(57)【要約】【課題】安定した搬送を実現しつつ装置を小型化することができる。【解決手段】本開示の一実施形態に係る取出装置は、第１移動機構、第２移動機構、把持部、第３移動機構、第４移動機構および搬送部を含む。第１移動機構は、第１方向に移動可能である。第２移動機構は、前記第１移動機構に接続され、前記第１方向と交差する第１水平面上で移動自在である。把持部は、前記第２移動機構に接続され、取り出し対象となる対象物を把持する。第３移動機構は、前記第１移動機構、前記第２移動機構および前記把持部よりも下方に位置し、前記第１方向に移動可能である。第４移動機構は、前記第３移動機構に接続され、前記第１水平面と対向する第２水平面上で移動可能である。搬送部は、前記第４移動機構に接続され、前記把持部により把持された前記対象物を積載し搬送する。【選択図】図１
2018108896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、
前記ベースに設けられ、第１方向、前記第１方向と交差する第２方向にそれぞれ移動可能であり、対象物を把持する把持部と、
前記把持部よりも下方に位置し、前記第１方向および前記第２方向にそれぞれ移動可能であり、前記対象物を搬送する搬送部と、を具備する取出装置。
【請求項２】
前記対象物の位置情報を取得するセンサと、
前記位置情報に基づいて前記対象物の上部位置および該対象物の下部位置の少なくともどちらか一方を検出する検出部と、
前記上部位置が検出された場合、前記上部位置に向かう方向に前記把持部を駆動させ、前記下部位置が検出された場合、前記下部位置に向かう方向に前記搬送部を駆動させる制御部と、をさらに具備する請求項１に記載の取出装置。
【請求項３】
前記センサは、前記対象物までの距離に関する情報を含む位置情報を取得し、
前記制御部は、前記位置情報に基づいて、前記把持部から前記上部位置までの第１距離および前記搬送部から前記下部位置までの第２距離の少なくともどちらか一方を算出し、前記第１距離を算出した場合、該第１距離に応じて前記把持部を駆動させ、前記第２距離を算出した場合、該第２距離に応じて前記搬送部を駆動させる請求項２に記載の取出装置。
【請求項４】
前記把持部は、前記搬送部が前記対象物を搬送する際に衝突しないように移動する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の取出装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記対象物が積載される台に中間棚が存在しかつ該中間棚から該対象物を取り出す場合、前記搬送部の一端が前記対象物の前記下部位置に位置するように、または、該搬送部の一端が該中間棚の該搬送部側の下端に位置するように前記搬送部を駆動させる請求項２に記載の取出装置。
【請求項６】
前記対象物が積載される台を内包可能な領域を有する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の取出装置。
【請求項７】
前記対象物の搬送先となる作業台をさらに具備する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の取出装置。
【請求項８】
第１方向および前記第１方向と交差する第２方向にそれぞれ移動可能であり、対象物を把持する把持部と、
前記把持部よりも下方に位置し、前記第１方向および前記第２方向にそれぞれ移動可能であり、前記対象物を搬送する搬送部と、を具備する取出装置。
【請求項９】
対象物を把持可能な把持部と、
前記把持部よりも下方に位置し、前記把持部の移動に応じて移動可能であり、前記対象物を搬送する搬送部と、を具備する搬送装置。
【請求項１０】
ベースに設けられた把持部が、第１方向、前記第１方向と交差する第２方向にそれぞれ移動して対象物を把持し、
前記把持部よりも下方に位置する搬送部が、前記第１方向および前記第２方向にそれぞれ移動して前記対象物を搬送する取出方法。
【請求項１１】
コンピュータに、
ベースに設けられた把持部が、第１方向、前記第１方向と交差する第２方向にそれぞれ移動して対象物を把持する機能と、
前記把持部よりも下方に位置する搬送部が、前記第１方向および前記第２方向にそれぞれ移動して前記対象物を搬送する機能と、
を実現させるための取出プログラム。
【請求項１２】
ベースに設けられた把持部を、第１方向、前記第１方向と交差する第２方向にそれぞれ移動させて対象物を把持させ、
前記把持部よりも下方に位置する搬送部を、前記第１方向および前記第２方向にそれぞれ移動させて前記対象物を搬送させる制御を行う、制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、取出装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
物流分野においてサプライチェーンのグローバル化および労働人材の高齢化に伴い、物流量の増加に対して労働力が不足している傾向にある。よって、物品のピッキングなどの物品の荷役作業を迅速かつ効率よく行うため、直交機構型ロボットおよび多関節アーム型ロボットが普及している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０５−２０１５４６号公報
