(57)【要約】【課題】  飛行装置などのロボットに適用可能な物体保持装置を提供することである。【解決手段】  一実施形態に係る物体保持装置は、吸引装置、吸着パッド、および近接覚センサを備える。吸引装置は、気体を吸引する。吸着パッドは、前記吸引装置に接続され、前記吸引装置による吸引に基づいて物体を吸着する。近接覚センサは、前記物体が前記吸着パッドに接近したことを検出する。そして、前記吸引装置は、前記物体が前記吸着パッドに接近したことを前記近接覚センサが検出したときに吸引を行うように制御される。【選択図】図５
2019048367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体を吸引する吸引装置と、
前記吸引装置に接続され、前記吸引装置による吸引に基づいて物体を吸着する吸着パッドと、
前記物体が前記吸着パッドに接近したことを検出する近接覚センサと、
を備え、前記吸引装置は、前記物体が前記吸着パッドに接近したことを前記近接覚センサが検出したときに吸引を行うように制御される、物体保持装置。
【請求項２】
前記近接覚センサは、前記物体までの距離を測定し、
前記吸引装置は、前記距離が距離閾値以下であるときに吸引を行うように制御される、請求項１に記載の物体保持装置。
【請求項３】
前記距離閾値は、前記吸着パッドの移動速度が第１の速度であるときに第１の値に調整され、前記吸着パッドの前記移動速度が前記第１の速度より速い第２の速度であるときに前記第１の値より長い第２の値に調整される、請求項２に記載の物体保持装置。
【請求項４】
加速度センサをさらに備え、
前記吸着パッドの前記移動速度は、前記加速度センサから出力されるセンサ信号に基づいて算出される、請求項３に記載の物体保持装置。
【請求項５】
前記物体が前記吸着パッドに接触したことを検出する接触覚センサをさらに備え、
前記吸引装置は、前記近接覚センサによる検出の結果にかかわらず、前記物体が前記吸着パッドに接触したことを前記接触覚センサが検出したときに吸引を行うように制御される、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の物体保持装置。
【請求項６】
前記近接覚センサおよび前記接触覚センサから出力されるセンサ信号に基づいて前記吸引装置を制御する制御部をさらに備える請求項５に記載の物体保持装置。
【請求項７】
前記近接覚センサは、前記吸着パッドと前記物体とで形成されることになる空間の内部に位置するように配置される、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の物体保持装置。
【請求項８】
前記近接覚センサは、前記吸着パッドと前記物体とで形成されることになる空間の内部に位置するように配置される、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の物体保持装置。
【請求項９】
前記吸引装置と前記吸着パッドを接続する流路と大気との連通を許容する第１の状態、および前記流路と前記大気との連通を遮断する第２の状態とを切替可能な方向切替弁と、
前記方向切替弁を駆動する第１のドライバ回路と、
前記吸引装置を駆動する第２のドライバ回路と、
前記流路の内部の気体の圧力を検出する圧力センサと、
前記第１のドライバ回路、前記第２のドライバ回路、および前記圧力センサに電力を供給する電源部と、
をさらに備える、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の物体保持装置。
【請求項１０】
前記圧力センサによって検出された圧力が第１の閾値を超えたときに前記吸引装置の駆動を停止し、前記圧力センサによって検出された圧力が第２の閾値を下回ったときに前記吸引装置の駆動を開始する制御部をさらに備え、前記第２の閾値は、前記第１の閾値と等しいまたは前記第１の閾値より小さい、請求項９に記載の物体保持装置。
【請求項１１】
前記方向切替弁を介して前記流路に接続される真空タンクをさらに備え、
前記方向切替弁は、前記第１の状態、前記第２の状態、および前記流路と前記真空タンクとの連通を許容する第３の状態を切替可能である、請求項９または１０に記載の物体保持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、物体保持装置を用いたハンドリングロボットシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、物流業界では、通信販売市場の拡大により、荷物の取扱量が増加する傾向にある。このため、物流企業各社は、物流システムの自動化に取り組んでいる。
【０００３】
荷降ろし、デパレタイジング、ピッキングなどと呼ばれることもある、荷物を別の場所へ移動する移載作業を行う装置として、据置型のマニピュレータが知られている。このようなマニピュレータでは、作業範囲が限定される。また、移動台車を備えたマニピュレータも想定されるが、平面領域以外の作業場所へ移動する場合には階段などの立体的な障害物を走破する必要があることや、通路移動時に周囲環境との接触を防止するために環境側には十分な移動空間の確保が求められるため通路の占有面積が増大する傾向にあるなどの問題があり、やはり作業範囲が限定される。
【０００４】
上記のような事情のもと、空中を広範囲にわたって自由に移動できる飛行体（例えばドローン）の活用が期待されている。移載作業を行う飛行体を実現するためには、飛行体に適用可能な物体保持機構が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−４７６８１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、飛行装置などのロボットに適用可能な物体保持装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態に係る物体保持装置は、吸引装置、吸着パッド、および近接覚センサを備える。吸引装置は、気体を吸引する。吸着パッドは、前記吸引装置に接続され、前記吸引装置による吸引に基づいて物体を吸着する。近接覚センサは、前記物体が前記吸着パッドに接近したことを検出する。そして、前記吸引装置は、前記物体が前記吸着パッドに接近したことを前記近接覚センサが検出したときに吸引を行うように制御される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係る物体保持装置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。
【図２】図１に示した物体保持装置の外観を示す図。
【図３】図２に示した近接覚センサの活用例を示す図。
【図４】図２に示した近接覚センサの活用例を示す図。
【図５】図１に示した物体保持装置の制御系を示すブロック図。
【図６】図１に示した物体保持装置の動作例を説明する図。
【図７Ａ】図１に示した飛行装置による物体への接近から物体の保持までの動作を示すフローチャート。
【図７Ｂ】図１に示した飛行装置による物体の運搬から解放までの動作を示すフローチャート。
