JP2023523698A - ピックアンドプレースロボットのための制御可能なグリッパ - Google Patents

Abstract

本発明は、ロボットのための制御可能なグリッパを提供する。複数の把持部材（例えば、吸着カップ）が把持対象の物体の表面と係合するように構成される。把持部材は制御可能な把持構成に構成される。基部部分が、ロボットアクチュエータ（例えば、ガントリ型のロボットアクチュエータ）によって移動されるように構成される。基部部分に接続された２本以上のアームが、基部部分に対して、その長さ方向に沿ってスライド可能に構成される。各アームは、その遠位端に、又は遠位端付近に把持部材を有する。制御可能なアクチュエータシステムが、基部部分に対して異なる方向にアームの位置を制御するように構成されることにより、少なくともサイズに関して様々な把持構成を形成することができる。特に、固定長さの４本のアームは、それぞれ吸着カップを備え、４つの吸着カップが様々な把持四角形サイズを形成することができるように、１つ又は２つの電気モータによって作動され得る。これにより、把持構成を素早く変化させることができるため、グリッパは、ランダムな順序の小さい物体及び大きい物体を把持できるようになる。グリッパは、少ない要素で比較的簡素に形成できるにもかかわらず、適応性が高く、アームの圧縮状態においては極めてコンパクトになって、物体の立体的なばら荷中の物体を把持するなど、狭い空間内へのナビゲーションが可能になり得る。グリッパは、好ましくは、制御可能な回転及び傾斜構成によってロボットアクチュエータに取り付けられる。

Description

発明の分野
本発明は、ロボットシステムのためのグリッパに関する。詳細には、本発明は、物体の立体的なばら荷などから様々なサイズ及び形状の物体をピックアップするための制御可能なグリッパに関する。

発明の背景
郵便物及び／又は小包などを仕分けるなどのための仕分け機は、通常、排出位置まで物体を移送するための仕分け機システムを含み、個々の物体上のコードなどにしたがって、物体は、仕分け機に受け入れられて所与の排出位置において仕分け機から排出される。

物体は、多くの場合、一端において物体を受け入れて、物体を加速し、仕分け機上の空の空間に物体を送達する役割を果たすいくつかの誘導部から、仕分け機に誘導される。誘導部には、アイテムが手動で載置されることもあり、つまり、人間が送りコンベヤから、ばら荷、例えば、３Ｄばら荷から個々のアイテムをピックアップし、それらを個別にして向きを揃えて誘導部上にプレースする。自動化された誘導部を持たない仕分け機システムでは、仕分け機へのこのような誘導に対処するために、仕分け機に手動で物体を誘導するという、どちらかといえば快適ではないタスクが人手で行われる。

様々なピックアンドプレースロボットが知られている。しかしながら、サイズ、形状、及び質感がランダムであり、且つ連続的に動くフィーダなどの上にばら荷で配置された物体を高いスループットでピックアップするタスクは複雑である。

発明の概要
したがって、本発明の目的は、ピックアンドプレースロボットが、ランダムな順序で到着する大きい物体及び小さい物体の両方を素早くピックしてプレースできると同時に、ばら荷から効率的に物体をピックアップできるようにする解決策を提供することであると見なすことができる。

第１の態様では、本発明は、
把持対象の物体の表面と係合するように構成された複数の把持部材であって、複数の把持部材が制御可能な把持構成に構成される、複数の把持部材と、
ロボットアクチュエータによって移動されるように構成された基部部分と、
基部部分に接続された４本のアームであって、各アームが、アームの遠位端に、又は遠位端付近に構成された少なくとも１つの把持部材を有し、アームが基部部分に対して把持部材の位置を移動することができるように、基部部分に対してスライド可能に構成される、４本のアームと、
基部部分に対して４本のアームの位置を制御するように構成された少なくとも２つの別個に制御可能な回転電気モータを備える制御可能なアクチュエータシステムと
を備える、ロボットのための制御可能なグリッパであって、
４本のアームが、基部部分を通る垂直中心軸に直交するそれぞれの軸に沿って移動するように構成され、４本のアームが、制御可能な少なくとも２つの別個に制御可能な回転電気モータの制御時に、把持部材が様々な把持四角形サイズを形成することができるように、基部部分に対して異なる方向に移動するように構成される、制御可能なグリッパに関する。

このような制御可能なグリッパは、その把持構成を素早く変更してランダムな順序の異なる形状及びサイズの物体を把持することができるため、ピックアンドプレースロボットにとって有利である。スライド可能なアームの原理により、基部部分から異なる方向に延びる３本又は４本の固定長さのアームなどを備えた簡素な設計が可能になりながらも、最も圧縮された状態では限られた空間しか占有しない一方で、完全に伸展された時には大きな把持領域が可能になることが判明している。これにより、グリッパは、狭い空間内でのナビゲーションなどのために、極めて適応性が高くなることができ、このことは、ばら荷、特に物体の立体的なばら荷から物体を把持するのに重要である。例えば、これにより、表面が傾斜している物体上で吸着カップを用いて把持したり、２つの高い物体の間の狭い空間で小さい物体を把持したりすることができ、こうしたことには、グリッパ自体が非常にコンパクトである必要がある。

このように、グリッパは、動きながら到着する物体を、ばら荷の様々なサイズ及び形状を有する様々なタイプの混ざった物体でさえも、効果的に把持するのに極めて適していることが判明している。特に、吸着カップをそれぞれ有する４本のアームを備える実施形態をガントリ型ロボットアクチュエータで試験した結果、ばら荷で到着するランダムな物体をピックしてプレースするのが高速の場合であっても高い成功率が得られた。

以下に、好ましい特徴及び実施形態を説明する。

基部部分の垂直中心軸とは、基部部分がロボットアクチュエータに接続するように構成されている基部部分の頂部から基部部分の底部までの、基部部分の本体（例えば、この軸ロボットアクチュエータ）の中心を通る軸であると理解されたい。

以下では、把持部材の位置を移動するためのアームの構成の仕方に関して、様々な用語が使用される。したがって、移動する、スライドする、長さに沿ってスライドする、及びこれらのような用語は、様々な把持構成の形成を可能にするようにアームの構成を実施する様々な仕方を包含するための例に過ぎない。

好ましい実施形態では、４本の細長いアームが基部部分に接続され、４本のアームは、４つの把持部材が様々な把持四角形サイズを形成することができるように、基部部分に対して異なる方向にスライド可能に構成される。固定長さのアームであっても、互いに直交する４本のアームにより、グリッパは、圧縮状態において非常にコンパクトになることができ、伸展状態では大きい物体を処理するための大きな把持領域も可能になる。

好ましくは、複数のアームは、アームが圧縮状態と伸展状態との間で制御可能に移動可能になることができるように、スライド可能に構成されることが好ましい。特に、圧縮状態では、複数のアームのすべての把持部材が基部部分から取り得る最短距離だけ離れるのに対し、伸展状態では、複数のアームのすべての把持部材が基部部分から取り得る最長距離だけ離れる。好ましい実施形態では、少なくとも３本のアームを備え、圧縮状態における把持部材の位置によって画定される領域と、伸展状態における把持部材の位置によって画定される領域とが、２．０倍超（５．０倍超など、１０．０倍長など）異なる。これにより、選択されたグリッパ構成に応じて、著しく異なるサイズの物体を把持し得る適応性の高いグリッパを実現できる。

把持部材は、物体の表面で把持する少なくとも１つの吸着カップと、指タイプのグリップ要素など、物体の１つの側面で把持するグリップ要素とのうちの少なくとも一方を含み得る。特に、各アームは、アームの長さに沿った軸に平行な平面を形成する表面を把持することができるように、各アームの遠位端に、又は遠位端付近に吸着カップを取り付けられ得る。

いくつかの実施形態では、アクチュエータシステムは、複数のアームのそれぞれのアームの位置を個別に制御するための個別に制御可能なアクチュエータを備える。或いは、アクチュエータシステムは、少なくとも２本のアームの位置を制御するように構成された制御可能なアクチュエータを備える。特に、単一の制御可能なアクチュエータが、すべてのアームの位置を制御するように（例えば、４本のアームの位置を制御するために）構成される。

いくつかの実施形態では、複数のアームのすべてが、基部部分を通る中心軸に直交するそれぞれの軸に沿ってスライドするように構成される。

いくつかの実施形態では、少なくとも２本のアームが、１つの共通軸に沿って、又は間隔を狭くした２つの平行な軸に沿ってスライドするように構成される。好ましくは、これらの軸は、基部部分を通る中心軸に直交する。これにより、例えば、２組の２本のアームがそれぞれ１つの共通軸を共有し、一方の組のアームが他方の組のアームの上方に構成されるなど、コンパクトな設計が可能になる。好ましい実施形態では、第１の１組の２本のアームが第１の１組の平行な軸（例えば、ある共通軸）に沿って反対方向にスライドするように構成され、第１の１組の２本のアームが第２の１組の平行な軸（例えば、別の共通軸）に沿って反対方向にスライドするように構成される。特に、第１の１組の軸と第２の１組の軸とは７０°～１１０°の角度をなすことができ、例えば、第１の１組の軸と第２の１組の軸とが互いに直交し得る。特に、前記第１の１組の軸と前記第２の１組の軸との両方が、基部部分を通る中心軸に直交する。

アクチュエータシステムは、回転電気モータ、リニア電磁アクチュエータ、油圧シリンダ、及び空気圧シリンダのうちの少なくとも１つを含み得る。制御可能なアクチュエータは、少なくとも２本のアームのうちの少なくとも１本のアームの位置を制御するように接続された少なくとも１つの制御可能な電気モータを備え得る。制御可能な電気モータは、少なくとも２本のアームのうちの少なくとも２本のアームの位置を制御するように接続され得る。特に、少なくとも１つの制御可能な電気モータは、ロボットアクチュエータの一部に対して固定された位置に取り付けられ得る。これは、制御可能なグリッパが傾斜及び／又は回転要素を介してロボットアクチュエータに取り付けられる場合、このことにより電気モータの質量及び寸法がグリッパの動作の素早さに影響することはないため、特に好ましい。これにより、より強力な電気モータを使用できるため、例えば、様々な把持構成を高速で切り替えるなど、グリッパの動作の素早さを更に高めることができる。これは、少なくとも１つの制御可能な電気モータが、基部部分に対して回転可能且つ傾斜可能である部分に取り付けられる場合に実現される。

いくつかの実施形態では、第１の制御可能な電気モータが、第１のケーブル接続を介して加えられる回転によって少なくとも第１のアームを作動させるように接続され、第２の制御可能な電気モータが、第２のケーブル接続を介して加えられる回転によって少なくとも第２のアームを作動させるように接続される。特に、第１の制御可能な電気モータが、第１のケーブル接続を介して加えられる回転によって第１の１組の２本のアームを反対方向に作動させるように接続され得、第２の制御可能な電気モータが、第２のケーブル接続を介して加えられる回転によって第２の１組の２本のアームを反対方向に作動させるように接続される。具体的には、第１の１組の２本のアームが第１の共通軸に沿ってスライドするように構成され得、第２の１組の２本のアームが第２の共通軸に沿ってスライドするように構成され得る。具体的には、第１の軸と第２の軸とが互いに直交するなど、第１の軸と第２の軸とは７０°～１１０°の角度をなすことができる。特に、前記第１の軸と前記第２の軸との両方が、基部部分を通る中心軸に直交する。このような回転ケーブル接続によって、グリッパの最も速く動く部分から電気モータを離して配置することができる。

