(57)【要約】【課題】小型化を図ることができる荷役装置、および荷役装置の小型化を図ることができる荷役方法を提供することである。【解決手段】実施形態の荷役装置は、把持部と、関節部と、アクチュエータと、制御部と、を持つ。前記把持部は、荷物を把持する。前記関節部は、前記把持部を支持するとともに、前記把持部の姿勢の変化を許容する。前記アクチュエータは、前記関節部の動きを抑える力を出力可能である。前記制御部は、前記アクチュエータが出力する前記力の大きさを制御することで、前記関節部の剛性を変化させる。【選択図】図２
2017052052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷物を把持する把持部と、
前記把持部を支持するとともに、前記把持部の姿勢の変化を許容する関節部と、
前記関節部の動きを抑える力を出力可能なアクチュエータと、
前記アクチュエータが出力する前記力の大きさを制御することで、前記関節部の剛性を変化させる制御部と、
を備えた荷役装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記把持部が前記荷物を把持して運搬する運搬中に比べて、前記把持部が前記荷物に近付いて前記荷物を把持する把持時に、前記関節部の剛性を小さくする、
請求項１に記載の荷役装置。
【請求項３】
前記把持部のなかで前記荷物を把持していない非把持部分を検知する検知部を備え、
前記アクチュエータは、前記関節部を駆動可能であり、
前記制御部は、前記検知部の検知結果に基づき、前記非把持部分が前記荷物に近付くように前記アクチュエータを駆動する、
請求項１または請求項２に記載の荷役装置。
【請求項４】
前記アクチュエータは、少なくとも１つの空圧アクチュエータを含み、
前記制御部は、前記空圧アクチュエータに供給する圧力を制御することで、前記アクチュエータが出力する前記力の大きさを制御する、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の荷役装置。
【請求項５】
前記空圧アクチュエータは、第１圧力室と第２圧力室とを含む複動式シリンダであり、前記第１圧力室と前記第２圧力室とに略同じ圧力が供給されることで、前記関節部の動きを抑える前記力を出力するとともに、前記第１圧力室と前記第２圧力室とに供給される圧力が略同じ量変えられることで、前記力の大きさを変化させる、
請求項４に記載の荷役装置。
【請求項６】
前記空圧アクチュエータは、空圧人工筋アクチュエータである、
請求項４に記載の荷役装置。
【請求項７】
前記関節部は、曲面状の摺動面を有したガイド機構を含み、
前記把持部は、前記ガイド機構の前記摺動面に沿って前記姿勢を変化可能である、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の荷役装置。
【請求項８】
前記アクチュエータは、前記把持部に対して並列に配置されるとともに個別に動作可能な複数の空圧アクチュエータを含む、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の荷役装置。
【請求項９】
前記把持部は、前記荷物を吸着する吸着機構を含む、
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の荷役装置。
【請求項１０】
前記把持部は、前記関節部に支持されたベースを有し、
前記吸着機構は、前記荷物を吸着する吸着部と、前記ベースに支持されるとともに、前記荷物から前記ベースに向かう方向に沿って移動可能な可動部と、前記可動部に対して前記吸着部を回転可能に連結するジョイントとを含む、
請求項９に記載の荷役装置。
【請求項１１】
前記把持部に作用する力を検出する力センサを備え、
前記制御部は、前記力センサの検出結果に基づき、前記関節部の剛性を変化させる、
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の荷役装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記力センサの検出結果から得られる前記荷物の重量および前記荷物の重心の少なくとも一方に関する情報に基づき、前記関節部の剛性を変化させる、
請求項１１に記載の荷役装置。
【請求項１３】
前記把持部を移動させるアームを備え、
前記制御部は、前記アームの移動計画から得られる情報に基づき、前記関節部の剛性を変化させる、
請求項１１または請求項１２に記載の荷役装置。
【請求項１４】
前記アクチュエータは、前記関節部を駆動可能であり、
前記制御部は、前記力センサの検出結果から得られる前記荷物の振動に関する情報に基づき、前記振動を小さくするように前記アクチュエータを駆動する、
請求項１１から請求項１３のいずれか一項に記載の荷役装置。
【請求項１５】
前記把持部の周囲に位置する物体を検出する障害物センサを備え、
前記制御部は、前記障害物センサの検出結果から得られる情報に基づき、前記関節部の剛性を変化させる、
請求項１１から請求項１４のいずれか一項に記載の荷役装置。
【請求項１６】
荷物を把持する把持部と、
前記把持部を支持するとともに、前記把持部の姿勢の変化を許容する関節部と、
前記把持部の前記姿勢を調整する調整力を出力可能なアクチュエータと、
前記アクチュエータが出力する前記調整力の大きさを制御する制御部と、
を備えた荷役装置。
【請求項１７】
把持部を支持する関節部を、前記把持部の姿勢の変化を許容する第１状態にして、前記把持部を荷物に近付けて前記把持部で前記荷物を把持し、
前記関節部を前記第１状態よりも剛性が大きな第２状態にして、前記荷物を運搬する、
荷役方法。
【請求項１８】
前記把持部が前記荷物を把持した後に、前記把持部のなかで前記荷物を把持していない非把持部分を検知し、前記非把持部分が前記荷物に近付くように前記把持部を動かす、
請求項１７に記載の荷役方法。
【請求項１９】
前記第２状態での前記関節部の剛性は、前記荷物の重量および前記荷物の重心の少なくとも一方に関する情報に基づき制御される、
請求項１７または請求項１８に記載の荷役方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、荷役装置および荷役方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
荷物の荷下ろしなどを自動で行う荷役装置が知られている。荷役装置は、例えばロボットアームの先端に設けられた把持部で荷物を把持して運搬する。
ところで、上記のような荷役装置は、小型化が期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１７３０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、小型化を図ることができる荷役装置、および荷役装置の小型化を図ることができる荷役方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の荷役装置は、把持部と、関節部と、アクチュエータと、制御部と、を持つ。前記把持部は、荷物を把持する。前記関節部は、前記把持部を支持するとともに、前記把持部の姿勢の変化を許容する。前記アクチュエータは、前記関節部の動きを抑える力を出力可能である。前記制御部は、前記アクチュエータが出力する前記力の大きさを制御することで、前記関節部の剛性を変化させる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態の荷役装置を示す斜視図。
【図２】第１の実施形態の荷役装置を示す図。
【図３】第１の実施形態の空圧アクチュエータおよび制御部を示す図。
