(57)【要約】【課題】本発明が解決しようとする課題は、小型かつ物品状態のセンシングを両立する保持機構、移載装置、ハンドリングロボットシステム及びロボットハンドリング方法を提供することである。【解決手段】実施形態の保持機構は、第１保持部と、前記第１保持部と第１方向に対向する第２保持部と、前記第１保持部と繋がり前記第１保持部を前記第１方向に移動可能な第１ガイドと、前記第１ガイドを前記第１方向に移動可能な第２ガイドと、前記第２保持部と繋がり前記第２保持部を前記第１方向に移動可能な第３ガイドと、前記第３ガイドを前記第１方向に移動可能であって、前記第２ガイドと前記第１方向に並ぶ第４ガイドと、前記第１保持部と前記第２保持部の間の距離を変化させる駆動機構と、を備える。【選択図】図３
2018153896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１保持部と、
前記第１保持部と第１方向に対向する第２保持部と、
前記第１保持部と繋がり前記第１保持部を前記第１方向に移動可能な第１ガイドと、
前記第１ガイドを前記第１方向に移動可能な第２ガイドと、
前記第２保持部と繋がり前記第２保持部を前記第１方向に移動可能な第３ガイドと、
前記第３ガイドを前記第１方向に移動可能であって、前記第２ガイドと前記第１方向に並ぶ第４ガイドと、
前記第１保持部と前記第２保持部の間の距離を変化させる駆動機構と、
を備える保持機構。
【請求項２】
前記駆動機構は、前記第１保持部と前記第２保持部のそれぞれを第１方向に駆動する請求項１に記載の保持機構。
【請求項３】
前記第１乃至４ガイドのそれぞれは、前記第１方向の変位量を検出する第１検出部を有する請求項１に記載の保持機構。
【請求項４】
前記駆動機構は、第１ラックと、前記第１ラックと前記第１方向に並ぶ第２ラックと、前記第１ラックに対して前記第１方向と交差する第２方向に位置し前記第１保持部と繋がる第３ラックと、前記第２ラックに対して前記第２方向に位置し前記第２保持部と繋がる第４ラックと、前記第１ラック及び第３ラックとかみ合う第１ギアと、前記第２ラック及び第４ラックとかみ合う第２ギアと、前記第１ラックと前記第２ラックそれぞれを前記第１方向に駆動する駆動部と、を有する請求項１に記載の保持機構。
【請求項５】
前記第１ギアは、同軸上に一体に設けられた第１歯車と、第３歯車と、を有し、
前記第２ギアは、同軸上に一体に設けられた第２歯車と、第４歯車と、を有し、
前記第１歯車は、前記第１ラックとかみ合い、
前記第２歯車は、前記第２ラックとかみ合い、
前記第３歯車は、前記第３ラックとかみ合い、
前記第４歯車は、前記第４ラックとかみ合う請求項４に記載の保持機構。
【請求項６】
前記第３歯車の径は、前記第１歯車の径より大きく、
前記第４歯車の径は、前記第２歯車の径より大きい請求項５に記載の保持機構。
【請求項７】
前記第１ガイドは、第１ブロックと、前記第１ブロック上に前記第１方向に沿って設けられた第１レールと、前記第１保持部と繋がり前記第１レールに沿って移動可能な第１直動ガイドと、前記第１レールの端部で前記第１直動ガイドの移動を静止させる第１ストッパーと、を有し、
前記第２ガイドは、前記第１方向に沿って設けられた第２レールと、前記第１ブロックと繋がり前記第２レールに沿って移動可能な第２直動ガイドと、前記第２レールの端部で前記第２直動ガイドの移動を静止させる第２ストッパーと、を有し、
前記第３ガイドは、第２ブロックと、前記第２ブロック上に前記第１方向に沿って設けられた第３レールと、前記第２保持部と繋がり前記第３レールに沿って移動可能な第３直動ガイドと、前記第３レールの端部で前記第３直動ガイドの移動を静止させる第３ストッパーと、を有し、
前記第４ガイドは、前記第１方向に沿って設けられた第４レールと、前記第２ブロックと繋がり前記第４レールに沿って移動可能な第４直動ガイドと、前記第４レールの端部で前記第４直動ガイドの移動を静止させる第４ストッパーと、を有する請求項１に記載の保持機構。
【請求項８】
前記第１ブロックと前記第２ストッパーの間に位置し前記第１ガイドを前記第３ガイドに近づける方向に付勢する第１弾性部と、前記第２ブロックと前記第４ストッパーの間に位置し前記第３ガイドを前記第１ガイドに近づける方向に付勢する第２弾性部と、を有する請求項７に記載の保持機構。
【請求項９】
前記第１保持部及び第２保持部のそれぞれは、前記第１方向に交差する第２方向に移動可能である請求項１に記載の保持機構。
【請求項１０】
前記第１保持部及び第２保持部のそれぞれは、前記第２方向の変位量を検出する第２検出部を有する請求項９に記載の保持機構。
【請求項１１】
前記第１保持部及び第２保持部のそれぞれは、前記第２方向に弾性力を与える弾性部を有する請求項９に記載の保持機構。
【請求項１２】
前記第１保持部は、前記第１ガイドと繋がる第１移動部と、前記第２方向に移動可能な第１保持アームと、前記第２方向に移動可能な第２保持アームと、前記第１移動部と前記第１保持アームの間に位置し前記第１保持アームの変位量を検出する第３検出部と、前記第１移動部と前記第２保持アームの間に位置し前記第２保持アームの変位量を検出する第４検出部と、を有し、
前記第２保持部は、前記第３ガイドと繋がる第２移動部と、前記第２方向に移動可能な第３保持アームと、前記第２方向に移動可能な第４保持アームと、前記第２移動部と前記第３保持アームの間に位置し前記第３保持アームの変位量を検出する第５検出部と、前記第２移動部と前記第４保持アームの間に位置し前記第４保持アームの変位量を検出する第６検出部と、を有する請求項９に記載の保持機構。
【請求項１３】
前記駆動機構と前記第１乃至４ガイドを設置する基台部を更に備える請求項１に記載の保持機構。
【請求項１４】
放射状に配置された複数の保持部と、
前記保持部のそれぞれと繋がり前記保持部を放射状に移動可能な複数の第１ガイドと、
前記第１ガイドのそれぞれと繋がり前記第１ガイドを放射状に移動可能な複数の第２ガイドと、
前記保持部それぞれの間の距離を変化させる駆動機構と、
を備える保持機構。
【請求項１５】
請求項１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１６】
請求項１５に記載の移載装置と、
前記移載装置が保持する物品を認識する認識装置と、を備えるハンドリングロボットシステム。
【請求項１７】
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を更に備える請求項１６に記載のハンドリングロボットシステム。
【請求項１８】
物品を保持するために第１方向にそれぞれ移動し、前記第１方向と交差する第２方向の変位量を検出可能な第１及び第２保持部を含む保持機構と、前記保持機構を移動するマニピュレータと、を有する移載装置と、前記保持機構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におけるロボットハンドリング方法であって、
前記認識結果に基づいて前記制御装置が前記マニピュレータを駆動して前記保持機構を前記物品に接近させるステップと、
前記第１又は第２保持部が前記物品と接触して前記第２方向の前記変位量を検出するステップと、
前記変位量に基づいて前記制御装置が前記移載装置を駆動して前記保持機構の姿勢を制御するステップと、
前記第１及び第２保持部を前記第１方向に駆動して前記物品を保持するステップと、を備えるロボットハンドリング方法。
【請求項１９】
前記制御装置は、前記第１又は第２保持部の前記変位量により、前記物品の傾斜量を導出する請求項１８に記載のロボットハンドリング方法。
【請求項２０】
前記制御装置は、前記第１又は第２保持部の前記変位量により、前記物品の前記第１方向の幅を導出する請求項１８に記載のロボットハンドリング方法。
【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、ハンドリングロボットシステム及びロボットハンドリング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、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、２つの保持部により物品を挟持する機構が多く採用されている。物品のピッキングや詰め合わせといった作業は、多種多様な物品を保持する必要がある。例えば、大きい物品を保持する場合は、それぞれの保持部を大きく駆動させる必要があるため、保持機構が大型化する。柔らかい物品等を正確に保持する場合は、物品の状態や周囲環境をセンシングするセンサを設ける必要があるため、保持機構が大型化及び複雑化する。
【０００３】
このように、保持機構の大型化により、狭い空間に載置された物品等を正確に保持できず、依然人手に頼った作業が多い。また、物品の状態や周囲環境を正確にセンシングすることが難しく、保持した物品を破損させることも多い。
【０００４】
保持機構の小型化と物品状態のセンシングを両立させた保持機構の開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３５３２９号公報
【特許文献２】特許第５８６１２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、小型かつ物品状態の正確なセンシングを両立する保持機構、移載装置、ハンドリングロボットシステム及びロボットハンドリング方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の保持機構は、第１保持部と、前記第１保持部と第１方向に対向する第２保持部と、前記第１保持部と繋がり前記第１保持部を前記第１方向に移動可能な第１ガイドと、前記第１ガイドを前記第１方向に移動可能な第２ガイドと、前記第２保持部と繋がり前記第２保持部を前記第１方向に移動可能な第３ガイドと、前記第３ガイドを前記第１方向に移動可能であって、前記第２ガイドと前記第１方向に並ぶ第４ガイドと、前記第１保持部と前記第２保持部の間の距離を変化させる駆動機構と、を備える。
