JP7021620B2 - マニピュレータおよび移動ロボット - Google Patents

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、物流センターなどにおいて、棚に積載された複数の商品等の物品の中から所定の物品を所定の個数取り出し、所定の搬送先に移送する作業が行われる。例えば、棚に段ボール箱などの箱に入った物品の中から所定の物品を取り出す。この作業は、ロボットによる自動化がされている。その際、複数の物品の積載状況に応じて物品の積み上げ位置を決定したり、載置されている姿勢を考慮して搬送する物品を選択する技術が開発されている。

特許文献１には、ロボット仕分けシステムであって、レーザセンサにより搬入側カーゴに載置された複数の荷物それぞれの上面までの距離情報を取得し、上面が最も高い位置に存在する荷物を特定し、ビジョンセンサにより上記特定された特定の荷物の外形情報を取得すると共に特定の荷物の仕向地情報の取得を図り、特定の荷物の形状及び大きさを算出し、特定の荷物に対応した特定の仕向地区域を決定し、特定の荷物を吸着パッドにより持ち上げつつ特定の仕向地区域に対応した特定の搬出側カーゴへ積み付けるように、ロボットの動作を制御するロボット仕分けシステムが記載されている。そして、前記算出手段により算出された前記特定の物品の形状及び大きさ、前記特定の第２載置部における前記物品の載置状況、及び、前記パターン記憶手段に記憶された前記積み付けパターン、に基づき、前記特定の第２載置部への前記特定の物品の積み付け位置を決定することが記載されている。

特許文献２には、循環コンベヤ上に配置された物品を前記循環コンベヤが回転している状態で取出し、取出した前記物品を所定の搬送位置まで搬送する物品取出手段とを備えた物品搬送装置において、物品配置情報中で所定の基準姿勢に適合する姿勢を有する前記物品を優先して選ぶことが記載されている。

特開２０１３－０８６９１４号公報（２０１３年５月１３日公開） 特開２０１７－２０５８４１号公報（２０１７年１１月２４日公開）

従来の一般的なばら積みの商品等の物品の取り出しにおいては、敷詰まっている複数の物品の中からある物品を取り出す場合、目的の物品の周辺にあるものの重量による荷重が目的の物品にかかることにより、引き抜くのを失敗する可能性がある。また、敷詰まっている物品を崩してしまい、対象物を傷つけたり壊したりしてしまう、または周辺の段ボールなどに物品があたってしまう、などの問題がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、自動で効率的な物品の取り出しを可能にするマニピュレータおよび移動ロボットを提供することにある。

本発明は、上述した課題を解決するために、以下の構成を採用する。

すなわち、本発明の一側面に係るマニピュレータは、対象物に対する把持動作を行うロボットアームと、
複数の対象物が互いに自重による相互作用を受ける状態で積載されることが可能な所定の空間領域における、前記対象物における把持可能点および該把持可能点における面の法線方向を計測する計測部と、
前記法線方向に基づいて、前記対象物のそれぞれの把持位置を特定する把持位置特定部と、前記把持位置特定部によって特定された前記把持位置の空間位置に基づいて、把持すべき前記対象物を特定する対象物特定部と、前記対象物特定部によって特定された前記対象物を、前記把持位置特定部によって特定された把持位置において把持するように前記ロボットアームの動作を制御する制御部と、を備える。

上記構成によれば、複数の対象物が互いに自重による相互作用を受ける状態で積載されている空間領域において、複数の対象物の中からある対象物の取り出しをするにあたり、把持されるもの以外の対象物への影響を最小限とするために最適な把持位置および把持対象物を特定することができる。そのため、対象物を破損したり傷つけたりすることを抑制しつつ、自動で効率的な対象物の取り出しを行うことができる。

本発明の一側面に係るマニピュレータにおいて、前記把持位置特定部は、前記法線方向が所定の範囲内にある前記面を前記把持位置として特定してもよい。

上記構成によれば、把持候補となる把持可能点の中から、対象物の面の法線方向において、その他の対象物に対する影響を最小限とする把持候補点を決定することができる。

本発明の一側面に係るマニピュレータにおいて、前記対象物が、鉛直方向に対して傾斜した載置面または鉛直方向に平行な載置面上の前記空間領域に積載されるとともに、前記対象物特定部は、前記把持位置特定部によって特定された前記把持位置の、前記空間領域の最下部から前記載置面に沿った方向における第１距離、および、前記載置面から法線方向における第２距離に基づいて、把持すべき前記対象物を特定してもよい。

