JP2019155542A - 搬送装置、搬送システム、コントローラ、および搬送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より効率的に物体を移動させることができる搬送装置、搬送システム、コントローラ、および搬送方法を提供することである。【解決手段】実施形態の搬送装置は、保持部と、移動機構と、センサと、動作制御部と、パラメータ推定部とを持つ。前記保持部は、物体を保持可能である。前記移動機構は、前記保持部を移動させる。前記センサは、前記保持部または前記移動機構に設けられている。前記動作制御部は、前記保持部により前記物体が保持された状態で前記保持部を動かすテスト動作を行う。前記パラメータ推定部は、前記テスト動作中に前記センサにより検出された検出結果に基づき、前記物体に関するパラメータを推定する。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、搬送装置、搬送システム、コントローラ、および搬送方法に関する。

物体を保持して移動させる搬送装置が知られている。
ところで、搬送装置は、より効率的に物体を移動させることが期待されている。

特開２００９−３６５５７号公報 特開２０１６−１９６０７７号公報

本発明が解決しようとする課題は、より効率的に物体を移動させることができる搬送装置、搬送システム、コントローラ、および搬送方法を提供することである。

実施形態の搬送装置は、保持部と、移動機構と、センサと、動作制御部と、パラメータ推定部とを持つ。前記保持部は、物体を保持可能である。前記移動機構は、前記保持部を移動させる。前記センサは、前記保持部または前記移動機構に設けられている。前記動作制御部は、前記保持部により前記物体が保持された状態で前記保持部を動かすテスト動作を行う。前記パラメータ推定部は、前記テスト動作中に前記センサにより検出された検出結果に基づき、前記物体に関するパラメータを推定する。

第１の実施形態の搬送システムを模式的に示す図。 第１の実施形態の搬送装置のシステム構成を示すブロック図。 第１の実施形態の搬送装置のテスト動作の第１例を示す正面図。 第１の実施形態の搬送装置のテスト動作の第２例を示す正面図。 第１の実施形態の搬送装置による物体の移動計画の一例を示す斜視図。 第１の実施形態の搬送装置のテスト動作の第３例を示す斜視図。 第１の実施形態の保持状態判定部のスコア算出の一例を説明するための正面図。 第１の実施形態の保持状態判定部のスコア算出の別の一例を説明するための図。 第１の実施形態の移動計画の第１の修正例を示す斜視図。 第１の実施形態の移動計画の第２の修正例を示す斜視図。 第１の実施形態の保持部の姿勢に関する係数αの特性を示す斜視図。 第１の実施形態の移動計画の第３の修正例を示す斜視図。 第１の実施形態の制御装置の処理の流れの一例を示すフローチャート。 第２の実施形態の搬送装置のシステム構成を示すブロック図。 第２の実施形態の搬送装置のテスト動作の第１例を示す正面図。 第２の実施形態の搬送装置のテスト動作の第２例を示す正面図。 第２の実施形態の変形例の保持部を示す正面図。 第３の実施形態の搬送システムを模式的に示す図。

以下、実施形態の搬送装置、搬送システム、コントローラ、および搬送方法を、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。また、本願でいう「ＸＸに基づく」とは、「少なくともＸＸに基づく」ことを意味し、ＸＸに加えて別の要素に基づく場合も含む。また、「ＸＸに基づく」とは、ＸＸを直接に用いる場合に限定されず、ＸＸに対して演算や加工が行われたものに基づく場合も含む。「ＸＸ」は、任意の要素（例えば、任意の情報）である。

（第１の実施形態）
図１から図１１を参照して、第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態の搬送システム１を模式的に示す図である。本実施形態では、搬送システム１は、例えば、物流用のハンドリングシステムである。搬送システム１は、移動元Ｓ１に位置する物体（搬送対象物）Ｏを、移動先Ｓ２に移動させる。移動元Ｓ１および移動先Ｓ２の各々は、例えば、ボックスパレットや台車、トート、オリコン、各種のコンベア、ソータなどであるが、これらに限定されない。また搬送システム１は、物流用のハンドリングシステムに限定されず、工場で使用される産業用ロボットシステムやその他のシステムなどにも広く適用可能である。本願でいう「搬送装置」、「搬送システム」、および「搬送方法」とは、物体の搬送を主目的とした装置やシステム、方法に限定されず、製品組立や別の目的の一部として物体の搬送（移動）を伴う装置やシステム、方法も含む。

まず、搬送システム１の全体構成について説明する。
図１に示すように、搬送システム１は、例えば、搬送装置１１と、管理装置１２とを含む。

搬送装置１１は、例えばロボット装置であり、移動元Ｓ１に位置する物体Ｏを保持し、保持した物体Ｏを移動先Ｓ２に移動させる。搬送装置１１は、有線または無線により、管理装置１２と通信可能である。なお、搬送装置１１については詳しく後述する。

管理装置（上位制御装置）１２は、搬送システム１の全体の管理および制御を行う。例えば、管理装置１２は、搬送装置１１に対するオペレータの指示を受け付ける入力受付部と、オペレータに対して搬送装置１１の動作状態を表示する情報出力部とを有する。管理装置１２は、入力受付部に入力された指示に基づき、搬送装置１１を制御する。なお、管理装置１２は、入力受付部および情報出力部を有さずに、サーバ装置のような情報処理のみを行う装置でもよい。

次に、搬送装置１１の一例について説明する。
図１に示すように、搬送装置１１は、例えば、保持部１００、移動機構２００、物体検出用カメラ３００、計測部４００、および制御装置５００を含む。

保持部１００は、移動元Ｓ１に位置する物体Ｏを保持する保持装置である。例えば、保持部１００は、真空ポンプのような吸引装置と、吸引装置に連通した吸着部（例えば吸着パッド）とを有し、吸着により物体Ｏを保持する。ただし、保持部１００は、複数の挟持部材で物体Ｏを挟持することで物体Ｏを保持する保持部でもよいし、その他の機構により物体Ｏを保持する保持部でもよい。図１を含むいくつかの図では、保持部１００は模式的に示されている。

移動機構２００は、保持部１００を所望の位置に移動させる機構である。例えば、移動機構２００は、６軸のロボットアームであり、複数のアーム部材２０１と、複数のアーム部材２０１を回動可能に連結した複数の回動部２０２と、これら回動部２０２を駆動する不図示のアクチュエータ（例えばモータ）とを含む。ただし、移動機構２００は、３軸の直交ロボットアームでもよいし、その他の構成により保持部１００を所望の位置に移動させる機構でもよい。例えば、移動機構２００は、回転翼により保持部１００を持ち上げて移動させる飛行体（例えばドローン）などでもよい。

物体検出用カメラ３００は、移動元Ｓ１に位置する保持対象の物体Ｏを撮影する。例えば、物体検出用カメラ３００は、保持部１００または移動機構２００に設けられている。ただし、物体検出用カメラ３００は、移動元Ｓ１の側方や直上などの位置に固定されて、移動元Ｓ１に位置する物体Ｏを撮影してもよい。

ここで、本実施形態では、大きさや形状が異なる複数種類の物体Ｏが移動元Ｓ１にランダムに置かれる場合がある。物体検出用カメラ３００は、保持対象の物体Ｏの種類を判定するための情報を取得する検出器の一例である。物体検出用カメラ３００は、例えば、物体Ｏの外形形状の画像データを取得してもよく、物体Ｏの特徴部分の画像データを取得してもよい。「物体の特徴部分」とは、物体Ｏのなかで物体Ｏの種類により固有な形状を含む部分でもよいし、物体Ｏに付されたタグ（物体識別用の文字情報やバーコードなど）などでもよい。物体検出用カメラ３００は、撮影した画像データを制御装置５００に出力する。

計測部４００は、１つ以上のセンサを含み、物体Ｏに作用する１つ以上の物理量を計測する。本実施形態では、計測部４００は、力センサ４０１と、保持力検出用センサ４０２とを含む。