好ましい実施形態では、制御可能な回転要素が、基部部分が回転軸を中心として制御可能な回転を行うことができるように、ロボットアクチュエータに基部部分を接続する役割を果たす。好ましい実施形態では、制御可能な傾斜要素が、基部部分が傾斜軸を中心として制御可能な傾斜を行うことができるように、ロボットアクチュエータに基部部分を接続する役割を果たす。特に、グリッパの基部部分は、制御可能な回転要素及び制御可能な傾斜要素を用いてロボットアクチュエータに取り付けられ得る。特に、傾斜軸は、好ましくは、回転軸に直交する。

実施形態では、少なくとも１つの把持部材が、物体を把持するために物体の表面と係合するための１つ又は複数の吸着カップを備え、制御可能な真空システムが、好ましくは、１つ又は複数の吸着カップに真空を適用するために接続される。

いくつかの実施形態では、少なくとも２本のアームは、固定長さを有する要素によって形成される。これにより設計が簡素になる。或いは、少なくとも２本のアームのうちの少なくとも１本のアームが、少なくとも１本のアームの長さの調整を可能にする伸縮要素を備える。このような伸縮構成により、一層適応性の高い把持構成が可能になる。

いくつかの実施形態では、物体を把持するための少なくとも１つの吸着カップであって、前記少なくとも１つの吸着カップは、基部部分の中央部分など、基部部分上の固定位置に取り付けられる。このような追加の吸着カップは物体の把持を改善することができ、これにより、特に大きくて重い物体の場合に、物体を解放することなしに、より速く処理することが可能になり得る。

一実施形態では、第１の回転電気モータが、第１の一対のアームを作動させるように構成され、第２の回転電気モータが、第２の一対のアームを作動させるように構成される。特に、第１の回転電気モータは、一方向への回転時に、第１の一対のアームのアームを反対方向に移動するように構成され、第２の回転電気モータは、一方向への回転時に、第２の一対のアームのアームを反対方向に移動するように構成される。特に、第１の一対のアームは第１の軸に沿って移動するように構成され得、第２の一対のアームは第２の軸に沿って移動するように構成され、例えば、第１の軸と第２の軸とが基部部分の垂直中心軸に対して直交する。第１及び第２の回転電気モータは、それらのそれぞれの回転軸が基部部分の垂直中心軸に平行になるように構成され得、より具体的には、それらのそれぞれの回転軸が、第１及び第２の一対のアームの移動軸と直交し得る。第１及び第２の回転電気モータは、２対のアームの移動軸の上方の基部部分Ｂに取り付けられ得る。好ましくは、モータは、基部部分全体のサイズに対して限定的にしか寄与しないように、スリムになるように設計される。

一実施形態では、第１及び第２の回転電気モータは、ベルトなどの伝達手段及び回転ケーブルを介してアームの作動のための回転を伝達するように構成される。チェーン、ワイヤ、歯車機構など、他の伝達手段が使用されてもよい。

第２の態様では、本発明は、
第１の態様による制御可能なグリッパと、
制御可能なグリッパを移動するように構成されたロボットアクチュエータと、
物体を把持し、目標位置において物体をプレースにするために、ロボットアクチュエータを制御し、且つ複数の把持部材の把持構成を制御するように構成された制御システムと
を備える、ピックアンドプレースロボットを提供する。

好ましくは、ピックアンドプレースロボットは、連続的に移動するばら荷の物体の流れから物体を把持し、目標位置において、仕分け機への誘導部上に、又は直接仕分け機上に物体を個別にしてプレースするように構成される。他の実施形態では、ロボットは、静止した物体のばら荷から物体を把持した後に（例えば、物体のばら荷を空にした後に）、送りコンベヤ又は円盤などから別の物体のばら荷を受け入れるように構成される。

好ましい実施形態では、制御可能なロボットアクチュエータは、ガントリ型のロボットアクチュエータなど、直交型のロボットアクチュエータを含む。具体的には、ガントリ型のロボットアクチュエータは、ばら荷からランダムなサイズ及び形状の物体をピックしてプレースすることを可能にするために、制御可能なグリッパと共に使用することが有利であると判明している。

特に、制御システムは、連続的に移動する物体の流れから物体をピックアップする場合、物体の画像（例えば、三次元画像）（例えば、ピックアンドプレースロボットの位置の上流で提供された画像）から決定される物体の少なくとも１つの特性に応じて、複数の把持部材の把持構成を制御するように構成され得る。特に、制御アルゴリズムは、好ましくは、物体の前記少なくとも１つの特性に応じて決定される把持構成を把持部材に形成させるように、制御可能なアクチュエータシステムを制御するように構成される。具体的には、制御システムは、前記画像から決定される物体のサイズに合わせるように、複数の把持部材の把持構成を制御するように構成される。更に、制御アルゴリズムは、把持対象の物体の検出された表面の傾斜に応じて制御可能なグリッパの基部部分の傾斜を制御するように、及び／又は把持対象の物体の検出された向きに応じて制御可能なグリッパの基部部分を回転するように制御するように構成され得る。

具体的には、制御システムは、前記画像から決定される複数の入力に応じて、制御可能なグリッパの把持構成を制御するように構成されて得、前記複数の入力は、物体の三次元形状、物体の水平方向の境界、物体のサイズ、物体の向き、物体の上面曲率、及び物体の表面粗さに関する情報のうちの少なくとも１つ（これ以上又はこれらすべてなど）を含む。具体的には、前記複数の入力は、皺のある領域の場所、平坦な表面部分の場所、上面の傾斜の角度及び向きのうちの１つ又は複数など、物体の上面に関する情報を含む。特に、制御アルゴリズムは、物体の表面に皺のある領域では物体と係合するように把持部材を配置することを回避するように、制御可能なグリッパを制御するように構成され得る。特に、制御アルゴリズムは、物体の平坦な表面のある領域に少なくとも１つの把持部材を配置するように、制御可能なロボットアクチュエータ及び制御可能なグリッパを制御するように構成される。特に、制御アルゴリズムは、物体が矩形形状を有することが検出された場合に物体の４つすべての角部付近に把持部材を配置するように、制御可能なロボットアクチュエータ及び制御可能なグリッパを制御するように構成される。

好ましい実施形態では、制御システムは、物体をピックしてプレースする成功率に関するフィードバックとして、目標位置にプレースされた後の物体の画像を受信するように構成される。制御システムは、物体をピックしてプレースする成功率を改善するために、前記フィードバックに応じて、複数の把持部材の把持構成を制御するための制御パラメータを変更するように構成され得る。特に、制御システムは、物体をピックしてプレースする成功率を改善するために、プレースされた後の物体の複数の画像を処理し、それに応じて、物体を把持するために制御可能なグリッパを制御するための変更された制御パラメータに到達するように、制御システムの制御アルゴリズムを変更するように構成され得る。これにより、ピックアンドプレースロボットは、実際の物体に適応した適切な把持構成を選択するための自らの戦略をオンラインで改善し、これにより成功率を高めることができる。

具体的には、制御システムは、ロボットアクチュエータが物体を把持するための位置に制御可能なグリッパを移動させると共に、制御可能なグリッパを複数の把持部材の所定の把持構成に入れることができるように制御可能なアクチュエータシステムを制御するように構成され得る。よって、その結果、グリッパはロボットアクチュエータによって移動されると同時に把持構成を変更し得るため、速度が向上する。

いくつかの実施形態では、制御システムは、画像において識別された複数の物体のうちのどの物体を把持するかを決定するように構成され、制御システムは、
前記画像、好ましくは三次元画像を解析し、識別された複数の物体を示す複数の異なるパラメータを抽出し、
所定のスコアアルゴリズムにしたがって、前記複数の異なるパラメータに応じて識別された複数の物体のそれぞれについてスコア値を計算し、
前記スコア値を比較し、前記比較の結果に応じて把持対象の物体を選択し、
識別された複数の物体のうちの最良の総合スコア値を有する物体として把持対象の物体を選択し、
選択された物体を把持するための制御可能なロボットアクチュエータ及び制御可能なグリッパを制御する
ように構成される。具体的には、制御システムは、ピックアンドプレース性能を改善するために、目標位置にプレースされた後の物体の複数の画像に基づいて、前記所定のスコアアルゴリズムにおける１つ又は複数のパラメータを変更するように構成された学習アルゴリズムなどを含んで、識別された複数の物体のうちのどの物体を把持するかを決定することに関するフィードバックとして、目標位置にプレースされた後の物体の画像を受信するように構成され得る。ここでも同様に、制御システムは、オンラインフィードバックを介して適応的に且つ継続的にピックアンドプレース性能を改善し得る。

第３の態様では、本発明は、
ばら荷の様々な形状及びサイズの物体を移送するように構成された、例えば連続的に動くように構成された、コンベヤと、
個別にされた物体を受け入れるように構成された仕分け機と、
コンベヤから物体をピックアップし、仕分け機への誘導部上に、又は直接仕分け機上に物体を個別にして向きを揃えてプレースするように構成された、第２の態様によるピックアンドプレースロボットと
を備える、仕分け機システムを提供する。

第４の態様では、本発明は、郵便物、小包、荷物、倉庫流通で扱われるアイテム、及び通販流通センタで扱われるアイテムのうちの少なくとも１つを含む物体を処理するための第１の態様による制御可能なグリッパの使用法を提供する。

第５の態様では、本発明は、郵便物、小包、荷物、倉庫流通で扱われるアイテム、及び通販流通センタで扱われるアイテムのうちの少なくとも１つを含む物体を処理するための第２の態様によるピックアンドプレースロボットの使用法を提供する。

第６の態様では、本発明は、郵便物、小包、荷物、倉庫流通で扱われるアイテム、及び通販流通センタで扱われるアイテムのうちの少なくとも１つを含む物体を処理するための第３の態様による仕分け機システムの使用法を提供する。

第７の態様では、本発明は、物体を把持するための方法であって、本方法が、
２つの回転電気モータを備える制御可能なアクチュエータシステムによって、基部部分に対して異なる方向にスライド可能に構成された４本のアームを備えた制御可能なグリッパを提供することであって、把持対象の物体の表面と係合するように構成された把持部材が前記アームのそれぞれの端部に、又は端部付近に配置される、ことと、
把持対象の物体の特性を示す入力を受信することであって、前記特性が物体の少なくともサイズを含む、ことと、
把持対象の物体の特性を示す前記入力に応じて、物体を把持するための把持部材の把持構成を決定することと、
把持部材の所定の把持構成を提供するために前記アームのうちの少なくとも１本のアームを移動するように２つの回転電気モータのうちの少なくとも一方を制御することと、
物体を把持するための所定の位置に制御可能なグリッパを移動することと、
把持部材の所定の把持構成に入った後、且つ制御可能なグリッパが所定の位置に入った後、把持部材によって物体を把持することと
を含む、方法を提供する。

特に、制御可能なグリッパは、物体の表面を把持する際に協働するために４本のアームのそれぞれに把持部材としての吸着カップを有していてもよく、本方法は、
物体を把持するために吸着カップに真空を適用することと、
物体を解放するために吸着カップへの真空を解除することと
を更に含む。

本発明の個々の態様は、他の態様のいずれかとそれぞれ組み合わされてもよい。本発明のこれら及び他の態様は、説明される実施形態に関連する以下の説明を読めば明らかになる。