上記構成によれば、互いの重量が荷重としてかかった複数の対象物の中から、目的の対象物とその他の対象物との位置関係に基づいて、把持候補点として最適な把持点を決定することができる。これにより、目的の対象物を取り出すにあたり、その他の対象物にロボットアームが接触したり、その他の対象物が傷付いたり破損したりする恐れを最小限にとどめつつ取り出すことができる。

本発明の一側面に係るマニピュレータにおいて、前記対象物特定部は、前記把持位置を前記第１距離が大きい順にソートし、最も大きい前記把持位置を候補把持位置として選択し、前記候補把持位置の前記第２距離に所定距離を加えた距離が、前記候補把持位置から前記載置面に沿った方向における所定の距離範囲内にあるその他の前記把持位置の前記第２距離よりも大きい場合に、前記候補把持位置に対応する前記対象物を、把持すべき前記対象物として特定してもよい。

上記構成によれば、目的の対象物と、ロボットアームと、その他の対象物との位置関係に基づいて、把持候補点として最適な把持点を決定することができる。したがって、目的の対象物取り出しの際のその他の対象物へのロボットアームの接触を好適に抑制することができる。これにより、目的の対象物を取り出すにあたり、互いの重量が荷重としてかかった複数の対象物の中から、目的の対象物のみを、その他の対象物にロボットアームが接触したり、その他の対象物が傷付いたり破損したりする恐れを最小限にとどめつつ取り出すことができる。

本発明の一側面に係る移動ロボットは、マニピュレータと無人搬送車とを備える。

上記構成によれば、無人搬送車を備えることにより、マニピュレータが自動で移動することが可能となるため、マニピュレータを移動させるために作業者が操作する必要がない。そのため作業効率を一層向上させることができる。

本発明の一側面によれば、所定の領域からの自動での物体の取り出し作業の成功率を向上させることができる。

本発明の実施形態に係るマニピュレータにおける、要部構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るマニピュレータの適用場面を示す図である。 本発明の実施形態に係るマニピュレータにおける制御を示すフローチャートである。 本発明の実施形態の把持位置特定および対象物特定の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係るマニピュレータにおける、対象物の把持動作を実行したときの対象物の状態遷移を示す図である。 本発明の実施形態に係る移動ロボットにおける、要部構成を示すブロック図である。

〔実施形態１：マニピュレータの構成〕
§１ 適用例
まず、図１を用いて、本発明のマニピュレータの構成概要について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るマニピュレータにおける、要部構成を示すブロック図である。

マニピュレータ５０は、ロボットアーム３０と、計測部１１と、把持位置特定部１２と、対象物特定部１３と、ロボットアーム制御部２０と、を少なくとも備えている。

マニピュレータ５０は、さらに、空間領域の、対象物における把持可能点および該把持可能点における面の法線方向に関する情報を検出する構成として、所定の空間領域を撮像し、２次元画像または３次元画像を得る撮像部５をさらに備えていてもよい。撮像部５としては、カメラ等の撮像装置を用いることができる。

撮像部５は、所定の空間領域を撮像することにより、所定の空間領域における対象物を含む画像を生成する。

計測部１１は、撮像部５に接続されており、撮像部５にて得られた画像データに基づいて、所定の空間領域における、対象物における把持可能点および該把持可能点における面の法線方向を計測する。

把持位置特定部１２は、計測部１１に接続されており、計測部１１で得られた計測結果に基づいて対象物の把持位置を特定する。

把持位置特定部１２によって特定された把持位置に基づいて、把持位置特定部１２に接続されている対象物特定部１３にて、把持する対象物を特定する。

ロボットアーム制御部２０は、対象物特定部１３に接続されており、ロボットアーム３０が、選択された把持対象物を特定の把持位置にて把持するように、ロボットアーム３０の動作を制御する。

