JP2021062457A - ピッキング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成のピッキング装置を提供する。【解決手段】少なくとも３つの把持部２１〜２４を有し、それら複数の把持部２１〜２４が互いに接近変位又は離間変位することにより物品を把持するピッキング部２０を備え、複数の把持部２１〜２４それぞれの変位方向と直交する方向を退避方向としたとき、ピッキング部２０が有する全ての把持部２１〜２４それぞれは、退避方向に変位可能であって、かつ、予め決められた大きさを越える力が当該退避方向に作用したときに当該力の向きに変位可能である。これにより、当該ピッキング装置では、複数の物品が重なるように「ばら積み状態」で載置されている場合であっても、ピッキング部２０が特定の物品を選び取ることが可能となる。【選択図】図３

Description

本開示は、複数の物品の中から特定の物品を選び取ることが可能なピッキング装置に関する。

例えば、特許文献１に記載のピッキング装置では、ワークの位置及び姿勢等に関する三次元データを計測し、当該三次元データを利用して複数のワークの中からロボットハンド（以下、ハンドと略す。）にて把持可能なワークの位置及び姿勢を認識した後、当該ハンドにてワークを把持する。

特開２０１２−４０６６９号公報

特許文献１に記載の発明では、ワークの位置及び姿勢を認識した後、ハンドにてワークを把持するので、複数のワークが不規則な状態で載置されている場合、つまり複数のワークが、いわゆる「ばら積み状態」で載置されている場合には、５軸以上の多軸ロボットにてハンドを操作する必要がある。

本開示は、上記点に鑑み、特許文献１に記載のピッキング装置に比べて簡素な構成のピッキング装置の一例を開示する。

複数の物品の中から特定の物品を選び取ることが可能なピッキング装置は、例えば、以下の構成要件のうち少なくとも１つを備えることが望ましい。
すなわち、当該構成要件は、少なくとも３つの把持部（２１〜２４）を有し、それら複数の把持部（２１〜２４）が互いに接近変位又は離間変位することにより物品を把持するピッキング部（２０）を備え、複数の把持部（２１〜２４）それぞれの変位方向と直交する方向を退避方向としたとき、ピッキング部（２０）が有する全ての把持部（２１〜２４）それぞれは、退避方向に変位可能、かつ、予め決められた大きさを越える力が当該退避方向に作用したときに当該力の向きに変位可能であることである。

これにより、当該ピッキング装置では、複数の物品が重なるように「ばら積み状態」で載置されている場合であっても、ピッキング部（２０）が特定の物品を選び取ることが可能となり得る。

すなわち、例えば、２つの物品の一部が互いに上下方向に重なるようにばら積みされている場合において、上に位置する物品を第１物品とし、下に位置する物品を第２物品としたとき、ピッキング部（２０）が２つの物品に近づくと、複数の把持部（２１〜２４）のうちいずれかの把持部が第１物品の上面に接触すると、当該把持部は退避方向（この場合には、上方）に変位し、他の把持部は第２物品の上面に接触した状態となる。

したがって、当該状態において、ピッキング部（２０）が作動すると、第２物品が把持されることなく、他の把持部により第１物品が把持され得る。つまり、複数の把持部（２１〜２４）のうち物品の上面に接触している把持部は、物品の把持に関与しない可能性が高い。

延いては、当該ピッキング装置では、複数の物品が重なるように「ばら積み状態」で載置されている場合であっても、ピッキング部（２０）が特定の物品を選び取ることが可能となり得る。

なお、当該ピッキング装置は、例えば、以下の構成であってもよい。
すなわち、当該ピッキング装置は、全ての把持部（２１〜２４）それぞれが退避方向に変位することを規制するための抵抗力を発揮可能な抵抗部（４１Ｂ、４２Ｂ）を備えることが望ましい。

これにより、各把持部（２１〜２４）が不必要なタイミングで退避方向に変位してしまうことが抑制され得る。なお、不必要なタイミングとは、例えば、把持部（２１〜２４）と物品とが非接触状態にあるとき等をいう。

当該ピッキング装置は、全ての把持部（２１〜２４）それぞれを接近変位又は離間変位させるためのアクチュエータ部（３０）であって、少なくとも物品を把持する際に作動するアクチュエータ部（３０）と、アクチュエータ部（３０）を作動させる制御部（７０）とを備え、退避方向への変位量が最も小さい少なくとも１つの把持部を最深把持部としたとき、制御部（７０）は、最深把持部が変位するようにアクチュエータ部（３０）を作動させることが望ましい。これにより、特定の物品を選び取ることが可能となり得る。

当該ピッキング装置は、物品が載置された載置部（８０Ａ）の平面画像を撮影する２Ｄカメラ（６０）と、２Ｄカメラ（６０）により撮影された画像データを利用して把持の対象となる物品の水平方向の位置を特定するとともに、当該特定された水平方向の位置にピッキング部（２０）を移動させる移動装置（４０）と、載置部（８０Ａ）を揺らす揺振器（８０）とを備え、揺振器（８０）は、少なくとも２Ｄカメラ（６０）による撮影が実行される前に載置部（８０Ａ）を揺らす機能を有することが望ましい。

そして、載置部（８０Ａ）を揺らすことにより、複数の物品の重なりを低減することが可能となる。したがって、「ばら積み状態」で載置されている物品の数を低減でき得るので、特定の物品を確実に選び取ることが可能となり得る。

当該ピッキング装置は、全ての把持部として第１把持部（２１）〜第４把持部（２４）が設けられ、それら第１把持部（２１）〜第４把持部（２４）は、円を描くように等間隔で配置されており、アクチュエータ部（３０）は、第１把持部（２１）及び当該第１把持部（２１）と対向する位置にある第２把持部（２２）を連動させて変位させる第１アクチュエータ部（３１）であって、全ての把持部（２１〜２４）に対して退避方向にずれた位置に配置された第１アクチュエータ部（３１）、並びに第３把持部（２３）及び当該第３把持部（２３）と対向する位置にある第４把持部（２４）を連動させて変位させる第２アクチュエータ部（３２）であって、第１アクチュエータ部（３１）に対して、第３把持部（２３）及び第４把持部（２４）の並び方向にずれた位置に配置された第２アクチュエータ部（３２）を有して構成されており、さらに、並び方向に延びて第２アクチュエータ部（３２）の作動を第３把持部（２３）及び第４把持部（２４）それぞれに伝達する２つの伝達部材（３２Ａ、３２Ｂ）を備えることが望ましい。