【０００８】
また、実施形態の移載装置は、前記保持機構と、前記保持機構を移動するマニピュレータと、を備える。
【０００９】
また、実施形態のハンドリングロボットシステムは、前記移載装置と、前記移載装置が保持する物品を認識する認識装置と、を備える。
【００１０】
また、実施形態のロボットハンドリング方法は、物品を保持するために第１方向にそれぞれ移動し、前記第１方向と交差する第２方向の変位量を検出可能な第１及び第２保持部を含む保持機構と、前記保持機構を移動するマニピュレータと、を有する移載装置と、前記保持機構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におけるロボットハンドリング方法であって、前記認識結果に基づいて前記制御装置が前記マニピュレータを駆動して前記保持機構を前記物品に接近させるステップと、前記第１又は第２保持部が前記物品と接触して前記第２方向の前記変位量を検出するステップと、前記変位量に基づいて前記制御装置が前記移載装置を駆動して前記保持機構の姿勢を制御するステップと、前記第１及び第２保持部を前記第１方向に駆動して前記物品を保持するステップと、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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を用いた移載装置の一例を示す図である。
【図３】第１の実施形態にかかる保持機構の一例を示す図である。
【図４】保持機構が開いた状態の斜視図である。
【図５】保持機構の正面図及び側面図である。
【図６】基台部に設置された移動機構の構成を示す斜視図と上面図である。
【図７】基台部に設置された移動機構の構成を示す正面図と断面図である。
【図８】第３ガイド部及び第４ガイド部の構成を示す図である。
【図９】移動機構のガイド部の構成を示す側面図及び断面図である。
【図１０】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１１】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１２】保持機構の保持動作の一例を示す図である。
【図１３】第１乃至４保持アームが傾斜した物品に接触している状態を示す図である。
【図１４】第１乃至４保持アームが物品の表面をつつきながら保持機構の移動方向を決定する方法を示す平面図である。
【図１５】物品の傾斜量に応じた保持機構１の姿勢補正の一例を示す図である。
【図１６】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１７】第３の実施形態にかかる保持機構の一例を示す図である。
【図１８】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１９】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。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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、図面は模式的また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。
【００１３】
（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。
【００１４】
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。
【００１５】
ハンドリングロボットシステム１００は、積載領域１５０に載置された複数の物品Ｇを認識装置１３０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を保持しつつ物品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により保持しつつ積載領域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、製品単品等を含む。
【００１６】
まず、移載装置１１０について説明する。
【００１７】
図２は、本実施形態にかかる保持機構１を用いた移載装置１１０の一例を示す図である。  図２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。
【００１８】
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、先端に設けられた保持機構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。
【００１９】
基部１１２は、マニピュレータ１１１の端部を固定する。基部１１２は、床面や地面に設置される。基部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。
【００２０】
保持機構１は、物品Ｇを保持可能な少なくとも２つの保持部を有する。これらの保持部は互いに接触可能に配置される。物品Ｇを保持する際、保持機構１は、保持部それぞれの間隔を縮小して保持部を物品Ｇに接触させ、物品Ｇを挟持することにより保持する。
【００２１】
次に、図３乃至９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。
【００２２】
図３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３（ａ）は、保持機構１が閉じた状態を示す。図３（ｂ）は、保持機構１が開いた状態を示す。
【００２３】
図４は、保持機構１が開いた状態の斜視図である。図４（ａ）は、正面斜視図であり、図４（ｂ）は、背面斜視図である。
【００２４】
図５は、保持機構１の正面図及び側面図である。図５（ａ）及び（ｂ）は、保持機構１が閉じた状態及び開いた状態の正面図である。図５（ｃ）は、保持機構１の側面図である。簡単のため保持部が第１保持部と第２保持部の２つの場合について説明する。保持機構１が「閉じた状態」とは、第１保持部と第２保持部が互いに接触している状態を示す。また、保持機構１が「開いた状態」とは、第１保持部と第２保持部が互いに離れている状態を示す。
【００２５】
ここで、説明の便宜上、＋Ｘ方向、−Ｘ方向、＋Ｙ方向、−Ｙ方向、＋Ｚ方向、および−Ｚ方向について定義する。＋Ｘ方向、−Ｘ方向、＋Ｙ方向、および−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「保持部が移動する方向」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方向および＋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。定義の座標軸は、保持機構１を基準としているため、マニピュレータ１１１に設置された保持機構１の向きにより適宜変更される。
【００２６】
図３及び４に示すように保持機構１は、第１保持部２と、第２保持部３と、基台部４と、基台部４に設けられ第１保持部２と第２保持部３をそれぞれ＋Ｘ方向あるいは−Ｘ方向に移動する移動機構５と、を備える。
【００２７】
第１保持部２は、第２保持部３と対になり物品Ｇを挟持することにより保持する。
【００２８】
第１保持部２は、第１移動部２０と、第１保持アーム２１と、第２保持アーム２２と、第１保持アーム２１と一端部で接続される第１リンク２３と、第２保持アーム２２と一端部で接続される第２リンク２４と、第１移動部２０に固定され第１リンク２３と第２リンク２４が繋がる第１ガイド部２５と、第１リンク２３の他端部と第１移動部２０の端部との間に配置される第１センサ２６及び第１弾性部２７と、第２リンク２４の他端部と第１移動部２０の端部との間に配置される第２センサ２８及び第２弾性部２９と、を備える。
【００２９】
第１移動部２０は、後述する移動機構５の第３ラック及び第３ガイド部と接続される。第１移動部２０は、第３ガイド部に沿って＋Ｘ方向あるいは−Ｘ方向（第１方向とも称される）に移動可能である。
【００３０】
第１保持アーム２１と第２保持アーム２２は、後述する第２保持部３の第３保持アームと第４保持アームと対になり物品Ｇを保持する箇所である。第１乃至４保持アームを総称して保持アームと称しても良い。
【００３１】
第１リンク２３は、一端で第１保持アーム２１と接続され、第１リンク２３に設けられたスライドガイド２３１が第１ガイド部２５に設けられたスライドレール２５１に繋がる（図４（ｂ）参照）。これにより、第１ガイド部２５は、第１保持アーム２１及び第１リンク２３を＋Ｚ方向に支持する。スライドガイド２３１とスライドレール２５１は、Ｚ方向に沿って設けられている。従って、第１保持アーム２１及び第１リンク２３は、第１ガイド部２５に沿って＋Ｚ方向あるいは−Ｚ方向（第２方向とも称される）に移動可能である。図５（ｃ）に示すように、第１リンク２３は、Ｚ方向に移動する際に、基台部４及び移動機構５と干渉しないよう隙間を設けて配置される。第１リンクの他端部２３２は、第１センサ２６及び第１弾性部２７を介して第１移動部の端部２０１と繋がる（図４（ａ）参照）。第１弾性部２７は、第１保持アーム２１及び第１リンク２３を＋Ｚ方向に付勢する。第１弾性部２７は、第１リンク２３の他端部２３２と第１移動部の端部２０１の間にＺ方向の弾性力を付加する。第１ガイド部２５のスライドレール２５１には、第１リンク２３が＋Ｚ方向の所定の位置で静止するようにストッパー（図示しない）が設けられているのが好ましい。第１弾性部２７は、例えばバネなど常に弾性力が生成可能な部材であれば何でも良い。第１センサ２６は、第１保持アーム２１のＺ方向の変位量を計測する変位センサである。第１センサ２６の変位量の計測範囲は、第１移動部の端部２０１と第１リンク２３の他端部２３２のＺ方向の距離の範囲である。そのため、広範囲の変位を計測したい場合は、第１移動部の端部２０１と第１リンク２３の他端部２３２のＺ方向の距離を広くするのが良い。第１センサ２６は第１弾性部２７を含んでも良い。
