JP2022080631A - マニピュレータおよび移動ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】対象物に応じて、迅速に把持機構を切り替えることができるマニピュレータを提供する。【解決手段】マニピュレータ（１０）は、対象物を把持する把持部（１１０）を備え、把持部（１１０）は、それぞれ単独で対象物を把持可能な複数の把持機構（１１１、１１２）と、複数の把持機構（１１１、１１２）のうちいずれか１つを、把持動作を行う把持動作位置に把持部内で移動させる切替部（１１３）と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、マニピュレータおよび移動ロボットに関する。

従来、対象物を把持する多関節ロボットアームを備え、対象物に応じて把持機構を変更するマニピュレータが知られている。

特許文献１には、交換ツール（把持機構）がツールストッカーに保持されている状態で、駆動源を駆動させ、接触部により対象物に所定の作業の一部（例えば対象物の把持）を行うことを特徴とするロボットシステムが開示されている。特許文献２には、複数の駆
動部８の各々が、ワーク（対象物）の重心位置に基づき、対応する把持部７の位置を重心位置が所定の軸に近付く方向に調整するロボットハンドが開示されている。

特開２０１９－２０２３５７号公報 特開２０２０－３２５０７号公報

しかしながら、特許文献１に記載のロボットシステムは、対象物の把持動作ごとに交換ツールをロボットアーム本体に装着する作業が必要である。また特許文献２に記載のロボットハンドは、単独で対象物を把持可能な把持機構であって、対象物に応じて異なる把持機構に切り替えるものではない。

本発明の一態様は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、対象物に応じて、迅速に把持機構を切り替えることができるマニピュレータを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るマニピュレータは、多関節ロボットアームを備えるマニピュレータであって、前記多関節ロボットアームの可動端部に設けられる、対象物を把持する把持部を備え、前記把持部は、それぞれ単独で対象物を把持可能な複数の把持機構と、複数の前記把持機構のうちいずれか１つを、把持動作を行う把持動作位置に前記把持部内で移動させる切替部と、を備える。

把持対象となる製品（対象物）の形状によって、把持機構（吸着機構、挟み込み機構など）を適宜切り替える必要がある。従来は把持機構を取り換えるために、把持機構を取り換え場所に移動させ、取り換え作業を行う必要があった。すなわち、把持部に取り付けられている把持機構が対象物に適した把持機構と異なる場合、把持部に取り付けられている把持機構を取り外し、対象物に適した把持機構を取り付ける必要があった。

上記構成によれば、マニピュレータに設けられた切替部により把持機構を切り替えることができるので、従来の取り換え作業を行う必要がない。従って、対象物に応じて、迅速に把持機構を取り換えることが可能である。

また、多関節ロボットアームの可動端部に設けられる把持部内において把持機構を移動させることによって、把持機構の切り替えを実現できるので、把持機構の切り替えに必要とされるスペースをコンパクトにすることができる。よって、把持機構の切り替えに伴う周囲環境への干渉を抑制することができる。

また、把持機構の切り替えは把持部内での移動によって行われるので、多関節ロボットアームの可動端部における最適な位置に使用する把持機構を配置することができる。よって、多関節ロボットアームの剛性や動作の安定性を保つうえで最適な位置に把持機構を配置して使用することができる。

また、前記マニピュレータは、前記対象物および該対象物を載置する棚の少なくともいずれか一方の情報を取得する情報取得部と、前記情報取得部が取得した情報に基づき、複数の前記把持機構のうちいずれか１つを選択する選択部と、を備えてもよい。

上記構成によれば、マニピュレータは、対象物および該対象物を載置する棚の少なくともいずれか一方の情報から、対象物に適した把持機構を選択することができる。よって、ユーザから指示されることなく把持機構を選択することが可能となる。

また、前記マニピュレータは、前記対象物を撮像するカメラと、前記カメラが撮像した対象物の画像データから、前記選択部に選択された把持機構による把持動作を特定する特定部と、を備えてもよい。