図面の簡単な説明
次に、添付の図面を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。図面は、本発明を実施する１つの仕方を示すものであり、添付の特許請求の範囲内に包含される他の可能な実施形態に対する限定と解釈されるべきではない。

伸展状態におけるグリッパの実施形態の好ましい特性の簡単なスケッチを示す。 圧縮状態におけるグリッパの実施形態の好ましい特性の簡単なスケッチを示す。 ４つの吸着カップを備えたグリッパの実施形態の様々な図及び状態を示す。 ４つの吸着カップを備えたグリッパの実施形態の様々な図及び状態を示す。 ４つの吸着カップを備えたグリッパの実施形態の様々な図及び状態を示す。 ４つの吸着カップを備えたグリッパの実施形態の様々な図及び状態を示す。 ４つの吸着カップを備えたグリッパの実施形態の様々な図及び状態を示す。 ４つの吸着カップを備えたグリッパの実施形態の様々な図及び状態を示す。 ４つの吸着カップを備えた別のグリッパの実施形態の様々な図及び状態を示す。 ４つの吸着カップを備えた別のグリッパの実施形態の様々な図及び状態を示す。 ４つの吸着カップを備えた別のグリッパの実施形態の様々な図及び状態を示す。 ４つの吸着カップを備えた別のグリッパの実施形態の様々な図及び状態を示す。 ４つの吸着カップを備えた別のグリッパの実施形態の様々な図及び状態を示す。 ４つの吸着カップを備えた別のグリッパの実施形態の様々な図及び状態を示す。 ４つの吸着カップを備えた別のグリッパの実施形態の様々な図及び状態を示す。 ４つの吸着カップを備えた別のグリッパの実施形態の様々な図及び状態を示す。 ロボットシステムの実施形態のブロック図を示す。 別のロボットシステムの実施形態のブロック図を示す。 ガントリ型ロボットアクチュエータに４つの吸着カップを取り付けたグリッパの実施形態を示す。 方法実施形態のステップを示す。 ４つの吸着カップとベルトを介してアームを作動させるための２つのモータとを有する更に別のグリッパの実施形態の様々な図を示す。 ４つの吸着カップとベルトを介してアームを作動させるための２つのモータとを有する更に別のグリッパの実施形態の様々な図を示す。 ４つの吸着カップとベルトを介してアームを作動させるための２つのモータとを有する更に別のグリッパの実施形態の様々な図を示す。

実施形態の詳細な説明
図１ａ及び図１ｂは、２つの異なる状態における簡単な制御可能なグリッパＧの実施形態のスケッチを示す。図１ａは、大きい物体を把持するための伸展状態を示し、図１ｂは、小さい物体を把持するため、且つ狭い空間でのナビゲーションを容易にするための圧縮状態を示す。

制御可能なグリッパＧは、ロボットアクチュエータが物体を把持するための位置にグリッパＧを移動することができるように、ロボットアクチュエータに取り付けられる、又は直接若しくは間接的に接続される役割を果たす基部部分Ｂを有する。

図示の実施形態では、グリッパＧは、真空又は吸引力の適用により物体の表面で把持し得る吸着カップの形態の２つの把持部材Ｍ１、Ｍ２を有する。２つの吸着カップＭ１、Ｍ２は、基部部分Ｂに接続された２本のスライド可能なアームＡ１、Ａ２の遠位端付近に取り付けられる。アームＡ１、Ａ２は、アームＡ１、Ａ２が、図１ａのような伸展状態と図１ｂのような圧縮状態との間で基部部分に対する吸着カップＭ１、Ｍ２の位置を移動することができるように、基部部分Ｂに対して、その長さ方向に沿ってスライド可能に構成される。アクチュエータ（図示せず）は、基部部分Ｂに対して軸ａｘに沿ったアームＡ１、Ａ２の前後方向の反対方向における移動を制御可能に作動させる役割を果たす。これにより、吸着カップＭ１、Ｍ２間の距離Ｄ１は調整可能であり、したがって、グリッパＧは、異なるサイズの物体を最適に把持するために調整するための異なる把持構成を提供し得る。図１ａの伸展状態における距離Ｄ１は、好ましくは、図１ｂの圧縮状態における対応する距離Ｄ２よりも著しく大きい。このように、吸着カップＭ１、Ｍ２は、アームＡ１、Ａ２の延長軸ａｘに直交して延びる部材によって、アームＡ１、Ａ２に取り付けられる。

このように、アームＡ１、Ａ２は、基部部分Ｂを通る中心軸ａｚに直交する軸ａｘに沿ってスライド可能に構成される。これにより、把持構成を最適に伸展させ得るのでありながらも、アームＡ１、Ａ２の圧縮状態においてコンパクトな寸法を可能にする。

例えば、アクチュエータが、基部部分Ｂの内部にある歯車の噛み合わせ構成などによってアームＡ１、Ａ２を作動させる電気モータの回転モータであってもよい。また、リニアタイプのアクチュエータを使用することもできる。

アームＡ１、Ａ２は、特に、一方のアームＡ１の内部に他方のアームＡ２がスライドできるように構成する場合、コンパクトに形成でき、これによりコンパクトでありながらも簡素な設計が可能になる。好ましい場合には、アームＡ１、Ａ２を伸縮式にして、伸展状態における距離Ｄ１と圧縮状態における距離Ｄ２との間の差を大きくするために更なる長さ調整を可能にし得るが、アームＡ１、Ａ２は固定長さのアームとすることもできる。

図２ａ～図２ｆは、互いに直交する反対方向Ｄｘ、Ｄｙにスライドするように対で構成された４本のアームＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４を備えたグリッパＧの実施形態の異なる図及び状態を示す。一対のアームＡ１、Ａ２が軸Ｄｘに沿ってスライドでき、アームＡ３、Ａ４は軸Ｄｙに沿ってスライドできる。アームＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４のそれぞれが、その遠位端の近くに１つの吸着カップＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４を取り付けられている。４本のアームＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４は、１つの平面内で互いに直交する４つの異なる方向に延びるように構成される。図２ａ～図２ｆに示す実施形態は、アームＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４がそれぞれのリニアアクチュエータによって個別に作動される変形形態に適し得る。

吸着カップＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４は、吸着カップＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４がスライド軸Ｄｘ、Ｄｙに直交する方向に弾性的に構成されることを可能にする役割を果たすベローズ状の構造を有することが示されており、これにより、非平面又は非平滑上でも把持対象の表面に力を加えることができ、それにより把持を改善できる。

基部部分Ｂは、ここでは、スライド軸Ｄｘ、Ｄｙが基部部分Ｂの中心を通る軸ａｚに直交するようにアームＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４が内部をスライドし得る矩形構造として示されている。基部部分Ｂの上部は、ロボットアクチュエータに直接又は間接的に取り付けられるように構成される。アームＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４は、基部部分Ｂに取り付けられたトラック要素上をスライドする。

図２ａでは、アームは伸展状態、すなわち吸着カップＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４が取り得る最大の四角形サイズを画定するようにアームが伸展されている把持構成にある。よって、この状態では、吸着カップＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４は、大きい物体の表面で把持し得るが、図２ａ及び図２ｂは、圧縮状態におけるグリッパＧの２つの異なる図を示す。吸着カップＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４は、それらの吸着接点が平面を形成するように整列し、この平面が軸Ｄｘ、Ｄｙに平行であると示されている。

図２ａ～図２ｆの実施形態では、アームＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４は、互いに平行に対をなしてスライドするように構成される。アームＡ１、Ａ２は互いに平行にスライドし、アームＡ３、Ａ４は互い平行にスライドする。特に、アームＡ１及びＡ２はまた、互いの内部にスライドするように構成され得る。アームＡ３、Ａ４は、同様に、互いの内部をスライドするように構成されて、軸Ｄｙに沿ってスライド可能に構成され得る。

選択された作動のタイプによっては、４本すべてのアームＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４は、把持構成に関して高い適応性を可能にするために、ただし別個のアクチュエータを必要とするものの、別々に作動され得る。或いは、２つのアクチュエータを使用して２対Ａ１、Ａ２及びＡ３、Ａ４でアームＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４を作動させることができ、更に１つのアクチュエータを使用して４本すべてのアームＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４を作動させて、把持構成の変形を限られたものすることができる。グリッパＧの重量を軽くすることができるように、アーム用のアクチュエータ（例えば、電気モータ）は、傾斜及び回転のポイントの上方に取り付けられることが好ましい場合がある。回転ケーブルが、モータから回転力を伝達して、基部部分Ｂの内部にある歯車機構によってアームＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４を作動させ得る。４本すべてのアームＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４の長さを個別に調整可能である場合、不規則な物体のための最適な把持に収まるように、様々な把持構成の形状を作ることができる。

図２ｄでは、グリッパＧの実施形態が示されており、ここで、基部部分Ｂは、傾斜軸ＴＬ＿ａを中心として基部部分、ひいてはグリッパＧを傾斜させるように構成された制御可能な傾斜アクチュエータＴＬＡと共に傾斜要素を取り付けられている。更に、基部部分Ｂは、基部部分Ｂ、ひいてはグリッパＧを回転軸ＲＴ＿ａを中心として回転させるように構成された制御可能な回転アクチュエータＲＴＡと共に回転要素を介して取り付けられる。これらのアクチュエータＴＬＡ、ＲＴＡは、電動サーボモータなどとすることができる。

図２ｅは、圧縮状態におけるグリッパＧの上面図を示し、図２ｆは、伸展状態におけるグリッパの上面図を示す。このように、グリッパＧは、伸展状態では著しく大きな把持構成を提供することが可能でありながら、圧縮状態ではコンパクトな把持構成を提供することに関して、非常に適応性が高い。吸着カップの中心位置によって画定される領域の圧縮状態と伸展状態とにおける差は、破線で示すように、２～３倍などと明確に異なる。

図３ａ～図３ｈは、別のグリッパＧの実施形態の異なる図、細部、及び状態を示しており、ここでは、４本のアームＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４が、互いに直交して、一平面内で４つの異なる方向にスライドするように構成され、更に吸着カップＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４が、アームＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４それぞれの遠位端付近に構成される。図２ａ～図２ｆの実施形態と異なるのは、図３ａ～図３ｈの実施形態は、図３ｄ、図３ｅ、及び図３ｈに見られるように、２本のアームＡ１、Ａ２及びＡ３、Ａ４の各組をそれぞれの制御可能な電動回転モータＭＴ１、ＭＴ２によって駆動するために内部に歯車を有する基部部分Ｂを有することである。電気モータＭＴ１、ＭＴ２は、モータからの回転力を基部部分Ｂの内部にある歯車に伝達する役割を果たす回転ケーブルＣＢ１、ＣＢ２によって基部部分Ｂに接続され、これによりアームＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４を所望の把持構成へと前後にスライドするように作動させる。モータを個別に制御することにより、２対のアームＡ１、Ａ２及びＡ３、Ａ４を独立に制御できるため、グリッパＧは、一方の１組のアームＡ１、Ａ２が圧縮状態にあり、且つ他方の１組のアームＡ３、Ａ４が伸展状態にある把持構成を提供でき、このようにして長く幅の狭い物体を把持するのに好ましい場合がある把持構成を提供する。