ロボットアーム３０は、対象物を把持可能な構成を有する。

計測部１１、把持位置特定部１２および対象物特定部１３と、ロボットアーム制御部２０とは、制御部１０に含まれる機能ブロックとして構成されていてもよい。制御部１０は、ＣＰＵ（central processing unit）などで実現される。

また、マニピュレータ５０は、制御部１０における処理を実行するために読み出す各種プログラム、およびプログラムを実行するときに読み出す各種データを記憶している記憶部４０を備えていてもよい。

上記構成によれば、複数の対象物が互いに自重による相互作用を受ける状態で積載される対象物について、把持可能な複数の対象物のうち、把持位置および把持対象物を特定して把持を実行することができる。そのため、対象物の取り出しをするにあたり、対象物の取り出し動作毎に、取り出されるもの以外の対象物への影響が最小限となる対象物を選択して取り出すことが可能である。つまり、対象物を破損したり傷つけたりすることを抑制しつつ、対象物の自動で効率的な取り出し作業を行うことができる。

§２ 構成例
続いて、図１に加え図２も参照しつつ、本実施形態に係るマニピュレータ５０の構成の一例について詳細に説明する。

図２は、本発明の実施形態に係るマニピュレータの適用場面を示す図である。図２の（a）はフローラック２上に箱３が載置されており、箱３内に対象物１が積載されている様子を示している。図２の（ｂ）は、図２の（ａ）の箱３が載置されている部分の拡大図である。

ここで、対象物１が積載される所定の空間領域は、複数の対象物１が互いに自重による相互作用を受ける状態で積載されることが可能な領域である。

例えば対象物１が積載される載置面上の領域であって、例えば複数の対象物１が積み重なることによって、ある対象物１の重量が少なくとも１つの別の対象物１に荷重としてかかる状態で載置される領域を意味している。具体的には、鉛直方向に対して傾斜した載置面、または鉛直方向に平行な（つまり水平方向に対して９０℃の）載置面などが挙げられる。

このような載置面は、例えば図２に図示されているような、フローラック２における物品の載置するための台上の面が挙げられる。「フローラック」とは、商品等の物品を置く台が斜めに傾斜しており、背面から取り出しを行う方の面である前面にかけて鉛直方向に下がっているラックのことである。フローラック２は物流等の分野において一般的に用いられている。

また、一例では所定の空間領域は、対象物がその中に敷き詰められる箱の内部領域である。箱３は例えば、商品等物品の運搬または保管のために用いられ、内部に複数の物品を敷き詰めて積載することが可能な段ボール箱等の箱である。よって、さらなる具体例では、所定の空間領域は、図２に示すようなフローラック２に載置された箱３内の領域である。
なお、図２（ａ）の最上段は、箱３の載置面が鉛直方向に平行となっている例を示している。

図２の例では、ロボットアーム３０は、対象物１を把持する把持部３１と、把持部３１が先端部に取り付けられたアーム部３２とを有する。また、把持部３１は、真空吸着により対象物１を吸着することによって把持動作を行う。なお、把持動作を実現するために、開閉動作可能な複数の爪部を有する構成としてもよい。

計測部１１は、所定の空間領域における、対象物における把持可能点および該把持可能点における面の法線方向を計測する。なお、対象物における把持可能点および該把持可能点における面の法線方向の計測の手法としては、以下の例が挙げられる。（１）２次元パターン（定周期模様）の光、または、直線状の光を照射し、パターンの歪みによって立体形状を特定する、（２）TOF（time of flight）方式（画素毎に距離を測る）、（３）カメラ２台にてステレオ撮影し、立体形状を特定する、または（４）２次元画像からエッジ検出をし、対象物のモデルとパターンマッチングすることによって立体形状を特定する。

また、計測部１１は、所定の空間領域における複数の対象物の、法線方向の位置情報および所定の空間領域の最下部からの載置面に沿った方向における対象物１の位置情報をそれぞれ計測する。ここで最下部とは、所定の空間領域のうち鉛直方向において最も低い位置を意味している。

