(57)【要約】【課題】物品との間で負圧が十分に発生していない場合には、それを解消させて物品を安定して吸着することを可能とする物品の把持機構を提供する。【解決手段】物品の把持機構は、集積領域から所望の領域に物品を移動させるロボットアームのアーム先端部に備えられ、物品を解放可能に把持する。把持機構は、アーム先端部に取り付けられるベース部と、蛇腹構造の変態部を有する筒状に構成され、ベース部に設けられて物品を吸着する吸着部と、物品における吸着部による吸着の目標位置である目標吸着位置と、物品を吸着した吸着部における変態部の形態変化を検知する検知部とを有する。検知部は、平板のリング状に構成されるとともに、変態部に配されて変態部の形態変化に伴ってベース部に対して変位する被検知体と、ベース部に位置決め固定され、被検知体の変位を検知する複数の検知体とを備える。【選択図】  図２
2019107737.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積領域から所望の領域に物品を移動させるロボットアームのアーム先端部に備えられ、前記物品を解放可能に把持する把持機構であって、
前記アーム先端部に取り付けられるベース部と、
蛇腹構造の変態部を有する筒状に構成され、前記ベース部に設けられて前記物品を吸着する吸着部と、
前記物品を吸着した前記吸着部における前記変態部の形態変化を検知する検知部と、を有し、
前記検知部は、
平板のリング状に構成されるとともに、前記変態部に配されて前記変態部の形態変化に伴って前記ベース部に対して変位する被検知体と、
前記ベース部に位置決め固定され、前記ベース部に対する前記被検知体の変位を検知する複数の検知体と、を備える
物品の把持機構。
【請求項２】
前記吸着部は、一端から他端まで所定長さで軸芯に沿って伸びた筒状に構成され、
複数の前記検知体は、前記吸着部の軸芯上の点を対称点とする点対称となるように、配置されている
請求項１に記載の物品の把持機構。
【請求項３】
前記被検知体は、前記蛇腹構造の谷部のうち、前記吸着部の所定長さの中間よりも前記変態部の基端寄りの前記谷部に配されている
請求項２に記載の物品の把持機構。
【請求項４】
前記検知体は、前記被検知体との離間距離を検知する近接センサであり、前記変態部の形態変化にかかわらず、前記変態部の形態変化に伴って変位する前記被検知体と干渉しないように配置されている
請求項１に記載の物品の把持機構。
【請求項５】
前記離間距離には、前記検知体へのそれ以上の前記被検知体の接近を禁止する限界閾値が設定されている
請求項４に記載に物品の把持機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、物品を集積領域から所望の領域に移動させる各種のマニピュレータ（ロボットアーム）が備える物品の把持機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットアームは、アーム先端部に用途に応じたエンドエフェクタを備えている。例えば、エンドエフェクタは、物品を把持する機構（把持機構）を有している。把持機構は、エアによって物品の吸着と解放を行う吸着機構などとして構成される。なお、把持は、吸着のみならず、挟持なども含む物品の保持態様全般を包含する概念である。したがって、把持機構は、複数の指（爪）によって物品の挟持と解放を行う挟持機構などとして構成される場合もある。
【０００３】
物品を集積領域から所望の領域に移動させる場合、カメラやセンサなどの物品検知部によって検知された物品群の集積態様（輪郭、大きさ、向き、姿勢、重なり、境界など）に基づいて、移動対象の物品が選択される。選択された物品は、ロボットアームによって集積領域から把持され、所望の領域に移動されている。その際、把持機構に把持させる物品の把持位置が制御部によって特定される。把持位置が特定されると、ロボットアームは、物品の把持位置を目標にアーム部を変位（動作）させ、該把持位置で把持機構に選択物品を把持させる。
【０００４】
例えば、把持機構が吸着機構である場合、制御部は、物品を吸着する吸着部が安定して吸着可能な位置（目標吸着位置）を特定する。ロボットアームは、制御部によって特定された目標吸着位置を目標に、物品を吸着部に吸着させる。目標吸着位置は、例えば物品における平坦部位や重心との対向部位などである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２９０３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、目標吸着位置と、吸着機構が実際に吸着した物品の位置（実吸着位置）とには、ずれが生じる場合がある。このような位置ずれの要因としては、例えば、移動させる物品の選択精度や目標吸着位置の特定精度の問題、物品の形態、物品とその周辺の他物品との関係などが挙げられる。目標吸着位置と実吸着位置とに位置ずれが生じた場合、吸着部と物品との間に負圧が十分に発生せず、吸着部が物品を安定して吸着することができないおそれがある。
【０００７】