図３ａは、伸展状態におけるグリッパＧの実施形態を示し、図３ｂ及び図３ｃは、圧縮状態におけるグリッパＧを示す。図３ｄ及び図３ｅは、電気モータＭＴ１、ＭＴ２と、基部部分Ｂに接続された回転ケーブルＣＢ１、ＣＢ２とを示し、ここでグリッパＧは伸展状態にある。電気モータＭＴ１、ＭＴ２は、ロボットアクチュエータと共に移動する部分に取り付けられることが好ましい１つの共通要素に取り付けられて示されている。つまり、電気モータＭＴ１、ＭＴ２は、好ましくは、ロボットアクチュエータとグリッパＧの基部部分Ｂとを相互に接続して基部部分Ｂを空間内で移動する役割を果たすに過ぎないロボットアクチュエータの一部に対してグリッパＧが傾斜及び回転することができるようにすることが好ましい回転又は傾斜アクチュエータの上方に取り付けられる。このことは、グリッパＧ自体の上でのモータＭＴ１、ＭＴ２の空間及び質量を節約し、これにより一層コンパクトな設計が可能となり、そのナビゲーション特性と傾斜及び回転などのその動作速度との向上を助ける。図３ｆ及び図３ｇはそれぞれ、圧縮状態及び伸展状態におけるグリッパＧを上面図で示す。図３ｈは、図３ｄと同じ構成要素を上面図で示す。

説明されるグリッパＧの実施形態は、特定の用途の要件にしたがって強度及び耐久性を提供するために、当業者に既知であるような適切な金属、複合材料、又は高分子材料によって作られ得ることを理解されたい。吸着カップ把持部材及び関連する制御可能な真空システムは、ピックアンドプレースロボットの分野では既知の構成要素である。

図４及び図５は、制御可能なグリッパＧの実施形態を用いてピックするように構成されたピックアンドプレースロボットの実施形態を示す。ピックアンドプレースロボットは、ばら荷ＢＬＫの物体の流れを移送する連続的に動く送りコンベヤＦＣから、又は段階的に前進する静止したばら荷から物体Ｇ＿Ｏをピックし、目標位置ＴＡにおいて、仕分け機ＳＲＴへの誘導部Ｉ１上に物体Ｇ＿Ｏを個別にして向きを揃えてプレースし得る。

ロボットシステムは、ピックアンドプレースロボットＲＡ、Ｇと、センサシステムＣＭ、ＣＭ２と、制御アルゴリズムを実行するように構成されたプロセッサシステムを備えた制御システムＣＳとを備える。ピックアンドプレースロボットＲＡ、Ｇは、物体を把持するために制御可能なグリッパＧを移動させる役割を果たす制御可能なロボットアクチュエータＲＡを有する。図４の実施形態と図５の実施形態とは、基本的に同じ要素を有するが、詳細度に関して、及びロボットアクチュエータＲＡに関して異なる。ただし、以下では、両方の実施形態について全体として説明する。

図４では、ロボットアクチュエータＲＡはガントリ型アクチュエータである。つまり、ロボットアクチュエータＲＡは、送りコンベヤＦＣ上の物体Ｇ＿Ｏをピックアップする把持領域ＧＡと誘導部Ｉ１上にある目標領域ＴＡとの間で制御可能なグリッパＧを移動するために、送りコンベヤＦＣに隣接する一端と誘導部Ｉ１に隣接する他端とにおいて地面に取り付けられた１組の細長い要素を有する固定部分を有して、ロボットアクチュエータＲＡの移動可能部分を細長い要素に沿って移動することを可能にする。ロボットアクチュエータＲＡは、制御可能なアクチュエータによって細長い要素に沿って移動する役割を果たす移動可能な部分を有し、移動可能な部分は、細長い要素に直交してグリッパＧを移動する役割を果たす制御可能なアクチュエータと、グリッパＧを垂直方向に移動する役割を果たす更に別のアクチュエータとを更に有する。よって、これらをまとめて、ロボットアクチュエータＲＡは、把持領域ＧＡ及び目標位置又は目標領域ＴＡをカバーする空間内の位置にグリッパＧを移動することができる。図５では、ロボットアクチュエータＲＡは、少なくとも３つの関節又は軸を備えるロボットマニピュレータアーム（例えば、６自由度型のロボット）として示されている。関節は回転関節であってもよいし、ヒンジと回転関節との組み合わせであってもよい。好ましい変形形態では、第１のロボットは基部を備え、マニピュレータアームは基部から延びる。特に、基部は、送りコンベヤＦＣと仕分け機ＳＲＴとの間の床又は地面に固定して取り付け可能であり得る。好ましくは、ロボットマニピュレータアームは、アイテムをピックアップした把持領域ＧＡから少なくとも水平距離で１ｍ離れた目標領域ＴＡにアイテムをプレースすることを可能にする延長部を有する。

図５に示す制御可能なグリッパＧは、上で説明した実施形態のいずれかとすることができるが、ここでは簡単のために、グリッパＧは図１ａと同様であるとして示す。最適に把持することは、ロボットが、目標位置ＴＡに向かって高加速度で移動する際に物体Ｇ＿Ｏの把持が緩むことなしに、物体Ｇ＿Ｏを高速で処理できるようにするために重要である。好ましいグリッパＧはコンパクトであるため、圧縮状態では２つの高い物体の間に配置された小さい物体を把持することが可能でありながらも、伸展状態では吸着カップが大きい物体を把持することが可能である。グリッパＧは、好ましくは吸着カップを把持部材として有し、これは、吸着カップが、比較的フワフワした薄いプラスチック袋に包まれただけの衣類などの小さい物体から、数ｋｇの重量を有する大きい矩形のダンボール箱までなどにわたる、より多種多様な物体Ｇ＿Ｏを、その表面の質感、表面形状、及び向きに関係なく把持できることが判明しているためである。グリッパＧの制御可能な把持構成は、グリッパＧのアクチュエータによって作動されるが、ここでは簡単のため、アクチュエータはグリッパＧの基部部分の内部に配置されているとして理解されたい。

グリッパＧは、好ましくは、ロボットアクチュエータＲＡに取り付けられた位置に対して回転及び傾斜し得るように、ロボットアクチュエータＲＡに取り付けられる。これにより、グリッパＧは、物体Ｇ＿Ｏにおいて最適な把持力を得るために、ばら荷ＢＬＫの任意の物体の上面の向き及び傾斜に適合するように傾斜及び回転することができる。

ピックアンドプレースロボットＲＡ、Ｇ、ＣＳへの基本入力は、ピックアンドプレースロボットＲＡ、Ｇの位置の上流にある画像領域ＩＭＡの三次元画像ＩＭを提供する固定位置に取り付けられた三次元カメラＣＭを備えた、例えば画像又は映像システムなどのセンサ画像システムである。画像領域ＩＭＡは、好ましくは、送りコンベヤＦＣの全幅と、少なくとも、ばら荷ＢＬＫの物体の流れにおいて予想される最長の物体をカバーする長さとをカバーする。到来するばら荷の物体ＢＬＫのこのような三次元画像ＩＭは、ロボットアクチュエータＲＡ又はグリッパＧの移動部分にカメラ又は他のセンサを取り付ける必要なしに、ピックアンドプレースロボットＲＡ、Ｇの正確な制御システムＣＳに十分な入力を提供することが判明している。画像領域ＩＭＡは、好ましくは、移動する物体のばら荷の場合に把持領域ＧＡの少なくとも０．５ｍ～２．０ｍ上流などに配置され、これはロボットアクチュエータＲＡ及びグリッパＧの反応時間を確保するために適切であることが判明している。物体をピックアップするためのピックアンドプレースロボットＲＡ、Ｇの制御に関する基本概念は、提供された画像ＩＭ及び送りコンベヤＦＣの既知の速度が、把持領域ＧＡにおける把持対象の物体の正確な時間及び位置を決定するのに十分であり、よって、制御システムＣＳにおいてグリッパ及びロボットアクチュエータをそれぞれ制御するための制御信号Ｇ＿Ｃ、Ｃ＿ＲＡを決定するために使用されるということである。

様々なタイプのカメラＣＭが存在するが、ＣＭは、ばら荷ＢＬＫ内で別個の物体の識別を可能にするために形状を正確に識別でき、且つ把持対象として選択された物体Ｇ＿Ｏを把持するためのグリッパＧを正確なナビゲーションを可能にするのに十分に正確な高さ寸法で、高品質の三次元画像を提供することができることが好ましい。カメラＣＭは、特に、三次元ラインカメラ、飛行時間型三次元カメラ、及びステレオ三次元カメラであってもよい。更に、二次元カメラが使用されてもよく、その場合、三次元画像ＩＭの高さ寸法が二次元写真の画像処理に基づいて計算される、又は代替技術（例えば、カメラＣＭとは別に配置された別個の高さセンサ）によって取得され得ることを理解されたい。

高さセンサＨＳ（例えば、カメラ又は他のタイプのセンサ）が、把持された物体Ｇ＿Ｏの高さを検知するために配置される。物体のばら荷ＢＬＫの上方の位置から撮影した画像ＩＭしか利用可能ではないため、より大きな物体の上の位置から小さい物体Ｇ＿Ｏを把持することが起こり得る。このように、把持する際には、上部の物体の表面の高さしか分からないため、把持された物体Ｇ＿Ｏの実際の高さは一般に未知である。高さセンサＨＳによって、把持された物体Ｇ＿Ｏの高さが検知され、この情報が、物体Ｇ＿ＯをプレースするためのグリッパＧ及びロボットアクチュエータＲＡの制御において使用される、又はより具体的には、物体Ｇ＿Ｏを解放する、目標領域ＴＡの上方の高さを決定するために使用される。これにより、目標領域ＴＡの上方の高いところから物体Ｇ＿Ｏを解放したために物体Ｇ＿Ｏを損傷させたり、更には物体Ｇ＿Ｏを誤ってプレースしたりする可能性なしに、壊れやすい物体Ｇ＿Ｏでさえも処理し得ることが確保される。高さセンサは、把持領域ＧＡ付近、又は目標領域ＴＡ付近、又は把持領域ＧＡと目標領域ＴＡとの間に配置され得る。

制御システムＣＳは、三次元画像ＩＭを受信し、制御可能なグリッパＧ及びロボットアクチュエータＲＡをそれぞれ制御するための制御信号Ｃ＿Ｇ、Ｃ＿ＲＡを生成するためのいくつかの要素用いて制御アルゴリズムを実行する。まず、三次元画像は、到来するばら荷ＢＬＫの別個の物体を画像ＩＭ内で識別するために、物体識別アルゴリズムＩ＿Ｏにしたがって処理される。特に、このアルゴリズムは、ばら荷ＢＬＫから単一の物体を分離する際に三次元情報を好ましくは利用する画像処理技法によって、ピック対象の候補物体の識別を試みるものである。この段階で、次の段階である、当該技術分野で知られているような画像処理技法で使用される各識別された物体について、いくつかのパラメータが決定され得る。

