JP2021041468A

JP2021041468A - 把持装置、荷役装置、及び制御装置

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Publication number: JP2021041468A
Application number: JP2019163107A
Authority: JP
Inventors: 秀一中本; Shuichi Nakamoto; 菅原　淳; Atsushi Sugawara; 淳菅原
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2019-09-06
Filing date: 2019-09-06
Publication date: 2021-03-18
Anticipated expiration: 2039-09-06
Also published as: EP3789325A1; JP7337611B2; US20210069902A1; US11014232B2

Abstract

【課題】様々なタイプの荷物を取り扱うことができる荷役装置を提供する。【解決手段】一実施形態に係る荷役装置は、把持部、回転部、下支え部、及び移動機構を備える。把持部は荷物を把持する。回転部は前記把持部を回転させる。下支え部は前記荷物を下から支持する。移動機構は前記下支え部に対して前記把持部を移動させる。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、把持装置、荷役装置、及び制御装置に関する。

物流向け荷下ろし装置は、パレット上に積載された荷物を１個ずつ吸着把持して目的の場所（例えばベルトコンベア）に移す。物流向け荷下ろし装置などの荷役装置においては、非常に重い荷物や紙で包装された荷物のような吸着のみでは把持できない荷物への対応が求められている。

特開平７−６９４５５号公報

本発明が解決しようとする課題は、様々なタイプの荷物を取り扱うことができる把持装置、把持装置を用いた荷役装置、及び荷役装置のための制御装置を提供することである。

一実施形態に係る把持装置は、把持部、回転部、下支え部、及び移動機構を備える。把持部は荷物を把持する。回転部は前記把持部を回転させる。下支え部は前記荷物を下から支持する。移動機構は前記下支え部に対して前記把持部を移動させる。

図１は、一実施形態に係る荷役システムを示す概略図である。図２は、図１に示した荷役装置の上面吸着モードを説明する側面図である。図３Ａは、図１に示した荷役装置の側面吸着モードを説明する側面図である。図３Ｂは、図１に示した荷役装置の側面吸着モードを説明する側面図である。図４Ａは、図１に示した荷役装置の掻き出しモードを説明する側面図である。図４Ｂは、図１に示した荷役装置の掻き出しモードを説明する側面図である。図５Ａは、荷物の積載状態の例を示す側面図である。図５Ｂは、荷物の積載状態の例を示す側面図である。図５Ｃは、荷物の積載状態の例を示す側面図である。図６は、図１に示した荷役装置の上面吸着モードでの荷物下面検出処理を説明する側面図である。図７は、図１に示した荷役装置の側面吸着モードでの荷物下面検出処理を説明する側面図である。図８Ａは、図１に示した荷役装置の上面吸着モードでの荷物上面移動検出処理を説明する側面図である。図８Ｂは、図１に示した荷役装置の側面吸着モードでの荷物上面移動検出処理を説明する側面図である。図９は、図１に示した荷役装置の側面吸着モードでの荷物側面移動検出処理を説明する側面図である。図１０は、図１に示した下支え部の構造例を示す斜視図である。図１１は、図１に示した制御装置の構成例を示すブロック図である。図１２は、図１に示した制御装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。図１３は、図１１に示した制御装置が実行する動作モード選択処理の動作例を示すフローチャートである。図１４は、図１１に示した制御装置が実行する把持状態判断処理の動作例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら実施形態を説明する。

図１は、一実施形態に係る荷役システム１０を概略的に示す側面図である。図１に示すように、荷役システム１０は、荷役装置２０及び制御装置１１０を備える。制御装置１１０は荷役装置２０を制御するものである。制御装置１１０の詳細は後述する。図１の例では、制御装置１１０は荷役装置２０とは別の装置として示される。なお、制御装置１１０は荷役装置２０の一部であってもよい。

荷役装置２０は、アーム部１１と、ハンド又は把持装置とも称されるハンド部１２と、を備える。アーム部１１は、ハンド部１２に接続され、ハンド部１２を移動させる。アーム部１１はいかなる構造であってもよい。このため、アーム部１１についての説明は省略する。

ハンド部１２は、把持部１３、回転部１４、移動部１５、移動部１６、下支え部１７、基部１８、及び掻き出し部１９を備える。把持部１３は回転部１４に接続され、回転部１４は移動部１５に接続され、移動部１５は移動部１６に接続され、移動部１６は基部１８に接続され、下支え部１７は基部１８に接続され、基部１８はアーム部１１に接続される。掻き出し部１９は把持部１３に接続される。他の実施形態では、掻き出し部１９は除去されてよい。