【図８】図５に示した制御装置を詳細に示すブロック図。
【図９】第２の実施形態に係る物体保持装置の外観を示す図。
【図１０】第１の実施形態または第２の実施形態の変形例に係る物体保持装置を示すブロック図。
【図１１】図１０に示した物体保持装置を備える飛行装置による物体への接近から物体の保持までの動作を示すフローチャート。
【図１２】第３の実施形態に係る物体保持装置を示すブロック図。
【図１３】第４の実施形態に係る物体保持装置を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら実施形態を説明する。図面全体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。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、部分間の大きさの比率などは、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率が異なって表される場合もある。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る物体保持装置（物体保持機構ともいう）１１を用いたハンドリングロボットシステム１の一例を示す概略図である。図１に示すように、ハンドリングロボットシステム１は、飛行装置１０、ロボット制御装置２０、認識装置３０、および搬送装置４０を備える。
【００１１】
ハンドリングロボットシステム１は、積載領域９０に載置された複数の物体９１を認識装置３０により認識する。そして、ロボット制御装置２０は、認識装置３０による認識の結果に基づいて飛行装置１０を制御し、それにより、飛行装置１０が、移載対象の物体９１を保持し、物体９１を搬送装置４０上に置く。これとは逆に、飛行装置１０は、搬送装置４０から積載領域９０へ物体９１を移載するように制御されてもよい。物体は、荷物、物品、ワークなどと呼ばれることもある。物体は、例えば、段ボール箱などに入れられた製品、パッケージされた製品、製品そのものなどであり得る。
【００１２】
まず、飛行装置１０について説明する。  
飛行装置１０は、三次元空間上を自由に移動可能な飛行体である。飛行装置１０には、物体９１を保持するように構成された物体保持装置１１が取り付けられている。物体保持装置１１は、物体を保持可能な少なくとも１つの保持部を有する。物体保持装置１１は、保持部が飛行装置１０に対して外を向くように配置される。保持部は、例えば、吸着パッドを含み、吸着により物体を保持する。また、保持部は、電磁石が発生する磁力により物体を吸着するタイプであってもよい。物体保持装置１１については、後に詳細に説明する。
【００１３】
飛行装置１０は、飛行するために回転翼（またはプロペラ）を備える。飛行装置１０は、例えば、一定の高度を保つホバリングをすることができる。回転翼の回転関節部は、例えば、モータ、エンコーダおよび減速機などを含む。関節部は、１軸方向の回転に限定されず、２軸方向の回転が可能なものであってもよい。飛行装置１０は、モータの駆動により自身を三次元空間上の任意の位置に移動可能である。これにより、飛行装置１０に配置された物体保持装置１１を移動させることが可能である。飛行装置１０は、例えば、いわゆるドローンである。飛行装置１０は、有線式でも無線式でもよい。飛行装置１０が無線式である場合は、飛行のための電力源としてバッテリーを搭載する必要がある。飛行装置１０が有線式である場合は、地上設備と配線されているため活動領域の制限がある。
【００１４】
次に、認識装置３０について説明する。  
認識装置３０は、積載領域９０に載置された複数の物体９１を認識する。認識装置３０は、画像センサ３１、および画像センサ３１に接続された計算機３２を備える。画像センサ３１は、例えば、積載領域９０に載置された複数の物体９１に対して斜め前方、上方、斜め後方に位置する。画像センサ３１は、固定されていてもよく、移動可能であってもよい。画像センサ３１として、距離画像センサまた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に投影し、その状態で積載領域９０に載置された物体９１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体９１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、カラー画像またはモノクロ画像を撮影することができてもよい。また、画像センサ３１は、赤外線ドットパターン投影方式カメラに追加して、カラー画像また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よい。画像は、例えば、ｊｐｇ、ｇｉｆ、ｐｎｇやｂｍｐなどの一般的に用いられている形式の画像データでもよい。
【００１５】
図１に示される例では、３つの画像センサ３１が設けられているが、画像センサ３１は、１つでもよく、２つでもよく、４つ以上であってもよい。また、画像センサ３１の少なくとも１つは、飛行装置１０に配置されていてもよい。飛行装置１０に配置されている画像センサ３１によって取得された画像は、有線または無線で計算機３２へ送信される。
【００１６】
計算機３２は、画像センサ３１から出力される画像データに基づいて物体９１の３次元位置姿勢を算出する。算出された位置姿勢を示す位置姿勢情報は、ロボット制御装置２０へ出力される。ロボット制御装置２０は、位置姿勢情報に基づいて飛行装置１０を制御する。計算機３２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、および補助記憶装置を備える。計算機３２の機能、例えば、物体の３次元位置姿勢を算出する機能は、例えば、ＣＰＵがプログラムを実行することにより実現される。なお、計算機３２の機能の一部または全部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuits）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などのハードウェア回路を用いて実現されてもよい。
【００１７】
次に、搬送装置４０について説明する。  
搬送装置４０は、飛行装置１０により物体９１がその上に置かれて、この物体９１を搬送する。搬送装置４０は、例えば、ベルトコンベア４１および搬送制御装置４２を備える。ベルトコンベア４１は、所定の方向に並べた複数のローラと、ローラに巻き付けたベルトと、を含む。ベルトコンベア４１は、複数のローラを回転することによりベルトを駆動し、物体９１を搬送する。搬送装置４０は、ベルトコンベア４１の代替として、ローラコンベアまたはソータを備えていてもよい。
【００１８】
搬送制御装置４２は、ベルトコンベア４１の駆動を制御する。搬送制御装置４２は、例えば、搬送速度および搬送方向を制御する。搬送制御装置４２は、例えば、ＣＰＵ、メモリおよび補助記憶装置を備えたコンピュータである。搬送制御装置４２は、予め設定されたプログラムをＣＰＵにより実行し、プログラムに従ってベルトコンベア４１の動作を制御する。なお、ベルトコンベア４１の動作は、作業者が搬送制御装置４２を手動で操作することにより制御されてもよい。