そこで、物品との間で負圧が適正に発生していない場合には、それを解消させて物品を安定して吸着することを可能とする物品の把持機構を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の物品の把持機構は、集積領域から所望の領域に物品を移動させるロボットアームのアーム先端部に備えられ、物品を解放可能に把持する。把持機構は、アーム先端部に取り付けられるベース部と、蛇腹構造の変態部を有する筒状に構成され、ベース部に設けられて物品を吸着する吸着部と、物品における吸着部による吸着の目標位置である目標吸着位置と、物品を吸着した吸着部における変態部の形態変化を検知する検知部とを有する。検知部は、平板のリング状に構成されるとともに、変態部に配されて変態部の形態変化に伴ってベース部に対して変位する被検知体と、ベース部に位置決め固定され、被検知体の変位を検知する複数の検知体とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態の把持機構を備えた物品移動装置を示す模式図。
【図２】実施形態の把持機構を一側面から示す模式図。
【図３】実施形態の把持機構を図２の矢印Ａ２方向から示す模式図。
【図４】実施形態の把持機構における物品の目標吸着位置の一例を示す図。
【図５】実施形態の把持機構における吸着部に物品が適正に吸着されている状態の一例を示す図。
【図６】実施形態の把持機構における吸着部に物品が適正に吸着されていない状態の一例を示す図。
【図７】実施形態の把持機構における制御部が行う制御フロー図。
【図８】実施形態の把持機構の制御部が行う物品の吸着処理における制御フロー図。
【図９】実施形態の把持機構の制御部が行う物品の吸着状況検知処理における制御フロー図。
【図１０】実施形態の把持機構の制御部が行う物品の移動処理における制御フロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態に係る物品の把持機構について、図１から図１０を参照して説明する。物品の把持機構は、マニピュレータ（ロボットアーム）のアーム先端部に備えられ、物品を解放可能に把持するための機構である。ここで、把持とは、例えば吸着、挟持など、物品の保持態様全般を包含する概念として規定する。本実施形態では一例として、物品の把持機構は、エアによって物品の吸着と解放を行う吸着機構として構成されている。
【００１１】
ロボットアームは、各種の物流システムにおける物品移動装置を構成し、物品を集積領域から所望の領域（以下、移動先領域という）に移動させる。物品は、宅配物、小包、郵便物等を含む荷物、各種の部品や製品など、移動の対象となり得る有形物である。本実施形態では、例えば比較的小型軽量の部品一般を物品として想定する。物品の形態（大きさ、形状、重量、梱包状態など）は、一律ではなく多種多様である場合を想定するが、一律であってもよい。移動先領域は、例えば物品を仕分装置や組立装置などに搬送するためのベルトコンベアのセルなどである。
【００１２】
図１には、本実施形態の物品移動装置１を模式的に示す。物品移動装置１は、物品検知部２と、ロボットアーム３と、制御部４とを備えて構成されている。
【００１３】
物品検知部２は、集積領域５０における物品群５ｓの集積態様を検知する。物品群５ｓは、集積領域５０に集積されている複数の物品５として規定するが、集積されている物品５が１つのみである場合も含めて規定する。集積されている物品５が１つのみである場合には、例えば、集積された物品５が当初から１つのみである場合のほか、複数の物品５が１つずつ集積領域５０から移動先領域に順次移動されて、最終的に１つになっている（移動されていない物品５が１つだけ残っている）場合などが含まれる。
【００１４】
集積領域５０は、物品５が移動先領域に移動される前に一旦集められた領域であり、例えば前工程が終了した物品５や荷下ろしされた物品５などが収容されているかご５０ａの収容領域、該物品５が積載されている台車の積載領域などである。図１には、集積領域５０に相当するかご５０ａの中に物品群５ｓが収容されている状態を一例として示す。
【００１５】
物品群５ｓの集積態様は、例えば集積された各物品５の輪郭、大きさ、向き、姿勢、重なり、境界などの態様である。これらの集積態様を検知するべく、本実施形態では、物品検知部２として３Ｄカメラを適用している。これにより、物品検知部２は、物品群５ｓの集積態様を立体的に捉え、より正確に物品群５ｓの集積態様を把握することが可能とされている。ただし、物品検知部２は、２Ｄカメラであっても構わない。この場合、複数の２Ｄカメラで集積領域の物品群５ｓを異なる角度から捉えられるようにすればよい。
【００１６】
物品検知部２は、集積領域５０から鉛直上方に所定距離だけ離して位置決め固定されている。所定距離は、集積領域５０に集積された物品群５ｓの全体を物品検知部２が画角内に収め、ピントを合わせることが可能な距離である。例えば、物品検知部２は、ロボットアーム３を囲むフレーム（図示省略）の上部などに、ロボットアーム３の可動範囲を避けて配置される。物品検知部２は、制御部４に有線もしくは無線で接続されている。これにより、物品検知部２は、制御部４から受信した制御信号によって動作が制御されるとともに、検知した情報（後述する物品群５ｓの集積態様、物品５における目標吸着位置などの各データ）を制御部４に送信する。制御部４は、物品検知部２から送信された情報を解析して、ロボットアーム３で移動させる物品５を物品群５ｓの中から選択するとともに、選択した物品５を把持する際の目標位置を特定する（詳細は後述）。
【００１７】
ロボットアーム３は、集積領域５０に集積された物品５を把持（本実施形態では吸着）し、把持した物品５を集積領域５０から移動先領域に移動させる。ロボットアーム３は、基台部３１と、アーム部３２とを備えて構成されている。
【００１８】
基台部３１は、設置面６に設置されている。本実施形態では、基台部３１は、集積領域５０と同一の床面を設置面６として位置決め固定されている。なお、基台部３１は、このように位置決め固定されることなく、床面に対して移動可能となっていてもよい。例えば、床面に敷設したガイドレールなどに沿って基台部３１をスライド可能に支持する構成としてもよい。これにより、ロボットアーム３を床面に対して移動させることが可能となる。
