(57)【要約】【課題】  物品を正しい姿勢に並べ直すことが可能な物品姿勢変更装置および物品姿勢変更方法を提供する。【解決手段】  実施形態の物品姿勢変更装置は、突出したタグを有する物品の前記タグを吸着により保持可能な第１エンドエフェクタと、前記第１エンドエフェクタを支持するとともに、少なくとも上下方向に沿って前記第１エンドエフェクタを移動可能な腕部と、前記腕部と、前記第１エンドエフェクタと、を制御して、前記タグを保持することで前記物品を上方向に吊り上げて載置面から離間させて自重により前記物品の角度を変え、前記物品を下方向に移動させて前記物品を前記載置面に置き、前記タグの保持を解除する制御部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
突出したタグを有する物品の前記タグを吸着により保持可能な第１エンドエフェクタと、
前記第１エンドエフェクタを支持するとともに、少なくとも上下方向に沿って前記第１エンドエフェクタを移動可能な腕部と、
前記腕部と、前記第１エンドエフェクタと、を制御して、前記タグを保持することで前記物品を上方向に吊り上げて載置面から離間させて自重により前記物品の角度を変え、前記物品を下方向に移動させて前記物品を前記載置面に置き、前記タグの保持を解除する制御部と、
を備える物品姿勢変更装置。
【請求項２】
前記腕部に設けられ、前記上下方向で規定される軸の軸回りに前記第１エンドエフェクタを回転させる回転機構を有する請求項１に記載の物品姿勢変更装置。
【請求項３】
突出したタグを有する物品の前記タグを間に挟んで保持可能な第２エンドエフェクタと、
前記第２エンドエフェクタを支持するとともに、少なくとも上下方向に沿って前記第２エンドエフェクタを移動可能な腕部と、
前記腕部と、前記第２エンドエフェクタと、を制御して、前記タグを保持することで前記物品を上方向に吊り上げて載置面から離間させて自重により前記物品の角度を変え、前記物品を下方向に移動させて前記物品を前記載置面に置き、前記タグの保持を解除する制御部と、
を備える物品姿勢変更装置。
【請求項４】
前記第２エンドエフェクタは、
第１指部と、
前記第１指部に対向するとともに前記第１指部に近づいたり離れたり可能な第２指部と、
前記第１指部に対して自由回転可能に設けられ前記タグの一方の面に当接する第１パッドと、
前記第２指部に対して自由回転可能に設けられ前記タグの他方の面に当接する第２パッドと、
を有する請求項３に記載の物品姿勢変更装置。
【請求項５】
前記腕部に設けられ、前記上下方向で規定される軸の軸回りに前記第２エンドエフェクタを回転させる回転機構を備える請求項３又は請求項４に記載の物品姿勢変更装置。
【請求項６】
突出したタグを有する物品の前記タグを吸着により保持可能な第１エンドエフェクタと、
前記タグを間に挟んで保持可能な第２エンドエフェクタと、
前記第１エンドエフェクタおよび前記第２エンドエフェクタを支持するとともに、少なくとも上下方向に沿って前記第１エンドエフェクタおよび前記第２エンドエフェクタを移動可能な腕部と、
前記腕部と、前記第１エンドエフェクタおよび前記第２エンドエフェクタの少なくとも一方と、を制御して、前記タグを保持することで前記物品を上方向に吊り上げて載置面から離間させて自重により前記物品の角度を変え、前記物品を下方向に移動させて前記物品を前記載置面に置き、前記タグの保持を解除する制御部と、
を備える物品姿勢変更装置。
【請求項７】
前記第２エンドエフェクタは、前記第１エンドエフェクタを間に挟んで保持可能である請求項６に記載の物品姿勢変更装置。
【請求項８】
前記第１エンドエフェクタが載置される載置部を備える請求項７に記載の物品姿勢変更装置。
【請求項９】
前記タグの姿勢に関する情報を取得する認識部を備え、
前記制御部は、前記タグの姿勢に関する情報から、前記タグが前記上下方向に沿う方向に延びているか、あるいは前記タグが前記上下方向と交差する方向に延びているか、を判断し、
前記制御部は、前記タグが前記上下方向に沿う方向に延びていると判断した場合には、前記腕部と、前記第２エンドエフェクタと、を制御して、前記タグを保持することで前記物品を上方向に吊り上げて前記載置面から離間させて自重により前記物品の角度を変え、前記物品を下方向に移動させて前記物品を前記載置面に置き、前記タグの保持を解除し、
前記制御部は、前記タグが前記上下方向と交差する方向に延びていると判断した場合には、前記腕部と、前記第１エンドエフェクタと、を制御して、前記タグを保持することで前記物品を上方向に吊り上げて前記載置面から離間させて自重により前記物品の角度を変え、前記物品を下方向に移動させて前記物品を前記載置面に置き、前記タグの保持を解除する請求項６〜８のいずれか１項に記載の物品姿勢変更装置。
【請求項１０】
前記タグの１つの面には、前記認識部で認識可能なマーカが設けられる請求項９に記載の物品姿勢変更装置。
【請求項１１】
前記腕部に設けられ、前記上下方向で規定される軸の軸回りに前記第２エンドエフェクタを回転させる回転機構を備える請求項６〜１０のいずれか１項に記載の物品姿勢変更装置。
【請求項１２】
前記第２エンドエフェクタは、
第１指部と、
前記第１指部に対向するとともに前記第１指部に近づいたり離れたり可能な第２指部と、
前記第１指部に対して自由回転可能に設けられ前記タグの一方の面に当接する第１パッドと、
前記第２指部に対して自由回転可能に設けられ前記タグの他方の面に当接する第２パッドと、
を有する請求項６〜１１のいずれか１項に記載の物品姿勢変更装置。
【請求項１３】
前記物品の位置情報を取得する第２認識部を前記載置面よりも下側に備える請求項１〜１２のいずれか１項に記載の物品姿勢変更装置。
【請求項１４】