把持部１３は、荷物を吸着把持する。例えば、把持部１３は、直方体状のベース部材１３１と、ベース部材１３１の一面１３２上の１又は複数の吸着パッド（図示せず）と、吸着パッドに接続された真空ポンプ（図示せず）と、を備え、吸着パッドが真空ポンプによる吸引に基づいて荷物を把持する。以下では、吸着パッドが設けられる面を把持面又は吸着面と呼ぶ。

回転部１４は、回転軸１４１周りに把持部１３を回転させる。回転軸１４１は把持部１３の把持面１３２と平行であり得る。例えば、回転部１４は、回転関節と回転関節を回転駆動する電気モータとを備える。回転部１４は第１姿勢と第２姿勢との間で把持部１３を切り替える。第１姿勢での把持面１３２は第２姿勢での把持面１３２と略直交する。第１姿勢では、把持部１３の把持面１３２は下方向に向けら、第２姿勢では、把持部１３の把持面１３２は横方向（水平方向）に向けられる。把持部１３は９０度回転されると第１姿勢から第２姿勢に遷移し、逆方向に９０度回転されると第２姿勢から第１姿勢に遷移する。

移動部１５は、直線方向１５１に、具体的には前後に、把持部１３及び回転部１４を移動させる。方向１５１は回転軸１４１に垂直であり得る。例えば、移動部１５は伸縮可能に構成される。移動部１５が伸長すると、把持部１３が前に移動する。移動部１５が短縮すると、把持部１３が後ろに移動する。例えば、移動部１５は、レールを含む静止部と、スライダと、電気モータと、を備える。スライダの先端に回転部１４が固定され、静止部が移動部１６に固定される。スライダは、電気モータにより駆動されて静止部のレールに沿ってスライドする。スライダのスライドにより移動部１５が伸長又は短縮する。

移動部１６は、直線方向１６１に、具体的には上下に、把持部１３、回転部１４、及び移動部１５を移動させる。方向１６１は回転軸１４１及び方向１５１に垂直であり得る。例えば、移動部１６は伸縮可能に構成される。移動部１５が伸長すると、把持部１３が上に移動する。移動部１５が短縮すると、把持部１３が下に移動する。例えば、移動部１６は、部材１６２、１６３、１６４と、静止部と、電気モータと、を備える。静止部は基部１８に固定され、移動部１５が部材１６４に固定される。部材１６４及び静止部はレールを備える。部材１６２、１６３は十字に組み合わされる。部材１６２の第１端部が静止部に固定され、部材１６２の第２端部が部材１６４のレールに沿ってスライド可能に部材１６４に接続される。部材１６３の第１端部が静止部のレールに沿ってスライド可能に静止部に接続され、部材１６３の第２端部が部材１６４に固定される。部材１６３の第１端部は、電気モータにより駆動され、静止部のレールに沿ってスライドする。部材１６３の第１端部のスライドにより移動部１６が伸長又は短縮する。

ここで説明した移動部１５、１６は、下支え部１７及び基部１８に対して把持部１３及び回転部１４を移動させる移動機構の一例に過ぎない。典型的には、移動機構は、下支え部１７及び基部１８に対して、回転部１４の回転軸１４１に交差する２つの方向に把持部１３及び回転部１４を移動させる。

下支え部１７は、荷物を下から支える。下支え部１７の把持部１３に対向する面１７１に荷物が載置される。下支え部１７は基部１８に固定される。把持部１３が第１姿勢にあるとき、下支え部１７の面１７１が把持部１３の把持面１３２に向かい合う。

掻き出し部１９は、把持部１３の先端部１３３に設けられる。把持部１３の先端部１３３は、回転部１４に接続される基端部１３４とは反対側の端部である。掻き出し部１９は、把持面１３２に対して出入り可能である。図１では、掻き出し部１９が把持部１３の把持面１３２より外側に突出した状態が示される。掻き出し部１９は、使用されないときには把持部１３の把持面１３２より内側に収納される。

