(57)【要約】  棚に敷き詰めて格納された奥行き方向に長さのある物品を保持可能とする作業ロボットを提供することを目的としている。  上記技術課題を解決するため、物品を保持するグリップ部と、前記グリップ部に対して、重力方向側に配置された突起部と、を備えることを特徴とする作業ロボットを提供する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品を側方から保持するグリップ部と、
前記グリップ部に対して、重力方向側に配置された突起部と、
を備えることを特徴とする作業ロボット。
【請求項２】
前記グリップ部は、伸縮する部材によって構成され、
前記グリップ部の伸縮方向における、前記グリップ部の長さは前記突起部の長さよりも長いことを特徴とする請求項１記載の作業ロボット。
【請求項３】
物品を前記グリップ部が保持した時に、前記突起部における物品と接触する面は、傾斜面であることを特徴とする請求項２記載の作業ロボット。
【請求項４】
重力方向を下方と定義した場合に、前記グリップ部の側方に側方突起部を有し、
物品を前記グリップ部が保持した時に、前記側方突起部における物品と接触する面は、傾斜面であることを特徴とする請求項３記載の作業ロボット。
【請求項５】
複数の前記グリップ部を有し、
前記複数の前記グリップ部は、少なくとも重力方向に配列され、
前記複数の前記グリップ部のうち、他の前記グリップ部よりも重力方向側へ配置された前記グリップ部の方が、伸縮率が低いことを特徴とする請求項２、３または４記載の作業ロボット。
【請求項６】
前記グリップ部または前記突起部の少なくとも一方の位置を移動させる移動機構と、
前記グリップ部または前記突起部の少なくとも何れか一方を、前記移動機構を用いて移動させ、前記グリップ部と前記突起部との間の距離を変化させる制御部と、
を有することを特徴とする請求項１から５までの何れかに記載の作業ロボット。
【請求項７】
前記突出部の先端に、上段と、前記上段よりも長さの長い下段とからなる段差が形成されることを特徴とする請求項１から６までの何れかに記載の作業ロボット。
【請求項８】
物品に吸着する吸着パッドと、
前記吸着パッドと接続され、前記吸着パッドの位置を変更させるマニュピレータと、
前記吸着パッドの動作と、前記マニュピレータの動作とを制御する制御部と、
前記吸着パッドに対して重力方向側に配置された突起部と、
を備えることを特徴とする作業ロボット。
【請求項９】
物品を保持するグリップ部と、
前記グリップ部に対して、重力方向側に配置された突起部と、
を備えることを特徴とするグリッパ。
【請求項１０】
前記グリップ部は、伸縮する部材によって構成され、
前記グリップ部の伸縮方向における、前記グリップ部の長さは前記突起部の長さよりも長いことを特徴とする請求項９記載のグリッパ。
【請求項１１】
物品を前記グリップ部が保持した時に、前記突起部における物品と接触する面は、傾斜面であることを特徴とする請求項１０記載のグリッパ。
【請求項１２】
重力方向を下方と定義した場合に、前記グリップ部の側方に側方突起部を有し、
物品を前記グリップ部が保持した時に、前記側方突起部における物品と接触する面は、傾斜面であることを特徴とする請求項１１記載のグリッパ。
【請求項１３】
複数の前記グリップ部を有し、
前記複数の前記グリップ部は、少なくとも重力方向に配列され、
前記複数の前記グリップ部のうち、他の前記グリップ部よりも重力方向側へ配置された前記グリップ部の方が、伸縮率が低いことを特徴とする請求項１０、１１または１２記載のグリッパ。
【請求項１４】
前記グリップ部または前記突起部の少なくとも一方の位置を移動させる移動機構と、
前記グリップ部または前記突起部の少なくとも何れか一方を、前記移動機構を用いて移動させ、前記グリップ部と前記突起部との間の距離を変化させる制御部と、
を有することを特徴とする請求項９から１３までの何れかに記載のグリッパ。
【請求項１５】
前記突出部の先端に、上段と、前記上段よりも長さの長い下段とからなる段差が形成されることを特徴とする請求項９から１４までの何れかに記載のグリッパ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、棚に置かれている物品を取る作業ロボット及びそのグリッパに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、多様化する消費者ニーズに柔軟に対応するため、通信販売倉庫や多品種少量生産工場のような多品目を取り扱う倉庫や工場が増えてきている。このような倉庫や工場における主要な作業の一つにピッキング作業がある。この作業は、注文のあった商品あるいは製品生産に必要な部品を、それらが収められている棚から取ってくる作業である。従来は人手で行われるものであったが、近年は、少子高齢化による労働力確保が難しくなっていること、より高い生産性が求められていることから、ピッキング作業のロボット化が期待されている。【０００３】
物品を取る作業ロボットは、居住空間において人間の生活を支援することを目的に研究開発がなされている。例えば、特許文献１には、ロボットを使って居住空間内の物品を移動させる機能を有する物品管理システムが開示されている。【０００４】
また、特許文献２には、フレキシブルな吸着パッドとその両側にサイドサポータを設けたグリッパを用いてセラミックス柱状体を搬送する移載装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２４９３８９号公報
【特許文献２】特開２００２−１８７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、図１、図２を用いて従来技術の問題点について説明する。図１は、倉庫や工場において直置き物品１０１を格納している格納棚１００ａを表す模式図の例である。図１の格納棚１００ａは直置き物品１０１を複数格納している。直置き物品１０１はティッシュペーパの箱、靴箱、段ボール箱など直方体形状の物品が主に想定されるが、それだけに留まるものではない。このように、直置き物品１０１が直接格納棚１００に置かれる場合、格納効率を高めるため、それらは隙間なく敷き詰めて置かれるのが一般的である。【０００７】
このことに対し、特許文献１に開示されているロボットのように、そのグリッパが２本以上の指で構成され、指で物品を挟むことにより物品を把持する作業ロボットでは、物品間に指を入れる隙間が無いことから、このような直置き物品１０１を直接把持することができない。【０００８】
図１に示すような、棚に敷き詰めて置かれた物品を保持するためには、特許文献２に開示されている移載装置のように、吸着パッドを用いる必要がある。吸着パッドは、真空ポンプにより吸引力を発生させ、物品との吸着面を密閉させることで物品を保持するものである。【０００９】
