CN108621124A - 保持机构、转移装置、搬运机器人系统和机器人搬运方法 - Google Patents

Abstract

根据一个实施例，一种保持机构包括第一保持部、第二保持部、第一引导部、第二引导部、第三引导部、第四引导部和驱动机构。第二保持部在第一方向上面对第一保持部。第一引导部连接至第一保持部并且能够在第一方向上移动第一保持部。第二引导部连接至第二保持部并且能够在第一方向上移动第二保持部。第三引导部能够在第一方向上移动第一引导部。第四引导部能够在第一方向上移动第二引导部，并且在第一方向上与第三引导部对准。驱动机构改变第一保持部与第二保持部之间的距离。

Description

保持机构、转移装置、搬运机器人系统和机器人搬运方法

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求2017年3月17日提交的日本专利申请No.2017-053464的优先权，该日本专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本文描述的实施例总体上涉及保持机构(holding mechanism)、转移装置(transfer device)、搬运机器人系统(handling robot system)和机器人搬运方法(robothandling method)。

背景技术

近年来，在物流领域中，随着邮购业务的扩张，物品(也称为货物或物件)的交易量增加。同时，在伴随着儿童减少的老龄化社会背景下，劳动力短缺在国内被关注，并且对配送中心等的人力节约和自动化的需求迅速地增加。在最新的配送中心中，物料搬运装置被用于自动化存储、接收或递送、传送和分拣。作为物料搬运装置的保持机构，经常采用如下机构：该机构布置在多关节操纵器的末端并且用两个保持部夹紧物品。拾取和包装物品的工作需要保持多种物品。例如，在保持大型物品的情况下，保持部需要被大幅度地驱动，因而保持机构的尺寸增大。在精确地保持柔软物品的情况下，需要提供感测物品状态以及周围环境的传感器，因而保持机构的尺寸增大并且复杂化。

这样，随着保持机构的尺寸增大，放置在狭窄空间中的物品不能被精确地保持，并且许多操作仍然是人力密集型的。此外，精确地感测物品状态以及周围环境是困难的，而且所保持的物品有时被损坏。

也就是说，已经期望开发出如下保持机构：该保持机构能够同时实现保持机构的小型化以及物品状态的感测。

发明内容

实施例提供能够同时实现小型化以及物品状态的精确感测的保持机构、转移装置、搬运机器人系统和机器人搬运方法。

根据一个实施例，一种保持机构包括第一保持部、第二保持部、第一引导部、第二引导部、第三引导部、第四引导部和驱动机构。第二保持部在第一方向上面对第一保持部。第一引导部连接至第一保持部并且能够在第一方向上移动第一保持部。第二引导部连接至第二保持部并且能够在第一方向上移动第二保持部。第三引导部能够在第一方向上移动第一引导部。第四引导部能够在第一方向上移动第二引导部，并且在第一方向上与第三引导部对准。驱动机构改变第一保持部与第二保持部之间的距离。

附图说明

图1是示出搬运机器人系统的实例的示意图，该搬运机器人系统使用根据第一实施例的保持机构。

图2是示出使用根据第一实施例的保持机构的转移装置的实例的示意图。

图3A和图3B是示出根据第一实施例的保持机构的实例的示意图。

图4A和图4B是保持机构打开的状态的透视图。

图5A至图5C是保持机构的正视图和侧视图。

图6A至图6D是示出安装在基座上的移动机构的构造的透视图和俯视图。

图7A至图7F是示出安装在基座上的移动机构的构造的正视图和剖视图。

图8A至图8D是示出第三引导部和第四引导部的构造的示意图。

图9A和图9B是示出移动机构的引导部的构造的侧视图和剖视图。

图10是示出控制装置的构造、多种传感器和转移装置之间的关系的框图。

图11是示出搬运机器人系统的操作的实例的流程图。

图12A至图12E是示出保持机构的保持操作的实例的示意图。

图13A至图13C是示出第一至第四保持臂接触倾斜物品的状态的示意图。

图14是示出如下方法的平面图：在第一至第四保持臂戳物品表面的同时，确定保持机构的移动方向。

图15A至图15F是示出根据物品的倾斜量进行保持机构的姿态修正的实例的示意图。

图16A和图16B是示出根据第二实施例的保持机构的实例的示意图。

图17A和图17B是示出根据第三实施例的保持机构的实例的示意图。

图18是示出根据第四实施例的保持机构的实例的示意图。

图19是示出根据第五实施例的保持机构的实例的示意图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述根据实施例的保持机构和搬运机器人系统。用相同附图标记表示的元件代表相似的元件。附图是示意性的或概念性的附图，并且部件的厚度和宽度之间的关系、部件之间的尺寸的比例系数等不一定与实际值相同。此外，即使对于等同的部件而言，也可以在附图中以不同的尺寸和比例系数来描绘。

(第一实施例)

将参考图1描述第一实施例。图1是示出搬运机器人系统的实例的示意图，该搬运机器人系统使用根据第一实施例的保持机构。

如图1所示，搬运机器人系统100包括转移装置110、控制装置120、识别装置130和传送装置140。

搬运机器人系统100通过识别装置130识别放置在装载区150上的多个物品G。然后，控制装置120利用识别结果来驱动转移装置110，以便在保持物品G的同时将物品G移动至传送装置140。此外，控制装置120在由转移装置110保持物品G的同时将定位在传送装置140上的物品G放置至装载区150。物品G的实例包括放在纸板箱中的产品、包装产品和单一产品。

首先，将描述转移装置110。图2是示出使用根据本实施例的保持机构1的转移装置110的实例的示意图。如图2所示，转移装置110包括：操纵器111；基座112，其固定操纵器111；以及保持机构1，其布置在操纵器111的末端并且保持物品G。

操纵器111包括至少两个连杆以及分别与这些连杆的端部相连的多个关节。关节由马达、编码器、减速器等构成。操纵器111通过马达的驱动而使连杆能够旋转或者能够线性移动。利用该构造，操纵器111移动设置在末端的保持机构1。关节的旋转不限于在单轴方向上的旋转，并且包括在多轴方向上的旋转。操纵器111是所谓的立式关节活动机器人(vertically articulated robot)。此外，操纵器111可以由在三轴(XYZ轴)方向上的线性运动机构、使连杆旋转的旋转轴、以及关节的组合构成。

基座112固定操纵器111的端部。基座112安装在地板或地面中。基座112是例如可移动式推车，并且转移装置110可以在地板上移动。

保持机构1包括能够保持物品G的至少两个保持部。这些保持部布置成彼此接触。当保持物品G时，保持机构1使保持部之间的距离减小，以允许保持部接触物品G，并且夹紧和保持物品G。

接下来，将参考图3至图9详细地描述根据本实施例的保持机构1的构造。

图3A和图3B是示出根据本实施例的保持机构1的实例的透视图。图3A示出保持机构1闭合的状态。图3B示出保持机构1打开的状态。

图4A和图4B是保持机构1打开的状态的透视图。图4A是前方透视图，并且图4B是后方透视图。

图5A至图5C是保持机构1的正视图和侧视图。图5A和图5B是保持机构1闭合和打开的状态的正视图。图5C是保持机构1的侧视图。为了简单起见，将描述保持部是两个(即，第一保持部和第二保持部)的情况。保持机构1处于“闭合状态”指示第一保持部和第二保持部彼此接触的状态。另外，保持机构1处于“打开状态”指示第一保持部和第二保持部彼此分开的状态。

这里，为了便于描述，将定义+X方向、-X方向、+Y方向、-Y方向、+Z方向和-Z方向。+X方向、-X方向、+Y方向和-Y方向是例如沿着大致水平表面的方向。-X方向是+X方向的相反方向。在实施例中，+X方向和-X方向是“保持部移动的方向”。+Y方向是与+X方向交叉的方向(例如大致垂直于+X方向的方向)。-Y方向是+Y方向的相反方向。+Z方向是与+X方向及+Y方向交叉的方向(例如大致垂直于+X和+Y方向的方向)并且是例如大致竖直向上的方向。-Z方向是+Z方向的相反方向并且是例如大致竖直向下的方向。定义的坐标轴是基于保持机构1确定的，因而根据安装至操纵器111的保持机构1的方向而适当地改变。

如图3A和图3B以及图4A和图4B所示，保持机构1包括第一保持部2、第二保持部3、基座4和移动机构5，该移动机构设置在基座4上并且分别在+X和-X方向上移动第一保持部2和第二保持部3。

第一保持部2和第二保持部3形成一对，以夹紧和保持物品G。

第一保持部2包括：第一移动部20；第一保持臂21；第二保持臂22；第一连杆23，其与第一保持臂21的一端相连；第二连杆24，其与第二保持臂22的一端相连；第一引导部25，其固定至第一移动部20并且第一连杆23和第二连杆24连接至第一引导部；第一传感器26和第一弹性部27，其布置在第一连杆23的另一端与第一移动部20的端部之间；以及第二传感器28和第二弹性部29，其布置在第二连杆24的另一端与第一移动部20的端部之间。