上記構成によれば、マニピュレータに設けられた特定部により把持動作が特定されるので、対象物の形状や向きに応じた最適な把持動作をユーザによる教示なしに実現することができる。

また、前記特定部は、前記画像データから、前記選択部に選択された把持機構による把持動作を特定するように機械学習された学習済みモデルを備えてもよい。

上記構成によれば、事前に機械学習により生成された学習済みモデルを用いて把持動作を特定する。よって、事前に教師データとしての画像データを用いて学習させて学習済みモデルを生成しておくことにより、把持動作特定のための複雑なアルゴリズムを用意することなく、広範な種類の画像データに基づいて把持動作を特定することができる。

また、前記マニピュレータは、前記対象物および該対象物を載置する棚の少なくともいずれか一方に設けられているバーコード、二次元コード、またはＲＦＩＤタグを読み取る読取部を備え、前記情報取得部は、前記読取部から前記対象物および該対象物を載置する棚の少なくともいずれか一方の情報を取得してもよい。

上記構成によれば、バーコード、二次元コード、またはＲＦＩＤタグなどの比較的簡便かつ安価な読取部により、対象物に関する情報を取得することができる。

また、前記カメラは、前記対象物および該対象物を載置する棚の少なくともいずれか一方に設けられているバーコードまたは二次元コードを撮像し、前記情報取得部は、前記カメラが撮像した前記バーコードまたは前記二次元コードの画像データから、前記対象物および該対象物を載置する棚の少なくともいずれか一方の情報を取得してもよい。

上記構成によれば、画像データを取得するカメラによりバーコードまたは二次元コードを読み取ることができるので、別途、バーコードリーダまたは二次元コードリーダを設ける必要がない。よって、構成の簡素化、安価化を実現することができる。

また、前記切替部は、前記把持機構を並進移動させることによって切替を行ってもよい。上記構成によれば、把持部内で切替部を並進移動させ、最適把持機構を把持動作位置に移動させるといった構成により、対象物に応じて迅速に把持機構を切り換えることが可能である。また、回転部材である切替部を備える把持部と比較して、並進部材である切替部を備える把持部は、切り替えによる把持機構の移動距離を短くすることができる。そのため、把持部は、内蔵するエアー管または電源配線等を短くすることができる。すなわち、多関節ロボットアームを簡易的な構成にすることができる。

また、前記切替部は、前記把持機構を回転移動させることによって切替を行ってもよい。上記構成によれば、把持部内で切替部を回転移動させ、最適把持機構を把持動作位置に移動させるといった構成により、対象物に応じて迅速に把持機構を切り換えることが可能である。また、並進部材である切替部を備える把持部と比較して、切替部が把持部の本体部からはみ出ることがない。すなわち、把持部は、把持機構の切り替えに必要とされるスペースをコンパクトにすることができる。よって、把持機構の切り替えに伴う周囲環境への干渉を抑制することができる。

また、本発明の一態様に係る移動ロボットは、前記マニピュレータと、前記マニピュレータを積載する無人搬送車と、を備える。

本発明の一態様によれば、対象物に応じて、迅速に把持機構を切り替えることができる。

本発明の一実施形態に係る移動ロボットの外観構成を示す斜視図である。 上記移動ロボットの把持対象である対象物および該対象物を載置する棚を示す図である。 上記移動ロボットの制御系統の構成を示すブロック図である。 上記移動ロボットの把持部の一例を模式的に示す側面図である。 上記移動ロボットの把持部の一例を模式的に示す下面図である。 上記移動ロボットの制御部の処理の流れの一例を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る把持部の一例を模式的に示す側面図である。 本発明の他の実施形態に係る把持部の一例を模式的に示す下面図である。

〔実施形態１〕
以下、本発明の一側面に係る実施形態（以下、「本実施形態」とも表記する）を、図面に基づいて説明する。ただし、以下で説明する本実施形態は、あらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。つまり、本発明の実施にあたって、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。