ただし、特許文献２に開示されている移載装置は、比較的小型で、特に奥行き方向の長さが短い物品を対象としている。特許文献２に開示されている移載装置により図１に示すような直置き物品１０１を保持しようとしても、直置き物品１０１に掛かる重力により吸着パッドにモーメントが加わり、吸着パッドが引き剥がされてしまう。この問題について図２を用いて詳しく説明する。【００１０】
図２は、吸着パッド１５ｚを有する従来吸着グリッパ２００により、直置き物品１０１を把持する際に、吸着パッド１５ｚに加わるモーメントＭｚを表す模式図の例である。【００１１】
吸着パッド１５ｚは直置き物品１０１の重心との距離Ｌに位置する側面を吸着し、重力Ｇが掛っている直置き物品１０１の保持を試みている。すると、吸着パッド１５ｚには、重力Ｇに起因するモーメントＭｚが加わる。モーメントＭｚは数１で算出される。【００１２】
【数１】
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【００１３】
吸着パッド１５に対しモーメントＭは吸着面１７の密閉を引き剥がす方向に加わるが、吸着はこのようなモーメントに対して脆く、比較的容易に引き剥がされてしまう。特許文献２に開示されている移載装置に取り付けられているサイドサポータは、あくまでも吸着バットの側方にしか取り付けられていないため、このモーメントに対する効果は薄く、距離Ｌが長くモーメントＭが大きくなる物品の把持には適さない。【００１４】
従来吸着グリッパ２００でこのような物品でも保持可能となるように吸引力の発生を大きくすると、吸引力を発生するための真空ポンプが大型化し、作業ロボットにそれを搭載できなくなってしまう。【００１５】
本発明では、上記のような問題意識の下、棚に敷き詰めて格納された奥行き方向に長さのある物品を保持可能とする作業ロボットを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記技術課題を解決するため、物品を保持するグリップ部と、前記グリップ部に対して、重力方向側に配置された突起部と、を備えることを特徴とする作業ロボットを提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、倉庫や工場における作業ロボットが、棚に敷き詰めて格納された奥行き方向に長さのある物品を保持することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】直置き物品１０１を格納している格納棚１００ａを表す模式図の例である。
【図２】従来吸着グリッパ２００により直置き物品１０１を把持する際に吸着パッド１５に加わるモーメントＭｚを表す模式図の例である。
【図３】実施例１における作業ロボット１０ａの構成図の一例である。
【図４】本発明におけるグリッパ１１の構成図の例である。
【図５】本発明におけるグリッパ１１により直置き物品１０１を把持する際に吸着パッド１５に加わるモーメントＭを表す模式図の例である。
【図６】実施例１における作業ロボット１０ａの動作を表すフローチャートの一例である。
【図７】実施例２におけるスライダ式グリッパ２４ａの構成図の一例である。
【図８】実施例２におけるスライダ式グリッパ２４ｂの構成図の一例である。
【図９】本発明における斜め側方突起部２９を有するグリッパ１１の構成図の一例である。
【図１０】小型物品１０３を格納する格納容器１０２を格納する格納棚１００ｂを表す模式図の例である。
【図１１】実施例３における作業ロボット１０ｃの構成図の一例である。
【図１２】実施例３における作業ロボット１０ｃが格納容器１０２ｘ内に存在する小型物品１０３ｘを保持する様子を表す模式図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を用いて実施例を説明する。
【実施例１】
【００２０】
本実施例では、図１に示すような格納棚１００ａに敷き詰めて置かれた直置き物品１０１を保持することが可能な作業ロボット１０ａの例を説明する。本実施例では、直置き物品１０１は格納棚１００ａに格納されているが、テーブルや机などの台に置かれている物品を対象とすることもできる。また、図１に示した直置き物品１０１は直方体形状となっているが、作業ロボット１０ａが保持する対象は直方体形状の物体に限定される訳ではない。ただし、直置き物品１０１は、一般的な吸着パッド１５が吸着可能とするような面を有し、その面を手前側に向けていることが必要となる。【００２１】
図３は、本実施例における作業ロボット１０ａの構成図の一例である。作業ロボット１０ａは、グリッパ１１、マニピュレータ１２、吸引力発生器１３、制御部１４から構成される。また、本実施例における作業ロボット１０ａは工場あるいは倉庫内を移動するものとし、走行部１９、電力供給部１８、周囲環境計測センサ２２を備える。さらに、本実施例における作業ロボット１０ａは、直置き物品１０１の詳細な位置及び姿勢をその場で認識するものとし、物品計測センサ２３を備える。【００２２】
ただし、本発明において、作業ロボット１０ａは必ずしも走行部１９、電力供給部１８、週環境計測センサ２２を備える必要は無い。例えば、直置き物品１０１を供給すべき作業場が格納棚１００ａと近接しており、作業ロボット１０ａを走行させること無くマニピュレータ１２が格納棚１００ａと作業場の両方にグリッパ１１を移動させることができる状況では、作業ロボット１０ａは走行部１９を備えていなくとも良い。さらに、この場合、電力についてはコンセントなどを介し外部から供給しても良く、電力供給部１８を備えなくとも良い。また、周囲環境計測センサ２２は、作業ロボット１０ａが自身の位置及び向きを時々刻々と認識するために用いるが、作業ロボット１０ａが走行しないのであれば、自身の位置及び向きを予め教えておけば良く、時々刻々認識する必要は無い。このような場合、周囲環境計測センサ２２を備えなくとも良い。【００２３】
また、作業ロボット１０ａを固定設置して用いる場合として、格納棚１００ａを可動式とし、搬送ロボットが格納棚１００ａを作業ロボット１０ａの作業可能範囲まで搬送する構成としてもよい。【００２４】
また、本発明において、作業ロボット１０ａは必ずしも物体計測センサ２３を備える必要は無い。例えば、作業ロボット１０ａに対し、直置き物品１０１の詳細な位置及び姿勢を予め教えることができるのであれば、その場で直置き物品１０１の詳細な位置及び姿勢を認識する必要が無いため、そのような場合には物体計測センサ２３を備えなくとも良い。【００２５】
本実施例における走行部１９は、左右に取り付けられる２つの車輪と、各車輪に割り当てられる回転モータ２台、１台以上のキャスタにより構成される。２つのモータは独立に動作するものとし、２つの車輪が同方向に同じ速さで回転すれば作業ロボット１０ａは直進し、２つの車輪が逆方向に同じ速さで回転すれば作業ロボット１０ａはその場で旋回する。ただし、本発明において、走行部１９はこの構成に限るものではなく、床面上の任意の位置姿勢に移動可能であれば良い。例えば、車輪軸を変更するステアリングを有する車輪を用いても良く、全方位移動可能なオムニホイールを用いても良く、脚型機構であっても良い。【００２６】