これにより、当該ピッキング装置では、第１アクチュエータ部（３０）と第２アクチュエータ部（３０）とが同一部品となり得る。したがって、ピッキング装置の開発費及び大型化が抑制され得る。

ピッキング部（２０）は、全ての把持部（２１〜２４）のうち組をなす複数の把持部（２１〜２４）が互いに離間変位して物品の内周に圧接することにより当該物品を把持し、全ての把持部（２１〜２４）それぞれは、物品の内周に圧接可能な第１圧接部（２１Ａ）及び第２圧接部（２１Ｂ）を有する合同な形状であり、第１圧接部（２１Ａ）は、把持部（２１〜２４）の先端側に設けられ、第２圧接部（２１Ｂ）は、第１圧接部（２１Ａ）に対して退避方向及び離間方向前進側にずれていることが望ましい。

これにより、例えば、２つの物品は上下方向に重なっている場合、複数の把持部（２１〜２４）のうち少なくとも１つは、第２圧接部（２１Ｂ）が上に位置する物品に圧接し、第１圧接部（２１Ａ）がいずれの物品にも接触していない状態となり得る。したがって、当該ピッキング装置は、２つの物品が上下方向に重なっている場合であっても、上に位置する物品のみを確実に選び取ることが可能となり得る。

第１圧接部（２１Ａ）と第２圧接部（２１Ｂ）との間には、退避方向に対して直線的に傾いたテーパ部（２１Ｃ）が設けられていることが望ましい。これにより、当該ピッキング装置は、物品が傾いている場合であっても、上に位置する物品のみを確実に選び取ることができ得る。

退避方向において第２圧接部（２１Ｂ）を挟んで第１圧接部（２１Ａ）と反対側には、当該第２圧接部（２１Ｂ）より離間方向前進側に膨出した膨出部（２１Ｄ）が設けられており、膨出部（２１Ｄ）のうち第２圧接部（２１Ｂ）側には、略円弧状に湾曲した曲面（２１Ｅ）が設けられていることが望ましい。これにより、当該ピッキング装置は、物品が傾いている場合であっても、上に位置する物品のみを確実に選び取ることができ得る。

第１圧接部（２１Ａ）は、テーパ部（２１Ｃ）と反対向きに傾いた傾斜面により構成され、第２圧接部（２１Ｂ）は、退避方向に対して平行な面により構成されていることが望ましい。これにより、第１圧接部（２１Ａ）にて物品を把持する場合、つまり複数の物品が重なっていない場合においても確実に当該物品を把持することができ得る。

因みに、上記各括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的構成等との対応関係を示す一例であり、本開示は上記括弧内の符号に示された具体的構成等に限定されない。

第１実施形態に係るピッキング装置を示す図である。 第１実施形態に係るピッキング装置の制御系ブロック図である。 第１実施形態に係るピッキング部を示す図である。 第１実施形態に係るピッキング装置を示す図である。 第１実施形態に係るピッキング部を示す図である。 第１実施形態に係るピッキング装置を示す図である。 第１実施形態に係るピッキング装置の把持部を示す図である。 第１実施形態に係るピッキング装置の作動を示すフローチャートである。 Ａ〜Ｃは、物品のばら積み状態を示す図である。 第１実施形態に係るピッキング装置の作動説明図である。 第１実施形態に係るピッキング装置の作動説明図である。 Ａ〜Ｄは、第１実施形態に係るピッキング装置の作動説明図である。 第４実施形態に係るピッキング装置の作動を示すフローチャートである。

以下の「発明の実施形態」は、本開示の技術的範囲に属する実施形態の一例を示すものである。つまり、特許請求の範囲に記載された発明特定事項等は、下記の実施形態に示された具体的構成や構造等に限定されない。

本実施形態は、車両用部品を選び取るためのピッキングロボットに本開示に係るピッキング装置が適用された例である。各図に付された方向を示す矢印及び斜線等は、各図相互の関係及び部材又は部位の形状等を理解し易くするために記載したものである。

したがって、当該ピッキング装置は、各図に付された方向は、一例であって、当該方向に限定されない。斜線が付された図は、必ずしも断面図を示さない。少なくとも符号が付されて説明された部材又は部位は、「１つの」等の断りがされた場合を除き、少なくとも１つ設けられている。

つまり、「１つの」等の断りがない場合には、当該部材は２以上設けられていてもよい。本開示に示されたピッキング装置は、少なくとも符号が付されて説明された部材又は部位等の構成要素を備える。

（第１実施形態）
＜１．ピッキング装置の概要＞
本実施形態に係るピッキング装置１は、図１に示されるように、ピッキング部２０、アクチュエータ部３０、移動装置４０及び揺振器８０、並びに図２に示されるように、検出部５０、２Ｄカメラ６０及び制御部７０等を少なくとも備える。

＜ピッキング部＞
ピッキング部２０は、図３に示されるように、少なくとも３つ（本実施形態では、４つ）の把持部２１〜２４を有し、それら第１把持部２１〜第４把持部２４が互いに接近変位又は離間変位することにより物品を把持する。具体的には、以下の通りである。

すなわち、第１把持部２１〜第４把持部２４は、円を描くように等間隔（９０度間隔）で配置されている。ピッキング部２０は、第１把持部２１〜第４把持部２４のうち組をなす複数（本実施形態では、２つ）の把持部が互いに離間変位して物品Ｗの内周に圧接することにより当該物品Ｗを把持する。

本実施形態では、第１把持部２１及び当該第１把持部２１と対向する位置にある第２把持部２２とが組をなす２つの把持部である。第３把持部２３及び当該第３把持部２３と対向する位置にある第４把持部２４とが組をなす２つの把持部である。

つまり、本実施形態に係る物品Ｗは、中心に貫通穴Ｗｈが設けられた略円盤状の物品である。第１把持部２１と第２把持部２２とが互いに離間変位して貫通穴Ｗｈに圧接すると、当該物品Ｗは、第１把持部２１及び第２把持部２２（以下、第１ピッキング部２０Ａという。）により把持される。