物品のタグを吸着により保持可能な第１エンドエフェクタと、前記第１エンドエフェクタを支持するとともに少なくとも上下方向に沿って前記第１エンドエフェクタを移動可能な腕部と、により、前記タグを保持することで前記物品を上方向に吊り上げて載置面から離間させて自重により前記物品の角度を変え、前記物品を下方向に移動させて前記物品を前記載置面に置き、前記タグの保持を解除する物品姿勢変更方法。
【請求項１５】
物品のタグを間に挟んで保持可能な第２エンドエフェクタと、前記第２エンドエフェクタを支持するとともに少なくとも上下方向に沿って前記第２エンドエフェクタを移動可能な腕部と、により、前記タグを保持することで前記物品を上方向に吊り上げて載置面から離間させて自重により前記物品の角度を変え、前記物品を下方向に移動させて前記物品を前記載置面に置き、前記タグの保持を解除する物品姿勢変更方法。
【請求項１６】
物品のタグを吸着により保持可能な第１エンドエフェクタおよび前記タグを間に挟んで保持可能な第２エンドエフェクタのいずれかと、前記第１エンドエフェクタおよび前記第２エンドエフェクタを支持するとともに少なくとも上下方向に沿って前記第１エンドエフェクタおよび前記第２エンドエフェクタを移動可能な腕部と、により、前記タグを保持することで前記物品を上方向に吊り上げて載置面から離間させて自重により前記物品の角度を変え、前記物品を下方向に移動させて前記物品を前記載置面に置き、前記タグの保持を解除する物品姿勢変更方法。
【請求項１７】
認識部により前記タグの姿勢に関する情報を取得し、
制御部により、前記タグの姿勢に関する情報から、前記タグが上下方向に沿う方向に延びているか、あるいは前記タグが前記上下方向と交差する方向に延びているか、を判断し、
前記タグが前記上下方向に沿う方向に延びていると判断された場合には、前記第１エンドエフェクタと前記腕部とにより、前記タグを保持することで前記物品を上方向に吊り上げて前記載置面から離間させて自重により前記物品の角度を変え、前記物品を下方向に移動させて前記物品を前記載置面に置き、前記タグの保持を解除し、
前記タグが前記上下方向と交差する方向に延びていると判断された場合には、前記第２エンドエフェクタと前記腕部とにより、前記タグを保持することで前記物品を上方向に吊り上げて前記載置面から離間させて自重により前記物品の角度を変え、前記物品を下方向に移動させて前記物品を前記載置面に置き、前記タグの保持を解除する請求項１６に記載の物品姿勢変更方法。
【請求項１８】
認識部により、前記載置面に置かれた前記物品の姿勢に関する情報を取得し、
前記制御部により、前記物品の姿勢に関する情報から、前記物品が所定の方位角で並んでいるか否かを判断し、
前記制御部により、前記物品が所定の方位角で並んでいないと判断された場合に、前記第２エンドエフェクタと、前記腕部と、前記上下方向で規定される軸の軸回りに前記第２エンドエフェクタを回転させる回転機構と、により、前記タグを保持することで前記物品を上方向に吊り上げて前記載置面から離間させて前記物品の方位角を前記所定の方位角に変更し、前記物品を下方向に移動させて前記物品を前記載置面に置き、前記タグの保持を解除する請求項１７に記載の物品姿勢変更方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、物品の姿勢を変更する物品姿勢変更装置および物品姿勢変更方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人手不足に伴い、コンビニやスーパーでは省力化が要求されている。特に商品陳列などの売場管理作業は店舗作業の２割程度を占めるとも言われており、その作業の自動化が望まれている。売場管理作業では、様々な姿勢で置かれた様々な物品を認識し、物品を正しい姿勢に並べ直す（フェイスアップする）ことが要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２５５１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、物品を正しい姿勢に並べ直すことが可能な物品姿勢変更装置および物品姿勢変更方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の物品姿勢変更装置は、突出したタグを有する物品の前記タグを吸着により保持可能な第１エンドエフェクタと、前記第１エンドエフェクタを支持するとともに、少なくとも上下方向に沿って前記第１エンドエフェクタを移動可能な腕部と、制御部と、を備える。前記制御部は、前記腕部と、前記第１エンドエフェクタと、を制御して、前記タグを保持することで前記物品を上方向に吊り上げて載置面から離間させて自重により前記物品の角度を変え、前記物品を下方向に移動させて前記物品を前記載置面に置き、前記タグの保持を解除する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、実施形態の物品姿勢変更装置を示した斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す物品姿勢変更装置を示した正面図である。
【図３】図３は、図１に示す物品姿勢変更装置の第１エンドエフェクタおよび第２エンドエフェクタを示す斜視図である。
【図４】図４は、図３に示す物品姿勢変更装置の第２エンドエフェクタのみを示す斜視図である。
【図５】図５は、図３に示す物品姿勢変更装置の第１エンドエフェクタのみを示す斜視図である。
【図６】図６は、実施形態の物品姿勢変更装置を用いた物品姿勢変更方法のフローチャートである。
【図７】図７（ａ）〜（ｄ）は、実施形態の物品姿勢変更装置および物品姿勢変更方法で姿勢変更される物品の一例を示した斜視図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｄ）は、実施形態の物品姿勢変更装置および物品姿勢変更方法で姿勢変更される物品の一例を示した斜視図である。