【図４】第１の実施形態の荷役装置の動作流れを示すフローチャート。
【図５】第１の実施形態の荷役装置の使用例を示す断面図。
【図６】第２の実施形態の荷役装置を示す断面図。
【図７】第３の実施形態の荷役装置を示す断面図。
【図８】第３の実施形態の吸着パッドユニットを示す側面図。
【図９】第３の実施形態の荷役装置の使用例を示す断面図。
【図１０】第４の実施形態の荷役装置を示す平面図。
【図１１】第４の実施形態の制御部のシステム構成を示すブロック図。
【図１２】第５の実施形態の荷役装置を示す図。
【図１３】第６の実施形態の荷役装置を示す図。
【図１４】第７の実施形態の荷役装置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態の荷役装置および荷役方法を、図面を参照して説明する。なお以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１から図５を参照して、第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態の荷役装置１を示す斜視図である。
図１に示すように、荷役装置１は、例えば自動荷下ろし装置である。すなわち、荷役装置１は、第１積載部Ｓ１に置かれた荷物Ｐを取り出し、第２積載部Ｓ２に移動させる。第１積載部Ｓ１は、例えば台車の積載面であるが、ベルトコンベアの搬送面などでもよい。同様に、第２積載部Ｓ２は、例えばベルトコンベアの搬送面であるが、別の台車の積載面や床面などでもよい。また、本実施形態の構成は、自動荷下ろし装置に限らず、種々の場面で用いられる荷役装置に幅広く適用可能である。
【０００９】
ここで、説明の便宜上、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向について定義する。Ｘ方向は、荷役装置１から第１積載部Ｓ１に向かう方向である。Ｙ方向は、Ｘ方向とは交差する方向（例えば略直交する方向）であり、例えば荷物Ｐの幅方向である。Ｚ方向は、Ｘ方向およびＹ方向とは交差する方向（例えば略直交する方向）であり、例えば鉛直方向である。
【００１０】
図１に示すように、荷役装置１は、本体フレーム１１、ロボットアーム１２、エンドエフェクタ１３、搬送部１４、および制御部１５（図３参照）を有する。
【００１１】
本体フレーム１１は、床面に設置されて位置が固定される。本体フレーム１１は、Ｚ方向に延びた複数の支柱１１ａを有し、例えば枠状に形成されている。本体フレーム１１は、後述するロボットアーム１２および搬送部１４を支持している。
【００１２】
ロボットアーム（直交ロボットアーム）１２は、多関節アームの一例である。なお、本願で言う「アーム」とは、エンドエフェクタ１３を所望の位置に移動させる部材を広く意味し、必ずしも棒状の部材に限られない。このため、ロボットアーム１２は、エンドエフェクタ１３を移動させる「移動機構」または「支持機構」と称されてもよい。
【００１３】
本実施形態のロボットアーム１２は、本体フレーム１１の複数の支柱１１ａに設けられたガイドに案内されて、Ｚ方向に沿って移動可能なアームベース１２ａを含む。また、ロボットアーム１２は、Ｙ方向に沿って移動可能な第１部材１２ｂ、およびＸ方向に沿って移動可能な第２部材１２ｃを含む。これにより、ロボットアーム１２は、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向の所望の位置に、エンドエフェクタ１３を移動させることができる。
【００１４】
エンドエフェクタ１３は、ロボットアーム１２の先端部に取り付けられている。エンドエフェクタ１３は、荷物Ｐを把持する把持部を含む。エンドエフェクタ１３は、ロボットアーム１２によって第１積載部Ｓ１に向けて移動され、第１積載部Ｓ１に置かれた荷物Ｐを把持する。また、エンドエフェクタ１３は、ロボットアーム１２によって移動されることで、把持した荷物Ｐを後述する搬送部１４に向けて運搬する。エンドエフェクタ１３は、荷物Ｐを搬送部１４に置いた状態で荷物Ｐに対する把持を解除する。これにより、荷役装置１は、第１積載部Ｓ１に置かれた荷物Ｐを搬送部１４に移動させる。なお、エンドエフェクタ１３については、詳しく後述する。
【００１５】
搬送部１４は、本体フレーム１１に設けられている。搬送部１４の一例は、第２積載部Ｓ２に向けて配置されるベルトコンベアである。搬送部１４は、該搬送部１４に載せられた荷物Ｐを、第２積載部Ｓ２に向けて搬送する。なお、荷役装置１は、搬送部１４を有しなくてもよい。すなわち、荷役装置１は、ロボットアーム１２およびエンドエフェクタ１３によって、第１積載部Ｓ１に置かれた荷物Ｐを、第２積載部Ｓ２に直接に移動させるものでもよい。
【００１６】
制御部１５（図３参照）は、荷役装置１の全体の動作を制御する。すなわち、制御部１５は、ロボットアーム１２、エンドエフェクタ１３、および搬送部１４の各種動作を制御する。なお、制御部１５については、詳しく後述する。
【００１７】
次に、本実施形態のエンドエフェクタ１３について詳しく説明する。
図２は、エンドエフェクタ１３を示す図である。
図２に示すように、本実施形態のエンドエフェクタ１３は、フレーム２１、吸着ユニット２２、関節部２３、およびアクチュエータ２４を有する。
【００１８】
フレーム２１は、後述する吸着ユニット２２を支持するホルダである。フレーム２１は、ロボットアーム１２の先端部に取り付けられ、ロボットアーム１２によって支持されている。
【００１９】
吸着ユニット２２は、荷物Ｐを把持する「把持部」の一例である。また、吸着ユニット２２は、荷物Ｐを吸着して把持する「吸着機構」の一例である。例えば、吸着ユニット２２は、荷物Ｐに接する把持面２２ａと、把持面２２ａに開口した複数の吸込孔２２ｂとを有する。吸着ユニット２２は、図示しないチューブとポンプなどによって吸込孔２２ｂが真空吸引されることで、荷物Ｐを吸着して把持する。
【００２０】
なお、本願で言う「把持部」は、吸着ユニット２２に限られない。把持部は、例えば、荷物Ｐを機械的に挟み持つことで荷物Ｐを把持するものでもよく、または電磁力などによって荷物Ｐを把持するものでもよい。また本願で言う「把持」とは、「荷物を持つ」という広い意味で用いられるものであり、「握り持つ」のような意味に限定されるものではない。
【００２１】
関節部２３は、フレーム２１と吸着ユニット２２との間に設けられ、フレーム２１と吸着ユニット２２とを接続している。言い換えると、関節部２３は、ロボットアーム１２と吸着ユニット２２とを接続する接続部２６の一部を形成している。なお、荷役装置１は、フレーム２１を有さず、関節部２３がロボットアーム１２と吸着ユニット２２とを直接に接続するものでもよい。
【００２２】
図２に示すように、関節部２３は、吸着ユニット２２に接続されて、吸着ユニット２２を支持している。関節部２３は、可動性の結合部を含み、ロボットアーム１２に対する吸着ユニット２２の姿勢の変化を許容する。すなわち、吸着ユニット２２は、関節部２３に支持されることで、ロボットアーム１２に対して種々の角度に傾くことができる。なお本願で言う「姿勢」とは、形あるものの全体的な向きや傾きを意味する。
【００２３】
本実施形態の関節部２３は、例えば２自由度のゴニオガイド３０を有する。ゴニオガイド３０は、曲面状の摺動面を有したガイド機構である。詳しく述べると、本実施形態のゴニオガイド３０は、第１ガイド３１と、第２ガイド３２とを含む。
【００２４】
図２に示すように、第１ガイド３１は、フレーム２１に固定されている。第１ガイド３１は、曲面状の第１摺動面３１ａを有する。第１摺動面３１ａは、例えばＸ方向に沿う中心軸を中心とする円弧状に形成されている。
【００２５】
