CN114502484A - 机器人装置和用于控制机器人装置的方法 - Google Patents

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Abstract

提供机器人装置，其能够以较小的自由度将物品卸下或卸到负载物搬运托盘上。机器人装置设置有：上面装载负载物的装载单元；改变装载单元的位置的位置改变单元；移动装载单元的移动单元；移除装载在物品接收表面上的物品并且将物品移动至装载单元的移除单元；以及控制位置改变单元和移动单元的操作的控制单元。控制单元力控制位置改变单元使装载单元沿着物品接收表面，此后控制移除单元移除装载在物品接收表面上的物品并且将物品移动至装载单元。

Description

机器人装置和用于控制机器人装置的方法
技术领域
本说明书(下文中称为“本公开内容”)中公开的技术涉及例如应用于负载物的运输的机器人装置和用于控制机器人装置的方法。
背景技术
例如，在物流领域，正在促进应用于负载物的运输的移动机器人的引入。这种类型的移动机器人有望实现例如取出和递送放置在架子或滑动托架上的负载物的自主操作。
已经设计了使用臂取出负载物的运输机器人(参见例如专利文献1和2)。然而，利用小的臂提升和卸下重物是非常困难的。此外，如果考虑到取出重物而使用大功率臂，则臂的尺寸增加并且成本也增加。此外，利用摩擦力通过夹持器夹持负载物的一种类型的臂在取出重物时以大的夹持力夹持负载物，但是在负载物被包装在软箱如波形纸板中的情况下，也存在夹持器的夹持力压坏盒子的可能性。
此外，由于物流的最后一公里包括室外环境，因此与工厂和仓库不同，路面状况并不总是恒定的。在负载物放置在相对于水平位置倾斜的安置面上的情况下，负载物的姿势是不确定的，因此在不使用多自由度臂等的情况下很难抓牢负载物。例如，已经设计了利用在臂的顶端处的端部执行器执行力检测并且通过力控制来实现端部执行器的仿形操作的机器人(参见专利文献3)。然而，为了执行这种仿形操作，需要能够进行姿势控制的具有六自由度的臂，并且臂的重量增加，这使得难以将臂安装在小型机器人上。
[引用列表]
[专利文献]
专利文献1：日本专利申请公开第2015-178141号
专利文献2：日本专利申请公开第2008-23639号
专利文献3：日本专利申请公开第2015-208836号
专利文献4：日本审查专利申请第4-45310号
发明内容
[本发明要解决的问题]
根据本公开内容的技术的目的是提供机器人装置和用于控制机器人装置的方法，其实现以较小的自由度向装载平台装卸负载物。
[问题的解决方案]
考虑到上述问题做出了根据本公开内容的技术，并且其第一方面是：
一种机器人装置，包括：
上面放置负载物的装载单元；
改变装载单元的姿势的姿势改变单元；
移动装载单元的移动单元；以及
控制姿势改变单元和移动单元的操作的控制单元，
其中，
控制单元执行姿势改变单元的力控制以使装载单元沿着负载物接收表面。
根据第一方面的机器人装置还包括取出单元，取出单元取出放置在负载物接收表面上的负载物并且将负载物移动至装载单元。此外，控制单元执行姿势改变单元的力控制以使装载单元沿着负载物接收表面，然后控制取出单元取出放置在负载物接收表面上的负载物并且将负载物移动至装载单元。
此外，根据本公开内容的技术的第二方面是：
一种用于控制机器人装置的方法，机器人装置包括上面放置负载物的装载单元、改变装载单元的姿势的姿势改变单元以及移动装载单元的移动单元，
所述方法包括如下步骤：
执行姿势改变单元的力控制以使装载单元沿着负载物接收表面；以及
取出放置在负载物接收表面上的负载物。
[发明的效果]
利用根据本公开内容的技术，可以提供机器人装置和用于控制机器人装置的方法，其通过经由力控制执行装载平台的姿势的轮廓控制来以较小的自由度实现负载物的装卸。
注意，本说明书中描述的效果仅仅是示例，并且根据本公开内容的技术带来的效果不限于此。此外，根据本公开内容的技术可以具有除上述效果之外的附加效果。
根据基于稍后要描述的实施方式和附图的详细描述，根据本公开内容的技术的其他目的、特征和优点将变得明显。
附图说明
图1是示出机器人装置100的自由度构造示例的图。
图2是示出机器人装置100的电力系统的配置示例的图。
图3是示出机器人装置100的外部构造(右侧)的图。
图4是示出机器人装置100的外部构造(正面)的图。
图5是示出机器人装置100装载负载物的操作的图。
图6是示出机器人装置100装载负载物的操作的图。
图7是示出机器人装置100装载负载物的操作的图。
图8是示出机器人装置100装载负载物的操作的图。
图9是示出当机器人装置100将负载物装载到装载单元101上时的操作过程的流程图。
图10是示出上面放置多个负载物的滑动托架1000的图。
图11是示出机器人装置100将储存在滑动托架1000中的负载物搬运出的状态的图。
图12是示出机器人装置100利用夹持器310夹持负载物的状态的图。
图13是示出机器人装置100夹持夹持器310和负载物，然后举起负载物并且将负载物转移至装载单元101的状态的图。
图14是示出机器人装置100夹持夹持器310和负载物，然后举起负载物并且将负载物转移至装载单元101的状态的图。
图15是示出机器人装置100夹持夹持器310和负载物，然后举起负载物并且将负载物转移至装载单元101的状态的图。
图16是示出设置有升降机1600的机器人装置100的外部构造示例的图。
图17是示出设置有升降机1600的机器人装置100的操作示例的图。
图18是示出设置有升降机1600的机器人装置100的操作示例的图。
图19是示出设置有升降机1600的机器人装置100的操作示例的图。
图20是示出设置有突起部2000的机器人装置100的外部构造示例的图。
图21是示出将负载物放置在叉形托盘2100上的状态的图。
图22是示出设置有突起部2000的机器人装置100的操作示例的图。
图23是示出设置有吸附单元2300的机器人装置100的外部构造示例的图。
图24是示出经由能够进行提升操作的升降机2400附接有夹持器2401的机器人装置100的外部构造示例的图。
图25是示出在图24中示出的机器人装置100的操作示例的图。
图26是示出在图24中示出的机器人装置100的操作示例的图。
图27是示出在图24中示出的机器人装置100的操作示例的图。
图28是示出使用轮子和平行连杆机构的机器人装置2800的外部构造示例的图。
图29是示出关于在图5中示出的机器人装置100的步态的修改的图。
图30是示出在前腿上设置有夹持器3001的机器人装置3000的配置示例的图。
图31是示出多个机器人装置协作将一个负载物3100搬运出的修改的图。
图32是示出机器人装置100从散装堆积的多个负载物中拉出一个负载物3200的状态的图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细地描述根据本公开内容的技术的实施方式。
A.设备构造
图1示意性地示出了应用根据本公开内容的技术的机器人装置100的自由度构造示例。示出的机器人装置100被构造为具有四条可移动腿的四足步行机器人。也就是说，机器人装置100包括与步行机器人的身体对应的装载单元101，以及分别耦接至装载单元101的四个角的四条可移动腿110、120、130和140。在此，腿110是左前腿(LF)，腿120是右前腿(RF)，腿130是左后腿(LR)，并且腿140是右后腿(RR)。机器人装置100可以通过同步地操作腿110、120、130和140(同时在站立腿和闲置腿之间交替地切换)来步行。然后，假设机器人装置100运输放置在装载单元101上的负载物。机器人装置100应用于物流领域，并且例如将负载物从最终的基地运输到递送的时间。
