JP2023067373A - 搬送動作生成装置、搬送動作生成方法及び移動機械システム - Google Patents

Abstract

【課題】把持した物品を落下及び破損することなく、高速に搬送する動作を生成する。【解決手段】移動機械による物品の搬送動作を生成する搬送動作生成装置であって、移動機械は、物品を把持する把持部を有し、把持部は、物品の天面を吸着する天面グリッパと、物品の側面を吸着する側面グリッパと、を有し、搬送動作生成装置は、プロセッサと、記憶部と、を有し、記憶部は、物品の寸法及び重量の情報を含むワーク情報を保持し、プロセッサは、ワーク情報に基づいて、物品にかかる力の大きさが、把持部の向きと物品にかかる力の向きとがなす角度から求められる最大可搬重量を超えないように、移動機械による物品の搬送動作を生成する。【選択図】図１８

Description

本発明は、移動機械の搬送動作生成技術に関する。

労働人口比率の低下及び労働賃金の上昇に伴い、物流業での荷物の運搬、商品のピッキング、及び製造ラインへのロボットの導入が進んでいる。ロボットが物品を効率よく搬送する技術として、例えば特開２００５－１０５５（特許文献１）及び特開２０２０－１６３４７９（特許文献２）が開示されている。

特許文献１には、「ロボットアーム先端に装着されたハンドで容器を把持し、容器内に収容された液体、粉体等を搬送する。容器の姿勢は、搬送開始時には重力加速度ベクトルと同方向（真下）を向いているが、加速過程で加速度が増加するにつれて慣性加速度ベクトルが徐々に大きくなり、加速度の向きと逆方向に傾斜が増し、加速度が減少に転ずると慣性加速度ベクトルが徐々に小さくなり、その傾斜は減少する。加速過程が完了して速度一定となると傾斜は解消される。減速過程では、減速度が増すにつれて、加速過程とは逆方向に傾斜が増し、減速度が減少に転ずるとその傾斜は減少し、ロボットが停止すると傾斜は解消され、搬送開始時の真下方向を向く姿勢に戻る。」と記載されている。

特許文献２には、「搬送対象物を吸着支持するハンドを有する産業用ロボットを備えるデパレタイズ装置であって、上記産業用ロボットは、上記ハンドに設けられると共に上記ハンドに吸着された上記搬送対象物を挟持することなく側面に当接して上記搬送対象物の搬送時に発生する慣性力を受ける慣性力支持部を備える。」と記載されている。

特開２００５－１０５５号公報 特開２０２０－１６３４７９号公報

物品をロボットハンドで把持して搬送する場合、物品の落下及び破損を防ぐ必要がある。例えば、搬送対象として想定される段ボール箱の天面に、開封を容易にするためのミシン目が設けられている場合や、天面のフラップが接着剤で数か所だけ固定されている場合がある。このため、天面を把持する場合にはミシン目が破損の端緒となる場合や接着剤がはがれフラップが開いてしまう場合がある。また、物品を搬送する場合の把持部分への負荷は、重力と慣性力との合力となることから、特に効率的な搬送を実現するために搬送を高速化しようとすると、把持部分への負荷が増して落下及び破損の原因となりうる。

物品の把持部分への負荷を軽減しながら、安定した把持を実現するために、物品の天面を吸着把持する天面グリッパに加えて、物品の側面を吸着把持する側面グリッパを有するＬ型ハンドを使用する場合がある。側面グリッパを有するＬ型ハンドの特性を生かした把持方法及び軌道計画方法によって、物品の落下及び破損を防ぎながら効率的な搬送を実現することが期待できる。

特許文献１には、搬送時の加速度によって内容物をこぼさないように物品を搬送する技術が開示されている。しかし、Ｌ型ハンドを使用していないため、側面グリッパがあることに対応する把持方法等は記載されていない。特許文献２に開示されたハンドは、天面グリッパを有するが、側面については遠心力を受けるための板が設けられているのみであり、側面グリッパがあることに対応する把持方法等は記載されていない。

本発明の目的は、側面グリッパを有するＬ型ハンドの特性に適合した把持方法及び軌道計画によって、把持している物品の落下及び破損を防止しながら効率的な移動を実現する移動方法を提供することである。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を以下に挙げる。すなわち、移動機械による物品の搬送動作を生成する搬送動作生成装置であって、前記移動機械は、前記物品を把持する把持部を有し、前記把持部は、前記物品の天面を吸着する天面グリッパと、前記物品の側面を吸着する側面グリッパと、を有し、前記搬送動作生成装置は、プロセッサと、記憶部と、を有し、前記記憶部は、前記物品の寸法及び重量の情報を含むワーク情報を保持し、前記プロセッサは、前記ワーク情報に基づいて、前記物品にかかる力の大きさが、前記把持部の向きと前記物品にかかる力の向きとがなす角度から求められる最大可搬重量を超えないように、前記移動機械による前記物品の搬送動作を生成することを特徴とする。

本発明の一態様によれば、物品を落下及び破損することなく、高速に移動することができる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明によって明らかにされる。

本発明の実施例におけるロボットを用いた移動機械システムの構成の例を示すブロック図である。 本発明の実施例における搬送動作生成装置の構成の例を示すブロック図である。 本発明の実施例における搬送動作生成装置が実行する処理の例を示すフローチャートである。 本発明の実施例における搬送動作生成装置がピッキング対象を選択する処理の第１の例を示すフローチャートである。 本発明の実施例における搬送動作生成装置がピッキング対象を選択する処理の第１の例を示す説明図である。 本発明の実施例における搬送動作生成装置がピッキング対象を選択する処理の第２の例を示すフローチャートである。 本発明の実施例における搬送動作生成装置がピッキング対象を選択する処理の第２の例を示す説明図である。 本発明の実施例における搬送動作生成装置がピッキング対象を選択する処理の第３の例を示すフローチャートである。 本発明の実施例における搬送動作生成装置がピッキング対象を選択する処理の第３の例を示す説明図である。 本発明の実施例における搬送動作生成装置がピッキング対象を選択する処理の第４の例を示すフローチャートである。 本発明の実施例における搬送動作生成装置がピッキング対象を選択する処理の第４の例を示す説明図である。 本発明の実施例における搬送動作生成装置が物品の把持位置及び把持姿勢の候補を抽出する処理の例を示すフローチャートである。 本発明の実施例における搬送動作生成装置によって算出される天面グリッパ及び側面グリッパの吸着位置の候補の例を示す説明図である。 本発明の実施例における搬送動作生成装置によって抽出される把持位置及び把持姿勢の候補の例を示す説明図である。 本発明の実施例における搬送動作生成装置がハンドの特性及び慣性力を考慮した搬送軌道を生成する処理の例を示すフローチャートである。 本発明の実施例における搬送動作生成装置によって生成される搬送軌道の例を示す説明図である。 本発明の実施例における搬送動作生成装置が搬送軌道を生成する処理の例を示す説明図である。 本発明の実施例における搬送動作生成装置が搬送軌道を生成する処理の例を示す説明図である。 本発明の実施例における搬送動作生成装置が搬送軌道を生成する処理の例を示す説明図である。 本発明の実施例における搬送動作生成装置が搬送軌道を生成する際の搬送条件の例を示す説明図である。 本発明の実施例における搬送動作生成装置が搬送軌道を生成する際の搬送条件の例を示す説明図である。 本発明の実施例における搬送動作生成装置がハンドの搬送軌道を生成する処理の例を示すフローチャートである。 本発明の実施例におけるハンド情報記憶領域に格納されているハンド情報管理テーブルの例を示す説明図である。 本発明の実施例におけるロボット情報記憶領域に格納されているロボット情報管理テーブルの例を示す説明図である。 本発明の実施例における環境情報記憶領域に格納されている環境情報管理テーブルの例を示す説明図である。 本発明の実施例におけるワーク情報記憶領域に格納されているワーク情報管理テーブルの例を示す説明図である。 本発明の実施例における最大可搬重量情報記憶領域に格納されている最大可搬重量情報管理テーブルの例を示す説明図である。 本発明の実施例における搬送動作生成装置の表示部に表示される情報の例を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施例におけるロボット１を用いた移動機械システム１００の構成の例を示すブロック図である。

