JP7413756B2 - 移載装置 - Google Patents

Description

本発明は、移載装置、特に、段積みされた物品から一又は複数の物品を取り出すための移載装置に関する。

現在、物流業界での人手不足解消が求められており、その目的達成のためにロボット動作技術・画像認識技術が進歩してきており、重労働であるパレタイズ、デパレタイズの作業をロボットにさせる動きが広がっている。
パレタイズ、デパレタイズの動作では、一般的に、荷物の上面をハンド（ロボットの先端に付けて、実際に荷物を把持する機構）でエア吸着して搬送する。
例えば、段積みされた複数の物品からなる物品群に対し、ピッキングロボットにより最上段から物品を一つずつピッキングするピッキングシステムが存在している（例えば特許文献１）。

特開２０１９－５８７１号公報

従来のピッキングロボットは、荷物の上面をエア吸着して移載を行う。しかし、天面が開く形状の段ボール箱の場合は、上面吸着して移載することが難しい。
一方、段ボール箱の側面を吸着するピッキングロボットも開発されている。そのような装置は、基部と、吸着装置と、支持板とを有している。基部は、例えばロボットアームの先端に装着される。吸着装置は、基部に対して上下方向に移動可能である。支持板は、基部の下側において前後方向に移動可能である。

デパレタイズ動作では、最初に吸着装置が荷物の側面を吸着し、次に吸着装置が基部に対して上昇しつつ、基部がロボットアームによって後側に移動させられる。これにより、荷物の側面が持ち上げられ下側部材との間に隙間が形成される。そして、支持板が隙間に差し込まれて、次に荷物をその上に載置する。
しかし、支持板を上記の隙間に差し込むときに、支持板が荷物と干渉するおそれがある。

本発明の目的は、荷物の側面を吸着する移載装置においてリトライを確実に行えるようにすることにある。

以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。

本発明の一見地に係る移載装置は、荷物を前後方向に移動させることで移載を行うための装置であって、基部と、支持板と、前後駆動装置と、吸着装置と、上下駆動装置と、把握部と、コントローラとを備えている。
支持板は、荷物の底面を支持する。
前後駆動装置は、支持板を基部に対して前後方向に駆動する。
吸着装置は、荷物の側面を吸着する。
上下駆動装置は、吸着装置を基部に対して上下方向に駆動する。
把握部は、荷物の有無を把握する。
コントローラは、下記のステップを実行する。
◎吸着装置に荷物の側面を吸着させるステップ。
◎上下駆動装置に、荷物を吸着している吸着装置を上昇させるステップ。
◎把握部に、荷物と支持板の干渉の有無を把握させるステップ。
◎把握部により干渉が把握されると、荷物を元の位置に戻すステップ。
この装置では、干渉の有無を把握することで、支持板を荷物に接近させるときに、荷物を損傷させることが生じにくい。また、荷物の側面を吸着する移載装置においてリトライを行うことができる。になお、ここでの「荷物」とは、吸着した荷物とその下側の荷物の両方を含んでいる。

コントローラは、荷物を元の位置に戻すステップでは、基部を前側に移動させ、かつ、上下駆動装置に吸着装置を下降させてもよい。
この装置では、吸着に伴い荷物が後側に移動していても、荷物を前側に移動させることで、吸着前の元の位置に戻すことができる。このように荷物を吸着前の位置に戻すことで、ピッキング不可の場所に荷物を載置することが生じにくい。この結果、荷物移載のリトライを確実に行えるようになる。

コントローラは、荷物を元の位置に戻すステップでは、基部を前側に移動させ、かつ、上下駆動装置に吸着装置を下降させた後に、吸着装置に荷物の吸着を解除させてもよい。
この装置では、基部を前側に移動させ、かつ、上下駆動装置に前記吸着装置を下降させた後に荷物の吸着を解除することで、荷物を元の位置に確実に戻すことができる。上記とは異なって基部の前進前に荷物の吸着を解除することの問題点は、把持部が伸縮性のある部材である場合、伸縮性のある部材で荷物を移動させることになるので、元の位置まで荷物を移動させられない可能性がある。つまり、この場合、基部の移動量と荷物の移動量が等しくない可能性がある。

移載装置は、荷物を撮像する撮像装置をさらに備えていてもよい。
コントローラは、前後方向において画像処理を行う処理範囲が定められていてもよい。
元の位置とは、処理範囲内に荷物の吸着面が位置する位置であってもよい。
この装置では、干渉の有無を把握することで、支持板を荷物に接近させるときに、荷物を損傷させることが生じにくい。また、撮像装置の処理範囲内に荷物の吸着面が位置する位置に荷物を戻す。この結果、荷物移載のリトライを確実に行えるようになる。

コントローラは、把握部に荷物と支持板の干渉の有無を把握させるステップの前に、基部を移動させることで、支持板の前側端が後側端より下側に位置するように支持板を傾けるステップを実行してもよい。
この装置では、支持板を差し込むときに傾けているので、支持板と下方の荷物のクリアランスが広くとれる。その結果、支持板が下側の荷物に接触しにくい。また、支持板を傾けた状態で干渉の有無を把握しているので、支持板が対象荷物と衝突しにくい。

コントローラは、荷物を元の位置に戻すステップの前に、基部を移動させることで、支持板を水平状態に戻すステップを実行してもよい。
この装置では、支持板を水平に戻した後に元の位置に戻す動作を行うため、荷物を元の位置に確実に戻すことができる。