【００１９】
アーム部３２は、基台部３１との接続部位である基端から先端まで、複数の関節部で連結されて伸長している。アーム部３２は、関節部３３によって複数（本実施形態では５つ）のアーム部３２に細分されている。第１のアーム部３２ａは、基台部３１と第１の関節部３３ａで連結され、第１の軸３４ａまわりに回動可能とされている。第２のアーム部３２ｂは、第１のアーム部３２ａと第２の関節部３３ｂで連結され、第２の軸３４ｂまわりに回動可能とされている。第３のアーム部３２ｃは、第２のアーム部３２ｂと第３の関節部３３ｃで連結され、第３の軸３４ｃおよび第４の軸３４ｄまわりに回動可能とされている。第４のアーム部３２ｄは、第３のアーム部３２ｃと第４の関節部３３ｄで連結され、第５の軸３４ｅおよび第６の軸３４ｆまわりに回動可能とされている。第５のアーム部３２ｅは、第４のアーム部３２ｄと第５の関節部３３ｅで連結され、第７の軸３４ｇまわりに回動可能とされている。ただし、アーム部３２の構成は、これに限定されない。
【００２０】
アーム部３２の先端（アーム先端部３５）には、エンドエフェクタ７が備えられている。エンドエフェクタ７は、第５のアーム部３２ｅに連結され、第５のアーム部３２ｅとともに第７の軸３４ｇまわりに回動可能とされている。
【００２１】
５つのアーム部３２ａ〜３２ｅおよびエンドエフェクタ７は、制御モータ（図示省略）によって各軸３４ａ〜３４ｇまわりに回動する。これにより、アーム部３２は、基台部３１に対して所望の姿勢とされ、所定範囲内において自由に変位（動作）する。所定範囲（つまり、可動範囲）には、物品５の集積領域５０および移動先領域が含まれている。したがって、アーム部３２およびエンドエフェクタ７を軸３４ａ〜３４ｆまわりに回動させることで、これらを集積領域５０や移動先領域に対して変位させることが可能となる。
【００２２】
なお、ロボットアーム３は、本実施形態のように６つの軸３４ａ〜３４ｆまわりに動作制御される構成には限定されず、５軸以下あるいは７軸以上の軸まわりに動作制御される構成であってもよい。
【００２３】
エンドエフェクタ７は、物品５を解放可能に把持する把持機構８を備えている。本実施形態において、把持機構８は、エアによって物品の吸着と解放を行う吸着機構として構成されている。これにより、ロボットアーム３は、集積領域５０に集積された物品５を把持機構８で吸着し、吸着した物品５を移動先領域の上で解放することで、物品５を集積領域５０から移動先領域まで移動可能とされている。
【００２４】
図２および図３には、本実施形態の把持機構８の模式的に示す。図２は、把持機構８を一側面から模式的に示す図である。図３は、図２の矢印Ａ２方向から把持機構８を模式的に示す図である。把持機構８は、ベース部８１と、吸着部８２と、圧力測定部８３と、検知部８４とを有している。ベース部８１は、ロボットアーム３のアーム先端部３５の第６の関節部３３ｆ（図１）に取り付けられる。すなわち、把持機構８は、ベース部８１がアーム先端部３５に取り付けられることで、ロボットアーム３と一体化される。これにより、ベース部８１は、後述するように吸着部８２が吸着した物品５の位置を特定、検知する際の基準部位とされている。ベース部８１は、第６の関節部３３ｆに対して着脱可能に取り付けられていればよいが、着脱不能に取り付けられていてもよい。ベース部８１は、吸着部８２の配置面８１ａを有している。配置面８１ａは、後述する吸着部８２の軸芯Ｓと直交する平坦面とされている。
【００２５】
吸着部８２は、ベース部８１の配置面８１ａに設けられて物品５を吸着する。図２に示すように、吸着部８２は、一端８２ａから他端８２ｂまで所定長さ（同図に示す距離Ｌ８２）で軸芯Ｓに沿って伸びた筒状に構成されている。本実施形態において、吸着部８２は、蛇腹構造の変態部８５を筒体の一部に有している。すなわち、吸着部８２は、いわゆる多段の吸着パッドとして構成されている。本実施形態では一例として、変態部８５は、可撓性を有するゴムなどの弾性材で形成され、吸着部８２の軸芯Ｓに沿った基端が小径、先端が大径の先太り（末広がり）の形状とされている。ただし、変態部８５は、このような先太りの形状ではなく、直線状（ストレート状）や先細りの形状であっても構わない。これにより、変態部８５は、吸着部８２の軸芯Ｓに沿って伸縮可能となるとともに、蛇腹の谷に沿って屈曲して変形可能となっている。変態部８５の蛇腹の山と谷の数（吸着部８２の段数）は、特に限定されず、例えば物品５の形態（大きさ、形状、重量、梱包状態など）に応じて任意に設定すればよい。
【００２６】
吸着部８２は、チューブなどの配管８６を介して真空発生器やコンプレッサ（いずれも図示省略）と一端８２ａで接続され、他端８２ｂで物品５を吸着させる。すなわち、吸着部８２は、真空発生器でエアが吸い込まれることで変態部８５の内部が負圧（真空）となり、物品５に吸着する。その際、変態部８５は、物品５の吸着状態に応じて形態が変化（変形）する。例えば、後述する被検知体８７がベース部８１（検知体８８）に対して傾いていない（平行となっている）場合、変態部８５は、内部が適正な負圧となり、軸芯Ｓに沿って縮まる。これに対し、被検知体８７がベース部８１（検知体８８）に対して傾いている場合、変態部８５は、内部が適正な負圧とはならず、軸芯Ｓに沿って縮まるとともに蛇腹の谷に沿って屈曲する。一方、吸着部８２は、真空発生器からエアが吹き出されることで変態部８５の内部が大気開放（真空破壊）され、物品５を解放する。真空発生器は、電磁弁（図示省略）を介してコンプレッサに接続されている。電磁弁は、真空発生器によるエアの吸い込みと吹き出しを弁の開閉によって制御している。真空発生器、コンプレッサ、電磁弁はいずれも、制御部４から受信した制御信号によって動作が制御される。
