(57)【要約】【課題】  物品の上面または側面を選択的に保持することができる可変型物品保持装置を提供する。【解決手段】  一実施形態に係る可変型物品保持装置は、第１の基台部、第１の保持部、第２の基台部、第１の駆動機構、突出部材、および第２の駆動機構を備える。第１の保持部は、第１の基台部に設けられ、物品を保持する。第２の基台部は、第１の基台部を回転軸まわりに回転可能に支持する。第１の駆動機構は、前記第１の基台部を回転させる。第２の駆動機構は、第１の基台部に設けられ、回転軸と交わる方向に突出部材を移動させる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基台部と、
前記第１の基台部に設けられ、物品を保持する第１の保持部と、
前記第１の基台部を回転軸まわりに回転可能に支持する第２の基台部と、
前記第１の基台部を回転させる第１の駆動機構と、
突出部材と、
前記第１の基台部に設けられ、前記回転軸と交わる方向に前記突出部材を移動させる第２の駆動機構と、
を具備する可変型物品保持装置。
【請求項２】
前記第１の保持部は、吸着パッドを備え、
前記可変型物品保持装置は、前記吸着パッドに適用する負圧を発生させる負圧発生装置をさらに具備する、請求項１に記載の可変型物品保持装置。
【請求項３】
前記第２の基台部に設けられ、物品を保持する第２の保持部をさらに具備する請求項１に記載の可変型物品保持装置。
【請求項４】
前記突出部材の先端部に設けられた受動回転ローラをさらに備える請求項１乃至３のいずれか一項に記載の可変型物品保持装置。
【請求項５】
前記突出部材は、弾性体で形成される、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の可変型物品保持装置。
【請求項６】
前記突出部材は、弾性体で形成された中空の本体を備える、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の可変型物品保持装置。
【請求項７】
前記突出部材は、弾性体で形成された中空の本体を備え、前記本体の内部は、粒子径が異なる粒子が充填された複数の気室に分離されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の可変型物品保持装置。
【請求項８】
前記突出部材は、弾性体で形成された中空の本体と、前記本体の内部に挿入される棒と、前記棒を移動させる移動機構と、を備える、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の可変型物品保持装置。
【請求項９】
前記突出部材の移動量を検出する第１の検出部と、
前記突出部材が前記物品に接触したことを検出する第２の検出部と、
前記第１の検出部および前記第２の検出部の出力に基づいて前記突出部材の移動を制御する第１の制御部と、
前記第１の基台部の回転量を検出する第３の検出部と、
前記第３の検出部の出力に基づいて前記第１の基台部の回転を制御する第２の制御部と、
をさらに具備する請求項１乃至８のいずれか一項に記載の可変型物品保持装置。
【請求項１０】
前記突出部材の先端部に設けられた画像センサおよび距離センサの少なくとも１つと、
前記画像センサおよび距離センサの少なくとも１つの出力に基づいて前記物品の下端を検出する第４の検出部と、
をさらに具備する請求項１乃至８のいずれか一項に記載の可変型物品保持装置。
【請求項１１】
前記突出部材を回転させる第３の駆動機構をさらに具備する請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の可変型物品保持装置。
【請求項１２】
前記第１の駆動機構は、
前記第２の基台部に移動可能に設けられた可動部と、
リンク部材と、
前記可動部と前記リンク部材を連結する第１の回転関節と、
前記リンク部材と前記第２の基台部を連結する第２の回転関節と、
前記可動部を移動させる駆動部と、
を備える、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の可変型物品保持装置。
【請求項１３】
前記第１の駆動機構は、
伸縮する伸縮部と、
前記伸縮部と前記第１の基台部を連結する第１の回転関節と、
前記伸縮部と前記第２の基台部を連結する第２の回転関節と、
を備える、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の可変型物品保持装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の可変型物品保持装置と、
前記可変型物品保持装置を移動させるマニピュレータと、
を具備する移載装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載された移載装置と、
前記物品の３次元位置を認識し、前記物品の３次元位置を示す情報を生成する３次元位置認識装置と、
前記情報に基づいて前記移載装置を制御する制御装置と、
を具備するロボットハンドリングシステム。
【請求項１６】
第１の基台部、前記第１の基台部に設けられ、物品を保持する保持部、前記第１の基台部を回転軸まわりに回転可能に支持する第２の基台部、前記第１の基台部を回転させる第１の駆動機構、突出部材、および前記第１の基台部に設けられ、前記回転軸と交わる方向に前記突出部材を移動させる第２の駆動機構を含む可変型物品保持装置と、前記可変型物品保持装置を移動させるマニピュレータと、を備える移載装置の制御方法であって、
物品の上面を保持できるか否かを判定することと、
前記物品の前記上面を保持できると判定された場合に、前記第１の駆動機構が、前記保持部が前記物品の前記上面に対向するように前記第１の基台部を回転させ、前記マニピュレータが、前記保持部が前記物品の前記上面に当接するように前記可変型物品保持装置を移動させ、前記保持部が、前記物品を保持する第１の動作を制御することと、
前記物品の前記上面を保持できないと判定された場合に、前記第１の駆動機構が、前記保持部が前記物品の側面に対向するように前記第１の基台部を回転させ、前記マニピュレータが、前記保持部が前記物品に当接するように前記可変型物品保持装置を移動させ、前記保持部が、前記物品を保持し、前記第２の駆動機構が、前記突出部材が前記物品の前記側面に当接するように前記突出部材を移動させる第２の動作を制御することと、
を具備する移載装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、可変型物品保持装置を有する移載装置を用いたロボットハンドリングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、流通物流分野では、通信販売の拡大による物品（荷物、ワークなどとも呼ばれる）の取扱量の増加および少子高齢化に起因した労働力不足により、作業を自動化するニーズが高まっている。外周の３面が柵で囲まれ１面が開口になっているパレット機能を兼ね備えたキャスター付きの台車であるロールボックスパレット自動化要望作業の１つに、台車に積載された数kgから数十kgの多種多様な物品を、台車から搬送用コンベヤへ順次投入する荷降ろし作業がある。
【０００３】