次に、識別されたピック対象となる可能性のある物体に基づいて、選択アルゴリズムＳ＿Ｏ＿Ｇが、次にどの物体を把持するかを選択するように実行される。選択アルゴリズムＳ＿Ｏ＿Ｇは、好ましくは、三次元画像ＩＭの解析に基づいて、識別された複数の物体を示す複数の異なるパラメータを抽出して、パラメータに基づいて、いくつかの所定の基準又はそのような基準のバランス（例えば、全体的な効率を高くするための物体を把持する推定速度、及び物体を把持してプレースする推定成功率）に基づいてどの物体を把持するかを可能にする。複数の識別された物体のそれぞれを示す画像ＩＭに基づいて決定され得るパラメータの非網羅的なリストは、以下のとおりである。１）物体とグリッパＧの現在位置との間の距離、２）物体と物体がプレースされる目標位置ＴＡとの間の距離、３）物体の上面の質感、４）物体の上面の曲率、５）物体の上面の傾斜。これが考慮される、６）周囲にある物体の高さと比較した物体の上面の高さ、７）物体の寸法、８）物体のタイプ、９）物体の形状、１０）物体をカバーする前記画像ＩＭの一部の品質。特に、次にどの物体を把持するかを選択する選択アルゴリズムＳ＿Ｏ＿Ｇは、所望の効率対成功率のバランスを得るために様々なパラメータのバランスを取ることを伴う所定のスコアアルゴリズムにしたがって、パラメータ１）～１０）のうちの選択された２つ以上に応じて、識別された複数の物体のそれぞれについてスコア値を計算することを含み得る。そして、物体のそれぞれについて決定されたスコア値が比較されて、次の把持対象の物体は最良のスコア値を有する物体として選択される。

次の把持対象の物体を選択した後、三次元画像ＩＭから決定された、把持対象の選択された物体の特性に基づいて、複数の把持部材Ｍ１、Ｍ２の把持構成を決定するアルゴリズム部Ｄ＿ＧＣＦによって制御信号Ｃ＿Ｇが生成される。これらの特性は、好ましくは、上で説明したように、物体選択アルゴリズムＳ＿Ｏ＿Ｇで既に決定されている。特に、形状、具体的には、選択された物体の上面の形状が使用されて、その吸着カップを所望の把持構成にするために、そのアームを調整するためのグリッパＧのアクチュエータを制御する制御信号Ｃ＿Ｇを決定する。特に、４つの吸着カップを備えたグリッパＧでは、グリッパＧは、把持対象の物体の上面の形状及びサイズに合う把持四角形サイズを形成するように制御される。これは、矩形の平坦な表面の角部付近に吸着カップを配置するなど、様々な知識に基づいて、把持対象の物体の上面における、吸着カップのそれぞれの最良の可能な位置を提供するために、いくつかのパラメータに基づいて決定され得る。特に、把持構成を決定するアルゴリズムＤ＿ＧＣＦへの可能な入力の非網羅的なリストは、以下のとおりである。
１）物体の形状に関する情報。
２）物体の水平方向の境界。
３）物体のサイズ。
４）物体の向き。
５）物体の上面曲率。
６）物体の表面粗さ。

上記入力１）～６）のすべて又はいくつかが、把持構成アルゴリズムＤ＿ＧＣＦにおいて、把持対象の物体に最も合う把持構成を決定するようにグリッパＧを制御するように処理され得る。正確な把持構成が、上記パラメータ１）～６）に応じて最良の把持を可能にするように設計され得、この場合、全体的な原則は、大きい物体に小さいグリッパ構成を提供するように選択され得るか否かを問わず、不規則な形状を有していても、明確に画定されているがより小さい平坦な表面上面領域を有する場合（このことは、すべての吸着カップの配置に適することがある）、吸着カップを平坦な表面上の境界に向かってプレースしようとする把持構成を提供することである。不規則な物体の場合、好ましい吸着カップの位置の選択、ひいては把持構成は妥協になる。湾曲した表面上で吸着カップによって最も良好に把持するには、より小さい把持構成が好ましい場合がある。小さい物体では、また軽量でもある物体を仮定すると、把持構成は、表面粗さに最も合うように（例えば、衣類を覆うプラスチック箔である物体の皺に、又は皺の近くに吸着カップを配置することを回避するように）選択され得る。

特に、時間を節約するために、アルゴリズムＤ＿ＧＣＦが使用されるグリッパ構成を選択した場合、制御システムＣＳは、ロボットアクチュエータＲＡがグリッパＧを把持領域に移動させる前に又はそれと同時にアームを決定された位置に移動させるようにそのアームを作動させる役割を果たす制御信号Ｃ＿ＧをグリッパＧのアクチュエータに送信し、その結果、グリッパＧが物体に到達し、把持領域ＧＡにおいて物体を把持するために最も良く合うように回転及び傾斜されたときに、吸着カップが既に物体を素早く把持するための所望の構成になる。

次に、グリッパＧの把持構成に関して決定した後、ロボット移動制御アルゴリズムＤ＿ＲＭが、選択された物体を把持するための位置にグリッパＧを配置するためにロボットアクチュエータＲＡを移動するために、ロボットアクチュエータＲＡをどこに、そしてどのように制御するかを決定する。これは、選択された物体について決定された既に述べたパラメータのうちのいくつか（例えば、物体の上面の傾きなど、グリッパの構成を決定するアルゴリズムＤ＿ＧＣＦの上記入力１）～６））から決定され得る。更に、送りコンベヤＦＣの移送方向における物体の移動速度を考慮して、把持領域ＧＡ内の空間内のどこに、そしていつ物体を把持するために吸着カップを物体の表面に接触させるかが正確に計算される。次いで、ロボット移動制御アルゴリズムＤ＿ＲＭは、グリッパＧを傾斜及び回転させる役割を果たすアクチュエータのための適切な制御信号を含む、ロボットアクチュエータＲＡの移動を制御するための制御信号Ｃ＿ＲＡを送信する。次いで、吸着カップは、物体を把持するための吸引を適用するように吸着カップに接続された真空システムを制御することによって作動される。

三次元画像ＩＭ及び既に決定された上述のパラメータに同様に基づいて物体の向きを追跡し続けることにより、制御システムＣＳは、グリッパＧ及び物体を目標領域ＴＡ内の目標位置に移動し、目標位置において個別にした及び向きを揃えた物体を（すなわち、誘導部Ｉ１の移動方向に並べて）解放するためにグリッパＧの傾斜及び回転を制御するように、制御可能なロボットアクチュエータＲＡを制御する。高さセンサＨＳからの入力に基づいて、目標領域ＴＡの上方の解放高さ、すなわち吸着カップＭ１、Ｍ２への真空吸引を解除する高さを決定する。

図４及び図５に示す実施形態では、目標領域ＴＡ内の目標位置においてグリッパＧによって解放された後の物体の画像ＩＭ２を提供するために、目標領域ＴＡをカバーするように第２のカメラＣＭ２がセットアップされる。これにより、物体が正常にピックされて、適切に配置及び整列された物体Ｓ＿Ｏとしてプレースされたか否かを判定するために、適切な画像処理によって（例えば、ピックする前にカメラＣＭによって提供された初期画像ＩＭと画像ＩＭ２を比較することによって）物体が目標位置に正常にプレースされたか否かを判定できるため、制御システムＣＳにおけるフィードバックアルゴリズムＦＢへのフィードバックとして画像ＩＭ２を使用できる。これは、物体をピックしてプレースする成功率ＳＲを計算するために使用され得る。成功率ＳＲは、ユーザに出力され、一定期間内に正常に処理された物体の割合として成功率ＳＲを示し得る。成功率ＳＲは、（例えば、経時的な成功率ＳＲに基づいて統計値を計算することによって）起こり得る故障のアラームを検出するために制御アルゴリズムによって更に使用され得る。成功率ＳＲの急な低下が検出された場合、システムに故障がある場合があり、アラームを発生されることができる。

更に、フィードバックアルゴリズムＦＢは、フィードバックアルゴリズムＦＢの機械学習部分への入力として画像ＩＭ２を使用し得る。特に、フィードバックアルゴリズムＦＢは、物体についての初期三次元画像ＩＭにおいて決定された既に述べた入力又はパラメータのいくつかを解析し得る人工知能アルゴリズム及び／又はニューラルネットワークに基づくアルゴリズムを含み得る。これは、正常に処理された物体の具体的な特徴、及び処理に困難を生じることが分かることがある物体の特徴を学習アルゴリズムが学習するために、物体をプレースした後に結果として得られる画像ＩＭ２にアノテーションするために使用され得る。ピックアンドプレース性能を徐々に改善する目的で、フィードバックアルゴリズムＦＢは、経験したピックアンドプレースの失敗及び成功に基づいて、把持対象物体選択アルゴリズムＳ＿Ｏ＿Ｇ及びグリッパ構成決定アルゴリズムＤ＿ＧＣＦを適合させるために機械学習を使用し得る。これは、ロボットを通常運転にする前にロボットシステムでなされ得るが、ロボットシステムを通常運転にした状態で学習アルゴリズムがオンラインで動作することが望ましい場合がある。これにより、ロボットシステムは、例えば、様々なパラメータ（例えば、到来するばら荷ＢＬＫの物体の速度、物体のタイプ）が変化した場合に、適応性が高くなり、改善された性能に徐々に適合させることができる。これにより、ロボットシステムは、新しいタイプの物体を処理するなど、動作条件が変わっても高い性能に柔軟に適合させることができる。

一例として、フィードバックアルゴリズムＦＢの学習アルゴリズム部分は、把持対象物体選択アルゴリズムＳ＿Ｏ＿Ｇの上述のスコアアルゴリズムにおける１つ又は複数のパラメータを変更することが可能であり得る。よって、目標位置ＴＡにプレースされた後の物体の複数の画像ＩＭ２に基づいて、把持対象物体選択アルゴリズムＳ＿Ｏ＿Ｇは、ロボットシステムの性能全体を改善するように適合させることができる。具体的には、学習アルゴリズムは、ピックアンドプレース性能を改善するために、スコアアルゴリズムにおける重み付け係数を変更し得る。特に、いくつかの特徴又は特徴の組み合わせは、結果として非常に劣悪なピックアンドプレース性能となることが分かることがあるため、把持対象選択アルゴリズムＳ＿Ｏ＿Ｇは、このような物体をピックすることを完全に拒否し、代わりに手動での処理のためにそのまま送りコンベヤＦＣ上に残るように設計され得る。

別の例として、フィードバックアルゴリズムＦＢの学習アルゴリズム部分は、把持構成決定アルゴリズムＤ＿ＧＣＦにおける１つ又は複数のパラメータを変更することが可能であり得る。具体的には、学習アルゴリズムは、特殊な特徴を有する、又は特徴の特殊な組み合わせを有する特定のタイプの物体については、物体の検出された境界に対するグリッパ構成及び／又は吸着カップの正確な位置の決定に使用される入力の処理において１つ又は複数のパラメータを変更し得る。

フィードバックアルゴリズムＦＢは、物体識別アルゴリズムＩ＿Ｏ及びロボットの移動を決定するアルゴリズムＤ＿ＲＭへのフィードバックを提供するように更に構成され得る（例えば、本来落下させることが分かっていることがある、特定の把持された物体Ｇ＿Ｏを移動するための移動速度を下げる）。

