JP2021037608A - ハンドリング装置、制御装置及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
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。
図1に示すように、搬送システム1は、例えば、ハンドリング装置10、検出装置11、演算装置12及び管理装置13(図4参照)を含む。
なお、第1検出器11Aは、ハンドリング装置10の一部として設けられてもよい。この場合、第1検出器11Aにより検出された情報は、ハンドリング装置10の演算装置12に直接出力されてもよい。
例えば、取り出し元コンテナV1に位置する物体Oに関する情報、及び取り出し元コンテナV1に関する情報が、予めサーバ(図示せず)上のデータベースに登録されていてもよい。例えば、演算装置12又は管理装置13は、取り出し元コンテナV1に位置する物体Oに関する情報、及び取り出し元コンテナV1に関する情報をデータベースから取得する構成であってもよい。
なお、第2検出器11Bは、ハンドリング装置10の一部として設けられてもよい。この場合、第2検出器11Bにより検出された情報は、ハンドリング装置10の演算装置12に直接出力されてもよい。
図1に示すように、ハンドリング装置10は、例えば、移動機構100及び保持部200を含む。
認識部20は、管理装置13が有する情報、及び検出装置11(第1検出器11A及び第2検出器11B)により検出された情報を取得し、ハンドリング装置10の制御に用いられる各種要素の状態を認識する。例えば、認識部20は、各種要素の状態を認識する状態認識部21を含む。例えば、状態認識部21は、画像データ又は距離画像データに対して所定の画像処理を行うことで、各種要素の状態に関する情報の少なくとも一部を生成する。例えば、各種要素の状態に関する情報は、「物体外形情報」、「物体位置姿勢情報」、「物体重心情報」、及び「コンテナ情報」を含む。認識部20は、これらの情報を計画部30に出力する。
「移動元形状情報」は、取り出し元コンテナV1の物体Oを保持部200で保持する場合に障害物となる取り出し元コンテナV1の形状を示す情報である。状態認識部21は、例えば第1検出器11Aにより検出された情報に基づき、「移動元形状情報」を認識する。
「移動先積載情報」は、搬送先コンテナV2に先に置かれた物体Oを示す情報である。
状態認識部21は、例えば第2検出器11Bにより検出された情報に基づき、「移動先形状情報」及び「移動先積載情報」を認識する。
例えば、計画部30は、保持計画部31(算出部)、リリース計画部32、及び動作計画部33を含む。
保持計画部31は、取り出し元コンテナV1に位置する物体Oを保持部200で保持するための保持計画を生成する。
リリース計画部32(解放計画部)は、保持部200により保持された物体Oを搬送先コンテナV2で解放するための解放計画を生成する。
動作計画部33は、保持部200により保持された物体Oを搬送先コンテナV2に移動させるための移動計画を生成する。動作計画部33は、生成した移動計画を制御部43に出力する。
例えば、実行部40は、圧力検出部41、力検出部42、及び制御部43を含む。
圧力検出部41は、吸着部205の内圧を検出する圧力センサ等から得られる圧力情報を生成する。圧力検出部41は、生成した圧力情報を制御部43に出力する。
力検出部42は、エンドエフェクタ(保持部200)先端に発生する力を推定できる力センサ等から得られる力情報を生成する。力検出部42は、生成した力情報を制御部43に出力する。
例えば、保持計画部31は、状態認識部21により出力された情報に基づき、保持部200の保持方法(物体Oを保持部200で保持するときの複数の保持方法)を算出し、算出した保持方法のうち最も良い方法を動作計画部33に出力する。保持方法は、物体Oを保持部200で保持するときの保持位置、保持姿勢、およびこれらの組み合わせを意味する。
保持計画部31は、吸着圧力を除算応力値で除した数値に基づいて推定保持安全率ratioを算出する。
吸着の場合は、吸着部205ごとの真空圧よりも最大曲げ応力が大きいとき、吸着している物体Oから吸着部205が剥がれるとみなすことができる。