腿110包括两个连杆111和112，以及将连杆111与连杆112连接的关节单元113。连杆111的另一端(下端)对应于脚的脚掌并且被安置在地面表面上。此外，连杆112的上端经由关节单元114附接至装载单元101。关节单元113具有围绕俯仰轴的转动自由度，并且连杆111可以由致动器(未示出)例如俯仰轴转动马达相对于连杆112围绕俯仰轴驱动。此外，关节单元114具有至少围绕俯仰轴和横摇轴的转动自由度，并且连杆112可以由致动器(未示出)例如俯仰轴转动马达相对于装载单元101围绕俯仰轴和横摇轴驱动。注意，以靠近装载单元101的顺序，连杆112也被称为第一连杆，并且连杆111也被称为第二连杆。此外，以靠近装载单元101的顺序，对应于髋或髋关节的关节单元114也被称为第一关节，并且对应于膝关节的关节单元113也被称为第二关节。
此外，腿120包括两个连杆121和122，以及将连杆121与连杆122连接的关节单元123。连杆121的另一端(下端)对应于脚的脚掌并且被安置在地面表面上。此外，连杆122的上端经由关节单元124附接至装载单元101。关节单元123具有围绕俯仰轴的转动自由度，并且连杆121可以由致动器(未示出)例如俯仰轴转动马达相对于连杆122围绕俯仰轴驱动。此外，关节单元124具有至少围绕俯仰轴和横摇轴的转动自由度，并且连杆122可以由致动器(未示出)例如俯仰轴转动马达相对于装载单元101围绕俯仰轴和横摇轴驱动。注意，以靠近装载单元101的顺序，连杆122也被称为第一连杆，并且连杆121也被称为第二连杆。此外，以靠近装载单元101的顺序，对应于髋或髋关节的关节单元124也被称为第一关节，并且对应于膝关节的关节单元123也被称为第二关节。
此外，腿130包括两个连杆131和132，以及将连杆131与连杆132连接的关节单元133。连杆131的另一端(下端)对应于脚的脚掌并且被安置在地面表面上。此外，连杆132的上端经由关节单元134附接至装载单元101。关节单元133具有围绕俯仰轴的转动自由度，并且连杆131可以由致动器(未示出)例如俯仰轴转动马达相对于连杆132围绕俯仰轴驱动。此外，关节单元134具有至少围绕俯仰轴和横摇轴的转动自由度，并且连杆132可以由致动器(未示出)例如俯仰轴转动马达相对于装载单元101围绕俯仰轴和横摇轴驱动。注意，以靠近装载单元101的顺序，连杆132也被称为第一连杆，并且连杆131也被称为第二连杆。此外，以靠近装载单元101的顺序，对应于髋或髋关节的关节单元134也被称为第一关节，并且在膝关节上的关节单元133也被称为第二关节。
此外，腿140包括两个连杆141和142，以及将连杆141与连杆142连接的关节单元143。连杆141的另一端(下端)对应于脚的脚掌并且被安置在地面表面上。此外，连杆142的上端经由关节单元144附接至装载单元101。关节单元143具有围绕俯仰轴的转动自由度，并且连杆141可以由致动器(未示出)例如俯仰轴转动马达相对于连杆142围绕俯仰轴驱动。此外，关节单元144具有至少围绕俯仰轴和横摇轴的转动自由度，并且连杆142可以由致动器(未示出)例如俯仰轴转动马达相对于装载单元101围绕俯仰轴和横摇轴驱动。注意，以靠近装载单元101的顺序，连杆142也被称为第一连杆，并且连杆141也被称为第二连杆。此外，以靠近装载单元101的顺序，对应于髋或髋关节的关节单元144也被称为第一关节，并且在膝关节上的关节单元143也被称为第二关节。
可移动腿110、120、130、140各自具有三个自由度：围绕第一关节的俯仰轴的转动自由度以及围绕第二关节的横摇轴和俯仰轴的转动自由度，并且整体机器人装置100具有十二个自由度。尽管图1中示出的机器人装置100包括四条腿，但是应当理解，即使机器人装置100设置有两条腿、三条腿或者五条或更多条的腿，也可以应用在本说明书中公开的技术。
注意，装载单元101设置有：取出单元，该取出单元举起放置在架子或滑动托架上的负载物并且将负载物移动至装载单元101；防止负载物从装载单元101滑下的阻挡器等，但是在图1中为了简化省略了它们的图示。此外，装载单元101可以配备有：设置有照相机、扬声器等的头部，用于工作的臂等。
图2示出了机器人装置100的电力系统的配置示例。
在机器人装置100中，用作机器人装置100的左右“眼睛”的相机211L和211R、用作“耳朵”的麦克风212、触摸传感器213等作为外部传感器单元210分别布置在预定位置。使用例如包括诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)或电荷耦合器件(CCD)的成像元件的相机作为相机211L和211R。
注意，虽然未示出，但是外部传感器单元210还可以包括其他传感器。例如，外部传感器单元210包括：检测作用在各个腿110、120、130和140的第一关节和第二关节上的转动扭矩的扭矩传感器；检测关节角度的编码器；以及测量作用在各个腿110、120、130和14的脚掌上的地面反作用力的脚掌传感器。每个脚掌传感器包括例如六自由度(6DOF)力传感器等。
此外，外部传感器单元210可以包括能够测量或估计预定目标的方向和距离的传感器，例如激光成像检测和测距(LIDAR)、飞行时间(TOF)传感器和激光测距传感器。此外，外部传感器单元210可以包括全球定位系统(GPS)传感器、红外传感器、温度传感器、湿度传感器、照度传感器等。
此外，在机器人装置100中，扬声器221和显示单元222作为输出单元分别布置在预定位置。扬声器221输出语音，并且例如用于执行语音引导。此外，显示单元222显示机器人装置100的状态和对用户的响应。
在控制器单元230中，布置有主控制单元231、电池232、包括电池传感器233A和加速度传感器233B的内部传感器单元233、外部存储器234和通信单元235。
外部传感器单元210的相机211L和211R对周围情况进行成像并且将获得的图像信号S1A发送至主控制单元231。麦克风212收集从用户输入的语音并且将获得的语音信号S1B发送至主控制单元231。用户给机器人装置100的输入语音包括激活词和各种命令语音(语音命令)，例如“步行”、“右转”、“快点”和“停止”。注意，尽管在图2中仅绘制了一个麦克风82，但是可以像左右耳朵一样提供两个或更多个麦克风以估计声音源方向。
此外，外部传感器单元210的触摸传感器213布设在装载单元101的放置表面上，例如并且检测在放置负载物的地点处接收到的压力，并且将检测的结果作为压力检测信号S1C发送至主控制单元231。
内部传感器单元233的电池传感器233A以预定周期检测电池232的能量的剩余量，并且将检测结果作为电池剩余量检测信号S2A发送至主控制单元231。
加速度传感器233B针对机器人装置100的移动以预定周期检测在三个轴方向(x(横摇)轴、y(俯仰)轴和z(偏航)轴)上的加速度，并且将检测的结果作为加速度检测信号S2B发送至主控制单元231。加速度传感器233B可以是例如配备有3轴陀螺仪和3方向加速度传感器的惯性测量单元(IMU)。通过使用IMU，可以测量机器人装置100主体或装载单元101的角度和加速度。
外部存储器234存储程序、数据、控制参数等，并且根据需要将程序和数据供应给内置在主控制单元231中的存储器231A。此外，外部存储器234从存储器231A接收并且存储数据等。注意，外部存储器234可以被配置为如SD卡的盒式存储器，例如并且可以从机器人装置100主体(或控制器单元230)拆卸。
