JP6692247B2 - 物品保持装置および物品保持方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、物品保持装置および物品保持方法に関する。

従来、工場や倉庫内の搬送作業の自動化は、高速処理を行うために、物品サイズ、積載状態や物品配置情報を予め搬送制御装置に登録することにより行われてきた。しかし、このような技術を流用して多種多様な積載物品を処理するには、大量の想定物品を予め登録する必要があるため登録作業に時間を要するのと、登録データ数が膨大であり全体の処理に多くの時間を要するため処理効率が悪いという問題がある。また、カメラなどで物品を認識して処理するため、１つの物品の認識に十分な時間をかける必要があり、多種多様な積載物品の処理には不向きであった。

また、搬送制御装置等に予め登録した物品サイズや積載状態等の情報を利用して、物品の保持および搬送のアルゴリズム処理手順の仮説を立て、効率の最もよいアルゴリズム処理手順を選ぶ方法も考えられるが、多種多様な物品を取り扱う実用現場を考慮すると、厳密性を追求すればするほど計算リソースが膨大となる。また、実施の容易さを追求するほど、アルゴリズムの恩恵を受け難いという問題がある。

特開２００１−３１７９１１号公報 特開２０１５−４７６８１号公報

発明が解決しようとする課題は、積載された形状の異なる複数の物品を効率的に保持搬送することができる物品保持装置を提供することにある。

実施形態の物品保持装置は、複数の物品を保持可能である保持部と、複数の物品を認識して認識結果を生成する認識部と、前記認識結果を用いて前記複数の物品より第１の物品を選択し、前記第１の物品と並ぶ複数の物品の数が少ない側の方向を第１の方向とし、前記保持部が保持する前記第１の物品と前記第１の物品と並び前記第１の方向に位置する第２の物品を選択し、その選択結果を用いて前記保持部の駆動を制御する制御部と、を備える。

また、実施形態の物品保持方法は、複数の物品を保持可能である保持部と、複数の物品を認識する認識部と、前記保持部の移動を制御する制御部と、を備える物品保持装置における物品保持方法であって、前記認識部で前記複数の物品の認識結果を生成し、前記制御部で、前記認識結果を用いて前記複数の物品より第１の物品を選択し、前記第１の物品と並ぶ複数の物品の数が少ない側の方向を第１の方向とし、前記保持部が保持する前記第１の物品と前記第１の物品と並び前記第１の方向に位置する第２の物品を選択する。

第１の実施形態にかかる物品保持装置１の一例を示す正面図と上面図である。 番号を付した横並びの４つの物品と搬送領域の幅Ｗを示す図である。 カゴ枠の避け動作の一例について示す図である。 積載されたサイズの異なる複数の物品と搬送領域の幅Ｗを示す図である。 右から順に保持できるだけの物品を処理した場合の処理回数を示す図である。 左から順に保持できるだけの物品を処理した場合の処理回数を示す図である。 高低差ｄＨ内に４つ〜６つの物品が存在する場合の保持対象となる物品の優先順位を番号付けした一例を示す図である。 基準物品周辺の物品数で判断する第１の方式を示すフロー図である。 基準物品位置の偏り（基準物品中央から積載領域端部までの幅）で判断する第２の方式を示すフロー図である。 積載領域を上面方向から見たときの積載物品を示す図である。 平面状に物品が積載されている場合の処理のフロー図である。 ランダムに積載された物品に第１の方式を繰り返し適用した場合の処理の一例を示した図である。 第３の方式を用いて処理した場合と従来の手順により処理した場合のシミュレーション結果を示す表である。 シミュレーションに用いた積載物品の形状を示す図である。 保持部の幅が積載領域の半分より大きく且つ保持対象の物品が保持部の幅に匹敵する場合の一例を示す図である。 保持部の幅が積載領域の半分より大きく且つ保持対象の物品が保持部の幅に匹敵する場合の処理の一例を示すフロー図である。 保持部の幅が積載領域の半分より大きく且つ保持対象の物品が保持部の幅に匹敵するものが無い場合の一例を示す図である。 保持部の幅が積載領域の幅の半分より小さく且つ保持対象の物品が保持部の幅に匹敵するものがある場合の一例を示す図である。 保持部の幅が積載領域の幅の半分より小さく且つ保持対象の物品が保持部の幅に匹敵するものがある場合の処理の一例を示すフロー図である。 保持部の幅が積載領域の幅の半分より小さく且つ保持対象の物品が保持部の幅に匹敵するものが無い場合の一例を示す図である。 保持部の幅が積載領域の幅の半分より小さく且つ保持対象の物品が保持部の幅に匹敵するものが無い場合の処理の一例を示すフロー図である。

以下、図面を参照して実施形態にかかる物品保持装置について説明する。同じ符号が付されているものは同様のものを示す。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係や部分間の大きさの比係数などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比係数が異なって表される場合もある。