第一移动部20与下文描述的移动机构5的第三齿条及第三引导部相连。第一移动部20沿第三引导部在+X方向或-X方向(也称为第一方向)上是可移动的。

第一保持臂21及第二保持臂22与下文描述的第二保持部3的第三保持臂及第四保持臂形成一对，并且保持物品G。第一至第四保持臂可以统称为保持臂。

第一连杆23具有与第一保持臂21相连的一端，并且设置在第一连杆23中的滑动引导部231连接至设置在第一引导部25中的滑动轨道251(参见图4B)。利用该连接，第一引导部25在+Z方向上支撑第一保持臂21和第一连杆23。滑动引导部231和滑动轨道251沿Z方向设置。因此，第一保持臂21和第一连杆23沿第一引导部25在+Z方向或-Z方向(也称为第二方向)上是可移动的。如图5C所示，第一连杆23布置成具有间隙，从而当第一连杆23在Z方向上移动时不与基座4及移动机构5发生干涉。第一连杆的另一端232通过第一传感器26和第一弹性部27连接至第一移动部的端部201(参见图4A)。第一弹性部27在+Z方向上偏压第一保持臂21和第一连杆23。第一弹性部27向第一连杆23的另一端232与第一移动部20的端部201之间施加Z方向的弹性力。止动器(未示出)优选地设置于第一引导部25的滑动轨道251，使得第一连杆23在+Z方向上的预定位置处停止。第一弹性部27可以由任何部件形成，只要该部件可以在稳定的基础上产生弹性力即可，该部件例如是弹簧。第一传感器26是测量第一保持臂21在Z方向上的位移量的位移传感器。第一传感器26对位移量的测量范围是第一移动部20的端部201与第一连杆23的另一端232之间在Z方向上的距离的范围。因此，当需要测量宽范围的位移时，优选的是使第一移动部20的端部201与第一连杆23的另一端232之间在Z方向上的距离较宽。第一传感器26可以包括第一弹性部27。

第二连杆24具有与第二保持臂22相连的一端，并且设置在第二连杆24中的滑动引导部241连接至设置在第一引导部25中的滑动轨道252(参见图4B)。利用该连接，第一引导部25在+Z方向上支撑第二保持臂22和第二连杆24。滑动引导部241和滑动轨道252沿Z方向设置。因此，第二保持臂22和第二连杆24沿第一引导部25在+Z方向或-Z方向上是可移动的。如图5C所示，第二连杆24布置成具有间隙，从而当第二连杆24沿Z方向移动时不与基座4及移动机构5发生干涉。第二连杆的另一端242通过第二传感器28和第二弹性部29连接至第一移动部20的端部202(参见图4B)。第二弹性部29在+Z方向上偏压第二保持臂22和第二连杆24。第二弹性部29向第二连杆24的另一端242与第一移动部20的一端202之间施加Z方向的弹性力。第二弹性部29可以由任何部件形成，只要该部件可以在稳定的基础上产生弹性力即可，该部件例如是弹簧。止动器(未示出)优选地设置于第一引导部25的滑动轨道252，使得第二连杆24在+Z方向上的预定位置处停止。第二传感器28是测量第二保持臂22在Z方向上的位移量的位移传感器。第二传感器28对位移量的测量范围是第一移动部20的端部202与第二连杆24的另一端242之间在Z方向上的距离的范围。因此，当需要测量宽范围的位移时，优选的是使第一移动部20的端部202与第二连杆24的另一端242之间在Z方向上的距离较宽。第二传感器28可以包括第二弹性部29。

尽管第一保持臂21和第二保持臂22在Y方向上的位置是由设置在第一引导部25中的滑动轨道251和252确定的，但保持臂优选地布置成具有微小间隙。此外，第一保持臂21和第二保持臂22各自在Z方向上是可移动的。第一保持臂可以包括第一连杆。另外，第二保持臂可以包括第二连杆。已经描述了包括第一保持臂21和第二保持臂22的第一保持部2。然而，第一保持臂21和第二保持臂22可以一体地形成，以形成一个保持臂。

第二保持部3包括：第二移动部30；第三保持臂31；第四保持臂32；第三连杆33，其与第三保持臂31的一端相连；第四连杆34，其与第四保持臂32的一端相连；第二引导部35，其固定至第二移动部30并且连接至第三连杆33和第四连杆34；第三传感器36和第三弹性部37，其布置在第三连杆33的另一端与第二移动部30的端部之间；以及第四传感器38和第四弹性部39，其布置在第四连杆34的另一端与第二移动部30的端部之间。

第二移动部30与下文描述的移动机构5的第四齿条及第四引导部相连。第二移动部30沿第四引导部在X方向上是可移动的。

第三连杆33具有与第三保持臂31相连的一端，并且设置在第三连杆33中的滑动引导部331连接至设置在第二引导部35中的滑动轨道351(参见图4A)。利用该连接，第二引导部35在+Z方向上支撑第三保持臂31和第三连杆33。滑动引导部331和滑动轨道351沿Z方向设置。因此，第三保持臂31和第三连杆33沿第二引导部35在Z方向上是可移动的。第三连杆33布置成具有间隙，从而当第三连杆33在Z方向上移动时不与基座4及移动机构5发生干涉。第三连杆33的另一端332通过第三传感器36和第三弹性部37连接至第二移动部30的端部301(参见图4A)。第三弹性部37在+Z方向上偏压第三保持臂31和第三连杆33。第三弹性部37向第三连杆33的另一端332与第二移动部30的端部301之间施加Z方向的弹性力。第三弹性部37可以由任何部件形成，只要该部件可以在稳定的基础上产生弹性力即可，该部件例如是弹簧。止动器(未示出)优选地设置于第二引导部35的滑动轨道351，使得第三连杆33在+Z方向上的预定位置处停止。第三传感器36是测量第三保持臂31在Z方向上的位移量的位移传感器。第三传感器36对位移量的测量范围是第二移动部30的端部301与第三连杆33的另一端332之间在Z方向上的距离的范围。因此，当需要测量宽范围的位移时，优选的是使第二移动部30的端部301与第三连杆33的另一端332之间在Z方向上的距离较宽。第三传感器36可以包括第三弹性部37。

第四连杆34具有与第四保持臂32相连的一端，并且设置在第四连杆34中的滑动引导部341连接至设置在第二引导部35中的滑动轨道352(参见图4A)。利用该连接，第二引导部35在+Z方向上支撑第四保持臂32和第四连杆34。滑动引导部341和滑动轨道352沿Z方向设置。因此，第四保持臂32和第四连杆34沿第二引导部35在+Z方向或-Z方向上是可移动的。第四连杆34布置成具有间隙，从而当第四连杆34在Z方向上移动时不与基座4及移动机构5发生干涉。第四连杆34的另一端342通过第四传感器38和第四弹性部39连接至第二移动部30的端部302(参见图4B)。第四弹性部39在+Z方向上偏压第四保持臂32和第四连杆34。第四弹性部39向第四连杆34的另一端342与第二移动部的端部302之间施加Z方向的弹性力。止动器(未示出)优选地设置于第二引导部35的滑动轨道352，使得第四连杆34在+Z方向上的预定位置处停止。第四弹性部39可以由任何部件形成，只要该部件可以在稳定的基础上产生弹性力即可，该部件例如是弹簧。第四传感器38是测量第四保持臂32在Z方向上的位移量的位移传感器。第四传感器38对位移量的测量范围是第二移动部30的端部302与第四连杆34的另一端342之间在Z方向上的距离的范围。因此，当需要测量宽范围的位移时，优选的是使第二移动部30的端部302与第四连杆34的另一端342之间在Z方向上的距离较宽。第四传感器38可以包括第四弹性部39。以上描述的第一至第四传感器可以称为检测器。第一至第四传感器例如可以由线性编码器、超声传感器、可变电阻、电容传感器、脉冲编码器、脉冲编码器、纤维传感器或激光位移传感器形成。此外，可以使用根据位移输出电压或电流的其他传感器。此外，第一至第四传感器不限于位移传感器。例如，可以使用力传感器或压力传感器。

尽管第三保持臂31和第四保持臂32在Y方向上的位置由设置在第二引导部35中的滑动轨道351和352确定，但保持臂优选地布置成在Y方向上具有微小间隙。此外，第三保持臂31和第四保持臂32各自在Z方向上是可移动的。此外，第三保持臂可以包括第三连杆。此外，第四保持臂可以包括第四连杆。此外，已经描述了包括包括第三保持臂31和第四保持臂32的第二保持部3。然而，第三保持臂31和第四保持臂32可以一体地形成，以形成一个保持臂。

第一保持部2和第二保持部3优选地以关于与X轴垂直的表面大致对称的方式布置。

在本实施例中，第一保持部2和第二保持部3具有板状形状并且是渐缩的，并且第一至第四弹性部以及第一至第四传感器布置成与第一保持部2及第二保持部3的末端分离的。利用这样的构造，可以获得如下效果：第一保持部2和第二保持部3可以容易地配合到狭窄的间隙等中。

