JP2019098478A - 把持装置、把持判定方法および把持判定プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】例えば衣類のように重力により垂れ下がったり撓んだりする、把持すると変形する対象物に対しては、これまでの判定技術ではロボットハンドが把持できているかを正確に判定することが難しかった。【解決手段】把持装置は、アーム部と、アーム部に接続され、把持すると変形する対象物を把持可能なハンド部と、ハンド部の第１箇所に配設され、ハンド部の第２箇所を観察可能な観察部と、対象物を把持する把持動作をハンド部に実行させる把持制御部と、把持制御部が把持動作を実行した後にハンド部を静止させた状態で、ハンド部に挟持されていない対象物の一部分が第２箇所を覆い得るようにアーム部を動作させてハンド部の全体を変位させる判定動作を実行し、判定動作の開始後に観察部が第２箇所を観察できなくなった場合に、ハンド部が対象物の把持に成功していると判定する判定部とを備える。【選択図】図６

Description

本発明は、把持装置、把持判定方法および把持判定プログラムに関する。

ロボットハンドが対象物を把持できたか否かを判定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−１０１５５号公報

ロボットハンドが把持する対象物が剛体であるならば、把持部分の圧力や挟持幅を監視することにより、把持が成功したか否かを判断できる。しかし、例えば衣類のように重力により垂れ下がったり撓んだりする、把持すると変形する対象物に対しては、これまでの判定技術ではロボットハンドが把持できているかを正確に判定することが難しかった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、把持すると変形する対象物をロボットハンドが把持できているかを正確に判定する技術を提供するものである。

本発明の第１の態様における把持装置は、アーム部と、アーム部に接続され、把持すると変形する対象物を把持可能なハンド部と、ハンド部の第１箇所に配設され、ハンド部の第２箇所を観察可能な観察部と、対象物を把持する把持動作をハンド部に実行させる把持制御部と、把持制御部が把持動作を実行した後にハンド部を静止させた状態で、ハンド部に挟持されていない対象物の一部分が第２箇所を覆い得るようにアーム部を動作させてハンド部の全体を変位させる判定動作を実行し、判定動作の開始後に観察部が第２箇所を観察できなくなった場合に、ハンド部が対象物の把持に成功していると判定する判定部とを備える。

このように対象物が変形するという特徴を利用した判定動作を実行することにより、対象物の把持の成否を正確に判定することができる。この場合、当該第２箇所は、ハンド部のうち床面方向を向く面に設定されていると良い。このように設定されていると、対象物を持ち上げるという単純な判定動作でも、対象物が重力により垂れ下がって第１箇所と第２箇所の間に介在することになるので、より容易に把持判定を行うことができる。

また、当該第２箇所は、ハンド部の姿勢に応じて再設定されるようにしても良い。ハンドは、対象物に対して相対的な姿勢を変化させながら把持動作を行うこともあるので、対象物を把持する姿勢に応じて第２箇所を変更することにより、より正確に把持判定を行うことができる。

また、観察部は、第２箇所を撮像する撮像ユニットとすることができる。撮像ユニットの出力画像を用いれば、第２箇所に能動素子を配置することなく第２箇所を観察することができる。一方、観察部を受光センサとし、第２箇所に発光部が設けても良い。判定動作によって第２箇所が対象物に覆われると、受光センサは発光部からの発光光を受光できなくなるので、より簡易な装置構成で把持判定を行うことができる。

判定動作は、ハンド部の全体を持ち上げる動作、ハンド部の全体をアーム部に対して旋回させる動作の、少なくともいずれかを含むように構成することができる。このような単純な動作であっても、正確に把持判定を行うことができる。

また、判定部は、ハンド部を制御する制御動作中に判定動作と一致する動作が含まれていた場合に、把持判定を実行しても良い。例えば、把持した対象物を搬送する制御動作が、予め定められた判定動作と一致する動作を含むのであれば、判定部は、わざわざ独立した判定動作を実行することなく、その制御動作の実行時に把持判定を行えば良い。このように制御動作を利用することで、把持装置が実行するタスクの達成時間を短縮することができる。

また、把持装置がハンド部の把持対象を認識する認識部を備えるのであれば、判定部は、認識部が把持対象を変形する対象物であると認識した場合に、把持判定を実行するようにしても良い。このように構成すれば、対象物に応じて適切な把持判定を行うことができる。

また、他の判定手法によって把持していると判定できなかった場合に、判定部が当該把持判定を実行するようにしても良い。例えば把持する対象物の多くが剛体であるならば、まずは剛体に対する判定手法を用いて把持判定を行うと良い。このように段階的に把持判定を行えば、確実性と迅速性の向上に資する。