本実施例では、パレット又はカゴ車上で複数の物品が積載されている物品群６から物品５を取り出し、コンベア（図示せず）上に移動させる動作を例に説明する。しかし、本発明は、上記の動作に限定されず、上記以外の種々の動作に適用することができる。

本実施例では３軸制御のロボットを例に説明するが、制御軸数および装置構成はこれに限られるものではなく、直動機構またはリンク機構など、回転機構に限定されるものではない。また、本実施例では１本腕を有するロボットを想定したアルゴリズムを記述しているが、腕の本数は２本以上であってもよい。また、撮影装置の台数および設置位置についても実施例に記載したものに限られず、例えば物品群６の側方に撮影装置を設置してもよいし、複数台の撮影装置を設置してもよい。

移動機械システム１００は、移動装置１０、制御装置１４、搬送動作生成装置１１、作業指示装置１２及び撮影装置１３で構成される。移動装置１０は、ロボット１及びハンド３で構成される。ロボット１には、ハンド３が取り付けられており、制御装置１４からの動作指令に従って動作する。

ハンド３は、物品５の天面を吸着把持する天面グリッパ３Ａ及び物品５の側面を吸着把持する側面グリッパ３Ｂを備える吸着ハンドである。天面グリッパ３Ａは、物品５の天面側を吸着して把持する機構部であり、複数の吸着パッド（図示せず）を整列配置した構造、又は、スポンジ状の吸着部（図示せず）で吸着する構造等、一般的な構造の吸着デバイスを用いることができる。側面グリッパ３Ｂは、物品５の側面側を吸着把持する機構部であり、天面グリッパ３Ａと同様に複数の吸着パッドを整列配置した構造又はスポンジで吸着する構造等、一般的な構造の吸着デバイスを用いることができる。

また、天面グリッパ３Ａと側面グリッパ３Ｂとの位置関係は、固定されていてもよいし、可変であってもよい。例えば、天面グリッパ３Ａが、天面グリッパ３Ａの吸着面に平行、かつ、側面グリッパ３Ｂに近づく方向又は側面グリッパ３Ｂから遠ざかる方向に、所定の範囲内で移動可能であってもよい。また、側面グリッパ３Ｂが、側面グリッパ３Ｂの吸着面に平行、かつ、天面グリッパ３Ａに近づく方向又は天面グリッパ３Ａから遠ざかる方向に、所定の範囲内で移動可能であってもよい。

撮影装置１３は、複数の物品５が積層されている物品群６の積層情報を取得するための画像を撮影するものである。認識した物品群６の積層情報は、物品群６から物品５を取り出す場合に、次に移動する物品５を特定するための情報取得に使用される。撮影装置１３は、ステレオカメラ、３Ｄスキャナ、２Ｄカメラ、レーザ測定器又はＬｉＤＡＲなどの、一般的なセンシングデバイスを用いることができるが、これらに限定されるものではない。また、撮影装置１３は、ロボット１の手先に取り付けられてもよい。撮影装置１３の撮影方向は限定されない。例えば撮影装置１３が物品群を真上から撮影してもよいし、斜め方向から撮影してもよい。撮影装置１３がロボット１の手先に取り付けられた場合、一つの撮影装置１３が複数の方向から物品群６を撮影してもよい。あるいは、それぞれが異なる方向から物品群６を撮影する複数の撮影装置１３が設けられてもよい。

作業指示装置１２は、ロボット１が行う作業の指示を生成して搬送動作生成装置１１及び制御装置１４に出力する。ここで生成される作業指示は、例えば、搬送対象の物品群６を指定する情報、及び、その搬送先（例えばコンベア）を指定する情報等を含んでもよい。搬送動作生成装置１１は、作業指示装置１２から取得した作業指示及び撮影装置１３から取得した撮影情報を用いて物品群６の積層情報を抽出し、搬送する物品５の順序、各物品５をハンド３で吸着して把持する位置及び姿勢、並びに、物品５の現在の位置から搬送先までの搬送軌道を作成して、制御装置１４に出力する。制御装置１４は、ロボット１から取得したロボット関節角度、角速度、角加速度などのロボット情報、及び、搬送動作生成装置１１から取得した情報に基づいて、物品５を搬送するためのロボット１及びハンド３の制御情報を生成し、ロボット１及びハンド３を制御する。

図２は、本発明の実施例における搬送動作生成装置１１の構成の例を示すブロック図である。

搬送動作生成装置１１は、物品位置・姿勢認識部１２１、ピッキング対象選定部１２２、把持位置・姿勢候補抽出部１２３、ハンド特性・慣性力考慮搬送軌道生成部１２４、ハンド制御指令生成部１２５、記憶部１０１、入力部１１１、表示部１１２及び通信部１１３で構成される。また、記憶部１０１は、ハンド情報記憶領域１０２、ロボット情報記憶領域１０３、環境情報記憶領域１０４、ワーク情報記憶領域１０５及び最大可搬重量情報記憶領域１０６で構成される。

物品位置・姿勢認識部１２１は、撮影装置１３から得した撮影情報を用いて物品群６に含まれる各物品５の位置及び姿勢を認識する。

ピッキング対象選定部１２２は、位置及び姿勢が認識された１以上の物品５からピッキングの対象を選定する。

把持位置・姿勢候補抽出部１２３は、ピッキングの対象として選定された物品５の把持位置及び把持姿勢の１以上の候補を抽出する。

ハンド特性・慣性力考慮搬送軌道生成部１２４（以下、単に搬送軌道生成部１２４とも記載する）は、ハンド３の特性及び物品５の搬送時の慣性力を考慮した搬送元から搬送先までの搬送軌道を生成する。これによって、ピッキング対象の物品５の把持位置及び把持姿勢の１以上の候補のうち一つが選定され、その把持位置及び把持姿勢で物品５を把持して搬送元から搬送先まで搬送するための搬送軌道が生成される。

ハンド制御指令生成部１２５は、ピッキング対象の物品５を生成された搬送軌道に沿って搬送するためのハンド３の制御指令を生成する。

入力部１１１は、種々の情報の入力、メニューの選択指示の入力、及び、その他の指示等の入力を行う入力部であり、入力した情報は記憶部１０１に格納される。表示部１１２は、入力情報の表示、処理結果の表示、及び処理途中の経緯の表示等を行う表示部である。通信部１１３は、ロボット１、作業指示装置１２、撮影装置１３及び制御装置１４の間でデータを送受信する通信部である。

搬送動作生成装置１１のハードウェア構成は、これに限定されるものではないが、例えば以下の通りである。搬送動作生成装置１１は、ＣＰＵ（中央処理装置）１２０、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）及びＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）などの記憶装置を含んで構成される。記憶部１０１は、ハードディスク装置などの外部記憶装置によって構成される。入力部１１１は、例えばキーボード及びマウスなどを用いる。その他、タッチパネル、専用のスイッチやセンサあるいは音声認識装置を用いてもよい。

表示部１１２は、例えばディスプレイ、プロジェクタ、ヘッドマウントディスプレイなど、画面又はスクリーンに情報を表示する装置を用いる。さらに、表示部１１２に表示された情報を用紙に出力するプリンタ（図示せず）を搬送動作生成装置１１に接続してもよい。

なお、これらのハードウェア構成は、専用装置である必要はなく、パーソナルコンピュータ等の一般的なコンピュータシステムを利用することができる。これらの搬送動作生成装置１１に含まれる各機能部１２１～１２５は、搬送動作生成装置１１において、ＣＰＵ１２０が記憶装置に格納されたプログラムを実行することによって実現される。すなわち、これらの各機能部は、ソフトウェアによって構築される機能である。

