JP2021523026A

JP2021523026A - 廃棄物選別ロボット

Info

Publication number: JP2021523026A
Application number: JP2020563503A
Authority: JP
Inventors: ホロパイネン、ハッリ; ルッカ、トゥオマス
Original assignee: ゼンロボティクスオイ
Priority date: 2018-05-11
Filing date: 2019-04-18
Publication date: 2021-09-02
Also published as: SE544741C2; EP3790711A1; WO2019215384A1; US20210237260A1; CN112236273A; EP3790711A4; CA3097808A1; SE1830158A1; US11660762B2

Abstract

【課題】廃棄物をロボットにより選別するガントリロボットで用いられる吸引グリッパは、詰まりが発生し、手動による目視検査が必要となる場合がある。
【解決手段】廃棄物選別ロボットは、作業領域にある選別すべき一以上の廃棄物と相互作用する吸引グリッパを持ち、作業領域内を可動域とするマニピュレータと、マニピュレータに制御命令を送信するコントローラと、吸引グリッパと流体連通され、吸引グリッパ内の流体圧力に依存した圧力信号を生成する一以上の圧力センサと、前記マニピュレータ及び／又は前記吸引グリッパの位置に依存した位置信号を生成する一以上の位置センサと、を備え、前記コントローラは、前記圧力信号及び前記位置信号を受信して、前記圧力信号及び前記位置信号に依存したマニピュレータ命令を決定する、ことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、廃棄物を選別するための、廃棄物選別ロボットに関する。

廃棄物管理産業では、有用な成分を回収してリサイクルするために、産業廃棄物や家庭内廃棄物の分別が進んでいる。様々な廃棄物の種類や廃棄物の「分別」は、それぞれ異なる用途や価値を持つことがある。分別されない場合、廃棄物は土地の埋め立てや焼却により処分され、環境や経済に対して好ましくない影響を与える。

産業廃棄物は、処理や処分に時間がかかり、専門の設備を必要とするため、廃棄物管理センターに渡されることがある。この場合廃棄物管理センターでは、廃棄物から最も価値があり有用な素材を分別し収集することになる。例えば産業廃棄物には、木材要素と金属要素（及びその他の要素）が混じっており、分別した結果である木材要素と金属要素は、再利用やリサイクル業者への売却が可能である。それぞれがほぼ均質に分別された廃棄物は、リサイクル業者にとってより望ましいし、経済的でもある。新しい製品や材料にリサイクルされる前に、材料の処理が少なくて済むからである。

家庭ごみと産業廃棄物の分別は様々な方法によるものが知られている。長年にわたり、廃棄物はコンベアベルト上で手作業により選別されてきた。だが、産業廃棄物や家庭廃棄物の種類によっては、手作業での選別は手間がかかり、選別者にとっても危険な作業となる。さらに、選別者を使用する廃棄物選別工場の中には、廃棄物の選別量を増やすために複数のシフトを必要とするものもある。

廃棄物選別の安全性および選別結果を向上させるための１つのアプローチとして、廃棄物選別の一以上の工程を自動化することがある。自動化は、物理的対象物と相互作用するためのマニピュレータに制御および動作命令を送信するコントローラで構成できる。マニピュレータに制御命令を送信するコントローラの組み合わせは、「ロボット」と呼ばれることもある。

ロボット式廃棄物選別システムの一つとして、選別対象物を移動させるコンベアベルトの上に吊り下げられた「デルタ」ロボットがある。コンベアベルトはデルタロボットの下を通過し、デルタロボットの作業領域内を通過する。ロボットの作業領域とは、ロボットが物体に手を伸ばして操作できる表面上の領域である。作業容積とは、ロボットが物体を移動したり操作したりできる物理的な空間のことである。作業容積は、ロボットが物体を操作することができる作業領域の上の高さによって決定される。作業容積／作業領域は、コンベアベルトの表面の一部ではないシュートを含んでも良い。

デルタロボットは、サーボ筐体と、アームを移動させるための1つまたは複数のサーボに接続された複数のアームから構成される。アームは、サーボ筐体からマニピュレータに結合された基盤に向かって伸びている。アームはユニバーサルジョイントを介して基盤と接続されている。

デルタロボットは小型の軽いものをピッキングするのには比較的有効だが、重いものを持ち上げるには適していない。また、マニピュレータはサーボ筐体から吊られているため、マニピュレータと対象物を動かすのに十分なパワーがサーボには必要である。つまり、デルタロボットの最大リフト能力を高めるためには、デルタロボットに接続されたマニピュレータを可能な限り軽量化する必要がある。

不都合なことに、デルタロボットの作業容積の寸法は、作業空間の幅にわたって変化する。特に、作業容積は逆円錐形であり、マニピュレータがサーボ筐体から離れるにつれて狭くなる。実際には、このことは、デルタロボットがコンベアベルトの幅にわたって同じ高さの物体を操作できないことを意味し、デルタロボットは狭いコンベアベルトでの作業にしか適していないことを意味する場合がある。これは、対象物がお互いに積み重なることで、対象物の識別やピッキングが困難になるという問題がある。これは、廃棄物の選別にデルタロボットを使用する際の設計上の選択肢や用途を制限する可能性がある。

デルタロボットは特に頑丈ではなく、デルタロボットのユニバーサルジョイントは特に摩耗や誤動作の影響を受けやすい。デルタロボットのもう一つの考慮点は、一以上のアームの動きが他のアームの動きを引き起こすことである。従って、デルタロボットのマニピュレータが移動する際には、各アームが移動しなければならないため、デルタロボットが移動するたびに、各サーボに制御命令を送らなければならない。デルタロボットのアームを移動させるための非線形制御命令は、作業容積／作業領域内でデルタロボットを制御して移動させるために、計算処理の増加が必要となることを意味する。

廃棄物の自動選別のための別の既知のロボットは、「ガントリ」ロボットである。ガントリロボットは、床と係合し、コンベアベルトなどの作業領域に架かるフレームまたはガントリから構成されている。ガントリは、マニピュレータとマニピュレータが把持する物体の重量を支持する。ガントリロボットは、直線（例えば、リニア）で移動する一以上の制御軸から構成されている。通常、ガントリロボットの制御軸は互いに直角に配置されている。

ガントリロボットは、コンベアベルトから対象物をピックアップし、ピックアップした対象物をシュートに落とす。シュートは、廃棄物の特定の素材要素を受け取るためのビンまたは別のコンベアベルトと連絡している開口部から構成されている。ビンまたはコンベアベルト上に置かれたピッキングされた物体は、その後、廃棄物処理の別の場所またはステップに移動できる。すなわち、特定の廃棄物素材要素としてピッキングされた物体が、対応するシュートに落とされる。公知のガントリロボットは、異なる廃棄物素材要素を受け取るために、長方形の作業空間の四隅に配置された四つ以上のシュートを有しても良い。

選別対象物を把持するためにフィンガーグリッパまたは他の多関節ジョーを使用する自動ロボット選別システムが知られている。フィンガーグリッパの問題点は、指またはジョーが閉じる特定の平面を有することである。これは、コンベアベルト上の物体を正常に把持するためには、フィンガーグリッパまたはジョーが回転しなければならないことを意味する。この回転には回転サーボが必要であり、これはマニピュレータの重量と複雑さを増大させる。

グリッパの代替として、大気圧に対して負圧を利用して、選別対象物を吸引して把持する吸引グリッパが知られている。吸引グリッパは、詰まりが発生して性能に悪影響を及ぼす可能性がある。吸引グリッパが対象物を把持できないことが繰り返される場合、吸引グリッパが正しく動作しているかどうかを確認するために、手動による目視検査が必要となる場合がある。

本発明の実施形態（複数）は、前述の問題点に対処することを目的とする。

本発明の一視点によれば、以下を含む廃棄物選別ロボットがある。すなわち、該廃棄物選別ロボットは、作業領域にある選別すべき一以上の廃棄物と相互作用する吸引グリッパを持ち、作業領域内を可動域とするマニピュレータと、マニピュレータに制御命令を送信するコントローラと、吸引グリッパと流体連通され、吸引グリッパ内の流体圧力に依存した圧力信号を生成する一以上の圧力センサと、前記マニピュレータ及び／又は前記吸引グリッパの位置に依存した位置信号を生成する一以上の位置センサと、を備え、前記コントローラは、前記圧力信号及び前記位置信号を受信して、前記圧力信号及び前記位置信号に依存したマニピュレータ命令を決定する、ように構成されている。

すなわち、廃棄物選別ロボットは、吸引グリッパの圧力に依存して、吸引グリッパとマニピュレータとを制御できる。これにより、制御装置は吸引グリッパの圧力の差異に適応して反応することができ、より信頼性の高いものとなる。したがって、廃棄物選別ロボットは、ピックを成功させる可能性が高くなる。

一以上の圧力センサを、吸引グリッパに搭載しても良い。これは、圧力センサが吸引グリッパに近接しており、吸引グリッパにおける圧力が圧力センサによって正確に測定されることを意味する。吸引グリッパにおける圧力のわずかな変動を正確に測定することができる。

一以上の圧力センサは、吸引グリッパの吸引カップ内の圧力を計測するように構成されても良い。このようにして、圧力センサは、吸引グリッパのリフト力を測定する。コントローラは、吸引グリッパの決定されたリフト力の変化に適応し、反応できる。

コントローラは、吸引グリッパ内の圧力が閾値の吸引圧力以下か、及び圧力の変化率が閾値の変化率を超えて上昇したか、を検知し、圧力信号に対して信号処理及び／又はフィルタリングを行うよう構成されても良い。すなわち、コントローラは、吸引グリッパが変化したパラメータがいつ変化したかを知ることができる。任意に、コントローラは、圧力信号に依存して吸引グリッパの状態を決定する。

コントローラは、マニピュレータ及び／又は吸引グリッパの位置に依存して、吸引グリッパの状態を決定しても良い。コントローラは、吸引グリッパの位置と吸引グリッパの圧力に基づいて、吸引グリッパの状態を決定しても良い。このようにして、コントローラは、同じ圧力の大きさまたは圧力プロファイルを持つ異なる吸引グリッパの動作または状態を区別できる。オプションとして、コントローラは、マニピュレータ、及び／又は吸引グリッパの位置を決定するための一以上のセンサに接続されていても良い。位置センサは、サーボのエンコーダ、カメラ、近接センサ、光学センサ、赤外線センサ、超音波センサ、レーザ距離センサ、ホールセンサ、またはマニピュレータ、及び／又は吸引グリッパの位置を決定するための他の適切なセンサであっても良い。

コントローラは、吸引グリッパの状態に依存して吸引グリッパあるいはマニピュレータの命令を決定しても良い。コントローラが吸引グリッパまたはマニピュレータが現在何をしているかを決定すると、コントローラは、それに応答して吸引グリッパを制御するための指示を送信することができる。

コントローラは、圧力信号、及び／又はマニピュレータ及び／又は吸引グリッパの位置に基づいて、吸引グリッパがブロックされている、物体が吸引グリッパから滑り落ちた、吸引グリッパが物体を掴めなかった、吸引グリッパが物体を把持している、のうち一以上を吸引グリッパの状態として決定しても良い。コントローラは、吸引グリッパの異なる状態を決定しても良い。コントローラは、上記に記載されていない吸引グリッパの他の状態を決定しても良い。

廃棄物選別ロボットは、コントローラに連携したバルブを備え、吸引グリッパ内の気流の方向を選択的に制御しても良い。これは、コントローラが、吸引グリッパを介して（通して）吸引または送風するように吸引グリッパを作動させることができることを意味する。すなわち、コントローラは、吸引グリッパに向かってまたは吸引グリッパから離れるように物体を選択的に動かすことができる。

コントローラは、圧力信号、及び／又はマニピュレータの位置に依存して、作用するバルブモードを選択するバルブを備えても良い。このようにして、コントローラは、吸引グリッパが正常に動作しているか誤動作しているかを判断し、改善策を講じることができる。さらに、圧力センサからのフィードバックは、コントローラによってピック操作中にピックが故障したかどうかを判断するために使用される。これは、コントローラが吸引グリッパ、及び／又はマニピュレータをより効率的に適応させ、制御することができることを意味する。

コントローラは、ブローバルブモードを選択して、吸引グリッパを介して空気をブローし、吸引グリッパのブロックを解除し、及び／又は吸引グリッパから物体をブロー（排出）しても良い。これは、コントローラが、吸引グリッパのブロックを解除するために、吸引グリッパ内の気流の方向を選択的に使用することができることを意味する。

吸引グリッパは、マニピュレータにスライド可能な状態で取り付けられていても良い。これにより、吸引グリッパが物体に係合した際の衝撃を吸引グリッパが吸収することができる。これにより、マニピュレータを損傷から守ることができる。

コントローラは、圧力信号に応じてマニピュレータの方向を作業領域から遠ざける方向に反転させても良い。

圧力信号は、吸引カップ内の圧力の変化率、吸引カップ内の圧力の大きさ、負圧値、及び／又は陽圧値のうちの一以上を含んでいても良い。

一以上の圧力センサは、圧電式圧力センサ、静電式圧力センサ、ピエゾ抵抗式圧力センサ、共鳴式圧力センサ、圧力変換器、ホイートストンブリッジ式圧力変換器、差動式圧力変換器、ダイアフラム式圧力センサ、誘導式圧力センサ、磁気抵抗式圧力センサ、または光学式圧力センサのうちの一以上であっても良い。

コントローラは、吸引グリッパにより生成される吸引力を、圧力信号に依存して変化させても良い。このようにして、コントローラは、圧力信号の変化に反応して、グリップが成功する可能性を高めることができる。コントローラは、吸引カップ内の圧力が上昇していることを判断し、ピック中に物体が吸引グリッパから滑り落ちないことを確実にするために吸引力を増加させることができる。

本発明の別の視点では、以下のステップを含む廃棄物選別ロボットの制御方法が提供される。即ち、該制御方法は、作業領域内にある選別すべき一以上の廃棄物と相互作用する吸引グリッパを備え、作業領域を可動域とするマニピュレータに、コントローラから制御信号を送るステップと、
前記吸引グリッパと流体連通されかつ一以上のコントローラに接続された一以上の圧力センサを用いて、前記吸引グリッパ内の流体圧力に依存した圧力信号を決定するステップと、前記マニピュレータ及び／又は前記吸引グリッパの位置に依存する位置信号を決定するステップと、前記吸引グリッパの圧力に関する前記圧力信号と、前記マニピュレータ及び／又は前記吸引グリッパの前記位置信号に依存して、前記マニピュレータの指示を決定するステップと、を含む

