JP7419082B2 - 荷役装置および物品把持機構 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、物品を把持する機構（物品把持機構）、および物品把持機構を用いて把持した物品を荷役する荷役装置に関する。

物品の物流センタなどでは、荷下ろしされた荷物、部品、製品などの様々な物品を荷役するための各種の荷役装置が用いられている。荷役装置は、例えば集積領域に集積された物品をマニピュレータ（ロボットアーム）でピッキングし、搬送装置などに移動させる。搬送装置は、物品を仕分けや組み立てなどの次工程に搬送する。ロボットアームは、物品を荷役するためのツール（エンドエフェクタなどとも呼ばれる）をアーム先端部に備えている。ツールは、物品を集積領域から把持してピッキングするための把持機構（物品把持機構）を有している。物品把持機構としては、エアで物品を吸着する吸着機構が広く用いられている。

物流センタなどで荷役される物品（梱包や包装された状態の物品も含む）は、多種多様化されており、その形状、大きさ、重量、材質が様々であり、材質などに応じた変形の可能性も一律ではない。物品把持機構の一例である吸着機構では、吸着パッドなどの吸着部材で物品を直接吸着し、吸着を解除することで物品を解放する。例えば、吸着パッドは、ゴム材などからなる超弾性体であり、先端のリップ部が物品に密着することで、物品を把持する。物品を把持する際、リップ部の形態は、物品の剛性に委ねられ、吸着した物品の剛性によって適切に維持される。

このため、リップ部よりも剛性の高い物品、例えば段ボール箱などで梱包された物品（箱物）に吸着した場合、リップ部が適切な形態に維持され、吸着パッドで箱物を適切に把持できる。一方、リップ部よりも剛性の低い物品、例えばビニールフィルムや包装紙などで包装された柔軟物に吸着した場合、柔軟物が自重で変形してしまうため、リップ部は適切な形態を維持できない。したがって、このような柔軟物を吸着パッドで適切に把持できない状況になりやすい。

特開２０１５－１１２６６４号公報 実開平０１－８４９９３号公報 特許第６３７３５２４号公報

そこで、把持対象の物品としてビニールフィルム等で包装された柔軟物、段ボール箱等で梱包された箱物など、多種多様な材質の物品が混在する場合であっても、形態の変形有無に関わらず、これらの物品を適切に把持することが可能な物品把持機構およびこれを備えた荷役装置を提供する。

実施形態の物品把持機構は、集積領域から所望の領域に物品を移動させるロボットアームのアーム先端部に備えられ、物品を解放可能に把持する機構であり、吸着部と、リップ変形部と、ベース部とを備える。吸着部は、筒体と、筒体の軸芯から外縁方向へ開口し、筒体の一端に設けられた面状のリップとを有し、筒体とリップとリップが物品に接触する面とにより外部から閉ざされる系の内圧が低下した状態で物品を吸着して把持する。リップ変形部は、軸芯に対して放射状にリップに外力を与えてリップを変形させる第１の状態と、リップから退避してリップに外力を与えずに物品に当接して物品を支持する第２の状態とに遷移する。ベース部は、アーム先端部に取り付けられ、吸着部およびリップ変形部をアーム先端部に支持する。

実施形態の物品把持機構を備えた荷役装置を垂直方向の上方から示す模式図。 実施形態の荷役装置のブロック図。 実施形態の荷役装置において、初期状態における物品把持機構の態様を概略的に示す図。 実施形態の荷役装置において、リップ変形部によって密着部（リップ）を変形させた状態における物品把持機構の態様を概略的に示す図。 実施形態の荷役装置の物品把持機構おいて、先端側からみた吸着部（吸着パッド）の構成を概略的に示す図。 実施形態の荷役装置の物品把持機構において、押圧部材（押圧バー）の概略的な構成を水平方向から示す図。 実施形態の荷役装置の物品把持機構において、押圧部材（押圧バー）の概略的な構成を垂直方向の上方から示す図。 実施形態の荷役装置の物品把持機構において、リップ変形部の概略的な構成を垂直方向の上方から示す図。 実施形態の荷役装置における物品移動処理の制御フロー図。 実施形態の荷役装置の物品把持機構において、選択物品が柔軟物である場合における把持態様の一例を概略的に示す図であって、(ａ)は水平方向から、(ｂ)は垂直方向の上方から把持態様をそれぞれ示す図。 実施形態の荷役装置の物品把持機構において、選択物品が箱物（被吸着面が平坦面）である場合における把持態様の一例を概略的に示す図であって、(ａ)は水平方向から、(ｂ)は垂直方向の上方から把持態様をそれぞれ示す図。 実施形態の荷役装置の物品把持機構において、選択物品が箱物（被吸着面が湾曲面）である場合における把持態様の一例を概略的に示す図であって、(ａ)は水平方向から、(ｂ)は垂直方向の上方から把持態様をそれぞれ示す図。 実施形態の変形例の荷役装置において、リップ変形部によって密着部（リップ）を変形させた状態における物品把持機構の態様を概略的に示す図。

以下、実施形態に係る荷役装置、および物品把持機構について、図１から図１３を参照して説明する。荷役装置は、物品を荷役する装置であり、例えば物流センタなどで稼働する物流システムを構成する装置の一つである。物品は、宅配物、小包、郵便物等を含む荷物、各種の部品や製品など、荷役の対象となり得る有形物である。物品は、物品そのものの他、その物品を梱包や包装した状態の有形物を含む。物品の態様（形状、大きさ、重量、材質など）は、一律ではなく多種多様である場合を想定するが、一律であってもよい。物品には、その材質（梱包状態や包装状態を含む）として形態が自由に変形しない物品（以下、箱物という）と、形態が自由に変形する物品（以下、柔軟物という）の双方が含まれる。荷役には、荷下ろしや荷積みなどのような移動を伴う物品に対する各種の作業が含まれる。

箱物は、荷役作業中に自重により変形せず、一定の形態を保つ。例えば、各面が平坦の段ボールなどの梱包容器に収容された箱状の物である。梱包容器は、六面体に限らず、六面体の特定の角や辺が平面とされている多面体も含む。これに対し、柔軟物は、荷役作業中に自重により変形し、形態を変える。例えば、ビニールフィルムや包装紙などで包装された衣類や食品類のように比較的軽量な扁平の物であるが、これらに限定されない。

図１および図２には、本実施形態の荷役装置１を模式的に示す。図１は、荷役装置１を垂直方向の上方から模式的に示す図である。垂直方向は、水平面（一例として物流センタの建屋の床面）と直交する方向である。図２は、荷役装置１のブロック図である。