続いて、図２に示した搬送動作生成装置１１における搬送動作生成の手順について説明する。

図３は、本発明の実施例における搬送動作生成装置１１が実行する処理の例を示すフローチャートである。

最初に、物品位置・姿勢認識部１２１が、撮影装置１３から取得した撮影情報を用いて物品群６に含まれる各物品５の位置及び姿勢を認識する（ステップＳ３０１）。

次に、ピッキング対象選定部１２２が、位置及び姿勢が認識された１以上の物品５からピッキングの対象を選定する（ステップＳ３０２）。この処理の詳細については後述する（図４Ａ～図７Ｂ参照）。

次に、把持位置・姿勢候補抽出部１２３が、ピッキングの対象として選定された物品５の把持位置及び把持姿勢の１以上の候補を抽出する（ステップＳ３０３）。この処理の詳細については後述する（図８Ａ～図８Ｃ参照）。

次に、搬送軌道生成部１２４が、ハンド３の特性及び物品５の搬送時の慣性力を考慮した搬送元から搬送先までの搬送軌道を生成する（ステップＳ３０４）。この処理の詳細については後述する（図９Ａ～図１２参照）。

次に、ハンド制御指令生成部１２５が、ピッキング対象の物品５を生成された搬送軌道に沿って搬送するためのハンド３の制御指令を生成する（ステップＳ３０５）。

最後に、搬送動作生成装置１１は、ステップＳ３０５で生成された制御指令を含む、生成した搬送軌道の情報を、通信部１１３を介して制御装置１１４に出力する（ステップＳ３０６）。さらに、搬送動作生成装置１１は、ユーザによる確認のために、生成した搬送軌道の情報を、表示部１１２を介して表示してもよい（図１８参照）。以上で処理が終了する。

ここで、図４Ａ～図７Ｂを参照して、上記のステップＳ３０２の処理を説明する。

図４Ａは、本発明の実施例における搬送動作生成装置１１がピッキング対象を選択する処理の第１の例を示すフローチャートである。

図４Ｂは、本発明の実施例における搬送動作生成装置１１がピッキング対象を選択する処理の第１の例を示す説明図である。

図４Ａ及び図４Ｂに示す第１の例では、ピッキング対象である物品群６がパレット４１１に積載されており、かつ、物品群６を構成する物品５が全て同一品目の物品（例えば同一形状及び同一寸法の段ボール箱）である。図４Ｂの例では、同一品目の物品５が３行×３列×３段に積載されており、説明の便宜上、最上段の９個の物品５は番号（１）～（９）によって識別される。

ピッキング対象選定部１２２は、撮影装置１３から取得した画像から、各物品５が置かれている位置及びハンド３によって把持する位置を取得する。図４Ｂには二つの撮影装置１３が表示されているが、実際には撮影装置１３が一つのみであってもよいし、三つ以上あってもよい。あるいは、一つの撮影装置１３が移動しながらそれぞれ異なる方向からの複数の画像を撮影してもよい。

撮影装置１３が物品群６を真上から撮影した場合には、画像に各物品５の高さ方向の寸法の情報が含まれないため、各物品の寸法をワーク情報（例えば後述するワーク情報管理テーブル１６００）から取得してもよい。その場合、撮影した画像から特定される各物品５の幅方向及び奥行方向の寸法とワーク情報から取得された寸法とを照合して、積載されている各物品５の高さ方向の寸法を特定してもよい。また、撮影装置１３が斜め方向から物品群６を撮影した場合には、撮影された各物品５の天面及び側面の画像から、各物品５の幅方向、奥行方向及び高さ方向の寸法を特定してもよい。このような寸法の取得方法は、後述するピッキング対象を選択する処理の第２～第４の例においても同様である。

ピッキング対象選定部１２２は、最初に、各物品５の開放面数を抽出する（ステップＳ４０１）。ここで、物品５の開放面とは、物品５の全ての面（直方体であれば６面）のうち、他の物品５又は障害物等に隣接していない面である。

次に、ピッキング対象選定部１２２は、開放面数が最も多い物品５を抽出する（ステップＳ４０２）。該当する物品５が複数ある場合は、そのすべてを抽出する。図４Ｂの例では、開放面数が３面である（２）、（３）、（５）及び（７）の物品５が抽出される。

次に、ピッキング対象選定部１２２は、開放面数が最も多い物品５のうち、ロボット１からの距離が最も近い物品５をピッキング対象として選択し、キューに追加する（ステップＳ４０３）。図４Ｂの例では、開放面数が３面である（２）、（３）、（５）及び（７）の物品５のうち、ロボット１からの距離が最も近い（２）の物品５がピッキング対象として選択され、キューに追加される。開放面数が最も多い物品５が一つのみ抽出された場合には、その物品５がピッキング対象としてキューに追加される。

次に、ピッキング対象選定部１２２は、全ての物品５の選択が終了したかを判定し（ステップＳ４０４）、終了していなければステップＳ４０１に戻り、終了していればピッキング対象を選択する処理を終了する。

ここで、ステップＳ４０４の判定には、複数のバリエーションがありうる。例えば、ステップＳ４０４を省略し、一つの物品５がピッキング対象として選択されたら、ピッキング対象選定部１２２は、その物品５が実際にピッキングされるのを待ってもよい。そして、ピッキング対象選定部１２２は、選択された物品５がピッキングによって取り除かれた後に残りの物品群６を撮影装置１３が撮影した画像に基づいてステップＳ４０１～ステップＳ４０３の処理を実行してもよい。このような処理を、物品群６に含まれるすべての物品５のピッキングが終了するまで繰り返してもよい。

あるいは、ピッキング対象選定部１２２は、撮影装置１３が一度に撮影した画像（同一の物品群６を例えば異なる角度から撮影した複数の画像がある場合は、それらの画像の一組）から位置、姿勢及び寸法を特定できる複数の物品５を対象として、ステップＳ４０１～ステップＳ４０４の処理を繰り返し実行してもよい。

例えば、一度に撮影した画像から、物品群６の最上段の（１）～（９）の物品５の位置、姿勢及び寸法が特定された場合、ピッキング対象選定部１２２は、（２）の物品５をピッキング対象として選択し、キューに追加した後、その物品５が実際にピッキングされたか否かにかかわらず、その物品５がピッキングされて物品群６から取り除かれたものと仮定して、残りの物品群６を対象としてステップＳ４０１～ステップＳ４０３を実行してもよい。

ピッキング対象選定部１２２は、（１）～（９）の物品５を対象としてステップＳ４０１～ステップＳ４０４を繰り返し、ステップＳ４０３で選択された物品５を順次キューに追加する。これによって、物品５のピッキングの順序が決定される。

あるいは、ピッキング対象選定部１２２は、例えば撮影された画像又は事前に与えられた情報等に基づいて、物品群６に含まれる全ての物品５の位置、姿勢及び寸法を特定できる場合には、全ての物品５を対象としてステップＳ４０１～ステップＳ４０４の処理を繰り返し実行してもよい。

上記のような全ての物品５の選択が終了したか否かの判定に基づく処理のバリエーションは、後述するピッキング対象を選択する処理の第２～第４の例においても同様である。

図５Ａは、本発明の実施例における搬送動作生成装置１１がピッキング対象を選択する処理の第２の例を示すフローチャートである。

図５Ｂは、本発明の実施例における搬送動作生成装置１１がピッキング対象を選択する処理の第２の例を示す説明図である。

図５Ａ及び図５Ｂに示す第２の例では、ピッキング対象である物品群６がパレット４１１に積載されており、かつ、物品群６が異なる品目の物品５（例えば形状及び寸法が異なる段ボール箱）を含んでいる。図５Ｂの例では、同一品目の物品５が３行×３列に配置されており、説明の便宜上、９個の物品５は番号（１）～（９）によって識別される。

ピッキング対象選定部１２２は、最初に、各物品５の把持可能面数を抽出する（ステップＳ５０１）。ここで、物品５の把持可能面とは、物品５の全ての面（直方体であれば６面）のうち、他の物体と干渉せずに天面グリッパ３Ａ又は側面グリッパ３Ｂによって把持可能な面である。把持可能面の判定において、グリッパの把持位置はあらかじめ指定した位置に配置することとするが、物品５よりグリッパが大きい場合は、隣接する物品５に干渉しないよう、把持位置をずらして把持することも可能である。

