上物動作制御部344は、指定個数分だけ回収本動作を繰り返す。ただし、指定場所2に置かれた物体3の積み上げ個数および在荷数に応じて、指定個数の物体3の回収ができない可能性がある。その場合、上物動作制御部344は、回収可能な個数分だけ回収本動作を繰り返す。 The instruction to start the collection operation is accompanied by data indicating the specified number of objects. Therefore, the upper object operation control unit 344 repeats the main collection operation for the specified number of objects. However, depending on the number of objects 3 piled up and the number of objects present at the specified location 2, it may not be possible to collect the specified number of objects 3. In that case, the upper object operation control unit 344 repeats the main collection operation for the number of objects that can be collected.
上物動作制御部344は、回収動作の結果を示す第2結果データを生成し、生成した第2結果データを統合制御装置310に出力する。第2結果データは、指定個数のうち回収できた個数を示す。 The floor structure operation control unit 344 generates second result data indicating the results of the collection operation and outputs the generated second result data to the integrated control device 310. The second result data indicates the number of items that were collected out of the specified number.
上物動作制御部344は、配布動作の開始指示を受けたことに応じて、配布準備動作を実行する。上物動作制御部344は、配布準備動作が成功した場合、配布本動作を実行する。 The object operation control unit 344 executes a distribution preparation operation in response to receiving an instruction to start a distribution operation. If the distribution preparation operation is successful, the object operation control unit 344 executes a main distribution operation.
上物動作制御部344は、準備動作手順データに基づいて、配布準備動作を行なうための各駆動軸の目標値を決定し、決定した目標値を軸コントローラ345に出力する。その結果、情報取得部342は、配布準備動作に関する情報を取得し、取得した情報を上物動作制御部344に出力する。上物動作制御部344は、当該情報に基づいて、配布準備動作が成功したか否かを判断する。上物動作制御部344は、配布準備動作が失敗した場合、配布準備動作が失敗したことを示す第3結果データを生成し、生成した第3結果データを統合制御装置310に出力する。 The facility operation control unit 344 determines the target values for each drive axis for performing the distribution preparation operation based on the preparation operation procedure data, and outputs the determined target values to the axis controller 345. As a result, the information acquisition unit 342 acquires information related to the distribution preparation operation and outputs the acquired information to the facility operation control unit 344. Based on this information, the facility operation control unit 344 determines whether the distribution preparation operation was successful. If the distribution preparation operation fails, the facility operation control unit 344 generates third result data indicating that the distribution preparation operation failed, and outputs the generated third result data to the integrated control device 310.
また、上物動作制御部344は、配布準備動作に関する情報に基づいて、指定場所に既に置かれている物体3の上に物体3を積み上げるための、自律走行ロボット100の位置および把持部210の姿勢の各々の調整量を決定する。上物動作制御部344は、決定した調整量を示すデータを統合制御装置310に出力する。 In addition, based on information about the distribution preparation operation, the upper object operation control unit 344 determines the amount of adjustment to be made to the position of the autonomous mobile robot 100 and the attitude of the gripper 210 in order to stack the object 3 on top of the object 3 already placed in the designated location. The upper object operation control unit 344 outputs data indicating the determined amount of adjustment to the integrated control device 310.
さらに、上物動作制御部344は、配布準備動作に関する情報に基づいて、指定場所2に既に置かれている物体3の積み上げ個数を計算する。 Furthermore, the stacked object operation control unit 344 calculates the number of objects 3 already placed in the designated location 2 based on information regarding the distribution preparation operation.
上物動作制御部344は、配布準備動作が成功したことに応じて、配布本動作を行なうための各駆動軸の目標値を決定する。具体的には、上物動作制御部344は、指定場所2に既に置かれている物体3の積み上げ個数と在荷数とに基づいて、アクセスルールデータベース340の中から適切な配布動作手順データを読み出し、読み出した配布動作手順データに基づいて、各駆動軸の目標値を決定する。上物動作制御部344は、決定した目標値を軸コントローラ345に出力する。 If the distribution preparation operation is successful, the object operation control unit 344 determines the target values of each drive axis for performing the actual distribution operation. Specifically, the object operation control unit 344 reads appropriate distribution operation procedure data from the access rule database 340 based on the number of stacked objects 3 already placed at the designated location 2 and the number of objects currently in use, and determines the target values of each drive axis based on the read distribution operation procedure data. The object operation control unit 344 outputs the determined target values to the axis controller 345.
配布動作の開始指示には、指定個数を示すデータが付加されている。そのため、上物動作制御部344は、指定個数分だけ配布本動作を繰り返す。ただし、指定場所2に置かれた物体の積み上げ個数および在荷数に応じて、指定個数の物体3の配布ができない可能性がある。その場合、上物動作制御部344は、配布可能な個数分だけ配布本動作を繰り返す。 The instruction to start the distribution operation is accompanied by data indicating the specified number of objects. Therefore, the object operation control unit 344 repeats the main distribution operation for the specified number of objects. However, depending on the number of objects piled up and the number of objects currently in the specified location 2, it may not be possible to distribute the specified number of objects 3. In that case, the object operation control unit 344 repeats the main distribution operation for the number of objects that can be distributed.
上物動作制御部344は、配布動作の結果を示す第4結果データを生成し、生成した第4結果データを統合制御装置310に出力する。第4結果データは、指定個数のうち配布できた個数を示す。 The facility operation control unit 344 generates fourth result data indicating the results of the distribution operation and outputs the generated fourth result data to the integrated control device 310. The fourth result data indicates the number of items that were successfully distributed out of the specified number.
軸コントローラ345は、上物装置200に含まれる各駆動軸の制御量が上物動作制御部344から受けた目標値と一致するように、各駆動軸の操作量を決定し、決定した操作量を上物装置200に出力する。 The axis controller 345 determines the operation amount of each drive axis included in the upper structure device 200 so that the control amount of each drive axis matches the target value received from the upper structure operation control unit 344, and outputs the determined operation amount to the upper structure device 200.
<動作遷移>
図5は、搬送ロボットにおける状態の遷移を示す図である。搬送ロボット1における動作には、走行動作と移載動作(回収動作および配布動作)とが含まれる。図5において、状態10は、走行動作および移載動作のいずれも実施されていない状態である。状態11は、走行動作が実施され、移載動作が実施されていない状態である。状態12は、移載動作が実施され、走行動作が実施されていない状態である。図5に示されるように、搬送ロボット1が取り得る状態は、状態10,11,12に限定される。言い換えると、搬送ロボット1において、走行動作と移載動作とが同時に実施されることはない。すなわち、自律走行ロボット100が走行しながら、上物装置200が動くことはない。その結果、上物装置200が周の物(人を含む)と衝突する事態が回避される。
<Operation transition>
FIG. 5 is a diagram showing state transitions in the transport robot 1. The operations of the transport robot 1 include traveling and transfer operations (collection and distribution operations). In FIG. 5, state 10 is a state in which neither traveling nor transfer operations are being performed. State 11 is a state in which traveling is being performed, but transfer operations are not being performed. State 12 is a state in which transfer operations are being performed, but traveling is not being performed. As shown in FIG. 5, the states that the transport robot 1 can be in are limited to states 10, 11, and 12. In other words, traveling and transfer operations are not performed simultaneously in the transport robot 1. In other words, the upper equipment device 200 does not move while the autonomous mobile robot 100 is traveling. As a result, a situation in which the upper equipment device 200 collides with surrounding objects (including people) is avoided.
状態10では、自律走行ロボット100が停止中であり、かつ、把持部210がホームポジションに位置している。状態10において、統合制御装置310は、走行動作および移載動作のいずれかの開始指示を出力できる。 In State 10, the autonomous mobile robot 100 is stopped and the gripper 210 is located in the home position. In State 10, the integrated control device 310 can output an instruction to start either a traveling operation or a transfer operation.
状態10において走行指示が出力されると、自律走行ロボット100は、走行を開始する。その結果、搬送ロボット1の状態は、状態11に遷移する。 When a driving command is output in State 10, the autonomous mobile robot 100 begins driving. As a result, the state of the transport robot 1 transitions to State 11.
状態11において、自律走行ロボット100が指定場所に到着し停止すると、搬送ロボット1の状態は、状態10に遷移する。 When the autonomous mobile robot 100 arrives at the designated location and stops in State 11, the state of the transport robot 1 transitions to State 10.
状態10において移載動作の開始指示が出力されると、上物制御装置320は、上物装置200の動作を開始する。その結果、搬送ロボット1の状態は、状態12に遷移する。 When an instruction to start a transfer operation is output in State 10, the upper goods control device 320 starts operation of the upper goods device 200. As a result, the state of the transport robot 1 transitions to State 12.
状態12において、移載動作が完了し、把持部210がホームポジションに戻ると、搬送ロボット1の状態は、状態10に遷移する。 In State 12, when the transfer operation is completed and the gripper 210 returns to the home position, the state of the transport robot 1 transitions to State 10.
<回収指示を受けたときの処理の流れ>
図6は、搬送ロボットが回収指示を受けたときの処理の流れの一例を示すフローチャートである。
<Processing flow when collection instructions are received>
FIG. 6 is a flowchart showing an example of the flow of processing when the transport robot receives a collection instruction.
まず、統合制御装置310のプロセッサ312は、上位システム4からの回収指示を受け付ける(ステップS1)。回収指示には、指定場所2を示すデータと、回収個数「A個」を示すデータとが付加される。 First, the processor 312 of the integrated control device 310 receives a collection instruction from the host system 4 (step S1). The collection instruction includes data indicating the designated location 2 and data indicating the number of items to be collected ("A items").
次に、プロセッサ312は、自律走行ロボット100に対して、指定場所2に応じて定められる目標位置姿勢への走行動作の開始指示を出力する(ステップS2)。 Next, the processor 312 outputs an instruction to the autonomous mobile robot 100 to start moving toward the target position and posture determined according to the specified location 2 (step S2).
自律走行ロボット100の走行コントローラ120は、走行許可信号がオン状態であるか否かを判断する(ステップS3)。走行許可信号がオフ状態である場合(ステップS3でNO)、走行コントローラ120は、処理をステップS3に戻す。 The driving controller 120 of the autonomous driving robot 100 determines whether the driving permission signal is in the ON state (step S3). If the driving permission signal is in the OFF state (NO in step S3), the driving controller 120 returns the process to step S3.
走行許可信号がオン状態である場合(ステップS3でYES)、走行コントローラ120は、駆動部130を制御して、目標位置姿勢への移動を開始する(ステップS4)。 If the driving permission signal is on (YES in step S3), the driving controller 120 controls the drive unit 130 to start movement to the target position and attitude (step S4).
走行コントローラ120は、目標位置姿勢に到達したことに応じて、目標位置姿勢への到着を統合制御装置310に報告する(ステップS5)。 Upon reaching the target position and attitude, the driving controller 120 reports arrival at the target position and attitude to the integrated control device 310 (step S5).
次に、プロセッサ312は、回収動作の開始指示を上物制御装置320に出力する(ステップS6)。回収動作の開始指示には、回収個数「A個」を示すデータが付加される。 Next, the processor 312 outputs an instruction to start the collection operation to the overhead control device 320 (step S6). The instruction to start the collection operation includes data indicating the number of items to be collected, "A items."
次に、回収動作の開始指示を受けた上物制御装置320のプロセッサ322は、移載許可信号がオン状態であるか否かを判断する(ステップS7)。移載許可信号がオフ状態である場合(ステップS7でNO)、プロセッサ322は、処理をステップS7に戻す。 Next, upon receiving the instruction to start the recovery operation, the processor 322 of the upper equipment control device 320 determines whether the transfer permission signal is in the ON state (step S7). If the transfer permission signal is in the OFF state (NO in step S7), the processor 322 returns the process to step S7.
移載許可信号がオン状態である場合(ステップS7でYES)、プロセッサ322は、回収準備動作のための制御を実行する(ステップS8)。回収準備動作の詳細については後述する。 If the transfer permission signal is in the ON state (YES in step S7), the processor 322 executes control for the retrieval preparation operation (step S8). Details of the retrieval preparation operation will be described later.
次に、プロセッサ322は、回収準備動作が成功したか否かを判断する(ステップS9)。プロセッサ322は、失敗フラグを確認することにより、回収準備動作が成功したか否かを判断すればよい。すなわち、プロセッサ322は、失敗フラグがオン状態であるときに、回収準備動作が失敗したと判断する。 Next, processor 322 determines whether the collection preparation operation was successful (step S9). Processor 322 determines whether the collection preparation operation was successful by checking the failure flag. In other words, processor 322 determines that the collection preparation operation failed when the failure flag is on.
回収準備動作が失敗した場合(ステップS9でNO)、プロセッサ312は、回収準備動作が失敗したことを示す第1結果データを生成し、生成した第1結果データを統合制御装置310に出力する。これにより、統合制御装置310のプロセッサ312は、回収不能を上位システム4に通知する(ステップS14)。 If the collection preparation operation fails (NO in step S9), the processor 312 generates first result data indicating that the collection preparation operation failed and outputs the generated first result data to the integrated control device 310. As a result, the processor 312 of the integrated control device 310 notifies the upper system 4 that collection is not possible (step S14).
回収準備動作が成功した場合(ステップS9でYES)、プロセッサ312は、回収本動作の制御を実行する(ステップS10)。 If the collection preparation operation is successful (YES in step S9), the processor 312 executes control of the actual collection operation (step S10).
プロセッサ312は、回収本動作が完了すると、把持部210をホームポジションに戻すための制御を実行する(ステップS11)。具体的には、プロセッサ312は、把持部210をホームポジションに戻すための各駆動軸の操作量を計算し、計算した操作量を上物装置200に出力する。これにより、把持部210は、ホームポジションに戻る。 When the main recovery operation is completed, the processor 312 executes control to return the gripper 210 to its home position (step S11). Specifically, the processor 312 calculates the amount of operation of each drive shaft to return the gripper 210 to its home position, and outputs the calculated amount of operation to the upper structure device 200. This causes the gripper 210 to return to its home position.
次に、プロセッサ312は、回収動作の完了を統合制御装置310に報告する(ステップS12)。具体的には、プロセッサ312は、回収本動作の結果を示す第2結果データを生成し、生成した第2結果データを統合制御装置310に出力する。 Next, processor 312 reports the completion of the collection operation to integrated control device 310 (step S12). Specifically, processor 312 generates second result data indicating the results of the main collection operation and outputs the generated second result data to integrated control device 310.
次に、統合制御装置310のプロセッサ312は、回収結果を上位システム4に通知する(ステップS13)。例えば、第2結果データが回収個数を示す場合、プロセッサ312は、第2結果データを上位システム4に転送すればよい。 Next, the processor 312 of the integrated control device 310 notifies the host system 4 of the collection results (step S13). For example, if the second result data indicates the number of items collected, the processor 312 simply transfers the second result data to the host system 4.
<回収準備動作>
図7~図28を参照して、回収準備動作の詳細について説明する。図7は、図6に示すステップS8のサブルーチンに含まれるステップS21~S28の流れを示すフローチャートである。
<Collection preparation operation>
The recovery preparation operation will be described in detail with reference to Figures 7 to 28. Figure 7 is a flow chart showing the flow of steps S21 to S28 included in the subroutine of step S8 shown in Figure 6.
まず、上物制御装置320のプロセッサ322は、上物装置200が探索基準状態となるように、上物装置200を制御する(ステップS21)。探索基準状態は、アクセスルールデータベース340に含まれる準備動作手順データによって定義される。 First, the processor 322 of the facility control device 320 controls the facility device 200 so that the facility device 200 is in a search reference state (step S21). The search reference state is defined by the preparatory operation procedure data contained in the access rule database 340.
図8は、探索基準状態である上物装置の一部とその周囲とを示す平面図である。図9は、探索基準状態である上物装置の一部とその周囲とを示す側面図である。ステップS21は、図6に示すステップS5の後に実行される。そのため、自律走行ロボット100は、指定場所2に応じて定められる目標位置姿勢に到達している。従って、図8および図9には、目標位置姿勢の自律走行ロボット100に搭載される上物装置200が示される。 Figure 8 is a plan view showing a portion of the upper structure equipment and its surroundings in the search reference state. Figure 9 is a side view showing a portion of the upper structure equipment and its surroundings in the search reference state. Step S21 is executed after step S5 shown in Figure 6. Therefore, the autonomous mobile robot 100 has reached the target position and posture determined according to the specified location 2. Therefore, Figures 8 and 9 show the upper structure equipment 200 mounted on the autonomous mobile robot 100 in the target position and posture.
図8および図9において、指定場所2の予め定められた位置(理想位置)に予め定められた姿勢(理想姿勢)で置かれた物体3が示される。なお、図8において、物体3の鍔部3cの図示は省略されている。 Figures 8 and 9 show an object 3 placed in a predetermined position (ideal position) and in a predetermined posture (ideal posture) at a specified location 2. Note that the flange 3c of the object 3 is not shown in Figure 8.
上物装置200の平行リンク機構240は、把持部210が回動機構230の回転軸231に最も近くなる第1状態と、把持部210が回転軸231から最も遠くなる第2状態との間を取りうる。上物装置200が探索基準状態であるとき、平行リンク機構240は第1状態である。 The parallel link mechanism 240 of the upper structure device 200 can be in a first state in which the gripping unit 210 is closest to the rotation axis 231 of the rotation mechanism 230, and a second state in which the gripping unit 210 is farthest from the rotation axis 231. When the upper structure device 200 is in the search reference state, the parallel link mechanism 240 is in the first state.
図8および図9に示されるように、目標位置姿勢および探索基準状態は、以下の条件A~Fを満たすように、指定場所ごとに予め定められる。なお、X軸は、Y軸に直交し、かつ、回動機構230の回転軸231に直交する。すなわち、XY平面の原点は、回転軸231上に存在する。
・条件A:自律走行ロボット100の進行方向(Y軸に沿った方向)は、指定場所の理想位置に理想姿勢で置かれた物体3の胴部3bの側面3b1に平行である。
・条件B:探索基準状態である平行リンク機構240は、X軸に沿って把持部210を並進移動させる。
・条件C:指定場所の理想位置に理想姿勢で置かれた物体3の胴部3bの中心Pwは、X軸と回転軸231とを含む平面に含まれる。
・条件D:把持部210の2つの指部の開き方向は、Y軸に沿っている。
・条件E:探索基準状態である上物装置200の平行リンク機構240を第2状態に変化させたときに、理想位置に理想姿勢で置かれた物体3を把持部210が把持可能である。
・条件F:測距センサ220から出力される光の軸の高さは、理想位置に理想姿勢で置かれた物体3の胴部3bの高さ範囲に含まれる。
8 and 9, the target position and posture and search reference state are determined in advance for each specified location so as to satisfy the following conditions A to F. The X axis is perpendicular to the Y axis and perpendicular to the rotation axis 231 of the rotation mechanism 230. In other words, the origin of the XY plane exists on the rotation axis 231.