基座4是安装移动机构5的地方，该移动机构将第一保持部2和第二保持部3连接起来。基座4连接至操纵器111的末端(参见图1和图2)。例如，用于与操纵器111相连的连接器及配线、用于驱动第一保持部2和第二保持部3的马达等可以内置于基座4中。

接下来，将描述移动机构5的构造。

将参考图6A至图6D至图9A和图9B描述保持机构1的移动机构5。

图6A至图6D是示出安装在基座4上的移动机构5的构造的透视图和俯视图。为了简单起见，第一保持部2和第二保持部3被省略。图6A和图6B是示出在保持机构1闭合和打开的状态下基座4和移动机构5的透视图。图6C和图6D是示出在保持机构1闭合和打开的状态下基座4和移动机构5的俯视图。

图7A至图7F是示出安装在基座4上的移动机构5的构造的正视图和剖视图。为了简单起见，第一保持部2和第二保持部3被省略。图7A和图7B是在保持机构1闭合和打开的状态下的A-A剖视图(如图7E和图7F所示)。图7C和图7D是在保持机构1闭合和打开的状态下的B-B剖视图(如图7E和图7F所示)。

如图6A至图6D以及图7A至图7D所示，移动机构5包括：第一齿条50；第二齿条51；驱动部52，其在第一方向(X方向或-X方向)上驱动第一齿条50和第二齿条51；第三齿条53，其相对于第一齿条50定位在+Z方向上；第四齿条54，其相对于第二齿条51定位在+Z方向上；第一齿轮件(也称为第一齿轮)55，其以具有不同半径的齿轮分别与第一齿条50及第三齿条53啮合；第二齿轮件56(也称为第二齿轮)，其以具有不同半径的齿轮分别与第二齿条51及第四齿条54啮合；第三引导部57；以及第四引导部58。移动机构5的构造中除了第三引导部57和第四引导部58之外的构造可以称为驱动机构。

第一保持部2的第一移动部20与第三齿条53及第三引导部57相连。此外，第二保持部3的第二移动部30与第四齿条54及第四引导部58相连。

第一齿条50和第二齿条51分别形成为大致板状的长方体形状，并且沿X方向布置。此外，第一齿条50和第二齿条51在Z方向上定位在大致相同的高度处。第一齿条50的定位有第一齿轮件55的一侧的侧表面500设置有多个齿并且与第一齿轮件55啮合。此外，第二齿条51的定位有第二齿轮件56的一侧的侧表面510设置有多个齿并且与第二齿轮件56啮合。第一齿条50和第二齿条51与驱动部52相连，并且借助驱动部52的驱动力而在X方向上移动。例如，第一齿条50在+X方向上移动，并且第二齿条51在-X方向上移动(此时，保持机构处于打开状态)。此外，第一齿条50在-X方向上移动，并且第二齿条51在+X方向上移动(此时，保持机构处于闭合状态)。通过驱动第一齿条50和第二齿条51来使第一齿轮件55和第二齿轮件56旋转。

驱动部52安装在基座4上。驱动部52相对于第一齿条50对称地移动第二齿条51。“对称地移动”是指：例如当第一齿条50在+X方向上移动时，在-X方向上移动第二齿条51。可选地，第一齿条50和第二齿条51在+X方向或-X方向上可以各自独立地移动。驱动部52包括例如横向滚珠丝杠和步进马达，并且通过被步进马达驱动而在X方向上移动。驱动部52可以由线性致动器驱动。

第三齿条53和第四齿条54分别形成为大致板状的长方体形状，并且沿X方向布置。第三齿条53相对于第一齿条50定位在+Z方向上，并且布置在与第一齿条50重合的位置。第四齿条54相对于第二齿条51定位在+Z方向上，并且布置在与第二齿条51重合的位置。第三齿条53和第四齿条54在Z方向上定位在大致相同的高度处。第三齿条53的设有第一齿轮件55的一侧的侧表面530设置有多个齿并且与第一齿轮件55啮合。此外，第四齿条54的定位有第二齿轮件56的一侧的侧表面540设置有多个齿并且与第二齿轮件56啮合。当第一齿条50被驱动部52驱动时，第一齿轮件55旋转，并且利用第一齿轮件55旋转的旋转力使第三齿条53移动。第三齿条53通过下文描述的第一移动部20与第三引导部57相连。因此，第三齿条53在作为第三引导部57的移动方向的X方向上移动。类似地在第四齿条54中，当第二齿条51被驱动部52驱动时，第二齿轮件56旋转，并且利用第二齿轮件56旋转的旋转力使第四齿条54移动。第四齿条54通过下文描述的第二移动部30与第四引导部58相连。因此，第四齿条54在作为第四引导部58的移动方向的X方向上移动。

第一齿轮件55和第二齿轮件56安装在基座4上。第一齿轮件55(也称为第一齿轮)围绕设置在基座4中的第一轴A1是可旋转的。此外，第二齿轮件56(也称为第二齿轮)围绕设置在基座4中的第二轴A2是可旋转的。第一轴A1和第二轴A2布置在X方向上并且安装为具有间隔。第一轴A1的轴向方向和第二轴A2的轴向方向大致平行于Z方向。第一齿轮件55包括在相同轴线上具有不同半径的两个齿轮件550和551。齿轮件550和551一体地连接，以形成第一齿轮件55。齿轮件550与第一齿条50啮合。齿轮件551与第三齿条53啮合。齿轮件550的半径优选地小于齿轮件551的半径。第二齿轮件56包括在相同轴线上具有不同半径的两个齿轮件560和561。齿轮件560和561一体地连接，以形成第二齿轮件56。齿轮件560与第二齿条51啮合。齿轮件561与第四齿条54啮合。齿轮件560的半径优选地小于齿轮件561的半径。齿轮件550和560具有大致相同的形状。此外，齿轮件551和561具有大致相同的形状。

这里，将描述与第一齿轮件55啮合的第一齿条50和第三齿条53的移动量。第一齿轮件55的齿轮件550的节圆直径是Da，并且齿轮件551的节圆直径是Db。节圆直径是“齿轮件的齿数×模数(齿轮件的齿的尺寸)”。例如，当驱动部52被驱动而在+X方向上移动第一齿条50时，与第一齿条50啮合的齿轮件550旋转，并且第一轴A1使齿轮件551以相同的旋转速度旋转。然后，当齿轮件551旋转时，第三齿条53在+X方向上移动。此时，可以预先获得第一齿条50的移动距离与第三齿条53的移动距离的比率。当齿轮件550和551旋转一周时，第一齿条50的移动距离变为“π×Da”。同时，第三齿条53的移动距离变为“π×Db”。也就是说，由齿轮件550和551的直径比率乘以第一齿条50的移动量而获得的值变为第三齿条53的移动量。具体地说，齿条的移动距离的比率变为“齿条的移动距离的比率＝齿轮的直径比率”，因而“移动距离的比率＝Db/Da”。例如，移动距离的比率变为2，其中，齿轮件550的节圆直径是“Da＝12”并且齿轮件551的节圆直径是“Db＝24”。如果忽略损失，则移动距离的输出量与输入量的比率变为2。随着Da和Db之间的差变大，该比率变大。此外，节圆直径是“齿数×模数”，因而可以由齿数或模数或者由齿数和模数两者来设定。通过改变齿轮件550和551的直径，可以使作为输出量的第三齿条53的移动量与作为输入量的第一齿条50的移动量的比率增大。这同样适用于第二齿轮件56与第二齿条51及第四齿条54之间的移动量的关系。

接下来，将参考图8A至图8D以及图9A和9B描述第三引导部57和第四引导部58的构造。

图8A至图8D是示出第三引导部57和第四引导部58的构造的示意图。为了简单起见，第一保持部2和第二保持部3被省略。图8A和图8B是示出在保持机构1闭合和打开的状态下基座4和移动机构5的正视图。图8C和图8D是示出在保持机构1闭合和打开的状态下基座4和移动机构5的引导部的后视图。

图9A和图9B是示出移动机构5的引导部的构造的侧视图和C-C剖视图。

如图8A至图8D以及图9A和图9B所示，第三引导部57和第四引导部58定位在基座4的侧表面处并且沿X方向对准。此外，第三引导部57和第四引导部58在Z方向上具有大致相同的高度。

第三引导部57包括第一块体570、第一轨道571、第一侧板572、第二侧板573、第一线性引导部574、第二轨道575、第二线性引导部576、第三侧板577、第一柱体578和第五弹性部579。

第一块体570包括第一部分5700和第二部分5701。第一部分5700是相对于平坦部分5702而言具有比第二部分5701更薄的厚度的部分。当从-Z方向观察时，第一部分5700和第二部分5701具有不同高度的水平差。在第二部分5701的侧表面中，大致垂直于X轴的该侧表面设置有大致平行于X方向的通孔H1(参见图9B)。使第一柱体578穿过通孔H1。通孔H1和第一柱体578优选地不接触并且设置有间隙。