本実施例における周囲環境計測センサ２２は、水平面上の障害物位置の分布を計測するレーザ距離センサとして実装される。ただし、本発明における周囲環境計測センサ２２は、レーザ距離センサに限ったものではなく、作業ロボット１０ａの位置及び向きを認識するために十分な情報を取得可能とするものであれば良い。【００２７】
本実施例におけるマニピュレータ１２は、鉛直方向に立っている支柱と、その支柱から水平方向に取り付けられている３リンク機構のアーム、支柱に沿って鉛直方向にアームを移動させるリニアアクチュエータ１台と、３リンク機構を動作させる回転モータ３台で構成されている。この構成により、マニピュレータ１２は、アームの先端に取り付けられたグリッパ１１の、位置については３自由度を、姿勢については鉛直軸回転１自由度を変更することができる。その結果、棚１００ａに格納された直置き物品１０１の側面に対し、グリッパ１１に取り付けられている吸着パッド１５の吸着面１７を垂直に接触させることができる。ただし、本発明におけるマニピュレータ１２はこの構成に限るものではなく、直置き物品１０１の側面に対し、グリッパ１１に取り付けられている吸着パッド１５の吸着面１７を垂直に接触させる動作を実現できる構成であれば、アクチュエータの数や種類が異なっていても良い。【００２８】
本実施例における物品計測センサ２３は、視野内の障害物位置の分布を計測する距離画像センサ(デプスカメラとも呼ばれる)として実装される。ただし、本発明における物品計測センサ２３は、距離画像センサに限ったものではなく、直置き物品１０１の位置及び姿勢を認識するために十分な情報を取得可能とするものであれば良く、カメラと距離画像センサなど複数のセンサの組み合わせとして実装されても良い。本実施例では、グリッパ１１の上に物品計測センサ２３が取り付けられており、マニピュレータ１２を動作させることにより、棚１００ａに格納された直置き物品１０１を計測可能な位置及び向きに、物品計測センサ２３を移動させることができる。ただし、本発明における物品計測センサ２３の取付け方法はこれに限ったものではなく、直置き物品１０１を計測可能なように設置されていれば良い。【００２９】
本実施例における吸引力発生器１３は、真空ポンプあるいはコンプレッサーと真空発生器との組合せなどとして実装され、さらに電気的信号で作動する真空バルブを備える。吸引力発生器１３とグリッパ１１の吸着パッド１５とは配管により繋がっており、吸引力発生器１３はグリッパ１１の吸着パッド１５に吸引力を発生させることができる。【００３０】
本実施例における制御部１４は、ＰＣなどのように、ＣＰＵ、ＲＡＭ、外部記憶媒体、通信機能の組合せとして実装される。外部記憶媒体はＨＤＤやフラッシュメモリなどとして実装される。制御部１４は、電力供給部１８から供給される電力を各構成機器へと配分し、マニピュレータ１２、吸引力発生器１３、走行部１９、周囲環境計測センサ２２、物品計測センサ２３の制御を行う。加えて、制御部１４は、周囲環境計測センサ２２、物品計測センサ２３から取得した計測結果を解析し、その結果や予め与えられた情報に基づきマニピュレータ１２、吸引力発生器１３、走行部１９の動作計画を行う。制御部１４は、複数台に分けて実装し、それぞれに異なる役割を与えても良い。【００３１】
本実施例における制御部１４の通信機能は無線ＬＡＮなどとして実装される。ただし、本発明において、作業ロボット１０ａが作業空間内に固定設置される場合、有線ＬＡＮとして実装されてもかまわない。制御部１４の通信機能は、倉庫や工場の物品搬送システムの全体管理端末３００と通信する際に用いられる。作業ロボット１０ａは、制御部１４の通信機能を通じて、全体管理端末３００からの指令を受信し、その指令に基づき物品のピッキング作業を遂行する。また、作業状況を全体管理端末３００へと送信し、報告する。【００３２】
本実施例における制御部１４は、周囲環境計測センサ２２から取得した計測結果を用いて自身の位置及び向きを認識するための解析処理を行う。このような解析処理は、例えば、予め外部記憶媒体に記憶させた周囲環境地図と計測結果とを形状照合する手法が考えられる。【００３３】
本実施例における制御部１４は、物品計測センサ２３から取得した計測結果を用いて物品の位置及び姿勢を認識するための解析処理を行う。このような解析処理は、例えば、予め外部記憶媒体に記憶させた物品の形状モデルと計測結果とを形状照合する手法が考えられる。【００３４】
本実施例における電力供給部１８は、バッテリとして実装され、マニピュレータ１２、吸引力発生器１３、制御部１４、走行部１９、周囲環境計測センサ２２、物品計測センサ２３に電力を供給する。その際に、制御部１４を介して、電力量を調整して供給しても良い。本発明において、作業ロボット１０ａを作業空間内に固定設置することとした場合、電力供給部１８を備えることなく、作業ロボット１０ａの各機器に対し外部電源から電力を供給する構成としても良い。この場合においても、制御部１４を介して、電力量を調整して供給しても良い。【００３５】
本実施例における電力供給部１８は充電可能な構成とする。例えば、電力供給部１８を作業ロボット１０ａから着脱可能とし、作業ロボット１０ａから外した状態で電力供給部１８を充電しても良く、作業ロボット１０ａに取り付けたまま電力供給部１８と外部電源を接続可能とするようなプラグを設けても良い。あるいは、作業ロボット１０ａに電力供給部１８と電気的に繋がり外部から接触することが可能な電極を備え、工場内あるいは倉庫内に充電ステーションを設置し、作業ロボット１０ａが充電ステーションまで移動し、充電ステーションが自動で自身の電極と作業ロボット１０ａの電極とを接触させ、電力を供給することで作業ロボット１０ａの電力供給部１８の充電を行う構成としても良い。【００３６】
図４は本発明におけるグリッパ１１の構成図の例を３例示している。
図４(ａ)は本発明におけるグリッパ１１ａの構成図の例である。グリッパ１１ａは吸着パッド１５ａ、突起部１６ａを有する。【００３７】
尚、本実施例並びに以下の実施例では、具体的な一例として吸着パッドを用いた場合について説明するが、粘着や物理的嵌合等、吸着以外の方法のものであっても、物品を保持するグリップであれば良いことは言うまでもない。以下、これらを総称してグリップ部と称して説明する場合がある。また、突起部は、グリッパ１１と別部材であってもよいし、一体に形成されていてもよい。【００３８】