§１ 適用例
図１は、本実施形態に係る移動ロボット（モバイルマニピュレータ）１の外観構成を示す斜視図である。図２は、移動ロボット１の把持対象である対象物２および対象物２を載置する棚３を示す図である。

図１に示すように、移動ロボット１は、対象物（ワーク）２を搬送するための装置であり、移動可能に構成される。移動ロボット１は、マニピュレータ１０および無人搬送車４０を備える。マニピュレータ１０は、多関節ロボットアーム１１および筐体部１５を備える。マニピュレータ１０は、筐体部１５において、制御部２０と通信部３０とを備える（図３参照）。

多関節ロボットアーム１１は、対象物２に対する把持動作を行う部材である。多関節ロボットアーム１１の可動端部には、対象物２を把持する把持部１１０と、読取部１３と、カメラ１４とが設けられている。

多関節ロボットアーム１１は、任意の方向に回転および屈曲可能に形成される関節部１２を備える。多関節ロボットアーム１１が備える関節部１２は、１つでもよく、複数でもよい。また、多関節ロボットアーム１１の根元部は、筐体部１５に、回転および屈曲可能な状態により取り付けられている。

把持部１１０は、それぞれ単独で対象物２を把持可能な複数の把持機構（図４、５における第１把持機構１１１および第２把持機構１１２）を備える。把持機構としては、例えば対象物２を挟んで把持するための１対の爪部を備える挟み込み機構（図４、５における第１把持機構１１１）、または対象物２を真空吸着可能なバキュームパッドを備える吸着機構（図４、５における第２把持機構１１２）などが挙げられる。

把持部１１０が吸着機構を備える場合、筐体部１５にはバキュームパッドの把持動作を実現する負圧を発生させる真空ポンプが設けられている。また、多関節ロボットアーム１１にはバキュームパッドと真空ポンプとを接続するエアー管が設けられている。

カメラ１４は、撮像対象を３次元的に認識可能な固体撮像素子およびレンズを備える。上記固体撮像素子は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサ等が用いられてもよい。撮像対象を３次元的に認識する方法としては、例えば、２台のカメラ（ステレオカメラ）を用いて、撮像対象の長さ、あるいは３次元位置（座標）を計測する方法が挙げられる。このような構成によれば、搬送する対象物２の空間的位置を正確に把握することができる。なお、カメラ１４はこのような例に限られず、例えば、２次元画像の撮像のみ可能な固体撮像素子およびレンズを備える二次元カメラとＴＯＦ（Time-of-flight）カメラとを組み合わせて用いる構成でもよい。または、カメラ１４は二次元カメラのみを備えていてもよい。

図２に示すように、対象物２には、対象物２の識別情報（例えば、対象物２のロットＩＤ）を含むバーコード２ａが設けられている。また、対象物２を載置する棚３には、棚３の識別情報を含むバーコード３ａが設けられている。なお、対象物２には、バーコード２ａ、３ａの代わりに、例えば２次元コード、ＲＦＩＤタグなどが設けられていてもよい。また、対象物２および対象物２を載置する棚３の少なくともいずれか一方にバーコードが設けられていればよい。

読取部１３は、バーコード２ａ、３ａからそれぞれ対象物２および棚３の識別情報を読み取る。読取部１３によりバーコード２ａ、３ａから読み取られた情報は、制御部２０に送信される。読取部１３は、例えばバーコード２ａ、３ａを光学的に読み取るバーコードリーダである。または、読取部１３は、バーコード２ａ、３ａの代わりに設けられたＲＦＩＤタグと交信するＲＦＩＤリーダである。なお、読取部１３は、バーコード２ａ、３ａのうち少なくともいずれか一方を読み取ればよい。

このようなマニピュレータおよび移動ロボットにおいて、対象物の形状によって、把持機構（吸着機構、挟み込み機構など）を適宜切り替える必要がある。従来は把持機構を取り換えるために、把持機構を取り換え場所に移動させ、取り換え作業を行う必要があった。すなわち、把持部に取り付けられている把持機構が対象物に適した把持機構と異なる場合、把持部に取り付けられている把持機構を取り外し、対象物に適した把持機構を取り付ける必要があった。