【００１９】
積載領域９０は、物体９１が積載または載置される箇所である。積載領域９０は、カゴ台車、スチール台車、ボックスパレット、パレット、または棚などであってもよい。
【００２０】
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、物体保持装置１１の外観を示す斜視図、正面図、側面図である。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、物体保持装置１１は、筐体１１１、センサ搭載部品１１２、吸着パッド（吸盤ともいう）１１３、近接覚センサ１１４、および接触覚センサ１１５を備える。この例では、近接覚センサ１１４および接触覚センサ１１５は４つずつ設けられている。なお、近接覚センサ１１４は、１つでもよく、２つでもよく、３つでもよく、５つ以上であってもよい。接触覚センサ１１５も同様である。近接覚センサ１１４の数は、接触覚センサ１１５の数と異なっていてもよい。また、吸着パッド１１３は、複数設けられていてもよい。
【００２１】
筐体１１１は、箱形であり、後述する吸引装置、制御装置、電源部などの要素を収容する。センサ搭載部品１１２は、その主面（検出表面ともいう）上に近接覚センサ１１４および接触覚センサ１１５を搭載する。センサ搭載部品１１２は、筐体１１１の一面として設けられる。センサ搭載部品１１２は、リング状である。吸着パッド１１３は、センサ搭載部品１１２の主面側に設けられ、センサ搭載部品１１２の孔部を通じて筐体１１１内部の吸引装置に接続される。物体保持装置１１は、電源部や制御装置を内包してコンポーネント化されているため、自律的に単体で動作可能である。
【００２２】
近接覚センサ１１４は、物体が吸着パッド１１３に接近したことを検出する。吸着パッド１１３および近接覚センサ１１４は、センサ搭載部品１１２の主面側に位置しており、近接覚センサ１１４への物体の接近は、吸着パッド１１３への物体の接近と見なすことができる。
【００２３】
近接覚センサ１１４として、例えば、距離センサを使用することができる。距離センサは、対象物までの距離を非接触で測定する。距離センサの例は、アクティブ型の光測距センサ、反射型フォトセンサ、光ＴＯＦ（Time-Of-Flight）型の光測距センサなどを含む。
【００２４】
アクティブ型の光測距センサは、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの光源から対象物に光を照射し、対象物における反射光を光検出素子で検出することで、対象物までの距離に応じた信号を出力する。アクティブ型の光測距センサの例にＰＳＤ（Position Sensitive Detector）がある。ＰＳＤは、対象物までの距離を簡易に測定することができる光三角測量型の光測距センサである。
【００２５】
反射型フォトセンサは、ＬＥＤおよびフォトダイオードを備える。ＬＥＤは、アナログ回路から供給される駆動信号に基づいて所定の光量の検出光を射出する。対象物が反射型フォトセンサの近傍に位置している場合には、当該対象物によって検出光が反射される。対象物からの反射光はフォトダイオードによって検出される。フォトダイオードは、受光量（反射光の光強度）に対応する検出電流を発生する。反射光の強度は物体とフォトダイオードの距離が小さいほど大きくなるので、対象物との距離を表す検出信号を得ることができる。アナログ回路は、ＬＥＤの検出光の光量を一定に制御し、フォトダイオードから得られる検出電流に対応する検出信号を生成して、制御装置に供給する。制御装置は、受け取った検出信号に基づき物体との距離を算出することができる。
【００２６】
光ＴＯＦ型の光測距センサは、反射光が返ってくるまでの時間を計測して距離を測定する。ＴＯＦ法は、光源から対象物に向けてパルス光を出射し、対象物で反射されたパルス光を光検出素子で検出することで、パルス光の出射タイミングと検出タイミングの時間差を測定する。この時間差（Δｔ）は、対象物までの距離ｄの２倍の距離（２×ｄ）をパルス光が光速（＝ｃ）で飛行するのに要する時間であるため、ｄ＝（ｃ×Δｔ）／２が成立する。時間差（Δｔ）は、光源からの出射パルスと検出パルスの位相差と言い換えることもできる。この位相差を検出すれば、対象物までの距離ｄを求めることができる。ＴＯＦ法は、反射光の強さで距離を測定する方法よりも精密な距離測定を可能にする。さらに、対象物の表面状態の影響に強く、安定した測定が可能である。
【００２７】
その他、近接覚センサ１１４として、物体の有無を判定するセンサが使用されてもよい。このセンサの例に反射型の光電センサがある。この光電センサは、光源および光検出素子を備える。光電センサは、光源から対象物に対し赤外線などの光を投光し、その光が対象物で反射されて光量が減少した反射光を光検出素子で受光する。光電センサは、光検出素子で受光した受光量が閾値以上であるときに、光電センサから一定距離の範囲内に対象物が存在することを検出する。そして、対象物が光電センサから一定距離の範囲の外に離れると、対象物からの反射光の光量の減衰が大きくなって、光検出素子で受光した受光量が閾値未満となり、光電センサは、一定距離内に対象物が存在しないことを検出する。光電センサは、例えば、対象物が一定距離内に存在する間は検出信号を出力し、対象物が一定距離内に存在しないときには検出信号を出力しない。
【００２８】
なお、近接覚センサ１１４は、光電型のセンサに限らず、静電容量型や超音波型などの他のタイプのセンサであってもよい。
【００２９】
接触覚センサ１１５は、物体が吸着パッド１１３に接触したことを検出する。例えば、接触覚センサ１１５は、センサ面を備え、センサ面への物体の接触を検出する。接触覚センサ１１５は、吸着パッド１１３の吸着面を含む平面１１９（図２（ｃ））内にまたは平面１１９よりもセンサ搭載部品１１２側に位置している。したがって、物体が接触覚センサ１１５のセンサ面と接触している状態では、物体は吸着パッド１１３に接触している。このため、センサ面への物体の接触は、吸着パッド１１３への物体の接触と見なすことができる。例えば、接触覚センサ１１５は、物体との接触状態を検出しているときに検出信号を出力し、物体との接触状態を検出していないときには検出信号を出力しない。
【００３０】
接触状態を電気信号に変換する検出方式などの様々な方式がある。例えば、バネなどの機械的構造の変位または変形から接触力を検出する方式である機械的変位方式、歪ゲージや感圧導電性ゴムなどに接触力を加えると、その電気抵抗値が変化する特性を利用した検出方式である抵抗値変化方式、弾性を有する誘電体を２枚の電極ではさみコンデンサーを形成し、加圧力による誘電体の変位によって静電容量が変化する特性を利用した検出方式である静電容量変化方式、強誘電体の結晶に圧力を加えると結晶表面に電荷が生じるピエゾ効果を利用した検出方式である電荷変化方式、弾性体の変形による光反射率の変化、光を通す光導波板の散乱率の変化、弾性体中のマーカーの変位計測などを用いる方法である光学方式、半導体結晶に圧力を加えるとその電気抵抗が変化する圧抵抗効果を用いて接触力・抵抗値変換素子として利用する方法である圧抵抗効果方式、磁気感応型の磁気抵抗素子と微小磁石を混合した弾性体を組み合わせ、弾性体の変形による磁場の変化を磁気抵抗素子の出力変化として検出する方式である磁気変化方式などがある。