吸着パッド１５は、吸引力発生器１３と配管を介して繋がっており、制御部１４の指令により吸引力発生器１３が作動すると、吸着パッドの先端２１に吸引力が発生する。吸引力が発生している状態で、吸着パッド１５の吸着面１７と物品の表面が接触し、吸着面１７と物品表面との間が隙間無く密閉されると、吸着面１７と物品表面とが吸着する。吸着のグリップ力を高めるため、吸着面１７の素材はゴム製であることが望ましい。また、突起部１６は、吸着パッド１５の下方、言い換えれば、吸着パッド１５よりも重力方向側に位置し、吸着パッド１５と物品とが吸着している状態で突起部の先端２０が物品の表面と接触するように取り付けられる。ここで、吸着パッドの先端２１をゴム製とすると、吸着パッド１５と物品とが吸着している状態では、通常時に比べ長さが縮む。このことを加味し、グリッパ１１ａの突起部１６ａの長さは、吸着パッド１５ａと物品とが吸着している状態における吸着パッド１５ａの長さと同じにしている。突起部１６には強い荷重が掛かることから、その素材はアルミやカーボンなど、それに耐え得る剛性を持たせることが望ましい。また、突起部１６と物品との接触のグリップ力を高めるため、突起部の先端２０の素材は、ゴム製であることが望ましい。吸着により物品が突起部１６ａに押し付けられると、作用反作用の法則により、逆に突起部１６ａが物品を押し返す力が発生する。この力の発生により、吸着パッドの吸着面１７ａに掛かるモーメントを緩和することができる。【００３９】
図４(ｂ)は本発明におけるグリッパ１１ｂの構成図の例である。グリッパ１１ｂは吸着パッドの先端２１ｂをゴム製のベローズ型、つまりは伸縮性を有する部材を用いている。ベローズ型とすることにより、吸着パッドの先端２１ｂの柔軟性がより顕著になり、物品表面に対し吸着面１７ｂを接触させる際に、その垂直度合いの厳密性を緩和することができる。また、吸着パッド１５と物品とが吸着している状態では、通常時に比べ長さが顕著に短くなる。ここで、突起部１６の長さを、通常時、つまりは物品と吸着する前の時には吸着パッド１５ｂよりも短く、吸着パッド１５ｂと物品とが吸着している際には吸着パッド１５ｂよりも長くなるようにする。言いかえれば、吸着バッドの伸縮方向、あるいは突起部の突出方向において、吸着パッドの長さは、突起部（突起部でしょうか？）の長さよりも長くなるように構成されている。これにより、吸着パッド１５ｂと物品との吸着時に物品を斜め上方に向かせることができ、吸着パッドの吸着面１７ｂに掛かるモーメントをグリッパ１１ａよりも緩和することができる。【００４０】
また、吸着時の吸着パッド１５ｂと物品との吸着時において、吸着パッド１５ｂの長さ、突起部１６ｂの長さ、吸着パッド１５ｂと突起部１６ｂとの位置関係から、物品が傾く角度を予め算出しておき、その角度に合わせて突起部の先端２０ｂの、物品と接触する面が斜め上方を向く傾斜面となるようにすると、突起部１６ｂのグリップ力をより高めることができる。【００４１】
図４(ｃ)は本発明におけるグリッパ１１ｃの構成図の例である。グリッパ１１ｃは吸着パッドの先端２０をベローズ型とした４つの吸着パッド１５ｃ〜１５ｆを備える。このように、本発明において、強い吸引力を発生させるため、グリッパ１１は鉛直方向、横方向に複数の吸着パッド１５を備えても良い。ここで、通常時には全ての吸着パッド１５の長さを揃えると、全ての吸着パッド１５が同時に物品表面と密着させることができ、瞬時に高い吸着力を得ることができる。また、突起部１６ｃの長さは、図４(ｂ)で示したグリッパ１１ｂと同様に、通常時の吸着パッド１５の長さよりも短く、吸着パッド１５と物品表面とが吸着している状態における吸着パッド１５の長さよりも長くすることが望ましい。
ここで、図４(ｂ)で示したグリッパ１１ｂと同様に吸着パッド１５と物品表面との吸着時に物品を斜め上方に傾かせる場合、吸着パッドの先端２１に余計な負荷が掛らなくなるように、上方の吸着パッドの吸着面１７ｃあるいは１７ｄの中心と、下方の吸着パッドの吸着面１７ｅあるいは１７ｆの中心と、突起部の先端２０ｃとが同一直線状に乗るように、言い換えれば、各吸着バッドの接触面と、突起部の接触面とが同一平面上に乗るように、各吸着パッドの先端２１ｃ〜２１ｄの縮み量を調節することが望ましい。ここでは、上方の吸着パッドの先端２１ｃ、２１ｄの縮み量の方が、下方の吸着パッドの先端２１ｅ、２１ｆの縮み量よりも大きくなるように調節することになるが、これを実現する例としては、上方の吸着パッドの先端２１ｃ、２１ｄよりも、下方の吸着パッドの先端２１ｅ、２１ｆを、ゴム厚を厚くする、あるいは、ひだの数を多くする、剛性の高いゴムを材料とする、などが考えられ、先端２１ｃ、２１ｄの伸縮率の方が、下方の吸着パッドの先端２１ｅ、２１ｆの伸縮率よりも大きくなるように調節することが望ましい。この調節の結果、吸着時において、それぞれの吸着パッド１５の吸着面１７の中心は、物品の傾きと突起部２０ｃの先端により決定される平面上に乗る。【００４２】
また、図４(ｂ)で示したグリッパ１１ｂと同様に、物品が傾く角度に合わせて突起部の先端２０ｃの、物品と接触する表面を傾かせることが望ましい。
図４(ｂ)で示したグリッパ１１ｂにおいて、吸着パッド１５ｂと物品表面との吸着時において、物品が斜め上方を向くように傾くと、吸着パッドの先端２１ｂの上部は縮み量が大きく、吸着パッドの先端２１ｂの下部は縮み量が小さくなることから、吸着パッドの先端２１ｂ全体としては曲げの負荷が掛かる。この負荷を軽減するため、吸着パッドの先端２１ｂの下部の方が上部よりもゴム厚を厚くする、あるいは、剛性を強くするように調節して製造することが望ましい。この調節の結果、物品との吸着時において、吸着パッド１５ｂの吸着面１７全体は、物品の傾きと突起部２０ｂの先端により決定される平面上に乗る。この調節は、図４(ｃ)で示したグリッパ１１ｃにおいても実施することが望ましい。【００４３】
図５は、本発明におけるグリッパ１１により直置き物品１０１を把持する際に吸着パッド１５に加わるモーメントを表す模式図の例を２例示している。【００４４】
図５(ａ)は、図４(ａ)で示したグリッパ１１ａにより直置き物品１０１を把持する際に、吸着パッド１５ａに加わるモーメントＭａを表す模式図の例である。【００４５】
吸着パッド１５ａは直置き物品１０１の重心との距離Ｌに位置する側面を吸着し、重力Ｇが掛っている直置き物品１０１の保持を試みている。グリッパ１１ａには、吸着パッド１５ａから下方に距離Ｄの位置に突起部１６ａが取り付けられ、直置き物品１０１に接触している。吸着パッド１５ａには重力Ｇに起因するモーメントが加わるが、突起部１６ａからの抗力Ｒａによりそのモーメントが軽減される。吸着パッド１５ａが受けるモーメントＭａは数２で算出される。【００４６】
【数２】
2016142981.tif 000004
【００４７】
グリッパ１１ａの吸着パッド１５ａが受けるモーメントＭａは、従来吸着グリッパ２００の吸着パッド１５ｚが受けるモーメントＭｚと比較し、数２の右辺第２項の分だけ小さくなることが分かる。このように、吸着パッド１５の下方に突起部１６を取り付けたグリッパ１１ａは、吸着パッド１５に掛かるモーメントＭを小さくすることができる。【００４８】