荷役装置２０は、３つの動作モード、すなわち、上面吸着モード、側面吸着モード、及び掻き出しモードをサポートする。上面吸着モードは、把持部１３で荷物の上面を吸着把持するモードである。側面吸着モードは、把持部１３で荷物の側面を吸着把持するモードである。掻き出しモードは、掻き出し部１９で荷物を下支え部１７へと掻き出すモードである。上面吸着モード又は掻き出しモードでは、把持部１３は第１姿勢に設定される。側面吸着モードでは、把持部１３は第２姿勢に設定される。

図２を参照して上面吸着モードについて説明する。図２に示すように、上面吸着モードでは、把持部１３は下支え部１７の先端より前方に位置し、把持部１３の把持面が下方向に向けられる。典型的には、移動部１６は縮んでいる。この状態で、アーム部１１は把持部１３が荷物２１の上面に接触するように把持部１３を移動させ、把持部１３は荷物２１の上面を吸着把持する。アーム部１１は、荷物２１を目的の場所に移動させるために、把持部１３が荷物２１を把持した状態でハンド部１２を移動させる。

図３Ａ及び図３Ｂを参照して側面吸着モードについて説明する。図３Ａに示すように、側面吸着モードでは、把持部１３は下支え部１７の先端より前方に位置し、把持部１３の把持面が横方向に向けられる。典型的には、移動部１６は縮んでいる。この状態で、アーム部１１は把持部１３が荷物３０の側面（正面）に接触するように把持部１３を移動させ、把持部１３は荷物３０の側面を吸着把持する。アーム部１１は、荷物３０を目的の場所に移動させるために、把持部１３が荷物３０を把持した状態でハンド部１２を移動させる。

図３Ｂに示すように、ハンド部１２は、荷物３０を下支え部１７に載置するために、移動部１５により後方に把持部１３を移動させてもよい。この際、ハンド部１２は、移動部１６により少し持ち上げながら移動部１５により後方に把持部１３を移動させてよい。この場合、把持中の荷物とその下の荷物との摩擦を減らすことができる。アーム部１１は、荷物３０を目的の場所に移動させるために、荷物３０が下支え部１７に載置された状態でハンド部１２を移動させる。

図４Ａ及び図４Ｂを参照して掻き出しモードについて説明する。図４Ａに示すように、掻き出しモードでは、把持部１３は下支え部１７の先端より前方に位置し、把持部１３の把持面が下方向に向けられ、移動部１６が伸び、掻き出し部１９が突出する。この状態で、アーム部１１は、ハンド部１２を移動させて掻き出し部１９を荷物４０の背面に入れる。そして、図４Ｂに示すように、アーム部１１は、移動部１５により把持部１３を後方に移動させ、荷物４０を下支え部１７の上へと掻き出す。

図５Ａ、図５Ｂ、及び図５Ｃは、荷物の積載状態の例を概略的に示す側面図である。図５Ａ、図５Ｂ、及び図５Ｃにおいて、荷役装置２０は図示されないが図中の右側に位置するものとする。

図５Ａに示す例では、同じ形の荷物５１、５２、５３があり、荷物５２、５３が並んでカゴ５０の上に載り、荷物５１が荷物５３の上に載っている。荷物５１、５２の各々については、上面吸着モード及び側面吸着モードのいずれでも取り出すことが可能である。

図５Ｂに示す例では、荷物５４及びより高い荷物５５が並んでカゴ５０の上に載っている。荷物５４については、上面吸着モード及び側面吸着モードのいずれでも取り出すことが可能である。一方、荷役装置２０が荷物５５を側面吸着モードで取り出す場合、荷役装置２０による荷物５５の移動に伴って荷物５４が移動し、荷物５４がカゴ５０から落下する。よって、荷物５５については、上面吸着モードで把持することが可能であるが、側面吸着モードで取り出すことが不可能である。

図５Ｃに示す例では、荷物５６がカゴ５０の上に載り、荷物５７が荷物５６の上に載っている。荷物５７については、上面吸着モード及び側面吸着モードのいずれでも取り出すことが可能である。一方、荷役装置２０が荷物５６を取り出す場合、荷物５７が荷物５６から落下する可能性がある。よって、荷物５６については、上面吸着モード及び側面吸着モードのいずれでも抜き出すことが不可能である。

荷役システム１０は、カメラなどのセンサを用いてカゴ又はパレットなどの領域に積載された荷物の状態を認識するが、図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃに示すような積み方のパターンを識別することはできない。よって、単に荷物を取り出すと、荷崩れを起こす場合がある。そこで、荷役システム１０は荷物の取り出し中に積載パターンを識別する。

