JP7191608B2 - 把持装置、及び搬送装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、把持装置、及び搬送装置に関する。

昨今、複数の吸着パッドを備えた把持装置により荷物を把持して搬送する搬送装置が知られている。

特開２０１４－１７６９２６号公報

本発明が解決しようとする課題は、構造を簡素化でき、かつ高コスト化を防止できる把持装置、及び搬送装置を提供することである。

実施形態によれば、把持装置は、本体と、主流路部と、第１の流路部と、第２の流路部と、切替バルブと、を備える。前記主流路部は、前記本体内に設けられ、真空引きに用いる外部流路部が接続される。前記第１の流路部は、前記本体内に設けられて前記主流路部に接続され、前記本体の外面に設けられた第１の開口部を通して外部に開口する。前記第２の流路部は、前記本体内に設けられて前記主流路部に接続され、前記第１の流路部の流路抵抗より大きな流路抵抗を有し、前記外面に設けられた第２の開口部を通して外部に開口する。前記切替バルブは、前記主流路部に設けられ、前記外部流路部と、前記第１の流路部及び前記第２の流路部とが連通する状態と、前記外部流路部と、前記第１の流路部及び前記第２の流路部とが非連通となる状態と、を切り替える。

第１の実施形態に係る搬送装置の構成を示す斜視図。 同搬送装置に用いられる把持装置の構成を模式的に示す断面図。 同把持装置の構成を模式的に示す下面図。 同搬送装置の構成を示すブロック図。 同搬送装置の動作の一例を示す流れ図。 同搬送装置の動作の一例を模式的に示す説明図。 同把持装置が小型の荷物を把持した状態を模式的に示す断面図。 同把持装置が凸面を有する荷物を把持した状態を模式的に示す断面図。 同把持装置が、角がつぶれた荷物を把持した状態を模式的に示す断面図。 第２の実施形態に係る把持装置の構成を模式的に示す断面図。 同把持装置が荷物を吸着した状態を模式的に示す断面図。 第３の実施形態に係る把持装置の構成を模式的に示す断面図。 同把持装置の構成を模式的に示す下面図。 同把持装置が荷物を吸着した状態を模式的に示す断面図。 第４の実施形態に係る把持装置の構成を模式的に示す断面図。 同把持装置の構成を模式的に示す下面図。 同把持装置の構成を模式的に示す下面図。 変形例に係る把持装置の構成を模式的に示す断面図。

第１の実施形態に係る搬送装置１０を、図１乃至図９を用いて説明する。図１は、搬送装置１０の構成を説明する斜視図である。図２は、搬送装置１０に用いられる把持装置４０の構成を模式的に示す側面図である。図３は、把持装置４０の構成を模式的に示す下面図である。図４は、把持装置４０の構成を示すブロック図である。図５は、搬送装置１０の動作の一例を説明する流れ図である。図６は、搬送装置の動作の一例を模式的に示す説明図である。図７は、把持装置４０が小型の荷物６を把持した状態を模式的に示す断面図である。図８は、把持装置４０が凸面を有する荷物６を把持した状態を模式的に示す断面図である。図９は、把持装置４０が、角がつぶれた荷物６を把持した状態を模式的に示す断面図である。

図１乃至図５に示すように、搬送装置１０は、移動装置２０と、物品検出装置３０と、把持装置４０と、圧力調整装置５０と、制御装置６０と、コントローラ７０と、を備えている。

搬送装置１０は、圧力調整装置５０によって真空引きされた把持装置４０で配置部５の荷物６を吸着することで把持し、移動装置２０によって移動することで、荷物６をベルトコンベア等の搬送先７に搬送する。配置部５は、一例として、複数の荷物６を収容可能な、上面に開口を有する容器である。配置部５は、作業者により、移動装置２０の可動域内の所定位置に搬送される。なお、配置部５は、容器であることに限定されない。配置部５は、例えば机や棚であってもよい。

移動装置２０は、把持装置４０を配置部５に移動可能に、かつ、配置部５で荷物６を吸着して保持した把持装置４０を、搬送先７に移動可能に構成されている。また、移動装置２０は、把持装置４０を、荷物６の外面を吸着する姿勢にすることを可能に構成されている。このような移動装置２０は、一例として、多軸のロボットアームにより構成されている。移動装置２０は、一例として、搬送先７に隣接する位置に例えば固定されている。なお、移動装置２０は、搬送装置１０が設置される倉庫等の床に固定される構成に限定されない。移動装置２０は、リニアステージや台車によって、移動可能に構成されてもよい。

物品検出装置３０は、配置部５に配置された荷物６を検出可能に構成される。物品検出装置３０は、例えばＲＧＢカメラである。物品検出装置３０は、配置部５に配置された複数の荷物６の全体、または、複数の荷物６の一部を視野に収められるように配置されている。
物品検出装置３０は、配置部５、移動装置２０、または、把持装置４０に固定されてもよい。または、物品検出装置３０は、搬送装置１０が設置される倉庫等の施設に固定されてもよい。

把持装置４０は、図２に示すように、本体４１と、主流路部４２と、第１の流路部４３と、第２の流路部４４と、複数の吸着パッド４５と、圧力センサ４６と、を備えている。把持装置４０が荷物６を把持した状態とは、複数の吸着パッド４５の少なくとも１つが荷物６を吸着した状態である。

本体４１は、把持装置４０の外観の一部を規定する。本体４１は、一例として、外観が直方体状に構成されている。本体４１は、６つの側面を有している。ここで、６つの側面のうち、複数の吸着パッド４５が固定される面を、以降、下面４１ａとする。下面４１ａは、本体４１の外面の一例である。本体４１は、移動装置２０に固定されている。本実施形態では、移動装置２０が多軸のロボットアームであることから、本体４１は、移動装置２０の先端のアーム２１に固定されている。

主流路部４２は、本体４１内に設けられている。主流路部４２の一端は、圧力調整装置５０の一部を構成する配管５２が接続される。主流路部４２は、配管５２または真空引き装置５３から供給された圧縮空気を、第１の流路部４３及び第２の流路部４４に供給し、直接本体外へ排出しない。主流路部４２は、一例として、本体４１に設けられた、中空空間部により構成されている。主流路部４２は、他の例では、本体４１内に設けられた、配管により構成されてもよい。