同様に、第３把持部２３と第４把持部２４とが互いに離間変位して貫通穴Ｗｈに圧接すると、当該物品Ｗは、第３把持部２３及び第４把持部２４（以下、第２ピッキング部２０Ｂという。）により把持される。

＜アクチュエータ部＞
アクチュエータ部３０は、第１把持部２１〜第２把持部２２それぞれを接近変位又は離間変位（本実施形態では、離間変位）させるための機械要素である。当該アクチュエータ部３０は、少なくとも物品Ｗを把持する際に作動する。

アクチュエータ部３０は、図４に示されるように、第１アクチュエータ部３１及び第２アクチュエータ部３２等を少なくとも有している。第１アクチュエータ部３１は、第１ピッキング部２０Ａを作動させる。第２アクチュエータ部３２は、第２ピッキング部２０Ｂを作動させる。

第１アクチュエータ部３１及び第２アクチュエータ部３２は、第１ピッキング部２０Ａ及び第２ピッキング部２０Ｂに対して退避方向Ｄ１にずれた位置に配置されている。第２アクチュエータ部３２は、第１アクチュエータ部３１に対して、第３把持部２３及び第４把持部２４の並び方向Ｄ２にずれた位置に配置されている。

なお、退避方向Ｄ１とは、第１把持部２１〜第４把持部２４それぞれの変位方向と直交する方向である。本実施形態では、第１把持部２１〜第４把持部２４それぞれの変位方向は水平方向である。

このため、本実施形態に係る退避方向Ｄ１は鉛直方向と一致し、第３把持部２３及び第４把持部２４の並び方向Ｄ２は水平方向と一致する。なお、第１把持部２１及び第２把持部２２の並び方向と並び方向Ｄ２とは直交する。

第１アクチュエータ部３１は第１ピッキング部２０Ａの直上に位置している。このため、第１把持部２１及び第２把持部２２は、直接的に第１アクチュエータ部３１に連結されている。

第２アクチュエータ部３２は、第２ピッキング部２０Ｂに対して水平方向にずれた位置に配置されている。このため、図５に示されるように、アクチュエータ部３０には、２つの伝達部材３２Ａ、３２Ｂが設けられている。

２つの伝達部材３２Ａ、３２Ｂは、並び方向Ｄ２に延びて第２アクチュエータ部３２の作動を第３把持部２３及び第４把持部２４それぞれに伝達する。つまり、第２ピッキング部２０Ｂは、２つの伝達部材３２Ａ、３２Ｂを介して間接的に第２アクチュエータ部３２に連結されている。

＜第１ピッキング部及び第２ピッキング部の退避構造＞
第１把持部２１〜第４把持部２４それぞれは、退避方向に変位可能、かつ、予め決められた大きさを越える力が当該退避方向に作用したときに当該力の向きに変位可能である。

具体的には、第１ピッキング部２０Ａ及び第２ピッキング部２０Ｂそれぞれは、互い独立して上下方向に変位可能であって、上向きの力がピッキング部２０に作用すると、当該力が作用したピッキング部が上方に変位する（図６参照）。

すなわち、本実施形態では、図６に示されるように、第１ピッキング部２０Ａと第１アクチュエータ部３１とが一体化されて第１ユニット４１が構成されている。第２ピッキング部２０Ｂと第２アクチュエータ部３２とが一体化されて第２ユニット４２が構成されている。

第１ユニット４１及び第２ユニット４２は、ベースプレート４３に対して退避方向（本実施形態では、上下方向）に変位可能に当該ベースプレート４３に連結されている。具体的には、第１ユニット４１及び第２ユニット４２それぞれには、少なくとも１本（本実施形態では、２本）の連結棒４１Ａ、４２Ａが設けられている。

各連結棒４１Ａ、４２Ａは、退避方向にベースプレート４３を貫通しているとともに、当該ベースプレート４３に対して予め決められた寸法範囲内において退避方向に自由変位可能である。

ベースプレート４３と第１ユニット４１及び第２ユニット４２との間には、バネ４１Ｂ、４２Ｂが設けられている。バネ４１Ｂ、４２Ｂは、第１把持部２１〜第４把持部２４、つまり第１ユニット４１及び第２ユニット４２それぞれが退避方向（本実施形態では、上向き）に変位することを規制するための弾性力を発揮する。

つまり、各バネ４１Ｂ、４２Ｂは、第１アクチュエータ部３１及び第２アクチュエータ部３２を介して第１ピッキング部２０Ａ及び第２ピッキング部２０Ｂそれぞれに下向きの弾性力を作用させる。

換言すれば、バネ４１Ｂ、４２Ｂは、第１把持部２１〜第４把持部２４、つまり第１ユニット４１及び第２ユニット４２それぞれが退避方向に変位することを規制するための抵抗力を発揮する抵抗部の一例である。

そして、ピッキング部２０に上向きの力が作用していない場合には、第１ピッキング部２０Ａ及び第２ピッキング部２０Ｂは、自重及び各バネ４１Ｂ、４２Ｂの弾性力により上記寸法範囲内の下限位置にある。

このため、予め決められた大きさを越える退避方向（本実施形態では、上向き）の力がピッキング部２０に作用したときに、当該力が作用したピッキング部は、当該力の向き（本実施形態では、上向き）に変位する。

以下、上記の下限位置を基本位置という。基本位置に対して予め決められた寸法だけ上方側にずれた位置を退避位置という。なお、退避位置は、上記寸法範囲内の上限位置より低い位置である。

なお、本実施形態に係るバネ４１Ｂ、４２Ｂそれぞれはコイルばねである。各バネ４１Ｂ、４２Ｂには、連結棒４１Ａ、４２Ａが貫通している。連結棒４１Ａ、４２Ａの変位は、ベースプレート４３に設けられたガイド部材（図示せず。）により案内される。

＜把持部の詳細＞
本実施形態に係る第１把持部２１〜第４把持部２４それぞれは、物品Ｗに設けられた貫通穴Ｗｈの内周に圧接することにより当該物品Ｗを把持するものである。そして、各把持部２１〜２４は、合同な形状である。以下の説明は、第１把持部２１を例とした場合の把持部の詳細説明である。