図５(ｂ)は、図４(ｂ)で示したグリッパ１１ｂにより直置き物品１０１を把持する際に、吸着パッド１５ｂに加わるモーメントＭｂを表す模式図の例である。【００４９】
吸着パッド１５ｂは直置き物品１０１の重心との距離Ｌに位置する側面を吸着し、重力Ｇが掛っている直置き物品１０１の保持を試みている。グリッパ１１ａには、吸着パッド１５ｂから下方に距離Ｄの位置に突起部１６ｂが取り付けられ、直置き物品１０１に接触している。また、吸着パッドの先端２１ｂはベローズ型とし、吸着パッドの吸着面１７ｂと直置き物品１０１との吸着時における吸着パッド１５ｂの長さと、突起部１６ｂの長さとの関係から、直置き物品１０１は斜め上方に角度θだけ持ち上げられる。吸着パッド１５ｂには重力Ｇに起因するモーメントが加わるが、斜め上方に角度θだけ持ち上げていることからモーメントを発生させる成分が小さくなると共に、突起部１６ｂからの抗力Ｒｂによりそのモーメントが軽減される。吸着パッド１５ｂが受けるモーメントＭｂは数３で算出される。【００５０】
【数３】
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【００５１】
グリッパ１１ｂの吸着パッド１５ｂが受けるモーメントＭｂは、グリッパ１１ａの吸着パッド１５ａが受けるモーメントＭａと比較し、重力Ｇに１以下の値を持つｃｏｓθが掛けられており、その分だけ小さくなることが分かる。このように、吸着パッドの先端２１をベローズ型とし、突起部１６の長さを、通常時の吸着パッド１５よりも短く、物品表面との吸着時の吸着パッド１５よりも長くすることにより、吸着パッド１５に掛かるモーメントＭをより小さくすることができる。【００５２】
図６は実施例１における作業ロボット１０ａの動作を表すフローチャートの一例である。【００５３】
図６のフローチャートは、作業ロボット１０ａが待機中であり、作業台４００ｘが直置き物品１０１ｘを必要としていると全体管理端末３００が判断した状態から開始される(１００１)。作業ロボット１０ａは、待機開始時に、待機位置を全体管理端末３００へと通知しており、全体管理端末３００は、作業ロボット１０ａの待機位置を知っている状態となっている。【００５４】
まず、全体管理端末３００は、作業ロボット１０ａへの指令を作成し、無線ＬＡＮあるいは有線ＬＡＮを介して作業ロボット１０ａへその指令を送信、作業ロボット１０ａがその指令を受信する(１００２)。全体管理端末３００は、作業ロボット１０ａへの指令として、格納棚１００ｘの位置及び姿勢、作業台４００ｘの位置及び姿勢、作業ロボット１０ａの待機位置から直置き物品１０１ｘが格納されている格納棚１００ｘの手前まで移動する際の格納棚行き経路、格納棚１００ｘの手前から作業台４００ｘの手前まで移動する際の作業台行き経路、格納棚１００ｘ内の直置き物品１０１ｘのおおよその位置及び姿勢、直置き物品１０１ｘの品種を含む情報を作成し、作業ロボット１０ａに送信する。ここで、作業ロボット１０ａを固定設置して用いる場合、指令は、直置き物品１０１ｘのおおよその位置及び姿勢、直置き物品１０１ｘの品種の２つの情報のみとなる。また、格納棚１００ｘ内の直置き物品１０１ｘの詳細な位置及び姿勢が分かっている場合は、大よその位置及び姿勢の代わりに、詳細な位置及び姿勢を指令情報として送信する。【００５５】
指令を受信した作業ロボット１０ａは、格納棚行き経路に沿って、格納棚１００ｘの手前まで自律的に移動する(１００３)。その際に、作業ロボット１０ａは、周囲環境計測センサ２２の計測結果と予め外部記憶媒体に記憶させた周囲環境地図とを用いて、非特許文献１に記載の手法により自身の位置及び向きを時々刻々認識する。さらに、格納棚行き経路と自身の位置及び向きに基づき、走行部１９の左右の車輪を制御することにより、格納棚行き経路に沿った移動を行う。その方法の一例として、格納棚行き経路上において自身の位置に最も近い点を特定し、その点から予め決められた長さ分前方の経路上の点を直近の目標位置とし、自身の位置から直近の目標位置までの方向と自身の向きとの差に応じて、走行部１９の左右の車輪の回転速度を決定する方法が挙げられる。この自律移動の結果、格納棚行き経路の終端である棚１００ｘの手前に到着した後、自身の位置及び向きと棚１００ｘの位置及び姿勢に基づき、棚１００ｘと正対するように、自身の向きを変更し、停止する。ここで、作業ロボット１０ａを固定設置して用いる場合、動作１００３は省略される。【００５６】
続いて、作業ロボット１０ａは、物品計測センサ２３を用いて、格納棚１００ｘ内の直置き物品１０１ｘを計測する(１００４)。その際に、作業ロボット１０ａは、全体管理端末３００からの指令に含まれる格納棚１００ｘ内の直置き物品１０１ｘのおおよその位置及び姿勢に基づき、直置き物品１０１ｘが物品計測センサ２３の計測範囲内に入るようにマニピュレータ１２を用いて物品計測センサ２３の位置及び向きを変更する。ここで、全体管理端末３００からの指令に格納棚１００ｘ内の直置き物品１０１ｘの詳細な位置及び姿勢が含まれている場合、動作１００４は省略される。【００５７】
直置き物品１０１ｘを計測した後、作業ロボット１０ａは、動作１００４の計測結果を用いて、直置き物品１０１ｘの詳細な位置姿勢を認識する(１００５)。その際に、作業ロボット１０ａは、動作１００４の計測結果と予め外部記憶媒体に記憶させた直置き物品１０１ｘの形状モデルとを用いて、非特許文献２に記載の手法により直置き物品１０１ｘの詳細な位置及び姿勢を認識する。ここで、全体管理端末３００からの指令に格納棚１００ｘ内の直置き物品１０１ｘの詳細な位置及び姿勢が含まれている場合、動作１００５は省略される。【００５８】
ピッキング対象である直置き物品１０１ｘの詳細な位置及び姿勢が得られた後、作業ロボット１０ａは、グリッパ１１に取り付けられている吸着パッド１５の吸着面１７を、直置き物品１０１ｘの側面に対し垂直に接触するように、マニピュレータ１２を制御する(１００６)。続いて、吸引力発生器１３を作動し、吸着パッド１５に吸引力を発生させることで、吸着パッド１５の吸着面１７と直置き物品１０１ｘの側面とを吸着させる(１００７)。このとき、吸着を確実にするため、吸着パッド１５を直置き物品１０１ｘの側面に対し垂直な方向に押し付けるようにマニピュレータ１２を動作させても良い。また、吸引力発生器１３に真空圧センサを取り付け、真空圧の変化を見ることで、吸着したか否かを確認することもできる。吸着させた後、作業ロボット１０ａは、直置き物品１０１ｘの側面の法線方向に沿って、グリッパ１１を引くようにマニピュレータ１２を制御する(１００８)。この動作により、周囲の物品に接触することなく、直置き物品１０１ｘを棚１００ｘから引き抜くことができる。ここで、グリッパ１１に取り付けられる突起部１６により、直置き物品１０１ｘは、棚１００ｘから引き抜かれた後も、グリッパ１１に安定して保持される。【００５９】