【００３２】
第２リンク２４は、一端で第２保持アーム２２と接続され、第２リンク２４に設けられたスライドガイド２４１が第１ガイド部２５に設けられたスライドレール２５２に繋がる（図４（ｂ）参照）。これにより第１ガイド部２５は、第２保持アーム２２及び第２リンク２４を＋Ｚ方向に支持する。スライドガイド２４１とスライドレール２５２は、Ｚ方向に沿って設けられている。従って、第２保持アーム２２及び第２リンク２４は、第１ガイド部２５に沿って＋Ｚ方向あるいは−Ｚ方向に移動可能である。図５（ｃ）に示すように、第２リンク２４は、Ｚ方向に移動する際に、基台部４及び移動機構５と干渉しないよう隙間を設けて配置される。第２リンクの他端部２４２は、第２センサ２８及び第２弾性部２９を介して第１移動部の端部２０２と繋がる（図４（ｂ）参照）。第２弾性部２９は、第２保持アーム２２及び第２リンク２４を＋Ｚ方向に付勢する。第２弾性部２９は、第２リンクの他端部２４２と第１移動部の端部２０２の間にＺ方向の弾性力を付加する。第２弾性部２９は、例えばバネなど常に弾性力が生成可能な部材であれば何でも良い。第１ガイド部２５のスライドレール２５２には、第２リンク２４が＋Ｚ方向の所定の位置で静止するようにストッパー（図示しない）が設けられているのが好ましい。第２センサ２８は、第２保持アーム２２のＺ方向の変位量を計測する変位センサである。第２センサ２８の変位量の計測範囲は、第１移動部の端部２０２と第２リンク２４の他端部２４２のＺ方向の距離の範囲である。そのため、広範囲の変位を計測したい場合は、第１移動部の端部２０２と第２リンク２４の他端部２４２のＺ方向の距離を広くするのが良い。第２センサ２８は、第１弾性部２９を含んでも良い。
【００３３】
第１保持アーム２１及び第２保持アーム２２は、第１ガイド部２５に設けられたスライドレール２５１、２５２によりＹ方向の位置が定まるが、保持アームはそれぞれ、若干の隙間を設けて配置されていることが好ましい。また、第１保持アーム２１及び第２保持アーム２２は、Ｚ方向に別個に移動可能である。第１保持アームは、第１リンクを含んでも良い。また、第２保持アームは、第２リンクを含んでも良い。また、第１保持部２は、第１保持アーム２１及び第２保持アーム２２を有することを説明したが、第１保持アーム２１及び第２保持アーム２２は、一体として形成され一つの保持アームを形成しても良い。
【００３４】
第２保持部３は、第２移動部３０と、第３保持アーム３１と、第４保持アーム３２と、第３保持アーム３１と一端部で接続される第３リンク３３と、第４保持アーム３２と一端部で接続される第４リンク３４と、第２移動部３０に固定され第３リンク３３と第４リンク３４と繋がる第２ガイド部３５と、第３リンク３３の他端部と第２移動部３０の端部との間に配置される第３センサ３６及び第３弾性部３７と、第４リンク３４の他端部と第２移動部３０の端部との間に配置される第４センサ３８及び第４弾性部３９と、を備える。
【００３５】
第２移動部３０は、後述する移動機構５の第４ラック及び第４ガイド部と接続される。第２移動部３０は、第４ガイド部に沿ってＸ方向に移動可能である。
【００３６】
第３リンク３３は、一端で第３保持アーム３１と接続され、第３リンク３３に設けられたスライドガイド３３１が第２ガイド部３５に設けられたスライドレール３５１に繋がる（図４（ａ）参照）。これにより、第２ガイド部３５は、第３保持アーム３１及び第３リンク３３を＋Ｚ方向に支持する。スライドガイド３３１とスライドレール３５１は、Ｚ方向に沿って設けられている。従って、第３保持アーム３１及び第３リンク３３は、第２ガイド部３５に沿ってＺ方向に移動可能である。第３リンク３３は、Ｚ方向に移動する際に、基台部４及び移動機構５と干渉しないよう隙間を設けて配置される。第３リンクの他端部３３２は、第３センサ３６及び第１弾性部３７を介して第２移動部の端部３０１と繋がる（図４（ａ）参照）。第３弾性部３７は、第３保持アーム３１及び第３リンク３３を＋Ｚ方向に付勢する。第３弾性部３７は、第３リンクの他端部３３２と第２移動部の端部３０１の間にＺ方向の弾性力を付加する。第３弾性部３７は、例えばバネなど常に弾性力が生成可能な部材であれば何でも良い。第２ガイド部３５のスライドレール３５１には、第３リンク３３が＋Ｚ方向の所定の位置で静止するようにストッパー（図示しない）が設けられているのが好ましい。第３センサ３６は、第３保持アーム３１のＺ方向の変位量を計測する変位センサである。第３センサ３６の変位量の計測範囲は、第２移動部３０の端部３０１と第３リンク３３の他端部３３２のＺ方向の距離の範囲である。そのため、広範囲の変位を計測したい場合は、第２移動部の端部３０１と第３リンク３３の他端部３３２のＺ方向の距離を広くするのが良い。第３センサ３６は、第３弾性部３７を含んでも良い。
【００３７】
第４リンク３４は、一端で第４保持アーム３２と接続され、第４リンク３４に設けられたスライドガイド３４１が第２ガイド部３５に設けられたスライドレール３５２に繋がる（図４（ａ）参照）。これにより第２ガイド部３５は、第４保持アーム３２及び第４リンク３４を＋Ｚ方向に支持する。スライドガイド３４１とスライドレール３５２は、Ｚ方向に沿って設けられている。従って、第４保持アーム３２及び第４リンク３４は、第２ガイド部３５に沿って＋Ｚ方向あるいは−Ｚ方向に移動可能である。第４リンク３４は、Ｚ方向に移動する際に、基台部４及び移動機構５と干渉しないよう隙間を設けて配置される。第４リンクの他端部３４２は、第４センサ３８及び第４弾性部３９を介して第２移動部の端部３０２と繋がる（図４（ｂ）参照）。第４弾性部３９は、第４保持アーム３２及び第４リンク３４を＋Ｚ方向に付勢する。第４弾性部３９は、第４リンクの他端部３４２と第２移動部の端部３０２の間にＺ方向の弾性力を付加する。第２ガイド部３５のスライドレール３５２には、第４リンク３４が＋Ｚ方向の所定の位置で静止するようにストッパー（図示しない）が設けられているのが好ましい。第４弾性部３９は、例えばバネなど常に弾性力が生成可能な部材であれば何でも良い。第４センサ３８は、第４保持アーム３２のＺ方向の変位量を計測する変位センサである。第４センサ３６の変位量の計測範囲は、第２移動部の端部３０２と第４リンク３４の他端部３４２のＺ方向の距離の範囲である。そのため、広範囲の変位を計測したい場合は、第２移動部の端部３０２と第４リンク３４の他端部３４２のＺ方向の距離を広くするのが良い。第４センサ３８は、第４弾性部３９を含んでも良い。上述した、第１乃至４センサは、検出部と称しても良い。第１乃至４センサは、例えば、リニアエンコーダ、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、変位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１乃至４センサは、変位センサに限定されない。例えば、力センサや圧力センサ等でも良い。
【００３８】
第３保持アーム３１及び第４保持アーム３２は、第２ガイド部３５に設けられたスライドレール３５１、３５２によりＹ方向の位置が定まるが、保持アームはそれぞれ、Ｙ方向に若干の隙間を設けて配置されていることが好ましい。また、第３保持アーム３１及び第４保持アーム３２は、別個にＺ方向に移動可能である。また、第３保持アームは、第３リンクを含んでも良い。また、第４保持アームは、第４リンクを含んでも良い。また、第２保持部３は、第３保持アーム３１及び第４保持アーム３２を有することを説明したが、第３保持アーム３１及び第４保持アーム３２は、一体として形成され一つの保持アームを形成しても良い。
【００３９】
第１保持部２と第２保持部３は、Ｘ軸と垂直な面に対して略対称に配置されていることが好ましい。
【００４０】
本実施形態では、第１保持部２と第２保持部３の形状が先細りであるとともに板状であり、かつ第１乃至４弾性部や変第１乃至４センサが第１保持部２と第２保持部３の先端から離間して配置されている。このような構成により、第１保持部２と第２保持部３が狭い隙間等にも入り易いという効果が得られる。
【００４１】
基台部４は、第１保持部２と第２保持部３を接続した移動機構５を設置する箇所である。基台部４は、マニピュレータ１１１の先端部に接続される（図１及び２参照）。基台部４には、例えばマニピュレータ１１１と接続するためのコネクタや配線や第１保持部２及び第２保持部３を駆動するためのモータ等が内蔵されても良い。
【００４２】
次に、移動機構５の構成について説明する。
【００４３】
図６乃至９を参照して保持機構１の移動機構５について説明する。
【００４４】
図６は、基台部４に設置された移動機構５の構成を示す斜視図と上面図である。簡単のため第１保持部２及び第２保持部３は省略している。図６（ａ）と（ｂ）は、保持機構１が閉じた状態と開いた状態の基台部４及び移動機構５を示す斜視図である。図６（ｃ）と（ｄ）は、保持機構１が閉じた状態と開いた状態の基台部４及び移動機構５を示す上面図である。
【００４５】
図７は、基台部４に設置された移動機構５の構成を示す正面図と断面図である。簡単のため第１保持部２及び第２保持部３は省略している。図７（ａ）と（ｂ）は、保持機構１が閉じた状態と開いた状態のＡ−Ａ断面図である。図７（ｃ）と（ｄ）は、保持機構１が閉じた状態と開いた状態のＢ−Ｂ断面図である。