本実施形態に係るマニピュレータ１０および移動ロボット１は、後述する切替部１１３を備えることにより、従来の取り換え作業を行う必要がない。従って、対象物２に応じて、迅速に把持機構を切り換えることが可能である。

§２ 構成例
図３は、移動ロボット１の制御系統の構成を示すブロック図である。図３に示すように、移動ロボット１は、マニピュレータ１０および無人搬送車４０を備える。マニピュレータ１０は、多関節ロボットアーム１１と、制御部２０と、通信部３０と、を備える。

（多関節ロボットアーム１１）
多関節ロボットアーム１１は、読取部１３と、カメラ１４と、把持部１１０とを備える。多関節ロボットアーム１１の各構成要素は、後述するアーム制御部２４により制御される。具体的には、読取部１３は、バーコード２ａ、３ａを読み取るようにアーム制御部２４により位置および方向が調節される。カメラ１４は、対象物全体あるいはバーコード２ａ、３ａを撮像するようにアーム制御部２４により位置および方向が調節される。把持部１１０は、対象物２を把持するようにアーム制御部２４により把持機構の切り替え、把持動作等が制御される。なお、具体的な把持機構の切り替え制御方法については、図４、５を参照し、後述する。

（通信部３０）
通信部３０は、アーム制御部２４がアーム制御を行う前に、読取部１３あるいはカメラ１４によって読み取られた対象物２および棚３の識別情報を生産進捗管理装置５０に送信する。すなわち、通信部３０は、対象物２のロットＩＤおよび棚３の位置情報を生産進捗管理装置５０に通知する。これにより、生産進捗管理装置５０は、アーム制御を行う時点での対象物２のロットＩＤおよび棚３の位置情報を正確に管理することができる。

通信部３０は、生産進捗管理装置５０に記憶されている対象物２の製品情報を受信する。対象物２の製品情報は、例えば対象物２の種類に応じた形状および材質に関する情報である。

（制御部２０）
制御部２０は、情報取得部２１、選択部２２、特定部２３、アーム制御部２４、および搬送車制御部２５を備える。制御部２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を含み、各構成要素を制御する。

情報取得部２１は、読取部１３から対象物２および棚３の識別情報を取得する。情報取得部２１は、対象物２および棚３の識別情報を通信部３０に出力する。なお、情報取得部２１は、カメラ１４からバーコード２ａ、３ａの画像データを取得し、当該画像データから対象物２および棚３の識別情報を生成してもよい。この場合、画像データを取得するカメラによりバーコードまたは二次元コードを読み取ることができるので、別途、バーコードリーダまたは二次元コードリーダを設ける必要がない。

選択部２２は、通信部３０から対象物２の製品情報を取得し、対象物２の製品情報から対象物２を把持するのに適した把持機構（以下、最適把持機構と称する）を選択する。例えば、選択部２２は、製品情報リストと最適把持機構とのテーブルを有しており、対象物２の製品情報から最適把持機構を選択する。なお、生産進捗管理装置５０が製品情報リストと最適把持機構とのテーブルを有していてもよい。この場合、選択部２２は、通信部３０を介して、生産進捗管理装置５０から最適把持機構を示す情報を取得する。選択部２２は、最適把持機構を示す情報を特定部２３に出力する。

特定部２３は、画像認識部２３１と把持動作決定部２３２と学習済みモデル記憶部２３３とを備える。特定部２３は、カメラ１４が撮像した対象物２の画像データ、および、選択部２２によって選択された最適把持機構の情報から、最適把持機構による最適な把持動作（以下、最適把持動作と称する）を特定する。特定部２３は、最適把持機構および最適把持動作を示す情報をアーム制御部２４に出力する。