例えば、5つの吸着部205すべてを使用するパターンの場合、有効吸着部205Eの分布方向は異方性を有しない(図9参照)。この場合、xyの座標系をどのようにとっても、x軸方向の曲げ強さと、y軸方向の曲げ強さとに差はない。
より精密に計算する場合には、各吸着部205の組み合わせ(31パターン)すべてに対し、座標を1度刻みに180度回転させて、それぞれの角度におけるx軸回り、y軸回りの断面2次モーメントIの値をすべて登録しておくとよい。この場合、推定保持安全率ratioの計算時に、危険個所と吸着パターンの図心とをx軸またはy軸が通るような適切な回転角度の断面2次モーメントIを選ぶことにより、より精密な計算が可能となる。
その後、最終位置(図15(d)参照)における物体Oの位置姿勢に適合するよう弱軸方向が搬送方向と略平行になる位置に保持部200を回転させる。このとき、第2経由位置から最終位置に至るまで物体Oが落下しないように保持部200を低速で回転させる(低速回転)。
その後、最終位置(図16(d)参照)における物体Oの位置姿勢に適合するよう弱軸方向が搬送方向に対して斜めに交差する位置に保持部200を回転させる。このとき、第2経由位置から最終位置に至るまで物体Oが落下しないように保持部200を低速で回転させる(低速回転)。
図18の例では、スタート位置において物体を保持部200で保持した時に、搬送方向に向けて凸をなすようにL字状に配置された3つの有効吸着部205Eによって物体Oを保持している場合を示す。
図19の例では、スタート位置において物体を保持部200で保持した時に、搬送方向とは反対側に向けて凸をなすようにL字状に配置された3つの有効吸着部205Eによって物体Oを保持している場合を示す。すなわち、図19の例は、図18の例とは有効吸着部205Eの配置(L字の向き)が逆向きである。
一般的には、物体の吸着面(例えば物体の外表面)が複雑な形状を有する場合、物体を把持可能な面に対してなるべく大きい吸着面積を確保可能な把持方法が優先される。しかし、物体の重量が大きい条件下では、吸着面積を確保できたとしても吸着位置によっては物体が落下する等、物体を安定して把持することができない場合がある。これに対し実施形態によれば、保持計画部31が算出した推定保持安全率ratioに基づいて物体が保持されるため、単に大きな吸着面積を確保する保持方法よりも安全な保持方法が考慮される。
したがって、物体を安定して保持することができる。
接触面積情報及び距離情報を加味して推定保持安全率ratioが算出されるため、物体をより一層安定して保持することができる。
例えば、保持計画部31は、物体の重量に基づいて推定保持安全率ratioを算出することで、以下の効果を奏する。物体の重量が大きい条件下では、吸着面積を犠牲にしてでも物体の重心G近くを保持することができるため、物体の落下を抑制することができる。
接触面の吸着圧力P、及び断面2次モーメントIを加味して推定保持安全率ratioが算出されるため、物体をより一層安定して保持することができる。
推定保持安全率ratioが目標値以上となるように選択された運動方法に基づいて保持部200が動作されるため、物体をより一層安定して保持することができる。
予め複数の運動方法が計画されているため、運動方法の計画処理及び選択処理を並行して行う場合と比較して、制御部43の計算時間を早くすることができる。加えて、複数の運動方法の中から選択された推定保持安全率ratioを最も高く維持可能な最良の運動方法に基づいて保持部200が動作されるため、物体をより一層安定して保持することができる。
推定保持安全率ratioが目標値以上となるように選択された保持方法に基づいて保持部200が動作されるため、物体をより一層安定して保持することができる。
予め複数の運動経路情報が計画されているため、運動経路情報の計画処理、及び保持方法の選択処理を並行して行う場合と比較して、制御部43の計算時間を早くすることができる。加えて、複数の保持方法の中から選択された推定保持安全率ratioを最も高く維持可能な最良の保持方法に基づいて保持部200を動作されるため、物体をより一層安定して保持することができる。
接触面積が大きい場合、保持部200は物体を相対的に安定した状態で保持する。接触面積が小さい場合、保持部200は物体を相対的に不安定な状態で保持する。接触面積に応じて移動速度を制御することにより、物体の保持の安定性と移動の高速性との一方を優先して物体を搬送することができる。