【００３１】
図２（ｂ）に示すように、近接覚センサ１１４および接触覚センサ１１５は、吸着パッド１１３よりも外側に配置される。吸着パッド１１３は、平面視で円形状である。近接覚センサ１１４は、吸着パッド１１３と同心の円周上に９０度ずつ離れて位置している。接触覚センサ１１５は、近接覚センサ１１４より外側において、吸着パッド１１３と同心の円周上に９０度ずつ離れて位置している。例えば、近接覚センサ１１４が光電型のセンサである場合、近接覚センサ１１４は、近接覚センサ１１４が発する光が吸着パッド１１３の吸着面を含む平面１１９と略鉛直に交わるように配置される。例えば、接触覚センサ１１５は、接触覚センサ１１５の接触検出方向が吸着パッド１１３の吸着面を含む平面１１９と略鉛直に交わるように配置される。なお、近接覚センサ１１４および接触覚センサ１１５の配置は、図２（ｂ）に示される例に限定されるものではなく、種々の形態を取り得る。
【００３２】
近接覚センサ１１４は、物体落下検知、適切な吸着領域検出、吸着パッド１１３の過剰な押し込み防止、ならびに障害物との衝突防止を可能にする。また、近接覚センサ１１４で検出漏れが発生しても接触覚センサ１１５で物体との接触を検出することにより、物体を確実に検出することが可能になる。
【００３３】
近接覚センサ１１４は、吸着パッド１１３に吸着された物体の存在を検出する在荷センサとして使用される。近接覚センサ１１４は、吸着パッド１１３の先端より所定距離遠方の位置までの範囲の距離を計測することができる。そして、近接覚センサ１１４は、センサ搭載部品１１２の主面から一定距離の範囲内に物体が存在するか否かを検出する。このような構成である近接覚センサ１１４をセンサ搭載部品１１２の面内方向に分散して配置することにより、近接覚センサ１１４からの距離情報に基づいて、吸着パッド１１３で保持した物体の外形情報（寸法、形状）を認識することが可能である。
【００３４】
また、物体保持装置１１の移動（下方向または横方向への移動）中にその移動経路に障害物が存在する場合、近接覚センサ１１４で当該障害物を検出し、衝突を防止することも可能である。
【００３５】
さらに、吸着パッド１１３により物体を保持した際には、当該物体の外形に応じた領域に位置する近接覚センサ１１４は物体の存在を検出（距離計測：近距離）するはずである。したがって、物体の保持中に全ての近接覚センサ１１４が物体が存在しないことを検出（距離計測：遠距離）した場合には、物体が落下したとみなすことができる。つまり、物体の落下を検知することも可能である。
【００３６】
また、ハンドリングロボットシステム１では、画像認識処理などにより移載対象の物体の外形情報が取得されるので、ロボット制御装置２０は、当該外形情報に基づいて物体の存在を検出する（距離計測：近距離）はずである近接覚センサを予測することができる。例えば、図３（ａ）に示すように、積載台９３に載置された物体９４を保持する場合を想定する。ここでは、図３（ｂ）に示すように、物体９４の上面は、吸着パッド１１３の吸着面より十分に広い。このため、物体保持装置１１が物体９４を適切な位置で保持していれば、すべての近接覚センサ１１４で物体９４が検出されるはずである。しかしながら、図３（ｂ）に示される状態では、２つの近接覚センサ１１４で物体９４が検出されない。このことに基づいて、保持動作をやり直すことが可能である。あるいは、物体の保持中に実際にその存在を検出した近接覚センサと上記予測した近接覚センサとに相違があった場合には、誤った物体（移載対象の物体とは異なる物体）を保持したとみなしてもよい。つまり、誤った物体が保持されたことを検知することも可能である。例えば、細長い物体を保持する場合において、対向する１対の近接覚センサ１１４のみが反応する予定が、全ての近接覚センサ１１４が反応した場合に、誤保持の可能性がある。
【００３７】
ベローズ形状の吸着パッド１１３では、物体保持時に吸着パッド１１３が収縮する。これにより、飛行装置１０が下降して近接覚センサ１１４と物体の上面とが所定の距離よりも近づいた場合に、吸着パッド１１３が物体をうまく吸着したと判定することが可能である。また、接触覚センサ１１５が物体の上面に接触した場合にも、吸着パッド１１３が物体を吸着したと判定することが可能である。光を透過する物体などの近接覚センサ１１４で検出できない物体であっても、接触覚センサ１１５で確実に検出可能である。
【００３８】
ハンドリングロボットシステム１では、画像認識処理により飛行装置１０から最上段の物体の上面までの距離情報が取得され、その距離情報に基づいて飛行装置は降下するよう制御される。しかし、距離情報に誤検出があった場合、特に実際の距離よりも大きな距離が検出された場合には、飛行装置１０の物体保持装置１１（具体的には吸着パッド１１３）が物体を押し込んでしまい、物体の破損や変形を招くおそれがある。
【００３９】
そこで上記のような構成を有する近接覚センサ１１４および接触覚センサ１１５を吸着パッド１１３周辺にセンサ搭載部品１１２上に設けることにより、センサ搭載部品１１２が物体に近接する前に飛行装置１０の下降を停止することが可能になる。これにより、物体保持装置１１の過剰な押し込みによる物体の破損または変形を防止することができる。また、このような押し込みは物体保持装置１１の吸着パッド１１３全体で均等に行われるので、センサ搭載部品１１２に配置された少なくとも１つの近接覚センサ１１４または接触覚センサ１１５を用いれば十分である。したがって、近接覚センサ１１４または接触覚センサ１１５をセンサ搭載部品１１２の輪郭に沿って少なくとも１つ配置することで、必要最小限のセンサで押し込み防止を図ることができる。
【００４０】
また、近接覚センサ１１４または接触覚センサ１１５は、吸着パッド１１３で吸着する物体のサイズオーバーの確認に用いることができる。さらに、物体保持装置１１の下方向または横方向への移動中にその移動経路に障害物が存在する場合、物体保持装置１１が当該障害物と衝突する前に近接覚センサ１１４または接触覚センサ１１５により当該障害物を検出することができるので、飛行装置１０と当該障害物との衝突を防止することも可能である。
【００４１】
図４は、近接覚センサ１１４の活用例を示す。図４に示すように、物体の重心の関係で、物体保持装置１１が保持している物体９５が傾斜することがある。近接覚センサ１１４の配置位置は予め幾何的に規定されているので、傾斜の度合いは、近接覚センサ１１４によって測定された距離に基づいて算出することが可能である。さらに、物体９５の重心位置もまた距離測定結果から算出することができ、算出された重心位置に基づいて物体９５の保持動作を再度行うことで、物体９５を安定して保持することが可能になる。近接覚センサ１１４は隙間なく多数配置することが理想であるが、少なくとも２つの近接覚センサ１１４が設けられていればよい。
【００４２】