【００４６】
図６及び７に示すように、移動機構５は、第１ラック５０と、第２ラック５１と、第１ラック５０と第２ラック５１をそれぞれ第１方向（Ｘ方向あるいは−Ｘ方向）に駆動する駆動部５２と、第１ラック５０に対して＋Ｚ方向に位置する第３ラック５３と、第２ラック５１に対して＋Ｚ方向に位置する第４ラック５４と、第１ラック５０及び第３ラック５３とそれぞれ径の異なる歯車でかみ合う第１歯車５５（第１ギアとも称される）と、第２ラック５１及び第４ラック５４とそれぞれ径の異なる歯車でかみ合う第２歯車５６（第２ギアとも称される）と、第３ガイド部５７と、第４ガイド部５８と、を備える。移動機構５の構成のうち、第３ガイド部５７と第４ガイド部５８を除いた構成を駆動機構と称することがある。
【００４７】
上述した第１保持部２の第１移動部２０は、第３ラック５３及び第３ガイド部５７と接続される。また、第２保持部３の第２移動部３０は、第４ラック５４及び第４ガイド部５８と接続される。
【００４８】
第１ラック５０と第２ラック５１は、それぞれ板状の略直方体形状に形成され、Ｘ方向に沿って配置される。また、第１ラック５０と第２ラック５１は、Ｚ方向に略同一高さに位置する。第１歯車５５が位置する側の第１ラック５０の側面５００には、複数の歯が設けられており、第１歯車５５とかみ合う。また、第２歯車５６が位置する側の第２ラック５１の側面５１０には、複数の歯が設けられており、第２歯車５６とかみ合う。第１ラック５０と第２ラック５１は、駆動部５２にそれぞれ接続され、駆動部５２の駆動力によりそれぞれＸ方向に移動する。例えば、第１ラック５０が＋Ｘ方向に移動し、第２ラック５１が−Ｘ方向に移動する（この時、保持機構は、開いた状態となる）。また、第１ラック５０が−Ｘ方向に移動し、第２ラック５１が＋Ｘ方向に移動する（この時、保持機構は、閉じた状態となる）。第１ラック５０と第２ラック５１の駆動により、第１歯車５５と第２歯車５６は回転する。
【００４９】
駆動部５２は、基台部４上に設置される。駆動部５２は、第１ラック５０に対して第２ラック５１を対称に移動する。対称に移動とは、例えば第１ラック５０が＋Ｘ方向に移動した場合は、第２ラック５１は−Ｘ方向に移動することである。また、第１ラック５０と第２ラック５１を個別に＋Ｘ方向又は−Ｘ方向に移動可能であっても良い。駆動部５２は、例えば、横送りボールネジとステッピングモータを備え、ステッピングモータの駆動によりＸ方向に移動する。また、リニアアクチュエータで駆動しても良い。
【００５０】
第３ラック５３と第４ラック５４は、それぞれ板状の略直方体形状に形成され、Ｘ方向に沿って配置される。第３ラック５３は、第１ラック５０に対して＋Ｚ方向に位置し第１ラック５０と重なる位置に配置される。第４ラック５４は、第２ラック５１に対して＋Ｚ方向に位置し第２ラック５１と重なる位置に配置される。第３ラック５３と第４ラック５４は、Ｚ方向に略同一の高さに位置する。第１歯車５５が位置する側の第３ラック５３の側面５３０には、複数の歯が設けられており、第１歯車５５とかみ合う。また、第２歯車５６が位置する側の第４ラック５４の側面５４０には、複数の歯が設けられており、第２歯車５６とかみ合う。第１ラック５０が駆動部５２により駆動されることで第１歯車５５が回転し、その回転力を用いて第３ラック５３は移動する。第３ラック５３は、第１移動部２０を介して後述する第３ガイド部５７と接続されるため、第３ガイド部５７の移動方向であるＸ方向に沿って第３ラック５３は移動する。第４ラック５４も同様であり、第２ラック５１が駆動部５２により駆動されることで第２歯車５６が回転し、その回転力を用いて第４ラック５４は移動する。第４ラック５４は、第２移動部３０を介して後述する第４ガイド部５８と接続されるため、第４ガイド部５８の移動方向であるＸ方向に沿って第４ラック５４は移動する。
【００５１】
第１歯車５５と第２歯車５６は、基台部４上に設置される。第１歯車５５（第１ギアとも称される）は、基台部４に設けられた第１軸Ａ１を中心に回転可能である。また、第２歯車５６（第２ギアとも称される）は、基台部４に設けられた第２軸Ａ２を中心に回転可能である。第１軸Ａ１と第２軸Ａ２は、Ｘ方向に並び、間隔を置いて設置される。第１軸Ａ１と第２軸Ａ２の軸方向は、Ｚ方向に略平行である。第１歯車５５は、同軸上に径の異なる歯車５５０と歯車５５１を２つ有する。歯車５５０と歯車５５１は、一体に連結されて第１歯車５５を形成する。歯車５５０は、第１ラック５０とかみ合う。歯車５５１は、第３ラック５３とかみ合う。歯車５５０の径は、歯車５５１の径より小さいことが好ましい。第２歯車５６は、同軸上に径の異なる歯車５６０と歯車５６１を２つ有する。歯車５６０と歯車５６１は、一体に連結されて第２歯車５６を形成する。歯車５６０は、第２ラック５１とかみ合う。歯車５６１は、第４ラック５４とかみ合う。歯車５６０の径は、歯車５６１の径より小さいことが好ましい。歯車５５０と歯車５６０は、略同一形状である。また、歯車５５１と歯車５６１は、略同一形状である。
【００５２】
ここで、第１歯車５５にかみ合う第１ラック５０と第３ラック５３の移動量について説明する。第１歯車５５の歯車５５０のピッチ円直径がＤａとし、歯車５５１のピッチ円直径がＤｂとする。ピッチ円直径とは、「歯車の歯数×モジュール（歯車の歯の大きさ）」である。例えば、駆動部５２を駆動して第１ラック５０を＋Ｘ方向に移動すると第１ラック５０にかみ合う歯車５５０が回転し、第１軸Ａ１によって歯車５５１も同じ回転数で回転する。そして、歯車５５１が回転することで、第３ラック５３が＋Ｘ方向に移動する。この時、第１ラック５０の移動距離と第３ラック５３の移動距離の比率は、予め導出できる。歯車５５０と歯車５５１が１回転した場合は、第１ラック５０の移動距離が「π×Ｄａ」となる。一方、第３ラック５３の移動距離は、「π×Ｄｂ」となる。つまり、歯車５５０と歯車５５１の直径比に対して第１ラック５０の移動量を乗じた値が第３ラック５３の移動量となる。具体的には、ラックの移動距離の比が「ラックの移動距離の比＝歯車の直径比」となるので、「移動距離の比＝Ｄｂ／Ｄａ」となる。例えば、歯車５５０のピッチ円直径をＤａ＝１２とし、歯車５５１のピッチ円直径をＤｂ＝２４とすると、移動距離の比率は２となる。損失を無視すれば、移動距離の入力に対して出力は、２倍となる。この比率は、ＤａとＤｂとの差が大きい程大きくなる。また、ピッチ円直径は、「歯数×モジュール」なので、歯数又はモジュール、あるいは、その両方により設定可能である。歯車５５０と歯車５５１の径を変更することにより、入力である第１ラック５０の移動量に対して出力である第３ラック５３の移動量を増大できる。第２歯車５６と第２ラック５１及び第４ラック５４の移動量の関係についても同様である。
【００５３】
次に、図８及び９を参照して第３ガイド部５７及び第４ガイド部５８の構成について説明する。
【００５４】
図８は、第３ガイド部５７及び第４ガイド部５８の構成を示す図である。簡単のため、第１保持部２及び第２保持部３は省略している。図８（ａ）及び（ｂ）は、保持機構１が閉じた状態と開いた状態の基台部４及び移動機構５を示す正面図である。図８（ｃ）及び（ｄ）は、保持機構１が閉じた状態と開いた状態の基台部４及び移動機構５のガイド部を示す背面図である。
【００５５】
図９は、移動機構５のガイド部の構成を示す側面図及びＣ−Ｃ断面図である。
【００５６】
図８及び９に示すように、第３ガイド部５７と第４ガイド部５８は、基台部４の側面部に位置し、Ｘ方向に沿って並べて配置される。また、第３ガイド部５７と第４ガイド部５８のＺ方向の高さは、略同一である。
【００５７】
第３ガイド部５７は、第１ブロック５７０と、第１レール５７１と、第１の側板５７２と、第２の側板５７３と、第１直動ガイド５７４と、第２レール５７５と、第２直動ガイド５７６と、第３の側板５７７と、第１の支柱５７８と、第５弾性部５７９と、を備える。
【００５８】
第１ブロック５７０は、第１部分５７００と、第２部分５７０１と、を備える。第１部分５７００は、第２部分５７０１と比較して平坦部５７０２を基準に厚さが薄くなっている箇所である。−Ｚ方向から見ると第１部分５７００と第２部分５７０１では、高さの異なる段差形状となっている。第２部分５７０１のＸ軸と略垂直な側面には、Ｘ方向に略平行に貫通穴Ｈ１（図９（ｂ）参照）が設けられている。貫通穴Ｈ１には、第１の支柱５７８が通される。貫通穴Ｈ１と第１の支柱５７８は、接触せずに隙間が設けられているのが好ましい。
【００５９】
第１レール５７１は、第１ブロック５７０の平坦部５７０２上に設けられる。第１レール５７１の方向は、Ｘ方向と略平行である。
【００６０】
第１の側板５７２と第２の側板５７３は、第１ブロック５７０のＸ方向と垂直な側面に配置される。詳しく述べると、第１の側板５７２は、第１部分５７００のうちＸ方向と垂直な側面に配置され、第２の側板５７３は、第２部分５７０１のＸ方向と垂直かつ平坦部５７０２と交わる側面に配置される。第１の側板５７２と第２の側板５７３は、略平行に配置される。また、第１の側板５７２と第２の側板５７３は、第１直動ガイド５７４のストッパーとして機能するため、第１レール５７１より＋Ｚ方向に突出していることが好ましい。また別の観点から見ると、第１レール５７１の両端部に第１の側板５７２及び第２の側板５７３が位置する。第１の側板５７２及び第２の側板５７３を総称して第１ストッパーと称しても良い。第１の側板５７２と第２の側板５７３は、第１ブロック５７０と一体として形成され、第１ブロック５７０に含まれても良い。
【００６１】