第１の流路部４３は、主流路部４２から分岐し、本体４１の下面４１ａまで延びている。第１の流路部４３は、下面４１ａに設けられた第１の開口部４３ａを通して外部に開口する。第１の開口部４３ａは、一例として、下面４１ａに形成された開口である。下面４１ａは、本体４１の外面のうち、例えば、移動装置２０に固定された側面に相対する側面である。第１の開口部４３ａは、一例として、下面４１ａの中央に配置されている。
第１の流路部４３は、一例として、本体４１に設けられた、中空空間部により構成されている。第１の流路部４３は、他の例では、本体４１内に設けられた、配管により構成されてもよい。

第２の流路部４４は、主流路部４２から分岐し、下面４１ａまで延びている。第２の流路部４４は、下面４１ａに設けられた第２の開口部４４ｂを通して外部に開口する。第２の流路部４４は、一例として、複数、さらに一例として４本設けられている。４本の第２の流路部４４の第２の開口部４４ｂは、下面４１ａの４つの角部のそれぞれに１つずつ、設けられている。すなわち、第２の流路部４４の下面４１ａの第２の開口部４４ｂは、第１の流路部４３の下面４１ａの第１の開口部４３ａを囲む位置に配置されている。第２の流路部４４は、一例として、本体４１に設けられた、中空空間部により構成されている。第２の流路部４４は、他の例では、本体４１内に設けられた、配管により構成されてもよい。
第２の流路部４４は、第１の流路部４３に比較して、流路抵抗が大きく構成されている。第２の流路部４４は、一例として、流量抑制機構４４ａが設けられており、この流量抑制機構４４ａにより、第１の流路部４３に比較して、流路抵抗が大きく構成されている。流量抑制機構４４ａは、流路断面積を小さくすることで流路抵抗を大きくする。流量抑制機構４４ａは、一例として、スロットルバルブである。なお、流量抑制機構４４ａの流路断面積とそれ以外の部分の流路断面積の比は、例えば１：８～１：１６である。
なお、本実施形態では、流量抑制機構４４ａは、一例として、一部が第２の流路部４４の下面４１ａに設けられている。第２の流路部４４は、一例として、流量抑制機構４４ａを介して、外部に開口する。本実施形態では、流量抑制機構４４ａは、第２の開口部４４ｂを構成する。

複数の吸着パッド４５は、それぞれは、下面４１ａに設けられている。複数の吸着パッド４５は、それぞれ、第１の開口部４３ａを通して第１の流路部４３に連通し、または、第２の開口部４４ｂを通して複数の第２の流路部４４のそれぞれに連通している。ここで、第１の流路部４３に連通する吸着パッド４５を、以降、第１の吸着パッド４７と称し、第２の流路部４４に連通する吸着パッド４５を、以降、第２の吸着パッド４８と称して説明する。

第１の吸着パッド４７、及び第２の吸着パッド４８は、一例として、円錐台形の筒状に構成されている。第１の吸着パッド４７は、一例として、第２の吸着パッド４８に比較して、大径に構成されている。

第１の吸着パッド４７、及び第２の吸着パッド４８は、荷物６の表面形状に倣って変形可能に構成されている。第１の吸着パッド４７、及び第２の吸着パッド４８は、シリコンゴムやウレタン、ニトリルゴム等の剛性が比較的低い材料から形成されている。
第１の吸着パッド４７の吸着面、及び第２の吸着パッド４８の吸着面は、把持装置４０が荷物６を吸着していない状態において、同一平面上に配置される。

圧力センサ４６は、主流路部４２に設けられている。圧力センサ４６は、主流路部４２内の圧力に応じた信号を制御装置６０に送信する。

圧力調整装置５０は、第１の吸着パッド４７内、及び第２の吸着パッド４８内の圧力を調整可能に構成されている。圧力調整装置５０は、一例として、コンプレッサ５１と、配管５２と、真空引き装置５３と、切替バルブ５４と、を備えている。

コンプレッサ５１は、把持装置４０外に設置されている。
配管５２は、コンプレッサ５１に接続されている。また、配管５２は、例えば継手５５を介して、主流路部４２に接続されている。配管５２は、コンプレッサ５１からの圧縮空気を、真空引き装置５３側に送気する外部流路部を構成する。配管５２は、例えばチューブであり、移動装置２０に這わせて配管されている。

真空引き装置５３は、一例として、エジェクタが用いられている。真空引き装置５３は、圧縮空気が供給されることで駆動し、空気を吸い込む。真空引き装置５３は、一例として、圧縮空気が供給される第１の口５３ａと、空気を吸い込む第２の口５３ｂと、排気する第３の口と、を有している。真空引き装置５３は、本体４１内に収容されている。第１の口５３ａは、切替バルブ５４に接続されている。第２の口５３ｂは、主流路部４２に接続されている。真空引き装置５３の第３の口は、本体４１の外に開口している。

切替バルブ５４は、主流路部４２の、配管５２及び真空引き装置５３の間の部分に設けられている。また、切替バルブ５４は、真空引き装置５３に接続されている。
切替バルブ５４は第１乃至第３の状態を切替え可能に構成されている。

第１の状態は、閉状態である。第１の状態は、真空引き装置５３及び配管５２が非連通となり、かつ、配管５２と、第１の流路部４３及び第２の流路部４４と、が非連通となる状態である。
本実施形態では、切替バルブ５４は、配管５２と、主流路部４２の切替バルブ５４に対して第１の流路部４３及び第２の流路部４４側と、を非連通とすることで、配管５２と、第１の流路部４３及び第２の流路部４４と、を非連通とする。配管５２と、第１の流路部４３及び第２の流路部４４とが非連通となる状態とは、配管５２及び第１の流路部４３が非連通となり、かつ、配管５２及び第２の流路部４４が非連通となる状態である。

第２の状態は、配管５２及び真空引き装置５３を連通し、かつ、配管５２と、第１の流路部４３及び第２の流路部４４と、を非連通とする状態である。第２の状態では、配管５２からの圧縮空気は、第１の流路部４３及び第２の流路部４４には供給されず、真空引き装置５３に供給される。