撮像部５が撮像する２次元画像または３次元画像は静止画であっても動画であってもよい。撮像部５のカメラとしては、例えば単眼のカメラ、ステレオカメラおよびＴＯＦ（Time Of Flight）カメラ等が挙げられる。また、マニピュレータ５０は、対象物にパターン光または直線状の光を照射する光照射部を備えていても良い。本実施形態において、撮像部５は、ロボットアーム３０に設けられる。なお、撮像部５はロボットアーム３０に設けられる構成に限定されるものではなく、例えばフローラック２に載置されている箱３内の領域を撮像可能な固定位置に配置されていてもよい。

撮像部５が撮像して得られた２次元画像または３次元画像は、計測部１１に供給される。

計測部１１は、撮像部５において撮像した画像の画像データを画像処理して対象物１における把持可能点および該把持可能点における面の法線方向の情報を取得する装置である。計測部１１は、例えば、位置演算部、距離演算部、角度演算部等を含む。

図２の例示では、複数の対象物１は少なくとも１以上の面を有し、それぞれの面の法線方向は様々な方向で載置面に載置されている。複数の対象物１のそれぞれは、例えば、立方体または直方体の形状である。また、複数の対象物１は、同一形状であってもよく、異なる形状であってもよい。

ここで、図２にも図示するように、載置面の法線方向をＺ方向、所定の空間領域の最下部からの載置面に沿った方向をＹ方向とする。

また、所定の空間領域の最下部から載置面に沿った対象物１の把持位置までの距離を第１距離（本明細書ではＹ値とも称する）、載置面から法線方向における対象物１の把持位置までの距離を第２距離（本明細書ではＺ値とも称する）とする。

把持位置特定部１２は、計測部１１による計測結果に基づいて算出される上記対象物における把持可能点および該把持可能点における面の法線方向に基づいて、上記対象物のそれぞれの把持位置を特定する。

本実施形態において把持位置特定部１２は、載置された対象物１の面の法線方向（Ｚ方向）が所定の範囲内にある面を把持位置として特定する。後述する通り、把持候補となる把持可能点の中から、対象物１の面の法線方向において、その他の対象物に対する影響を最小限とする把持候補点を決定することができる。

また、対象物特定部１３は、上記把持位置を上記第１距離（Ｙ値）が大きい順にソートし、最も大きい上記把持位置を候補把持位置として選択し、上記候補把持位置の上記第２距離（Ｚ値）に所定距離を加えた距離が、上記候補把持位置から上記載置面に沿った方向における所定の距離範囲内にあるその他の上記把持位置の上記第２距離よりも大きい場合に、上記候補把持位置に対応する上記対象物を、把持すべき上記対象物として特定する。

上述の実施形態ならびに、マニピュレータの各ブロックでの制御および把持位置特定部１２の制御については、以下の（マニピュレータ制御の流れ（および（把持位置特定および対象物特定の流れの詳細説明）の中で詳細に説明する。

また、制御部１０に接続された記憶部４０は、制御部１０における処理を実行するために読み出す各種プログラム、プログラムを実行するときに読み出す各種データを記憶している。具体的には、記憶部４０には、例えば、対照物特定結果記憶部およびロボットアーム制御記憶部が含まれていてもよい。

ロボットアーム制御部２０は、制御部１０において、対象物特定部１３により特定した対象物１を把持するようにロボットアーム３０の動作を制御する。

図１および図２の例では、ロボットアーム制御部２０は、把持部３１が対象物１を把持できる位置に、アーム部３２を移動させる。次いで、ロボットアーム制御部２０は、対象物１を把持するように把持部３１の動作を制御する。ロボットアーム制御部２０は、さらに、把持した対象物１を目的の位置まで移動させ、対象物を開放する動作の制御をさらに行ってもよい。

§３ 動作例
（マニピュレータ制御の流れ）
本実施形態におけるマニピュレータ制御の流れについて、図３を参照して以下に説明する。図３は、図１に例示した本発明の実施形態に係るマニピュレータ５０におけるロボットアーム制御の流れを示すフローチャートである。

まず、撮像部５によって撮像された画像データを元に、計測部１１が、所定の空間領域における、対象物における把持可能点および該把持可能点における面の法線方向を計測する（ステップＳ１０１）。計測部１１によって計測された、対象物における把持可能点および該把持可能点における面の法線方向データは、逐次、記憶部４０に格納される。