【特許文献２】特開２０１３−１０３８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、直交機構型ロボットおよび多関節アーム型ロボットは、装置が大型化する傾向にある。例えば、直交機構型ロボットにより上方から物品を把持する場合は、上下方向に関して長いアームが必要となるので、天井が低いなど空間が狭い場合は、直交機構型ロボットを配置できないという問題がある。  
また、多関節アーム型ロボットについても、上方から物品を把持する場合は、既存の敷設物を回避するために冗長性を備える関節数が必要となる。さらに、物品が積載される領域が直方体形状の領域で、中間棚が存在する場合に、領域内の中間棚から物品を取り出す際には、さらに冗長性を有する関節数が必要となり、ロボットが大型化してしまう問題がある。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、安定した搬送を実現しつつ装置を小型化することができる取出装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態に係る取出装置は、第１移動機構、第２移動機構、把持部、第３移動機構、第４移動機構および搬送部を含む。第１移動機構は、第１方向に移動可能である。第２移動機構は、前記第１移動機構に接続され、前記第１方向と交差する第１水平面上で移動自在である。把持部は、前記第２移動機構に接続され、取り出し対象となる対象物を把持する。第３移動機構は、前記第１移動機構、前記第２移動機構および前記把持部よりも下方に位置し、前記第１方向に移動可能である。第４移動機構は、前記第３移動機構に接続され、前記第１水平面と対向する第２水平面上で移動可能である。搬送部は、前記第４移動機構に接続され、前記把持部により把持された前記対象物を積載し搬送する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係る取出装置を示す図。
【図２】取り出し処理における初期状態を示す図。
【図３】取り出し処理における対象物の把持状態を示す図。
【図４】取り出し処理における対象物の積載状態を示す図。
【図５】取り出し処理における移動機構の退避状態を示す図。
【図６】取り出し処理における横付け状態を示す図。
【図７】取り出し処理における対象物の積載状態を示す図。
【図８】対象物が中間棚に積載される場合の初期状態を示す図。
【図９】対象物が中間棚に積載される場合の把持状態を示す図。
【図１０】対象物が中間棚に積載される場合の積載状態を示す図。
【図１１】対象物が中間棚に積載される場合の横付け状態を示す図。
【図１２】第２の実施形態に係る取出装置のブロック図。
【図１３】形状検出部における位置情報生成処理の一例を示す図。
【図１４Ａ】第２の実施形態に係る取出装置の取り出し処理を示すフローチャート。
【図１４Ｂ】第２の実施形態に係る取出装置の取り出し処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら本開示の一実施形態に係る取出装置および方法について詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、同一の番号を付した部分については同様の動作を行なうものとして、重ねての説明を省略する。
【０００９】
（第１の実施形態）  
第１の実施形態に係る取出装置について図１を参照して説明する。  
第１の実施形態に係る取出装置１００は、第１垂直部材１０１、第２垂直部材１０２、第３垂直部材１０３、第４垂直部材１０４、第５垂直部材１０５、第６垂直部材１０６、第１水平部材１０７、第２水平部材１０８、第３水平部材１０９、第４水平部材１１０、第１の垂直方向移動機構１１１、水平方向移動機構１１２、第１の奥行き方向移動機構１１３、把持部移動機構１１４、把持部１１５、第２の垂直方向移動機構１１６、第２の奥行き方向移動機構１１７および搬送部１１８を含む。
【００１０】
第１の垂直方向移動機構１１１は、第１移動機構とも呼び、水平方向移動機構１１２および第１奥行き方向移動機構１１３を合わせて第２移動機構とも呼ぶ。また、第２の垂直方向移動機構１１６を第３移動機構とも呼び、第２の奥行き方向移動機構１１７を第４移動機構とも呼ぶ。
【００１１】
第１垂直部材１０１、第２垂直部材１０２、第３垂直部材１０３、第４垂直部材１０４、第５垂直部材１０５、第６垂直部材１０６、第１水平部材１０７、第２水平部材１０８、第３水平部材１０９および第４水平部材１１０は、取出装置１００の骨格を形成する支持体であり、これらの部材を合わせてベースとも呼ぶ。  
本実施形態に係るベースは、以下のように形成される。第１垂直部材１０１、第３垂直部材１０３および第５垂直部材１０５のそれぞれの一端が、床面に接地する状態で起立し、第１垂直部材１０１、第３垂直部材１０３および第５垂直部材１０５のそれぞれの他端に、第１水平部材１０７が水平に接合される。同様に、第２垂直部材１０２、第４垂直部材１０４および第６垂直部材１０６のそれぞれの一端が、床面に接地する状態で起立し、第２垂直部材１０２、第４垂直部材１０４および第６垂直部材１０６のそれぞれの他端に、第２水平部材１０８が水平に接合される。第３水平部材１０９の一端は、第１水平部材１０７と第３垂直部材１０３とが接合される位置付近に水平に接合され、第３水平部材１０９の他端は、第２水平部材１０８と第４垂直部材１０４とが接合される位置付近に水平に接合される。同様に、第４水平部材１１０の一端は、第１水平部材１０７と第５垂直部材１０５とが接合される位置付近で水平に接合され、第４水平部材１１０の他端は、第２水平部材１０８と第６垂直部材１０６とが接合される位置付近で水平に接合される。