通信单元235基于通信方法例如Wi-Fi(注册商标)或长期演进(LTE)与外部执行数据通信。例如，可以经由通信单元235从外部获取程序例如由主控制单元231执行的应用以及执行程序所需的数据。
存储器231A内置在主控制单元231中。存储器231A存储程序和数据，并且主控制单元231通过执行存储在存储器231A中的程序来执行各种类型的处理。也就是说，主控制单元231基于分别从外部传感器单元210的相机211L和211R、麦克风212以及触摸传感器213供应的图像信号S1A、语音信号S1B和压力检测信号S1C(下文中这些被统称为外部传感器信号S1)以及分别从内部传感器单元233的电池传感器233A和加速度传感器233B供应的电池剩余量检测信号S2A和加速度检测信号S2B(下文中这些被统称为内部传感器信号S2)来确定机器人装置100的周围和内部情况，是否存在来自用户的命令或来自用户的动作等。注意，关于机器人装置100主体的重量和重心的位置的信息(但是，是装载单元101上没有放置负载物的状态)可以预先存储在存储器231A中。
然后，主控制单元231基于机器人装置100的周围和内部情况、对是否存在来自用户的命令或来自用户的动作的确定结果、预先存储在内部存储器231A中的控制程序、或者当时加载的存储在外部存储器234中的各种控制参数等来确定机器人装置100的动作和用户所要激活的表达动作，并且主控制单元231基于确定的结果生成控制命令并且将控制命令发送至子控制单元241、242等中的每个子控制单元。
子控制单元241、242……分别负责机器人装置100中子系统的操作控制，并且基于从主控制单元231提供的控制命令来驱动子系统。上面提到的可移动腿110、120、130和140以及举起负载物的取出单元(上面描述的)对应于子系统，并且由相应的子控制单元241、242、243、244等驱动和控制。具体地，子控制单元241、242、243、244……执行关节单元113、123、133和143的驱动控制和取出单元的驱动控制。取出单元执行操作，例如举起放置在架子或滑动托架上的负载物以及将负载物移动至装载单元101。
B.负载物运输操作
假设机器人装置100应用于物流领域，并且例如在最后一公里将负载物从最终基地运输至递送目的地。因此，机器人装置100自主地执行以下操作：将放置在架子或滑动托架上的负载物举起并且将负载物放置在处于最终基地的装载单元101上，然后将负载物移动至递送目的地。
由于物流的最后一公里包括室外环境，因此与工厂和仓库不同，路面状况并不总是恒定的。为此，机器人装置100可能不得不举起放置在相对于水平位置倾斜的安置表面上并且具有不确定的姿势的负载物。
例如，已经设计了使用臂从架子和滑动托架举起负载物的机器人。然而，为了抓牢任何姿势下的负载物，臂需要大数目的自由度，因此臂的重量增加并且变得难以使机器人小型化。此外，利用摩擦力使用夹持器夹持负载物的一种类型的臂在取出重物时以大的夹持力夹持负载物，但是在负载物被包装在软箱如波形纸板中的情况下，也存在夹持器的夹持力压坏盒子的可能性。
因此，在根据本公开内容的技术中，执行机器人装置100的姿势控制使得装载单元101沿着上面放置负载物的表面，然后负载物被举起并且负载物被移动到装载单元101上。在此，上面放置负载物的表面是例如上面放置负载物的架子或滑动托架。此外，通过使用多条可移动腿110至140通过力控制执行机器人装置100的姿势控制，可以使装载单元101沿着上面放置负载物的表面。然后，由于上面将要装载负载物的装载单元101已经沿着上面放置负载物的表面例如架子或滑动托架，因此可以通过将夹持器拉入装载单元101中来相对容易地将负载物移动至装载单元101。
即使是仅具有打开和闭合的自由度以及沿一个方向移动的自由度的简单构造的夹持器也可以充分地移动负载物，并且机器人装置100不需要具有多自由度的臂，换言之，可以减小机器人装置100的尺寸和重量，并且可以降低成本。
图3和图4示出了根据本公开内容的机器人装置100的外部构造。然而，图3示出了从右侧观察的状态，而图4示出了从正面观察的状态。在图3和图4中，将相同的附图标记给予与图1中的部件对应的部件，并且因此将省略对这些部件的详细描述。
在身体单元300中，内置有电路部件，例如控制器单元230和子控制单元241、242、243、244等。前腿110通过对应于肩关节或髋关节的第一关节114耦接至身体单元300，并且前腿120也通过第一关节124耦接至身体单元300。此外，虽然在图4中被隐藏，但是后腿130和后腿140也分别通过第一关节134和144耦接至身体单元300。
身体单元300的上表面构成上面放置负载物的装载单元101。虽然在图1和图2中省略了，但是参照图3，在装载单元101的前部布置有夹持器310。参照图4，夹持器310包括一对爪形夹具311和312，并且爪形夹具311和312同时打开和闭合，从而能够夹持对象。夹持器310用于举起放置在架子或滑动托架上的负载物并且将负载物移动至装载单元101。再次参照图3，防止负载物滑下的阻挡器320布置在装载单元101的后端附近。
如稍后描述的，机器人装置100的姿势控制通过力控制来执行，使得装载单元101沿着上面放置负载物的表面，然后负载物被举起并且负载物被移动到装载单元101上。为此，夹持器310仅具有打开和闭合的自由度以及沿前后方向移动的自由度就足够了，并且其他的自由度是不必要的。然而，夹持器310的移动的自由度沿平行于装载单元101的装载表面的方向。此外，由于将负载物从负载物物接收表面转移至装载单元101的工作是在装载单元101已经沿着上面放置负载物的表面的状态下执行的，因此即使当重物被取出时也不需要大的夹持力。例如，装有负载物的纸板盒或精细包装可以被柔和地拉出或放置，而不会被夹持器的夹持力压坏。
注意，虽然用作机器人装置100的左右“眼睛”的相机211L和211R(上面描述的)在图3和图4中未示出，但是它们优选地被附接成使得机器人装置100的前部在视线方向上。通过对由相机211L和211R成像的图像执行图像识别，可以检测负载物和架子或上面放置负载物的架子。作为参考，图3示出了相机211L和211R的视角。此外，除了相机之外，LIDAR或TOF传感器可以用于检测负载物和架子或上面放置负载物的架子。
图5至图8示出了机器人装置100通过使用夹持器将负载物装载到装载单元101上的操作。
机器人装置100基于由相机211L和211R成像的图像以及由LIDAR或TOF传感器得到的检测结果来搜索要作为运输目标的负载物。在图5至图8中示出的示例中，放置在架子501上的负载物500是运输目标。
首先，如图5中所示，例如机器人装置100接近负载物500，并且通过对由相机211L和211R成像的图像进行图像识别来粗略地检测上面放置负载物500的架子501的负载物接收表面的倾斜度。然后，机器人装置100确定身体单元300的姿势的转动方向，转动方向用于在一体地附接至身体单元300的夹持器310与负载物接收表面彼此接触之后使装载单元101沿着负载物接收表面，并且针对夹持器310制定轨迹计划，并且然后执行计划的轨迹。在图5至图8中示出的示例中，当针对身体单元300的轨迹计划被制定成使得在负载物接收表面接触之后执行页面上的顺时针方向的转动时，执行轨迹并且执行力控制使得导致装载单元101沿着负载物接收表面。
如图6中所示，当一体地附接至身体单元300的夹持器310与负载物接收表面接触时，执行身体单元300的姿势的力控制使得装载单元101沿着负载物接收表面。机器人装置100可以基于通过使用腿110、120、130和140执行身体单元300的姿势控制的整体身体力控制来估计夹持器310与负载物接收表面之间的接触点位置(即，从负载物接收表面施加接触力的位置)。然后，执行身体单元300的姿势控制使得接触点位置移动至夹持器310与负载物接收表面之间的接触面的中心附近，并且当接触点位置已经进入接触面的中心附近时，确定身体单元300已经沿着负载物接收表面。