次に、ピッキング対象選定部１２２は、把持可能面数が最も多い物品５を抽出する（ステップＳ５０２）。該当する物品５が複数ある場合は、そのすべてを抽出する。図５Ｂの例では、把持可能面数が３面である（２）、（３）、（５）及び（７）の物品５が抽出される。

次に、ピッキング対象選定部１２２は、把持可能面数が最も多い物品５のうち、ロボット１からの距離が最も近い物品５をピッキング対象として選択し、キューに追加する（ステップＳ５０３）。図５Ｂの例では、把持可能面数が３面である（２）、（３）、（５）及び（７）の物品５のうち、ロボット１からの距離が最も近い（２）の物品５がピッキング対象として選択され、キューに追加される。把持可能面数が最も多い物品５が一つのみ抽出された場合には、その物品５がピッキング対象としてキューに追加される。

次に、ピッキング対象選定部１２２は、全ての物品５の選択が終了したかを判定し（ステップＳ５０４）、終了していなければステップＳ５０１に戻り、終了していればピッキング対象を選択する処理を終了する。

図６Ａは、本発明の実施例における搬送動作生成装置１１がピッキング対象を選択する処理の第３の例を示すフローチャートである。

図６Ｂは、本発明の実施例における搬送動作生成装置１１がピッキング対象を選択する処理の第３の例を示す説明図である。

図６Ａ及び図６Ｂに示す第３の例では、ピッキング対象である物品群６がカゴ車６１１に積載されており、かつ、物品群６を構成する物品５が全て同一品目の物品（例えば同一形状及び同一寸法の段ボール箱）である。図６Ｂの例では、同一品目の物品５が３行×３列×３段に積載されており、説明の便宜上、最上段の９個の物品５は番号（１）～（９）によって識別される。また、カゴ車６１１は、その上の空間の三方を遮蔽する壁６１２を有する。壁６１２は、金属製の柵等であってもよい。ロボット１は、壁６１２を通して物品５をピッキングすることができない。

ピッキング対象選定部１２２は、最初に、各物品５の開放面数を抽出する（ステップＳ６０１）。カゴ車６１１上の物品５の場合、他の物品５に隣接しない面であっても、壁６１２に対向している面はハンド３による把持ができないため開放面から除外される。

次に、ピッキング対象選定部１２２は、開放面数が最も多い物品５を抽出する（ステップＳ６０２）。該当する物品５が複数ある場合は、そのすべてを抽出する。図６Ｂの例では、開放面数が２面である（１）、（２）及び（３）の物品５が抽出される。

次に、ピッキング対象選定部１２２は、開放面数が最も多い物品５のうち、壁６１２からの距離が最も大きい物品５が１個のみであるか判定する（ステップＳ６０３）。壁６１２の位置は、撮影装置１３が撮影した画像から取得してもよいし、記憶部１０１にカゴ車６１１に関する情報が含まれる場合にはそこから取得してもよい。壁６１２からの距離が最も大きい物品５が１個のみである場合（ステップＳ６０３：Ｙｅｓ）、ピッキング対象選定部１２２は、その物品５をピッキング対象として選択し、キューに追加する（ステップＳ６０４）。図６Ｂの例では、壁６１２からの距離が最も大きい物品５が（１）の物品５のみであるため、それが選択される。

壁６１２からの距離が最も大きい物品５が２個以上ある場合（ステップＳ６０３：Ｎｏ）、ピッキング対象選定部１２２は、それらの物品５のうち、ロボット１からの距離が最も近い物品５をピッキング対象として選択し、キューに追加する（ステップＳ６０５）。

次に、ピッキング対象選定部１２２は、全ての物品５の選択が終了したかを判定し（ステップＳ６０６）、終了していなければステップＳ６０１に戻り、終了していればピッキング対象を選択する処理を終了する。

図７Ａは、本発明の実施例における搬送動作生成装置１１がピッキング対象を選択する処理の第４の例を示すフローチャートである。

図７Ｂは、本発明の実施例における搬送動作生成装置１１がピッキング対象を選択する処理の第４の例を示す説明図である。

図７Ａ及び図７Ｂに示す第２の例では、ピッキング対象である物品群６がカゴ車６１１に積載されており、かつ、物品群６が異なる品目の物品５（例えば形状及び寸法が異なる段ボール箱）を含んでいる。図７Ｂの例では、同一品目の物品５が３行×３列に配置されており、説明の便宜上、９個の物品５は番号（１）～（９）によって識別される。

ピッキング対象選定部１２２は、最初に、各物品５の把持可能面数を抽出する（ステップＳ７０１）。カゴ車６１１上の物品５の場合、壁６１２に対向している面はハンド３による把持ができないため把持可能面から除外される。

次に、ピッキング対象選定部１２２は、把持可能面数が最も多い物品５を抽出する（ステップＳ７０２）。該当する物品５が複数ある場合は、そのすべてを抽出する。図６Ｂの例では、開放面数が２面である（１）及び（２）の物品５が抽出される。ここで、（３）は、壁６１２と（１）間の距離が短く、天面側にハンド３が入らず把持できないため、ロボット側の面のみが開放面となる例（開放面数が１）である。

次に、ピッキング対象選定部１２２は、把持可能面数が最も多い物品５のうち、壁６１２からの距離が最も大きい物品５が１個のみであるか判定する（ステップＳ７０３）。壁６１２からの距離が最も大きい物品５が１個のみである場合（ステップＳ７０３：Ｙｅｓ）、ピッキング対象選定部１２２は、その物品５をピッキング対象として選択し、キューに追加する（ステップＳ７０４）。図７Ｂの例では、壁６１２からの距離が最も大きい物品５が（１）の物品５のみであるため、それが選択される。

壁６１２からの距離が最も大きい物品５が２個以上ある場合（ステップＳ７０３：Ｎｏ）、ピッキング対象選定部１２２は、それらの物品５のうち、ロボット１からの距離が最も近い物品５をピッキング対象として選択し、キューに追加する（ステップＳ７０５）。

次に、ピッキング対象選定部１２２は、全ての物品５の選択が終了したかを判定し（ステップＳ７０６）、終了していなければステップＳ７０１に戻り、終了していればピッキング対象を選択する処理を終了する。

次に、図８Ａ～図８Ｃを参照して、図３のステップＳ３０３の処理を説明する。

図８Ａは、本発明の実施例における搬送動作生成装置１１が物品５の把持位置及び把持姿勢の候補を抽出する処理の例を示すフローチャートである。

最初に、把持位置・姿勢候補抽出部１２３は、物品位置・姿勢認識部１２１によって認識された搬送対象の物品５の位置及び姿勢を取得する（ステップＳ８０１）。

次に、把持位置・姿勢候補抽出部１２３は、ステップＳ８０１で取得した物品５の位置及び姿勢に基づいて、天面グリッパ３Ａの吸着位置の候補及び側面グリッパ３Ｂの吸着位置の候補を算出する（ステップＳ８０２及びＳ８０３）。

次に、把持位置・姿勢候補抽出部１２３は、ステップＳ８０２及びＳ８０３で算出された天面グリッパ３Ａの吸着位置の候補と側面グリッパ３Ｂの吸着位置の候補との組み合わせの中から、搬送対象の物品５の周辺の物体と干渉しない把持位置の候補を抽出する（ステップ８０４）。

図８Ｂは、本発明の実施例における搬送動作生成装置１１によって算出される天面グリッパ３Ａ及び側面グリッパ３Ｂの吸着位置の候補の例を示す説明図である。

天面グリッパ３Ａは、図８Ｂに示す候補（ａ）～候補（ｄ）のいずれにおいても、物品５の天面を吸着する。一方、側面グリッパ３Ｂは、候補（ａ）～候補（ｄ）のそれぞれにおいて、物品５の右の側面、左の側面、手前の側面及び奥の側面を把持する。