（第１の実施形態）
第１の実施形態について図１を参照して説明する。図１は第１の実施形態にかかる物品保持装置１の一例を示す正面図と上面図である。

図１に示すように、積載領域２には様々な形状の物品４が複数積載されている。

物品保持装置１と搬送領域３は、地面に固定されている。物品保持装置１は、積載領域２から物品４を選択的に取り出して搬送領域３に移載する。物品保持装置１は、移動可能であっても良い。例えば、物品保持装置１は、底部にローラ等を備えることができ、或いは、レールに沿って移動することができる。

積載領域２は、物品４を積載するパレット、カゴ台車やボックスパレット等で良い。積載領域２は、底部にローラ等が取り付けられ移動可能であっても良いし、固定されていても良い。積載領域２に積まれた物品を積載物品と称しても良い。

搬送領域３は、物品保持装置１が移載した物品４を搬送する。例えば、ベルトコンベア、台車、パレットや作業台等で良い。例えば、この搬送領域３のｘ軸方向の幅をＷ１とし、ｙ軸方向の幅をＷ２とする。

図１に示すように物品保持装置１は、積載領域２から搬送領域３へ移載すべき物品を保持しつつ移動可能な保持部５と、保持部５を駆動する駆動部６と、積載領域２に存在する物品の画像等からその形状を認識する認識部７と、駆動部６を駆動し保持部５の動作を制御する制御部８と、を備える。

保持部５は、駆動部６に接続され、３軸方向に移動可能である。具体的には、駆動部６は、鉛直方向、前後方向、横方向に保持部５を駆動する。説明のため、図１に示すように、直交座標軸を設定する。ｚ軸は鉛直方向に対応し、ｘ軸は前後方向に対応し、ｙ軸は横方向に対応する。前後方向および横方向は、水平方向、すなわち、物品保持装置１が設置された地平面と平行な方向である。水平方向は、保持対象の物品の底面と平行である。保持部５は積載領域２に積載された物品４の上面と対向するように設置されている。保持部５は、例えば、図示しない真空ポンプに連結された複数の吸盤５１を備え、吸着により物品４を保持する。吸盤５１は保持部５の下面に設けられている。駆動部６は、具体的に支持部６１、６２、６３を有し、支持部６１は保持部５をｚ方向に駆動する。支持部６２は、保持部５をｘ方向に駆動する。支持部６３は、保持部５をｙ方向に駆動する。

保持部５のｘ軸方向の幅Ｗｈは、最大で積載領域２のｘ軸方向の幅Ｖ１を超えてもよいが、１ストロ−クで同時に保持可能な物品の最大幅は移載先の搬送領域３の幅Ｗ１以内に制限される。ｙ軸方向についても同様である。

なお、保持部５、駆動部６について上述した構造は一例に過ぎない。例えば、保持部５が物品４を保持する方法は、挟持であってもよい。

保持部５には、認識部７が取り付けられている。認識部７は、積み重ねられた物品４を水平方向または斜め方向に視野に入れた画像を取得する。つまり、認識部７は、積載領域２に積載されている物品４の配置を認識結果として画像を生成する。認識部７としては、例えば、赤外線ドットパターン投影方式カメラなどの三次元位置計測可能なカメラを利用することができる。以下では、認識部７が赤外線ドットパターン投影方式カメラであるとして説明を行う。赤外線ドットパターン投影方式カメラは、赤外線のドットパターンを対象物体に投影し、この状態で対象物体の赤外線画像を撮影する。赤外線画像を解析することで対象物体の３次元情報を得ることが可能である。赤外線ドットパターン投影方式カメラは、カラー画像又はモノクロ画像を撮影することができてもよい。或いは、認識部７は、赤外線ドットパターン投影方式カメラの他に、カラー画像又はモノクロ画像を取得するカメラなどの光学センサをさらに含んでいてもよい。また、認識部７は、複数のカメラを有していても良い。複数のカメラを別の位置に配置することにより、例えば奥行方向の物品の形状を精度良く認識できる。上述した画像は、例えば、ｊｐｇ、ｇｉｆ、ｐｎｇやｂｍｐ等の一般的に用いられている画像データで良い。なお、認識部７は、保持部５以外の場所に設けられてもよい。例えば、認識部７は駆動部６に取り付けられてもよい。

認識部７は、保持部５に取り付けられているので、保持部５とともに移動する。このため、広範囲を認識することが可能である。認識を行う際には、例えば、認識部７は、積み重なった物品の最高部が認識範囲の上限よりやや下に入る位置に駆動される。