第一轨道571设置在第一块体570的平坦部分5702上。第一轨道571的方向大致平行于X方向。

第一侧板572和第二侧板573布置在第一块体570的垂直于X方向的侧表面上。具体地说，第一侧板572布置在第一部分5700的垂直于X方向的侧表面上，并且第二侧板573布置在第二部分5701的垂直于X方向并与平坦部分5702交叉的侧表面上。第一侧板572和第二侧板573大致平行地布置。此外，第一侧板572和第二侧板573用作第一线性引导部574的止动器，因而优选地在+Z方向上从第一轨道571突出。此外，换句话说，第一侧板572和第二侧板573定位在第一轨道571的两端上。第一侧板572和第二侧板573可以统称为第一止动器。第一侧板572和第二侧板573可以与第一块体570一体地形成并且被包括在第一块体570中。

第一线性引导部574连接至第一轨道571并且沿第一轨道571是可移动的。第一轨道571设置成大致平行于X方向，因而第一线性引导部574沿第一轨道571在X方向上是可移动的。第一线性引导部574设置有用于连接至第一轨道571的滑动引导部(未示出)。第一线性引导部574与第一保持部2的第一移动部20相连，并且通过第一移动部20连接至第三齿条53。

第二轨道575相对于第一轨道571定位在-Z方向上。此外，第二轨道575的方向大致平行于X方向并且是与第一轨道571大致相同的方向。第二轨道575可以包括用于实现稳定性的基座。此外，第二轨道575可以设置在基座4上。

第二线性引导部576连接至第二轨道575并且沿第二轨道575是可移动的。第二轨道575设置成大致平行于X方向，因而第二线性引导部576沿第二轨道575在X方向上是可移动的。第二线性引导部576设置有用于连接至第二轨道575的滑动引导部(未示出)。第二线性引导部576与第一块体570的第二部分5701相连，因而第一块体570和第二线性引导部576沿第二轨道575在X方向上是可移动的。第二线性引导部576可以被包括在第一块体570中。在这种情况下，第一块体570的第二部分5701设置有用于连接至第二轨道575的滑动引导部(未示出)。

第三侧板577布置在第二轨道575的侧表面上，该侧表面垂直于X方向。也就是说，第三侧板577布置成大致平行于第二侧板573。换句话说，第三侧板577定位在第二轨道575的一端上。此外，第三侧板577用作第一块体570和第二线性引导部576的止动器，因而在+Z方向上第二轨道575突出。例如，当第一块体570在+X方向上在第二轨道575上移动时，第一块体570的第二部分5701的侧表面接触第三侧板577，并且第一块体570停止移动。此时，如图8D所示，保持机构1变为处于打开状态。

第一柱体578布置成连接第二侧板573和第三侧板577。如上所述，第一柱体578安装在第二侧板573和第三侧板577中(之间)，穿过设置在第二部分5701中的通孔H1。第一柱体578不限于安装在第二侧板573和第三侧板577两者中。第一柱体578可以不安装在第二侧板573中，只要第一柱体578安装在第三侧板577中并且进入通孔H1中即可(参见图9B)。第一柱体578用作第五弹性部579的引导部。

第五弹性部579布置在第二部分5701的侧表面(该侧表面大致垂直于X方向)与第三侧板577之间，并且向第二部分5701和第三侧板577之间施加弹性力。第五弹性部579可以是例如布置和缠绕在第一柱体578周围的弹簧。可选地，第五弹性部579可以是不同于弹簧的任何部件，只要该部件可以施加弹性力即可。利用第五弹性部579，第一块体570在-X方向上被偏压至预定位置。例如，第二轨道575可以设置有使第二线性引导部576在-X方向上的运动停止的止动器(未示出)，并且第一块体570可以被第五弹性部579的弹性力偏压在止动器位置处。该止动器和第三侧板577可以统称为第二止动器。

第四引导部58具有如下构造：该构造与第三引导部57关于垂直于X方向的表面大致对称。

第四引导部58包括第二块体580、第三轨道581、第四侧板582、第五侧板583、第三线性引导部584、第四轨道585、第四线性引导部586、第六侧板587、第二柱体588和第六弹性部589。

第二块体580包括第一部分5800和第二部分5801。第一部分5800是相对于平坦部分5802而言具有比第二部分5801更薄的厚度的部分。当从-Z方向观察时，第一部分5800和第二部分5801具有不同高度的水平差。在第二部分5801的侧表面中，大致垂直于X轴的该侧表面设置有沿着大致平行于X方向的方向的通孔H2(见图9B)。使第二柱体588穿过通孔H2。通孔H2和第二柱体588优选地不接触并且设置有间隙。

第三轨道581设置在第二块体580的平坦部分5802上。第三轨道581的方向大致平行于X方向。

第四侧板582和第五侧板583布置在第二块体580的侧表面上，该侧表面垂直于X方向。具体地说，第四侧板582布置在第一部分5800的垂直于X方向的侧表面上，并且第五侧板583布置在第二部分5801的垂直于X方向并且与平坦部分5802交叉的侧表面上。第四侧板582和第五侧板583大致平行地布置。此外，第四侧板582和第五侧板583用作第三线性引导部584的止动器，因而优选地在+Z方向上从第三轨道581突出。换句话说，第四侧板582和第五侧板583定位在第三轨道581的两端上。第四侧板582和第五侧板583可以统称为第三止动器。第四侧板582和第五侧板583可以与第二块体580一体地形成并且被包括在第二块体580中。

第三线性引导部584连接至第三轨道581并且沿第三轨道581是可移动的。第三线性引导部584设置有用于连接至第三轨道581的滑动引导部(未示出)。第三线性引导部584与第二保持部3的第二移动部30相连，并且通过第二移动部30连接至第四齿条54。

第四轨道585相对于第三轨道581定位在-Z方向上。此外，第四轨道585的方向大致平行于X方向并且是与第三轨道581的方向大致相同的方向。第四轨道585可以包括用于实现稳定性的基座。此外，第四轨道585可以是设置在基座4上。

第四线性引导部586连接至第四轨道585并且沿第四轨道585是可移动的。第四线性引导部586设置有用于连接至第四轨道585的滑动引导部(未示出)。第四线性引导部586与第二块体580的第二部分5801相连。因此，第二块体580和第四线性引导部586沿第四轨道585在X方向上是可移动的。第四线性引导部586可以被包括在第二块体580中。在这种情况下，第二块体580的第二部分5801设置有用于连接至第四轨道585的滑动引导部(未示出)。

第六侧板587布置在第四轨道585的侧表面上，该侧表面垂直于X方向。也就是说，第六侧板587布置成大致平行于第五侧板583。此外，第六侧板587用作第二块体580和第四线性引导部586的止动器，因而在+Z方向上从第四轨道585突出。例如，当第二块体580在-X方向上在第四轨道585上移动时，第二块体580的第二部分5801的侧表面接触第六侧板587，因而第二块体580停止移动。

第二柱体588布置成连接第五侧板583和第六侧板587。如上所述，第二柱体588安装在第五侧板583和第六侧板587中(之间)，穿过设置在第二部分5801中的通孔H2。第二柱体588不限于安装在第五侧板583和第六侧板587两者中。第二柱体588可以不安装在第五侧板583中，只要第二柱体588安装在第六侧板587中并且进入通孔H2即可(参见图9B)。

第六弹性部589布置在第二部分5801的侧表面(该侧表面大致垂直于X方向)与第六侧板587之间，并且向第二部分5801和第六侧板587之间施加弹性力。第六弹性部589可以是例如布置和缠绕在第二柱体588周围的弹簧。可选地，第六弹性部589可以是不同于弹簧的任何部件，只要该部件可以施加弹性力即可。利用第六弹性部589，第二块体580在+X方向上被偏压至预定位置。例如，第四轨道585可以设置有使第四线性引导部586在+X方向上的运动停止的止动器(未示出)，并且第二块体580可以被第六弹性部589的弹性力偏压在止动器位置处。该止动器和第六侧板587可以统称为第四止动器。

此外，第三引导部57的第二轨道575以及第四引导部58的第四轨道585可以用相同的部件一体地成型。在这种情况下，安装在第一块体570的侧表面上的第二侧板573和安装在第二块体580的侧表面上的第五侧板583在轨道的中心附近接触，并且在轨道上没有止动器的情况下被第五弹性部579和第六弹性部589的弹性力偏压。可选地，第二线性引导部576和第四线性引导部586在轨道的中心附近接触，并且被偏压。在保持机构1闭合的状态下，第三引导部57和第四引导部58在X方向上的宽度与基座4的宽度大致相同(参见图8C)。在保持机构1打开的状态下，第三引导部57的第一块体570(第二部分5701)以及第一侧板572从基座4的侧表面突出，该侧表面大致垂直于X方向(参见图8D)。此外，第四引导部58的第二块体580(第二部分5801)以及第四侧板582从基座4的侧表面突出，该侧表面大致垂直于-X方向。