図６から図９を参照して、荷役システム１０が荷物の取り出し中に行う荷崩れ防止に関連する処理について説明する。

図６は、荷役システム１０が上面吸着モードで荷物を取り出す際に行う荷物下面検出処理を示し、図７は、荷役システム１０が側面吸着モードで荷物を取り出す際に行う荷物下面検出処理を示している。荷役システム１０内の制御装置１１０は、把持部１３が把持している荷物の下面を検出する荷物下面検出部を備えてよい。荷物下面検出部は、図６に示す測距センサ６１から出力されるセンサデータに基づいて、把持部１３で持ち上げた荷物の下面を検出する。測距センサ６１は対象物までの距離を測定する。測距センサ６１に代えて又は追加して、デプスカメラなどの他のセンサが使用されてもよい。測距センサ６１は下支え部１７に配置される。測距センサ６１は、基部１８などの他の場所に取り付けられてもよい。

荷役システム１０は、荷物６２を吸着把持した後に、移動部１６を伸長させることで荷物６２を持ち上げる。この際、荷物下面検出部は、測距センサ６１により得られる距離の測定値をモニターする。荷物下面検出部は、距離測定値が大きい値に変化したときに荷物６２の下面を検出したと決定する。

図７に示すように、側面吸着モードにおいても、上面吸着モードと同様にして、荷役システム１０は、荷物７２を吸着把持した後に、移動部１６を伸長させることで荷物７２を持ち上げる。荷物下面検出部は、距離測定値の大きい値への変化を荷物７２の下面の検出と決定する。

図８Ａは、荷役システム１０が上面吸着モードで荷物を取り出す際に行う荷物上面移動検出処理を示し、図８Ｂは、荷役システム１０が側面吸着モードで荷物を取り出す際に行う荷物上面移動検出処理を示している。荷役システム１０内の制御装置１１０は、荷物の上面の動きを検出する荷物上面移動検出部（第１の荷物移動検出部）を備えてよい。荷物上面移動検出部は、図８Ａに示すデプスカメラ８１などのセンサから出力されるセンサデータに基づいて、把持部１３を用いて持ち上げた荷物に伴って他の荷物（例えば荷物８３）が持ち上がっているか否かを検出する。典型的にはデプスカメラ８１はカゴの上方に設けられる。荷物上面移動検出部が荷物８２とともに他の荷物が持ち上がっていることを検出した場合には、荷役システム１０は、荷物８２を戻し、動作モード又は把持対象を変更する。

図８Ｂに示すように、側面吸着モードでは、荷役システム１０は、把持部１３で把持している荷物８２を持ち上げる。荷物上面移動検出部は、他の荷物（例えば荷物８３）が持ち上がっているかどうかを判断する。荷役システム１０は、荷物８２を持ち上げた後に荷物８２を横に（後ろに）移動させる。この際、荷物上面移動検出部は、他の荷物（例えば荷物８３）が横に移動しているかどうかを判断してよい。荷物上面移動検出部が荷物８２とともに他の荷物が持ち上がっている又は横に移動していることを検出した場合には、荷役システム１０は、荷物８２を戻し、動作モード又は把持対象を変更する。

図９は、荷役システム１０が荷物を取り出す際に行う荷物側面移動検出処理を示している。荷役システム１０内の制御装置１１０は、荷物の側面の動きを検出する荷物側面移動検出部（第２の荷物移動検出部）を備えてよい。荷物側面移動検出部は、図９に示すデプスカメラ９１などのセンサから出力されるセンサデータに基づいて、把持部１３を用いて横に移動させた荷物に伴って他の荷物が横に移動しているか否かを検出する。典型的には、デプスカメラ９１はカゴの側方に設けられる。センサは基部１８の下面に設けられてよい。荷物側面移動検出部は、把持中の荷物９２を横に移動させたときにそれ以外の荷物（例えば荷物９２の下にある荷物９３）が横に移動していないかどうかを判断する。荷物側面移動検出部が荷物９２とともに他の荷物が横に移動していることを検出した場合には、荷役システム１０は、荷物９２を戻し、動作モード又は把持対象を変更する。

図１０は、下支え部１７の構造例を概略的に示している。図１０に示す例では、下支え部１７は、複数の棒部材が所定の間隔で配置した櫛型形状を有する。当該構造を有する下支え部１７は、下支え部１７からローラコンベアへ荷物を下ろすのに好適である。棒部材間の間隔はローラコンベアを形成するローラの幅より広く設定され、棒部材の幅はローラ間の間隔より狭く設定される。アーム部１１は、ローラ間に棒部材が入るように下支え部１７を下降させる。これにより、下支え部１７からローラコンベアへ荷物を高速に下ろすことができる。