また、本発明の第２の態様における把持判定方法は、アーム部と、アーム部に接続され、把持すると変形する対象物を把持可能なハンド部と、ハンド部の第１箇所に配設され、ハンド部の第２箇所を観察可能な観察部とを備える把持装置のための把持判定方法であって、ハンド部が対象物を把持する把持動作を実行する把持ステップと、把持動作を実行した後にハンド部を静止させた状態で、ハンド部に挟持されていない対象物の一部分が第２箇所を覆い得るようにアーム部を動作させてハンド部の全体を変位させる判定動作を実行する判定動作ステップと、判定動作の開始後に観察部が第２箇所を観察できなくなった場合に、ハンド部が対象物の把持に成功していると判定する把持判定ステップとを有する。

また、本発明の第３の態様における把持判定プログラムは、アーム部と、アーム部に接続され、把持すると変形する対象物を把持可能なハンド部と、ハンド部の第１箇所に配設され、ハンド部の第２箇所を観察可能な観察部とを備える把持装置で実行される把持判定プログラムであって、ハンド部が対象物を把持する把持動作を実行する把持ステップと、把持動作を実行した後にハンド部を静止させた状態で、ハンド部に挟持されていない対象物の一部分が第２箇所を覆い得るようにアーム部を動作させてハンド部の全体を変位させる判定動作を実行する判定動作ステップと、判定動作の開始後に観察部が第２箇所を観察できなくなった場合に、ハンド部が対象物の把持に成功していると判定する把持判定ステップとを把持装置のコンピュータに実行させる。

このような第２、第３の態様においても、第１の態様と同様に、対象物の把持の成否を正確に判定することができる。

本発明により、把持すると変形する対象物をロボットハンドが把持できているかを正確に判定する技術を提供することができる。

把持装置を備える移動ロボット１００の外観斜視図である。 移動ロボットの制御ブロック図である。 ハンドユニットが把持動作を開始する様子を示す図である。 ハンドユニットが対象物を把持する様子を示す図である。 第１の判定動作を説明する図である。 第２の判定動作を説明する図である。 第３の判定動作を説明する図である。 第１の搬送処理を説明するフロー図である。 第２の搬送処理を説明するフロー図である。 他の例のハンドユニットの外観斜視図である。 更に他の例のハンドユニットの外観斜視図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係る把持装置を備える移動ロボット１００の外観斜視図である。図においてｘｙ平面は移動ロボット１００の走行面であり、ｚ軸プラス方向は天頂方向を示す。移動ロボット１００は、大きく分けて台車部１１０、本体部１２０と、把持装置を構成するアームユニット１３０およびハンドユニット１４０とによって構成される。

台車部１１０は、円筒形状の筐体内に、それぞれが走行面に接地する２つの駆動輪１１１と１つのキャスター１１２とを支持している。２つの駆動輪１１１は、互いに回転軸芯が一致するように配設されている。それぞれの駆動輪１１１は、不図示のモータによって独立して回転駆動される。キャスター１１２は、従動輪であり、台車部１１０から鉛直方向に延びる旋回軸が車輪の回転軸から離れて車輪を軸支するように設けられており、台車部１１０の移動方向に倣うように追従する。移動ロボット１００は、例えば、２つの駆動輪１１１が同じ方向に同じ回転速度で回転されれば直進し、逆方向に同じ回転速度で回転されれば台車部１１０の２つの駆動輪１１１の中央を通る鉛直軸周りに旋回する。

本体部１２０は、アームユニット１３０を支持すると共に、ユーザインタフェースの一部を成す表示パネル１２３を有する。表示パネル１２３は、例えば液晶パネルであり、キャラクターの顔を表示したり、移動ロボット１００に関する情報を提示したりする。表示パネル１２３は、表示面にタッチパネルを有し、ユーザからの指示入力を受け付けることができる。

本体部１２０は、アームユニット１３０およびハンドユニット１４０の動作範囲を見渡せる位置に第１撮像ユニット１２１を有する。第１撮像ユニット１２１は、例えばＣＭＯＳイメージセンサである撮像素子と画像データ生成部を含み、アームユニット１３０およびハンドユニット１４０の動作空間を撮像して生成した画像データを出力する。また、本体部１２０には、コントロールユニット１９０が設けられている。コントロールユニット１９０は、後述の制御部とメモリ等を含む。