本発明に係る移載装置では、荷物移載のリトライを確実に行えるようになる。

第１実施形態のピッキングシステムの概略平面図。 ハンドの斜め上からの斜視図。 ハンドの斜め下からの斜視図。 ハンドの平面図。 ハンドの側面図。 ハンドの模式的側面図。 ハンドの模式的側面図。 ハンドのハンドベースと上下駆動装置の関係を示す模式図。 保持機構の模式図。 保持機構の模式図。 ハンドの制御構成を示すブロック図。 デパレタイズ制御動作のフローチャート。 デパレタイズ制御動作のフローチャート。 ハンドによるデパレタイズ動作の一状態を示す模式図。 ハンドによるデパレタイズ動作の一状態を示す模式図。 ハンドによるデパレタイズ動作の一状態を示す模式図。 ハンドによるデパレタイズ動作の一状態を示す模式図。 ハンドによるデパレタイズ動作の一状態を示す模式図。 ハンドによるデパレタイズ動作の一状態を示す模式図。 ハンドによるデパレタイズ動作の一状態を示す模式図。 ハンドによるデパレタイズ動作の一状態を示す模式図。 ハンドによる荷物戻し動作の一状態を示す模式図。 ハンドによる荷物戻し動作の一状態を示す模式図。 ハンドによる荷物戻し動作の一状態を示す模式図。 第２実施形態におけるデパレタイズ制御動作のフローチャート。 第２実施形態におけるデパレタイズ制御動作のフローチャート。 第２実施形態におけるハンドによるデパレタイズ動作の一状態を示す模式図。 第２実施形態におけるハンドによるデパレタイズ動作の一状態を示す模式図。 第２実施形態におけるハンドによるデパレタイズ動作の一状態を示す模式図。 第２実施形態におけるハンドによるデパレタイズ動作の一状態を示す模式図。 第２実施形態におけるハンドによるデパレタイズ動作の一状態を示す模式図。 第２実施形態におけるハンドによるデパレタイズ動作の一状態を示す模式図。 第２実施形態におけるハンドによるデパレタイズ動作の一状態を示す模式図。 第２実施形態におけるハンドによるデパレタイズ動作の一状態を示す模式図。

１．第１実施形態
（１）ピッキングシステムの全体構成
図１を用いて、本発明の第１実施形態として、ピッキングシステム１を説明する。図１は、第１実施形態のピッキングシステムの概略平面図である。

ピッキングシステム１は、要求された物品をピッキングする装置であり、具体的には、荷物ＷをパレットＰ上に段積みする（パレタイズ）動作と、段積みされた荷物Ｗから荷物Ｗを取り出す（デパレタイズ）動作とを行う。
ピッキングシステム１は、パレタイズ部３と、デパレタイズ部５とを有している。パレタイズ部３では、荷物Ｗが段積みされていく。デパレタイズ部５では、荷物Ｗが取られていく。荷物Ｗは、例えば、パレットＰ上に上下前後左右に整列状態で積み重なっている。

ピッキングシステム１は、搬入コンベヤ装置７を有している。搬入コンベヤ装置７は、荷物Ｗをピッキング位置に搬入する装置である。
ピッキングシステム１は、搬出コンベヤ装置９を有している。搬出コンベヤ装置９は、荷物Ｗをピッキング位置から搬出する装置である。
搬入コンベヤ装置７と搬出コンベヤ装置９は、隣接して配置されており、一水平方向に延びて平行に並んでいる。

ピッキングシステム１は、ピッキングロボット１５（移載装置の一例）を有している。ピッキングロボット１５は、パレタイズ動作とデパレタイズ動作をするための装置である。ピッキングロボット１５は、パレタイズ部３と、デパレタイズ部５との間に配置されている。

（２）ピッキングロボット
ピッキングロボット１５は、ロボットアーム２１を有している。ロボットアーム２１は、公知の技術である。
ピッキングロボット１５は、ハンド２３（移載装置の一例）を有している。ハンド２３は、荷物Ｗを前後方向（荷物Ｗに近づく側を前側とし、離れる側を後側とする方向）に移動させることで移載を行うための装置であり、ロボットアーム２１の先端に装着されている。

図２～図５を用いて、ハンド２３を説明する。図２は、ハンドの斜め上からの斜視図である。図３は、ハンドの斜め下からの斜視図である。図４は、ハンドの平面図である。図５は、ハンドの側面図である。
ハンド２３は、ハンドベース２５（基部の一例）を有している。ハンドベース２５は、ロボットアーム２１のアームの先端下部に回転自在に連結されている。旋回装置２６（図１）によって、ハンド２３はロボットアーム２１に対して旋回させられる。
ハンド２３は、移載テーブル２７（支持板の一例）を有している。移載テーブル２７は、ハンドベース２５の下面に前後方向に移動可能に設けられ、荷物Ｗの底面を支持可能である。具体的には、移載テーブル２７は、ハンドベース２５の下面にあるガイド部（図示せず）に対して移動自在に支持されている。移載テーブル２７は、ハンドベース２５に比べて前後方向に長く形成された矩形状であり、ハンドベース２５の前後方向いずれの側に突出することができる。

ハンド２３は、図４及び図５に示すように、移載テーブル駆動装置２９（前後駆動装置の一例）を有している。移載テーブル駆動装置２９は、移載テーブル２７をハンドベース２５に対して前後方向に駆動する装置である。
移載テーブル駆動装置２９は、ハンド２３に設けられたモータ３０、移載テーブル２７に設けられた複数のプーリ（図示せず）、プーリに掛けられたベルト（図示せず）からなる。移載テーブル駆動装置は、チェーン機構、ラック＆ピニオン機構、電動シリンダやエアシリンダでもよい。
なお、移載テーブル駆動装置２９は、移載テーブル２７を、前端が吸着装置３１（後述）より前後方向前側にある第１位置（例えば、図７）と、前端が吸着装置３１より前後方向後側にある第２位置（例えば、図２）との間で移動可能である。

