(57)【要約】【課題】  本発明が解決しようとする課題は、狭い空間に載置された物品をピッキング可能な保持機構、移載装置、ピッキング装置、ハンドリングロボットシステムを提供することである。【解決手段】  実施形態の保持機構は、基部と、前記基部の一端に接続された第１駆動部と、前記第１駆動部に接続され、前記第１駆動部の駆動により回転可能な方向変更部と、前記方向変更部に一端が接続された伸縮可能な伸縮部と、前記伸縮部の他端に接続された保持部と、前記基部と並び第１方向に駆動可能な第２駆動部と、前記保持部と前記第２駆動部に繋がり、前記第２駆動部の駆動により前記第１方向に移動可能なチューブと、を備える。【選択図】図２
2018176297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、
前記基部の一端に接続された第１駆動部と、
前記第１駆動部に接続され、前記第１駆動部の駆動により回転可能な方向変更部と、
前記方向変更部に一端が接続された伸縮可能な伸縮部と、
前記伸縮部の他端に接続された保持部と、
前記基部と並び第１方向に駆動可能な第２駆動部と、
前記保持部と前記第２駆動部に繋がり、前記第２駆動部の駆動により前記第１方向に移動可能なチューブと、
を備える保持機構。
【請求項２】
前記チューブは、前記方向変更部の回転に応じて屈曲可能である請求項１に記載の保持機構。
【請求項３】
前記方向変更部は、前記第１駆動部の駆動に応じて前記チューブを所定の方向へ屈曲させるローラを有する請求項１に記載の保持機構。
【請求項４】
前記保持部は、前記チューブの移動に応じて移動し、
前記伸縮部は、前記保持部の移動に応じて伸縮する請求項１又は２に記載の保持機構。
【請求項５】
前記伸縮部は、前記第１方向に伸縮可能であり、
前記方向変更部が回転した際に前記伸縮部は、前記第１方向と交差する第２方向に伸縮可能である請求項１に記載の保持機構。
【請求項６】
前記伸縮部は、板体を前記チューブの通る軸周りに巻回して形成された巻回体を有する請求項１に記載の保持機構。
【請求項７】
前記巻回体のうち巻き始め部が前記保持部と接続され、巻き終わり部が前記方向変更部と接続される請求項６に記載の保持機構。
【請求項８】
前記伸縮部は、複数の直動ガイドを有する請求項１に記載の保持機構。
【請求項９】
前記保持部は、吸着パッドを有する請求項１に記載の保持機構。
【請求項１０】
前記チューブと繋がり前記保持部内の空気を減圧する減圧装置を更に備える請求項１に記載の保持機構。
【請求項１１】
物品の位置を認識する認識部を更に備える請求項１に記載の保持機構。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の保持機構と、
前記保持機構を移動するマニピュレータと、
を備える移載装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の移載機構と、
物品を認識する認識部と、
を備えるピッキング装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の移載機構と、
前記移載装置が保持する物品を認識する認識装置と、
前記認識装置の認識結果に基づいて前記移載装置の駆動を制御する制御装置と、
を備えるハンドリングロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、保持機構、移載装置、ピッキング装置、及びハンドリングロボットシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、物流業界では、通信販売の拡大による物品（荷物、ワークなどとも称される）の取扱量が増加傾向にある。一方、国内においては、少子高齢化を背景とした労働力不足が懸念されており、物流センター等の省人化及び自動化ニーズが急速に高まっている。最新の物流センターでは、自動保管、入出庫、搬送及び仕分け等にマテリアルハンドリング装置が活用されている。マテリアルハンドリング装置の保持機構は、多関節マニピュレータの先端部に配置され、真空ポンプに繋がれた吸着パッド等で物品を吸着して保持する機構が採用される場合が多い。棚等から物品をピッキングする作業は、多種多様な物品を高速に保持搬送する必要があるため、吸着パッドによる吸着が物品を保持するのに適しているからである。
【０００３】
しかし、保持機構が棚の横方向から物品にアクセスして保持しなければならない場合、保持対象物品が他の物品の裏側に位置していることがある。この場合、まず他の物品を保持して位置を変更してから保持対象物品を保持する必要があり、ピッキングの作業タクトが増大する。また、棚が小さく、他の物品の位置を変更するような場所が無い場合は、保持対象物品のみをピッキングすることが困難になる。そのため、依然として人手に頼った作業が多い。棚等の狭い空間に載置された物品を効率良くピッキング可能な保持機構の開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１６８６４６号公報
【特許文献２】特許第５３１７３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、狭い空間に載置された物品をピッキング可能な保持機構、移載装置、ピッキング装置、及びハンドリングロボットシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の保持機構は、基部と、前記基部の一端に接続された第１駆動部と、前記第１駆動部に接続され、前記第１駆動部の駆動により回転可能な方向変更部と、前記方向変更部に一端が接続された伸縮可能な伸縮部と、前記伸縮部の他端に接続された保持部と、前記基部と並び第１方向に駆動可能な第２駆動部と、前記保持部と前記第２駆動部に繋がり、前記第２駆動部の駆動により前記第１方向に移動可能なチューブと、を備える。
【０００７】
また、実施形態にかかる移載装置は、上記保持機構と、前記保持機構を移動するマニピュレータと、を備える。
【０００８】
また、実施形態にかかるピッキング装置は、上記移載装置と、物品を認識する認識部と、を備える。
【０００９】
また、実施形態にかかるハンドリングロボットシステムは、上記移載装置と、前記移載装置が保持する物品を認識する認識装置と、前記認識装置の認識結果に基づいて前記移載装置の駆動を制御する制御装置と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態にかかる保持機構を用いたハンドリングロボットシステムの一例を示す概略図である。
【図２】第１の実施形態にかかる保持機構の一例を示す斜視図である。
【図３】保持部が−Ｚ方向を向くように方向変更部を回転した場合の保持機構の一例を示す斜視図である。
【図４】制御装置の構成と各種センサ及び移載装置との関係を示すブロック図である。
【図５】ハンドリングロボットシステムの動作の一例を示すフロー図である。