動作１００８により直置き物品１０１ｘを保持した後、作業ロボット１０ａは、全体管理端末３００の指令にある作業台行き経路に沿って、作業台の手前まで自律的に移動する(１００９)。自律移動の方法は、動作１００３と同様である。この自律移動の結果、作業台行き経路の終端である作業台４００ｘの手前に到着した後、自身の位置及び向きと作業台４００ｘの位置及び姿勢に基づき、作業台４００ｘと正対するように、自身の向きを変更し、停止する。ここで、作業ロボット１０ａを固定設置して用いる場合、動作１００９は省略される。【００６０】
作業台４００ｘと正対した後、作業ロボット１０ａは、保持している直置き物体１０１ｘを作業台４００ｘに設置するように、マニピュレータ１２及び吸引力発生器１３を制御する(１０１０)。作業ロボット１０ａは、自身の位置及び向きと作業台４００ｘの位置及び姿勢とに基づき、直置き物体１０１ｘが作業台４００ｘの上に乗るように、マニピュレータ１２を制御する。その後、吸引力発生器１３の動作を停止させ、吸着パッド１５の吸着面１７から直置き物体１０１ｘの側面を離す。ここで、吸引力発生器１３に真空圧センサを取り付け、真空圧の変化を見ることで、吸着パッド１５の吸着面１７から直置き物体１０１ｘの側面が離れたことを確認することもできる。【００６１】
最後に、作業ロボット１０ａは、作業が完了した旨を、無線ＬＡＮあるいは有線ＬＡＮを介して全体管理端末３００へ送信する(１０１１)。その際に、走行部１９を伴う作業ロボット１０ａは、自身の位置及び向きを併せて全体管理端末３００へと伝える。全体管理端末３００がその作業完了報告を受信し、作業ロボット１０ａが待機状態となった時点で、本ピッキング作業が終了となる(１０１２)
グリッパ１１の吸着パッド１５と突起部１６との距離Ｄはなるべく大きい方が望ましい。ただし、多品種の物品を取り扱う場合、距離Ｄを大きくし過ぎると、物品側面の高さによっては、吸着パッド１５の吸着面１７と突起部の先端２０とを同時に物品側面に接触できないような物品も出てくる。そのため、各物品に対し、数１で表す従来吸着グリッパ２００に掛かるモーメントＭｚを求め、吸引力発生器１３と吸着パッド１５との関係から、吸着パッド１５のみではモーメントＭｚに耐えられない物品のみを、突起部１６で支える対象とする。対象となった物品の中で、物品側面の高さが最小のものを選出し、選出した物品の側面高さに基づき、距離Ｄを決定する。【００６２】
グリッパ１１の突起部１６には、作用反作用の法則により、突起部１６からの抗力Ｒと同じ荷重が掛かる。その荷重を支えるため、突起部１６はそれなりの厚さを必要とするが、厚くし過ぎると、突起部の先端２０の一部が物品側面からはみ出してしまう。すると、実際の突起部１６からの抗力Ｒの中心が吸着パッド１５に近づき、吸着パッド１５と突起部１６との距離Ｄが短くなってしまう。そのため、突起部１６の厚さは、物品から受ける荷重に耐えられる範囲内で小さく留めることが望ましい。【００６３】
グリッパ１１ａの吸着パッド１５ａが耐えられるモーメントの最大値をＭｍとすると、突起部１６ａが耐えなければならない荷重Ｆｍは数４で表される。【００６４】
【数４】
2016142981.tif 000006
【００６５】
突起部１６ａの幅をＷ、厚さをＢ、長さをＨとし、素材のヤング率をＥとすると、突起部１６ａが耐えられない荷重、つまり突起部１６ａの座屈荷重Ｆｋは数５で表される。【００６６】
【数５】
2016142981.tif 000007
【００６７】
そのため、突起部１６ａの厚さの最小値Ｂｍは数６で表される。【００６８】
【数６】
2016142981.tif 000008
【００６９】
また、グリッパ１１ｂにおいても、物品が斜め上方に傾く直前には、グリッパ１１ａと同じ状態が発生する。そのため、突起部１６ｂにおいても、その厚さの最小値は数６のＢｍとなる。【００７０】
また、吸着パッド１５と直置き物体１０１との吸着時に直置き物体１０１を斜め上方に持ち上げる特徴を有するグリッパ１１ｂあるいはグリッパ１１ｃは、吸着パッド１５の側方にその傾斜に合わせた斜め側方突起部２９を有することで、より安定した把持が可能となる。図９は、グリッパ１１ｂに斜め側方突起部２９を取り付けたグリッパ１１ｂの構成図の一例である。
【実施例２】
【００７１】
本実施例では、実施例１におけるグリッパ１１の代わりに、スライダ式グリッパ２４を有し、スライダ式グリッパ２４内の吸着パッド１５と突起部１６との距離Ｄを、保持対象物品の側面高さに応じて可変とする作業ロボット１０ｂの例を説明する。【００７２】
本実施例における作業ロボット１０ｂと、実施例１における作業ロボット１０ａとの違いは、グリッパ１１の代わりにスライダ式グリッパ２４を備えることのみである。【００７３】
図７は本実施例におけるスライダ式グリッパ２４ａの構成図の一例である。スライダ式グリッパ２４ａは、実施例１におけるグリッパ１１と同様に、吸着パッド１５ｇの下方、言い換えれば、吸着パッドよりも重力方向側に突起部１５ｇを備え、さらに、吸着パッド１５ｇを上下移動させる吸着パッド用リニアアクチュエータ２５を備える。吸着パッド１５ｇと突起部１６ｇについては、図４を用いて説明したグリッパ１１における吸着パッド１５と突起部１６の組み合わせをそのまま用いることができる。このような構成にすることにより、保持対象物品の側面高さに応じて、吸着パッド１５ｇと突起部１６ｇとの距離Ｄｇを可変にすることができる。距離Ｄｇは吸着パッド１５ｇの吸着面１７ｇ全体が保持対象物品の側面に接触しつつ、突起部の先端２０ｇ全体を保持対象物品の側面に接触させることが可能であることを条件として、可能な限り長くすることが望ましい。【００７４】
また、吸着パッド１５ｇと突起部１６ｇとの距離Ｄｇを可変にすることから、突起部の先端２０ｇの傾斜角や、吸着パッド１５ｇと物品側面とが吸着している状態における吸着パッドの先端２１ｇの傾斜角の最適値は、保持対象物品によって異なる。そのため、これらの傾斜角は平均的な値を採用する。【００７５】
さらに、吸着パッド１５ｇと直置き物体１０１との吸着時に直置き物体１０１を斜め上方に持ち上げる特徴を有するスライダ式グリッパ２４ａは、図９で示したようなグリッパ１１ｂに取り付けられた斜め側方突起部２９を、吸着パッド１５ｇの側方にその傾斜に合わせて取り付けても良い。【００７６】
作業ロボット１０ｂがスライダ式グリッパ２４ａを備える場合、制御部１４あるいは電力供給部１８あるいはその両方はスライダ式グリッパ２４ａに電力を供給し、制御部１４はスライダ式グリッパ２４ａを制御する。【００７７】