図６及び図７を用いて、移載テーブル２７の構造を説明する。図６は、ハンドの模式的側面図である。図７は、ハンドの模式的側面図である。
移載テーブル２７には、スライドベルト４７が巻かれている。スライドベルト４７は、両端がハンドベース２５の下部に固定されており、移載テーブル２７の両側上面及び下面を覆って巻回されている。移載テーブル２７がハンドベース２５に対して前後方向に移動すると、スライドベルト４７が移載テーブルの移動位置に沿うように変形する。したがって、荷物Ｗが移載テーブル２７に移載されるときは、荷物Ｗからスライドベルト４７に前後方向の荷重が作用すると、スライドベルト４７の荷物Ｗと接触する部分は、荷物と共に移載テーブル２７に対して前後方向に移動する。つまり、スライドベルト４７は移載テーブル２７に対して摺動するが、荷物Ｗはスライドベルト４７と摺動することなく移載テーブル２７の上に引き込まれる。したがって、荷物Ｗが破損しにくい。

ハンド２３は、吸着装置３１（吸着装置の一例）を有している。吸着装置３１は、ハンドベース２５に上下方向に移動可能に設けられ、荷物Ｗの側面を吸着可能である。吸着装置３１は、吸引装置４９（図１１）によって吸引及び吸引解除が行われる。吸着装置３１は、実際に荷物Ｗに当接する吸着パッド３１ａ（図８）を有している。

図８を用いて、ハンド２３をさらに説明する。図８は、ハンドのハンドベースと上下駆動装置の関係を示す模式図である。
ハンド２３は、上下駆動装置３３（上下駆動装置の一例）を有している。上下駆動装置３３は、吸着装置３１をハンドベース２５に対して上下方向に駆動する。
上下駆動装置３３は、エアシリンダ３５を有している。エアシリンダ３５は、吸着装置３１をハンドベース２５に対して上昇方向へ駆動する。エアシリンダ３５は、下降方向には吸着装置３１から離脱可能である。エアシリンダ３５はピストン３５ａを有しており、ピストン３５ａは吸着装置３１の受け部３１ｂに下方から当接して、吸着装置３１を押し上げることが可能である。エアシリンダ３５は、図４に示すように、ハンドベース２５の吸着装置３１寄りにおいて、幅方向中間に配置されている。

上下駆動装置３３は、吸着装置３１を下方に付勢するバネ部材３７を有している。具体的には、バネ部材３７は一端がハンドベース２５に固定され、他端が吸着装置３１に固定され、ハンドベース２５に対して吸着装置３１を下方に引っ張っている。バネ部材３７を利用することで、エアシリンダ３５が吸着装置３１から下方に離れた後でも、荷物Ｗを確実に下降させて移載テーブル２７の上に載せることができる（後述）。バネ部材３７は、例えば、ハンドベース２５の吸着装置３１寄りにおいて、幅方向の両外側の２箇所に配置されている。図８では、バネ部材３７はエアシリンダ３５の近傍に配置されているが、これは模式的に描いただけであり、実際の配置を限定しない。また、バネ部材３７の固定先は特に限定されない。なお、より詳細には、エアシリンダ３５のピストン３５ａが下方に下がるときに、吸着装置３１は、自重及びバネ部材３７に引っ張られることでピストン３５ａに追従し続け、荷物Ｗが下方の装置又は荷物に載ると下方への移動を停止する。これ以降、ピストン３５ａが吸着装置３１から離れる。
上下駆動装置３３は、吸着装置３１を移載テーブル２７と高さ方向に重複する位置まで下降可能である（図１４を参照）。このとき、移載テーブル２７は吸着装置３１の前後方向位置よりも後側（前述の第２位置）にある。したがって、背の低い荷物Ｗもピッキング可能である。上記が可能となるのは、エアシリンダ３５が最も縮んだ状態において吸着装置３１はハンドベース２５及び移載テーブル２７に対して最下方位置にあるが、このとき吸着装置３１の下面が移載テーブル２７の上面より下方にあるからである。ただし、上記構造は必須ではない。
ハンド２３は、図３に示すように、吸着装置３１の下面に接触部材３９をさらに有している。接触部材３９は、吸着装置３１の下面に部分的に形成されている。接触部材３９は、ゴム等の弾性部材である。具体的には、接触部材３９は、図３に示すように、吸着装置３１の幅方向外側の両端付近に設けられており、前後方向に延びる帯状である。接触部材の形状、個数、位置、材料は特に限定されない。また、接触部材は省略されてもよい。

ハンド２３は、吸着装置保持機構４３（以下、保持機構４３という）を有している。保持機構４３は、吸着装置３１を下降位置で揺動不能に固定するとともに、上昇位置で揺動可能に保持する。
図９及び図１０を用いて、保持機構４３を具体的に説明する。図９及び図１０は、保持機構の模式図である。
保持機構４３は、カム部材５３とローラ５５とを有している。カム部材５３は、ハンドベース２５の本体に固定されている。カム部材５３は、ローラ５５を支持するためくり抜き部５４を有している。くり抜き部５４は、吸着装置３１側の側面下部において、上下方向に直線状に延びる係止面５４ａを有する。くり抜き部５４は、さらに、吸着装置３１側の側面において、係止面５４ａから連続すると共に、滑らかに湾曲する湾曲面５４ｂを有している。湾曲面５４ｂは、係止面５４ａから前後方向の後側に凹んでいる。くり抜き部５４は、係止面５４ａ及び湾曲面５４ｂに対向する第２係止面５４ｃを有している。第２係止面５４ｃは上下方向に延びている。カム部材５３は、例えば、ハンドベース２５の吸着装置３１寄りにおいて、幅方向の両外側の２箇所に配置されている。

ローラ５５は、吸着装置３１の下部のカム部材５３側に回動自在に設けられている。ローラ５５の回動軸はハンド２３の幅方向に平行である。ローラ５５は、カム部材５３の係止面５４ａ、湾曲面５４ｂの近傍で当接又は近接している。
吸着装置３１は、上部のカム部材５３側に回動中心となる支点３１ｃを有している。支点３１ｃの回動軸は、ハンド２３の幅方向に平行である。支点３１ｃは、例えばピンであり、ピンはハンドベース２５のプレート（図示せず）に形成された上下方向に延びる長穴（図示せず）内を移動自在にガイドされている。
吸着装置３１は、ストッパ（図示せず）によって、図９の状態から時計回りには回動できないようになっている。つまり、吸着装置３１は、図９の状態から反時計回りにのみハンドベース２５に対して回動自在になっている。