当夹持器310与负载物接收表面接触时，作用在身体单元300的基点上的外力Fb和力矩Mb可以从机器人装置100的整体身体力控制中获得。在此所指的身体单元300的基点是附接至身体单元300的夹持器310的根部。机器人装置100可以基于身体单元300的基点的动力学(Fb，Mb)来估计在夹持器310与负载物接收表面之间的接触点位置x处的由夹持器310从负载物接收表面接收的接触力Fc。在此，从身体单元300的基点到接触点的距离被定义为接触点位置x。夹持器310与负载物接收表面首先接触的接触点位置x被定义为x1。
机器人装置100驱动腿110、120、130和140直到接触力Fc达到预定的设置值F1。注意，接触力Fc等于作用在基点上的外力Fb，并且此外，接触点位置x满足以下等式(1)。
[表达式1]
Figure BDA0003580372710000121
此后，在使作用在身体单元300的基点上的接触力Fc保持在预定的设置值F1的同时驱动腿110、120、130和140，并且在已经确定的身体单元300的轨迹计划的转动方向上执行身体单元300的姿势的力控制。
当连续地执行身体单元300的姿势的力控制以使在接触力Fc保持在预定的设置值F1的同时根据轨迹计划转动时，身体单元300(或在身体单元300的上表面上的装载单元101)的姿势开始沿着负载物接收表面，如图7中所示。结果，夹持器310与负载物接收表面之间的接触点位置x开始变化。
在此，在图7中，夹持器310与负载物接收表面首先接触的接触点位置x被定义为x1，并且在夹持器310的顶端与负载物接收表面之间定义接触点位置x2。注意，接触点位置x2是夹持器310与负载物接收表面最终接触的接触点位置，并且也可以说是将不再沿着负载物接收表面的接触点位置。那么，例如，以(x1+x2)/2作为阈值，当接触点位置达到阈值时，接触点位置已经进入接触面的中心附近，并且确定身体单元300或装载单元101已经几乎完全沿着负载物接收表面。
在图7中示出的机器人装置100的姿势下，身体单元300或装载单元101已经几乎完全沿着负载物接收表面。因此，机器人装置100闭合夹持器310的两个爪形夹具311和312直到爪形夹具与负载物接触，以夹持负载物500。然后，如图8中所示，在保持夹持负载物500的状态的同时沿朝向机器人装置100的主体的方向拉动夹持器310，由此负载物500可以被移动至装载单元101。被夹持器310夹持的负载物被拉到身体单元300，由此包括负载物的整体机器人装置100的重心移动至机器人装置100中的支承多边形的中心附近，使得姿势稳定并且跌倒的风险低。注意，夹持器310可以设置有用于拉入负载物500的带式输送机或直线运动机构。
从图5至图8中可以看出，夹持器310仅具有打开和闭合的自由度以及沿前后方向移动的自由度就足够了，并且其他的自由度是不必要的。此外，由于将负载物从负载物接收表面转移至装载单元101的工作是在装载单元101已经沿着上面放置负载物的表面的状态下执行的，因此即使当重物被取出时也不需要大的夹持力。例如，装有负载物的纸板盒或精细包装可以被柔和地拉出或放置，而不会被夹持器的夹持力压坏。
图9以流程图的形式示出了当机器人装置100将负载物装载到装载单元101上时的操作过程。操作过程是例如以以下形式实现的：基于从外部传感器单元210输入的传感器信息，控制器单元230中的主控制单元231向子控制单元241、242、243、244……中的每个子控制单元发送控制命令。
首先，例如，机器人装置基于由相机211L和211R成像的图像的图像识别，粗略地检测上面放置负载物500的架子501的负载物接收表面的倾斜度(步骤S901)。参见例如图5。
接下来，机器人装置100机器人装置100确定身体单元300的姿势的转动方向以用于使装载单元101在一体地附接至身体单元300的夹持器310与负载物接收表面彼此接触之后沿着负载物接收表面，并且针对夹持器310制定轨迹计划(步骤S902)。然后，机器人装置100执行轨迹计划(步骤S903)。参见例如图5。
在夹持器310与负载物接收表面相互接触的状态下(参见例如图6)，在根据制定的轨迹计划转动身体单元300的姿势时，机器人装置100基于机器人装置100的整体身体力控制来获得作用在身体单元300的基点上的外力Fb和力矩Mb。接下来，机器人装置100基于身体单元300的基点的动力学(Fb，Mb)来估计在夹持器310与负载物接收表面之间的接触点位置x处的由夹持器310从负载物接收表面接收的接触力Fc。然后，机器人装置100继续转动身体单元300的姿势直到接触力Fc达到预定的设置值F1(步骤S904)。
此后，在保持作用在身体单元300的基点上的接触力Fc在预定的设置值F1直到达到预定的设置值F1的同时，机器人装置100通过机器人装置100的整体身体力控制使身体单元300的姿势沿在步骤S902中确定的身体单元300的轨迹计划的转动方向转动(步骤S905)。参见例如图6。
当身体单元300(或身体单元300的上表面上的装载单元101)的姿势开始沿着负载物接收表面时，夹持器310与负载物接收表面之间的接触点位置x开始变化。然后，当接触点位置已经进入接触面的中心附近时，机器人装置100确定身体单元300或装载单元101已经几乎完全沿着负载物接收表面(步骤S906)。参见例如图7。
接下来，机器人装置100闭合夹持器310的两个爪形夹具311和312直到爪形夹具与负载物接触，以夹持负载物500(步骤S907)。
然后，如图8中所示，在保持夹持负载物500的状态的同时沿朝向机器人装置100的主体的方向拉动夹持器310，从而将负载物500移动至装载单元101(步骤S908)。
根据图9中示出的操作过程，机器人装置100可以通过整体身体力控制来执行身体单元300的姿势控制，并且如果机器人装置100配备有具有打开和闭合的自由度以及沿前后方向移动的自由度的夹持器310则足以装载负载物。此外，由于将负载物从负载物接收表面转移至装载单元101的工作是在装载单元101已经沿着上面放置负载物的表面的状态下执行的，因此即使当重物被取出时也不需要大的夹持力。例如，装有负载物的纸板盒或精细包装可以被柔和地拉出或放置，而不会被夹持器的夹持力压坏。
图5至图8示出了机器人装置100将放置在架子上的负载物运出的示例。机器人装置100不仅可以将放置在架子上的负载物运出，而且可以将放置在各种负载物接收表面上的负载物运出。例如，即使在将多个负载物放置在如图10中示出的具有多个(在示出的示例中为两个)架子的滑动托架1000上的情况下，机器人装置100根据图9中示出的操作过程也可以：粗略地检测上面放置目标负载物的负载物接收表面；通过整体身体力控制借助于身体单元300的力控制使装载单元101沿着负载物接收表面；利用夹持器310以相对小的力来夹持负载物；以及将负载物从滑动托架1000移动至装载单元101。滑动托架1000是用于搬运和移动负载物的滑动托架，并且在底面的四个角处具有脚轮。
图11示出了机器人装置100将储存在滑动托架1000中的负载物运出的状态。然而，在此，示出了机器人装置100从滑动托架1000的侧面接近负载物的状态。还假设机器人装置100在倾斜的路面上执行从滑动托架1000运出负载物的工作。图12示出了目标负载物被夹持器310夹持的状态。如图12中所示，还假设负载物接收表面在夹持器310的打开和闭合方向上倾斜的。