図１および図２に示すように、荷役装置１は、検出装置２と、物品移動装置３と、制御装置４とを備える。
検出装置２は、集積領域１１から所望の領域（以下、移動先領域という）１２への物品５の移動を制御するために必要な各種の検出を行い、検出結果（取得データ）を制御装置４に与える。集積領域は、例えば荷下ろしされた各種の物品が次工程に搬送される前に一時的に集積される領域である。集積領域の物品５は、整然と集積されていてもよいし、ばら積みされていてもよく、一つ一つ単体で載置されていてもよい。移動先領域は、例えば物品を仕分工程や組立工程などに搬送するための領域である。集積領域１１および移動先領域１２は、例えば物品５を収容する箱やケージ、ベルトコンベアやローラコンベア、台車などの搬送装置、仕分けや組み立てなどの作業台である。図１には、集積領域１１として作業台、移動先領域１２としてベルトコンベアのセルを適用した例を示す。

本実施形態において、検出装置２は、検出部２１と解析部２２を有する。
検出部２１は、集積領域１１における物品群５ｓの集積態様を検出する。物品群５ｓは、集積領域１１に集積されている物品５の集合体であるが、集積されている物品５が一つのみである場合も含めて規定される。集積されている物品５が一つのみである場合には、例えば集積された物品５が当初から一つのみである場合のほか、複数の物品５が一つずつ集積領域１１から移動先領域１２に順次移動され、最終的に一つになっている（移動されていない物品５が一つだけ残っている）場合などが含まれる。

物品群５ｓの集積態様は、例えば集積された各物品５の位置、輪郭、大きさ、向き、姿勢、重なり、境界、材質などの態様である。これらの集積態様を検出するべく、本実施形態では、検出部２１としてＲＧＢカメラを適用している。ＲＧＢカメラは、集積領域１１に集積された物品群５ｓのカラー画像を撮像する。したがって、ＲＧＢカメラは、集積領域１１が画角内に収まり、ピントを合わせられる所定位置に配置されている。例えば、集積領域１１を区画するフレームや物流センタの建屋の天井や壁面、あるいは物品移動装置３、後述する物品把持機構６のベース部６１などの任意の位置に、ＲＧＢカメラは配置可能である。これにより、ＲＧＢカメラは、物品群５ｓの集積態様を色覚的に捉え、鮮明に物品群５ｓの集積態様を把握可能とされている。ただし、検出部２１には、ＲＧＢカメラに代えてもしくは加えて、３Ｄカメラ、複数の２Ｄカメラ、分光カメラなどを適用してもよい。検出部２１は、検出結果、一例としてＲＧＢカメラが撮像した画像のデータを解析部２２に付与する。

解析部２２は、検出部２１の検出結果（一例として画像データ）を解析し、物品群５ｓの集積態様を解析する。具体的には、物品群５ｓの集積態様を示す画像データを解析し、集積された各物品５の位置、輪郭、大きさ、向き、姿勢、重なり、境界、材質などをそれぞれ特定するための情報（解析データ）を出力する。

画像データの解析方法としては、例えばＲＧＢ各色の強さ、色相、彩度、明度などの値を閾値判定し、その境界線（エッジ）がなす形状に基づいて物品５の輪郭や境界を判定する手法などが適用可能である。物品群５ｓにおける物品５の切り分け（後述する選択物品の特定）手法としては、例えばエッジが閉曲線をなす場合、その閉曲線の内部を一つの物品５とする手法などが適用可能である。また、切り分けた物品５の形状、位置、姿勢の解析（判定）手法としては、閉曲線内の画像をデータベース（マスタデータ）内の物品データと照合する手法などが適用可能である。また、例えば検出部２１として３Ｄカメラを適用した場合、取得した点群データを解析することで、物品群５ｓにおける物品５の切り分けと、切り分けた物品５の形状、位置、姿勢を判定することが可能である。

解析部２２は、出力した解析データを制御装置４に付与する。制御装置４は、付与された物品群５ｓの集積態様の解析データに基づいて、物品群５ｓの中から把持する物品５を選択する（詳細は後述）。なお、解析部２２は、検出装置２ではなく、制御装置４の構成要素の一つに含ませてもよい。

物品移動装置３は、荷役装置１において物品５を移動させる装置であり、集積領域１１から物品５をピッキングし、移動先領域１２に移動させる。図１に示すように、物品移動装置３は、基台部３１と、アーム部３２と、ツール（エンドエフェクタなどとも呼ばれる）３３とを備え、アーム部３２が基台部３１に対して変位するいわゆるピッキングロボット（以下、ロボットアーム３という）である。ただし、物品移動装置３は、スカラロボット（水平多関節ロボット）やＸＹＺステージなどとすることも可能であり、物品５の移動範囲に応じた可動範囲を有する物品移動装置３を適用すればよい。

基台部３１は、例えば物流センタの建屋の床面に位置決め固定される。ただし、基台部３１は、このように位置決め固定されることなく、床面に対して移動可能となっていてもよい。例えば、床面に敷設したガイドレールなどに沿って基台部３１をスライド可能に支持する構成、リニアステージや自走台車に載置した構成などとしてもよい。これにより、ロボットアーム３を床面に対して必要に応じて移動させることが可能となる。

アーム部３２は、基台部３１との接続部位である基端から先端まで、複数の関節部で連結されて伸長している。アーム部３２は、関節部によって複数に細分され、各部分が関節部において所定の軸まわりに回動する。これにより、アーム部３２は、基台部３１に対して所望の姿勢とされ、所定範囲内において自由に変位（動作）する。所定範囲（つまり、可動範囲）には、物品５の集積領域１１および物品５の移動先である移動先領域１２が含まれる。したがって、アーム部３２の各部分を軸まわりに任意の角速度や角加速度で回動させることで、アーム部３２を集積領域１１および移動先領域１２に対して変位させることが可能となる。なお、関節部および軸の数は、アーム部３２に要求される動作精度や可動範囲などに応じて任意に設定すればよい。

ツール３３は、アーム部３２の先端（アーム先端部３２ａ）に着脱自在に取り付けられており、物品５を解放可能に把持する物品把持機構６を備える。把持は、例えば吸着、挟持など、物品５の保持態様全般を包含する概念として規定される。本実施形態では一例として、ツール３３は、エアによって物品５の吸着と解放を行う。これにより、ツール３３は、集積領域１１から物品５を物品把持機構６で吸着し、吸着した物品５を移動先領域１２で解放することで、物品５を集積領域１１から移動先領域１２へ移動させることが可能とされている。

図３および図４には、物品把持機構６の概略的な構成を水平方向（一例として物流センタの建屋の床面と平行な方向）から示す。図３は、後述する初期状態における物品把持機構６の態様を概略的に示す図である。図４は、後述するリップ変形部７によってリップ６２ｂを変形させた状態における物品把持機構６の態様を概略的に示す図である。

図２から図４に示すように、物品把持機構６は、ベース部６１、吸着部６２、真空発生器６３、コンプレッサ６４、電磁弁６５、圧力センサ６６、第１の配管６７、第２の配管６８、および継手６９などを含んで構成される。これにより、ロボットアーム３は、集積領域１１から物品５を物品把持機構６で把持（具体的には吸着部６２で吸着）し、把持した物品５を移動先領域１２で解放することで、物品５を集積領域１１から移動先領域１２へ移動させることが可能とされている。