第２の状態では、配管５２からの圧縮空気が、第１の口５３ａから真空引き装置５３に供給されて真空引き装置５３が駆動される。駆動された真空引き装置５３は、第２の口５３ｂから空気を吸い込むことで、主流路部４２、第１の流路部４３、第２の流路部４４、及び複数の吸着パッド４５内を真空引きする。また、真空引き装置５３は、第１の口５３ａを通して供給された圧縮空気、及び第２の口５３ｂから吸い込んだ空気を、第３の口から本体４１外へ排出する。

第３の状態は、配管５２及び真空引き装置５３を非連通とし、かつ、配管５２と、第１の流路部４３及び第２の流路部４４と、を連通する状態である。本実施形態では、切替バルブ５４は、配管５２と、主流路部４２の切替バルブ５４に対して第１の流路部４３及び第２の流路部４４側と、を連通することで、配管５２と、第１の流路部４３及び第２の流路部４４とを連通する。配管５２と、第１の流路部４３及び第２の流路部４４とが連通する状態とは、配管５２及び第１の流路部４３が連通し、かつ、配管５２及び第２の流路部４４が連通する状態である。第３の状態では、配管５２からの圧縮空気は、主流路部４２、第１の流路部４３、第２の流路部４４を通して、複数の吸着パッド４５に供給される。

このような切替バルブ５４は、一例として、三方弁に構成された電磁弁である。切替バルブ５４の３つのポートの１つが、主流路部４２の一部、及び継手５５を介して配管５２に接続される。他の１のポートが、主流路部４２に接続される。残りの１つのポートが真空引き装置５３の第１の口５３ａに接続される。切替バルブ５４は、制御装置６０により制御される。なお、切替バルブ５４は、他の例として、２つの開閉バルブを組み合わせて構成されてもよい。

制御装置６０は、認識部６１と、計画制御部６２と、を備えている。認識部６１は、物品検出装置３０からの情報に基づいて、荷物６の形状、位置、及び姿勢等の情報を得る。
計画制御部６２は、物品検出装置３０からの情報に基づいて、移動装置２０の動作計画を立てる。動作計画は、把持装置４０により荷物６を吸着するまでの移動経路、及び荷物６を吸着した把持装置４０を搬送先７まで移動する移動経路を含む。また、計画制御部６２は、圧力センサ４６からの信号を受信する。また、計画制御部６２は、切替バルブ５４を制御する。

このように構成された制御装置６０は、例えば１台のパーソナルコンピュータにより構成される。換言すると、１台のパーソナルコンピュータが、認識部６１、及び計画制御部６２をかねてもよい。または、認識部６１、及び計画制御部６２は、それぞれ１台のパーソナルコンピュータにより構成されてもよい。

コントローラ７０は、計画制御部６２が立てた動作計画に基づいて、移動装置２０の駆動を制御する。
次に、搬送装置１０の動作を説明する。
まず、図１に示すように、物品検出装置３０は、配置部５を撮影し、配置部５に配置された荷物６の画像を出力する（ステップＳＴ１）。物品検出装置３０が撮影する画像は一枚に限定されず、焦点距離や撮影角度を変えながら撮影した複数枚の画像を撮影してもよい。撮影された画像は認識部６１に送られる。

次に、認識部６１は、物品検出装置３０からの画像を画像処理する（ステップＳＴ２）。荷物６が一つも検出されない場合は、処理を終了する（ステップＳＴ３のＮｏ、及びＥｎｄ）。

配置部５に一以上の荷物６があることを検出すると（ステップＳＴ３のＹｅｓ）、認識部６１は、画像を画像処理することで、画像内の荷物６を一つ一つに切り分ける（ステップＳＴ４）。

次に、認識部６１は、切り分けられた荷物６の中から、一定の基準に従って、次に搬送する一つの荷物６を選択する（ステップＳＴ５）。なお、選択に用いられる基準は限定されない。例えば、最も高い位置にある荷物、移動装置２０から見て手前にある荷物、他の荷物６との間のすき間が大きい荷物、配置部５の中央に配置された荷物、データベース上で予め把持しやすいと規定されている荷物、又はそれらの条件を複数有する荷物が選択される。

次に、認識部６１は、画像処理により、選択された荷物６の形状、位置、及び姿勢を検出する（ステップＳＴ６）。

次に、認識部６１は、ステップＳＴ６で検出された、荷物６の形状、位置、及び姿勢の情報に基づいて、荷物６の目標把持点を検出し、かつ、目標把持点での把持装置４０の姿勢となる目標把持姿勢を生成する（ステップＳＴ７）。目標把持点は、例えば、荷物６の被吸着面の中心の位置である。被吸着面は、荷物６の上面、または、荷物６の側面である。被吸着面は、例えば荷物６の姿勢に応じて決定される。目標把持姿勢は、吸着パッド４５の軸方向が荷物６の上面に直交する姿勢である。

この時点では、切替バルブ５４は、図６の（ａ）に示すように、第１の状態にあり、主流路部４２、第１の流路部４３、及び複数の第２の流路部４４は、大気圧である。

次に、計画制御部６２は、把持装置４０の把持基準点ＧＰの位置が目標把持点と一致し、かつ把持装置４０の姿勢が目標把持姿勢と一致するように、移動装置２０の移動経路を計画する。把持装置４０の把持基準点ＧＰは任意に設定してよいが、本実施形態では、把持装置４０の把持基準点ＧＰは、一例として第１の吸着パッド４７の吸着面の中心である。第１の吸着パッド４７の吸着面は、第１の吸着パッド４７の開口端面である。

次に、計画制御部６２は、切替バルブ５４を、第２の状態にする（ステップＳＴ８）。切替バルブ５４が第２の状態となることで、図６の（ｂ）に示すように、配管５２からの圧縮空気が真空引き装置５３に供給される。真空引き装置５３に圧縮空気が供給されることで、主流路部４２、第１の流路部４３、及び複数の第２の流路部４４が真空引きされる。