画像認識部２３１は、カメラ１４から対象物２の画像データを取得する。画像認識部２３１は、公知の画像認識技術を用いて、当該画像データから対象物２全体の配置状態を示す対象物状態データを算出する。この際に、画像認識部２３１は、通信部３０から取得した対象物２の製品情報も考慮して対象物状態データを算出してもよい。この場合、画像認識処理の精度を高めることができるとともに、画像認識処理にかかる時間も低減することができる。画像認識部２３１は、算出した対象物状態データを把持動作決定部２３２に出力する。

なお、好ましくは、画像認識部２３１に入力される画像データは３次元画像データであるとよい。これにより、画像認識部２３１は、対象物２の３次元の配置状態を認識することができる。一方、画像データは２次元画像データであってもよい。この場合、画像認識部２３１は、通信部３０から取得した対象物２の製品情報に基づいて対象物２の形状情報を取得し、該形状情報と２次元画像データとを組み合わせることによって対象物２の３次元の配置状態を認識することができる。

把持動作決定部２３２は、画像認識部２３１の算出結果および選択部２２からの最適把持機構の情報に基づいて、最適把持動作を決定する。把持動作決定部２３２は、最適把持機構の情報および最適把持動作を示す情報をアーム制御部２４に出力する。把持動作決定部２３２は、画像認識部２３１によって認識された対象物状態データから、学習済みモデル記憶部２３３に記憶されている学習済みモデルにより最適把持動作を特定してもよい。

学習済みモデルは、対象物状態データと、最適把持機構による最適把持動作を示すデータとからなる教師データによって学習された学習モデルである。該学習済みモデルは、最適把持機構の情報および対象物状態データが入力されると、最適把持動作を示すデータを出力する。このような学習済みモデルは、例えばニューラルネットワークなどによって実現することが可能である。

アーム制御部２４は、特定部２３からアーム制御に関する情報を取得し、多関節ロボットアーム１１を制御する。具体的には、アーム制御部２４は、特定部２３から最適把持機構を示す情報を取得する。アーム制御部２４は、複数の把持機構のうち最適把持機構を使用するように把持部１１０を制御する。すなわち、アーム制御部２４は、切替部１１３を駆動させることにより、把持動作を行う把持動作位置Ｐ１（図５参照）に最適把持機構を移動させる。また、アーム制御部２４は、特定部２３から最適把持動作を示す情報を取得する。アーム制御部２４は、最適把持動作を示す情報に基づき、多関節ロボットアーム１１の把持動作を制御する。また、アーム制御部２４は、多関節ロボットアーム１１が備えるカメラ１４および読取部１３の位置および方向を調整する。

搬送車制御部２５は、無人搬送車４０の動作を制御し、移動ロボット１を所定の地点に移動させる。搬送車制御部２５は、例えば、生産進捗管理装置５０から送信される棚３の位置情報等によって、移動ロボット１を対象物２が載置されている棚３の前まで移動させる。

（把持部１１０）
図４は、移動ロボット１の把持部１１０の一例を模式的に示す側面図である。図５は、移動ロボット１の把持部１１０の一例を模式的に示す下面図である。以下、図４、５における把持部１１０の可動端部側を下方、その反対側の上方、矢印Ａ方向を左方、矢印Ｂ方向を右方として説明する。

図４、５に示すように、把持部１１０は、略円柱形状の本体部の下面１１０ａに切替部１１３を備える。切替部１１３は、把持部１１０内で並進移動するように下面１１０ａに設けられている並進部材である。切替部１１３は、公知の駆動機構により把持部１１０内を並進移動する。例えば、切替部１１３は、駆動部（モータ等）および駆動伝達部（歯車、ベルト等）を備えるアクチュエータにより駆動される。切替部１１３は、例えば略方形の部材である。

把持部１１０は、切替部１１３の下面の右端部に第１把持機構１１１を、左端部に第２把持機構１１２をそれぞれ備える。第１把持機構１１１は、対象物２を挟んで把持するための１対の爪部を備える把持機構である。第２把持機構１１２は、対象物２を真空吸着可能なバキュームパッドを備える把持機構である。第１把持機構１１１および第２把持機構１１２のバキュームパッドを除く部材は、例えばアルミ材または樹脂等の材質によって構成することにより、把持部１１０の軽量化を実現できる。