Condition A: The traveling direction (direction along the Y axis) of the autonomous mobile robot 100 is parallel to the side surface 3b1 of the body 3b of the object 3 placed in the ideal position and ideal posture at the specified location.
Condition B: The parallel link mechanism 240, which is in the search reference state, translates the gripper 210 along the X axis.
Condition C: The center Pw of the trunk 3b of the object 3 placed in the ideal position and ideal posture at the specified location is included in a plane including the X axis and the rotation axis 231.
Condition D: The opening direction of the two fingers of the gripping portion 210 is along the Y axis.
Condition E: When the parallel link mechanism 240 of the upper object device 200, which is in the search reference state, is changed to the second state, the gripping unit 210 can grip the object 3 placed in the ideal position and with the ideal posture.
Condition F: The height of the axis of the light output from the distance measurement sensor 220 is included in the height range of the body 3b of the object 3 placed in the ideal position and with the ideal posture.
測距センサ220は、把持部210の任意の場所に取り付けられる。図8には、把持部210に取り付けられた測距センサ220の光照射ポイントの例として、ポイントE1~E3が示される。ポイントE1~E3から照射される光の進行方向F1~F3は、平行リンク機構240による把持部210の並進移動の方向に平行である。上物装置200が探索基準状態である場合、光の進行方向F1~F3は、X軸に平行である。探索基準状態である上物装置200において、ポイントE3は、X軸上に位置している。すなわち、探索基準状態である上物装置200において、ポイントE3の座標は、(r3,0)で表される。なお、r3>0である。一方、探索基準状態である上物装置200において、ポイントE1,E2は、X軸上に位置しない。すなわち、探索基準状態である上物装置200において、ポイントE1,E2の座標は、(r1,a1),(r2,a2)でそれぞれ表される。なお、r1>0、r2>0、a1<0、a2>0である。 The distance measurement sensor 220 is attached at any location on the gripping unit 210. Figure 8 shows points E1 to E3 as examples of light irradiation points of the distance measurement sensor 220 attached to the gripping unit 210. The propagation directions F1 to F3 of the light emitted from points E1 to E3 are parallel to the direction of translational movement of the gripping unit 210 by the parallel link mechanism 240. When the upper structure device 200 is in the search reference state, the propagation directions F1 to F3 of the light are parallel to the X-axis. In the upper structure device 200 in the search reference state, point E3 is located on the X-axis. That is, in the upper structure device 200 in the search reference state, the coordinates of point E3 are expressed as (r3, 0). Note that r3 > 0. On the other hand, in the upper structure device 200 in the search reference state, points E1 and E2 are not located on the X-axis. That is, in the upper structure device 200, which is in the search reference state, the coordinates of points E1 and E2 are expressed as (r1, a1) and (r2, a2), respectively. Note that r1 > 0, r2 > 0, a1 < 0, and a2 > 0.
図7に戻って、次にプロセッサ322は、測距センサ220をオン状態にする(ステップS22)。 Returning to Figure 7, the processor 322 then turns on the distance measurement sensor 220 (step S22).
次に、プロセッサ322は、探索基準状態を基準姿勢とし、基準姿勢からの回動角度θが-ΨからΨとなるように測距センサ220を回動させる。なお、探索基準状態では、X軸と測距センサ220から照射される光の進行方向とのなす角度は0である。そのため、回動角度θは、X軸と測距センサ220から照射される光の進行方向とのなす角度と同一である。なお、回動角度θは、上からみたときに、基準姿勢から時計回りの方向に回動しているときにプラスの値をとり、基準状態から反時計回りの方向に回動しているときにマイナスの値をとるものとする。そして、プロセッサ322は、回動角度θによる測距センサ220の計測距離nの変化を示す波形を取得する(ステップS23)。 Next, the processor 322 sets the search reference state as the reference attitude and rotates the distance measurement sensor 220 so that the rotation angle θ from the reference attitude changes from -Ψ to Ψ. Note that in the search reference state, the angle between the X axis and the direction of travel of the light emitted from the distance measurement sensor 220 is 0. Therefore, the rotation angle θ is the same as the angle between the X axis and the direction of travel of the light emitted from the distance measurement sensor 220. Note that, when viewed from above, the rotation angle θ takes a positive value when rotating clockwise from the reference attitude, and a negative value when rotating counterclockwise from the reference state. The processor 322 then acquires a waveform showing the change in the measured distance n of the distance measurement sensor 220 due to the rotation angle θ (step S23).
図10は、ステップS23において取得される波形の一例を示す図である。図10には、光照射ポイントがポイントE3(図8参照)である測距センサ220から得られる波形が示される。図10の上段は、物体3と、回転軸231と、測距センサ220の光照射ポイント(ポイントE3)との位置関係を示し、図10の下段は波形を示す。また、図10において、左列は、物体3が理想位置に理想姿勢で置かれたときの位置関係および波形を示し、中列および右列は、物体3が理想位置とは異なる位置に理想姿勢と異なる姿勢で置かれたときの位置関係および波形を示す。図10に示されるように、物体3の位置姿勢に応じて、波形が異なる。そのため、プロセッサ322は、波形に基づいて、物体3の位置姿勢を特定する。 Figure 10 is a diagram showing an example of a waveform acquired in step S23. Figure 10 shows a waveform obtained from the distance measurement sensor 220 when the light irradiation point is point E3 (see Figure 8). The upper part of Figure 10 shows the positional relationship between the object 3, the rotation axis 231, and the light irradiation point (point E3) of the distance measurement sensor 220, and the lower part of Figure 10 shows the waveform. Also, in Figure 10, the left column shows the positional relationship and waveform when the object 3 is placed at the ideal position and in the ideal orientation, while the middle and right columns show the positional relationship and waveform when the object 3 is placed at a position different from the ideal position and in an orientation different from the ideal orientation. As shown in Figure 10, the waveform differs depending on the position and orientation of the object 3. Therefore, the processor 322 determines the position and orientation of the object 3 based on the waveform.
図7に戻って、次にプロセッサ322は、波形から距離n1~n3を抽出する(ステップS24)。 Returning to Figure 7, the processor 322 then extracts distances n1 to n3 from the waveform (step S24).
距離n1~n3の抽出方法について、図10を参酌しながら説明する。測距センサ220から照射された光41の進行方向に物体が存在しない場合、測距センサ220から出力される計測距離nは、計測可能範囲の上限値より大きい値またはエラー値を示す。そのため、プロセッサ322は、波形から計測可能範囲に含まれる計測距離nを示す回動角度θの範囲を特定する。プロセッサ322は、特定した範囲のうち最も回動角度θが小さいときの計測距離nを距離n1として抽出する。プロセッサ322は、特定した範囲のうち最も回動角度θが大きいときの計測距離nを距離n3として抽出する。さらに、プロセッサ322は、最も小さい計測距離nを距離n2として抽出する。 The method for extracting distances n1 to n3 will be explained with reference to Figure 10. When no object is present in the direction of travel of light 41 emitted from distance measurement sensor 220, the measured distance n output from distance measurement sensor 220 will indicate a value greater than the upper limit of the measurable range or an error value. Therefore, processor 322 identifies the range of rotation angle θ indicating measured distance n that falls within the measurable range from the waveform. Processor 322 extracts the measured distance n with the smallest rotation angle θ within the identified range as distance n1. Processor 322 extracts the measured distance n with the largest rotation angle θ within the identified range as distance n3. Furthermore, processor 322 extracts the smallest measured distance n as distance n2.
図10の右列に示されるように、物体3の位置姿勢によって、距離n1と距離n2とが同一の場合が有り得る。同様に、物体3の位置姿勢によって、距離n2と距離n3とが同一の場合も有り得る。 As shown in the right column of Figure 10, depending on the position and orientation of object 3, distances n1 and n2 may be the same. Similarly, depending on the position and orientation of object 3, distances n2 and n3 may be the same.
図7に戻って、次にプロセッサ322は、距離ni(i=1,2,3)が計測されたときに物体3において光が照射された点(以下、「特徴点Pi」と称する。)の座標(Xi,Yi)を計算する(ステップS25)。 Returning to Figure 7, the processor 322 then calculates the coordinates (Xi, Yi) of the point on the object 3 where the light was irradiated when the distance ni (i = 1, 2, 3) was measured (hereinafter referred to as the "feature point Pi") (step S25).
特徴点Piの座標(Xi,Yi)の計算方法について、図10および図11を参照しながら説明する。 The method for calculating the coordinates (Xi, Yi) of feature point Pi will be explained with reference to Figures 10 and 11.
上述したように、探索基準状態である上物装置200において、ポイントE3は、X軸上に位置している。また、探索基準状態である上物装置200において、ポイントE3から照射される光の軸は、X軸に平行である。そのため、ポイントE3から照射される光の軸は、ポイントE3と回転軸231とを結ぶ線と重なる。これは、回動機構230を回動させたとしても維持される。また、探索基準状態である上物装置200において、ポイントE3の座標は、(r3,0)で表される。そのため、回動機構230が作動すると、ポイントE3は、回動半径r3で回動する。 As described above, in the upper structure device 200 in the search reference state, point E3 is located on the X-axis. Furthermore, in the upper structure device 200 in the search reference state, the axis of light emitted from point E3 is parallel to the X-axis. Therefore, the axis of light emitted from point E3 overlaps with the line connecting point E3 and the rotation axis 231. This is maintained even if the rotation mechanism 230 is rotated. Furthermore, in the upper structure device 200 in the search reference state, the coordinates of point E3 are expressed as (r3, 0). Therefore, when the rotation mechanism 230 is operated, point E3 rotates with a rotation radius r3.
従って、光照射ポイントがポイントE3(図8参照)である測距センサ220の場合、図10に示されるように、計測距離nが計測されたときに物体3において光が照射された点Pと回転軸231との距離は、計測結果nとポイントE3の回動半径r3との合計n+r3である。回転軸231は、XY平面の原点である。また、回動角度θは、点Pと回転軸231とを結ぶ線とX軸とのなす角度と同じである。点Pの座標(Xp,Yp)は、以下の式で表される。
Xp=(n+r3)cosθ
Yp=(n+r3)sinθ
ポイントE3の座標(r3,0)は、測距センサ220の位置に応じて予め定められる。ポイントE3の座標(r3,0)を示すデータは、アクセスルールデータベース340に予め含まれる。そのため、プロセッサ322は、当該データによって示される回動半径r3を用いて、計測距離nが計測されたときに物体3において光が照射された点Pの座標(Xp,Yp)を計算できる。
Therefore, in the case of the distance measuring sensor 220 whose light irradiation point is point E3 (see FIG. 8), as shown in FIG. 10, when the measurement distance n is measured, the distance between the point P on the object 3 where the light is irradiated and the rotation axis 231 is the sum of the measurement result n and the rotation radius r3 of point E3, i.e., n+r3. The rotation axis 231 is the origin of the XY plane. Furthermore, the rotation angle θ is the same as the angle between the X axis and the line connecting point P and the rotation axis 231. The coordinates (Xp, Yp) of point P are expressed by the following equations.
Xp=(n+r3)cosθ
Yp=(n+r3)sinθ
The coordinates (r3, 0) of point E3 are determined in advance according to the position of distance measurement sensor 220. Data indicating the coordinates (r3, 0) of point E3 is included in advance in access rule database 340. Therefore, processor 322 can use the turning radius r3 indicated by this data to calculate the coordinates (Xp, Yp) of point P on object 3 where light is irradiated when measurement distance n is measured.
したがって、プロセッサ322は、以下の式に従って、特徴点Piの座標(Xi,Yi)を計算すればよい。θiは、距離niが計測されたときの回動角度である。
Xi=(ni+r3)cos(θi)
Yi=(ni+r3)sin(θi)
Therefore, the processor 322 may calculate the coordinates (Xi, Yi) of the feature point Pi according to the following equation: θi is the rotation angle when the distance ni is measured.
Xi=(ni+r3)cos(θi)
Yi=(ni+r3)sin(θi)
図11は、特徴点Piの座標(Xi,Yi)の計算方法を説明する図である。図11には、光照射ポイントがポイントE1(図8参照)である測距センサ220を用いたときの特徴点Piの座標(Xi,Yi)の計算方法が示される。 Figure 11 is a diagram explaining how to calculate the coordinates (Xi, Yi) of feature point Pi. Figure 11 shows how to calculate the coordinates (Xi, Yi) of feature point Pi when using a distance measurement sensor 220 whose light irradiation point is point E1 (see Figure 8).
上述したように、探索基準状態である上物装置200において、ポイントE1の座標は、(r1,a1)で表される。なお、r1>0、a1<0である。そのため、回動機構230が作動すると、ポイントE1は、回動半径R(=(r12+a12)1/2)で回動する。 As described above, in the upper structure device 200, which is in the search reference state, the coordinates of point E1 are expressed as (r1, a1). Note that r1 > 0 and a1 < 0. Therefore, when the rotation mechanism 230 is activated, point E1 rotates with a rotation radius R (= (r1 2 + a1 2 ) 1/2 ).
図11において、仮想線42は、ポイントE1から照射される光41の進行方向に平行であり、かつ、回転軸231と交差する。仮想線42とX軸とのなす角度は、回動角度θと同一である。ポイントE1から仮想線42に下した垂線の長さは|a1|であり、当該垂線の足と回転軸231との距離はr1となる。 In Figure 11, virtual line 42 is parallel to the direction of travel of light 41 emitted from point E1 and intersects with rotation axis 231. The angle between virtual line 42 and the X-axis is the same as rotation angle θ. The length of the perpendicular line dropped from point E1 to virtual line 42 is |a1|, and the distance between the foot of this perpendicular line and rotation axis 231 is r1.
従って、光照射ポイントがポイントE1である測距センサ220の場合、図11に示されるように、計測距離nが計測されたときに物体3において光が照射された点Pの座標(Xp,Yp)は、以下の式で表される。
Xp=Rcos(θ+β)+ncosθ
Yp=Rsin(θ+β)+nsinθ
上記の式において、βは、以下の式で表される。
β=tan-1(a1/r1)
ポイントE1の座標(r1,a1)は、測距センサ220の位置に応じて予め定められる。ポイントE1の座標(r1,a1)を示すデータは、アクセスルールデータベース340に予め含まれる。そのため、プロセッサ322は、当該データによって示されるr1,a1を用いて、計測距離nが計測されたときに物体3において光が照射された点Pの座標(Xp,Yp)を計算できる。
Therefore, in the case of a distance measuring sensor 220 whose light irradiation point is point E1, as shown in Figure 11, the coordinates (Xp, Yp) of point P on object 3 where light is irradiated when the measurement distance n is measured are expressed by the following equation.
Xp=Rcos(θ+β)+ncosθ
Yp=Rsin(θ+β)+nsinθ
In the above formula, β is expressed by the following formula:
β=tan -1 (a1/r1)
The coordinates (r1, a1) of point E1 are determined in advance according to the position of the distance measurement sensor 220. Data indicating the coordinates (r1, a1) of point E1 is included in advance in the access rule database 340. Therefore, the processor 322 can use r1 and a1 indicated by this data to calculate the coordinates (Xp, Yp) of point P on the object 3 that is irradiated with light when the measurement distance n is measured.
したがって、プロセッサ322は、以下の式に従って、特徴点Piの座標(Xi,Yi)を計算すればよい。
Xi=Rcos(θi+β)+(ni)cos(θi)
Yi=Rsin(θi+β)+(ni)sin(θi)
Therefore, the processor 322 may calculate the coordinates (Xi, Yi) of the feature point Pi according to the following formula:
Xi=Rcos(θi+β)+(ni)cos(θi)
Yi=Rsin(θi+β)+(ni)sin(θi)
図7に戻って、次にプロセッサ322は、特徴点P1,P2間の長さD1を計算する(ステップS26)。長さD1は、以下の式を用いて計算される。
D1={(X2-X1)2+(Y2-Y1)2}1/2
7, the processor 322 then calculates the length D1 between the feature points P1 and P2 (step S26). The length D1 is calculated using the following formula:
D1={(X2-X1) 2 +(Y2-Y1) 2 } 1/2
次にプロセッサ322は、特徴点P2,P3間の長さD2を計算する(ステップS27)。長さD2は、以下の式を用いて計算される。
D2={(X3-X2)2+(Y3-Y2)2}1/2
Next, the processor 322 calculates the length D2 between the feature points P2 and P3 (step S27). The length D2 is calculated using the following formula:
D2 = {(X3-X2) 2 + (Y3-Y2) 2 } 1/2
次にプロセッサ322は、特徴点P1,P3間の長さD3を計算する(ステップS28)。長さD3は、以下の式を用いて計算される。
D3={(X3-X1)2+(Y3-Y1)2}1/2
Next, the processor 322 calculates the length D3 between the feature points P1 and P3 (step S28). The length D3 is calculated using the following formula:
D3={(X3-X1) 2 +(Y3-Y1) 2 } 1/2
次にプロセッサ322は、物体3の位置姿勢の検出処理を行ない、検出結果に応じて、自律走行ロボット100の位置および平行リンク機構240の姿勢の各々の調整量の計算処理を実行する。測距センサ220の光照射ポイントからの物体3の見え方は、以下の4パターンがある。第1の見え方パターンは、物体3の胴部3bについて、面積の大きい側面3b1のみが見えるパターンである。第2の見え方パターンは、物体の胴部3bについて、面積の小さい側面3b2のみが見えるパターンである。第3の見え方パターンは、物体3の胴部3bについて、側面3b1が左側に見え、かつ、側面3b2が右側に見えるパターンである。第4の見え方パターンは、物体3の胴部3bについて、側面3b2が左側に見え、かつ、側面3b1が右側に見えるパターンである。プロセッサ322は、パターンに応じて調整量を計算する。 Next, processor 322 detects the position and orientation of object 3 and, based on the detection results, calculates the amount of adjustment for each of the position of autonomous mobile robot 100 and the orientation of parallel link mechanism 240. There are four patterns in how object 3 appears from the light irradiation point of distance measurement sensor 220. In the first appearance pattern, only side surface 3b1, which has a larger area, is visible for torso 3b of object 3. In the second appearance pattern, only side surface 3b2, which has a smaller area, is visible for torso 3b of object 3. In the third appearance pattern, side surface 3b1 is visible on the left side and side surface 3b2 is visible on the right side for torso 3b of object 3. In the fourth appearance pattern, side surface 3b2 is visible on the left side and side surface 3b1 is visible on the right side for torso 3b of object 3. Processor 322 calculates the amount of adjustment depending on the pattern.