【００１２】
なお、上述した本実施形態のベースの形状に限らず、ベースが、第１の垂直方向移動機構１１１、水平方向移動機構１１２、第１の奥行き方向移動機構１１３、把持部移動機構１１４、把持部１１５、第２の垂直方向移動機構１１６、第２の奥行き方向移動機構１１７および搬送部１１８を支持できる大きさとなるように、各部材が接合されればよい。
【００１３】
第１の垂直方向移動機構１１１は、ベースの第３垂直部材１０３、第４垂直部材１０４、第５垂直部材１０５および第６垂直部材１０６に、垂直方向（ｙ軸方向）に移動可能に接続される。例えば、ベースの第３垂直部材１０３、第４垂直部材１０４、第５垂直部材１０５および第６垂直部材１０６の垂直方向に沿ってガイドレールが取り付けられており、第１の垂直方向移動機構１１１は、このガイドレールに沿って垂直方向に移動する。
【００１４】
水平方向移動機構１１２は、水平方向（ｘ軸方向）に移動可能となるように第１の垂直方向移動機構１１１に接続される。例えば、第１の垂直方向移動機構１１１の水平方向に沿ってガイドレールが取り付けられており、水平方向移動機構１１２は、このガイドレールに沿って水平方向に移動する。
【００１５】
第１の奥行き方向移動機構１１３は、奥行き方向（ｚ軸方向）に移動可能となるように水平方向移動機構１１２に接続される。例えば、水平方向移動機構１１２の奥行き方向に沿ってガイドレールが取り付けられており、第１の奥行き方向移動機構１１３は、このガイドレールに沿って前後方向に移動する。
【００１６】
把持部移動機構１１４は、奥行き方向に移動可能となるように第１の奥行き方向移動機構１１３に接続される。例えば、第１の奥行き方向移動機構１１３の奥行き方向に沿って下面側にガイドレールを有し、把持部１１５が第１の奥行き方向移動機構１１３の奥行き方向に移動可能とする。本実施形態では、把持部１１５は、第１の奥行き方向移動機構１１３の両端まで移動可能となるので、ベース内において第１の奥行き方向移動機構１１３の可動範囲よりも把持部１１５の可動範囲を大きくすることができる。
【００１７】
把持部１１５は、第１の奥行き方向移動機構１１３に接続され、取り出し対象の物品（以下、対象物という）を把持する。また、把持部１１５は、どのような対象物の把持にも対応できるよう回転自在としてもよい。把持部１１５は、例えば吸着パッドを用い、コンプレッサなどの吸引源と電磁弁などの開閉制御が可能な開放弁とを有し、開放弁を介して吸着パッドが対象物を吸引することで対象物を把持し、吸引を停止することで対象物を放すように切り替え制御する。対象物に吸着することで対象物を把持する。把持部１１５を複数配置して所望の搬送力を得てもよい。また、蛇腹状の柔軟材料のパッド、およびバネにより支持されたパッドにより対象物と把持部１１５との接触距離が許容できるようにすることが望ましい。なお、吸着パットに限らず、対象物を両側から挟持する構成でもよく、対象物を移動させることができればよい。
【００１８】
第２の垂直方向移動機構１１６は、第１の垂直方向移動機構１１１よりも下方に位置し、ベースの第３垂直部材１０３、第４垂直部材１０４、第５垂直部材１０５および第６垂直部材１０６に、垂直方向に移動可能に接続される。第２の垂直方向移動機構１１６は、第１の垂直方向移動機構１１１と同様に、ベースのガイドレールに沿って垂直に移動する。  
第２の奥行き方向移動機構１１７は、奥行き方向に移動可能となるように第２の垂直方向移動機構１１６に接続される。例えば、第２の垂直方向移動機構１１６の奥行き方向に沿ってガイドレールを有し、第２の垂直方向移動機構１１６の奥行き方向に移動可能とする。
【００１９】
搬送部１１８は、例えばベルトコンベア、ローラコンベアなどのコンベアであり、第２の奥行き方向移動機構１１７に接続される。搬送部１１８は、モータなどにより回転力をローラに付与し、ローラが回転することで積載された対象物を搬送させることができる。
【００２０】
次に、第１の実施形態に係る取出装置１００の取り出し処理について図２から図７までを参照して説明する。  
積載ボックス２０１に積載された箱を対象物２０２および２０３として取り出し、対象物２０２および２０３を作業台２０５に移動させる場合を想定し、図２から図７までの例では、対象物２０２を取り出す場合について説明する。
【００２１】
積載ボックス２０１は、格子状の囲いなどで形成される台であり、底面に車輪を有する。これによって、物品を積載した状態でも積載ボックス２０１を移動させることができる。本実施形態では、ベースは積載ボックス２０１を内包して固定できる形状であり、取り出し処理を行う場合は、積載ボックス２０１がベースに固定される。なお、ベースが積載ボックス２０１を内包する形状でなくともよく、積載ボックス２０１が固定できれば、取出装置１００と積載ボックス２０１とが隣接して配置されてもよい。  
作業台２０５は、積載ボックス２０１からの対象物の搬送先となる台であり、対象物を一時保管するといった静的な台であるか、または、ベルトコンベアにより対象物を他の場所へ搬送するといった動的な台である。本実施形態では、動的な台を想定し、積載ボックス２０１に積載される対象物を作業台２０５に移動させることで、対象物が次々に他の場所へ搬送される。
【００２２】