ここで、いずれの候補においても、天面グリッパ３Ａ及び側面グリッパ３Ｂの位置は、それぞれの可動範囲内、かつ、それぞれが吸着する面から外れない範囲内で、相互の距離が最も遠くなるように設定される。より詳細には、天面グリッパ３Ａは、天面グリッパ３Ａの可動範囲内、かつ、天面グリッパ３Ａの吸着部分の端が物品５の天面から外れない範囲内で、側面グリッパ３Ｂが吸着する側面から最も遠い位置に設定され、物品５の天面を吸着する。同様に、側面グリッパ３Ｂは、側面グリッパ３Ｂの可動範囲内、かつ、側面グリッパ３Ｂの吸着部分の端が物品５の側面から外れない範囲内で、天面から最も遠い位置に設定され、物品５の側面を吸着する。これによって、ハンド３が安定的に物品５を把持することができる。

ただし、いずれかのグリッパによる吸着対象の面に吸着できない部分（例えば段ボール箱に開けられた穴など）がある場合には、その部分を吸着しないように、グリッパの位置が設定される。穴の位置は、撮影装置１３が撮影した画像から抽出されてもよいし、ワーク情報から取得されてもよいし、物品５の側面のうち面積が狭い側面にあると推定されてもよい。天面グリッパ３Ａ及び側面グリッパ３Ｂの吸着位置は、吸着面の穴を吸着しない範囲内で、上記の条件を満たす位置に最も近い位置に設定されてもよい。

あるいは、天面グリッパ３Ａ及び側面グリッパ３Ｂは、それぞれが把持する面の中心を把持してもよい。

図８Ｃは、本発明の実施例における搬送動作生成装置１１によって抽出される把持位置及び把持姿勢の候補の例を示す説明図である。

図８Ｃには、同一品目の物品５が３行×３列×３段に積載され、その後、右手前の最上段の物品５のみが取り除かれた状態の物品群６を示している。ここで、それぞれの行及び列に３段又は２段に積まれた物品５のうち最上段の物品５を、（１）～（９）によって識別する。

この例において、（１）の物品５をその周辺の物体と干渉せずに把持可能な把持位置及び把持姿勢の候補として、図８Ｂの候補（ａ）及び候補（ｃ）が抽出される。同様に、各物品５をその周辺の物体と干渉せずに把持可能な把持位置及び把持姿勢の候補を抽出すると、（２）の物品５については候補（ａ）及び候補（ｄ）が抽出される。（３）の物品５については候補（ａ）及び候補（ｃ）が抽出される。（４）の物品５については候補（ａ）及び候補（ｃ）が抽出される。（５）の物品５については候補（ｂ）及び候補（ｃ）が抽出される。（６）の物品５については候補（ｂ）が抽出される。（７）の物品５については候補（ｂ）及び候補（ｄ）が抽出される。（８）の物品５については候補（ｄ）が抽出される。（９）の物品５についてはいずれの候補も抽出されない。

次に、図９Ａ～図１２を参照して、図３のステップＳ３０４の処理を説明する。

図９Ａは、本発明の実施例における搬送動作生成装置１１がハンド３の特性及び慣性力を考慮した搬送軌道を生成する処理の例を示すフローチャートである。

最初に、搬送軌道生成部１２４は、搬送対象の物品５の把持位置及び把持姿勢の候補の一つを選択する（ステップＳ９０１）。

次に、搬送軌道生成部１２４は、搬送対象の物品５を搬送先に置くときの位置及び姿勢（プレイス位置姿勢）を取得する（ステップＳ９０２）。

次に、搬送軌道生成部１２４は、搬送対象の物品５を搬送先まで搬送する軌道を生成する（ステップＳ９０３）。この処理の詳細については後述する（図１０Ａ～図１２参照）。

次に、搬送軌道生成部１２４は、搬送対象の物品５の把持位置及び把持姿勢の全ての候補を選択したかを判定する（ステップＳ９０４）。まだ選択していない候補がある場合（ステップＳ９０４：Ｎｏ）、搬送軌道生成部１２４は、まだ選択していない候補を選択してステップＳ９０１以降の処理を実行する。まだ選択していない候補がない場合、搬送軌道生成部１２４は、生成された把持位置及び把持姿勢の全ての候補に対応する搬送軌道のうち、軌道評価指標が最も良好なものを選択する（ステップＳ９０５）。

図９Ｂは、本発明の実施例における搬送動作生成装置１１によって生成される搬送軌道の例を示す説明図である。

ここでは、例として、搬送対象が図８Ｃの（１）の物品５であり、把持位置・姿勢として図８Ｂの候補（ａ）を選択し、搬送先であるコンベア９１１上でのプレイス位置姿勢が図８Ｂの候補（ｄ）である場合に生成される搬送軌道９１２を示す。

次に、図１０Ａ～図１２を参照して、図９ＡのステップＳ９０３の処理を説明する。

図１０Ａ～図１０Ｃは、本発明の実施例における搬送動作生成装置１１が搬送軌道を生成する処理の例を示す説明図である。

図１０Ａには、ロボット１のコンフィグレーション空間を示す。コンフィグレーション空間内のノードが、ロボット１のとりうる位置及び姿勢に対応する。例えばロボット１が６軸の垂直多関節ロボットである場合、コンフィグレーション空間は、関節角６次元×関節角速度６次元×関節角加速度６次元の多次元空間となるが、図１０Ａには、説明のために２次元のコンフィグレーション空間を示している。後述する図１０Ｂ、図１０Ｃも同様である。

この例では、左上にスタート（すなわちハンド３が物品群６に含まれる搬送対象の物品５を把持するとき）におけるロボット１の位置・姿勢に対応するノードがあり、右下にゴール（すなわちハンド３が搬送対象の物品５を搬送先であるコンベアなどの上に置くとき）におけるロボット１の位置・姿勢に対応するノードがある。

また、図１０Ａのコンフィグレーション空間内で太い実線で囲まれた白抜きの領域は、隣接する物品５又は周囲の障害物等に干渉するロボット１の位置・姿勢に対応する。隣接する物品５及び周囲の障害物等に干渉しない搬送軌道を生成するためには、スタートからゴールに至るロボット１の位置・姿勢に対応するノードが全て上記の領域の外側にある必要がある。このため、上記の領域は、搬送軌道を生成するための経路探索の範囲から除外される。

図１０Ｂには、図１０Ａに示したコンフィグレーション空間から、さらに、搬送条件に合致しないノードを除外したコンフィグレーション空間を示す。図１０Ｂの例では、太い実線で囲まれた網掛けの領域が、搬送条件に合致しないノードに該当する。ここで、搬送条件とは、物品５をハンド３で把持して搬送するときの物品５の重力ベクトルと慣性力ベクトルとの合力ベクトルが、側面グリッパ３Ｂに向かう正の成分を含んでいること、及び、合力ベクトルの大きさが最大可搬重量を超えないことである。これらの条件については後述する（図１１Ａ及び図１１Ｂ参照）。

図１０Ｃには、生成された搬送軌道の例を、太い実線の矢印で示す。具体的には、搬送軌道生成部１２４は、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように除外された領域を経由せずにスタートからゴールに至るノード間の移動コストを算出し、総移動コストが最小となる経路を探索する。

ここで、移動コストは、例えば、移動距離、姿勢変化量、後述する内積の逆数（１／内積）及び荷重の少なくともいずれかに基づいて計算される。例えば、搬送軌道生成部１２４は、次の式（１）によって移動コストを計算してもよい。

移動コスト＝ａ×距離＋ｂ×姿勢変化量＋ｃ×荷重＋ｄ／内積 （１）

ここで、ａ、ｂ、ｃ及びｄは重み係数である。また、経路探索法としては、例えばダイクストラ法など、一般的な手法を用いることができる。

なお、上記の式（１）は移動コストの算出方法の一例であり、他の算出方法を使用してもよい。例えば、距離が小さいほど移動コストが小さくなるように評価指標を算出してもよいし、姿勢変化量が小さいほど移動コストが小さくなるように評価指標を算出してもよいし、荷重が小さいほど移動コストが小さくなるように評価指標を算出してもよいし、内積の逆数が小さいほど移動コストが小さくなるように評価指標を算出してもよいし、それらの任意の組み合わせに基づいて移動コストを算出してもよい。また、移動コストは経路（すなわちその経路を通る搬送軌道）の評価指標の一例であり、移動コストが小さいほど経路の評価が高いことを意味する。これ以外の指標を用いて経路を評価してもよい。