【００２７】
圧力測定部８３は、吸着部８２と真空発生器との間に設けられ、変態部８５の内圧を測定する。圧力測定部８３は、測定した変態部８５の内圧値（以下、圧力値という）を制御部４に送信する。制御部４は、圧力測定部８３から送信された圧力値に基づいて、吸着部８２に物品５が適正に吸着しているか否かを判定する（詳細は後述）。
【００２８】
検知部８４は、物品５を吸着した吸着部８２における変態部８５の形態変化を検知する。検知部８４は、被検知体８７と、被検知体８７の傾き（変位）を検知する検知体８８とを備えている。被検知体８７は、平板のリング状に構成され、変態部８５に配されている。これにより、被検知体８７は、変態部８５の形態変化（変形）に伴って、所定の基準部位に対して傾く。検知体８８は、変態部８５の形態変化にかかわらず、つまり変態部８５がどのように変形した場合であっても、該変態部８５の変形に伴って傾いた被検知体８７と干渉（接触）しないように配置されている。ただし、被検知体８７と検知体８８とは、被検知体８７の傾き（変位）をより精度よく検知体８８で検知可能となるように、できるだけ近接させて配置することが好ましい。例えば、被検知体８７は、蛇腹構造の谷部のうち、吸着部８２の所定長さの中間よりも一端８２ａ寄り（小径側）の谷部に配置する。
【００２９】
本実施形態では、被検知体８７のリング部分の開口径は、変態部８５のいずれかの谷部の内径と略同一寸法に設定されている。図２には、一例として、被検知体８７の開口径（内径）は、吸着部８２の一端８２ａ（小径側）から数えて、変態部８５の２番目の谷部８５１の内径と略同一寸法に設定されている。すなわち、被検知体８７は、変態部８５の谷部８５１に嵌め込まれ、変態部８５と一体化されている。したがって、被検知体８７は、変態部８５の形態変化（変形）に伴って、把持機構８のベース部８１に対して傾く（変位する）ようになっている。
【００３０】
被検知体８７の外径は、変態部８５が変形した場合であっても、変形した変態部８５と干渉しない程度に、径方向に突出するような寸法に設定されている。例えば、被検知体８７の外径は、リング部分が嵌め込まれた谷部８５１と吸着部８２の一端８２ａ（小径）側（つまり検知体８８側）で隣り合う山部の外径よりも大寸に設定される。図２には、一例として、一端８２ａ（小径側）から数えて２番目の山部８５２の外径よりも大寸に外径が設定された被検知体８７の形態を示す。これにより、山部８５２の影になることなく、被検知体８７を検知体８８と対向させることができる。
【００３１】
検知体８８は、所定の基準部位に位置決め固定され、被検知体８７の基準部位に対する傾きを検知する。本実施形態では、検知体８８を近接センサ（近接スイッチ）としている。検知体８８の検知方式は、磁気方式、レーザ方式、超音波方式、赤外線方式など、各種の方式とすることができる。
【００３２】
本実施形態では、検知体８８は、その検知素子を被検知体８７に向けて把持機構８のベース部８１に位置決め固定され、ベース部８１に対する被検知体８７の変位（検知体８８と被検知体８７との離間距離）により傾きを検知する。上述したように、変態部８５は、吸着部８２における物品５の吸着状態に応じて変形する。したがって、検知体８８は、被検知体８７の傾きを介して変態部８５の形態変化（変形）を検知する。検知体８８は、検知データを制御部４に送信する。制御部４は、検知体８８から送信された検知データを解析する。
【００３３】
検知精度を高めるため、検知部８４は、複数の検知体８８を備えている。例えば、図３には、吸着部８２の軸芯Ｓ上の点を対称点とする点対称となるように、２つの検知体８８を配置した構成を示す。以下の説明では、これらの検知体８８は、必要に応じて第１の検知体８８ａ、第２の検知体８８ｂとして区別する。なお、３つ以上の検知体８８を配置する場合であっても、軸芯Ｓ上の点を対称点とする点対称となるように、これらの検知体８８を配置すればよい。
【００３４】
このように複数の検知体８８を配置することで、検知体８８と被検知体８７との離間距離（つまり、ベース部８１に対する被検知体８７の位置）は、変態部８５の変形に応じて次のように変化する。図２に示すように、吸着部８２に選択物品が吸着されていない状態（以下、初期状態という）では、被検知体８７との離間距離（同図に示す距離Ｌ１）は、すべての検知体８８（第１の検知体８８ａ、第２の検知体８８ｂ）において一定である。この状態では、被検知体８７は、ベース部８１（別の捉え方をすれば、軸芯Ｓ）に対して傾くことなく、平行な状態となっている。
【００３５】
初期状態から吸着部８２に選択物品が吸着され、例えば図５に示すように、変態部８５が軸芯Ｓに沿って縮むように変形した場合、被検知体８７は、ベース部８１に対して傾くことなく平行な（軸芯Ｓに対して直交した）状態で検知体８８に近づく。この場合、被検知体８７との離間距離（図５に示す距離Ｌ２）は、第１の検知体８８ａと第２の検知体８８ｂにおいて一律に短くなる（Ｌ２＜Ｌ１）。以下、このような変態部８５の変形を「適正変形」という。図５には、選択物品が吸着部８２に適正に吸着されている（変態部８５が適正変形している）状態の一例をそれぞれ示す。これに対し、図６に示すように、変態部８５が軸芯Ｓに沿って縮むとともに蛇腹の谷に沿って屈曲するように変形した場合、被検知体８７は、ベース部８１に対して傾いた状態となる。この場合、被検知体８７との離間距離は、第１の検知体８８ａと第２の検知体８８ｂとで異なる距離となる。以下、このような変態部８５の変形を「異常変形」という。図６には、選択物品が吸着部８２に適正に吸着されていない（変態部８５が異常変形している）状態の一例をそれぞれ示す。
