ロボティクス · エンドオブライン包装
トラックテスト
昇降コラムに載った協働ロボットのすべての配置を計画するパレタイジングセル。積み上げてストレッチフィルムで包装したパレットを、物理シミュレーションで制動します。
概要
シミュレーション上に構築したパレタイジングセルで、48個のケース(400 × 200 × 300 mm、各8 kg)をEuro palletに積みます。積み方は二つのパターンのいずれかです。すべての段が同じ棒積み(column)と、一段おきに90度回転させる交互積み(interlocked)です。ロボットは、昇降コラムに載った六軸の協働ロボットです。両パターンのパレットのすべての配置姿勢を、自社開発の逆運動学が閉形式で解きます。昇降コラムはアームを一段ずつ持ち上げ、各ケースは直線的なアプローチで所定の角へ入ります。映像では、昇降動作一回と配置一回を示しています。
積み終えたパレットはストレッチフィルムで包装し、MuJoCoの物理シミュレーションで制動します。EUMOS 40509試験の段階的な手順に従い、同じ荷物に対して減速度を0.1 gずつ上げ、不合格となる段まで続けます。制動中にいずれかのケースが60 mm(荷物高さの5%)を超えて動くか、荷物が静定した後も配置位置から48 mm(4%)を超えてずれている場合、その段は不合格です。これらの限界値は、規格の判定基準について公開されている二つの要約のうち、厳しいほうです。規格そのものは読んでいません。フィルムは、予張力をかけた帯と、外側のケースに固定した引張のみを受けるタイとしてモデル化しています。帯の張力は、ストレッチ包装機メーカーがより重い荷物向けに推奨する最小保持力から設定したため、張力は上限側の見積もりです。
このモデルでは、棒積みは0.5 gに合格し、0.6 gで不合格になります。荷物全体がデッキ上で前方へ滑り、さらに段と段の間でも滑って、最上段の前面のケースは配置位置から57 mmずれます。交互積みでは各段のケースがまとまったまま保たれ、0.8 gまでのすべての段に合格します。0.6 gでの最大のずれは45 mmです。余裕はわずかです。もう一方の要約にある60 mmの限界なら、棒積みも0.6 gと0.7 gに合格します。一方、交互積みが0.8 gに合格する余裕は1 mm未満(47.1 mm)です。合格レベルは、このモデルとこれらの限界値による結果として読んでください。交互積みにも代償があります。Fibre Box AssociationのためにRITで行われたパレット積載物の圧縮試験では、その試験の箱とパターンにおいて、交互積みは圧縮強度の49–54%を失い、棒積みでは12–20%でした。この結果は引用であり、圧縮はシミュレーションしていません。ケースは剛体の箱として扱い、フィルムは簡略化したモデルです。摩擦とフィルムの剛性は仮定値であり、測定値ではありません。
開発内容
- Euro pallet上の一種類のケースサイズについて、棒積みと交互積みのパターンを生成する段パターン生成器。
- 六軸協働ロボットと、七軸目の垂直軸である昇降コラムに対する閉形式の逆運動学。両パターンのパレットのすべての配置姿勢とアプローチ姿勢を解き、順運動学で確認したうえで、肘と手首の特異点を避けています。各ピックと配置への出入りは直線動作で、その間は関節空間で移動します。
- 包装した荷物のMuJoCoモデル:摩擦接触をもつ剛体ケース48個と、予張力をかけた帯12本および引張のみを受けるタイ344本で表したフィルム。
- 同じ荷物に対する段階的な制動試験:0.1 sの立ち上がり、その段の減速度で0.8 s、0.1 sの立ち下がり、0.6 sの静定。限界値は上に記したとおりです。
- 接触モデルの手計算による確認:ケース一個がその摩擦係数でデッキ上を滑り始めること、自立させたケースの積み重ねが幅と高さの比で転倒すること。
技術スタック
Python · MuJoCo · NumPy · three.js
数値
| 数値 | 測定方法 |
|---|---|
| 0.6 g | MuJoCoの制動シミュレーションで、棒積みが最初に不合格となる段です。段は同じ包装済みの荷物に対して0.1 gずつ上がり、合格した最高の段は0.5 gです。0.6 gでは、荷物が静定した後も最上段のケースが配置位置から57 mm(限界48 mm)ずれています。もう一方の公開要約にある60 mmの限界なら、0.6 gと0.7 gにも合格します。 |
| 0.8 g | 同じシミュレーションで、同じケース、フィルム、限界値のもと、交互積みが合格する最高の段です。余裕は0.9 mm(48 mmに対して47.1 mm)です。0.9 gでは不合格となり、ケースが58 mmずれます。0.6 gでの最大のずれは45 mmです。 |
| 49–54% | 交互積みによる圧縮強度の低下で、棒積みでは12–20%です。Fibre Box Association (2021)のためにRITが実施したパレット積載物の圧縮試験から、その試験の箱とパターンについての結果を引用したもので、シミュレーションはしていません。私たちの交互積みは、90°の交差積みです。 |