机器人装置100基于由相机211L和211R成像的图像以及由LIDAR或TOF传感器得到的检测结果，从储存在滑动托架1000中的多个负载物中搜索要被运出的负载物。在粗略地检测上面放置目标负载物的负载物接收表面的倾斜度的时候，机器人装置100确定用于使装载单元101沿着负载物接收表面的身体单元300的姿势的转动方向，针对夹持器310制定轨迹计划，并且执行轨迹计划。
在夹持器310与负载物接收表面接触之后，机器人装置100基于整体身体力控制估计作用在身体单元300的基点上的外力Fb和力矩Mb，并且在使由夹持器310从负载物接收表面接收的接触力Fc保持在预定的设置值F1的同时继续执行身体单元300的姿势的力控制。然后，在检测到夹持器310与负载物接收表面之间的接触点已经进入接触面的中心附近的时候，机器人装置100确定身体单元300或装载单元101已经几乎完全沿着负载物接收表面，并且利用夹持器310夹持负载物。
注意，在滑动托架1000在倾斜的路面上的情况下，即使在机器人装置100接近负载物时滑动托架1000也可能开始移动。因此，如图11中所示，可以使用诸如前腿110或120的闲置腿来保持脚轮，使得滑动托架1000不会滑下。
图13至图15示出了如下状态：夹持器310和负载物被夹持，然后负载物被举起并且转移至装载单元101。例如，如图13中所示，驱动腿110、120、130和140来使身体单元300处于倾斜的姿势，由此可以从负载物接收表面提升负载物。然后，如图14中所示，机器人装置100通过驱动腿110、120、130和140以在保持身体单元300的倾斜度的同时从滑动托架1000退出来从滑动托架1000中取出负载物。
从图4和图12中可以看出，夹持器310的爪形夹具311和312具有L形横截面。因此，当夹持器310闭合以夹持负载物时，爪形夹具311和312的顶端插入负载物的底部与负载物接收表面(即，在目标负载物下方)之间，并且负载物可以从负载物接收表面提升。在那时，夹持器310只需要轻轻地夹持负载物。此外，在从滑动托架1000取出负载物之后，如图15中所示，通过使后腿130和140大幅度地弯曲，可以使身体单元300和夹持器310向机器人装置100的后部大幅度地倾斜。在这样的姿势下，由夹持器310轻轻地夹持的负载物滑下包括爪形夹具311和312的L形顶端的倾斜表面并且移动至装载单元101。此外，由于阻挡器320被设置在装载单元101的后端边缘，因此已经从夹持器310滑下的负载物不会进一步从装载单元101的后端落下。注意，夹持器310可以设置有用于将负载物拉到装载表面上的带式输送机或直线运动机构。
C.修改(1)
图16示出了机器人装置100的外部构造示例，机器人装置100设置有升降机1600而不是作为取出放置在负载物接收表面上的负载物的取出单元的夹持器。在图16中示出的示例中，升降机1600布置在机器人装置100的身体单元300的前表面部分上。升降机1600具有L形叉并且适合于装载安置在地面上的负载物。在该修改中，上面放置负载物的地面表面用作负载物接收表面，并且机器人装置100可以根据类似于图9中示出的流程图的操作过程将放置在地面上的负载物举起并且运出。
机器人装置100首先：通过例如使用相机的图像识别来粗略地检测地面表面；确定升降机1600的叉部与地面表面接触之后身体单元300的姿势的转动方向；并且针对升降机1600制定轨迹计划。机器人装置100执行轨迹计划，并且当升降机1600的叉部与地面表面接触时，基于从机器人装置100的整体身体力控制中获得的作用在身体单元300的基点上的外力Fb和力矩Mb来估计由升降机1600从地面表面接收的接触力Fc。
然后，机器人装置100通过驱动腿110、120、130和140来转动身体单元300的姿势，直到来自地面表面的接触力Fc达到预定的设置值F1。此外，机器人装置100转动身体单元300的姿势，使得接触力Fc保持在预定的设置值F1，并且当升降机1600的叉部与地面表面之间的接触点进入升降机1600的叉部的接触面的中心附近时，确定升降机1600的叉部已经沿着作为负载物接收表面的地面表面。
此后，如图17中所示，机器人装置100通过使用腿110、120、130和140执行朝向目标负载物的步行操作，并且导致升降机1600的叉部插入负载物的底部与地面表面之间。接下来，如图18中所示，机器人装置100通过升高升降机1600来利用叉部举起负载物。当负载物被升高至与身体单元300的上表面上的装载单元101相同的高度时，如图19中所示，后腿130和140大幅度地弯曲，从而身体单元300和夹持器310向机器人装置100的后部大幅度地倾斜。然后，提升的负载物从升降机1600的叉部滑下并且移动至装载单元101。此外，由于阻挡器320被设置在装载单元101的后端边缘上，因此已经从夹持器310滑下的负载物不会进一步从装载单元101的后端落下。注意，可以提供带式输送机或直线运动机构以将负载物拉到装载表面上。
D.修改(2)
图20示出了机器人装置100的外部构造示例，机器人装置100设置有从身体单元300的上表面突出和缩回的突起部2000，突起部2000作为取出放置在负载物接收表面上的负载物的取出单元。图20中示出的机器人装置100是基于以下假设而设计的：将放置在如图21中示出的叉形托盘2100上的负载物从托盘2100取出并且运输。图21示出了从上方观察上面放置负载物的叉形托盘2100的状态。叉形托盘2100用叉的两个齿支承负载物的侧边缘。
图20中示出的机器人装置100到达叉形托盘2100下方，并且处于以下状态：突起部2000从目标负载物2101正下方的身体单元300的上表面升高以将负载物2101从托盘2100提升，通过步行操作在叉的开口部的方向上移动，从而能够将负载物2101从托盘2100中运出。图22示出了机器人装置100使突起部2000从托盘2100的下侧升高并且将负载物2101向上推的状态。在该修改中，上面放置负载物2101的托盘2100的后表面用作负载物接收表面，并且根据与图9中示出的流程图类似的操作过程，机器人装置100可以提升放置在叉形托盘2100上的负载物并将负载物运出。注意，还假设托盘2100相对于水平位置倾斜，如图22中示出的示例。
机器人装置100首先：通过例如使用相机的图像识别来粗略地检测托盘2100的后表面；确定身体单元300的上表面上的装载单元101与托盘2100的后表面接触之后身体单元300的姿势的转动方向；并且针对身体单元300制定轨迹计划。机器人装置100执行轨迹计划，并且当装载单元101与托盘2100的后表面接触时，基于从机器人装置100的整体身体力控制中获得的作用在身体单元300的基点上的外力Fb和力矩Mb来估计由装载单元101从托盘2100的后表面接收的接触力Fc。
然后，机器人装置100通过驱动腿110、120、130和140来转动身体单元300的姿势，直到来自托盘2100的后表面的接触力Fc达到预定的设置值F1。此外，机器人装置100转动身体单元300的姿势使得接触力Fc保持在预定的设置值F1，并且当装载单元101与托盘2100的后表面之间的接触点进入装载单元101的中心附近时，确定装载单元101已经沿着作为负载物接收表面的托盘2100的后表面。
此后，如图21中所示，机器人装置100通过升高突起部2000来从托盘2100提升负载物2101。然后，机器人装置100在提升负载物2101的同时通过使用腿110、120、130和140来执行朝向叉的开口部的步行操作，并且将负载物2101从托盘2100运出。在从托盘2100出去之后，机器人装置100降低突起部2000，从而处于负载物2101装载在装载单元101上的状态。
E.修改(3)