第１直動ガイド５７４は、第１レール５７１に繋がり第１レール５７１に沿って移動可能である。第１レール５７１は、Ｘ方向と略平行に設けられているため、第１直動ガイド５７４は、第１レール５７１に沿ってＸ方向に移動可能である。第１直動ガイド５７４には、第１レール５７１と繋がるためのスライドガイド（図示しない）が設けられている。第１直動ガイド５７４は、第１保持部２の第１移動部２０が接続され、第１移動部２０を介して第３ラック５３と繋がる。
【００６２】
第２レール５７５は、第１レール５７１に対して−Ｚ方向に位置する。また、第２レール５７５の方向は、Ｘ方向と略平行であり第１レール５７１と略同一方向である。第２レール５７５は、安定のため土台を有していても良い。また、第２レール５７５は、基台４上に設けられていても良い。
【００６３】
第２直動ガイド５７６は、第２レール５７５に繋がり第２レール５７５に沿って移動可能である。第２レール５７５は、Ｘ方向と略平行に設けられているため、第２直動ガイド５７６は、第２レール５７５に沿ってＸ方向に移動可能である。第２直動ガイド５７６には、第２レール５７５と繋がるためのスライドガイド（図示しない）が設けられている。第２直動ガイド５７６には、第１ブロック５７０の第２部分５７０１が接続される。従って、第１ブロック５７０及び第２直動ガイド５７６は、第２レール５７５に沿ってＸ方向に移動可能である。第２直動ガイド５７６は、第１ブロック５７０に包含されていても良い。その場合、第１ブロック５７０の第２部分５７０１に第２レール５７５と繋がるスライドガイド（図示しない）が設けられる。
【００６４】
第３の側板５７７は、第２レール５７５のＸ方向に垂直な側面に配置される。つまり、第３の側板５７７は、第２の側板５７３と略平行に配置される。別の観点でみると、第３の側板５７７は、第２レール５７５の端部に位置する。また、第３の側板５７７は、第１ブロック５７０及び第２直動ガイド５７６のストッパーとして機能するため、第２レール５７５より＋Ｚ方向に突出する。例えば、第１ブロック５７０が第２レール５７５上を＋Ｘ方向に移動する時、第１ブロック５７０の第２部分５７０１の側面が第３の側板５７７と当接することにより静止する。この時、図８（ｄ）に示す保持機構１が開いた状態となる。
【００６５】
第１の支柱５７８は、第２の側板５７３と第３の側板５７７の間を繋ぐように配置される。上述したように、第１の支柱５７８は、第２部分５７０１に設けられた貫通穴Ｈ１を通り抜けて第２の側板５７３と第３の側板５７７に設置される。第１の支柱５７８は、第２の側板５７３と第３の側板５７７の両方に設置されることに限定されない。第１の支柱５７８は、第３の側板５７７に設置され、貫通穴Ｈ１に入り込んでいれば第２の側板５７３に設置されていなくても良い（図９（ｂ）参照）。第１の支柱５７８は、第５弾性部５７９のガイドとして機能する。
【００６６】
第５弾性部５７９は、第２部分５７０１のＸ方向と略垂直な側面と第３の側板５７７の間に配置され、第２部分５７０１と第３の側板５７７の間に弾性力を付加する。第５弾性部５７９は、例えば第１の支柱５７８を中心に巻回して配置されたバネで良い。また、バネ以外にも弾性力を付加できるものだったら何でも良い。第５弾性部５７９により、第１ブロック５７０は、−Ｘ方向の所定の位置に付勢される。例えば、第２レール５７５に第２直動ガイド５７６の−Ｘ方向の移動を静止するストッパー（図示しない）が設けられており、第５弾性部５７９の弾性力により第１ブロック５７０がそのストッパー位置で付勢されていても良い。このストッパーと第３の側板５７７を総称して第２ストッパーと称しても良い。
【００６７】
第４ガイド部５８は、Ｘ方向と垂直な面に対して第３ガイド部５７と略対称な構成となる。
【００６８】
第４ガイド部５８は、第２ブロック５８０と、第３レール５８１と、第４の側板５８２と、第５の側板５８３と、第３直動ガイド５８４と、第４レール５８５と、第４直動ガイド５８６と、第６の側板５８７と、第２の支柱５８８と、第６弾性部５８９と、を備える。
【００６９】
第２ブロック５８０は、第１部分５８００と、第２部分５８０１と、を備える。第１部分５８００は、第２部分５８０１と比較して平坦部５８０２を基準に厚さが薄くなっている箇所である。−Ｚ方向から見ると第１部分５８００と第２部分５８０１では、高さの異なる段差形状となっている。第２部分５８０１のＸ軸と略垂直な側面には、Ｘ方向に略平行な方向に貫通穴Ｈ２（図９（ｂ）参照）が設けられている。貫通穴Ｈ２には、第２の支柱５８８が通される。貫通穴Ｈ２と第２の支柱５８８は、接触せずに隙間が設けられているのが好ましい。
【００７０】
第３レール５８１は、第２ブロック５８０の平坦部５８０２上に設けられる。第３レール５８１の方向は、Ｘ方向と略平行である。
【００７１】
第４の側板５８２と第５の側板５８３は、第２ブロック５８０のＸ方向と垂直な側面に配置される。詳しく述べると、第４の側板５８２は、第１部分５８００のうちＸ方向と垂直な側面に配置され、第５の側板５８３は、第２部分５８０１のＸ方向と垂直かつ平坦部５８０２と交わる側面に配置される。第４の側板５８２と第５の側板５８３は、略平行に配置される。また、第４の側板５８２と第５の側板５８３は、第３直動ガイド５８４のストッパーとして機能するため、第３レール５８１より＋Ｚ方向に突出していることが好ましい。また別の観点から見ると、第３レール５８１の両端部に第４の側板５８２及び第５の側板５８３が位置する。第４の側板５８２及び第５の側板５８３を総称して第３ストッパーと称しても良い。第４の側板５８２と第５の側板５８３は、第２ブロック５８０と一体として形成され、第２ブロック５８０に含まれても良い。
【００７２】
第３直動ガイド５８４は、第３レール５８１に繋がり第３レール５８１に沿って移動可能である。第３直動ガイド５８４には、第３レール５８１と繋がるためのスライドガイド（図示しない）が設けられている。第３直動ガイド５８４には、第２保持部３の第２移動部３０が接続され、第２移動部３０を介して第４ラック５４と繋がる。
【００７３】
第４レール５８５は、第３レール５８１に対して−Ｚ方向に位置する。また、第４レール５８５の方向は、Ｘ方向と略平行であり第３レール５８１と略同一方向である。第４レール５８５は、安定のため土台を有していても良い。また、第４レール５８５は、基台４上に設けられていても良い。
【００７４】
第４直動ガイド５８６は、第４レール５８５に繋がり第４レール５８５に沿って移動可能である。第４直動ガイド５８６には、第４レール５８５と繋がるためのスライドガイド（図示しない）が設けられている。第４直動ガイド５８６には、第２ブロック５８０の第２部分５８０１が接続される。従って、第２ブロック５８０及び第４直動ガイド５８６は、第４レール５８５に沿ってＸ方向に移動可能である。第４直動ガイド５８６は、第２ブロック５８０に包含されていても良い。その場合、第２ブロック５８０の第２部分５８０１に第４レール５８５と繋がるスライドガイド（図示しない）が設けられる。
【００７５】
第６の側板５８７は、第４レール５８５のＸ方向に垂直な側面に配置される。つまり、第６の側板５８７は、第５の側板５８３と略平行に配置される。また、第６の側板５８７は、第２ブロック５８０及び第４直動ガイド５８６のストッパーとして機能するため、第４レール５８５より＋Ｚ方向に突出する。例えば、第２ブロック５８０が第４レール５８５上を−Ｘ方向に移動する時、第２ブロック５８０の第２部分５８０１の側面が第６の側板５８７と当接することにより静止する。
【００７６】
第２の支柱５８８は、第５の側板５８３と第６の側板５８７の間を繋ぐように配置される。上述したように、第２の支柱５８８は、第２部分５８０１に設けられた貫通穴Ｈ２を通り抜けて第５の側板５８３と第６の側板５８７に設置される。第２の支柱５８８は、第５の側板５８３と第６の側板５８７の両方に設置されることに限定されない。第２の支柱５８８は、第６の側板５８７に設置され、貫通穴Ｈ２に入り込んでいれば第５の側板５８３に設置されていなくても良い（図９（ｂ）参照）。
【００７７】
第６弾性部５８９は、第２部分５８０１のＸ方向と略垂直な側面と第６の側板５８７の間に配置され、第２部分５８０１と第６の側板５８７の間に弾性力を付加する。第６弾性部５８９は、例えば第２の支柱５８８を中心に巻回して配置されたバネで良い。また、バネ以外にも弾性力を付加できるものだったら何でも良い。第６弾性部５８９により、第２ブロック５８０は、＋Ｘ方向の所定の位置に付勢される。例えば、第４レール５８５に第４直動ガイド５８６の＋Ｘ方向の移動を静止するストッパー（図示しない）が設けられており、第６弾性部５８９の弾性力により第２ブロック５８０がそのストッパー位置で付勢されていても良い。このストッパーと第６の側板５８７を総称して第４ストッパーと称しても良い。
【００７８】
また、第３ガイド部５７の第２レール５７５と第４ガイド部５８の第４レール５８５は、同一部材で一体成形されていても良い。この場合、レール上にストッパーが無くても第５弾性部５７９と第６弾性部５８９の弾性力により、第１ブロック５７０の側面に設置された第２の側板５７３と第２ブロック５８０の側面に設置された第５の側板５８３とがレールの中央付近で当接して付勢される。あるいは、第２直動ガイド５７６と第４直動ガイド５８６がレールの中央付近で当接して付勢される。第３ガイド部５７及び第４ガイド部５８のＸ方向の幅は、保持機構１が閉じた状態で基台部４と略同一の幅となる（図８（ｃ）参照）。保持機構１が開いた状態（図８（ｄ）参照）で、第３ガイド部５７の第１ブロック５７０（第２部部分５７０１）と第１の側板５７２は、基台部４のＸ方向に略垂直な側面から突出する。また、第４ガイド部５８の第２ブロック５８０（第２部部分５８０１）と第４の側板５８２は、基台部４のＸ方向に略垂直な側面から突出する。
【００７９】
次に、移動機構５の動作の一例について説明する。ここでは、保持機構１が閉じた状態から開いた状態に至るまでの一連の動作について説明する。
【００８０】