接下来，将描述移动机构5的操作的实例。这里，将描述保持机构1从闭合状态到打开状态的一系列操作。

在保持机构1闭合的状态下，在移动机构5中，第一齿条50和第二齿条51、第三齿条53和第四齿条54、以及第三引导部57和第四引导部58分别大致彼此接触(参见图3A、图5A、图7A和7C以及图8A和8C)。接下来，当驱动部52被驱动时，第一齿条50和第二齿条51沿X方向在远离彼此的方向上移动。随着第一齿条50的驱动，与第一齿条50啮合的齿轮件550逆时针地(沿逆时针方向)旋转。此外，随着第二齿条51的驱动，与第二齿条51啮合的齿轮件560顺时针地(沿顺时针方向)旋转。随着上述旋转，齿轮件551和561旋转，并且与齿轮件551啮合的第三齿条53以及与齿轮件561啮合的第四齿条54沿X方向在远离彼此的方向上移动。随着上述运动，第一保持部2和第二保持部3在远离彼此的方向上移动。

随着第三齿条53和第四齿条54的驱动，第一线性引导部574(其与第三引导部57的第二侧板573接触并且通过第一保持部2连接至第三齿条53)与第三线性引导部584(其与第四引导部58的第五侧板583接触并且通过第二保持部3连接至第四齿条54)在远离彼此的方向上移动。

第一线性引导部574与第一侧板572接触。第三线性引导部584与第四侧板582接触。

此外，在与第一侧板572接触的状态下，第一线性引导部574向第一块体570和第一侧板572(包括第二侧板573)提供在+X方向上的驱动力。当该驱动力变得大于第五弹性部579的弹性力时，第一块体570在+X方向上移动。然后，在+X方向上移动的第一块体570的第二部分5701接触第三侧板577接触并且停止。

类似地，在与第四侧板582接触的状态下，第三线性引导部584向第二块体580和第四侧板582(包括第五侧板583)提供在-X方向上的驱动力。当该驱动力变得大于第六弹性部589的弹性力时，第二块体580在-X方向上移动。然后，在-X方向上移动的第二块体580的第二部分5801接触第六侧板587并且停止(参见图3B、图5B、图7B和7D以及图8B和8D)。此时，保持机构1变为最大打开状态。最大打开状态指示第一保持部2和第二保持部3相距最远的状态。通过移动机构5的驱动并通过第一保持部2和第二保持部3的打开和闭合操作，保持机构1可以保持物品。

接下来，将描述控制装置120。图10是示出控制装置120的构造、多种传感器和转移装置之间的关系的框图。图10中的虚线框的内部表示控制装置120的构造。

控制装置120包括输入部121、指令生成器122、生成目标指令值的目标值生成器123、驱动控制器124、驱动器125、信号处理器126和判断部127。

输入部121是输入转移装置的操作指令信息的地方。输入部121的输入可以通过触摸板、监视器等直接执行，或者可以在远处通过无线或有线的方式执行。在无线通信的情况下，输入部121用作通信部。通信部接收来自外部计算机或服务器的操作指令信息。尽管无线通信设备是优选的，但通信设备可以构造成通信网络。作为通信网络，可以使用英特网、内联网、外联网、LAN、ISDN、VAN、CATV通信网络、虚拟私人网络、电话网络、移动通信网络、卫星通信网络等。构建通信网络的传输介质没有特别的限制。可以使用：有线介质，例如IEEE1394、USB、电力线载波、有线电视线、电话线、ADSL线等；或者无线介质，例如像IrDA等红外线或远程控制、蓝牙(注册商标)、802.11无线介质、HDR、移动电话网络、卫星线路或地面数字网络等。输入部121向指令生成器122发送操作指令信息。可选地，可以在输入部121中安装麦克风，并且可以利用工人(用户)的语音来输入操作指令信息。在搬运机器人系统自动地识别物品G并且被驱动的情况下，输入部121并非是不可缺少的。

基于操作指令信息以及下文描述的识别装置130中的物品G的识别结果，指令生成器122生成操作处理中必要的操作程序作为操作指令。指令生成器122根据要执行的操作指令生成操作模式信息。操作指令是关于转移装置110的一系列操作的指令，并且是例如作为程序的信息。操作模式信息是关于个别操作的信息。例如，操作模式信息是例如“打开”或“降低”保持机构1的操作。指令生成器122包括存储操作模式信息等的存储部。存储部还预先存储要保持的物品的形状、属性数据(例如重量和柔韧度)等。作为存储部，可以使用：带系统，例如磁带或盒式磁带；盘系统，包括例如软盘(注册商标)/硬盘等磁盘或例如CD-ROM/MO/MD/DVD/CD-R等光盘；卡系统，例如IC卡(包括存储卡)/光学卡；或者半导体存储系统，例如掩模ROM/EPROM/EEPROM/闪存ROM。指令生成器122将操作指令输出至目标值生成器123。此外，指令生成器122将与存储在存储部中的实际操作信息相关的操作指令的每个操作模式输出至判断部127。

目标值生成器123从指令生成器122接收用于操纵器111和保持机构1的操作指令。目标值生成器123生成操纵器111和保持机构1的目标指令值。目标指令值被输出至驱动控制器124。

驱动控制器124从目标值生成器123接收操纵器111和保持机构1的目标指令值，并根据目标指令值生成用于驱动操纵器111和保持机构1的驱动指令信息。驱动指令信息被输出至驱动器125。

驱动器125从驱动控制器124接收操纵器111和保持机构1的驱动指令信息，并且生成驱动输出。操纵器111和保持机构1接收来自驱动器125的驱动输出，并且操作致动器等以调节驱动量。作为致动器，可以使用例如马达和丝杠的组合或者气压缸。

信号处理器126通过驱动操纵器111和保持机构1接收多种传感器的信号(例如第一至第四传感器)，并且对传感器信号执行信号放大处理、模数转换处理等。

判断部127接收在信号处理器126中转换的传感器信号。判断部127根据传感器信号确定保持机构1的开/关量的调节、放置环境的倾斜的存在与否、物品的保持状态等。判断部127从指令生成器122接收与操作指令对应的操纵器111和保持机构1的操作信息。判断部127将操作信息与传感器信号的信息进行比较。判断部127基于比较结果生成例如停止操纵器111和保持机构1的驱动、根据物品状态修正操纵器111的姿等操作指令。判断部127将修正操作指令的返回值指令输出至指令生成器122。指令生成器122可以根据返回值指令来修正操作指令，并且可以执行适于在输入部输入的操作指令信息的处理操作。利用这种处理，提高了保持机构1的操作的可靠性和确定性。

指令生成器122、目标值生成器123、驱动控制器124、信号处理器126和判断部127包括中央处理单元(CPU)、存储器、辅助存储器等，并且执行程序等。此外，处理的一部分或全部可以使用例如专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑装置(PLD)或现场可编程门阵列(FPGA)等硬件来实现。

接下来，将描述识别装置130。如图1所示，识别装置130识别放置在装载区150上的多个物品G。

识别装置130包括第一图像传感器131至第三图像传感器133以及连接至图像传感器的计算器134。

例如，第一图像传感器131至第三图像传感器133在放置于装载区150上的多个物品G的前方对角地、上方以及后方对角地定位。第一图像传感器131至第三图像传感器133可以是可移动的。作为第一图像传感器131至第三图像传感器133，可以使用能够测量三维位置的相机，例如距离图像传感器或红外点图案投影相机。红外点图案投影相机在目标物品上投影红外点图案，并且在投影状态下捕捉放置在装载区150上的物品G的红外图像。通过分析红外图像可以获取物品G的三维信息。红外点图案投影相机能够捕捉彩色图像或单色图像。可选地，除了红外点图案投影相机之外，还可以包括获取彩色图像或单色图像的相机的光学传感器。图像可以是被典型地使用的图像数据，例如jpg、gif、png或bmp。已经描述了三个图像传感器。然而，实施例不限于此，而可以包括至少一个图像传感器。此外，可以包括两个或更多图像传感器。

基于从第一图像传感器131输出至第三图像传感器133的数据，计算器134获取物品G的位置信息。物品G的三维位置信息被输出至控制装置120。控制装置120基于物品G的位置信息控制转移装置110。计算器134包括例如CPU、存储器和辅助存储器，并且执行程序等。此外，处理的一部分或全部可以使用例如ASIC、PLD或FPGA等硬件来实现。

接下来，将描述传送装置140。如图1所示，传送装置140是由转移装置110保持的物品G被放置和传送的地方。

传送装置140包括传送带141和传送控制装置142；在传送带中，多个辊布置在预定方向上，并且带缠绕在辊周围。传送带141使多个辊在预定方向上旋转，以驱动带并传送物品G。传送控制装置142控制传送带141的驱动。例如，传送控制装置142控制传送速度和传送方向。

传送装置140不限于传送带，并且包括辊传送器和分拣器。例如，传送控制装置142是包括CPU、存储器和辅助存储器等的计算机。传送装置140的操作由传送控制装置142根据预定程序自动地控制。然而，工人可以手动操作传送控制装置142，以控制传送装置140。