続いて把持位置特定部１２は、計測部１１の計測結果に基づいて、対象物１のそれぞれの把持位置を特定する（ステップＳ１０２）。具体的には、把持位置特定部１２は、把持可能点における面の法線方向が所定の範囲内にある把持可能点を上記把持位置として特定する。このような面を把持位置として特定することにより、目的の対象物１の把持において、その他の対象物１にロボットアーム３０がぶつかる可能性を抑制できる。把持位置特定部１２によって特定された把持位置に関するデータも、逐次、記憶部４０に一旦格納される。そして、把持位置特定部１２は、取得した対象物１のそれぞれの把持位置情報を、対象物特定部１３に供給する。

次に対象物特定部１３は、把持位置特定部１２から受け取った把持位置情報に基づいて、把持する対象物１を特定する（ステップＳ１０３）。具体的には、対象物特定部１３は、上記把持位置特定部１２によって特定された上記把持位置の、上記空間領域の最下部から上記載置面に沿った方向における第１距離（Ｙ値）、および、上記載置面から法線方向における第２距離（Ｚ値）に基づいて、把持すべき上記対象物１を特定する。

ロボットアーム制御部２０は、対象物特定部１３によって特定された上記対象物１を、上記把持位置特定部１２によって特定された把持位置において把持するように上記ロボットアーム３０の動作を制御する（ステップＳ１０４）。

（把持位置特定および対象物特定の流れの詳細説明）
図４は、ステップＳ１０２における把持位置特定およびステップＳ１０３における対象物特定の流れを示すフローチャートである。

また、図５は、本発明の実施形態に係るマニピュレータにおける、対象物の把持動作を実行したときの対象物の状態遷移を示す図である。

図２に示したようにロボットアーム３０は、対象物１を把持する把持部３１と、把持部３１が先端部に取り付けられたアーム部３２とを有している。ここで、把持部３１の軸の中心から、アーム部３２の側面までの距離を所定距離Ａ、把持部３１におけるアーム部３２との接続部から先端部までの距離を所定距離Ｂとする。

まず、ステップＳ２０１において、把持位置特定部１２は、計測部１１にて計測結果に基づき算出された法線方向の情報に基づいて、ロボットアーム３０が把時する可能性がある把持可能点を全て算出する。図５の（ａ）においては把持可能点＜ｉ＞～＜viii＞が算出される。

続いて、ステップＳ２０２において、把持可能点における面の法線方向が所定の範囲内であるか否かについて判定を行う。具体的には、把持可能点における法線方向が、載置面に垂直な方向から所定の角度範囲内にあるか否かが判定される。

把持可能点における法線方向が所定の範囲内である場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ２０４に進む。一方、把持可能点における法線方向が所定の範囲外である場合（Ｎｏ）には、ステップＳ２０３に進んで現在選択した把持点を把持候補点から除外する。このようにして、ステップＳ２０１～ステップＳ２０４の間を繰り返す。

まず、図５の（ａ）においてはステップＳ２０１において、把持可能点＜i＞～＜viii＞が算出される。次にステップＳ２０２において、把持可能点＜ii＞、＜iv＞、＜vi＞、＜vii＞および＜viii＞が、その法線方向が所定の範囲内である（Ｙｅｓ）と判断され、ステップＳ２０４に進む。一方、把持可能点＜i＞、＜iii＞および＜v＞は、その法線方向が所定の範囲外である（Ｎｏ）と判断され、ステップＳ２０３に進んで候補把持点から除外される。

次に対象物特定部１３は、法線方向が所定の範囲内であると判定された把時可能点について、ステップＳ２０４においてＹ値が大きいものの順にソートし、Ｙ値が一番大きいものを候補把持点として選択する。図５の（ａ）においては複数の候補把持点のうち、Ｙ値が最も大きい把持可能点＜ii＞が選択される。