本発明の別の視点では、以下を含む廃棄物選別ロボットが提供される。すなわち、該廃棄物選別ロボットは、作業領域内にある選別すべき一以上の廃棄物と相互作用する吸引グリッパを含み、作業領域内を可動域とするマニピュレータであって、吸引グリッパは、前記マニピュレータとの相対位置が第一の位置と第二の位置との間で可動であるマニピュレータと、前記マニピュレータに制御命令を送るよう構成されたコントローラと、前記第一の位置と前記第二の位置との間を動く前記吸引グリッパを検知する一以上のセンサと、を備え、前記コントローラは、前記第一の位置と前記第二の位置との間を動く吸引グリッパを検知する信号に依存して、前記吸引グリッパを作動させる。

つまり、空気源は吸引グリッパが対象物に係合しているときにのみ使用される。吸引グリッパと対象物の係合は、マニピュレータに関する吸引グリッパの物理的な動きよって決定される。従って、機械的フィードバックがセンサによって検出され、コントローラはそれに応じて吸引グリッパの動作を制御する。
様々な他の視点および更なる実施形態もまた、添付の図面を参照して、以下の詳細な説明および添付の特許請求の範囲に記載されている。

廃棄物選別ガントリロボットの概略の一透視図である。廃棄物選別ガントリロボットの別の概略の透視図である。廃棄物選別ガントリロボットの概略の一断面図である。グリッパアセンブリの概略の一断面図である。別のグリッパアセンブリの一断面図である。さらに別のグリッパアセンブリの概略の一断面図である。グリッパアセンブリによって使用される一方法のフロー図である。グリッパアセンブリによって使用される一方法の別のフロー図である。グリッパアセンブリによって使用される一方法の別のフロー図を示す。動作中のグリッパアセンブリの圧力の概略のグラフを示す。グリッパアセンブリによって使用される方法のフロー図である。

（実施例１）
図１は、一廃棄物選別ロボット１００の概略の透視図である。いくつかの実施形態では、廃棄物選別ロボット１００は、廃棄物選別ガントリロボット１００であっても良い。他の実施形態では、他のタイプの廃棄物選別ロボットを使用できる。簡潔さのために、実施形態は、廃棄物選別ガントリロボットを参照して説明されるが、ロボットアーム（複数）またはデルタロボットのような他のタイプのロボットであっても良い。

いくつかの実施形態では、廃棄物選別ロボット１００は、選択的コンプライアンス組立ロボットアーム（Selective Compliance Assembly Robot Arm = ＳＣＡＲＡ）である。廃棄物選別ＳＣＡＲＡロボット１００は、廃棄物選別ガントリロボットのようにＸ、Ｙ、およびＺ平面内で移動しても良いが、Ｚ平面の端部のθ軸内で、例えばグリッパ１３２のようなアーム端部の工具を回転させるための移動を組み込んでも良い。いくつかの実施形態では、廃棄物選別ロボット１００は、Ｚ軸について（を中心として）回転する内側リンクアーム（図示せず）からなる４軸スカラロボット１００である。内側リンクアームは、Ｚエルボジョイント（図示せず）について（関して）回転する外側リンクアーム（図示せず）に連結されている。いくつかの実施形態では、廃棄物選別スカラ１００は、第２の軸として直線的なＺ運動を有する代替構成を構成している。

簡潔さのために、複数の実施形態は、廃棄物選別ガントリロボット１００を参照して説明するが、廃棄物選別ガントリロボット１００の代わりに、または廃棄物選別ガントリロボット１００に加えて、前述した他のロボットタイプのいずれかを使用することができる。

廃棄物選別ガントリロボットは、物理的物体１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃと相互作用するためのマニピュレータ１０４に制御及び動作指示を送信するためのコントローラ１０２を含む。マニピュレータに制御命令を送信するコントローラの組み合わせは、「ロボット」と呼ばれることもある。コントローラ１０２は、マニピュレータ１０４から離れた場所に配置され、キャビネット内に収容される（図２に示すように）。他の実施形態では、コントローラ１０２は、マニピュレータ、及び／又はガントリフレーム１２０と一体であり得る。

マニピュレータ１０４は、作業領域１０８に進入した物体１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃに物理的に係合し、移動させる。マニピュレータ１０４の作業領域１０８は、マニピュレータ１０４が物体１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃに到達して作用できる領域である。図１に示されているような作業領域１０８は、明確にするために、コンベアベルト１１０上に投影されている。マニピュレータ１０４は、作業領域１０８の上を可変の高さで移動するように構成されている。このようにして、マニピュレータ１０４は、ロボットが物体を操作することができる作業領域１０８の上方の高さによって定義される作業容積内で移動するように構成されている。マニピュレータ１０４は、物体１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃに対する相対移動を効果的に行うための一以上の構成要素を含む。マニピュレータ１０４は、以下でさらに詳細に説明される。

物理的物体１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃは、コンベアベルト１１０によって作業領域１０８内に移動される。コンベアベルト１１０の移動経路は、作業領域１０８の少なくとも一部と交差する。いくつかの実施形態では、マニピュレータ１０４は、作業領域１０８の全体にわたって移動することができる。他の実施形態では、マニピュレータ１０４は、作業領域１０８の一部を通って移動することができ、複数の廃棄物選別ロボット１００が作業領域１０８内で動作する。例えば、２つの廃棄物選別ロボット１００は、コンベアベルト１１０の全体をカバーすることができる。これは、コンベアベルト１１０上を移動する全ての物体１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃが作業領域１０８を通過することを意味する。コンベアベルト１１０は、連続したベルトであっても良いし、重なり合う部分（複数）から形成されたコンベアベルトであっても良い。コンベアベルト１１０は、単一のベルトであっても良いし、運動するベルトを交互に複数隣接するように配置したものであっても良い。

他の実施形態では、物理的物体１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃは、他の搬送手段を介して作業領域１０８内に搬送され得る。搬送手段は、物体１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃを作業領域１０８内に移動させるための任意の好適な手段であり得る。例えば、物体１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃは、スライド（図示せず）を介して重力下で作業領域１０８に供給される。他の実施形態では、物体は、作業領域１０８を通過する空気または水のような流体の流れに巻き込むことができる。

コンベアベルト１１０の方向は、図１において２本の矢印で示されている。物体１０６ａ、１０６ｂは、マニピュレータ１０４によってまだ物理的に係合されていない、選別されるべきオブジェクトの異なるタイプの代表的なものである。対照的に、物体１０６ｃは、特定のタイプの物体に選別された物体である。いくつかの実施形態では、マニピュレータ１０４は、物体１０６ｃの一部のみと相互作用する。例えば、廃棄物選別ガントリロボット１００は、特定の種類の物体のみを除去している。他のシナリオでは、マニピュレータ１０４は、コンベアベルト１１０上にある全ての各物体１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃと相互作用して選別する。

いくつかの実施形態では、選別される対象物（物体）は廃棄物である。廃棄物は任意のタイプの産業廃棄物、商業廃棄物、家庭廃棄物、または選別および処理を必要とする任意の他の廃棄物であり得る。分別されていない廃棄物は、異なるタイプの複数の素材要素の廃棄物を含む。産業廃棄物は、例えば、金属、木材、プラスチック、ハードコア、および１種以上の他の種類の素材要素の廃棄物を含み得る。他の実施形態では、廃棄物は、廃棄物の任意の種類またはパラメータから形成された任意の数の異なる素材要素を含み得る。素材要素は、さらに細分化して、より細別されたカテゴリに区分することができる。例えば、金属は、鋼、鉄、アルミニウムなどに分けることができる。家庭内の廃棄物も、プラスチック、紙、段ボール、金属、ガラス、有機廃棄物など、さまざまな材料の廃棄物部分を含む。

分画部分とは、廃棄物選別ガントリロボット１００によって廃棄物を分別することができる廃棄物のカテゴリのことである。分別は、アルミニウムのような標準的または均質な材料の組成にすることができるが、代わりに、分別は、顧客またはユーザによって定義された廃棄物のカテゴリにすることができる。

いくつかの実施形態では、廃棄物は、任意のパラメータに従って分別できる。分別されていない廃棄物を分画部分に分けるためのパラメータの非限定的なリストは以下の通りである：材料、以前の目的、サイズ、重量、色、不透明度、経済的価値、純度、可燃性、対象物が鉄であるかどうか、または廃棄対象物に関連する他の任意の変数。さらなる実施形態では、画分は、１つ以上の他の分画部分を含むことができる。例えば、１つの分画部分は、可燃性分画部分となるように、紙素材、ダンボール素材、および木材素材を組み合わせて含むことができる。他の実施形態では、分画部分は、廃棄物の以前の目的、例えばシリコーンシーラントに使用されるプラスチックチューブに基づいて定義することができる。一部の廃棄物は汚染されており、リサイクルできないため、分別することが望ましい場合がある。

廃棄物は、ホッパまたは他の貯蔵された廃棄物の供給源からコンベアベルト１１０上に供給される。あるいは、廃棄物は、別のコンベアベルト（図示せず）から供給され、貯蔵された廃棄物の供給源は存在しない。この場合、追加のコンベアベルトは、例えば掘削機から手動で供給することができる。任意に、物体１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃは、コンベアベルト上に載せる前に前処理を行うことができる。例えば、選別前に対象物を洗浄、篩い分け、破砕、裂き、振盪、振動させることで、材料の準備ができる。あるいは、廃棄物１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃは、別のロボットまたは機械装置を用いて分別できる。物体１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃは、任意に、コンベアベルト１１０上に載せる前に、事前に分別できる。例えば、コンベアベルト１１０に近接して磁石を通過させることにより、分別されていない廃棄物から鉄物質を除去することができる。大きな物体は、マニピュレータ１０４によって把持されるのに適したサイズおよび重量を有する材料の断片に分解できる。

マニピュレータ１０４は、作業容積内で移動するように構成されている。マニピュレータ１０４は、マニピュレータ１０４を１つ以上の軸で運動させるための１つ以上の機構を構成する。メカニズムは、マニピュレータ１０４を移動させるためのサーボ、空気圧アクチュエータ、または他の適当な手段であっても良い。マニピュレータ１０４は、マニピュレータ１０４を１つ以上の軸において運動（移動）させるための１つ以上のサーボを含む。いくつかの実施形態では、マニピュレータ１０４は、複数の軸に沿って移動可能である。いくつかの実施形態では、マニピュレータ１０４は、互いに実質的に直角である３つの軸に沿って移動可能である。このようにして、マニピュレータ１０４は、コンベアベルト１１０の長手方向軸と平行なＸ軸（「ベルト方向」）に沿って移動可能である。さらに、マニピュレータ１０４は、コンベアベルト１１０の長手方向軸と直交するＹ軸（「幅方向」）でコンベアベルト１１０を横切る方向に移動可能である。マニピュレータ１０４は、作業領域１０８およびコンベアベルト１１０の長手方向に垂直な方向（「高さ方向」）であるＺ軸において移動可能である。オプションとして、マニピュレータ１０４は、１つ以上の軸について回転することができる。いくつかの実施形態では、マニピュレータ１０４に結合されたグリッパアセンブリ１３２は、Ｗ軸に関して回転することができる。グリッパアセンブリ１３２は、以下でさらに詳細に論じられる。

Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸に沿った作業空間内でのマニピュレータ１０４の移動方向は、点線で示された両方向の矢印で示されている。マニピュレータ１０４は、Ｘ軸サーボ１１２、Ｙ軸サーボ１１４、Ｚ軸サーボ１１６によって、それぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿ってコンベアベルト１１０に対して移動される。サーボ１１２、１１４、１１６はコントローラ１０２に接続されており、コントローラ１０２は、作業領域１０８内でマニピュレータ１０４を移動させるために、１つ以上のサーボ１１２、１１４、１１６を作動させるための命令を発行するように構成されている。サーボ１１２、１１４、１１６とコントローラ１０２との間の接続は、一点鎖線で表される。サーボ１１２、１１４、１１６とコントローラ１０２との間の各接続は、１つ以上のデータ接続、及び／又は電源接続を含むことができる。

マニピュレータ１０４の移動方向は互いに実質的に垂直であるので、一方の軸におけるマニピュレータの移動は他方の軸から独立している。つまり、マニピュレータ１０４の動きは、コントローラ１０２による動き指示の処理をより単純化する基準となる直交座標フレームで定義できる。

前述したように、マニピュレータ１０４は、フレーム１２０に取り付けられている。いくつかの実施形態では、フレーム１２０は、ガントリフレーム１２０であり得る。他の実施形態では、フレーム１２０は、作業領域１０８の上方でマニピュレータ１０４を支持するのに適した他の構造物であり得る。例えば、フレーム１２０は、マニピュレータ１０４を作業領域１０８の上方にロッド、及び／又はケーブルで吊り下げるための構造であっても良い。以下、フレーム１２０は、ガントリフレーム１２０と称するが、マニピュレータ１０４を支持するための他のフレームにも適用可能である。

ガントリフレーム１２０は、床または別の実質的に水平な表面と係合する垂直支柱１２２を含む。いくつかの実施形態では、垂直支柱１２２は、傾斜した直立支柱であり得る。このようにして、傾斜した直立ストラットは、垂直に対して角度が付けられる。傾斜した直立支柱は、非標準的な設置において、ガントリフレーム１２０を床に取り付けるために必要とされ得る。図１は、水平梁１２４によって一緒に結合された４つの垂直支柱１２２からなるガントリフレーム１２０を示している。他の実施形態では、水平梁１２４は、傾斜した横梁１２４であっても良い。これは、廃棄物選別ガントリロボット１００が狭いまたは非日常的な空間に設置されている場合に必要とされるかもしれない。他の実施形態では、任意の適切な数の垂直支柱１２２が存在し得る。梁１２４および支柱１２２は、溶接、ボルト、または他の適切な締結具で一緒に（互いに）固定される。水平梁１２４は、コンベアベルト１１０の上方に位置するように図１に示されているが、１つまたは複数の水平梁１２４は、異なる高さに位置することができる。例えば、１つ以上の水平梁１２４は、コンベアベルトの下に配置することができる。これは、垂直支柱１２２が床に固定されていない場合に、ガントリフレーム１２０の質量中心を低くすることができ、廃棄物選別ガントリロボット１００全体をより安定させることができる。

梁１２４および支柱１２２は、耐荷重性を有し、マニピュレータ１０４およびマニピュレータ１０４が把持する物体１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃの重量を支持する。いくつかの実施形態では、梁１２４および支柱１２２は鋼で作られているが、アルミニウムのような他の剛性のある軽量材料を使用することができる。垂直支柱１２２は、それぞれ、支柱１２２を床に固定するためのボルト（図示せず）を通すことができるプレートを有する足部１２６を含むことができる。明確にするために、図１では、１つの足部１２６のみが示されているが、各ストラット１２２は、足部１２６を含むことができる。他の実施形態では、ガントリフレーム１２０を床に固定するための足部１２６または締結具は存在しない。この場合、ガントリフレームは床に着座し、ガントリフレームと床との間の摩擦力は、廃棄物選別ガントリロボットが床に関して移動するのを防止するのに十分である。