第１把持部２１には、図７に示されるように、第１圧接部２１Ａ及び第２圧接部２１Ｂが設けられている。第１圧接部２１Ａは、貫通穴Ｗｈの内周に圧接可能な部位であって、第１把持部２１の先端側に設けられた部位である。

第２圧接部２１Ｂは、貫通穴Ｗｈの内周に圧接可能な部位であって、第１圧接部２１Ａに対して退避方向及び離間方向前進側にずれた位置に設けられた部位である。つまり、第２圧接部２１Ｂは、第１圧接部２１Ａに対して上方及び水平方向（図７では、右側）にずれている。

第１圧接部２１Ａと第２圧接部２１Ｂとの間には、テーパ部２１Ｃが設けられている。テーパ部２１Ｃは、退避方向（本実施形態では、上方方向）に対して直線的に傾いた部位である。

そして、第１圧接部２１Ａは、テーパ部２１Ｃと反対向きに傾いた傾斜面により構成されている。第２圧接部２１Ｂは、退避方向（本実施形態では、上方方向）に対して平行な面により構成されている。

退避方向において第２圧接部２１Ｂを挟んで第１圧接部２１Ａと反対側、つまり第２圧接部２１Ｂの上方側には、膨出部２１Ｄが設けられている。膨出部２１Ｄは、第２圧接部２１Ｂより離間方向前進側（図７では、右側）に膨出した部位である。

膨出部２１Ｄのうち第２圧接部２１Ｂ側には、略円弧状に湾曲した曲面２１Ｅが設けられている。なお、第１圧接部２１Ａ、第２圧接部２１Ｂ、テーパ部２１Ｃ及び膨出部２１Ｄは、金属製の一体部品である。

＜移動装置＞
移動装置４０は、制御部７０により特定された水平方向の位置に、ピッキング部２０を移動させる。本実施形態に係る移動装置４０は、ピッキング部２０を水平方向及び鉛直方向に移動させることが可能なロボットアームである。

具体的には、当該移動装置４０は、図１に示されるように、アーム部４０Ａ及びスライド棒４０Ｂ等を少なくとも有する。アーム部４０Ａは水平方向に旋回変位する部位である。スライド棒４０Ｂは、アーム部４０Ａの先端に設けられて上下方向に変位する。当該スライド棒４０Ｂの下端側には、ベースプレート４３が固定されている。

＜揺振器＞
揺振器８０は、図１に示されるように、載置部８０Ａを揺らすための機構である。載置部８０Ａは、少なくとも１つの物品Ｗが載置される部分である。なお、本実施形態に係る載置部８０Ａは、揺振器８０に着脱自在に装着される箱である。

具体的には、揺振器８０には、載置台８１及び駆動部８２が設けられている。載置台８１は、箱状の載置部８０Ａが載置可能な台である。駆動部８２は、載置台８１を水平方向に往復変位させるアクチュエータである。

＜２．制御系の構成＞
制御部７０は、図２に示されるように、アクチュエータ部３０（第１アクチュエータ部３１及び第２アクチュエータ部３２）、移動装置４０並びに揺振器８０等の作動を制御するコントローラである。

本実施形態に係る制御部７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータにて構成されている。当該制御部７０は、ＲＯＭ等の不揮発性記憶部に予め記憶されたプログラムに従って、アクチュエータ部３０、移動装置４０及び揺振器８０等の作動を制御する。

制御部７０には、検出部５０及び２Ｄカメラ６０から出力信号が入力されている。検出部５０は、各把持部２１〜２４それぞれが退避方向に変位したか否かを検出するためのセンサである。２Ｄカメラ６０は、載置部８０Ａの平面画像を撮影する撮像部である。

＜検出部＞
検出部５０は、第１検出部５１及び第２検出部５２等を少なくとも有している。第１検出部５１は、第１把持部２１及び第２把持部２２、つまり第１ピッキング部２０Ａが基本位置から退避位置側に変位した場合に、その旨の信号（以下、第１オン信号という。）を制御部７０に対して出力する。

第２検出部５２は、第３把持部２３及び第４把持部２４、つまり第２ピッキング部２０Ｂが基本位置から退避位置側に変位した場合に、その旨の信号（以下、第２オン信号という。）を制御部７０に対して出力する。

本実施形態に係る検出部５０は、第３検出部５３も有している。第３検出部５３は、第１ピッキング部２０Ａ及び第２ピッキング部２０Ｂのうち退避位置側への変位量が最も小さいピッキング部を判別するための信号を制御部７０に対して出力する。

本実施形態では、第１検出部５１及び第２検出部５２は、ベースプレート４３に対する第１ユニット４１又は第２ユニット４２の変位を検出する。第３検出部５３は第１ユニット４１に対する第２ユニット４２の変位量を検出する。なお、第１検出部５１〜第３検出部５３は、非接触式の近接スイッチが利用された検出器である。

＜２Ｄカメラ＞
制御部７０は、２Ｄカメラ６０により撮影された画像データを利用して把持の対象となる物品Ｗの水平方向の位置を特定する。次に、制御部７０は、移動装置４０に対して、当該特定された水平方向の位置にピッキング部２０を移動させる命令信号を発する。

＜３．ピッキング装置の作動＞
＜３．１ 作動の概要＞
制御部７０は、揺振器８０にて載置部８０Ａを揺らした後、２Ｄカメラ６０を作動させて載置部８０Ａを撮影する。次に、制御部７０は、撮影された画像データを利用して把持の対象となる物品Ｗの水平方向の位置を特定する。

その後、制御部７０は、移動装置４０を作動させてピッキング部２０を当該特定された位置の直上に移動させた後、ピッキング部２０を降下させる。これにより、ピッキング部２０は、物品Ｗの貫通穴Ｗｈに近づくように降下（落下）していく。

ピッキング部２０の降下開始後、制御部７０は、検出部５０の検出結果を利用して、第１把持部２１〜第４把持部２４が退避方向（本実施形態では、上方）に変位したと判断したか否かを判断し、退避方向に変位したと判断しときに、アクチュエータ部３０を作動させる。