保持機構１が閉じた状態で移動機構５は、第１ラック５０と第２ラック５１、第３ラック５３と第４ラック５４、第３ガイド部５７と第４ガイド部５８がそれぞれ略接した状態となる（図３（ａ）、図５（ａ）、図７（ａ）（ｃ）、図８（ａ）（ｃ）参照）。次に、駆動部５２を駆動することにより、第１ラック５０と第２ラック５１をＸ方向に沿って互いに離れる方向に移動する。第１ラック５０の駆動により第１ラック５０とかみ合う歯車５５０は、反時計回り（ＣＣＷ方向）に回転する。また第２ラック５１の駆動により第２ラック５１とかみ合う歯車５６０は、時計回り（ＣＷ方向）に回転する。これにより歯車５５１と歯車５６１は、回転し、歯車５５１とかみ合う第３ラック５３と歯車５６１とかみ合う第４ラック５４は、Ｘ方向に互いに離れる方向に移動する。これにより第１保持部２及び第２保持部も互いに離れる方向に移動する。
【００８１】
第３ラック５３と第４ラック５４の駆動により、第３ガイド部５７の第２の側板５７３に当接し、第１保持部２を介して第３ラック５３と繋がる第１直動ガイド５７４と、第４ガイド部５８の第５の側板５８３に当接し、第２保持部３を介して第４ラック５４と繋がる第３直動ガイド５８４は、離れる方向に移動する。
【００８２】
第１直動ガイド５７４は、第１の側板５７２に当接する。第３直動ガイド５８４は、第４の側板５８２に当接する。
【００８３】
更に第１直動ガイド５７４は、第１の側板５７２に当接した状態で第１ブロック５７０及び第１の側板５７２（第２の側板５７３も含む）に＋Ｘ方向の駆動力を与える。この駆動力が第５弾性部５７９の弾性力より大きくなると第１ブロック５７０は、＋Ｘ方向に移動する。そして、＋Ｘ方向へ移動する第１ブロック５７０の第２部分５７０１は、第３の側板５７７と当接して止まる。
【００８４】
同様に、第３直動ガイド５８４は、第４の側板５８２に当接した状態で第２ブロック５８０及び第４の側板５８２（第５の側板５８３も含む）に−Ｘ方向の駆動力を与える。この駆動力が第６弾性部５８９の弾性力より大きくなると第２ブロック５８０は、−Ｘ方向に移動する。そして、−Ｘ方向へ移動する第２ブロック５８０の第２部分５８０１は、第６の側板５８７と当接して止まる（図３（ｂ）、図５（ｂ）、図７（ｂ）（ｄ）、図８（ｂ）（ｄ）参照）。この時、保持機構１は、最大に開いた状態となる。最大に開いた状態とは、第１保持部２と、第２保持部３の距離が最も離れた状態を示す。保持機構１は、移動機構５の駆動による第１保持部２及び第２保持部３の開閉動作により物品を保持可能である。
【００８５】
次に、制御装置１２０について説明する。
【００８６】
図１０は、制御装置１２０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１０の破線部の枠内が制御装置１２０の構成を示す。
【００８７】
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。
【００８８】
入力部１２１は、移載装置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。
【００８９】
コマンド生成部１２２は、動作指令情報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「開く」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。
【００９０】
目標生成部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。
【００９１】
駆動制御部１２４は、目標生成部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。
【００９２】
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。
【００９３】
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（例えば、第１乃至４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。
【００９４】
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の開閉量の調整、載置環境の傾斜の有無及び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。
【００９５】
コマンド生成部１２２、目標生成部１２３、駆動制御部１２４、信号処理部１２６及び判定部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。
【００９６】
次に、認識装置１３０について説明する。
【００９７】
図１に示すように、認識装置１３０は、積載領域１５０に載置された複数の物品Ｇを認識する。
【００９８】
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。
【００９９】
第１画像センサ１３１〜第３画像センサ１３３は、例えば、積載領域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、その状態で積載領域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、２つ以上の複数であっても良い。
【０１００】
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。
【０１０１】
次に、搬送装置１４０について説明する。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
積載領域１５０は、物品Ｇが積載あるいは載置される箇所である。積載領域１５０は、カゴ台車、スチール台車、ボックスパレット、パレットや棚等で良い。
【０１０６】
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。
【０１０７】
図１１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。
【０１０８】
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１１０１）。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１１０２）。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１１０３）。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１１０４）。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１１０５）。
【０１０９】
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１１０６）。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を積載領域１５０からベルトコンベア１４１上に移載する（ステップ１１０７）。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１１０８）。認識装置１３０は、積載領域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１１０９）。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１１０５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１１１０）。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が無くなった積載領域（例えば、カゴ台車）を物品Ｇが積載されている積載領域（例えば、カゴ台車）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、積載領域１５０に積載された複数の物品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。なお、物品Ｇが無くなった例えばカゴ台車を物品Ｇの積載された別のカゴ台車に置き換える作業は、カゴ台車を搬送する自動コンベア等を用いて自動化しても良い。
【０１１０】
次に、保持機構１の保持動作について詳しく説明する。
【０１１１】
ここでは、保持機構１の第１乃至４センサを用いた保持動作について説明する。
【０１１２】
図１２は、保持機構１の保持動作の一例を示す図である。
【０１１３】
図１２（ａ）に示すように、物品Ｇ２の上に物品Ｇ１が水平に載置されている。制御装置１２０は、上方の物品Ｇ１を保持可能であると判定した場合、移載装置１１０を駆動する。保持機構１は、認識装置１３０の認識結果等に基づいてマニピュレータ１１１により下降される。この時、保持機構１は、閉じた状態である。認識装置１３０で物品Ｇ１の高さ情報が正確に導出されていれば第１乃至４保持アームが物品Ｇ１上面に接触する前に下降動作を停止する。認識結果に基づいて物品Ｇ１の高さ情報が正確に導出されていない場合、第１乃至４保持アームが物品Ｇ１の上面に接触し−Ｚ方向に押し込まれる（変位する）。これにより、第１乃至４センサが−Ｚ方向に変位し、物品Ｇ１との接触が検出される。第１乃至４保持アームが物品Ｇ１に接触したことを検出し、制御装置１２０は、即座に保持機構１の下降動作を停止する。
【０１１４】