图23示出了机器人装置100的外部构造示例，机器人装置100设置有布置在身体单元300的前表面上的吸附单元2300，吸附单元2300作为取出放置在架子等上的负载物的取出单元。如图23中所示，根据该修改的机器人装置100是基于以下假设而设计的：目标负载物2301的壁表面被空气压力等吸附和提升，并且然后被从架子等取出并运输。
图23中示出的机器人装置100朝向放置在架子或滑动托架上的负载物2301前进并且使吸附单元2300沿着负载物2301的壁表面并与负载物2301接触，从而能够以高精度吸附负载物2301。同样在该修改中，机器人装置100可以根据与图9中示出的流程图类似的操作过程来将负载物2301提升并运出。注意，还假设负载物3301从水平倾斜，如图23中示出的示例。
机器人装置100首先：通过例如使用相机的图像识别来粗略地检测负载物2301的壁表面；确定吸附单元2300的吸附口与负载物2301的壁表面接触之后身体单元300的姿势的转动方向；并且针对吸附单元2300制定轨迹计划。基于从机器人装置100的整体身体力控制中获得的作用在身体单元300的基点上的外力Fb和力矩Mb来估计由吸附单元2300从负载物2301的壁表面接收的接触力Fc。
然后，机器人装置100通过驱动腿110、120、130和140来转动身体单元300的姿势，直到来自负载物2301的壁表面的接触力Fc达到预定的设置值F1。此外，机器人装置100转动身体单元300的姿势使得接触力Fc保持在预定的设置值F1，并且当吸附单元2300的吸附口与负载物2301的壁表面之间的接触点进入吸附单元2300的吸附口的接触面的中心附近时，确定吸附单元2300的吸附口已经沿着负载物2301的壁表面。
此后，机器人装置100通过空气压力等使吸附单元2300吸附负载物2301，并且通过使用腿110、120、130和140的步行操作从上面放置负载物2301的架子或滑动托架退出，并且移动至负载物的运输目的地。
F.修改(4)
图5至图8和图11至图15示出了机器人装置100的配置和操作，机器人装置100设置有作为用于取出放置在负载物接收表面上的负载物的取出单元的附接至身体单元300的夹持器。在夹持器固定至身体单元300的情况下，只能在腿110、120、130和140弯曲时夹持器的高度与腿110、120、130和140变直时夹持器的高度之间的范围内取出负载物。
另一方面，在图24中示出的机器人装置100中，夹持器2401经由能够进行提升操作的升降机2400附接至身体单元300。因此，机器人装置100可以利用夹持器2401夹持和取出高度在升降机2400的操作范围内的负载物。同样在该修改中，机器人装置100可以根据与图9中示出的流程图类似的操作过程来将放置在高的架子等上的负载物举起并且运出。
机器人装置100首先：通过例如使用相机的图像识别来粗略地检测负载物接收表面；确定用于接近负载物接收表面的升降机2400的高度和夹持器2401与负载物接收表面接触之后身体单元300的姿势的转动方向；并且针对身体单元300制定轨迹计划，包括升降机2400的提升操作。机器人装置100执行制定的轨迹计划，使升降机2400执行如图25中示出的提升操作，并且通过步行操作使夹持器2401更靠近负载物接收表面上的负载物。然后，当夹持器2401与负载物接收表面接触时，基于从机器人装置100的整体身体力控制中获得的作用在身体单元300的基点上的外力Fb和力矩Mb来估计由夹持器2401从负载物接收表面接收的接触力Fc。
然后，机器人装置100通过驱动腿110、120、130和140来转动身体单元300的姿势，直到来自负载物接收表面的接触力Fc达到预定的设置值F1。此外，机器人装置100转动身体单元300的姿势，使得接触力Fc保持在预定的设置值F1，并且当夹持器2401与负载物接收表面之间的接触点进入夹持器2401的接触面的中心附近时，确定夹持器2401已经沿着作为负载物接收表面的地面表面。
机器人装置100可以通过闭合夹持器2401以夹持负载物，并且更进一步升高升降机2400来从负载物接收表面提升负载物。接下来，机器人装置100通过步行操作从上面放置负载物的架子等退出，然后如图26中所示的降低升降机2400，并且将夹持器2401对齐到与身体单元300的上表面上的装载单元101相同的高度。接下来，如图27中所示，机器人装置100通过使后腿130和140大幅度地弯曲而使身体单元300和夹持器310向机器人装置100的后部大幅度地倾斜。然后，提升的负载物从夹持器2401滑下并且移动至装载单元101。此外，由于阻挡器320被设置在装载单元101的后端边缘上，因此已经从夹持器310滑下的负载物不会进一步从装载单元101的后端落下。注意，夹持器2401可以设置有用于将负载物拉到装载表面上的带式输送机或直线运动机构。
F.修改(4)
在迄今为止描述的所有机器人装置100中，通过驱动腿110、120、130和140已经实现了身体单元300或装载单元101的姿势的改变和机器人装置100主体的移动。
另一方面，图28中示出的机器人装置2800被配置成通过使用轮子2801移动和通过使用平行连杆2802改变装载单元101的姿势。注意，在图28中示出的示例中，夹持器用于取出负载物，但是当然，也可以应用具有叉形的升降机、突起部或升降机的夹持器。此外，还在图28中示出的机器人装置2800中，可以根据与图9中示出的流程图类似的操作过程来将放置在各种负载物接收表面上的负载物举起并且运出。
注意，平行连杆包括通过平行布置的多个连杆机构支承输出端(对应于图28中示出的示例中的装载单元101)的机构，并且可以通过同时控制连杆机构的驱动来确定输出端的移动。平行连杆机构具有以下特征：其操作范围相对广，并且可以进行高速度和高精度的操作控制。关于平行连杆机构的细节，参考例如专利文献4。
G.修改(5)
图29示出了图5等中示出的机器人装置100的修改，关于当夹持负载物时的步态。
当负载物2900在机器人装置100的前部被夹持器310夹持时，与单独的机器人装置100的情况相比，包括负载物2900的整体机器人装置100的重心的位置向前移位。随着负载物2900的重量变得更重，重心的位置更向前移位。结果，重心的位置与支承多边形的边界之间的余量变小，这增加了机器人装置100跌倒的风险。因此，如图29中所示，当夹持负载物2900时，机器人装置100可以执行校正以具有前腿尽可能向前突出的腿110和120的步态。在图29中，通过虚线示出了校正之前的腿110和120的步态。以这种方式使前腿突出，向前扩大了机器人装置100的支承多边形，使得当夹持负载物2900时可以降低跌倒的风险。
H.修改(6)
图30示出了在前腿上设置有夹持器3001的机器人装置3000的配置示例。在机器人装置3000中，腿除了移动和改变姿势之外还起到取出负载物的作用。机器人装置3000通过使在腿末端处的夹持器3001沿着作为负载物接收表面的地面表面，可以根据与图9中示出的流程图类似的操作过程来举起并且运出负载物。
机器人装置3000首先：通过例如使用相机的图像识别来粗略地检测作为负载物接收表面的地面表面；确定腿末端处的夹持器3001与负载物接收表面接触之后身体单元的姿势的转动方向；并且针对身体单元制定轨迹计划。机器人装置3000执行制定的轨迹计划并且通过腿的操作使夹持器3001更靠近地面上的负载物3002。然后，当夹持器3001与负载物接收表面接触时，基于从机器人装置3000的整体身体力控制中获得的作用在身体单元的基点上的外力Fb和力矩Mb来估计由夹持器3001从负载物接收表面接收的接触力Fc。