【図９】図９（ａ）、（ｂ）は、実施形態の物品姿勢変更装置および物品姿勢変更方法で姿勢変更される物品の一例を示した斜視図である。
【図１０】図１０（ａ）、（ｂ）は、実施形態の物品姿勢変更装置および物品姿勢変更方法で姿勢変更される物品の一例を示した斜視図である。
【図１１】図１１は、第１エンドエフェクタで物品が吸着された状態を示した斜視図である。
【図１２】図１２は、第１エンドエフェクタおよび第２エンドエフェクタの近傍に第３識別部を設けた変形例を示した斜視図である。
【図１３】図１３は、変形例にかかる幅広の物品の一例を示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しながら実施形態を説明する。実施形態の物品姿勢変更装置は、商店内で用いられ、商店の商品等の物品を正しい姿勢に並べ直す作業（フェイスアップ作業）を行うものである。実施形態の物品姿勢変更装置は、柔軟なフィルム状のタグ等、各種のタグが取り付けられている物品に対して、物品の姿勢にかかわらず、簡単な手法で当該物品を正しい姿勢に並べ直すことができる。全図を通して同一の構成要素に同一の参照符号を付して、重ねての説明を省略する。
【０００８】
［第１実施形態］  
第１の実施形態について図１から図８を参照して説明する。以下では、水平面内で通路の延びている方向をＸ軸方向と定義し、水平面内でＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向と定義し、鉛直方向をＺ軸方向と定義して説明する。
【０００９】
図１〜図３に示すように、物品姿勢変更装置１１は、自走可能な台車１２と、台車１２上に固定された機台１３と、機台１３上に固定された腕部１４（マニピュレータ部）と、腕部１４に支持された第２エンドエフェクタ１６と、第２エンドエフェクタ１６の間に挟んで保持された第１エンドエフェクタ１５と、制御部１７と、第２エンドエフェクタ１６から分離された第１エンドエフェクタ１５等が載置される載置部１８と、腕部１４に設けられる回転機構２１と、機台１３に取り付けられた第１フレーム２２と、第１フレーム２２に固定された第１認識部２３と、機台１３に取り付けられた第２フレーム２４と、第２フレーム２４に固定された第２認識部２５と、を備える。したがって、本実施形態の物品姿勢変更装置１１は、根元から先端部に向けて、腕部１４、第２エンドエフェクタ１６、第１エンドエフェクタ１５、の順に並んでいる。
【００１０】
第１認識部２３は、一般的なデジタルカメラで構成されてもよい。第１認識部２３は、物品姿勢変更装置１１の上部に配置されており、上方から俯瞰するように、商店内の棚２６および棚２６上の物品２７を画像として認識することができる。第１認識部２３は、物品２７の位置・姿勢に関する情報および物品２７から突出したタグ２８の位置・姿勢に関する情報を画像（静止画あるいは動画）として取得できる。
【００１１】
第１認識部２３は、距離を測定可能なステレオカメラで構成されてもよい。第１認識部２３は、ＴＯＦカメラやＲＧＢＤカメラ等のセンシングカメラを用いて、形状情報を認識するために距離情報を認識可能としてもよい。また、第１認識部２３は、ＬｉＤＡＲと呼ばれる距離情報のみを取得できるセンサでもよい。或いは、第１認識部２３は、これらのうち２以上を組み合わせて構成されてもよい。
【００１２】
第２認識部２５は、一般的なデジタルカメラで構成されてもよい。第２認識部２５は、物品姿勢変更装置１１の下部に配置されている。第２認識部２５は、下方から、棚２６上の物品２７の位置・姿勢に関する情報を取得できる。第２認識部２５は、距離を測定可能なステレオカメラで構成されてもよい。第２認識部２５は、ＴＯＦカメラやＲＧＢＤカメラ等のセンシングカメラを用いて、形状情報を認識するために距離情報を認識可能としてもよい。また、第２認識部２５は、ＬｉＤＡＲと呼ばれる距離情報のみを取得できるセンサでもよい。或いは、第２認識部２５は、これらのうち２以上を組み合わせて構成されてもよい。
【００１３】
本実施形態では、商店内の棚２６（載置面）は、ガラス板等の透明な板で構成されることが好ましい。なお、図２に示すように、物品２７が載置される複数の棚２６は、手前側（物品姿勢変更装置１１が位置する通路２９側）に引き出し可能であることが好ましい。
【００１４】
台車１２は、４個の車輪３１と、４個の車輪３１を回転駆動するモータと、２個の車輪３１を回転して方向転換するためのステアリング機構と、を有する。車輪はメカナムホイールやオムニホイールと呼ばれる４個の特殊車輪を用い、４個の車輪を独立に回転駆動することでステアリング機構なしで全方向に移動可能な機構としてもよい。また２個の車輪と台車の姿勢を保持するための回転フリーのキャスターを備えて、２個の車輪を独立に回転駆動することで直進・旋回を可能とする２輪独立駆動方式でもよい。
【００１５】
制御部１７は、例えば、ＣＰＵと、ＲＯＭと、ＲＡＭと、各種のドライバと、これらを実装するとともにこれらを互いに電気的に接続するプリント配線板と、プリント配線板に接続された無線通信モジュールと、を有するが、これ以外に例えばハードディスクドライブ等の記憶装置を含んでいてもよい。なお、制御部１７の全部又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されても良い。無線通信モジュールは、第１エンドエフェクタ１５の通信回路４３Ａと無線通信することができる。
【００１６】
記憶装置として、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、ＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いてもよい。
【００１７】