スライダ式グリッパ２４ａを備える作業ロボット１０ｂの動作は、基本的には、実施例１における作業ロボット１０ａとほぼ同一である。ただし、全体管理端末３００より指令を受信した際に、その指令に含まれるピッキング対象である直置き物品１０１ｘの品種情報に基づき、スライダ式グリッパ２４ａの吸着パッド用リニアアクチュエータ２５を駆動させ、吸着パッド１５ｇと突起部１６ｇとの距離Ｄｇを変更する動作が加わる。【００７８】
図８は本実施例におけるスライダ式グリッパ２４ｂの構成図の一例である。スライダ式グリッパ２４ｂは、実施例１におけるグリッパ１１と同様に、吸着パッド１５ｈの下方に突起部１６ｈを備える。ただし、吸着パッドの先端２１ｈはベローズ型とする。また、突起部１６ｈは段差を有し、下段の方が長くなるようにする。突起部１６ｈの上段の先端は、直置き物体１０１を保持している状態で直置き物体１０１に接触する保持時接触面２７であり、突起部１６ｈの下段の先端は、直置き物体１０１を保持する前に直置き物体１０１に接触する保持前接触面２８である。通常時には吸着パッド１５ｈの長さは突起部１６ｈよりも長く、吸着パッド１５ｈの吸着面１７ｈと直置き物品１０１とが吸着している際には吸着パッド１５ｈの長さは突起部１６ｈ上段の長さよりも短くする。また、スライダ式グリッパ２４ｂは、スライダ式グリッパ２４ａと異なり、アクチュエータを持たない吸着パッド用リニアスライダ２６を有する。【００７９】
スライダ式グリッパ２４ｂの吸着パッド１５ｈは、実施例１における吸着パッド１５ｂと同様の工夫を、保持時接触面２７は、実施例１における突起部の先端２０ｂと同様の工夫を採用することができる。また、吸着パッド１５ｈは、実施例１におけるグリッパ１１ｃのように複数取り付けても良く、吸着パッド１５ｈと保持時接触面２７は、実施例１における吸着パッド１５ｃ〜１５ｆと突起部の先端２０ｃと同様の工夫を採用することができる。ただし、スライダ式グリッパ２４ａと同様に、吸着パッド１５ｈと突起部１６ｈとの距離Ｄｈを可変にすることから、保持時接触面２７の傾斜角や、吸着パッド１５ｈと物品側面とが吸着している状態における吸着パッドの先端２１ｈの傾斜角の最適値は、保持対象物品によって異なる。そのため、これらの傾斜角は平均的な値を採用する。【００８０】
さらに、吸着パッド１５ｈと直置き物体１０１との吸着時に直置き物体１０１を斜め上方に持ち上げる特徴を有するスライダ式グリッパ２４ｂは、図９で示したようなグリッパ１１ｂに取り付けられた斜め側方突起部２９を、吸着パッド１５ｈの側方にその傾斜に合わせて取り付けても良い。【００８１】
スライダ式グリッパ２４ｂを備える作業ロボット１０ｂの動作は、基本的には、実施例１における作業ロボット１０ａとほぼ同一である。ただし、図６で示す動作１００７と動作１００８との間に、スライダ式グリッパ２４ｂの吸着パッド１５ｈと突起部１６との距離Ｄｈを変更する動作が加わる。この動作について、図８を用いて説明する。【００８２】
吸着パッド１５ｈと直置き物体１０１ａとが吸着すると、まず、直置き物体１０１ａの側面と保持前接触面２８とが接触する。このとき、まだ格納棚１００から引き抜かれておらず、他の直置き物体１０１ｂの上に載っている状態となる。この状態で、作業ロボット１０ｂは、スライダ式グリッパ２４ｂを鉛直下方向に引き下げるように、マニピュレータ１２を下方に移動させると、吸着パッド１５ｈの高さはそのままで、それ以外のスライダ式グリッパ２４ｂが下方に移動機構によって移動する。保持前接触面２８は直置き物体１０１ａの側面を滑るように移動することになるため、保持前接触面２８の表面は滑りやすい材質にすることが望ましい。【００８３】
スライダ式グリッパ２４ｂをさらに引き下げていくと、直置き物体１０１ａの側面は保持面接触面２８から離れる。すると、吸着パッドの先端２１ｈはさらに縮み、直置き物体１０１ａを引き付け、直置き物体１０１ａの側面と底面が作るエッジがスライダ式グリッパ２４ｂの保持時接触面２７と接触する。ここで、スライダ式グリッパ２４ｂの引き下げを止め、図６で示した動作１００８へ移行する。【００８４】
スライダ式グリッパ２４ｂを鉛直下方向に引き下げる量については、吸着パッド１５ｈの吸着面１７ｈと接触させる直置き物体１０１ａの側面上の位置と、予め教示している直置き物体１０１ａの側面高さから算出すれば良い。また、直置き物体１０１ａの側面と底面が作るエッジと、スライダ式グリッパ２４ｂの保持時接触面２７とが接触したことを検知するため、保持時接触面２７に圧力センサを設置することが望ましい。【００８５】
尚、以上に説明した実施例では、吸着バッドを移動させて吸着バッドと突起部との間の距離を変化させる一例について説明したが、吸着パッドを固定させて突起部を移動可能な構成にしてもよいし、吸着バッドと突起部の両方を移動可能なようにしてもよいことは言うまでもない。
【実施例３】
【００８６】
本実施例では、図１０に示すような格納棚１００ｂに敷き詰めて置かれた格納容器１０２内に格納されている小型物品１０３を保持することが可能な作業ロボット１０ｃの例を説明する。【００８７】
図１１は、本実施例における作業ロボット１０ｃの構成図の一例である。実施例１における作業ロボット１０ａが搭載するマニピュレータ１２は１台であったのに対し、作業ロボット１０ｃは、マニピュレータ１２ｘ、１２ｙの２台を搭載する。これら２台のマニピュレータ１２ｘ、１２ｙは、実施例１におけるマニピュレータ１２と同等のものとして実装される。マニピュレータ１２ｘの先端には、実施例１における作業ロボット１０ａのマニピュレータ１２と同様に、グリッパ１１及び物品計測センサ２３ｘが取り付けられている。一方、マニピュレータ１２ｙの先端には、小型物品保持グリッパ３０、物品計測センサ２３ｙがそれぞれ鉛直下向きに取り付けられている。それ以外の機器については、実施例１における作業ロボット１０ａと同様である。【００８８】
本実施例における小型物品保持グリッパ３０は、吸着パッド１５と同様の機能を有するものとして実装されている。ただし、本発明における小型物品保持グリッパ３０は、それに限定されるものではなく、小型物品１０３を保持できる機能を有するグリッパであれば良く、例えば、指型グリッパであっても構わない。【００８９】
本実施例において、制御部１４はマニピュレータ１２ｘ、１２ｙの両方を制御する。また、吸引力発生器１３は、グリッパ１１に取り付けられた吸着パッド１５ｘと小型物品保持グリッパ３０とに対し、それぞれ独立に吸引力を発生させることができ、その制御は制御部１４が行うこととする。本発明において、小型物品保持グリッパ３０の仕様によっては、制御部１４が小型物品保持グリッパ３０を直接的に制御しても良い。また、制御部１４は、物体計測センサ２３ｘ、２３ｙの両方を独立に制御する。実施例１における作業ロボット１０ａから追加変更された機器への電力供給については、実施例１における作業ロボット１０ａに搭載された各機器と同様に行われるものとする。【００９０】