本実施形態では、センサ搭載部品１１２に複数の近接覚センサ１１４が配置されている。これにより、認識装置３０による画像認識がうまくできなかった場合に、吸着パッド１１３により物体を保持して持ち上げ、持ち上げた状態での複数の近接覚センサの検出結果に基づいて物体の外形情報（寸法、形状）および傾斜を認識することができる。その結果、認識された物体の外形情報および傾斜に基づいて吸着パッド１１３による適切な保持態様を設定することが可能となり、当該設定された態様で物体を再度保持することができる。このようにして、移載対象の物体の誤認識が生じた場合でも、物体の落下またはエラーによる運転停止などを発生させることなく、移載作業を継続して実行することが可能になる。
【００４３】
図５は、物体保持装置１１の制御系を示している。物体保持装置１１は、制御装置５０、吸引装置５２、方向切替弁５３、圧力センサ５４、電源部５５、ＤＣＤＣコンバータ５６、方向切替弁ドライバ回路（駆動回路）５７、および吸引装置ドライバ回路５８をさらに備える。これらは、筐体１１１の内部に収容される。
【００４４】
吸引装置５２は、チューブ５１を介して吸着パッド１１３に接続される。チューブ５１には、圧力センサ５４が接続される。方向切替弁５３は、チューブ５１を介して吸引装置５２に接続される。吸着パッド１１３に接続されるチューブ５１と方向切替弁５３に接続されるチューブ５１は合流して吸引装置５２に接続される。なお、吸着パッド１１３に接続されるチューブ５１と方向切替弁５３に接続されるチューブ５１は、吸引装置５２内で連通してもよい。チューブ５１には、流体が流れる流路が設けられている。流体は気体である。
【００４５】
制御装置５０は、方向切替弁５３および吸引装置５２を制御する。具体的には、制御装置５０は、方向切替弁５３の駆動および停止を選択的に指示する駆動指令を方向切替弁ドライバ回路５７へ送信する。同様に、制御装置５０は、吸引装置５２の駆動および停止を選択的に指示する駆動指令を吸引装置ドライバ回路５８へ送信する。
【００４６】
大気から流路に流体を供給するときは、制御装置５０は、方向切替弁５３を開状態にし、チューブ５１内部と大気を連通させる。吸着パッド１１３が流体を吸引するときは、制御装置５０は、方向切替弁５３を閉状態にする。この状態で、吸引装置５２は、チューブ５１を通じて吸着パッド１１３から流体を吸引する。吸引装置５２としては、例えば、真空ポンプを使用することができる。真空ポンプ以外に、加圧装置と真空発生器を組み合わせて負圧を発生させる吸引装置を使用してもよい。物体保持装置１１を飛行装置１０に搭載することを考慮すると、吸引装置５２は小型であることが望ましい。チューブ５１は、吸引装置５２による吸引によってつぶれないことが望ましい。
【００４７】
圧力センサ５４は、チューブ５１の内部の流体の圧力を検出する。制御装置５０は、圧力センサ５４によって検出された圧力に基づいて、吸引装置５２による吸引を継続するかどうかを決定する。さらに、制御装置５０は、圧力センサ５４によって検出された圧力に基づいて、物体の保持が成功したか否かを判断する。圧力センサ５４の代わりにまたは圧力センサ５４に追加して、流量センサが設けられていてもよい。流量センサは、チューブ５１内部の流体の流量を検出し、制御装置５０は、流量センサによって検出された流量に基づいて、吸引装置５２による吸引を継続するかどうかを決定してもよい。吸着パッド１１３は、物体吸着時に変形することが望ましい。吸着パッド１１３は、例えば、ベローズ形状である。吸着パッド１１３は、物体の上面に吸着し、物体を保持する。制御装置５０は、圧力センサ５４からのセンサ信号および／または方向切替弁の駆動状態を表す情報などを上位コントローラ７０に無線または有線で送信してもよい。上位コントローラ７０は、例えば、ロボット制御装置２０および／または飛行装置１０内の制御装置を含む。物体保持装置１１は、ＩｏＴ（Internet of Things）デバイスとして利用されてもよい。
【００４８】
電源部５５は、例えば、充電式バッテリーである。電源部５５は、制御装置５０、圧力センサ５４、方向切替弁ドライバ回路５７、および吸引装置ドライバ回路５８に電力を供給する。ＤＣＤＣコンバータ５６は、電源部５５から供給される電力を変圧する。圧力センサ５４、方向切替弁ドライバ回路５７、および吸引装置ドライバ回路５８は、ＤＣＤＣコンバータ５６を介して電源部５５から電力を供給される。
【００４９】
図６を参照して、物体保持装置１１の動作例を説明する。図６において、物体９７は、移載対象の物体であり、積載台９６上に載置されている。
【００５０】
（１）接近
飛行装置１０が、物体９７に向けて移動する。具体的には、飛行装置１０は、物体９７の上方に移動し、その後に下降する。物体保持装置１１の近接覚センサ１１４が物体９７の接近を検出すると、制御装置５０は、物体９７を素早く吸着するために、吸引装置５２を予め駆動して吸着パッド１１３内部の真空引きを開始する。このとき、制御装置５０は、近接覚センサ１１４により測定された物体９７までの距離が距離閾値未満になったことに応答して、吸引装置５２を駆動する。距離閾値は、例えば、物体９７が吸着パッド１１３の吸着面に位置する直前に吸引装置５２の駆動が開始されるように設定される。距離閾値は、固定であってもよく、可変であってもよい。例えば、距離閾値は、飛行装置１０の移動速度、すなわち、吸着パッド１１３の移動速度に応じて調整される。具体的には、距離閾値は、飛行装置１０の移動速度が速い場合には長くし、飛行装置１０の移動速度が遅い場合には短くする。距離閾値は、移動速度に対して連続的に調整されてもよく、移動速度に対して段階的に調整されてもよい。飛行装置１０の移動速度は、上位コントローラ７０から取得してもよく、第４の実施形態で後述するように物体保持装置１１内に設けられた加速度センサから出力されるセンサ信号に基づいて算出されてもよい。
【００５１】
（２）接触・吸着
制御装置５０は、近接覚センサ１１４または接触覚センサ１１５からのセンサ信号に基づいて吸着パッド１１３への物体９７の接触を検知し、吸着動作を継続するとともに、圧力をモニタリングする。制御装置５０は、圧力が圧力閾値（予め設定された真空度）以下になった場合に、吸引装置５２の駆動を停止してもよい。この制御は、省エネルギー化につながり、電源部５５のバッテリーを節約することを可能にする。通気性のない物体を吸着する場合は、吸引装置５２の駆動を停止しても吸着パッド１１３の真空度が維持される時間は長い。一方、通気性のある物体を吸着する場合は、吸引装置５２の駆動を停止すると吸着パッド１１３内部に空気が進入し、吸着パッド１１３の真空度が維持される時間は短くなる。このため、制御装置５０は、圧力をモニタリングしながら吸引装置５２を断続的に駆動する。
【００５２】
（３）運搬
制御装置５０は、真空度をモニタリングして吸引装置５２を断続的に駆動しながら、物体９７を運搬するために飛行装置１０の移動を制御する。例えば、飛行装置１０は、上昇し、その後に横方向に移動する。制御装置５０は、必要に応じて、近接覚センサ１１４、接触覚センサ１１５、および圧力センサ５４から出力されるセンサ信号を含む情報を上位コントローラ７０に送信する。上位コントローラ７０は、物体保持装置１１から受け取った情報に基づいて保持状態を確認する。上位コントローラ７０は、移載作業全体のスケジュール管理や飛行装置１０の動作管理などを行う。