第１の流路部４３、及び複数の第２の流路部４４が真空引きされることで、第１の吸着パッド４７、及び複数の第２の吸着パッド４８が、それぞれの吸着面を通して空気を吸い込む。１つの第２の吸着パッド４８から吸い込む空気の流量は、第１の吸着パッド４７から吸い込む空気の流量に比較して、小さい。

次に、計画制御部６２は、移動装置２０を制御して、把持装置４０が目標吸着位置で目標吸着姿勢となるよう、動作計画に基づいて把持装置４０を荷物６に向けて移動させる（ステップＳＴ９）。

計画制御部６２は、移動装置２０の駆動中、圧力センサ４６からの信号に基づいて、主流路部４２内の圧力が所定の閾値以下になるまで監視する（ステップＳＴ１０のＮｏ）。図６の（ｃ）に示すように、把持装置４０の複数の吸着パッド４５の少なくとも一部が荷物６に当接することで閉塞されると、吸着パッド４５が閉塞される前の状態に比較して主流路部４２内の圧力が低下する。閾値は、把持装置４０により荷物６を吸着して保持したと判断に用いられる値であり、例えば、第１の吸着パッド４７のみが閉塞されたときの圧力値である。

なお、図７及び図８に示すように、第１の吸着パッド４７のみを閉塞する比較的小さな荷物６の場合、または、袋物や、被吸着面が凸面に構成された荷物６の場合は、把持装置４０は、第１の吸着パッド４７のみが荷物６によって閉塞される。

この場合、第２の吸着パッド４８が閉塞されないことから、主流路部４２内の圧力は、全ての第２の吸着パッド４８が閉塞された状態に比較して、高くなる。さらに、荷物６が袋状である場合では、第１の吸着パッド４７の吸着時に袋にしわが寄ることで、第１の吸着パッド４７の吸着面、及び荷物６の被吸着面の間に隙間が生じる。この隙間を通して空気が第１の吸着パッド４７に吸い込まれる。

しかしながら、第２の流路部４４は、第１の流路部４３に比較して流路抵抗が高いことから、第２の流路部４４を通して吸い込まれる空気の流量を小さく抑えられるので、第１の流路部４３内の真空度を高く保つことができる。この為、第１の吸着パッド４７のみで吸着する場合であっても、高い吸着力を維持できる。

また、図９に示すように、角がつぶれている荷物６等の場合では、１つ以上の第２の吸着パッド４８が閉塞されない場合が生じえる。しかしながら、閉塞されていない第２の吸着パッド４８があっても、第２の流路部４４の流路抵抗が第１の流路部４３の流路抵抗に比較して大きいことから、この閉塞されていない第２の吸着パッド４８を通して吸い込まれる空気の流量を小さく抑えることが可能となる。

なお、閾値は、使用環境に応じて任意に設定してよいが、例えば－２０～－４０ｋＰａの間の任意の値である。また、閾値は一定値に限定されず、荷物の特徴（例えば大きさや形状、重量など）によって適切な値が選択されてもよい。

計画制御部６２は、圧力センサ４６の検出値が所定の閾値以下となると、少なくとも第１の吸着パッド４７が荷物６の上面を吸着したと判断して（ステップＳＴ１０のＹｅｓ）、移動装置２０により把持装置４０の荷物６の被吸着面へ向かう方向の移動を停止し、その後、移動装置２０によって、把持装置４０及び荷物６を搬送先７まで移動させる（ステップＳＴ１１）。

計画制御部６２は、把持装置４０及び荷物６を搬送先７の上方の位置まで移動すると、切替バルブ５４を第３の状態に切り替える（ステップＳＴ１２）。切替バルブ５４が第３の状態になることで、配管５２からの圧縮空気が、主流路部４２、第１の流路部４３、及び複数の第２の流路部４４に供給される。

図６の（ｄ）に示すように、主流路部４２、第１の流路部４３、及び複数の第２の流路部４４に、配管５２からの圧縮空気を供給してこれら流路部内を正圧にすることで、荷物６の吸着力を消失させて荷物６をリリースする。

次に、計画制御部６２は、圧力センサ４６の検出結果に基づいて、主流路部４２内の圧力が大気圧以上になるまで（ステップＳＴ１３のＮｏ）、監視する。計画制御部６２は、主流路部４２内の圧力が大気圧以上なると、荷物６がリリースされたと判断する（ステップＳＴ１３のＹｅｓ）。リリースされた荷物６は、搬送先７上に載置される。

次に、計画制御部６２は、切替バルブ５４を第１の状態にする（ステップＳＴ１４）。切替バルブ５４が第１の状態に切り替えられることで、第１の吸着パッド４７内、及び第２の吸着パッド４８内の圧力が大気圧に維持される。

次に、計画制御部６２は、移動装置２０を動作させて、移動装置２０を所定の待機位置に移動させ（ステップＳＴ１５）、ステップＳＴ１から同様の処理を繰り返す。

このように構成された把持装置４０は、把持装置４０のコストを低減し、かつ把持装置４０の構造を簡素化できる。この効果について、具体的に説明する。
従前では、複数の吸着パッド内の真空度の低下を防止する為に、複数の吸着パッドのそれぞれに連通する流路部に開閉弁を設け、複数の吸着パッドのうち荷物に当接していない吸着パッドに連通する開閉弁を閉じることで、吸着パッドを通して空気が流路部に流入することを防止する構成が知られている。

この構成の場合、複数の流路部のそれぞれに開閉弁を設けることから、把持装置の構成が複雑化し、かつ、把持装置のコストも高くなる。さらに、複数の開閉弁のそれぞれに接続された配線の取り回しが複雑になる。さらに、これらの配線により、移動装置２０の可動域が制限される。

これに対して、本実施形態の把持装置４０は、主流路部４２、第１の流路部４３、及び第１の流路部４３より流路抵抗が大きい第２の流路部４４、第１の流路部４３に設けられた第１の吸着パッド４７と、第２の流路部４４に設けられた第２の吸着パッド４８と、を備えている。

この為、荷物６の大きさ、または、荷物６の形状に起因して、第２の吸着パッド４８が閉塞されない場合であっても、第２の吸着パッド４８を介して流入する空気の流量を小さく抑えることが可能となるので、主流路部４２、及び第１の流路部４３内の真空度が高い状態が維持される。