力センサ４０１は、保持部１００または移動機構２００に設けられている。力センサ４０１は、「センサ」の一例である。力センサ４０１は、物体Ｏを保持した保持部１００に作用する力およびモーメントを計測することで、保持部１００により保持された物体Ｏの重量と、後述するテスト動作で物体Ｏに作用する力およびモーメントを計測する。例えば、力センサ４０１は、６軸の力センサであり、直交座標系における３軸の加速度と、それら３軸周りの３つのモーメントとを計測する。力センサ４０１は、計測された情報を制御装置５００に出力する。

保持力検出用センサ４０２は、例えば保持部１００に設けられ、物体Ｏに対する保持部１００の保持力に関する値を計測する。保持力検出用センサ４０２は、「検出器」の一例である。例えば、吸着部を有した保持部１００が用いられる場合、保持力検出用センサ４０２は、前記吸着部内の圧力値を検出可能な圧力センサである。圧力センサは、物体Ｏに対する保持部１００の保持力に関する値として、吸着部内の圧力値を計測する。一方で、挟持部材を有した保持部１００が用いられる場合、保持力検出用センサ４０２は、前記挟持部材に設けられた感圧センサ（例えばピエゾ素子）である。感圧センサは、物体Ｏに対する保持部１００の保持力に関する値として、前記挟持部材と前記物体Ｏとの間の接触圧力を計測する。保持力検出用センサ４０２は、計測された情報を制御装置５００に出力する。

制御装置５００は、搬送装置１１の全体動作を制御する。制御装置５００は、「コントローラ」の一例である。図２は、搬送装置１１のシステム構成を示すブロック図である。制御装置５００は、例えば、情報取得部５１０、画像解析部５２０、物体判定部５３０、計画部５４０、動作制御部５５０、および記憶部５６０を含む。

制御装置５００の各機能部（例えば、情報取得部５１０、画像解析部５２０、物体判定部５３０、計画部５４０、および動作制御部５５０）の全部または一部は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＧＰＵ（Graphics Processing Unit）のような１つ以上のプロセッサがプログラムメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。ただし、これら機能部の全部または一部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）などのハードウェア（例えば回路部；circuitry）により実現されてもよい。また、記憶部５６０は、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）、ＲＯＭ（read-only memory）、またはＲＡＭ（random access memory）などにより実現される。

ここで、説明の便宜上、記憶部５６０について先に説明する。記憶部５６０は、物体データベース５６１（以下、「物体ＤＢ５６１」と称する）を記憶している。物体ＤＢ５６１には、例えば、１つ以上の物体Ｏの種類と、その物体Ｏの特徴情報と、その物体Ｏに関する各種パラメータとが対応付けられて登録されている。物体ＤＢに登録されている物体Ｏは、搬送装置１１により過去に搬送された物体Ｏでもよく、管理装置１２により事前に登録された物体でもよい。「特徴情報」とは、その物体Ｏを特定可能（他の物体と識別可能）な情報であり、物体Ｏの外形（大きさや形状）、色、または物体Ｏに付されたタグに示された情報などである。「物体に関するパラメータ」とは、物体Ｏの物理的性質を示す値であり、物体Ｏの重量、物体Ｏの重心の３次元位置、および物体Ｏの表面の摩擦係数などである。

情報取得部５１０は、物体検出用カメラ３００により撮影された画像データを、物体検出用カメラ３００から取得する。さらに、情報取得部５１０は、計測部４００で計測された情報を、計測部４００から取得する。本明細書で言う「取得」とは、送信リクエスト信号を発信することで情報を取得する場合に限定されず、受け身で受信することで情報を取得する場合も含む。情報取得部５１０は、物体検出用カメラ３００から取得した画像データを画像解析部５２０に出力する。また、情報取得部５１０は、計測部４００から取得した情報を、計画部５４０に出力する。

画像解析部５２０は、物体検出用カメラ３００により取得された画像データに対して所定の画像解析を行い、物体Ｏの位置情報、外形情報、および特徴情報を認識する。画像解析部５２０は、画像解析により得られた物体Ｏの位置情報および外形情報を計画部５４０に出力する。また、画像解析部５２０は、画像解析により得られた物体Ｏの特徴情報を物体判定部５３０に出力する。

物体判定部５３０は、画像解析部５２０により得られた特徴情報と、記憶部５６０の物体ＤＢ５６１に登録されている特徴情報とを比較する。これにより、物体判定部５３０は、保持対象の物体Ｏが、搬送装置１１によって既知の物体であるか、未知の物体であるかを判定する。「既知の物体」とは、物体Ｏに関するパラメータが、物体ＤＢ５６１に登録されている物体を意味する。一方で、「未知の物体」とは、物体Ｏに関するパラメータが、物体ＤＢ５６１に登録されていない物体を意味する。

例えば、物体判定部５３０は、画像解析部５２０により得られた特徴情報と、物体ＤＢ５６１に登録されている特徴情報との違いが閾値未満である場合に、保持対象の物体Ｏが既知の物体であると判定する。一方で、物体判定部５３０は、画像解析部５２０により得られた特徴情報と、物体ＤＢ５６１に登録されている特徴情報との違いが閾値以上である場合に、保持対象の物体Ｏが未知の物体であると判定する。物体判定部５３０は、物体判定部５３０による判定結果を計画部５４０に出力する。

計画部５４０は、物体Ｏを移動元Ｓ１から移動先Ｓ２に移動させる移動計画を生成する。本実施形態では、計画部５４０は、所定のテスト動作を行うことで、より効率的に、且つ、より確実に、物体Ｏを移動させる移動計画を生成する。計画部５４０は、例えば、保持動作生成部５４１、移動計画生成部５４２、テスト動作生成部５４３、パラメータ推定部５４４、保持状態判定部５４５、移動計画修正部５４６、および保持リトライ動作生成部５４７を含む。

まず、保持動作生成部５４１について説明する。保持動作生成部５４１は、物体Ｏの位置および特性（大きさや形状など）に基づき、物体Ｏを保持する保持動作計画を生成する。例えば、保持動作計画は、物体Ｏの表面なかで保持部１００が保持する保持位置や、物体Ｏに対する保持部１００の保持姿勢などを含む。保持動作生成部５４１は、生成した保持動作計画を動作制御部５５０に出力する。

次に、移動計画生成部５４２について説明する。移動計画生成部５４２は、物体Ｏの特性（大きさや形状など）、移動元Ｓ１と移動先Ｓ２との間の障害物、およびその他の制約条件などに基づき、移動元Ｓ１で保持した物体Ｏを移動先Ｓ２まで移動させる移動計画を生成する。移動計画は、例えば、物体Ｏを移動させるための、保持部１００の移動経路（軌道）、保持部１００の速度、保持部１００の加速度などを含む。本実施形態では、移動計画生成部５４２は、移動元Ｓ１から移動先Ｓ２へ物体Ｏを搬送装置１１が可能な最短時間で移動させる移動計画を生成する。言い換えると、移動計画生成部５４２は、物体Ｏを効率的に移動させる所定条件を満たす移動計画を生成する。

次に、テスト動作生成部５４３について説明する。テスト動作生成部５４３は、保持対象の物体Ｏが未知の物体である場合、物体Ｏのパラメータを推定するためのテスト動作を行う動作計画を生成する。テスト動作は、保持部１００より物体Ｏが保持された状態で、保持部１００を動かすことで行われる。ここで、「保持部１００を動かす」とは、保持部１００の位置および姿勢のうち少なくとも一方を変更することを意味し、例えば移動機構２００を制御することで実現される。このテスト動作は、物体Ｏを移動先Ｓ２へ向けて移動させる搬送動作に先立って行われる。例えば、テスト動作は、以下に示すいくつかのテスト動作のなかから任意に選択されて、または組み合わせて行うことができる。