マニピュレータ１０４は、ガントリフレーム１２０に移動可能に取り付けられた一以上の移動可能な水平梁１２８を含む。可動水平梁１２８は、梁キャリッジ（図示せず）に移動可能に取り付けられる。可動水平梁１２８は、ガントリフレーム１２０の他の固定水平梁１２４のうちの１つ以上に可動的に取り付けられる。可動水平梁１２８は、可動水平梁がＸ軸において移動するときにマニピュレータ１０４がＸ軸において移動するように、Ｘ軸において移動可能である。可動水平梁１２８は、Ｘ軸サーボ機構１１２を介して固定水平梁１２４に取り付けられる。いくつかの実施形態では、サーボ機構１１２は、ベルトドライブを介して可動水平梁１２８に結合される。他の実施形態では、サーボは、ラックアンドピニオン機構を介して可動水平梁に結合される。いくつかの実施形態では、他の機構を使用して、Ｘ軸に沿った移動可能な水平梁の動きを作動させることができる。例えば、可動水平梁１２８を移動させるために、油圧システムまたは空気圧システムを使用することができる。

Ｘ軸サーボ１１２は、可動梁１２８に取り付けても良いし、固定水平梁１２４に取り付けても良い。Ｘ軸サーボは、Ｘ軸サーボが自重を移動させる力を及ぼさないように、固定水平梁１２４に搭載されることが好ましい。

マニピュレータキャリッジ１３０は、可動水平梁１２８に可動的に取り付けられている。マニピュレータキャリッジ１３０は、可動水平梁１２８の長手方向に沿って移動可能である。このようにして、マニピュレータキャリッジ１３０は、可動水平梁１２８に対してＹ軸方向に移動可能である。いくつかの実施形態では、マニピュレータキャリッジ１３０は、マニピュレータキャリッジ１３０をＹ軸に沿って移動させるためのＹ軸サーボ機構１１４を含む。他の実施形態では、Ｙ軸サーボ１１４はマニピュレータキャリッジ１３０には取り付けられておらず、マニピュレータキャリッジ１３０はＹ軸サーボに対して移動する。いくつかの実施形態では、サーボ１１４は、ベルトドライブを介して移動可能な水平梁１２８に結合される。他の実施形態では、サーボ１１４は、ラックアンドピニオン機構を介して可動水平梁１２８に結合される。いくつかの実施形態では、他の機構を使用して、Ｙ軸に沿った移動可能な水平梁の動きを作動させることができる。例えば、マニピュレータキャリッジ１３０を移動させるために、油圧システムまたは空気圧システムを使用することができる。

マニピュレータキャリッジ１３０がＹ軸に沿って移動すると、グリッパアセンブリ１３２もＹ軸において移動する。グリッパアセンブリ１３２は、マニピュレータキャリッジ１３０に移動可能に取り付けられている。グリッパアセンブリ１３２は、マニピュレータ１０４をＺ軸方向に高さ方向に移動させるために、Ｚ軸方向に移動可能である。

いくつかの実施形態では、グリッパアセンブリ１３２は、グリッパアセンブリ１３２をＺ軸に沿って移動させるためのＺ軸サーボ機構１１６を有する。他の実施形態では、Ｚ軸サーボ機構１１６は、グリッパアセンブリ１３２には取り付けられておらず、マニピュレータキャリッジ１３０に取り付けられている。このようにして、グリッパアセンブリ１３２は、Ｚ軸サーボ１１６に対して移動する。いくつかの実施形態では、サーボ１１６は、ベルトドライブを介してグリッパ１３２に連結される。他の実施形態では、サーボ１１６は、ラックアンドピニオン機構を介してグリッパアセンブリ１３２に連結される。いくつかの実施形態では、Ｚ軸に沿って移動可能な水平梁の動きを作動させるために、他の機構を使用することができる。例えば、グリッパアセンブリ１３２を移動させるために、油圧または空気圧システムを使用することができる。

上述したように、図１のマニピュレータ１０４は、グリッパアセンブリ１３２を有する。グリッパアセンブリ１３２は、大気圧に対して負圧を用いて物体（対象物）を把持するための吸引グリッパ（図２〜図６に示すようなもの）であっても良い。以下、グリッパアセンブリ１３２を「吸引グリッパ」１３２と称する。吸引グリッパ１３２は、Ｚ軸について実質的に対称である吸引カップ４００（図４参照）を有することができる。これは、物体１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃに関して最適な配向を達成するために、吸引グリッパ１３２をＺ軸について回転させる必要がないことを意味する。つまり、吸引グリッパ１３２では、グリッパ組立体回転サーボが不要である。非対称な吸引グリッパ１３２の場合、グリッパアセンブリ１３２は、前述したように、Ｗ軸についてグリッパアセンブリ１３２を回転させるための回転サーボを有する。Ｗ軸についての吸引グリッパ１３２の回転は図１に示されているが、回転を引き起こすためのサーボは図示されていない。吸引グリッパ１３２は、細長い吸引カップ４００を有することができる。加えて、または代替的に、吸引グリッパ１３２は、複数の吸引グリッパを有することができる。例えば、吸引グリッパ１３２は、それぞれが吸引カップ４００を有する２つの吸引管状部４１４からなる非対称の吸引グリッパ１３２を有することができる。

他の実施形態では、マニピュレータ１０４の吸引グリッパ１３２は、追加的に、物体１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃを物理的に係合して移動させるための任意の適切な手段を有する。実際、マニピュレータ１０４は、さらに、物体を把持、固定、把持、切断または串刺しするための１つ以上のツールであり得る。さらなる実施形態では、マニピュレータ１０４は、さらに、電磁石や圧縮空気を吹き付けるためのノズルのような、離れた位置にある物体と相互作用して移動するように構成されたツールであっても良い。

上述したように、コントローラ１０２は、コンベアベルト１１０上の物体１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃを制御して相互作用させるために、マニピュレータ１０４のサーボ１１２、１１４、１１６に命令を送るように構成されている。コントローラ１０２は、物体を検出するための一以上のセンサ１３４に接続されている。
１以上のセンサ１３４は、物体１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃを制御して検出した測定値が、物体１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃが作業領域１０８へ入る前に、コントローラ１０４へ送られるように、配置されている。いくつかの実施形態では、１以上のセンサ１３４は、物体１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃを制御して検出した測定値が、物体１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃが作業領域１０８へ入る前に、コントローラ１０４へ送られるように、配置されている。いくつかの実施形態では、１以上のセンサ１３４は、ＲＧＢカメラ、赤外線カメラ、金属検知器、ホールセンサ、温度センサ、画像及び／又は赤外線分光検出器、３次元画像センサ、テラヘルツ画像センサ、放射線センサ及び／又はレーザのうちの１以上であり得る。１以上のセンサ１３４は、物体１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃのパラメータを決定するのに適した任意のセンサで良い。

図１を参照すると、一以上のセンサ１３４は、１つの位置に配置されている。一以上のセンサ１３４は、センサ１３４を保護するためにセンサ筐体１３６に取り付けられている。他の実施形態では、複数のセンサは、物体１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃのパラメータデータを受信するために、コンベアベルト１１０に沿って、およびコンベアベルト１１０の周りに位置している。

コントローラ１０２は、コンベアベルト１１０上の一以上の物体１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃに対応する一以上のセンサ１３４から情報を受信する。コントローラ１０２は、受信した情報に基づいて、マニピュレータ１０４を移動させるための指示を、１つ以上の基準に従って決定する。マニピュレータ１０４を制御するために、コントローラ１０２によって様々な情報処理技術を採用することができる。このような情報処理技術は、引用により本明細書に組み込まれるＷＯ２０１２／０８９９２８、ＷＯ２０１２／０５２６１５、ＷＯ２０１１／１６１３０４、ＷＯ２００８／１０２０５２に記載されている。

マニピュレータ１０４がコントローラ１０２から指示を受けると、マニピュレータ１０４は、その指示を実行し、吸引グリッパ１３２を移動させて、コンベアベルト１１０上の物体１０６ｃをコンベアベルト１１０からピックする。コンベアベルト１１０上の物体を選択して操作するプロセスは、「ピック」と呼ばれている。

ピックが完了すると、マニピュレータ１０４は、物体１０６ｃをシュート１３８内に落下させるか、投げ込む。シュート１３８に落とされた物体１０６ｃは、ピック成功とみなされる。成功したピックとは、物体１０６ｃが選択され、物体１０６ｃと同じ分画部分（fraction）に関連付けられたシュート１３８に移動されたものを言う。

シュート１３８は、ピッキングされた物体１０６ｃを落下させるための作業領域１０８内のシュート開口部１４２を有する。シュート１３８のシュート開口部１４２は、マニピュレータ１０４がコンベアベルト１１０からシュート開口部１４２にピッキングされた物体１０６ｃを搬送する際に遠くまで移動する必要がないように、コンベアベルト１１０に隣接している。シュート１３８のシュート開口部１４２をコンベアベルト１１０に隣接して配置することにより、マニピュレータ１０４は、物体１０６ｃをシュート１３８内に投げたり、落としたり、引っ張ったり、及び／又は押したりすることができる。

シュート１３８は、分別された廃棄物分画部分を受け取るための分画部分レセプタクル（図示せず）にピックされた物体１０６ｃを導くための導管を定義する壁部１４０を有する。いくつかの実施形態では、分画部分レセプタクルは必要なく、分別された廃棄物分画部分はシュート１３８の下に積み上げられる。図１は、マニピュレータ１０４に関連する１つのシュート１３８のみを示している。他の実施形態では、コンベアベルト１１０の周囲に配置された複数のシュート１３８および関連するシュート開口部１４２が存在し得る。異なるシュート１３８の各シュート開口部１４２は、マニピュレータ１０４の作業領域１０８内に配置される。導管の壁部１４０は、ピッキングされた物体１０６ｃを分画部分レセプタクルに導くために、任意の形状、大きさ、または配向であり得る。いくつかの実施形態では、成功したピッキングされた物体１０６ｃは、シュート１３８のシュート開口部１４２から分画部分レセプタクルへと重力の力を受けて移動する。他の実施形態では、シュート１３８は、成功した物体１０６ｃを別のコンベアベルト（図示せず）または成功した物体１０６ｃを分画部分レセプタクルに移動させるための他の手段に案内しても良い。

（実施例２）
図２に目を向けると、別の実施形態が議論される。図２は、一廃棄物選別ガントリロボット１００の概略透視図である。コンベアベルト１１０は、ガントリフレーム１２０の間に配置されている。明確にするために、コンベアベルト１１０上には、物体１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃは示されていない。

図２に示すように、ガントリフレーム１２０は、図１に示すものとは異なる構成および構造からなる。特に、ガントリフレーム１２０は、２つのキャビネット２００、２０２を有する。キャビネット２００、２０２は、図１に示された実施例を参照して論じたものと同様の内部支柱および水平梁を構成する。しかしながら、キャビネット２００、２０２は、キャビネット２００、２０２の壁、上面および底面を提供する支柱および水平梁を覆うためのシート材２０４を有する。

キャビネット（囲い）２００、２０２は、サーボ（分かりやすくするために図示せず）のようなマニピュレータ１０４に対する繊細な部品のための遮蔽を提供する。これは、マニピュレータが、迷走する廃棄物から損傷を受けることから保護するのに役立つ。さらに、キャビネット２００、２０２は、可動部分と人間の操作者との間に遮蔽物を提供する。これは、人間のオペレータが誤って廃棄物選別ガントリロボットの作業領域１０８に迷い込むことができないことを意味する。ガントリフレーム１２０は、一以上のキャビネット２００，２０２を有する。キャビネット２００、２０２は、ガントリフレーム１２０の少なくとも一部を取り囲む。いくつかの実施形態では、複数のキャビネット２００、２０２が存在してもよく、それぞれが廃棄物選別ガントリロボット１００の１つ以上の部分を取り囲んでいる。キャビネット２００，２０２は、固体シート材料であることができ、または廃棄物選別ガントリロボット１００の１つ以上の内部部分が見えるように穿孔されていることができる。キャビネット２００，２０２は、例えば、３面でシュート１３８を取り囲む。キャビネット２００，２０２はまた、マニピュレータ１０４の少なくとも一部を取り囲む。他の実施形態では、キャビネット２００，２０２は、廃棄物選別ガントリロボット１００を完全に取り囲んで囲むことができる。この場合、キャビネット２００，２０２は、廃棄する物体１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃを作業領域１０８に搬送するための開口部を有する。

図２は、空気システム２２０と流体連通している吸引グリッパ１３２を示している。空圧システム２２０は、吸引グリッパ１３２を空圧システム２２０に接続するための一以上のホース２２２を有する。いくつかの実施形態では、ホースは、吸引グリッパ１３２に空気源を提供するためのエアホース２２２である。いくつかの実施形態では、吸引グリッパ１３２に接続された単一のエアホースがある。吸引グリッパ１３２に１つのエアホース２２２のみを提供することにより、廃棄物選別ロボット１００の設置およびメンテナンスが簡素化される。さらに、吸引グリッパ１３２に１本のエアホース２２２を設けるだけで、吸引グリッパ１３２に長いバキュームホースを必要としないことで、空気システム２２０の摩擦によるエネルギー損失が少なくなる。単一のエアホース２２２を用いた吸引グリッパ１３２の動作については、以下でさらに詳細に説明する。

エアホース２２２は、可撓性を有し、キャビネット２００内の可動水平梁１２８に沿って導入されている。いくつかの実施形態では、（図２には示されていないが）エアホース２２２は、中空の可動梁１２８内に挿入することができる。ホース２２２は、マニピュレータ１０４の動きを妨げることなく、マニピュレータ１０４の動きに応じて形状を変化させるように、移動および屈曲するのに十分な柔軟性を有する。

空気圧システム２２０の少なくとも一部は、キャビネット２００またはガントリフレーム１２０内に収容される。空気圧システム２２０は、圧縮空気源を生成するための空気圧縮機を有することができる。オプションとして、空気圧システム２２０はまた、圧縮空気のための空気貯蔵タンク（図示せず）を有することができる。さらに、空気圧システム２２０は、吸引グリッパ１３２に空気を選択的に供給するための１つ以上のバルブ２２４を有することもできる。いくつかの実施形態では、空気圧縮機は、８バールの圧力を有する空気源を生成する。他の実施形態では、空気源は、５Ｂａｒ〜１０Ｂａｒの圧力を有する。他の実施形態では、空気源は、大気圧以上の任意の適切な圧力を有することができる。

空気圧システム２２０は、キャビネット２００内に配置されているように模式的に示されている。しかしながら、他の実施形態では、空気圧システム２２０は、廃棄物選別ロボット１００から部分的にまたは全体的に離れた位置に配置されていても良い。例えば、選別ライン（図示せず）上には、それぞれが空気源を必要とする複数の廃棄物選別ロボット１００が存在しても良い。このようにして、単一の空気圧縮機は、複数のエアホース２２２を介して複数の廃棄物選別ロボット１００に接続されても良い。従って、空気圧システム２２０は、廃棄物選別ロボット１００の間に配置されても良い。