制御部８は、認識部７から認識結果としての画像を受け取り、この画像に基づいて保持部５および駆動部６の移動目標位置等を決定する。

まず、制御部８は、受け取った画像に基づいて、積み重ねられた物品のうち最も高い所に位置する物品（第１の物品あるいは基準物品と称する）の位置を算出する。続いて、制御部８は、受け取った画像に基づいて、第１の物品の次に高い所に位置する物品（第２の物品と称する）の位置を算出する。本実施形態では、制御部８が算出する物品の位置は、物品の上面と前面または側面とにより形成される角（エッジ）の位置である。前面は、物品保持装置１に対向する側の物品の側面を指す。第１の物品の上面と前面とにより形成されるエッジを第１のエッジと呼び、第２の物品の上面と前面とにより形成されるエッジを第２のエッジと呼ぶ。制御部８は、認識部７から受け取った画像から、第１のエッジと第２のエッジを検出する。第１のエッジは、積み重なった物品のなかで最も高い位置に存在する物品の角である。最も高い位置に複数の物品が存在する場合には、第１のエッジは、これらの物品のうち物品保持装置１に対して最も手前の物品の角である。第２のエッジは、第１のエッジの次に高い位置に存在する物品の手前の角である。

第１のエッジと第２のエッジの検出方法として、例えば、認識部７が３次元センサである場合、認識部７で取得されたデータを３次元空間内の点群データに変換することで、エッジを算出することができる。第１のエッジは、変換により得られた点群データからｚの値が最も大きく（すなわち最も高い位置にある）互いに近い複数の点で構成される点群を特定し、これら点群をｙの値で並び替え、ｙの任意の範囲においてｘの値が最小である点群を抽出することで得られる。第２のエッジは、第１のエッジを算出する方法と同様にして算出される。ただし、第２のエッジは、第１のエッジに対応する点群と異なる点群から選ばれる。或いは、第１のエッジの近隣領域において画像処理から検出される横線が第２のエッジとして検出されてもよい。このような方法によれば、少ない計算量で確実に第１のエッジおよび第２のエッジを検出することができる。この第１のエッジおよび第２のエッジの検出は、認識部７で行っても良い。また、エッジの検出は、第１のエッジおよび第２のエッジのみに限らず、それ以外の高さに存在する物品のエッジも検出できる。

次に、制御部８が保持部５および駆動部６を動作する際のアルゴリズムについて具体的に説明する。

制御部８は、ランダムに積載された物品を搬送領域の制限等を考慮して効率的に搬送するため、シンプルなアルゴリズムに基づいて保持部５および駆動部６を制御する。制御部８は、例えば、プロセッサ及びメモリを備えるコンピュータ又はＬＳＩ（large scale integration）などにより実装することができる。

図２−１は、積載領域の番号を付した横並びの４つの物品と搬送領域の幅Ｗを示した図である。

図２−１に示すように、ｘ軸方向に横並びの４つの物品があった場合、搬送領域Ｗの制限によって２つ以上を保持搬送することはできない。その場合、仮に中央２つを一度に処理してしまうと、これら４つの全物品を処理するのに、合計３ストローク必要となるため、一般的には、両端の２つずつを処理する手順が考えられる。このためには、搬送領域Ｗに基づき物品番号を順に与え、若い番号順に優先して保持対象として決定する。図２−１の場合は、単に左側を優先するか右側を優先するかの単純な判断のみである。

しかし、積載物品の物品形状がそれぞれ異なり、ランダムに積載された物品の場合、上述した単純な判断だけでは効率的に搬送できないパターンが存在する。

ここで、保持部が１ストロークで同時に保持する保持対象となる物品の最大幅は、例えば、積載領域がカゴ形状である場合、密に敷き詰めて置かれた物品同士を全て同時に保持して搬送しようとしても、ｘ軸方向のカゴ枠に引っかかるなどの危険がある。このため、カゴ枠への接触の可能性がある場合、カゴ枠を避けるような動作を行う。図２−２は、カゴ枠の避け動作の一例について示す図である。積載領域の隅に物品を検出し、それを保持対象とする場合、安全のためカゴ枠を避けてから搬送を行う。この時の避け量Ｘｆを考慮して、あらかじめ保持物品は積載領域の幅Ｖから避け量Ｘｆを引いた幅以下となるよう制限する。

また、カゴ枠が無い平積みの積載領域の場合も、搬送領域が狭いなどの場合も同様である。同時に搬送できる物品の面積は、保持が実行できるかどうかの次に、搬送領域により制限される。本実施形態では、このようにして設けられる制限面積あるいは幅を、搬送領域Ｗ（あるいは幅Ｗ）とし、この面積（あるいは幅）に収まる複数の物品を保持対象とする。

図３は、積載されたサイズの異なる複数の物品と保持部と搬送領域の幅Ｗを示した図である。

図３に示すように、サイズの異なる物品が積載されている場合、物品同士の高低差がある範囲以内であれば同時に保持対象となるが、高低差が大きい物品同士は保持の対象とならない。この時、単純ルールを適用して右から順に保持できるだけの物品を処理していこうとすると、図４に示すように、６回の処理が必要となり、左から順に保持できるだけの物品を処理していこうとすると、図５に示すように、５回の処理で済む。図５の場合は、左から順に処理することにより、最も高い位置にある物品から保持する順序となるため、結果的に効率的な処理手順となっている。