本体部１２０に支持されたアームユニット１３０は、アーム部の一例であり、例えば図示するように２つのリンクを有し、それぞれのリンク基端に設けられた不図示のモータの駆動によって様々な姿勢を取り得る。アームユニット１３０の先端部にはハンドユニット１４０が接続されており、ハンドユニット１４０の全体は、アームユニット１３０の先端リンクの伸延方向と平行な旋回軸周りに、不図示のモータの駆動によって旋回し得る。ハンドユニット１４０は、ハンド部の一例であり、先端部に不図示のモータによって駆動される第１フィンガー１４０ａと第２フィンガー１４０ｂを備える。第１フィンガー１４０ａと第２フィンガー１４０ｂは、点線矢印で示すようにそれぞれが互いに接近するように動作して、対象物を挟持することにより把持を実現する。

ハンドユニット１４０のうち第１箇所として予め設定された位置に、第２撮像ユニット１４１が配設されている。また、ハンドユニット１４０のうち第２箇所として予め設定された位置に、指標１４２が配設されている。第１箇所は、設置する第２撮像ユニットによって指標１４２を観察可能な位置に設定される。第２箇所は、床面方向（図の座標軸においてｚ軸マイナス方向）を向く面に設定される。本実施形態においては、第１箇所は、第１フィンガー１４０ａと第２フィンガー１４０ｂの支持基部の下面側に設定され、第２箇所は、第２フィンガー１４０ｂの下面側に設定されている。

第２撮像ユニット１４１は、観察部の一例であり、例えばＣＭＯＳイメージセンサである撮像素子と画像データ生成部を含み、指標１４２の近傍空間を撮像して生成した画像データを出力する。指標１４２は、例えば十字形状などの画像認識しやすいマーカーであり、マーカーが印刷されたシールが第２箇所に貼着されていても良いし、第２箇所に直接的に印刷されていても良い。指標１４２は、第２撮像ユニット１４１によって撮像され、画像認識可能な指標であれば構わない。

図２は、移動ロボット１００の制御ブロック図である。制御部２００は、例えばＣＰＵであり、本体部１２０のコントロールユニット１９０に格納されている。駆動輪ユニット２１０は、駆動輪１１１を駆動するための駆動回路やモータを含み、台車部１１０に設けられている。制御部２００は、駆動輪ユニット２１０へ駆動信号を送ることにより、駆動輪１１１の回転制御を実行する。

アームユニット１３０は、図１を用いて説明した構造体の他にも、モータを駆動する駆動回路や動作量を監視するためのエンコーダ等を備える。制御部２００は、アームユニット１３０へ駆動信号を送ることにより、アームの動作や姿勢を制御する。ハンドユニット１４０は、図１を用いて説明した構造体の他にも、モータを駆動する駆動回路や動作量を監視するためのエンコーダ等を備える。制御部２００は、ハンドユニット１４０へ駆動信号を送ることにより、ハンドの動作や姿勢を制御する。

センサユニット２２０は、移動中に障害物を検出したり、外部からの接触を検出したりする各種センサを含み、台車部１１０および本体部１２０に分散して配置されている。制御部２００は、センサユニット２２０に制御信号を送ることにより、各種センサを駆動してその出力を取得する。

第１撮像ユニット１２１は、上述のように、アームユニット１３０およびハンドユニット１４０の動作範囲を観察するために利用され、制御部２００の撮像指示に従って撮像を実行する。第１撮像ユニット１２１は、生成した画像データを制御部２００へ引き渡す。第２撮像ユニット１４１は、上述のように、指標１４２の近傍空間を観察するために利用され、制御部２００の撮像指示に従って撮像を実行する。第２撮像ユニット１４１は、生成した画像データを制御部２００へ引き渡す。

メモリ２４０は、不揮発性の記憶媒体であり、例えばソリッドステートドライブが用いられる。メモリ２４０は、移動ロボット１００を制御するためのロボット制御プログラムの他にも、制御に用いられる様々なパラメータ値、関数、ルックアップテーブル等を記憶している。ロボット制御プログラムは、把持装置を構成するアームユニット１３０およびハンドユニット１４０を制御するための把持制御プログラムを包含する。ユーザＩＦ２６０は、表示パネル１２３や、例えば合成音声を発話するスピーカなどであり、制御部２００の制御に従ってユーザに情報を提供したり、ユーザの指示を受け付けたりするためのユーザインタフェースである。

制御部２００は、制御に関わる様々な演算を実行する機能演算部としての役割も担う。把持制御部２０１は、対象物を把持する把持動作を制御する。判定部２０２は、ハンドユニット１４０が対象物の把持に成功したか否かを判定する。それぞれの具体的な演算内容については、順に詳述する。