推定保持安全率ratioが大きい場合、保持部200は物体を相対的に安定した状態で保持する。推定保持安全率ratioが小さい場合、保持部200は物体を相対的に不安定な状態で保持する。推定保持安全率ratioに応じて移動速度を制御することにより、物体の保持の安定性と移動の高速性との一方を優先して物体を搬送することができる。
接触面の分布において最も広がり度合が小さい方向よりも印加荷重に対する曲げが強い特定分布方向H2に沿って動くよう保持部200が動作されるため、物体を安定して保持することができる。
実施形態では、特定分布方向H2は、接触面の分布において最も広がり度合が小さい方向と直交する方向である。特定分布方向H2は印加荷重に対する曲げが最も強い方向であるため、物体をより一層安定して保持することができる。
この構成によれば、特定分布方向H2と関連付けた基準軸Jに基づいて保持部200が動作されるため、物体を安定して保持することができる。
なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、搬送システム1に内蔵されたコンピュータシステムであって、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
33…動作計画部、43…制御部、200…保持部、G…物体の重心、H2…特定分布方
向、I…断面2次モーメント、J…基準軸、K…保持部と物体とが接触する接触面の中心
、L…保持部と物体とが接触する接触面の中心と物体の重心との距離、O…物体、ratio
…推定保持安全率
Claims (19)
- 物体を保持可能な保持部と、
前記保持部が前記物体を保持する場合の推定保持安全率を算出する算出部と、
前記算出部が算出した前記推定保持安全率に基づいて前記保持部に前記物体を保持させる制御部と、
を備えるハンドリング装置。 - 前記算出部は、
前記保持部と前記物体とが接触する面積に関する接触面積情報と、
前記保持部と前記物体とが接触する接触面の中心と前記物体の重心との距離に関する距離情報とに基づいて前記推定保持安全率を算出する
請求項1に記載のハンドリング装置。 - 前記算出部は、
前記保持部と前記物体とが接触する接触面を吸着可能な圧力を、
前記保持部と前記物体との前記接触面の中心と前記物体の重心との距離を前記保持部と前記物体との前記接触面を断面とした断面2次モーメントで除した応力を示す値で除した数値に基づいて前記推定保持安全率を算出する
請求項1または2に記載のハンドリング装置。 - 前記保持部の運動経路を含む運動方法を計画する動作計画部を更に備え、
前記算出部は、前記保持部と前記物体とが接触する接触面の分布に関する接触分布方向を算出し、
前記制御部は、前記算出部が算出した前記接触分布方向に基づいて前記推定保持安全率が目標値以上となるよう前記動作計画部に前記保持部の前記運動方法を選択させ、
前記制御部は、前記動作計画部が選択した前記運動方法に基づいて前記保持部を動作させる
請求項1から3のいずれか一項に記載のハンドリング装置。 - 前記動作計画部は、予め複数の前記運動方法を計画し、
前記制御部は、前記算出部が算出した前記接触分布方向に基づいて前記複数の運動方法の中から前記推定保持安全率を最も高く維持可能な最良の運動方法を前記動作計画部に選択させ、
前記制御部は、前記動作計画部が選択した前記最良の運動方法に基づいて前記保持部を動作させる
請求項4に記載のハンドリング装置。 - 前記保持部の運動経路に関する運動経路情報を計画する動作計画部を更に備え、
前記算出部は、前記動作計画部が計画した前記運動経路情報に基づいて前記保持部の保持方法を算出するとともに、前記保持方法に対する前記推定保持安全率を算出し、
前記制御部は、前記算出部が算出した前記保持方法に基づいて前記推定保持安全率が目標値以上となるよう前記保持部を動作させる
請求項1から5のいずれか一項に記載のハンドリング装置。 - 前記動作計画部は、予め複数の前記運動経路情報を計画し、
前記算出部は、予め前記動作計画部が計画した前記複数の運動経路情報に基づいて前記保持部の複数の前記保持方法を算出するとともに、前記複数の保持方法に対する前記推定保持安全率を算出し、
前記制御部は、前記算出部が算出した前記複数の保持方法の中から前記推定保持安全率を最も高く維持可能な最良の保持方法に基づいて前記保持部を動作させる