これはランダムに積載された状態の物品であっても、最も高い位置に積まれた物品から順に処理をしていくのが最も搬送動作として安全かつ効率的であるということを示している。

本実施形態では、同時保持可能高低差ｄＨ内に存在するすべての物品の中から、搬送領域Ｗの制約に基づいて保持対象となる物品の選択を行う。その際、まず最も高い物品を基準として物品を選択し、選択された物品に対して保持を行う動作を制御部が制御する。最も高い物品と次に高い物品との高低差は、第１のエッジと第２のエッジの差分で求められる。この差分が、ｄＨ以下の場合は、同時保持が可能であり、ｄＨより大きい場合は、同時保持ができないことを示している。例えば、１〜Ｎ番目の物品のうち第ＮのエッジまでがｄＨより小さい高さである場合は、１〜Ｎ番目の物品が同時保持対象となる。

図６は、同時保持可能高低差ｄＨ内に４つ〜６つの物品が存在する場合の保持対象の物品の優先順位を番号付けした一例を示した図である。ここでは、簡単のため１次元的に並べられた物品について説明する。

まず、最も高い物品を基準物品として１番に設定し、次に同時保持可能高低差ｄＨ内の物品に順に番号を付与する。付与番号の若い物品のうち、搬送領域に収まるだけの物品を保持対象となる物品として選択する。

同時保持可能高低差ｄＨ内の物品への番号付与は、基準物品の周辺の物品を優先して番号付与する。例えば、基準物品と隣り合う物品の数が少ない側の物品について基準物品に近い物品から番号付与する。保持部が積載領域の中央に位置する場合、保持部の動作方向は、図６の矢印の方向となる。

保持対象の順番を表す物品番号の付与方法は、基準物品周辺の物品数を基準とする第１の方式や、基準物品位置の積載領域中央からの偏り（基準物品の中心から積載領域端部までの幅）を基準とする第２の方式がある。

図７は、基準物品周辺の物品数で判断する第１の方式を示すフロー図である。まず最も高い位置にある物品を基準物品とする（Ｓ７０１）。基準物品と高低差ｄＨ以内の物品をすべて選択する（Ｓ７０２）。基準物品が選択された物品のうち端部に位置するか確認する（Ｓ７０３）。Ｎｏの場合、基準物品の左右に並ぶ物品数を比較し、物品数の少ない側を選択する（Ｓ７０４）。物品数の少ない側に対して、基準物品に近い順に番号の付与を行い（Ｓ７０５）、物品数の少ない側に番号を付与し終えたら、次に物品数の多い側に対し基準物品に近い順に番号を付与する（Ｓ７０６）。Ｙｅｓの場合は、基準物品に近い物品の順番に番号を付与する（Ｓ７０７）。最後に、番号の若い物品のうち、搬送領域Ｗに収まる物品を保持対象に決定する（Ｓ７０８）。保持対象の物品は、保持部により保持され搬送領域に移載される。このように搬送対象となる物品すべてについて保持対象の順に番号を付与することで、最も高い位置にある物品を必ず保持対象とし、図２−１に示したような効率の悪い手順の発生を防止することができる。

図８は、基準物品位置の積載領域中央からの偏り（基準物品中央から積載領域端部までの幅）で判断する第２の方式を示すフロー図である。第１の方式では基準物品の左右の物品数を比較し保持対象順の番号付与方向の判断を行っているのに対し、第２の方式では、基準物品中央から積載領域端部までの幅（距離）のうち、幅の狭い側の物品から優先して保持対象順の番号付与を行う。まず、最も高い位置にある基準物品を１番とする（Ｓ８０１）。基準物品と高低差ｄＨ以内の物品をすべて選択する（Ｓ８０２）。基準物品が選択された物品のうち端部に位置するか確認する（Ｓ８０３）。Ｎｏの場合、基準物品の中央から積載領域端部までの幅について幅の狭い側を選択する（Ｓ８０４）。幅の狭い側の物品に対して基準物品に近い順に番号を付与する（Ｓ８０５）。幅の狭い側について番号を付与し終えたら幅の広い側の物品に対して基準物品に近い順に番号付与する（Ｓ８０６）。Ｙｅｓの場合は、基準物品に近い物品の順に番号を付与する（Ｓ８０７）。若い番号の物品のうち、搬送領域Ｗに収まる物品を保持対象に決定する（Ｓ８０８）。保持対象の物品は、保持部により保持され搬送領域に移載される。図８のフローでは、特に小さな物品が多く積載されているときに有効な方式である。また、上記では、基準物品の中心から積載領域端部までの距離に基づいて番号付与しているが、基準物品から高さｄＨ以内の物品のうち、基準物品の中心から高さｄＨ以内の物品の端部までの距離を基準に番号付与しても良い。例えば、基準物品の中心から端部までの幅が狭く、且つ基準物品に近い物品から番号付与する。その後、幅の広い側の物品であって、基準物品に近い物品から番号付与する。