図３は、ハンドユニット１４０が把持動作を開始する様子を示す図である。ここでは、ハンドユニット１４０が把持を試みる把持対象を、テーブル９１０上に載置されたタオル９００であるとする。タオル９００は、把持すると重力の影響を受けて全体の形が変形する対象物の一例である。このような対象物としては、布類の他にも、紙、革、ケーブルなどが挙げられる。

ハンドユニット１４０は、第１フィンガー１４０ａおよび第２フィンガー１４０ｂを開き、第２撮像ユニット１４１を配設した第１箇所および指標１４２を配設した第２箇所が床面方向（ここではテーブル上面方向）を向く姿勢で、タオル９００へ接近する。具体的には、把持制御部２０１は、第１撮像ユニット１２１から得た画像データを用いて、タオル９００のうち把持可能な部分を決定する。そして、ハンドユニット１４０を上記の状態に整え、アームユニット１３０を決定した把持可能部分へ向けて（図の太矢印方向）推進させる。

図４は、図３に続き、ハンドユニット１４０が対象物であるタオル９００を把持する様子を示す図である。把持制御部２０１は、開いた第１フィンガー１４０ａおよび第２フィンガー１４０ｂの間にタオル９００の把持可能部分を収めたと認識したら、それぞれのフィンガーを太矢印の方向へ駆動して当該把持可能部分を挟み込む。

ここまでの動作は対象物を把持する把持動作であり、形状が変形するという対象物の性質から、制御部２００は、この段階では実際に把持に成功しているか否かについては認識できていない場合が多い。そこで、本実施形態においては、制御部２００は、対象物の把持に成功しているかを判定するための判定動作を実行する。判定動作は、把持動作を実行した後にハンドユニット１４０を静止させた状態で、ハンドユニット１４０に挟持されていない対象物の一部分が第２箇所を覆い得るようにアームユニット１３０を動作させてハンドユニットの全体を変位させるものである。以下に、判定動作のいくつかの例を説明する。

図５は、第１の判定動作を説明する図である。第１の判定動作は、ハンドユニット１４０の全体を持ち上げる動作である。判定部２０２は、把持動作が完了したハンドユニット１４０を、アームユニット１３０を制御して太線矢印で示す上方（ｚ軸プラス方向）へ移動させる。ハンドユニット１４０がタオル９００の把持に成功していれば、タオル９００は、テーブル９１０の上面から持ち上げられ、フィンガー１４０ａおよび第２フィンガー１４０ｂで挟持された部分よりも下の部分が垂れ下がる。すると、垂れ下がった部分が、第２撮像ユニット１４１と指標１４２の間に介在して、第２撮像ユニット１４１からは指標１４２が観察できなくなる。判定部２０２は、この現象を利用する。すなわち、判定部２０２は、第１の判定動作を行った結果、それまで観察できていた指標１４２が観察できなくなった場合に、ハンドユニット１４０がタオル９００の把持に成功していると判定する。具体的には、判定部２０２は、判定動作行ってから第２撮像ユニット１４１に撮像信号を送信し、その結果取得された画像データを解析して、指標１４２が写り込んでいないことを確認する。なお、第１の判定動作は、真上に持ち上げる動作に限らず、周囲の状況等に応じて斜め上方へ持ち上げる動作であっても良い。

図６は、第２の判定動作を説明する図である。第２の判定動作は、ハンドユニット１４０の全体をアームユニット１３０に対して旋回させる動作である。判定部２０２は、把持動作が完了したハンドユニット１４０を、アームユニット１３０を制御して太線矢印で示す方向へ旋回させる。すなわち、ハンドユニット１４０がタオル９００の把持に成功していれば、タオル９００の垂れ下がった部分あるいは巻き付いた部分により指標１４２が覆われるようにハンドユニット１４０を旋回させる。判定部２０２は、第２の判定動作を行った結果、それまで観察できていた指標１４２が観察できなくなった場合に、ハンドユニット１４０がタオル９００の把持に成功していると判定する。具体的には、判定部２０２は、判定動作行ってから第２撮像ユニット１４１に撮像信号を送信し、その結果取得された画像データを解析して、指標１４２が写り込んでいないことを確認する。なお、第２の判定動作は、指標１４２を第１フィンガー１４０ａの下面に設けた場合には、図の太線矢印とは反対側へ旋回させると良い。また、テーブル９１０とハンドユニット１４０の距離が近いなどの状況によっては、ハンドユニット１４０を一旦テーブル９１０から離間させた後に旋回しても良い。