【図６】棚内部に載置された物品を保持する保持手順の一例を示す概略図である。
【図７】第１の実施形態にかかるハンドリングロボットシステムの物品の移載処理の一例を示すフロー図である。
【図８】図７のステップ７０１の処理の一例を示すフロー図である。
【図９】図７のステップ７０２の処理の一例を示すフロー図である。
【図１０】図７のステップ７０３の処理の一例を示すフロー図である。
【図１１】第２の実施形態にかかる保持機構の一例を示す図である。
【図１２】第３の実施形態にかかる保持機構の一例を示す概略図である。
【図１３】第４の実施形態にかかる保持機構の一例を示す図である。
【図１４】第５の実施形態にかかる保持機構の一例を示す図である。
【図１５】第６の実施形態にかかる保持機構の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して実施形態にかかる保持機構及びハンドリングロボットシステムについて説明する。同じ符号が付されているものは同様のものを示す。なお、図面は模式的又は概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係や部分間の大きさの比係数などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比係数が異なって表される場合もある。
【００１２】
（第１の実施形態）
第１の実施形態について図１を参照して説明する。図１は、第１の実施形態にかかる保持機構１を用いたハンドリングロボットシステムの一例を示す概略図である。
【００１３】
図１に示すように、ハンドリングロボットシステム１００は、移載装置１１０と、制御装置１２０と、認識装置１３０と、搬送装置１４０と、を備える。
【００１４】
ハンドリングロボットシステム１００は、載置領域１５０に載置された複数の物品Ｇを認識装置１３０及び後述する保持機構１の認識部により認識する。そして、その認識結果を用いて制御装置１２０は、移載装置１１０を駆動することにより物品Ｇを保持し、物品Ｇを搬送装置１４０に移載する。また、搬送装置１４０上に位置する物品Ｇを移載装置１１０により保持し、載置領域１５０に物品Ｇを載置する。物品Ｇとは、段ボール箱等に入れられた製品、パッケージされた製品、製品そのものを含む。
【００１５】
まず、移載装置１１０について説明する。
図１に示すように移載装置１１０は、マニピュレータ１１１と、マニピュレータ１１１を固定する基台部１１２と、マニピュレータ１１１の先端に配置され物品Ｇを保持する保持機構１と、を備える。
【００１６】
マニピュレータ１１１は、少なくとも２つのリンクと、リンクの端部をそれぞれ繋ぐ複数の関節部と、を備える。関節部は、例えば、モータ、エンコーダ及び減速機等で構成される。マニピュレータ１１１は、モータの駆動により各リンクをそれぞれ回転又は直動可能である。これにより、先端に配置された保持機構１を移動する。関節部は、１軸方向の回転に限定されず多軸方向の回転を含む。マニピュレータ１１１は、いわゆる垂直多関節型のロボットである。また、マニピュレータ１１１は、３軸（ＸＹＺ軸）方向の直動機構とリンクを回転させる回転軸と関節部を組合せた構成でも良い。
【００１７】
基台部１１２は、マニピュレータ１１１の端部を固定する。基台部１１２は、床面や地面に設置される。基台部１１２は、例えば移動可能な台車等であり、移載装置１１０が床面上を移動可能であっても良い。
【００１８】
保持機構１は、物品Ｇを保持可能な保持部を有する。保持部は、伸縮可能な伸縮部に設置され、伸縮部が伸縮することにより物品Ｇの方向に移動可能である。物品Ｇの位置に応じて伸縮部を伸縮し、保持部を物品Ｇの位置まで移動させて物品Ｇを保持する。
【００１９】
次に、図２及び３を参照して本実施形態にかかる保持機構１の構成について詳しく説明する。
【００２０】
図２は、本実施形態にかかる保持機構１の一例を示す斜視図である。図２（ａ）は、保持機構１が縮小した状態を示す。図２（ｂ）は、保持機構１が伸長した状態を示す。
【００２１】
保持機構１が「縮小した状態」とは、伸縮部が縮小している状態を示す。この時、保持部６は、方向変更部４から最も近い距離に位置する。また、保持機構１が「伸長した状態」とは、伸縮部が伸長している状態を示す。この時、保持部６は、方向変更部４から遠い距離に位置する。保持機構１が縮小した状態を初期状態と称することがある。
【００２２】
ここで、説明の便宜上、＋Ｘ方向、−Ｘ方向、＋Ｙ方向、−Ｙ方向、＋Ｚ方向、及び−Ｚ方向について定義する。＋Ｘ方向、−Ｘ方向、＋Ｙ方向、及び−Ｙ方向は、例えば、略水平面に沿う方向である。−Ｘ方向は、＋Ｘ方向の反対方向である。実施形態において、＋Ｘ方向、−Ｘ方向は「第２駆動部（直動駆動部）が駆動する方向」である。＋Ｙ方向は、＋Ｘ方向と交差する方向（例えば略直交する方向）である。−Ｙ方向は＋Ｙ方向の反対方向である。＋Ｚ方向は、＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向と交差する方向（例えば略直交する方向）であり、例えば略鉛直上向き方向である。−Ｚ方向は＋Ｚ方向の反対方向であり、例えば略鉛直下向き方向である。
【００２３】
図２に示すように保持機構１は、基部２と、第１駆動部３と、方向変更部４と、伸縮部５と、保持部６と、第２駆動部７と、チューブ８と、認識部９と、を備える。
【００２４】
基部２は、第１駆動部３と第２駆動部７を設置する箇所であり、Ｘ軸方向（第１方向とも称する）に沿って配置される。基部２は、細い金属製の板で形成される。基部２は、保持機構１の他の構成を支持するため、剛性の高い部材であることが好ましい。基部２の基端は、マニピュレータ１１１の先端に接続される。
【００２５】
方向変更部４は、基部２の先端に位置する。方向変更部４は、回転軸Ａ１を中心に回動可能である。また、第１駆動部３は、基部２の先端に設置される。方向変更部４は、第１駆動部３に接続され、第１駆動部３の駆動により回転軸Ａ１周りに回動する。第１駆動部３は、直動機構であり、例えば横送りボールネジとステッピングモータを有し、ステッピングモータにより駆動する。第１駆動部３は、方向変更部４を回動する駆動力が得られるものであれば何でも良い。例えば、空圧駆動モータや空圧シリンダ等でも良く、また減速機構を組み合わせた構成でも良い。第１駆動部３は、回転軸Ａ２及びＡ３を更に有し、それぞれの回転軸周りに回動可能である。回転軸Ａ１〜Ａ３は、Ｙ軸方向に略平行な方向である。第１駆動部３の直動方向の駆動力は、回転軸Ａ２を介して方向変更部４に伝わる。回転軸Ａ２は、第１駆動部３の直動方向の駆動力を回転軸Ａ１周りの方向変更部４の回転駆動力に変換する。第１駆動部３は、方向変更部４の回転に応じて回転軸Ａ３周りに回動する。具体的に述べると、回転軸Ａ１からＡ３までの距離と、回転軸Ａ１からＡ２までの距離は、一定である。対して、回転軸Ａ２からＡ３までの距離は、第１駆動部３の直動方向の駆動により可変である。方向変更部４の回転角度は、回転軸Ａ１とＡ２を結ぶ線分と、回転軸Ａ１とＡ３を結ぶ線分とのなす角に基づいて決定される。回転軸Ａ１周りに回転角度を計測するセンサ等を設けても良い。