図１〜図３に示すように、腕部１４は、一般的な多関節の腕型ロボットである。腕部１４は、少なくとも上下方向に沿って第１エンドエフェクタ１５および第２エンドエフェクタ１６を移動可能であるが、上下方向以外の横方向（左右方向）やそれ以外の方向にも移動可能である。腕部１４は、複数の関節３２と、関節３２同士を接続するロッド３３と、を有する。なお、本実施形態では、腕部１４は、多関節ロボット（多関節マニピュレータ）で構成されているが、腕部１４の構成としてこれに限定されるものではない。腕部１４は、水平多関節（スカラ型）ロボットアームに、Ｚ軸方向（上下方向）に進退可能な進退機構を付加した構造で構成されていてもよい。あるいは、腕部１４は、Ｘ軸方向スライダ、Ｙ軸方向スライダ、Ｚ軸方向スライダを有する門型のロボットで構成されていてもよい。なお、本実施形態では、腕部１４が一つで構成されているが、第２の腕部を有していてもよい。第２の腕部は、例えば、商店内の棚２６を通路２９側に引き出したり、元の位置に戻したりするために利用することができる。第２の腕部は、腕部１４の構成と略同様であってもよい。
【００１８】
回転機構２１は、腕部１４の一部として設けられているが、腕部１４の先端側に腕部１４とは独立して設けられていてもよい。図２に示すように、回転機構２１は、上下方向で規定される軸（例えば、Ｚ軸）の軸回りに第１エンドエフェクタ１５および第２エンドエフェクタ１６を回転できる。回転機構２１は、回転軸２１Ａと、回転軸２１Ａ回りに第１エンドエフェクタ１５および第２エンドエフェクタ１６を回転させるモータ２１Ｂと、を有する。
【００１９】
図３、図４に示すように、第２エンドエフェクタ１６は、一対の可動式の指状の部材を有している。第２エンドエフェクタ１６は、物品２７のタグ２８を間に挟んで保持可能である（図１０参照）。すなわち、第２エンドエフェクタ１６は、円柱形の基部３４と、基部３４から突出して設けられた第１指部３５および第２指部３６と、第１指部３５に対して自由回転可能に設けられた第１パッド３７と、第２指部３６に対して自由回転可能に設けられた第２パッド３８と、を有する。第１指部３５および第２指部３６は、基部３４に対して、円柱形の基部３４の中心軸方向にスライド移動可能である。このため、第１指部３５および第２指部３６は、互いに近づいたり離れたりすることが可能である。第１パッド３７は、第１指部３５の先端部に設けられており、物品２７に直接当接する部分を構成する。第２パッド３８は、第２指部３６の先端部に設けられており、物品２７に直接当接する部分を構成する。第１パッド３７は、その第１軸部３７Ａを中心に自転することができ、第１指部３５に対して自由回転可能である。第２パッド３８は、その第２軸部３８Ａを中心に自転することができ、第２指部３６に対して自由回転可能である。第１パッド３７および第２パッド３８は、弾性のある樹脂材料等によって形成されている。
【００２０】
したがって、第２エンドエフェクタ１６は、第１指部３５（第１パッド３７）と第２指部３６（第２パッド３８）との間に物品２７のタグ２８を挟んで保持する動作、すなわちピンチングをすることができる。第１パッド３７および第２パッド３８は、第１指部３５および第２指部３６に対して自由回転できるフリー回転機構４０を構成する。
【００２１】
第１エンドエフェクタ１５は、自己完結型（独立型）の吸引装置で構成される。すなわち、第１エンドエフェクタ１５は、物品姿勢変更装置１１の本体側の、台車１２、機台１３、腕部１４、第２エンドエフェクタ１６、制御部１７、第１認識部２３、および第２認識部２５、とは独立した小型の吸引機構を実現している。
【００２２】
図５に示すように、第１エンドエフェクタ１５は、物品２７のタグ２８を吸着により保持することができる。第１エンドエフェクタ１５は、小型のポンプ４１（真空ポンプ）と、ポンプ４１に接続された吸引筒部４２と、本体側の制御部１７と通信する通信回路４３Ａを含む制御回路４３と、ポンプ４１および制御回路４３に電力供給するバッテリ４４と、これらを収納するケース４５と、を有する。吸引筒部４２の先端部は、ケース４５の外側に突出している。制御回路４３中の通信回路４３Ａは、物品姿勢変更装置１１の制御部１７とbluetooth等を利用して無線で通信できる。第１エンドエフェクタ１５が使用されない際（第２エンドエフェクタ１６を使用する際）には、第１エンドエフェクタ１５は、載置部１８上に適切な姿勢で載置される（図２参照）。この状態から、第１エンドエフェクタ１５が再度使用される場合には、制御部１７は、腕部１４および第２エンドエフェクタ１６を駆動して第２エンドエフェクタ１６の間に第１エンドエフェクタ１５を保持する。
【００２３】
載置部１８は、任意の形状の台やボックスで構成される。第２エンドエフェクタ１６でピンチングを行う際に、載置部１８には、第１エンドエフェクタ１５を載置可能である。また、制御部１７は、第１認識部２３および第２認識部２５によって得た画像情報中の、タグ２８にあるマーカ４６のＩＤなどから、消費期限（賞味期限）の切れた物品２７を判別してもよい。制御部１７は、腕部１４および第１エンドエフェクタ１５および第２エンドエフェクタ１６を制御して、棚２６から消費期限（賞味期限）の切れた物品２７を載置部１８に回収してもよい。
【００２４】
図７〜図１０に示すように、物品２７（商品）は、本体２７Ａと、本体２７Ａから突出するように設けられたタグ２８と、を有する。タグ２８には、第１エンドエフェクタ１５および第２エンドエフェクタ１６で保持されるマーカ４６（画像マーカ）を有する。マーカ４６は、タグ２８の前面２８Ａの中央部又は中央部付近に設けられることが好ましい。マーカ４６は、ＱＲコード（登録商標）（２次元バーコード）や、ＡＲマーカ等の画像マーカで構成される。このようなマーカ４６は、画像的な特徴を用いて、タグ２８の位置・姿勢を把握するのに利用できるし、さらにはそのＩＤを認識可能なものであってもよい。マーカ４６は、円形、四角形、その他、任意の形状をとることができる。また、タグ２８が宣伝などを兼ねるものであれば、制御部１７は、その宣伝内容の画像特徴を予め学習することで、それを用いて位置姿勢、物品ＩＤなどを認識してもよい。マーカ４６を人の目では分からないように特殊インクで印刷するなどしてもよい。マーカ４６は、ＲＦＩＤタグなどで構成されてもよく、ＲＦＩＤタグの位置情報を利用して単独で、或いは、必要に応じて第１認識部２３および第２認識部２５で得られた画像情報と併用しつつ、物品２７の位置・姿勢の推定に用いられてもよい。