（実施例３）
図３は、廃棄物選別ガントリロボット１００の概略断面図である。空気圧システム２２０の動作は、コントローラ１０２によって制御される。すなわち、コントローラ１０２は、例えば空気圧縮機または空気圧システム２２０のバルブ２２４を選択的に操作して、空気の供給を吸引グリッパ１３２に供給することができる。

空気圧システム２２０は、吸引グリッパ１３２内の圧力を測定するように構成された一以上の圧力センサ３００からなる。圧力センサ３００は、吸引カップ４００と流体連通している（図４に示すように）。このようにして、圧力センサ３００における圧力は、吸引カップ４００内の圧力と同じか、または近似している。圧力センサ３００は、圧力センサ３００が吸引カップ４００に近くに位置するように、吸引グリッパ１３２に取り付けられる。圧力センサ３００は、コントローラ１０２に接続されている。圧力センサ３００とコントローラ１０２との間の接続は、その間の点線で表される。圧力センサ３００は、有線接続または無線接続でコントローラ１０２に連携することができる。無線接続は、圧力センサ３００からコントローラ１０２に無線周波数で圧力信号を送信することができる。圧力センサ３００は、吸引カップ４００における吸引グリッパ１３２内の現在の作動流体圧力を決定し、測定信号をコントローラ１０２に送信する。この信号は、吸引カップ４００内の流体圧力に依存して変化する出力電圧である。他の実施形態では、信号は、吸引カップ４００内の流体圧力に依存して変化する電流出力である。

いくつかの実施形態では、任意に、一以上の圧力センサ３００は、吸引グリッパ１３２の異なる点での圧力を測定するための複数の圧力センサ３００である。複数の圧力センサ３００は、吸引グリッパ１３２の異なる部分間の圧力差を示すことができる。圧力差の位置を特定することは、吸引グリッパ１３２内の閉塞の位置（箇所）を示すことができるので有利である。

いくつかの実施形態では、圧力センサ３００は、測定信号を前処理するための集積回路（図示せず）に取り付けられている。すなわち、圧力センサに結合された集積回路は、吸引カップ４００における圧力に関連する情報を含むデータパケットをコントローラ１０２に送信する。

いくつかの実施形態では、圧力センサ３００は、吸引グリッパ１３２のどこにでも取り付けられる。圧力センサ３００が吸引グリッパ１３２の吸引カップ４００と流体連通している限り、圧力センサ３００は、吸引カップ４００における圧力を測定することができる。

圧力センサ３００は、圧電式圧力センサ、静電式圧力センサ、ピエゾ抵抗式圧力センサ、共鳴式圧力センサ、圧力変換器、ホイートストンブリッジ圧力変換器、差動式圧力変換器、ダイアフラム圧力センサ、誘導式圧力センサ、磁気抵抗式圧力センサ、基板実装圧力センサ、または光学式圧力センサであり得る。他の実施形態では、圧力センサ３００は、吸引グリッパ１３２内の圧力を測定するための任意の適切な手段であり得る。

いくつかの実施形態では、圧力センサ３００は、プラスチック筐体（housing）を有する。これにより、圧力センサ３００の重量が減少し、吸引グリッパ１３２の最大ペイロードが増加するので、プラスチック筐体が好ましい場合がある。いくつかの実施形態では、圧力センサ３００は、基板実装圧力センサであり、吸引管状部４１４の内側に取り付けられている。

（実施例４）
吸引グリッパ１３２の一実施形態が、次に、図４を参照して論じられる。図４は、動作中の吸引グリッパ１３２の断面側面図である。吸引グリッパ１３２は、側壁４０２および吸引口４０８を有する吸引カップ４００を有する。いくつかの実施形態では、吸引カップ４００は上壁（図示せず）を有し、対向する側壁４０２の間の距離は、吸引カップ４００の上端に向かって狭くなっている。吸引カップ４００の吸引口４０８は、選別する物体１０６ｃと係合するように配置されている。吸引カップ４００は、中空構造であり、（Ｚ軸を横切って）一般的に円形の断面を有するように構成されている。他の実施形態では、吸引カップ４００は、Ｚ軸を横切って細長く、長方形または楕円形の断面形状を有する。

いくつかの実施形態で述べたように、吸引カップ４００は、１つ以上の軸に関して細長い及び／又は非対称であり得る。この場合、吸引グリッパ１３２は、以下のように構成されても良い。
図１を参照して以前に議論されたように、吸引グリッパ１３２をＷ軸について回転させるための回転サーボ（図示せず）を有しても良い。

いくつかの実施形態では、吸引カップ４００の側壁４０２は、リブ状または蛇腹状の壁部分４０６を構成する。リブ状壁部分４０６は、吸引カップ４００がＺ軸方向に優先的に圧縮するような、吸引カップ４００に弾力性のある可撓性部分を形成する。このようにして、吸引カップ４００がＺ軸方向に下降して物体１０６ｃと係合するとき、リブ状壁部分４０６は、衝撃の力を吸収してマニピュレータ１０４の保護に役立つ。さらに、側壁部４０２の蛇腹状形状は、吸引カップ４００が物体１０６ａ，１０６ｂの形状に適合することを可能にする。

吸引カップ４００は、シリコーン樹脂、ゴム等の弾力性のある変形可能な材料で形成されている。すなわち、吸引カップ４００は、吸引カップが不規則な形状に接触したときに変形することができる。したがって、吸引カップ４００は、側壁４０２のリップ４１０と物体１０６ｃとの間をより良好に遮蔽することができる。

吸引カップ４００は、吸引カップ４００内の空間から空気を退避させるための吸引管状部４１４の第１空気流入口４１８と流体連通する空気穴４１２を構成する。空気孔４１２は、吸引管状部４１４の直径と同じ大きさまたはそれに近い直径からなる。これにより、吸引カップ４００と吸引管状部４１４との間で空気が流れやすくなる。このように、サイドウォール４０２の直径は、吸引管状部４１４の直径と同じである。他の実施形態では、空気孔４１２と吸引管状部４１４の直径は異なっていてもよく、吸引管の内径は狭くなっていてもよく、または広くなっていても良い。オプションとして、空気穴４１２と吸引管状部４１４との間には、空気穴４１２と吸引管状部４１４との間の吸引カップ４００の接合部の間に空気の流れが入らないように遮蔽が設けられている。

吸引管状部４１４は、細長い吸引管状部側壁４１６を有する。吸引管状部４１４は、一端に第１空気流入口４１８を有し、他端に空気流出口４２０を有する。細長い吸引管状部側壁４１６は、Ｚ軸と実質的に平行な長手方向軸Ａ-Ａを有する。第１空気流入口４１８および空気流出口４２０の両方は、吸引管状部４１４の長手方向軸Ａ-Ａと整列している。これは、第１空気流入口４１８から空気流出口４２０までの吸引空気流路が直線であることを意味する。つまり、吸引管状部４１４内の空気の流れを阻害するような曲線や閉塞は存在しない。

空気穴４１２は、第１空気流入口４１８に遮蔽されている。吸引カップ４００は、空気穴４１２と第１空気流入口４１８との間で吸引管状部４１４に接着され得る。他の実施形態では、吸引カップ４００と吸引管状部４１２は一体であり、空気穴４１２と第１空気流入口４１８との間には接合部がない。

吸引管状部４１４は、円筒形であり、（Ｚ軸を挟んで）円形の断面形状を有する。他の実施形態では、吸引管状部４１４は円筒ではなく、楕円形、正方形、長方形、または不規則な断面形状を構成する。図４の吸引管状部４１４は、一様な直径を有するが、吸引管状部４１４は、吸引管状部４１４の長手方向の長さに沿って幅が変化し得る。いくつかの実施形態では、吸引管状部４１４は、５ｃｍから２０ｃｍの間の長さである。

吸引グリッパ１３２を通る吸引空気流は、吸引カップ４００の口部４０８から、空気穴４１２を通って、吸引管状部４１４に沿って入り、空気流出口４２０で吸引管状部４１４を出る。矢印は、図４に示すように、吸引グリッパ１３２に入る空気の流れ、通過する空気の流れ、および出て行く空気の流れを表している。

次に、吸引空気流に発生する負圧について説明する。ここで、負圧とは、大気圧に相対する圧力であり、大気圧より低い圧力である。吸引グリッパ１３２のための吸引空気流は、吸引グリッパ１３２の吸引カップ４００の近くで生成され、これにより、真空ホースの必要性を回避することができる。

吸引管状部４１４は、エアホース２２２と流体連通する第２空気流入口４２２を有する。従って、第２空気流入口４２２は、第１空気流入口４１８と空気流出口４２０との間に圧縮空気の空気源を吸引管状部４１４内に導入する。このようにして、圧縮空気の空気源が第２空気流入口４２２を出て、圧縮空気の空気源が吸引空気流路に導入される。第２空気流入口４２２は、吸引管状部４１４の吸引管状部側壁４１６内にあるので、空気源は、最初は、吸引管状部４１４の長手方向軸Ａ-Ａに対して垂直に導入される。しかしながら、第２空気流入口４２２はまた、吸引管状部４１４内への空気の流れを空気流出口４２０に指向させる。いくつかの実施形態では、第２空気流入口４２２は、空気流出口４２０に向けて空気源の方向を変えるための湾曲したノズル（図示せず）を有する。いくつかの実施形態では、第２空気流入口４２２は、空気流を吸引管状部４１４内に導入するための任意の適切なノズルであり得る。

図４に示すように、第２空気流入口４２２は、吸引管状部４１４と同軸の環状ノズル４２４からなる。環状ノズル４２４は、エアホース２２２と流体連通している。エアホース２２２は、ノズル筐体４２６に結合されている。ノズル筐体４２６は、環状ノズル４２４を取り囲み、吸引管状部４１４に対して遮蔽する。これにより、エアホース２２２から環状ノズル４２４に流れる空気は、吸引管状部４１４の外部に逃げない。環状ノズル４２４のノズル出口は、空気の流れを吸引管状部４１４内に向けて、空気流出口４２０の方向に向ける。

圧力センサ３００は、ノズル筐体４２６に取り付けられている。圧力センサ３００は、接続導管４３８によって吸引管状部４１４に連携される。他の実施形態では、圧力センサ３００は、吸引グリッパ１３２上の他の場所に取り付けられ得る。例えば、圧力センサは、吸引カップ４００に取り付けられ得る。いくつかの実施形態では、圧力センサ３００は、ノズル筐体４２６内に取り付けられ得る。このようにして、ノズル筐体４２６は、圧力センサ３００を損傷から保護する。

ノズル筐体４２６は、環状ノズル４２４のいずれか一方の側で吸引管状部４１４に接続されている。これにより、吸引管状部４１４および環状ノズル４２４の機械的強度が増加する。いくつかの実施形態では、吸引管状部４１４は、ノズル筐体４２６によって一緒に結合される第１の部分４２８と第２の部分４３０とからなる。このようにして、環状ノズル４２４は、第１の部分４２８と第２の部分４３０との間に挟まれる。また、ノズル出口は、吸引管状部４１４の内壁４３２と面一になっている。このようにして、環状ノズル４２４は、吸引管状部４１４のいずれかの部分を隠蔽することはない。

空気流は、環状ノズル４２４を出て、空気流出口４２０に向かって環状空気流を形成する。有利にも、環状ノズル４２４は、点状ノズルと比較すると、より大きな表面積を有する初期空気流を生成する。従って、環状ノズル４２４からの空気流は、吸引管状部４１４からの空気を空気流出口４２０に向かって移動する空気流に巻き込む。これにより、吸引管状部４１４内により大きな空気流が生じる。

さらに、環状ノズル４２４は、吸引管状部４１４の断面積の中心を塞がない。つまり、ノズル自体によって空気の流れが遮断されることがない。つまり、吸引管状部４１４内に侵入する異物によって、吸引管状部４１４が閉塞されにくくなる。実際、ロッドまたはボトルクリーナーを使用すると、閉塞をクリアするのが容易である。

いくつかの実施形態では、ノズル筐体４２６は、エアホース２２２からの圧縮空気を受けるためのチャンバ４３４を有する。チャンバ４３４は、吸引管状部４１４の内部貫通孔４３６と交差する環状ノズル４２４と流体連通していても良い。このようにして、環状ノズル４２４は、別個の要素ではなく、筐体４３２及び吸引管状部４１４の内壁によって定義される。第１及び第２の部分４２８，４３０は、ノズル筐体４２６にねじ止めされ、環状ノズル４２４を定義するために互いに間隔をあけて配置される。吸引管状部４１４への圧縮空気の流れの速度は、環状ノズル４２４の相対的な幅を変化させることによって変化させることができる。環状ノズル４２４の幅は、第１および第２の部分４２８，４３０の互いの間隔を変化させることによって変化させることができる。特に、第１及び／又は第２の部品は、ノズル筐体４２６にねじ止めすることができる。第１、及び／又は第２の部品４２８，４３０をノズル筐体４２６にねじ込むことにより、第１および第２の部品４２８，４３０の間の相対的な距離を変化させることができる。従って、これにより、圧縮空気が吸引管状部４１４に入る速度を変更することができ、吸引力を変化させることができる。

第２空気流入口４２２は、高速で高圧の空気源を吸引管状部４１４内に導入する。第２空気流入口４２２は、吸引管状部４１４よりも狭いので、第２空気流入口４２２から出てくる空気の流れは、吸引管状部４１４のより広い容積の中に膨張する。第２空気流入口４２２から出てきた空気は、吸引管状部４１４内で膨張すると、速度が低下して吸引管状部４１４内の空気と混合する。第２空気流入口４２２から出てきた空気が吸引管状部４１４内の空気と混合する勢いにより、混合された空気は空気流出口４２０に向かって移動する。吸引管状部４１４内の空気が空気流出口４２０に向かって移動すると、第２空気流入口４２２と第１空気流入口４１８との間の吸引管状部内に負圧が生じる。吸引カップ４００が吸引管状部４１４と流体連通しているので、吸引カップ４００内にも負圧が生じる。

吸引カップ４００と物体１０６ｃとの間の遮蔽の質に応じて、吸引カップ４００内の負圧のために、いくらかの空気が吸引カップ４００内に入ることになる。負圧が十分に低くなると、吸引グリッパ１３２は、物体１０６ｃをピックアップして搬送するのに十分な力を発生させる。いくつかの実施形態では、物体１０６ｃは、第２空気流入口４２２からの吸引管状部４１４への空気の流れを停止することによって解放される。これにより、吸引管状部４００内の空気圧が上昇し、物体１０６ｃは、重力の力により吸引管状部４００から遠ざかる。