【００２６】
第１駆動部３は、直動機構であることを説明したが、回転軸Ａ１と同軸上に配置されたモータ（図示しない）と、減速機（図示しない）と、エンコーダ（図示しない）と、を備え、回転軸Ａ１周りに回転可能な機構であっても良い。エンコーダは、モータの回転角（モータの回転変位量）、回転数、モータの速度、モータの負荷等を計測する。エンコーダは、モータの駆動状態を計測するために配置される。モータの駆動状態が判ればエンコーダに限定されず、例えば、変位センサ、超音波センサ、可変抵抗、静電容量センサ、パルスコーダ、ファイバセンサ、レーザ変位センサ等を用いても良い。また、距離に応じた電圧又は電流を出力する他のセンサが用いられても良い。これらのセンサにより計測された情報は、制御装置１２０に送信される。減速機は、モータの回転速度を減速し、方向変更部４の回転速度を定める。減速比は、モータの回転数等により適宜調整される。回転速度をモータ側で調整する場合、減速機は、必須の構成ではない。
【００２７】
方向変更部４は、伸縮部５を取付ける取付け部４０と、チューブ８の屈曲方向を変更する回転ローラ４１と、を備える。図２（ａ）（ｂ）に示すように、第１駆動部３が回転していない初期位置で取付け部４０は、伸縮部５が＋Ｘ方向を向くように設けられている。回転ローラ４１は、回転軸を有し、回転軸を中心に回転可能である。回転軸は、回転軸Ａ１と略平行である。回転ローラ４１は、１つに限定されず複数であっても良い。例えば、回転ローラ４１が２つである場合は、２つの回転ローラでチューブ８を挟持して方向変更部４の回転方向にチューブ８を屈曲しても良い。方向変更部４は、Ｘ方向からチューブ８が挿入されるため、取付け部４０にはチューブ８が通り抜ける空間が設けられている。
【００２８】
伸縮部５は、金属製の薄い板体を所定の軸周りに巻回した、いわゆるペーパーローリング状の形状である（巻回体とも称される）。所定の軸とは、方向変更部４をチューブ８が通り抜ける方向と略平行である。板体は、軸の近くから巻き始めて軸に略垂直な方向に巻回されて巻き終わる。巻回数が増えるほど、巻回半径は徐々に増大していく。巻回体のうち、巻き始めの箇所を巻き始め部と称され、巻き終わり箇所を巻き終わり部と称される。巻回体は、ペーパーローリング状であるため、通常時は、縮小した状態となる。巻回体が伸長した状態では、伸長方向と逆方向に弾性力が生じる。つまり、巻回体が縮小した状態となるように弾性力が生じる。後述するが、巻回体が伸長した状態を保つために、伸縮部に弾性力と釣り合う力が加えられる。図２に示すように方向変更部４が回転していない時、巻回体は、Ｘ方向に伸縮可能である。方向変更部４が第１駆動部３により回転される場合、巻回体の伸縮方向は、方向変更部４の回転角度に応じて変化する。巻回体は、方向変更部４の取付け部４０に接続される。詳しく述べると、巻回体の巻き終わり部は、取付け部４０に接続される。また、巻き始め部は、保持部６と接続される。図２に示すように巻回体は、伸長した状態で巻回された板体が螺旋状にずれた状態となる。つまり、巻回体は、伸長した状態で保持部６が接続された先端に向かうにつれて細径となる。伸縮部５は、上記巻回体の形状に限定されない。例えば、多段リニアガイド構造や多段筒構造や蛇腹構造などで構成されても良い。また巻回体の配置を逆にしても良く、巻回体の巻き始め部を取付け部４０に接続し、巻き終わり部を保持部に接続しても良い。
【００２９】
保持部６は、接続部６０と、吸着パッド６１と、を備える。保持部６は、物品Ｇを保持する箇所である。保持部６は、例えばチューブ８を介して真空ポンプに繋がり、真空ポンプにより吸着パッド６１と物品Ｇの間を減圧することにより物品Ｇを保持する。接続部６０に吸着パッド６１が設置されている。接続部６０は、伸縮部５の巻き始め部と接続される。また、接続部６０には、チューブ８が接続される。保持部６は、伸縮部５の伸長により物品Ｇに接近及び接触可能である。吸着パッド６１は、１つであることに限定されず１つ以上であっても良い。保持する物品Ｇのサイズや形態によって適宜変更できる。また、保持部６が物品Ｇの保持に成功したか否かの判定は、例えばチューブ８を介して接続されている圧力センサあるいは流量センサの計測値に基づいて行っても良いし、画像データ等から計測される吸着パッド６１の変形量に基づいて行っても良い。画像データに基づいて行う場合は、後述する認識部９の認識結果を用いても良い。また、吸着パッド６１に接触センサや近接センサを設置して、センサ出力の変化により判定しても良い。これらのセンサにより計測された情報は、後述する制御装置１２０に送信される。
【００３０】
第２駆動部７は、基部２と並べて配置され、一部を基部２に接続される。つまり、第２駆動部７は、Ｘ方向に沿って配置され、Ｘ方向に駆動可能である。第２駆動部７は、直動機構であり、例えば横送りボールネジとステッピングモータを有し、ステッピングモータの駆動によりＸ方向に動作しても良い。また、リニアアクチュエータや空圧シリンダで駆動しても良い。第２駆動部７には、駆動量を計測可能は変位センサを有しても良い。変位センサは、例えば、エンコーダ、超音符センサ、可変抵抗、静電容量センサ、パルスコーダ―、ファイバセンサ、レーザ変位センサ等が用いられる。また、距離に応じた電圧又は電流を出力する他のセンサが用いられても良い。また、第２駆動部７の可動部が両端部のいずれかに到達したことを検知するセンサ、例えばスイッチ式センサやオートスイッチ（シリンダの位置を検出するセンサである）でも良い。これらのセンサにより計測された情報は、後述する制御装置１２０に送信される。
【００３１】
チューブ８は、図２に示すように保持部６と第２駆動部７を繋ぐ。チューブ８は、中空の弾性体で形成され、内部に空気などの流体を流通可能である。チューブ８は、Ｘ方向と略平行に配置され、第２駆動部７の駆動によりＸ方向に移動可能である。チューブ８の移動に応じて保持部６が移動し、伸縮部５が伸縮動作する。つまり、チューブ８を移動する駆動力が伸縮部６の弾性力より大きいと、伸縮部６は伸長する。また、方向変更部４の回転によりチューブ８は、回転ローラ４１に沿って屈曲する。チューブ８は、保持部６及び伸縮部５をＸ方向に押し出すため、軸方向に固く、屈曲方向に柔軟性を有する材質であることが好ましい。また、伸縮部５は、金属製の板体で構成され外殻は高剛性であるため、伸長した状態でチューブ８が座屈するのを防止する。
【００３２】