第１の方式では、若い番号の物品のうち、搬送領域幅Ｗに収まる物品を保持対象とすることにしているが、例えば基準物品に対して隣り合う物品数が少ない側の物品であって、基準物品の次に番号付けされる物品が、基準物品から搬送領域Ｗ以上離れている物品である場合、該物品は保持対象から省かれ、基準物品に対して隣り合う物品数が多い側の物品を保持対象とするのが良い。

保持部は、第１の方式あるいは第２の方式に応じて、最も高い位置にある物品を基準物品として決め、その周辺領域の物品のうち、数の少ない側または幅の狭い側の方向へ駆動される動作を行う。これにより、必ずしも多くの物品を保持するのではなく、搬送領域の範囲に収まるだけの物品を保持する。

上述した説明では、物品を積載領域正面（図１でいうＸ軸方向）から見て、横一列（図１でいうＹ軸方向）に物品が並んでいるような状態に有効な処理を説明したが、この方式は横一列に並んでいるときに限らず、奥行方向の並びに対しても適用することができる。

図９は、積載領域を上面方向から見たときの積載物品を示す図である。

図９に示すように、積載領域を上面側から見た場合、最も高い基準物品を検出したのち、この基準物品と同時に保持が可能な物品の高低高さｄＨ以内に複数の物品が検出されたとする。また、搬送領域の面積をＷ１×Ｗ２とする。保持部が大きければ第１の方向に並んだ物品のみでなく、第１の方向と垂直な第２の方向に広がる物品も保持可能である。保持部が第１の方向および第２の方向を含む平面状に十分に大きい場合、効率よく複数の物品を保持搬送することができる。例えば、第１の方向は搬送領域の一辺Ｗ１と平行であり、第２の方向は搬送領域のもう一方の辺Ｗ２と平行である。

図１０は、平面状に物品が積載されている場合の制御部の処理フローである。まず、最も高い位置にある基準物品を決定する（Ｓ１００１）。次に基準物品と高低差がｄＨ以内の物品群Ｐｈを決定する（Ｓ１００２）。物品群Ｐｈのうち、基準物品を通り第１の方向と平行な線上に存在する物品群Ｐ１を決定する（Ｓ１００３）。基準物品が物品群Ｐ１のうち端部に位置するか確認する（Ｓ１００４）。Ｎｏの場合、物品群Ｐ１のそれぞれの物品に対して、基準物品を中心に個数が少ない側の物品、または基準物品を中心に物品群Ｐ１の端部までの幅が狭い側の物品であり、且つ基準物品に近い物品から番号を付与する（Ｓ１００５）。個数が少ない側の物品の番号を付与し終えたら、次に個数が多い側の物品であって、基準物品に近い物品から番号を付与する。または、幅が狭い側の物品の番号を付与し終えたら、次に幅の広い側の物品であって、基準物品に近い物品から番号を付与する（Ｓ１００６）。Ｙｅｓの場合は、基準物品に近い物品順に番号を付与する（Ｓ１００７）。物品群Ｐ１のうち、若い番号順にＷ１の幅に収まる物品を選択する（Ｓ１００８）。物品群Ｐｈのうち物品群Ｐ１以外でＷ１の幅以内であり、第２の方向に存在する物品群Ｐ２を決定する（Ｓ１００９）。基準物品が物品群Ｐ１のうち端部に位置するか確認する（Ｓ１０１０）。Ｎｏの場合、物品群Ｐ２のそれぞれの物品に対して、基準物品を中心に個数が少ない側の物品、または基準物品を中心に物品群Ｐ２の端部までの幅が狭い側の物品であり、且つ基準物品に近い物品から番号を付与する（Ｓ１０１１）。個数が少ない側の物品の番号を付与し終えたら、次に個数が多い側の物品であって、基準物品に近い物品から番号を付与する。または、幅が狭い側の物品の番号を付与し終えたら、次に幅の広い側の物品であって、基準物品に近い物品から番号を付与する（Ｓ１０１２）。Ｙｅｓの場合は、基準物品に近い物品順に番号を付与する（Ｓ１０１３）。物品群Ｐ２のうち、若い番号順にＷ２の幅に収まる物品を選択する（Ｓ１０１４）。（Ｓ１００８）と（Ｓ１０１４）で選択された物品を全て保持対象に決定する（Ｓ１０１５）。保持対象の物品は、保持部により保持され搬送領域に移載される。上述した、平面状に物品が積載されている場合の制御部のフローのうち、基準物品周辺の物品数を基準とする方式を第３の方式と称し、基準物品位置の積載領域中央からの偏り（基準物品の中心から積載領域端部までの幅）を基準とする方式を第４の方式と称する。

保持対象範囲を２次元平面まで広げることにより、複数の物品について効率的に保持搬送することができる。搬送領域の面積は、正方形若しくは長方形の四角形を想定しているが、これに限らず、円形や多角形の搬送領域についても適用でき、図１０に示すフローを用いることができる。