（テスト動作の第１例）
まず、テスト動作の第１例について説明する。図３は、搬送装置１１によって行われるテスト動作の第１例を示す正面図である。ここで、保持部１００が鉛直方向に向く場合、６軸の力センサ４０１により得られる計測結果に基づき物体Ｏの重心の水平方向の位置は算出できるが、鉛直方向の位置は分からない。そこで、本第１例のテスト動作は、動作制御部５５０により移動機構２００の回動部２０２を回転させ、物体Ｏを保持した保持部１００を傾ける動作を含む。これにより、保持部１００に対する物体Ｏの重心位置が水平方向および鉛直方向で変化し、力センサ４０１により計測される力およびモーメントが変化する。すなわち、物体Ｏを傾ける前の状態と、物体Ｏを傾けた状態とで、力センサ４０１により計測される力およびモーメントを比較することで、物体Ｏの重心の３次元位置（水平方向の位置および鉛直方向の位置）を算出することができる。例えば、このテスト動作は、物体Ｏを保持した保持部１００を傾けた状態で、保持部１００および物体Ｏを一時的に静止させることを含む。例えば、力センサ４０１は、保持部１００が傾けられる前（または傾けた状態から元の状態に復帰した後）に物体Ｏが静止した状態で、物体Ｏを保持した保持部１００に作用する力およびモーメントを計測するとともに、保持部１００が傾けられて物体Ｏが静止した状態で、物体Ｏを保持した保持部１００に作用する力およびモーメントを計測する。例えば、本第１例のテスト動作は、保持部１００を移動先Ｓ２へ向けて移動させずに、保持部１００が物体Ｏを移動元Ｓ１から持ち上げた位置で行われる。

本第１例のテスト動作では、物体Ｏが静止した状態で力センサ４０１により静的な計測を行うことができるため、後述する第２例のテスト動作に比べて物体Ｏに関するパラメータをより精度良く推定することができる場合があり得る。このため、テスト動作生成部５４３は、例えば、物体Ｏの特性が所定の条件を満たす場合（例えば物体Ｏを傾ける十分な空間がある場合）は、第２例のテスト動作よりも第１例のテスト動作を優先して実行してもよい。

（テスト動作の第２例）
次に、テスト動作の第２例について説明する。図４は、搬送装置１１によって行われるテスト動作の第２例を示す正面図である。本第２例では、テスト動作は、保持部１００を傾けることなく、物体Ｏを保持した保持部１００に加速度（並進加速度）を加える動作を含む。これにより、力センサ４０１により計測される力およびモーメントが変化する。すなわち、保持部１００に並進加速度が加えられたときに物体Ｏに作用する慣性力および慣性モーメントを計測することで、物体Ｏの重心の３次元位置を算出することができる。例えば、本第２例のテスト動作は、物体Ｏを移動先Ｓ２へ向かう方向とは異なる方向に移動させることで行われてもよい。

本第２例のテスト動作では、物体Ｏを傾ける空間が必要ない。このため、テスト動作生成部５４３は、例えば、物体Ｏを傾ける十分な空間がない場合は、第１例のテスト動作よりも第２例のテスト動作を優先して実行してもよい。また、本第２例は、物体Ｏを動かしながら計測を行うことができるため、次の動作にそのまま移れる可能性がある。このため、物体Ｏに関するパラメータの推定精度よりも動作時間の短縮を優先すべき場合は、第１例のテスト動作よりも第２例のテスト動作が優先して実行されてもよい。

（テスト動作の第３例）
次に、テスト動作の第３例について説明する。ここで、図５Ａは、移動計画生成部５４２により生成された移動計画の一例を示す斜視図である。この移動計画では、物体Ｏに第１時点（例えば移動の初期段階）で第１方向における最大加速度である第１加速度ａ１が作用し、第２時点（例えば移動の最終段階）で第２方向における最大加速度である第２加速度ａ２が作用する。例えば、第１加速度ａ１は、物体Ｏを移動先Ｓ２に向けて加速させるための加速度である。例えば、第２加速度ａ２は、物体Ｏを移動先Ｓ２に停止させるため（すなわち減速するため）の加速度である。

図５Ｂは、搬送装置１１によって行われるテスト動作の第３例を示す斜視図である。本第３例のテスト動作では、移動計画生成部５４２により生成された移動計画で想定される最大加速度を物体Ｏに加えることで行われる。例えば、図５Ａの移動計画に対応するテスト動作では、物体Ｏに前記第１方向で第１加速度ａ１を加え、物体Ｏに前記第２方向で第２加速度ａ２を加える動作を含む。このテスト動作は、例えば、物体Ｏを移動計画のようには移動させずに、物体Ｏが移動元Ｓ１から持ち上げられた位置で行われる。

次に、テスト動作の第１例から第３例の応用例について説明する。例えば、テスト動作生成部５４３は、力センサ４０１により計測された物体Ｏの重量に基づき、テスト動作の内容を変更してもよい。例えば、テスト動作計画部５４３は、物体Ｏの重量が第１重量閾値よりも重い場合、物体Ｏの重量が第１重量閾値と同じかそれよりも軽い場合に比べて、小さな加速度でテスト動作を行う。これにより、物体Ｏをより落としにくい状態でテスト動作を行うことができる。一方で、テスト動作計画部５４３は、物体Ｏの重量が第２重量閾値と同じかそれよりも軽い場合、物体Ｏの重量が第２重量閾値よりも重い場合に比べて、大きな加速度でテスト動作を行う。これにより、テスト動作の時間短縮を図ることができる。なお、第１重量閾値と第２重量閾値とは同じ値でもよい。

次に、パラメータ推定部５４４について説明する。パラメータ推定部５４４は、上述のテスト動作により物体Ｏに作用する１つ以上の物理量（言い換えると、テスト動作により保持部１００に作用する１つ以上の物理量）に基づき、物体Ｏに関するパラメータを推定する。本実施形態では、パラメータ推定部５４４は、保持対象の物体Ｏが既知の物体であると物体判定部５３０により判定された場合（すなわち、物体ＤＢ５６１にパラメータの登録がある物体Ｏである判定され、テスト動作が行われない場合）、物体Ｏに関するパラメータの推定は行わない。一方で、パラメータ推定部５４４は、保持対象の物体Ｏが未知の物体であると物体判定部５３０により判定された場合（すなわち、物体ＤＢ５６１にパラメータの登録がない物体Ｏである判定され、テスト動作が行われる場合）、物体Ｏに関するパラメータを推定する。

以下、パラメータ推定部５４４によるパラメータの推定について説明する。これらパラメータは、例えば、保持部１００に作用して力センサ４０１により計測される力およびモーメントに基づいて推定される。本実施形態では、パラメータ推定部５４４は、物体Ｏに関するパラメータとして、物体Ｏの重量と、物体Ｏの重心の３次元位置とを推定する。

例えば、パラメータ推定部５４４は、物体Ｏの重量を、保持部１００により物体Ｏを保持して持ち上げた状態で、保持部１００に作用する力に基づいて推定する。

また、パラメータ推定部５４４は、上記第１例のテスト動作が行われる場合、物体Ｏの重心の３次元位置を、テスト動作前（物体Ｏを傾ける前）の保持部１００の姿勢と、その姿勢で保持部１００に作用する力およびモーメント、および、テスト動作中（物体Ｏを傾けた状態）の保持部１００の姿勢と、その姿勢で保持部１００に作用する力およびモーメントとの間の関係式に基づき推定する。ここで、保持部１００の姿勢は、例えば、移動機構２００に設けられた検出器（エンコーダなど）または動作制御部５５０から出力される制御目標値などに基づいて得られる。

また、パラメータ推定部５４４は、上記第２例または第３例のテスト動作が行われる場合、物体Ｏの重心の三次元位置を、テスト動作中に保持部１００に作用する慣性力および慣性モーメントに基づき推定する。

次に、保持状態判定部５４５について説明する。保持状態判定部５４５は、保持力検出用センサ４０２により検出された保持力に関する値と、物体Ｏに関するパラメータ（例えば重量および重心の３次元位置）とに基づき、保持部１００による物体Ｏの保持状態を判定する。本実施形態では、保持状態判定部５４５は、保持力検出用センサ４０２により検出された保持力に関する値と、物体Ｏに関するパラメータとに加え、物体Ｏの移動先Ｓ２へ向けた物体Ｏの移動計画（例えば、移動計画生成部５４２により生成された移動計画）に基づき、保持部１００による物体Ｏの保持状態を判定する。