従来、段ボール箱などの箱状物品の荷降ろし作業を行う荷降ろし作業自動化機器では、先端部にハンド装置を配置した多関節マニピュレータにより荷降ろし作業を実現している。ハンド装置として、真空吸着パッドを利用した真空吸着方式のものが広く採用されている。これは、物品と真空吸着パッドとの接触空間内部の圧力を下げ大気圧との差圧で物品保持することにより、ハンド装置寸法よりも大きな物品でも保持可能であるという理由のためである。従来のハンド装置としては、物品上面を吸着保持することを想定し、平板の底面に真空吸着パッドを複数配置した単純な形態が多い。しかしながら、物品上面保持を想定した従来のハンド装置では、対応できない物品がある。対応できない物品の例としては、真空吸着パッドの直径より被吸着面の寸法が小さい物品、物品上面を吸着保持した場合に物品の自重によりのし紙などが破損する可能性がある物品、背の高い物品などがある。このような物品を扱う際には、物品側面などの他の面を保持する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−０６９４５５号公報
【特許文献２】特許第５９５７２９５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、物品の上面または側面を選択的に保持することができる可変型物品保持装置、可変型物品保持装置を用いた移載装置およびロボットハンドリングシステム、ならびに、移載装置を制御する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態に係る可変型物品保持装置は、第１の基台部、第１の保持部、第２の基台部、第１の駆動機構、突出部材、および第２の駆動機構を備える。第１の保持部は、第１の基台部に設けられ、物品を保持する。第２の基台部は、第１の基台部を回転軸まわりに回転可能に支持する。第１の駆動機構は、前記第１の基台部を回転させる。第２の駆動機構は、第１の基台部に設けられ、回転軸と交わる方向に突出部材を移動させる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係るロボットハンドリングシステムの構成例を示す図。
【図２Ａ】保持装置が上面吸着モードにある場合の移載装置を示す斜視図。
【図２Ｂ】保持装置が側面吸着モードにある場合の移載装置を示す斜視図。
【図３】（ａ）および（ｂ）は上面吸着モードにおける保持装置を示す側面図および上面図。
【図４】（ａ）および（ｂ）は側面吸着モードにおける保持装置を示す側面図および上面図。
【図５】（ａ）は上面吸着モードにおける保持装置を示す斜視図、（ｂ）は側面吸着モードにおいて物品を運搬する際の保持装置の姿勢の一例を示す斜視図。
【図６】（ａ）は先端部に距離センサが設けられたロッド部材を示す側面図、（ｂ）および（ｃ）は（ａ）に示したロッド部材を用いて物品をセンシングする方法例を説明する側面図。
【図７】（ａ）は先端部に画像センサおよび照明装置が設けられたロッド部材を示す側面図、（ｂ）および（ｃ）は（ａ）に示したロッド部材を用いて物品をセンシングする方法例を説明する側面図。
【図８】第１の実施形態に係る保持装置の制御システムを示すブロック図。
【図９】上面吸着モードにおける保持装置の動作例を説明する側面図。
【図１０】側面吸着モードにおける保持装置の動作の一例を説明する側面図。
【図１１】側面吸着モードにおける保持装置の動作の他の例を説明する側面図。
【図１２】側面吸着モードにおける保持装置の動作のさらなる例を説明する側面図。
【図１３】図１のロボットハンドリングシステムの動作例を示すフローチャート。
【図１４】図１３のステップＳ１３０１に示した処理の具体例を示すフローチャート。
【図１５】図１３のステップＳ１３０２に示した処理の具体例を示すフローチャート。
【図１６】図１３のステップＳ１３０４に示した処理の具体例を示すフローチャート。
【図１７】図１３のステップＳ１３０４に示した処理の他の具体例を示すフローチャート。
【図１８】図１３のステップＳ１３０６に示した処理の具体例を示すフローチャート。
【図１９】図１３のステップＳ１３０７およびステップＳ１３０８に示した処理の具体例を示すフローチャート。
【図２０】（ａ）および（ｂ）は第１の実施形態に係る保持装置の変形例を示す側面図および上面図。
【図２１】第１の実施形態に係る保持装置の他の変形例を示す側面図。
【図２２】（ａ）および（ｂ）は第１の実施形態に係る保持装置のさらなる変形例を示す側面図および上面図。
【図２３】（ａ）および（ｂ）は第１の実施形態に係る保持装置の他の変形例を示す側面図および上面図。
【図２４】（ａ）および（ｂ）は第１の実施形態に係る保持装置のさらなる変形例を示す側面図および上面図。
【図２５】（ａ）および（ｂ）は第１の実施形態に係る保持装置の他の変形例を示す側面図および上面図。
【図２６】（ａ）および（ｂ）は第１の実施形態に係る保持装置のさらなる変形例を示す側面図および上面図。
【図２７】（ａ）および（ｂ）は第１の実施形態に係る保持装置の他の変形例を示す側面図および上面図。
【図２８】（ａ）および（ｂ）は第１の実施形態に係る移載装置の変形例を示す上面図。
【図２９】（ａ）は第２の実施形態に係る上面吸着モードにおける保持装置を示す側面図、（ｂ）は、第２の実施形態に係る側面吸着モードにおける保持装置を示す側面図。
【図３０】第２の実施形態に係る保持装置の制御システムを示すブロック図。
【図３１】第２の実施形態に係る、側面吸着モードにおける保持装置の動作例を説明する側面図。
【図３２】第２の実施形態に係る、側面吸着モードにおける保持装置の動作例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実施形態を説明する。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。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るロボットハンドリングシステム１００を概略的に示している。図１に示すように、ロボットハンドリングシステム１００は、移載装置１１０、ロボット制御装置１２０、３次元位置認識装置１３０、自動コンベヤ１６１、および搬送制御装置１６２を備える。移載装置１１０は、かご台車１５０から自動コンベヤ１６１へ物品１５１を１つずつ移載する。具体的には、移載装置１１０は、かご台車１５０に積載されている物品１５１の中から選択された１つの物品１５１を取り出し、取り出した物品１５１を自動コンベヤ１６１上に載せる動作を繰り返す。ここで、かご台車１５０は、外周の３面が柵で囲まれ１面が開口になっているパレット機能を兼ね備えたキャスター付きの台車であり、ロールボックスパレットなどとも呼ばれる。なお、移載装置１１０は、同時に複数の物品１５１を移載することもできる。自動コンベヤ１６１は、その上に載せられた物品１５１を搬送する。自動コンベヤ１６１は、例えば、ローラコンベヤである。搬送制御装置１６２は、自動コンベヤ１６１を制御する。
【００１０】
３次元位置認識装置１３０は、かご台車１５０上の物品１５１の３次元位置を認識する。具体的には、３次元位置認識装置１３０は、少なくとも１つの距離画像センサ１３１および計算機１３２を備える。図１に示す例では、３つの距離画像センサ１３１が設けられ、これらの距離画像センサ１３１は、かご台車１５０に対して前方、上方、および側方の位置に固定されている。距離画像センサ１３１は移動可能であってもよい。計算機１３２は、距離画像センサ１３１から出力されるセンサデータに基づいて物品１５１の３次元位置を計算する。なお、距離画像センサ以外のセンサ、例えば、画像センサが用いられてもよい。ロボット制御装置１２０は、３次元位置認識装置１３０の出力に基づいて移載装置１１０を制御する。