ベース部６１は、アーム先端部３２ａに取り付けられ、物品把持機構６の各構成部材を支持する。ベース部６１の形態は、アーム部３２の動作に支障がなければ特に限定されない。図３および図４には、ベース部６１を一部に開放部分を有する箱体とした例を示すが、ベース部６１は枠体などであってもよい。ベース部６１は、物品把持機構６の各構成部材を支持可能な剛性を有する金属製であればよいが、必要な剛性を有していれば樹脂製などでも構わない。

吸着部（以下、吸着パッドという）６２は、容易に変形可能な素材、例えばシリコーンやポリ塩化ビニルなどの低硬度のゴム素材で形成されている。一例として、吸着パッド６２の剛性は、箱物よりも低く、柔軟物よりも高ければよいが、柔軟物より低くてもよい。吸着パッド６２は、筒体６２ａとリップ６２ｂを有し、リップ６２ｂで物品５を吸着させて把持する。物品５が把持された状態では、筒体６２ａとリップ６２ｂと物品５の被吸着面とにより外部から閉ざされる系（端的には吸着パッド６２の内部）の内圧が低下した状態とされている。物品５の被吸着面は、吸着パッド６２に物品５を吸着させる際、リップ６２ｂが物品５に接触する面である。

筒体６２ａは、軸芯Ａの伸長方向（以下、軸芯方向という）の一端（基端）６２１から他端（先端）６２２まで所定長さで連続して構成されている。本実施形態では一例として、筒体６２ａの一部は、形態が変化自在の変態部６２ｃとなっている。ただし、筒体６２ａは、全体が変態部であってもよいし、変態部が省略されていてもよい。

変態部６２ｃは、筒体６２ａの基端６２１側から先端６２２側へ向けて蛇腹構造をなしている。これにより、変態部６２ｃは、軸芯方向に伸縮可能となるとともに、蛇腹の谷に沿って屈曲して変形可能となっている。変態部６２ｃの蛇腹の山と谷の数は、特に限定されず、例えば物品５の態様（大きさ、形状、重量、材質（梱包状態や包装状態を含む）など）に応じて任意に設定される。また、変態部６２ｃの形状は、先太り（末広がり）、直線状（ストレート状）、先細りなど、例えば物品５の態様に応じて最適な形状とされる。

リップ６２ｂは、吸着パッド６２の先端部分であり、変態部６２ｃに連続して設けられている。リップ６２ｂは、軸芯Ａから筒体６２ａの外縁方向へ開口し、筒体６２ａ（変態部６２ｃ）の先端６２２で面状に広がっている。図５には、先端側からみた吸着パッド６２の構成を概略的に示す。図５に示すように、先端側からみたリップ６２ｂの形状は、軸芯Ａと同心の外円Ｃ１と内円Ｃ２とで規定される面状をなしている。リップ６２ｂの中心部には、筒体６２ａ（変態部６２ｃ）の筒内と連通する開口６２ｄが軸芯方向に貫通している。

真空発生器６３は、吸着パッド６２の内部（変態部６２ｃの筒内）を負圧もしくは大気開放（真空破壊）する。真空発生器６３は、例えばエジェクタであり、圧縮空気が供給されることで真空を発生させる。これに代えて、真空発生器６３は、真空ポンプや真空ブロアなどであってもよい。コンプレッサ６４は、圧縮空気を真空発生器６３に供給する。コンプレッサ６４は、第１の配管６７、電磁弁６５を介して真空発生器６３に接続されている。第１の配管６７は、継手６９で中継されてコンプレッサ６４と電磁弁６５とを接続している。継手６９は、ベース部６１の外部と内部との間で第１の配管６７を中継する。真空発生器６３は、第２の配管６８を介して吸着パッド６２に接続されている。第１の配管６７および第２の配管６８は、例えばゴム製のチューブ、樹脂製あるいは金属製の配管部材などである。これらの配管経路は特に限定されず、任意に配管可能である。

電磁弁６５は、開閉することでコンプレッサ６４から真空発生器６３への圧縮空気の供給状態と供給停止状態とを切り換える。具体的には、電磁弁６５が開いた状態では、コンプレッサ６４から第１の配管６７を介して真空発生器６３に圧縮空気が供給される。これにより、真空発生器６３が第２の配管６８を介して吸着パッド６２を真空引きし、第２の配管６８および吸着パッド６２の内部が負圧とされる。一方、電磁弁６５が閉じた状態では、コンプレッサ６４から真空発生器６３への圧縮空気の供給が停止する。これにより、真空発生器６３が吸着パッド６２を真空破壊し、第２の配管６８および吸着パッド６２の内部が大気開放される。本実施形態では一例として、電磁弁６５の開閉制御は、制御装置４が行う。なお、電磁弁６５は、物品把持機構６ではなく、ロボットアーム３の配管構造の一部として構成されていてもよい。

圧力センサ６６は、第２の配管６８に接続され、吸着パッド６２の内部の圧力（内圧）を測定し、測定値を出力する。吸着パッド６２の内圧の測定値（内圧値）は、吸着パッド６２で物品５を吸着する際、リップ６２ｂが適切に物品５に密着しているか否かを示す指標となる。圧力センサ６６が出力した内圧値は、制御装置４に与えられる。制御装置４は、付与された吸着パッド６２の内圧値に基づいて、リップ６２ｂが適切に物品５に密着しているか否かを判定する（詳細は後述）。

なお、圧力センサ６６に代えてもしくは加えて、第２の配管６８内の圧縮空気の流量を測定する流量センサを第２の配管６８に接続してもよい。流量センサを用いることで、圧力センサ６６と比べて測定の応答性を高めることができる。また、これらに代えてもしくは加えて、物品把持機構６は対象物までの距離を測定可能な光学センサを含んでいてもよい。例えば、吸着パッド６２が物品５を吸着する方向（軸芯方向）へ向け、ベース部６１に光学センサを配置し、かかる方向の物品５との離間距離を光学センサで測定してもよい。これにより、光学センサで測定された物品５との離間距離に基づいてリップ６２ｂが適切に物品５に密着しているか否かの判定を補足できる。例えば、測定された離間距離が変態部６２ｃが収縮しない通常形状の吸着パッド６２の軸芯方向の長さ以下であれば、リップ６２ｂが適切に物品５に密着していると判定可能である。また、真空発生器６３、電磁弁６５、圧力センサ６６は、ベース部６１に収容されていなくともよく、例えばベース部６１の外側、ロボットアーム３の基台部３１、ロボットアーム３を囲む防護柵などに配置されていてもよい。

上述した各構成部材に加え、物品把持機構６は、図２から図４に示すように、リップ６２ｂを必要に応じて変形させるための動作機構として、リップ変形部７をさらに備える。
リップ変形部７は、リップ６２ｂに外力を与えてリップ６２ｂを変形させる。リップ変形部７の構成は特に限定されないが、本実施形態では一例として、押圧部材７１と、連結部材７２と、支持部材７３と、駆動部材７４とを有するリンク機構とされている。