図４の符号４Ａおよび図５の符号５Ａは、第１把持機構１１１が最適把持機構として動作する状態を示す。図４の符号４Ｂおよび図５の符号５Ｂは、把持部１１０が動作を停止している状態を示す。図４の符号４Ｃおよび図５の符号５Ｃは、第２把持機構１１２が最適把持機構として動作する状態を示す。

図４の符号４Ｂおよび図５の符号５Ｂに示すように、把持部１１０が動作を停止しているとき、切替部１１３は下面１１０ａの中央部に位置する。ここで、アーム制御部２４は、第１把持機構１１１を最適把持機構として使用するように把持部１１０を制御する場合、切替部１１３を左方向（矢印Ａ方向）に移動させる。これにより、図４の符号４Ａおよび図５の符号５Ａに示すように、第１把持機構１１１が把持動作位置Ｐ１に移動する。また、アーム制御部２４は、第２把持機構１１２を最適把持機構として使用するように把持部１１０を制御する場合、切替部１１３を右方向（矢印Ｂ方向）に移動させる。これにより、図４の符号４Ｃおよび図５の符号５Ｃに示すように、第２把持機構１１２が把持動作位置Ｐ１に移動する。

なお、本実施形態では把持部１１０が２つの把持機構を備える例を示したが、このような例に限られず、把持部１１０が３つ以上の把持機構を備えてもよい。

把持部１１０内で切替部１１３を並進移動させ、最適把持機構を把持動作位置Ｐ１に移動させる上記構成により、対象物２に応じて迅速に把持機構を切り換えることが可能である。好ましくは、把持動作位置Ｐ１は、動作停止状態における把持部１１０の重心軸の近傍である。これにより、対象物２を動作停止状態における把持部１１０の重心軸の近傍で把持することができるので、対象物２を安定的に把持することができる。

また、後述する回転部材である切替部２１３を備える把持部２１０と比較して、並進部材である切替部１１３を備える把持部１１０は、切り替えによる把持機構の移動距離を短くすることができる。そのため、把持部２１０と比較して把持部１１０は、内蔵するエアー管または電源配線等を短くすることができる。すなわち、多関節ロボットアーム１１を簡易的な構成にすることができる。

§３ 動作例
（制御部２０の動作例）
図６は、移動ロボット１の制御部２０の処理の流れの一例を示すフローチャートである。以下では、図６を参照して、移動ロボット１における把持動作の一例について説明する。

まず、情報取得部２１は、読取部１３から棚３の識別情報を取得する（Ｓ１）。次に、情報取得部２１は、読取部１３から対象物２の識別情報を取得する（Ｓ２）。なお、Ｓ１およびＳ２において、情報取得部２１は、カメラ１４からバーコード２ａ、３ａの画像データを取得し、当該画像データから対象物２および棚３の識別情報を取得してもよい。

次に、情報取得部２１は、通信部３０を介して、生産進捗管理装置５０に対象物２および棚３の識別情報を送信する。選択部２２は、通信部３０を介して、生産進捗管理装置５０に記憶されている対象物２の製品情報を取得する（Ｓ３）。

次に、選択部２２は、対象物２の製品情報（形状および材質）から最適把持機構を選択する（Ｓ４）。対象物が例えば、両側から挟み込むことによって把持を行いやすい形状の場合には、第１把持機構１１１が選択され、比較的広い面積の滑らかな平面を有する形状の場合には、第２把持機構１１２が選択される。選択部２２は、最適把持機構を示す情報を特定部２３に出力する。

次に、画像認識部２３１は、カメラ１４から対象物２の画像データを取得する（Ｓ５）。次に、画像認識部２３１は、当該画像データから対象物２の配置状態を示す対象物状態データを算出する（Ｓ６）。画像認識部２３１は、当該対象物状態データを把持動作決定部２３２に出力する。