図１１Ａ及び図１１Ｂは、本発明の実施例における搬送動作生成装置１１が搬送軌道を生成する際の搬送条件の例を示す説明図である。

最初に、図１１Ａを参照して、第１の搬送条件を説明する。

図１１Ａは、天面グリッパ３Ａ及び側面グリッパ３Ｂによって把持され、搬送されている物品５の側面図である。合力ベクトル１１０３＝重力ベクトル１１０２＋慣性力ベクトル１１０１である。これらは、ハンド座標系であらわされる。慣性力は、関節角加速度とロボット機構の順運動学から求められる手先加速度をハンド座標系に変換することで求めることができる。側面グリッパ３Ｂについては、関節角とロボット機構の順運動学から側面ハンドの姿勢を算出することで吸着面の法線ベクトル１１０４を算出する。法線ベクトル１１０４もハンド座標系であらわされる。

図１１Ａの例において、物品５は、側面グリッパ３Ｂに把持された側面が下がる方向に傾けられ、かつ、右方向に正の加速度をもって搬送されている。この場合、慣性力ベクトル１１０１と重力ベクトル１１０２との合力ベクトル１１０３は、重力ベクトル１１０２の向きに対して、側面グリッパ３Ｂから離れる方向の成分を持つことになる。

しかし、この例では、側面グリッパ３Ｂの吸着面の法線ベクトル１１０４と合力ベクトル１１０３との内積の値が０より小さくなる。これは、合力ベクトル１１０３が、側面グリッパ３Ｂに向かう正の成分を含んでいる（言い換えると、物品５を側面グリッパ３Ｂに押し付ける力が働いている）ことを示している。

物品５を側面グリッパ３Ｂに押し付ける力が働くと側面グリッパ３Ｂと物品５の間に働く摩擦力が大きくなるため、より重い物品を支えることができ、落下するリスクが低くなる。

このため、搬送軌道生成部１２４は、物品５の落下を防ぐために、合力ベクトル１１０３と法線ベクトル１１０４との内積が０より小さい値となるように搬送軌道を生成する。

次に、図１１Ａ及び図１１Ｂを参照して、第２の搬送条件を説明する。

図１１Ｂは、傾け角ψと最大可搬重量との関係を示す。図１１Ａに示すように、重力ベクトル１１０２と天面グリッパの吸着面の法線１１０５とがなす角をθ、重力ベクトル１１０２と合力ベクトル１１０３とがなす角をφとすると、傾け角ψは次の式（２）で表される。

ψ＝θ－φ （２）

図１１Ｂに示すように、天面グリッパ３Ａと側面グリッパ３Ｂの吸着位置により、傾け角ψと最大可搬重量の関係が異なる。図１１Ｂの（１）は、傾け角ψが大きいほど最大可搬重量が大きくなる例であるが、図１１Ｂの（２）は、傾け角ψが０度の時に最も最大可搬重量が小さくなり、正方向、負方向とも、傾け角ψの絶対値が大きくなるほど、最大可搬重量が大きくなる例である。搬送軌道生成部１２４は、合力ベクトル１１０３の大きさが最大可搬重量を超えないように、搬送軌道を生成する。

なお、図１１Ｂに示すような傾け角ψと最大可搬重量との関係は、あらかじめ計算され、最大可搬重量情報記憶領域１０６に格納されていてもよい（図１６参照）。

次に、第３の搬送条件を説明する。

搬送軌道生成部１２４は、物品５の姿勢変化量が所定の上限を超えないように搬送軌道を生成する。ここで、姿勢変化量とは、例えば、物品５の水平角変化量及び仰角変化量である。例えば、仰角については、スタートからゴールまでの搬送軌道における仰角の最大値と最小値との差が所定の上限を超えないように搬送軌道を生成してもよい。あるいは、スタートからゴールまでの搬送軌道における単位時間当たりの仰角の変化量の最大値が所定の上限を超えないように搬送軌道を生成してもよい。水平角についても同様である。

搬送軌道生成部１２４は、上記の第１から第３の搬送条件の全てを満たすように搬送軌道を生成してもよいし、それらの少なくともいずれかを満たすように搬送軌道を生成してもよい。搬送軌道が第１の条件又は第２の条件を満たすことによって、搬送中に物品５が落下するリスクが低減される。第３の条件を満たすことによって、搬送中に物品５が破損するリスク（例えば段ボール箱の内容物の転倒によって破損する等のリスク）が低減される。

図１２は、本発明の実施例における搬送動作生成装置１１がハンド３の搬送軌道を生成する処理の例を示すフローチャートである。

図１２のフローチャートは、図９ＡのステップＳ９０３において実行される処理を詳細に記載したものである。最初に、搬送軌道生成部１２４は、選択された把持位置・姿勢の候補及びプレイス位置姿勢に基づいて、コンフィグレーション空間を作成する（ステップＳ１２０１）。これによって、例えば図１０Ａに示したようなコンフィグレーション空間が生成される。

次に、搬送軌道生成部１２４は、側面グリッパ３Ｂから離れる方向へ力がかかるノードを削除する（ステップＳ１２０２）。これは、上記の第１の搬送条件を満たさないノードを削除することに相当する。次に、搬送軌道生成部１２４は、荷重が最大可搬重量を超えるノードを削除する（ステップＳ１２０３）。これは、上記の第２の搬送条件を満たさないノードを削除することに相当する。ステップＳ１２０２及びＳ１２０３の結果、例えば図１０Ｂに示したような領域が除外される。

次に、搬送軌道生成部１２４は、ノード間の移動コストを算出して（ステップＳ１２０４）、総移動コストが最小となる経路を探索する（ステップＳ１２０５）。移動コストは、例えば上記の式（１）によって計算される。このとき、搬送軌道生成部１２４は、上記の第３の搬送条件を満たさない経路を除外してもよい。これによって、例えば、図１０Ｃに示したような経路が探索される。

最後に、搬送軌道生成部１２４は、生成した経路のスムージングを行う（ステップＳ１２０６）。これは、例えばスプライン関数近似など、一般的な方法を用いることができる。

次に、記憶部１０１に格納されている情報について図１３～図１７を用いて説明する。

図１３は、本発明の実施例におけるハンド情報記憶領域１０２に格納されているハンド情報管理テーブル１３００の一例を示す説明図である。

ハンド情報管理テーブル１３００には、ハンド形状、各吸着ユニット（天面グリッパ３Ａ及び側面グリッパ３Ｂ）の寸法、吸着面の方向及び吸着力などが格納されている。

図１４は、本発明の実施例におけるロボット情報記憶領域１０３に格納されているロボット情報管理テーブル１４００の例を示す説明図である。

ロボット情報管理テーブル１４００には、ロボット１に関する情報が格納されている。ロボット１に関する情報とは、例えば、ロボット１のリンク数、各リンクの長さ、各関節の回転軸方向、可動範囲、最大角速度及び最大角加速度等である。

図１５は、本発明の実施例における環境情報記憶領域１０４に格納されている環境情報管理テーブル１５００の例を示す説明図である。

環境情報管理テーブル１５００には、ロボット１の周辺環境に関する情報が格納されている。ロボット１の周辺環境に関する情報とは、例えば、物品５の搬送先のプレイス位置・姿勢を示す情報、及び、周辺の障害物の形状、位置、姿勢を示す情報等である。

図１６は、本発明の実施例におけるワーク情報記憶領域１０５に格納されているワーク情報管理テーブル１６００の例を示す説明図である。

ワーク情報管理テーブル１６００には、物品５に関する情報が格納されている。物品５に関する情報とは、例えば、物品５の品番、名称、寸法、重量、慣性モーメント及び重心位置等である。物品５のいずれかの側面に、例えば段ボール箱に開けられた穴など、天面グリッパ３Ａ又は側面グリッパ３Ｂによって吸着できない部分がある場合には、その部分の位置等の情報がワーク情報管理テーブル１６００に含まれてもよい。