【００１１】
移載装置１１０は、マニピュレータ１１１、およびマニピュレータ１１１の先端部に取り付けられた可変型物品保持装置１１２を備える。可変型物品保持装置はハンド装置とも呼ばれる。以下では、可変型物品保持装置１１２を単に保持装置１１２と称することもある。本実施形態では、マニピュレータ１１１は、垂直多関節型のロボットである。マニピュレータ１１１は、複数の関節を有し、これらの関節を回動または直動させることにより、保持装置１１２を移動させることができる。保持装置１１２は、真空吸着方式の保持装置である。なお、保持装置１１２は、他の方式の保持装置、例えば、粘着力、静電引力、または磁気吸引力を用いた保持装置であってもよい。
【００１２】
なお、物品１５１が積載される場所は、かご台車１５０に限らず、例えば、パレットであってもよい。また、保持装置１１２は、マニピュレータ１１１に設置される場合に限らず、台車などに取り付けられてもよい。また、移載装置１１０または保持装置１１２は、人手で操作されてもよい。
【００１３】
保持装置１１２の構造について詳細に説明する。保持装置１１２は、２つのモード、すなわち、図２Ａに示す物品の上面を吸着保持する上面吸着モードと、図２Ｂに示す物品の側面を吸着保持する側面吸着モードと、を有する。保持装置１１２は、取り出す物品の状態に応じて上面吸着モードまたは側面吸着モードに切り替えられることができる。
【００１４】
図３（ａ）および図３（ｂ）は、上面吸着モードにおける保持装置１１２を概略的に示す側面図および上面図であり、図４（ａ）および図４（ｂ）は、側面吸着モードにおける保持装置１１２を概略的に示す側面図および上面図である。図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、保持装置１１２は、基台部３０２、受動回転関節３０４、基台部（先端部ともいう）３０６、真空吸着パッド３０８、可動部３１０、受動回転関節３１２、リンク部材３１４、受動回転関節３１６、能動直動機構３１８、ロッド部材３２０、および受動回転ローラ３２２を備える。
【００１５】
基台部３０２は、マニピュレータ１１１（図１）の先端部に取り付けられる。基台部３０２は、基台部３０６を回転可能に支持する。具体的には、基台部３０２は、受動回転関節３０４を介して基台部３０６に連結される。受動回転関節３０４は、その回転軸３０５まわりに回転することができる。図３（ｂ）に示す例では、２つの受動回転関節３０４が設けられる。受動回転関節３０４の数は、強度設計などに応じて変更することができる。例えば、受動回転関節３０４は１つであってもよい。
【００１６】
真空吸着パッド３０８は、基台部３０６に設けられる。図３（ｂ）に示す例では、９つの真空吸着パッド３０８が設けられるが、真空吸着パッド３０８は少なくとも１つ設けられればよい。真空吸着パッド３０８は、物品を真空吸着することで保持する。真空吸着パッド３０８に図示しない真空ポンプが連結される。真空ポンプは、真空吸着パッド３０８の内部を真空引きする。真空吸着パッド３０８は、物品を保持する保持部の一例である。また、真空ポンプは、真空吸着パッド３０８に適用する負圧を発生させる負圧発生装置の一例である。負圧発生装置は、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良い。また、真空吸着パッド３０８と真空ポンプとの配管途中に切替えバルブを配置して、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動作するタイプのバルブでもよく、空気圧により動作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よい。真空吸着パッド３０８と切り換えバルブとを配管し、切り換えバルブと負圧発生装置と加圧発生装置と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真空吸着パッド３０８の負圧状態と正圧状態を切り換えでき、物品の吸着と解放をスムーズに行うことが可能となる。
【００１７】
可動部３１０は、基台部３０２の上面３０３上を直線的に移動することができるように上面３０３に設けられる。可動部３１０には、受動回転関節３１２を介してリンク部材３１４の一端が連結される。受動回転関節３１２は、その回転軸３１３まわりに回転することができる。リンク部材３１４の他端には、受動回転関節３１６を介して基台部３０６が連結される。受動回転関節３１６は、その回転軸３１７まわりに回転することができる。
【００１８】
上面吸着モードと側面吸着モードとの切り替えは、可動部３１０を移動させることでなされる。上面吸着モードから側面吸着モードに切り替える場合、可動部３１０が基台部３０６から遠ざかる方向に移動する。それにより、基台部３０６は、可動部３１０によって引っ張られて回転軸３０５まわりに回動し、図３（ａ）に示す姿勢から図４（ａ）に示す姿勢に変わる。逆に、側面吸着モードから上面吸着モードに切り替える場合、可動部３１０が基台部３０６に近づく方向に移動する。それにより、基台部３０６は、可動部３１０によって押されて回転軸３０５まわりに回動し、図４（ａ）に示す姿勢から図３（ａ）に示す姿勢に変わる。受動回転関節３０４、可動部３１０、受動回転関節３１２、リンク部材３１４、受動回転関節３１６、および後述する駆動部８１２（図８）は、基台部３０２に対して基台部３０６を回転駆動する駆動機構を形成する。
【００１９】
能動直動機構３１８は、基台部３０２に、例えば、基台部３０２の上面３０３に固定される。能動直動機構３１８は、突出部材としてのロッド部材３２０を直動する。具体的には、能動直動機構３１８は、回転軸３０５と交わる方向にロッド部材３２０を移動させる。上面吸着モードでは、図３（ａ）に示すように、ロッド部材３２０は、能動直動機構３１８によって内側に引き入れられている。側面吸着モードでは、図４（ａ）に示すように、ロッド部材３２０は、能動直動機構３１８によって押し出されると、基台部３０２と基台部３０６との間の隙間を通って外側に突出する。ロッド部材３２０の先端部に受動回転ローラ３２２が配置されることができる。受動回転ローラ３２２は、物品に接触すると回転する。ロッド部材３２０の先端部に受動回転ローラ３２２を設けることにより、ロッド部材３２０の先端が物品に接触したときに押圧力でその物品を傷つけることを防止することができる。受動回転ローラ３２２に、回転方向を規制するワンウェイクラッチが設けられてもよい。この場合、物品が自重により受動回転ローラ３２２から滑り落ちようとする際に、受動回転ローラ３２２が回転することが防止される。
【００２０】
物品の側面を保持する場合、物品の自重により生じるモーメントが真空吸着パッド３０８に作用する。このため、物品が真空吸着パッド３０８から剥がれやすくなる。そこで、本実施形態では、側面吸着モードにおいて物品を運搬する際には、受動回転ローラ３２２を物品に当接させる。受動回転ローラ３２２を物品に当接させることで、物品の自重によるモーメントを低減するまたは打ち消すモーメントを生成することができる。その結果、物品が真空吸着パッド３０８から剥がれることが防止される。
【００２１】