本実施形態にかかる物品保持装置は、積載領域に積載された複数の物品に対して、図７、図８または図１０のフローを積載領域から物品が無くなるまで繰り返し行う。

図１１は、ランダムに積載された物品に第１の方式を繰り返し適用した場合の処理の一例を示した図である。ここでは、簡単のため物品が横一列に並んだ場合について説明する。

図１１では、搬送領域の幅をＷとし、保持部の幅をＷｈとし、同時保持可能高低差をｄＨとした。

第１の方式の処理に従えば、図１１の（１）の手順に示すように、最も高い位置にある物品を基準として高さｄＨ以内に存在する４つの物品が選択される。基準物品を１番とし、基準物品を中心に左右に並ぶ物品数が少ない方の物品から番号を付与する。付与した番号の若い順から搬送領域Ｗに収まる物品数を選択する。（１）の場合は１〜３の物品が保持搬送対象となる。

次に、（１）で搬送した物品を除く残りの物品に対して同様の処理を行う。図１１の（２）に示すように、最も高い物品を基準物品としてｄＨ以内に存在する物品が選択される。（２）の場合は、基準物品のみが保持搬送対象となる。

次に、（２）で搬送した物品を除く残りの物品に対して同様の処理を行う。図１１の（３）に示すように、最も高い物品を基準物品としてｄＨ以内に存在する２つの物品が選択される。（３）の場合、２番に当たる物品は、基準物品に対して搬送領域Ｗを超える範囲に存在するため、搬送対象とはならず基準物品のみが保持搬送対象となる。

次に、（３）で搬送した物品を除く残りの物品に対して同様の処理を行う。図１１の（４）に示すように、最も高い物品を基準物品としてｄＨ以内に存在する３つの物品が選択される。基準物品を１番とし、基準物品を中心に左右に並ぶ物品数が少ない方の物品から番号を付与する。（４）の場合、基準物品と右側の物品は存在しないので、左側の物品に番号を付与し、搬送領域Ｗに収まる物品数を選択すると３つの物品が保持搬送対象となる。残りの物品に対しても同様の（５）および（６）の手順で処理すると合計６回で処理が完了する。一方、単純に右側の物品から処理していくと合計７回の処理が必要になる。

図１２は、本実施形態にかかる制御部のアルゴリズムを用いて処理した場合と従来の手順により処理した場合の保持物品数のシミュレーション結果を比較した表である。

図１３に示すように、シミュレーションに用いる積載物品として大きさや形が略同じ物品を整列して積載したサンプル１〜４と、大きさや形が異なる物品をランダムに積載したサンプル５〜９を用いた。

また、シミュレーションに用いた処理方式として、積載物品の右端から保持できる物品を順番に保持搬送する方式（従来方式１と称する）と、積載物品の左端から保持できる物品を順番に保持搬送する方式（従来方式２）と、積載物品の中央の物品を中心に隣り合う物品の数が少ない方から順番に保持搬送する方式（従来方式３）と、積載物品の中央の物品を中心に隣り合う物品の数が多い方から順番に保持搬送する方式（従来方式４）と、本実施形態の第１の方式（図８のフロー参照）を用いて保持搬送する場合の５つの方式を用いた。シミュレーションにより出力される値は、処理物品数を保持動作回数で割った値である。つまり１回の保持動作で保持する物品数である。

図１２に示すように、第１の方式が最も良い結果を示した。特に、サンプル５〜９のランダムに積載された物品の保持に対して従来方式と比較して有利な結果を示した。図１２では、第１の方式を用いて比較を行ったが、第４の方式を選択した場合でも、略同様の結果が得られる。

本実施形態の物品保持装置を用いることによって、従来技術と比較して効率的な物品搬送を行うことができる。これにより、複数の物品の搬送時間を低減できる。

また、本実施形態の制御部は、シンプルなアルゴリズムにより構成されているため、計算時間を短くでき処理効率を向上できる。

また、あらかじめ物品サイズ、形状や積載状態等の情報を登録することを要せず、作業効率も低減することができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態について図１４〜図２０を参照して説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態にかかる制御部の保持搬送処理の例外事項について説明する。それ以外の構成については、第１の実施形態にかかる物品保持装置と同様である。

図１４は、保持部の幅が積載領域の幅の半分より大きく且つ保持対象の物品が保持部の幅に匹敵する場合の一例を示す。搬送領域は、保持部の幅にαを加えた幅とする。この場合、第１の実施形態にかかる保持搬送方式（第１乃至４の方式）に、追加の方式を設定することが好ましい。

図１４に示すように、αより小さな物品があり、保持対象の物品が保持部の幅に匹敵し且つ最後に選択される物品がαより小さい物品である場合は、該物品は搬送ができないことがあるので、保持対象から除かれる。つまり、保持部の幅に匹敵する幅の物品は、１回の動作で１つしか搬送できないため、他の物品と同時保持しないようにする。