押圧部材７１は、ベース部６１に対して変位してリップ６２ｂを押圧し、変形させる。押圧部材７１は、リップ６２ｂを第１の状態に遷移させる第１の位置と、リップ６２ｂを第２の状態に遷移させる第２の位置との間を変位する。

第１の状態はリップ６２ｂに外力を与えてリップ６２ｂを変形させる状態（図４に示す状態）であり、第２の状態はリップ６２ｂに外力を与えずリップ６２ｂを変形させない状態（図３に示す状態）である。本実施形態において、第１の状態ではリップ６２ｂを押圧して変形させ、第２の状態ではリップ６２ｂを押圧することなく、変形前の通常形状に戻す（換言すれば、通常形状のまま維持する）。すなわち、第１の位置は、押圧部材７１がリップ６２ｂを押圧する位置（以下、押圧位置という）に相当し、第２の位置は、押圧部材７１がリップ６２ｂを押圧せずにリップ６２ｂから退避する位置（以下、退避位置という）に相当する。

押圧位置では、物品５に吸着した吸着パッド６２の変態部６２ｃが収縮した状態（以下、収縮状態という）となる。収縮状態は、物品５に吸着した吸着パッド６２の変態部６２ｃがそれ以上収縮できない状態であり、最も収縮した状態であるが、これとほぼ同程度まで収縮した状態も含む。押圧位置において、押圧部材７１は、変態部６２ｃが収縮状態となっている吸着パッド６２のリップ６２ｂを押圧する。これに対し、退避位置では、変態部６２ｃが収縮状態もしくは最も伸長した状態（以下、伸長状態という）のいずれかとなっている。伸長状態は、吸着パッド６２の内部が大気開放（真空破壊）されて、変態部６２ｃが収縮せずに通常形状となっている状態である。退避位置において、押圧部材７１は、変態部６２ｃが収縮状態および伸長状態のいずれであってもリップ６２ｂを押圧しない。ただし、リップ６２ｂが物品５に吸着している状態（変態部６２ｃの収縮状態）では、吸着した物品５の被吸着面に当接して、該物品５を支持する。被吸着面は、リップ６２ｂに吸着される物品５上の面であり、後述する目標把持位置を有する面である。

図６には、押圧部材７１の概略的な構成を水平方向（一例として物流センタの建屋の床面と平行な方向）から示す。図６に示すように、押圧部材７１は、連結部材７２で駆動部材７４に連結され、支持部材７３でベース部６１に支持されている。図３、図４および図６に示す例では、押圧部材７１は中途で屈曲した棒状の部材（以下、押圧バー７１という）である。押圧バー７１は、基端から先端まで、基部７１１、作用部７１２、当接部７１３が連続して構成されている。

基部７１１は、連結部材７２との連結位置から支持部材７３での支持位置まで連続している。基部７１１における連結部材７２との連結位置には、後述する連結軸７２１が挿通される貫通孔７１４が形成されている。作用部７１２は、基部７１１に対して屈曲して支持部材７３での支持位置から連続して伸びている。支持部材７３での支持位置、つまり基部７１１と作用部７１２との連続位置には、支持部材７３で支持される被支持体（以下、カムフォロアという）７１５が起立している。図３、図４および図６に示す例では、カムフォロア７１５は、基部７１１と作用部７１２との連続位置から円柱状に起立している。

基部７１１と作用部７１２との間の角度（図４に示す角度θ１。以下、屈曲角という）は、当接部７１３のリップ６２ｂへの当接方向が軸芯Ａに近づくように軸芯Ａに対して傾く所定範囲に設定されている。すなわち、作用部７１２は、当接部７１３がリップ６２ｂを押圧する方向が軸芯Ａに近づく方向となるように支持位置（基部７１１との連続位置）から伸びている。これにより、当接部７１３がリップ６２ｂに当接する角度（以下、当接角という）、つまり当接時の水平面（一例として、物流センタの建屋の床面）に対する当接部７１３の傾斜角度（図４に示す角度θ２）は、９０°よりも小さくなる。換言すれば、屈曲角θ１と当接角θ２は、当接角θ２が鋭角となるようにそれぞれ設定されていればよい。

当接部７１３は、作用部７１２の先端（伸長端）に設けられ、リップ６２ｂと当接する部分であり、リップ６２ｂに当接してリップ６２ｂを変形させる部分である。当接部７１３は、リップ６２ｂに当接した際、リップ６２ｂを変形させやすい形状および材質とされている。このため、当接部７１３は、リップ６２ｂに対して線接触により近い接触状態となる形状であることが好ましい。ただし、面接触や点接触（鋸刃状の複数頂点や単一頂点）となる形状は、特段排除されない。本実施形態では一例として、当接部７１３は、図６に示すように先端部（リップ６２ｂとの当接側の端部）が先細りした略台形柱状に構成されている。先端には、所定の曲率（０．３程度）を持たせればよい。また、当接部７１３は、当接時にリップ６２ｂを破損させない程度にリップ６２ｂよりも剛性の高い樹脂などで形成されていればよい。なお、基部７１１、作用部７１２およびカムフォロア７１５は、当接部７１３と同一の素材で形成されていてもよいし、異なる素材で形成されていてもよい。

当接部７１３は、リップ６２ｂの径方向に長手の形態をなしており、軸芯Ａに対して放射状にリップ６２ｂと当接する。その当接長さ（図４に示すＬ７１）は、リップ６２ｂの幅（図５に示すＷ６２）の範囲内で適切な寸法に設定される。当接部７１３の当接長さＬ７１は、当接部７１３がリップ６２ｂの径方向に沿ってリップ６２ｂと当接する長さである。リップ６２ｂの幅Ｗ６２は、リップ６２ｂの径方向の長さであり、リップ６２ｂにおける軸芯Ａと同心の外円Ｃ１と内円Ｃ２との径差である。一例として、当接部７１３の当接長さＬ７１は、リップ６２ｂの幅Ｗ６２の半分程度の寸法とされている。リップ６２ｂに当接した状態では、当接部７１３の当接長さＬ７１方向の一端がリップ６２ｂの外円Ｃ１とほぼ重なった状態となる。

このような形態とすることで、図４に示すように押圧バー７１が第１の位置（押圧位置）に変位すると、当接部７１３は、リップ６２ｂに当接してリップ６２ｂを放射状に押圧する。その結果、リップ６２ｂは、当接部７１３による押圧部位がそれ以外の部位よりも沈み込み、全体が周方向に波打つように変形する。これにより、例えば吸着パッド６２が柔軟物に吸着した際、柔軟物を掴むような形状にリップ６２ｂが変形するため、吸着姿勢を安定させることができる。また、リップ６２ｂに加わる負荷がほぼ均等に分散されるため、リップ６２ｂの耐久性の向上を図ることが可能となる。