図１１は、制御装置１１０の構成例を概略的に示している。図１１に示すように、制御装置１１０は、センサ群１１１０から出力されるセンサデータに基づいて荷役装置２０を制御する。センサ群１１１０は、荷物の周囲環境に配置される複数のセンサを含む。例えば、センサ群１１１０は、図６に示される測距センサ６１、図８Ａに示されるデプスカメラ８１、図９に示されるデプスカメラ９１を含む。図１１に示す例では、制御装置１１０は、動作モード選択部１１０１、把持状態判断部１１０２、及び制御部１１０３を備える。

動作モード選択部１１０１は、センサ群１１１０に含まれる少なくとも１つのセンサから出力されるセンサデータに基づいて、所定の動作モードの中から、把持対象の荷物を把持するために使用する動作モードを選択する。所定の動作モードは、上面吸着モード、側面吸着モード、及び掻き出しモードを含み得る。ハンド部１２が掻き出し部１９を備えない実施形態では、所定の動作モードは、上面吸着モード及び側面吸着モードを含み得る。図８Ａに示されるデプスカメラ８１又は図９に示されるデプスカメラ９１などのセンサが使用され得る。

把持状態判断部１１０２は、センサ群１１１０に含まれる少なくとも１つのセンサから出力されるセンサデータに基づいて、把持状態を判断する。把持状態は、把持部１３が荷物を安定して把持できているか、把持部１３が把持している荷物のサイズは想定通りであるか、把持部１３が把持している荷物の移動に伴って他の荷物が移動しているか、のうちの少なくとも１つを含み得る。図６に示される測距センサ６１、図８Ａに示されるデプスカメラ８１又は図９に示されるデプスカメラ９１などのセンサが使用され得る。把持状態判断部１１０２は、上述した荷物上面移動検出部及び荷物側面移動検出部を含み得る。

制御部１１０３は、動作モード選択部１１０１及び把持状態判断部１１０２から出力される情報に基づいて、荷役装置２０を制御する。例えば、動作モード選択部１１０１が側面吸着モードを選択した場合、制御部１１０３は、把持部１３を９０度回転させるために回転部１４を駆動する制御信号を荷役装置２０に与える。把持部１３が荷物を安定して把持できていないことを把持状態判断部１１０２が検出した場合、制御部１１０３は、荷物を戻すために、移動部１５、１６、アーム部１１を駆動する制御信号を荷役装置２０に与える。

図１２は、制御装置１１０のハードウェア構成例を概略的に示している。図１２に示すように、制御装置１１０は、ハードウェアとして、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１２０１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２０２、プログラムメモリ１２０３、補助記憶装置１２０４、通信インタフェース１２０５、入出力インタフェース１２０６、及びバス１２０７を備える。ＣＰＵ１２０１は、バス１２０７を介して、ＲＡＭ１２０２、プログラムメモリ１２０３、補助記憶装置１２０４、通信インタフェース１２０５、及び入出力インタフェース１２０６と通信する。

ＣＰＵ１２０１は、汎用プロセッサの一例である。ＲＡＭ１２０２は、ワーキングメモリとしてＣＰＵ１２０１に使用される。ＲＡＭ１２０２は、ＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）などの揮発性メモリを含む。プログラムメモリ１２０３は、動作モード選択プログラム及び把持状態判断プログラムを含む種々のプログラムを記憶する。プログラムメモリ１２０３として、例えば、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、補助記憶装置１２０４の一部、又はその組み合わせが使用される。補助記憶装置１２０４は、データを非一時的に記憶する。補助記憶装置１２０４は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）又はソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などの不揮発性メモリを含む。

通信インタフェース１２０５は荷役装置２０と通信するためのインタフェースである。ＣＰＵ１２０１は通信インタフェース１２０５を介して荷役装置２０に制御信号を送信する。通信インタフェース１２０５は無線又は有線のいずれで荷役装置２０と通信してもよい。

入出力インタフェース１２０６は、他のデバイスと接続するためのインタフェースである。入出力インタフェース１２０６は図１１に示したセンサ群１１１０からセンサデータを受信する。入出力インタフェース１２０６には、キーボードなどの入力装置及び／又は液晶表示装置などの出力装置が接続されてもよい。