プロセッサ322は、図12に示すステップS29~S34に従って、自律走行ロボット100の位置および平行リンク機構240の姿勢の各々の調整量を計算する。ステップS29~S32は、第1のパターンに対応する。 The processor 322 calculates the amount of adjustment for each of the position of the autonomous mobile robot 100 and the attitude of the parallel link mechanism 240 according to steps S29 to S34 shown in FIG. 12. Steps S29 to S32 correspond to the first pattern.
図12は、図6に示すステップS8のサブルーチンに含まれるステップS29~S34の流れを示すフローチャートである。 Figure 12 is a flowchart showing the process of steps S29 to S34, which are included in the subroutine of step S8 shown in Figure 6.
まずステップS29において、プロセッサ322は、長さD3が物体3の胴部3bの縦幅Lと一致または近似するか否かを判断する。具体的には、プロセッサ322は、D3とLとの差の絶対値が閾値未満であることに応じて、長さD3が縦幅Lと一致または近似すると判断する。 First, in step S29, the processor 322 determines whether the length D3 matches or approximates the vertical width L of the torso 3b of the object 3. Specifically, the processor 322 determines that the length D3 matches or approximates the vertical width L if the absolute value of the difference between D3 and L is less than a threshold value.
図13は、自律走行ロボットの位置および把持部の姿勢の各々の調整量の計算方法の第1の例を説明する図である。図13には、ステップS29でYESの場合における調整量の計算方法が示される。また、ステップS29でYESの場合、特徴点P1,P3は、測距センサ220に対向する側面3b1の左端および右端にそれぞれ位置する。 Figure 13 is a diagram illustrating a first example of a method for calculating the amount of adjustment for the position of the autonomous mobile robot and the posture of the gripper. Figure 13 shows a method for calculating the amount of adjustment when step S29 returns YES. Furthermore, when step S29 returns YES, feature points P1 and P3 are located at the left and right ends, respectively, of side surface 3b1 facing distance measurement sensor 220.
上述したように、把持部210は、2つの指部が一対の側面3b2に接触して物体3を把持するように設計されている。そのため、図13に示されるように、物体3の中心Pwを通る鉛直方向の基準線46を含み、かつ、物体3に対して予め定められた方向に平行な仮想面43上に把持部210が位置し、当該仮想面43に沿って把持部210を並進移動させることが好ましい。物体3に対して予め定められた方向は、本実施の形態では、側面3b1に直交する方向である。従って、回動機構230の回転軸231が仮想面43上の位置し、かつ、仮想面43に沿って把持部210が並進移動するように平行リンク機構240を物体3の傾き角φだけ回動させる必要がある。そこで、プロセッサ322は、把持部210の姿勢の調整量として、物体3の傾き角φを計算する。 As described above, the gripping unit 210 is designed so that two fingers come into contact with a pair of side surfaces 3b2 to grip the object 3. Therefore, as shown in FIG. 13 , it is preferable that the gripping unit 210 be positioned on an imaginary plane 43 that includes a vertical reference line 46 passing through the center Pw of the object 3 and is parallel to a predetermined direction relative to the object 3, and that the gripping unit 210 be translated along this imaginary plane 43. In this embodiment, the predetermined direction relative to the object 3 is a direction perpendicular to the side surface 3b1. Therefore, it is necessary to rotate the parallel link mechanism 240 by the inclination angle φ of the object 3 so that the rotation axis 231 of the rotation mechanism 230 is positioned on the imaginary plane 43 and the gripping unit 210 translates along the imaginary plane 43. Therefore, the processor 322 calculates the inclination angle φ of the object 3 as the amount of adjustment to the attitude of the gripping unit 210.
なお、物体3の傾き角φは、X軸に対する仮想面43の傾斜角度と一致する。X軸に対して仮想面43がY軸の正方向側に傾斜している場合に、傾き角φがプラスの値をとり、X軸に対して仮想面43がY軸の負方向側に傾斜している場合に、傾き角φがマイナスの値をとるものとする。図13に示す例では、仮想面43は、X軸に対してY軸の負方向側に傾斜している。 The tilt angle φ of object 3 coincides with the tilt angle of imaginary plane 43 relative to the X axis. When imaginary plane 43 is tilted toward the positive side of the Y axis relative to the X axis, the tilt angle φ takes a positive value, and when imaginary plane 43 is tilted toward the negative side of the Y axis relative to the X axis, the tilt angle φ takes a negative value. In the example shown in Figure 13, imaginary plane 43 is tilted toward the negative side of the Y axis relative to the X axis.
図12に示されるように、ステップS29でYESの場合、プロセッサ322は、特徴点P1,P3のX座標と縦幅Lとを用いて、以下の式に従って、物体3の傾き角φを計算する(ステップS30)。
φ=sin-1{(X1-X3)/L}
As shown in FIG. 12, if the answer is YES in step S29, the processor 322 calculates the tilt angle φ of the object 3 using the X coordinates of the feature points P1 and P3 and the vertical width L according to the following equation (step S30).
φ=sin -1 {(X1-X3)/L}
次にプロセッサ322は、以下の式に従って、特徴点P1,P3の中点Pmの座標(Xm,Ym)を計算する(ステップS31)。
Xm=(X1+X3)/2
Ym=(Y1+Y3)/2
Next, the processor 322 calculates the coordinates (Xm, Ym) of the midpoint Pm between the feature points P1 and P3 according to the following equation (step S31).
Xm=(X1+X3)/2
Ym=(Y1+Y3)/2
次にプロセッサ322は、以下の式に従って、中点Pmに対する物体3の中心Pwのオフセット量Xo,Yoを計算する(ステップS32)。なお、上述したように、Wは、物体3の胴部3bの横幅を表している。
Xo=(W/2)cosφ
Yo=(W/2)sinφ
Next, the processor 322 calculates the offset amounts Xo, Yo of the center Pw of the object 3 relative to the midpoint Pm according to the following equations (step S32): As described above, W represents the width of the body 3b of the object 3.
Xo = (W/2) cos φ
Yo = (W/2) sin φ
次にプロセッサ322は、以下の式に従って、物体3の中心Pwの座標(Xw,Yw)を計算する(ステップS33)。
Xw=Xm+Xo
Yw=Ym+Yo
Next, the processor 322 calculates the coordinates (Xw, Yw) of the center Pw of the object 3 according to the following equation (step S33).
Xw = Xm + Xo
Yw = Ym + Yo
次にプロセッサ322は、以下の式に従って、補正必要移動量Yaを計算する(ステップS34)。
Ya=Yw-(Xw)tanφ
補正必要移動量Yaは、回動機構230の回転軸231が仮想面43上に位置するために必要なY軸方向の移動量であり、自律走行ロボットの位置の調整量に対応する。また、傾き角φは、把持部210の姿勢の調整量に対応する。そのため、プロセッサ322は、補正必要移動量Yaおよび傾きφを示すデータを統合制御装置310に出力する。
Next, the processor 322 calculates the required correction movement amount Ya according to the following formula (step S34).
Ya=Yw-(Xw)tanφ
The required correction movement amount Ya is the amount of movement in the Y-axis direction that is required for positioning rotation axis 231 of rotation mechanism 230 on virtual plane 43, and corresponds to the amount of adjustment to the position of the autonomous mobile robot. Furthermore, the tilt angle φ corresponds to the amount of adjustment to the attitude of gripper 210. Therefore, processor 322 outputs data indicating the required correction movement amount Ya and tilt φ to integrated control device 310.
ステップS29においてNOの場合、プロセッサ322は、処理を図14に示すステップS35に移す。 If the answer is NO in step S29, the processor 322 proceeds to step S35 shown in FIG. 14.
図14は、図6に示すステップS8のサブルーチンに含まれるステップS35~S38の流れを示すフローチャートである。ステップS35~S38は、第4の見え方パターンに対応する。 Figure 14 is a flowchart showing steps S35 to S38 included in the subroutine of step S8 shown in Figure 6. Steps S35 to S38 correspond to the fourth appearance pattern.
ステップS35において、プロセッサ322は、長さD1が物体3の胴部3bの横幅Wと一致または近似するか否かを判断する。具体的には、プロセッサ322は、D1とWとの差の絶対値が閾値未満であることに応じて、長さD1が横幅Wと一致または近似すると判断する。 In step S35, the processor 322 determines whether the length D1 matches or approximates the width W of the body 3b of the object 3. Specifically, the processor 322 determines that the length D1 matches or approximates the width W if the absolute value of the difference between D1 and W is less than a threshold value.
図15は、自律走行ロボットの位置および把持部の姿勢の各々の調整量の計算方法の第2の例を説明する図である。図15には、ステップS35でYESの場合における調整量の計算方法が示される。図15に示されるように、第4の見え方パターンの場合、物体3の傾き角φは、マイナスの値を取る。また、ステップS35でYESの場合、特徴点P1,P2は、測距センサ220に対向する側面3b2の左端および右端にそれぞれ位置する。 Figure 15 is a diagram illustrating a second example of a method for calculating the amount of adjustment for the position of the autonomous mobile robot and the attitude of the gripper. Figure 15 shows a method for calculating the amount of adjustment when step S35 returns YES. As shown in Figure 15, in the case of the fourth appearance pattern, the tilt angle φ of the object 3 takes a negative value. Furthermore, when step S35 returns YES, feature points P1 and P2 are located at the left and right ends, respectively, of the side surface 3b2 facing the distance measurement sensor 220.
ステップS35でYESの場合、プロセッサ322は、特徴点P1,P2のY座標と横幅Wとを用いて、以下の式に従って、物体3の傾き角φを計算する(ステップS36)。
φ=sin-1{(Y1-Y2)/W}
If the answer is YES in step S35, the processor 322 calculates the tilt angle φ of the object 3 using the Y coordinates of the feature points P1 and P2 and the width W according to the following formula (step S36).
φ=sin -1 {(Y1-Y2)/W}
次にプロセッサ322は、以下の式に従って、特徴点P1,P2の中点Pmの座標(Xm,Ym)を計算する(ステップS37)。
Xm=(X1+X2)/2
Ym=(Y1+Y2)/2
Next, the processor 322 calculates the coordinates (Xm, Ym) of the midpoint Pm between the feature points P1 and P2 according to the following equation (step S37).
Xm=(X1+X2)/2
Ym=(Y1+Y2)/2
次にプロセッサ322は、以下の式に従って、特徴点P1,P2の中点Pmに対する物体3の中心Pwのオフセット量Xo,Yoを計算する(ステップS38)。
Xo=-(L/2)sinφ
Yo=(L/2)cosφ
ステップS38の後、プロセッサ322は、処理を図12のステップS33に戻す。
Next, the processor 322 calculates offset amounts Xo, Yo of the center Pw of the object 3 relative to the midpoint Pm of the feature points P1, P2 according to the following equations (step S38).
Xo=-(L/2)sinφ
Yo = (L/2) cos φ
After step S38, the processor 322 returns the process to step S33 in FIG.
ステップS35においてNOの場合、プロセッサ322は、処理を図16に示すステップS39に移す。 If the answer is NO in step S35, the processor 322 proceeds to step S39 shown in FIG. 16.
図16は、図6に示すステップS8のサブルーチンに含まれるステップS39~S42の流れを示すフローチャートである。ステップS39~S42は、第3の見え方パターンに対応する。 Figure 16 is a flowchart showing steps S39 to S42 included in the subroutine of step S8 shown in Figure 6. Steps S39 to S42 correspond to the third appearance pattern.
ステップS39において、プロセッサ322は、長さD1が物体3の胴部3bの縦幅Lと一致または近似するか否かを判断する。具体的には、プロセッサ322は、D1とLとの差の絶対値が閾値未満であることに応じて、長さD1が横幅Lと一致または近似すると判断する。 In step S39, the processor 322 determines whether the length D1 matches or approximates the vertical width L of the body 3b of the object 3. Specifically, the processor 322 determines that the length D1 matches or approximates the horizontal width L if the absolute value of the difference between D1 and L is less than a threshold value.
図17は、自律走行ロボットの位置および把持部の姿勢の計算方法の第3の例を説明する図である。図17には、ステップS39でYESの場合における調整量の計算方法が示される。図17に示されるように、第3の見え方パターンの場合、物体3の傾き角φは、プラスの値を取る。また、ステップS39でYESの場合、特徴点P1,P2は、測距センサ220に対向する側面3b1の左端および右端にそれぞれ位置する。 Figure 17 is a diagram illustrating a third example of a method for calculating the position of an autonomous mobile robot and the orientation of the gripper. Figure 17 shows a method for calculating the adjustment amount when step S39 returns YES. As shown in Figure 17, in the case of the third appearance pattern, the tilt angle φ of the object 3 takes a positive value. Furthermore, when step S39 returns YES, feature points P1 and P2 are located at the left and right ends, respectively, of the side surface 3b1 facing the distance measurement sensor 220.
ステップS39でYESの場合、プロセッサ322は、特徴点P1,P2のY座標と縦幅Lとを用いて、以下の式に従って、物体3の傾き角φを計算する(ステップS40)。
φ=sin-1{(Y2-Y1)/L}
If the answer is YES in step S39, the processor 322 calculates the tilt angle φ of the object 3 using the Y coordinates of the feature points P1 and P2 and the vertical width L according to the following formula (step S40).
φ=sin -1 {(Y2-Y1)/L}
次にプロセッサ322は、以下の式に従って、特徴点P1,P2の中点Pmの座標(Xm,Ym)を計算する(ステップS41)。
Xm=(X1+X2)/2
Ym=(Y1+Y2)/2
Next, the processor 322 calculates the coordinates (Xm, Ym) of the midpoint Pm between the feature points P1 and P2 according to the following equation (step S41).
Xm=(X1+X2)/2
Ym=(Y1+Y2)/2
次にプロセッサ322は、以下の式に従って、特徴点P1,P2の中点Pmに対する物体3の中心Pwのオフセット量Xo,Yoを計算する(ステップS42)。
Xo=(W/2)cosφ
Yo=(W/2)sinφ
ステップS47の後、プロセッサ322は、処理を図12のステップS33に戻す。
Next, the processor 322 calculates offset amounts Xo, Yo of the center Pw of the object 3 relative to the midpoint Pm of the feature points P1, P2 according to the following equations (step S42).
Xo = (W/2) cos φ
Yo = (W/2) sin φ
After step S47, the processor 322 returns the process to step S33 in FIG.
ステップS39においてNOの場合、プロセッサ322は、処理を図18に示すステップS43に移す。 If the answer is NO in step S39, the processor 322 proceeds to step S43 shown in FIG. 18.
図18は、図6に示すステップS8のサブルーチンに含まれるステップS43~S46の流れを示すフローチャートである。ステップS43~S46は、第3の見え方パターンに対応する。 Figure 18 is a flowchart showing steps S43 to S46 included in the subroutine of step S8 shown in Figure 6. Steps S43 to S46 correspond to the third appearance pattern.
ステップS43において、プロセッサ322は、長さD2が物体3の胴部3bの横幅Wと一致または近似するか否かを判断する。具体的には、プロセッサ322は、D2とWとの差の絶対値が閾値未満であることに応じて、長さD2が横幅Wと一致または近似すると判断する。 In step S43, the processor 322 determines whether the length D2 matches or approximates the width W of the body 3b of the object 3. Specifically, the processor 322 determines that the length D2 matches or approximates the width W if the absolute value of the difference between D2 and W is less than a threshold value.
図19は、自律走行ロボットの位置および把持部の姿勢の各々の調整量の計算方法の第4の例を説明する図である。図19には、ステップS43でYESの場合における調整量の計算方法が示される。測距センサ220に対向する側面3b1と測距センサ220からの光の進行方向とが略平行である場合、距離n1の計測誤差が大きくなりやすい。その結果、特徴点P1と特徴点P2との長さD1が側面3b1の幅(つまり縦幅L)と一致または近似しなくなる。この場合、図16のステップS39でNOとなるが、図18のステップS43においてYESとなる。ステップS43でYESの場合、特徴点P2,P3は、測距センサ220に対向する側面3b2の左端および右端にそれぞれ位置する。 Figure 19 is a diagram illustrating a fourth example of a method for calculating the amount of adjustment for the position of the autonomous mobile robot and the posture of the gripper. Figure 19 shows a method for calculating the amount of adjustment when step S43 is YES. When the side surface 3b1 facing the distance measurement sensor 220 is approximately parallel to the direction of travel of light from the distance measurement sensor 220, the measurement error of the distance n1 is likely to be large. As a result, the length D1 between feature points P1 and P2 will no longer match or be close to the width of the side surface 3b1 (i.e., the vertical width L). In this case, step S39 in Figure 16 is NO, but step S43 in Figure 18 is YES. When step S43 is YES, feature points P2 and P3 are located at the left and right ends, respectively, of the side surface 3b2 facing the distance measurement sensor 220.
ステップS43でYESの場合、プロセッサ322は、特徴点P2,P3のY座標と横幅Wとを用いて、以下の式に従って、物体3の傾き角φを計算する(ステップS44)。
φ=sin-1{(Y3-Y2)/W}
If the answer is YES in step S43, the processor 322 calculates the tilt angle φ of the object 3 using the Y coordinates of the feature points P2 and P3 and the width W according to the following formula (step S44).
φ=sin -1 {(Y3-Y2)/W}
次にプロセッサ322は、以下の式に従って、特徴点P2,P3の中点Pmの座標(Xm,Ym)を計算する(ステップS45)。
Xm=(X2+X3)/2
Ym=(Y2+Y3)/2
Next, the processor 322 calculates the coordinates (Xm, Ym) of the midpoint Pm between the feature points P2 and P3 according to the following equation (step S45).
Xm=(X2+X3)/2
Ym=(Y2+Y3)/2
次にプロセッサ322は、以下の式に従って、特徴点P2,P3の中点Pmに対する物体3の中心Pwのオフセット量Xo,Yoを計算する(ステップS46)。
Xo=(L/2)sinφ
Yo=-(L/2)cosφ
ステップS46の後、プロセッサ322は、処理を図12のステップS33に戻す。
Next, the processor 322 calculates offset amounts Xo, Yo of the center Pw of the object 3 relative to the midpoint Pm of the feature points P2, P3 according to the following equations (step S46).
Xo = (L/2) sinφ
Yo=-(L/2)cosφ
After step S46, the processor 322 returns the process to step S33 in FIG.