次に、把持動作決定部２３２は、画像認識部２３１の算出結果および選択部２２からの最適把持機構の情報に基づいて、最適把持動作を決定する（Ｓ７）。最適把持動作は、前記したような学習済みモデルに基づいて決定する。特定部２３は、最適把持機構および最適把持動作を示す情報をアーム制御部２４に出力する。

次に、アーム制御部２４は、特定部２３から最適把持機構および最適把持動作を示す情報を取得する。アーム制御部２４は、複数の把持機構のうち最適把持機構を使用するように把持部１１０を制御する（Ｓ８）。また、アーム制御部２４は、最適把持動作を示す情報に基づき、多関節ロボットアーム１１の把持動作を制御する（Ｓ９）。

このように、把持部１１０に設けられた切替部１１３により把持機構を切り替えることができるので、従来の取り換え作業を行う必要がない。従って、対象物２に応じて、迅速に把持機構を切り換えることが可能である。

また、多関節ロボットアーム１１の可動端部に設けられる把持部１１０内において把持機構を移動させることによって、把持機構の切り替えを実現できるので、把持機構の切り替えに必要とされるスペースをコンパクトにすることができる。よって、把持機構の切り替えに伴う周囲環境への干渉を抑制することができる。

また、把持機構の切り替えは把持部１１０内での移動によって行われるので、多関節ロボットアーム１１の可動端部における最適な位置に使用する把持機構を配置することができる。よって、多関節ロボットアーム１１の剛性や動作の安定性を保つうえで最適な位置に把持機構を配置して使用することができる。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

図７は、本発明の他の実施形態に係る把持部２１０の一例を模式的に示す側面図である。図８は、本発明の他の実施形態に係る把持部２１０の一例を模式的に示す下面図である。把持部２１０は、切替部１１３の代わりに切替部２１３を備える点で、把持部１１０と相違する。

図７、８に示すように、把持部２１０は、略円柱形状の本体部の下面２１０ａに切替部２１３を備える。切替部２１３は、把持部２１０内で回転移動するように下面２１０ａに設けられている回転部材である。切替部２１３は、下面２１０ａに垂直な所定の軸回りに回転する。切替部２１３は、公知の駆動機構により把持部２１０内を回転移動する。例えば、切替部２１３は、駆動部（モータ等）および駆動伝達部（歯車、ベルト、ベアリング等）を備えるアクチュエータにより駆動される。切替部２１３は、例えば略方形の部材である。

図７の符号７Ａおよび図８の符号８Ａは、第１把持機構１１１が最適把持機構として動作する状態を示す。図７の符号７Ｂおよび図８の符号８Ｂは、把持部１１０が動作を停止している状態を示す。図７の符号７Ｃおよび図８の符号８Ｃは、第２把持機構１１２が最適把持機構として動作する状態を示す。

図７の符号７Ｂおよび図８の符号８Ｂに示すように、把持部２１０が動作を停止しているとき、把持部２１０は、切替部２１３の下面の右端部に第１把持機構１１１を、左端部に第２把持機構１１２をそれぞれ備える。ここで、アーム制御部２４は、第１把持機構１１１を最適把持機構として使用するように把持部２１０を制御する場合、切替部２１３を反時計回り（矢印Ｃ回り）に９０度回転させる。これにより、図７の符号７Ａおよび図８の符号８Ａに示すように、第１把持機構１１１が把持動作位置Ｐ２に移動する。また、アーム制御部２４は、第２把持機構１１２を最適把持機構として使用するように把持部２１０を制御する場合、切替部２１３を時計回り（矢印Ｄ回り）に９０度移動させる。これにより、図７の符号７Ｃおよび図８の符号８Ｃに示すように、第２把持機構１１２が把持動作位置Ｐ２に移動する。