一方、図３に示すように押圧バー７１が第２の位置（退避位置）に変位すると、当接部７１３は、リップ６２ｂを押圧することなく、リップ６２ｂから離間する。その結果、リップ６２ｂは、全体が波打つように変形した状態から変形前の通常形状に戻る（別の捉え方をすれば、通常形状を保つ）。また、退避位置では、当接部７１３は、リップ６２ｂが吸着した物品５の被吸着面と接触部位がほぼ面一となって当接して物品５を支持する（後述する図１１に示す状態）。

連結部材７２は、連結軸７２１と、連結軸７２１を支持する軸受７２２を有している。連結軸７２１は、基部７１１の貫通孔７１４に挿通され、連結軸７２１まわりに回動可能に押圧バー７１を軸受７２２に連結する軸体である。図３、図４および図６に示す例では、一本の連結軸７２１が二本の押圧バー７１を軸受７２２に連結している。図７に示すように、連結される各押圧バー７１には、基部７１１に相互に互い違いの段差を有する噛合部７１６が形成されている。図７は、押圧バー７１の概略的な構成を垂直方向の上方から示す図である。これにより、二本の押圧バー７１は、軸芯Ａ上の点を対称点としてほぼ点対称に配置され、共通の連結軸７２１まわりにそれぞれ互いに逆回りに回動可能に連結される。したがって、これらの押圧バー７１により、軸芯Ａに対して点対称の位置でリップ６２ｂをそれぞれ押圧して変形させることが可能となる。ただし、噛合部７１６は省略可能である。軸受７２２は、連結軸７２１を支持し、連結軸７２１を支持した状態で駆動部材７４（具体的には後述するピストンロッド７４２）に取り付けられている。これにより、軸受７２２は、連結軸７２１とともに、駆動部材７４によってベース部６１に対して変位する（詳細は後述）。

支持部材７３は、第１の位置（押圧位置）と第２の位置（退避位置）とに変位可能に、所定位置で押圧バー７１をベース部６１に支持する。所定位置は限定されないが、図３および図４に示す例では、基部７１１と作用部７１２との連続位置、換言すれば押圧バー７１の屈曲位置である。支持部材７３は、ベース部６１に設けられた支持体７３１と、支持体７３１に形成されてカムフォロア７１５を移動させるガイド７３２を有している。

支持体７３１は、ベース部６１に対する押圧バー７１の支持位置を規定するために設けられている。ガイド７３２は、支持体７３１に形成された溝（以下、カム溝７３２という）であり、押圧バー７１がリップ６２ｂを押圧して変形させる際、ベース部６１に対する押圧バー７１の変位の起点と終点を規定する。一例として、起点は退避位置であり、終点は押圧位置であるが、逆でもよい。すなわち、カム溝７３２は、上述した第１の状態に対応する位置と第２の位置に対応する位置との間で押圧バー７１を移動させる。

カム溝７３２は、押圧バー７１の変位の起点から終点に至る直線状に伸びており、押圧バー７１が変位する際にカムフォロア７１５を摺接させながら移動（摺動）させる。押圧バー７１の変位の起点から終点に至るカム溝７３２の経路は、軸芯Ａと交差する方向（図３および図４に示す例では軸芯Ａに近づく方向）に沿って設けられている。図３および図４に示す例では、カム溝７３２は、伸長方向の両端７３３，７３４に曲線部を有する長円形（オーバル）の輪郭形状とされている。曲線部の曲率は、円柱状をなすカムフォロア７１５の柱回りの曲率とよりも僅かに小さい。曲線部同士を繋ぐ直線状の輪郭部の差渡し間隔は、円柱状をなすカムフォロア７１５の直径よりも僅かに大きい。

カム溝７３２の一端７３３は、ベース部６１に対する押圧バー７１の変位起点（退避位置）を規定する。図３には、押圧バー７１が退避位置に位置した状態を示す。この状態では、カムフォロア７１５はカム溝７３２の一端７３３に接触する。これに対し、カム溝７３２の他端７３４は、ベース部６１に対する押圧バー７１の変位終点（押圧位置）を規定する。図４には、押圧バー７１が押圧位置に位置付けられた状態を示す。この状態では、カムフォロア７１５はカム溝７３２の他端７３４に接触する。

駆動部材７４は、押圧バー７１、連結部材７２、支持部材７３に動力を与え、第１の位置（押圧位置）と第２の位置（退避位置）とに押圧バー７１を変位させる。駆動部材７４は、任意の構成とすることができるが、一例として直動アクチュエータである。図３、図４および図６に示す例では、エアシリンダを駆動部材７４として適用している。エアの供給源としては、コンプレッサ６４を真空発生器６３と共用している。ただし、リップ変形部７は、真空発生器６３とは別系統のエア供給源をエアシリンダ専用に備えていてもよい。また、駆動部材７４は、油圧シリンダ、その他の直動アクチュエータ、例えば電磁ソレノイドなどの電気的な手段であってもよい。あるいは、ＤＣモータなどの回転駆動手段から任意の機構で直動に変換する手段であってもよいし、当接部７１３の位置を円弧軌道で変位させる手段であってもよい。

駆動部材（以下、エアシリンダという）７４は、シリンダ本体７４１と、シリンダ本体７４１に対して進退するピストンロッド７４２とを有している。シリンダ本体７４１は、シリンダ（気室）、ピストン、エア給排管など（いずれも図示省略）を備え、ピストンロッド７４２の進退方向が軸芯方向と一致するようにベース部６１に支持されている。ピストンロッド７４２は、シリンダ本体７４１のシリンダに給排されたエアによって、シリンダ内を進退する。ピストンロッド７４２には、軸受７２２が取り付けられている。これにより、ピストンロッド７４２がシリンダ本体７４１に対して進退することで、軸受７２２が軸芯方向に進退（図３、図４および図６に示す例では上下動）する。その結果、リンク機構であるリップ変形部７（押圧バー７１、連結部材７２、支持部材７３）が動作され、押圧バー７１が退避位置と押圧位置の間を変位する。

図３に示す例では、ピストンロッド７４２がシリンダ本体７４１に対して初動位置に位置しており、この場合、押圧バー７１が退避位置に位置付けられる。図４に示す例では、ピストンロッド７４２がシリンダ本体７４１に対して初動位置から終動位置まで上方へ移動する、換言すればピストンロッド７４２がシリンダ本体７４１に引き込まれることで、押圧バー７１が押圧位置に位置付けられる。別の捉え方をすれば、ピストンロッド７４２がシリンダ本体７４１に対して終動位置から初動位置まで下方へ移動する、換言すればピストンロッド７４２がシリンダ本体７４１から押し出されることで、図３に示す例のように押圧バー７１が退避位置に位置付けられる。例えばこれとは逆に、ピストンロッド７４２がシリンダ本体７４１に引き込まれることで押圧バー７１が退避位置に位置付けられ、シリンダ本体７４１から押し出されることで押圧バー７１が押圧位置に位置付けられる構成であってもよい。この場合、例えばカム溝７３２の他端７３４が押圧バー７１の変位起点（退避位置）を規定し、一端７３３が押圧バー７１の変位終点（押圧位置）を規定する構成であればよい。