ステップS43においてNOの場合、プロセッサ322は、処理を図20に示すステップS47に移す。 If the result of step S43 is NO, the processor 322 proceeds to step S47 shown in FIG. 20.
図20は、図6に示すステップS8のサブルーチンに含まれるステップS47~S50の流れを示すフローチャートである。ステップS47~S50は、第4の見え方パターンに対応する。 Figure 20 is a flowchart showing steps S47 to S50 included in the subroutine of step S8 shown in Figure 6. Steps S47 to S50 correspond to the fourth appearance pattern.
ステップS47において、プロセッサ322は、長さD2が物体3の胴部3bの縦幅Lと一致または近似するか否かを判断する。具体的には、プロセッサ322は、D2とLとの差の絶対値が閾値未満であることに応じて、長さD2が縦幅Lと一致または近似すると判断する。 In step S47, the processor 322 determines whether the length D2 matches or approximates the vertical width L of the torso 3b of the object 3. Specifically, the processor 322 determines that the length D2 matches or approximates the vertical width L if the absolute value of the difference between D2 and L is less than a threshold value.
図21は、自律走行ロボットの位置および把持部の姿勢の各々の調整量の計算方法の第5の例を説明する図である。図21には、ステップS47でYESの場合における調整量の計算方法が示される。測距センサ220に対向する側面3b2と測距センサ220からの光の進行方向とが略平行である場合、距離n1の計測誤差が大きくなりやすい。その結果、特徴点P1と特徴点P2との長さD1が側面3b2の幅(つまり横幅W)と一致または近似しなくなる。この場合、図14のステップS35でNOとなるが、図20のステップS47においてYESとなる。ステップS47でYESの場合、特徴点P2,P3は、測距センサ220に対向する側面3b1の左端および右端にそれぞれ位置する。 Figure 21 is a diagram illustrating a fifth example of a method for calculating the amount of adjustment for the position of the autonomous mobile robot and the posture of the gripper. Figure 21 shows a method for calculating the amount of adjustment when step S47 is YES. When the side surface 3b2 facing the distance measurement sensor 220 is approximately parallel to the direction of travel of light from the distance measurement sensor 220, the measurement error of the distance n1 is likely to be large. As a result, the length D1 between feature points P1 and P2 will no longer match or be close to the width of the side surface 3b2 (i.e., the horizontal width W). In this case, step S35 in Figure 14 is NO, but step S47 in Figure 20 is YES. When step S47 is YES, feature points P2 and P3 are located at the left and right ends, respectively, of the side surface 3b1 facing the distance measurement sensor 220.
ステップS47でYESの場合、プロセッサ322は、特徴点P2,P3のY座標と縦幅Lとを用いて、以下の式に従って、物体3の傾き角φを計算する(ステップS48)。
φ=sin-1{(X2-X3)/L}
If the answer is YES in step S47, the processor 322 calculates the tilt angle φ of the object 3 using the Y coordinates of the feature points P2 and P3 and the vertical width L according to the following formula (step S48).
φ=sin -1 {(X2-X3)/L}
次にプロセッサ322は、以下の式に従って、特徴点P2,P3の中点Pmの座標(Xm,Ym)を計算する(ステップS49)。
Xm=(X2+X3)/2
Ym=(Y2+Y3)/2
Next, the processor 322 calculates the coordinates (Xm, Ym) of the midpoint Pm between the feature points P2 and P3 according to the following equation (step S49).
Xm=(X2+X3)/2
Ym=(Y2+Y3)/2
次にプロセッサ322は、以下の式に従って、特徴点P2,P3の中点Pmに対する物体3の中心Pwのオフセット量Xo,Yoを計算する(ステップS50)。
Xo=-(W/2)sinφ
Yo=-(W/2)cosφ
ステップS50の後、プロセッサ322は、処理を図12のステップS33に戻す。
Next, the processor 322 calculates offset amounts Xo and Yo of the center Pw of the object 3 relative to the midpoint Pm of the feature points P2 and P3 according to the following equations (step S50).
Xo=-(W/2)sinφ
Yo=-(W/2)cosφ
After step S50, the processor 322 returns the process to step S33 in FIG.
このようにして、ステップS30,S36,S40,S44,S48のいずれかにおいて傾き角φが計算され、ステップS34において補正必要移動量Yaが計算される。ステップS34の後、搬送ロボット1は、処理を図22のステップS51に移す。 In this way, the tilt angle φ is calculated in one of steps S30, S36, S40, S44, or S48, and the required correction movement amount Ya is calculated in step S34. After step S34, the transport robot 1 proceeds to step S51 in Figure 22.
図20のステップS47でNOの場合、処理は、図22のステップS60に移る。ステップS47でNOの場合は、第2の見え方パターンに対応する。第2の見え方パターン(測距センサ220の光照射ポイントから側面3b2のみが見えるパターン)のときには、物体3の姿勢が理想姿勢から大きく外れている。そのため、自律走行ロボット100の位置および把持部210の姿勢を調整しただけでは、物体3を把持することができない。従って、調整量が計算されることなく、処理はステップS60に移る。 If the answer is NO in step S47 of Figure 20, processing proceeds to step S60 of Figure 22. If the answer is NO in step S47, this corresponds to the second appearance pattern. In the case of the second appearance pattern (a pattern in which only the side surface 3b2 is visible from the light irradiation point of the distance measurement sensor 220), the posture of the object 3 deviates significantly from the ideal posture. Therefore, simply adjusting the position of the autonomous mobile robot 100 and the posture of the gripper 210 will not allow the object 3 to be grasped. Therefore, the amount of adjustment is not calculated, and processing proceeds to step S60.
図22は、図6に示すステップS8のサブルーチンに含まれるステップS51~S60の流れを示すフローチャートである。 Figure 22 is a flowchart showing the process of steps S51 to S60 included in the subroutine of step S8 shown in Figure 6.
統合制御装置310のプロセッサ312は、調整量を示すデータを受けると、補正必要移動量Yaだけ移動させるための位置調整指示を自律走行ロボット100に出力する(ステップS51)。これにより、自律走行ロボット100は、補正必要移動量Yaだけ移動する。なお、補正必要移動量Yaがプラスである場合、自律走行ロボット100は、Y軸に沿って進行する(Y軸の正方向に移動する)。補正必要移動量Yaがプラスである場合、自律走行ロボット100は、Y軸に沿って後退する(Y軸の負方向に移動する)。 When the processor 312 of the integrated control device 310 receives the data indicating the adjustment amount, it outputs a position adjustment instruction to the autonomous mobile robot 100 to move the required correction movement amount Ya (step S51). As a result, the autonomous mobile robot 100 moves the required correction movement amount Ya. Note that if the required correction movement amount Ya is positive, the autonomous mobile robot 100 moves forward along the Y axis (moves in the positive direction of the Y axis). If the required correction movement amount Ya is positive, the autonomous mobile robot 100 moves backward along the Y axis (moves in the negative direction of the Y axis).
次に、プロセッサ312は、上物制御装置320に、傾き角φの回動指示を出力する(ステップS52)。これにより、上物制御装置320のプロセッサ322は、探索基準状態からワーク傾きφだけ回動するように、回動機構230を制御する。 Next, the processor 312 outputs a rotation instruction for the tilt angle φ to the upper structure control device 320 (step S52). As a result, the processor 322 of the upper structure control device 320 controls the rotation mechanism 230 to rotate the workpiece by the tilt angle φ from the search reference state.
次に、プロセッサ322は、現状態を基準姿勢とし、基準姿勢からの回動角度θが-ΨからΨとなるように測距センサ220を回動させる。そして、プロセッサ322は、回動角度θによる測距センサ220の計測距離nの変化を示す波形を取得する(ステップS53)。 Next, the processor 322 sets the current state as the reference attitude and rotates the distance measurement sensor 220 so that the rotation angle θ from the reference attitude changes from -Ψ to Ψ. The processor 322 then acquires a waveform showing the change in the measured distance n of the distance measurement sensor 220 due to the rotation angle θ (step S53).
図23は、ステップS53において取得された波形の一例を示す図である。自律走行ロボット100の位置および回動機構230の姿勢が調整されているため、図23に示されるように、ステップS53において取得される波形は、概ね図10の左列の波形と同一または近似する。なお、自律走行ロボット100の位置および回動機構230の姿勢の調整誤差が生じるため、ステップS53において取得される波形は、必ずしも図10の左列の波形と一致しない。 Figure 23 shows an example of a waveform acquired in step S53. Because the position of the autonomous mobile robot 100 and the attitude of the rotation mechanism 230 have been adjusted, as shown in Figure 23, the waveform acquired in step S53 is generally the same as or similar to the waveform in the left column of Figure 10. Note that, because adjustment errors occur in the position of the autonomous mobile robot 100 and the attitude of the rotation mechanism 230, the waveform acquired in step S53 does not necessarily match the waveform in the left column of Figure 10.
次に、プロセッサ322は、ステップS53において得られた波形から、距離n2’,n3’を抽出し、抽出した距離n2’,n3’に対応する特徴点P2’,P3’の座標(X2’,Y2’),(X3’,Y3’)をそれぞれ計算する(ステップS54)。距離n2’,n3’の抽出方法は、距離n2,n3の抽出方法と同じである。 Next, the processor 322 extracts distances n2' and n3' from the waveform obtained in step S53, and calculates the coordinates (X2', Y2') and (X3', Y3') of feature points P2' and P3' corresponding to the extracted distances n2' and n3' (step S54). The method for extracting distances n2' and n3' is the same as the method for extracting distances n2 and n3.
次に、プロセッサ322は、以下の式に従って、把持部210の2つの指部の開き方向のずれ量Jを計算する(ステップS55)。
J=|L/2-D3’|
上記の式において、D3’は、特徴点P2’と特徴点P3’との距離であり、ステップS28と同様の方法によって計算される。
Next, the processor 322 calculates the amount of deviation J in the opening direction of the two fingers of the gripping part 210 according to the following formula (step S55).
J=|L/2-D3'|
In the above formula, D3' is the distance between the feature point P2' and the feature point P3', and is calculated in the same manner as in step S28.
図24は、ずれ量Jを示す図である。上述したように、自律走行ロボット100の位置および回動機構230の姿勢の調整誤差が生じ得る。この場合、図24に示されるように、回転軸231および特徴点P2’を含む仮想面44は、物体3の中心Pwを通らない。ずれ量Jは、仮想面44と物体3の中心Pwとの距離に相当する。 Figure 24 is a diagram showing the deviation amount J. As described above, adjustment errors can occur in the position of the autonomous mobile robot 100 and the attitude of the rotation mechanism 230. In this case, as shown in Figure 24, the virtual plane 44 including the rotation axis 231 and feature point P2' does not pass through the center Pw of the object 3. The deviation amount J corresponds to the distance between the virtual plane 44 and the center Pw of the object 3.
次に、プロセッサ322は、特徴点P2’と回転軸231との距離D’を計算する(ステップS56)。回転軸231の座標は、(0,0)で表される。そのため、プロセッサ322は、以下の式に従って、距離D’を計算する。
D’={(X2’)2+(Y2’)2}1/2
Next, the processor 322 calculates the distance D' between the feature point P2' and the rotation axis 231 (step S56). The coordinates of the rotation axis 231 are represented as (0, 0). Therefore, the processor 322 calculates the distance D' according to the following formula.
D' = {(X2') 2 + (Y2') 2 } 1/2
次に、プロセッサ322は、物体3に把持部210が到達するか否かを判断する(ステップS57)。把持部210の可動範囲は、平行リンク機構240の仕様に依存する。そのため、プロセッサ322は、距離D’と平行リンク機構240の仕様に応じて定められる閾値とを比較し、距離D’が閾値未満であることに応じて、物体3に把持部210が到達可能と判断する。 Next, the processor 322 determines whether the gripper 210 can reach the object 3 (step S57). The movable range of the gripper 210 depends on the specifications of the parallel link mechanism 240. Therefore, the processor 322 compares the distance D' with a threshold value determined in accordance with the specifications of the parallel link mechanism 240, and determines that the gripper 210 can reach the object 3 if the distance D' is less than the threshold value.
ステップS57でYESの場合、プロセッサ322は、ずれ量Jが(Wa-L)/2未満であるか否かを判断する(ステップS57)。Waは、把持部210の2つの指部の最大開き幅である。 If the answer is YES in step S57, the processor 322 determines whether the displacement amount J is less than (Wa - L)/2 (step S57), where Wa is the maximum opening width of the two fingers of the gripping portion 210.
図25は、把持部の最大開き幅Waとずれ量Jとの関係を示す図である。図25に示されるように、ずれ量Jが(Wa-L)/2以上である場合、把持部210を物体3に向けて並進移動する間に、把持部210の2つの指部の一方が物体3に衝突することになる。 Figure 25 shows the relationship between the maximum opening width Wa of the gripping portion and the amount of displacement J. As shown in Figure 25, if the amount of displacement J is (Wa - L)/2 or greater, one of the two fingers of the gripping portion 210 will collide with the object 3 while the gripping portion 210 is moving translationally toward the object 3.
ステップS57でNOの場合、または、ステップS58でNOの場合、プロセッサ322は、ステップS51を3回実行したか否かを判断する(ステップS59)。ステップS59でNOの場合、処理はステップS51に移る。 If the answer is NO in step S57 or NO in step S58, the processor 322 determines whether step S51 has been executed three times (step S59). If the answer is NO in step S59, the process proceeds to step S51.
ステップS60でYESの場合、および、図20のステップS47でNOの場合、プロセッサ322は、失敗フラグをオン状態に切り替える(ステップS60)。ステップS60の後、処理は、図6のステップS9に戻る。 If the answer is YES in step S60 or NO in step S47 of FIG. 20, the processor 322 switches the failure flag to the ON state (step S60). After step S60, the process returns to step S9 of FIG. 6.
ステップS58でYESの場合、処理は、図26のステップS61に移る。
図26は、図6に示すステップS8のサブルーチンに含まれるステップS61~S65の流れを示すフローチャートである。
If the answer is YES in step S58, the process proceeds to step S61 in FIG.
FIG. 26 is a flowchart showing the flow of steps S61 to S65 included in the subroutine of step S8 shown in FIG.
ステップS61において、プロセッサ322は、昇降機構250を制御して、測距センサ220を上限まで上げる。そして、プロセッサ322は、測距センサ220の高さhによる測距センサ220の計測距離nの変化を示す波形を取得する。 In step S61, the processor 322 controls the lifting mechanism 250 to raise the distance measurement sensor 220 to its upper limit. The processor 322 then acquires a waveform showing the change in the measured distance n of the distance measurement sensor 220 depending on the height h of the distance measurement sensor 220.
図27は、ステップS61において取得される波形の一例を示す図である。図27に示されるように、波形は、1以上の谷部40を含む。谷部40は、測距センサ220からの光が物体3の鍔部3cに照射されたときの距離nに対応する。 Figure 27 shows an example of the waveform acquired in step S61. As shown in Figure 27, the waveform includes one or more valleys 40. The valleys 40 correspond to the distance n when light from the distance measurement sensor 220 is irradiated onto the flange 3c of the object 3.
図26に戻って、次にプロセッサ322は、ステップS61で取得した波形に基づいて、指定場所2に置かれた物体3の積み上げ個数Q1を計算する(ステップS62)。具体的には、プロセッサ322は、図27に示す波形の谷部40の個数を積み上げ個数Q1としてカウントする。 Returning to FIG. 26, the processor 322 then calculates the number Q1 of piled objects 3 placed at the specified location 2 based on the waveform acquired in step S61 (step S62). Specifically, the processor 322 counts the number of valleys 40 in the waveform shown in FIG. 27 as the number Q1 of piled objects.
次にプロセッサ322は、在荷数Q2を計算する(ステップS63)。上述したように、在荷数Q2は、荷台260に置かれている物体3の個数である。 Next, the processor 322 calculates the quantity Q2 of objects on hand (step S63). As described above, the quantity Q2 of objects on hand is the number of objects 3 placed on the loading platform 260.
図28は、在荷数の計算方法を説明する図である。図28に示されるように、測距センサ262は、板261の置かれている1以上の物体3のうち1番上の物体3までの距離Nzを計測する。 Figure 28 is a diagram explaining how to calculate the inventory quantity. As shown in Figure 28, the distance sensor 262 measures the distance Nz to the topmost object 3 of one or more objects 3 on which the plate 261 is placed.
プロセッサ322は、以下の式に従って、在荷数Q2を計算する。
Q2=(N0-Nz-H)Hn+1
上記の式において、N0は、測距センサ262と板261との距離である。Hは、上述したように物体3の高さである。Hnは、物体3を積み上げたときの2つの物体3間のピッチである。N0は、物体3の形状に応じて予め定められる。Hnは、荷台260の仕様に応じて予め定められる。
The processor 322 calculates the inventory quantity Q2 according to the following formula:
Q2=(N0-Nz-H)Hn+1
In the above formula, N0 is the distance between the distance measuring sensor 262 and the plate 261. H is the height of the object 3 as described above. Hn is the pitch between two objects 3 when the objects 3 are stacked. N0 is determined in advance according to the shape of the object 3. Hn is determined in advance according to the specifications of the loading platform 260.
次にプロセッサ322は、以下の式に従って、回収可能個数Qcを計算する(ステップS64)。
Qc=Q0-Q2
上記の式において、Q0は、荷台260の最大在荷数であり、荷台260の仕様に応じて予め定められる。
Next, the processor 322 calculates the number of collectible items Qc according to the following formula (step S64).
Qc = Q0 - Q2
In the above formula, Q0 is the maximum number of items on the loading platform 260, and is determined in advance according to the specifications of the loading platform 260.
次にプロセッサ322は、回収準備動作において取得された各種のパラメータを示すデータをアクセスルールデータベース340に含める(ステップS65)。ステップS65においてアクセスルールデータベース340に含められるデータには、例えば、傾き角φ、補正必要移動量Ya、積み上げ個数Q1、在荷数Q2、回収可能個数Qcの各々を示すデータが含まれる。ステップS65の後、処理は、図6のステップS9に戻る。 The processor 322 then adds data indicating the various parameters acquired during the collection preparation operation to the access rule database 340 (step S65). The data added to the access rule database 340 in step S65 includes, for example, data indicating the tilt angle φ, the required correction movement amount Ya, the number of stacked items Q1, the number of items in stock Q2, and the number of collectable items Qc. After step S65, processing returns to step S9 in FIG. 6.