図５（ａ）は、上面吸着モードにおける保持装置１１２を示す斜視図であり、図５（ｂ）は、側面吸着モードにおいて保持装置１１２が物品を運搬するときの姿勢を示す斜視図である。図５（ａ）および図５（ｂ）に示す例では、４つの真空吸着パッド３０８が基台部３０６に配置される。図５（ｂ）に示すように、側面吸着モードにおいて保持装置１１２が物品を運搬するときには、基台部３０６は、鉛直方向に対して基台部３０２側に傾斜する。それにより、物品の自重の一部が真空吸着パッド３０８側に作用するようになり、運搬時の安定性が向上する。
【００２２】
図５（ａ）および図５（ｂ）では、可動部３１０がリニアスライダである例が示される。基台部３０６の傾斜量を調整するためには、可動部３１０の移動量は連続的に変更可能であることが望ましい。なお、可動部３１０の移動量は段階的に変更可能であってもよい。可動部３１０は、リニアスライダに限らず、電動モータとラックピニオンを組み合わせた構成、空圧シリンダを用いた構成などを用いてもよい。また、能動直動機構３１８として、例えば、リニアスライダ、電動モータとラックピニオンを組み合わせた構成、空圧シリンダを用いた構成などを用いることができる。
【００２３】
ロッド部材３２０の先端部（例えば受動回転ローラ３２２）には、物品の表面をセンシングするためのセンサが設けられることができる。図６（ａ）は、受動回転ローラ３２２の軸部分に１以上の（例えば５つの）距離センサ６０１が設けられる例を示す。距離センサ６０１は円周方向に等間隔に配置されている。この場合、放射状に距離計測が行われる。距離センサ６０１として、例えば、ファイバセンサ、レーザ変位センサ、超音波センサなどを用いることができる。また、距離に応じた電圧または電流を出力する他のセンサが用いられてもよい。図６（ｂ）に示すように、物品６５２の上に物品６５１が置かれている。図６（ｃ）に示すように、ロッド部材３２０は、物品６５１の側面に沿って下降する。この間、距離センサ６０１を用いて物品６５１と物品６５２との境界（切れ目）を検出する処理が行われる。受動回転ローラ３２２と物品との接触位置は、物品の重心位置よりも下であることが望ましい。これは、物品６５２の自重により生じたモーメントを効果的に低減するまたは打ち消すためである。物品６５１と物品６５２との境界を検出することで、受動回転ローラ３２２が物品６５１の下端部を押すことが可能となる。この結果、物品を運搬する際の安定性が向上する。
【００２４】
図７（ａ）は、受動回転ローラ３２２の軸部分に１以上の（例えば２つの）照明機器７０１および少なくとも１つの（例えば１つの）画像センサ７０２が設けられる例を示す。照明機器７０１および画像センサ７０２は、ロッド部材３２０の移動方向向きに配置される。画像センサ７０２に使用されるレンズは、普通のレンズでもよく、広角レンズまたは魚眼レンズであってもよい。照明機器７０１は物品に向けて光を発する。これにより、物品間の境界における陰影を明確にすることができる。画像センサ７０２は、照明機器７０１で照明された物品を撮像する。図７（ｂ）に示すように、物品７５２の上に物品７５１が置かれている。ロッド部材３２０は、物品７５１の側面に沿って下降する。この間、画像センサ７０２によって画像が取得される。図７（ｃ）に示すように、画像センサ７０２で得られた画像から物品７５１と物品７５２との間の境界が検出される。
【００２５】
図８は、保持装置１１２の制御システムを示している。図８に示す制御システムは、回転角度検出部８０２、移動量検出部８０４、ローラ接触検出部８０６、移動量検出部８１４、制御部８０８、駆動部８１０、および駆動部８１２を備える。制御部８０８は、図１に示したロボット制御装置１２０に含まれる。
【００２６】
制御部８０８は、駆動部８１０および駆動部８１２を制御する。具体的には、制御部８０８は、可動部３１０の移動量を含む指令を生成し、駆動部８１２に与える。駆動部８１２は、制御部８０８からの指令に従って可動部３１０を移動させる。また、制御部８０８は、ロッド部材３２０の移動量を含む指令を生成し、駆動部８１０に与える。駆動部８１０は、能動直動機構３１８を含み、制御部８０８からの指令に従ってロッド部材３２０を移動させる。
【００２７】
回転角度検出部８０２は、受動回転関節３０４の回転角度を検出し、検出した回転角度を示す情報を出力する。移動量検出部８０４は、ロッド部材３２０の移動量を検出し、検出した移動量を示す情報を出力する。ローラ接触検出部８０６は、受動回転ローラ３２２が任意の物（例えば物品）に接触したことを検出し、受動回転ローラ３２２が物に接触したことを示す情報を出力する。移動量検出部８１４は、可動部３１０の移動量を検出し、検出した移動量を示す情報を出力する。回転角度検出部８０２、移動量検出部８０４、ローラ接触検出部８０６、および移動量検出部８１４から出力された情報は、制御部８０８に与えられる。このようにして、可動部３１０の移動量およびロッド部材３２０の移動量が制御部８０８にフィードバックされる。制御部８０８は、回転角度検出部８０２および移動量検出部８１４から出力される情報に基づいて可動部３１０の移動量を調整する。また、制御部８０８は、移動量検出部８０４およびローラ接触検出部８０６から出力される情報に基づいてロッド部材３２０の移動量を調整する。
【００２８】
次に、ロボットハンドリングシステム１００の動作について説明する。
【００２９】
図１を再び参照して、動作手順を簡単に説明する。まず、搬送制御装置１６２は、自動コンベヤ１６１の物品受け入れ準備が整うと、３次元位置計測要求信号を３次元位置認識装置１３０の計算機１３２に送信する。計算機１３２は、搬送制御装置１６２からの３次元位置計測要求信号を受信すると、３次元位置計測を開始する。計算機１３２は、距離画像センサ１３１を用いて物品１５１の３次元位置情報を計測する。転倒している物品１５１が検出された場合、計算機１３２は、エラー検出信号を搬送制御装置１６２へ送信する。転倒している物品１５１が検出されない場合は、計算機１３２は、３次元位置情報をロボット制御装置１２０へ送信する。
【００３０】
ロボット制御装置１２０は、計算機１３２から３次元位置情報を受信すると、３次元位置情報に基づいて移載装置１１０で移載可能な物品１５１の取り出し手順を決定する。ロボット制御装置１２０は、移載装置１１０の保持装置１１２を動作させて、物品１５１をかご台車１５０から自動コンベヤ１６１上に移載する。移載がすべて完了すると、ロボット制御装置１２０は、移載完了信号を３次元位置認識装置１３０へ送信する。３次元位置認識装置１３０は、かご台車１５０上に物品１５１が残っているかどうかを確認するために、３次元位置計測を再び実施する。物品１５１が残っている場合は、計算機１３２は、３次元位置情報をロボット制御装置１２０へ送信し、物品１５１の移載が行われる。物品１５１が残っていない場合は、移載完了信号を搬送制御装置１６２へ送信する。搬送制御装置１６２は、移載完了信号を受信すると、作業者などに通知して、作業者などが、物品がなくなったかご台車１５０を移動し、次のかご台車を供給する。本実施形態では、移載装置１１０の保持装置１１２でハンドリングし易い最上段の物品から順番に移載が行われる。３次元位置認識装置１３０からの位置情報により、物品を取り出す順序を決定することが可能となる。
【００３１】
図９（ａ）から図９（ｃ）を参照して、上面吸着モードにおける保持装置１１２の動作例について説明する。図９（ａ）に示すように、物品９５２の上に物品９５１が置かれている。ロボット制御装置１２０は、物品９５１の上面を吸着保持することが可能であると判定した場合、次に説明するように移載装置１１０を制御する。保持装置１１２は、物品９５１の上面より高い位置にある状態で前進する。図９（ｂ）に示すように、保持装置１１２は、物品９５１の上面に対向する位置でまで前進すると、続いて下降する。保持装置１１２は、真空吸着パッド３０８が物品９５１の上面に当接するまで下降する。次に、真空ポンプが真空吸着パッド３０８を真空引きし、物品９５１が真空吸着パッド３０８に保持される。図９（ｃ）に示すように、保持装置１１２は、上昇および後退し、物品９５１を運搬する。