プログラムメモリ１２０３に記憶されている各プログラムはコンピュータ実行可能命令を含む。プログラム（コンピュータ実行可能命令）は、ＣＰＵ１２０１により実行されると、ＣＰＵ１２０１に所定の処理を実行させる。例えば、動作モード選択プログラムは、ＣＰＵ１２０１により実行されると、ＣＰＵ１２０１に動作モード選択部１１０１に関して説明される一連の処理を実行させる。把持状態判断プログラムは、ＣＰＵ１２０１により実行されると、ＣＰＵ１２０１に把持状態判断部１１０２に関して説明される一連の処理を実行させる。

プログラムは、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で制御装置１１０に提供されてよい。この場合、例えば、制御装置１１０は、記憶媒体からデータを読み出すドライブ（図示せず）をさらに備え、記憶媒体からプログラムを取得する。記憶媒体の例は、磁気ディスク、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒなど）、光磁気ディスク（ＭＯなど）、半導体メモリを含む。また、プログラムを通信ネットワーク上のサーバに格納し、制御装置１１０が通信インタフェース１２０５を使用してサーバからプログラムをダウンロードするようにしてもよい。

実施形態において説明される処理は、ＣＰＵ１２０１などの汎用ハードウェアプロセッサがプログラムを実行することにより行われることに限らず、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの専用ハードウェアプロセッサにより行われてもよい。処理回路という語は、少なくとも１つの汎用ハードウェアプロセッサ、少なくとも１つの専用ハードウェアプロセッサ、又は少なくとも１つの汎用ハードウェアプロセッサと少なくとも１つの専用ハードウェアプロセッサとの組み合わせを含む。図１２に示す例では、ＣＰＵ１２０１、ＲＡＭ１２０２、及びプログラムメモリ１２０３が処理回路に相当する。

図１３は、動作モード選択処理の動作例を概略的に示している。図１３のステップＳ１３０１では、動作モード選択部１１０１は、センサ群１１１０に含まれるカメラから把持対象の荷物の画像を取得する。ステップＳ１３０２では、動作モード選択部１１０１は、取得した画像に基づいて、荷物の上面に平面があるか否かを判断する。荷物の上面に平面がある場合（ステップＳ１３０２；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１３０３に進む。

ステップＳ１３０３では、動作モード選択部１１０１は、荷物の上面にラベル、包装紙、又はビニールがあるか否かを判断する。荷物の上面にラベル、包装紙、又はビニールのいずれもない場合（ステップＳ１３０３；Ｎｏ）、処理はステップＳ１３０４に進む。

ステップＳ１３０４では、動作モード選択部１１０１は、荷物の体積があらかじめ設定された閾値Ｖ以下であるか否かを判断する。荷物の体積が閾値Ｖ以下である場合（ステップＳ１３０４；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１３０５に進む。ステップＳ１３０５では、動作モード選択部１１０１は、上面吸着モードの選択を決定する。

一方、荷物の上面に平面がない場合（ステップＳ１３０２；Ｎｏ）、あるいは、荷物の上面にラベル、包装紙、又はビニールがある場合（ステップＳ１３０３；Ｙｅｓ）、あるいは、荷物の体積が閾値Ｖを超える場合（ステップＳ１３０４；Ｎｏ）、処理はステップＳ１３０６に進む。

ステップＳ１３０６では、動作モード選択部１１０１は、荷物の側面に平面があるか否かを判断する。荷物の側面に平面がある場合（ステップＳ１３０６；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１３０７に進む。

ステップＳ１３０７では、動作モード選択部１１０１は、荷物の側面にラベル、包装紙、又はビニールがあるか否かを判断する。荷物の側面にラベル、包装紙、又はビニールのいずれもない場合（ステップＳ１３０７；Ｎｏ）、処理はステップＳ１３０８に進む。ステップＳ１３０８では、動作モード選択部１１０１は、側面吸着モードの選択を決定する。なお、荷物の体積が閾値Ｖを超える場合、動作モード選択部１１０１は、荷物が重いと推定し、図３Ａに示すように下支え部１７を使用することを決定してもよい。

一方、荷物の側面に平面がない場合（ステップＳ１３０６；Ｎｏ）、あるいは、荷物の側面にラベル、包装紙、又はビニールがある場合（ステップＳ１３０７；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１３０９に進む。ステップＳ１３０９では、動作モード選択部１１０１は、掻き出しモードの選択を決定する。