次に、図１２（ｂ）に示すように、保持機構１は、第１保持部２及び第２保持部３を開くように駆動される。この時、制御装置１２０は、認識装置１３０の認識結果から物品Ｇ１の幅情報に基づいて第１保持部２と第２保持部３の開き幅を制御する。または、制御装置１２０は、保持機構１の第１保持部２と第２保持部３を少し開いて、マニピュレータ１１１で保持機構１を下降させ、第１乃至４保持アームで物品Ｇ１との接触を検出すると、マニピュレータ１１１で保持機構１を上昇させ、第１保持部及び第２保持部を更に少し開いて、マニピュレータ１１１で保持機構１を下降させ、第１乃至４保持アームで物品Ｇ１との接触を検出するという一連の動作を繰り返して第１保持部２と第２保持部の開き幅を制御しても良い。具体的に述べると、保持機構１の開き幅を徐々に大きくしながら物品Ｇ１との接触を行うと、第１保持部２又は第２保持部３のどちらか一方が物品Ｇ１と接触しなくなる。接触が検出されなくなった方の保持部の位置を記憶しておき、更に開き幅を大きくしていく。もう一方の保持部が物品Ｇ１と接触しなくなった時の接触が検出されなくなった保持部の位置を更に記憶する。第１保持部２及び第２保持部３の物品Ｇ１との接触が検出されなくなった位置の差分が、物品Ｇのおおよその幅となる。また、接触が検出されなくなった位置の中心位置が物品Ｇのおおよその中央位置となる。制御装置１２０は、センシングされた物品Ｇ１の幅と中央位置に基づいて保持機構１を開くように制御すれば良い。
【０１１５】
別の観点から見ると、保持機構１を閉じた状態で、物品Ｇ１の表面を第１乃至４保持アームでつつきながら又はなぞりながら表面形状を検出しても良い。この場合も、物品Ｇ１の表面を第１乃至４保持アームが変位している状態から変位が０の状態になる位置を記憶しておき、物品Ｇ１の幅と中央位置を導出しても良い。
【０１１６】
次に、図１２（ｃ）に示すように、物品Ｇ１の幅に開いた状態の保持機構１は、下降される。認識結果に基づいて物品Ｇ２の高さ情報が正確に導出されていれば、第１乃至４保持アームは、物品Ｇ２の上面に接触する前に下降動作が停止される。認識結果に基づいて物品Ｇ２の高さ情報が正確に導出されていない場合、第１乃至４保持アームは、物品Ｇ２の上面に接触し−Ｚ方向に押し込まれる（変位する）。第１乃至４センサは−Ｚ方向に変位し、物品Ｇ２との接触が検出される。接触が検出されると制御装置１２０は、即座に保持機構１の下降動作を停止する。停止した後は、マニピュレータ１１１により保持機構１は、第１乃至４保持アームの変位量が無くなるまで上昇される。
【０１１７】
次に、図１２（ｄ）に示すように、保持機構１は、閉じる動作をする。このとき、制御装置１２０は、認識装置１３０の物品Ｇ１の認識結果に基づいて第１保持部と第２保持部の閉じ幅を制御する。または、駆動部のアクチュエータが電動である場合は、第１保持部と第２保持部で物品Ｇ１を挟持した際に、制御装置１２０は、過負荷電流を検出して挟持動作を停止しても良い。または、第１乃至４保持アームの表面に接触を検出するための感圧ゴムの圧力センサやスイッチ等を配置しても良い。または、認識装置１３０で保持状態を認識することによりの保持の成否を判定しても良い。
【０１１８】
次に、図１２（ｅ）に示すように、物品Ｇ１を挟持した状態で保持機構１は、マニピュレータ１１１により上昇され、物品Ｇ１は搬送装置１４０に移載される。
【０１１９】
例えば、図１２（ｂ）に示す動作の際に、第１保持部及び第２保持部のどちらか一方が物品Ｇ１との接触を検出した場合、マニピュレータ１１１により接触を検出した保持部の方向へ保持機構１を移動して位置の補正を行っても良い。また、第１乃至４センサの検出範囲より物品Ｇ１の表面が大きく湾曲している場合、第１乃至４保持アームが湾曲した表面をならうように移動するため、第１乃至４センサの検出範囲に収まるように、保持機構１をマニピュレータ１１１で上下動させても良い。このように、制御装置１２０は、物品Ｇの一部の形状を計測することにより物品Ｇの位置及び姿勢を推定し、保持し易い姿勢に保持機構１を移動させる。
【０１２０】
次に、図１３乃至１６を参照して第１乃至４保持アームのセンシング方法について説明する。
【０１２１】
図１３は、第１乃至４保持アームが傾斜した物品Ｇに接触している状態を示す図である。
【０１２２】
図１３（ａ）は、保持機構１を側面方向から見た全体図と保持アーム先端の拡大図である。図１３（ｃ）は、第１乃至４保持アームの先端平面を物品に投影した平面図である。
【０１２３】
上述したように第１乃至４保持アームは、Ｚ方向に移動可能であり、変位量を第１乃至４センサで検出する。
【０１２４】
図１３（ｂ）に示すように第１乃至４保持アーム２１、２２、３１、３２の先端平面と物品Ｇの表面との相対角度Φは、第１保持アーム２１と第２保持アーム２２の変位量の差をｗ（又は、第３保持アームと第４保持アームの変位量の差）とし、先端平面の幅をｄとすると、ａｒｃｔａｎ（ｗ／ｄ）で表される。なお、相対角度Φを導出するための保持アームの組み合わせとして、第１保持アーム２１と第２保持アーム２２との差分、第３保持アーム３１と第４保持アーム３２との差分、第１保持アーム２１と第３保持アーム３１との差分、第２保持アーム２２と第４保持アーム３２との差分があり、いずれか１組の保持アームの差分を利用して相対角度Φを導出しても良い。また、複数の組の保持アームの差分を利用しても良い。相対角度Φを導出するための保持アームの選択方法として、差分が大きい保持アームの組を選択する方法、差分が小さい保持アームの組を選択する方法、−Ｚ方向の変位量が最も大きい保持アームが含まれる保持アームの組を選択する方法、各組の平均を選択する方法等がある。−Ｚ方向の変位量が最も大きい保持アームが含まれる組を選択する方法は、相対角度Φの誤差を最も小さくできる可能性がある。また、認識装置１３０の認識結果から物品Ｇの上面の大まかな形状が解っている場合、物品Ｇの上面の角部付近をそれぞれ第１乃至４保持アームで接触することで、上面の傾きを３次元的に推定できる。
【０１２５】
図１４は、第１乃至４保持アームで物品Ｇの表面をつつきながら保持機構１の移動方向を決定する方法を示す平面図である。図１４では、第１乃至４保持アーム２１、２２、３１，３２の接触のパターンを網羅的に示している。図１４では、第１乃至４保持アームが物品Ｇの上面に接触した際に、変位を検出したセンサの位置から物品Ｇに近づくための保持機構１の移動方向を推定する。図中の破線矢印の方向が保持機構１の移動方向である。その方向に既定量だけマニピュレータ１１１が、保持機構１を移動させる。具体的には、接触を検出した保持アームの方向に保持機構１を既定量だけ移動する。変位を検出したセンサ方向へ既定量だけ移動した後に、更に物品Ｇの表面をつつき、変位を検出したセンサ方向へ既定量移動する動作を繰り返して物品Ｇの位置まで近づければ良い。また、第１乃至４保持アームの変位の検出だけでなく、認識装置１３０の認識結果とも組み合わせて移動方向を決定しても良い。これにより、より精度の高い物品Ｇの位置検出が可能になる。
【０１２６】
図１５は、物品Ｇの傾斜量に応じた保持機構１の姿勢補正の一例を示す図である。図１５（ａ）に示すように、まず保持機構１を降下させる。次に、図１５（ｂ）に示すように、第１乃至４保持アームのいずれかが物品Ｇとの接触を検出したら制御装置１２０は、保持機構１の降下を停止する。次に、図１５（ｃ）に示すように、制御装置１２０は、マニピュレータ１１１を駆動して、接触していない保持アームの方向へ保持機構１を傾ける。この時、回転中心は、最初に接触した保持アームの先端である。第１乃至４保持アーム全てが物品Ｇに接触した時、制御装置１２０は、マニピュレータによる保持機構１の傾き動作を停止する。これにより第１乃至４保持アームの先端部と物品Ｇの上面が平行になる。次に、図１５（ｄ）に示すように、保持機構１を物品Ｇの幅以上に開く。物品Ｇの幅及び物品Ｇの中心位置のセンシングは、上述した方法を用いれば良い。また、制御装置１２０は、保持機構１が傾いた状態で第１乃至４保持アームのＺ方向の変位量が０になるまで上昇させ、認識装置１３０の物品Ｇの認識結果に基づいて物品Ｇの幅まで保持機構１を開いても良い。次に、図１５（ｅ）に示すように、物品Ｇを保持するため保持機構１を下降する。次に、図１５（ｆ）に示すように、保持機構１を閉じて物品Ｇを保持し搬送装置１４０へ移載する。
【０１２７】
全ての保持アームが物品Ｇの直上にあれば、すぐに物品Ｇの上面の傾き計測を行うことができるが、通常、物品Ｇからずれている場合もある（図１４に示すように保持アームが２つのみ接触している場合等）。この場合、認識装置１３０の認識結果に基づいて全ての保持アームが物品Ｇに接触するように保持機構１を移動するのが良い。これにより、取り損ねを低減し、保持の確実性を向上できる。上述の方法では、保持機構１を物品Ｇに接近させるために下降し、第１乃至４保持アームいずれかの接触を検出した時点で保持機構１を傾けたが、全ての保持アームが接触するまで下降しても良い。その場合、制御装置１２０は、第１乃至４保持アームそれぞれの変位量の差分から物品の傾斜を導出し、導出結果に基づいて保持機構を回転することにより姿勢変更しても良い。
【０１２８】
上述した説明では、第１乃至４保持アームで物品Ｇの上面（＋Ｚ方向）の状態をセンシングすることを主に説明したが、同様のセンシング方法を用いて物品Ｇの側面状態のセンシングも可能である。また、上述したセンシング方法を組合せて用いることも可能である。
【０１２９】
本実施形態にかかる保持機構１は、移動機構５に第３ガイド部及び第４ガイド部を用いることにより、第１保持部２及び第２保持部３をＸ方向に段階的に開くことができる。また、第１保持部２及び第２保持部３が開いた時に保持機構１のサイズ増大を防止することができる。これにより、狭い空間に載置された物品Ｇに対してもアクセスが可能である。
【０１３０】
また、保持機構１は、移動機構５に第１乃至４ラックとそれらにかみ合う第１、２歯車を用いることで簡易な構成とすることができる。
【０１３１】