なお、ここでは、積載ボックス２０１に対象物が積載される位置および対象物の取り出し順が予め定められている場合を想定し、制御部（図示せず）が、対象物を把持し、搬送部１１８に積載できる位置まで取出装置１００の各移動機構を規定距離だけ移動するように制御する。制御方式としては、一般的に、ステップモータにより指定パルスで規定量の移動が可能な開ループ制御方式や、位置センサにより目標値との誤差を小さくするような制御により指定位置へ移動可能な開ループ方式がある。
【００２３】
図２は、対象物の取り出し処理を行う前の初期状態であり、積載ボックス２０１が取出装置１００にセットされた状態を示す。また、搬送部１１８から作業台２０５に対象物を移動できるように、取出装置１００の搬送部１１８の搬送先である作業台２０５に近接して配置される。
【００２４】
図３は、対象物２０２を把持する状態を示す。第１の垂直方向移動機構１１１が、対象物２０２を把持可能な位置まで下方向（ｙ軸の負の方向）に移動する。なお、ここでは、第２の垂直方向移動機構１１６の位置が予め対象物２０２を搬送部１１８に積載可能な高さに存在すると仮定する。なお、搬送部１１８の位置が対象物２０２を積載できない位置にあれば、第２の垂直方向移動機構１１６が、対象物２０２を搬送部１１８に積載できるように対象物２０２の下面の位置まで、垂直方向に移動すればよい。  
さらに、第１の奥行き方向移動機構１１３が、対象物２０２を把持可能な位置まで奥行き方向（ｚ軸の負の方向）に移動し、把持部１１５が対象物２０２を吸着して把持する。ここでは、対象物２０２の前面側と上部側との２ヶ所に吸着することで対象物２０２を把持する。また、対象物２０２の位置に応じて、水平方向移動機構１１２が水平方向（ｘ軸方向）に移動してもよい。第２の奥行き方向移動機構１１７は、第１の奥行き方向移動機構１１３と同様に、奥行き方向（ｚ軸の負の方向）へ対象物２０２の前面下部まで移動する。このとき、搬送部１１８の縁は、対象物２０２の前面下部付近に位置していればよく、対象物２０２の前面下部よりも若干高い位置でもよいが、対象物２０２の前面下部より低い位置である方が望ましい。こうすることで、搬送部１１８に対象物２０２を安定して積載することができる。
【００２５】
図４は、対象物２０２を搬送部１１８に積載する状態を示す。把持部１１５が対象物２０２を把持したまま、第２の奥行き方向移動機構１１７がｚ軸の正の方向に移動する。さらに、搬送部１１８であるベルトコンベアがｚ軸方向に回転することで、把持部１１５と搬送部１１８とにより対象物２０２を挟み込む状態、すなわち対象物２０２の上下両面に搬送力を作用させる状態となるので、対象物２０２を搬送部１１８に積載しやすくなる。この際、対象物２０２の転倒を防ぐため、第２の奥行き方向移動機構１１７の移動速度と、搬送部１１８であるベルトコンベアの回転速度とが等しくなるようにすることが望ましい。
【００２６】
対象物２０２が搬送部１１８の所定の搬送位置に到達した場合、第２の奥行き方向移動機構１１７の移動および搬送部１１８の回転を停止する。これにより、対象物２０２の搬送部１１８への積載が完了する。なお、対象物２０２が軽量である場合は、搬送部１１８が空転可能となるようにモータを励磁しない状態とし、把持部１１５により対象物２０２を把持した状態で搬送部１１８上を移動させることで、対象物２０２を搬送位置に到達させてもよい。
【００２７】
図５は、把持部１１５が対象物２０２の移動を妨げないように退避する状態を示す。  
把持部１１５は、吸引を停止して対象物２０２の把持を中止し、第１の垂直方向移動機構１１１が垂直上方向に移動して対象物２０２から離れる。このときの第１の垂直方向移動機構１１１の移動量は、搬送部が対象物を搬送する際に、第１の垂直方向移動機構１１１、水平方向移動機構１１２、第２の奥行き方向移動機構１１３、把持部移動機構１１４および把持部１１５が衝突しない移動量であればよい。
【００２８】
図６は、搬送部１１８を作業台２０５に横付けする状態を示す。  
第２の奥行き方向移動機構１１７が作業台２０５の方向へ移動し、第２の垂直方向移動機構１１６が、搬送部１１８の縁と対向する作業台２０５の縁とが近接し、対象物２０２を衝撃無く作業台２０５に移動できる位置に、垂直方向に移動する。具体的には、第２の垂直方向移動機構１１６は、作業台２０５の縁よりも搬送部１１８の縁が若干高くなるような位置に移動する。この際、搬送部１１８は、対象物２０２が移動しないように停止した状態でもよいし、第２の奥行き方向移動機構１１７が移動している間に、対象物２０２が転倒しない速度でコンベアが回転していてもよい。
【００２９】
図７は、搬送部１１８から作業台２０５に対象物２０２を合流させる状態を示す。  
搬送部１１８は、対象物を作業台２０５に合流させるために、コンベアを回転させる。作業台２０５の回転速度を考慮し、対象物２０２が合流した場合に転倒しない速度となるように、搬送部１１８のベルトコンベアを回転させる。以上で取出装置１００の対象物の取り出し処理を終了する。
【００３０】
次に、第１の実施形態に係る取出装置１００の取り出し処理の別例について図８から図１１までを参照して説明する。  
積載ボックス２０１は、多量の対象物を積載することを想定しているため、積載された状態では下方の対象物ほど荷重が加わることになる。よって、荷重が加わることにより対象物が変形および破損することが考えられるので、対象物の積載を分散させるために積載ボックスに中間棚を設け、中間棚に対象物が積載される場合がある。図８から図１１では、積載ボックス２０１に中間棚８０１が存在し、中間棚から対象物８０２を取り出す場合を想定する。