【００３２】
図１０（ａ）から図１２（ｆ）を参照して、側面吸着モードにおける保持装置１１２の動作例について説明する。  
図１０（ａ）から図１０（ｆ）は、保持装置１１２を鉛直方向から基台部３０２側に傾斜させて物品を運搬する例を示す。図１０（ａ）に示すように、物品１０５２の上に物品１０５１が置かれている。ロボット制御装置１２０は、物品１０５１の側面を吸着保持するほうがよいと判定した場合、次に説明するように移載装置１１０を制御する。保持装置１１２は、物品１０５１の側面に向かって進む。図１０（ｂ）に示すように、保持装置１１２は、真空吸着パッド３０８が物品１０５１の側面と対向するように、基台部３０６の姿勢を鉛直方向に変更する。３次元位置認識装置１３０または受動回転ローラ３２２に設けられたセンサを利用して物品１０５１の下端を検出することができる場合、保持装置１１２は、受動回転ローラ３２２が物品１０５１の下端部に対向する位置まで下降する。
【００３３】
図１０（ｃ）に示すように、保持装置１１２は、真空吸着パッド３０８が物品１０５１の側面に当接するまで前進する。次に、真空ポンプが真空吸着パッド３０８を真空引きし、物品１０５１が真空吸着パッド３０８に保持される。物品１０５１の保持に成功したか否かの判断は、例えば、真空吸着パッド３０８にチューブを介して接続されている電磁弁に搭載された圧力センサまたは流量センサの変化量に基づいていてもよいし、画像診断などで測定される真空吸着パッド３０８の変形量に基づいていてもよい。次に、図１０（ｄ）に示すように、能動直動機構３１８は、ロッド部材３２０を駆動して受動回転ローラ３２２を物品１０５１に当接させ、保持装置１１２は、少し後退する。図１０（ｅ）に示すように、保持装置１１２は、ロッド部材３２０を物品１０５１側に押しだしながら、基台部３０６が基台部３０２側に傾斜するように基台部３０６の姿勢を変更する。すなわち、ロッド部材３２０の押圧力と基台部３０６の回転力とを利用して物品１０５１を基台部３０２側に傾斜させる。このとき、基台部３０６の回転力は可動部３１０の駆動により生成される。基台部３０６は、例えば、ロッド部材３２０の押圧力を利用して受動的または弾性受動的に回転してもよい。またこのとき、保持装置１１２は物品１０５１の傾斜量に応じて下降してもよい。次に、図１０（ｆ）に示すように、保持装置１１２は、後退し、物品１０５１を運搬する。
【００３４】
図１１（ａ）から図１１（ｅ）は、保持装置１１２の姿勢を鉛直方向に保ったまま物品を運搬する例を示す。図１１（ａ）に示すように、物品１１５２の上に物品１１５１が置かれている。ロボット制御装置１２０は、物品１１５１の側面を吸着保持するほうがよいと判定し、さらに、物品１１５１を傾けてはいけないと判定したあるいは指定された場合、以下に説明するように移載装置１１０を制御する。図１１（ａ）、図１１（ｂ）、図１１（ｃ）および図１１（ｄ）に示す手順は、図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）および図１０（ｄ）を参照して説明したものと同じであるので、その説明を省略する。図１１（ｅ）に示すように、真空吸着パッド３０８が物品１１５１を吸着保持し、受動回転ローラ３２２が物品１１５１に当接した状態で、保持装置１１２は、後退し、物品１１５１を運搬する。
【００３５】
図１２（ａ）から図１２（ｆ）は、保持装置１１２の姿勢を鉛直方向に保ったまま物品を運搬する他の例を示す。図１２（ａ）に示すように、物品１２５２の上に物品１２５１が置かれている。この例では、物品１２５１は鉛直方向に長い。この場合、ロボット制御装置１２０は、以下に説明するように移載装置１１０を制御する。保持装置１１２は、物品１２５１の側面に向かって進む。図１２（ｂ）に示すように、保持装置１１２は、真空吸着パッド３０８が物品１２５１の側面と対向するように、基台部３０６の姿勢を鉛直方向に変更する。図１２（ｃ）に示すように、保持装置１１２は物品１２５１に接近する。図１２（ｄ）に示すように、真空吸着パッド３０８が物品１２５１の側面に当接するまで保持装置１１２が前進し、真空吸着パッド３０８が物品１２５１を吸着保持する。続いて、保持装置１１２が少し後退し、物品１２５１を移動させる。これにより、物品１２５１が保持装置１１２側に引き出され、物品１２５１の下端を検出することが容易になる。さらに、能動直動機構３１８は、ロッド部材３２０を駆動して受動回転ローラ３２２を物品１２５１に接近させる。図１２（ｅ）に示すように、保持装置１１２は、受動回転ローラ３２２に設けられたセンサを利用して物品１２５１の下端を探索しながら下降する。物品１２５１の下端が検出されると、保持装置１１２は、受動回転ローラ３２２が物品１２５１の下端部に対向する位置で停止する。真空吸着パッド３０８が物品１２５１の側面に当接するまで保持装置１１２が前進し、真空ポンプが真空吸着パッド３０８を真空引きし、真空吸着パッド３０８が物品１２５１を吸着保持する。図１２（ｆ）に示すように、保持装置１１２は、物品１２５１を運搬する。
【００３６】
図１３は、本実施形態に係る移載処理の手順例を示している。図１３のステップＳ１３０１において、ロボット制御装置１２０は、３次元位置認識装置１３０からの３次元位置情報に基づいて、吸着保持可能な候補物品を選択する。選択された物品を対象物品と呼ぶ。ステップＳ１３０２では、ロボット制御装置１２０は、対象物品の形状を算出する。対象物品の形状を算出することができない場合、ステップＳ１３０３からステップＳ１３０１に戻り、ステップＳ１３０１において他の物品が選択される。
【００３７】
対象物品の形状が算出された場合、ステップＳ１３０３からステップＳ１３０４に進む。ステップＳ１３０４において、ロボット制御装置１２０は、対象物品の面の中から吸着保持可能な候補面を算出する。ステップＳ１３０５において、対象物品の上面が吸着可能であるか否かが判定される。対象物品の上面が吸着可能である場合、ステップＳ１３０６に進み、ステップＳ１３０６において、対象物品を保持する動作が行われる。
【００３８】
対象物品の上面が吸着不可能である場合、ステップＳ１３０７に進む。ステップＳ１３０７において、ロボット制御装置１２０は、保持装置１１２の姿勢を変更する。例えば、保持装置１１２は、図４（ａ）に示すように、側面吸着モードに切り替えられる。ステップＳ１３０８において、対象物品を保持する動作が行われる。ステップＳ１３０９において、ロボット制御装置１２０は、対象物品が想定した形状を有するか否かを判定する。対象物品が想定した形状を有する場合、ステップＳ１３１０に進み、そうでなければ、ステップＳ１３０１に戻る。
【００３９】
ステップＳ１３１０において、ロボット制御装置１２０は、対象物品を吸着保持することが可能か否かを判定する。ロボット制御装置１２０が対象物品を吸着保持することが不可能であると判定した場合、ステップＳ１３０１に戻る。ロボット制御装置１２０が対象物品を吸着保持することが可能であると判定した場合、ステップＳ１３１１に進み、ステップＳ１３１１において、対象物品を運搬する動作が行われる。ステップＳ１３１２において、ロボット制御装置１２０は、対象物品を搬送することが可能か否かを判定する。ロボット制御装置１２０が対象物品を搬送することが不可能であると判定した場合、ステップＳ１３０１に戻る。ロボット制御装置１２０が対象物品を搬送することが可能であると判定した場合、ステップＳ１３１３に進み、ステップＳ１３１３において、対象物品が搬送されて自動コンベヤに投入される。