図１２は、本実施例における作業ロボット１０ｃが格納容器１０２ｘ内に存在する小型物品１０３ｘを保持する様子を表す模式図の一例である。実施例１の作業ロボット１０ａの直置き物品１０１のピッキング作業と同等の動作を、本実施例の作業ロボット１０ｃがマニピュレータ１２ｘを用いて格納容器１０２ｘに対して行うことにより、格納棚１００ｂから格納容器１０２ｘを引き出すことができる。【００９１】
さらに、格納容器１０２ｘを引き出した状態で、格納容器１０２ｘ内の小型物品１０３ｘを物品計測センサ２３ｙにより計測し、計測結果から小型物品１０３ｘの詳細な位置及び姿勢を認識する。さらには、小型物品１０３ｘの詳細な位置及び姿勢に基づき、小型物品保持グリッパ３０を小型物品１０３ｘの上面に対し垂直方向に接触させ、吸引力発生器１３を使用することにより、小型物品保持グリッパ３０と小型物品１０３ｘの上面とを吸着させる。吸着した状態に置いて、小型物品保持グリッパ３０を鉛直上向き(小型物品１０３ｘの上面に対し垂直な方向)に引き上げることにより、小型物品１０３ｘを格納容器１０２ｘから取り出すことができる。【００９２】
本実施例の構成によると、段ボール箱などの格納容器１０２の中に入っている小型物品１０３ｘを取り出すことができるようになる。【００９３】
以上に説明した実施例に基づく構成例の一例は以下の通りである。【００９４】
＜構成１＞
物品を側方から保持するグリップ部と、
前記グリップ部に対して、重力方向側に配置された突起部と、
を備えることを特徴とする作業ロボットである。【００９５】
＜構成２＞
前記グリップ部は、伸縮する部材によって構成され、
前記グリップ部の伸縮方向における、前記グリップ部の長さは前記突起部の長さよりも長いことを特徴とする構成１記載の作業ロボットである。【００９６】
＜構成３＞
物品を前記グリップ部が保持した時に、前記突起部における物品と接触する面は、傾斜面であることを特徴とする構成２記載の作業ロボットである。【００９７】
＜構成４＞
重力方向を下方と定義した場合に、前記グリップ部の側方に側方突起部を有し、
物品を前記グリップ部が保持した時に、前記側方突起部における物品と接触する面は、傾斜面であることを特徴とする構成３記載の作業ロボットである。【００９８】
＜構成５＞
複数の前記グリップ部を有し、
前記複数の前記グリップ部は、少なくとも重力方向に配列され、
前記複数の前記グリップ部のうち、他の前記グリップ部よりも重力方向側へ配置された前記グリップ部の方が、伸縮率が低いことを特徴とする構成２、３または４記載の作業ロボットである。【００９９】
＜構成６＞
前記グリップ部または前記突起部の少なくとも一方の位置を移動させる移動機構と、
前記グリップ部または前記突起部の少なくとも何れか一方を、前記移動機構を用いて移動させ、前記グリップ部と前記突起部との間の距離を変化させる制御部と、
を有することを特徴とする構成１から５までの何れかに記載の作業ロボットである。【０１００】
＜構成７＞
前記突出部の先端に、上段と、前記上段よりも長さの長い下段とからなる段差が形成されることを特徴とする構成１から６までの何れかに記載の作業ロボットである。【０１０１】
＜構成８＞
物品に吸着する吸着部と、
前記吸着部と接続され、前記吸着部の位置を変更させるマニュピレータと、
前記吸着部の動作と、前記マニュピレータの動作とを制御する制御部と、
前記吸着部に対して重力方向側に配置された突起部と、
を備えることを特徴とする作業ロボットである。【０１０２】
＜構成９＞
物品を保持するグリップ部と、
前記グリップ部に対して、重力方向側に配置された突起部と、
を備えることを特徴とするグリッパである。【０１０３】
＜構成１０＞
前記グリップ部は、伸縮する部材によって構成され、
前記グリップ部の伸縮方向における、前記グリップ部の長さは前記突起部の長さよりも長いことを特徴とする構成９記載のグリッパである。【０１０４】
＜構成１１＞
物品を前記グリップ部が保持した時に、前記突起部における物品と接触する面は、傾斜面であることを特徴とする構成１０記載のグリッパである。【０１０５】
＜構成１２＞
重力方向を下方と定義した場合に、前記グリップ部の側方に側方突起部を有し、
物品を前記グリップ部が保持した時に、前記側方突起部における物品と接触する面は、傾斜面であることを特徴とする構成１１記載のグリッパである。【０１０６】
＜構成１３＞
複数の前記グリップ部を有し、
前記複数の前記グリップ部は、少なくとも重力方向に配列され、
前記複数の前記グリップ部のうち、他の前記グリップ部よりも重力方向側へ配置された前記グリップ部の方が、伸縮率が低いことを特徴とする構成１０、１１または１２記載のグリッパである。【０１０７】
＜構成１４＞
前記グリップ部または前記突起部の少なくとも一方の位置を移動させる移動機構と、
前記グリップ部または前記突起部の少なくとも何れか一方を、前記移動機構を用いて移動させ、前記グリップ部と前記突起部との間の距離を変化させる制御部と、
を有することを特徴とする構成９から１３までの何れかに記載のグリッパである。【０１０８】
＜構成１５＞
前記突出部の先端に、上段と、前記上段よりも長さの長い下段とからなる段差が形成されることを特徴とする構成９から１４までの何れかに記載のグリッパである。
【符号の説明】
【０１０９】
１０  作業ロボット
１１  グリッパ
１２  マニピュレータ
１３  吸引力発生器
１４  制御部
１５  吸着パッド
１６  突起部
１７  吸着面
１８  電力供給部
１９  走行部
２０  突起部の先端
２１  吸着パッドの先端
２２  周囲環境計測センサ
２３  物品計測センサ
２４  スライダ式グリッパ
２５  吸着パッド用リニアアクチュエータ
２６  吸着パッド用リニアスライダ
２７  保持時接触面
２８  保持前接触面
２９  斜め側方突起部
３０  小型物品保持グリッパ
１００  格納棚
１０１  直置き物品
１０２  格納容器
１０３  小型物品
２００  従来吸着グリッパ
３００  全体管理端末
４００  作業台
【図１】
2016142981.tif 000009
【図２】
2016142981.tif 000010
【図３】
2016142981.tif 000011
【図４】
2016142981.tif 000012
【図５】
2016142981.tif 000013
【図６】
2016142981.tif 000014
【図７】
2016142981.tif 000015
【図８】
2016142981.tif 000016
【図９】
2016142981.tif 000017
【図１０】
2016142981.tif 000018
【図１１】
2016142981.tif 000019
【図１２】
2016142981.tif 000020
【国際調査報告】
2016142981.tif 000021
2016142981.tif 000022
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