このようにして、動作モード選択部１１０１は、センサデータに基づいて把持対象の荷物の状態を検出し、検出結果に基づいて、上面吸着モード、側面吸着モード、及び掻き出しモードの中から、荷物を把持するために使用する動作モードを選択する。

図１４は、把持状態判断処理の動作例を概略的に示している。図１４のステップＳ１４０１では、把持状態判断部１１０２は、現在の動作モードが上面吸着モード又は側面吸着モードであるか否かを判断する。現在の動作モードが上面吸着モード又は側面吸着モードのどちらかである場合（ステップＳ１４０１；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１４０２に進み、現在の動作モードが掻き出しモードである場合（ステップＳ１４０１；Ｎｏ）、処理はステップＳ１４０３に進む。

ステップＳ１４０２では、把持状態判断部１１０２は、荷物下面検出部として機能し、荷物の下面が想定通りに検出されたか否かを判断する。例えば、荷役装置２０が荷物を持ち上げる前に、把持状態判断部１１０２は、カメラから荷物を含む画像を取得し、画像に基づいて荷物の高さを推定する。荷役装置２０が高さの推定値に基づく上昇量だけ荷物を持ち上げたときに荷物の下面が検出された場合に、把持状態判断部１１０２は、荷物の下面が想定通りに検出されたと判断する。また、荷役装置２０が高さの推定値に基づく上昇量だけ荷物を持ち上げたときに荷物の下面が検出されなかった場合に、把持状態判断部１１０２は、荷物の下面が想定通りに検出されないと判断する。荷物の下面が想定通りに検出された場合（ステップＳ１４０２；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１４０３に進む。荷物の下面が想定通りに検出された場合、把持状態判断部１１０２は、把持部１３が荷物を安定して把持できていると判断してもよい。

ステップＳ１４０３では、把持状態判断部１１０２は、荷役装置２０による荷物の移動の際に他の荷物がともずれしているか否かを判断する。具体的には、ステップＳ１４０３Ａでは、把持状態判断部１１０２は、荷物上面移動検出部として機能し、デプスカメラ８１の出力に基づいて、荷物の持ち上げに伴って他の荷物が持ち上がっているか否かを判断する。ステップＳ１４０３Ｂでは、把持状態判断部１１０２は、荷物側面移動検出部として機能し、デプスカメラ９１の出力に基づいて、荷物の横移動に伴って他の荷物が横に移動しているか否かを判断する。他の荷物がともずれしていない場合（ステップＳ１４０３Ａ又はＳ１４０３Ｂ；Ｎｏ）、処理はステップＳ１４０４に進む。

ステップＳ１４０４では、把持状態判断部１１０２は、荷物の移動を継続することを決定する。制御部１１０３は、把持状態判断部１１０２の決定を受けて、荷物をカゴから下ろすように荷役装置２０を駆動する。

荷物の下面が想定通りに検出されなかった場合（ステップＳ１４０２；Ｎｏ）、あるいは、他の荷物がともずれしている場合（ステップＳ１４０３Ａ及びＳ１４０３Ｂ；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１４０５に進む。ステップＳ１４０５では、把持状態判断部１１０２は、荷物の移動を中止することを決定する。これは荷崩れを防ぐためである。制御部１１０３は、把持状態判断部１１０２の決定を受けて、荷物を戻すように荷役装置２０を駆動する。

上述したように、ハンド部１２は、荷物を吸着把持する把持部１３、把持部１３を回転させる回転部１４、荷物を下から支持する下支え部１７、下支え部１７に対して把持部１３を移動させる移動機構（移動部１５及び１６）、下支え部１７へと荷物を掻き出す掻き出し部１９を備える。ハンド部１２を備える荷役装置２０は、上面吸着モード、側面吸着モード、及び掻き出しモードなどの複数の動作モードをサポートし、荷物の状態に応じた動作モードで荷物を把持し移動させることができる。このため、荷役装置２０は、様々なタイプの荷物を取り扱うことが可能である。さらに、把持状態を検出することにより、荷物が不規則に積載されている場合にも荷物を取り出すことが可能である。

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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。