【００２５】
マーカ４６は、第１エンドエフェクタ１５および第２エンドエフェクタ１６で把持される部分を構成することが好ましい。また、予めタグ２８を含めた物品形状を、制御部１７の記憶装置あるいは制御部１７と無線で接続（通信）されるサーバに登録し、物品形状からタグ２８の位置姿勢を認識してもよい。また物品形状からのタグ２８の位置姿勢認識には、深層学習と言った学習技術、ＡＩ、その他を用いてもよい。
【００２６】
続いて、図６〜図１１を参照して、本実施形態の物品姿勢変更装置を用いた物品姿勢変更方法について説明する。この物品姿勢変更方法の対象となる物品はさまざまであり、それぞれ固有の形状を有する。例えば、図７の物品２７は、サンドイッチおよびその包装フィルムであり、図８の物品２７は、小物、生活雑貨、電子機器、電球、部品、その他およびその収納箱であり、図９の物品２７は、歯磨き粉や洗顔用せっけん等の収納チューブであり、図１０の物品２７は、おにぎりおよびその収納フィルムである。
【００２７】
最初にタグ位置姿勢認識工程（ステップＳ１）を実行する。物品２７を含めて俯瞰する位置に固定された第１認識部２３により、棚２６（載置面）上の物品２７の位置および姿勢、および、タグ２８の位置および姿勢、の認識処理を行う。或いは、下方に配置された第２認識部２５により、物品２７の位置および姿勢、および、タグ２８の位置および姿勢、の認識処理を行う。タグ位置姿勢認識工程（ステップＳ１）およびそれに続く以下の工程は、図示しない第２腕部によって棚２６の引き出し操作を行ってから実施しても当然によい。
【００２８】
複数物品２７がある場合には、制御部１７は、タグ２８上のマーカ４６のＩＤなどにより識別し、フェイスアップする物品２７を抽出する。対象とする物品２７について、正しい姿勢となっているかを判別する（ステップＳ２）。正しい姿勢は、物品種別によってさまざまであるが、その一例として、物品２７の底面が下でタグ２８が上下方向に立っている姿勢となる（図７（ｄ）、図８（ｄ）、図９（ｂ）、図１０（ｂ）参照）。物品２７ごとの正しい姿勢を制御部１７の記憶装置あるいは制御部１７に無線ＬＡＮ等の通信ネットワークを通じて接続されたサーバに記憶しておき、必要に応じて読み出し可能としてもよい。
【００２９】
正しい姿勢でない場合は、制御部１７は、画像認識やその他方法によってタグ２８の姿勢を検知することで、ピンチング可能か否かを判別する（ステップＳ３）。ピンチング可能な状態は、物品２７が横倒しになっているがタグ２８が上下方向に延びている姿勢などである（図７（ａ）、図８（ａ）、図１０（ａ）参照）。すなわち、制御部１７は、タグ２８の姿勢に関する情報から、タグ２８が上下方向に沿う方向に延びているか、あるいはタグ２８が上下方向と交差する方向に延びているか、を判断する。
【００３０】
その際、制御部１７は、タグ２８上にあるマーカ４６（画像マーカ）を判断に用いてもよい。この場合は、制御部１７は、第２エンドエフェクタ１６を制御して、第２エンドエフェクタ１６の第１指部３５（第１パッド３７）および第２指部３６（第２パッド３８）の間にタグ２８を把持する。その際には、物品２７とさらに上段の棚２６との間にはスペースがあるため、第２エンドエフェクタ１６は上方向からタグ２８にアクセスできる。図１０（ａ）に示すように、制御部１７は、腕部１４を駆動して第２エンドエフェクタ１６を物品２７の上方に位置させた後、腕部１４および第２エンドエフェクタ１６を制御してピンチング：把持動作を行う（ステップＳ４）。次に制御部１７は、物品２７の立上げ動作を行う（ステップＳ５）。立上げ動作では、制御部１７は、腕部１４を制御して、第２エンドエフェクタ１６を上方向に移動させ、物品２７を持ち上げていく（特に、図１０（ａ）参照）。物品２７は、タグ２８以外の部分に重量が集中している。このため、物品２７を上方に持ち上げる際には、第２エンドエフェクタ１６の第１パッド３７および第２パッド３８で保持された物品２７の一部分に、物品２７の自重によって下方に向かう回転力が作用する（図１０（ａ）参照）。第１パッド３７および第２パッド３８は、第１指部３５および第２指部３６に対してフリー回転機構４０を構成しているために、物品２７は、円滑に下方に回動し、徐々に正しい姿勢となる。物品２７が棚２６（載置面）から離れ、物品２７が正しい姿勢になったところで、再び物品２７を棚２６に置き、ピンチング立上げ動作が完了する（図１０（ｂ）参照）。同様に、図７（ａ）の状態の物品２７も同様の作業で図７（ｄ）の状態となり、図８（ａ）の状態の物品２７も同様の作業で図８（ｄ）の状態となる。
【００３１】
次に、物品２７が正しい位置、向き（方位角）を向いているかを判別する（ステップＳ６）。ここで正しい位置とは、棚２６（載置面）上で通路２９寄りの位置に物品２７が載置されているか、或いは棚２６上の通路２９寄りの位置にすでに物品２７が載置されている場合には、その物品２７の直後に物品２７が載置されていることをいう。正しい向き（方位角）とは、物品２７の正面４７が通路２９に対して正対している（すなわち、物品２７の正面４７が棚２６の縁のラインと並行に並んでいる）ことをいう。言い換えると、正しい向き（方位角）とは、物品２７の正面の法線がＹ軸と平行になっている状態をいう。
【００３２】