ここで、保持状態判定部５４５は、物体Ｏが既知の物体である場合、物体ＤＢ５６１に登録されている物体Ｏに関するパラメータを用いて、物体Ｏの保持状態を判定する。一方で、保持状態判定部５４５は、物体Ｏが未知の物体である場合、パラメータ推定部５４４により推定された物体Ｏに関するパラメータを用いて、物体Ｏの保持状態を判定する。

本実施形態では、保持状態判定部５４５は、保持部１００による物体Ｏの保持状態をスコアとして算出する。図６は、保持状態判定部５４５によるスコア算出の一例を説明するための正面図である。図６は、保持部１００の吸着部１０１により物体Ｏが保持される場合を示す。ここで、物体Ｏの質量をｍ、物体Ｏに作用する想定加速度をａ（３次元ベクトル）、物体Ｏに作用する重力加速度をｇ（３次元ベクトル）、想定加速度ａと重力加速度ｇとに基づく合力（吸着部１０１にかかる並進力）をＦ（３次元ベクトル）、吸着部１０１と物体Ｏとが重なる方向とは略直交する方向に沿う吸着部１０１の断面（以下、「特定断面」と称する）の断面積をＡ、上記特定断面における吸着部１０１の半径をｒ、大気圧と吸着部１０１の内部との圧力差をΔＰ、物体Ｏの重心の３次元位置の位置ベクトルをｃ（３次元ベクトル）、吸着部１０１にかかるモーメントをＴ（スカラ）、合力Ｆの方向に対する保持部１００（吸着部１０１）の姿勢に関する係数をα、モーメントに関する係数をβ_１とすると、保持状態判定部５４５は、物体Ｏの保持状態を示すスコアＳを、以下の式（１）に基づいて算出する。

ここで、物体の質量ｍは、力センサ４０１の計測結果に基づき算出される。物体Ｏに作用する想定加速度ａは、移動先Ｓ２に向けた物体Ｏの移動計画において物体Ｏに加わることが想定される最大加速度であり、例えば移動計画生成部５４２により生成された移動計画から得られる。圧力差ΔＰは、例えば圧力センサである保持力検出用センサ４０２により計測された吸着部１０１内の圧力値に基づいて算出される。物体Ｏの重心の３次元位置の位置ベクトルｃは、上記特定断面での吸着部１０１の中心を基点とした物体Ｏの重心の３次元位置を示す位置ベクトルであり、物体Ｏが未知の場合はパラメータ推定部５４４により推定された重心の３次元位置が用いられ、物体Ｏが既知の場合は物体ＤＢ５６１に登録された重心の３次元位置が用いられる。

合力Ｆの方向に対する保持部１００の姿勢に関する係数αは、想定加速度ａと重力加速度ｇとに基づく合力Ｆが作用する方向と、保持部１００の姿勢との関係により変化する係数である。例えば、係数αは、吸着部１０１と物体Ｏとが並ぶ方向と合力Ｆが作用する方向とが一致する場合に最小となり、吸着部１０１と物体Ｏとが並ぶ方向と合力Ｆが作用する方向との間の角度が大きくなるに従い大きくなり、吸着部１０１と物体Ｏとが並ぶ方向と合力Ｆが作用する方向とが略直交する場合に最大となる。この係数αは、保持部１００の特性（形状や材質など）によって定まる。

モーメントに関する係数β_１は、モーメントにより吸着部１０１の保持力がどれだけ損なわれやすいかを反映した値であり、吸着部１０１の材質や形状などにより定まる。モーメントに関する係数β_１は、モーメントが作用した場合に吸着部１０１の保持力が維持されやすいほど小さな値となる。

図７は、保持状態判定部５４５によるスコア算出の別の一例を説明するための図である。図７は、保持部１００の一対の挟持部材１０２により物体Ｏが挟持されて保持される場合を示す。ここで、物体Ｏの質量をｍ、物体Ｏに作用する想定加速度をａ（３次元ベクトル）、物体Ｏに作用する重力加速度をｇ（３次元ベクトル）、想定加速度ａと重力加速度ｇとに基づく合力（挟持部材１０２にかかる並進力）をＦ（３次元ベクトル）、挟持部材１０２から物体Ｏに作用する把持力をＨ、一対の挟持部材１０２で物体Ｏを挟む方向とは略直交した方向における挟持部材１０２の幅の半分をｒ、物体Ｏの重心の３次元位置の位置ベクトルをｃ（３次元ベクトル）、挟持部材１０２にかかるモーメントをＴ（スカラ）、合力Ｆの方向に対する保持部１００（挟持部材１０２）の姿勢に関する係数をα、摩擦に関する係数をβ_２とすると、保持状態判定部５４５は、物体Ｏの保持状態を示すスコアＳを、以下の式（２）に基づいて算出する。

ここで、物体の質量ｍ、物体Ｏに作用する想定加速度ａ、物体Ｏの重心の３次元位置の位置ベクトルｃの各々の意味および算出方法は、図６に示す場合と略同じである。把持力Ｈは、感圧センサである保持力検出用センサ４０２により計測された挟持部材１０２と物体Ｏとの間の接触圧力と、挟持部材１０２と物体Ｏとの接触面積とに基づいて算出される。合力Ｆの方向に対する保持部１００の姿勢に関する係数αは、想定加速度ａと重力加速度ｇとに基づく合力Ｆが作用する方向と、挟持部材１０２の姿勢との関係により変化する係数である。摩擦に関する係数β_２は、挟持部材１０２の表面の摩擦係数により定まる係数である。例えば、係数β_２は、挟持部材１０２の表面の摩擦係数が大きいほど大きな値となる。

保持状態判定部５４５は、図６または図７に示すモデルを用いて算出したスコアＳに基づいて、物体Ｏの保持状態を判定する。例えば、保持状態判定部５４５は、スコアＳが第１閾値Ｋ１以上である場合（第１条件が満たされる場合の一例）に、移動計画生成部５４２により生成された移動計画（初期の移動計画、修正なしの移動計画）に基づいて保持部１００により物体Ｏを移動させても問題ないと判定する。保持状態判定部５４５は、スコアＳが第１閾値Ｋ１未満、且つ、第２閾値Ｋ２以上である場合（第２条件が満たされる場合の一例）に、移動計画が修正されれば、保持部１００により物体Ｏを移動させても問題ないと判定する。保持状態判定部５４５は、スコアＳが第２閾値Ｋ２未満である場合（第３条件が満たされる場合の一例）に、保持部１００による物体Ｏの保持を一旦解放し、保持部１００により物体Ｏを保持し直す必要があると判定する。

次に、移動計画修正部５４６について説明する。移動計画修正部５４６は、保持状態判定部５４５により算出されたスコアＳが第１閾値Ｋ１未満、且つ、第２閾値Ｋ２以上である場合に、物体Ｏの移動計画を修正する。移動計画修正部５４６は、例えば、保持力検出用センサ４０２により検出された保持力に関する値と、パラメータ推定部５４４により推知された物体Ｏに関するパラメータ、または物体ＤＢ５６１から取得されたパラメータとに基づき、移動計画を修正する。なお、以下に示す第１から第３の移動計画の修正例は、互いに組み合わされて実施されてもよい。

まず、移動計画の第１の修正例について説明する。図８は、移動計画の第１の修正例を示す図である。移動計画修正部５４６は、例えば、物体Ｏの移動経路（軌道）はそのままにして、物体Ｏに作用する最大加速度が小さくなるように、移動計画を修正する。例えば、移動計画修正部５４６は、修正前の移動計画では移動の初期段階と最終段階とでそれぞれ大きな最大加速度ａ１１，ａ２１が物体Ｏに作用する場合、移動の初期段階と最終段階とで物体Ｏに作用する最大加速度が小さくなるように（最大加速度ａ１１，ａ２１に比べて小さな加速度ａ１２，ａ２２が最大加速度として作用するように）移動計画を修正する。移動計画修正部５４６は、保持状態判定部５４５による再判定（修正された移動計画に基づく再判定）において、スコアＳが第１閾値Ｋ１となるように移動計画を修正する。