【００４０】
図１４は、図１３のステップＳ１３０１の処理の具体例を示している。図１４のステップＳ１４０１において、ロボット制御装置１２０は、かご台車に積載されている物品の画像を取得する。ステップＳ１４０２において、ロボット制御装置１２０は、取得された画像をグレースケール画像に変換する。ステップＳ１４０３において、ロボット制御装置１２０は、画像に対してエッジ検出および細線化を行う。ステップＳ１４０４において、ロボット制御装置１２０は、画像に対してハフ変換を行い、画像から直線をエッジとして検出する。ステップＳ１４０５において、ロボット制御装置１２０は、検出したエッジの三次元座標を算出する。ステップＳ１４０６において、ロボット制御装置１２０は、保持装置１１２に対して上方手前に位置するエッジを有する物品を対象物品として選択する。
【００４１】
図１５は、図１３のステップＳ１３０２の処理の具体例を示している。この例では、画像センサを微動して得られる２枚の画像から物品の３次元位置が算出される。各画像に対して図１５のステップＳ１５０１からステップＳ１５０６の処理が行われる。図１５のステップＳ１５０１からステップＳ１５０４は、図１４のステップＳ１４０１からステップＳ１４０４に関して説明したものと同様の処理であるので、説明を省略する。ステップＳ１５０５において、ロボット制御装置１２０は、ステップＳ１５０５において検出されたエッジの交点を算出する。ステップＳ１５０６において、ロボット制御装置１２０は、ステップＳ１５０５において得られた全交点から実質交点（実際に物品の頂点に対応するもの）を抽出する。ステップＳ１５０７において、ロボット制御装置１２０は、２枚の画像間で実質交点の対応付けを行う。ステップＳ１５０８において、ロボット制御装置１２０は、ステレオ法を用いて物品の頂点の３次元座標を算出する。
【００４２】
図１６は、図１３のステップＳ１３０４の処理の具体例を示している。この例では、図１に示される距離画像センサ１３１により得られる画像を用いる。ここでは、保持装置１１２に対向する物品の測面を面Ｓ１、物品の上面を面Ｓ２、面Ｓ１および面Ｓ２と辺を共有する側面をＳ３と称する。図１６のステップＳ１６０１において、ロボット制御装置１２０は、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Ｓ１６０２において、ロボット制御装置１２０は、面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３をランク付けし、吸着面候補を決定する。
【００４３】
図１７は、図１３のステップＳ１３０４の処理の他の具体例を示している。この例では、ロッド部材３２０の先端部に設けられたセンサを用いる。図１７のステップＳ１７０１において、ロボット制御装置１２０は、保持装置１１２の姿勢を変更する。具体的には、ロボット制御装置１２０は、基台部３０６を回転させるために可動部３１０を移動させる。ロボット制御装置１２０は、基台部３０６の角度θが９０度になるまで、可動部３１０を移動させる（ステップＳ１７０２）。ここで、角度θは、上面吸着モードにおける基台部３０６の位置を基準とした基台部３０６の角度を示す。この結果、保持装置１１２は図３（ａ）に示す姿勢から図４（ａ）に示す姿勢に変わる。
【００４４】
ステップＳ１７０３において、ロボット制御装置１２０は、保持装置１１２を移動させる。ステップＳ１７０４において、ロボット制御装置１２０は、ロッド部材３２０を突出させる。ロボット制御装置１２０は、受動回転ローラ３２２が対象物品に接触するまで、ロッド部材３２０を突出させる（ステップＳ１７０５）。ステップＳ１７０６において、ロボット制御装置１２０は、受動回転ローラ３２２が対象物品の表面に倣うように、保持装置１１２を移動させる。ロボット制御装置１２０は、面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３それぞれに対してステップＳ１７０３からステップＳ１７０６に示す処理を行い、面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の保持可能性を判定する（ステップＳ１７０６）。ステップＳ１７０７において、ロボット制御装置１２０は、面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３をランク付けする。ただし、３次元位置認識装置１３０を用いた画像認識で面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３のランク付けが可能である場合は、必ずしも受動回転ローラ３２２による対象物品の表面の倣い移動動作は必要ではない。
【００４５】
図１８は、図１３のステップＳ１３０６の処理の具体例を示している。図１３のステップＳ１３０６の処理は、保持装置１１２が上面吸着モードで物品を保持する動作である。ステップＳ１８０１において、ロボット制御装置１２０は、保持装置１１２を対象物品の上面に向けて移動させる。ステップＳ１８０２において、ロボット制御装置１２０は、対象物品を吸着保持するために、真空吸着パッド３０８を真空引きする。ステップＳ１８０３において、ロボット制御装置１２０は、所定の移動量だけ対象物品を引き上げるように保持装置を移動させる。
【００４６】
図１９は、図１３のステップＳ１３０７およびステップＳ１３０８に示す処理の具体例を示している。図１９のステップＳ１９０１において、ロボット制御装置１２０は、保持装置１１２の姿勢を変更する。ロボット制御装置１２０は、基台部３０６を回転させるために可動部３１０を移動させる。ロボット制御装置１２０は、基台部３０６の角度θが９０度になるまで、可動部３１０を移動させる（ステップＳ１７０２）。この結果、保持装置１１２は図３（ａ）に示す姿勢から図４（ａ）に示す姿勢に変わる。
【００４７】
ステップＳ１９０３において、ロボット制御装置１２０は、保持装置１１２の真空吸着パッド３０８が荷物側面に接触するように保持装置１１２を移動させる。ステップＳ１９０４において、ロボット制御装置１２０は、対象物品を吸着保持するために、真空吸着パッド３０８を真空引きする。ステップＳ１９０５において、ロボット制御装置１２０は、ロッド部材３２０を外側に押し出す。ロボット制御装置１２０は、受動回転ローラ３２２が対象物品に接触するまで、ロッド部材３２０を押し出す（ステップＳ１９０６）。ステップＳ１９０７において、ロボット制御装置１２０は、物品を傾けることが可能か否かを判定する。ロボット制御装置１２０が物品を傾けることが可能と判定した場合、ステップＳ１９０８に進み、ステップＳ１９０８において、ロボット制御装置１２０は、ロッド部材３２０の押し付け動作と基台部３０６の回転動作とを行い、図１０（ｅ）に示すように物品を傾けて保持する。ロボット制御装置１２０が物品を傾けることが不可能と判定した場合、ステップＳ１９０９に進み、ステップＳ１９０９において、ロボット制御装置１２０は、所定の移動量だけ保持装置１１２を移動させる。
【００４８】