図１７は、本発明の実施例における最大可搬重量情報記憶領域１０６に格納されている最大可搬重量情報管理テーブル１７００の例を示す説明図である。

最大可搬重量情報管理テーブル１７００には、傾け角ψ、天面ハンド位置及び側面ハンド位置の組合せに対応する最大可搬重量が格納されている。最大可搬重量は、実物による測定又は物理シミュレーションなどによって求めることができる。それぞれの値は、離散値であるため、中間の値は、線形補完又はスプライン曲線補完などの一般的な技術を用いて算出することができる。

次に、搬送動作生成装置１１が表示する画面について図１８を参照して説明する。

図１８は、本発明の実施例における搬送動作生成装置１１の表示部１１２に表示される情報の例を示す説明図である。

物品情報表示部１８０１には物品５の品種及び寸法が表示される。物品５の品種情報欄には、作業者が選択ボタン１８０２を操作し、ワーク情報管理テーブル１６００に登録されている物品情報に基づき表示されたリストから選択する方法、又は、撮影装置１３が撮影した画像から品種を特定する方法などを用いて抽出した品種情報を表示する。

寸法情報欄には、ワーク情報管理テーブル１６００に品種情報と関連付けて格納されている寸法情報、または撮影装置１３が撮影した画像から特定した寸法情報を表示する。

隣接物品情報表示部１８０３には、搬送対象物品の位置姿勢を図示するとともに、搬送対象物品の周辺に積層されている物品の位置姿勢も図示する。また、複数品種の物品が混載されている場合には、品種毎に異なる色又はテクスチャ等で区別して表示してもよい。

ハンド姿勢表示部１８０４には、例えば図８Ｂに示した把持位置・姿勢の候補（ａ）～（ｄ）のうち選択されたものが表示されている。

搬送軌道表示部１８０５には、物品５の現在の位置から搬送先までの搬送軌道が図示される。ユーザからの指示によって、搬送軌道上の物品５の位置及び姿勢がアニメーション表示されてもよい。搬送軌道表示部１８０５には、さらに、搬送軌道上の各位置における合力ベクトル１１０３と法線ベクトル１１０４との内積、荷重及び姿勢を示すグラフが表示されてもよい。

これらの表示によって、ユーザによる搬送軌道の妥当性の判断が支援される。

登録・変更ボタン１８０６を操作することによって、記憶部１０１に格納されている情報の登録と修正が可能である。実行ボタン１８０７を操作することによって、搬送動作が実行される。

また、本発明の実施形態のシステムは次のように構成されてもよい。

（１）移動機械（例えば移動装置１０）による物品（例えば物品５）の搬送動作を生成する搬送動作生成装置（例えば搬送動作生成装置１１）であって、移動機械は、物品を把持する把持部（例えばハンド３）を有し、把持部は、物品の天面を吸着する天面グリッパ（例えば天面グリッパ３Ａ）と、物品の側面を吸着する側面グリッパ（例えば側面グリッパ３Ｂ）と、を有し、搬送動作生成装置は、プロセッサ（例えばＣＰＵ１２０）と、記憶部（例えば記憶部１０１）と、を有し、記憶部は、物品の寸法及び重量の情報を含むワーク情報（例えばワーク情報管理テーブル１６００）を保持し、プロセッサは、ワーク情報に基づいて、物品にかかる力の大きさ（例えば合力ベクトル１１０３の大きさ）が、把持部の向きと物品にかかる力の向きとがなす角度（例えば傾け角ψ）から求められる最大可搬重量を超えないように、移動機械による物品の搬送動作を生成する。

これによって、物品を落下及び破損することなく、高速に移動することができる。

（２）上記（１）において、物品にかかる力の、側面グリッパに向かう成分が正の値となるように、移動機械による物品の搬送動作を生成する。

これによって、物品の落下が防止される。

（３）上記（２）において、プロセッサは、物品の重力ベクトル（例えば重力ベクトル１１０２）と物品の慣性力ベクトル（例えば慣性力ベクトル１１０１）との合力ベクトル（例えば合力ベクトル１１０３）と、側面グリッパの吸着面の法線ベクトル（例えば法線ベクトル１１０４）との内積の値が負になるように、物品の搬送動作における把持部の姿勢を決定する。

これによって、物品の落下が防止される。

（４）上記（１）において、天面グリッパ及び側面グリッパは、それぞれ所定の可動範囲内で移動可能であり、プロセッサは、天面グリッパ及び側面グリッパが、それぞれ、物品の天面及び側面の範囲内、かつ、可動範囲内で、相互の距離が最も遠くなる位置を吸着するように、物品の搬送動作を生成する。

これによって、物品の落下が防止される。

（５）上記（４）において、プロセッサは、物品を撮影した画像から物品の寸法を抽出し、物品の寸法に基づいて天面グリッパ及び側面グリッパの吸着位置を算出し、物品を撮影した画像又はワーク情報から、物品の吸着できない部分を取得した場合には、当該吸着できない部分を吸着しないように、天面グリッパ及び側面グリッパの吸着位置を算出する。

これによって、物品の落下が防止される。

（６）上記（５）において、プロセッサは、物品を斜め方向から撮影した画像から物品の３辺の寸法を抽出する。

これによって、適切に物品の寸法を把握し、適切な把持位置を決定することができる。

（７）上記（１）において、プロセッサは、複数の物品が積載された物品群から、各物品の面のうち周囲の物体に隣接しない面である開放面の数が多いほど高く、各物品の周囲の壁からの距離が遠いほど高く、かつ、各物品の移動機械からの距離が近いほど高くなるように計算した評価指標に基づいて、搬送対象の物品を選択する。

これによって、適切な順序で物品を搬送することができる。

（８）上記（１）において、プロセッサは、物品の前記天面グリッパによる吸着面と側面グリッパによる吸着面との複数の組を、把持部による把持位置及び姿勢の複数の候補として抽出し、把持位置及び姿勢の複数の候補の各々について、物品を所定の搬送先まで搬送する搬送軌道を生成し、生成した各々の搬送軌道について、所定の基準に基づく軌道評価指標（例えば移動コスト）を算出し、軌道評価指標が最も高い（例えば移動コストが最も小さい）搬送軌道を選択する。

これによって、物品を落下及び破損することなく、高速に移動する搬送軌道を選択することができる。

（９）上記（８）において、プロセッサは、物品の移動距離、物品の姿勢変化、物品を把持する把持部にかかる荷重、物品の重力ベクトルと物品の慣性力ベクトルとの合力ベクトルと側面グリッパの吸着面の法線ベクトルとの内積の逆数、及び、最大可搬重量に対する物品の重量の比率の少なくともいずれかが小さいほど大きくなるように、軌道評価指標を算出する。

これによって、物品を落下及び破損することなく、高速に移動する搬送軌道を選択することができる。

（１０）上記（１）において、プロセッサは、物品の重力と物品の慣性力との合力が最大可搬重量を超えないように、物品の搬送動作における加速度及び把持部の姿勢を決定する。

これによって、物品の落下が防止される。

（１１）上記（１）において、記憶部は、把持部の向きと物品にかかる力の向きとがなす角度と、天面グリッパの吸着位置と、側面グリッパの吸着位置と、最大可搬重量との対応関係を示す最大可搬重量情報（例えば最大可搬重量情報管理テーブル１７００）を保持し、プロセッサは、最大可搬重量情報から最大可搬重量を取得する。

これによって、短時間で適切な最大可搬重量を取得することができる。

（１２）上記（１）において、プロセッサは、物品の姿勢変化の大きさが所定の上限を超えないように、物品の搬送動作を生成する。

これによって、物品の破損を防ぐことができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明のより良い理解のために詳細に説明したのであり、必ずしも説明の全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることが可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によってハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによってソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、不揮発性半導体メモリ、ハードディスクドライブ、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記憶デバイス、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の計算機読み取り可能な非一時的データ記憶媒体に格納することができる。