すなわち、第１の流路部４３、及び第２の流路部４４のそれぞれに開閉バルブに構成された電磁バルブを設けて、閉塞されてない吸着パッド４５が設けられた流路部を閉じることが可能な構成がなくても、高い真空度を維持可能となる。この為、把持装置４０は、コストを低減し、かつ構造を簡素化できる。

さらに、第１の流路部４３が、第２の流路部４４に比較して流路抵抗が小さいことから、真空破壊の際に、第１の吸着パッド４７の圧力は第２の吸着パッド４８に比較して早く上昇し、併せて主流路部４２内の圧力も上昇することで、吸着力を早く低下させることが可能となる。この為、荷物６を早くリリースすることが可能となる。

さらに、圧力調整装置５０は、コンプレッサ５１、真空引き装置５３、及び切替バルブ５４を備えて、切替バルブ５４を第３の状態にすることで配管５２からの圧縮空気を利用して真空破壊を行う。この為、荷物６を早くリリースすることが可能となる。

さらに、切替バルブ５４が１つのバルブであることから、把持装置４０のコストを低減し、かつ、把持装置４０の構造を簡素化できる。

さらに、本実施形態では、第１の流路部４３は、把持装置４０の本体４１の下面４１ａの中央に開口し、第２の流路部４４は、下面４１ａの角部のそれぞれに開口している。これら開口の配置により、複数の第２の吸着パッド４８は、第１の吸着パッド４７を囲む位置に配置されることとなるので、第１の吸着パッド４７、及び第２の吸着パッド４８が被吸着面に対してバランスよく配置される。この為、荷物６を移動する際の荷物６の姿勢を安定させることが可能となる。

次に、第２の実施形態に係る搬送装置１０Ａを、図１０及び図１１を用いて説明する。なお、第１の実施形態と同様の機能を有する構成は、第１の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。
図１０は、把持装置４０Ａの構成を模式的に示す断面図である。図１１は、把持装置４０Ａが荷物６を把持した状態を模式的に示す断面図である。搬送装置１０Ａは、移動装置２０と、物品検出装置３０と、把持装置４０Ａと、圧力調整装置５０と、制御装置６０と、コントローラ７０と、を備えている。なお、搬送装置１０Ａの把持装置４０Ａ以外の構成は、一例として第１の実施形態と同じであるので、図１０及び図１１には、図示していない。

図１０及び図１１に示すように、把持装置４０Ａは、本体４１と、主流路部４２と、第１の流路部４３と、複数の第２の流路部４４と、第１の吸着パッド４７Ａと、複数の第２の吸着パッド４８Ａと、圧力センサ４６と、を備えている。

第１の吸着パッド４７Ａは、下面４１ａに固定されており、第１の開口部４３ａを通して第１の流路部４３に連通している。第２の吸着パッド４８Ａは、下面４１ａに固定されており、第２の開口部４４ｂを通して第２の流路部４４に連通している。下面４１ａでの第１の吸着パッド４７Ａ及び複数の第２の吸着パッド４８Ａの配置は、下面４１ａでの第１の吸着パッド４７及び複数の第２の吸着パッド４８の配置と同じである。

第１の吸着パッド４７Ａ、及び複数の第２の吸着パッド４８Ａは、軸方向に伸縮可能に構成されている。第１の吸着パッド４７Ａ、及び複数の第２の吸着パッド４８Ａは、それぞれ、軸方向に伸縮可能な構成の一例として、蛇腹状の筒に構成されている。第１の吸着パッド４７Ａ、及び第２の吸着パッド４８Ａは、軸方向に伸縮可能に構成されることで、それぞれ、荷物６の上面の形状に応じて変形することが可能となる。

第１の吸着パッド４７Ａは、一例として、第２の吸着パッド４８Ａに比較して、大径に構成されている。第１の吸着パッド４７Ａの吸着面、及び第２の吸着パッド４８Ａの吸着面は、把持装置４０Ａが荷物６を吸着していない状態において、同一平面上に配置される。

図１１に示すように、荷物６の被吸着面が凸面に構成された荷物６を吸着する場合では、中央に配置された第１の吸着パッド４７Ａが先に荷物６に当接することで収縮するので、その後、第２の吸着パッド４８Ａが荷物６に当接させることが可能となる。

この為、把持装置４０Ａは、第１の実施形態と同様の効果に加えて、第１の吸着パッド４７Ａ、及び第２の吸着パッド４８Ａを凸面に吸着させることが可能となる。

さらに、袋物の荷物等、把持装置４０Ａによって被吸着面を吸着することで被吸着面が凸面となる荷物６に対しては、第１の吸着パッド４７Ａ、及び第２の吸着パッド４８Ａは、被吸着面を吸着した後、被吸着面の変形に応じて伸縮するので、被吸着面を吸着した状態を維持することが可能となる。

なお、本実施形態のように第１の吸着パッド４７Ａ、及び第２の吸着パッド４８Ａが、軸方向に伸縮可能に構成される場合、第１の吸着パッド４７Ａの剛性を、第２の吸着パッド４８Ａの剛性よりも小さくすることで、被吸着面が凸面である場合、または、被吸着面が第１の吸着パッド４７Ａ及び第２の吸着パッド４８Ａにより吸着された後に凸面となる場合においても、第１の吸着パッド４７Ａが、被吸着面に応じて変形しやすくなるので、第２の吸着パッド４８Ａを被吸着面に当接しやすくなる、または、第２の吸着パッド４８Ａが被吸着面を吸着した状態を維持しやすくなる。

次に、第３の実施形態に係る搬送装置１０Ｂを、図１２乃至図１４を用いて説明する。なお、第１の実施形態と同様の機能を有する構成は、第１の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。

図１２は、搬送装置１０Ｂに用いられる把持装置４０Ｂを模式的に示す断面図である。図１３は、把持装置４０Ｂを模式的に示す下面図である。図１４は、把持装置４０Ｂが荷物６を吸着した状態を模式的に示す断面図である。
搬送装置１０Ｂは、移動装置２０と、物品検出装置３０と、把持装置４０Ｂと、圧力調整装置５０と、制御装置６０と、コントローラ７０と、を備えている。なお、搬送装置１０Ｂの把持装置４０Ｂ以外の構成は、一例として第１の実施形態と同じであるので、図１２乃至図１４には、図示していない。