然后，机器人装置3000通过驱动腿来转动身体单元的姿势，直到来自地面表面的接触力Fc达到预定的设置值F1。此外，机器人装置3000转动身体单元或腿末端的姿势，使得接触力Fc保持在预定的设置值F1，并且当夹持器3001与地面表面之间的接触点进入夹持器3001的接触面的中心附近时，确定夹持器3001已经沿着地面表面。然后，机器人装置3000可以通过闭合夹持器3001以夹持负载物并且升高腿末端来从地面表面提升负载物3002。
机器人装置3000利用身体单元的姿势控制和腿的自由度，使在腿末端处的夹持器3001沿着负载物接收表面，夹持负载物3002，并且进一步将负载物移动至身体单元，从而扩大了可以拉出负载物的范围。如果机器人装置3000在身体单元的前部、后部或下部具有用于装载负载物的空间，则机器人装置3000可以直接拉起放置在地面上的负载物3002。
I.修改(7)
图31示出了多个机器人装置(在示出的示例中，机器人装置3101和机器人装置3102这两个机器人装置)协作将一个负载物3100搬运出的修改。机器人装置3101和3102通过整体身体力控制处于姿势控制，并且使其相互沿着使得其装载面在同一平面上，从而大容量负载物3100可以稳定地跨两个机器人装置3101和3102装载。此外，即使负载物3100是沉重的并且通过一个设备不能搬运也可以通过使用两个机器人装置3101和3102来运输。
J.修改(7)
图32示出了图5等中示出的机器人装置100从散装堆积的多个负载物中拉出一个负载物3200的状态。在这种情况下，机器人装置100使身体单元300或装载单元101沿着负载物3200正下方的负载物3201的上表面，从而能够根据与图9中示出的流程图类似的操作过程将负载物3200举起并且运出。
机器人装置100首先：通过例如使用相机的图像识别来粗略地检测负载物接收表面；确定夹持器310与负载物接收表面接触之后身体单元300的姿势的转动方向；并且针对身体单元300制定轨迹计划。在此所指的负载物接收表面是负载物3200正下方的负载物3201的上表面。
机器人装置100执行制定的轨迹计划并且通过步行运动使夹持器310更靠近负载物接收表面上的负载物接收表面。然后，当夹持器2401与负载物接收表面接触时，由夹持器310从负载物接收表面接收的接触力Fc是基于从机器人装置100的整体身体力控制中获得的作用在身体单元300的基点上的外力Fb和力矩Mb来估计的。
然后，机器人装置100通过驱动腿110、120、130和140来转动身体单元300的姿势，直到来自负载物接收表面的接触力Fc达到预定的设置值F1。此外，机器人装置100转动身体单元300的姿势，使得接触力Fc保持在预定的设置值F1，并且当夹持器310与负载物接收表面之间的接触点进入夹持器310的接触面的中心附近时，确定夹持器310已经沿着作为负载物接收表面的地面表面。
机器人装置100闭合夹持器310以夹持负载物3200，并且从负载物接收表面提升负载物3200。接下来，在通过步行操作从例如负载物3200散装堆积的地方退出之后，机器人装置100通过使后腿130和140大幅度地弯曲而使身体单元300和夹持器310向机器人装置100的后部大幅度地倾斜。然后，提升的负载物从夹持器310滑下并且移动至装载单元101。此外，由于阻挡器320被设置在装载单元101的后端边缘上，因此已经从夹持器310滑下的负载物3200不会进一步从装载单元101的后端落下。
K.其他修改
迄今为止所描述的所有机器人装置基本上具有以下结构：其中在机器人装置(或身体单元)的前部提供诸如夹持器的取出单元以将负载物拉入身体单元的上表面上的装载单元中。另一方面，也可以配置机器人装置使得在身体单元的后部或下部提供用于容纳负载物的空间，使身体单元的底面的姿势沿着地面表面，并且负载物被拉入空间中。
L.总结
最后，将给出应用根据本公开内容的技术的机器人装置所带来的效果的总结。
(1)机器人装置可以从放置一个或多个负载物的架子、滑动托架等单独地取出目标负载物。
(2)由于机器人装置可以在不使用具有多自由度的臂的情况下从负载物接收表面取出负载物，因此可以降低设备成本并且可以构造小型轻量的机器人装置。
(3)即使在负载物接收表面的倾斜度未知或负载物的底表面的精度不足的不确定情况下，机器人装置也可以通过整体身体力控制通过使装载单元沿着负载物接收表面来可靠地举起负载物。
(4)机器人装置可以通过整体身体力控制通过使装载单元沿着负载物接收表面利用小的夹持力轻轻地拉出或放置在软箱如波形纸板中包装的负载物或精细包裹而不会压坏它们。
(5)机器人装置将由夹持器等夹持的负载物拉到身体单元，由此包括负载物的整体机器人装置的重心移动至支承多边形的中心附近，使得姿势稳定并且跌倒的风险低。
(6)由于机器人装置从其下侧提升负载物，因此不需要另外的夹持器或拉入机构，并且可以简化从负载物接收表面取出负载物的结构。
(7)机器人装置通过与具有通过空气压力等的吸附功能的吸附单元组合，可以可靠地吸附负载物的壁表面。
(8)通过经由能够进行提升操作的升降机附接夹持器，机器人装置可以容易地拉出负载物，而不管负载物接收表面是高还是低。
(9)机器人装置在夹持负载物时使前腿的腿末端向前移动以向前扩大支承多边形，由此即使包括负载物的重心的位置向前移位也可以降低跌倒的风险。
(10)如果机器人装置在身体单元的前部、后部或下部具有用于装载负载物的空间，则机器人装置可以直接拉起放置在地面上的负载物。
(11)如果机器人装置在腿的腿末端处设置有取出单元如夹持器，则可以使腿末端沿着负载物接收表面以夹持负载物，并且负载物被进一步移动至身体单元，由此扩大了可以拉出负载物的范围。
(12)通过经由整体身体力控制使多个机器人装置的身体姿势彼此相沿，可以在协作的同时稳定地搬运大的负载物。
(13)机器人装置可以通过沿着散装堆积的负载物中的目标负载物正下方的负载物的上表面可靠地举起负载物。
[工业实用性]
在上面，已经参考具体实施方式详细地描述了根据本公开内容的技术。然而，显然本领域技术人员可以在不脱离根据本公开内容的技术的范围的情况下进行实施方式的修改和替换。
根据本公开内容的技术可以类似地应用于设置有除腿之外的多个移动装置的机器人装置或移动设备。例如，可以采用以下配置：其中设置有多个轮子的轮式移动设备(包括自主车辆)配备有平行连杆，平行连杆包括平行布置的多个机构和作为装载平台的最终输出目的地。
简言之，已经以例证的形式描述了根据本公开内容的技术，并且不应当限制性地解释本说明书的说明内容。为了确定根据本公开内容的技术的主旨，应当考虑权利要求。
注意，根据本公开内容的技术还可以具有以下配置。
(1)一种机器人装置，包括：
上面放置负载物的装载单元；
改变所述装载单元的姿势的姿势改变单元；
移动所述装载单元的移动单元；以及
控制所述姿势改变单元和所述移动单元的操作的控制单元，
其中
所述控制单元执行所述姿势改变单元的力控制以使所述装载单元沿着负载物接收表面。
(2)根据(1)所述的机器人装置，其中
所述姿势改变单元包括支承所述装载单元的多个连杆结构。
(3)根据(1)或(2)中任一项所述的机器人装置，其中
所述姿势改变单元和所述移动单元包括多条可移动腿。
(4)根据(1)或(2)中任一项所述的机器人装置，其中
所述姿势改变单元包括平行连杆，并且所述移动单元包括轮子。
(5)根据(1)至(4)中任一项所述的机器人装置，还包括
取出单元，其取出放置在所述负载物接收表面上的所述负载物并且将所述负载物移动至所述装载单元。
(6)根据(5)所述的机器人装置，其中
所述控制单元执行所述姿势改变单元的力控制以使所述装载单元沿着所述负载物接收表面，然后控制所述取出单元取出放置在所述负载物接收表面上的所述负载物并且将所述负载物移动至所述装载单元。
(7)根据(6)所述的机器人装置，其中