【００３１】
図８は、中間棚８０１に対する初期位置の状態を示す。第１の垂直方向移動機構１１１が中間棚８０１にある対象物８０２を把持可能な位置となるように、垂直上方向（ｙ軸の正の方向）移動する。なお、第１の垂直方向移動機構１１１が垂直上方向に移動する際に、第１の奥行き方向移動機構１１３と把持部１１５とが中間棚に衝突しないよう、積載ボックス２０１の外に位置するように移動する。具体的には、第１の奥行き方向移動機構１１３と把持部１１５とを、ｚ軸の正の方向に移動する。その後、第１の垂直方向移動機構が垂直上方向に移動すればよい。
【００３２】
第２の奥行き方向移動機構１１７および搬送部１１８も同様に、中間棚に衝突しないようｚ軸の正の方向に移動したのち、第２の垂直方向移動機構１１６が、中間棚８０１の上面付近に位置するように移動する。具体的には、中間棚８０１の縁と搬送部１１８の縁とが等しい高さとなるか、搬送部１１８の縁が中間棚８０１の縁よりも低くなるような位置に移動すればよい。
【００３３】
図９は、中間棚８０１から対象物８０２を取り出す状態を示す。第１の奥行き方向移動機構１１３が中間棚８０１にある対象物８０２に向かって移動する。その後、把持部１１５が対象物８０２を吸着して把持する。
【００３４】
図１０は、対象物８０２を搬送部１１８に積載する状態を示す。把持部１１５が対象物８０２を把持したまま、ｚ軸の正の方向に移動する。ここでの把持部１１５と搬送部１１８との動作は、図４で説明した処理と同様である。
【００３５】
図１１は、搬送部１１８を作業台２０５に横付けする状態を示す。第２の垂直方向移動機構１１６が、作業台２０５の縁と搬送部１１８の縁とが等しい高さとなるように垂直下方向に移動する。ここでは、対象物８０２を作業台２０５に移動させる際に把持部１１５が干渉しないため、把持部１１５を退避させなくともよい。搬送部１１８から作業台２０５に対象物８０２を搬送する動作は、図７と同様であるのでここでの説明を省略する。以上により、中間棚８０１に積載される対象物８０２の取り出し処理を終了する。
【００３６】
以上に示した第１の実施形態によれば、ベース内で垂直方向および奥行き方向に移動する把持部および搬送部により、積載ボックスから対象物の取り出しを行うことで、把持部および搬送部の可動域とほぼ同様の大きさで取出装置を実現することができ、装置の小型化を実現することができる。また、把持部と搬送部とが独立して垂直方向および前後方向に移動することができるため、既存の搬送用ベルトコンベアおよび中間棚を有する既存の積載ボックスに対しても適用することができる。さらに、把持部と搬送部とが協調して動作し、対象物を取り出す際には、搬送部が近接することで把持部のみで対象物の重量を支える時間を短くし、搬送部が移動先である作業台の高さに合わせて移動して対象物を移動することで、スムーズに対象物を移動させることができる。よって、例えば高所における対象物の搬送、または重い対象物の搬送の場合にも、安定した対象物の取り出しおよび搬送を行うことができる。
【００３７】
（第２の実施形態）  
第１の実施形態では、積載ボックスなどに対象物が積載されている位置、対象物の数および対象物の取り出し順が予め規定されている場合であり、一定の駆動量および順序を制御することで対象物の取り出し処理を行うことができる場合を想定する。第２の実施形態では、画像センサにより積載される対象物の位置を検出して、取り出し処理を行う点が第１の実施形態とは異なる。このようにすることで、どのように配置および積載された対象物に対しても取り出し処理を行うことができ、より汎用性を高めることができる。
【００３８】
第２の実施形態に係る取出装置のブロック図について図１２を参照して説明する。  
第２の実施形態に係る取出装置１２００は、第１の垂直方向移動機構１１１、水平方向移動機構１１２、第１の奥行き方向移動機構１１３、把持部移動機構１１４、把持部１１５、第２の垂直方向移動機構１１６、第２の奥行き方向移動機構１１７、搬送部１１８、画像センサ１２０１、形状検出部１２０２および制御部１２０３を含む。
【００３９】
画像センサ１２０１は、例えば、３次元の位置情報を取得可能なレーザレンジファインダなどの距離画像センサまたはステレオカメラセンサであり、対象物の画像または映像を撮像し、画像データを生成する。
【００４０】
形状検出部１２０２は、画像センサ１２０１から画像データを受け取り、画像データに基づいて対象物の上部位置および対象物の下部位置を検出する。形状検出部１２０２は、対象物の上部位置と上部位置までの距離および対象物の下部位置と下部位置までの距離を含む位置情報を生成する。
【００４１】
制御部１２０３は、形状検出部１２０２から位置情報を受け取り、位置情報に基づいて、把持部１１５が上部位置に向かう方向に第１の垂直方向移動機構１１１、水平方向移動機構１１２および第１の奥行き方向移動機構１１３を駆動させ、搬送部１１８が下部位置に向かう方向に第２の垂直方向移動機構１１６および第２の奥行き方向移動機構１１７を駆動させる。  
駆動制御の例としては、制御部１２０３は、第１の垂直方向移動機構１１１、水平方向移動機構１１２、第１の奥行き方向移動機構１１３、把持部移動機構１１４、第２の垂直方向移動機構１１６および第２の奥行き方向移動機構１１７のそれぞれの駆動量を示す駆動信号を生成する。また、制御部１２０３は、把持部１１５における把持動作を制御する把持制御信号、および、搬送部１１８における搬送動作を制御する搬送制御信号を生成する。