一方、積載領域の中にαより小さい荷物が無い場合は、第１の実施形態にかかる第１乃至４の方式を適用して良い。

図１５を用いて、具体的にこの場合の処理フローを説明する。

まず、積載物品のうち、最も高い位置にある物品を基準物品とする（Ｓ１５０１）。基準物品と高低差ｄＨ以内の物品をすべて選択する（Ｓ１５０２）。基準物品の中央から積載領域端部までの幅について幅の狭い側を選択する（Ｓ１５０３）。幅の狭い側の物品に対して基準物品に近い順に番号を付与する（Ｓ１５０４）。幅の狭い側について番号を付与し終えたら幅の広い側の物品に対して基準物品に近い順に番号付与する（Ｓ１５０５）。次に、番号を付与した物品のうちαより小さい幅の物品があるか否かで場合分けする（Ｓ１５０６）。αより小さい幅の物品がある（Ｙｅｓ）の場合は、搬送領域Ｗに収まる物品を若い番号順に選択する際、保持対象の物品幅がＷｈを超えた後にαより小さい幅の物品に遭遇した場合、Ｗｈに収まる物品を保持対象とする（Ｓ１５０７）。αより小さい幅の物品が無い（Ｎｏ）の場合は、若い番号の物品のうち、搬送領域Ｗに収まる物品を保持対象に決定する（Ｓ１５０８）。

図１６は、保持部の幅が積載領域の幅の半分より大きく且つ保持対象の物品が保持部の幅に匹敵するものが無い場合の一例を示す。搬送領域は、保持部の幅にαを加えた幅とする。

図１６に示すように、積載領域の中にαより小さな物品があり、同時保持の物品の幅が保持部の幅を超えた後にαより小さな物品に遭遇した場合は、該物品は同時保持物品から除かれる。

一方、積載領域の中にαより小さな物品が無い場合は、第１の実施形態にかかる第１乃至４の方式を適用して良い。処理フローは、図１５と同様である。

図１７は、保持部の幅が積載領域の幅の半分より小さく且つ保持対象の物品が保持部の幅に匹敵する場合の一例を示す。搬送領域は、保持部の幅にαを加えた幅とする。

図１７に示すように、積載領域の中にαより小さな物品がある場合は、同時保持の物品の幅が保持部の幅Ｗｈを超えた後にαより小さな物品に遭遇した場合は、該物品は同時保持物品から除かれる。また、保持対象順の番号付与に基づいて物品の参照を行う際、保持部の幅に匹敵する大きな物品を参照した時点で、該物品を保持対象とせず参照方向を反転するか、参照を終了する。これにより、保持部の幅に匹敵する大きな物品と他の物品を同時に保持対象とすることを防ぐことができる。

一方、積載領域の中にαより小さな物品が無い場合は、保持対象順の番号付与に基づいて物品の選択を行う際、保持部の幅に匹敵する大きな物品を選択した時点で、該物品を保持対象とせず選択方向を反転するか、選択を終了する。これにより、保持部の幅に匹敵する大きな物品と他の物品を同時に保持対象とすることを防ぐことができる。

図１８は、この場合の処理フローを示す。Ｓ１８０１〜Ｓ１８０６の処理手順については、Ｓ１５０１〜Ｓ１５０６と同様であるため説明は省略する。

積載物品の中にαより小さい物品がある場合は、搬送領域Ｗに収まる物品を若い番号順に選択する際、保持物品幅がＷｈを超えた後にαより小さい物品に遭遇した場合、Ｗｈに収まる物品を保持対象とする。また、選択方向を反転する前にＷｈに匹敵する物品に遭遇した場合は、選択方向を反転し、搬送領域Ｗに収まる物品を保持対象とする。選択方向を反転した後に遭遇した場合は、選択を中止しそれまで選択された物品を保持対象に決定する（Ｓ１８０７）。

積載物品の中にαより小さい物品が無い場合は、搬送領域Ｗに収まる物品を若い番号順に選択する際、選択方向を反転する前にＷｈに匹敵する物品に遭遇した場合は、選択方向を反転し、搬送領域Ｗに収まる物品を保持対象とする。選択方向を反転した後に遭遇した場合は、選択を中止しそれまで選択された物品を保持対象に決定する（Ｓ１８０８）。

図１９は、保持部の幅が積載領域の幅の半分より小さく且つ保持対象の物品が保持部の幅に匹敵するものが無い場合の一例を示す。搬送領域は、保持部の幅にαを加えた幅とする。

図１９に示すように、積載領域の中にαより小さな物品があり、同時保持の物品の幅が保持部の幅を超えた後にαより小さな物品に遭遇した場合は、該物品は同時保持物品から除かれる。

一方、積載領域の中にαより小さな物品が無い場合は、第１の実施形態にかかる第１乃至４の方式を適用して良い。

図２０は、この場合の処理フローを示す。Ｓ２００１〜Ｓ２００６の処理手順については、Ｓ１５０１〜Ｓ１５０６と同様であるため説明は省略する。

積載物品の中にαより小さい物品がある場合は、搬送領域Ｗに収まる物品を若い番号順に選択する際、保持物品幅がＷｈを超えた後にαより小さい物品に遭遇した場合は、Ｗｈに収まる物品を保持対象とする（Ｓ２００７）。