図７は、第３の判定動作を説明する図である。第３の判定動作は、ハンドユニット１４０の全体をテーブル９１０の表面と平行な方向へ振る動作である。判定部２０２は、把持動作が完了したハンドユニット１４０を、アームユニット１３０を制御して太線矢印で示す方向へ何度か往復運動させる。ハンドユニット１４０がタオル９００の把持に成功していれば、タオル９００の垂れ下がった部分が揺らいで断続的に第２撮像ユニット１４１と指標１４２の間に介在する。判定部２０２は、第３の判定動作を開始した後に、それまで観察できていた指標１４２が断続的にまたは継続して観察できなくなった場合に、ハンドユニット１４０がタオル９００の把持に成功していると判定する。具体的には、判定部２０２は、判定動作開始後に第２撮像ユニット１４１に撮像信号を連続的に送信し、その結果取得された画像データを解析して、指標１４２が断続的にまたは継続して写り込んでいないことを確認する。

以上３つの判定動作について説明したが、判定部２０２は、判定動作を行って得られた画像データに指標１４２が写っていた場合は、把持不成功と判定しても良いし、把持状況不明と判定しても良い。把持不成功と判定する場合は、制御部２００は、さらに把持動作をやり直しても良い。把持状況不明と判定する場合は、判定部２０２は、別の判定動作を実行して再判定を行っても良いし、より厳密な他の判定手法を用いて判定しても良い。また、判定動作は、上記の３つに限らず、把持動作を実行した後にハンドユニット１４０を静止させた状態で、ハンドユニット１４０に挟持されていない対象物の一部分が第２箇所を覆い得るようにアームユニット１３０を動作させてハンドユニットの全体を変位させるものであれば良い。

なお、以上の説明において、「下面」は、ハンドユニット１４０が把持動作を実行する場合に床面方向を向き得る面であることを意味し、常に床面方向を向いている場合を意味するものではない。上述のように、ハンドユニット１４０は、アームユニット１３０の先端リンクに対して旋回可能であるので、把持動作中や搬送中に第１箇所や第２箇所が床面方向ではない方向へ向いても構わない。また、「床面方向を向く面」は、床面と正対する面に限らず、面の法線が重力方向の成分を有するものであれば良い。いずれにしても、把持する対象物の一部が重力によって垂れ下がった場合に、第１箇所と第２箇所の間に当該対象物が介在する関係にあれば良い。

次に、移動ロボット１００による搬送物の搬送処理について説明する。図８は、第１の搬送処理を説明するフロー図である。図示するフローは、搬送タスクのうち把持動作を含む一部分であり、移動ロボット１００が、搬送対象物付近に到達した時点から開始する。搬送対象物は、把持すると重力の影響を受けて全体の形が変形するものである。

把持制御部２０１は、ステップＳ１０１で、搬送対象物に対して把持動作を実行する。具体的には、図３および図４を用いて説明した動作と同様の動作を実行する。把持動作が完了したら、ステップＳ１０２へ進み、制御部２００は、搬送タスクに規定された搬送動作を開始する。

制御部２００は、搬送動作を開始すると共に、規定時間以内の搬送動作に判定動作と一致する動作が含まれるか否かを判断する（ステップＳ１０３）。例えば、搬送対象物を持ち上げる動作は、一般的な搬送動作に含まれることが多い。この場合に判定部２０２は、搬送動作が上述の第１の判定動作と一致する動作を含むと判断して、搬送対象物を持ち上げるこの動作を判定動作として利用する。すなわち、判定部２０２は、規定時間以内の搬送動作に判定動作と一致する動作が含まれると判断した場合には、その動作を判定動作として利用することにより、別途判定動作を実行することを省略して、搬送タスク完遂の時間短縮を図る。一方、規定時間以内の搬送動作に判定動作と一致する動作が含まれないと判断した場合は、判定部２０２は、別途判定動作を実行する（ステップＳ１０４）。

判定部２０２は、ステップＳ１０５へ進み、把持判定を行う。具体的には、上述のように、それまで観察できていた指標１４２が観察できなくなったか否かを確認する。そして、ステップＳ１０６へ進み、指標１４２が観察できなくなった場合には搬送対象物の把持に成功していると判定し、ステップＳ１０７へ進む。そうでなければ、ステップＳ１０１へ戻って把持制御をやり直す。この場合は、強制的にステップＳ１０３からステップＳ１０４へ進み、前回とは異なる判定動作を実行するように制御しても良い。なお、ステップＳ１０１へ戻る処理が規定回数続いた場合には、一連の処理を停止させても良い。制御部２００は、ステップＳ１０７へ進んだら、残りの搬送タスクを実行して一連の処理を終了する。