【００４２】
第１の垂直方向移動機構１１１、水平方向移動機構１１２、第１の奥行き方向移動機構１１３、把持部移動機構１１４、第２の垂直方向移動機構１１６および第２の奥行き方向移動機構１１７はそれぞれ、制御部１２０３から駆動信号を受け取り、駆動信号に示される駆動量となるように駆動する。
【００４３】
把持部１１５は、制御部１２０３から把持制御信号を受け取り、制御信号に基づいて把持動作の開始および停止を行う。
【００４４】
搬送部１１８は、制御部１２０３から搬送制御信号を受けとり、搬送制御信号に基づいてコンベアの回転の開始、停止および回転速度の調整を制御する。
【００４５】
なお、第２の実施形態に係る取出装置１２００の形状の具体例は、第１の実施形態に係る取出装置１００と同様であるので、ここでの説明を省略する。なお、画像センサ１２０１は、積載ボックスにある対象物を撮像できる位置に固定されればよい。形状検出部１２０２および制御部１２０３は、ベースに制御盤として配置されてもよいし、無線または有線を介して画像データを受け取って処理し、駆動信号、把持制御信号および搬送制御信号を取出装置１００に送信できる取出装置１００から離れた位置でもよい。
【００４６】
次に、形状検出部１２０２における位置情報生成処理の一例について図１３を参照して説明する。  
図１３は、画像センサにより取得される、２つの箱が積載された積載ボックス２０１の側面の開放側からみた場合の画像データである。座標軸は、図２と同様である。ここでは、積載ボックス２０１の最下面を規準とする。
【００４７】
形状検出部１２０２は、画像データの画像認識処理を行い、３次元位置情報またはＲＧＢ画像情報を抽出して、対象物の形状認識を行う。図１３の例では２つの矩形１３０１および矩形１３０２が認識され、垂直方向（ｙ軸方向）の最大値であり、かつ奥行き方向（ｚ軸方向）の最小値である矩形を対象物として決定する。すなわち、最も手前に積載された箱の上段から順に箱を取り出すこととなり、ここでは、矩形１３０１が対象物として決定される。形状検出部１２０２は、決定された対象物から上部位置１３０３を抽出し、上部位置１３０３の座標および上部位置１３０３までの距離を算出する。さらに、形状検出部１２０２は、決定された対象物から下部位置１３０４を抽出し、下部位置１３０４の座標および下部位置１３０４までの距離を算出する。結果として、形状検出部１２０２は、上部位置１３０３の座標および上部位置１３０３までの距離、下部位置１３０４の座標および下部位置１３０４までの距離に関する情報を位置情報として得る。ここで、上部位置１３０３の座標とは、対象物における垂直方向（ｙ軸方向）の最も高い点の座標（少なくともｙ軸成分）を含む。また、下部位置１３０４の座標とは、対象物における垂直方向（ｙ軸方向）の最も低い点の座標（少なくともｙ軸成分）を含む。対象物が矩形の場合には、矩形１３０１の上辺の座標を上部位置１３０３の座標、下辺の座標を下部位置１３０４の座標としてもよい。
【００４８】
次に、第２の実施形態に係る取出装置１２００の取り出し処理について図１４Ａおよび図１４Ｂのフローチャートを参照して説明する。  
ステップＳ１４０１では、画像センサ１２０１が、積載ボックス内の画像を撮像し、画像データを得る。  
ステップＳ１４０２では、形状検出部１２０２が、画像データの画像認識処理を行い、形状を検出して、対象物を決定する。  
ステップＳ１４０３では、形状検出部１２０２が、形状を認識した対象物について、上部位置および下部位置を算出する。第２の実施形態では、箱を対象物として取り出し処理を行うことを想定しているので、垂直方向の最上かつ奥行き方向の最前に位置する対象物に対して、上部位置および下部位置を算出する。
【００４９】
ステップＳ１４０４では、制御部１２０３が、対象物が中間棚よりも上に位置しているかどうかを判定する。対象物が中間棚よりも上に位置しているかどうかの判定は、例えば、ステップＳ１４０３で算出した上部位置および下部位置が、予め与えられる中間棚の位置よりも高いかどうかにより判定すればよい。また、画像データから中間棚の位置が解析できるのであれば、形状検出部１２０２または制御部１２０３が、画像データに基づいて対象物の位置が中間棚の位置よりも高いかどうかを判定してもよい。対象物の位置が中間棚よりも高ければ、ステップＳ１４１３に進み、対象物の位置が中間棚よりも低ければ、ステップＳ１４０５に進む。
【００５０】
ステップＳ１４０５では、第１の垂直方向移動機構１１１、水平方向移動機構１１２、第１の奥行き方向移動機構１１３および把持部移動機構１１４が、制御部１２０３からの上部位置に移動するための駆動量を示す駆動信号に応じて、把持部１１５を対象物の上部位置に移動させる。  
ステップＳ１４０６では、第２の垂直方向移動機構１１６および第２の奥行き方向移動機構１１７が、制御部１２０３からの下部位置に移動するための駆動量を示す駆動信号に応じて、搬送部１１８を対象物の下部位置に移動させる。  
ステップＳ１４０７では、把持部１１５が、制御部１２０３からの吸引開始を示す把持制御信号に応じて、対象物を把持する。
【００５１】
ステップＳ１４０８では、水平方向移動機構１１２、第１の奥行き方向移動機構１１３、把持部移動機構１１４、把持部１１５および搬送部１１８が、制御部１２０３からの駆動信号、把持制御信号および搬送制御信号に応じて、それぞれ協働して対象物を搬送部１１８の規定位置まで移動させて搬送部１１８に積載する。  