本実施形態では、図８に示すように四本の押圧バー７１、二つの連結軸７２１、一つの軸受７２２、四つの支持部材７３が一つのエアシリンダ７４によって動作されるリンク機構が構成されている。図８は、リップ変形部７の概略的な構成を垂直方向の上方から示す図である。かかるリンク機構において、押圧バー７１ａと押圧バー７１ｃは、連結軸７２１ａによって連結され、押圧バー７１ｂと押圧バー７１ｄは、連結軸７２１ｂによって連結されている。これらの押圧バー７１ａ～７１ｄは、軸受７２２を介してピストンロッド７４２に取り付けられている。ピストンロッド７４２に取り付けられた状態においては、押圧バー７１ａが支持部材７３ａ、押圧バー７１ｂが支持部材７３ｂ、押圧バー７１ｃが支持部材７３ｃ、押圧バー７１ｄが支持部材７３ｄによって、それぞれベース部６１に支持されている。四本の押圧バー７１ａ～７１ｄは、軸芯Ａを中心とした周方向に９０°間隔で配置されている。このように配置されることで、四本の押圧バー７１ａ～７１ｄは、軸芯Ａを中心とした四方からベース部６１に対してそれぞれ変位する。これにより、四本の押圧バー７１ａ～７１ｄによってリップ６２ｂを四箇所で押圧し、変形させることが可能となる。その結果、リップ６２ｂは、全体が周方向にほぼ均等に波打つように変形する。

図２に示すように、制御装置４は、検出装置２、ロボットアーム３、物品把持機構６の動作を制御し、荷役装置１の運転管理を行う。制御装置４は、ＣＰＵ、メモリ、記憶装置（不揮発メモリ）、入出力回路、タイマなどを含み、所定の演算処理を実行する。例えば、制御装置４は、各種データを入出力回路により読み込み、記憶装置からメモリに読み出したプログラムを用いてＣＰＵで演算処理し、処理結果に基づいて検出装置２、ロボットアーム３、物品把持機構６の動作制御を行う。制御装置４は、検出装置２、ロボットアーム３、および物品把持機構６と有線もしくは無線で接続され、動作制御にあたって、これらとの間で各種データや演算結果などを送受信している。

制御装置４は、計画部４１と、制御部４２とを有する。
計画部４１は、検出装置２を動作制御して物品５の集積態様を検出させ、その検出結果の解析データを入出力回路により読み込むとともに、メモリから読み出したプログラムを用いてＣＰＵで演算し、演算結果に基づいてロボットアーム３の動作計画を策定する。また、計画部４１は、ロボットアーム３の動作計画に基づいて、物品把持機構６（真空発生器６３、コンプレッサ６４、電磁弁６５、圧力センサ６６、リップ変形部７（駆動部材７４））の動作計画を策定する。計画部４１は、策定したこれらの動作計画の情報（動作指令）を制御部４２に付与する。

制御部４２は、付与された動作指令に基づいて、ロボットアーム３、物品把持機構６の動作を制御する。具体的には、制御部４２は、ロボットアーム３の動作指令に基づいてロボットアーム３を動作させ、物品５を集積領域１１から移動先領域１２に移動させる。また、制御部４２は、物品把持機構６の動作指令に基づいて、真空発生器６３、コンプレッサ６４、電磁弁６５、圧力センサ６６を動作制御するとともに、圧力センサ６６が測定した吸着パッド６２の内圧値に応じてＣＰＵで演算し、演算結果に基づいて吸着パッド６２に物品５を把持（吸着）させる。併せて、制御部４２は、物品把持機構６（リップ変形部７）の動作指令に基づいて、コンプレッサ６４およびエアシリンダ７４を動作制御するとともに、入出力回路から読み込んだ動作状況のデータに応じてＣＰＵで演算し、リップ６２ｂを押圧させるべく、演算結果に基づいてリップ変形部７（リンク機構）を動作させる。これらの動作制御にあたって、制御部４２は、動作指令に基づいてメモリから所定のプログラムを読み出す。

なお、本実施形態では一例として、計画部４１はロボットアーム３および物品把持機構６の動作計画を策定しているが、制御装置４はこれらの動作計画を個別に策定する複数の計画部を有していてもよい。また、制御部４２は、ロボットアーム３および物品把持機構６の動作を制御しているが、制御装置４はこれらの動作を個別に制御する複数の制御部を有していてもよい。あるいは、計画部４１の機能を果たす制御装置と、制御部４２の機能を果たす制御装置とを物理的に分離させてもよい。

このような構成をなす荷役装置１の動作、具体的には物品５を集積領域１１から移動先領域１２に移動させる処理（以下、物品移動処理という）について、検出装置２、ロボットアーム３、および物品把持機構６に対する制御装置４の制御フローに従って説明する。図９には、物品移動処理における検出装置２、ロボットアーム３、および物品把持機構６に対する制御装置４の制御フローを示す。

物品移動処理を開始する場合、ロボットアーム３および物品把持機構６は、それぞれ初期状態とされている。ロボットアーム３の初期状態は、アーム部３２が基準位置に位置付けられた状態である。基準位置は、例えば集積領域１１および移動先領域１２のいずれともアーム部３２が干渉しない位置である。物品把持機構６の初期状態は、吸着パッド６２の内部が大気開放（真空破壊）され、押圧バー７１が退避位置に位置付けられた状態である。このため、初期状態では、電磁弁６５が閉じているとともに、真空発生器６３、コンプレッサ６４、エアシリンダ７４は、いずれも停止している。

物品５を集積領域１１から移動先領域１２に移動させるにあたって、制御装置４は、集積領域１１における物品群５ｓの集積態様を検出装置２に検出させる（Ｓ１０１）。具体的には、計画部４１に動作制御されて、検出部２１（一例としてＲＧＢカメラ）は、集積領域１１における物品群５ｓの集積態様を示す画像を撮像する。検出部２１は、検出結果（撮像した画像のデータ）を解析部２２に付与する。撮像画像の枚数は任意であり、一枚であってもよいし、焦点距離や画角を適宜変更した複数枚であってもよい。

解析部２２は、検出部２１から付与された検出結果（画像データ）を解析する（Ｓ１０２）。解析により、解析部２２は、集積領域１１に集積された物品群５ｓの各物品５の位置、輪郭、大きさ、向き、姿勢、重なり、境界、材質などの態様をそれぞれ特定するための情報（解析データ）を出力し、計画部４１に付与する。