装载区150是物品G被装载或放置的地方。装载区150可以是篮推车、钢推车、箱托架、托架、搁架等。

接下来，将描述根据本实施例的搬运机器人系统的操作的实例。

图11是示出搬运机器人系统的操作的实例的流程图。

首先，当传送带141准备接收物品G时，传送装置140的传送控制装置142将物品位置请求信号发送至识别装置130的计算器134(步骤1101)。当接收到来自传送控制装置142的物品位置请求信号时，计算器134利用第一图像传感器131至第三图像传感器133开始物品G的位置识别(步骤1102)。计算器134基于第一图像传感器131至第三图像传感器133的识别结果来测量物品G的位置信息(步骤1103)。当没有检测到物品G时(在“否”的情况下)，计算器134向传送控制装置142发送错误信号(步骤1104)。当检测到物品G时(在“是”的情况下)，计算器134向控制装置120发送物品的位置信息(步骤1105)。

当从计算器134接收到位置信息时，控制装置120获取程序，以基于该位置信息取出可以由转移装置110转移的物品G(步骤1106)。控制装置120操作转移装置110的保持机构1，并且将物品G从装载区150转移到传送带141上(步骤1107)。当转移完成时，控制装置120向识别装置130发送转移完成信号(步骤1108)。识别装置130再次执行物品G的位置测量，以确认物品G是否遗留在装载区150上(步骤1109)。当遗留有物品G时(在“是”的情况下)，计算器134向控制装置120发送位置信息，并且执行物品G的转移(返回至步骤1105)。当没有遗留物品G时(在“否”的情况下)，控制装置120向传送控制装置142发送转移完成信号。当接收到转移完成信号时，传送控制装置142使传送带141停止，以完成处理(步骤1110)。此外，当接收到转移完成信号时，传送控制装置142可以发出警报以通知工人。已经听到警报的工人可以将物品G已被移走的装载区(例如篮推车)切换为装载有物品G的装载区(例如篮推车)。在本实施例的搬运机器人系统中，在装载在装载区150上的多个物品G中，优选的是从容易被保持机构1保持的、位于顶部的物品G开始依次转移物品G。将物品G已被移走的篮推车切换为装载有物品G的另一辆篮推车的工作可以使用传送篮推车的自动传送器来自动地执行。

接下来，将详细地描述保持机构1的保持操作。

这里，将描述使用保持机构1的第一至第四传感器的保持操作。

图12A至图12E是示出保持机构1的保持操作的实例的示意图。如图12A所示，物品G1水平地放置在物品G2上。当控制装置120确定可以保持上方物品G1时，控制装置120驱动转移装置110。基于识别装置130的识别结果，操纵器111降低保持机构1。此时，保持机构1处于闭合状态。如果在识别装置130中精确地获得了物品G1的高度信息，则在第一至第四保持臂与物品G1的上表面接触之前降低操作停止。如果基于识别结果没有精确地获取物品G1的高度信息，则第一至第四保持臂接触物品G1的上表面并且被推至-Z方向上(移位)。利用该操作，第一至第四传感器沿-Z方向移位，并且与物品G1接触由此被检测到。当检测到第一至第四保持臂与物品G1接触时，控制装置120立刻停止保持机构1的降低操作。

接下来，如图12B所示，保持机构1被驱动,以打开第一保持部2和第二保持部3。此时，基于来自识别装置130的识别结果的物品G1的宽度信息，控制装置120控制第一保持部2和第二保持部3之间的开口宽度。可选地，控制装置120可以通过重复一系列操作来控制第一保持部2和第二保持部3之间的开口宽度：稍微打开保持机构1的第一保持部2和第二保持部3，通过操纵器111降低保持机构1，当检测到第一至第四保持臂与物品G1接触时通过操纵器111升高保持机构1，进一步稍微打开第一保持部2和第二保持部3，通过操纵器111降低保持机构1，并且检测第一至第四保持臂与物品G1的接触。具体地说，当使保持机构1的开口宽度逐渐变大的同时执行与物品G1的接触时，第一保持部2和第二保持部3中的一者变得不与物品G1接触。存储未检测到接触的保持部件的位置，并且进一步使开口宽度变大。当另一个保持部件变得不与物品G1接触时，进一步存储未检测到接触的另一个保持部件的位置。第一保持部2和第二保持部3与物品G1的接触变得检测不到时的位置之间的差值是物品G的大致宽度。此外，第一保持部2和第二保持部3与物品G的接触变得检测不到时的位置的中心位置是物品G的大致中心位置。控制装置120可以仅基于感测到的物品G1的宽度和中心位置来执行控制以打开保持机构1。

换句话说，在保持机构1闭合的状态下，控制装置120可以在用第一至第四保持臂戳或跟踪(tracing)物品G1的表面的同时检测表面形状。在这种情况下，第一至第四保持臂在物品G1表面上移位的状态的位置至位移变为0的状态的位置被存储起来，并且可以获取物品G1的宽度和中心位置。

接下来，如图12C所示，处于打开至物品G1的宽度的状态下的保持机构1被降低。如果基于识别结果精确地获得了物品G2的高度信息，则在第一至第四保持臂与物品G2的上表面接触之前停止第一至第四保持臂的降低操作。当基于识别结果没有精确地获得物品G2的高度信息时，第一至第四保持臂与物品G2的上表面接触并且被推至-Z方向上(移位)。第一至第四传感器移位至-Z方向上，并且与物品G2接触由此被检测到。当检测到上述接触时，控制装置120立刻停止保持机构1的降低操作。在停止之后，操纵器111升高保持机构1，直到第一至第四保持臂的位移量变得检测不到。

接下来，如图12D所示，保持机构1执行闭合操作。此时，基于识别装置130对物品G1的识别结果，控制装置120控制第一保持部与第二保持部之间的闭合宽度。可选地，当驱动部的致动器由马达驱动时，控制装置120可以检测过载电流，并且当第一保持部和第二保持部夹紧物品G1时停止操作。可选地，由压敏橡胶制成的压力传感器或者用于检测接触的开关可以布置在第一至第四保持臂的表面上。可选地，可以通过识别装置130对保持状态的识别来判断保持的成功或失败。

接下来，如图12E所示，保持机构1在夹紧物品G1的状态下被操纵器111升高，并且将物品G1转移至传送装置140。

例如，当在图12B示出的操作中检测到第一保持部和第二保持部中的一者与物品G1接触时，操纵器111可以使保持机构1在保持部件的方向上移动(该保持部件的接触已被检测到)，并且可以执行位置修正。当物品G1的表面以比第一至第四传感器的检测范围更大的方式弯曲时，操纵器111可以使保持机构1上下移动，以使物品G1的表面落入第一至第四传感器的检测范围内，使得第一至第四保持臂移动，以跟踪该弯曲表面。这样，控制装置120测量物品G的形状的一部分，以评估物品G的位置和姿态，并且移动保持机构1来调节位置以便容易地保持该物品。

接下来，将参考图13A至13C至图15A至15F描述第一至第四保持臂的感测方法。

图13A至13C是示出第一至第四保持臂与倾斜的物品G接触的状态的示意图。

图13A是从侧面方向观察到的保持机构1的总体视图。图13B是保持臂的末端的放大图。图13C是物品上的第一至第四保持臂的投影末端轮廓的平面图。

如上所述，第一至第四保持臂在Z方向上是可移动的，并且通过第一至第四传感器检测位移量。

如图13B所示，由第一至第四保持臂21、22、31和32的末端轮廓和物品G的表面形成的相对角度Φ表示为arctan(w/d)，其中，第一保持臂21和第二保持臂22的位移量之差(或者第三保持臂31和第四保持臂32的位移量之差)是w，并且末端轮廓的宽度是d。此外，用于获取相对角度Φ的保持臂的组合包括第一保持臂21和第二保持臂22之差、第三保持臂31和第四保持臂32之差、第一保持臂21和第三保持臂31之差、以及第二保持臂22和第四保持臂32之差。可以使用任意一组保持臂之差来获取相对角度Φ。此外，可以使用多组保持臂之差。选择用于获取相对角度Φ的保持臂的方法的实例包括：选择具有大差值的保持臂组的方法、选择具有小差值的保持臂组的方法、选择包括在-Z方向上具有大位移量的保持臂的保持臂组的方法、以及选择一些组的平均值的方法。选择包括在-Z方向上具有大位移量的保持臂的保持臂组的方法可以使相对角度Φ的误差最小化。此外，当从识别装置130的识别结果获知物品G的上表面的大致形状时，通过使第一至第四保持臂分别与物品G的上表面的角部的附近区域接触，可以三维地评估上表面的倾斜度。

图14是示出在第一至第四保持臂戳物品G表面的同时确定保持机构1的移动方向的方法的平面图。图14穷举式地示出第一至第四保持臂21、22、31和32的接触模式。在图14中，当第一至第四保持臂与物品G的上表面接触时，根据已检测到位移的传感器的位置来评估保持机构1的移动方向，以便接近物品G。图14中的虚线箭头是保持机构1的移动方向。操纵器111使保持机构1在该方向上移动预定量。具体地说，操纵器111使保持机构1在已检测到接触的保持臂的方向上移动预定量。在保持机构1在已检测到位移的保持臂的方向上移动预定量之后，操纵器111重复操作以戳物品G的表面并使保持机构1朝已检测到位移的传感器的方向移动预定量，以更加靠近物品G的位置。此外，不仅可以通过检测第一至第四保持臂的位移，而且可以通过将位移检测与识别装置130的识别结果相结合来确定移动方向。利用该操作，可以更精确地检测物品G的位置。