正しい位置・向き（方位角）である場合には、そのまま処理を完了する。正しい位置・向き（方位角）でない場合には、ピンチングによる位置・向き修正動作を行う（ステップＳ７）。このとき、制御部１７は、第２エンドエフェクタ１６で物品２７のタグ２８を把持し、腕部１４を駆動して物品２７を持ち上げて正しい位置に移動する。さらに制御部１７は、第２エンドエフェクタ１６で物品２７を把持したまま、回転機構２１を駆動して第２エンドエフェクタ１６をＺ軸（上下方向で規定される軸）回りに回転して物品２７を正しい向き（方位角）に回転する。これによって、処理を完了する。実施形態のピンチングによる立上げ動作およびピンチングによる移動・回転動作によれば、水平方向への移動、およびＺ軸回りの回転動作だけで済む。また、第１パッド３７および第２パッド３８で挟んだ面（ピンチング面）が、物品２７の正面４７と平行になっている（但し、図１０の例のみピンチング面と物品２７の正面とが直交している）。これらの要因によって、精度よくフェイスアップ作業をすることが可能となる。なお、このステップＳ７の作業は、ステップＳ５の作業で物品２７を棚２６（載置面）に置かずに、第２エンドエフェクタ１６で物品２７を吊り上げた状態のまま、行うことも当然にできる。そのようにすることでフェイスアップ作業にかかる時間をさらに短縮できる。
【００３３】
一方、ステップＳ３において、タグ２８が横方向（左右方向、上下方向と交差する方向）に延びている場合には、制御部１７は、ピンチング可能でないと判断する（図７（ｂ）、図７（ｃ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）、図９（ａ）参照）。この場合には、制御部１７は、腕部１４および第２エンドエフェクタ１６を制御して、載置部１８から第１エンドエフェクタ１５をピックアップする。このとき、第１エンドエフェクタ１５は、第２エンドエフェクタ１６の第１指部３５および第２指部３６の間に挟まれて保持される。そして、制御部１７は、無線通信によって第１エンドエフェクタ１５を起動する。これによって、第１エンドエフェクタ１５では、制御回路４３がポンプ４１を駆動して吸引筒部４２で吸引力（負圧）を発生させる。本体側の制御部１７は、腕部１４を駆動して、第１エンドエフェクタ１５の吸引筒部４２の先端をタグ２８に当接させ、吸引筒部４２の先端にタグ２８を吸着させる（ステップＳ８）。
【００３４】
その際、タグ２８上にあるマーカ４６（画像マーカ）を用いると、より容易かつ精度よくタグ２８の位置が検出される。またタグ２８とさらに上段の棚２６との間にはスペースがあり、第１エンドエフェクタ１５が上方向からアクセス可能である。なお、タグ２８は横方向（左右方向）に配置しているため、第１エンドエフェクタ１５による吸着は容易である。制御部１７は、タグ２８の前面２８Ａか裏面２８Ｂかを、タグ２８上のマーカ４６（画像マーカ）により識別してもよい。
【００３５】
続いて、第１エンドエフェクタ１５による立上げ動作を行う（ステップＳ９）。その際、図１１に示すように、制御部１７は、腕部１４を駆動して第１エンドエフェクタ１５を上方向に移動させ、物品２７を持ち上げていく。物品２７はタグ２８よりも本体側が重い。またタグ２８は、樹脂フィルム等、柔軟な素材で構成されることが多い。したがって、物品２７の立上げ動作時には、タグ２８の周囲には、物品２７に自重による回転力が下向きに作用する。これによって、例えば、図７（ａ）の状態の物品２７を立上げ動作すると、タグ２８が下方に向けて撓んで、図１１の状態となって物品２７が正しい姿勢となる。物品２７が棚２６から離れ、物品２７が正しい姿勢になったところで、制御部１７は、腕部１４を操作して再び物品２７を降下させ棚２６（載置面）上に載置する。物品２７が棚２６上に載置されたとき、制御部１７は無線通信を介して第１エンドエフェクタ１５による吸引を停止させる。以上で立上げ動作が完了する。
【００３６】
引き続き、物品２７が正しい位置、向き（方位角）を向いているかを判別する（ステップＳ１０）。正しい位置・向き（方位角）である場合には、そのまま処理を完了する。正しい位置・向き（方位角）でない場合には、ピンチングによる位置・向き修正動作を行う。このとき、制御部１７は、第１エンドエフェクタ１５を載置部１８に載置して、第２エンドエフェクタ１６によって物品２７を把持（ピンチング）する（ステップＳ１１）。制御部１７は、腕部１４を駆動して物品を持ち上げて正しい位置に移動する（ステップＳ７）。さらに制御部１７は、第２エンドエフェクタ１６で物品２７を把持したまま、回転機構２１を駆動して第２エンドエフェクタ１６をＺ軸回りに回転して物品２７を正しい向き（方位角）に回転する。これによって、処理を完了する（ステップＳ７）。
【００３７】
ところで、ステップＳ２において、すでに物品２７が正しい姿勢になっている場合には、ステップＳ１２において、物品２７が正しい位置・向き（方位角）であるか否かを判断する。制御部１７が、物品２７の位置・向き（方位角）が、正しい位置・向き（方位角）であると判断した場合には、そのまま処理を完了する。物品２７の位置・向き（方位角）が正しくないと判断された場合には、制御部１７は、上記と同様にピンチングを行って（ステップＳ１３）、物品２７の位置・向き修正動作を行う（ステップＳ７）。このとき、制御部１７は、第２エンドエフェクタ１６で物品２７を把持し、腕部１４を駆動して物品２７を持ち上げて正しい位置に移動する。さらに制御部１７は、第２エンドエフェクタ１６で物品２７を把持したまま、回転機構２１を駆動して第２エンドエフェクタ１６をＺ軸（上下方向で規定される軸）回りに回転して物品２７を正しい向き（方位角）に回転する。これによって、処理を完了する。なお、物品２７を第１エンドエフェクタ１５および第２エンドエフェクタ１６のいずれでも把持できない場合には、エラーとなる。その際、適切な方法で警報を発して周囲にいる人間への報知を行ってもよい。
【００３８】