１０…荷役システム、１１…アーム部、１２…ハンド部、１３…把持部、１３１…ベース部材、１３２…把持面、１３３…先端部、１３４…基端部、１４…回転部、１４１…回転軸、１５，１６…移動部、１７…下支え部、１８…基部、１９…掻き出し部、２０…荷役装置、６１…測距センサ、８１，９１…デプスカメラ、１１０…制御装置、１１０１…動作モード選択部、１１０２…把持状態判断部、１１０３…制御部、１１１０…センサ群、１２０１…ＣＰＵ、１２０２…ＲＡＭ、１２０３…プログラムメモリ、１２０４…補助記憶装置、１２０５…通信インタフェース、１２０６…入出力インタフェース、１２０７…バス。

Claims

荷物を把持する把持部と、
前記把持部を回転させる回転部と、
前記荷物を下から支持する下支え部と、
前記下支え部に対して前記把持部を移動させる移動機構と、
を備える把持装置。
前記移動機構は、
第１の方向に前記把持部を移動させる第１の移動部と、
前記第１の方向と交差する第２の方向に前記把持部を移動させる第２の移動部と、
を備える、
請求項１に記載の把持装置。
前記回転部は、回転軸周りに前記把持部を回転させ、前記回転軸は、前記第１の方向及び前記第２の方向と交差する、
請求項２に記載の把持装置。
前記把持部に設けられ、前記下支え部へと前記荷物を掻き出す掻き出し部をさらに備える、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の把持装置。
請求項４に記載された把持装置と、
前記荷物の周囲環境に設けられたセンサから出力されるセンサデータに基づいて、前記把持部で荷物の上面を把持する第１のモードと、前記把持部で荷物の側面を把持する第２のモードと、前記掻き出し部で前記下支え部へと荷物を掻き出す第３のモードと、を含む所定の動作モードの中から、前記荷物を取り出すために使用する動作モードを選択する選択部と、
を備える荷役装置。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載された把持装置と、
前記荷物の周囲環境に設けられたセンサから出力されるセンサデータに基づいて、把持状態を判断する判断部と、
を備え、
前記把持状態は、
前記把持部が荷物を安定して把持できているか、
前記把持部が把持している荷物のサイズは想定通りか、
前記把持部が把持している荷物の移動に伴って他の荷物が移動しているか、
の少なくとも１つを含む、
荷役装置。
前記判断部は、前記把持部を用いて持ち上げた荷物の下面を検出する荷物下面検出部を備える、
請求項６に記載の荷役装置。
前記荷物下面検出部は、前記下支え部に配置されるセンサから出力されるセンサデータに基づいて、前記把持部を用いて持ち上げた荷物の下面を検出する、請求項７に記載の荷役装置。
前記判断部は、前記把持部を用いて持ち上げた荷物に伴って他の荷物が持ち上がっているか否かを検出する第１の荷物移動検出部を備える、
請求項６乃至８のいずれか１項に記載の荷役装置。
前記判断部は、前記把持部を用いて横に移動させた荷物に伴って他の荷物が横に移動しているか否かを検出する第２の荷物移動検出部を備える、
請求項６乃至９のいずれか１項に記載の荷役装置。
荷物を把持する把持部と、前記把持部を回転させる回転部と、前記荷物を下から支持する下支え部と、前記下支え部へと前記荷物を掻き出す掻き出し部と、前記下支え部に対して前記把持部を移動させる移動機構と、を備える荷役装置のための制御装置であって、
前記荷物の周囲環境に設けられたセンサから出力されるセンサデータに基づいて、前記把持部で荷物の上面を把持する第１のモードと、前記把持部で荷物の側面を把持する第２のモードと、前記掻き出し部で前記下支え部へと荷物を掻き出す第３のモードと、を含む所定の動作モードの中から、前記荷物を取り出すために使用する動作モードを選択する選択部と、
前記選択された動作モードに従って前記荷役装置を制御する制御部と、
を備える制御装置。
荷物を把持する把持部と、前記把持部を回転させる回転部と、前記荷物を下から支持する下支え部と、前記下支え部に対して前記把持部を移動させる移動機構と、を備える荷役装置のための制御装置であって、
前記荷物の周囲環境に設けられたセンサから出力されるセンサデータに基づいて、把持状態を判断する判断部と、
前記把持状態の判断結果に従って前記荷役装置を制御する制御部と、
を備え、
前記把持状態は、
前記把持部が荷物を安定して把持できているか、
前記把持部が把持している荷物のサイズは想定通りか、
前記把持部が把持している荷物の移動に伴って他の荷物が移動しているか、
の少なくとも１つを含む、
制御装置。