具体的には、制御部７０は、第１オン信号又は第２オン信号が入力された時にピッキング部２０の降下を停止させるとともに、第１オン信号及び第２オン信号が入力されたときに、第１ピッキング部２０Ａ及び第２ピッキング部２０Ｂが退避位置側に変位したと判断する。

次に、制御部７０は、第３検出部５３の出力信号を利用して退避位置側への変位量が最も小さいピッキング部、つまり、最も下方に位置する把持部（以下、最深把持部という。）を離間変位させる。

換言すれば、制御部７０は、ピッキング部２０の降下開始後、全て把持部２１〜２４が上方側に変位した旨を検出したとき、最も下方側に位置する２つ把持部、つまり２つの最深把持部を離間変位させる。

＜３．２ 作動の詳細＞
図８に示されたフローチャートは、上記の作動を実行するための制御フローの一例である。当該制御フローを実行するためのプログラムは、制御部７０で実行されるとともに、不揮発性記憶部に予め記憶されている。

当該制御が起動されると、制御部７０は、先ず、２Ｄカメラ６０にて載置部８０Ａを撮影し、画像データを取得する（Ｓ１）。次に、制御部７０は、当該画像データから選び取るべき物品の位置を認識し、当該位置を認識できたか否かを判断する（Ｓ１０）。

制御部７０は、物品の位置を認識できないと判断した場合には（Ｓ１０：ＮＯ）、揺振器８０の作動回数が予め決められた所定回数（例えば、３回）以下か否かを判断する（Ｓ２０）。

制御部７０は、揺振器８０の作動回数が所定回数以下と判断した場合には（Ｓ２０：ＹＥＳ）、揺振器８０を作動させるとともに、ＲＡＭに記憶されている作動回数を１増加させる（Ｓ３０）。

作動回数は載置部８０Ａを揺らした回数を示す。作動回数の初期値として０がＲＡＭに記憶されている。そして、作動回数が所定回数を越えたときに、制御部７０は、ピッキング装置１を停止させた後、当該ＲＡＭに記憶されている作動回数を初期値、つまり０に再設定する。

制御部７０は、揺振器８０を作動させた場合には（Ｓ３０）、再び、２Ｄカメラ６０にて載置部８０Ａを撮影して画像データを取得した後（Ｓ１）、当該画像データから選び取るべき物品の位置を認識し、当該位置を認識できたか否かを判断する（Ｓ１０）。

制御部７０は、画像データから位置を認識できたと判断した場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、移動装置４０を作動させてピッキング部２０を当該認識した位置に移動させた後、ピッキング部２０を降下させ、揺振器８０の作動回数を初期に再設定する（Ｓ２１）。

次に、制御部７０は、第１オン信号又は第２オン信号が入力されたか否かを判断し（Ｓ５０）、いずれかのオン信号が当該制御部７０に入力されたと判断した場合には（Ｓ５０：ＹＥＳ）、ピッキング部２０の降下を停止させる停止指令信号を発する（Ｓ６０）。

なお、ピッキング部２０は、制御部７０がピッキング部２０の降下を停止させた後も慣性により降下し続ける。このため、本実施形態に係るピッキング部２０は、制御部７０が降下停止命令を発した時から約２０ｍｍ程度降下可能な構成となっている。

そして、制御部７０は、第１オン信号及び第２オン信号が入力されたか否かを判断する（Ｓ７０）。つまり、Ｓ７０では、制御部７０がピッキング部２０の降下を停止させた時点で未だオン信号を発していない検出器からオン信号が制御部７０に入力された否かが判断される。

制御部７０は、第１オン信号及び第２オン信号が入力された判断した場合には（Ｓ７０：ＹＥＳ）、最深把持部を離間変位させるためのアクチュエータ部を作動させるとともに、ピッキング回数を１増加させる（Ｓ８０）。

ピッキング回数は、第１アクチュエータ部３１又は第２アクチュエータ部３２の作動回数を示す。ピッキング回数の初期値として０がＲＡＭに記憶されている。そして、ピッキング回数が所定回数を越えたときに、制御部７０は、ピッキング装置１を停止させた後、当該ＲＡＭに記憶されているピッキング回数を初期値、つまり０に再設定する。

次に、制御部７０は、ピッキングに成功したか否か、つまり把持の対象となる物品Ｗを把持できたか否かを判断する（Ｓ９０）。本実施形態に係る制御部７０は、第１アクチュエータ部３１又は第２アクチュエータ部３２の作動量を利用してＳ９０の判断を行う。

具体的には、制御部７０は、アクチュエータ部３０の構成部品である空気シリンダー（図示せず。）の変位量が所定値未満の場合にはピッキングに成功したと判断し、当該変位量が所定値以上の場合にはピッキングに成功しなかったと判断する。

制御部７０は、ピッキングに成功しなかったと判断した場合には（Ｓ９０：ＮＯ）、ピッキング回数が予め決められた所定回数を超えたか否かを判断する（Ｓ１００）。制御部７０は、ピッキング回数が所定回数を超えたと判断した場合には（Ｓ１００：ＹＥＳ）、本制御を停止する。

制御部７０は、ピッキング回数が所定回数を超えていないと判断した場合には（Ｓ１００：ＮＯ）、再び、Ｓ１を実行する。制御部７０は、ピッキングに成功したと判断した場合には（Ｓ９０：ＹＥＳ）、移動装置４０を作動させて物品Ｗを所定位置に移動させるとともに、ＲＡＭに記憶されているピッキング回数を初期値に再設定する（Ｓ１１０）。

＜４．本実施形態に係るピッキング装置の特徴＞
複数（例えば、２つ）の物品Ｗが「ばら積み状態」で載置されている場合、当該「ばら積み状態」は、概ね、３種類のパターンに分類される。

＜第１パターン＞
第１パターンは、図９Ａに示されるように、貫通穴Ｗｈが一致するように複数の物品Ｗ１、Ｗ２が上下方向に重なる状態である。第１パターンで載置されている複数の物品Ｗがばら積みされている場合、制御部７０は、最上部に載置されている物品Ｗの位置を認識する。