次に、移動計画の第２の修正例について説明する。図９は、移動計画の第２の修正例を示す図である。移動計画修正部５４６は、例えば、物体Ｏの移動経路（軌道）を変更することで、物体Ｏに作用する最大加速度が小さくなるように移動計画を修正する。ここで、修正前の移動計画に含まれる軌道ｔ１は、障害物Ｈを回避しつつ物体Ｏの移動経路を極力短くするために、障害物Ｈの周囲で軌道が急激に曲がる部分を含み得る。この場合、軌道ｔ１が急激に曲がる部分で物体Ｏに大きな加速度（最大加速度ａ３１）が作用する。このような場合、移動計画修正部５４６は、障害物Ｈに対して物体Ｏを少し遠回りさせてゆるやかに移動させることで急激な方向転換を抑制した軌道ｔ２で物体Ｏを移動させ、物体Ｏに作用する最大加速度が小さくなるように（最大加速度ａ３１に比べて小さな加速度ａ３２が最大加速度として作用するように）移動計画を修正する。移動計画修正部５４６は、保持状態判定部５４５による再判定（修正された移動計画に基づく再判定）において、スコアＳが第１閾値Ｋ１以上となるように移動計画を修正する。

次に、移動計画の第３の修正例について説明する。ここで、図１０Ａは、合力Ｆの方向に対する保持部１００の姿勢に関する係数αの特性を示す図である。図１０Ａ中の矢印の長さは、矢印の方向に合力Ｆが作用した場合の係数αの大きさを示す。上述したように、係数αは、保持部１００と物体Ｏとの位置関係により定まる特定方向（例えば吸着部１０１と物体Ｏとが並ぶ方向）と合力Ｆが作用する方向とが一致する場合に最小となり、上記特定方向と合力Ｆが作用する方向との間の角度が大きくなるに従い大きくなり、上記特定方向と合力Ｆが作用する方向とが略直交する場合に最大となることがある。

図１０Ｂは、移動計画の第３の修正例を示す図である。移動計画修正部５４６は、例えば、物体Ｏの移動先Ｓ２に向けた移動中における保持部１００の姿勢を変更するように、物体Ｏの移動計画を修正する。例えば、移動計画修正部５４６は、合力Ｆが作用する方向を係数αが最も小さくなる方向に近付けるように、移動中における保持部１００の姿勢を変更する。移動計画修正部５４６は、保持状態判定部５４５による再判定（修正された移動計画に基づく再判定）において、スコアＳが第１閾値Ｋ１以上となるように移動計画を修正する。

次に、保持リトライ動作生成部５４７について説明する。保持リトライ動作生成部５４７は、保持状態判定部５４５により算出されたスコアＳが第２閾値Ｋ２未満である場合、物体Ｏの保持動作をリトライ（再試行）するための動作計画を生成する。すなわち、保持リトライ動作生成部５４７は、物体Ｏを一度、移動元Ｓ１に置き直し、保持部１００により改めて物体Ｏを保持し直す動作計画を生成する。例えば、保持リトライ動作生成部５４７は、物体Ｏの表面のなかで保持部１００が保持する保持位置や、物体Ｏに対する保持部１００の保持姿勢を変更した保持リトライ動作計画を生成する。保持リトライ動作生成部５４７は、生成した保持リトライ動作計画を動作制御部５５０に出力する。

次に、動作制御部５５０について説明する。動作制御部５５０は、計画部５４０により計画された動作計画に基づき、保持部１００および移動機構２００を制御する。例えば、動作制御部５５０は、保持動作生成部５４１により生成された保持動作計画に基づき、保持部１００および移動機構２００を制御し、移動元Ｓ１に位置する物体Ｏを保持する。動作制御部５５０は、テスト動作生成部５４３により生成されたテスト動作の動作計画に基づき移動機構２００を制御することで、保持部１００により物体Ｏを動かすテスト動作を実行する。動作制御部５５０は、保持状態判定部５４５により算出されたスコアＳが第１閾値Ｋ１以上である場合、移動計画生成部５４２により生成された物体Ｏの移動計画（初期の移動計画、修正なしの移動計画）に基づいて保持部１００により物体Ｏを移動させる。動作制御部５５０は、保持状態判定部５４５により算出されたスコアＳが第１閾値Ｋ１未満であり、且つ、第２閾値Ｋ２以上である場合、移動計画修正部５４６により修正された物体Ｏの移動計画に基づいて保持部１００により物体Ｏを移動させる。動作制御部５５０は、保持状態判定部５４５により算出されたスコアＳが第２閾値Ｋ２未満である場合、保持リトライ動作生成部５４７により生成された物体Ｏの保持リトライ動作計画に基づいて保持部１００により物体Ｏを保持し直す。

次に、制御装置５００の処理の流れの一例について説明する。図１１は、制御装置５００の処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、保持動作生成部５４１は、物体Ｏの保持動作計画を生成する。動作制御部５５０は、保持動作生成部５４１により生成された保持動作計画に基づき、保持部１００および移動機構２００を制御することで移動元Ｓ１に位置する物体Ｏを保持する（Ｓ１０１）。また、移動計画生成部５４２は、物体Ｏの移動計画を生成する（Ｓ１０２）。

次に、物体判定部５３０は、例えば物体検出用カメラ３００により撮影された画像データに基づき、保持部１００が保持する物体Ｏが、既知の物体であるか否かを判定する（Ｓ１０３）。なお、Ｓ１０３の処理は、Ｓ１０１またはＳ１０２の処理と略同時、またはＳ１０１およびＳ１０２の少なくとも一方の処理よりも先に行われてもよい。

物体Ｏが既知の物体であると判定された場合、制御装置５００は、テスト動作を行うことなく、後述する保持状態の判定（ステップＳ１０６）に移る。一方で、物体Ｏが既知の物体でないと判定された場合、テスト動作生成部５４３は、テスト動作の動作計画を生成する。動作制御部５５０は、テスト動作生成部５４３により生成されたテスト動作の動作計画に基づき、保持部１００により物体Ｏを保持した状態でテスト動作を行う（Ｓ１０４）。このとき、力センサ４０１は、テスト動作前に力センサ４０１に作用する力およびモーメントと、テスト動作中に力センサ４０１に作用する力およびモーメントとを計測する。

テスト動作が行われた場合、パラメータ推定部５４４は、力センサ４０１により計測された情報に基づき、物体Ｏに関するパラメータとして、重量および重心の３次元位置を推定する（Ｓ１０５）。ここで、パラメータ推定部５４４により推定された重量および重心の３次元位置は、その物体Ｏの特徴情報と関連付けて物体ＤＢ５６１に登録されてもよい。この場合、次に同じ物体Ｏが保持対象となった場合に、テスト動作およびパラメータの推定の処理を省略することができる。

次に、保持状態判定部５４５は、物体Ｏに対する保持部１００の保持状態を判定する。ここで、Ｓ１０３の処理において物体Ｏが既知の物体と判定された場合、物体Ｏに関するパラメータは、物体ＤＢ５６１から取得される。一方で、Ｓ１０３の処理において物体Ｏが未知の物体と判定された場合、パラメータ推定部５４４により推定されたパラメータが物体Ｏに関するパラメータとして用いられる。