図９に示すように吸着装置３１が下方にある場合は、ローラ５５がカム部材５３の係止面５３ａに当接しており、そのため吸着装置３１は反時計回りに回動不能になっている。
図１０に示すように吸着装置３１が上昇すると、ローラ５５がカム部材５３の湾曲面５３ｂに摺動していき、それにより吸着装置３１が荷物Ｗの姿勢に合わせてハンドベース２５に対して傾くことができる。この状態で吸着装置３１が時計回りに回動しようとすると、ローラ５５が第２係止面５４ｃに当接することで吸着装置３１の回動を制限する。
以上のように、カム部材５３を用いることで、吸着装置３１の揺動のロックと解除を行うことを、吸着装置３１の昇降動作によって切り替えられる。

ピッキングシステム１は、図１８に示すように、隙間センサ３６（把握部の一例）を有している。隙間センサ３６は、例えばハンド２３に設けられ、後述の荷物デパレタイズ動作中に荷物Ｗの下方の隙間を検出する（後述）。具体的には、隙間センサ３６は、レーザ距離センサであり、物体までの距離を測定できる。具体的には、レーザ距離センサの検出範囲は、吸着装置３１の前面を基準として、その基準面と移載テーブル２７を差し込む方向とが交差する部分までの距離を閾値とし、その閾値までの距離までの範囲である。
ピッキングシステム１は、図１に示すように、荷物Ｗを撮像するカメラ３８（撮像装置の一例）をさらに備えている。カメラ３８は、例えば、パレットＰに載置された複数の荷物Ｗを撮影する。カメラ３８の撮像データは、荷物Ｗの位置や形状を識別するために用いられる（後述）。
なお、カメラの数、位置、種類等は特に限定されない。

（３）ハンドの制御構成
図１１を用いて、ハンド２３の制御構成を説明する。図１１は、ハンドの制御構成を示すブロック図である。
ハンド２３は、コントローラ５１を有している。
コントローラ５１は、プロセッサ（例えば、ＣＰＵ）と、記憶装置（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、ＳＳＤなど）と、各種インターフェース（例えば、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、通信インターフェースなど）を有するコンピュータシステムである。コントローラ５１は、記憶部（記憶装置の記憶領域の一部又は全部に対応）に保存されたプログラムを実行することで、各種制御動作を行う。

コントローラ５１は、単一のプロセッサで構成されていてもよいが、各制御のために独立した複数のプロセッサから構成されていてもよい。
コントローラ５１の各要素の機能は、一部又は全てが、コントローラ５１を構成するコンピュータシステムにて実行可能なプログラムとして実現されてもよい。その他、コントローラ５１の各要素の機能の一部は、カスタムＩＣにより構成されていてもよい。

コントローラ５１は、旋回装置２６、移載テーブル駆動装置２９、吸引装置４９、エアシリンダ３５を制御する。
コントローラ５１は、図１１には示されていないが、ロボットアーム２１全体も制御する。
コントローラ５１には、隙間センサ３６（把握部の一例）からの検出信号が送信される。

コントローラ５１には、カメラ３８からの撮像データとしての画像信号が送信される。コントローラ５１は、上記画像信号に基づいて、荷物Ｗの位置、形状、大きさ等を判断できる。なお、コントローラ５１は、画像処理を行う処理範囲が定められている。これは、画像処理計算量を減らすためである。
コントローラ５１には、図示しないが、荷物Ｗの大きさ、形状及び位置を検出するセンサ、各装置の状態を検出するためのセンサ及びスイッチ、並びに情報入力装置が接続されている。

（４）デパレタイズ動作
（４－１）基本動作
図１２～図２１を用いて、段積みされた荷物Ｗのうち一又は複数を取り出す動作を（デパレタイズ動作）説明する。図１２及び図１３はデパレタイズ制御動作のフローチャートである。図１４～図２１は、ハンドによるデパレタイズ動作の一状態を示す模式図である。
以下に説明する制御フローチャートは例示であって、各ステップは必要に応じて省略及び入れ替え可能である。また、複数のステップが同時に実行されたり、一部又は全てが重なって実行されたりしてもよい。
さらに、制御フローチャートの各ブロックは、単一の制御動作とは限らず、複数のブロックで表現される複数の制御動作に置き換えることができる。
なお、以下の制御動作は、コントローラ５１が各装置に制御信号を送信することで行われる。

図１２のステップＳ１では、カメラ３８からの画像信号に基づいて画像処理が行われ、対象の荷物Ｗの位置や形状が認識される。具体的には、コントローラ５１の画像処理部が上記動作を実行する。
図１２のステップＳ２では、図１４に示すように、ロボットアーム２１がハンド２３を目的とする荷物Ｗに対応する位置に移動させる。このとき、移載テーブル２７は水平状態である。
ステップＳ３では、図１５に示すように、ロボットアーム２１がハンド２３を前進させる。

ステップＳ４では、図１５に示すように、吸着装置３１を荷物Ｗの下基準で荷物Ｗの側面に当て、吸着する（吸着装置に荷物の側面を吸着させるステップの一例）。具体的には、吸着装置３１が荷物Ｗに接触する直前に、吸引装置４９によって吸引を開始し、ロボットアーム２１がハンド２３全体を移動することで吸着装置３１を荷物Ｗ側に押し付ける。
ステップＳ５では、図１６に示すように、ロボットアーム２１がハンド２３全体を後側に移動させる。このとき、吸着装置３１がハンドベース２５に対して上昇することで、荷物Ｗを持ち上げる。具体的には、エアシリンダ３５が吸着装置３１をハンドベース２５に対して上昇させる。したがって、荷物Ｗは、吸着装置３１で持ち上げられて、吸着装置３１と共に傾いた状態になる。この結果、対象荷物Ｗが奥にある荷物Ｗに干渉しにくい。
上記のように、吸着装置３１は上昇位置で保持機構４３によって揺動可能になるので、吸着装置３１に大きな負荷が作用しない。