続いてステップＳ２０５において、候補把持点以外のその他の把持点のうち、候補把持点のＹ値からの所定距離Ａの範囲内にあるその他の把持点の中で、Ｚ値が候補把持点のＺ値に所定距離Ｂを加えた値より大きいものがないか否かについて判定する。大きいものがない場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ２０７に進んで候補把持点を把持点として決定する。図５の（ａ）においては、把持候補点＜ii＞以外のその他の把持点のうち、Ｚ値が候補把持点＜ii＞のＺ値に所定距離Ｂを加えた値より大きいものがないので（Ｙｅｓ）、ステップＳ２０７に進んで把持候補点＜ii＞が把持点として決定される。大きいものがある場合（Ｎｏ）には、ステップＳ２０６に進んで現在選択した把持点を除外する。このようにして、ステップＳ２０４～ステップＳ２０７の間を繰り返す。

次に、図５の（ｂ）は、対象物１を把持可能点＜ii＞を把持して取り出し後の状態を示す。図５の（ｂ）の状態では、ステップＳ２０４においてＹ値が最も大きい把持可能点＜iv＞を候補把持点として選択し、ステップＳ２０５において、候補把持点のＹ値からの所定距離Ａの範囲内にあるその他の把持点の中で、Ｚ値が候補把持点＜iv＞のＺ値に所定距離Ｂを加えた値より大きいものがない（Ｙｅｓ）と判定してステップＳ２０７に進んで候補把持点＜iv＞を把持点として決定する。

続いて図５の（ｃ）は、対象物を把持可能点＜iv＞を把持して取り出した後の状態を示す。図５の（ｃ）の状態では、ステップＳ２０４において把持可能点＜vi＞～＜viii＞のうち、Ｙ値が最も大きい把持可能点＜vi＞を候補把持点として選択する。しかし、候補把持点のＹ値からの所定距離Ａの範囲内にあるその他の把持点の中で、現在の候補把持点＜vi＞のＺ値に所定距離Ｂを加えた値より把持可能点＜vii＞のＺ値が大きい。したがって、ステップＳ２０５において、Ｎｏと判定してステップＳ２０６に進んで把持可能点＜vi＞を把持候補点から除外する。次にステップ２０４に戻って残りの把持可能点＜vii＞および＜viii＞のうち、Ｙ値が最も大きい把持可能点＜vii＞を候補把持点として選択する。ステップＳ２０５において、候補把持点のＹ値からの所定距離Ａの範囲内にあるその他の把持点の中で、Ｚ値が候補把持点＜vii＞のＺ値に所定距離Ｂを加えた値より大きいものがない（Ｙｅｓ）と判定してステップＳ２０７に進んで候補把持点＜vii＞を把持点として決定する。

続いて図５の（ｄ）は、対象物を把持可能点＜vii＞を把持して取り出した後の状態を示す。図５の（ｄ）の状態では、ステップＳ２０４において把持可能点＜vi＞および＜viii＞のうち、Ｙ値が最も大きい把持可能点＜vi＞を候補把持点として選択する。しかし、候補把持点のＹ値からの所定距離Ａの範囲内にあるその他の把持点の中で、現在の候補把持点＜vi＞のＺ値に所定距離Ｂを加えた値より把持可能点＜viii＞のＺ値が大きい。したがって、ステップＳ２０５において、Ｎｏと判定してステップＳ２０６に進んで把持可能点＜vi＞を把持候補点から除外する。次にステップ２０４に戻って残りの把持可能点＜viii＞を候補把持点として選択する。ステップＳ２０５において、候補把持点のＹ値からの所定距離Ａの範囲内にあるその他の把持点の中で、Ｚ値が候補把持点＜viii＞のＺ値に所定距離Ｂを加えた値より大きいものがない（Ｙｅｓ）と判定してステップＳ２０７に進んで候補把持点＜viii＞を把持点として決定する。

このように複数の対象物１の把持点を決定していくことにより、把持すべき目的の対象物の取り出しの際にその他の対象物が目的の対象物の取り出しの影響で移動したり、その他の対象物へのロボットアーム３０が接触したりすることを好適に抑制することができる。これにより、互いの重量が荷重としてかかった複数の対象物の中から、目的の対象物を取り出す際に、その他の対象物を傷付けたり破損させたりする恐れを最小限にとどめつつ取り出すことができる。