【００３６】
制御部４は、物品検知部２およびロボットアーム３の動作をそれぞれ制御する。また、本実施形態において、制御部４は、把持機構８の動作も制御する。すなわち、把持機構８の動作制御は、物品検知部２およびロボットアーム３の動作制御とともに、制御部４によって一元的に行われている。このように一元化させることなく、例えば、把持機構８に制御部４とは別に制御部を設け、吸着部８２、圧力測定部８３、検知体８８の動作制御をロボットアーム３などの動作制御とは独立させてもよい。
【００３７】
制御部４は、例えば、ＣＰＵ、メモリ、入出力回路、タイマなどを備えて構成されている。制御部４は、各種データを入出力回路により読み込み、メモリから読み出したプログラムを用いてＣＰＵで演算し、演算結果に基づいた制御を行う。本実施形態において、制御部４は、物品検知部２、ロボットアーム３、把持機構８と有線もしくは無線で接続され、これらとの間で各種データや演算結果などを送受信している。これにより、制御部４は、物品検知部２を動作制御して検知させたデータを入出力回路により読み込み、メモリから読み出したプログラム（物品移動制御プログラム）を用いてＣＰＵで演算し、演算結果に基づいてロボットアーム３の動作制御を行う。また、制御部４は、把持機構８の圧力測定部８３および検知体８８を動作制御して測定および検知させたデータを入出力回路により読み込み、メモリから読み出したプログラム（物品把持制御プログラム）を用いてＣＰＵで演算し、演算結果に基づいて吸着部８２の動作制御を行う。
【００３８】
このような構成をなす把持機構８の動作と作用について、把持機構８、さらには物品検知部２およびロボットアーム３に対する制御部４の制御フローに従って説明する。図７から図１０には、把持機構８、物品検知部２およびロボットアーム３に対する制御部４の制御フローをそれぞれ示す。
【００３９】
集積領域５０に集積された物品５を移動先領域に移動させるにあたって、制御部４は、図７に示すように、物品５の吸着処理（Ｓ０１）、吸着状況検知処理（Ｓ０２）、および移動処理（Ｓ０３）を順に行う。これらの処理は、例えば集積領域５０に物品群５ｓが集積されている間（物品群５ｓがなくなるまで）、繰り返し行われる。まず、物品５の吸着処理について説明する。図８には、物品５の吸着処理における制御部４の制御フローを示す。
【００４０】
図８に示すように、物品５の吸着処理において、制御部４は、集積領域５０における物品群５ｓの集積態様（輪郭、大きさ、向き、姿勢、重なり、境界など）を物品検知部２に検知させる。具体的には、制御部４は、物品検知部２に、集積領域５０に集積されている物品群５ｓの画像（静止画もしくは動画）を撮像させるとともに、撮像した画像を解析させる（Ｓ１０１）。物品検知部２は、撮像した画像を解析し、その解析結果として集積領域５０における物品群５ｓの集積態様のデータ（以下、集積態様データという）を制御部４に送信する。
【００４１】
物品検知部２から送信された集積態様データに基づいて、制御部４は、集積領域５０に集積された物品群５ｓの中から、移動先領域に移動させる物品５（以下、選択物品という）を１つ選択する（Ｓ１０２）。制御部４は、例えば集積領域５０に集積された物品群５ｓのうち、最も上方に積まれた（物品検知部２に最も近い）物品５を選択物品として選択する。図１に示すような物品群５ｓの集積態様であれば、制御部４は、物品５ａが選択物品として選択される。そして、制御部４は、集積態様データに基づいて、選択物品の集積態様を特定する。
【００４２】
選択物品を選択した後、制御部４は、該選択物品における目標吸着位置を設定する（Ｓ１０３）。目標吸着位置は、選択物品における吸着部８２による吸着の目標位置であり、吸着部８２が選択物品を安定して吸着可能な位置である。吸着部８２は、軸芯Ｓが目標吸着位置を通るように、選択物品を吸着させる。すなわち、選択物品上における軸芯Ｓの交点（仮想点）が目標吸着位置に当たる。例えば、選択物品における平坦部位や選択物品の重心との対向部位などと軸芯Ｓとの交点が目標吸着位置として設定される。
【００４３】
例えば、制御部４は、特定した選択物品の集積態様データから、該選択物品における上面の平坦部位、該選択物品の重心との対向部位などを目標吸着位置として設定する。図４に示すような物品５ａであれば、物品５ａにおいて最も高い部位（上面（天面）５１）における長手方向の略中間位置Ｐａが目標吸着位置として設定される。
【００４４】
目標吸着位置を設定すると、制御部４は、ロボットアーム３のアーム部３２を動作させ、把持機構８の吸着部８２に選択物品を吸着させる（Ｓ１０４）。そのため、制御部４は、アーム部３２を動作させて吸着部８２を集積領域５０の物品群５ｓの上方に位置付けるとともに、選択物品の目標吸着位置に向けさせる。続いて、制御部４は、アーム部３２を選択物品の目標吸着位置に向けて下降させるとともに、真空発生器、コンプレッサ、電磁弁を動作させる。これにより、変態部８５の内部が負圧となり、選択物品に接触した吸着部８２が選択物品を吸着する。
【００４５】
なお、アーム部３２に所望の動作をさせる際、制御部４は、ロボットアーム３の制御モータ（図示省略）の加減速（出力調整）や停止などを行い、アーム部３２を基台部３１に対して変位（回動）させる。後述する物品５の吸着状況検知処理、および移動処理においてロボットアーム３を動作させる際も同様に、制御部４は、かかる制御モータの制御を行う。