ステップＳ６では、図１７に示すように、ロボットアーム２１がハンド２３の姿勢を傾ける。これにより、移載テーブル２７は、前側端が後側端に対して下側になる傾斜姿勢となる。
ステップＳ７では、図１８に示すように、荷物Ｗの上昇後に隙間センサ３６によって隙間検出を行う。具体的には、隙間センサ３６からレーザ光が発射され、その先にある物体までの距離が測定される。なお、レーザ光は荷物Ｗの下方に出射される。
ステップＳ８では、対象荷物Ｗとその下側の荷物Ｗとの間に移載テーブル２７を入れるスペースができているか否かが判断される。スペースがあればプロセスはステップＳ９に移行し、スペースがなければプロセスはステップＳ１３に移行する。ステップＳ１３の後は、プロセスはステップＳ１に戻る。

ステップＳ９では、図１９に示すように、移載テーブル駆動装置２９が傾斜姿勢の移載テーブル２７を前方に移動させ、荷物Ｗの下にある隙間に差し込む。移載テーブル２７はさらに前進することで、荷物Ｗの底面に少し接触する。上記の動作中に、ロボットアーム２１がハンドベース２５を吸着位置から移載テーブル２７の傾斜方向に沿って後側へ移動させる（このとき、移載テーブル２７の前後方向位置は変わらない）。それにより、吸着装置３１及び荷物Ｗが移載テーブル２７の上に引き込まれる。なお、移載テーブル２７の差し込み量は、荷物の大きさによって適宜変更される。
上記の動作中においてハンドベース２５が吸着位置から上側に移動させられているので、移載テーブル２７とハンドベース２５が完全同期していなくても、移載テーブル２７が下側の荷物Ｗを引っかけにくい。

なお、上述のようにハンド２３を傾斜姿勢とすることで、図１７～図１９に示すように、移載テーブル２７と吸着した荷物Ｗが平行又は略平行となるので、移載テーブル２７と吸着した荷物が干渉しにくい。また、移載テーブル２７が荷物Wに刺さる方向に移動しない。
また、移載テーブル２７を斜めに差し込むことで、差し込む量が図１９で示す程度であれば、下側の荷物Ｗと干渉しない。
さらに、図１８に示すようにハンド２３が傾斜姿勢で隙間センサ３６により隙間を確認しているので、吸着した荷物Ｗと光軸が平行又は略平行になる。したがって、吸着した荷物Ｗの吸着面の下端を検知する可能性が減る。
仮に吸着位置が荷物Ｗの下端側に近い位置であっても、傾斜姿勢とした後に少し差し込む程度しか移載テーブル２７を移動させない。したがって、移載テーブル２７と吸着した荷物Ｗの下方の荷物Ｗが干渉する可能性が減る。言い換えると、ハンド２３を傾斜させない場合、吸着位置が荷物Ｗの下端側に近い位置だと、吸着した荷物Ｗの下方の荷物Ｗと移載テーブル２７が干渉する可能性が高い。
上記動作では、ハンドベースの２５の移動傾斜角度は、傾斜姿勢の移載テーブル２７の傾斜角度より大きくしてもよい。その理由は、移載テーブル２７の後退とロボットアーム２１によるハンドベース２５の後退が完全に同期できていない可能性を考慮して、下に向けて出している移載テーブル２７が下の荷物Ｗと干渉しないように移載テーブル２７を上に逃がすことが好ましいからである。

ステップＳ１０では、図２０に示すように、上下駆動装置３３が吸着装置３１を下方に下げる。具体的には、ピストン３５ａが下降していく。そして、エアシリンダ３５のピストン３５ａが吸着装置３１から下方に離れると、吸着装置３１も荷物Ｗと共に下降していく。このとき、吸着装置３１及び荷物Ｗの自重に加えてバネ部材３７の付勢力によって、吸着装置３１は確実に下降する。以上の結果、荷物Ｗが移載テーブル２７の上に載る。
また、吸着装置３１は保持機構４３によって下降位置で揺動不能になるので、荷物Ｗを安定的に保持できる。その結果、荷物Ｗが移載テーブル２７に安定的に載置され、その後も安定的に搬送される。

ステップＳ１１では、図２１に示すように、ロボットアーム２１がハンド２３を水平姿勢にする。これにより、移載テーブル２７も水平姿勢になる。このようにして、荷物Ｗが移載テーブル２７に安定的に載置され、その後も安定的に搬送される。
ステップＳ１２では、ロボットアーム２１が荷物Ｗを搬出コンベヤ装置９に搬出する。その後、プロセスはステップＳ１に戻る。

以上のハンド２３の動作の効果を順番に説明する。
（ａ）図２０に示すように吸着装置３１が荷物Ｗを吸着した状態のまま、荷物Ｗの荷重を移載テーブル２７に預けることができる。したがって、吸着装置３１に大きな荷重が作用しない。その結果、ハンド２３の安全性が向上する。
（ｂ）図１８に示すように隙間センサ３６によって干渉の有無を把握するので、移載テーブル２７を荷物Ｗに接近させるときに、荷物Ｗを損傷させることが生じにくい。
（ｃ）吸着装置３１が荷物Ｗを吸着した後に、図１７に示すように移載テーブル２７を傾斜姿勢にするので、移載テーブル２７を傾けて前側に出すことできる。このように移載テーブル２７を傾けて前側に出すことで、吸着装置３１のハンドベース２５に対する傾き角度が小さくなる。したがって、吸着装置３１とハンドベース２５の連結部分に大きな負荷が作用しない。
（ｄ）図１９に示すように、移載テーブル２７は、吸着位置に位置するハンドベース２５に対して傾斜姿勢で移動して、荷物の下方に差し込まれる。したがって、荷物Ｗを持ち上げるときに、移載テーブル２７を荷物支持状態で斜め方向に持ち上げるので、吸着装置３１の負荷を軽減できる。また、吸着装置３１から荷物が脱落することを防止できる。