仕分け機ＳＲＴは、移送方向にトラックに沿って移動するように構成された複数の支持表面を備えてもよく、支持表面は、物体又はアイテムを受け入れて移送するための空の空間を画定する。ただし、仕分け機ＳＲＴは、例えば、チルトトレイソータ、クロスベルトソータ、トート系ソータ、プッシャソータ、シューソータ、又はポップアップソータなどのタイプであってもよいことを理解されたい。特に、仕分け機ＳＲＴは、クローズドループタイプの仕分け機ＳＲＴであってもよい。特に、仕分け機ＳＲＴは、少なくとも０．４ｍ／ｓ（０．５～１．０ｍ／ｓなど、１．０～１．５ｍ／ｓなど、１．５～２．０ｍ／ｓなど、２．０ｍ／ｓ超など）の速度で物体又はアイテムを移送するように構成され得る。特に、仕分け機ＳＲＴは、一定の速度で物体又はアイテムを移送するように構成され得る。仕分け機ＳＲＴは、仕分け機ＳＲＴからアイテムを受け入れるように構成された複数の排出部を更に備える仕分け機システムの一部であってもよく、排出部は、仕分け機ＳＲＴに隣接する異なる位置に構成される。これにより、仕分け機システムは、個々のアイテムに関連付けられた識別コードにしたがって選択された排出場所において仕分け機ＳＲＴからアイテムを排出するように構成される。例えば、そのような識別コードは、バーコード、郵便番号、ＩＤタグ、ＲＦＩＤタグなどであり得る。アイテムの識別コードをスキャンすることによって、仕分け機システムはアイテムを適宜仕分けすることができる。

誘導部Ｉ１は、一端において物体又はアイテムＳ＿Ｏを受け入れ、仕分け機ＳＲＴ上の空の空間の速度に対する相対速度で仕分け機ＳＲＴ上の空の空間に物体又はアイテムを送達するために、物体又はアイテムを加速するように構成され、前記相対速度は所定の閾値未満であり得る。

図６は、４つの吸着カップ（ここでは把持された物体ＯＢと共に示されている）を有する調整可能なグリッパＧを備えたガントリ型ロボットアクチュエータの形態の好ましいロボットアクチュエータＲＡを示す。制御可能に移動可能な第１のカートＣＴ１のためのトラックを形成する１組の水平要素が、水平方向Ｘに移動するように制御可能に作動されるように構成される。制御可能に移動可能な第２のカートＣＴ２が、第１のカートＣＴ１のトラック上で別の水平方向Ｙに移動するように制御可能に作動されるように構成される。

グリッパＧは、第２のカートＣＴ２に固定された部材に取り付けられ、グリッパＧの高さ調整を可能にするために垂直方向Ｚに制御可能に移動可能である。グリッパＧは、この部材上に、垂直回転軸ＲＴ＿ａを中心とした制御可能な回転を可能とする制御可能なアクチュエータ要素によって取り付けられて示されている。更に、グリッパは、この部材上に、垂直傾斜軸ＴＬ＿ａを中心とした制御可能な傾斜を可能とする制御可能なアクチュエータ要素によって取り付けられる。

ロボットアクチュエータＲＡの様々な要素の寸法は、ピックアンドプレースロボットに必要な取り得るＸ、Ｙ、Ｚの距離に容易に適合させることができ、また様々な要素の強度も処理対象の物体の荷重に適合させることができる。ガントリ型のロボットの技術分野で既知であるような、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向における作動のための様々なタイプのアクチュエータが使用され得る。

図７は、物体を把持するための方法の実施形態のステップを示す。まず、制御可能なアクチュエータシステムによって、基部部分に対して異なる方向にスライド可能に構成された少なくとも２本のアームを備えた制御可能なグリッパを提供しＰ＿Ｃ＿Ｇ、把持対象の物体の表面と係合するように構成された吸着カップを備える把持部材が前記アームのそれぞれの端部に、又は端部付近に配置される。次に、把持対象の物体の特性を示す入力を受信しＲ＿Ｉ＿Ｏ、前記特性が物体の少なくともサイズを含む。物体の特性に応じて、把持対象の物体の特性を示す前記入力に応じて（例えば、三次元画像などの物体の画像に基づいて）、物体を把持するための把持部材の把持構成を決定するＤ＿Ｇ＿ＣＦ。次に、（例えば、物体の上面のサイズに合う）把持部材の所定の把持構成を提供するために前記少なくとも２本のアームのうちの少なくとも１本のアームを移動するように制御可能なアクチュエータシステムを制御するＣ＿ＣＡＳ。次に、物体を把持するための所定の位置に制御可能なグリッパを移動しＭ＿Ｇ（例えば、把持構成を決定するためのアクチュエータシステムのための前記制御と共に）、その結果、グリッパを移動する時間が、グリッパを所望の把持構成に入れるために使用され、これにより把持プロセスの速度が向上する。更に、グリッパが正しい位置に移動された後、真空を作動させてＡ＿Ｖ吸着カップを物体の表面に係合させ、これにより物体を把持するＧ＿Ｏ。

目標位置に物体をプレースするために、物体を伴うグリッパを目標位置に移動させた後、真空が解除されるＲ＿ＶＣ。

図８ａ～図８ｃは、４本のアームＡ１～Ａ４がそれぞれ１つの吸着カップＭ１～Ｍ４を有する実施形態の様々な図を示し、４本のアームＡ１～Ａ４は中央の基部部分Ｂに対してスライド可能に構成される。基部部分Ｂは、回転機構ＲＴ及び傾斜機構ＴＬを介してロボットアクチュエータに接続される。図８ａは、グリッパの実施形態の斜視図を示し、図８ｂ及び図８ｃは、それぞれの側面図を示す。

アームＡ１～Ａ４は、それぞれがタイミングベルトなどのベルトＢＬ１、ＢＬ２を介してそれぞれの作動機構を駆動するそれぞれの電気モータＭＴ１、ＭＴ２によって、対でスライドするように作動され得る。一方のアーム対がアームＡ１及びＡ２によって形成され、電気モータＭＴ１の一方向への回転時に、アームＡ１、Ａ２は接続されて、吸着カップＭ１、Ｍ２を中央の基部部分Ｂから離れるように移動させる一方、電気モータＭＴ１の反対方向への回転は、アームＡ１、Ａ２に吸着カップＭ１、Ｍ２を中央の基部部分Ｂに向けて移動させる。同様に、他方の電気モータＭＴ２は、一方向への回転時に、他方のアーム対Ａ３、Ａ４に吸着カップＭ３、Ｍ４を中央の基部部分Ｂから離れるように移動させるために接続される。電気モータＭＴ２の反対方向への回転時に、アームＡ３及びＡ４は吸着カップＭ３、Ｍ４を中央の基部部分Ｂに向けて移動するようにされる。対、すなわちアームＡ１、Ａ２及びＡ３、Ａ４のそれぞれは、アームが反対方向に移動するようにそれぞれの電気モータＭＴ１、ＭＴ２に接続される。よって、電気モータＭＴ１の回転時に吸着カップＭ１、Ｍ２が反対方向に移動し、電気モータＭＴ２の回転時に吸着カップＭ３、Ｍ４が反対方向に移動する。

図示の実施形態では、電気モータＭＴ１、ＭＴ２は、それらの回転軸Ｒ＿１、Ｒ＿２が平行になるように、更に、それらの回転軸Ｒ＿１、Ｒ＿２が基部部分Ｂの垂直中心軸ａｚに平行になるように基部部分Ｂに取り付けられる。更に、アームＡ１～Ａ４は、モータＭＴ１、ＭＴ２の回転軸Ｒ＿１、Ｒ＿２に直交する軸ａｘ、ａｙに沿って移動するように構成される。一方のアーム対Ａ１、Ａ２が第１の軸ａｘに沿って移動するように構成され、他方のアーム対Ａ３、Ａ４が第２の軸ａｙに沿って移動するように構成され、第１及び第２の軸ａｘ、ａｙは直交するが、第１及び第２の軸ａｘ、ａｙは、好ましければ６０°～９０°内の角度など、別の角度をなし得る。更に、図示の実施形態では、軸ａｘ、ａｙは１つの平面上に構成される。

電気モータＭＴ１、ＭＴ２は、好ましくは、個別に制御可能であり、その結果、吸着カップＭ１、Ｍ２の位置は、吸着カップＭ３、Ｍ４の位置とは別々に制御され得る。このようにして、様々なサイズ及び形状を有する把持対象の物体に合うように、吸着カップの構成を高い適応性で選択することが実現され得る。

電気モータＭＴ１、ＭＴ２は、モータＭＴ１、ＭＴ２からの回転をアームＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４の作動に伝達する役割を果たすベルトＢＬ１、ＢＬ２が、アームＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４の移動軸の垂直方向上方に構成されるように構成される。

図８ａ～図８ｃでは、基部部分Ｂの中心軸ａｚは、基部部分Ｂが回転機構ＲＴを介して回転するように取り付けられている回転軸と一致する。しかしながら、基部部分Ｂの中心軸ａｚは、この回転軸からずれていてもよい（例えば、基部部分Ｂの中心軸ａｚは前記回転軸に平行であってもよい）ことを理解されたい。

まとめると、本発明は、ロボットのための制御可能なグリッパを提供する。複数の把持部材（例えば、吸着カップ）が把持対象の物体の表面と係合するように構成される。把持部材は制御可能な把持構成に構成される。基部部分が、ロボットアクチュエータ（例えば、ガントリ型のロボットアクチュエータ）によって移動されるように構成される。基部部分に接続された２本以上のアームが、基部部分に対して、その長さ方向に沿ってスライド可能に構成される。各アームは、その遠位端に、又は遠位端付近に把持部材を有する。制御可能なアクチュエータシステムが、基部部分に対して異なる方向にアームの位置を制御するように構成されることにより、少なくともサイズに関して様々な把持構成を形成することができる。特に、固定長さの４本のアームは、それぞれ吸着カップを備え、４つの吸着カップが様々な把持四角形サイズを形成することができるように、１つ又は２つの電気モータによって作動され得る。これにより、把持構成を素早く変化させることができるため、グリッパは、ランダムな順序の小さい物体及び大きい物体を把持できるようになる。グリッパは、少ない要素で比較的簡素に形成できるにもかかわらず、更に適応性が高く、アームの圧縮状態においては極めてコンパクトになって、物体のばら荷（例えば、立体的なばら荷）中の物体を把持するなど、狭い空間内へのナビゲーションが可能になり得る。グリッパは、好ましくは、制御可能な回転及び傾斜構成によってロボットアクチュエータに取り付けられる。

以下に、いくつかの実施形態を記載する。

Ｅ１．
把持対象の物体の表面と係合するように構成された複数の把持部材であって、複数の把持部材が制御可能な把持構成に構成される、複数の把持部材と、
ロボットアクチュエータによって移動されるように構成された基部部分と、
基部部分に接続された少なくとも２本のアームであって、各アームが、
アームの遠位端に、又は遠位端付近に構成された少なくとも１つの把持部材を有し、
アームが基部部分に対して把持部材の位置を移動することができるように、基部部分に対して、その長さに沿ってスライド可能に構成される、２本のアームと、
基部部分に対して少なくとも２本のアームの位置を制御するように構成された制御可能なアクチュエータシステムと
を備える、ロボットのための制御可能なグリッパであって、
把持部材が少なくともサイズに関して様々な把持構成を形成することができるように、制御可能なアクチュエータシステムの制御時に、少なくとも２本のアームが基部部分に対して異なる方向にスライド可能に構成される、ロボットのための制御可能なグリッパ。

Ｅ２．
複数のアームのすべてが、基部部分を通る中心軸に直交するそれぞれの軸に沿ってスライドするように構成される、Ｅ１に記載の制御可能なグリッパ。

Ｅ３．
基部部分に接続された４本の細長いアームであって、４本のアームが、４つの把持部材が様々な把持四角形サイズを形成することができるように、基部部分に対して異なる方向にスライド可能に構成される、４本の細長いアームを備える、Ｅ１又はＥ２に記載の制御可能なグリッパ。