<キャリブレーション>
測距センサ220の光照射ポイントは、上物装置200の設計によって決定される。そのため、光照射ポイントの位置を定義するためのパラメータ(すなわち、探索基準状態における上物装置200の光照射ポイントの座標を定義付けるr3,r1,a1,r2,a2)は、基本的に一定である。そのため、プロセッサ322は、上物装置200の設計によって予め決定されるパラメータの値を用いて、回収準備動作のための制御(つまり、物体3の位置姿勢を検出する処理)を行なえばよい。
<Calibration>
The light irradiation point of the distance measuring sensor 220 is determined by the design of the upper object device 200. Therefore, the parameters for defining the position of the light irradiation point (i.e., r3, r1, a1, r2, a2 that define the coordinates of the light irradiation point of the upper object device 200 in the search reference state) are basically constant. Therefore, the processor 322 only needs to perform control for the recovery preparation operation (i.e., processing for detecting the position and orientation of the object 3) using the parameter values determined in advance by the design of the upper object device 200.
しかしながら、測距センサ220の寸法誤差、測距センサ220の把持部210への取り付け誤差などに起因して、光照射ポイントの位置は、上物装置200ごとに個体差を有し得る。当該個体差を考慮して、光照射ポイントの位置を定義付けるパラメータのキャリブレーションが実行されてもよい。以下、光照射ポイントの位置を定義付けるパラメータのキャリブレーションの方法について説明する。 However, due to dimensional errors of the distance measurement sensor 220, errors in attaching the distance measurement sensor 220 to the gripping portion 210, etc., the position of the light irradiation point may vary from one object device 200 to another. Taking these individual differences into account, calibration of the parameters that define the position of the light irradiation point may be performed. A method for calibrating the parameters that define the position of the light irradiation point is described below.
図29は、キャリブレーションの方法を説明する図である。図29には、光照射ポイントがポイントE1(図8参照)となるように設計された測距センサ220に関するキャリブレーションの例が示される。また、探索基準状態における上物装置200の光照射ポイント(ポイントE1)の座標は、設計上(r1,a1)(図8参照)であるが、個体差により(r1‘,a1’)にずれているものとする。 Figure 29 is a diagram explaining the calibration method. Figure 29 shows an example of calibration for a distance measuring sensor 220 designed so that the light irradiation point is point E1 (see Figure 8). Furthermore, the coordinates of the light irradiation point (point E1) of the upper structure device 200 in the search reference state are designed to be (r1, a1) (see Figure 8), but are shifted to (r1', a1') due to individual differences.
なお、測距センサ220は、把持部210の指部に取り付けられる。指部の延伸方向は、把持への影響が大きい。そのため、指部の延伸方向の精度が比較的良い。従って、測距センサ220の光照射ポイントから照射される光の進行方向の個体差は、通常無視できる程度に小さい。 The distance measurement sensor 220 is attached to the finger portion of the grip portion 210. The extension direction of the finger portion has a significant impact on gripping. Therefore, the accuracy of the extension direction of the finger portion is relatively high. Therefore, individual differences in the direction of travel of light emitted from the light irradiation point of the distance measurement sensor 220 are usually small enough to be ignored.
キャリブレーションでは、指定場所2の理想位置に理想姿勢で物体3が置かれ、かつ、自律走行ロボット100が指定場所2に対応する目標位置姿勢の状態において、プロセッサ322は、図7に示すステップS21~S23を実行する。すなわち、回転軸231に対する位置姿勢が既知である物体3について、ステップS21~S23が実行される。ステップS21の実行によって、上物装置200が探索基準状態に設定されると、回動機構230の回転軸231およびX軸は、物体3の胴部3bの側面3b1の中心Pc(Xc,0)を通る。 In calibration, the object 3 is placed in the ideal position and ideal posture at the designated location 2, and when the autonomous mobile robot 100 is in the target position and posture corresponding to the designated location 2, the processor 322 executes steps S21 to S23 shown in FIG. 7. That is, steps S21 to S23 are executed for the object 3 whose position and posture with respect to the rotation axis 231 are known. When the upper structure device 200 is set to the search reference state by executing step S21, the rotation axis 231 and X axis of the rotation mechanism 230 pass through the center Pc(Xc,0) of the side surface 3b1 of the body 3b of the object 3.
プロセッサ322は、ステップS23の実行により得られた波形から、計測距離nが最も短い距離ncと、距離ncが計測されたときの回動角度θmとを特定する。 From the waveform obtained by executing step S23, the processor 322 identifies the distance nc at which the measured distance n is shortest and the rotation angle θm when the distance nc is measured.
距離ncは、測距センサ220からの光が中心Pcに照射されたときに計測される。そのため、プロセッサ322は、以下の式に従って、距離ncが計測されたときの光照射ポイントの座標(Xd,Yd)を計算する。
Xd=Xc-(nc)cos(θm)
Yd=-(nc)sin(θm)
The distance nc is measured when the light from the distance measurement sensor 220 is irradiated onto the center Pc. Therefore, the processor 322 calculates the coordinates (Xd, Yd) of the light irradiation point when the distance nc is measured according to the following equation.
Xd=Xc-(nc)cos(θm)
Yd=-(nc)sin(θm)
次に、プロセッサ322は、以下の式に従って、座標(Xd,Yd)の点と中心Pc(Xc,0)とを結ぶ直線の傾きεを計算する。
ε=(Yd-0)/(Xd-Xc)
Next, the processor 322 calculates the slope ε of the line connecting the point at coordinates (Xd, Yd) and the center Pc(Xc, 0) according to the following formula:
ε=(Yd-0)/(Xd-Xc)
回転軸231を通り、かつ、傾きεの仮想線45と座標(Xd,Yd)の点との距離は、a1’に相当する。そのため、プロセッサ322は、以下の式に従って、a1’を計算する。
a1’=|ε(Xd)-Yd|/{(ε2+1)1/2}
The distance between the virtual line 45 that passes through the rotation axis 231 and has a slope ε and the point at coordinates (Xd, Yd) corresponds to a1′. Therefore, the processor 322 calculates a1′ according to the following formula.
a1'=|ε(Xd)-Yd|/{(ε 2 +1) 1/2 }
次に、プロセッサ322は、以下の式に従って、座標(Xd,Yd)の点と原点(0,0)との距離R’(つまり、座標(Xd,Yd)の点と回転軸231との距離)を計算する。
R’={(Xd)2+(Yd)2}1/2
Next, the processor 322 calculates the distance R' between the point at coordinates (Xd, Yd) and the origin (0, 0) (i.e., the distance between the point at coordinates (Xd, Yd) and the rotation axis 231) according to the following formula:
R' = {(Xd) 2 + (Yd) 2 } 1/2
次に、プロセッサ322は、以下の式に従って、座標(Xd,Yd)の点と原点(0,0)とを結ぶ直線と仮想線45とのなす角度β’を計算する。
β’=sin-1(a1’/R’)
Next, the processor 322 calculates the angle β' between the imaginary line 45 and the straight line connecting the point at coordinates (Xd, Yd) and the origin (0, 0) according to the following formula:
β'=sin -1 (a1'/R')
次に、プロセッサ322は、以下の式に従って、r1’を計算する。
r1’=R’cosβ’
Next, processor 322 calculates r1' according to the following formula:
r1' = R' cos β'
次に、プロセッサ322は、上物装置200の個体差(つまり、(r1,a1)と(r1’,a1’)との偏差)に起因する角度ずれθcを計算する。 Next, the processor 322 calculates the angle deviation θc due to individual differences in the upper structure device 200 (i.e., the deviation between (r1, a1) and (r1', a1')).
図30は、角度ずれθcを示す図である。図30において、θ0は、探索基準状態における上物装置200の光照射ポイントの座標が設計通りの(r1,a1)であったときに、計測距離nが最も短くなるときの回動角度である。θ0は、r1,a1等の設計上のパラメータの値から予め定められる。プロセッサ322は、以下の式に従って、角度ずれθcを計算する。
θc=θm-θ0
Fig. 30 is a diagram showing the angle deviation θc. In Fig. 30, θ0 is the rotation angle at which the measured distance n is shortest when the coordinates of the light irradiation point of the upper structure device 200 in the search reference state are (r1, a1) as designed. θ0 is determined in advance from the values of design parameters such as r1 and a1. The processor 322 calculates the angle deviation θc according to the following formula.
θc = θm - θ0
プロセッサ322は、角度ずれθcと予め定められる閾値とを比較する。閾値は、把持部210の2つの指部の最大開き幅Wa等を考慮して、把持に影響のない範囲の上限に設定される。そのため、プロセッサ322は、角度ずれθcが閾値を超える場合に、測距センサ220の取り付けのし直しを促す。 The processor 322 compares the angular deviation θc with a predetermined threshold. The threshold is set to the upper limit of a range that does not affect gripping, taking into account factors such as the maximum open width Wa of the two fingers of the gripping unit 210. Therefore, if the angular deviation θc exceeds the threshold, the processor 322 prompts the user to reattach the distance measurement sensor 220.
角度ずれθcが閾値以下である場合、プロセッサ322は、アクセスルールデータベース340の中の(r1,a1)を示すデータを、(r1’,a1’)を示すデータに更新する。さらに、プロセッサ322は、角度ずれθcを示すデータをアクセスルールデータベース340に含める。プロセッサ322は、ステップS23,S52において波形を取得する際、回動角度θを角度ずれθcだけ補正する。 If the angular deviation θc is less than or equal to the threshold value, the processor 322 updates the data indicating (r1, a1) in the access rule database 340 to data indicating (r1', a1'). Furthermore, the processor 322 includes the data indicating the angular deviation θc in the access rule database 340. When acquiring the waveform in steps S23 and S52, the processor 322 corrects the rotation angle θ by the angular deviation θc.
このように、上物制御装置320のプロセッサ322は、回転軸231に対する位置姿勢が既知である物体3について、回動角度による測距センサ220の計測距離nの変化を取得し、取得された変化に基づいて、測距センサ220の位置を定義するためのパラメータを決定する。 In this way, the processor 322 of the overhead object control device 320 acquires the change in the measured distance n of the ranging sensor 220 due to the rotation angle for the object 3 whose position and orientation relative to the rotation axis 231 are known, and determines the parameters for defining the position of the ranging sensor 220 based on the acquired change.
<回収本動作>
図31は、図6に示すステップS10のサブルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
<Main collection operation>
FIG. 31 is a flowchart showing the flow of the subroutine processing of step S10 shown in FIG.
プロセッサ322は、回収可能個数Qcが指定個数「A個」以上であるか否かを判断する(ステップS71)。 The processor 322 determines whether the number of collectible items Qc is equal to or greater than the specified number "A" (step S71).
ステップS71でYESの場合、プロセッサ322は、指定場所2の積み上げ個数Q1が指定個数「A個」以上である否かを判断する(ステップS72)。ステップS72でYESの場合、プロセッサ322は、回収本動作の制御をA回繰り返して実行し、A個の物体3を上物装置200に回収させる(ステップS73)。すなわち、上物制御装置3202のプロセッサ322は、把持部210、回動機構230、平行リンク機構240および昇降機構250を制御して、指定場所2から荷台260上にA個の物体3を移動させる。ステップS72でNOの場合、プロセッサ322は、回収本動作の制御をQ1回繰り返して実行し、Q1個の物体3を上物装置200に回収させる(ステップS74)。ステップS73、S74の後、処理は、図6のステップS11に戻る。 If step S71 is YES, the processor 322 determines whether the number of stacked objects Q1 at the designated location 2 is equal to or greater than the designated number "A" (step S72). If step S72 is YES, the processor 322 repeatedly executes control of the main recovery operation A times, causing the upper facility device 200 to recover A objects 3 (step S73). That is, the processor 322 of the upper facility control device 3202 controls the gripper 210, the pivoting mechanism 230, the parallel link mechanism 240, and the lifting mechanism 250 to move A objects 3 from the designated location 2 onto the loading platform 260. If step S72 is NO, the processor 322 repeatedly executes control of the main recovery operation Q1 times, causing the upper facility device 200 to recover Q1 objects 3 (step S74). After steps S73 and S74, the process returns to step S11 in FIG. 6 .
ステップS71でNOの場合、プロセッサ322は、回収可能個数Qcが指定場所2の積み上げ個数Q1以上であるか否かを判断する(ステップS75)。ステップS75でYESの場合、処理はステップS74に移る。ステップS75でNOの場合、プロセッサ322は、回収本動作の制御をQc回繰り返して実行し、Qc個の物体3を上物装置200に回収させる(ステップS76)。ステップS76の後、処理は、図6のステップS11に戻る。 If the answer is NO in step S71, the processor 322 determines whether the number of collectable objects Qc is equal to or greater than the number of objects stacked at the designated location 2, Q1 (step S75). If the answer is YES in step S75, the process proceeds to step S74. If the answer is NO in step S75, the processor 322 repeats the control of the main collection operation Qc times and causes the upper object device 200 to collect Qc objects 3 (step S76). After step S76, the process returns to step S11 in FIG. 6.
このように、上物制御装置320のプロセッサ322は、積み上げ個数Q1と荷台260に存在する物体3の個数(在荷数Q2)とに基づいて、荷台260に移動すべき物体3の個数を決定する。そして、プロセッサ322は、把持部210、回動機構230、平行リンク機構240および昇降機構250を制御して、指定場所2から荷台260上に、決定された個数の物体3を移動させる。 In this way, the processor 322 of the upper object control device 320 determines the number of objects 3 to be moved to the loading platform 260 based on the number of stacked objects Q1 and the number of objects 3 present on the loading platform 260 (number of objects present Q2). The processor 322 then controls the gripping unit 210, the rotation mechanism 230, the parallel link mechanism 240, and the lifting mechanism 250 to move the determined number of objects 3 from the designated location 2 onto the loading platform 260.
<配布指示を受けたときの処理の流れ>
図32は、搬送ロボットが配布指示を受けたときの処理の流れの一例を示すフローチャートである。
<Processing flow when receiving distribution instructions>
FIG. 32 is a flowchart showing an example of the flow of processing when the transport robot receives a distribution instruction.
まず、統合制御装置310のプロセッサ312は、上位システム4からの配布指示を受け付ける(ステップS81)。配布指示には、指定場所を示すデータと、配布個数「B個」を示すデータとが付加される。 First, the processor 312 of the integrated control device 310 receives a distribution instruction from the host system 4 (step S81). The distribution instruction includes data indicating the specified location and data indicating the number of items to be distributed (B units).
次に、プロセッサ312は、自律走行ロボット100に対して、指定場所に応じて定められる目標位置姿勢への走行動作の開始指示を出力する(ステップS82)。 Next, the processor 312 outputs an instruction to the autonomous mobile robot 100 to start moving toward the target position and posture determined according to the specified location (step S82).
自律走行ロボット100の走行コントローラ120は、走行許可信号がオン状態であるか否かを判断する(ステップS83)。走行許可信号がオフ状態である場合(ステップS83でNO)、走行コントローラ120は、処理をステップS83に戻す。 The driving controller 120 of the autonomous driving robot 100 determines whether the driving permission signal is in the ON state (step S83). If the driving permission signal is in the OFF state (NO in step S83), the driving controller 120 returns the process to step S83.
走行許可信号がオン状態である場合(ステップS83でYES)、走行コントローラ120は、駆動部130を制御して、目標位置姿勢への移動を開始する(ステップS84)。 If the travel permission signal is on (YES in step S83), the travel controller 120 controls the drive unit 130 to start movement to the target position and attitude (step S84).
走行コントローラ120は、目標位置姿勢に到達したことに応じて、目標位置姿勢への到着を統合制御装置310に報告する(ステップS85)。 Upon reaching the target position and attitude, the driving controller 120 reports arrival at the target position and attitude to the integrated control device 310 (step S85).
次に、プロセッサ312は、配布動作の開始指示を上物制御装置320に出力する(ステップS86)。配布動作の開始指示には、配布個数「B個」を示すデータが付加される。 Next, the processor 312 outputs a command to start the distribution operation to the equipment control device 320 (step S86). The command to start the distribution operation includes data indicating the number of items to be distributed, "B items."
次に、配布動作の開始指示を受けた上物制御装置320のプロセッサ322は、移載許可信号がオン状態であるか否かを判断する(ステップS87)。移載許可信号がオフ状態である場合(ステップS87でNO)、プロセッサ322は、処理をステップS87に戻す。 Next, upon receiving the instruction to start the distribution operation, the processor 322 of the facility control device 320 determines whether the transfer permission signal is in the ON state (step S87). If the transfer permission signal is in the OFF state (NO in step S87), the processor 322 returns the process to step S87.
移載許可信号がオン状態である場合(ステップS87でYES)、プロセッサ322は、配布準備動作のための制御を実行する(ステップS88)。配布準備動作の詳細については後述する。 If the transfer permission signal is in the ON state (YES in step S87), the processor 322 executes control for the distribution preparation operation (step S88). Details of the distribution preparation operation will be described later.
次に、プロセッサ322は、配布準備動作が成功したか否かを判断する(ステップS89)。プロセッサ322は、失敗フラグを確認することにより、配布準備動作が成功したか否かを判断すればよい。すなわち、プロセッサ322は、失敗フラグがオン状態であるときに、配布準備動作が失敗したと判断する。 Next, processor 322 determines whether the distribution preparation operation was successful (step S89). Processor 322 determines whether the distribution preparation operation was successful by checking the failure flag. In other words, processor 322 determines that the distribution preparation operation failed when the failure flag is on.
配布準備動作が失敗した場合(ステップS89でNO)、プロセッサ312は、配布準備動作が失敗したことを示す第3結果データを生成し、生成した第3結果データを統合制御装置310に出力する。これにより、統合制御装置310のプロセッサ312は、配布不能を上位システム4に通知する(ステップS94)。 If the distribution preparation operation fails (NO in step S89), the processor 312 generates third result data indicating that the distribution preparation operation failed and outputs the generated third result data to the integrated control device 310. As a result, the processor 312 of the integrated control device 310 notifies the upper system 4 that distribution was not possible (step S94).
配布準備動作が成功した場合(ステップS89でYES)、プロセッサ312は、配布本動作の制御を実行する(ステップS90)。 If the distribution preparation operation is successful (YES in step S89), the processor 312 executes control of the distribution book operation (step S90).
プロセッサ312は、配布本動作が完了すると、把持部210をホームポジションに戻すための制御を実行する(ステップS91)。具体的には、プロセッサ312は、把持部210をホームポジションに戻すための各駆動軸の操作量を計算し、計算した操作量を上物装置200に出力する。これにより、把持部210は、ホームポジションに戻る。 When the book distribution operation is completed, the processor 312 executes control to return the gripper 210 to the home position (step S91). Specifically, the processor 312 calculates the amount of operation of each drive axis to return the gripper 210 to the home position, and outputs the calculated amount of operation to the upper structure device 200. As a result, the gripper 210 returns to the home position.