（ｅ）荷物Ｗを持ち上げるときには、図１９に示すように、同時にハンドベース２５を移載テーブル２７の傾斜方向に沿って後側に移動させる。したがって、荷物Ｗをスムーズに移載テーブル２７に載せることができる。
（ｆ）移載テーブル２７を傾けた状態で隙間の有無を把握するので、移載テーブル２７が対象荷物Ｗと衝突しにくい。

（４－２）荷物戻し動作
ステップＳ１２では、荷物戻し動作が行われる。図１３、図２２～図２４を用いて、荷物戻し動作を詳細に説明する。図２２～図２４は、ハンドによる荷物戻し動作の一状態を示す模式図である。荷物戻し動作とは、移載に失敗した荷物をリトライのために元の位置に戻すものである。
図１３のステップＳ２１では、ロボットアーム２１がハンド２３全体を水平姿勢に戻す。これにより、図２２に示すように、移載テーブル２７も水平姿勢になる。
ステップＳ２２では、図２３に示すように、ロボットアーム２１がハンドベース２５を前進することで、荷物Ｗを前側に移動する。このときのハンドベース２５の移動量は、ステップＳ５でのハンドベース２５の後退の移動量と同じ又はそれとわずかに異なることが好ましい。なお、ハンドベースの２５の移動量は、ハンドベース２５の後退の移動量より少し大きくなることがより好ましい。これは、荷物Ｗを画像処理範囲Ｑ（後述）より前側に移動させる必要があるからである。

ステップＳ２３では、図２４に示すように、上下駆動装置３３が吸着装置３１を下降させる。なお、ステップＳ２２、ステップＳ２３の順番を問わない。また、ステップＳ２２、ステップＳ２３は同時に行ってもよい。
ステップＳ２４では、吸引装置４９が吸着装置３１の吸着を解除する。なお、ステップＳ２２、ステップＳ２３を行った後に吸着を解除することで、荷物Ｗを元の位置に確実に戻すことができる。実施形態とは異なってハンドベース２５の前進前に荷物Wの吸着を解除することの問題点は、吸着パット３１aが伸縮性を有しているので、元の位置まで荷物Wを移動させられない可能性がある。つまり、この場合、ハンドベース２５の移動量と荷物Wの移動量が等しくない可能性がある。
ステップＳ２５では、ロボットアーム２１がハンド２３を後側に移動する。

以上の結果、荷物Ｗが元の位置に戻る。荷物Ｗは、前側の荷物Ｗと当接してもよいし、離れていてもよい。
以上から明らかなように、荷物Ｗを元の位置に戻すステップでは、上下駆動装置３３に吸着装置３１を下降させつつ、ハンドベース２５を前側に移動させる。したがって、吸着に伴い荷物Ｗが後側に移動していても、荷物Ｗを元の位置に戻すことができる。
このハンド２３では、干渉がある場合に荷物Ｗを元の位置に戻すことで、ピッキング不可の場所に荷物Ｗを載置することが生じにくい。この結果、荷物移載のリトライを確実に行えるようになる。

ここで、「元の位置」の一例は、図２４の画像処理範囲Ｑ内に荷物Ｗの吸着面である後側の側面が位置する位置であることが好ましい。例えば、本実施形態とは異なり、ステップＳ２２（図１３）の動作を行わなかった場合は、荷物Ｗの位置は元の位置より後側にずれた位置になり、荷物Ｗの後側の側面が画像処理範囲Ｑから外に出ていることがある。その場合は、コントローラ５１による画像処理が適切に行われず、そのため、画像認識によるロボットアーム２１のデパレタイズのリトライ動作が実行不可能になることがあった。また、画像処理範囲Ｑ内に荷物Ｗの吸着面が存在するときにロボットアーム２１の移動の安全が確保されるように設計されている場合、荷物Ｗの後側の側面が画像処理範囲Ｑから外に出ていると、ロボットアーム２１が動作時に他の装置等に衝突する可能性が出てくる。
なお、画像処理範囲Ｑは、ハンド２３がアクセスする荷物Ｗが画像処理範囲Ｑ内にある場合に、ロボットアーム２１とロボット架台が干渉しないように設定されていてもよい。また、画像処理範囲Ｑは、上記の場合に、ロボットアーム２１が通過してはいけない箇所（他の装置と干渉する位置）や、ロボットアーム２１の構成から通過できない箇所を基に定められている。
なお、上記例では、コントローラ５１が画像処理可能な画像処理範囲Ｑはカメラ視野範囲と一致しているが、上記範囲はカメラ視野範囲より狭くてもよい。
このハンド２３では、荷物Ｗを元の位置に戻すステップの前に、図２１に示すように、ハンドベース２５を移動させることで、移載テーブル２７を水平状姿勢に戻している。したがって、荷物Ｗを元の位置に確実に戻すことができる。

２．第２実施形態
第１実施形態では、ハンドが荷物を吸着した後に移載テーブルは傾斜状態になったが、移載テーブルは水平姿勢を維持してもよい。
そのような実施例を第２実施形態として説明する。なお、基本的な構成は第１実施形態と同じであるので、異なる点を中心に説明する。

（１）デパレタイズ動作
図２５～図３４を用いて、段積みされた荷物Ｗのうち一又は複数を取り出す動作を（デパレタイズ動作）説明する。図２５及び図２６は、第２実施形態におけるデパレタイズ制御動作のフローチャートである。図２７～図３４は、第２実施形態におけるハンドによるデパレタイズ動作の一状態を示す模式図である。
なお、以下の制御動作は、コントローラ５１が各装置に制御信号を送信することで行われる。