本実施形態は、第１の実施形態に対して、第２の吸着パッド４８の数、並びに、下面４１ａでの第１の吸着パッド４７及び第２の吸着パッド４８の配置が、第１の実施形態と異なる。

具体的には、図１２乃至図１４に示す変形例のように、第１の流路部４３は、第１の吸着パッド４７が下面４１ａの４つの角部の１つに配置される位置に開口し、第２の流路部４４は、第２の吸着パッド４８が残りの３つの角部のそれぞれに配置される位置に開口してもよい。この結果、第１の吸着パッド４７は、下面４１ａの１つの角部に配置され、３つの第２の吸着パッド４８は、下面４１ａの残りの３つの角部のそれぞれに配置されている。

本実施形態では、第１の実施形態と同様に、把持装置４０Ｂの構造を簡素化でき、かつ、把持装置４０Ｂの高コスト化を防止できる。さらに、第１の吸着パッド４７を、下面４１ａの中央ではなく角部に配置することで、第１の吸着パッド４７を、配置部５の壁際に配置することが可能となる。この為、配置部５の壁際に配置された比較的小さな荷物６であっても、第１の吸着パッド４７を用いて吸着して把持することが可能となる。ここで言う比較的小さな荷物６とは、その上面が被吸着面となり、被吸着面の面積が、第１の吸着パッド４７の吸着面の面積より若干大きく、第２の吸着パッド４８が吸着できない程度に小さい荷物である。

次に、第４の実施形態に係る搬送装置１０Ｃを、図１５及び図１６を用いて説明する。なお、第１の実施形態と同様の機能を有する構成は、第１の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。
図１５は、搬送装置１０Ｃが有する把持ユニット８０の構成を示す断面図である。図１６は、把持ユニット８０の構成を模式的に示す下面図である。図１５及び図１６に示すように、搬送装置１０Ｃは、移動装置２０と、物品検出装置３０と、把持ユニット８０と、圧力調整装置５０と、制御装置６０と、コントローラ７０と、を備えている。なお、把持ユニット８０以外の構成は第１の実施形態と同じであるので、図１５及び図１６には、図示していない。

把持ユニット８０は、複数の把持装置４０を備えている。把持ユニット８０は、一例として、４つの把持装置４０を備えている。これら４つの把持装置４０は、それぞれの下面４１ａを同一平面に配置する姿勢で固定されている。また、これら４つの把持装置４０は、例えば、直方体を構成するように、それぞれの角部を対向させた姿勢で固定されている。

この構成の場合では、図１５に示すように、把持装置４０のそれぞれに圧力調整装置５０が設けられてもよい。または、圧力調整装置５０は、コンプレッサ５１が共通して１つが用いられ、この１つのコンプレッサに複数の配管５２が接続され、これら複数の配管５２のそれぞれが、把持装置４０に接続されてもよい。

図１６に示すように、把持ユニット８０の把持基準点ＧＰは、把持ユニット８０が備える複数の第１の吸着パッド４７の凸包絡Ｌの平面視での重心とする。ここで言う平面視とは、第１の吸着パッド４７の軸方向に沿って見た状態であり、本実施形態では、下面４１ａに直交する方向に見た状態である。図１６中、凸包絡Ｌは２点鎖線で示されている。

本実施形態では、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

なお、把持ユニット８０は、図１７に示すように、第３の実施形態で説明された把持装置４０Ｂを複数、一例として４つ備える構成であってもよい。この構成の場合では、図１７に示すように、４つの把持装置４０Ｂは、一例として、それぞれの下面４１ａを同一平面に配置し、かつ、４つの把持装置４０Ｂの中央に第１の吸着パッド４７が配置される姿勢で固定される。

また、把持ユニット８０は、複数の把持装置４０のそれぞれの主流路部４２の圧力に基づいて、把持ユニット８０に対する荷物６の位置を検出することが可能となる。例えば、図１６に示すように、把持ユニット８０が４つの把持装置４０を備える場合、例えば１つの把持装置４０の主流路部４２の圧力が、把持の成功を判断する閾値より高い場合は、荷物６がこの把持装置４０にずれていることが考えられる。

把持装置４０に対する荷物６に位置を検出することで、荷物６を吸着した把持装置４０の移動速度を、把持装置４０に対する荷物６の位置に応じて決定することが可能となる。この為、荷物６を安全に搬送することが可能となる。

以上述べた少なくとも１つの実施形態の把持装置４０、４０Ａ、４０Ｂによれば、第１の流路部４３、第１の流路部４３より流路抵抗の大きい第２の流路部４４、及びこれらのそれぞれに連通する吸着パッド４５を備えることにより、把持装置４０、４０Ａ、４０Ｂの構造を簡素化でき、かつ、高コスト化を防止することが可能となる。

なお、上述した実施形態においては、把持装置４０、４０Ａ、４０Ｂの、第１の吸着パッド４７、４７Ａは、１つのみ設けられ、第２の吸着パッド４８、４８Ａは、４つまたは３つ設けられた例が説明された。しかしながら、把持装置４０、４０Ａ、４０Ｂが備える、第１の吸着パッド４７、４７Ａの数、及び第２の吸着パッド４８、４８Ａの数は、限定されない。

例えば、把持装置４０について代表して説明すると、図１８に示す変形例のように、把持装置４０は、第１の流路部４３を複数、一例として２本備え、第２の流路部４４を複数備えてもよい。さらに別の変形例としては、把持装置４０は、４つの第１の吸着パッド４７、及び１２個の第２の吸着パッド４８を備え、これら４つの第１の吸着パッド４７、及び１２個の第２の吸着パッド４８が、第４の実施形態の図１６に示す把持ユニット８０が有する４つの第１の吸着パッド４７、及び１２個の第２の吸着パッド４８と同じに配置される構成を有してもよい。複数の第１の吸着パッド４７を備える構成の場合は、把持基準点ＧＰは、複数の第１の吸着パッド４７の凸包絡Ｌの平面視での重心とする。または、把持装置４０は、複数の第１の吸着パッド４７、及び１つの第２の吸着パッド４８を備える構成であってもよい。または、１つの第１の吸着パッド４７及び１つの第２の吸着パッド４８を備えてもよい。なお、把持装置４０Ａ、４０Ｂにおいても同様である。