第２ガイド３２は、第１ガイド３１に支持されている。第２ガイド３２は、第１ガイド３１の第１摺動面３１ａに沿って円弧状に移動可能である。また、第２ガイド３２は、曲面状の第２摺動面３２ａを有する。第２摺動面３２ａは、例えばＹ方向に沿う中心軸を中心とする円弧状に形成されている。
【００２６】
吸着ユニット２２は、第２ガイド３２に支持されている。吸着ユニット２２は、第２ガイド３２の第２摺動面３２ａに沿って円弧状に移動可能である。
これにより、吸着ユニット２２は、把持面２２ａの近傍に位置する回転中心Ｃを中心として、２自由度の回転動作を行うことができる。すなわち、吸着ユニット２２は、第１ガイド３１の第１摺動面３１ａと第２ガイド３２の第２摺動面３２ａとに沿って、ロボットアーム１２に対する姿勢を変形可能である。
【００２７】
次に、アクチュエータ２４について説明する。
アクチュエータ２４は、関節部２３を駆動する駆動部である。なお、本願で言う「関節部を駆動する」とは、関節部２３に接続されて関節部２３を直接に駆動する場合に加えて、関節部２３に接続された部材に力を作用させることで、関節部２３の状態を変化させる場合なども含む。例えば本実施形態では、アクチュエータ２４は、フレーム２１と吸着ユニット２２との間に設けられ、フレーム２１と吸着ユニット２２とにそれぞれ接続されている。アクチュエータ２４は、フレーム２１と吸着ユニット２２とに力を作用させることで、関節部２３を駆動する。
【００２８】
また本実施形態のアクチュエータ２４は、関節部２３に剛性を与えるように、関節部２３の動きを抑える力を出力可能である。なお「関節部の動きを抑える力」とは、例えば、関節部２３の動きを固定する力であり、吸着ユニット２２の姿勢を保持する力である。
また本願で言う「剛性」とは、外力に対して物体が変形しにくい性質を意味する。本願で言う「関節部の剛性」とは、直接的には外力に対する関節部の変形のしにくさを意味し、間接的には外力に対する吸着ユニット（把持部）の姿勢の変化のしにくさを意味する。
【００２９】
次に、本実施形態のアクチュエータ２４の具体的な構成を説明する。
本実施形態のアクチュエータ２４は、複数の空圧アクチュエータ４０Ａ，４０Ｂを有する。空圧アクチュエータ４０Ａ，４０Ｂの各々は、例えば複動式シリンダである。
【００３０】
図３は、複動式シリンダである空圧アクチュエータ４０Ａ，４０Ｂを示す。
図３に示すように、空圧アクチュエータ４０Ａ，４０Ｂは、シリンダケース４１、ピストン４２、およびロッド４３を有する。シリンダケース４１の内部は、ピストン４２によって、第１圧力室４４ａと、第２圧力室４４ｂとに仕切られている。
【００３１】
第１圧力室４４ａには、第１圧力制御弁（第１圧力制御部）４６Ａが接続されている。第１圧力制御弁４６Ａは、第１圧力室４４ａに対して空気を出し入れすることで、第１圧力室４４ａ内の圧力を制御する。同様に、第２圧力室４４ｂには、第２圧力制御弁（第２圧力制御部）４６Ｂが接続されている。第２圧力制御弁４６Ｂは、第２圧力室４４ｂに対して空気を出し入れすることで、第２圧力室４４ｂ内の圧力を制御する。また、ロッド４３は、ピストン４２に接続されており、ピストン４２の動きに伴いシリンダケース４１に対して進退する。
【００３２】
本実施形態では、第１圧力制御弁４６Ａと第２圧力制御弁４６Ｂとを制御することで、第１圧力室４４ａと第２圧力室４４ｂとの間の圧力差を制御することができる。この圧力差を制御することで、シリンダケース４１に対してピストン４２およびロッド４３を進退させたり、ピストン４２での発生力を制御することができる。ここで、図２に示すように、シリンダケース４１は、フレーム２１に取り付けられている。一方で、ロッド４３の突出側の端部は、吸着ユニット２２に取り付けられている。このため、シリンダケース４１に対してロッド４３が進退すると、関節部２３が駆動され、ロボットアーム１２に対する吸着ユニット２２の姿勢が変化する。言い換えると、アクチュエータ２４は、吸着ユニット２２の姿勢を調整する調整力を出力する。
【００３３】
図２に示すように、複数の空圧アクチュエータ４０Ａ，４０Ｂは、Ｙ方向に分かれて配置されている。また、複数の空圧アクチュエータ４０Ａ，４０Ｂは、Ｘ方向に対して互いに反対側に傾いている。このため、複数の空圧アクチュエータ４０Ａ，４０Ｂのロッド４３は、互いに異なる方向に沿って進退する。このため、吸着ユニット２２は、空圧アクチュエータ４０Ａ，４０Ｂの駆動によって、上述の回転中心Ｃを中心として２自由度の回転動作を行うことができる。
【００３４】
また本実施形態では、第１圧力室４４ａと第２圧力室４４ｂとに略同じ圧力が供給されることで、第１圧力室４４ａ内の圧縮空気と第２圧力室４４ｂ内の圧縮空気とによって、ピストン４２の位置を一定に保持する保持力が発生する。空圧アクチュエータ４０Ａ，４０Ｂは、上記保持力によって、吸着ユニット２２とフレーム２１との間に、関節部２３の動き（回転）を抑える力を出力する。すなわち、空圧アクチュエータ４０Ａ，４０Ｂは、上記保持力によって、関節部２３に剛性を与える。なお以下の説明で「アクチュエータの保持力」と称する場合は、上記保持力を意味する。
【００３５】
次に、制御部１５について詳しく説明する。
図３に示すように、本実施形態の制御部１５は、関節位置制御部５１と、関節剛性制御部５２とを有する。
【００３６】
関節位置制御部５１は、空圧アクチュエータ４０Ａ，４０Ｂを駆動することで、関節部２３を駆動する。すなわち、関節位置制御部５１は、第１圧力室４４ａと第２圧力室４４ｂとに供給する圧力を制御することで、第１圧力室４４ａと第２圧力室４４ｂとの圧力差に基づく力を発生させる。関節位置制御部５１は、前記圧力差に基づく力によって、シリンダケース４１に対してロッド４３を進退させる。これにより、関節位置制御部５１は、関節部２３を動かし、ロボットアーム１２に対する吸着ユニット２２の姿勢を変化させる。
【００３７】
一方で、関節剛性制御部５２は、空圧アクチュエータ４０Ａ，４０Ｂの上記保持力の大きさを制御することで、関節部２３の剛性を制御する。例えば本実施形態では、関節剛性制御部５２は、空圧アクチュエータ４０Ａ，４０Ｂの第１圧力室４４ａと第２圧力室４４ｂとに供給する圧力を略同じ量変えることで、上記保持力を変化させる。例えば、関節剛性制御部５２は、空圧アクチュエータ４０Ａ，４０Ｂの圧力室４４ａ，４４ｂ内の圧力をそれぞれ増加させることで、上記保持力を増加させる。これにより、関節部２３の剛性が大きくなる。また、関節剛性制御部５２は、空圧アクチュエータ４０Ａ，４０Ｂの圧力室４４ａ，４４ｂ内の圧力をそれぞれ低下させることで、上記保持力を低下させる。これにより、関節部２３の剛性が小さくなる。
【００３８】
本実施形態の制御部１５は、上記のような制御を通じて、関節部２３の状態を、少なくとも、第１状態と、該第１状態に比べて剛性が大きな第２状態とに変化させる。前記第１状態は、関節部２３の剛性が比較的小さな状態であり、例えば吸着ユニット２２に外力が作用する場合に、前記外力によって吸着ユニット２２の姿勢が受動的に変化する状態である。一方で、前記第２状態は、関節部２３の剛性が比較的大きな状態であり、例えば吸着ユニット２２に外力が作用しても、吸着ユニット２２の姿勢が実質的に変化しない状態である。
【００３９】
次に、制御部１５の制御動作の流れと本実施形態の荷役方法について説明する。
図４は、制御部１５の制御動作の流れの一例を示すフローチャートである。また、図５は、本実施形態の荷役装置１の使用例を示す図である。なお図５は、例えば、第１積載部Ｓ１の上面に異物があり、第１積載部Ｓ１の上面に対して荷物Ｐが傾いて置かれた場合を示す。
【００４０】