【００５３】
（４）解放
飛行装置１０が物体９７を目的地（例えば図１に示した搬送装置４０）まで運搬すると、制御装置５０は、方向切替弁５３を開き、大気と吸着パッド１１３を連通させる。これにより、吸着パッド１１３内の真空が破壊され、物体９７は吸着パッド１１３から解放される。このとき、吸引装置５２は停止している。
【００５４】
物体保持装置１１では、吸着パッド１１３が物体に接近すると初めて吸引装置５２が駆動されるため、電源部５５のエネルギー消費を抑制することができる。このことは、飛行装置１０の稼働時間の向上につながる。電源部５５は、飛行装置１０と共用してもよく、物体保持装置１１専用で設けてもよい。また、物体運搬時に、吸着パッド１１３の真空度（圧力値）を基に吸引装置５２の稼働状態の切り替えを実施する。このことも電源部５５のエネルギー消費の抑制につながる。
【００５５】
図７Ａおよび図７Ｂを参照して、飛行装置１０による移載動作について説明する。  
図７Ａは、飛行装置１０による物体への接近から物体の保持までの動作フローを示す。図７ＡのステップＳ１０１では、飛行装置１０は、ロボット制御装置２０の制御のもと、目標位置へ移動する。ロボット制御装置２０は、認識装置３０によって生成される物体の位置姿勢情報に基づいて、飛行装置１０の移動を制御する。なお、作業者が、目視により物体を確認し、物体の位置姿勢情報を入力してもよい。
【００５６】
ステップＳ１０２では、飛行装置１０が物体に接近し、物体保持装置１１の吸着パッド１１３が物体に接近する。ステップＳ１０３では、制御装置５０は、近接覚センサ１１４が反応したか否かを判定する。具体的には、制御装置５０は、近接覚センサ１１４からのセンサ信号に基づいて、物体までの距離が距離閾値以下になったか否かを判定する。近接覚センサ１１４が反応していない場合、ステップＳ１０４に進み、制御装置５０は、接触覚センサ１１５が反応したか否かを判定する。具体的には、制御装置５０は、接触覚センサ１１５からのセンサ信号に基づいて、物体が接触覚センサ１１５に接触したか否かを判定する。近接覚センサ１１４および接触覚センサ１１５のいずれも反応していない場合、ステップＳ１０２に戻り、飛行装置１０が物体にさらに接近する。
【００５７】
近接覚センサ１１４または接触覚センサ１１５が反応すると、ステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５では、制御装置５０は、吸引装置５２を駆動する。ステップＳ１０６では、制御装置５０は、吸着パッド１１３の真空度が目標の圧力値に到達したか否かを判定する。吸着パッド１１３の真空度が目標の圧力値に到達すると、飛行装置１０は、ロボット制御装置２０の制御のもと、物体の運搬を開始する。
【００５８】
本実施形態では、近接覚センサ１１４で物体の接近を検出できなかった場合でも、接触覚センサ１１５で物体が検出される。これにより、物体保持動作を確実に実行することが可能である。
【００５９】
図７Ｂは、飛行装置１０による物体の運搬から解放までの動作フローを示す。図７ＢのステップＳ１０７では、飛行装置１０は、ロボット制御装置２０の制御のもと、離脱して移動する。ステップＳ１０８では、制御装置５０は、吸引装置５２を断続的に駆動する。それにより、吸着パッド１１３の真空度が目標の圧力値以上に保たれる。ステップＳ１０９では、飛行装置１０は、目標位置に移動する。ステップＳ１１０では、物体の開放動作が行われる。例えば、制御装置５０は、吸引装置５２を停止させ、方向切替弁５３を開く。ロボット制御装置２０は、ステップＳ１１１において吸着パッド１１３の真空度が目標の圧力値まで下がったことを確認すると、ステップＳ１１２において飛行装置１０を移動させる。なお、物体を開放できたか否かは、圧力センサ５４からのセンサ信号に加えて、近接覚センサ１１４または接触覚センサ１１５からのセンサ信号に基づいて実行されてもよい。この場合、解放動作の確実性がより向上する。
【００６０】
図８は、図５に示した制御装置５０を詳細に示している。図８に示すように、制御装置５０は、コマンド生成部５０１、動作モード格納部５０２、目標値生成部５０３、駆動制御部５０４、判定部５０５、および信号処理部５０６を含む。制御装置５０を制御部５０ともいう。ドライバ５１０は、図５に示した方向切替弁ドライバ回路５７および吸引装置ドライバ回路５８を含む。
【００６１】
入力部６０は、動作命令をコマンド生成部５０１に送る。コマンド生成部５０１は、動作命令に応じて各作業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５０１は、実行される動作コマンドに応じた動作モード情報を動作モード格納部５０２に送る。動作モード格納部５０２は、動作モード情報を格納する。動作モード格納部５０２は、移載対象となる物体の形状、重量、柔軟性などの属性データをさらに格納する。動作モードとしては、例えば、方向切替弁５３を駆動する動作、方向切替弁５３の駆動を停止する動作、吸引装置５２を駆動する動作、および吸引装置５２の駆動を停止する動作などがある。
【００６２】
入力部６０からの動作命令は、物体保持装置１１の一連の動作に関する命令であり、例えばプログラムの形態で制御装置５０において保持される。動作命令は、入力部６０によりパネル表示された命令コマンドを作業者がタッチすることで生成されてもよいし、作業者の音声により生成されてもよい。入力部６０は、飛行装置１０と一体であってもよいし、有線または無線で飛行装置１０に命令を送信できるものでもよい。
【００６３】
目標値生成部５０３は、コマンド生成部５０１から方向切替弁５３または吸引装置５２に対する動作コマンドを受け取る。目標値生成部５０３は、方向切替弁５３または吸引装置５２の目標値を算出し、方向切替弁５３または吸引装置５２の駆動に関する目標指令値を生成する。
【００６４】
駆動制御部５０４は、目標値生成部５０３から方向切替弁５３または吸引装置５２の目標指令値を受け取り、目標指令値に応じて方向切替弁５３または吸引装置５２を駆動するための駆動指示を生成する。
【００６５】
ドライバ５１０は、駆動制御部５０４から方向切替弁５３または吸引装置５２の駆動指示を受け取り、方向切替弁５３または吸引装置５２の駆動出力を生成する。方向切替弁５３は、ドライバ５１０から駆動出力を受け取り、供給する流体の量や特性（負圧側と連通、大気圧と連通）を調整する。方向切替弁５３としては、例えば、電磁ソレノイドと流路遮断板部材とを組み合わせたものや電磁回転モータと流路遮断板部材を組み合わせたものを使用することができる。
【００６６】
吸引装置５２は、ドライバ５１０から駆動出力を受け取り、駆動出力に従って吸引を開始または停止する。
【００６７】
圧力センサ５４は、吸着パッド１１３の吸引動作をセンシングし、センサ信号を生成する。センサ信号は、例えば電圧信号である。近接覚センサ１１４は、物体保持装置１１と物体との接近動作をセンシングし、センサ信号を生成する。センサ信号は、例えば電圧信号である。接触覚センサ１１５は、物体保持装置１１と物体との接触動作をセンシングし、センサ信号を生成する。センサ信号は、例えば電圧信号である。