所述控制单元进行以下操作：基于所述姿势改变单元的改变姿势的力控制来估计在所述取出单元与所述负载物接收表面之间的接触点位置；由所述姿势改变单元执行所述装载单元的姿势控制以使所述接触点位置移动至所述取出单元与所述负载物接收表面之间的接触面的中心附近；以及当所述接触点位置已经进入所述接触面的中心附近时，确定所述装载单元已经沿着所述负载物接收表面。
(8)根据(5)至(7)中任一项所述的机器人装置，其中
所述取出单元包括可打开的夹持器、升降机或者附接至所述升降机的所述可打开的夹持器中的至少一个。
(9)根据(5)所述的机器人装置，其中
所述取出单元包括从所述装载单元突出和缩回的突起部，以及
所述控制单元执行所述姿势改变单元的力控制以使所述装载单元沿着所述负载物接收表面，然后执行控制以使所述突起部从设置在所述负载物接收表面中的开口中突出以举起所述负载物。
(10)根据(5)所述的机器人装置，其中
所述取出单元包括吸附单元，以及
执行所述姿势改变单元的力控制以使所述吸附单元沿着所述负载物的壁表面，然后执行控制以由所述吸附单元吸附所述负载物的壁表面以从所述负载物接收表面取出所述负载物。
(11)根据(5)所述的机器人装置，其中
所述取出单元包括升降机和附接至所述升降机的可打开的夹持器。
(12)根据(5)至(11)中任一项所述的机器人装置，其中
当所述负载物被所述取出单元取出时，所述控制单元控制所述姿势改变单元或所述移动单元使支承多边形在朝向所述负载物的方向上扩大。
(13)根据(5)所述的机器人装置，其中
所述移动单元包括可移动腿，
所述取出单元包括附接至所述可移动腿的腿末端的夹持器，以及
所述控制单元执行所述可移动腿的力控制以使在所述腿末端处的所述夹持器沿着地面表面，然后执行控制以由所述夹持器夹持放置在所述地面表面上的负载物。
(14)根据(5)所述的机器人装置，其中
当从散装堆积的负载物中取出特定负载物时，
所述控制单元执行所述姿势改变单元的力控制以使所述装载单元沿着所述特定负载物紧下方的负载物的上表面，然后控制所述取出单元取出所述特定负载物并且将所述特定负载物移动至所述装载单元。
(15)一种用于控制机器人装置的方法，所述机器人装置包括上面放置负载物的装载单元、改变所述装载单元的姿势的姿势改变单元以及移动所述装载单元的移动单元，
所述方法包括如下步骤：
执行所述姿势改变单元的力控制以使所述装载单元沿着负载物接收表面；以及
取出放置在所述负载物接收表面上的负载物。
[附图标记列表]
100 机器人装置
101 装载单元
110 可移动腿
111 连杆(第二连杆)
112 连杆(第一连杆)
113 关节单元(第二关节)
114 关节单元(第一关节)
120 可移动腿
121 连杆(第二连杆)
122 连杆(第一连杆)
123 关节单元(第二关节)
124 关节单元(第一关节)
130 可移动腿
131 连杆(第二连杆)
132 连杆(第一连杆)
133 关节单元(第二关节)
134 关节单元(第一关节)
140 可移动腿
141 连杆(第二连杆)
142 连杆(第一连杆)
143 关节单元(第二关节)
144 关节单元(第一关节)
210 外部传感器单元
211L、211R 相机
212 麦克风
213 触摸传感器
221 扬声器
222 显示单元
230 控制器单元
231 主控制单元
232 电池
233 内部传感器单元
233A 电池传感器
233B 加速度传感器
234 外部存储器
235 通信单元
241、242、243、244 子控制单元
300 身体单元
310 夹持器
311、312 爪形夹具
320 阻挡器
1000 滑动托架
1600 升降机
2100 叉形托盘
2300 吸附单元
2400 升降机
2401 夹持器
2800 机器人装置
2801 轮子
2802 平行连杆
3101、3102 机器人装置

Claims (15)

1.一种机器人装置，包括：
上面放置负载物的装载单元；
改变所述装载单元的姿势的姿势改变单元；
移动所述装载单元的移动单元；以及
控制所述姿势改变单元和所述移动单元的操作的控制单元，
其中，
所述控制单元执行所述姿势改变单元的力控制以使所述装载单元沿着负载物接收表面。
2.根据权利要求1所述的机器人装置，其中，
所述姿势改变单元包括支承所述装载单元的多个连杆结构。
3.根据权利要求1所述的机器人装置，其中，
所述姿势改变单元和所述移动单元包括多条可移动腿。
4.根据权利要求1所述的机器人装置，其中，
所述姿势改变单元包括平行连杆，并且所述移动单元包括轮子。
5.根据权利要求1所述的机器人装置，还包括：
取出单元，其取出放置在所述负载物接收表面上的所述负载物并且将所述负载物移动至所述装载单元。
6.根据权利要求5所述的机器人装置，其中，
所述控制单元执行所述姿势改变单元的力控制以使所述装载单元沿着所述负载物接收表面，然后控制所述取出单元取出放置在所述负载物接收表面上的所述负载物并且将所述负载物移动至所述装载单元。
7.根据权利要求6所述的机器人装置，其中，
所述控制单元进行以下操作：基于所述姿势改变单元的改变姿势的力控制来估计在所述取出单元与所述负载物接收表面之间的接触点位置；由所述姿势改变单元执行所述装载单元的姿势控制以使所述接触点位置移动至所述取出单元与所述负载物接收表面之间的接触面的中心附近；以及当所述接触点位置已经进入所述接触面的中心附近时，确定所述装载单元已经沿着所述负载物接收表面。
8.根据权利要求5所述的机器人装置，其中，
所述取出单元包括可打开的夹持器、升降机或者附接至所述升降机的所述可打开的夹持器中的至少一个。
9.根据权利要求5所述的机器人装置，其中，
所述取出单元包括从所述装载单元突出和缩回的突起部，以及
所述控制单元执行所述姿势改变单元的力控制以使所述装载单元沿着所述负载物接收表面，然后执行控制以使所述突起部从设置在所述负载物接收表面中的开口中突出以举起所述负载物。
10.根据权利要求5所述的机器人装置，其中，
所述取出单元包括吸附单元，以及
执行所述姿势改变单元的力控制以使所述吸附单元沿着所述负载物的壁表面，然后执行控制以由所述吸附单元吸附所述负载物的壁表面以从所述负载物接收表面取出所述负载物。
11.根据权利要求5所述的机器人装置，其中，
所述取出单元包括升降机和附接至所述升降机的可打开的夹持器。
12.根据权利要求5所述的机器人装置，其中，
当所述负载物被所述取出单元取出时，所述控制单元控制所述姿势改变单元或所述移动单元使支承多边形在朝向所述负载物的方向上扩大。
13.根据权利要求5所述的机器人装置，其中，
所述移动单元包括可移动腿，
所述取出单元包括附接至所述可移动腿的腿末端的夹持器，以及
所述控制单元执行所述可移动腿的力控制以使在所述腿末端处的所述夹持器沿着地面表面，然后执行控制以由所述夹持器夹持放置在所述地面表面上的负载物。
14.根据权利要求5所述的机器人装置，其中，
当从散装堆积的负载物中取出特定负载物时，
所述控制单元执行所述姿势改变单元的力控制以使所述装载单元沿着所述特定负载物紧下方的负载物的上表面，然后控制所述取出单元取出所述特定负载物并且将所述特定负载物移动至所述装载单元。
15.一种用于控制机器人装置的方法，所述机器人装置包括上面放置负载物的装载单元、改变所述装载单元的姿势的姿势改变单元以及移动所述装载单元的移动单元，
所述方法包括如下步骤：
执行所述姿势改变单元的力控制以使所述装载单元沿着负载物接收表面；以及
取出放置在所述负载物接收表面上的负载物。
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