請求項6に記載のハンドリング装置。 - 前記保持部の移動速度を含む運動方法を計画する動作計画部を更に備え、
前記動作計画部は、前記保持部と前記物体とが接触する接触面積に基づいて前記移動速度を決定し、
前記制御部は、前記動作計画部が計画した前記運動方法に基づいて前記保持部を動作させる
請求項1から7のいずれか一項に記載のハンドリング装置。 - 前記保持部の移動速度を含む運動方法を計画する動作計画部を更に備え、
前記動作計画部は、前記推定保持安全率に基づいて前記移動速度を決定し、
前記制御部は、前記動作計画部が計画した前記運動方法に基づいて前記保持部を動作させる
請求項1から7のいずれか一項に記載のハンドリング装置。 - 物体を保持可能な保持部と、
前記保持部と前記物体とが接触する接触面積の縦横比が1より大きい場合、接触面の分布において最も広がり度合が小さい方向と交差する方向を特定分布方向としたとき、前記物体を保持した前記保持部が前記特定分布方向に沿って動くよう前記保持部の動作を制御する制御部と、
を備えるハンドリング装置。 - 前記保持部は、前記物体を保持する保持面を有し、
前記制御部は、前記保持面に前記特定分布方向と関連付けた基準軸を設定し、前記基準軸に基づいて前記保持部の動作を制御する
請求項10に記載のハンドリング装置。 - 物体を保持可能な保持部が前記物体を保持する場合の推定保持安全率を算出する算出部と、
前記算出部が算出した前記推定保持安全率に基づいて前記保持部に前記物体を保持させる制御部と、
を備える制御装置。 - 前記算出部は、
前記保持部と前記物体とが接触する面積に関する接触面積情報と、
前記保持部と前記物体とが接触する接触面の中心と前記物体の重心との距離に関する距離情報とに基づいて前記推定保持安全率を算出する
請求項12に記載の制御装置。 - 前記算出部は、
前記保持部と前記物体とが接触する接触面を吸着可能な圧力を、
前記保持部と前記物体との前記接触面の中心と前記物体の重心との距離を前記保持部と前記物体との前記接触面を断面とした断面2次モーメントで除した応力を示す値で除した数値に基づいて前記推定保持安全率を算出する
請求項12または13に記載の制御装置。 - 前記保持部の運動経路を含む運動方法を計画する動作計画部を更に備え、
前記算出部は、前記保持部と前記物体とが接触する接触面の分布に関する接触分布方向を算出し、
前記制御部は、前記算出部が算出した前記接触分布方向に基づいて前記推定保持安全率が目標値以上となるよう前記動作計画部に前記保持部の前記運動方法を選択させ、
前記制御部は、前記動作計画部が選択した前記運動方法に基づいて前記保持部を動作させる
請求項12から14のいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記保持部の運動経路に関する運動経路情報を計画する動作計画部を更に備え、
前記算出部は、前記動作計画部が計画した前記運動経路情報に基づいて前記保持部の保持方法を算出するとともに、前記保持方法に対する前記推定保持安全率を算出し、
前記制御部は、前記算出部が算出した前記保持方法に基づいて前記推定保持安全率が目標値以上となるよう前記保持部を動作させる
請求項12から15のいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記保持部の移動速度を含む運動方法を計画する動作計画部を更に備え、
前記動作計画部は、前記推定保持安全率に基づいて前記移動速度を決定し、
前記制御部は、前記動作計画部が計画した前記運動方法に基づいて前記保持部を動作させる
請求項12から16のいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記保持部の移動速度を含む運動方法を計画する動作計画部を更に備え、
前記動作計画部は、前記保持部と前記物体とが接触する接触面積に基づいて前記移動速度を決定し、
前記制御部は、前記動作計画部が計画した前記運動方法に基づいて前記保持部を動作させる
請求項12から16のいずれか一項に記載の制御装置。 - 請求項12から18のいずれか一項に記載の制御装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
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