図４に示すように、制御部１５は、まず、ロボットアーム１２を動作させることで、吸着ユニット２２を荷物Ｐに向けて移動させる（ステップＳ１１）。そして、制御部１５は、吸着ユニット２２が荷物Ｐに接する前に、アクチュエータ２４の保持力を低下させることで、関節部２３の剛性を下げる（ステップＳ１２）。すなわち、制御部１５は、関節部２３を上記第１状態に変化させる。
【００４１】
制御部１５は、関節部２３を上記第１状態にした後、吸着ユニット２２を荷物Ｐに向けて移動させ、吸着ユニット２２を荷物Ｐに押し付ける。吸着ユニット２２は、図５中の（ａ）および（ｂ）に示すように、荷物Ｐに押し付けられると、荷物Ｐから受ける反力によって姿勢が受動的に変化する。すなわち、吸着ユニット２２の把持面２２ａは、荷物Ｐの外形に倣って傾く。これにより、吸着ユニット２２の把持面２２ａは、荷物Ｐの傾いた表面に沿って荷物Ｐに接する。
【００４２】
図４に示すように、制御部１５は、吸着ユニット２２が荷物Ｐに接した状態で、吸着ユニット２２の吸引動作によって、吸着ユニット２２に荷物Ｐを把持させる（ステップＳ１３）。本実施形態では、吸着ユニット２２の把持面２２ａが荷物Ｐの表面に沿って傾いているため、吸着ユニット２２は荷物Ｐを確実に把持することができる。そして、制御部１５は、吸着ユニット２２が荷物Ｐを把持した状態で、アクチュエータ２４の保持力を増加させることで、関節部２３の剛性を高める（ステップＳ１４）。すなわち、制御部１５は、関節部２３を、上記第１状態から上記第２状態に変化させる。これにより、関節部２３は、吸着ユニット２２が荷物Ｐの外形に倣って傾いた状態で剛性が高められる。このため、吸着ユニット２２は、傾いた状態のままで姿勢が固定される。なお、関節部２３の剛性を高める動作は、例えば吸着ユニット２２が荷物Ｐに接した状態であれば、吸着ユニット２２が荷物Ｐを吸着する前でもよく、吸着ユニット２２が荷物Ｐを吸着する動作と同時でもよい。
【００４３】
そして、制御部１５は、吸着ユニット２２の姿勢を固定した後、ロボットアーム１２を動作させることで、吸着ユニット２２に把持された荷物Ｐを運搬する（ステップＳ１５）。すなわち、吸着ユニット２２は、図５中の（ｃ）に示すように、荷物Ｐの外形に沿って傾いた状態で荷物Ｐを運搬する。そして、図４に示すように、制御部１５は、運搬の目的地において、荷物Ｐに対する吸着ユニット２２の把持を解除する（ステップＳ１６）。これにより、吸着ユニット２２による荷物Ｐの運搬が完了する。
【００４４】
以上説明した制御部１５の制御動作では、荷物Ｐが傾いて置かれた場合を取り上げて荷役装置１の作用について説明した。なおこれに限らず、本実施形態の荷役装置１の吸着ユニット２２は、例えば、表面に傾斜面を有した荷物Ｐや、表面に凹凸形状を有した荷物Ｐなどに対しても、荷物Ｐの外形に倣って傾くことができる。これにより、本実施形態の荷役装置１は、種々の形状の荷物Ｐを確実に把持して運ぶことができる。
【００４５】
このような構成の荷役装置１および荷役方法によれば、荷役装置１の小型化を図ることができる。
ここで、荷役装置の運搬対象となる荷物は、上述したように、異物によって傾いて置かれていたり、また荷物自体が傾斜面や凹凸形状などを有する場合がある。このため、これらの荷物を運搬する荷役装置は、種々の状態や形状の荷物に対応するために、複雑な機構のエンドエフェクタや大型のロボットアームなどを備える場合がある。しかしながら、これら複雑な機構のエンドエフェクタや大型のロボットアームを備える場合、荷役装置が大きくなりやすい。
【００４６】
一方で、本実施形態の荷役装置１は、吸着ユニット２２と、関節部２３と、アクチュエータ２４と、制御部１５とを備える。吸着ユニット２２は、荷物Ｐを把持する。関節部２３は、吸着ユニット２２を支持するとともに、吸着ユニット２２の姿勢の変化を許容する。アクチュエータ２４は、関節部２３の動きを抑える力を出力可能である。制御部１５は、アクチュエータ２４が出力する前記力の大きさを制御することで、関節部２３の剛性を変化させる。
【００４７】
このような構成によれば、荷役装置１は、例えば関節部２３の剛性を小さくした状態で、吸着ユニット２２を荷物Ｐに押し付けることができる。これにより、吸着ユニット２２は、荷物Ｐの外形に倣って受動的に傾き、荷物Ｐを確実に把持することができる。このため、荷役装置１は、比較的簡単な構成によって、種々の状態や形状の荷物を把持することができる。これにより、荷役装置１の小型化を図ることができる。
【００４８】
また別の観点で見ると、本実施形態の荷役装置１は、吸着ユニット２２の姿勢を調整する調整力を出力可能なアクチュエータ２４を備える。制御部１５は、アクチュエータ２４が出力する前記調整力の大きさを制御する。
このような構成によれば、例えば、前記調整力の大きさを荷物Ｐから受ける反力よりも小さくすることで、吸着ユニット２２を荷物Ｐの外形に倣って受動的に傾かせることができる。このため、荷役装置１は、比較的簡単な構成によって、種々の状態や形状の荷物を把持することができる。これにより、荷役装置１の小型化を図ることができる。
【００４９】
本実施形態では、制御部１５は、吸着ユニット２２が荷物Ｐを把持して運搬する運搬中に比べて、吸着ユニット２２が荷物Ｐに近付いて荷物Ｐを把持する把持時に、関節部２３の剛性を小さくする。
このような構成によれば、関節部２３の剛性を小さくした状態で、吸着ユニット２２を荷物Ｐに押し付けることができる。また、荷物Ｐの運搬中は、関節部２３の剛性を大きくすることで、荷物Ｐに振動などが生じにくく、荷物Ｐを安定して運搬することができる。
【００５０】
本実施形態では、アクチュエータ２４は、少なくとも１つの空圧アクチュエータ４０Ａを含む。制御部１５は、空圧アクチュエータ４０Ａに供給する圧力を制御することで、アクチュエータ２４が出力する力の大きさを制御する。
このような構成によれば、アクチュエータ２４が出力する力の大きさを比較的容易に制御することができる。これにより、荷役装置１の構造をさらに簡単にすることができる。これにより、荷役装置１の小型化をさらに図ることができる。
【００５１】
本実施形態では、空圧アクチュエータ４０Ａ，４０Ｂは、第１圧力室４４ａと第２圧力室４４ｂとを含む複動式シリンダである。空圧アクチュエータ４０Ａ，４０Ｂは、第１圧力室４４ａと第２圧力室４４ｂとに略同じ圧力が供給されることで、関節部２３の動きを抑える力を出力する。すなわち、空圧アクチュエータ４０Ａ，４０Ｂは、第１圧力室４４ａ内の圧力と第２圧力室４４ｂ内の圧力とを拮抗させることにより、上記保持力を発生させる。また、空圧アクチュエータ４０Ａ，４０Ｂは、第１圧力室４４ａと第２圧力室４４ｂとに供給される圧力が略同じ量変えられることで、関節部２３の動きを抑える力の大きさを変化させる。
このような構成によれば、関節部２３の動きを抑える力の大きさを、比較的簡単な構成できめ細かく制御することができる。
【００５２】
本実施形態では、関節部２３は、曲面状の摺動面３１ａ，３２ａを有したゴニオガイド３０を含む。吸着ユニット２２は、ゴニオガイド３０の摺動面３１ａ，３２ａに沿って前記姿勢を変化可能である。
このような構成によれば、例えば後述する第６および第７の実施形態に比べて、関節部２３の構成を簡単にすることができる。また、本実施形態の構成によれば、後述する第６および第７の実施形態に比べて、空圧アクチュエータの数を減らすことができる。これにより、荷役装置１の製造コストの低減を図ることができる。
【００５３】
本実施形態では、荷役装置１は、荷物Ｐを吸着する吸着ユニット２２を含む。
このような構成によれば、荷物Ｐを吸着することで荷物Ｐを把持することができるので、種々の状態や形状の荷物Ｐにより対応しやすいと言える。
【００５４】