有利にも、図４に示す配置は、単純な構造であり、吸引カップ４００に負圧を発生させる。これは、真空ポンプに結合された真空ホースが必要ないことを意味する。実際、より小型で軽量なフレキシブルエアホースは、吸引カップ４００で吸引を発生させるために必要とされるだけである。

（実施例５）
図５に目を向けると、吸引グリッパ１３２のブロックを解除するための配置が、次に議論される。図５は、変更された、一吸引グリッパ１３２の断面側面図である。

吸引グリッパ１３２は、他の図を参照して実施形態で説明したような吸引グリッパ１３２と比較して、基本的に同じである。確かに、吸引カップ４００、吸引管状部４１４、および環状ノズル４２４は、図４に示された実施形態と同じである。

吸引グリッパ１３２は、図４に示された吸引グリッパ１３２の配置と同じである吸引構成要素５００を有する。したがって、吸引構成要素５００については、これ以上詳細には説明しない。また、吸引グリッパ１３２は、排出構成要素５０２を有する。吸引カップ４００、排出構成要素５０２、および吸引構成要素５００は、軸Ｂ-Ｂに垂直な点線で境界が示されている。排出構成要素５０２は、吸引構成要素５００と本質的に同じであるが、負の空気圧ではなく正の空気圧を発生させるために、向きが逆になっている。いくつかの実施形態では、吸引構成要素５００は、最大の把持力／吸引力のために最適化されている。他の実施形態では、排出構成要素５０２は、追加的に、及び／又は代替的に、閉塞物を除去する最大の能力のために最適化される。図５に示すような配置は、同一の構成要素からなるが、代替的な実施形態では、吸引構成要素５００および排出構成要素は同一ではない。

図５に示すように、圧力センサ３００は、吸引構成要素５００のノズル筐体４２６に取り付けられている。しかしながら、他の実施形態では、追加的または代替的に、圧力センサ（図示せず）が排出構成要素５０２のノズル筐体５１６に取り付けられている。排出構成要素５０２に取り付けられた圧力センサは、吸引グリッパ１３２に閉塞があるかどうかについての更なる情報をコントローラ１０２に提供することができる。

排出構成要素５０２は、吸引構成要素（コンポーネント）５００と同じ特徴を有する。排出構成要素５０２は、排出管５０４を有する。排出（blow）管５０４は、実質的に円筒状の細長い側壁を有する。排出管５０４は、一端に第１空気流入口５０６を有し、他端に空気流出口５０８を有する。空気流出口５０８は、吸引管状部４１４の空気流出口４２０と流体的に連通している。細長い側壁は、Ｚ軸と実質的に平行な長手方向軸Ｂ-Ｂを有する。排出管５０４の長手方向軸Ｂ-Ｂは、吸引管状部４１４の長手方向軸Ｂ-Ｂと同じである。

排出管５０４の第１空気流入口５０６と空気流出口５０８の両方が、排出管５０４の長手方向の軸Ｂ-Ｂと一致している。つまり、第１空気流入口５０６から空気流出口５０８までの空気の流路は直線である。つまり、排出管５０４内の空気の流れを阻害するような曲線は存在しない。

吸引管状部４１４と同様に、排出管５０４は、エアホース２２２と流体連通する第２空気流入口５１０を有する。従って、排出管５０４の第２空気流入口５１０は、第１空気流入口５０６と空気流出口５０８との間に空気源を排出管５０４内に導入する。第２空気流入口５１０は、図５を参照して説明したものと同様の環状ノズルである。他の実施形態では、排出管５０４の第２空気流入口５１０は、排出管５０４に空気流を導入するための任意のタイプのノズルであり得る。

エアホース２２２は、吸引管状部４１４および排出管５０４の第２空気流入口５１０の両方にそれぞれ結合されている。三方弁５１２は、吸引管状部４１４または排出管５０４のいずれかに選択的に空気流を提供するために、エアホース２２２に結合されている。いくつかの実施形態では、三方弁５１２は、２つの別個の弁（図示せず）に置き換えることができる。これは、吸引グリッパ１３２が、負圧が吸引カップ４００で提供される第１のモード、または正圧が吸引カップ４００で提供される第２のモードで選択的に操作され得ることを意味する。三方弁５１２は、弁５１２を作動させるためのソレノイドからなる。ソレノイドは、コントローラ１０２から受信した命令から制御可能である。あるいは、三方弁は、空気圧制御信号で作動させることもできる。

吸引グリッパ１３２が第１のモードまたは「吸引モード」にあるとき、吸引グリッパ１３２は、図４を参照して以前に説明した実施形態と同様に動作する。空気流は、吸引管状部４１４から排出管５０４に向かって移動する。このようにして、空気流は、排出管５０４の第１空気流入口５０６で吸引グリッパを出る。したがって、排出管５０４の第１空気流入口５０６は、二重の目的を果たし、第１のモードでは空気流出口である。

第２のモード、すなわち「排出モード」では、吸引グリッパ１３２を通る空気の流れが逆になる。実際、図５は、動作中の排出構成要素５０２と、排出構成要素５０２から吸引カップ４００に流れる空気の流れを示している。空気は、第１空気流入口５０６から吸い込まれ、排出管５０４を通って吸引管状部４１４に流れ、吸引カップ４００の空気穴４１２で出る。正の空気の圧力は、吸引管状部４１４内の閉塞を引き起こす閉塞物５１４に力を及ぼす。正の空気流の力は、閉塞物５１４を吸引管から押し出すことができる。

吸引グリッパ１３２は、廃棄物選別ガントリロボット１００と組み合わせて使用されることが議論されてきた。しかし、吸引グリッパ１３２は、任意の種類の廃棄物選別ロボット１００と組み合わせて使用することができる。例えば、吸引グリッパ１３２は、デルタロボット、ロボットアーム、またはコントローラ１０２によって制御される任意の他のマニピュレータ１０４と一緒に使用することができる。

(実施例６)
次に、別の実施形態を、図６を参照して説明する。図６は、一廃棄物選別ロボットの概略断面側面図である。グリッパ１３２は、摺動可能なカップリング６００を介してＺ軸サーボ１１６に取り付けられている。いくつかの実施形態では、グリッパアセンブリ１３２は、複数の摺動可能なカップリング６００を介してＺ軸サーボに取り付けられる。実際、他の実施形態では、グリッパアセンブリ１３２とＺ軸サーボ１１６との間には、任意の数の摺動可能なカップリング６００が存在し得る。明確にするために、図６には、１つの摺動可能なカップリング６００のみが示されている。

可動カップリングは、グリッパアセンブリ１３２に結合された第１の部分６０２と、Ｚ軸サーボ１１６に結合された第２の部分６０４とからなる。第１の部分６０２は、グリッパアセンブリ１３２の吸引管状部４１４に固定される。他の実施形態では、第１の部分６０２は、グリッパアセンブリ１３２の任意の他の構成要素に固定される。第２の部分６０４は、Ｚ軸サーボ１１６のラックアンドピニオン機構に関連付けられたサーボラック６０６に固定される。いくつかの実施形態では、第１および第２の部分６０２、６０４は、グリッパアセンブリ１３２およびＺ軸サーボ１１６の機構のサーボラック６０６にそれぞれボルト、接着、溶接、ねじ止めされている。

摺動可能なカップリング６００の第１及び第２の部分６０２，６０４は、互いに対してスライドするように配置されている。第１の部分６０２および第２の部分６０４の相対的な動きは、コンベアベルト１１０、及び／又は作業領域１０８の平面に対して法線方向である。換言すれば、第１の部分６０２及び第２の部分６０４は、Ｚ軸方向に互いに相対的に移動する。第１の部分６０２および第２の部分６０４は、細長い形状をしており、それぞれが長手方向軸Ｂ-Ｂ（図４に示す）に沿って整列した長手方向軸を有する。いくつかの実施形態では、第１および第２の部分６０２、６０４は、Ｚ軸と平行である。いくつかの他の実施形態では、第１の部分６０２および第２の部分６０４は、Ｚ軸に対して平行ではなく、Ｚ軸に対して傾斜している。この場合、第１の部分６０２および第２の部分６０４が互いに相対的にスライドするとき、移動するコンポーネント（部分）はＺ軸内にある。

いくつかの実施形態では、第１の部分６０２はロッドであり、第２の部分６０４はロッド６０２を受けるための中空スリーブ６０４である。いくつかの実施形態では、中空スリーブ６０４およびロッド６０２はアルミニウム押出材であるが、中空スリーブ６０４およびロッド６０２は、鋼などの他の任意の適切な材料から作られ得る。摺動可能なカップリング６００は、グリッパアセンブリ１３２をＺ軸サーボ１１６に関して移動させるための任意の適切な機構であり得る。例えば、第１の部分６０２は中空スリーブであり得、第２の部分６０４はロッドであり得る。他の実施形態では、第１の部分６０２および第２の部分６０４の両方は、細長い要素、例えば、互いに摺動可能に結合されたロッドであり得る。ロッド（図示せず）は、横並びに配置され、それらのそれぞれの外面に対してスライド可能に結合され得る。他の実施形態では、摺動可能なカップリング６００は、「怠惰なトング」シザー機構であり得る。

いくつかの実施形態では、第１の部分６０２は、複数の車輪（図示せず）によって第２の部分６０４に摺動可能に結合される。いくつかの実施形態では、ロッド６０２に沿った複数の位置でロッド６０２の外面６１４と係合するように配置された複数の車輪のセットがある。各組の車輪は、ロッド６０２を中空スリーブ６０４の長手方向軸に沿って整列させておくための車輪からなる。車輪は、中空スリーブ６０４を介してわずかに突出することができる。しかしながら、他の実施形態では、車輪は、ロッド６０２と中空スリーブ６０４の内面６１６との間の中空スリーブ６０４内に取り付けられ得る。車輪の軸受は、中空スリーブ６０４に結合されて、中空スリーブ６０４に対する車輪の軸の回転を固定する。他の実施形態では、車輪のベアリングは、ロッド６０２に結合されている。

動作において、Ｚ軸サーボ１１６は、グリッパアセンブリ１３２をピッキングされる物体１０６ａ，１０６ｂに向かって下降させる。グリッパアセンブリ１３２が物体１０６ａの表面に係合すると、摺動可能なカップリング６００の第１の部分６０２および第２の部分６０４は、互いに対して移動する。物体１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃがコントローラ１０２によって検出された時点で、コントローラ１０２は、コンベアベルト１１０に向かっての移動を停止し、コンベアベルト１１０から上方への移動と、コンベアベルト１１０から離れての移動を開始するように、Ｚ軸サーボ１１６に信号を送る。吸引グリッパ１３２の慣性によりＺ軸サーボ機構１１６全体が下方に移動するため、グリッパアセンブリ１３２が実際に上方に移動し始めるまでには、吸引グリッパ１３２の移動に時間がかかる。つまり、Ｚ軸サーボ機構１１６が吸引グリッパ１３２を上方に移動させるまでの間、吸引グリッパ１３２は下方に移動する。吸引グリッパ１３２が下方に移動すると、摺動可能なカップリング６００が収縮し、吸引グリッパ１３２がピッキングされる物体１０６ａ，１０６ｂやコンベアベルト１１０に押し付けられることはない。このように、摺動可能なカップリング６００は、マニピュレータ１０４をコンベアベルト１１０や物体１０６ａ，１０６ｂとの衝突から保護する衝撃吸収体である。これにより、マニピュレータ１０４、及び／又はコンベアベルト１１０の損傷を防止することができる。さらに、摺動可能なカップリング６００が摺動するので、ピッキングされる物体１０６ａ，１０６ｂが押しつぶされることがなく、これにより、吸引グリッパ１３２がピッキングを成功させる可能性が高くなる。

いくつかの実施形態では、コンベアベルト１１０は、吸引カップ４００と良好なシールを形成しない材料から作られている。コンベアベルト１１０は、通気性の材料または多孔質の材料から作られても良い。いくつかの実施形態では、コンベアベルト１１０の表面は、吸引カップ４００がコンベアベルト１１０に対して良好なシールを形成することを妨げる粗い表面を有する。このようにして、吸引カップ４００がコンベアベルト１１０と係合すると、マニピュレータ１０４が吸引グリッパ１３２を上方に持ち上げることにより、吸引グリッパ１３２が損傷しないか、またはコンベアベルト１１０が損傷しない。さらに、または代替的に、吸引グリッパ１３２は、摺動可能なカップリング６００が完全に伸長したときに、吸引カップ４００が物理的にコンベアベルト１１０と係合しないように、コンベアベルト１１０のすぐ上の位置（例えば、数ミリメートル上）まで下がるように構成されている。

いくつかの実施形態では、摺動可能なカップリング６００は、摺動可能なカップリング６００を覆うゴム製の保護スリーブ６０８を有する。このようにして、ゴム製の保護スリーブ６０８は、塵や他の破片が摺動可能なカップリング６００を損傷することを防止する。さらに、ゴム保護スリーブは、衝突エネルギーの吸収を助ける。

第１の部分のロッド６０２は、第１シール６１０および任意に第２のシール６１２を有する。第１及び第２のシール６１０、６１２は、ロッド６０２の外側表面６１４及び中空スリーブ（シリンダ）６０４の内側表面６１６の両方に係合する。第１及び第２のシール６１０、６１２は、ロッド６０２の外部表面６１４に固定され、第１及び第２のシール６１０、６１２は、中空スリーブ６０４の内部表面６１６に沿ってスライドする。あるいは、第１及び第２のシール６１０，６１２は、中空スリーブ６０４の内面６１６に固定され、ロッド６０２の外面６１４に対してスライドする。したがって、第１及び第２のシール６１０、６１２は、ロッド６０２と中空スリーブ６０４との間にシールを形成する。第１及び第２のシール６１０、６１２は、ロッド６０２と中空スリーブ６０４との間の空気の流れを制限して、ショックアブソーバとして機能する。このようにして、ロッド６０２と中空スリーブ６０４は、空気圧式ショックアブソーバを形成する。中空スリーブ６０４内の空気は、第１及び第２のシール６１０，６１２によって捕捉され、ピストンを形成する。

中空スリーブは、中空スリーブ６０４の空気の出入りを選択的に制御するためのバルブ６１８を有する。いくつかの実施形態では、バルブ６１８は、ロッド６０２が中空スリーブ６０４内に圧縮されたときに、空気が中空スリーブ６０４から自由に抜けることを可能にするボールバルブ６１８である。ロッド６０２が中空スリーブ６０４から引き抜かれるとき、ボールバルブ６１８は、空気が中空スリーブ６０４に再び入ることができる速度を制限する。代替的な実施形態では、バルブは、中空スリーブ６０４の内部に接続された空気孔の上にかかっているゴム製フラップ（図示せず）であり得る。ゴム製フラップは、空気が中空スリーブ６０４を出るときに中空スリーブ６０４から離れるように撓む。ロッド６０２が中空スリーブ６０４から伸びると、ゴムフラップは空気孔を覆い、空気を中空スリーブ６０４内にゆっくりと入れる。