次に、プロセッサ312は、配布動作の完了を統合制御装置310に報告する(ステップS92)。具体的には、プロセッサ312は、配布本動作の結果を示す第4結果データを生成し、生成した第4結果データを統合制御装置310に出力する。 Next, processor 312 reports the completion of the distribution operation to integrated control device 310 (step S92). Specifically, processor 312 generates fourth result data indicating the results of the distribution operation and outputs the generated fourth result data to integrated control device 310.
次に、統合制御装置310のプロセッサ312は、配布結果を上位システム4に通知する(ステップS93)。例えば、第4結果データが配布個数を示す場合、プロセッサ312は、第4結果データを上位システム4に転送すればよい。 Next, the processor 312 of the integrated control device 310 notifies the host system 4 of the distribution result (step S93). For example, if the fourth result data indicates the number of items distributed, the processor 312 simply transfers the fourth result data to the host system 4.
<配布準備動作>
図33は、図32に示すステップS88のサブルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
<Distribution preparation operation>
FIG. 33 is a flowchart showing the process flow of the subroutine of step S88 shown in FIG.
まず、上物制御装置320のプロセッサ322は、上物装置200が探索基準状態となるように、上物装置200を制御する(ステップS101)。ステップS101は、図7に示すステップS21と同様の処理である。次にプロセッサ322は、測距センサ220をオン状態にする(ステップS102)。 First, the processor 322 of the overhead structure control device 320 controls the overhead structure device 200 so that the overhead structure device 200 is in the search reference state (step S101). Step S101 is the same process as step S21 shown in Figure 7. Next, the processor 322 turns on the distance measurement sensor 220 (step S102).
次に、プロセッサ322は、探索基準状態を基準状態とし、基準状態からの回動角度θが-ΨからΨとなるように測距センサ220を回動させる。そして、プロセッサ322は、回動角度θによる測距センサ220の計測距離nの変化を示す波形を取得する(ステップS103)。 Next, the processor 322 sets the search reference state as the reference state and rotates the distance measurement sensor 220 so that the rotation angle θ from the reference state changes from -Ψ to Ψ. The processor 322 then acquires a waveform showing the change in the measured distance n of the distance measurement sensor 220 due to the rotation angle θ (step S103).
次に、プロセッサ322は、波形から距離n1,n2,n3の抽出ができるか否かを判断する(ステップS104)。配布動作を行なう場合、指定場所には、物体3が存在しないケースが有り得る。指定場所に物体3が存在しない場合、測距センサ220の計測距離は、計測可能範囲の上限値を超える値またはエラー値を示す。このような場合、プロセッサ322は、波形から距離n1,n2,n3の抽出ができないと判断する。 Next, processor 322 determines whether distances n1, n2, and n3 can be extracted from the waveform (step S104). When performing a distribution operation, there may be cases where object 3 is not present at the specified location. If object 3 is not present at the specified location, the measured distance of distance measuring sensor 220 indicates a value that exceeds the upper limit of the measurable range or an error value. In such cases, processor 322 determines that distances n1, n2, and n3 cannot be extracted from the waveform.
ステップS104でNOの場合、プロセッサ322は、指定場所における物体3の積み上げ個数Q1を0と決定する(ステップS105)。この場合、指定場所の任意の位置に任意の姿勢で物体3を配布することができるため、自律走行ロボット100の位置の調整および把持部210の姿勢の調整は必要ない。ステップS105の後、図26に示すステップS62,S63が実行される。ステップS63,S64が実行された後、処理はステップS106に移る。 If step S104 is NO, the processor 322 determines that the number Q1 of objects 3 piled up in the specified location is 0 (step S105). In this case, objects 3 can be distributed in any position and in any orientation in the specified location, so there is no need to adjust the position of the autonomous mobile robot 100 or the orientation of the gripper 210. After step S105, steps S62 and S63 shown in Figure 26 are executed. After steps S63 and S64 are executed, the process proceeds to step S106.
ステップS104でYESの場合、図7,12,14,16,18,20,22,26のステップS24~S63が実行される。ステップS24~S64が実行された後、処理はステップS106に移る。 If the answer is YES in step S104, steps S24 to S63 in Figures 7, 12, 14, 16, 18, 20, 22, and 26 are executed. After steps S24 to S64 are executed, processing proceeds to step S106.
ステップS106において、プロセッサ322は、以下の式に従って、配布可能個数Qhを計算する。
Qh=Qm-Q1
Qmは、上物装置200が積み上げ可能な最大個数であり、指定場所の高さ、物体3の仕様および昇降機構250の仕様に応じて予め定められる。
In step S106, the processor 322 calculates the number of pieces that can be distributed Qh according to the following formula.
Qh = Qm - Q1
Qm is the maximum number of objects that can be stacked by the upper object device 200, and is determined in advance according to the height of the designated location, the specifications of the object 3, and the specifications of the lifting mechanism 250.
次に、プロセッサ322は、配布準備動作において取得された各種のパラメータを示すデータをアクセスルールデータベース340に含める(ステップS107。ステップS107においてアクセスルールデータベース340に含められるデータには、例えば、傾き角φ、補正必要移動量Ya、積み上げ個数Q1、在荷数Q2、配布可能個数Qhの各々を示すデータが含まれる。ステップS107の後、処理は、図32のステップS89に戻る。 Next, the processor 322 includes data indicating the various parameters acquired during the distribution preparation operation in the access rule database 340 (step S107. The data included in the access rule database 340 in step S107 includes, for example, data indicating the tilt angle φ, the required correction movement amount Ya, the number of stacked items Q1, the number of items in stock Q2, and the number of items available for distribution Qh. After step S107, processing returns to step S89 in FIG. 32.
<配布本動作>
図34は、図32に示すステップS90のサブルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
<Distribution book operation>
FIG. 34 is a flowchart showing the process flow of the subroutine of step S90 shown in FIG.
プロセッサ322は、配布可能個数Qhが指定個数「B個」以上であるか否かを判断する(ステップS111)。 The processor 322 determines whether the number of items that can be distributed Qh is equal to or greater than the specified number "B" (step S111).
ステップS111でYESの場合、プロセッサ322は、在荷数Q2が指定個数「B個」以上である否かを判断する(ステップS112)。ステップS112でYESの場合、プロセッサ322は、配布本動作の制御をB回繰り返して実行し、B個の物体3を上物装置200に配布させる(ステップS113)。ステップS112でNOの場合、プロセッサ322は、配布本動作の制御をQ2回繰り返して実行し、Q2個の物体3を上物装置200に配布させる(ステップS114)。ステップS113、S114の後、処理は、図32のステップS91に戻る。 If the answer is YES in step S111, the processor 322 determines whether the inventory quantity Q2 is equal to or greater than the specified quantity "B" (step S112). If the answer is YES in step S112, the processor 322 executes control of the distribution book operation B times, causing the upper structure device 200 to distribute B objects 3 (step S113). If the answer is NO in step S112, the processor 322 executes control of the distribution book operation Q2 times, causing the upper structure device 200 to distribute Q2 objects 3 (step S114). After steps S113 and S114, the process returns to step S91 in FIG. 32.
ステップS111でNOの場合、プロセッサ322は、配布可能個数Qhが在荷数Q2以上であるか否かを判断する(ステップS115)。ステップS115でYESの場合、処理はステップS114に移る。ステップS115でNOの場合、プロセッサ322は、配布本動作の制御をQh回繰り返して実行し、Qh個の物体3を上物装置200に回収させる(ステップS116)。ステップS116の後、処理は、図32のステップS91に戻る。 If the answer is NO in step S111, the processor 322 determines whether the number of objects that can be distributed Qh is equal to or greater than the number of objects in stock Q2 (step S115). If the answer is YES in step S115, the process proceeds to step S114. If the answer is NO in step S115, the processor 322 repeats the control of the distribution book operation Qh times and causes the upper equipment device 200 to collect Qh objects 3 (step S116). After step S116, the process returns to step S91 in FIG. 32.
<変形例1>
物体3は、平面視矩形の箱状に限定されず、他の形状を有していてもよい。例えば、物体3は、円柱状または多角柱状であってもよい。
<Modification 1>
The object 3 is not limited to a rectangular box shape in a plan view, and may have other shapes. For example, the object 3 may be a cylindrical or polygonal prism shape.
図35は、物体の別の例を示す図である。図35には、円柱状の物体3が示される。円柱状の物体3に対して図7に示すステップS21~S25が実行されると、図35に示されるように、円柱状の物体3の側面に含まれる特徴点P1~P3の座標が計算される。特徴点P1~P3の座標に基づいて、物体3の中心の座標が計算される。これにより、物体3の位置が検出される。 Figure 35 is a diagram showing another example of an object. Figure 35 shows a cylindrical object 3. When steps S21 to S25 shown in Figure 7 are performed on the cylindrical object 3, the coordinates of feature points P1 to P3 contained on the side of the cylindrical object 3 are calculated, as shown in Figure 35. The coordinates of the center of the object 3 are calculated based on the coordinates of feature points P1 to P3. This allows the position of the object 3 to be detected.
図36は、物体のさらに別の例を示す図である。図36には、六角柱状の物体3が示される。六角柱状の物体3に対して図7に示すステップS21~S25が実行されると、図36に示されるように、六角柱状の物体3の側面間の境界に含まれる特徴点P1~P3の座標が計算される。特徴点P1~P3の座標に基づいて、物体3の位置姿勢が検出される。 Figure 36 is a diagram showing yet another example of an object. Figure 36 shows a hexagonal prism-shaped object 3. When steps S21 to S25 shown in Figure 7 are performed on the hexagonal prism-shaped object 3, the coordinates of feature points P1 to P3 contained in the boundary between the side surfaces of the hexagonal prism-shaped object 3 are calculated, as shown in Figure 36. The position and orientation of the object 3 are detected based on the coordinates of feature points P1 to P3.
<変形例2>
図37は、変形例2に係る搬送ロボットの構成を示す図である。図37に示されるように、変形例2に係る搬送ロボット1Aは、図4に示す搬送ロボット1と比較して、上物装置200の代わりに上物装置200Aを備える点で相違する。上物装置200Aは、上物装置200と比較して、荷台260の代わりに荷台260Aを備える点で相違する。荷台260Aは、荷台260と比較して、測距センサ262の代わりに物体検出センサセット263を含む点で相違する。
<Modification 2>
Fig. 37 is a diagram showing the configuration of a transport robot according to Modification 2. As shown in Fig. 37, a transport robot 1A according to Modification 2 differs from the transport robot 1 shown in Fig. 4 in that it includes an upper structure device 200A instead of the upper structure device 200. The upper structure device 200A differs from the upper structure device 200 in that it includes a loading platform 260A instead of the loading platform 260. The loading platform 260A differs from the loading platform 260 in that it includes an object detection sensor set 263 instead of the distance measurement sensor 262.
物体検出センサセット263は、複数の物体検出センサを有する。複数の物体検出センサは、積み上げられる複数の物体3の高さ方向のピッチを間隔として、上下方向に並べて配置される。そのため、板261の上にk個の物体3が積み上げられた場合、下からk番目までの物体検出センサは物体3の存在を検出し、k番目よりも上に配置された物体検出センサは物体3の存在を検出しない。そのため、上物制御装置320の在荷確認部341は、物体検出センサセット263のうち物体3の存在を検出したセンサ個数を在荷数として決定できる。 The object detection sensor set 263 has multiple object detection sensors. The multiple object detection sensors are arranged vertically at intervals equal to the height pitch of the multiple objects 3 to be stacked. Therefore, when k objects 3 are stacked on the plate 261, the kth object detection sensor from the bottom will detect the presence of an object 3, while object detection sensors placed above the kth sensor will not detect the presence of an object 3. Therefore, the inventory confirmation unit 341 of the upper object control device 320 can determine the number of sensors in the object detection sensor set 263 that detect the presence of an object 3 as the inventory count.
<変形例3>
図38は、変形例3に係る搬送ロボットの構成を示す図である。図38に示されるように、変形例3に係る搬送ロボット1Bは、図4に示す搬送ロボット1と比較して、上物装置200の代わりに上物装置200Bを備える点で相違する。上物装置200Bは、上物装置200と比較して、荷台260の代わりに荷台260Bを備える点で相違する。荷台260Bは、荷台260と比較して、板261、測距センサ262および支持部材266の代わりに複数の板265および複数の物体検出センサ264を含む点で相違する。
<Modification 3>
Fig. 38 is a diagram showing the configuration of a transport robot according to Modification 3. As shown in Fig. 38, a transport robot 1B according to Modification 3 differs from the transport robot 1 shown in Fig. 4 in that it includes an upper structure device 200B instead of the upper structure device 200. The upper structure device 200B differs from the upper structure device 200 in that it includes a platform 260B instead of the platform 260. The platform 260B differs from the platform 260 in that it includes a plurality of plates 265 and a plurality of object detection sensors 264 instead of the plate 261, the distance measurement sensor 262, and the support member 266.
複数の板265は、上下方向に、所定の間隔をあけて配置される。複数の板265の各々には、1つの物体3が置かれる。このように、変形例3における搬送ロボット1Bでは、荷台260Bにおいて、物体3は積み上げられない。 The multiple plates 265 are arranged vertically at predetermined intervals. One object 3 is placed on each of the multiple plates 265. In this way, in the transport robot 1B of variant 3, objects 3 are not piled up on the loading platform 260B.
複数の板265の各々には、物体検出センサ264が設けられる。物体検出センサ264は、対応する板265上の物体3の有無を検出する。そのため、上物制御装置320の在荷確認部341は、複数の物体検出センサ264のうち物体3の存在を検出したセンサ個数を在荷数として決定できる。 An object detection sensor 264 is provided on each of the multiple plates 265. The object detection sensor 264 detects the presence or absence of an object 3 on the corresponding plate 265. Therefore, the inventory confirmation unit 341 of the upper cargo control device 320 can determine the number of sensors among the multiple object detection sensors 264 that detect the presence of an object 3 as the inventory quantity.
<変形例4>
図39は、変形例4に係る搬送ロボットの構成を示す図である。図39に示されるように、変形例4に係る搬送ロボット1Cは、変形例3に係る搬送ロボット1Bと比較して、上物装置200Bの代わりに上物装置200Cを備え、かつ、上物制御装置320の代わりに上物制御装置320Cを備える点で相違する。上物装置200Cは、上物装置200Bと比較して、荷台260Bの代わりに荷台260Cを含み、かつ、カメラ280を含む点で相違する。上物制御装置320Cは、上物制御装置320と比較して、上物動作制御部344の代わりに上物動作制御部344Cを含み、さらに反転確認部346を含む点で相違する。
<Modification 4>
39 is a diagram showing the configuration of a transport robot according to Modification 4. As shown in FIG. 39, the transport robot 1C according to Modification 4 differs from the transport robot 1B according to Modification 3 in that it includes an upper facility unit 200C instead of the upper facility unit 200B, and an upper facility control device 320C instead of the upper facility control device 320. The upper facility unit 200C differs from the upper facility unit 200B in that it includes a loading platform 260C instead of the loading platform 260B, and includes a camera 280. The upper facility control device 320C differs from the upper facility control device 320 in that it includes an upper facility operation control unit 344C instead of the upper facility operation control unit 344, and further includes an inversion confirmation unit 346.
カメラ280は、光軸が平行リンク機構240による把持部210の並進移動方向に平行となるように、把持部210または把持部210の近傍の部材に取り付けられる。カメラ280は、指定場所2に置かれた物体3を撮像する。カメラ280の撮像により得られる画像は、上物制御装置320Cに出力される。 The camera 280 is attached to the gripper 210 or a member near the gripper 210 so that its optical axis is parallel to the direction of translational movement of the gripper 210 by the parallel link mechanism 240. The camera 280 captures an image of the object 3 placed at the designated location 2. The image captured by the camera 280 is output to the overhead object control device 320C.
荷台260Cは、荷台260Bと比較して、複数の板265の各々の上に反転機構267を含む点で相違する。反転機構267は、鉛直方向に沿った回転軸を中心として180°回転する。そのため、反転機構267の上に置かれた物体3は、鉛直方向に沿った回転軸を中心として180°回転する。 Platform 260C differs from platform 260B in that it includes an inversion mechanism 267 on each of the multiple plates 265. The inversion mechanism 267 rotates 180° around a rotation axis that runs vertically. Therefore, an object 3 placed on the inversion mechanism 267 rotates 180° around the rotation axis that runs vertically.
図40は、変形例4において搬送される物体の例を示す図である。図40に示されるように、物体3は、鉛直方向に沿った軸を中心として180°回転したときに、異なる視認性を与える。具体的には、物体3において、側面3dと側面3dの裏側の側面3eとは、異なる特徴と有する。例えば、側面3dは、右側が第1色、左側が第2色となるように左右に色分けされる。一方、側面3eは、右側が第2色、左側が第1色となるように左右に色分けされる。 Figure 40 is a diagram showing an example of an object to be transported in Variation 4. As shown in Figure 40, object 3 has different visibility when rotated 180 degrees around a vertical axis. Specifically, side 3d of object 3 and side 3e behind side 3d have different characteristics. For example, side 3d is color-coded left and right, with the right side being a first color and the left side being a second color. On the other hand, side 3e is color-coded left and right, with the right side being the second color and the left side being the first color.
また、図40に示されるように、物体3の重ね方によって、ネスティングとスタッキングとが使い分けることができる。図40に示す例では、同色が重なるように積むとスタッキングされ、異色が重なるように積むとネスティングされる。物体3に関する技術は、例えば実開平05-35647号公報(特許文献2)に示されている。 Furthermore, as shown in Figure 40, nesting and stacking can be used interchangeably depending on how the objects 3 are stacked. In the example shown in Figure 40, stacking occurs when objects of the same color are stacked, and nesting occurs when objects of different colors are stacked. Technology related to objects 3 is described, for example, in Japanese Utility Model Application Laid-Open Publication No. 05-35647 (Patent Document 2).
側面3d,3eの向きによってネスティングとスタッキングとが使い分けることができるため、物体3は、側面3d,3eの向きを考慮して搬送されることが好ましい。そのため、変形例4では、指定場所2から回収され、荷台260Cに置かれた物体3の側面3d,3eの向きが一定となるように制御される。 Since nesting and stacking can be used interchangeably depending on the orientation of the sides 3d and 3e, it is preferable that the object 3 be transported taking into account the orientation of the sides 3d and 3e. Therefore, in variant 4, the object 3 retrieved from the designated location 2 and placed on the loading platform 260C is controlled so that the orientation of the sides 3d and 3e remains constant.