また、制御線及び情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線及び情報線を示しているとは限らない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１・・・ロボット
３・・・ハンド
３Ａ・・天面グリッパ
３Ｂ・・側面グリッパ
５・・・物品
６・・・物品群
１０・・・移動装置
１１・・・搬送動作生成装置
１２・・・作業指示装置
１３・・・撮影装置
１４・・・制御装置
１００・・・移動機械システム

Claims (15)

1. 移動機械による物品の搬送動作を生成する搬送動作生成装置であって、
   前記移動機械は、前記物品を把持する把持部を有し、
   前記把持部は、前記物品の天面を吸着する天面グリッパと、前記物品の側面を吸着する側面グリッパと、を有し、
   前記搬送動作生成装置は、プロセッサと、記憶部と、を有し、
   前記記憶部は、
   前記物品の寸法及び重量の情報を含むワーク情報を保持し、
   前記プロセッサは、前記ワーク情報に基づいて、前記物品にかかる力の大きさが、前記把持部の向きと前記物品にかかる力の向きとがなす角度から求められる最大可搬重量を超えないように、前記移動機械による前記物品の搬送動作を生成することを特徴とする搬送動作生成装置。
2. 請求項１に記載の搬送動作生成装置であって、
   前記物品にかかる力の、前記側面グリッパに向かう成分が正の値となるように、前記移動機械による前記物品の搬送動作を生成することを特徴とする搬送動作生成装置。
3. 請求項２に記載の搬送動作生成装置であって、
   前記プロセッサは、前記物品の重力ベクトルと前記物品の慣性力ベクトルとの合力ベクトルと、前記側面グリッパの吸着面の法線ベクトルとの内積の値が負になるように、前記物品の搬送動作における前記把持部の姿勢を決定することを特徴とする搬送動作生成装置。
4. 請求項１に記載の搬送動作生成装置であって、
   前記天面グリッパ及び前記側面グリッパは、それぞれ所定の可動範囲内で移動可能であり、
   前記プロセッサは、前記天面グリッパ及び前記側面グリッパが、それぞれ、前記物品の天面及び側面の範囲内、かつ、前記可動範囲内で、相互の距離が最も遠くなる位置を吸着するように、前記物品の搬送動作を生成することを特徴とする搬送動作生成装置。
5. 請求項４に記載の搬送動作生成装置であって、
   前記プロセッサは、前記物品を撮影した画像から前記物品の寸法を抽出し、前記物品の寸法に基づいて前記天面グリッパ及び前記側面グリッパの吸着位置を算出し、
   前記物品を撮影した画像又は前記ワーク情報から、前記物品の吸着できない部分を取得した場合には、当該吸着できない部分を吸着しないように、前記天面グリッパ及び前記側面グリッパの吸着位置を算出することを特徴とする搬送動作生成装置。
6. 請求項５に記載の搬送動作生成装置であって、
   前記プロセッサは、前記物品を斜め方向から撮影した画像から前記物品の３辺の寸法を抽出することを特徴とする搬送動作生成装置。
7. 請求項１に記載の搬送動作生成装置であって、
   前記プロセッサは、複数の前記物品が積載された物品群から、各物品の面のうち周囲の物体に隣接しない面である開放面の数が多いほど高く、各物品の周囲の壁からの距離が遠いほど高く、かつ、各物品の前記移動機械からの距離が近いほど高くなるように計算した評価指標に基づいて、搬送対象の前記物品を選択することを特徴とする搬送動作生成装置。
8. 請求項１に記載の搬送動作生成装置であって、
   前記プロセッサは、
   前記物品の前記天面グリッパによる吸着面と前記側面グリッパによる吸着面との複数の組を、前記把持部による把持位置及び姿勢の複数の候補として抽出し、
   前記把持位置及び姿勢の複数の候補の各々について、前記物品を所定の搬送先まで搬送する搬送軌道を生成し、
   生成した各々の前記搬送軌道について、所定の基準に基づく軌道評価指標を算出し、
   前記軌道評価指標が最も高い前記搬送軌道を選択することを特徴とする搬送動作生成装置。
9. 請求項８に記載の搬送動作生成装置であって、
   前記プロセッサは、前記物品の移動距離、前記物品の姿勢変化、前記物品を把持する前記把持部にかかる荷重、前記物品の重力ベクトルと前記物品の慣性力ベクトルとの合力ベクトルと前記側面グリッパの吸着面の法線ベクトルとの内積の逆数、及び、前記最大可搬重量に対する前記物品の重量の比率の少なくともいずれかが小さいほど大きくなるように、前記軌道評価指標を算出することを特徴とする搬送動作生成装置。
10. 請求項１に記載の搬送動作生成装置であって、
    前記プロセッサは、前記物品の重力と前記物品の慣性力との合力が前記最大可搬重量を超えないように、前記物品の搬送動作における加速度及び前記把持部の姿勢を決定することを特徴とする搬送動作生成装置。
11. 請求項１に記載の搬送動作生成装置であって、
    前記記憶部は、前記把持部の向きと前記物品にかかる力の向きとがなす角度と、前記天面グリッパの吸着位置と、前記側面グリッパの吸着位置と、前記最大可搬重量との対応関係を示す最大可搬重量情報を保持し、
    前記プロセッサは、前記最大可搬重量情報から前記最大可搬重量を取得することを特徴とする搬送動作生成装置。
12. 請求項１に記載の搬送動作生成装置であって、
    前記プロセッサは、前記物品の姿勢変化の大きさが所定の上限を超えないように、前記物品の搬送動作を生成することを特徴とする搬送動作生成装置。
13. 搬送動作生成装置が移動機械による物品の搬送動作生成方法であって、
    前記移動機械は、前記物品を把持する把持部を有し、
    前記把持部は、前記物品の天面を吸着する天面グリッパと、前記物品の側面を吸着する側面グリッパと、を有し、
    前記搬送動作生成装置は、プロセッサと、記憶部と、を有し、
    前記記憶部は、
    前記物品の寸法及び重量の情報を含むワーク情報を保持し、
    前記搬送動作生成方法は、
    前記プロセッサが、前記ワーク情報に基づいて、前記物品にかかる力の大きさが、前記把持部の向きと前記物品にかかる力の向きとがなす角度から求められる最大可搬重量を超えないように、前記移動機械による前記物品の搬送動作を生成する手順を含むことを特徴とする搬送動作生成方法。
14. 物品を搬送する移動機械と、前記移動機械による前記物品の搬送動作を生成する搬送動作生成装置と、を有する移動機械システムであって、
    前記移動機械は、前記物品を把持する把持部を有し、
    前記把持部は、前記物品の天面を吸着する天面グリッパと、前記物品の側面を吸着する側面グリッパと、を有し、
    前記搬送動作生成装置は、プロセッサと、記憶部と、を有し、
    前記記憶部は、
    前記物品の寸法及び重量の情報を含むワーク情報を保持し、
    前記プロセッサは、前記ワーク情報に基づいて、前記物品にかかる力の大きさが、前記把持部の向きと前記物品にかかる力の向きとがなす角度から求められる最大可搬重量を超えないように、前記移動機械による前記物品の搬送動作を生成し、
    前記移動機械は、生成された前記物品の搬送動作に従って前記物品を搬送することを特徴とする移動機械システム。
15. 請求項１４に記載の移動機械システムであって、
    前記物品を撮影する１以上の撮影装置をさらに含み、
    前記１以上の撮影装置は、前記物品を斜め方向から撮影する撮影装置を含み、
    前記プロセッサは、
    前記物品を斜め方向から撮影した画像から前記物品の３辺の寸法を抽出し、前記物品の寸法に基づいて前記天面グリッパ及び前記側面グリッパの吸着位置を算出し、
    前記物品を撮影した画像又は前記ワーク情報から、前記物品の吸着できない部分を取得した場合には、当該吸着できない部分を吸着しないように、前記天面グリッパ及び前記側面グリッパの吸着位置を算出することを特徴とする移動機械システム。

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