また、本実施形態の荷役方法では、荷役装置１は、関節部２３を吸着ユニット２２の姿勢の変化を許容する第１状態にして、吸着ユニット２２を荷物Ｐに近付けて吸着ユニット２２で荷物Ｐを把持する。そして、荷役装置１は、関節部２３を前記第１状態よりも剛性が大きな第２状態にして、荷物Ｐを運搬する。
【００５５】
このような構成によれば、荷物Ｐの把持時には関節部２３の剛性を下げることで、荷物Ｐを確実に把持することができる。このため、荷役装置１は、比較的簡単な構成によって、種々の状態や形状の荷物Ｐに対応することができる。これにより、荷役装置１の小型化を図ることができる。また、上記構成によれば、荷物Ｐの運搬時には、関節部２３の剛性を高めることで、荷物Ｐを安定して運搬することができる。
【００５６】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。
図６は、第２の実施形態の荷役装置１を示す。本実施形態は、吸着ユニット２２の一部が荷物Ｐを把持していない場合に、吸着ユニット２２を能動的に動作させる点で第１の実施形態とは異なる。なお、本実施形態のその他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００５７】
図６に示すように、本実施形態の荷役装置１は、吸着ユニット２２のなかで荷物Ｐを把持していない非把持部分６０を検知する検知部（把持エラー箇所検知部）６１を有する。検知部６１は、吸着ユニット２２が荷物Ｐを把持した状態で、例えば非把持部分６０の有無および位置を検出する。検知部６１の一例は、吸着ユニット２２の各吸込孔２２ｂ（図２参照）の圧力状態を検出する圧力センサである。すなわち、検知部６１は、各吸込孔２２ｂの圧力状態を検出することで、各吸込孔２２ｂの周囲が荷物Ｐに接しているか否かを検知する。なおこれに代えて、検知部６１は、吸着ユニット２２と荷物Ｐとの間の距離を測る距離センサなどでもよい。
【００５８】
本実施形態では、関節位置制御部５１は、検知部６１の検知結果に基づき、吸着ユニット２２の非把持部分６０を荷物Ｐに近付ける方向に、吸着ユニット２２の姿勢を変化させる。具体的には、図６に示すように、関節位置制御部５１は、アクチュエータ２４を駆動することで、非把持部分６０が荷物Ｐに近付く方向に、回転中心Ｃを中心として吸着ユニット２２を回転させる。
【００５９】
次に、本実施形態の制御動作の流れについて説明する。
本実施形態の制御動作は、吸着ユニット２２が荷物Ｐを把持するところまでは、上記第１の実施形態と同様である。本実施形態では、吸着ユニット２２が荷物Ｐを把持して持ち上げた後に、検知部６１によって、非把持部分６０の有無を検知する。非把持部分６０の存在が検知されない場合は、荷役装置１は、そのまま荷物Ｐの運搬に移る。一方で、非把持部分６０の存在が検知された場合は、制御部１５は、アクチュエータ２４を駆動することで前記調整力を出力し、非把持部分６０が荷物Ｐに接するように吸着ユニット２２を回転させる。これにより、非把持部分６０が荷物Ｐに接し、荷物Ｐを把持する面積が増大する。そして、制御部１５は、荷物Ｐを把持する面積を増大させた後に、荷物Ｐの運搬に移る。なお上記に代えて、検知部６１による非把持部分６０の検知動作、および非把持部分６０が荷物Ｐに接するように吸着ユニット２２を回転させる動作は、吸着ユニット２２が荷物Ｐを把持して持ち上げる途中に行われてもよく、吸着ユニット２２が荷物Ｐを把持したタイミングで行われてもよい。
【００６０】
このような構成の荷役装置１および荷役方法によれば、上記第１の実施形態と同様に、荷役装置１の小型化を図ることができる。
さらに本実施形態では、制御部１５は、検知部６１の検知結果に基づき、非把持部分６０が荷物Ｐに近付くようにアクチュエータ２４を駆動する。
このような構成によれば、吸着ユニット２２の姿勢を能動的に調整することで、荷物Ｐに対する吸着ユニット２２の吸着面積（把持面積）を増やすことができる。これにより、荷物Ｐをさらに安定して運搬することができる。
【００６１】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。
図７から図９は、第３の実施形態の荷役装置１を示す。本実施形態は、吸着ユニット２２が複数の吸着パッドユニット６６を有する点で第１の実施形態とは異なる。なお、本実施形態のその他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００６２】
図７は、本実施形態の荷役装置１を示す。
図７に示すように、本実施形態の吸着ユニット２２は、ユニットフレーム６５と、複数の吸着パッドユニット６６とを有する。
【００６３】
ユニットフレーム６５は、「ベース」の一例である。ユニットフレーム６５は、関節部２３に接続され、関節部２３によって支持されている。このため、ユニットフレーム６５は、ロボットアーム１２に対する姿勢を変えることができる。また、ユニットフレーム６５は、アクチュエータ２４に接続されている。すなわち、ユニットフレーム６５の姿勢は、アクチュエータ２４を駆動することで制御することができる。
【００６４】
複数の吸着パッドユニット６６は、荷物Ｐを吸着して把持する「吸着機構」の一例である。複数の吸着パッドユニット６６は、ユニットフレーム６５に取り付けられ、ユニットフレーム６５によって支持されている。例えば、複数の吸着パッドユニット６６は、ユニットフレーム６５の一面において、Ｘ方向およびＹ方向に沿って並べられている。
【００６５】
図８は、各吸着パッドユニット６６を模式的に示す側面図である。
図８に示すように、各吸着パッドユニット６６は、吸着パッド６６ａ、スライダ部６６ｂ、吸着パッド取付部６６ｃ、および球面ジョイント６６ｄを有する。
【００６６】
吸着パッド６６ａは、「吸着部」の一例である。例えば、吸着パッド６６ａは、図示しないチューブとポンプとによって真空吸引される吸込孔を有する。吸着パッド６６ａは、荷物Ｐを吸着して把持する。
【００６７】
スライダ部６６ｂは、「可動部」の一例であり、「受動直動機構」の一例である。スライダ部６６ｂは、吸着パッド取付部６６ｃに移動可能に支持されている。吸着パッド取付部６６ｃは、ユニットフレーム６５（図７参照）に固定されている。このため、スライダ部６６ｂは、吸着パッド取付部６６ｃを介して、ユニットフレーム６５に支持されている。スライダ部６６ｂは、荷物Ｐからユニットフレーム６５に向かう方向（例えばＺ方向）に沿って、ユニットフレーム６５に対して移動可能である。スライダ部６６ｂは、例えばばねのような弾性体によって、ユニットフレーム６５から離れる方向に向けて付勢されている。
【００６８】
球面ジョイント６６ｄは、「ジョイント」の一例であり、「受動回転ジョイント」の一例である。球面ジョイント６６ｄは、スライダ部６６ｂの突出側の端部と吸着パッド６６ａとの間に設けられる。球面ジョイント６６ｄは、スライダ部６６ｂに対して吸着パッド６６ａを回転可能に連結する。これにより、吸着パッド６６ａは、外力が作用した場合に、スライダ部６６ｂに対して任意の方向に傾くことができる。
【００６９】
図９は、本実施形態の荷役装置１の使用例を示す。
図９に示すように、本実施形態の吸着ユニット２２は、関節部２３の剛性を小さくした状態で、例えば高さが異なる複数の荷物Ｐに対して押し付けられる。この場合、吸着ユニット２２のユニットフレーム６５は、複数の荷物Ｐの高さに合うように姿勢が変化し、複数の荷物Ｐに対して傾く。また、スライダ部６６ｂは、ユニットフレーム６５と荷物Ｐとの間の隙間の大きさに応じて、ユニットフレーム６５の内側に受動的に引っ込む。これにより、複数の吸着パッド６６ａが荷物Ｐの表面で並ぶことができる。
また、スライダ部６６ｂは、ユニットフレーム６５とともに荷物Ｐに対して傾く。ただし、吸着パッド６６ａは、球面ジョイント６６ｄによって支持されることで、荷物Ｐの表面に倣うように受動的に回転する。これにより、複数の吸着パッド６６ａは、荷物Ｐの表面に対して略平行に押し付けられる。