【００４６】
吸着部８２が選択物品を吸着すると、制御部４は、選択物品の吸着状況検知処理を行う。吸着状況検知処理は、吸着部８２に選択物品が適正に吸着されているか否かを検知する処理である。また、選択物品が適正に吸着されていない場合に、実吸着位置と目標吸着位置との位置ずれの発生状況（方向および程度）を検知する処理である。実吸着位置は、吸着部８２が実際に吸着した選択物品の吸着位置である。具体的には、選択物品に吸着した吸着部８２の軸芯Ｓと該選択物品上の交点（仮想点）が実吸着位置に当たる。実吸着位置は、目標吸着位置と一致していることが理想だが、実際には様々な要因で一致せず、両位置にずれが生じる場合がある。位置ずれの要因としては、例えば、選択物品の選択精度や目標吸着位置の設定精度の問題、選択物品の形態、選択物品とその周辺の他物品との関係などが挙げられる。以下、吸着状況検知処理について説明する。図９には、吸着状況検知処理における制御部４の制御フローを示す。
【００４７】
制御部４は、まず、吸着部８２への選択物品の吸着時、変態部８５の変形によって被検知体８７が検知体８８（換言すれば、ベース部８１）に対して接近し過ぎていないかを判定する。これにより、吸着部８２への吸着時に選択物品を過剰に押してしまうような事態の防止を図っている。
【００４８】
判定にあたって、制御部４は、検知体８８に被検知体８７との離間距離を検知させる。そして、制御部４は、検知された第１の検知体８８ａおよび第２の検知体８８ｂと被検知体８７との離間距離（以下、第１の離間距離および第２の離間距離という）を比較して、両者の接近状況を判定する（Ｓ２０１）。本実施形態では一例として、第１の離間距離と第２の離間距離がいずれも所定の閾値（以下、限界閾値という）を下回っていれば、制御部４は、被検知体８７が検知体８８に接近し過ぎている（異常接近している）と判定する。それ以外の場合、制御部４は、被検知体８７が検知体８８に異常接近していない、つまり両者の離間距離が許容範囲内に収まっていると判定する。
【００４９】
限界閾値は、吸着部８２が選択物品を吸着した際、選択物品を過剰に押してしまうような事態を回避するべく、検知体８８へのそれ以上の被検知体８７の接近を禁止するための検知体８８と被検知体８７との離間距離の下限値として設定されている。限界閾値は、メモリなどに記憶されている。制御部４は、例えば上記接近状況の判定時に限界閾値を引数（パラメータ）としてメモリから読み出し、第１の離間距離および第２の離間距離とそれぞれ比較する。
【００５０】
Ｓ２０１において、被検知体８７が検知体８８に異常接近していると判定した場合、制御部４は、吸着状況検知処理（Ｓ０２）を終了し、選択物品の吸着処理（Ｓ０１）から処理をやり直すため、所定の中断処理（以下、第１の中断処理という）を行う（Ｓ２０２）。第１の中断処理において、制御部４は、吸着部８２から選択物品を解放させる。解放後、制御部４は、ロボットアーム３のアーム部３２を選択物品の吸着処理（Ｓ０１）の開始状態（初期状態）の位置まで戻す。そして、制御部４は、選択物品の吸着処理（Ｓ０１）から再び制御を開始すればよいが、そのまま処理を実行せずに中止する制御を行ってもよい。
【００５１】
一方、Ｓ２０１において、被検知体８７が検知体８８に異常接近していない（両者の離間距離が許容範囲内）と判定した場合、制御部４は、選択物品が吸着されている吸着部８２における変態部８５の内圧を、圧力測定部８３に測定させる。制御部４は、測定させた変態部８５の圧力値に基づいて、吸着部８２に選択物品が適正に吸着しているか否かを判定する（Ｓ２０３）。具体的には、制御部４は、変態部８５の圧力値を所定の閾値（以下、圧力閾値という）と比較し、圧力値が圧力閾値を下回っているか否かを判定する。
【００５２】
圧力閾値は、吸着部８２に選択物品（物品５）が安定して吸着し、その吸着姿勢のまま移動先領域まで移動させることが可能な変態部８５の内圧値（負圧の値）として設定されている。圧力閾値は、メモリなどに記憶されている。制御部４は、例えばかかる上記判定時に圧力閾値を引数（パラメータ）としてメモリから読み出し、変態部８５の圧力値と比較する。
【００５３】
上述したように、選択物品が吸着部８２に吸着されることで、変態部８５は形態が変化（変形）する。この時、図５に示すように、変態部８５が適正変形していれば、変態部８５の圧力値は、圧力閾値を下回る。これに対し、図６に示すように、変態部８５が異常変形していれば、変態部８５の圧力値は、圧力閾値以上となる。例えば、図５に示すように、吸着部８２が選択物品（５ａ）の目標吸着位置Ｐａに吸着していれば、つまり実吸着位置Ｐｂが目標吸着位置Ｐａとほぼ一致していれば、変態部８５の圧力値は、圧力閾値よりも小さくなる。一方、図６に示すように、実吸着位置Ｐｂが目標吸着位置Ｐａからずれていれば、変態部８５の圧力値は、圧力閾値以上となる。
【００５４】
Ｓ２０３において、変態部８５の圧力値が圧力閾値を下回っていると判定した場合、制御部４は、選択物品の移動処理（Ｓ０３）を行う。図１０には、移動処理における制御部４の制御フローを示す。移動処理において、制御部４は、ロボットアーム３のアーム部３２を動作させて、吸着部８２に吸着した選択物品を移動先領域の上方に位置付ける（Ｓ３０１）。その際、ロボットアーム３は、吸着部８２に吸着された選択物品を集積領域５０から引き上げ、移動先領域の上方に移動させる。そして、制御部４は、ロボットアーム３に選択物品を移動先領域の載置面などへ向けて下降させ、所定の解放高さで選択物品を解放させる（Ｓ３０２）。その際、制御部４は、真空発生器、コンプレッサ、電磁弁を制御し、変態部８５の内部を大気開放（真空破壊）させる。