上述したように、チューブ８は、真空ポンプ（図示しない）と繋がり、吸着パッド６１と物品Ｇの間を減圧する。例えば、チューブ８あるいは第２駆動部７の一部にノズルを設けて、ノズルを介して真空ポンプと接続しても良い。なお、真空ポンプ以外に、負圧発生装置として加圧部と真空発生器を組み合わせて負圧を生成する構成としても良い。また、吸着パッド６１と真空ポンプとの配管途中に切替えバルブを設置して、吸引開始および停止を任意に制御しても良い。切り換えバルブは、電磁弁や電動モータで駆動するタイプのバルブでも良く、空気圧により駆動するタイプのバルブであっても良い。さらに切り換えバルブには、コンプレッサーなどの加圧発生装置を配管しても良い。吸着パッド６１と切り換えバルブを配管し、切り換えバルブに負圧発生装置及び加圧発生装置を配管した構成では、切り換えバルブを制御することで任意のタイミングで吸着パッドの負圧状態と正圧状態を切り換えることができる。これにより、吸着パッドの吸着と解放をスムーズに行うことができる。吸着パッドを複数有する場合は、吸着パッドそれぞれにＯｎ、Ｏｆｆを切替える制御弁が設置されても良い。
【００３３】
認識部９は、保持部６の接続部６０に設置され、例えば棚内の物品Ｇの配置等を認識する。認識部９は、距離画像センサ又は赤外線ドットパターン投影方式カメラなどの三次元位置計測可能なカメラを利用することができる。赤外線ドットパターン投影方式カメラは、赤外線のドットパターンを対象物体に投影し、この状態で対象物体の赤外線画像を撮影する。赤外線画像を解析することで対象物体の３次元情報を得ることが可能である。赤外線ドットパターン投影方式カメラは、カラー画像又はモノクロ画像を撮影することができてもよい。或いは、認識部９は、赤外線ドットパターン投影方式カメラの他に、カラー画像又はモノクロ画像を取得するカメラなどの光学センサをさらに含んでいてもよい。また、認識部９は、複数のカメラを有していても良い。認識部９により認識した認識結果は、制御装置１２０に送信され、制御装置１２０で物品Ｇの形状、距離、物品情報等が導出される。認識結果は、距離情報を含んだ画像データで良い。画像データは、例えば、ｊｐｇ、ｇｉｆ、ｐｎｇやｂｍｐ等の一般的に用いられている画像データで良い。
【００３４】
次に、保持機構１の動作の一例について説明する。ここでは、保持機構１の直下（−Ｚ方向）に保持対象物品Ｇがある場合について説明する。
【００３５】
まず、保持機構１は、物品Ｇの位置する方向に吸着パッド６１が向くように第１駆動部３を駆動して方向変更部４を回転する。方向変更部４の回転に伴いチューブ８は、物品Ｇの位置する方向に屈曲する。
【００３６】
第２駆動部７が駆動してチューブ８を＋Ｘ方向に移動する。この時、チューブ８は、方向変更部４の回転ローラ４１により移動方向を物品Ｇの位置する方向（直下方向）に変更されているため、物品Ｇの位置する方向に移動する。チューブ８の移動に応じて伸縮部５は、伸長し、保持部６の吸着パッド６１が物品Ｇに当接する。
【００３７】
その後、吸着パッド６１は、真空ポンプにより内部が減圧され、物品Ｇに吸着する。保持部６が物品Ｇを保持した状態で第２駆動部７は、チューブ８を−Ｘ方向に移動し、保持機構は縮小した状態となる。
【００３８】
図３は、保持部が−Ｚ方向を向くように方向変更部４を回転した場合の保持機構１の一例を示す斜視図である。図３（ａ）は、伸縮部が縮小した状態を示す斜視図である。図３（ｂ）は、伸縮部が伸長した状態を示す斜視図である。
【００３９】
上述したように、保持機構１の直下に物品Ｇが位置する場合に保持機構１は、図３に示す姿勢で物品Ｇを保持する。吸着保持の場合、基本的に物品Ｇの上面を保持することになるが、物品Ｇの載置状態に応じて方向変更部４の回転角度は適宜変更できる。また、伸縮部５を伸長するタイミングは、方向変更部４を回転した後でなくても良い。伸縮部５を伸長しながら方向変更部４を回転しても良い。
【００４０】
次に、制御装置１２０について説明する。
【００４１】
図４は、制御装置１２０の構成と各種センサ及び移載装置１１０との関係を示すブロック図である。図４の破線部の枠内が制御装置１２０の構成を示す。
【００４２】
制御装置１２０は、入力部１２１と、コマンド生成部１２２と、目標指令値を生成する目標値生成部１２３と、駆動制御部１２４と、ドライバ１２５と、信号処理部１２６と、判定部１２７と、を備える。
【００４３】
入力部１２１は、移載装置１１０の動作指令情報が入力される箇所である。入力部１２１への入力は、例えば、タッチパネルやモニタ等で直接入力しても良いし、無線や有線で離れた場所から入力しても良い。無線で通信する場合は、入力部１２１は通信部として機能する。通信部は、外部コンピュータやサーバからの動作指令情報を受信する。無線通信装置が好ましいが、それ以外にも、通信装置を通信ネットワークとして構成しても良い。通信ネットワークとしては、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。入力部１２１は、動作指令情報をコマンド生成部１２２に送信する。または、入力部１２１にはマイクが設置され、作業者（ユーザ）の音声により動作指令情報を入力することもできる。入力部１２１は、ハンドリングロボットシステムが自動で物品Ｇを認識して駆動する場合は、必ずしも必要な構成では無い。
【００４４】
コマンド生成部１２２は、動作指令情報、保持機構１に設置された認識部９での認識結果、及び後述する認識装置１３０での物品Ｇの認識結果に基づいて各動作プロセスで必要となる動作手順を動作コマンドとして生成する。コマンド生成部１２２は、実行される動作コマンドに応じた各動作モード情報を生成する。動作コマンドは、移載装置１１０の一連の動作に関するコマンドであり、例えばプログラムとしての情報である。動作モード情報は、個別の動作に関する情報である。例えば、保持機構１を「上昇する」や「下降する」といった動作である。コマンド生成部１２２は、動作モード情報等を記憶した記憶部を有する。記憶部には、保持する対象となる物品の形状、重量や柔軟性等の属性データも予め記憶されている。記憶部として、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクや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／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。コマンド生成部１２２は、動作コマンドを目標値生成部１２３へ出力する。また、コマンド生成部１２２は、動作コマンドの各動作モードと記憶部に記憶されている実際の動作情報を紐付けて判定部１２７に出力する。
【００４５】
目標値生成部１２３は、コマンド生成部１２２からマニピュレータ１１１及び保持機構１に対する動作コマンドが入力される。目標値生成部１２３は、マニピュレータ１１１及び保持機構１の目標指令値を生成する。目標指令値は、駆動制御部１２４に出力される。
【００４６】
駆動制御部１２４は、目標値生成部１２３からマニピュレータ１１１及び保持機構１の目標指令値が入力され、目標指令値に応じてマニピュレータ１１１及び保持機構１を駆動するための駆動指令情報を生成する。駆動指令情報は、ドライバ１２５へ出力される。
【００４７】
ドライバ１２５は、駆動制御部１２４からマニピュレータ１１１及び保持機構１の駆動指令情報が入力され、駆動出力を生成する。マニピュレータ１１１及び保持機構１は、ドライバ１２５から駆動出力を受信し、アクチュエータ等を動作させて駆動量を調整する。アクチュエータは、例えば、モータと送りねじを組み合せたものや空圧シリンダなどを用いることができる。