【００６８】
信号処理部５０６は、圧力センサ５４、近接覚センサ１１４、および接触覚センサ１１５からセンサ信号を受け取り、センサ信号に対して信号増幅およびアナログデジタル変換などを含む信号処理を行う。
【００６９】
判定部５０５は、信号処理部５０７から変換されたセンサ信号を受け取る。判定部５０５は、センサ信号に応じて、流体供給の調整、物体の保持の有無を判定する。判定部５０５は、判定結果に応じて、コマンド生成部５０１から動作モード情報を受け取る。判定部５０５は、動作モード情報に対応する方向切替弁５３の動作を動作モード格納部５０２から抽出する。判定部５０５は、方向切替弁５３の駆動の停止および切替えなどのコマンドを生成する。判定部５０５は、コマンド生成部５０１に対して目標値を修正する戻り値コマンドを生成する。戻り値コマンドにより、コマンド生成部５０１は、現状の動作に適した対応処理動作を実行でき、物体保持装置１１の動作の信頼性および確実性を確保する。
【００７０】
上述した制御装置５０の機能の一部または全部は、ロボット制御装置２０により実現されてもよく、飛行装置１０内の制御装置により実現されてもよい。
【００７１】
以上のように、本実施形態に係る物体保持装置１１は、吸引装置５２および電源部５５を含めてコンポーネント化されている。これにより、物体保持装置１１は、飛行装置に容易に取り付けることができる。さらに、物体保持装置１１は、近接覚センサ１１４を備え、近接覚センサ１１４からのセンサ信号に基づいて保持部が物体に接触する直前に自律的に吸着動作を開始する。これにより、省エネルギー化を実現できる。さらに、真空系への予期せぬゴミ詰まりを抑制し、耐久性向上が可能となる。
【００７２】
（第２の実施形態）
図９（ａ）、（ｂ）は、第２の実施形態に係る物体保持装置１２の外観を示す正面図、側面図である。図９（ｂ）では、吸着パッド１１３を透視してセンサ配置を示している。図９（ａ）、（ｂ）に示すように、近接覚センサ１１４および接触覚センサ１１５は、吸着パッド１１３の内部に配置されている。言い換えると、近接覚センサ１１４および接触覚センサ１１５は、吸着パッド１１３と物体とで形成されることになる密閉空間の内部に位置する。近接覚センサ１１４および接触覚センサ１１５は、センサ搭載部品１１６に搭載され、センサ搭載部品１１６を介して筐体１１１に固定されている。センサ搭載部品１１６は、例えば、リング状の部材である。近接覚センサ１１４および接触覚センサ１１５は、円周上に４５度ずつ離れて交互に配置されている。
【００７３】
以上のように、第２の実施形態では、近接覚センサ１１４および接触覚センサ１１５は、吸着パッド１１３の内部に配置されている。これにより、物体保持装置の小型化が可能である。その結果、物体保持装置が周囲環境と接触する危険性の低減が期待できる。ただし、第１の実施形態のように近接覚センサ１１４および接触覚センサ１１５を吸着パッド１１３の外周部に配置する場合に比べて、周囲の障害物検出または吸着範囲の検出は構造上困難である。
【００７４】
（第１の実施形態または第２の実施形態の変形例）
図１０は、第１の実施形態の変形例に係る物体保持装置を示している。図１０に示すように、第１の実施形態の変形例では、真空タンク５９がチューブを介して方向切替弁５３に接続されている。吸着パッド１１３が物体を吸着しないときに、吸引装置５２が真空タンク５９に連通され、真空タンク５９内部を予め真空引きしておく。これにより、真空タンク５９は真空度の高い状態を維持する。方向切替弁５３は、弁を閉じる状態（すなわち、吸引装置５２と吸着パッド１１３を接続する流路と大気との連通を切断する状態）、吸着パッド１１３を大気圧と連通させる状態（すなわち、前記流路と大気との連通を許容する状態）、吸着パッド１１３を真空タンク５９と連通させる状態（すなわち、前記流路と真空タンク５９との連通を許容する状態）の３状態を生成する。
【００７５】
物体保持装置の動作について説明する。  
（１）接近
制御装置５０は、物体が吸着パッド１１３に接近したことを検出すると、物体を素早く吸着するために、真空タンク５９と吸着パッド１１３を連通させる。
【００７６】
（２）接触・吸着
制御装置５０は、物体との接触を検出すると、吸引装置５２を駆動するとともに、圧力をモニタリングする。さらに、制御装置５０は、方向切替弁５３を駆動し、吸着パッド１１３と真空タンク５９との接続状態から吸着パッド１１３と吸引装置５２との接続状態に切り替える。具体的には、制御装置５０は、方向切替弁５３を、弁を閉じた状態にする。これにより、安定した吸着状態を生成可能となる。
【００７７】
（３）運搬
制御装置５０は、真空度をモニタリングし、吸引装置５２を断続的に駆動し、ロボット制御装置２０は、物体を運搬するように飛行装置１０を制御する。制御装置５０は、必要に応じて上位コントローラ７０にデータを転送する。
【００７８】
（４）解放
制御装置５０は、真空度をモニタリングし、方向切替弁５３を駆動し、大気と吸着パッド１１３を連通させる。さらに、制御装置５０は、吸引装置５２の駆動を停止する。真空タンク５９は、１つの物体保持装置ごとに備えても良いし、複数の物体保持装置で真空タンクを共有しても良い。
【００７９】
図１１は、真空タンク５９を含む物体保持装置が取り付けられた飛行装置１０による物体への接近から物体の保持までの動作フローを示す。図１１に示されるステップＳ２０１〜２０４、Ｓ２０７は、図７Ａに示されるステップＳ１０１〜Ｓ１０４、Ｓ１０６と同じであるので、これらについては説明を省略する。
【００８０】
近接覚センサ１１４または接触覚センサ１１５が反応した場合、制御装置５０は、方向切替弁５３を駆動し、吸着パッド１１３を真空タンク５９と連通させる（ステップＳ２０５）。続いて、制御装置５０は、物体との接触を検出すると、吸引装置５２を駆動する（ステップＳ２０６）。さらに、制御装置５０は、方向切替弁５３を駆動し、吸着パッド１１３を真空タンク５９と連通させる状態から弁を閉じた状態に切り替える。
【００８１】
以上のように、第１の実施形態の変形例に係る物体保持装置は、吸着パッド１１３に接続される真空タンク５９を備える。真空タンク５９を真空または低圧に保っておき、吸着パッド１１３が物体を吸着する際には吸着パッド１１３を真空タンク５９に連通させるように弁を切り替えることにより、吸着パッド１１３内部の圧力を急速に下げることができる。その結果、素速い吸着動作が可能になる。  
上述した変形例に係る機構は、第２の実施形態にも適用することが可能である。
【００８２】
（第３の実施形態）
図１２は、第３の実施形態に係る物体保持装置を示している。図１２に示されるように、近接覚センサ１１４および／または接触覚センサ１１５と制御装置５０との間にマルチプレックス回路６２が設けられている。図１２に示される例では、近接覚センサ１１４および接触覚センサ１１５が１つずつ示されている。複数の近接覚センサ１１４および複数の接触覚センサ１１５が設けられていてもよい。