また、上述した実施形態においては、圧力センサ４６、並びに圧力調整装置５０の一部である真空引き装置５３及び切替バルブ５４は、把持装置４０の本体４１内に収容された構成が説明されたがこれに限定されず、これらの構成の少なくとも１つは、本体４１の外に設けられてもよい。

また、上述した実施形態においては、真空引き装置５３は、エジェクタである例を説明したがこれに限定されず、他の例では、真空ポンプであってもよい。真空ポンプが用いられる構成の一例は、真空ポンプがコンプレッサ５１に置き換えられる。そして、切替バルブ５４は、配管５２及び主流路部４２の連通状態及び非連通状態を切り替え可能な開閉弁に構成される。この構成では、配管５２及び主流路部４２が連通する状態で真空ポンプが駆動されることで、第１の吸着パッド４７，４７Ａ、及び第２の吸着パッド４８，４８Ａが真空引きされる。
この構成の変形例としては、３つのポートを有し、各ポートが、配管５２、主流路部４２、及び大気に接続された三方弁であってもよい。そして、切り替えバルブ５４は、真空ポンプ及び主流路部４２とを非連通とし、かつ、主流路部４２及び大気を連通することにより、第１の吸着パッド４７，４７Ａ内、及び第２の吸着パッド４８，４８Ａ内を、真空破壊することが可能となる。

また、上述した実施形態においては、流量抑制機構４４ａは、複数の第２の流路部４４のそれぞれに設けられる例を説明したが、これに限定されない。流量抑制機構４４ａは、複数の第２の流路部４４に共通して用いられる１つが設けられてもよい。この例としては、複数の第２の流路部４４が主流路部４２部側の合流部で合流し、この合流部が主流路部４２に連通する構成の場合は、この合流部に流量抑制機構４４ａが設けられてもよい。

また、上述した実施形態においては、荷物６の把持に成功したか否かを、圧力センサ４６の検出結果に基づいて判断している例を説明したが、これに限定されない。例えば、主流路部４２に流量センサを設けて、この流路センサの検出結果に基づいて、荷物６の把持を成功したことを判断してもよい。

荷物６が把持されると、主流路部４２内の空気の流れは、所定の流量以下となる。すなわち、第１の吸着パッド４７、４７Ａ、及び全ての第２の吸着パッド４８、４８Ａが閉塞されると、主流路部４２内の空気の流れは、ゼロ、または、略ゼロとなる。また、１つ以上の第２の吸着パッド４８、４８Ａが閉塞されていない状態であっても、第２の流路部４４の流路抵抗が大きいことから、主流路部４２の空気の流れを小さくできる。

この為、第１の吸着パッド４７のみが閉塞された状態での主流路部４２内の空気の流れの流量を閾値として設定し、流量センサからの信号に基づいて主流路部４２内の流量が閾値以下となると、第１の吸着パッド４７、４７Ａが荷物６により閉塞され判断して、荷物６の把持の成功を判断してもよい。

または、圧力センサ４６及び流量センサを併用してもよい。併用する場合は、圧力センサ４６からの信号に基づく把持の成功の判断、及び、流量センサからの信号に基づく把持の成功の判断の両方がそろったときに、把持が成功したと判断してもよい。

または、他の光学的なセンサと組合せてもよい。例えば、本体４１に光学距離センサを取付けて下面４１ａと吸着方向の荷物６との間の距離を検出し、その距離に基づいて、荷物６の把持の成功を判断してもよい。すなわち、荷物６を吸着した状態では、第１の吸着パッド４７、及び第２の吸着パッド４８は縮むので、下面４１ａ及び荷物６の間の距離が、第１の吸着パッド４７及び第２の吸着パッド４８が荷物６に当接し、かつ、縮んでいない状態に比較して、短くなる。このように、荷物６の把持が成功したときの下面４１ａ及び荷物６の間の距離を閾値とし、下面４１ａ及び荷物６の間の距離が閾値以下となると、把持の成功を判断してもよい。

また、上述した実施形態においては、制御装置６０は、さらに記憶部を有し、この記憶部に、主流路部４２内の圧力と、この圧力値から推定される荷物の重さの情報を記憶してもよい。

例えば、１つ以上の第２の吸着パッド４８が閉塞されない場合は、荷物６が比較的小さいことが想定され、それゆえ、荷物６の重さも軽いことが推定される。この場合では、１つ以上の第２の吸着パッド４８が閉塞されないことから、主流路部４２の圧力は、第１の吸着パッド４７、及び全ての第２の吸着パッド４８が閉塞される場合に比較して、高くなる。また、第１の吸着パッド４７、及び全ての第２の吸着パッド４８が閉塞される場合は、荷物６が比較的大きいことが想定され、それゆえ、荷物６の重さが比較的重いことが推定される。

このように、主流路部４２内の圧力に応じて推定される荷物６の重さの情報を、記憶部に記憶する。計画制御部６２は、圧力センサ４６の検出結果、及び記憶部に記憶された情報から荷物６の推定される重さを得る。そして、ここで得られた荷物６を考慮して、荷物６を吸着した把持装置４０の移動速度を決定することが可能となる。この為、荷物６を安全に搬送することが可能となる。

また、上述した実施形態においては、把持装置４０は、荷物６を検出する複数の近接センサをさらに有してもよい。近接センサの検出結果に基づいて、把持装置４０に対する荷物６の位置を検出することが可能となる。すなわち、近接センサを、例えば下面４１ａの複数個所に設置し、これら近接センサの検出結果から、下面４１ａに対する荷物６の位置を検出できる。

また、上述した実施形態においては、物品検出装置３０は、一例としてＲＧＢカメラが用いられたが、他の例として、３Ｄカメラ、その他の光学センサ、または、これらの組合せが用いられてもよい。