上記実施形態では、第１認識部２３を物品姿勢変更装置１１の上方に配置し、第２認識部２５を物品姿勢変更装置１１の下方に配置しているが、認識部の配置としてはこれに限られるものではない。図１２に示す変形例のように、腕部１４の途中に第３認識部５１を設けてもよい。これによって、物品２７の近くに認識部を設けることができ、さらに高精度に物品２７の位置および姿勢、タグ２８の位置および姿勢を認識できる。第３認識部５１は、デジタルカメラ等、第１認識部２３と同様の構成であってよい。
【００３９】
また、図１３に示す変形例のように、物品２７は、タグ２８よりも幅広であってもよい。また、図１０に示す例のように、厳密にはタグ２８とはいえない物品２７の包装フィルムの一部或いは包装フィルムの突出した部分をタグ２８として利用しても当然によい。なお、本実施形態では、第１エンドエフェクタ１５および第２エンドエフェクタ１６の両方が設けられているが、物品姿勢変更装置１１が第１エンドエフェクタ１５および第２エンドエフェクタ１６のいずれか一方のみを有していても当然によい。物品姿勢変更装置１１に第１エンドエフェクタ１５のみを設ける場合には、腕部１４に対して第１エンドエフェクタ１５を固定的に設けることが好ましい。
【００４０】
本実施形態によれば以下のことが言える。
【００４１】
物品姿勢変更装置１１は、突出したタグ２８を有する物品２７のタグ２８を吸着により保持可能な第１エンドエフェクタ１５と、第１エンドエフェクタ１５を支持するとともに、少なくとも上下方向に沿って第１エンドエフェクタ１５を移動可能な腕部１４と、腕部１４と、第１エンドエフェクタ１５と、を制御して、タグ２８を保持することで物品２７を上方向に吊り上げて載置面から離間させて自重により物品２７の角度を変え、物品２７を下方向に移動させて物品２７を前記載置面に置き、タグ２８の保持を解除する制御部１７と、を備える。
【００４２】
物品姿勢変更方法は、物品２７のタグ２８を吸着により保持可能な第１エンドエフェクタ１５と、第１エンドエフェクタ１５を支持するとともに少なくとも上下方向に沿って第１エンドエフェクタ１５を移動可能な腕部１４と、により、タグ２８を保持することで物品２７を上方向に吊り上げて載置面から離間させて自重により物品２７の角度を変え、物品２７を下方向に移動させて物品２７を前記載置面に置き、タグ２８の保持を解除する。
【００４３】
これらの構成によれば、吸着によって物品２７の姿勢を変更できるために、物品２７がタグ２８を挟んで保持（ピンチング）することが困難な姿勢にある場合でも、これを吸着把持することができる。また、物品２７の自重を利用して物品２７を回転させることで、物品姿勢変更装置１１の全体構成を簡略化することができ、例えば、物品２７の斜めの吸着面に対して吸着パッドを斜め方向に当接させるなどといった複雑な作業をしないで済む。これによって複雑な動作計画のプログラムも不要となり、物品姿勢変更装置１１の製造コストを低減できるとともに、作業を簡単かつ短時間に行うことができる。これによって、時間のかかるフェイスアップ作業を自動化することができ、店舗運営の効率化を図ることができる。
【００４４】
物品姿勢変更装置１１は、腕部１４に設けられ、前記上下方向で規定される軸の軸回りに第１エンドエフェクタ１５を回転させる回転機構２１を有する。この構成によれば、物品２７の向き（方位角）が正しい向きからずれていた場合でも、自動で物品２７を正しい向き（方位角）に並べることができる。これによって、店舗管理作業を効率よく行うことができる。
【００４５】
物品姿勢変更装置１１は、突出したタグ２８を有する物品２７のタグ２８を間に挟んで保持可能な第２エンドエフェクタ１６と、第２エンドエフェクタ１６を支持するとともに、少なくとも上下方向に沿って第２エンドエフェクタ１６を移動可能な腕部１４と、腕部１４と、第２エンドエフェクタ１６と、を制御して、タグ２８を保持することで物品２７を上方向に吊り上げて載置面から離間させて自重により物品２７の角度を変え、物品２７を下方向に移動させて物品２７を前記載置面に置き、タグ２８の保持を解除する制御部１７と、を備える。
【００４６】
物品姿勢変更方法は、物品２７のタグ２８を間に挟んで保持可能な第２エンドエフェクタ１６と、第２エンドエフェクタ１６を支持するとともに少なくとも上下方向に沿って第２エンドエフェクタ１６を移動可能な腕部１４と、により、タグ２８を保持することで物品２７を上方向に吊り上げて載置面から離間させて自重により物品２７の角度を変え、物品２７を下方向に移動させて物品２７を載置面に置き、タグ２８の保持を解除する。
【００４７】
これらの構成によれば、第２エンドエフェクタ１６によってタグ２８を挟持可能な姿勢にある物品２７について、さらに短時間で効率よく正しい姿勢に並べることができる。また、物品２７の自重を利用して物品２７を回転させることで、物品姿勢変更装置１１の全体構成を簡略化することができる。
【００４８】
第２エンドエフェクタ１６は、第１指部３５と、第１指部３５に対向するとともに第１指部３５に近づいたり離れたり可能な第２指部３６と、第１指部３５に対して自由回転可能に設けられタグ２８の一方の面に当接する第１パッド３７と、第２指部３６に対して自由回転可能に設けられタグ２８の他方の面に当接する第２パッド３８と、を有する。
【００４９】
この構成によれば、簡単な構造でタグ２８を両側から挟んで保持する構造を実現できる。また、第１指部３５、第２指部３６、第１パッド３７、第２パッド３８によって自由回転機構が構成されるために、物品を持ち上げて物品２７の自重で物品２７の角度を変える際に、角度変更作業を円滑に行うことができる。
【００５０】
物品姿勢変更装置１１は、突出したタグ２８を有する物品２７のタグ２８を吸着により保持可能な第１エンドエフェクタ１５と、タグ２８を間に挟んで保持可能な第２エンドエフェクタ１６と、第１エンドエフェクタ１５および第２エンドエフェクタ１６を支持するとともに、少なくとも上下方向に沿って第１エンドエフェクタ１５および第２エンドエフェクタ１６を移動可能な腕部１４と、腕部１４と、第１エンドエフェクタ１５および第２エンドエフェクタ１６の少なくとも一方と、を制御して、タグ２８を保持することで物品２７を上方向に吊り上げて載置面から離間させて自重により物品２７の角度を変え、物品２７を下方向に移動させて物品２７を前記載置面に置き、タグ２８の保持を解除する制御部１７と、を備える。