図９は、第１の搬送処理とは別の第２の搬送処理を説明するフロー図である。図示するフローは、搬送タスクのうち把持動作を含む一部分であり、移動ロボット１００が、搬送対象物付近に到達した時点から開始する。

制御部２００は、ステップＳ２０１で、搬送対象物の認識を行う。具体的には、第１撮像ユニット１２１の画像データを取得し、画像認識技術により搬送対象物を特定する。認識作業が完了したら、ステップＳ２０２へ進み、搬送対象物に対して把持動作を実行する。具体的には、図３および図４を用いて説明した動作と同様の動作を実行する。把持動作が完了したら、ステップＳ２０３へ進み、ステップＳ２０１の認識結果により搬送対象物が把持すると重力の影響を受けて全体の形が変形するものであるか否かを判断する。変形するものであると判断した場合にはステップＳ２０４へ進み、そうでないと判断した場合にはステップＳ２０６へ進む。

ステップＳ２０４へ進んだ場合は、判定部２０２は、判定動作を実行する。そして、ステップＳ２０５へ進み、第１の把持判定として、上述のようにそれまで観察できていた指標１４２が観察できなくなったか否かを確認する。観察できなくなっていれば把持に成功したと判定する。

ステップＳ２０６へ進んだ場合は、判定部２０２は、第２の把持判定を実行する。第２の把持判定は、剛体に対する把持判定である。剛体に対する把持判定は多く知られているが、例えば、フィンガー１４０ａに設けられた圧力センサが所定値以上の値を示し、かつ、フィンガー１４０ａと第２フィンガー１４０ｂが互いに離間している場合に、把持に成功したと判定する。

ステップＳ２０５またはステップＳ２０６からステップＳ２０７へ進むと、制御部２００は、判定部２０２が搬送対象物の把持に成功していると判定した場合にはステップＳ２０８へ進み、そうでなければ、ステップＳ２０２へ戻って把持制御をやり直す。このとき、ステップＳ２０４へ進む場合には、前回とは異なる判定動作を実行するように制御しても良い。なお、ステップＳ２０２へ戻る処理が規定回数続いた場合には、一連の処理を停止させても良い。制御部２００は、ステップＳ２０８へ進んだら、残りの搬送タスクを実行して一連の処理を終了する。

なお、搬送処理は上述の２つに限らず、さまざまに構成し得る。例えば、事前に搬送対象物の認識を行うことなく、搬送対象物が剛体であることを前提に剛体を対象とする判定手法を実行し、この手法で把持していると判定できなかった場合に、判定動作を実行して把持判定する上述の判定手法を実行するようにしても良い。

以上説明した実施形態において、ハンドユニット１４０に挟持されていない対象物の一部分が第２箇所を「覆う」とは、対象物の一部分と第２箇所が物理的に接触している場合に限らず、第１箇所と第２箇所の間の空間に対象物の一部分が介在することにより、第１箇所から第２箇所が観察できなくなる状態を表す。また、上述の実施形態においては、指標１４２をマーカーとして設けたが、観察部としての第２撮像ユニット１４１は、ハンドユニット１４０における第２箇所の形状そのものを指標に代替する認識対象としても良い。すなわち、第２箇所が対象物の一部に覆われていない場合に観察される輪郭を認識対象とし、この輪郭が画像データから抽出できなくなった場合に、第２箇所を観察できなくなったと判断する。認識対象をこのように定めれば、指標１４２を特別に設ける手間が省ける。

次にハンドユニットの変形例について説明する。図１０は、他の例におけるハンドユニット３４０の外観斜視図である。ハンドユニット３４０は、上述のハンドユニット１４０と同様に第１フィンガー１４０ａおよび第２フィンガー１４０ｂを備える。しかし、ハンドユニット１４０と異なり、第１箇所には第２撮像ユニット１４１に代えて受光センサ３４３が配設されており、第２箇所には指標１４２に代えて赤外光を発光するＬＥＤ３４４が配設されている。なお、図においては、把持対象との相対的な位置関係がわかるように、図３等と同様にテーブル９１０とタオル９００を示している。

受光センサ３４３は、観察部の一例であり、ＬＥＤ３４４は、発光部の一例である。受光センサ３４３は、ＬＥＤ３４４からの発光光を受光することにより第２箇所の状況を観察する。受光センサ３４３とＬＥＤ３４４は、第２箇所に配設されたＬＥＤ３４４が対象物に覆われると、受光センサ３４３がＬＥＤ３４４からの発光光を受光できなくなるようにそれぞれ調整されている。