Ｅ４．
各アームが、アームの長さに沿った軸に平行な平面を形成する表面で把持することができるように、各アームの遠位端に、又は遠位端付近に吸着カップを取り付けられる、請求項Ｅ１～Ｅ３のいずれか１つに記載の制御可能なグリッパ。

Ｅ５．
前記把持部材が、物体の表面上で把持するための少なくとも１つの吸着カップと、物体の１つの側面で把持するためのグリップ要素とのうちの少なくとも一方を備える、Ｅ１～Ｅ４のいずれか１つに記載の制御可能なグリッパ。

Ｅ６．
アクチュエータシステムが、複数のアームのそれぞれのアームの位置を個別に制御するための個別に制御可能なアクチュエータを備える、Ｅ１～Ｅ５のいずれか１つに記載の制御可能なグリッパ。

Ｅ７．
アクチュエータシステムが、少なくとも２本のアームの位置を制御するように構成された制御可能なアクチュエータを備える、Ｅ１～Ｅ５のいずれか１つに記載の制御可能なグリッパ。

Ｅ８．
単一の制御可能なアクチュエータが、３本又は４本のアームなどのすべてのアームの位置を制御するように構成される、請求項Ｅ７に記載の制御可能なグリッパ。

Ｅ９．
複数のアームが、アームが圧縮状態と伸展状態との間で制御可能に移動可能になることができるように、スライド可能に構成され、圧縮状態では、複数のアームのすべての把持部材が基部部分から取り得る最短距離だけ離れるのに対し、伸展状態では、複数のアームのすべての把持部材が基部部分から取り得る最長距離だけ離れる、Ｅ１～Ｅ８のいずれか１つに記載の制御可能なグリッパ。

Ｅ１０．
少なくとも３本のアームを備え、圧縮状態における把持部材の位置によって画定される領域と、伸展状態における把持部材の位置によって画定される領域とが、２倍超（５倍超など、１０倍長など）異なる、Ｅ９に記載の制御可能なグリッパ。

Ｅ１１．
少なくとも２本のアームのうちの２本のアームが、２つの平行な軸に沿って反対方向にスライドするように構成される、Ｅ１～Ｅ１１のいずれか１つに記載の制御可能なグリッパ。

Ｅ１２．
第１の１組の２本のアームが第１の１組の平行な軸に沿って反対方向にスライドするように構成され、第１の１組の２本のアームが第２の１組の平行な軸に沿って反対方向にスライドするように構成され、前記第１の１組の軸と上記第２の１組の軸とが７０°～１１０°の角度をなし、前記第１の１組の軸と上記第２の１組の軸との両方が、基部部分を通る中心軸に直交する、Ｅ１１に記載の制御可能なグリッパ。

Ｅ１３．
アクチュエータシステムが、回転電気モータ、リニア電磁アクチュエータ、油圧シリンダ、及び空気圧シリンダのうちの少なくとも１つを含む、Ｅ１～Ｅ１２のいずれか１つに記載の制御可能なグリッパ。

Ｅ１４．
制御可能なアクチュエータが、少なくとも２本のアームのうちの少なくとも１本のアームの位置を制御するように接続された少なくとも１つの制御可能な電気モータを備える、Ｅ１～Ｅ１３のいずれか１つに記載の制御可能なグリッパ。

Ｅ１５．
少なくとも１つの制御可能な電気モータが、ケーブル接続を介して加えられる回転によって少なくとも１本のアームを作動させるように接続される、Ｅ１４に記載の制御可能なグリッパ。

Ｅ１６．
第１の制御可能な電気モータが、第１のケーブル接続を介して加えられる回転によって少なくとも第１のアームを作動させるように接続され、第２の制御可能な電気モータが、第２のケーブル接続を介して加えられる回転によって少なくとも第２のアームを作動させるように接続される、Ｅ１５に記載の制御可能なグリッパ。

Ｅ１７．
第１の制御可能な電気モータが、第１のケーブル接続を介して加えられる回転によって第１の１組の２本のアームを反対方向に作動させるように接続され、第２の制御可能な電気モータが、第２のケーブル接続を介して加えられる回転によって第２の１組の２本のアームを反対方向に作動させるように接続される、Ｅ１６に記載の制御可能なグリッパ。

Ｅ１８．
少なくとも１つの制御可能な電気モータが、ロボットアクチュエータの一部に対して固定された位置に取り付けられる、Ｅ１４～Ｅ１７のいずれか１つに記載の制御可能なグリッパ。

Ｅ１９．
少なくとも１つの制御可能な電気モータが、基部部分に対して少なくとも回転可能又は傾斜可能である部分に取り付けられる、Ｅ１４～Ｅ１７のいずれか１つに記載の制御可能なグリッパ。

Ｅ２０．
少なくとも２本のアームのすべてが、固定長さを有する要素によって形成される、Ｅ１～Ｅ１９のいずれか１つに記載の制御可能なグリッパ。

Ｅ２１．
少なくとも２本のアームのうちの少なくとも１本のアームが、少なくとも１本のアームの長さの調整を可能にする伸縮要素を備える、Ｅ１～Ｅ１９のいずれか１つに記載の制御可能なグリッパ。

Ｅ２２．
基部部分が回転軸を中心として制御可能な回転を行うことができるように、ロボットアクチュエータに接続するための制御可能な回転要素を備える、Ｅ１～Ｅ２１のいずれか１つに記載の制御可能なグリッパ。

Ｅ２３．
基部部分が傾斜軸を中心として制御可能な傾斜を行うことができるように、ロボットアクチュエータに接続するための制御可能な傾斜要素を備える、Ｅ１～Ｅ２２のいずれか１つに記載の制御可能なグリッパ。

Ｅ２４．
物体を把持するための少なくとも１つの吸着カップであって、前記少なくとも１つの吸着カップが基部部分上の固定位置に取り付けられる、少なくとも１つの吸着カップを備える、Ｅ１～Ｅ２３のいずれか１つに記載の制御可能なグリッパ。

Ｅ２５．
Ｅ１～Ｅ２４のいずれか１つに記載の制御可能なグリッパと、
制御可能なグリッパを移動するように構成されたロボットアクチュエータと、
物体を把持し、目標位置において物体をプレースにするために、ロボットアクチュエータを制御し、且つ複数の把持部材の把持構成を制御するように構成された制御システムと
を備える、ピックアンドプレースロボット。

Ｅ２６．
制御可能なロボットアクチュエータが、ガントリ型のロボットアクチュエータなど、直交型のロボットアクチュエータを含む、Ｅ２５に記載のピックアンドプレースロボット。

Ｅ２７．
連続的に移動するばら荷の物体の流れから物体を把持し、目標位置において、仕分け機への誘導部上に、又は直接仕分け機上に物体を個別にして向きを揃えてプレースするように構成される、Ｅ２５又はＥ２６に記載のピックアンドプレースロボット。

Ｅ２８．
静止した物体のばら荷（例えば、段階的に移動する静止した物体のばら荷）から物体を把持するように構成される、Ｅ２５～Ｅ２７のいずれか１つに記載のピックアンドプレースロボット。

Ｅ２９．
制御システムが、物体の画像から決定される物体の少なくとも１つの特性に応じて、複数の把持部材の把持構成を制御するように構成される、Ｅ２５～Ｅ２８のいずれか１つに記載のピックアンドプレースロボット。

Ｅ３０．
制御システムが、前記画像から決定される複数の入力に応じて、複数の把持部材の把持構成を制御するように構成され、前記複数の入力が、物体の三次元形状、物体の水平方向の境界、物体のサイズ、物体の向き、物体の上面曲率、及び物体の表面粗さに関する情報のうちの少なくとも１つを含む、Ｅ２５～Ｅ２９のいずれか１つに記載のピックアンドプレースロボット。

Ｅ３１．
前記複数の入力が、物体の上面に関する情報を含み、物体の上面に関する前記情報が、皺のある領域の場所、平坦な表面部分の場所、上面の傾斜の角度及び向きのうちの１つ又は複数に関する情報を含む、Ｅ２５～Ｅ３０のいずれか１つに記載のピックアンドプレースロボット。

Ｅ３２．
制御アルゴリズムが、制御可能なグリッパを制御して、ａ）物体の表面に皺を有する領域では物体と係合するように把持部材を配置することを回避し、ｂ）物体の平坦な表面のある領域に少なくとも１つの把持部材を配置し、ｃ）物体が矩形形状を有すると検出された場合に物体の４つすべての角部付近に把持部材を配置するように構成される、Ｅ２５～Ｅ３１のいずれか１つに記載のピックアンドプレースロボット。

Ｅ３３．
制御システムが、目標位置にプレースされた後の物体の画像を受信するように構成され、制御システムが、物体をピックしてプレースする成功率を改善するために、目標位置にプレースされた後の前記物体の画像に基づくフィードバックに応じて、複数の把持部材の把持構成を制御するための制御パラメータを変更するように構成される、Ｅ２５～Ｅ３２のいずれか１つに記載のピックアンドプレースロボット。

Ｅ３４．
制御システムが、ロボットアクチュエータが物体を把持するための位置に制御可能なグリッパを移動させると共に、制御可能なグリッパを複数の把持部材の所定の把持構成に入れることができるように制御可能なアクチュエータシステムを制御するように構成される、Ｅ２５～Ｅ３３のいずれか１つに記載のピックアンドプレースロボット。

Ｅ３５．
郵便物、小包、荷物、倉庫流通で扱われるアイテム、及び通販流通センタで扱われるアイテムのうちの少なくとも１つを含む物体を処理するためのＥ１～Ｅ２４のいずれか１つに記載の制御可能なグリッパの使用法。

Ｅ３６．
物体を把持するための方法であって、本方法が、
制御可能なアクチュエータシステムによって、基部部分に対して異なる方向にスライド可能に構成された少なくとも２本のアームを備えた制御可能なグリッパを提供することであって、把持対象の物体の表面と係合するように構成された把持部材が前記アームのそれぞれの端部に、又は端部付近に配置される、こと、
把持対象の物体の特性を示す入力を受信することであって、前記特性が物体の少なくともサイズを含む、ことと、
把持対象の物体の特性を示す前記入力に応じて、物体を把持するための把持部材の把持構成を決定することと、
把持部材の所定の把持構成を提供するために前記少なくとも２本のアームのうちの少なくとも１本のアームを移動するように制御可能なアクチュエータを制御することと、
物体を把持するための所定の位置に制御可能なグリッパを移動することと、
把持部材の所定の把持構成に入った後、且つ制御可能なグリッパが所定の位置に入った後、把持部材によって物体を把持することと
を含む、方法。

本発明は、指定された実施形態に関連して説明されてきたが、いかなる仕方であっても、提示された例に限定されるものと解釈されるべきではない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲に照らして解釈されるものとする。特許請求の範囲に関連して、用語「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」又は「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」は、他の可能な要素又はステップを排除するものではない。また、「ａ」や「ａｎ」などの記載は、複数を排除するものと解釈されるべきではない。また、図示された要素に関して特許請求の範囲に参照符号を使用することは、本発明の範囲を限定するものと解釈されてはならない。更に、異なる請求項に記載された個々の特徴は、場合により有利に組み合わされてもよく、これらの特徴が異なる請求項に記載されることは、特徴の組み合わせが可能でなく有利でないことを排除するものではない。

Claims (26)