【００４８】
信号処理部１２６は、マニピュレータ１１１及び保持機構１の駆動による各種センサ（第１駆動部３、第２駆動部７、方向変更部４、保持部６に取り付けられたセンサ等）の信号を受信し、そのセンサ信号に対して信号増幅処理やアナログデジタル変換処理等を行う。
【００４９】
判定部１２７は、信号処理部１２６で変換されたセンサ信号が入力される。判定部１２７は、センサ信号に応じて保持機構１の駆動量の調整、載置環境の傾斜の有無、物品の姿勢、物品の保持状態等を判定する。判定部１２７は、コマンド生成部１２２から動作コマンドに対応するマニピュレータ１１１及び保持機構１の動作情報を受信する。判定部１２７は、この動作情報とセンサ信号による情報を比較する。判定部１２７は、この比較結果に基づいてマニピュレータ１１１及び保持機構１の駆動の停止や物品状態に応じたマニピュレータ１１１の姿勢補正等の動作コマンドを生成する。判定部１２７は、コマンド生成部１２２に対して動作コマンドを修正する戻り値コマンドを出力する。戻り値コマンドによりコマンド生成部１２２は、動作コマンドを補正し入力部で入力された動作指令情報に適した処理動作を実行できる。これにより保持機構１の動作の信頼性及び確実性が向上される。
【００５０】
コマンド生成部１２２、目標値生成部１２３、駆動制御部１２４、信号処理部１２６、判定部１２７は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置：Central Processing Unit）やメモリや補助記憶部などを備え、プログラム等を実行する。なお、全て又は一部は、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。
【００５１】
次に、認識装置１３０について説明する。
【００５２】
図１に示すように、認識装置１３０は、載置領域１５０に載置された複数の物品Ｇを認識する。
【００５３】
認識装置１３０は、第１画像センサ１３１〜第３画像センサ１３３と、画像センサそれぞれと繋がる計算機１３４と、を備える。
【００５４】
第１画像センサ１３１〜第３画像センサ１３３は、例えば、載置領域１５０に載置された複数の物品Ｇに対して斜め前方、上方、斜め後方に位置する。第１画像センサ１３１〜第３画像センサ１３３は、移動可能であっても良い。第１画像センサ１３１〜第３画像センサ１３３は、距離画像センサ又は赤外線ドットパターン投影方式カメラなどの三次元位置計測可能なカメラを利用することができる。赤外線ドットパターン投影方式カメラは、赤外線のドットパターンを対象物品に投影し、その状態で載置領域１５０に載置された物品Ｇの赤外線画像を撮影する。赤外線画像を解析することで物品Ｇの３次元情報を得ることが可能である。赤外線ドットパターン投影方式カメラは、カラー画像又はモノクロ画像を撮影することができても良い。また、赤外線ドットパターン投影方式カメラの他に、カラー画像又はモノクロ画像を取得するカメラなどの光学センサを含んでいても良い。画像は、例えば、ｊｐｇ、ｇｉｆ、ｐｎｇやｂｍｐ等の一般的に用いられている画像データでも良い。画像センサは、３つについて説明したが、それに限定されず少なくとも１つ以上であれば良い。また、３つ以上の複数であっても良い。
【００５５】
計算機１３４は、第１画像センサ１３１〜第３画像センサ１３３から出力されるデータに基づいて物品Ｇの位置情報を導出する。物品Ｇの３次元位置情報は、制御装置１２０へ出力される。制御装置１２０は、物品Ｇの位置情報に基づいて移載装置１１０を制御する。計算機１３４は、例えばＣＰＵやメモリや補助記憶部などを備え、プログラム等を実行する。なお、全て又は一部は、ＡＳＩＣやＰＬＤやＦＰＧＡ等のハードウェアを用いて実現されても良い。また、計算機１３４は、制御装置１２０に含まれていても良い。
【００５６】
次に、搬送装置１４０について説明する。
【００５７】
図１に示すように、搬送装置１４０は、移載装置１１０に保持された物品Ｇを載置して搬送する箇所である。
【００５８】
搬送装置１４０は、例えば複数のローラを所定の方向に並べ、ベルトを巻いたベルトコンベア１４１と、搬送制御装置１４２と、を備える。ベルトコンベア１４１は、複数のローラを所定の方向に回転することによりベルトを駆動し、物品Ｇを搬送する。搬送制御装置１４２は、ベルトコンベアの駆動を制御する。例えば、搬送速度や搬送方向を制御する。搬送装置１４０は、制御装置１２０と繋がる。
【００５９】
搬送装置１４０は、ベルトコンベアに限定されず、ローラコンベアやその他のソータ等を含む。搬送制御装置１４２は、例えばＣＰＵやメモリや補助記憶部を備えたコンピュータである。搬送装置１４０の動作は、予め設定されたプログラムにより搬送制御装置１４２が自動で制御するが、作業者が手動で搬送制御装置１４２を操作することにより制御しても良い。搬送制御装置１４２は、制御装置１２０に含まれても良い。
【００６０】
載置領域１５０は、物品Ｇが積載あるいは載置される箇所である。載置領域１５０は、棚、カゴ台車、スチール台車、ボックスパレット、パレット等で良い。載置領域は、移動可能であっても良い。
【００６１】
次に、本実施形態にかかるハンドリングロボットシステムの動作の一例について説明する。
【００６２】
図５は、ハンドリングロボットシステムの動作の一例を示すフロー図である。
【００６３】
まず、搬送装置１４０の搬送制御装置１４２は、ベルトコンベア１４１が物品Ｇの受け入れ準備が整うと物品位置要求信号を認識装置１３０の計算機１３４に送信する（ステップ５０１）。計算機１３４は、搬送制御装置１４２からの物品位置要求信号を受信すると、第１画像センサ１３１〜第３画像センサ１３３を用いて物品Ｇの位置認識を開始する（ステップ５０２）。計算機１３４は、第１画像センサ１３１〜第３画像センサ１３３の認識結果に基づいて物品Ｇの位置情報を計測する（ステップ５０３）。物品Ｇが何も検出されない場合（Ｎｏの場合）、計算機１３４は、エラー信号を搬送制御装置１４２へ送信する（ステップ５０４）。物品Ｇが検出された場合（Ｙｅｓの場合）、計算機１３４は、物品の位置情報を制御装置１２０へ送信する（ステップ５０５）。
【００６４】