また、保持機構１は、第１及び２歯車それぞれに径の異なる２つの歯車を用いることにより、保持部の開閉速度及び開閉量を増大できる。
【０１３２】
また、保持機構１は、第１乃至４保持アームがＺ方向に移動可能であるため、第１乃至４保持アームが物品Ｇに接触した際に、物品Ｇの破損を防止することができる。
【０１３３】
また、保持機構１は、第１乃至４保持アームのＺ方向の変位量等を第１乃至４センサで検出できるため、認識装置１３０による物品Ｇの認識精度が悪い場合に、物品Ｇの高さ情報等を正確に検出することができる。
【０１３４】
また、保持機構１の第１乃至４センサでのセンシングを活用することにより物品Ｇや物品Ｇが載置されている台等に第１乃至４保持アームが接触した際に、マニピュレータの駆動速度を低減したりするならい制御を行うことができる。
【０１３５】
また、認識装置１３０による認識では、物品Ｇやその載置環境の傾斜状態を正確に認識できない場合があるが、保持機構１による上記センシング方法を用いることで、物品Ｇやその載置環境の傾斜情報等を正確に検出することができる。
【０１３６】
また、認識装置１３０と保持機構１のセンシングを組合せることにより、正確かつ安定して物品Ｇを保持することができる。
【０１３７】
また、保持機構１は、第１乃至４センサの４つのセンサを有することにより、物品Ｇや載置環境の平面情報を精度良く検出することができる。
【０１３８】
本実施形態にかかる保持機構１の第３ガイド部５７及び第４ガイド部５８のそれぞれは、Ｘ方向に移動可能な直動ガイドをＺ方向に２段有するが、これに限定されずＺ方向に直動ガイドが複数段配置されても良い。その場合、第１ブロック５７０と、第１レール５７１と、第１の側板５７２と、第２の側板５７３と、第１直動ガイド５７４までの構成がＺ方向に複数段重ねられる。
【０１３９】
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、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。
【０１４０】
（第２の実施形態）
第２の実施形態について図１６を参照して説明する。図１６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。ここでは、簡単のため、第１保持部及び第２保持部は、省略している。
【０１４１】
図１６に示すように、第２の実施形態にかかる保持機構は、第３ガイド部５７及び第４ガイド部５８の第１乃至４直動ガイドのそれぞれにＸ方向の変位量を計測する第５乃至８センサが設けられている。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。
【０１４２】
第５乃至８センサは、それぞれ第１乃至４直動ガイドに内蔵される。また、第５センサは、第１直動ガイド５７４と第１の側板５７２の間に配置されても良い。第６センサは、第２直動ガイド５７６と第３の側板５７７の間に配置されても良い。第７センサは、第３直動ガイド５８４と第４の側板５８２の間に配置されても良い。第８センサは、第４直動ガイド５８６と第６の側板５８７の間に配置されても良い。第５乃至８センサには、例えば、リニアエンコーダ、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が用いられる。また、変位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。
【０１４３】
第５乃至８センサを用いることにより、第１保持部２、第２保持部３、第１ブロック５７０、第２ブロック５８０の移動量を正確に計測できる。
【０１４４】
また、第１保持部２及び第２保持部３の開閉量を直接測定できるため、精度の高い保持機構１の開閉制御を実現できる。
【０１４５】
また、本実施形態にかかる保持機構は、直動ガイドを積層配置して大きいストロークを得る構造のため、１つ当たりの変位センサの計測範囲は小さくて済む。これにより、安価かつ小型な変位センサを用いることができる。
【０１４６】
（第３の実施形態）
第３の実施形態について図１７を参照して説明する。図１７は、第３の実施形態にかかる保持機構の一例を示す図である。
【０１４７】
図１７に示すように、第３の実施形態にかかる保持機構の移動機構５は、第１歯車５５と第１軸Ａ１の間にゴム等の弾性要素５５２が設けられている。また、第２歯車５６と第２軸Ａ２の間にゴム等の弾性要素５６２が設けられている。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。
【０１４８】
第１歯車５５及び第２歯車５６に弾性要素が設けられることにより、保持機構１が物品Ｇを保持する際に弾性要素が変形し、物品Ｇに余分な力が作用することを防止することができる。これにより、物品Ｇの破損等を防止できる。
【０１４９】
また、保持機構１が物品Ｇを保持する際、保持動作の安全性及び確実性を向上することができる。また、マニピュレータ１１１の位置決め精度が低い場合でも、弾性要素により保持機構１が物品Ｇを保持する際の誤差量を機械的に吸収することができる。
【０１５０】
（第４の実施形態）
第４の実施形態について図１８を参照して説明する。図１８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。
【０１５１】
図１８に示すように、第４の実施形態にかかる保持機構１は、第１保持部２の第１保持アーム２１と第２保持アーム２２の先端に第１吸着部６０と、第２保持部３の第３保持アーム３１と第４保持アーム３２の先端に第２吸着部６１と、第１吸着部及び第２吸着部を減圧する真空ポンプ（図示しない）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。
【０１５２】
第１吸着部６０と第２吸着部６１は、吸着パッドでも良い。第１吸着部６０と第２吸着部６１は、物品Ｇと接して吸着により保持する。第１吸着部６０と第２吸着部６１は、それぞれ少なくとも１個以上の吸着パッドを有している。第１吸着部と第２吸着部は、チューブを介して真空ポンプと接続されている。
【０１５３】
真空ポンプは、物品Ｇと接する第１吸着部６０及び第２吸着部６１の内部を減圧する。真空ポンプ以外にも減圧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、第１吸着部６０及び第２吸着部６１と真空ポンプを繋ぐチューブの途中に切替えバルブを配置し、吸引開始及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バルブや空気圧により動作するバルブでも良い。更に、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。この場合、切り換えバルブを制御することで任意のタイミングで第１吸着部及び第２吸着部の負圧と正圧を切り換えでき、物品Ｇの吸着と解放をスムーズに行うことができる。
【０１５４】
本実施形態にかかる保持機構１を用いることにより、第１保持部及び第２保持部の限界開き幅以上の物品も保持することができる。これによって、より多品種の物品も保持することができる。
【０１５５】
（第５の実施形態）
第５の実施形態について図１９を参照して説明する。図１９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。
【０１５６】
図１９に示すように、第５の実施形態にかかる保持機構は、３つの保持部７０と、保持部それぞれに繋がる３つの移動機構７１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。
【０１５７】
各保持部は、物品Ｇを保持する際に保持部それぞれが中心位置に集まるように放射状に配置される。また、各保持部は、Ｚ方向に移動可能である。各保持部には、Ｚ方向の変位を検出するセンサ７０１が設けられており保持アームの変位を検出可能である。第１の実施形態にかかる保持部は、それぞれ保持アームを２つ有することを説明したが、本実施形態にかかる保持部は、保持アーム７０２が１つで良い。また、保持アーム７０２の形状は、棒状であっても良い。
【０１５８】
各保持部７０は、それぞれに設けられた移動機構７１により放射状に移動可能である。移動機構７１は、第５ラック７１０と、第５ラック７１０を駆動する駆動部７１１と、第５ラック７１０に対して＋Ｚ方向に位置する第６ラック７１２と、第５ラック７１０及び第６ラック７１２とそれぞれ径の異なる歯車でかみ合う第３歯車７１３（第３ギアとも称される）と、第５ガイド部７１４と、を備える。移動機構７１の構成のうち、第５ガイド部７１４を除く構成を駆動機構と称することがある。具体的には、第１の実施形態にかかる第１保持部又は第２保持部を移動する移動機構の構成と同様である。各移動機構７１は、放射状に配置される。移動機構７１がそれぞれ駆動することにより保持部７０それぞれを放射状に開閉移動する。保持部７０は、３つの場合について説明したが、３つに限定されずそれ以上であっても良い。
【０１５９】
本実施形態にかかる保持機構は、少なくとも３つの保持部７０を有することにより、より安定して物品を保持できる。
【０１６０】
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】
【０１６１】
１  保持機構
２  第１保持部
３  第２保持部
４  基台部
５  移動機構
１００  ハンドリングロボットシステム
１１０  移載装置
１２０  制御装置
１３０  認識装置
１４０  搬送装置
１５０  積載領域
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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