图15A至图15F是示出根据物品G的倾斜量对保持机构1进行姿态修正的实例的示意图。如图15A所示，首先，控制装置120降低保持机构1。接下来，如图15B所示，当检测到第一至第四保持臂中的任一者与物品G接触时，控制装置120停止降低保持机构1。接下来，如图15C所示，控制装置120驱动操纵器111，以使保持机构1在无接触的保持臂的方向上倾斜。此时，旋转中心是首先接触的保持臂的末端。当第一至第四保持臂都与物品G接触时，控制装置120停止操纵器对保持机构1的倾斜操作。利用该操作，第一至第四保持臂的末端与物品G的上表面变得平行。接下来，如图15D所示，控制装置120将保持机构1打开至物品G的宽度或更大。为了感测物品G的宽度和物品G的中心位置，可以使用以上描述的方法。此外，在保持机构1倾斜的状态下，控制装置120可以升高保持机构1，直到第一至第四保持臂在Z方向上的位移量变为0，并且基于识别装置130对物品G的识别结果将保持机构1打开物品G的宽度。接下来，如图15E所示，控制装置120降低保持机构1以保持物品G。接下来，如图15F所示，控制装置120闭合保持机构1以保持物品G，并且将物品G转移至传送装置140。

如果全部保持臂位于物品G的正上方，则可以立刻执行物品G的顶面的倾斜测量。然而，典型地，保持臂可能会偏离物品G(当保持臂中的仅两个保持臂与物品G接触时，如图14所示)。在这种情况下，优选的是基于识别装置130的识别结果来移动保持机构1，以使全部保持臂与物品G接触。利用该操作，可以降低抓取物品的失败率并且可以提高保持的可靠性。在上述方法中，降低保持机构1以接近物品G，并且当检测到第一至第四保持臂中的任一者与物品G接触时使保持机构1倾斜。然而，可以降低保持机构1，直到全部保持臂接触。在这种情况下，控制装置120可以根据第一至第四保持臂的位移量之差来获取物品的倾斜度，并且基于所获取的结果并通过旋转保持机构来改变姿态。

在以上说明中，主要描述了通过第一至第四保持臂感测物品G的上表面(+Z方向)的状态。然而，也可以利用类似的感测方法来感测物品G的侧表面的状态。此外，可以组合地使用上述感测方法。

根据本实施例的保持机构1可以利用移动机构5中的第三引导部和第四引导部将第一保持部2和第二保持部3在X方向上分阶段地打开。此外，可以防止当第一保持部2和第二保持部3打开时保持机构1的尺寸的增大。利用该构造，可以触及被放置在狭窄的空间中的物品G。

此外，利用与移动机构5中的第一和第二齿轮件啮合的第一至第四齿条，可以简单地构造保持机构1。

此外，通过使用具有彼此不同的半径的两个齿轮件作为第一和第二齿轮件，保持机构1可以增大保持部的开闭(opening/closing)速度以及开闭量。

此外，保持机构1具有在Z方向上可移动的第一至第四保持臂，因而可以防止当第一至第四保持臂与物品G接触时损坏物品G。

此外，当识别装置130对物品G的识别精度较低时，保持机构1可以通过第一至第四传感器检测第一至第四保持臂在Z方向上的位移量，因而可以精确地检测物品G的高度信息。

此外，利用保持机构1的第一至第四传感器的感测，当第一至第四保持臂与物品G或放置物品G的工作台接触时，可以执行用于降低操纵器的驱动速度的跟踪控制。

此外，虽然识别装置130可能不能精确地识别物品G的倾斜状态或其放置环境，但利用保持机构1的上述感测方法可以精确地检测物品G的倾斜状态或其放置环境。

此外，通过组合识别装置130和保持机构1的感测，可以精确地且稳定地保持物品G。

此外，保持机构1包括4个传感器，这4个传感器包括第一至第四传感器，因而可以精确地检测物品G的轮廓信息和放置环境。

根据本实施例的保持机构1的第三引导部57和第四引导部58中的每一者包括在X方向上可以移动的、在Z方向可以分两个阶段移动的线性引导部。然而，本实施例不限于此，并且线性引导部可以在Z方向上多阶段地布置。在这种情况下，在Z方向上多阶段地安置从第一块体570、第一轨道571、第一侧板572、第二侧板573至第一线性引导部574的构造。

根据本实施例的搬运机器人系统包括转移装置110、控制装置120和识别装置130，并且包括拾取装置和检查装置，该检查装置自动地移动至放置有物品G的搁架等并且拾取并检查物品G。此外，搬运机器人系统配备有内部放有物品G的行李架，并且包括从行李架至搁架等取出物品G的取出装置和载入装置。

(第二实施例)

将参考图16A和图16B描述第二实施例。图16A和图16B是示出根据第二实施例的保持机构的实例的示意图。这里，为了简单起见，第一保持部和第二保持部被省略。

如图16A和图16B所示，在根据第二实施例的保持机构中，第三引导部57和第四引导部58的第一至第四线性引导部分别设置有测量X方向上的位移量的第五至第八传感器。其他构造类似于根据第一实施例的保持机构。

第五至第八传感器分别内置于第一至第四线性引导部中。此外，第五传感器可以布置在第一线性引导部574和第一侧板572之间。第六传感器可以布置在第二线性引导部576和第三侧板577之间。第七传感器可以布置在第三线性引导部584和第四侧板582之间。第八传感器可以布置在第四线性引导部586和第六侧板587之间。作为第五至第八传感器，可以使用例如线性线性编码器、超声传感器、可变电阻、电容传感器、脉冲编码器、脉冲编码器、纤维传感器、激光位移传感器等。可以使用根据位移输出电压或电流的其他传感器。

利用第五至第八传感器，可以精确地测量第一保持部2、第二保持部3、第一块体570和第二块体580的移动量。

此外，可以直接测量第一保持部2和第二保持部3的开闭量。因此，可以实现保持机构1的高精度开闭控制。

此外，根据本实施例的保持机构具有如下结构：该结构具有多阶段地布置以获得大冲程的线性引导部。因此，每一个位移传感器的测量范围较小。利用该构造，可以使用合理的且较小的位移传感器。

(第三实施例)

将参考图17A和图17B描述第三实施例。图17A和图17B是示出根据第三实施例的保持机构的实例的示意图。

如图17A和图17B所示，根据第三实施例的保持机构的移动机构5在第一齿轮件55与第一轴A1之间设置有例如橡胶等弹性元件552。此外，在第二齿轮件56与第二轴A2之间设置例如橡胶等弹性元件562。其他构造类似于根据第一实施例的保持机构。

第一齿轮件55和第二齿轮件56设置有弹性元件。因此，当保持机构1保持物品G时弹性元件变形，并且可以防止对物品G施加额外的力。因此，可以防止物品G等的损坏。

此外，当保持机构1保持物品G时，可以提高保持操作的安全性和可靠性。此外，即使操纵器111的定位精度较低，保持机构1在保持物品G时也可以利用弹性元件机械地吸收误差量。

(第四实施例)

将参考图18描述第四实施例。图18是示出根据第四实施例的保持机构的实例的示意图。

如图18所示，根据第四实施例的保持机构1包括：第一真空抽吸部60，其位于第一保持部2的第一保持臂21和第二保持臂22的末端上；第二真空抽吸部61，其位于第二保持部3的第三保持臂31和第四保持臂32的末端上；以及真空泵(未示出)，其使第一真空抽吸部60和第二真空抽吸部61减压。其他构造类似于根据第一实施例的保持机构。

第一真空抽吸部60和第二真空抽吸部61可以是抽吸垫。第一真空抽吸部60和第二真空抽吸部61与物品G接触，以通过抽吸保持物品G。第一真空抽吸部60和第二真空抽吸部61中的每一者包括至少一个或多个抽吸垫。第一真空抽吸部60和第二真空抽吸部61通过管与真空泵接触。

真空泵使与物品G接触的第一真空抽吸部60和第二真空抽吸部61的内部减压。除了真空泵之外，可以采用通过加压器和真空生成器的组合来产生负压的构造。此外，开关阀可以布置在将第一真空抽吸部60和第二真空抽吸部61与真空泵连接起来的管的中部，并且可以任意地控制抽吸的开始和停止。开关阀可以是电磁阀、由电动马达操作的阀、或者由气压操作的阀。此外，例如压缩器等压力产生装置可以管连接至开关阀。在这种情况下，通过开关阀的控制，可以任意地切换第一真空抽吸部60和第二真空抽吸部61的负压和正压，并且可以平稳地执行物品G的抽吸和释放。

利用根据本实施例的保持机构1，可以保持具有第一保持部2和第二保持部3的极限开口宽度或更大的物品。因此，可以保持多种物品。

(第五实施例)