最上部に載置されている物品Ｗ（以下、第１物品Ｗ１という。）の貫通穴Ｗｈに向けてピッキング部２０が降下すると、図１０に示されるように、各把持部２１〜２４の膨出部２１Ｄが第１物品Ｗに干渉するため、第１ピッキング部２０Ａ及び第２ピッキング部２０Ｂが退避方向に変位する。

第２圧接部２１Ｂが第１圧接部２１Ａに対して上方及び水平方向にずれているため、第１アクチュエータ部３１又は第２アクチュエータ部３２が作動すると、第２圧接部２１Ｂが貫通穴Ｗｈに圧接し、第１圧接部２１Ａが貫通穴Ｗｈに圧接しない。したがって、第１物品Ｗ１のみがピッキング部２０に把持される。

なお、上下方向に重なっている物品Ｗの数が少ない場合には、第２圧接部２１Ｂが貫通穴Ｗｈに嵌り込む前に、各把持部２１〜２４の先端が載置部８０Ａに接触して、第１ピッキング部２０Ａ及び第２ピッキング部２０Ｂが退避方向に変位する。

このため、上下方向に重なっている物品Ｗの数が少ない場合には、第１圧接部２１Ａが第１物品Ｗの貫通穴Ｗｈに圧接し、第２圧接部２１Ｂが当該貫通穴Ｗｈに圧接しない。したがって、第１物品Ｗ１のみがピッキング部２０に把持される。

＜第２パターン＞
第２パターンは、図９Ｂに示されるように、貫通穴Ｗｈが水平方向にずれた状態で、複数の物品Ｗ１、Ｗ２が互いに平行に上下方向に重なった状態である。当該状態では、第１物品Ｗ１の貫通穴Ｗｈ内に、第２物品Ｗ２に設けられた凸部Ｗｃが位置する。

なお、第１物品Ｗ１は、２枚の物品Ｗのうち上に位置する物品Ｗである。第２物品Ｗ２は、２枚の物品Ｗのうち下に位置する物品Ｗである。本実施形形態に係る物品Ｗの表面には、複数の凸部Ｗｃが設けられている。

ピッキング部２０が第１物品Ｗ１の貫通穴Ｗｈに向かって降下すると、図９Ｂに示す例では、第１把持部２１及び第２把持部２２の先端は、第２物品Ｗ２の凸部Ｗｃに接触して退避方向に変位する。

第３把持部２３及び第４把持部２４の先端が第２物品Ｗ２の上面に接触して退避方向に変位する。このため、制御部７０は、第１アクチュエータ部３１を作動させて第１把持部２１と第２把持部２２とを離間変位させる。

したがって、第１物品Ｗ１の貫通穴Ｗｈに第１圧接部２１Ａが圧接するため、第１物品Ｗ１のみがピッキング部２０に把持される。なお、凸部Ｗｃが無い物品Ｗの場合、ピッキング部２０は、第１パターンにおける数が少ない場合と同様な作動で第１物品Ｗ１のみを把持する。

また、ピッキング部２０が２つの物品Ｗに近づくと、複数の把持部２１〜２４のうちいずれかの把持部（例えば、第１把持部２１又は第２把持部２２）が第１物品Ｗ１の上面に接触すると、当該把持部は退避方向に変位し、他の把持部（例えば、第３把持部２３及び第４把持部２４）は第２物品Ｗ２の上面に接触し、その後、退避方向に変位する。

したがって、当該状態において、第２アクチュエータ部３２が作動すると、第２物品Ｗ２が把持されることなく、第３把持部２３及び第４把持部２４の第１圧接部２１Ａにより第１物品Ｗ１のみが把持される。つまり、複数の把持部２１〜２４のうち物品Ｗの上面に接触している把持部は、物品Ｗの把持に関与しない。

＜第３パターン＞
第３パターンは、図９Ｃに示されるように、貫通穴Ｗｈが水平方向にずれた状態で複数の物品Ｗが上下方向に重なり、かつ、上に位置する物品Ｗ１（以下、第１物品Ｗ１という。）が下に位置する物品Ｗ２（以下、第２物品Ｗ２という。）に対して傾いた状態である。

ピッキング部２０が第１物品Ｗ１の貫通穴Ｗｈに向かって降下すると、図９Ｃに示す例では、第１把持部２１〜第４把持部２４の先端は、第２物品Ｗ２の上面に接触して退避方向に変位する。

このため、制御部７０は、第１アクチュエータ部３１及び第２アクチュエータ部３２のうち少なくとも一方のアクチュエータ部を作動させる。このとき、第１物品Ｗ１が第２物品Ｗ２に対して傾いているので、図１１に示される例では、第３把持部２３及び第４把持部２４の第１圧接部２１Ａが貫通穴Ｗｈに圧接し、第２把持部２２は当該貫通穴Ｗｈに圧接できない。

したがって、第１物品Ｗ１が第２物品Ｗ２に対して傾いている場合には、第１ピッキング部２０Ａ及び第２ピッキング部２０Ｂのうちいずれか一方のピッキング部は、実質的に、第１物品Ｗ１の把持に関与しない。

つまり、第１物品Ｗ１が第２物品Ｗ２に対して傾いている場合には、第１ピッキング部２０Ａ及び第２ピッキング部２０Ｂのうちいずれかのピッキング部により、第１物品Ｗ１のみが把持される。

なお、第１物品Ｗ１の傾き角度が大きい場合には、各把持部２１〜２４が離間変位する際に、図１２Ａ→図１２Ｂ→図１２Ｃの順に示されるように、貫通穴Ｗｈが膨出部２１Ｄの曲面２１Ｅ、及びテーパ部２１Ｃに滑り接触しながら第１物品Ｗ１の姿勢が変化しいく。

そして、第１物品Ｗ１の姿勢は、最終的に、図１２Ｄに示されるように、第１圧接部２１Ａと貫通穴Ｗｈとが圧接可能な姿勢となる。このため、第１ピッキング部２０Ａ及び第２ピッキング部２０Ｂのうちいずれかのピッキング部により、第１物品Ｗ１のみが把持される。

以上のように、本実施形態に係るピッキング装置１では、複数の物品Ｗが重なるように「ばら積み状態」で載置されている場合であっても、ピッキング部２０が特定の物品を選び取ることが可能となり得る。