【００５１】
物品姿勢変更方法は、物品２７のタグ２８を吸着により保持可能な第１エンドエフェクタ１５およびタグ２８を間に挟んで保持可能な第２エンドエフェクタ１６のいずれかと、第１エンドエフェクタ１５および第２エンドエフェクタ１６を支持するとともに少なくとも上下方向に沿って第１エンドエフェクタ１５および第２エンドエフェクタ１６を移動可能な腕部１４と、により、タグ２８を保持することで物品２７を上方向に吊り上げて載置面から離間させて自重により物品２７の角度を変え、物品２７を下方向に移動させて物品２７を前記載置面に置き、タグ２８の保持を解除する。
【００５２】
これらの構成によれば、物品２７のタグ２８を間に挟んで保持できる場合には、そのようにして物品２７の姿勢を正しくし、物品２７のタグ２８を吸着できる場合には、そのようにして物品２７の姿勢を正しくすることができる。このため、物品２７の姿勢に応じて適切な把持手法を選択することができ、把持不能でエラーとなる回数を低減して、ユーザフレンドリーかつ効率的な店舗管理を行うことができる。
【００５３】
第２エンドエフェクタ１６は、第１エンドエフェクタ１５を間に挟んで保持可能である。この構成によれば、第１エンドエフェクタ１５を適宜に着脱可能な構造を実現できるとともに、第２エンドエフェクタ１６を支持する構造を第１エンドエフェクタ１５で兼ねることができる。これによって、物品２７の姿勢に応じてエンドエフェクタの種類を変更可能で、かつ、第２エンドエフェクタ１６を支持・固定するための専用の部材を省略して部品点数を削減した物品姿勢変更装置１１を実現できる。
【００５４】
第１エンドエフェクタ１５が載置される載置部を備える。この構成によれば、第１エンドエフェクタ１５を分離して、第２エンドエフェクタ１６で作業をする際に便利であり、作業時間を短縮することができる。また、必要に応じて第１エンドエフェクタ１５をピックアップして再び第１エンドエフェクタ１５で作業をする場合にも便利である。
【００５５】
物品姿勢変更装置１１は、タグ２８の姿勢に関する情報を取得する認識部を備え、制御部１７は、タグ２８の姿勢に関する情報から、タグ２８が前記上下方向に沿う方向に延びているか、あるいはタグ２８が前記上下方向と交差する方向に延びているか、を判断し、制御部１７は、タグ２８が前記上下方向に沿う方向に延びていると判断した場合には、腕部１４と、第２エンドエフェクタ１６と、を制御して、タグ２８を保持することで物品２７を上方向に吊り上げて載置面から離間させて自重により物品２７の角度を変え、物品２７を下方向に移動させて物品２７を前記載置面に置き、タグ２８の保持を解除し、制御部１７は、タグ２８が前記上下方向と交差する方向に延びていると判断した場合には、腕部１４と、第１エンドエフェクタ１５と、を制御して、タグ２８を保持することで物品２７を上方向に吊り上げて載置面から離間させて物品２７の角度を変え、物品２７を下方向に移動させて物品２７を前記載置面に置き、タグ２８の保持を解除する。
【００５６】
この構成によれば、物品２７の姿勢に応じて制御部１７が自動で適切な把持方法を選択することができ、エラーの発生回数を低減してユーザフレンドリー且つ効率的な店舗管理作業を行うことができる。
【００５７】
タグ２８の１つの面には、前記認識部で認識可能なマーカ４６が設けられる。この構成によれば、マーカ４６を利用して、タグ２８の姿勢や物品種別の判別をより一層効率的に行うことができる。
【００５８】
物品姿勢変更装置１１は、物品２７の位置情報を取得する第２認識部２５を前記載置面よりも下側に備える。この構成によれば、物品２７が載置される載置面が透明で構成される場合に、物品位置をさらに正確に把握することができる。これによって、効率的な店舗管理作業を行うことができる。
【００５９】
物品姿勢変更方法は、認識部により、前記載置面に置かれた物品２７の姿勢に関する情報を取得し、制御部１７により、物品２７の姿勢に関する情報から、物品２７が所定の方位角で並んでいるか否かを判断し、制御部１７により、物品２７が所定の方位角で並んでいないと判断された場合に、第２エンドエフェクタ１６と、腕部１４と、前記上下方向で規定される軸の軸回りに第２エンドエフェクタ１６を回転させる回転機構２１と、により、タグ２８を保持することで物品２７を上方向に吊り上げて載置面から離間させて物品２７の方位角を前記所定の方位角に変更し、物品２７を下方向に移動させて物品２７を前記載置面に置き、タグ２８の保持を解除する。
【００６０】
この構成によれば、物品２７の向き（方位角）を機械によって自動的に調整することができる。これによって、店舗管理に要する作業時間を低減することができ、店舗管理を効率化することができる。
【００６１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。また、各実施形態及び変形例に記載された発明を適宜に組み合わせて一つの発明を実現することも当然にできる。
【符号の説明】
【００６２】
１１…物品姿勢変更装置、１４…腕部、１５…第１エンドエフェクタ、１６…第２エンドエフェクタ、１７…制御部、２１…回転機構、２３…第１認識部、２５…第２認識部、２６…棚、２７…物品、２８…タグ、３５…第１指部、３６…第２指部、３７…第１パッド、３８…第２パッド、４６…マーカ、４７…正面、５１…第３認識部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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