このように、受光部と発光部を第１箇所と第２箇所に設けることによっても、判定動作を通じて対象物の把持に成功したかを判定できる。このような受光部と発光部を設ける構成は、撮像ユニットを用いる構成よりも簡易であり、把持装置としてのコストを軽減できる。

図１１は、更に他の例のハンドユニット４４０の外観斜視図である。ハンドユニット４４０は、三本爪で対象物を挟み込むクロー型のハンドユニットである。具体的には図示するように、ハンドユニット４４０は、第１クロー４４０ａ、第２クロー４４０ｂ、第３クロー４４０ｃを有し、点線矢印で示すようにそれぞれの先端部が互いに接近するように動作して、対象物を挟むことにより把持を実現する。ハンドユニット４４０も、ハンドユニット１４０と同様に、アームユニット１３０の先端リンクの伸延方向と平行な旋回軸周りに、不図示のモータの駆動によって旋回し得る。ハンドユニット４４０は、把持対象物の姿勢などに応じて、クローを突き出しやすいように旋回される。なお、図においては、把持対象との相対的な位置関係がわかるように、図３等と同様にテーブル９１０とタオル９００を示している。

ハンドユニット４４０のうち、３つのクローを動作可能に支持する基体部には、第１受光センサ４４５ａ、第２受光センサ４４５ｂ、第３受光センサ４４５ｃが設けられている。第１受光センサ４４５ａは第１クロー４４０ａの基端部近傍に設けられており、第２受光センサ４４５ｂは第２クロー４４０ｂの基端部近傍に設けられており、第３受光センサ４４５ｃは第３クロー４４０ｃの基端部近傍に設けられている。また、第１クロー４４０ａの先端部には第１ＬＥＤ４４６ａが設けられており、第２クロー４４０ｂの先端部には第２ＬＥＤ４４６ｂが設けられており、第３クロー４４０ｃの先端部には第３ＬＥＤ４４６ｃが設けられている。第１受光センサ４４５ａは、第１ＬＥＤ４４６ａの発光光を受光し他のＬＥＤからの発光光を受光しないように調整されている。第２受光センサ４４５ｂは、第２ＬＥＤ４４６ｂの発光光を受光し他のＬＥＤからの発光光を受光しないように調整されている。第３受光センサ４４５ｃは、第３ＬＥＤ４４６ｃの発光光を受光し他のＬＥＤからの発光光を受光しないように調整されている。

判定部２０２は、判定動作を実行するときに、どのＬＥＤが把持対象物の一部によって覆われ得るのかを判断し、そのＬＥＤが配設されている箇所を第２箇所であると再設定する。すなわち、ハンドユニット４４０は把持動作時に旋回され得るので、判定動作時にいずれのＬＥＤが下面方向に向いているかを判断する。そして、判定部２０２は、そのＬＥＤの発光光を受光するように調整された受光センサが、判定動作の開始後に発光光を受光できたかを確認することにより把持の成功を判定する。

このように、ハンドユニットに複数の発光部と受光部の組を設け、ハンドユニットの姿勢に応じてどの発光部と受光部の組を把持判定に利用するかを事前に決定するようにしても良い。なお、発光部と受光部の組に代えて、ハンドユニット１４０のように撮像ユニットと指標の組を設けても良い。このような構成を採用すれば、さまざまな形式のハンドユニットに対して、上述の判定手法を適用することができる。

以上説明した本実施形態においては、第１箇所と第２箇所は相対的な関係であるので、互いに位置を入れ替えて設定しても良い。例えば、指標１４２と第２撮像ユニット１４１の位置を入れ替えても良い。また、複数の指標を配設して、実行する判定動作に応じてどの指標を観察するかを変更しても良い。

また、以上説明した本実施形態においては、搬送物を搬送する移動ロボット１００が把持装置を備える例を説明したが、把持装置は、移動機構などを備えない独立した装置であっても構わない。この場合、把持装置の制御に必要なコントロールユニットは、把持装置内に設けられる。