把持部２１０内で切替部２１３を回転移動させ、最適把持機構を把持動作位置Ｐ２に移動させる上記構成により、対象物２に応じて迅速に把持機構を切り換えることが可能である。また、並進部材である切替部１１３を備える把持部１１０と比較して、切替部２１３が把持部１１０の本体部からはみ出ることがない。すなわち、把持部２１０は、把持機構の切り替えに必要とされるスペースをコンパクトにすることができる。よって、把持機構の切り替えに伴う周囲環境への干渉を抑制することができる。

なお、アーム制御部２４は、把持機構を切り替えるために、把持部２１０内の最適把持機構の位置に応じて可動端部の位置制御を変更させるように多関節ロボットアーム１１を制御してもよい。すなわち、アーム制御部２４は、多関節ロボットアーム１１自体を回転させ、最適把持機構を対象物２を把持することができる位置に移動させてもよい。

〔ソフトウェアによる実現例〕
マニピュレータ１０の制御ブロック（特に情報取得部２１、選択部２２、特定部２３、アーム制御部２４、および搬送車制御部２５）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、マニピュレータ１０は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば１つ以上のプロセッサを備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ 移動ロボット
２ 対象物
３ 棚
２ａ、３ａ バーコード
１０ マニピュレータ
１１ 多関節ロボットアーム
１２ 関節部
１３ 読取部
１４ カメラ
１５ 筐体部
２０ 制御部
２１ 情報取得部
２２ 選択部
２３ 特定部
２４ アーム制御部
２５ 搬送車制御部
３０ 通信部
４０ 無人搬送車
５０ 生産進捗管理装置
１１０、２１０ 把持部
１１０ａ、２１０ａ 下面
１１１ 第１把持機構
１１２ 第２把持機構
１１３、２１３ 切替部
２３１ 画像認識部
２３２ 把持動作決定部
２３３ 学習済みモデル記憶部
Ｐ１、Ｐ２ 把持動作位置

Claims (9)

1. 多関節ロボットアームを備えるマニピュレータであって、
   前記多関節ロボットアームの可動端部に設けられる、対象物を把持する把持部を備え、
   前記把持部は、
   それぞれ単独で対象物を把持可能な複数の把持機構と、
   複数の前記把持機構のうちいずれか１つを、把持動作を行う把持動作位置に前記把持部内で移動させる切替部と、を備えるマニピュレータ。
2. 前記対象物および該対象物を載置する棚の少なくともいずれか一方の情報を取得する情報取得部と、
   前記情報取得部が取得した情報に基づき、複数の前記把持機構のうちいずれか１つを選択する選択部と、を備える、請求項１に記載のマニピュレータ。
3. 前記対象物を撮像するカメラと、
   前記カメラが撮像した対象物の画像データから、前記選択部に選択された把持機構による把持動作を特定する特定部と、を備える請求項２に記載のマニピュレータ。
4. 前記特定部は、前記画像データから、前記選択部に選択された把持機構による把持動作を特定するように機械学習された学習済みモデルを備える、請求項３に記載のマニピュレータ。
5. 前記対象物および該対象物を載置する棚の少なくともいずれか一方に設けられているバーコード、二次元コード、またはＲＦＩＤタグを読み取る読取部を備え、
   前記情報取得部は、前記読取部から前記対象物および該対象物を載置する棚の少なくともいずれか一方の情報を取得する、請求項２から４のいずれか１項に記載のマニピュレータ。
6. 前記カメラは、前記対象物および該対象物を載置する棚の少なくともいずれか一方に設けられているバーコードまたは二次元コードを撮像し、
   前記情報取得部は、前記カメラが撮像した前記バーコードまたは前記二次元コードの画像データから、前記対象物および該対象物を載置する棚の少なくともいずれか一方の情報を取得する、請求項３または４に記載のマニピュレータ。
7. 前記切替部は、前記把持機構を並進移動させることによって切替を行う、請求項１から６のいずれか１項に記載のマニピュレータ。
8. 前記切替部は、前記把持機構を回転移動させることによって切替を行う、請求項１から６のいずれか１項に記載のマニピュレータ。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載のマニピュレータと、
   前記マニピュレータを積載する無人搬送車と、を備える移動ロボット。

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