【００７０】
このような構成の荷役装置１によれば、上記第１の実施形態と同様に、荷役装置１の小型化を図ることができる。
【００７１】
また本実施形態では、吸着ユニット２２は、関節部２３に支持されたユニットフレーム６５と、該ユニットフレーム６５に取り付けられた複数の吸着パッドユニット６６とを有する。各吸着パッドユニット６６は、吸着パッド６６ａと、スライダ部６６ｂと、球面ジョイント６６ｄとを有する。吸着パッド６６ａは、荷物Ｐを吸着する。スライダ部６６ｂは、ユニットフレーム６５に支持されるとともに、荷物Ｐからユニットフレーム６５に向かう方向に沿って移動可能である。球面ジョイント６６ｄは、スライダ部６６ｂに対して吸着パッド６６ａを回転可能に連結する。
【００７２】
このような構成によれば、高さが異なる複数の荷物Ｐに対して、吸着パッド６６ａを平行に押し付けることができる。これにより、荷物Ｐを確実に把持することができる。また、上記構成によれば、荷物Ｐが凹凸形状を有する場合などでも、その荷物Ｐを確実に把持することができる。
【００７３】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。
図１０および図１１は、第４の実施形態の荷役装置１を示す。本実施形態は、力センサ７１などの検出結果に基づき、関節部２３の剛性を変化させる点で第１の実施形態とは異なる。なお、本実施形態のその他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００７４】
図１０は、本実施形態の荷役装置１を示す。
図１０に示すように、荷役装置１は、力センサ７１と、近接センサ７２とを有する。
力センサ７１は、エンドエフェクタ１３に作用する力（吸着ユニット２２に作用する力）を検出する。力センサ７１は、例えばロボットアーム１２とフレーム２１との間に設けられている。力センサ７１は、例えば６軸力センサである。すなわち、力センサ７１は、フレーム２１に作用するＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向の力を検出する。さらに、力センサ７１は、フレーム２１に作用するＸ軸周りのモーメント、Ｙ軸周りのモーメント、およびＺ軸周りのモーメントを検出する。なお、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸は、それぞれＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向に沿う仮想軸である。本実施形態の制御部１５は、力センサ７１の検出結果に基づき、吸着ユニット２２が把持する荷物Ｐの重量および荷物Ｐの重心を算出する。
【００７５】
近接センサ７２は、「障害物センサ」の一例である。近接センサ７２は、吸着ユニット２２の周囲に配置され、吸着ユニット２２の周囲に位置する物体を検出する。近接センサ７２は、例えば距離センサであり、吸着ユニット２２の周囲に位置する物体を非接触で検出する。なおこれに代えて、「障害物センサ」は、接触式のセンサでもよい。
【００７６】
図１１は、本実施形態の制御部１５のシステム構成を示すブロック図である。
図１１に示すように、本実施形態の制御部１５は、以下の３つの制御を行う機能を有する。
【００７７】
まず、図１１中の（ａ）に示すように、本実施形態の制御部１５は、フレーム２１の移動速度や荷物Ｐの重さなどに基づき、関節部２３の剛性を制御する。詳しく述べると、制御部１５は、アーム軌道計画部８１、移動時剛性算出部８２、および関節剛性制御部５２を有する。
【００７８】
アーム軌道計画部８１は、荷物Ｐの移動元の場所情報と、荷物Ｐの移動先の場所情報などに基づき、ロボットアーム１２の移動計画（フレーム２１の移動計画）を作成する。この移動計画は、フレーム２１の移動情報を含む。フレーム２１の移動情報は、例えば、フレーム２１の移動経路に関する情報、およびフレーム２１の移動速度や加速度に関する情報を含む。
【００７９】
移動時剛性算出部８２は、アーム軌道計画部８１からフレーム２１の移動情報を受け取る。また、移動時剛性算出部８２は、力センサ７１の検出結果から算出される荷物Ｐの重量および荷物Ｐの重心に関する情報を受け取る。そして、移動時剛性算出部８２は、フレーム２１の移動情報（例えばフレーム２１の移動速度に関する情報）と、荷物Ｐの重量および荷物Ｐの重心に関する情報とに基づき、荷物Ｐの運搬時に関節部２３に設定する剛性の大きさを算出する。例えば、移動時剛性算出部８２は、フレーム２１の移動速度が高速であるほど、大きな剛性の値を算出する。また、移動時剛性算出部８２は、荷物Ｐが重いほど、大きな剛性の値を算出する。また、移動時剛性算出部８２は、荷物Ｐの重心が吸着ユニット２２の中心から外れているほど、大きな剛性の値を算出する。なお、移動時剛性算出部８２は、上記全ての情報に基づいて剛性を算出する必要は無く、例えば、フレーム２１の移動情報、荷物Ｐの重量に関する情報、および荷物Ｐの重心に関する情報の少なくとも一つに基づき、上記剛性の値を算出してもよい。
【００８０】
関節剛性制御部５２は、移動時剛性算出部８２が算出した値に基づき、関節部２３の剛性を制御する。すなわち、関節剛性制御部５２は、移動時剛性算出部８２が算出した値が大きいほど、アクチュエータ２４の保持力を高くする。
【００８１】
次に、図１１中の（ｂ）に示すように、本実施形態の制御部１５は、運搬中の荷物Ｐの減速時または停止時に、荷物Ｐの振動を減衰させる吸振動作を行う。詳しく述べると、本実施形態の制御部１５は、振動検出部８３、吸振動作算出部８４、および関節位置制御部５１を有する。
【００８２】
振動検出部８３は、力センサ７１の検出結果を受け取る。例えば、振動検出部８３は、エンドエフェクタ１３（吸着ユニット２２）に作用する力波形データを力センサ７１から受け取る。振動検出部８３は、力センサ７１の検出結果に基づき、エンドエフェクタ１３（吸着ユニット２２）の振動を検出する。
【００８３】
吸振動作算出部８４は、振動検出部８３が検出する振動に関する情報（例えば振動の大きさや周期）に基づき、吸着ユニット２２の振動を減衰させる吸振動作を算出する。例えば、吸振動作算出部８４は、吸振動作の一例として、吸着ユニット２２が振動によって移動する方向とは反対方向の力を、アクチュエータ２４によって吸着ユニット２２に加える動作を算出する。
【００８４】
関節位置制御部５１は、吸振動作算出部８４が算出した吸振動作に基づき、アクチュエータ２４を駆動する。すなわち、関節位置制御部５１は、吸着ユニット２２の振動を減衰させるようにアクチュエータ２４を能動的に駆動する。
【００８５】
また、図１１中の（ｃ）に示すように、本実施形態の制御部１５は、吸着ユニット２２の近くに障害物が存在する場合に、関節部２３の剛性を低くする動作を行う。詳しく述べると、本実施形態の制御部１５は、障害物検出部８５、障害物接近時剛性算出部８６、および関節剛性制御部５２を有する。
【００８６】
障害物検出部８５は、近接センサ７２の検出結果を受け取る。例えば、障害物検出部８５は、障害物までの距離データを近接センサ７２から受け取る。障害物検出部８５は、近接センサ７２の検出結果に基づき、吸着ユニット２２から見て予め設定される距離内に、障害物が存在することを検出する。
【００８７】