保持状態判定部５４５は、例えば上述の式（１）または（２）に基づき、保持状態をスコアＳとして算出する（Ｓ１０６）。そして、保持状態判定部５４５は、まず、保持部１００により物体Ｏを十分に保持することができているか、言い換えると、移動計画生成部５４２により生成された移動計画（例えば、物体Ｏを搬送装置１１が可能な最短時間で移動させる移動計画）でも物体Ｏを落とすことがなく搬送可能か否かを判定する（Ｓ１０７）。このＳ１０７の処理は、例えば、保持状態判定部５４５により算出されたスコアＳと第１閾値Ｋ１とを比較することで行われる。保持状態判定部５４５は、スコアＳが第１閾値Ｋ１以上である場合に、保持部１００により物体Ｏが十分に保持されており、移動計画生成部５４２により生成された移動計画でも物体Ｏを落とすことがなく搬送可能と判定する。この場合、動作制御部５５０は、移動計画生成部５４２により生成された移動計画に基づき、物体Ｏを移動させる（Ｓ１１０）。

保持状態判定部５４５は、Ｓ１０７の処理において、スコアＳが第１閾値Ｋ１未満である場合、保持部１００による物体Ｏの保持が十分ではなく、移動計画生成部５４２により生成された移動計画では物体Ｏを落とす可能性があると判定する。この場合、保持状態判定部５４５は、物体Ｏの移動計画を修正すれば、物体Ｏを落とすことなく搬送可能か否かを判定する（Ｓ１０８）。このＳ１０８の処理は、例えば、保持状態判定部５４５により算出されたスコアＳと第２閾値Ｋ２とを比較することで行われる。

保持状態判定部５４５は、Ｓ１０８の処理において、スコアＳが第２閾値Ｋ２以上である場合、移動計画を修正すれば物体Ｏを落とすことなく搬送可能と判定する。この場合、移動計画修正部５４６により移動計画が修正される（Ｓ１０９）。そして、動作制御部５５０は、移動計画修正部５４６により修正された移動計画に基づき、物体Ｏを移動させる（Ｓ１１０）。

一方で、保持状態判定部５４５は、Ｓ１０８の処理において、スコアＳが第２閾値Ｋ２未満である場合、移動計画を修正しても物体Ｏを落とす可能性があると判定する。この場合、保持リトライ動作生成部５４７は、保持リトライ動作計画を生成する。そして、動作制御部５５０は、保持リトライ動作生成部５４７により生成された保持リトライ動作計画に基づき、物体Ｏを保持し直す（Ｓ１１１）。この場合、再びＳ１０６以降の処理が行われる。

このような構成によれば、より効率的に物体Ｏを搬送させることができる。すなわち、搬送装置による物体Ｏのピッキング作業において、作業を速く正確に行うためには、物体Ｏの特性や保持部１００の保持状態に応じて、物体Ｏを落とすことなく最短時間で移動させることができる最短な経路で物体を移動させることが望ましい。このためには、高速、高加速度で保持部１００を移動させたいが、保持部１００の保持状態がそれに対応した保持状態であるか否かを確認する必要がある。しかしながら、物体Ｏに関するパラメータが不明な場合、上記確認が困難になる場合がある。このため、物体Ｏに関するパラメータが不明な場合（例えば重心の３次元位置が不明な場合）、物体Ｏを落とさないように、保持部１００の移動速度や加速度が抑えられた移動計画が生成される。この場合、効率的に物体Ｏを搬送させることができない場合があり得る。

一方で、本実施形態では、搬送装置１１は、保持部１００により物体Ｏが保持された状態で保持部１００を動かすテスト動作を行う動作制御部５５０と、テスト動作中に力センサ４０１により検出された検出結果に基づき、物体Ｏに関するパラメータを推定するパラメータ推定部５４４とを備える。このような構成によれば、物体Ｏが未知な場合（物体Ｏに関するパラメータが不明な場合）でも、テスト動作を通じて物体Ｏに関するパラメータを推定し、推定されたパラメータに基づいて物体Ｏの保持状態を確認することができる。これにより、高速、高加速度の移動計画に対応した保持状態であることが確認された上で、高速、高加速度の移動計画に従って物体Ｏを移動させることができる。これにより、より効率的に物体Ｏを搬送させることができる。

本実施形態では、テスト動作は、物体Ｏを移動先Ｓ２へ向けて移動させる搬送動作に先立って行われる。このような構成によれば、実際に物体Ｏを移動させる前に、テスト専用の動作を行うことで物体Ｏに関するパラメータをより精度良く推定することができる。

本実施形態では、パラメータ推定部５４４は、物体Ｏが記憶部５６０にパラメータが記憶された物体であると判定された場合に、物体Ｏに関するパラメータの推定は行わず、物体Ｏが記憶部５６０にパラメータが記憶された物体でないと判定された場合に、物体Ｏに関するパラメータを推定する。このような構成によれば、物体Ｏのパラメータが既知の場合は、テスト動作およびパラメータの推定の処理を省略することができるので、より効率的な搬送を実現することができる。

本実施形態では、パラメータの１つは、物体Ｏの重心位置である。このような構成によれば、物体Ｏの重心位置に基づくモーメントなども考慮して物体Ｏの保持状態を判定することができる。これにより、物体Ｏの保持状態をより精度良く判定することができる。

本実施形態では、テスト動作は、物体Ｏを保持した保持部１００を傾ける動作を含む。このような構成によれば、簡単な動作で物体Ｏの重心の３次元位置を算出することができる。例えば、本テスト動作は、保持部１００を移動先Ｓ２へ向けて移動させずに、保持部１００が物体Ｏを移動元Ｓ１から持ち上げた位置で行われる。このような構成によれば、保持部１００の保持状態が不安定であった場合に、すぐに物体Ｏを移動元Ｓ１に置き直し、保持部１００により物体Ｏを保持し直すことができる。これにより、より効率的に物体Ｏを搬送させることができる。

テスト動作は、保持部１００を傾けることなく物体Ｏを保持した保持部１００に加速度を加える動作を含む。このような構成によれば、例えば物体Ｏが重量物である場合にその物体Ｏを傾けることなくテスト動作を行うことができる。また、保持部の姿勢によって上記係数αの値が大きく変わる場合であっても、係数αの値が大きな状態（物体Ｏをより落としにくい状態）でテスト動作を行うことができる。

本実施形態では、テスト動作は、保持部１００を物体Ｏの移動先へ向かう方向とは異なる方向に移動させることで、物体Ｏに加速度を加える動作を含む。このような構成によれば、より安全な方向や、より空間的に余裕がある領域を利用してテスト動作を行うことができるなど、テスト動作の自由度を高めることができる。

本実施形態では、テスト動作は、移動先Ｓ２へ向けた物体Ｏの移動計画において物体Ｏに第１時点で第１方向における最大加速度である第１加速度が作用し、第２時点で第２方向における最大加速度である第２加速度が作用する場合に、物体Ｏに前記第１方向で前記第１加速度を加え、物体Ｏに前記第２方向で前記第２加速度を加える動作を含む。このような構成によれば、実際の移動計画に則してテスト動作を行うことができる。これにより、物体Ｏの保持状態をより精度良く判定することができる。

本実施形態では、保持状態判定部５４５は、保持力検出用センサ４０２により検出された保持力に関する値と、パラメータ推定部５４４により推定された物体Ｏに関するパラメータと、物体Ｏの移動先Ｓ２へ向けた物体Ｏの移動計画とに基づき、保持部１００による物体Ｏの保持状態を判定する。このような構成によれば、移動計画の内容（例えば物体Ｏに作用する最大加速度）と、物体Ｏに関するパラメータとに基づき、物体Ｏに作用するモーメントなどを考慮して保持状態を精度よく判定することができる。

ここで、第１閾値Ｋ１および第２閾値Ｋ２の決定方法の一例について説明する。第１閾値Ｋ１および第２閾値Ｋ２は、例えば、試行錯誤的に搬送装置１１を動作させながら決めることが可能である。例えば、第１閾値Ｋ１については、移動機構２００が出せる最大加速度でテスト動作を実行し、物体Ｏを落とさなければその時のスコアＳ（Ｓ１）を第１閾値Ｋ１にする。そして、次に保持する物体Ｏに対しても同様に、移動機構２００が出せる最大加速度でテスト動作を実行し、物体Ｏを落とさず、その時のスコアＳ（Ｓ２）が第１閾値Ｋ１より小さければ、第１閾値Ｋ１の値をそのスコアＳ（Ｓ２）の値に更新する。この動作を繰り返すことで、第１閾値Ｋ１を決めることができる。これにより、物体Ｏを落とさない範囲で第１閾値Ｋ１の値をなるべく小さく設定することができる。その結果、移動計画を修正することなく、高速、高加速度の移動計画で物体Ｏを移動させる回数を増やすことができる。これにより、物体Ｏをより効率的に搬送することができる。