具体的には、上物制御装置320Cの反転確認部346は、カメラ280の撮像により得られる画像に基づいて、側面3dおよび側面3eのうちのいずれが把持部210に対向しているかを判断する。反転確認部346の判断結果は、上物動作制御部344Cに出力される。 Specifically, the inversion confirmation unit 346 of the upper object control device 320C determines which of side surface 3d and side surface 3e faces the gripper 210 based on the image captured by the camera 280. The result of the determination by the inversion confirmation unit 346 is output to the upper object operation control unit 344C.
上物動作制御部344Cは、上物動作制御部344と同様の制御に加えて、反転機構267の制御を行なう。具体的には、上物動作制御部344Cは、側面3eが把持部210に対向していることを示す判断結果に応じて、反転機構267を動作させる。これにより、荷台260Cに置かれる物体3の側面3d,3eの向きが揃う。 The upper object operation control unit 344C controls the inversion mechanism 267 in addition to performing the same control as the upper object operation control unit 344. Specifically, the upper object operation control unit 344C operates the inversion mechanism 267 in response to a determination result indicating that the side surface 3e faces the gripping unit 210. This aligns the orientation of the sides 3d and 3e of the object 3 placed on the loading platform 260C.
<変形例5>
変形例5は、変形例4のさらなる変形である。変形例5では、反転機構267が省略される。そのため、指定場所2に置かれた物体3の側面3eが把持部210に対向している場合、荷台260Cにおいて、側面3dが把持部210に対向するように当該物体3を置くことができない。従って、上物動作制御部344Cは、側面3eが把持部210に対向していることを示す判断結果に応じて、物体3の向きが異常である旨の通知を出力する。例えば、上物動作制御部344Cは、図示しないインジケータを点灯させてもよいし、統合制御装置310を介して、上位システムに通知を出力してもよい。
<Modification 5>
Variation 5 is a further variation of Variation 4. In Variation 5, the reversing mechanism 267 is omitted. Therefore, when the side surface 3e of the object 3 placed at the designated location 2 faces the gripper 210, the object 3 cannot be placed on the loading platform 260C so that the side surface 3d faces the gripper 210. Therefore, the upper object operation control unit 344C outputs a notification that the orientation of the object 3 is abnormal in accordance with the determination result indicating that the side surface 3e faces the gripper 210. For example, the upper object operation control unit 344C may turn on an indicator (not shown) or output a notification to a higher-level system via the integrated control device 310.
<変形例6>
図41は、変形例6に係る搬送ロボットの構成を示す図である。図41に示されるように、変形例6に係る搬送ロボット1Dは、図4に示す搬送ロボット1と比較して、上物装置200の代わりに上物装置200Dを備える点で相違する。上物装置200Dは、上物装置200と比較して、計測器290を含む点で相違する。
<Modification 6>
Fig. 41 is a diagram showing the configuration of a transport robot according to Modification 6. As shown in Fig. 41, a transport robot 1D according to Modification 6 differs from the transport robot 1 shown in Fig. 4 in that it includes an upper structure device 200D instead of the upper structure device 200. The upper structure device 200D differs from the upper structure device 200 in that it includes a measuring instrument 290.
計測器290は、把持部210が物体3を把持しているときに物体3の重量を計測する。計測器290は、物体3の重量を直接的に計測してもよい。あるいは、計測器290は、回動機構230、昇降機構250、平行リンク機構240、把持部210および物体3の合計重量を計測し、回動機構230、昇降機構250、平行リンク機構240および把持部210の重量を合計重量から差し引くことにより、物体3の重量を間接的に計測してもよい。 The measuring device 290 measures the weight of the object 3 while the gripping unit 210 is gripping the object 3. The measuring device 290 may measure the weight of the object 3 directly. Alternatively, the measuring device 290 may measure the total weight of the rotation mechanism 230, the lifting mechanism 250, the parallel link mechanism 240, the gripping unit 210, and the object 3, and indirectly measure the weight of the object 3 by subtracting the weights of the rotation mechanism 230, the lifting mechanism 250, the parallel link mechanism 240, and the gripping unit 210 from the total weight.
上物制御装置320の情報取得部342は、計測器290による計測結果を取得する。上物動作制御部344は、計測器290による計測結果を監視し、計測結果の変動量が閾値を超えたことに応じて、物体3に収容される対象物が落下したことを通知する。例えば、上物動作制御部344Cは、図示しないインジケータを点灯させてもよいし、統合制御装置310を介して、上位システムに通知を出力してもよい。 The information acquisition unit 342 of the upper structure control device 320 acquires the measurement results from the measuring device 290. The upper structure operation control unit 344 monitors the measurement results from the measuring device 290 and, when the amount of variation in the measurement results exceeds a threshold, notifies that an object contained in object 3 has fallen. For example, the upper structure operation control unit 344C may turn on an indicator (not shown), or may output a notification to a higher-level system via the integrated control device 310.
これにより、作業者は、落下物の確認を即座に行なうことができる。変形例6に係る搬送ロボット1Dは、コンテナである物体3に収容される対象物が液体のようなこぼれやすい生産現場に適用され得る。 This allows the worker to immediately check for fallen objects. The transport robot 1D according to variant 6 can be applied to production sites where the object stored in the container 3 is likely to spill, such as a liquid.
<他の変形例>
上記の説明では、搬送ロボット1,1A~1Dは、2つの制御装置(統合制御装置および上物制御装置)を備えるものとした。しかしながら、搬送ロボット1,1A~1Dは、統合制御装置および上物制御装置をまとめた1つの制御装置を備えてもよいし、統合制御装置および上物制御装置の一部の機能を実行するさらに別の1以上の制御装置を備えてもよい。
<Other Modifications>
In the above description, the transport robots 1, 1A to 1D are described as being equipped with two control devices (an integrated control device and an upper facility control device). However, the transport robots 1, 1A to 1D may be equipped with a single control device that combines the integrated control device and the upper facility control device, or may be equipped with one or more additional control devices that perform some of the functions of the integrated control device and the upper facility control device.
§3 付記
以上のように、本実施の形態は以下のような開示を含む。
§3 Supplementary Note As described above, the present embodiment includes the following disclosure.
(構成1)
指定場所(2)に置かれた物体(3)を回収することおよび指定場所に前記物体(3)を重ねて配布することの少なくとも一方である対象動作を実行する搬送ロボット(1,1A,1B,1C,1D)であって、
自律走行ロボット(100)と、
前記自律走行ロボット(100)に搭載され、前記物体(3)を把持するための把持部(210)と、
前記自律走行ロボット(100)に搭載される測距センサ(220)と、
前記自律走行ロボット(100)に設けられた第1回転軸(231)を中心に前記測距センサ(220)および前記把持部(210)を回動させる回動機構(230)と、
前記自律走行ロボット(100)および前記回動機構(230)を制御する1以上の制御装置(300,310,320)と、を備え、
前記1以上の制御装置(300,310,320,320C)は、
前記指定場所に対応する目標位置姿勢に移動するように前記自律走行ロボット(100)を制御するステップと、
前記自律走行ロボット(100)が前記目標位置姿勢に移動したことに応じて、前記回動機構(230)を制御して前記測距センサ(220)を回動させるステップと、
回動角度による前記測距センサ(220)の計測距離の変化と前記物体(3)の形状とに基づいて、前記指定場所に存在する前記物体(3)の位置姿勢を検出するステップと、
前記物体(3)の位置姿勢の検出結果に応じて、前記把持部(210)が前記対象動作を実行可能なように前記自律走行ロボット(100)の位置および前記把持部(210)の姿勢を調整するステップと、を実行する、搬送ロボット(1,1A,1B,1C,1D)。
(Configuration 1)
A transport robot (1, 1A, 1B, 1C, 1D) that performs a target operation, which is at least one of collecting an object (3) placed in a designated location (2) and distributing the object (3) in a stacked manner to the designated location,
An autonomous traveling robot (100);
a gripping unit (210) mounted on the autonomous mobile robot (100) for gripping the object (3);
a distance measurement sensor (220) mounted on the autonomous mobile robot (100);
a rotation mechanism (230) that rotates the distance measuring sensor (220) and the gripping portion (210) around a first rotation axis (231) provided on the autonomous traveling robot (100);
one or more control devices (300, 310, 320) that control the autonomous mobile robot (100) and the rotation mechanism (230);
The one or more control devices (300, 310, 320, 320C)
controlling the autonomous mobile robot (100) to move to a target position and posture corresponding to the specified location;
a step of controlling the rotation mechanism (230) to rotate the distance measuring sensor (220) in response to the autonomous mobile robot (100) moving to the target position and posture;
detecting the position and orientation of the object (3) present at the specified location based on a change in the measured distance of the distance measuring sensor (220) due to a rotation angle and the shape of the object (3);
A transport robot (1, 1A, 1B, 1C, 1D) that executes a step of adjusting the position of the autonomous mobile robot (100) and the attitude of the gripping unit (210) so that the gripping unit (210) can perform the target operation according to the detection results of the position and attitude of the object (3).
(構成2)
前記物体(3)の位置姿勢を検出するステップは、前記第1回転軸(231)に対する前記測距センサ(220)の位置を定義するためのパラメータを用いて実行され、
前記1以上の制御装置(300,310,320,320C)は、
前記第1回転軸(231)に対する位置姿勢が既知である前記物体(3)について、前記回動角度による前記測距センサ(220)の計測距離の変化を取得し、取得された変化に基づいて、前記パラメータを決定するステップをさらに実行する、構成1に記載の搬送ロボット(1,1A,1B,1C,1D)。
(Configuration 2)
The step of detecting the position and orientation of the object (3) is performed using parameters for defining the position of the distance measuring sensor (220) relative to the first rotation axis (231);
The one or more control devices (300, 310, 320, 320C)
The transport robot (1, 1A, 1B, 1C, 1D) described in configuration 1 further performs a step of acquiring a change in the measured distance of the distance measuring sensor (220) due to the rotation angle for the object (3) whose position and orientation relative to the first rotation axis (231) is known, and determining the parameters based on the acquired change.
(構成3)
前記搬送ロボット(1,1A,1B,1C,1D)は、前記把持部(210)を並進移動させる平行リンク機構(240)をさらに備え、
前記回動機構(230)は、前記把持部(210)とともに、前記第1回転軸(231)を中心に前記平行リンク機構(240)を回動させ、
前記調整するステップは、
前記指定場所に存在する前記物体(3)の中心を通る鉛直方向の基準線を含み、かつ、前記指定場所に存在する前記物体(3)に対して予め定められた方向に平行な基準面(43)上に前記把持部(210)が位置するように、前記自律走行ロボット(100)の位置を調整するステップと、
前記並進移動の方向が前記基準面(43)と平行になるように前記把持部(210)の姿勢を調整するステップと、を含む、構成1または2に記載の搬送ロボット(1,1A,1B,1C,1D)。
(Configuration 3)
The transport robot (1, 1A, 1B, 1C, 1D) further includes a parallel link mechanism (240) that translates the gripping part (210),
The rotation mechanism (230) rotates the parallel link mechanism (240) together with the gripping portion (210) around the first rotation axis (231),
The adjusting step includes:
adjusting the position of the autonomous mobile robot (100) so that the gripping unit (210) is located on a reference plane (43) that includes a vertical reference line passing through the center of the object (3) present at the designated location and is parallel to a predetermined direction with respect to the object (3) present at the designated location;
and adjusting the attitude of the gripping portion (210) so that the direction of the translational movement is parallel to the reference plane (43).
(構成4)
前記搬送ロボット(1,1A,1B,1C,1D)は、前記自律走行ロボット(100)上に設けられ、前記物体(3)が置かれる荷台(260,260A,260B,260C)をさらに備え、
前記1以上の制御装置(300,310,320,320C)は、前記把持部(210)、前記回動機構(230)および前記平行リンク機構(240)を制御して、前記指定場所(2)から前記荷台(260,260A,260B,260C)上に前記物体(3)を移動させるステップをさらに実行する、構成3に記載の搬送ロボット(1,1A,1B,1C,1D)。
(Configuration 4)
The transport robot (1, 1A, 1B, 1C, 1D) further includes a loading platform (260, 260A, 260B, 260C) provided on the autonomous traveling robot (100) and on which the object (3) is placed,
The transport robot (1, 1A, 1B, 1C, 1D) described in configuration 3 further performs a step in which the one or more control devices (300, 310, 320, 320C) control the gripping unit (210), the rotation mechanism (230), and the parallel link mechanism (240) to move the object (3) from the designated location (2) onto the loading platform (260, 260A, 260B, 260C).
(構成5)
前記物体(3)は、前記指定場所(2)において積み上げ可能であり、
前記搬送ロボット(1,1A,1B,1C,1D)は、前記測距センサ(220)および前記把持部(210)を昇降させる昇降機構(250)をさらに備え、
前記1以上の制御装置(300,310,320,320C)は、
前記昇降機構(250)を制御して前記測距センサ(220)を昇降させるステップと、
前記測距センサ(220)の高さによる前記測距センサ(220)の計測距離の変化に基づいて、前記指定場所に存在する前記物体(3)の積み上げ個数を検出するステップと、
前記積み上げ個数と前記荷台(260,260A,260B,260C)に存在する前記物体(3)の個数とに基づいて、前記荷台(260,260A,260B,260C)に移動すべき前記物体(3)の個数を決定するステップと、をさらに実行し、
前記物体(3)を移動させるステップは、前記把持部(210)、前記回動機構(230)、前記平行リンク機構(240)および前記昇降機構(250)を制御して、前記指定場所(2)から前記荷台(260,260A,260B,260C)上に、決定された個数の前記物体(3)を移動させるステップを含む、構成4に記載の搬送ロボット(1,1A,1B,1C,1D)。
(Configuration 5)
The object (3) is stackable at the designated location (2);
The transport robot (1, 1A, 1B, 1C, 1D) further includes an elevating mechanism (250) that elevates the distance measuring sensor (220) and the gripping part (210),
The one or more control devices (300, 310, 320, 320C)
A step of controlling the lifting mechanism (250) to lift and lower the distance measuring sensor (220);
Detecting the number of piled up objects (3) present at the specified location based on a change in the measured distance of the distance measuring sensor (220) depending on the height of the distance measuring sensor (220);
and further performing a step of determining the number of the objects (3) to be moved to the loading platform (260, 260A, 260B, 260C) based on the number of the piled objects and the number of the objects (3) present on the loading platform (260, 260A, 260B, 260C);
The transport robot (1, 1A, 1B, 1C, 1D) described in configuration 4, wherein the step of moving the objects (3) includes a step of controlling the gripping unit (210), the rotation mechanism (230), the parallel link mechanism (240), and the lifting mechanism (250) to move a determined number of the objects (3) from the designated location (2) onto the loading platform (260, 260A, 260B, 260C).
(構成6)
前記搬送ロボット(1,1A,1B,1C,1D)は、
前記自律走行ロボット(100)上に設けられ、前記物体(2)が置かれる荷台(260,260A,260B,260C)と、
前記荷台(260,260A,260B,260C)と前記把持部(210)との相対位置関係を検出する位置センサ(270)と、をさらに備え、
前記1以上の制御装置は、
前記位置センサ(270)によって検出される前記相対位置関係が基準関係であることに応じて、前記自律走行ロボット(100)の走行を許可するステップをさらに実行する、構成1から3のいずれかに記載の搬送ロボット(1,1A,1B,1C,1D)。
(Configuration 6)
The transport robot (1, 1A, 1B, 1C, 1D)
a loading platform (260, 260A, 260B, 260C) provided on the autonomous mobile robot (100) and on which the object (2) is placed;
a position sensor (270) that detects a relative positional relationship between the loading platform (260, 260A, 260B, 260C) and the gripping portion (210),
The one or more control devices
A transport robot (1, 1A, 1B, 1C, 1D) described in any of configurations 1 to 3, further performing a step of allowing the autonomous mobile robot (100) to move depending on whether the relative positional relationship detected by the position sensor (270) is a reference relationship.
(構成7)
前記物体(3)は、第1側面(3d)と前記第1側面(3d)の裏側の第2側面(3e)とを有し、
前記第1側面(3d)および前記第2側面(3e)は、互いに異なる特徴を有し、
前記搬送ロボット(1C)は、前記自律走行ロボット(100)に搭載された、前記物体(3)を撮像するためのカメラ(280)をさらに備え、
前記1以上の制御装置(320C)は、
前記カメラ(280)による撮像結果に基づいて、前記指定場所に存在する前記物体について、前記第1側面(3d)および前記第2側面(3e)のうちのいずれが前記把持部(210)に対向しているかを判断するステップと、
前記第2側面(3e)が前記把持部(210)に対向していると判断したことに応じて、前記指定場所に存在する前記物体(3)の向きが異常である旨の通知を出力するステップと、をさらに実行する、構成1から6のいずれかに記載の搬送ロボット(1C)。
(Configuration 7)
The object (3) has a first side surface (3d) and a second side surface (3e) on the reverse side of the first side surface (3d),
The first side surface (3d) and the second side surface (3e) have different characteristics from each other,
The transport robot (1C) further includes a camera (280) mounted on the autonomous mobile robot (100) for capturing an image of the object (3),
The one or more control devices (320C)
a step of determining, based on the imaging results of the camera (280), which of the first side surface (3d) and the second side surface (3e) of the object present at the specified location faces the gripping portion (210);
The transport robot (1C) described in any one of configurations 1 to 6 further executes a step of outputting a notification that the orientation of the object (3) present at the specified location is abnormal in response to determining that the second side (3e) faces the gripping portion (210).
(構成8)
前記物体(3)は、第1側面(3d)と前記第1側面(3d)の裏側の第2側面(3e)とを有し、
前記第1側面(3d)および前記第2側面(3e)は、互いに異なる特徴を有し、
前記搬送ロボット(1C)は、前記自律走行ロボット(100)に搭載された、前記物体(3)を撮像するためのカメラ(280)と、
鉛直方向に沿った第2回転軸を中心に前記物体(3)を180°回転させる反転機構(267)と、をさらに備え、
前記1以上の制御装置(320C)は、
前記カメラ(280)による撮像結果に基づいて、前記指定場所に存在する前記物体について、前記第1側面(3d)および前記第2側面(3e)のうちのいずれが前記把持部(210)に対向しているかを判断するステップと、
前記第2側面(3e)が前記把持部(210)に対向していると判断したことに応じて、前記反転機構(267)を動作させるステップと、をさらに実行する、構成1から6のいずれかに記載の搬送ロボット。
(Configuration 8)
The object (3) has a first side surface (3d) and a second side surface (3e) on the reverse side of the first side surface (3d),
The first side surface (3d) and the second side surface (3e) have different characteristics from each other,
The transport robot (1C) includes a camera (280) mounted on the autonomous mobile robot (100) for capturing an image of the object (3);
and an inversion mechanism (267) that rotates the object (3) 180° around a second rotation axis along the vertical direction;
The one or more control devices (320C)
a step of determining, based on the imaging results of the camera (280), which of the first side surface (3d) and the second side surface (3e) of the object present at the specified location faces the gripping portion (210);
A transport robot described in any one of configurations 1 to 6, further performing a step of operating the inversion mechanism (267) in response to determining that the second side (3e) faces the gripping portion (210).