ステップＳ１４０９では、把持部１１５が、対象物が搬送部１１８の規定位置に積載されたのち、制御部１２０３からの吸引停止を示す把持制御信号に応じて、把持を解放する。  
ステップＳ１４１０では、第１の垂直方向移動機構１１１が、制御部１２０３からの駆動信号に応じて、第１の垂直方向移動機構が対象物の移動経路の障害とならないように、退避する。
【００５２】
ステップＳ１４１１では、第２の垂直方向移動機構１１６および第２の奥行き方向移動機構１１７が、制御部１２０３からの駆動信号に応じて、対象物を作業台に搬送可能な位置に、搬送部１１８を移動させる。  
ステップＳ１４１２では、搬送部１１８が、制御部１２０３からの搬送制御信号に応じて、対象物を作業台に搬送する。ここでは、ローラを回転してベルトコンベアを回転させることにより、安定した状態を維持しつつ作業台に搬送できる。
【００５３】
ステップＳ１４１３では、第１の奥行き方向移動機構１１３が、制御部１２０３からの駆動信号に応じて、退避する。  
ステップＳ１４１４では、第２の奥行き方向移動機構１１７が、制御部１２０３からの駆動信号に応じて、退避する。  
ステップＳ１４１５では、第１の垂直方向移動機構１１１が、制御部１２０３からの駆動信号に応じて、ベースの最上位置に移動する。
【００５４】
ステップＳ１４１６では、第２の垂直方向移動機構１１６が、制御部１２０３からの駆動信号に応じて、搬送部１１８を中間棚にある対象物の下部位置、または中間棚に対象物が１つだけであれば中間棚の縁の位置に移動させる。
【００５５】
ステップＳ１４１７では、第１の垂直方向移動機構１１１、水平方向移動機構１１２、第１の奥行き方向移動機構１１３および把持部移動機構１１４が、制御部１２０３からの上部位置に移動するための駆動量を示す駆動信号に応じて、把持部１１５を対象物の上部位置に移動させる。
【００５６】
ステップＳ１４１８では、把持部１１５が、制御部１２０３からの吸引開始を示す把持制御信号に応じて、対象物を把持する。
【００５７】
ステップＳ１４１９では、水平方向移動機構１１２、第１の奥行き方向移動機構１１３、把持部移動機構１１４、把持部１１５および搬送部１１８が、制御部１２０３からの駆動信号、把持制御信号および搬送制御信号に応じて、それぞれ協働して対象物を搬送部１１８の規定位置まで移動させて搬送部１１８に積載する。  
ステップＳ１４２０では、把持部１１５が、対象物が搬送部１１８の規定位置に積載されたのち、制御部１２０３からの吸引停止を示す把持制御信号に応じて、把持を解放する。  
ステップＳ１４２１では、第２の垂直方向移動機構１１６および第２の奥行き方向移動機構１１７が、制御部１２０３からの駆動信号に応じて、対象物を作業台に搬送可能な位置に、搬送部１１８を移動させる。  
ステップＳ１４２２では、搬送部１１８が、制御部１２０３からの搬送制御信号に応じて、対象物を作業台に搬送する。以上で取出装置１２００の取り出し処理を終了する。
【００５８】
本実施形態における取り出し処理において、積載ボックスが空となれば、対象物が積載される次の積載ボックスに入れ替えて、同様に取り出し処理を行えばよい。積載ボックスを入れ替える場合は、手動でもよいし、空となった積載ボックスを押し出し、次の積載ボックスをベースに内包するように制御してもよい。例えば、画像センサを用いない場合は、所定回数取り出し処理を終えたら積載ボックスが空であるとして、ボックス駆動部（図示せず）が積載ボックスを押し出して、新たな積載ボックスを内包すればよい。また、画像センサを用いる場合は、制御部が画像データから対象物が存在するかどうかを判定し、画像データに対象物が存在しないと判定すれば、ボックス駆動部が積載ボックスを押し出し、新たな積載ボックスを内包すればよい。
【００５９】
以上に示した第２の実施形態によれば、画像センサを用いて画像データから対象物を検出することで、予め定められた対象物および配置に限らず、どのように配置および積載された対象物に対しても取り出し処理を行うことができ、より汎用性を高めることができる。
【００６０】
なお、上述の実施形態では、ベースが垂直方向（ｙ軸方向）に直立し、第１の垂直方向移動機構１１１および第２の垂直方向移動機構１１６が垂直方向に移動することを想定するが、ベースの形状によっては、ベースが鉛直方向に直立した状態から傾いている場合もある。このような場合は、ベースの傾きに沿って第１の垂直方向移動機構１１１（第１移動機構）および第２の垂直方向移動機構１１６（第３移動機構）が上下方向（第１方向ともいう）に移動すればよい。この際、左右方向移動機構１１２および第１の奥行き方向移動機構１１３（第２移動機構）が、第１方向と交差するｘｚ平面（第１水平面）上で移動可能であればよい。また、第３移動機構に接続される第２の奥行き方向移動機構１１７（第４移動機構）が、第１水平面と対向するｘｚ平面（第２水平面）上で移動可能であればよい。なお、第１水平面と第２水平面とは、厳密に平行に対向した平面でなくともよく、垂直方向または第１方向に対しての移動も許容するような範囲であってもよい。  