図２５のステップＳ１では、カメラ３８の撮像情報に基づいて画像処理が行われ、対象の荷物Ｗの位置や形状が認識される。具体的には、コントローラ５１の画像処理部が上記動作を実行する。
図２５のステップＳ２では、図２７に示すように、ロボットアーム２１がハンド２３を目的とする荷物Ｗに対応する位置に移動させる。このとき、移載テーブル２７は水平姿勢である。
ステップＳ３では、図２８に示すように、ロボットアーム２１がハンド２３を前進させる。

ステップＳ４では、図２８に示すように、吸着装置３１を荷物Ｗの下基準で荷物Ｗの側面に当て、吸着する（吸着装置に荷物の側面を吸着させるステップの一例）。具体的には、吸着装置３１が荷物Ｗに接触する直前に、吸引装置４９によって吸引を開始し、ロボットアーム２１がハンド２３全体を移動することで吸着装置３１を荷物Ｗ側に押し付ける。
ステップＳ５では、図２９に示すように、ロボットアーム２１がハンド２３全体を後側に移動させる。このとき、吸着装置３１がハンドベース２５に対して上昇することで、荷物Ｗを持ち上げる（上下駆動装置に、荷物を吸着している吸着装置を上昇させるステップの一例）。具体的には、エアシリンダ３５が吸着装置３１をハンドベース２５に対して上昇させる。したがって、荷物Ｗは、吸着装置３１で持ち上げられて、吸着装置３１と共に傾いた状態になる。

ステップＳ７では、図３０に示すように、荷物Ｗの上昇後に隙間センサ３６によって隙間検出を行う（把握部に、荷物と支持板の干渉の有無を把握させるステップの一例）。具体的には、隙間センサ３６からレーザ光が発射され、その先にある物体までの距離が測定される。なお、レーザ光は荷物Ｗの下方に出射される。
ステップＳ８では、対象荷物Ｗとその下側の荷物Ｗとの間に移載テーブル２７を入れるスペースができているか否かが判断される。スペースがあればプロセスはステップＳ９に移行し、スペースがなければプロセスはステップＳ１３（把握部により干渉が把握されると、荷物を吸着前の位置である元の位置に戻すステップの一例）に移行する。ステップＳ１３の後は、プロセスはステップＳ１に戻る。

ステップＳ９では、図３１に示すように、移載テーブル駆動装置２９が移載テーブル２７を前側に移動させ、荷物Ｗの下にある隙間に差し込む。移載テーブル２７はさらに前進することで、荷物Ｗの底面に少し接触する。このとき、ロボットアーム２１がハンド２３全体を後側に引く（このとき、移載テーブル２７の前後方向位置は変わらない）。これにより、吸着装置３１及び荷物Ｗが、移載テーブル２７の上に引き込まれる。

ステップＳ１０では、図３２に示すように、上下駆動装置３３が吸着装置３１を下降させる。具体的には、ピストン３５ａが下降していく。そして、エアシリンダ３５のピストン３５ａが吸着装置３１から下方に離れると、吸着装置３１も荷物Ｗと共に下降していく。このとき、吸着装置３１及び荷物Ｗの自重に加えてバネ部材３７の付勢力によって、吸着装置３１は確実に下降する。以上の結果、荷物Ｗが移載テーブル２７の上に載る。
ステップＳ１２では、ロボットアーム２１が荷物Ｗを搬出コンベヤ装置９に搬出する。その後、プロセスはステップＳ１に戻る。
以上から明らかなように、このハンド２３では、吸着装置３１が荷物Ｗを吸着した状態のまま、荷物Ｗの荷重を移載テーブル２７に預けることができる。したがって、吸着装置３１に大きな荷重が作用しない。その結果、ハンド２３の安全性が向上する。

（２）荷物戻し動作
ステップＳ１３では、荷物戻し動作が行われる。図１３を用いて、荷物戻し動作を詳細に説明する。荷物戻し動作とは、移載に失敗した荷物をリトライのために元の位置に戻すものである。
図２６のステップＳ２２では、図３３に示すように、ロボットアーム２１がハンドベース２５を前進することで、荷物Ｗを前側に移動する。

ステップＳ２３では、上下駆動装置３３が吸着装置３１を下降させる。
ステップＳ２４では、吸引装置４９が吸着装置３１の吸着を解除する。なお、ステップＳ２２、ステップＳ２３を行った後に吸着を解除することで、荷物Ｗを元の位置に確実に戻すことができる。
ステップＳ２５では、ロボットアーム２１がハンド２３を後側に移動する。

以上の結果、図３４に示すように、荷物Ｗが元の位置に戻る。荷物Ｗは、前側の荷物Ｗと当接してもよいし、離れていてもよい。
以上から明らかなように、荷物Ｗを元の位置に戻すステップでは、上下駆動装置３３に吸着装置３１を下降させつつ、ハンドベース２５を前側に移動させる。したがって、吸着に伴い荷物Ｗが後側に移動していても、荷物Ｗを元の位置に戻すことができる。
このハンド２３では、干渉がある場合に荷物Ｗを元の位置に戻すことで、ピッキング不可の場所に荷物Ｗを載置することが生じにくい。この結果、荷物移載のリトライを確実に行えるようになる。

ここで、「元の位置」の一例は、図３４の画像処理範囲Ｑ内に荷物Ｗの吸着面である後側の側面が位置する位置であることが好ましい。例えば、本実施形態とは異なり、ステップＳ２２（図３３）の動作を行わなかった場合は、荷物Ｗの位置は元の位置より後側にずれた位置になり、荷物Ｗの後側の側面が画像処理範囲Ｑから外に出ていることがある。その場合は、コントローラ５１による画像処理が適切に行われない。そのため、画像認識によるロボットアーム２１のデパレタイズのリトライ動作が実行不可能になることがあった。
なお、上記例では、コントローラ５１が画像処理可能な画像処理範囲Ｑはカメラ視野範囲と一致しているが、上記範囲はカメラ視野範囲より狭くてもよい。
このハンド２３では、干渉の有無を把握することで、移載テーブル２７を荷物Ｗに接近させるときに、荷物Ｗを損傷させることが生じにくい。また、干渉がある場合に荷物Ｗを元の位置に戻すことで、ピッキング不可の場所に荷物Ｗを載置することが生じにくい。この結果、荷物移載のリトライを確実に行えるようになる。