１００ 移動ロボット、１１０ 台車部、１１１ 駆動輪、１１２ キャスター、１２０ 本体部、１２１ 第１撮像ユニット、１２３ 表示パネル、１３０ アームユニット、１４０ ハンドユニット、１４０ａ 第１フィンガー、１４０ｂ 第２フィンガー、１４１ 第２撮像ユニット、１４２ 指標、１９０ コントロールユニット、２００ 制御部、２０１ 把持制御部、２０２ 判定部、２１０ 駆動輪ユニット、２２０ センサユニット、２３０ メモリ、２４０ ユーザＩＦ、３４０ ハンドユニット、３４３ 受光センサ、３４４ ＬＥＤ、４４０ ハンドユニット、４４０ａ 第１クロー、４４０ｂ 第２クロー、４４０ｃ 第３クロー、４４５ａ 第１受光センサ、４４５ｂ 第２受光センサ、４４５ｃ 第３受光センサ、４４６ａ 第１ＬＥＤ、４４６ｂ 第２ＬＥＤ、４４６ｃ 第３ＬＥＤ、９００ タオル、９１０ テーブル

Claims (12)

1. アーム部と、
   前記アーム部に接続され、把持すると変形する対象物を把持可能なハンド部と、
   前記ハンド部の第１箇所に配設され、前記ハンド部の第２箇所を観察可能な観察部と、
   前記対象物を把持する把持動作を前記ハンド部に実行させる把持制御部と、
   前記把持制御部が前記把持動作を実行した後に前記ハンド部を静止させた状態で、前記ハンド部に挟持されていない前記対象物の一部分が前記第２箇所を覆い得るように前記アーム部を動作させて前記ハンド部の全体を変位させる判定動作を実行し、前記判定動作の開始後に前記観察部が前記第２箇所を観察できなくなった場合に、前記ハンド部が前記対象物の把持に成功していると判定する判定部と
   を備える把持装置。
2. 前記第２箇所は、前記ハンド部のうち床面方向を向く面に設定されている請求項１に記載の把持装置。
3. 前記第２箇所は、前記ハンド部の姿勢に応じて再設定される請求項２に記載の把持装置。
4. 前記観察部は、前記第２箇所を撮像する撮像ユニットである請求項１から３のいずれか１項に記載の把持装置。
5. 前記観察部は、受光センサであり、前記第２箇所に発光部が設けられた請求項１から３のいずれか１項に記載の把持装置。
6. 前記判定動作は、前記ハンド部の全体を持ち上げる動作を含む請求項１から５のいずれか１項に記載の把持装置。
7. 前記判定動作は、前記ハンド部の全体を前記アーム部に対して旋回させる動作を含む請求項１から６のいずれか１項に記載の把持装置。
8. 前記判定部は、前記ハンド部を制御する制御動作中に前記判定動作と一致する動作が含まれていた場合に、把持判定を実行する請求項１から７のいずれか１項に記載の把持装置。
9. 前記ハンド部の把持対象を認識する認識部を備え、
   前記判定部は、前記認識部が前記把持対象を変形する対象物であると認識した場合に、把持判定を実行する請求項１から８のいずれか１項に記載の把持装置。
10. 前記判定部は、他の判定手法によって把持していると判定できなかった場合に、把持判定を実行する請求項１から９のいずれか１項に記載の把持装置。
11. アーム部と、
    前記アーム部に接続され、把持すると変形する対象物を把持可能なハンド部と、
    前記ハンド部の第１箇所に配設され、前記ハンド部の第２箇所を観察可能な観察部と
    を備える把持装置のための把持判定方法であって、
    前記ハンド部が前記対象物を把持する把持動作を実行する把持ステップと、
    前記把持動作を実行した後に前記ハンド部を静止させた状態で、前記ハンド部に挟持されていない前記対象物の一部分が前記第２箇所を覆い得るように前記アーム部を動作させて前記ハンド部の全体を変位させる判定動作を実行する判定動作ステップと、
    前記判定動作の開始後に前記観察部が前記第２箇所を観察できなくなった場合に、前記ハンド部が前記対象物の把持に成功していると判定する把持判定ステップと
    を有する把持判定方法。
12. アーム部と、
    前記アーム部に接続され、把持すると変形する対象物を把持可能なハンド部と、
    前記ハンド部の第１箇所に配設され、前記ハンド部の第２箇所を観察可能な観察部と
    を備える把持装置で実行される把持判定プログラムであって、
    前記ハンド部が前記対象物を把持する把持動作を実行する把持ステップと、
    前記把持動作を実行した後に前記ハンド部を静止させた状態で、前記ハンド部に挟持されていない前記対象物の一部分が前記第２箇所を覆い得るように前記アーム部を動作させて前記ハンド部の全体を変位させる判定動作を実行する判定動作ステップと、
    前記判定動作の開始後に前記観察部が前記第２箇所を観察できなくなった場合に、前記ハンド部が前記対象物の把持に成功していると判定する把持判定ステップと
    を前記把持装置のコンピュータに実行させる把持判定プログラム。

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