将参考图19描述第五实施例。图19是示出根据第五实施例的保持机构的实例的示意图。

如图19所示，根据第五实施例的保持机构包括3个保持部70以及分别连接至上述保持部的3个移动机构71。其他构造类似于根据第一实施例的保持机构。

保持部70沿径向布置成当保持物品G时会聚到中心位置。此外，保持部70中的每一者在Z方向上是可移动的。保持部中的每一者70设置有传感器701，该传感器检测Z方向上位移并且可以检测保持臂702的位移。根据第一实施例的保持部中的每一者包括两个保持臂，已经描述了这样的保持臂。然而，根据本实施例的保持部70包括一个保持臂702。此外，保持臂702的形状可以是杆状形状。

利用分别设置于保持部70的移动机构71，保持部70可以径向地移动的。移动机构71包括：第五齿条710；驱动部711，其驱动第五齿条710；第六齿条712，其相对于第五齿条710设置在+Z方向上；第三齿轮件713(也称为第三齿轮)，其与具有彼此不同的半径的第五齿条710及第六齿条712啮合；以及第五引导部714。移动机构71的构造中除了第五引导部714之外的构造可以称为驱动机构。具体地说，根据本实施例的构造类似于根据第一实施例的移动第一保持部第二保持部的移动机构的构造。移动机构71沿径向布置。当移动机构71被驱动时，保持部70沿径向打开/闭合。已经描述了3个保持部70的情况。然而，保持部70的数量不限于3个，并且可以超过3个。

根据本实施例的保持机构通过包括至少3个保持部70可以更稳定地保持物品。

虽然已经描述了某些实施例，但这些实施例仅是以示例的方式给出的，并不意图限制本发明的范围。实际上，本文描述的新颖的实施例可以以多种其他的形式实施；此外，可以在不脱离本发明的精神的情况下对本文描述的实施例进行多种省略、替换和改变。随附的权利要求书及其等同物旨在覆盖落入本发明的精神和范围内的这种形式或变型。

Claims (20)

1.一种保持机构，包括：

第一保持部；

第二保持部，其在第一方向上面对所述第一保持部；

第一引导部，其连接至所述第一保持部并且能够在所述第一方向上移动所述第一保持部；

第二引导部，其连接至所述第二保持部并且能够在所述第一方向上移动所述第二保持部；

第三引导部，其能够在所述第一方向上移动所述第一引导部；

第四引导部，其能够在所述第一方向上移动所述第二引导部，并且在所述第一方向上与所述第三引导部对准；以及

驱动机构，其改变所述第一保持部与所述第二保持部之间的距离。

2.根据权利要求1所述的保持机构，其中

所述驱动机构在所述第一方向上分别驱动所述第一保持部和所述第二保持部。

3.根据权利要求1所述的保持机构，其中

所述第一至第四引导部中的每一者包括第一检测器，所述第一检测器检测在所述第一方向上的位移量。

4.根据权利要求1所述的保持机构，其中

所述驱动机构包括：

第一齿条，

第二齿条，其在所述第一方向上与所述第一齿条对准，

第三齿条，其相对于所述第一齿条定位在与所述第一方向交叉的第二方向上，并且连接至所述第一保持部，

第四齿条，其相对于所述第二齿条定位在所述第二方向上，并且连接至所述第二保持部，

第一齿轮，其与所述第一齿条及所述第三齿条啮合，

第二齿轮，其与所述第二齿条及所述第四齿条啮合，以及

驱动部，其在所述第一方向上分别驱动所述第一齿条和所述第二齿条。

5.根据权利要求4所述的保持机构，其中

所述第一齿轮包括同轴地且一体地设置的第一齿轮件和第三齿轮件，

所述第二齿轮包括同轴地且一体地设置的第二齿轮件和第四齿轮件，

所述第一齿轮件与所述第一齿条啮合，

所述第二齿轮件与所述第二齿条啮合，

所述第三齿轮件与所述第三齿条啮合，并且

所述第四齿轮件与所述第四齿条啮合。

6.根据权利要求5所述的保持机构，其中

所述第三齿轮件的直径大于所述第一齿轮件的直径，并且

所述第四齿轮件的直径大于所述第二齿轮件的直径。

7.根据权利要求1所述的保持机构，其中

所述第一引导部包括：

第一块体，

第一轨道，其沿所述第一方向设置在所述第一块体上，

第一线性引导部，其连接至所述第一保持部并且沿所述第一轨道是可移动的，以及

第一止动器，其在所述第一轨道的端部使所述第一线性引导部的运动停止，

所述第三引导部包括：

第二轨道，其沿所述第一方向设置，

第二线性引导部，其连接至所述第一块体并且沿所述第二轨道是可移动的，以及

第二止动器，其在所述第二轨道的端部使所述第二线性引导部的运动停止，

所述第二引导部包括：

第二块体，

第三轨道，其沿所述第一方向设置在所述第二块体上，

第三线性引导部，其连接至所述第二保持部并且沿所述第三轨道是可移动的，以及

第三止动器，其在所述第三轨道的端部使所述第三线性引导部的运动停止，并且

所述第四引导部包括：

第四轨道，其沿所述第一方向设置，

第四线性引导部，其连接至所述第二块体并且沿所述第四轨道是可移动的，以及

第四止动器，其在所述第四轨道的端部使所述第四线性引导部的运动停止。

8.根据权利要求7所述的保持机构，还包括：

第一弹性部，其定位在所述第一块体与所述第二止动器之间，并在接近所述第二引导部的方向上偏压所述第一引导部；以及

第二弹性部，其定位在所述第二块体与所述第四止动器之间，并在接近所述第一引导部的方向上偏压所述第二引导部。

9.根据权利要求1所述的保持机构，其中

所述第一保持部和所述第二保持部在与所述第一方向交叉的第二方向上是可移动的。

10.根据权利要求9所述的保持机构，其中

所述第一保持部和所述第二保持部中的每一者包括第二检测器，所述第二检测器检测所述第二方向上的位移量。

11.根据权利要求9所述的保持机构，其中

所述第一保持部和所述第二保持部中的每一者包括在所述第二方向上施加弹性力的弹性部。

12.根据权利要求9所述的保持机构，其中

所述第一保持部包括：

第一移动部，其连接至所述第一引导部，

第一保持臂，其在所述第二方向上是可移动的，

第二保持臂，其在所述第二方向上是可移动的，

第三检测器，其定位在所述第一移动部与所述第一保持臂之间，并检测所述第一保持臂的位移量，以及

第四检测器，其定位在所述第一移动部与所述第二保持臂之间，并检测所述第二保持臂的位移量，并且

所述第二保持部包括：

第二移动部，其连接至所述第二引导部，

第三保持臂，其在所述第二方向上是可移动的，

第四保持臂，其在所述第二方向上是可移动的，

第五检测器，其定位在所述第二移动部与所述第三保持臂之间，并检测所述第三保持臂的位移量，以及

第六检测器，其定位在所述第二移动部与所述第四保持臂之间，并检测所述第四保持臂的位移量。

13.根据权利要求1所述的保持机构，还包括：

基座，所述驱动机构以及所述第一至第四引导部安装在所述基座上。

14.一种保持机构，包括：

多个保持部，其沿径向布置；

多个第一引导部，其分别连接至所述保持部并且能够径向地移动所述保持部；

多个第二引导部，其分别连接至所述第一引导部并且能够径向地移动所述第一引导部；以及

驱动机构，其改变所述保持部中的每两者之间的距离。

15.一种转移装置，包括：

根据权利要求1所述的保持机构；以及

操纵器，其移动所述保持机构。

16.一种搬运机器人系统，包括：

根据权利要求15所述的转移装置；以及

识别装置，其识别要由所述转移装置保持的物品。

17.根据权利要求16所述的搬运机器人系统，还包括：

控制装置，其基于所述识别装置的识别结果控制所述转移装置的驱动。

18.一种搬运机器人系统中的机器人搬运方法，所述搬运机器人系统包括：

转移装置，其包括：保持机构，其包括第一和第二保持部，所述第一和第二保持部在第一方向上是可移动的以便保持物品并且能够检测与所述第一方向交叉的第二方向上的位移量；以及操纵器，其移动所述保持机构，

识别装置，其识别要由所述保持机构保持的所述物品，以及

控制装置，其基于所述识别装置的识别结果控制所述转移装置的驱动，

所述机器人搬运方法包括：

基于所述识别结果，通过所述控制装置驱动所述操纵器，以使所述保持机构接近所述物品；

通过使所述第一或第二保持部接触所述物品，检测所述第二方向上的所述位移量；

基于所述位移量，通过所述控制装置驱动所述转移装置，以控制所述保持机构的姿态；以及

在所述第一方向上驱动所述第一和第二保持部，以保持所述物品。

19.根据权利要求18所述的机器人搬运方法，其中

基于所述第一或第二保持部的所述位移量，所述控制装置获得所述物品的倾斜量。

20.根据权利要求18所述的机器人搬运方法，其中

基于所述第一或第二保持部的所述位移量，所述控制装置获得所述物品在所述第一方向上的宽度。