【００５５】
一方、Ｓ２０３において、変態部８５の圧力値が圧力閾値以上であると判定した場合、制御部４は、図９に示すように、被検知体８７のベース部８１に対する傾きが検知されているか否かを判定する（Ｓ２０４）。判定にあたって、制御部４は、検知体８８に被検知体８７のベース部８１に対する傾きを検知させる。その際、検知体８８は、被検知体８７との離間距離を検知する。
【００５６】
そして、制御部４は、検知された第１の離間距離と第２の離間距離とを比較して、被検知体８７の傾きの発生有無を判定する。すなわち、第１の離間距離と第２の離間距離が一致していれば、制御部４は、被検知体８７が傾いていないと判定する。これに対し、第１の離間距離と第２の離間距離が異なっていれば、制御部４は、被検知体８７が傾いていると判定する。
【００５７】
Ｓ２０４において、被検知体８７が傾いていないと判定した場合、制御部４は、吸着状況検知処理（Ｓ０２）を終了し、選択物品の吸着処理（Ｓ０１）から処理をやり直すため、所定の中断処理（以下、第２の中断処理という）を行う（Ｓ２０５）。この場合、変態部８５の圧力値が圧力閾値を超えているにもかかわらず、被検知体８７に傾きが発生していない（Ｓ２０３およびＳ２０４においていずれもＮｏ）状態となっている。すなわち、変態部８５が異常変形しているにもかかわらず、本来傾くはずの被検知体８７が傾いていないことになる。したがって、制御部４は、吸着状況検知処理を終了して第２の中断処理を行っている。第２の中断処理の内容は、第１の中断処理と同様である。ただし、その内容は異ならせてもよい。
【００５８】
一方、Ｓ２０４において、被検知体８７が傾いていると判定した場合、制御部４は、第１の離間距離および第２の離間距離をそれぞれ所定の閾値（以下、距離閾値という）と比較し、被検知体８７の傾きの発生状況（程度）を判定する。
【００５９】
距離閾値は、変態部８５が適正変形し、変態部８５の内圧が圧力閾値となっている状態における検知体８８（第１の検知体８８ａ、第２の検知体８８ｂ）と被検知体８７との離間距離（以下、基準距離という）に基づいて設定されている。例えば、実吸着位置と目標吸着位置との位置ずれをどの程度許容するかに応じて、距離閾値と基準距離との差異を設定すればよい。位置ずれの許容レベルを厳しくする場合、距離閾値は、基準距離と同一値もしくは基準距離との差異が小さな値に設定する。逆に、位置ずれの許容レベルを緩くする場合、距離閾値は、基準距離との差異が大きな値に設定する。距離閾値は、メモリなどに記憶されている。制御部４は、例えば上記位置ずれ発生状況の判定時に距離閾値を引数（パラメータ）としてメモリから読み出し、第１の離間距離および第２の離間距離とそれぞれ比較する。
【００６０】
制御部４は、第１の離間距離を距離閾値と比較し、第１の離間距離が距離閾値よりも大きいかを判定する（Ｓ２０６）。第１の離間距離が距離閾値よりも大きいと判定した場合、制御部４は、第２の離間距離を距離閾値と比較し、第２の離間距離が距離閾値よりも小さいかを判定する（Ｓ２０７）。第２の離間距離が距離閾値よりも小さいと判定した場合、制御部４は、被検知体８７の傾きを解消させる補正処理（以下、第１の補正処理という）を行う（Ｓ２０８）。これに対し、第２の離間距離が距離閾値以上と判定した場合、制御部４は、吸着状況検知処理（Ｓ０２）を終了し、選択物品の吸着処理（Ｓ０１）から処理をやり直すため、所定の中断処理（以下、第３の中断処理という）を行う（Ｓ２０９）。第３の中断処理の内容は、第１の中断処理と同様である。ただし、その内容は異ならせてもよい。
【００６１】
Ｓ２０６において、第１の離間距離が距離閾値以下であると判定した場合、制御部４は、第２の離間距離を距離閾値と比較し、第２の離間距離が距離閾値以上であるかを判定する（Ｓ２１０）。第２の離間距離が距離閾値以上と判定した場合、制御部４は、被検知体８７の傾きを解消させる補正処理（以下、第２の補正処理という）を行う（Ｓ２１１）。これに対し、第２の離間距離が距離閾値よりも小さいと判定した場合、制御部４は、吸着状況検知処理（Ｓ０２）を終了し、選択物品の吸着処理（Ｓ０１）から処理をやり直すため、所定の中断処理（以下、第４の中断処理という）を行う（Ｓ２１２）。第４の中断処理の内容は、第１の中断処理と同様である。ただし、その内容は異ならせてもよい。
【００６２】
第１の補正処理（Ｓ２０８）および第２の補正処理（Ｓ２１１）において、制御部４は、次のような制御を行う。第１の補正処理を行う前、被検知体８７は、吸着部８２に選択物品が吸着されていない状態（初期状態）と比べ、第１の検知体８８ａから遠ざかる（第１の離間距離が基準距離よりも広がる）とともに、第２の検知体８８ｂに近づく（第２の離間距離が基準距離よりも狭まる）ように傾いている。すなわち、変態部８５は、被検知体８７がこのように傾くように変形している。図６には、このような変形状態の一例を示す。
【００６３】
図６に示すように、このような変態部８５の変形は、一例として実吸着位置が目標吸着位置よりも第２の検知体８８ｂ側へ位置ずれしているために生ずる。したがって本実施形態では、第１の補正処理において、制御部４は、目標吸着位置を軸芯Ｓに対して第１の検知体８８ａ側へずらす。これにより、制御部４は、実吸着位置が現時点よりも、軸芯Ｓに対して第１の検知体８８ａ側へずれるようにする。
【００６４】
一方、第２の補正処理を行う前、被検知体８７は、初期状態と比べ、第１の検知体８８ａに近づく（第１の離間距離が基準距離よりも狭まる）とともに、第２の検知体８８ｂから遠ざかる（第２の離間距離が基準距離よりも広がる）ように傾いている。
【００６５】