以上のように、第１の実施形態に係る可変型物品保持装置１１２は、基台部３０６と、基台部３０６に設けられ、物品を保持する真空吸着パッド３０８と、基台部３０６を回転軸３０５まわりに回転可能に支持する基台部３０２と、基台部３０６を回転駆動する駆動機構と、を備える。基台部３０６の姿勢を変更することで、物品の上面または側面を選択的に保持することができる。可変型物品保持装置１１２は、ロッド部材３２０と、基台部３０２に設けられ、回転軸３０５と交わる方向にロッド部材３２０を移動させる能動直動機構３１８と、をさらに備える。物品の側面を保持する場合において、ロッド部材３２０が物品に押し付けられる。これにより、物品の自重により生じるモーメントを打ち消すようなモーメントを生成することができる。その結果、物品が真空吸着パッド３０８から剥がれることを防止することができる。
【００４９】
［第１の実施形態の変形例］
第１の実施形態の変形例について説明する。各変形例において、図３に示した構成要素と同一の構成要素については、その説明を省略する。
【００５０】
図２０（ａ）および図２０（ｂ）は、第１の実施形態に係る保持装置の変形例を概略的に示す側面図および上面図である。図２０（ａ）および図２０（ｂ）に示す保持装置では、基台部３０６とともに、基台部３０２にも１つ以上の（例えば１８個の）真空吸着パッド３０８が設けられている。これにより、基台部３０６のみならず基台部３０２も利用して物品を吸着保持することが可能となり、上面吸着モードにおいて物品保持の安定性が向上する。さらに、設備費用を抑制でき、省スペース化が可能である。
【００５１】
図２１は、第１の実施形態に係る保持装置の他の変形例を概略的に示す側面図である。図２１に示す保持装置では、真空吸着パッド３０８は、弾性受動的に直動可能な支持部２１０１を有する。これにより、マニピュレータによる保持装置の位置決め精度が低い場合でも、位置決め誤差量を機械的に吸収することが可能となる。
【００５２】
図２２（ａ）は、第１の実施形態に係る保持装置のさらなる変形例を概略的に示す側面図である。図２２（ａ）に示す保持装置では、ロッド部材３２０に代えて、弾性のあるロッド部材２２２０が使用される。ロッド部材２２２０は、矢印に示されるように、外力を受けて弾性変形することができる。図２２（ｂ）に示すように、ロッド部材２２２０は、受動回転ローラ３２２を物品２２５１に押し付けることで弾性変形し、受動回転ローラ３２２の位置が物品２２５１の側面に倣って変化する。これにより、特別な制御なく安定して物品を保持することが可能となる。さらに、ロッド部材２２２０の弾性力により、物品を上方に回転させる力が作用する。これにより、より安定して物品を保持することが可能となる。
【００５３】
図２３（ａ）は、第１の実施形態に係る保持装置の他の変形例を概略的に示す側面図である。図２３（ａ）に示す変形例では、弾性体で形成された中空の本体を有するロッド部材２３２０が使用される。図２３（ｂ）に示すように、本体の内部に空気を加圧することで、ロッド部材２３２０は膨張し、剛性が高くなる。弾性体としては、加圧に耐えることができる任意の材料、例えば、ゴム、シリコンなどを用いることができる。ロッド部材２３２０においては、加える圧力によって弾性力を調整することが可能である。
【００５４】
図２４（ａ）は、第１の実施形態に係る保持装置のさらなる変形例を概略的に示す側面図である。図２４（ａ）に示す変形例では、ジャミング転移を利用して剛性を変更することが可能なロッド部材２４２０が使用される。ロッド部材２４２０は、弾性体で形成された中空の本体を有する。本体の内部空間は仕切り２４２３で２つの気室に分離され、一方の気室には粒子径の小さい粒子２４２１が充填され、もう一方の気室には粒子径の大きい粒子２４２２が充填されている。図２４（ｂ）に示すように、本体の内部空間から空気を排出することで、粒子径の違いから屈曲動作が生じる。空気排出によりロッド部材２４２０の剛性が向上するので、ロッド部材２４２０の破裂などの心配がない。
【００５５】
図２５（ａ）は、第１の実施形態に係る保持装置の他の変形例を概略的に示す側面図である。図２５（ａ）に示す変形例では、弾性体で形成された中空の本体および円筒棒２５２１を備えるロッド部材２５２０が使用される。ロッド部材２５２０においては、本体に円筒棒２５２１を挿入することで、剛性が高くなる。具体的には、図２５（ｂ）に示すように、ロッド部材２５２０は、本体に円筒棒２５２１を挿入することにより硬直化する。空気圧を利用せずに、機械的にロッド部材２５２０の剛性を高めることができる。
【００５６】
図２６（ａ）は、第１の実施形態に係る保持装置のさらなる変形例を概略的に示す側面図である。図２６（ａ）に示す変形例では、基台部３０２の一部である固定部２６１０が受動回転関節３１２を介して伸縮自在な伸縮部２６１４に結合される。伸縮部２６１４は、受動回転関節３１６を介して基台部３０６に結合される。図２６（ｂ）に示すように、伸縮部２６１４が縮むと、基台部３０６が受動回転関節３０４の回転軸３０５まわりに回転する。図３に示した可動部３１０のような可動部を基台部３０２に配置する必要がなくなるので、基台部３０２をコンパクトにすることができる。例えば、伸縮部２６１４として、リニアスライダによる構成、電動モータとラックピニオンを組み合わせた構成、空圧シリンダを用いた構成などを用いてもよい。
【００５７】
図２７（ａ）および図２７（ｂ）は、第１の実施形態に係る保持装置の他の変形例を概略的に示す側面図および上面図である。図２７（ａ）および図２７（ｂ）に示す保持装置２７００では、１つの真空吸着パッド３０８が基台部３０６に配置されている。
【００５８】
図２８（ａ）は、第１の実施形態に係る移載装置の変形例を概略的に示す上面図である。図２８（ａ）に示す移載装置２８００は、図２７（ａ）に示した保持装置２７００を複数備える。これらの保持装置２７００は、並列に配置され、伸縮可能な伸縮部２８０２を介して基台２８０１に結合される。伸縮部２８０２および基台２８０１はマニピュレータに相当する。複数の保持装置２７００を備えることで、複数の物品を同時に保持することができるなど、多様な状況に対応することが可能になる。例えば、図２８（ｂ）に示すように、移載装置２８００は、物品２８５１を２つの保持装置２７００で保持し、物品２８５２を残りの３つの保持装置２７００で保持することで、前面（移載装置２８００側の側面）の位置が異なる物品２８５１、２８５２を同時に保持することができる。
【００５９】
［第２の実施形態］
図２９（ａ）は、第２の実施形態に係る可変型物品保持装置２９００を概略的に示している。図２９（ａ）に示すように、保持装置２９００は、基台部３０２、受動回転関節３０４、基台部３０６、真空吸着パッド３０８、可動部３１０、受動回転関節３１２、リンク部材３１４、受動回転関節３１６、能動直動機構３１８、ロッド部材３２０、受動回転ローラ３２２、および能動回転関節２９２４を備える。本実施形態に係る保持装置２９００は、能動回転関節２９２４を備える点で第１の実施形態に係る保持装置１１２（図３）と異なる。
【００６０】
保持装置２９００は、図２９（ａ）に示す物品の上面に吸着することで物品を保持する上面吸着モードと、図２９（ｂ）に示す物品の側面に吸着することで物品を保持する側面吸着モードと、を有する。保持装置２９００は、取り出す物品に応じて上面吸着モードまたは側面吸着モードに切り替えられることができる。
【００６１】
図２９（ｂ）に示すように、能動直動機構３１８は、能動回転関節２９２４を介して基台部３０２に結合される。能動直動機構３１８は、能動回転関節２９２４の回転軸まわりに回転可能である。能動回転関節２９２４が回転すると、基台部３０２に対するロッド部材３２０の角度が変わる。