〔実施形態２：移動ロボット〕
図６は、本発明の実施形態に係る移動ロボット１００における、要部構成を示すブロック図である。

移動ロボット１００は、マニピュレータ５０と無人搬送車６０とを備える。

無人搬送車６０を備えることにより、自動で移動することが可能となるため、移動するために作業者が操作する必要がない。そのため作業効率を向上させることができる。

図６の例では、マニピュレータ５０は無人搬送車６０の上部に搭載されている。無人搬送車６０は、例えば、外部システムと通信を行う通信部と、無人搬送車の動作を制御する無人搬送車制御部とを備えていてもよい。外部システムとの通信は、例えば、無線通信ネットワークを介した無線通信によって行われる。

外部システムの一例は、移動ロボット１００に移動を指示する信号を無人搬送車制御部に送信し、無人搬送車６０の動作を制御するシステムである。

また、無人搬送車６０は、一対の車輪と、一対の車輪のそれぞれを同時または別々に駆動するモータとを備えていてもよい。ある実施形態ではマニピュレータ５０に撮像部５を包含しており、撮像部５はロボットアーム３０の先端において設けられていてもよい。

〔実施形態３：ソフトウェアによる実現例〕
マニピュレータ５０の制御ブロック（特に制御部１０）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５０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、本発明の一側面は、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。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

本発明は、マニピュレータおよび移動ロボットに利用することができる。

１ 対象物
２ フローラック
３ 箱
５ 撮像部
１０ 制御部
１１ 計測部
１２ 把持位置特定部
１３ 対象物特定部
２０ ロボットアーム制御部
３０ ロボットアーム
３１ 把持部
３２ アーム部
４０ 記憶部
５０ マニピュレータ
６０ 無人搬送車
１００ 移動ロボット

Claims (5)

1. 対象物に対する把持動作を行うロボットアームと、
   複数の対象物が互いに自重による相互作用を受ける状態で積載されることが可能な所定の空間領域における、前記対象物における把持可能点および該把持可能点における面の法線方向を計測する計測部と、
   前記法線方向に基づいて、前記対象物のそれぞれの把持位置を特定する把持位置特定部と、
   前記把持位置特定部によって特定された前記把持位置の空間位置に基づいて、把持すべき前記対象物を特定する対象物特定部と、
   前記対象物特定部によって特定された前記対象物を、前記把持位置特定部によって特定された把持位置において把持するように前記ロボットアームの動作を制御する制御部と、を備え、
   前記把持位置特定部は、前記法線方向が所定の範囲内にある前記面を前記把持位置として特定するマニピュレータ。
2. 前記把持位置特定部は、前記法線方向が対象物が積載される載置面に垂直な方向から所定の角度範囲内にある前記面を前記把持位置として特定する請求項１に記載のマニピュレータ。
3. 対象物に対する把持動作を行うロボットアームと、
   複数の対象物が互いに自重による相互作用を受ける状態で積載されることが可能な所定の空間領域における、前記対象物における把持可能点および該把持可能点における面の法線方向を計測する計測部と、
   前記法線方向に基づいて、前記対象物のそれぞれの把持位置を特定する把持位置特定部と、
   前記把持位置特定部によって特定された前記把持位置の空間位置に基づいて、把持すべき前記対象物を特定する対象物特定部と、
   前記対象物特定部によって特定された前記対象物を、前記把持位置特定部によって特定された把持位置において把持するように前記ロボットアームの動作を制御する制御部と、を備え、
   前記対象物が、鉛直方向に対して傾斜した載置面または鉛直方向に平行な載置面上の前記空間領域に積載されるとともに、
   前記対象物特定部は、前記把持位置特定部によって特定された前記把持位置の、前記空間領域の最下部から前記載置面に沿った方向における第１距離、および、前記載置面から法線方向における第２距離に基づいて、把持すべき前記対象物を特定するマニピュレータ。
4. 前記対象物特定部は、
   前記把持位置を前記第１距離が大きい順にソートし、最も大きい前記把持位置を候補把持位置として選択し、
   前記候補把持位置の前記第２距離に所定距離を加えた距離が、前記候補把持位置から前記載置面に沿った方向における所定の距離範囲内にあるその他の前記把持位置の前記第２距離よりも大きい場合に、前記候補把持位置に対応する前記対象物を、把持すべき前記対象物として特定する請求項３に記載のマニピュレータ。
5. 請求項１から４の何れか１項に記載のマニピュレータと無人搬送車とを備える移動ロボット。

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