次に、図７〜図１１を参照して、廃棄物選別ロボット１００の動作について説明する。図７〜図９及び図１１は、廃棄物選別ロボット１００の制御方法の一例を示す概略フロー図である。図１０は、吸引グリッパ１３２の動作中の吸引グリッパ１３２の圧力の経時変化を示す概略グラフである。

図７に目を向けると、１つの実施形態が次に論じられる。任意に、ステップ７００において、廃棄物選別ロボット１００のマニピュレータ１０４は、「開始」位置にある。開始位置は、ピック動作が実行される前のマニピュレータ１０４の任意の位置であり得る。例えば、物体１０６ｃがピッキングされてシュート１３８の下に廃棄された後、すぐにピッキングすべき次の物体がない場合、廃棄物選別ロボット１００は、停止するか、または何か他のことを行うことができる。

いくつかの実施形態では、廃棄物選別ロボット１００がピック後に停止する場合、これは、マニピュレータ１０４がシュート１３８の近くに留ったままであることを意味する。次の物体１０６ａ，１０６ｂが来ると、マニピュレータ１０４は、先行するピックが完了した後にマニピュレータ１０４がいる位置である開始位置から移動する。

制御装置１０２が、先行するピックの直後に実行すべき別のピックがあると判断した場合、開始位置は、先行するピックの終了位置となる。このように、開始位置は、ガントリフレーム１２０に関して固定された位置ではなく、コントローラ１０２の決定に応じて変化する。

コントローラ１０２は、前のピックの後に、マニピュレータ１０４をどこに移動させるかを決定することができる。コントローラ１０２に次のピックがない場合、コントローラ１０２は、マニピュレータ１０４を次の物体を待つ位置に移動させることを決定する。このようにして、マニピュレータ１０４が次の物体を待つ位置が次のピックの開始位置となる。コントローラ１０２がマニピュレータ１０４を待機位置に移動させることを決定した場合、開始位置は、任意に、マニピュレータ１０４の移動が行われる前にマニピュレータ１０４が移動されるマニピュレータ１０４の所定の位置とすることができる。いくつかの実施形態では、開始位置は、フレーム１２０、及び／又は作業領域１０８を基準とした所定の位置である。いくつかの実施形態では、開始位置は、選別されるべき廃棄対象物が作業領域１０８に入るコンベアベルト１１０、及び／又は作業領域１０８の中間（中央）の所定の「ホーム」位置である。このように、開始位置は、マニピュレータ１０４の移動時間を短縮するために、次の物体１０６ａ，１０６ｂを待つのに最適な位置である準備完了位置である。

いくつかの実施形態では、コントローラ１０２は、サブミリメートルの精度でマニピュレータ１０４の位置を知っていても良い。マニピュレータ１０４の位置に関する情報は、サーボ１１２、１１４、１１６の後端から１つ以上のエンコーダからコントローラ１０２に送られる。いくつかの他の実施形態では、マニピュレータの位置は、サーボ１１２、１１４、１１６内のエンコーダに追加的にまたは代替的に決定される。例えば、マニピュレータ１０４の位置は、マニピュレータ１０４上またはコンベアベルト１１０上に取り付けられたカメラまたは近接センサなどの１つ以上の他のセンサ（図示せず）から決定される。いくつかの実施形態では、コントローラ１０２は、マニピュレータ１０４の位置を決定するための１つ以上のセンサに接続されていても良い。任意に、位置センサは、サーボ内のエンコーダ、カメラ、近接センサ、光学センサ、赤外線センサ、超音波センサ、レーザ距離センサ、ホールセンサ、またはマニピュレータ１０４、及び／又は吸引グリッパ１３２の位置を決定するための任意の他の適切なセンサであっても良い。一以上の位置センサは、マニピュレータ１０４または吸引グリッパ１３２に取り付けられてもよく、代替的に、一以上の位置センサは、マニピュレータ１０４または吸引グリッパ１３２から遠隔に取り付けられても良い。いくつかの実施形態では、マニピュレータ１０４、及び／又は吸引グリッパ１３２の位置に依存して位置信号を生成するように構成された一以上の位置センサが存在する。いくつかの実施形態では、一以上の位置センサは、マニピュレータ１０４、及び／又は吸引グリッパ１３２の位置に依存して位置信号をコントローラ１０２に送信するように構成されている。

いくつかの実施形態では、廃棄物選別ロボット１００は、オプションとして、ガントリフレーム１２０上の既知の基準位置に配置された一以上の同期スイッチ（図示せず）を構成する。軸がそのスイッチを通過するたびに、コントローラ１０２は、サーボ１１２，１１４，１１６の駆動位置が同期スイッチの既知の物理的位置と一致するかどうかを確認することができる。すなわち、サーボ１１２、１１４、１１６と吸引グリッパ１３２との間の何らかの歯車、クラッチ、またはベルトがスリップした場合、サーボモータの位置に由来する位置は、もはや吸引グリッパ１３２の実際の位置と同期していない。コントローラが不一致を識別した場合、コントローラ１０２は、廃棄物ガントリ選別ロボット１００の動作を停止させることができる。いくつかの実施形態では、同期化スイッチは、上述したように開始位置の周囲（近傍）に配置されている。

ステップ７００の前に空気圧システム２２０が動作していない場合、圧力センサ３００によって検出される吸引カップ４００内の圧力は大気圧（Ｐ_atmos）となる。これを図１０に水平線１０００として示す。

ステップ７００の後、コントローラ１０２は、物体１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃのピックを開始する。この場合、コントローラ１０２は、ステップ７０２に示すように、吸引グリッパが吸引モードで動作するように吸引グリッパ１３２を動作させる。具体的には、コントローラ１０２は、バルブ５１２を吸引モードに選択するための制御信号をバルブ５１２に送る。吸引モードでは、圧縮空気が吸引構成要素５００の第２空気流入口４２２に導入される。従って、吸引アセンブリ１３２は、吸引カップ４００内に負圧を作り出す。これは、吸引グリッパ１３２がピックの準備ができていることを意味する。

ステップ７０２において、吸引管状部４１４内の空気流が吸引を生成すると、吸引カップ４００内の圧力は、図１０の横線１００２に示すように、通常の大気圧Ｐ_atmosから動作圧力Ｐ_normalまでわずかに低下する。圧力の低下は、吸引カップ４００内に障害物がないため、わずかなものとなり、したがって、置換用空気が定常的に吸引カップ４００内に流れ込むことになる。

コントローラ１０２がピック操作を開始するとき、マニピュレータ１０４は開始位置にある。マニピュレータ１０４および現在のピックのための吸引グリッパ１３２の特定の開始位置がコンベアベルト１１０の上方にある場合、これは、吸引カップ４００が選別対象の物体１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃと物理的に係合できるように、マニピュレータ１０４がコンベアベルト１１０の上方に下降しなければならないことを意味する。通常の動作では、マニピュレータ１０４は、吸引グリッパ１３２をコンベアベルト１１０の上の高さで、いかなる物体１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃにも衝突しないように移動させる。廃棄物ガントリ選別ロボット１００がピッキングを開始すると、吸引グリッパ１３２をピッキング対象物の上方に移動させる。この動きは、有利には、途中で他のいかなる物体にもぶつからないような方法で行われる。いくつかの実施形態では、動きの間、または対象物の上でマニピュレータ１０４を停止させた後に、ステップ７０２に示すように、吸引がオンにされる。コントローラ１０２は、マニピュレータ１０４を移動させるために、サーボ１１２、１１４、１１６に移動命令を送る。特に、Ｚ軸サーボ１１６は、ステップ７０４に示すように、吸引グリッパ１３２を下方向に移動させるように作動される。この動作は、図１０の線１００２によって示されるように、ステップ７０２と同じ圧力を依然として有することになる。

吸引グリッパ１３２が下降している間、コントローラ１０２は、任意に、ステップ７０６に示すように、吸引グリッパ１３２の圧力状態チェックを実行する。圧力状態チェック７０６の間、コントローラ１０２は、圧力センサ３００から圧力情報を受信する。圧力センサ３００は、吸引カップ４００内の圧力状態に関連する情報を取得する。圧力センサ４００は、吸引カップ４００内の圧力の１つ以上のパラメータを測定することができる。一実施形態では、圧力センサ３００は、吸引カップ４００内の圧力の大きさを測定する。すなわち、圧力センサ３００は、圧力が大気圧との相対的な正圧であるか負圧であるか、および相対的な圧力の大きさを検出する。圧力センサ３００は、吸引カップ４００内の絶対圧力を測定しても良いし、大気圧に対する吸引カップ４００の相対圧力を判定しても良い。吸引カップ４００の相対圧力は、例えば、空気圧システム２２０が動作する前の吸引カップ４００の圧力測定値、または例えば大気圧と比較される。いくつかの実施形態では、圧力センサ３００は、吸引カップ４００内の圧力の変化率を決定する。

吸引カップ４００内の圧力の変化率を決定することは、突然の変化率が、吸引グリッパの状態が変化したことを示すことができるので、有用であり得る。例えば、吸引カップ４００が突然物体と物理的に係合した場合、圧力はある負圧（例えば、大気圧より１５０ｍＢａｒ下）まで急速に低下する。

圧力情報が、吸引グリッパ１３２が選別対象物と係合していないことを示しているとステップ７０６でコントローラ１０２が判断した場合、コントローラ１０２は、マニピュレータ１０４がコンベアベルト１１０に下降するように指示し続ける。これは、ステップ７０６とステップ７０４の間に「Ｐ_Sensor＞Ｐ_Suction」とラベル付けされた矢印で表される。いくつかの実施形態では、コントローラ１０２は、圧力センサ３００から受信した圧力測定値を閾値吸引圧力（Ｐ_Suction）と比較する。閾値吸引圧力は、コンベアベルト１１０上で選別されるべき生命体１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃに十分な吸引力を発生させる吸引カップ４００内で必要とされる部分真空の所定の圧力である。

いくつかの実施形態では、閾値吸引圧力Ｐ_Suctionは、吸引力を発生させるのに十分に大きくない圧力であっても良い。このように、閾値吸引圧力Ｐ_Suctionは、吸引カップ４００が物体と係合していないことと、吸引カップ４００が物体と係合していることとを区別する圧力である。コントローラ１０２が、吸引カップ４００内の圧力が閾値吸引圧力Ｐ_Suction未満であると判断すると、コントローラ１０２は、吸引力を発生させるために吸引カップ４００内の圧力を減少させ、物体（対象物）を持ち上げる力を発生させる。

いくつかの実施形態では、閾値吸引圧力は、大気圧よりも１５０ｍＢａｒ低い。閾値吸引圧力は、物体を持ち上げる吸引力を発生させるために必要な任意の適切な負圧であり得る。いくつかの実施形態では、持ち上げ力は、１０Ｎから５０Ｎの間であり得る。吸引管状部４１４内の空気流が吸引を生成すると、吸引カップ４００内の圧力は、通常の大気圧から動作圧力Ｐ_normalまで低下するが、圧力は、吸引カップ４００と物体１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃとの間に部分的な真空が形成されていることを示す閾値吸引圧力を下回らない。ピッキング動作中の動作圧力Ｐ_normal１００２から負圧への圧力降下は、図１０の急激に減少する圧力ライン１００６として示されている。

いくつかの実施形態では、コントローラ１０２は、圧力センサ３００からの圧力信号を連続的に受信しても良い。他の実施形態では、コントローラ１０２は、圧力信号を周期的に、例えば１０００Ｈｚ（１ｍｓ毎）の周波数で受信する。コントローラ１０２が圧力センサ３００をポーリングする頻度は、コントローラ１０２が圧力の変化をより迅速に決定する必要がある場合には、増加させることができる。

いくつかの実施形態では、コントローラ１０２は、圧力センサ３００からの圧力信号を使用して、第２空気流入口４２２内の空気流および吸引グリッパ１３２内の吸引力を制御する。すなわち、コントローラ１０２は、圧力信号に依存して、吸引グリッパ１３２によって生成される吸引力を変化させる。このようにして、コントローラ１０２は、吸引グリッパ１３２の吸引力を変化させるための制御フィードバックループにおいて、圧力信号を使用する。例えば、コントローラ１０２は、吸引カップ４００内の圧力が増加していることを圧力信号から判断することができ、それに応じて、コントローラ１０２は、ピックされた物体のグリップがより不確実になっていることを判断することができる。ピッキングが成功する可能性を高めるために、コントローラ１０２は、吸引グリッパ１３２とピッキング対象物との吸引グリッパ１３２の係合をより確実なものにするために、吸引グリッパ１３２の吸引力を増加させることができる。このようにして、気密性が良好な場合にはより少ない圧縮空気を使用することができ、一方で気密性が悪い場合にもグリップすることができる。より少ない圧縮空気を使用すると、圧縮空気を発生させるためにかなりの電力を必要とするため、より少ない圧縮空気を使用することが好ましい。

コントローラ１０２は、ステップ７０８において、吸引カップ４００内の圧力が閾値吸引圧力Ｐ_Suction以下であると判断する。従って、コントローラ１０２は、吸引カップ４００内の圧力が低下していると判断するのは、吸引グリッパ１３２が物体１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃの表面と係合しているからである。これは、図１０の交点１００４によって表される。

ステップ７１０では、コントローラ１０２は、吸引カップ４００内の圧力が閾値吸引圧力Ｐ_Suctionより低く維持され、物体が吸引グリッパ１３２によって正常に把持されたと判定する。これは、図１０において、閾値吸引圧力Ｐ_Suctionの下の水平線１００８によって示されている。このようにして、コントローラ１０２は、吸引グリッパ１３２が物体を把持している状態であると判断する。

代替の実施形態では、コントローラ１０２は、吸引カップ４００内の圧力の変化率に基づいて、吸引グリッパ１３２が物体１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃを物理的に係合させたことを判定する。このようにして、コントローラ１０２は、吸引グリッパ１３２が物体を正常に把持したことをより速く判定することができる。なぜなら、吸引カップ４００内の圧力の変化率は、吸引カップ４００が物体１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃの表面に対してどれだけうまく気密性を保持しているかの関数になるからである。したがって、吸引カップ４００が良好な気密性を有する場合には、吸引カップ４００内の圧力はより早く低下する。すなわち、コントローラ１０２は、吸引カップ４００内の圧力の大きさが実際に閾値吸引圧力Ｐ_Suctionよりも下降する前に、吸引グリッパ１３２が対象物を把持していると判断することができる。他の実施形態では、コントローラ１０２による圧力信号にフィルタリングなどの信号処理を使用して、吸引グリッパ１３２の状態を決定することができる。