延いては、本実施形態に係るピッキング装置１では、３Ｄカメラ（深度カメラ）や多軸ロボット等を用いることなく、「ばら積み状態」の中から特定の物品Ｗを選び取ることが可能となり得る。

本実施形態に係るピッキング装置１は、図８に示されるように、２Ｄカメラ６０による撮影が実行される前に載置部８０Ａを揺らす機能を有する。これにより、複数の物品Ｗが「ばら積み状態」から「物品Ｗが重なることなく載置された状態（平積み状態）」又は当該平積み状態に近い状態に移行させることが可能となり得る。

したがって、複数の物品Ｗの中から特定の物品Ｗ１を確実に選び取ることが可能となり得る。さらに、複数の物品Ｗがばら積み状態から平積み状態又は当該平積み状態に近い状態に移行すれば、２Ｄカメラ６０にて特定の物品Ｗ１を確実に認識することも可能となり得る。

本実施形態に係るピッキング装置１では、第２アクチュエータ部３２の作動を第３把持部２３及び第４把持部２４それぞれに伝達する２つの伝達部材３２Ａ、３２Ｂを備え、第２アクチュエータ部３２は、第１アクチュエータ部３１に対して、第３把持部２３及び第４把持部２４の並び方向にずれた位置に配置されている。

これにより、当該ピッキング装置１では、同一のアクチュエータにて第１アクチュエータ部３１及び第２アクチュエータ部３２が構成される。したがって、ピッキング装置１の開発及び製造コストの上昇が抑制され得る。

（第２実施形態）
第１実施形態に係る制御部７０は、退避方向への変位量が最も小さい２つの把持部を最深把持部とし、当該２つの最深保持部を離間変位させた。これに対して、本実施形態に係る制御部７０は、最後に退避方向へ変位した２つの把持部を最深把持部とし、当該２つの最深保持部を離間変位させる。

なお、上述の実施形態と同一の構成要件等は、上述の実施形態と同一の符号が付されている。このため、本実施形態では、重複する説明は省略されている。
（第３実施形態）
上述の実施形態に係る制御部７０は、２つの最深保持部を離間変位させた。これに対して、本実施形態に係る制御部７０は、全ての把持部２１〜２４が退避方向に変位したと判断したときに、それら全ての把持部２１〜２４を同時に離間変位させる。

なお、上述の実施形態と同一の構成要件等は、上述の実施形態と同一の符号が付されている。このため、本実施形態では、重複する説明は省略されている。
（第４実施形態）
本実施形態に係る制御部７０は、図１３に示されるように、Ｓ７０（図８参照）に相当する制御ステップを実行しない。すなわち、制御部７０は、第１オン信号又は第２オン信号が入力されたと判断した場合には（Ｓ５０：ＹＥＳ）、ピッキング部２０の降下を停止させる停止指令信号を発する（Ｓ６０）。

次に、制御部７０は、第３検出器５３の検出信号を利用して最深把持部を認識した後、当該最深把持部を離間変位させるためのアクチュエータ部を作動させるとともに、ピッキング回数を１増加させる（Ｓ８０）。

つまり、本実施形態に係る制御部７０は、全ての把持部２１〜２４が退避方向に変位したか否かを判断することなく、第１オン信号又は第２オン信号が入力されたと判断した場合に最深把持部を離間変位させる。

本実施形態は、ピッキング装置１の作動速度が大きい場合、つまり１つの物品Ｗを選び取りための時間が短い場合に有効な構成である。なお、上述の実施形態と同一の構成要件等は、上述の実施形態と同一の符号が付されている。このため、本実施形態では、重複する説明は省略されている。

（第５実施形態）
本実施形態は、２Ｄカメラ６０の位置が固定されている点を考慮してピッキング部２０を降下させる例である。

すなわち、把持の対象となる物品Ｗが２Ｄカメラ６０の撮影中心からずれている場合、ピッキング部２０を真っ直ぐ降下させると、把持の対象となる物品Ｗとピッキング部２０とがずれてしまうおそれがある。

そこで、本実施形態に係る制御部７０は、把持の対象となる物品Ｗが２Ｄカメラ６０の撮影中心からずれていると判断した場合には、当該ずれ量を考慮してピッキング部２０を斜めに降下させる。

そして、制御部７０は、把持の対象となる物品Ｗが２Ｄカメラ６０の撮影中心に一致している場合には、ピッキング部２０を真っ直ぐに降下させる。なお、上述の実施形態と同一の構成要件等は、上述の実施形態と同一の符号が付されている。このため、本実施形態では、重複する説明は省略されている。

（その他の実施形態）
上述の実施形態に係るピッキング部２０は、４つの把持部２１〜２４を有し、２つの把持部を１組として２つのピッキング部を有する構成であった。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、少なくとも３つの把持部を有し、各把持部が独立して退避方向及び水平方向に変位可能であってもよい。

上述の実施形態に係る４つの把持部２１〜２４は、互いに離間変位する構成であった。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、４つの把持部２１〜２４は、互いに近接変位することにより物品Ｗを把持する構成であってもよい。

上述の実施形態では、第１ピッキング部２０Ａと第１アクチュエータ部３１とが一体化されて第１ユニット４１が構成され、第２ピッキング部２０Ｂと第２アクチュエータ部３２とが一体化されて第２ユニット４２が構成され、かつ、各ユニット単位で退避方向に変位可能であった。

しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、各把持部２１〜２４のみが退避方向に変位可能であって、第１アクチュエータ部３１及び第２アクチュエータ部３２は変位しない構成であってもよい。

上述の実施形態に係るピッキング部２０は、自重による重力を利用して変位可能であった。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、ピッキング部２０の降下を停止させるブレーキを備え、モータ及びブレーキを制御部７０が制御することにより、ピッキング部２０の上下方向変位を制御してもよい。

上述の実施形態では、ベースプレート４３と第１ユニット４１及び第２ユニット４２との間には、バネ４１Ｂ、４２Ｂが設けられていた。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、バネ４１Ｂ、４２Ｂが廃止された構成であってもよい。

上述の実施形態に係る退避方向は、鉛直方向と一致していた。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、退避方向が水平方向と一致した構成であってもよい。

上述の実施形態では、２Ｄカメラ６０による撮影が実行される前に載置部８０Ａを揺らす機能を有していた。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、揺振器８０が廃止された構成であってもよい。