(構成9)
前記物体(3)は、対象物を収容するコンテナであり、
前記搬送ロボット(1D)は、前記把持部(210)が前記物体(3)を把持しているときに前記物体(3)の重量を計測する計測器(290)をさらに備え、
前記1以上の制御装置(320)は、
前記計測器による計測結果を監視するステップと、
前記計測結果の変動量が閾値を超えたことに応じて、前記対象物が落下したことを通知するステップと、をさらに実行する、構成1から8のいずれかに記載の搬送ロボット(1D)。
(Configuration 9)
The object (3) is a container for containing an object,
The transport robot (1D) further includes a measuring instrument (290) that measures the weight of the object (3) when the gripping unit (210) grips the object (3),
The one or more control devices (320)
monitoring the measurement results from the measuring instrument;
A transport robot (1D) described in any one of configurations 1 to 8, further performing a step of notifying that the object has fallen when the amount of variation in the measurement result exceeds a threshold.
(構成10)
指定場所(2)に置かれた物体(3)を回収することおよび指定場所に前記物体(3)を重ねて配布することの少なくとも一方である対象動作を実行する搬送ロボット(1,1A,1B,1C,1D)の制御方法であって、
前記搬送ロボット(1,1A,1B,1C,1D)は、
自律走行ロボット(100)と、
前記自律走行ロボット(100)に搭載され、前記物体(3)を把持するための把持部(210)と、
前記自律走行ロボット(100)に搭載される測距センサ(220)と、
前記自律走行ロボット(100)に設けられた第1回転軸(231)を中心に前記測距センサ(220)および前記把持部(210)を回動させる回動機構(230)と、を含み、
前記制御方法は、
前記指定場所に対応する目標位置姿勢に移動するように前記自律走行ロボット(100)を制御するステップと、
前記自律走行ロボット(100)が前記目標位置姿勢に移動したことに応じて、前記回動機構(230)を制御して前記測距センサ(220)を回動させるステップと、
回動角度による前記測距センサ(220)の計測距離の変化と前記物体(3)の形状とに基づいて、前記指定場所に存在する前記物体(3)の位置姿勢を検出するステップと、
前記物体(3)の位置姿勢の検出結果に応じて、前記把持部(210)が前記対象動作を実行可能なように前記自律走行ロボット(100)の位置および前記把持部(210)の姿勢を調整するステップと、を備える、制御方法。
(Configuration 10)
A control method for a transport robot (1, 1A, 1B, 1C, 1D) that performs a target operation, which is at least one of collecting an object (3) placed in a designated location (2) and distributing the object (3) in a stacked manner to the designated location, comprising:
The transport robot (1, 1A, 1B, 1C, 1D)
An autonomous traveling robot (100);
a gripping unit (210) mounted on the autonomous mobile robot (100) for gripping the object (3);
a distance measurement sensor (220) mounted on the autonomous mobile robot (100);
a rotation mechanism (230) that rotates the distance measuring sensor (220) and the gripping portion (210) around a first rotation axis (231) provided on the autonomous traveling robot (100),
The control method includes:
controlling the autonomous mobile robot (100) to move to a target position and posture corresponding to the specified location;
a step of controlling the rotation mechanism (230) to rotate the distance measuring sensor (220) in response to the autonomous mobile robot (100) moving to the target position and posture;
detecting the position and orientation of the object (3) present at the specified location based on a change in the measured distance of the distance measuring sensor (220) due to a rotation angle and the shape of the object (3);
A control method comprising a step of adjusting the position of the autonomous mobile robot (100) and the attitude of the gripping unit (210) according to the detection results of the position and attitude of the object (3) so that the gripping unit (210) can perform the target action.
本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 Although the embodiments of the present invention have been described, the embodiments disclosed herein should be considered to be illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the claims, and it is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.
1,1A,1B,1C,1D 搬送ロボット、2 指定場所、3 物体、3a 基部、3b 胴部、3b1,3b2,3d,3e 側面、3c 鍔部、4 上位システム、5 搬送システム、10,11,12 状態、40 谷部、41 光、42,45 仮想線、43,44 仮想面、46 基準線、100 自律走行ロボット、110,311,321 通信ユニット、120 走行コントローラ、121 走行許可受付部、122 走行制御部、123 状態出力部、130 駆動部、140 位置姿勢センサ、150,151,152 車輪、200,200A,200B,200C,200D 上物装置、210 把持部、220,262 測距センサ、230 回動機構、231 回転軸、240 平行リンク機構、250 昇降機構、260,260A,260B,260C 荷台、261,265 板、263 物体検出センサセット、264 物体検出センサ、266 支持部材、267 反転機構、270 センサ、271 発光部、272 受光部、280 カメラ、290 計測器、300 制御装置、310 統合制御装置、312,322 プロセッサ、313,323 記憶装置、314,324 プログラム群、320,320C 上物制御装置、331 位置確認部、332 動作遷移管理部、333 搬送指示処理部、340 アクセスルールデータベース、341 在荷確認部、342 情報取得部、343 許可受付部、344,344C 上物動作制御部、345 軸コントローラ、346 反転確認部。 1, 1A, 1B, 1C, 1D Transport robot, 2 Designated location, 3 Object, 3a Base, 3b Body, 3b1, 3b2, 3d, 3e Side, 3c Flange, 4 Upper system, 5 Transport system, 10, 11, 12 State, 40 Valley, 41 Light, 42, 45 Virtual line, 43, 44 Virtual surface, 46 Reference line, 100 Autonomous traveling robot, 110, 311, 321 Communication unit, 120 Travel controller, 121 Travel permission acceptance unit, 122 Travel control unit, 123 State output unit, 130 Drive unit, 140 Position and orientation sensor, 150, 151, 152 Wheels, 200, 200A, 200B, 200C, 200D Upper object device, 210 Grip unit, 220, 262 Distance measurement sensor, 230 Rotation mechanism, 231 Rotation axis, 240 Parallel link mechanism, 250 Lifting mechanism, 260, 260A, 260B, 260C Platform, 261, 265 Plate, 263 Object detection sensor set, 264 Object detection sensor, 266 Support member, 267 Reversing mechanism, 270 Sensor, 271 Light emitting unit, 272 Light receiving unit, 280 Camera, 290 Measuring instrument, 300 Control device, 310 Integrated control device, 312, 322 Processor, 313, 323 Storage device, 314, 324 Program group, 320, 320C Upper object control device, 331 Position confirmation unit, 332 Operation transition management unit, 333 Transport instruction processing unit, 340 Access rule database, 341 Inventory confirmation unit, 342 Information acquisition unit, 343 Permission acceptance unit, 344, 344C upper structure operation control unit, 345 axis controller, 346 inversion confirmation unit.
Claims (10)
自律走行ロボットと、
前記自律走行ロボットに搭載され、前記物体を把持するための把持部と、
前記自律走行ロボットに搭載される測距センサと、
前記自律走行ロボットに設けられた第1回転軸を中心に前記測距センサおよび前記把持部を回動させる回動機構と、
前記自律走行ロボットおよび前記回動機構を制御する1以上の制御装置と、を備え、
前記1以上の制御装置は、
前記指定場所に対応する目標位置姿勢に移動するように前記自律走行ロボットを制御するステップと、
前記自律走行ロボットが前記目標位置姿勢に移動したことに応じて、前記回動機構を制御して前記測距センサを回動させるステップと、
回動角度による前記測距センサの計測距離の変化と前記物体の形状とに基づいて、前記指定場所に存在する前記物体の位置姿勢を検出するステップと、
前記物体の位置姿勢の検出結果に応じて、前記把持部が前記対象動作を実行可能なように前記自律走行ロボットの位置および前記把持部の姿勢を調整するステップと、を実行する、搬送ロボット。 A transport robot that performs a target operation that is at least one of collecting an object placed at a designated location and distributing the object in a stacked manner at a designated location,
An autonomous robot,
a gripping unit mounted on the autonomous mobile robot for gripping the object;
a distance measurement sensor mounted on the autonomous mobile robot;
a rotation mechanism that rotates the distance measuring sensor and the gripper around a first rotation axis provided on the autonomous mobile robot;
one or more control devices that control the autonomous traveling robot and the rotation mechanism,
The one or more control devices
controlling the autonomous mobile robot to move to a target position and orientation corresponding to the specified location;
controlling the rotation mechanism to rotate the distance measuring sensor in response to the autonomous mobile robot moving to the target position and orientation;
detecting a position and orientation of the object present at the specified location based on a change in the distance measured by the distance measuring sensor due to a rotation angle and a shape of the object;
and adjusting the position of the autonomous mobile robot and the attitude of the gripping unit according to the detection results of the position and attitude of the object so that the gripping unit can perform the target action.
前記1以上の制御装置は、
前記第1回転軸に対する位置姿勢が既知である前記物体について、前記回動角度による前記測距センサの計測距離の変化を取得し、取得された変化に基づいて、前記パラメータを決定するステップをさらに実行する、請求項1に記載の搬送ロボット。 the step of detecting the position and orientation of the object is performed using parameters for defining a position of the distance measuring sensor with respect to the first rotation axis;
The one or more control devices
2. The transport robot according to claim 1, further comprising a step of acquiring a change in the measured distance of the distance measuring sensor due to the rotation angle for the object whose position and orientation with respect to the first rotation axis is known, and determining the parameters based on the acquired change.
前記回動機構は、前記把持部とともに、前記第1回転軸を中心に前記平行リンク機構を回動させ、
前記調整するステップは、
前記指定場所に存在する前記物体の中心を通る鉛直方向の基準線を含み、かつ、前記指定場所に存在する前記物体に対して予め定められた方向に平行な基準面上に前記把持部が位置するように、前記自律走行ロボットの位置を調整するステップと、
前記並進移動の方向が前記基準面と平行になるように前記把持部の姿勢を調整するステップと、を含む、請求項1または2に記載の搬送ロボット。 the transport robot further includes a parallel link mechanism that translates the gripper;
the rotation mechanism rotates the parallel link mechanism together with the gripper about the first rotation axis;
The adjusting step includes:
adjusting the position of the autonomous mobile robot so that the gripping unit is located on a reference plane that includes a vertical reference line passing through the center of the object present at the designated location and is parallel to a predetermined direction with respect to the object present at the designated location;
The transfer robot according to claim 1 or 2, further comprising: a step of adjusting the attitude of the gripping unit so that the direction of the translational movement is parallel to the reference plane.
前記1以上の制御装置は、前記把持部、前記回動機構および前記平行リンク機構を制御して、前記指定場所から前記荷台上に前記物体を移動させるステップをさらに実行する、請求項3に記載の搬送ロボット。 the transport robot further includes a platform provided on the autonomous traveling robot on which the object is placed;
The transport robot according to claim 3 , wherein the one or more control devices further perform a step of controlling the gripper, the rotation mechanism, and the parallel link mechanism to move the object from the designated location onto the loading platform.
前記搬送ロボットは、前記測距センサおよび前記把持部を昇降させる昇降機構をさらに備え、
前記1以上の制御装置は、
前記昇降機構を制御して前記測距センサを昇降させるステップと、
前記測距センサの高さによる前記測距センサの計測距離の変化に基づいて、前記指定場所に存在する前記物体の積み上げ個数を検出するステップと、
前記積み上げ個数と前記荷台に存在する前記物体の個数とに基づいて、前記荷台に移動すべき前記物体の個数を決定するステップと、をさらに実行し、
前記物体を移動させるステップは、前記把持部、前記回動機構、前記平行リンク機構および前記昇降機構を制御して、前記指定場所から前記荷台上に、決定された個数の前記物体を移動させるステップを含む、請求項4に記載の搬送ロボット。 the objects are stackable at the designated locations;
the transport robot further includes an elevating mechanism that elevates the distance measuring sensor and the gripper;
The one or more control devices
controlling the lifting mechanism to lift and lower the distance measuring sensor;
detecting the number of piled-up objects present at the specified location based on a change in the measured distance of the distance measuring sensor depending on the height of the distance measuring sensor;
determining the number of objects to be moved to the loading platform based on the number of objects stacked and the number of objects present in the loading platform;
5. The transport robot according to claim 4, wherein the step of moving the objects includes a step of controlling the gripping unit, the rotation mechanism, the parallel link mechanism, and the lifting mechanism to move a determined number of the objects from the designated location onto the loading platform.
前記自律走行ロボット上に設けられ、前記物体が置かれる荷台と、
前記荷台と前記把持部との相対位置関係を検出する位置センサと、をさらに備え、
前記1以上の制御装置は、
前記位置センサによって検出される前記相対位置関係が基準関係であることに応じて、前記自律走行ロボットの走行を許可するステップをさらに実行する、請求項1から3のいずれか1項に記載の搬送ロボット。 The transport robot is
a loading platform provided on the autonomous mobile robot on which the object is placed;
a position sensor for detecting a relative positional relationship between the platform and the gripping portion,
The one or more control devices
The transport robot according to claim 1 , further comprising a step of permitting the autonomous mobile robot to travel when the relative positional relationship detected by the position sensor is a reference relationship.
前記第1側面および前記第2側面は、互いに異なる特徴を有し、
前記搬送ロボットは、前記自律走行ロボットに搭載された、前記物体を撮像するためのカメラをさらに備え、
前記1以上の制御装置は、
前記カメラによる撮像結果に基づいて、前記指定場所に存在する前記物体について、前記第1側面および前記第2側面のうちのいずれが前記把持部に対向しているかを判断するステップと、
前記第2側面が前記把持部に対向していると判断したことに応じて、前記指定場所に存在する前記物体の向きが異常である旨の通知を出力するステップと、をさらに実行する、請求項1から6のいずれか1項に記載の搬送ロボット。 the object has a first side and a second side opposite to the first side,
the first side and the second side have different characteristics;
the transport robot further includes a camera mounted on the autonomous mobile robot for capturing an image of the object;
The one or more control devices
determining, based on an image captured by the camera, which of the first side surface and the second side surface of the object present at the specified location faces the gripping portion;
7. The transport robot according to claim 1, further comprising: a step of outputting a notification that the orientation of the object present at the specified location is abnormal in response to determining that the second side surface faces the gripping portion.
前記第1側面および前記第2側面は、互いに異なる特徴を有し、
前記搬送ロボットは、
前記自律走行ロボットに搭載された、前記物体を撮像するためのカメラと、
鉛直方向に沿った第2回転軸を中心に前記物体を180°回転させる反転機構と、をさらに備え、
前記1以上の制御装置は、
前記カメラによる撮像結果に基づいて、前記指定場所に存在する前記物体について、前記第1側面および前記第2側面のうちのいずれが前記把持部に対向しているかを判断するステップと、
前記第2側面が前記把持部に対向していると判断したことに応じて、前記反転機構を動作させるステップと、をさらに実行する、請求項1から6のいずれか1項に記載の搬送ロボット。 the object has a first side and a second side opposite to the first side,
the first side and the second side have different characteristics;
The transport robot is
a camera mounted on the autonomous robot for capturing an image of the object;
an inversion mechanism that rotates the object 180° around a second rotation axis along a vertical direction,
The one or more control devices
determining, based on an image captured by the camera, which of the first side surface and the second side surface of the object present at the specified location faces the gripping portion;
The transport robot according to claim 1 , further comprising: a step of operating the reversing mechanism in response to determining that the second side surface faces the gripping portion.
前記搬送ロボットは、前記把持部が前記物体を把持しているときに前記物体の重量を計測する計測器をさらに備え、
前記1以上の制御装置は、
前記計測器による計測結果を監視するステップと、
前記計測結果の変動量が閾値を超えたことに応じて、前記対象物が落下したことを通知するステップと、をさらに実行する、請求項1から8のいずれか1項に記載の搬送ロボット。 the object is a container for containing an object,
the transport robot further includes a measuring instrument that measures a weight of the object when the gripping unit is gripping the object;
The one or more control devices
monitoring the measurement results from the measuring instrument;
The transport robot according to claim 1 , further comprising: a step of notifying that the object has fallen when an amount of variation in the measurement result exceeds a threshold.
前記搬送ロボットは、
自律走行ロボットと、
前記自律走行ロボットに搭載され、前記物体を把持するための把持部と、
前記自律走行ロボットに搭載される測距センサと、
前記自律走行ロボットに設けられた第1回転軸を中心に前記測距センサおよび前記把持部を回動させる回動機構と、を含み、
前記制御方法は、
前記指定場所に対応する目標位置姿勢に移動するように前記自律走行ロボットを制御するステップと、
前記自律走行ロボットが前記目標位置姿勢に移動したことに応じて、前記回動機構を制御して前記測距センサを回動させるステップと、
回動角度による前記測距センサの計測距離の変化と前記物体の形状とに基づいて、前記指定場所に存在する前記物体の位置姿勢を検出するステップと、
前記物体の位置姿勢の検出結果に応じて、前記把持部が前記対象動作を実行可能なように前記自律走行ロボットの位置および前記把持部の姿勢を調整するステップと、を備える、制御方法。 A control method for a transport robot that performs a target operation, which is at least one of collecting an object placed at a designated location and distributing the object in a stacked manner at a designated location, comprising:
The transport robot is
An autonomous robot,
a gripping unit mounted on the autonomous mobile robot for gripping the object;
a distance measurement sensor mounted on the autonomous mobile robot;
a rotation mechanism that rotates the distance measuring sensor and the gripper around a first rotation axis provided on the autonomous mobile robot,
The control method includes:
controlling the autonomous mobile robot to move to a target position and orientation corresponding to the specified location;
controlling the rotation mechanism to rotate the distance measuring sensor in response to the autonomous mobile robot moving to the target position and orientation;
detecting a position and orientation of the object present at the specified location based on a change in the distance measured by the distance measuring sensor due to a rotation angle and a shape of the object;
and adjusting the position of the autonomous mobile robot and the attitude of the gripping unit according to the detection results of the position and attitude of the object so that the gripping unit can perform the target action.
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| JP2022007572A JP7740035B2 (en) | 2022-01-21 | 2022-01-21 | Transport robot and control method |
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|---|---|---|---|---|
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