コントローラ１０２は、圧力情報に基づいて、吸引カップ４００内の圧力の変化率を決定する。圧力の変化率が所定の圧力変化率よりも大きい場合、コントローラ１０２は、吸引グリッパ１３２が物体を把持していると判断する。コントローラ１０２が、吸引グリッパ１３２が物体を正常に把持していると判断すると、コントローラ１０２は、マニピュレータ１０４に移動指令を送信する。具体的には、コントローラ１０２は、吸引グリッパ１３２がコンベアベルト１１０から離れるように、コンベアベルト１１０に向かって吸引グリッパ１３２の動きを逆にするように、Ｚ軸サーボ１１６に移動指令を送信する。

コントローラ１０２とＺ軸サーボ１１６との間には、コントローラ１０２が命令を発行してからＺ軸サーボ１１６がシグナリングラグのために運動を実行するまでの間に遅延があるだけでなく、Ｚ軸サーボ１１６が方向を変えるときに限られた量の加速度、及び／又はジャークを使用することを必要とする機械的制限があるので、コントローラ１０２は、吸引グリッパ１３２の方向を変えるために吸引カップ４００内の圧力の変化率を変化させるという決定を使用することができる。

これは、Ｚ軸サーボが吸引グリッパ１３２をコンベアベルト１１０から遠ざけるように移動させる指示を受信したときに、吸引カップ４００内の圧力が閾値吸引圧力Ｐ_Suctionより低くなるのに十分な時間が経過しているからである。これにより、マニピュレータ１０４の下降、把持、上昇の動作を早めることができる。

次に、マニピュレータ１０４および吸引グリッパ１３２の動作の別の実施形態について、図８を参照して説明する。図８は、吸引管状部４１４のブロックを解除するために吸引グリッパ１３２を操作する方法を示す。

ステップ７００、７０２は、図８において、図７と同様である。しかし、場合によっては、コントローラ１０２が空気圧システム２２０を制御して吸引管状部４１４に空気を供給する際に、吸引グリッパ１３２が正しく動作しないことがある。例えば、吸引グリッパ１３２がピックを実行する前に、吸引グリッパ１３２がゴミによって塞がれている可能性がある。

図７のステップ７０６と同様に、コントローラ１０２は、圧力センサ３００から圧力情報を受信する。従って、コントローラ１０２が圧力センサ３００から圧力情報を受信すると、コントローラ１０２は、チェックステップ８０６に示すように、吸引グリッパ１３２が開始位置にあるときに、吸引カップ４００の圧力が正常な動作圧力Ｐ_normalで動作していないと判定する。例えば、決定された圧力は、通常の動作圧力Ｐ_normal未満である。これは、吸引管状部４１４が完全にまたは部分的に閉塞していることを示す。コントローラ１０２が、吸引グリッパ１３２が正常に動作していると判定した場合、コントローラ１０２はステップ７０２に戻る。

いくつかの実施形態では、コントローラ１０２は、吸引グリッパ１３２が物体１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃを把持していないことが知られているときに、吸引グリッパ１３２に対してチェックステップ８０６を実行する。例えば、コントローラ１０２は、ピッキング動作が実行される前に、吸引カップ４００の圧力のチェックステップ８０６を実行することができる。コントローラ１０２は、開始位置で吸引グリッパチェックステップ８０６を実行することができる。

他の実施形態では、コントローラ１０２は、他のトリガイベントの後に吸引グリッパチェックステップ８０６を実行する。例えば、コントローラ１０２が、ピックが失敗したと判断した場合、または吸引グリッパ１３２が誤動作したと判断した場合である。いくつかの実施形態では、コントローラ１０２は吸引グリッパ１３２が所定回数（例えば、５回の失敗したピックの後）、物体を正常にピックすることに失敗した後に、吸引グリッパチェック８０６を実行しても良い。他の実施形態では、チェックステップ８０６は、吸引グリッパ１３２の動作中の任意のタイミングで実行される。さらに他の実施形態では、チェックステップ８０６は、ピッキングする対象物がないときにいつでも実行される。このようにして、コントローラ１０２は、マニピュレータ１０４がピックを実施していない時間を利用して、吸引グリッパ１３２が閉塞していないことを確認することができる。図８および９に示すように、チェックステップ８０６は、ステップ７０４でマニピュレータ１０４が下降する前に実行される。

いくつかの実施形態では、コントローラ１０２は、吸引グリッパ１３２がコンベアベルトから離れているときに、吸引グリッパチェックステップ８０６を実行する。すなわち、コントローラ１０２は、図７に示すように、圧力情報を使用して、図７に示すようなグリッピング動作が成功したか否かと、閉塞したか否かを区別することができる。

従って、コントローラ１０２は、ステップ８００に示すように、圧力情報に基づいて、吸引グリッパ１３２が閉塞していると判断する。オプションとして、上述したように、コントローラは、追加的に、マニピュレータの位置、動き、および状態などの他の情報を使用して、吸引グリッパ１３２がブロックされていると判断することができる。

コントローラ１０２が、吸引グリッパ１３２がブロックされていると判断すると、コントローラ１０２は、吸引グリッパ１３２のブロックを解除するための救済措置を取ることができる。この場合、コントローラ１０２は、ステップ８０２に示すように、吸引グリッパ１３２がブローモードで動作するように吸引グリッパ１３２を動作させ、特に、コントローラ１０２は、バルブ５１２をブローモードで選択するように制御信号をバルブ５１２に送る。

ブローモードでは、圧縮空気が排出構成要素５０２の第２空気流入口５１０に導入される。従って、吸引グリッパ１３２は、吸引カップ４００内に正圧を作り出す。これは、空気流が吸引グリッパ１３２を通って逆流し、ステップ８０４に示すように、閉塞物５１４を吸引カップ４００から押し出すことを意味する。吸引カップ４００の圧力は、急速に上昇する圧力および大気圧を超える正の短いバーストを示す線１０１０によって図１０に示されている。

任意に、コントローラ１０２は、閉塞物５１４がコンベアベルト１１０にクリア出射されるようにマニピュレータ１０４を位置決めすることができる。閉塞物がクリアされると、コントローラ１０２は、図７に示すように、マニピュレータ１０４を開始位置に指示することができる。吸引グリッパ１３２を通常の動作圧力、P_blow後のＰ_normalで動作させることは、図１０の線１０１２によって示されている。

さらなる実施形態が、次に、図９に関して論じられる。図７および図８に示された実施形態に関して議論された操作方法のステップは、図９に組み込まれる。以前に議論されたステップと同じであるステップには同じ参照番号が付されており、再度説明することはない。

前述したように、物体を把持する動作は、図７に示したものと同様である。しかし、一旦、吸引グリッパ１３２が物体１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃと物理的に係合したとき、グリップが失敗する可能性がある。例えば、吸引カップ４００と対象物との間の気密性が十分ではない場合は、例えば、対象物が粗い表面を有していること、対象物の空隙率が増加していること、吸引カップ４００の端部が物体１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃの端部と重なっていること、または吸引カップ４００と物体１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃとの間の気密性が十分でないことなどが原因である可能性がある。グリップが失敗する別の考えられる理由は、対象物が重すぎることである。対象物の重心が吸引グリッパ１３２から遠すぎるために、グリップはさらに失敗する可能性がある。実際、物体１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃに対する吸引グリッパ１３２の相対位置は最適ではないかもしれない。これらの場合、吸引グリッパ１３２によって生成される吸引力は十分ではなく、マニピュレータ１０４が作業領域１０８から遠ざかるにつれて、対象物は吸引グリッパ１３２から落下する。

この場合、コントローラ１０２は、対象物が吸引グリッパ１３２によってグリップされなくなったことを知ることが有利である。従って、コントローラ１０２は、圧力センサ３００から受信した圧力情報に基づいて、グリップが失敗したと判断することができる。このようにして、グリップステップ９００は、ステップ７０６と同様のグリップチェックステップ９０８を構成する。グリップチェックステップ９０８は、吸引グリッパ１３２が対象物に物理的に係合した後も継続する。

コントローラ１０２がグリップチェックステップ９０８の間に圧力が急激に上昇したと判断した場合、コントローラ１０２は、ステップ９０２に示すように、グリップが失敗したと判断する。コントローラ１０２は、圧力情報から、吸引カップ４００内の圧力が閾値吸引圧力Ｐ_Suctionを超えており、したがって、吸引グリッパ１３２によって物体が把持されていないと判断する。吸引カップ４００における動作吸引圧力Ｐ_{op_suck}から通常の動作圧力Ｐ_normalまでの圧力の急激な上昇は、図１０の点線の上昇線１０１４によって示されている。加えて、または代替的に、コントローラ１０２は、吸引グリッパ１３２が物体を掴むことに失敗したと判断する前に、一定時間、例えば１５０ｍｓの時間を待つ。コントローラ１０２がステップ９０２で把持失敗があったと判断した場合、コントローラ１０２は、任意に、マニピュレータ１０４の現在の位置の近傍にある物体をピックするためにマニピュレータ１０４を移動させる指示を送信しても良い。

あるいは、コントローラ１０２がグリップに失敗したと判断すると、コントローラ１０２は、適切な物体１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃが処理可能であり（処理可能位置に在り）、かつ開始位置がマニピュレータ１０４が現在位置している場所であれば、新たなピック動作を開始するようにマニピュレータ１０４に指示することができる。つまり、連続したピックは、前回のピックの試みが終了した位置から開始される。あるいは、新しい物体が利用可能でない場合、コントローラ１０２は、コンベアベルト１１０によって作業領域１０８に運ばれたときに、物体１０６ａ，１０６ｂが利用可能になるのを待つために、マニピュレータ１０４にホームポジションに行くように指示する。

吸引グリッパ１３２の状態が物体１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃが保持されているとコントローラ１０２が判断した場合、コントローラ１０２は、ステップ９０４に示すように、マニピュレータ１０４に物体１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃをシュート１３８に搬送するように指示する。マニピュレータ１０４が対象物を搬送すると、物体１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃは、コンベアベルト１１０から持ち上げられ、コンベアベルト１１０の上方の高さでコンベアベルト１１０に対して相対的に移動される。

しかしながら、搬送動作ステップ９０４の間、吸引グリッパ１３２が物体をうまく掴んでいない可能性がある。これは、ステップ９０２でグリップが失敗したのと同様の理由であり得る。

従って、コントローラ１０２は、ステップ９０６に示すように、搬送グリップチェックステップを実行しても良い。このステップ９０６のステップは、図９を参照して以前に説明したグリップチェック９０８と同じである。搬送ステップ中に吸引カップ４００の圧力が急速に上昇した場合、コントローラ１０２は、ステップ９１０に示すように、物体が吸引グリッパ１３２から滑り落ちたと判断する。吸引カップ４００における動作吸引圧力Ｐ_{op_suck}から通常の動作圧力Ｐ_normalまでの圧力の急激な上昇は、図１０の点線の上昇線１０１４によって示される。コントローラ１０２が、物体が吸引グリッパ１３２から滑り落ちたと判断すると、コントローラ１０２は、以前に論じたように、別のピッキング動作のために、ステップ７００において、マニピュレータ１０４に開始位置への移動を指示する。

ステップ９０４での搬送動作が成功した場合、マニピュレータ１０４は、ピックされた物体１０６ｃをシュート１３８の上またはシュート１３８の近位に移動させる。この時点で、コントローラ１０２は、ピッキングされた物体１０６ｃをシュート１３８内に放出することができる。いくつかの実施形態では、コントローラ１０２は、吸引管状部４１４への空気供給を停止することにより、ピッキングされた物体１０６ｃを落下させる。このようにして、吸引力が吸引グリッパ１３２から解除され、ピッキングされた物体１０６ｃは、重力の力を受けてシュート１３８内に落下する。

代替的または追加的に、コントローラ１０２は、ピッキングされた物体１０６が吸引グリッパ１３２から吹き飛ばされるように、吸引管状部４１４を通る気流を逆にすることができる。ピッキングされた物体１０６ｃを吸引グリッパ１３２から吹き飛ばすために、コントローラ１０２は、ステップ８０２に示すように、ブローモードで吸引グリッパ１３２を操作する。ブロー操作は、ステップ８０４に示され、図８を参照して以前に議論されている。オプションとして、コントローラ１０２は、マニピュレータがシュート１３８に向かって移動している間に、ステップ８０４でブロー操作またはリリース操作を実施することができる。したがって、ピックされた物体１０６ｃは、シュート１３８に向かって「投げられる」。これは、マニピュレータがそれほど遠くに移動する必要がなく、廃棄物選別ロボット１００が行うことができるピックの数を増加させることができるので、有利である。

いくつかの実施形態では、コントローラ１０２は、各ピックが成功したか否かにかかわらず、各ピックの後にブロー操作８０４を実行するように指示する。このようにして、吸引管状部４１４を通る正の空気流は、吸引管状部４１４からの夾雑物を常に清掃する。これにより、吸引管状部４１４内の夾雑物の蓄積が発生しないようにする。

別の一実施形態について、次に、図１１を参照して説明する。図１１は、吸引グリッパ１３２の動作方法の一実施形態の概略フロー図である。方法は、方法ステップのいくつかが異なる順序であることを除いて、図７と同じである。特に、吸引ステップ７０２は、マニピュレータ１０４が開始位置にあるとすぐには開始されない。実際、吸引グリッパ１３２は、圧縮空気源をオフにした状態でコンベアベルト１１０に向かって下降する。このように、吸引グリッパ１３２が下降している間、吸引グリッパ１３２は吸引力を発生させない。

コントローラ１０２は、摺動可能なカップリング６００が摺動を開始したときに、吸引グリッパ１３２が対象物に物理的に係合したと判定する。コントローラ１０２は、摺動可能なカップリング６００の第１の部分６０２と第２の部分６０４との間の相対的な動きを検出するように構成された一以上のセンサからの信号を受信する。センサは、吸引グリッパ１３２がマニピュレータ１０４に対して第１の位置と第２の位置との間で相対的に移動したことを検出する。一以上のセンサは、マイクロスイッチ、相対的な動きを検出するための光学センサ、超音波距離センサ、赤外線センサ、応力／歪みゲージ、摺動可能なカップリング６００が圧縮されたときに中空スリーブ６０４から押し出される空気を検出するためのボールバルブ６１８に結合された圧力センサ、または第１の部分６０２と第２の部分６０４との間の相対的な動きを検出するための他の任意の適切なセンサであり得る。コントローラ１０２は、ステップ１１００に示すように、一以上のセンサから摺動可能なカップリング６００がスライドを開始したという信号をコントローラが受信するまで、吸引グリッパ１３２を下方に移動させるようにＺ軸サーボ１１６を制御する。この信号に応答して、コントローラ１０２は、ステップ７０２で吸引を開始する。このようにして、圧縮空気供給は、吸引カップ４００が対象物に物理的に係合しているときにのみオンにされる。吸引ステップ７０２の前または後のコントローラ１０２はまた、ステップ７０８に示すように、吸引グリッパ１３２の下向きの動きを停止する。本方法の残りのステップは、以前に論じたものと同じである。