第２閾値Ｋ２については、時間的に許容される最少加速度でテスト動作を実行し、物体Ｏを落とさなければその時のスコアＳ（Ｓ３）を第２閾値Ｋ２にする。そして、次に保持する物体Ｏに対しても同様に、時間的に許容される最少加速度でテスト動作を実行し、物体Ｏを落とさず、その時のスコアＳ（Ｓ４）が第２閾値Ｋ２より小さければ、第２閾値Ｋ２の値をそのスコアＳ（Ｓ４）の値に更新する。この動作を繰り返すことで、第２閾値Ｋ２を決めることができる。これにより、物体Ｏを落とさない範囲で第２閾値Ｋ２の値をなるべく小さく設定することができる。その結果、物体Ｏを保持し直すことなく、移動計画の修正のみで物体Ｏを移動させる回数を増やすことができる。これにより、物体Ｏをより効率的に搬送することができる。

（第２の実施形態）
次に、図１２から図１４を参照し、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、物体Ｏの挙動を監視する挙動監視器４０３が設けられた点で、第１の実施形態とは異なる。なお以下に説明する以外の構成は、第１の実施形態と同様である。

図１２は、第２の実施形態の搬送装置１１のシステム構成を示すブロック図である。図１２に示すように、本実施形態では、計測部４００は、挙動監視器４０３を有する。挙動監視器４０３は、保持部１００または移動機構２００に設けられ、テスト動作中における物体Ｏの挙動を監視する。ここで「物体Ｏの挙動」とは、保持部１００に対する物体Ｏの相対的な動きを意味し、保持部１００に対する物体Ｏの揺れ（ぐらつき）や、保持部１００に対する物体Ｏの位置ずれなどを意味する。

挙動監視器４０３は、例えば、物体Ｏを撮影するカメラ、または物体Ｏと挙動監視器４０３との間の距離を測定する距離センサである。挙動監視器４０３の検出結果は、制御装置５００に出力される。なお、物体検出用カメラ３００によりテスト動作中における物体Ｏの挙動を撮影可能な場合は、物体検出用カメラ３００が挙動監視器４０３の一例として機能してもよい。

図１３は、本実施形態におけるテスト動作の第１例を示す図である。挙動監視器４０３は、物体Ｏが傾けられるときに物体Ｏに生じる挙動を監視する。例えば、挙動監視器４０３は、保持部１００または移動機構２００の一部と一体に設けられ、保持部１００が傾けられる場合に保持部１００と一体に傾く。これにより、物体Ｏに挙動が生じない場合、挙動監視器４０３と物体Ｏとの間の距離は一定に保たれる。これにより、挙動監視器４０３は、物体Ｏに挙動が生じた場合、その挙動を精度よく捉えることができる。

図１４は、本実施形態におけるテスト動作の第２例を示す図である。挙動監視器４０３は、物体Ｏに並進加速度が加えられるときに物体Ｏに生じる挙動を監視する。例えば、挙動監視器４０３は、保持部１００または移動機構２００の一部と一体に設けられ、保持部１００が移動する場合に保持部１００と一体に移動する。これにより、物体Ｏに挙動が生じない場合、挙動監視器４０３と物体Ｏとの間の距離は一定に保たれる。これにより、挙動監視器４０３は、物体Ｏに挙動が生じた場合、その挙動を精度よく捉えることができる。

また、保持力検出用センサ４０２は、上記テスト動作の第１例および第２例において、テスト動作中に物体Ｏに対する保持部１００の保持力が低下しないかを検出することができる。例えば、吸着部１０１を有する保持部１００の場合、圧力センサである保持力検出用センサ４０２は、テスト動作中に、吸着部１０１内の圧力を検出することで、物体Ｏに対する保持部１００の保持力が低下しないかを検出することができる。一方で、挟持部材１０２を有する保持部１００の場合、感圧センサである保持力検出用センサ４０２は、テスト動作中に、挟持部材１０２と物体Ｏとの間の接触圧力を検出することで、物体Ｏに対する保持部１００の保持力が低下しないかを検出することができる。

次に図１２に戻り、説明を続ける。本実施形態では、制御装置５００は、挙動監視器４０３の監視結果に基づき、物体Ｏの挙動を検出する挙動検出部５４８を有する。挙動検出部５４８は、例えば、カメラである挙動監視器４０３により取得された画像データに対する画像解析部５２０の画像解析に基づき、物体Ｏの挙動を検出する。また、挙動検出部５４８は、例えば、距離センサである挙動監視器４０３により取得された情報に基づき、物体Ｏの挙動を検出する。

本実施形態では、保持状態判定部５４５は、保持力検出用センサ４０２により検出された保持力に関する値と、物体Ｏに関するパラメータと、物体Ｏの移動先Ｓ２へ向けた物体Ｏの移動計画とに加え、テスト動作中の物体Ｏの挙動にも基づき、保持部１００による物体Ｏの保持状態を判定する。すなわち、保持状態判定部５４５は、テスト動作中における物体Ｏの挙動の大きさを閾値と比較し、物体Ｏの挙動が前記閾値よりも大きい場合に、物体Ｏに対する保持状態が弱いと判定する。例えば、保持状態判定部５４５は、物体Ｏの挙動の大きさが前記閾値よりも大きい場合に、上述したスコアＳが小さくなるようにスコアＳを補正する。

また、保持状態判定部５４５は、テスト動作中に物体Ｏに対する保持部１００の保持力が低下することが確認された場合、その結果を保持部１００による物体Ｏの保持状態に反映させる。例えば、保持状態判定部５４５は、テスト動作中における保持力の低下が閾値よりも大きい場合に、上述したスコアＳが小さくなるようにスコアＳを補正する。

このような構成によれば、上述した第１の実施形態の作用に加え、物体Ｏの保持状態をより精度良く判定することができる。

（第２実施形態の変形例）
次に、図１５を参照し、第２実施形態の変形例について説明する。本変形例では、物体Ｏに関するパラメータの１つとして、保持部１００と物体Ｏとの間の摩擦係数が推定される点で、第２の実施形態とは異なる。なお以下に説明する以外の構成は、第２の実施形態と同様である。

図１５は、本変形例の保持部１００を示す正面図である。図１５に示すように、テスト動作において、保持部１００が物体Ｏを保持力Ｆ´で保持している状態で、保持部１００と物体Ｏとが並ぶ方向に対して略直交する方向に力Ｆが作用した場合に、保持部１００に対して物体Ｏがずれたとする。この場合、保持部１００と物体Ｏとの間の摩擦係数をμとすると、次の式（３）が成り立つ。

Ｆ＝μＦ´ …（３）

すなわち、パラメータ推定部５４４は、保持部１００に対して物体Ｏがずれた場合、物体Ｏに作用した力Ｆと保持力Ｆ´とに基づいて、保持部１００と物体Ｏとの間の摩擦係数を推定する。

本実施形態では、保持状態判定部５４５は、保持部１００と物体Ｏとの間の摩擦係数にも基づき、物体Ｏの保持状態を判定する。すなわち、保持状態判定部５４５は、パラメータ推定部５４４により推定された保持部１００と物体Ｏとの間の摩擦係数の値に基づき、上記式（２）の係数β２の値を設定または補正してもよく、上記式（１）または（２）における係数αの値を補正してもよい。このような構成によれば、物体Ｏの保持状態をより精度良く判定することができる。

（第３の実施形態）
次に、図１６を参照し、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、第１の実施形態では制御装置５００に設けられた機能部のいくつかが管理装置１２に設けられた点で、第１の実施形態とは異なる。なお以下に説明する以外の構成は、第１の実施形態と同様である。