制御装置１２０は、計算機１３４から位置情報を受信すると、位置情報に基づいて移載装置１１０で移載可能な物品Ｇの取り出し手順を導出する（ステップ５０６）。制御装置１２０は、移載装置１１０の保持機構１を動作させて、物品Ｇを載置領域１５０からベルトコンベア１４１上に移載する（ステップ５０７）。移載がすべて完了すると、制御装置１２０は、移載完了信号を認識装置１３０へ送信する（ステップ５０８）。認識装置１３０は、載置領域１５０上に物品Ｇが残っているか確認するため、物品Ｇの位置計測を再び行う（ステップ５０９）。物品Ｇが残っている場合は（Ｙｅｓの場合）、計算機１３４は、位置情報を制御装置１２０へ送信し、上記物品Ｇの移載が行われる（ステップ５０５へ戻る）。物品Ｇが残っていない場合（Ｎｏの場合）は、移載完了信号を搬送制御装置１４２へ送信する。搬送制御装置１４２は、移載完了信号を受信すると、ベルトコンベア１４１を停止して処理が完了する（ステップ５１０）。また、搬送制御装置１４２は、移載完了信号を受信すると、作業者に知らせる警報等を発しても良い。警報を聞いた作業者は、物品Ｇが無くなった載置領域（例えば、棚等）を物品Ｇが載置されている載置領域（例えば、棚等）に置き換えても良い。本実施形態のハンドリングロボットシステムでは、棚の載置領域１５０に載置された複数の物品Ｇのうち、保持機構１で保持し易い手前の物品Ｇから順番に移載が行われるのが良い。なお、物品Ｇが無くなった棚等を物品Ｇの載置された別の棚等に置き換える作業は、棚等を搬送する自動コンベア等を用いて自動化しても良い。なお、載置領域１５０が段ボール箱等の場合は、載置された複数の物品Ｇのうち、保持機構１で保持し易い最上段の物品Ｇから順番に移載が行われるのが良い。
【００６５】
次に、ハンドリングロボットシステムが保持機構１で物品を保持する際の保持手順について説明する。
【００６６】
図６は、棚内部に載置された物品を保持する保持手順の一例を示す概略図である。棚内部を横方向から見た断面図である。
【００６７】
図６（ａ）に示すように、大きな物品Ｇ２の奥に物品Ｇ１が置かれている。物品Ｇ１が保持対象物品である場合、制御装置１２０は、認識装置１３０や保持機構１の認識部９を用いて物品Ｇ１、Ｇ２の位置情報を取得して、物品Ｇ１を保持可能か否か判定する。制御装置１２０が物品Ｇ１を保持可能と判定した場合、移載装置１１０を制御して物品Ｇ１を保持する動作に移る。保持対象物品Ｇ１が認識装置１３０から認識できない位置にある場合、制御装置１２０は、事前に物品Ｇ２の上面から保持機構１を棚内部に進入させ、認識部９により棚内部の状態を認識させても良い。
【００６８】
制御装置１２０は、認識部９等の認識結果に基づいてマニピュレータ１１１を駆動することにより保持機構１を物品Ｇ２の上面から棚内部に進入させる。この時、保持機構１は、縮小した状態である。認識部９等の認識結果に基づいて物品Ｇ２の位置及び姿勢情報が正確に導出されている場合、制御装置１２０は、保持機構１が物品Ｇ２の上面に接触する前に進入動作を停止させる。認識結果に基づいて物品Ｇ２の位置情報が正確に導出されていない場合、制御装置１２０は、例えば、保持機構１の基部表面に配置された接触センサが物品Ｇ２の上面に接触することにより接触を検出しても良い。また、認識装置１３０等で保持機構１の基部と物品Ｇ２との接触をモニタリングしても良い。このように、制御装置１２０は、保持機構１が物品Ｇ２と接触するのを回避させながら保持機構１を棚内部に進入させる。
【００６９】
次に、図６（ｂ）に示すように、制御装置１２０は、保持機構１の方向変更部４を回転させ、物品Ｇ１の位置する方向に伸縮部５及び保持部６を向ける。この時、制御装置１２０は、認識部９等による物品Ｇ１の位置及び姿勢情報に基づいて方向変更部４の回転角度を定めても良い。
【００７０】
次に、図６（ｃ）に示すように、伸縮部５を伸長させる。認識結果に基づいて物品Ｇ１の位置及び姿勢情報が正確に導出されている場合、制御装置１２０は、保持部６が物品Ｇ１の保持面に接触すると同時に伸長動作を停止させる。認識結果に基づいて物品Ｇ１の位置及び姿勢情報が正確に導出されていない場合、保持部６が物品Ｇ１に接触して、接触センサ等により接触を検知しても良い。また、吸着パッド６１の圧力センサや流量センサの圧力値等を用いて物品との接触状態のセンシングの代替をしても良い。これにより保持部６が物品Ｇ１に当接したことを検出し、即座に伸縮部６の伸長動作を停止することができる。また、図６（ｂ）及び（ｃ）の動作を繰り返しても良い。この時、保持機構１の伸縮部５を伸長して保持部６を物品Ｇ１に接触させる。保持部６に設けられた接触センサ又は近接センサで接触を検知し、接触センサの出力値を予め定められた閾値と比較する。出力値が閾値以下の場合は、伸縮部５を縮小させ、方向変更部４の角度を変更し再度伸縮部６を伸長して、保持部６を物品Ｇ１と接触させる。接触センサの出力値が閾値以上になるまで一連の動作を繰り返し、物品Ｇ１を保持する最適な位置及び姿勢を探索しても良い。
【００７１】
次に、図６（ｄ）に示すように、制御装置１２０は、保持部６が物品Ｇ１を保持した状態で伸縮部６を縮小させる。この時、制御装置１２０は、物品Ｇ１の位置及び姿勢に基づき伸縮部５の縮小量を決定しても良い。また、伸縮部５の伸縮動作を行う第２駆動部７のアクチュエータが電動である場合は、慣性力で作用する過負荷電流を検出して、縮小動作を停止してもよい。また、認識部９等の認識結果に基づいて伸縮部５の縮小量を定めても良い。
【００７２】
次に、図６（ｅ）に示すように、制御装置１２０は、保持機構１が物品Ｇ１を保持した状態で、物品Ｇ１を棚の外に引き抜くように動作させる。保持機構１の方向変更部４は、進入時の位置（基部に対して水平な方向）まで回転され、物品Ｇ２に物品Ｇ１が接触しないように、姿勢が変更される。この時、事前に認識された物品Ｇ２の位置姿勢情報に基づいて物品Ｇ１が接触しない方向変更部４の角度を定めても良い。
【００７３】
図６（ｆ）に示すように、制御装置１２０は、保持機構１を水平方向に動作させるようにマニピュレータ１１１を駆動し棚内部から物品Ｇ１及び保持機構１を引き抜く。
【００７４】
図６では、物品Ｇ２の上方に物品Ｇ１を引き抜く空間がある場合の動作手順であるが、物品Ｇ２の側面に物品Ｇ１を引き抜く空間がある場合は、側面方向から引き抜いても良い。
【００７５】
図７は、本実施形態にかかるハンドリングロボットシステムの物品の移載処理の一例を示すフロー図である。
【００７６】
まず、制御装置１２０は、認識装置１３０及び認識部９の認識結果に基づいて保持対象物品を選択する（ステップ７０１）。
【００７７】
制御装置１２０は、保持対象物品の形状を導出する（ステップ７０２）。
【００７８】
保持対象物品の形状を導出することができない場合（ステップ７０２、Ｎｏの場合）、他の物品が選択される（ステップ７０１に戻る）。
【００７９】
保持対象物品の形状が導出された場合（ステップ７０２、Ｙｅｓの場合）、制御装置１２０は、保持対象物品の表面から吸着可能な候補面を導出する（ステップ７０３）。
【００８０】
制御装置１２０は、吸着可能な候補面のうち上面が吸着可能であるか否かを判定する（ステップ７０４）。保持対象物品の上面が吸着可能である場合（ステップ７０４、Ｙｅｓの場合）、制御装置１２０は、保持対象物品を保持するために方向変更部４を回転させ、伸縮部５及び保持部６を保持対象物品の上面に向ける。そして、制御装置１２０は、第２駆動部７を駆動して伸縮部６を伸長させる（ステップ７０５）。
【００８１】
保持対象物品の上面が吸着不可能である場合（ステップ７０４、Ｎｏの場合）、制御装置１２０は、方向変更部４及び保持部６の位置姿勢を変更する。例えば、図６（ｂ）に示すように、保持部６等は、保持対象物品の傾斜部を保持できる姿勢に切り替えられる（ステップ７０６）。