他の実施形態（複数）では、図１から図６に関して説明したような吸引グリッパの配置、および図７から図９および図１１を参照して論じた吸引グリッパの動作は、他のタイプの物体操作ロボットでも使用することができる。例えば、吸引グリッパ１３２は、自動車産業、食品産業等の産業用ロボットで使用することができる。このようにして、マニピュレータおよび吸引グリッパを制御する方法は、物体を選別するための選別ロボットと一緒に使用することができる。

別の実施形態では、２つ以上の実施形態が組み合わされている。一つの実施形態の特徴は、他の実施形態の特徴と組み合わせることができる。

本発明の実施形態（複数）は、図示された例を特に参照して議論されてきた。しかしながら、本発明の範囲内で記載された例に対して、変形および修正がなされ得ることが理解されるであろう。

１００廃棄物選別（ガントリ）ロボット
１０２コントローラ
１０４マニピュレータ
１０６ａ〜１０６ｃ廃棄物（物体）
１０８作業領域
１１０コンベアベルト
１１２、１１４、１１６サーボ
１２０フレーム（ガントリフレーム）
１２２垂直支柱
１２４、１２８水平梁
１２６足部
１３０マニピュレータ筐体（キャリッジ）
１３２吸引グリッパ（グリッパアセンブリ）
１３４センサ
１３６センサ筐体
１３８、２１４シュート
１４０壁部
１４２開口部
２００、２０２キャビネット（囲い）
２０４エンクロージャ・シート
２０６外側エンクロージャ壁面
２０８外側エンクロージャ
２１０内側エンクロージャ
２１２内側エンクロージャ壁面
２２０空気圧システム
２２２エアホース
２２４バルブ
３００圧力センサ
４００吸引カップ
４０２吸引カップ側壁
４１０吸引カップリップ
４１２空気穴
４１４吸引管状部
４１６吸引管状部側壁
４１８第一空気流入口
４２０空気流出口
４２２第二空気流入口
４２４環状ノズル
４２６ノズル筐体
４２８第１の部分
４３０第２の部分
４３２筐体（内壁）
４３４チャンバ
４３６内部貫通孔
４３８接続導管
５００吸引構成要素（コンポーネント）
５０２排出構成要素（コンポーネント）
５０４排出管
５０６第一空気流入口
５０８空気流出口
５１０第二空気流入口
５１２バルブ
５１４閉塞物
５１６ノズル筐体
６００カップリング
６０２ロッド（第一部分）
６０４中空スリーブ（第二部分）
６０６サーボラック
６０８保護スリーブ
６１０第１シール
６１２第２シール
６１４外部表面
６１６内部表面
６１８バルブ（ボールバルブ）

米国特許出願公開２０１１／００７６１２８号明細書米国特許出願公開２０１７／０３５５０８３号明細書

上述の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

（付記１）作業領域にある選別すべき一以上の廃棄物と相互作用する吸引グリッパを持ち、作業領域内を可動域とするマニピュレータと、マニピュレータに制御命令を送信するコントローラと、吸引グリッパと流体連通され、吸引グリッパ内の流体圧力に依存した圧力信号を生成する一以上の圧力センサと、前記マニピュレータ及び／又は前記吸引グリッパの位置に依存した位置信号を生成する一以上の位置センサと、を備え、前記コントローラは、前記圧力信号及び前記位置信号を受信して、前記圧力信号及び前記位置信号に依存したマニピュレータ命令を決定する、ことを特徴とする、廃棄物選別ロボット。

（付記２）前記吸引グリッパに前記圧力センサを一以上搭載した、ことを特徴とする、付記１に記載の廃棄物選別ロボット。

（付記３）前記一以上の圧力センサは、前記吸引グリッパの吸引カップ内の圧力を計測する、付記１に記載の廃棄物選別ロボット。

（付記４）前記コントローラは、前記吸引グリッパ内の圧力が吸引圧力の閾値より低いか否か及び、圧力の変化率が閾値変化率を超えて上昇するか否かを検知し、前記圧力信号に対して信号処理を行う及び／又はフィルタリングを行う、ように構成されている、付記１乃至３のいずれか一に記載の廃棄物選別ロボット。

（付記５）前記コントローラは、前記圧力信号に依存して吸引グリッパの状態を決定することを特徴とする、付記１乃至４のいずれか一に記載の廃棄物選別ロボット。

（付記６）前記コントローラは、前記吸引グリッパの状態に依存して前記吸引グリッパあるいは前記マニピュレータの命令を決定することを特徴とする、付記１乃至５いずれか一に記載の廃棄物選別ロボット。

（付記７）前記コントローラは、前記圧力信号及び／又はマニピュレータ及び／又は吸引グリッパの位置信号に基づいて、吸引グリッパがブロックされている、物体が吸引グリッパから滑り落ちた、吸引グリッパが物体を掴めなかった、吸引グリッパが物体を把持している、のうち少なくとも一を、吸引グリッパの状態として決定する、付記１乃至６いずれか一に記載の廃棄物選別ロボット。

（付記８）前記コントローラと連携したバルブを備え、前記吸引グリッパ内の気流の方向を選択的に制御する、付記１乃至７いずれか一に記載の廃棄物選別ロボット。

（付記９）前記コントローラが、前記圧力信号、及び／又は前記マニピュレータ及び／又は前記吸引グリッパの位置に依存して、作用するバルブモードを選択するバルブを備えることを特徴とする、付記８に記載の廃棄物選別ロボット。

（付記１０）前記コントローラは、ブローバルブモードを選択して、前記吸引グリッパを介して空気を吹き出し、前記吸引グリッパのブロックを解除し、及び／又は前記吸引グリッパから物体を排出する、ことを特徴とする、付記８又は９に記載の廃棄物選別ロボット。

（付記１１）前記吸引グリッパが、前記マニピュレータにスライド可能な状態で取り付けられていることを特徴とする、付記１乃至１０いずれか一に記載の廃棄物選別ロボット。

（付記１２）前記コントローラは、前記圧力信号に依存して、前記作業領域から遠ざかる方向に、前記マニピュレータを反転移動させる、ことを特徴とする、付記１１に記載の廃棄物選別ロボット。

（付記１３）前記圧力信号は、吸引カップの圧力変化率、吸引カップの圧力値、バルブの負圧値、及び／又は陽圧値の少なくとも一を含むことを特徴とする、付記１乃至１２いずれか一に記載の廃棄物選別ロボット。

（付記１４）前記一以上の圧力センサは、ピエゾ圧力センサ、静電圧力センサ、ピエゾ抵抗圧力センサ、共鳴圧力センサ、圧力トランスデューサ、ホイートストンブリッジ圧力トランスデューサ、差分圧力トランスデューサ、ダイアフラム圧力センサ、誘導圧力センサ、磁気抵抗圧力センサ、又は光学圧力センサ、の一以上であることを特徴とする、付記１乃至１３いずれか一に記載の廃棄物選別ロボット。

（付記１５）前記コントローラは、前記吸引グリッパにより生成される吸引力を、前記圧力信号に依存して変化させることを特徴とする、付記１乃至１４いずれか一に記載の廃棄物選別ロボット。

（付記１６）前記一以上の位置センサは、サーボのエンコーダ、カメラ、近接センサ、光学センサ、赤外センサ、超音波センサ、レーザ距離センサ、ホールセンサ、又はマニピュレータの位置を決定するのに適した他のセンサのいずれか、の一以上であることを特徴とする、付記１乃至１５いずれか一に記載の廃棄物選別ロボット。

（付記１７）作業領域内にある選別すべき一以上の廃棄物と相互作用する吸引グリッパを備え、作業領域を可動域とするマニピュレータに、コントローラから制御信号を送るステップと、前記吸引グリッパと流体連通されかつ一以上のコントローラに接続された一以上の圧力センサを用いて、前記吸引グリッパ内の流体圧力に依存した圧力信号を決定するステップと、前記マニピュレータ及び／又は前記吸引グリッパの位置に依存する位置信号を決定するステップと、前記吸引グリッパの圧力に関する前記圧力信号と、前記マニピュレータ及び／又は前記吸引グリッパの前記位置信号に依存して、前記マニピュレータの指示を決定するステップと、を含む廃棄物選別ロボットをコントロールする方法。

（付記１８）作業領域内にある選別すべき一以上の廃棄物と相互作用する吸引グリッパを含み、作業領域内を可動域とするマニピュレータであって、吸引グリッパは、前記マニピュレータとの相対位置が第一の位置と第二の位置との間で可動であるマニピュレータと、前記マニピュレータに制御命令を送るよう構成されたコントローラと、前記第一の位置と前記第二の位置との間を動く前記吸引グリッパを検知する一以上のセンサと、を備え、前記コントローラは、前記第一の位置と前記第二の位置との間を動く吸引グリッパを検知する信号に依存して、前記吸引グリッパを作動させることを特徴とする、廃棄物選別ロボット。

Claims

作業領域にある選別すべき一以上の廃棄物と相互作用する吸引グリッパを持ち、作業領域内を可動域とするマニピュレータと、
マニピュレータに制御命令を送信するコントローラと、
吸引グリッパと流体連通され、吸引グリッパ内の流体圧力に依存した圧力信号を生成する一以上の圧力センサと、
前記マニピュレータ及び／又は前記吸引グリッパの位置に依存した位置信号を生成する一以上の位置センサと、を備え、
前記コントローラは、前記圧力信号及び前記位置信号を受信して、前記圧力信号及び前記位置信号に依存したマニピュレータ命令を決定する、ことを特徴とする、
廃棄物選別ロボット。
前記吸引グリッパに前記圧力センサを一以上搭載した、ことを特徴とする、請求項１の廃棄物選別ロボット。
前記一以上の圧力センサは、前記吸引グリッパの吸引カップ内の圧力を計測する、請求項１の廃棄物選別ロボット。
前記コントローラは、前記吸引グリッパ内の圧力が吸引圧力の閾値より低いか否か及び、圧力の変化率が閾値変化率を超えて上昇するか否かを検知し、前記圧力信号に対して信号処理を行う及び／又はフィルタリングを行う、ように構成されている、請求項１乃至３のいずれか一の廃棄物選別ロボット。
前記コントローラは、前記圧力信号に依存して吸引グリッパの状態を決定することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一の廃棄物選別ロボット。
前記コントローラは、前記吸引グリッパの状態に依存して前記吸引グリッパあるいは前記マニピュレータの命令を決定することを特徴とする、請求項１乃至５いずれか一の廃棄物選別ロボット。
前記コントローラは、前記圧力信号及び／又はマニピュレータ及び／又は吸引グリッパの位置信号に基づいて、
吸引グリッパがブロックされている、
物体が吸引グリッパから滑り落ちた、
吸引グリッパが物体を掴めなかった、
吸引グリッパが物体を把持している、
のうち少なくとも一を、吸引グリッパの状態として決定する、前記請求項１乃至６いずれか一の廃棄物選別ロボット。
前記コントローラと連携したバルブを備え、前記吸引グリッパ内の気流の方向を選択的に制御する、請求項１乃至７いずれか一の廃棄物選別ロボット。
前記コントローラが、前記圧力信号、及び／又は前記マニピュレータ及び／又は前記吸引グリッパの位置に依存して、作用するバルブモードを選択するバルブを備えることを特徴とする、請求項８の廃棄物選別ロボット。
前記コントローラは、ブローバルブモードを選択して、前記吸引グリッパを介して空気を吹き出し、前記吸引グリッパのブロックを解除し、及び／又は前記吸引グリッパから物体を排出する、ことを特徴とする、請求項８又は９の廃棄物選別ロボット。
前記吸引グリッパが、前記マニピュレータにスライド可能な状態で取り付けられていることを特徴とする、請求項１乃至１０いずれか一の廃棄物選別ロボット。
前記コントローラは、前記圧力信号に依存して、前記作業領域から遠ざかる方向に、前記マニピュレータを反転移動させる、ことを特徴とする、請求項１１の廃棄物選別ロボット。
前記圧力信号は、吸引カップの圧力変化率、吸引カップの圧力値、バルブの負圧値、及び／又は陽圧値の少なくとも一を含むことを特徴とする、請求項１乃至１２いずれか一の廃棄物選別ロボット。
前記一以上の圧力センサは、ピエゾ圧力センサ、静電圧力センサ、ピエゾ抵抗圧力センサ、共鳴圧力センサ、圧力トランスデューサ、ホイートストンブリッジ圧力トランスデューサ、差分圧力トランスデューサ、ダイアフラム圧力センサ、誘導圧力センサ、磁気抵抗圧力センサ、又は光学圧力センサ、の一以上であることを特徴とする、請求項１乃至１３いずれか一の廃棄物選別ロボット。
前記コントローラは、前記吸引グリッパにより生成される吸引力を、前記圧力信号に依存して変化させることを特徴とする、請求項１乃至１４いずれか一の廃棄物選別ロボット。
前記一以上の位置センサは、サーボのエンコーダ、カメラ、近接センサ、光学センサ、赤外センサ、超音波センサ、レーザ距離センサ、ホールセンサ、又はマニピュレータの位置を決定するのに適した他のセンサのいずれか、の一以上であることを特徴とする、請求項１乃至１５いずれか一の廃棄物選別ロボット。
作業領域内にある選別すべき一以上の廃棄物と相互作用する吸引グリッパを備え、作業領域を可動域とするマニピュレータに、コントローラから制御信号を送るステップと、
前記吸引グリッパと流体連通されかつ一以上のコントローラに接続された一以上の圧力センサを用いて、前記吸引グリッパ内の流体圧力に依存した圧力信号を決定するステップと、
前記マニピュレータ及び／又は前記吸引グリッパの位置に依存する位置信号を決定するステップと、
前記吸引グリッパの圧力に関する前記圧力信号と、前記マニピュレータ及び／又は前記吸引グリッパの前記位置信号に依存して、前記マニピュレータの指示を決定するステップと、
を含む廃棄物選別ロボットをコントロールする方法。
作業領域内にある選別すべき一以上の廃棄物と相互作用する吸引グリッパを含み、作業領域内を可動域とするマニピュレータであって、吸引グリッパは、前記マニピュレータとの相対位置が第一の位置と第二の位置との間で可動であるマニピュレータと、
前記マニピュレータに制御命令を送るよう構成されたコントローラと、
前記第一の位置と前記第二の位置との間を動く前記吸引グリッパを検知する一以上のセンサと、を備え、
前記コントローラは、前記第一の位置と前記第二の位置との間を動く吸引グリッパを検知する信号に依存して、前記吸引グリッパを作動させることを特徴とする、
廃棄物選別ロボット。