【００６２】
図３０は、保持装置２９００の制御システムを概略的に示している。図３０に示す制御システムは、回転角度検出部８０２、移動量検出部８０４、ローラ接触検出部８０６、移動量検出部８１４、制御部３００８、駆動部８１０、駆動部８１２、回転角度検出部３００２、および駆動部３００４を備える。
【００６３】
制御部３００８は、駆動部８１０、駆動部８１２、および駆動部３００４を制御する。例えば、制御部３００８は、能動回転関節２９２４の回転量を含む指令を生成し、駆動部３００４に与える。駆動部３００４は、制御部８０８からの指令に従って能動回転関節２９２４を回転駆動する。駆動部３００４は、例えば、モータを備える。回転角度検出部３００２は、能動回転関節２９２４の回転角度を検出し、検出した回転角度を示す情報を制御部３００８にフィードバックする。制御部３００８は、回転角度検出部３００２から出力された情報に基づいて能動回転関節２９２４の回転量を調整する。
【００６４】
図３１（ａ）から図３１（ｆ）を参照して、側面吸着モードにおける保持装置２９００の動作例について説明する。図３１（ａ）から図３１（ｆ）において、能動回転関節２９２４は図示を省略されている。図３１（ａ）に示すように、物品３１５２の上に物品３１５１が置かれている。本実施形態に係るロボット制御装置は、以下に説明するように、保持装置２９００を含む移載装置を制御する。保持装置２９００は、物品３１５１に向かって進む。図３１（ｂ）に示すように、保持装置２９００は、真空吸着パッド３０８が物品３１５１の側面と対向するように、基台部３０６の姿勢を鉛直方向に変更する。図３１（ｃ）に示すように、保持装置２９００は、物品３１５１に向かってさらに進む。続いて、物品３１５１の下端を検出する処理が行われる。本実施形態では、能動回転関節２９２４を設けることにより、受動回転ローラ３２２の移動範囲が広がる。具体的には、能動回転関節２９２４および能動直動機構３１８を制御することで、受動回転ローラ３２２に設けられたセンサを広範囲に移動させることが可能となる。これにより、保持装置２９００全体を移動させることなく、物品３１５１の下端を検出する処理を行うことができる。なお、物品３１５１の下端を検出する処理は、第１の実施形態と同様に、保持装置２９００全体を移動させることで実行してもよい。
【００６５】
図３１（ｄ）に示すように、保持装置２９００は、真空吸着パッド３０８が物品３１５１の側面に当接するまで前進する。次に、真空ポンプが真空吸着パッド３０８を真空引きし、物品３１５１が真空吸着パッド３０８に保持される。さらに、能動回転関節２９２４が回転し、能動直動機構３１８は、受動回転ローラ３２２が物品３１５１に当接するようにロッド部材３２０を押し出し、保持装置２９００は、少し後退する。図３１（ｅ）に示すように、ロッド部材３２０で物品３１５１を押し上げながら、基台部３０６が基台部３０２側に傾斜するように基台部３０６の姿勢が変更される。次に、図３１（ｆ）Ｆに示すように、保持装置１１２は、後退し、物品３１５１を運搬する。
【００６６】
図３２は、保持装置２９００が側面吸着モードで物品を運搬する動作例を示している。図３２のステップＳ３２０１において、保持装置２９００の姿勢が変更される。具体的には、基台部３０６を回転させるために可動部３１０が移動される。基台部３０６の角度θが９０度になるまで、可動部３１０が移動される（ステップＳ３２０２）。ステップＳ３２０３において、保持装置２９００が移動される。ステップＳ３２０４において、保持装置２９００が対象物品を吸着保持する。ステップＳ３２０５において、ロッド部材３２０が外側に押し出される。ロッド部材３２０は、受動回転ローラ３２２が対象物品に接触するまで押し出される（ステップＳ３２０６）。
【００６７】
ステップＳ３２０７において、能動回転関節２９２４が回転駆動され、ステップＳ３２０８において、ロッド部材３２０が押し出される。この間に、対象物品の下端を検出する処理が行われる。物品の下端が検出される（ステップＳ３２０９）と、ステップＳ３２１０において、物品を傾けることが可能かである否かが判定される。物品を傾けることが可能であると判定された場合、ステップＳ３２１１に進み、ステップＳ３２１１において、ロッド部材３２０の回転動作と基台部３０６の回転動作とが行われ、それにより、保持装置２９００が図３１（ｅ）に示すように対象物品３２５１を傾けて保持する。物品を傾けることが不可能と判定された場合、ステップＳ３２１２に進み、ステップＳ３２１２において、保持装置２９００が所定の移動量だけ移動される。
【００６８】
第２の実施形態は、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、第２の実施形態では、能動直動機構３１８が能動回転関節２９２４を介して基台部３０２に結合されている。これにより、ロッド部材３２０が移動する方向が広がる。この結果、物品の下端を検出する処理において、保持装置２９００全体を移動させる必要がなくなり、あるいは、保持装置２９００の移動量を低減することができる。さらに、物品の傾斜時に物品を押し上げる力を作用させることができる。
【００６９】
上述した各実施形態において説明した各種処理は、ソフトウェアであるプログラムに基づいて実行されることが可能である。例えば、これらの処理は、コンピュータにおいてＣＰＵ（Central Processing Unit）がメモリに記録されたプログラムを読み出して実行することにより実現することができる。なお、処理の一部または全部は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などのハードウェアによって実現されてもよい。
【００７０】
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】
【００７１】
１００…ロボットハンドリングシステム、１１０…移載装置、１１１…マニピュレータ、１１２…可変型物品保持装置、１２０…ロボット制御装置、１３０…３次元位置認識装置、１３１…距離画像センサ、１３２…計算機、１５０…かご台車、１５１…物品、１６１…自動コンベヤ、１６２…搬送制御装置、３０２…基台部、３０３…上面、３０４…受動回転関節、３０５…回転軸、３０６…基台部、３０８…真空吸着パッド、３１０…可動部、３１２…受動回転関節、３１３…回転軸、３１４…リンク部材、３１６…受動回転関節、３１７…回転軸、３１８…能動直動機構、３２０…ロッド部材、３２２…受動回転ローラ、６０１…距離センサ、７０１…照明機器、７０２…画像センサ、８０２…回転角度検出部、８０４，８１４…移動量検出部、８０６…ローラ接触検出部、８０８…制御部，８１０，８１２…駆動部、２１０１…支持部、２２２０，２３２０，２４２０…ロッド部材、２４２１，２４２２…粒子、２４２３…仕切り、２５２０…ロッド部材、２５２１…円筒棒、２６１０…固定部、２６１４…伸縮部、２７００…保持装置、２８００…移載装置、２８０１…基台、２８０２…伸縮部、２９００…可変型物品保持装置、２９２４…能動回転関節、３００２…回転角度検出部、３００４…駆動部、３００８…制御部。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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