積載物品の中にαより小さい物品が無い場合は、若い番号の物品のうち、搬送領域Ｗに収まる物品を保持対象に決定する（Ｓ２００８）。

図１４〜図２０の説明では、最も高い位置に位置する物品を基準物品として第２の処理を用いて説明したが、状況に応じて適宜第１の処理をとり得る。

第１の実施形態にかかる物品保持装置の保持搬送処理に上記追加の方式を設けることにより、保持部が物品を保持できない場合を回避し、より効率的な保持搬送が可能となる。

また、第１または２の実施形態では、３軸方向（ｘｙｚ方向）に駆動する駆動部について説明したが、それに限定されず、複数の関節を有し、関節の中心軸に回転する多関節形状の駆動部や、多関節駆動と直交駆動を組合せた構成の駆動部であっても良い。コストや、搬送現場の環境等を考慮して適宜選択できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 物品保持装置
２ 積載領域
３ 搬送領域
４ 物品
５ 保持部
６ 駆動部
６１〜６３ 支持部
７ 認識部
８ 制御部

Claims (11)

1. 複数の物品を保持可能である保持部と、
   複数の物品を認識して認識結果を生成する認識部と、
   前記認識結果を用いて前記複数の物品より第１の物品を選択し、前記第１の物品と並ぶ複数の物品の数が少ない側の方向を第１の方向とし、前記保持部が保持する前記第１の物品と前記第１の物品と並び前記第１の方向に位置する第２の物品を選択し、その選択結果を用いて前記保持部の駆動を制御する制御部と、を備える物品保持装置。
2. 複数の物品を保持可能である保持部と、
   複数の物品を認識して認識結果を生成する認識部と、
   前記認識結果を用いて前記複数の物品より第１の物品を選択し、前記第１の物品と並ぶ複数の物品の端部までの距離が小さい側の方向を第１の方向とし、前記保持部が保持する前記第１の物品と前記第１の物品と並び前記第１の方向に位置する第２の物品を選択し、その選択結果を用いて前記保持部の駆動を制御する制御部と、を備える物品保持装置。
3. 前記制御部は、前記認識結果に基づいて前記複数の物品のうち最も高い位置の物品を前記第１の物品とする請求項１または２に記載の物品保持装置。
4. 前記第１の物品が前記複数の物品の端部に位置する場合、前記制御部は、前記第１の物品と隣り合う物品を前記第２の物品とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の物品保持装置。
5. 前記認識部は、前記保持部が同時に保持可能な複数の物品を前記認識結果として生成する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の物品保持装置。
6. 前記認識部は、前記認識結果として前記複数の物品の配置を示す画像を生成する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の物品保持装置。
7. 前記制御部は、前記認識結果より前記第１の物品の前面と上面の角からなる第１のエッジと、前記第１の物品と並ぶ前記複数の物品のうち前記第１の物品より低くに位置する第２の物品の前面と上面の角からなる第２のエッジと、を求め、前記第１のエッジと前記第２のエッジの高さの差分を算出する請求項６に記載の物品保持装置。
8. 前記保持部は、前記物品を吸着する吸着パッドを備える請求項１乃至７のいずれか１項に記載の物品保持装置。
9. 前記制御部は、前記第１の物品に基づいて前記第１の方向と交差する第２の方向を設定し、前記保持部が保持する前記第１の物品と前記第２の方向に位置する第３の物品を選択し、その選択結果に基づいて前記保持部の駆動を制御する請求項１乃至８のいずれか１項に記載の物品保持装置。
10. 複数の物品を保持可能である保持部と、複数の物品を認識する認識部と、前記保持部の移動を制御する制御部と、を備える物品保持装置における物品保持方法であって、
    前記認識部で前記複数の物品の認識結果を生成し、
    前記制御部で、前記認識結果を用いて前記複数の物品より第１の物品を選択し、
    前記第１の物品と並ぶ複数の物品の数が少ない側の方向を第１の方向とし、
    前記保持部が保持する前記第１の物品と前記第１の物品と並び前記第１の方向に位置する第２の物品を選択する物品保持方法。
11. 複数の物品を保持可能である保持部と、複数の物品を認識する認識部と、前記保持部の移動を制御する制御部と、を備える物品保持装置における物品保持方法であって、
    前記認識部で前記複数の物品の認識結果を生成し、
    前記制御部で、前記認識結果を用いて前記複数の物品より第１の物品を選択し、
    前記第１の物品と並ぶ複数の物品の端部までの距離が小さい側の方向を第１の方向とし、
    前記保持部が保持する前記第１の物品と前記第１の物品と並び前記第１の方向に位置する第２の物品を選択する物品保持方法。