被検知体８７がこのように傾く変態部８５の変形は、一例として実吸着位置が目標吸着位置よりも第２の検知体８８ｂ側へ位置ずれしているために生ずる。図示は省略するが、図６に示す状態を図面上で左右反転させた状態は、このような変形状態の一例に相当する。したがって本実施形態では、第２の補正処理において、制御部４は、目標吸着位置を軸芯Ｓに対して第２の検知体８８ｂ側へずらす。これにより、制御部４は、実吸着位置が現時点よりも、軸芯Ｓに対して第２の検知体８８ｂ側へずれるようにする。
【００６６】
第１の補正処理および第２の補正処理を行う際、制御部４は、吸着部８２から選択物品を一旦解放させる。解放後、制御部４は、ロボットアーム３のアーム部３２を動作させて、目標吸着位置を所定の補正量だけずらして、吸着部８２に選択物品を吸着させる。すなわち、制御部４は、吸着処理（Ｓ０１）におけるＳ１０４以降の制御を再び行う。目標吸着位置の補正量（つまり、実吸着位置のずらし量）は、任意に設定すればよい。補正量は、一定値であってもよいし、第１の離間距離および第２の離間距離と基準距離との差異などに応じて変動させてもよい。
【００６７】
第１の中断処理（Ｓ２０２）、第２の中断処理（Ｓ２０５）、第３の中断処理（Ｓ２０９）、および第４の中断処理（Ｓ０１２）において、制御部４は、吸着状況検知処理（Ｓ０２）を終了する前に、目標吸着位置、第１の離間距離、および第２の離間距離のデータをそれぞれメモリに格納する。格納後、制御部４は、吸着状況検知処理（Ｓ０２）を終了し、吸着処理（Ｓ０１）におけるＳ１０１から制御を再び行う。
【００６８】
このように、本実施形態の物品５の把持機構８によれば、物品５（選択物品）を吸着部８２に吸着させた際、物品５が吸着部８２に適正に吸着されているか否かを被検知体８７の傾きによって判定することができる。被検知体８７は、平板のリング状に構成された部材に過ぎないが、変態部８５に装着することで容易に変態部８５と一体化させることができる。検知体８８は、被検知体８７の変位を介して変態部８５の形態変化（変形）を検知することができる。
【００６９】
すなわち、非常に簡易な構成で変態部８５の変形を精度よく検知することができる。結果として、変態部８５が適正に変形して物品５が吸着部８２に安定して吸着されている状態（適正変形）と、変態部８５が適正に変形しておらず、物品５が吸着部８２に安定して吸着されていない状態（異常変形）とを精度よく判定することができる。
【００７０】
そして、物品５との間で負圧が適正に発生せず、物品５が吸着部８２に適正に吸着されていない場合には、例えば目標吸着位置と実吸着位置との位置ずれを補正し、これを解消させることができる。これにより、物品５との間で負圧を適正に発生させ、物品５を吸着部８２に安定して吸着させることができる。したがって、吸着時の物品５の姿勢を安定させたまま、物品５を移動先領域まで移動させることができる。
【００７１】
その際、実吸着位置と目標吸着位置との位置ずれをどの程度許容するかは、距離閾値の設定値によって容易に調整することができる。例えば、位置ずれの許容レベルを厳しくしたい場合、距離閾値を基準距離と同一値もしくは基準距離との差異が小さな値に設定すればよい。これにより、吸着時の物品５の姿勢をより一層安定させて、物品５を移動させることが可能となる。一方、位置ずれの許容レベルを緩くしたい場合、距離閾値を基準距離との差異が大きな値に設定すればよい。これにより、物品５の再吸着の回数（移動の手戻り）を減らすことができ、物品５をより迅速に移動させることが可能となる。
【００７２】
また、本実施形態では、第１の中断処理および第２の中断処理において、目標吸着位置、第１の離間距離、および第２の離間距離のデータをそれぞれメモリに格納し、被検知体８７の傾きの補正精度の向上を図ることを可能としている。また、第３の中断処理および第４の中断処理は、例えば、目標吸着位置に対する実吸着位置のずれ方向（位置ずれ方向）を特定できない場合に必要となる。このため、本実施形態では、第３の中断処理および第４の中断処理において、目標吸着位置、第１の離間距離、および第２の離間距離のデータをそれぞれメモリに格納し、位置ずれ方向の特定精度の向上を図るとともに、目標吸着位置の補正量の設定精度（実吸着位置のずらし精度）の向上を図ることを可能としている。
【００７３】
以上、本発明の実施形態（変形例を含む）を説明したが、上述した実施形態は、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。これらの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】
【００７４】
１…物品移動装置、２…物品検知部、３…ロボットアーム、４…制御部、５，５ａ…物品、５ｓ…物品群、７…エンドエフェクタ、８…把持機構、３１…基台部、３２（３２ａ〜３２ｅ）…アーム部、３３（３３ａ〜３３ｆ）…関節部、３４（３４ａ〜３４ｆ）…軸、３５…アーム先端部、５０…集積領域、８１…ベース部、８１ａ…配置面、８２…吸着部、８３…圧力測定部、８４…検知部、８５…変態部、８７…被検知体、８８（８８ａ，８８ｂ）…検知体、８５１…谷部、８５２…山部、Ｓ…軸芯。
【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】
2019107737.tif 000009
【図８】
2019107737.tif 000010
【図９】
2019107737.tif 000011
【図１０】
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