障害物接近時剛性算出部８６は、障害物検出部８５から障害物に関する情報（例えば障害物の位置や障害物までの距離）を受け取る。また、障害物接近時剛性算出部８６は、力センサ７１の検出結果から算出される荷物Ｐの重量および荷物Ｐの重心に関する情報を受け取る。障害物接近時剛性算出部８６は、障害物に関する情報と、荷物Ｐの重量および荷物Ｐの重心に関する情報とに基づき、関節部２３に設定する剛性の大きさを算出する。例えば、障害物接近時剛性算出部８６は、障害物が近いほど、小さな剛性の値を算出する。また、障害物接近時剛性算出部８６は、荷物Ｐが軽いほど、小さな剛性の値を算出する。また、移動時剛性算出部８２は、荷物Ｐの重心が吸着ユニット２２の中心に近いほど、小さな剛性の値を算出する。なお、障害物接近時剛性算出部８６は、上記全ての情報に基づいて剛性を算出する必要は無く、例えば、障害物までの距離に関する情報、荷物Ｐの重量に関する情報、および荷物Ｐの重心に関する情報の少なくとも一つに基づき、上記剛性の値を算出してもよい。
【００８８】
関節剛性制御部５２は、障害物接近時剛性算出部８６が算出した値に基づき、関節部２３の剛性を制御する。すなわち、関節剛性制御部５２は、障害物接近時剛性算出部８６が算出した値が小さいほど、アクチュエータ２４の保持力を小さくする。
【００８９】
このような構成の荷役装置１および荷役方法によれば、上記第１の実施形態と同様に、荷役装置１の小型化を図ることができる。
【００９０】
ここで、荷物Ｐの運搬中に関節部２３の剛性が小さいと、荷物Ｐの運搬が不安定になる場合がある。一方で、荷物Ｐの運搬中の関節部２３の剛性を常に大きくすると、アクチュエータ２４の駆動に必要なエネルギーが大きくなる。そこで本実施形態では、制御部１５は、力センサ７１の検出結果に基づき、関節部２３の剛性を変化させる。これにより、荷物Ｐの運搬の安定性の向上と、荷役装置１の消費エネルギーの低減とをバランス良く実現することができる。
【００９１】
例えば、ロボットアーム１２が高速で移動する場合、関節部２３の剛性が小さいと、荷物Ｐが振動してしまう場合がある。そこで本実施形態では、制御部１５は、ロボットアーム１２の移動計画から得られる情報に基づき、関節部２３の剛性を変化させる。これにより、荷物Ｐの運搬の安定性を高めることができる。
【００９２】
また、荷物Ｐが重い場合、または、荷物Ｐの重心が吸着ユニット２２の中心から外れている場合、関節部２３の剛性が小さいと、荷物Ｐの運搬が不安定になる可能性がある。そこで本実施形態では、制御部１５は、力センサ７１の検出結果から得られる荷物Ｐの重量および荷物Ｐの重心の少なくとも一方に関する情報に基づき、関節部２３の剛性を変化させる。すなわち、上記第２状態における関節部２３の剛性は、荷物Ｐの重量および荷物Ｐの重心の少なくとも一方に関する情報に基づき制御される。これにより、荷物Ｐの運搬の安定性を高めることができる。
【００９３】
また、荷物Ｐには、例えば運搬中の荷物Ｐの減速時または停止時に、例えば荷物Ｐの慣性力に基づく振動が生じる場合がある。そこで本実施形態では、制御部１５は、力センサ７１の検出結果から得られる荷物Ｐの振動に関する情報に基づき、前記振動を小さくするようにアクチュエータ２４を駆動する。このような構成によれば、荷物Ｐの振動を抑えるために荷役装置１を予め頑丈に作る必要がなくなる。このため上記構成によれば、荷役装置１の小型化および軽量化をさらに図ることができる。
【００９４】
例えば、吸着ユニット２２または荷物Ｐが障害物に接触する場合、吸着ユニット２２または荷物Ｐが破損する場合がある。そこで本実施形態では、制御部１５は、近接センサ７２の検出結果から得られる情報に基づき、関節部２３の剛性を変化させる。例えば、制御部１５は、吸着ユニット２２または荷物Ｐが障害物に接触する可能性がある場合に、関節部２３の剛性を小さくする。これにより、吸着ユニット２２または荷物Ｐが障害物に万が一に接触した場合でも、吸着ユニット２２および荷物Ｐは、関節部２３を中心に回転することで、接触による衝撃の影響を小さくすることができる。これにより、吸着ユニット２２および荷物Ｐの破損を抑制することができる。
【００９５】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態について説明する。
図１２は、第５の実施形態の荷役装置１を示す。本実施形態は、空圧アクチュエータとして、複動式シリンダに代えて空圧人工筋アクチュエータが用いられる点で第１の実施形態とは異なる。なお、本実施形態のその他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００９６】
図１２に示すように、本実施形態の荷役装置１のアクチュエータ２４は、複数（例えば３つ）の空圧人工筋アクチュエータ９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃを含む。各空圧人工筋アクチュエータ９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃは、例えば減圧状態で伸長した状態になるとともに、加圧状態で縮む方向に力を発生させる。各空圧人工筋アクチュエータ９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃは、フレーム２１と吸着ユニット２２とにそれぞれ接続されている。
【００９７】
本実施形態では、空圧人工筋アクチュエータ９０Ａ，９０Ｂと、空圧人工筋アクチュエータ９０Ｃとは、Ｘ方向において関節部２３の両側に分かれて配置されている。また、２つの空圧人工筋アクチュエータ９０Ａ，９０Ｂは、Ｙ方向において関節部２３の両側に分かれて配置されている。２つの空圧人工筋アクチュエータ９０Ａ，９０Ｂは、関節部２３に対して互いに異なる方向に沿って設けられている。このため、吸着ユニット２２は、空圧人工筋アクチュエータ９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃの駆動によって、上述の回転中心Ｃ（図２参照）を中心として２自由度の回転動作を行うことができる。また、複数の空圧人工筋アクチュエータ９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃは、圧力が供給されることで、吸着ユニット２２とフレーム２１との間に、関節部２３の動き（回転）を抑える力を出力する。
【００９８】
本実施形態の制御部１５は、空圧人工筋アクチュエータ９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃに供給する圧力を制御することで、関節部２３の動きを抑える力の大きさを制御する。例えば、制御部１５は、関節部２３の両側に位置する複数の空圧人工筋アクチュエータ９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃの圧力をそれぞれ増加させることで、関節部２３の動きを抑える前記力を増加させる。これにより、関節部２３の剛性が高まる。また、制御部１５は、関節部２３の両側に位置する複数の空圧人工筋アクチュエータ９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃの圧力をそれぞれ低下させることで、関節部２３の動きを抑える前記力を低下させる。これにより、関節部２３の剛性が小さくなる。
【００９９】
このような構成の荷役装置１によれば、上記第１の実施形態と同様に、荷役装置１の小型化を図ることができる。
また本実施形態では、アクチュエータ２４は、空圧人工筋アクチュエータ９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃを有する。ここで、空圧人工筋アクチュエータは、一般的に、複動式シリンダよりも大きな力を出すことができる。また、空圧人工筋アクチュエータは、一般的に、複動式シリンダよりも軽量である。このため、アクチュエータ２４が空圧人工筋アクチュエータ９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃを有すると、関節部２３に高い剛性を与えつつ、荷役装置１の軽量化を図ることができる。