図１６は、本実施形態の搬送システム１を模式的に示す図である。図１６に示すように、本実施形態では、少なくとも、情報取得部５１０、画像解析部５２０、物体判定部５３０、記憶部５６０、テスト動作生成部５４３、およびパラメータ推定部５４４が管理装置１２に設けられている。テスト動作生成部５４３は、搬送装置１１の制御装置５００に対して、テスト動作に関する制御指示を出力する。

このような構成によれば、上述した第１の実施形態と同様に、より効率的に物体Ｏを移動させることができる。

以上、第１から第３の実施形態およびそれらに伴う変形例について説明した。ただし、実施形態は、上述した例に限定されない。第１から第３の実施形態は、互いに組み合わされて実施されてもよい。

例えば、情報取得部５１０は、物体Ｏを特定可能な情報を物体検出用カメラ３００から取得するのではなく、ネットワークを介して管理装置１２または別の外部装置から取得してもよい。例えば、情報取得部５１０は、物体Ｏの集荷時や積み込み時に外部装置で取得される情報を、物体Ｏを特定可能な情報として取得してもよい。この場合、物体検出用カメラ３００は、省略されてもよい。

例えば、保持部１００（例えば吸着部１０１または挟持部材１０２）には、接触式スイッチが設けられてもよい。接触式スイッチは、保持部１００に物体Ｏが保持された場合に、物体Ｏに接触することでＯＦＦ状態からＯＮ状態に遷移する。保持状態判定部５４５は、所定の条件が満たされる場合（例えば物体Ｏが既知の場合）に、スコアＳを算出することに代えて、保持部１００に設けられたスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態に基づいて、物体Ｏに対する保持状態を判定してもよい。これにより、所定の条件が満たされる場合において、より簡易な保持状態の判定に基づき、物体Ｏを移動させることができる。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、保持部により物体を動かすテスト動作を行う動作制御部と、前記テスト動作中にセンサにより検出された検出結果に基づき、前記物体に関するパラメータを推定するパラメータ推定部とを持つことにより、より効率的に物体を移動させることができる。

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。

１…搬送システム、１１…搬送装置、１００…保持部、４０１…力センサ、４０２…保持力検出用センサ（検出器）、５４３…テスト動作生成部、５４４…パラメータ推定部、５４５…保持状態判定部、５４６…移動計画修正部、５４７…保持リトライ動作生成部、５５０…動作制御部、５６０…記憶部、Ｏ…物体（把持対象物）、Ｓ１…移動元、Ｓ２…移動先。

Claims (19)

1. 物体を保持可能な保持部と、
   前記保持部を移動させる移動機構と、
   前記保持部または前記移動機構に設けられたセンサと、
   前記保持部により前記物体が保持された状態で前記保持部を動かすテスト動作を行う動作制御部と、
   前記テスト動作中に前記センサにより検出された検出結果に基づき、前記物体に関するパラメータを推定するパラメータ推定部と、
   を備えた搬送装置。
2. 前記テスト動作は、前記物体を前記物体の移動先へ向けて移動させる搬送動作に先立って行われる、
   請求項１に記載の搬送装置。
3. 記憶部をさらに備え、
   前記パラメータ推定部は、前記物体が前記記憶部にパラメータが記憶された物体であると判定された場合に、前記物体に関するパラメータの推定は行わず、前記物体が前記記憶部にパラメータが記憶された物体でないと判定された場合に、前記物体に関するパラメータを推定する、
   請求項１または請求項２に記載の搬送装置。
4. 前記パラメータは、前記物体の重心位置を含む、
   請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の搬送装置。
5. 前記テスト動作は、前記物体を保持した前記保持部を傾ける動作を含む、
   請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の搬送装置。
6. 前記テスト動作は、前記物体を保持した前記保持部を前記物体の移動先へ向けて移動させずに、前記保持部を傾ける動作を含む、
   請求項５に記載の搬送装置。
7. 前記テスト動作は、前記物体を保持した前記保持部に加速度を加える動作を含む、
   請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載の搬送装置。
8. 前記テスト動作は、前記保持部を前記物体の移動先へ向かう方向とは異なる方向に移動させることで、前記物体を保持した前記保持部に加速度を加える動作を含む、
   請求項７に記載の搬送装置。
9. 前記テスト動作は、前記物体の移動先へ向けた前記物体の移動計画において前記物体に第１時点で第１方向における最大加速度である第１加速度が作用し、第２時点で第２方向における最大加速度である第２加速度が作用する場合に、前記物体に前記第１方向で前記第１加速度を加え、前記物体に前記第２方向で前記第２加速度を加える動作を含む、
   請求項１から請求項８のうちいずれか１項に記載の搬送装置。
10. 前記テスト動作の計画を生成するテスト動作生成部をさらに備え、
    前記テスト動作生成部は、前記物体の重量に基づき前記テスト動作の内容を変更する、
    請求項１から請求項９のうちいずれか１項に記載の搬送装置。
11. 前記物体に対する前記保持部の保持力に関する値を検出する検出器と、
    前記検出器により検出された前記保持力に関する値と、前記パラメータ推定部により推定された前記物体に関するパラメータとに基づき、前記保持部による前記物体の保持状態を判定する判定部と、
    をさらに備えた、
    請求項１から請求項１０のうちいずれか１項に記載の搬送装置。
12. 前記判定部は、前記検出器により検出された前記保持力に関する値と、前記パラメータ推定部により推定された前記物体に関するパラメータとに加え、前記物体の移動先へ向けた前記物体の移動計画に基づき、前記保持部による前記物体の保持状態を判定する、
    請求項１１に記載の搬送装置。
13. 前記判定部は、前記保持部による前記物体の保持状態をスコアとして算出し、
    前記動作制御部は、前記スコアが第１条件を満たす場合に、前記物体の移動計画に基づいて前記保持部により前記物体を移動させ、前記スコアが第２条件を満たす場合に、前記物体の修正された移動計画に基づいて前記保持部により前記物体を移動させ、前記スコアが第３条件を満たす場合に、前記保持部により前記物体を保持し直す、
    請求項１１または請求項１２に記載の搬送装置。
14. 前記物体の移動計画を修正する移動計画修正部をさらに備え、
    前記移動計画修正部は、前記スコアが前記第２条件を満たす場合に、前記物体に加わる最大加速度を下げるように前記移動計画を修正する、
    請求項１３に記載の搬送装置。
15. 前記物体の移動計画を修正する移動計画修正部をさらに備え、
    前記移動計画修正部は、前記スコアが前記第２条件を満たす場合に、前記物体の移動先に向けた前記物体の移動経路を変更するように前記移動計画を修正する、
    請求項１３に記載の搬送装置。
16. 前記物体の移動計画を修正する移動計画修正部をさらに備え、
    前記移動計画修正部は、前記スコアが前記第２条件を満たす場合に、前記物体の移動先に向けた移動中における前記保持部の姿勢を変更するように前記移動計画を修正する、
    請求項１３に記載の搬送装置。
17. 保持部により物体が保持された状態で前記保持部を動かすテスト動作の制御指示を生成するテスト動作生成部と、
    前記テスト動作中に前記保持部または前記保持部を移動させる移動機構に設けられたセンサにより検出された検出結果に基づき、前記物体に関するパラメータを推定するパラメータ推定部と、
    を備えた搬送システム。
18. 保持部により物体が保持された状態で前記保持部を動かすテスト動作を行う動作制御部と、
    前記テスト動作中に前記保持部または前記保持部を移動させる移動機構に設けられたセンサにより検出された検出結果に基づき、前記物体に関するパラメータを推定するパラメータ推定部と、
    を備えたコントローラ。
19. 保持部により物体が保持された状態で、前記保持部を動かすテスト動作を行い、
    前記テスト動作中に前記保持部または前記保持部を移動させる移動機構に設けられたセンサにより検出された検出結果に基づき、前記物体に関するパラメータを推定する、
    搬送方法。

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