【００８２】
制御装置１２０は、第２駆動部７を駆動して伸縮部６を伸長させる（ステップ７０７）。
【００８３】
制御装置１２０は、保持対象物品が認識結果に基づいた形状を有するか否かを判定する（ステップ７０８）。
【００８４】
保持対象物品が想定した形状である場合（ステップ７０８、Ｙｅｓの場合）、制御装置１２０は、保持対象物品を吸着保持することが可能か否かを判定する。この判定は、保持部に設けられた圧力センサ、流量センサ、接触センサ、近接センサ等を利用する（ステップ７０９）。保持対象物品が想定した形状でない場合（ステップ７０８、Ｎｏの場合）、他の保持対象物品を選択する（ステップ７０１に戻る）。
【００８５】
制御装置１２０は、保持対象物品を保持可能であると判定した場合（ステップ７０９、Ｙｅｓの場合）、保持対象物品の移載動作を行う（ステップ７１０）。制御装置１２０は、保持対象物品を保持できないと判定した場合（スッテプ７０９、Ｎｏの場合）、他の保持対象物品を選択する（ステップ７０１に戻る）。
【００８６】
移載動作では、伸縮部５の縮小動作や方向変更部４の回転動作も含む。制御装置１２０は、保持対象物品を移載可能か否か判定する（ステップ７１１）。
【００８７】
制御装置１２０は、保持対象物品を移載不可能であると判定した場合（ステップ７１１、Ｎｏの場合）、他の保持対象物品を選択する（ステップ７０１に戻る）。
【００８８】
制御装置１２０は、保持対象物品を移載可能であると判定した場合（ステップ７１１、Ｙｅｓの場合）、保持対象物品を搬送装置１４０に移載する（ステップ７１２）。
【００８９】
その後、移載処理は終了する。制御装置１２０は、保持対象物品の数だけ上記フローを繰り返しても良い。
【００９０】
図８は、図７のステップ７０１の処理の一例を示すフロー図である。
【００９１】
まず、制御装置１２０は、保持機構１の認識部９が棚内部に載置されている物品の認識結果を取得する（ステップ８０１）。認識部９の認識結果は、例えば画像データである。
【００９２】
次に、制御装置１２０は、物品の画像データをグレースケール画像に変換する（ステップ８０２）。
【００９３】
次に、制御装置１２０は、画像データに対してエッジ検出及び細線化を行う（ステップ８０３）。
【００９４】
次に、制御装置１２０は、画像データに対してハフ変換を行い、画像データから直線をエッジとして検出する（ステップ８０４）。
【００９５】
次に、制御装置１２０は、検出したエッジの三次元座標を導出する（ステップ８０５）。
【００９６】
制御装置１２０は、移載順序に従って、予め移載する対象のエッジ情報と同一のエッジを有する物品を保持対象物品として選択する、あるいは保持機構１が保持可能なエッジを有する物品を保持対象物品として選択する。移載順序は予め作業者が指示しても良い。また、制御装置１２０は、他の物品に接触せずに保持機構１が保持搬送可能と判定した物品から搬送させても良い。
【００９７】
図９は、図７のステップ７０２の処理の一例を示すフロー図である。ここでは、認識部９が異なる位置で物品を認識した少なくとも２つの画像データに基づいて物品の３次元位置が導出される。制御装置１２０は、各画像データに対して図９のステップ９０１からステップ９０８の処理を行う。図９に示すようにステップ９０１からステップ９０４の処理は、図８のステップ８０１からステップ８０４と同様の処理であるため、説明を省略する。
【００９８】
制御装置１２０は、検出されたエッジの交点を導出する（ステップ９０５）。
【００９９】
制御装置１２０は、導出された全交点から実際の物品の頂点に対応する実質的な交点を抽出する（ステップ９０６）。
【０１００】
制御装置１２０は、少なくとも２つの画像データ間で実質交点の対応付けを行う。この時、より精度の高い対応付けを行うために、取得した画像データの色情報を利用して対応付けを行っても良い（ステップ９０７）。
【０１０１】
制御装置１２０は、ステレオ法を用いて物品の頂点の３次元座標を導出する（ステップ９０８）。
【０１０２】
図１０は、図７のステップ７０３の処理の一例を示すフロー図である。制御装置１２０は、上述した頂点の３次元座標に基づいて保持対象物品の面を抽出する。ここで物品は、直方体形状を想定し、物品の測面を面Ｓ１、物品の上面を面Ｓ２、面Ｓ１及び面Ｓ２と辺を共有する側面をＳ３とする。
【０１０３】
制御装置１２０は、例えばテンプレートマッチング画像から対象物品の面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の保持可能性を判定する（ステップ１００１）。
【０１０４】
制御装置１２０は、面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３をランク付けし、吸着面候補を決定する（ステップ１００２）。物品は直方体形状に限定されず、多面体であっても良い。また、吸着面候補の導出にあたり、Ｓ１〜Ｓ３の３つの面以上に基づいて行っても良い。
【０１０５】
本実施形態にかかる保持機構１は、伸縮部５を有することにより、マニピュレータ１１１の駆動範囲外に位置する物品についても伸縮部５を伸長することにより保持が可能である。
【０１０６】
また、保持機構１は、第１駆動部３の駆動により回転する方向変更部４を有することにより、伸縮部５及び保持部６の向きを自由に変更することができる。これにより物品Ｇの位置に応じて伸縮部５の伸長方向を変更することができる。
【０１０７】
また、第２駆動部７とチューブ８を用いることにより、第２駆動部７でチューブ８を移動させて伸縮部５を伸縮させるという簡易な構成で伸縮動作を実現できる。
【０１０８】
また、棚内部に位置する保持対象物品が他の物品の裏側に位置する場合でも、保持機構１が細長形状であり、かつ方向変更部４と伸縮部５により保持部６の位置を自在に変更できるため効率的に物品を保持できる。
【０１０９】
また、保持機構１は、認識部９を有することにより、保持対象物品が他の物品の裏側に位置する場合でも、正確に物品の位置情報を認識できる。
【０１１０】
また、伸縮部５は、ペーパーローリング状であるため、弾性力により容易に縮小した状態とすることができる。また、金属製の薄い板体を所定の軸周りに巻回した形状であるため、伸長した状態でも高い剛性を確保することができる。
【０１１１】
また、本実施形態にかかるハンドリングロボットシステムは、認識装置１３０と保持機構１の認識部９により様々な角度から物品の載置状態を認識することができる。
【０１１２】
本実施形態にかかるハンドリングロボットシステムは、移載装置１１０と、制御装置１２０と、認識装置１３０を有し、物品Ｇが載置された棚等まで自立移動して物品Ｇのピッキングや検品を行うピッキング装置や検品装置を含む。また、本実施形態にかかるハンドリングロボットシステムは、物品Ｇを入れた荷台を備え、荷台から棚等へ物品Ｇを品出しする品出し装置や荷入れ装置を含む。