また、上述した実施形態においては、第１の吸着パッド４７及び第２の吸着パッド４８は、同形状で異なる大きさに構成された例を説明したが、これに限定されない。第１の吸着パッド４７、及び第２の吸着パッド４８は、同形状で同じ大きさに構成されてもよい。同様に、第１の吸着パッド４７Ａ及び第２の吸着パッド４８Ａは、同形状で同じ大きさに構成されてもよい。

第１の吸着パッド４７、４７Ａは、最小の荷物６の寸法に応じた吸着面積を有する吸着パッドが選定され、第２の吸着パッド４８、４８Ａは、最大の荷物６の寸法に応じて選定されればよい。

また、上述した実施形態においては、流量抑制機構４４ａは、一例として、流路断面積を小さくすることで、流路抵抗を大きくする構成を有し、この一例として、流路断面積を可変するスロットルバルブが用いられる例を説明した。しかしながら、流量抑制機構４４ａは、流路断面積を可変とする構成に限定されない。他の例では、流量抑制機構４４ａは、所定の流路断面積を有する構成であってもよく、この一例としては、孔が形成されたフィルムが第２の流路部４４に設けられることで構成されてもよい。

または、流量抑制機構４４ａは、流量を手動で調整できる構成でも良いし、電気信号によって流路面積を可変制御できる構成であってもよい。手動で調整できる流量抑制機構４４ａの構成としては、一例として、調整する際に操作される操作部としてダイヤルを有するダイヤル式の流量抑制機構４４ａであってもよい。

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。
以下、出願時の特許請求の範囲の記載を付記する。
［付記］
［１］
本体と、
前記本体内に設けられて外部流路部が接続される主流路部と、
前記本体内に設けられて前記主流路部に接続され、前記本体の外面に設けられた第１の開口部を通して外部に開口する第１の流路部と、
前記本体内に設けられて前記主流路部に接続され、前記第１の流路部の流路抵抗より大きな流路抵抗を有し、前記外面に設けられた第２の開口部を通して外部に開口する第２の流路部と、
前記主流路部に設けられ、前記外部流路部と、前記第１の流路部及び前記第２の流路部とが連通する状態と、前記外部流路部と、前記第１の流路部及び前記第２の流路部とが非連通となる状態と、を切り替える切替バルブと、
を具備する把持装置。
［２］
前記切替バルブ及び前記主流路部に接続されたエジェクタを具備し、
前記外部流路部は、圧縮空気を送気し、
前記切替バルブは、前記外部流路部と前記エジェクタとが非連通となり、かつ、前記外部流路部と、前記第１の流路部及び前記第２の流路部とが非連通となる第１の状態、前記外部流路部と前記エジェクタとが連通し、前記外部流路部と、前記第１の流路部及び前記第２の流路部とが非連通となる第２の状態、及び前記外部流路部と、前記第１の流路部及び前記第２の流路部が連通し、かつ、前記外部流路部と前記エジェクタとが非連通となる第３の状態を切り替える
［１］に記載の把持装置。
［３］
前記切替バルブは、三方弁に構成された電磁バルブである
［２］に記載の把持装置。
［４］
前記第２の流路部は複数設けられ、
複数の前記第２の開口部は、前記第１の開口部を囲む位置に配置される
［１］に記載の把持装置。
［５］
前記第１の開口部は、前記外面の角部に配置される
［１］に記載の把持装置。
［６］
［１］乃至［５］に記載のいずれか１つの把持装置と、
前記把持装置を移動する移動装置と、
を具備する搬送装置。
［７］
前記把持装置を複数備える［６］に記載の搬送装置。

５…配置部、６…荷物、７…搬送先、１０…搬送装置、２０…移動装置、３０…物品検出装置、４０…把持装置、４１…本体、４１ａ…下面、４２…主流路部、４３…第１の流路部、４４…第２の流路部、４４ａ…流量抑制機構、４５…吸着パッド、４６…圧力センサ、４７…第１の吸着パッド、４７Ａ・・・第１の吸着パッド、４８…第２の吸着パッド、４８Ａ…第２の吸着パッド、５０…圧力調整装置、５１…コンプレッサ、５２…配管、５３…真空引き装置、５４…切替バルブ。

Claims (7)

1. 本体と、
   前記本体内に設けられ、真空引きに用いる外部流路部が接続される主流路部と、
   前記本体内に設けられて前記主流路部に接続され、前記本体の外面に設けられた第１の開口部を通して外部に開口する第１の流路部と、
   前記本体内に設けられて前記主流路部に接続され、前記第１の流路部の流路抵抗より大きな流路抵抗を有し、前記外面に設けられた第２の開口部を通して外部に開口する第２の流路部と、
   前記主流路部に設けられ、前記外部流路部と、前記第１の流路部及び前記第２の流路部とが連通する状態と、前記外部流路部と、前記第１の流路部及び前記第２の流路部とが非連通となる状態と、を切り替える切替バルブと、
   を具備する把持装置。
2. 前記切替バルブ及び前記主流路部に接続されたエジェクタを具備し、
   前記外部流路部は、圧縮空気を送気し、
   前記切替バルブは、前記外部流路部と前記エジェクタとが非連通となり、かつ、前記外部流路部と、前記第１の流路部及び前記第２の流路部とが非連通となる第１の状態、前記外部流路部と前記エジェクタとが連通し、前記外部流路部と、前記第１の流路部及び前記第２の流路部とが非連通となる第２の状態、及び前記外部流路部と、前記第１の流路部及び前記第２の流路部が連通し、かつ、前記外部流路部と前記エジェクタとが非連通となる第３の状態を切り替える
   請求項１に記載の把持装置。
3. 前記切替バルブは、三方弁に構成された電磁バルブである
   請求項２に記載の把持装置。
4. 前記第２の流路部は複数設けられ、
   複数の前記第２の開口部は、前記第１の開口部を囲む位置に配置される
   請求項１に記載の把持装置。
5. 前記第１の開口部は、前記外面の角部に配置される
   請求項１に記載の把持装置。
6. 請求項１乃至請求項５に記載のいずれか１つの把持装置と、
   前記把持装置を移動する移動装置と、
   を具備する搬送装置。
7. 前記把持装置を複数備える請求項６に記載の搬送装置。
   

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