３．実施形態の共通事項
第１実施形態と第２実施形態の共通事項を説明する。
移載装置（例えば、ハンド２３）は、荷物（例えば、荷物Ｗ）を前後方向に移動させることで移載を行うための装置であって、基部（例えば、ハンドベース２５）と、支持板（移載テーブル２７）と、前後駆動装置（例えば、移載テーブル駆動装置２９）と、吸着装置（例えば、吸着装置３１）と、上下駆動装置（例えば、上下駆動装置３３）と、把握部（隙間センサ３６）と、コントローラ（例えば、コントローラ５１）とを備えている。
支持板は、荷物の底面を支持する。
前後駆動装置は、支持板を基部に対して前後方向に駆動する。
吸着装置は、荷物の側面を吸着する。
上下駆動装置は、吸着装置を基部に対して上下方向に駆動する。
把握部は、荷物の有無を把握する。
コントローラは、下記のステップを実行する。
◎吸着装置に荷物の側面を吸着させるステップ（例えば、図１５、図２８）。
◎上下駆動装置に、荷物を吸着している吸着装置を上昇させるステップ（例えば、図１６、図２９）。
◎把握部に、荷物と支持板の干渉の有無を把握させるステップ（例えば、図１７、図３０）。
◎把握部により干渉が把握されると、荷物を元の位置に戻すステップ（例えば、図２３、図２４、図３３、図３４）。
この装置では、干渉の有無を把握することで、支持板を荷物に接近させるときに、荷物を損傷させることが生じにくい。また、荷物の側面を吸着する移載装置においてリトライを行うことができる。

４．他の実施形態
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
第１実施形態ではハンドはロボットアームに固定されていたが、前後動できる装置であればその他の移載機に用いられてもよい。

移載テーブルにベルトは巻かれていなくてもよい。
吸着装置の吸着方式はエア吸引に限定されない。静電吸着方式でもよい。
第１実施形態では上下駆動装置はエアシリンダとバネ部材の組み合わせであったが、シリンダのみでもよい。その場合は、吸着装置は自重によって下降する。なお、吸着装置を下降させるのにモータを用いてもよい。
第１実施形態ではカムによって吸着装置の高さ位置によって揺動不能と揺動可能を切り換えていたが、電動ロック装置等の他の手段によって上記動作を実現してもよい。

本発明は、段積みされた物品から一又は複数の物品を取り出すための移載装置に広く適用できる。

１ ：ピッキングシステム
３ ：パレタイズ部
５ ：デパレタイズ部
７ ：搬入コンベヤ装置
９ ：搬出コンベヤ装置
１５ ：ピッキングロボット
２１ ：ロボットアーム
２３ ：ハンド
２５ ：ハンドベース
２６ ：旋回装置
２７ ：移載テーブル
２９ ：移載テーブル駆動装置
３０ ：モータ
３１ ：吸着装置
３１ａ ：吸着パッド
３１ｂ ：受け部
３１ｃ ：支点
３３ ：上下駆動装置
３５ ：エアシリンダ
３５ａ ：ピストン
３６ ：隙間センサ
３７ ：バネ部材
３８ ：カメラ
３９ ：接触部材
４３ ：吸着装置保持機構
４７ ：スライドベルト
４９ ：吸引装置
５１ ：コントローラ
５３ ：カム部材
５３ａ ：係止面
５３ｂ ：湾曲面
５４ ：くり抜き部
５４ａ ：係止面
５４ｂ ：湾曲面
５４ｃ ：第２係止面
５５ ：ローラ
Ｐ ：パレット
Ｑ ：画像処理範囲

Claims (5)

1. 荷物を前後方向に駆動させることで移載を行うための移載装置であって、
   基部と、
   前記荷物の底面を支持する支持板と、
   前記支持板を前記基部に対して前後方向に駆動する前後駆動装置と、
   前記荷物の側面を吸着する吸着装置と、
   前記吸着装置を前記基部に対して上下方向に駆動する上下駆動装置と、
   荷物の有無を把握する把握部と、
   前記荷物を撮像する撮像装置と、
   コントローラと、を備え、
   前記コントローラは、
   前記吸着装置に前記荷物の前記側面を吸着させるステップと、
   前記上下駆動装置に、前記荷物を吸着している前記吸着装置を上昇させるステップと、
   前記把握部に、前記荷物と前記支持板の干渉の有無を把握させるステップと、
   前記把握部により干渉が把握されると、前記荷物を元の位置に戻すステップと、を実行し、
   前記コントローラは、前後方向において画像処理を行う処理範囲が定められており、
   前記元の位置とは、前記処理範囲内に前記荷物の吸着面が位置する位置である、移載装置。
2. 前記コントローラは、前記荷物を前記元の位置に戻すステップでは、前記基部を前側に移動させ、かつ、前記上下駆動装置に前記吸着装置を下降させる、請求項１に記載の移載装置。
3. 前記コントローラは、前記荷物を前記元の位置に戻すステップでは、前記基部を前側に移動させ、かつ、前記上下駆動装置に前記吸着装置を下降させた後に、前記吸着装置に前記荷物の吸着を解除させる、請求項２に記載の移載装置。
4. 前記コントローラは、前記把握部に前記荷物と前記支持板の干渉の有無を把握させるステップの前に、前記基部を移動させることで、前記支持板の前側端が後側端より下側に位置するように前記支持板を傾けるステップを実行する、請求項１～３のいずれかに記載の移載装置。
5. 前記コントローラは、前記荷物を前記元の位置に戻すステップの前に、前記基部を移動させることで、前記支持板を水平状態に戻すステップを実行する、請求項４に記載の移載装置。
   

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