【０１１３】
（第２の実施形態）
第２の実施形態について図１１を参照して説明する。図１１は、第２の実施形態にかかる保持機構の一例を示す図である。
【０１１４】
図１１に示すように、第２の実施形態にかかる保持機構は、基部２に吸着部２１が設置される。それ以外の構成については、第１の実施形態にかかる保持機構と同様である。
【０１１５】
吸着部２１は、少なくとも１つの吸着パッドを有し、基部２に対して−Ｚ方向に設置される。吸着パッドは、真空ポンプ等に繋がれて物品Ｇとの間を減圧されることにより吸着可能である。伸縮部５が縮小した状態であり、かつ保持部６が−Ｚ方向を向いている際に（方向変更部４が９０°回転した状態）、吸着部２１は、保持部６の吸着パッド６１と同一の高さとなる。
【０１１６】
本実施形態にかかる保持機構１は、吸着部２１を有することにより、複数の吸着パッドで物品Ｇを保持できるため保持の安定性を向上することができる。
【０１１７】
また、伸縮部５を伸長して保持部６で物品Ｇを保持した後、伸縮部５を縮小して物品Ｇを移動する際に、吸着部２１でも物品Ｇを保持可能であるため、移載時の保持の安定性を向上できる。
【０１１８】
（第３の実施形態）
第３の実施形態について図１２を参照して説明する。図１２は、第３の実施形態にかかる保持機構の一例を示す概略図である。図１２（ａ）は、保持機構が縮小した状態である。図１２（ｂ）は、保持機構が伸長した状態である。
【０１１９】
図１２に示すように、第３の実施形態にかかる保持機構は、第２駆動部７に代わり回転駆動部７０を有する。それ以外の構成については、第１の実施形態にかかる保持機構と同様である。
【０１２０】
回転駆動部７０は、軸７１周りにチューブ８を巻回しており、チューブ８の端部は保持部６に繋がれる。回転駆動部７０を駆動することにより、回転駆動部７０から保持部６までのチューブ８の長さは、自由に変更可能である。つまり、回転駆動部７０から保持部６までのチューブ８の長さに応じて伸縮部５が伸縮動作する。回転駆動部７０は、モータ等により回転軸Ａ４周りに回転駆動する。
【０１２１】
本実施形態にかかる保持機構は、第２駆動部７に代わり回転駆動部７０を用いることにより、駆動部及び基部２の機構を小さくすることができる。これにより、保持機構を小型化することができる。
【０１２２】
（第４の実施形態）
第４の実施形態について図１３を参照して説明する。図１３は、第４の実施形態にかかる保持機構の一例を示す図である。
【０１２３】
図１３に示すように、第４の実施形態にかかる保持機構は、２つの保持機構１を有する。それ以外の構成については、第１の実施形態にかかる保持機構と同様である。
【０１２４】
図１３に示すように、２つの保持機構は、保持部の位置がずれるようにＸ方向に並べて配置するのが良い。
【０１２５】
保持機構１を２つ有することにより、物品Ｇを挟持して、保持することができる。保持機構の保持部６に吸着パッドを用いる場合は、空気漏れの多いメッシュ素材や曲率の大きい湾曲部材を有する物品を吸着することが困難であった。本実施形態にかかる保持機構を用いて物品Ｇを挟持することで、様々な形状の物品に対応でき、取扱い物品の種類を増加することができる。
【０１２６】
また、２つの伸縮部５を伸縮動作させることにより、伸縮部の長さを自由に変化できるため挟持の自由度を向上できる。
【０１２７】
（第５実施形態）
第５の実施形態について図１４を参照して説明する。図１４は、第５の実施形態にかかる保持機構の一例を示す図である。
【０１２８】
図１４に示すように、第５の実施形態にかかる保持機構は、基部２に設置された回転駆動部２２と、回転駆動部２２に接続された板体２３と、を備える。それ以外の構成については、第１の実施形態にかかる保持機構と同様である。回転駆動部２２は、回転軸Ａ５周りに回転駆動し、板体を回動させる。板体は、物品Ｇを挟持できる程度の剛性を有した、例えば金属製の板で良い。板体の形状は、保持する物品Ｇの形状により適宜変更可能である。
【０１２９】
本実施形態にかかる保持機構は、保持部６で物品を吸着して保持する以外にも、伸縮部５と板体２３とで物品Ｇを挟持により保持することもできる。
【０１３０】
第５の実施形態にかかる保持機構を用いて物品Ｇを挟持することで、吸着によっては保持できない複雑な形状の物品に対応でき、取扱い物品の種類を増加することができる。
【０１３１】
（第６実施形態）
第６の実施形態について図１５を参照して説明する。図１５は、第６の実施形態にかかる保持機構の一例を示す図である。
【０１３２】
図１５に示すように、第６の実施形態にかかる保持機構は、２つの保持機構１と、２つの保持機構１をそれぞれＹ方向に直動可能な基台２４と、を有する。それ以外の構成については、第１の実施形態にかかる保持機構と同様である。
【０１３３】
基台２４は、２つの保持機構１を移動することにより、それぞれの伸縮部５で物品Ｇを挟持可能である。また、基台２４は、保持機構１で物品Ｇを吸着保持する際も、保持機構１を移動することにより保持位置を調整可能である。
【０１３４】
本実施形態にかかる保持機構は、平行開閉型の挟持機構であるため、より安定して物品Ｇを保持することができる。
【０１３５】
また、保持機構１のそれぞれの伸縮部を伸縮させることにより、物品の載置環境に応じた保持をすることができる。
【０１３６】
また、吸着により保持する場合であっても、２つの保持機構を用いることができるため保持の安定性を向上することができる。
【０１３７】
また、上述した実施形態にかかる保持部は、吸着パッドに関わらず、例えば空圧駆動のグリッパ式の保持部でも良いし、ジャミング式保持部でも良い。ジャミング式保持部とは、袋状の内部に粒子などの内容物を充填させ真空引きすることで内容物流動性を制限し物品形状に倣って固化させる保持装置の総称である。その他、電動駆動機構の保持部でも良いし、粘着剤等を塗布して物品を粘着保持する構成の保持部でも良い。物品を保持できる構成であれば、吸着パッドに限定されない。
【０１３８】
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。
【符号の説明】
【０１３９】
１  保持機構
２  基部
３  第１駆動部
４  方向変更部
５  伸縮部
６  保持部
７  第２駆動部
８  チューブ
９  認識部
１００  ハンドリングロボットシステム
１１０  移載装置
１１１  マニピュレータ
１２０  制御装置
１３０  認識装置
１４０  搬送装置
１５０  載置領域
【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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【図１４】
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【図１５】
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