さらに、上述した実施形態では、各移動機構が移動することにより、把持部１１５および搬送部１１８が移動することを想定しているが、把持部１１５および搬送部１１８だけで移動可能であってもよい。例えば、ベースに接続され、第１移動機構および第２移動機構と同じ可動域で伸縮可能かつ３軸方向に移動自在なアームの先端に取り付けられた把持部１１５と、ベースに接続され、第３移動機構および第４移動機構と同じ可動域の搬送部１１８とを含む取出装置であってもよい。これによって、同様に安定した搬送を実現しつつ装置を小型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、変更を行なうことができる。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。
【００６２】
以下に、本願原出願の特許査定時の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[１]
第１方向に移動可能な第１移動機構と、
前記第１移動機構に接続され、前記第１方向と交差する第１水平面上で移動可能な第２移動機構と、
前記第２移動機構に接続され、対象物を把持可能な把持部と、
前記第１移動機構、前記第２移動機構および前記把持部よりも下方に位置し、前記第１方向に移動可能な第３移動機構と、
前記第３移動機構に接続され、前記第１水平面と対向する第２水平面上で移動可能な第４移動機構と、
前記第４移動機構に接続され、前記把持部により把持された前記対象物を積載し搬送可能な搬送部と、を具備する取出装置。
[２]
前記対象物の画像データを撮像する画像センサと、
前記画像データから前記対象物の上部位置および該対象物の下部位置を検出する検出部と、
前記把持部が前記上部位置に向かう方向に前記第１移動機構および前記第２移動機構を駆動させ、前記搬送部が前記下部位置に向かう方向に前記第３移動機構および前記第４移動機構を駆動させる制御部と、をさらに具備する[１]に記載の取出装置。
[３]
前記画像センサは、前記対象物までの距離に関する情報を含む位置情報を取得し、
前記制御部は、前記位置情報に基づいて、前記第２移動機構から前記上部位置までの第１距離および前記第４移動機構から前記下部位置までの第２距離を算出し、該第１距離に応じて前記第１移動機構および前記第２移動機構を駆動させ、該第２距離に応じて前記第３移動機構および前記第４移動機構を駆動させる[２]に記載の取出装置。
[４]
前記第１移動機構、前記第２移動機構および前記把持部は、前記搬送部が前記対象物を搬送する際に衝突しないように移動する[１]から[３]のいずれか１項に記載の取出装置。
[５]
前記第３移動機構および前記第４移動機構は、前記対象物が積載される台に中間棚が存在しかつ該中間棚から該対象物を取り出す場合、前記搬送部の一端が前記対象物の前記下部位置に位置するように、または、該搬送部の一端が該中間棚の該搬送部側の下端に位置するように移動する[２]に記載の取出装置。
[６]
ベースと、
前記ベース内に位置し、第１方向、前記第１方向と交差する第２方向にそれぞれ移動可能であり、対象物を把持する把持部と、
前記把持部よりも下方に位置し、前記第１方向および前記第２方向にそれぞれ移動可能であり、前記対象物を搬送する搬送部と、を具備する取出装置。
[７]
第１方向に移動可能な第１移動機構と、
前記第１移動機構に接続され、前記第１方向と交差する第１水平面上で移動可能な第２移動機構と、
前記第２移動機構に接続され、対象物を把持可能な把持部と、
前記把持部よりも下方に位置し、前記第１方向に移動可能な第３移動機構と、
前記第３移動機構に設けられ、前記対象物を積載し搬送可能な搬送部と、を具備する取出装置。
[８]
取り出し対象となる対象物の画像データを取得し、
前記画像データから前記対象物の形状を検出し、該対象物の上部位置および該対象物の下部位置を検出し、
取り出し対象となる対象物を把持する把持部を前記上部位置に向かって駆動させ、
前記対象物を積載し搬送する搬送部を前記下部位置に向かって駆動させ、
前記把持部が前記対象物の前記上部位置を把持し、
前記把持部および前記搬送部が協働して前記対象物を前記搬送部に積載し、
前記搬送部が前記対象物を搬送する際に前記把持部が該対象物に衝突しないように、前記把持部を移動させ、
前記搬送部が前記対象物の搬送先である作業台に近接して、前記対象物を該作業台に搬送する取出方法。
【符号の説明】
【００６３】
１００，１２００…取出装置、１０１…第１垂直部材、１０２…第２垂直部材、１０３…第３垂直部材、１０４…第４垂直部材、１０５…第５垂直部材、１０６…第６垂直部材、１０７…垂直部材、１０７…第１水平部材、１０８…第２水平部材、１０９…第３水平部材、１１０…第４水平部材、１１１…第１の垂直方向移動機構、１１２…水平方向移動機構、１１３…第１の奥行き方向移動機構、１１４…把持部移動機構、１１５…把持部、１１６…第２の垂直方向移動機構、１１７…第２の奥行き方向移動機構、１１８…搬送部、２０１…積載ボックス、２０２，２０３，８０２…対象物、２０５…作業台、８０１…中間棚、１２０１…画像センサ、１２０２…形状検出部、１２０３…制御部、１３０１，１３０２…矩形、１３０３…上部位置、１３０４…下部位置。
【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】
2018108896.tif 000012
【図１１】
2018108896.tif 000013
【図１２】
2018108896.tif 000014
【図１３】
2018108896.tif 000015
【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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