【００８３】
マルチプレックス回路６２は、近接覚センサ１１４および接触覚センサ１１５から出力されるセンサ信号（アナログ信号）を多重化する。具体的には、マルチプレックス回路６２は、後で分離することができるような方法で、複数のセンサ信号を１つに組み合わせる。例えば、マルチプレックス回路６２は、時間を区切ってセンサ信号を切り替える。
【００８４】
近接覚センサ１１４または接触覚センサ１１５の数が増加すると、それに比例して配線数が増大する。マルチプレックス回路６２を設けることにより、省配線化することができ、制御装置５０の接続口の増加を抑制できる。
【００８５】
（第４の実施形態）
図１３は、第４の実施形態に係る物体保持装置を示している。図１３に示される物体保持装置では、加速度センサ１１８が制御装置５０に接続されている。加速度センサ１１８とは、加速度の測定を目的とした慣性センサである。加速度センサ１１８は、振動センサと異なり、直流（ＤＣ）の加速度を検出することが可能であるため、重力を検出することも可能である。加速度センサ１１８によって測定された加速度を表す加速度信号に対して適切な信号処理を行うことによって、傾きや動き、振動や衝撃といったさまざまな情報が得られる。これにより、飛行装置１０の移動速度や加速状態をモニタリングすることが可能となるため、吸引装置５２の駆動タイミングを飛行装置１０の速度に応じて調整可能となる。より具体的には、加速状態により、近接覚センサ１１４または接触覚センサ１１５に関する閾値を変動させ、吸引装置５２の駆動タイミングを調整する。例えば、飛行装置１０が速く飛行しているときは、物体の接近を検出するための閾値（距離閾値）を長くすることで、物体が吸着パッド１１３に接触する直前に吸引装置５２を駆動することが可能である。
【００８６】
上述した各実施形態のように、物体保持装置が一体型にコンポーネント化されている場合、センサ類の省配線化につながるとともに、チューブ配管長が短くなるため吸着動作の時間短縮が可能となる。吸引装置５２は、吸着パッド１１３内部に加えて、チューブ内部全体からも気体を吸引する必要がある。チューブ配管長が短いと、その分吸引する必要のある体積が小さいため、吸着動作の時間短縮につながる。
【００８７】
飛行装置は、物体保持装置を適用することが可能なロボットの一例である。上述した各実施形態に係る物体保持装置は、マニピュレータや移動台車に適用することもできる。
【００８８】
なお、各実施形態では、制御装置５０における処理をＣＰＵ（中央演算処理装置）を用いてメモリなどの外部記憶装置内のプログラムソフトで実現することを想定するが、ＣＰＵを用いない単独の電子回路（ハードウェア）によって実現してもよい。また、クラウドサーバを介して処理を実行しても良い。
【００８９】
各実施形態の中で示した処理手順に示された指示は、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。汎用の計算機システムが、このプログラムを予め記憶しておき、このプログラムを読み込むことにより、上述した処理手順による効果と同様な効果を得ることも可能である。各実施形態に記述された指示は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（フレキシブルディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ‐Ｒ、ＣＤ‐ＲＷ、ＤＶＤ‐ＲＯＭ、ＤＶＤ±Ｒ、ＤＶＤ±ＲＷ、Ｂｌｕ‐ｒａｙ（登録商標）Ｄｉｓｃなど）、半導体メモリ、又はこれに類する記録媒体に記録される。コンピュータまたは組み込みシステムが読み取り可能な記録媒体であれば、その記憶形式は何れの形態であってもよい。コンピュータは、この記録媒体からプログラムを読み込み、このプログラムに基づいてプログラムに記述されている指示をＣＰＵで実行させれば上述した処理手順と同様な動作を実現することができる。もちろん、コンピュータがプログラムを取得する場合又は読み込む場合はネットワークを通じて取得又は読み込んでもよい。
【００９０】
記録媒体からコンピュータや組み込みシステムにインストールされたプログラムの指示に基づきコンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）や、データベース管理ソフト、ネットワーク等のＭＷ（ミドルウェア）等が処理手順の一部を実行してもよい。さらに、各実施形態における記録媒体は、コンピュータあるいは組み込みシステムと独立した媒体に限らず、ＬＡＮやインターネット等により伝達されたプログラムをダウンロードして記憶または一時記憶した記録媒体も含まれる。また、記録媒体は１つに限られず、複数の媒体から処理が実行される場合も、記録媒体に含まれ、媒体の構成は何れの構成であってもよい。
【００９１】
なお、各実施形態におけるコンピュータまたは組み込みシステムは、記録媒体に記憶されたプログラムに基づき、各実施形態における各処理を実行するためのものであって、パソコン、マイコン等の１つからなる装置、複数の装置がネットワーク接続されたシステム等の何れの構成であってもよい。また、各実施形態におけるコンピュータとは、パソコンに限らず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイコン等も含み、プログラムによって全ての実施形態における機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。
【００９２】
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】
【００９３】
１…ハンドリングロボットシステム、１０…飛行装置、１１，１２…物体保持装置、
２０…ロボット制御装置、３０…認識装置、３１…画像センサ、３２…計算機、
４０…搬送装置、４１…ベルトコンベア、４２…搬送制御装置、５０…制御装置、
５１…チューブ、５２…吸引装置、５３…方向切替弁、５４…圧力センサ、
５５…電源部、５６…ＤＣＤＣコンバータ、５７…方向切替弁ドライバ回路、
５８…吸引装置ドライバ回路、５９…真空タンク、６０…入力部、
６２…マルチプレックス回路、７０…上位コントローラ、９０…積載領域、
１１１…筐体、１１２…センサ搭載部品、１１３…吸着パッド、
１１４…近接覚センサ、１１５…接触覚センサ、１１６…センサ搭載部品、
１１８…加速度センサ、５０１…コマンド生成部、５０２…動作モード格納部、
５０３…目標値生成部、５０４…駆動制御部、５０５…判定部、
５０６…信号処理部、５０７…信号処理部、５１０…ドライバ。
【図１】
2019048367.tif 000003
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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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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