計画部４１は、付与された解析データに基づいて、物品存否条件を判定する（Ｓ１０３）。物品存否条件は、集積領域１１に物品５が集積されているか否かを判定するための条件である。例えば、解析データとして、物品５の態様を具体的に示す何らかのデータが付与されている場合、計画部４１は、集積領域１１には少なくとも一つ以上の物品５が存在しており、物品存否条件が成立すると判定する。これに対し、解析データとして、物品５の態様を具体的に示す何らのデータも付与されていない場合、計画部４１は、集積領域１１には、物品５が存在しておらず、物品存否条件が成立しないと判定する。この場合、計画部４１には、例えば集積領域１１である作業台などの画像の解析データのみが付与されている。

物品存否条件が成立しない場合、計画部４１は、ロボットアーム３および物品把持機構６の動作計画を策定することなく、物品移動処理を終了する。
一方、Ｓ１０３において物品存否条件が成立する場合、計画部４１は、集積領域１１から移動させる物品５（以下、選択物品という）を物品群５ｓの中から選択する（Ｓ１０４）。計画部４１は、解析データに対応する所定の選択基準に基づいて物品群５ｓの中から選択物品を特定する。選択基準は、例えば物品群５ｓにおける高さ位置、ロボットアーム３からの距離、他の物品５との隙間、集積領域１１における位置、物品５の材質（梱包状態や包装状態を含む）などである。具体的には、物品群５ｓの中で最も高い位置にあるもの、ロボットアーム３から最も近い位置にあるもの、他の物品５から最も離れているもの、集積領域１１の中央付近にあるもの、把持（吸着）しやすい物品５として予め規定された材質を有するものなどを、計画部４１は選択物品として特定する。あるいは、これらを複合的な選択基準として、計画部４１は選択物品を特定してもよい。また、計画部４１は、解析データに基づいて選択物品の位置、輪郭、大きさ、向き、姿勢、重なり、境界、材質（梱包状態や包装状態を含む）などの属性データをそれぞれ特定する。

選択物品を特定すると、計画部４１は、選択物品の目標把持位置を設定する（Ｓ１０５）。目標把持位置は、吸着パッド６２で選択物品を吸着させる際、吸着パッド６２が選択物品を安定して吸着可能な位置であり、選択物品上でリップ６２ｂを接触させる位置である。例えば、選択物品上における軸芯Ａとの交点（仮想点）が目標把持位置に当たる。具体的には、軸芯Ａを選択物品の重心を通るように位置付けたとき、該軸芯Ａと選択物品の表面との交点が目標把持位置として設定される。目標把持位置が設定される選択物品の表面（被吸着面）は、水平面（一例として物流センタの建屋の床面）と平行であればよいが、これに限らず、水平面に垂直な面や斜めの面なども含む。このため、選択物品は、集積態様にかかわらず、鉛直上方、水平方向、それ以外の方向のいずれからでも吸着パッド６２で吸着され得る。したがって、集積態様に応じた最適な方向から吸着パッド６２で選択物品が吸着可能とされている。

目標把持位置を設定すると、計画部４１は、ロボットアーム３および物品把持機構６の動作計画を策定する。ロボットアーム３の動作計画の策定にあたって、計画部４１は、経路存否条件を判定する（Ｓ１０６）。経路存否条件は、吸着パッド６２の把持基準位置が目標把持位置と一致するようにアーム部３２を動作させるとともに、目標把持位置（把持基準位置）から移動先領域１２へ、さらに移動先領域１２（後述する目標解放位置）から基準位置に至るまでアーム部３２を動作させる経路が存在するか否かを判定するための条件である。経路存否条件は、例えば想定経路上をアーム部３２が変位した場合、支障となる別の物品５や他の障害物が存在するか否かなどによって判定される。支障となる別の物品５などが存在せず、動作経路が確保できる場合、計画部４１は経路存否条件が成立すると判定する。これに対し、支障となる別の物品５が存在し、動作経路が確保できない場合、計画部４１は経路存否条件が成立しないと判定する。

経路存否条件が成立しない場合、計画部４１は、選択物品の選択を再び行う（Ｓ１０４）。この場合、計画部４１は、一旦特定した選択物品以外の物品５の中から別の選択物品を特定する。

一方、Ｓ１０６において経路存否条件が成立する場合、計画部４１は、確保可能な動作経路に基づいてロボットアーム３の動作計画を策定し、ロボットアーム３の動作計画に基づいて物品把持機構６の動作計画を策定する（Ｓ１０７）。また、計画部４１は、策定したこれらの動作計画の情報（動作指令）を制御部４２に付与する。

ロボットアーム３および物品把持機構６の動作計画が付与されると、制御部４２は、これらの動作計画に基づいて、ロボットアーム３および物品把持機構６を動作制御する。ここでは、制御部４２は吸着パッド６２の内圧を負圧とする（Ｓ１０８）。吸着パッド６２の内圧を負圧とするにあたって、制御部４２は、電磁弁６５を開くとともに、コンプレッサ６４、真空発生器６３、および圧力センサを作動させる。これにより、制御部４２は、コンプレッサ６４から真空発生器６３に圧縮空気を供給させ、吸着パッド６２の内部を真空引きして負圧にさせる。その際、圧力センサ６６は、吸着パッド６２の内圧を測定し、測定値を制御部４２に付与する。以下、このように吸着パッド６２の内部が負圧である場合に成立する条件を第１の制御条件という。

第１の制御条件が成立する場合、制御部４２は、属性条件を判定する（Ｓ１０９）。属性条件は、物品５の材質に基づいて該物品５の形態の変形性の有無を判定するための条件であり、具体的には選択物品が柔軟物であるか否かを判定するための条件である。属性条件の判定にあたって、制御部４２は、計画部４１が特定した選択物品の属性データを取得する。属性データに基づいて、属性条件は、例えば選択物品の材質が吸着パッド６２で吸着した際、自重により変形して形態を変えるものであるか否か、あるいは選択物品がビニールフィルムや包装紙などで包装されているか否かなどによって判定される。吸着パッド６２で吸着した際に自重により変形して形態を変える材質である場合、あるいはビニールフィルムや包装紙などで包装されている場合、制御部４２は、選択物品が変形性を有する物品５（柔軟物）であり、属性条件が成立すると判定する。これに対し、吸着パッド６２で吸着した際に自重により変形して形態を変える材質ではない場合、あるいはビニールフィルムや包装紙などで包装されていない場合、制御部４２は選択物品が変形性を有する物品５（柔軟物）ではなく（一例として箱物であり）、属性条件が成立しないと判定する。

属性条件が成立する場合、制御部４２は、押圧バー７１を退避位置から押圧位置に変位させる（Ｓ１１０）。すなわち、押圧バー７１は、初期状態の位置である退避位置から押圧位置に位置付けられる。押圧バー７１を変位させるにあたって、制御部４２は、コンプレッサ６４およびエアシリンダ７４を作動させ、コンプレッサ６４からエアシリンダ７４に圧縮空気を供給させる。これにより、ピストンロッド７４２がシリンダ本体７４１に対して進退し、カムフォロア７１５がカム溝７３２の一端７３３から他端７３４に移動する。その結果、押圧バー７１が押圧位置に変位し、当接部７１３がリップ６２ｂを放射状に押圧して変形させる。以下、このようにリップ６２ｂが変形している場合に成立する条件を第２の制御条件という。