【０１００】
（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態について説明する。
図１３は、第６の実施形態の荷役装置１を示す。本実施形態は、吸着ユニット２２とフレーム２１とが空圧アクチュエータ９５によって接続されている点で第１の実施形態とは異なる。なお、本実施形態のその他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【０１０１】
図１３に示すように、本実施形態のアクチュエータ２４は、複数（例えば４つ）の空圧アクチュエータ９５を有する。複数の空圧アクチュエータ９５は、吸着ユニット２２に対して並列に配置されている。すなわち、複数の空圧アクチュエータ９５は、吸着ユニット２２とフレーム２１とにそれぞれ接続されている。例えば、複数の空圧アクチュエータ９５は、Ｘ方向およびＹ方向において互いに離れた位置に配置されている。
【０１０２】
各空圧アクチュエータ９５は、例えば図３に示すような複動式シリンダである。複数の空圧アクチュエータ９５は、個々に長さと圧力（上記保持力）を制御可能である。各空圧アクチュエータ９５の長さを制御することで、ロボットアーム１２に対する吸着ユニット２２の姿勢を制御することができる。また、各空圧アクチュエータ９５の上記保持力を制御することで、関節部２３の剛性を制御することができる。
【０１０３】
各空圧アクチュエータ９５とフレーム２１との間には、第１球面ジョイント９６が設けられている。第１球面ジョイント９６は、フレーム２１に対して各空圧アクチュエータ９５を回転可能に連結する。一方で、各空圧アクチュエータ９５と吸着ユニット２２との間には、第２球面ジョイント９７が設けられている。第２球面ジョイント９７は、吸着ユニット２２に対して各空圧アクチュエータ９５を回転可能に連結する。これにより、各空圧アクチュエータ９５は、フレーム２１および吸着ユニット２２に対して任意の方向に傾くことができる。本実施形態では、複数の空圧アクチュエータ９５および球面ジョイント９６，９７によって、関節部２３が形成されている。
【０１０４】
このような構成の荷役装置１によれば、上記第１の実施形態と同様に、荷役装置１の小型化を図ることができる。
また本実施形態では、アクチュエータ２４は、吸着ユニット２２に対して並列に配置されるとともに個別に動作可能な複数の空圧アクチュエータ９５を含む。
このような構成によれば、複数の空圧アクチュエータ９５によって関節部２３を形成することができる。言い換えると、ゴニオガイド無しで関節部２３を形成することができる。これにより、荷役装置１の軽量化を図ることができる。
【０１０５】
（第７の実施形態）
次に、第７の実施形態について説明する。
図１４は、第７の実施形態の荷役装置１を示す。本実施形態は、複数の空圧アクチュエータ９５と複数の吸着パッド９９によって関節部２３および吸着ユニット２２が形成されている点で第１の実施形態とは異なる。なお、本実施形態のその他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【０１０６】
図１４に示すように、本実施形態のアクチュエータ２４は、複数の空圧アクチュエータ９５を有する。複数の空圧アクチュエータ９５は、フレーム２１に対して並列に取り付けられている。本実施形態では、例えば、Ｘ方向において、３つ以上の空圧アクチュエータ９５が配置されている。また、Ｙ方向において、３つ以上の空圧アクチュエータ９５が配置されている。
【０１０７】
各空圧アクチュエータ９５は、例えば図３に示すような複動式シリンダである。複数の空圧アクチュエータ９５は、個々に動作可能である。すなわち、複数の空圧アクチュエータ９５は、個々に長さと圧力（上記保持力）とを制御可能である。各空圧アクチュエータ９５の長さを制御することで、ロボットアーム１２に対する吸着ユニット２２の姿勢を制御することができる。また、各空圧アクチュエータ９５の上記保持力を制御することで、関節部２３の剛性を制御することができる。本実施形態では、複数の空圧アクチュエータ９５によって、関節部２３が形成されている。
【０１０８】
空圧アクチュエータ９５の先端部には、球面ジョイント９８を介して吸着パッド９９が取り付けられている。吸着パッド９９は、荷物Ｐを吸着して把持する。例えば、吸着パッド９９は、図示しないチューブとポンプとによって真空吸引される吸込孔を有する。球面ジョイント９８は、ロッド４３の先端部に対して吸着パッド９９を回転可能に連結する。これにより、吸着パッド９９は、空圧アクチュエータ９５に対して任意の方向に傾くことができる。本実施形態では、複数の吸着パッド９９によって、吸着ユニット２２が形成されている。
【０１０９】
このような構成の荷役装置１によれば、上記第１の実施形態と同様に、荷役装置１の小型化を図ることができる。
また本実施形態では、複数の空圧アクチュエータ９５と複数の吸着パッド９９によって関節部２３および吸着ユニット２２が形成されている。このような構成によれば、上記第６の実施形態と同様に、ゴニオガイド無しで関節部２３を形成することができる。これにより、荷役装置１の軽量化を図ることができる。また、上記構成によれば、空圧アクチュエータ９５によって個々に位置が制御可能な複数の吸着パッド９９が設けられているため、より複雑な凹凸形状を有する荷物Ｐや、高さが異なる複数の荷物Ｐなどにも吸着ユニット２２が適切に対応することができる。
【０１１０】
以上、第１から第７の実施形態について説明したが、実施形態の構成は上記例に限定されない。例えば、上述の実施形態では、複数の方向（例えばＸ方向およびＹ方向）に吸着ユニット２２が傾くことができる荷役装置１について説明した。ただし、荷役装置１は、吸着ユニット２２が１方向のみ（例えばＸ方向のみ、またはＹ方向のみ）に傾くものでもよい。
【０１１１】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、荷役装置は、把持部と、関節部と、アクチュエータと、制御部とを持つ。前記関節部は、前記把持部の姿勢の変化を許容する。前記アクチュエータは、前記関節部の動きを抑える力を出力可能である。前記制御部は、前記アクチュエータが出力する前記力の大きさを制御することで、前記関節部の剛性を変化させる。このような構成によれば、荷役装置の小型化を図ることができる。
【０１１２】
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同様に、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ものである。
【符号の説明】
【０１１３】
１…荷役装置、１５…制御部、２２…吸着ユニット（把持部、吸着機構）、２３…関節部、２４…アクチュエータ、３０…ゴニオガイド（ガイド機構）、３１ａ，３２ａ…摺動面、４０Ａ，４０Ｂ…空圧アクチュエータ、４４ａ…第１圧力室、４４ｂ…第２圧力室、６０…非把持部分、６１…検知部、６６…吸着パッドユニット（吸着機構）、６６ａ…吸着パッド（吸着部）、６６ｂ…スライダ部（可動部）、６６ｄ…球面ジョイント（ジョイント）、７１…力センサ、７２…近接センサ（障害物センサ）、９０Ａ、９０Ｂ、９０Ｃ…空圧人工筋アクチュエータ、９５…空圧アクチュエータ、Ｐ…荷物。
【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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