1. 把持対象の物体の表面と係合するように構成された複数の把持部材（Ｍ１、Ｍ２）であって、前記複数の把持部材（Ｍ１、Ｍ２）が制御可能な把持構成に構成される、複数の把持部材（Ｍ１、Ｍ２）と、
   ロボットアクチュエータによって移動されるように構成された基部部分（Ｂ）と、
   前記基部部分（Ｂ）に接続された４本のアーム（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）であって、各アーム（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）が、
   前記アーム（Ａ１）の遠位端に、又は遠位端付近に構成された少なくとも１つの把持部材（Ｍ１）を有し、
   前記アーム（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）が前記基部部分（Ｂ）に対して前記把持部材（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）の位置（Ｄ１、Ｄ２）を移動することができるように、前記基部部分（Ｂ）に対してスライド可能に構成される、４本のアーム（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）と、
   前記基部部分（Ｂ）に対して前記４本のアーム（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）の位置を制御するように構成された少なくとも２つの別個に制御可能な回転電気モータ（ＭＴ１、ＭＴ２）を備える制御可能なアクチュエータシステムと
   を備える、ロボットのための制御可能なグリッパ（Ｇ）であって、
   前記４本のアーム（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）が、前記基部部分（Ｂ）を通る垂直中心軸（ａｚ）に直交するそれぞれの軸（ａｘ、ａｙ）に沿って移動するように構成され、前記４本のアーム（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）が、前記制御可能な少なくとも２つの別個に制御可能な回転電気モータ（ＭＴ１、ＭＴ２）の制御時に、前記把持部材（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）が様々な把持四角形サイズを形成することができるように、前記基部部分（Ｂ）に対して異なる方向に移動するように構成される、ロボットのための制御可能なグリッパ（Ｇ）。
2. 各アームが、前記アームの長さに沿った軸に平行な平面を形成する表面で把持することができるように、各アームの遠位端に、又は遠位端付近に吸着カップを取り付けられる、請求項１に記載の制御可能なグリッパ。
3. 前記把持部材が、前記物体の表面上で把持するための少なくとも１つの吸着カップと、前記物体の１つの側面で把持するためのグリップ要素とのうちの少なくとも一方を備える、請求項１又は２に記載の制御可能なグリッパ。
4. 前記複数のアームが、前記アームが圧縮状態と伸展状態との間で制御可能に移動可能になることができるように、スライド可能に構成され、前記圧縮状態では、前記複数のアームのすべての前記把持部材が前記基部部分から取り得る最短距離だけ離れ、前記伸展状態では、前記複数のアームのすべての前記把持部材が前記基部部分から取り得る最長距離だけ離れる、請求項１～３のいずれか一項に記載の制御可能なグリッパ。
5. 前記圧縮状態における前記把持部材（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）の位置によって画定される領域と、前記伸展状態における前記把持部材（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４）の位置によって画定される領域とが２．０倍超異なる、請求項４に記載の制御可能なグリッパ。
6. ２本のアーム（Ａ１、Ａ２）が、２つの平行な軸（ａｘ）に沿って反対方向にスライドするように構成される、請求項１～５のいずれか一項に記載の制御可能なグリッパ。
7. 第１の１組の２本のアーム（Ａ１、Ａ２）が第１の１組の平行な軸（ａｘ）に沿って反対方向にスライドするように構成され、第２の１組の２本のアーム（Ａ３、Ａ４）が第２の１組の平行な軸（ａｙ）に沿って反対方向にスライドするように構成され、前記第１の１組の軸（ａｘ）と前記第２の１組の軸（ａｙ）とが７０°～１１０°の角度をなし、前記第１の１組の軸（ａｘ）と前記第２の１組の軸（ａｙ）との両方が、前記基部部分（Ｂ）を通る中心軸（ａｚ）に直交する、請求項６に記載の制御可能なグリッパ。
8. 前記制御可能なアクチュエータが、少なくとも２本のアームのうちの少なくとも１本のアームの位置を制御するために接続された少なくとも１つの制御可能な電気モータであって、前記少なくとも１つの制御可能な電気モータが、ケーブル接続を介して加えられる回転によって前記少なくとも１本のアームを作動させるために接続される、少なくとも１つの制御可能な電気モータを備える、請求項１～７のいずれか一項に記載の制御可能なグリッパ。
9. 前記少なくとも１つの制御可能な電気モータが、前記ロボットアクチュエータの一部に対して固定された位置に取り付けられる、又は前記少なくとも１つの制御可能な電気モータが、前記基部部分に対して少なくとも回転可能又は傾斜可能である部分に取り付けられる、請求項８に記載の制御可能なグリッパ。
10. 前記基部部分（Ｂ）が回転軸（ＲＴ＿ａ、ａｚ）を中心として制御可能な回転を行うことができるように、前記ロボットアクチュエータに接続するための制御可能な回転要素（ＲＴ）を備え、且つ前記基部部分（Ｂ）が傾斜軸（ＴＬ＿ａ）を中心として制御可能な傾斜を行うことができるように、前記ロボットアクチュエータに接続するための制御可能な傾斜要素（ＴＬ）を備える、請求項１～９のいずれか一項に記載の制御可能なグリッパ。
11. 第１の回転電気モータ（ＭＴ１）が、第１の一対のアーム（Ａ１、Ａ２）を作動させるように構成され、第２の回転電気モータ（ＭＴ２）が、第２の一対のアーム（Ａ３、Ａ４）を作動させるように構成される、請求項１～１０のいずれか一項に記載の制御可能なグリッパ。
12. 前記第１の回転電気モータ（ＭＴ１）が、一方向への回転時に、前記第１の一対のアーム（Ａ１、Ａ２）の前記アーム（Ａ１、Ａ２）を反対方向に移動するように構成され、前記第２の回転電気モータ（ＭＴ２）が、一方向への回転時に、前記第２の一対のアーム（Ａ３、Ａ４）の前記アーム（Ａ３、Ａ４）を反対方向に移動するように構成される、請求項１１に記載の制御可能なグリッパ。
13. 前記第１の一対のアーム（Ａ１、Ａ２）が第１の軸（ａｘ）に沿って移動するように構成され、前記第２の一対のアーム（Ａ３、Ａ４）が第２の軸（ａｙ）に沿って移動するように構成される、請求項１１又は１２に記載の制御可能なグリッパ。
14. 前記第１及び第２の軸（ａｘ、ａｙ）が、前記基部部分（Ｂ）の垂直中心軸（Ｒ＿Ｂ）に直交する、請求項１３に記載の制御可能なグリッパ。
15. 前記第１及び第２の回転電気モータ（ＭＴ１、ＭＴ２）が、それらのそれぞれの回転軸（Ｒ１、Ｒ２）が前記基部部分の垂直中心軸（Ｒ＿Ｂ）に平行であるように構成される、請求項１１～１４のいずれか一項に記載の制御可能なグリッパ。
16. 前記第１及び第２の回転電気モータ（ＭＴ１、ＭＴ２）が、伝達手段を介して前記アーム（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）の作動のための回転を伝達するように構成される、請求項１１～１５のいずれか一項に記載の制御可能なグリッパ。
17. 前記伝達手段が、ベルト、チェーン、ワイヤ、歯車機構、及び回転ケーブルのうちの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の制御可能なグリッパ。
18. 前記第１及び第２の回転電気モータ（ＭＴ１、ＭＴ２）が、前記基部部分Ｂに取り付けられる、請求項１１～１７のいずれか一項に記載の制御可能なグリッパ。
19. 請求項１～１８のいずれか一項に記載の制御可能なグリッパ（Ｇ）と、
    前記制御可能なグリッパ（Ｇ）を移動するように構成されたロボットアクチュエータ（ＲＡ）と、
    前記物体を把持し、目標位置（ＴＡ）において前記物体をプレースにするために、前記ロボットアクチュエータ（ＲＡ）を制御し、且つ前記複数の把持部材（Ｍ１、Ｍ２）の前記把持構成を制御するように構成された制御システム（ＣＳ）と
    を備える、ピックアンドプレースロボット。
20. 前記制御可能なロボットアクチュエータが、ガントリ型のロボットアクチュエータなど、直交型のロボットアクチュエータを含む、請求項１９に記載のピックアンドプレースロボット。
21. 連続的に移動するばら荷の物体の流れから前記物体を把持し、目標位置において、仕分け機への誘導部上に、又は直接前記仕分け機上に前記物体を個別にして向きを揃えてプレースするように構成され、前記制御システムが、前記物体の画像から決定される前記物体の少なくとも１つの特性に応じて、前記複数の把持部材の前記把持構成を制御するように構成される、請求項１９又は２０に記載のピックアンドプレースロボット。
22. 前記制御システムが、前記画像から決定される複数の入力に応じて、前記複数の把持部材の前記把持構成を制御するように構成され、前記複数の入力が、前記物体の三次元形状、前記物体の水平方向の境界、前記物体のサイズ、前記物体の向き、前記物体の上面曲率、及び前記物体の表面粗さに関する情報のうちの少なくとも１つを含む、請求項１９～２１のいずれか一項に記載のピックアンドプレースロボット。
23. 前記制御システムが、前記目標位置にプレースされた後の物体の画像を受信するように構成され、前記制御システムが、物体をピックしてプレースする成功率を改善するために、前記目標位置にプレースされた後の物体の前記画像に基づくフィードバックに応じて、前記複数の把持部材の前記把持構成を制御するための制御パラメータを変更するように構成される、請求項１９～２２のいずれか一項に記載のピックアンドプレースロボット。
24. 前記制御システムが、前記ロボットアクチュエータが前記物体を把持するための位置に前記制御可能なグリッパを移動すると共に、前記制御可能なグリッパを前記複数の把持部材の所定の把持構成に入れることができるように前記制御可能なアクチュエータシステムを制御するように構成される、請求項１９～２３のいずれか一項に記載のピックアンドプレースロボット。
25. 郵便物、小包、荷物、倉庫流通で扱われるアイテム、及び通販流通センタで扱われるアイテムのうちの少なくとも１つを含む物体を処理するための請求項１～１８のいずれか一項に記載の制御可能なグリッパの使用法。
26. 物体を把持するための方法であって、前記方法が、
    ２つの回転電気モータを備える制御可能なアクチュエータシステムによって基部部分に対して異なる方向にスライド可能に構成された４本のアームを備えた制御可能なグリッパを提供すること（Ｐ＿Ｃ＿Ｇ）であって、把持対象の前記物体の表面と係合するように構成された把持部材が前記アームのそれぞれの端部に、又は端部付近に配置される、こと（Ｐ＿Ｃ＿Ｇ）と、
    把持対象の前記物体の特性を示す入力を受信すること（Ｒ＿Ｉ＿Ｏ）であって、前記特性が前記物体の少なくともサイズを含む、こと（Ｒ＿Ｉ＿Ｏ）と、
    把持対象の前記物体の特性を示す前記入力に応じて、前記物体を把持するための前記把持部材の把持構成を決定すること（Ｄ＿Ｇ＿ＣＦ）と、
    前記把持部材の前記所定の把持構成を提供するために前記アームのうちの少なくとも１本のアームを移動するように前記２つの回転電気モータのうちの少なくとも一方を制御すること（Ｃ＿ＣＡＳ）と、
    前記物体を把持するための所定の位置に前記制御可能なグリッパを移動すること（Ｍ＿Ｇ）と、
    前記把持部材の前記所定の把持構成に入った後、且つ前記制御可能なグリッパが前記所定の位置に入った後、前記把持部材によって前記物体を把持すること（Ｇ＿Ｏ）と
    を含む、方法。

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