上述の実施形態では、第２アクチュエータ部３２は、第１アクチュエータ部３１に対して、第３把持部２３及び第４把持部２４の並び方向にずれた位置に配置されていた。しかし、本開示はこれに限定されない。

上述の実施形態では、金属製のバネ４１Ｂ、４２Ｂにより抵抗部が構成されていた。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、空気圧若しくは油圧を用いたアクチュエータ、空気バネ、油圧ダンパー、又はフリクションダンパー等にて抵抗部が構成されていてもよい。

上述の実施形態では、車両用部品を選び取るためのピッキングロボットに本開示に係るピッキング装置が適用された。しかし、本明細書に開示された発明の適用はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、鉄道車両、船舶及び航空機等の部品を把持するためのピッキング装置、又は物流倉庫における貨物のピッキング装置にも適用できる。

さらに、本開示は、上述の実施形態に記載された開示の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されない。したがって、上述した複数の実施形態のうち少なくとも２つの実施形態が組み合わせられた構成、又は上述の実施形態において、図示された構成要件もしくは符号を付して説明された構成要件のうちいずれかが廃止された構成でもよい。

１… ピッキング装置 ７… 制御装置 ２０… ピッキング部
２０Ａ… 第１ピッキング部 ２０Ｂ… 第２ピッキング部
２１… 第１把持部 ２１Ａ… 第１圧接部 ２１Ｂ… 第２圧接部
２１Ｃ… テーパ部 ２１Ｄ… 膨出部 ２１Ｅ… 曲面
２２… 第２把持部 ２３… 第３把持部 ２４… 第４把持部
３０… アクチュエータ部 ３１… 第１アクチュエータ部
３２… 第２アクチュエータ部 ３２Ａ… 伝達部材
４０… 移動装置 ４０Ａ… アーム部 ４０Ｂ… スライド棒
４１… 第１ユニット ４２… 第２ユニット ４１Ａ、４２Ａ… 連結棒
４１Ｂ、４２Ｂ… バネ ４３… ベースプレート
５０… 検出部 ５１… 第１検出部 ５２… 第２検出部 ５３… 第３検出部
６０… ２Ｄカメラ ７０… 制御部 ８０… 揺振器 ８０Ａ… 載置部
８１… 載置台 ８２… 駆動部

Claims (9)

1. 複数の物品の中から特定の物品を選び取ることが可能なピッキング装置において、
   少なくとも３つの把持部を有し、それら複数の把持部が互いに接近変位又は離間変位することにより物品を把持するピッキング部を備え、
   複数の前記把持部それぞれの変位方向と直交する方向を退避方向としたとき、
   前記ピッキング部が有する全ての把持部それぞれは、前記退避方向に変位可能、かつ、予め決められた大きさを越える力が当該退避方向に作用したときに当該力の向きに変位可能であるピッキング装置。
2. 前記全ての把持部それぞれが前記退避方向に変位することを規制するための抵抗力を発揮可能な抵抗部を備える請求項１に記載のピッキング装置。
3. 前記全ての把持部それぞれを接近変位又は離間変位させるためのアクチュエータ部であって、少なくとも物品を把持する際に作動するアクチュエータ部と、
   前記アクチュエータ部を作動させる制御部とを備え、
   前記退避方向への変位量が最も小さい少なくとも１つの把持部を最深把持部としたとき、前記制御部は、前記最深把持部が変位するように前記アクチュエータ部を作動させる請求項１又は２に記載のピッキング装置。
4. 少なくとも１つの物品が載置される載置部の平面画像を撮影する２Ｄカメラと、
   前記２Ｄカメラにより撮影された画像データを利用して把持の対象となる物品の水平方向の位置を特定するとともに、当該特定された水平方向の位置に前記ピッキング部を移動させる移動装置と、
   前記載置部を揺らす揺振器とを備え、
   前記揺振器は、少なくとも前記２Ｄカメラによる撮影が実行される前に前記載置部を揺らす機能を有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載のピッキング装置。
5. 前記全ての把持部として第１把持部〜第４把持部が設けられ、それら第１把持部〜第４把持部は、円を描くように配置されており、
   前記アクチュエータ部は、
   前記第１把持部及び当該第１把持部と対向する位置にある前記第２把持部を連動させて変位させる第１アクチュエータ部であって、前記全ての把持部に対して前記退避方向にずれた位置に配置された第１アクチュエータ部、並びに
   前記第３把持部及び当該第３把持部と対向する位置にある前記第４把持部を連動させて変位させる第２アクチュエータ部であって、前記第１アクチュエータ部に対して、前記第３把持部及び前記第４把持部の並び方向にずれた位置に配置された第２アクチュエータ部を有して構成されており、
   さらに、前記並び方向に延びて前記第２アクチュエータ部の作動を前記第３把持部及び前記第４把持部それぞれに伝達する２つの伝達部材を備える請求項３又は４に記載のピッキング装置。
6. 前記ピッキング部は、前記全ての把持部のうち組をなす複数の把持部が互いに離間変位して物品の内周に圧接することにより当該物品を把持し、
   前記全ての把持部それぞれは、物品の内周に圧接可能な第１圧接部及び第２圧接部を有する合同な形状であり、
   前記第１圧接部は、前記把持部の先端側に設けられ、
   前記第２圧接部は、前記第１圧接部に対して前記退避方向及び離間方向前進側にずれている請求項１ないし５のいずれか１項に記載のピッキング装置。
7. 前記第１圧接部と前記第２圧接部との間には、前記退避方向に対して直線的に傾いたテーパ部が設けられている請求項６に記載のピッキング装置。
8. 前記退避方向において前記第２圧接部を挟んで前記第１圧接部と反対側には、当該第２圧接部より前記離間方向前進側に膨出した膨出部が設けられており、
   前記膨出部のうち前記第２圧接部側には、略円弧状に湾曲した曲面が設けられている請求項７に記載のピッキング装置。
9. 前記第１圧接部は、前記テーパ部と反対向きに傾いた傾斜面により構成され、
   前記第２圧接部は、前記退避方向に対して平行な面により構成されている請求項８に記載のピッキング装置。

Images