一方、Ｓ１０９において、属性条件が成立しない場合、制御部４２は、押圧バー７１を退避位置に位置付ける（Ｓ１１１）。押圧バー７１は、初期状態では退避位置に位置付けられているため、この時点では退避位置に位置付けられていることになる。したがってここでは、制御部４２は押圧バー７１が退避位置に位置付けられていることを確認し、退避位置以外の位置に位置付けられている場合には押圧バー７１を退避位置に戻す。その際、制御部４２は、コンプレッサ６４およびエアシリンダ７４を作動させ、コンプレッサ６４からエアシリンダ７４に圧縮空気を供給させる。押圧バー７１が退避位置に位置付けられている場合、リップ６２ｂは変形しておらず、第２の制御条件は成立しない。

押圧バー７１が押圧位置もしくは退避位置のいずれかに位置付けられた状態で、制御部４２は、アーム部３２を動作させて吸着パッド６２に選択物品を把持（吸着）させる（Ｓ１１２）。以下、このようなアーム部３２の動作を把持動作という。把持動作は、選択物品が変形性を有する物品５（柔軟物）である場合には、第１の制御条件と第２の制御条件とがいずれも成立することを条件に行われる。これに対し、選択物品が変形性を有しない物品５（一例として箱物）である場合、把持動作は、第１の制御条件が成立するとともに第２の制御条件が成立しないことを条件に行われる。

把持動作において、制御部４２は、計画部４１が策定した動作経路に従って、吸着パッド６２の把持基準位置が目標把持位置と一致するようにアーム部３２を動作させる。その間、制御部４２は、例えば吸着パッド６２を選択物品の上方に位置付けるとともに、リップ６２ｂを選択物品に向けさせる。続けて、制御部４２は、把持基準位置が目標把持位置と重なるようにアーム部３２を下降させる。吸着パッド６２は、内圧が負圧となっているため、リップ６２ｂを選択物品に密着させた状態で選択物品に吸着する。

次いで、制御部４２は、把持適否条件を判定する（Ｓ１１３）。把持適否条件は、吸着パッド６２で選択物品が適切に把持されているか否かを判定するための条件である。把持適否条件の判定にあたって、制御部４２は、圧力センサ６６から付与された吸着パッド６２の内圧値を所定の閾値（以下、把持適正値という）と比較する。把持適正値は、例えば選択物品の大きさや重量、周囲環境などに応じて設定されており、記憶装置に保持され、把持適否条件の判定時にパラメータとしてメモリに読み出される。特に限定されないが、把持適正値の目安は、ゲージ圧が－２０ｋＰａから－４０ｋＰａ程度の範囲内の値であればよい。また、把持適正値は、一定値であっても、選択物品の大きさや重量に応じて設定された変動値であってもよい。

本実施形態では一例として、内圧値が把持適正値以下である場合、制御部４２は、吸着パッド６２で選択物品が適切に把持されており、把持適否条件が成立すると判定する。これに対し、内圧値が把持適正値を超えている場合、制御部４２は、吸着パッド６２で選択物品が適切に把持されておらず、把持適否条件が成立しないと判定する。ただし、内圧値が把持適正値である場合における把持適否条件の成否は、上記とは逆であってもよい。

把持適否条件が成立しない場合、制御部４２は、アーム部３２を再び把持動作させる（Ｓ１１２）。なお、この場合、例えば所定時間経過後に物品移動処理を終了させるタイムアウト処理や、所定回数だけ把持動作を繰り返しても、把持適否条件が成立しない場合には物品移動処理を終了させるリトライ処理などを組み合わせてもよい。さらにまた、制御部４２は、所定の異常処理を実行してもよい。例えば、警告灯の点灯（点滅）、警告音の鳴動、警告メッセージの表示などの警告を行うことで、把持動作時に生じたエラーの周知徹底を図ることが可能となる。

一方、Ｓ１１３において、把持適否条件が成立する場合、制御部４２は、アーム部３２を動作させて移動先領域１２まで変位させる（Ｓ１１４）。以下、このようなアーム部３２の動作を解放動作という。アーム部３２を解放動作させるにあたって、制御部４２は、計画部４１が策定した動作経路に従ってアーム部３２を動作させる。その間、制御部４２は、例えば吸着パッド６２に吸着された選択物品を集積領域１１から引き上げ、吸着パッド６２の把持基準位置が目標解放位置と一致するようにアーム部３２を動作させる。目標解放位置は、吸着パッド６２に吸着された選択物品を解放する際、吸着パッド６２から選択物品を適切に解放可能な位置であり、例えば移動先領域１２の載置面の鉛直上方の任意の位置である。目標解放位置は、一定位置であっても、選択物品の大きさや重量に応じて設定された変動位置であってもよい。

次いで、制御部４２は、吸着パッド６２の内部を大気開放（真空破壊）する（Ｓ１１５）。吸着パッド６２の内部を大気開放するにあたって、制御部４２は、電磁弁６５を閉じ、コンプレッサ６４から真空発生器６３への圧縮空気の供給を停止させる。これにより、吸着パッド６２の内部が真空破壊し、大気開放される。その際、圧力センサ６６は、吸着パッド６２の内圧を測定し、測定値を制御部４２に付与する。

続けて、制御部４２は、解放適否条件を判定する（Ｓ１１６）。解放適否条件は、吸着パッド６２から選択物品が適切に解放されているか否かを判定するための条件である。解放適否条件の判定にあたって、制御部４２は、圧力センサ６６から付与された吸着パッド６２の内圧値を所定の閾値（以下、解放適正値という）と比較する。解放適正値は、例えば選択物品の大きさや重量、周囲環境などに応じて設定されており、記憶装置に保持され、把持適否条件の判定時にパラメータとしてメモリに読み出される。特に限定されないが、解放適正値の目安は、大気圧と同程度、例えばゲージ圧が０ｋＰａから－５ｋＰａ程度の範囲内の値であればよい。また、解放適正値は、一定値であっても、選択物品の大きさや重量に応じて設定された変動値であってもよい。

本実施形態では一例として、内圧値が解放適正値以上である場合、制御部４２は、吸着パッド６２から選択物品が適切に解放されており、解放適否条件が成立すると判定する。これに対し、内圧値が解放適正値未満である場合、制御部４２は、吸着パッド６２から選択物品が適切に解放されておらず、把持適否条件が成立しないと判定する。ただし、内圧値が解放適正値である場合おける解放適否条件の成否は、上記とは逆であってもよい。

解放適否条件が成立しない場合、制御部４２は、アーム部３２を再び解放動作させる（Ｓ１１５）。なお、この場合、例えば所定時間経過後に物品移動処理を終了させるタイムアウト処理や、所定回数だけ解放動作を繰り返しても、解放適否条件が成立しない場合には物品移動処理を終了させるリトライ処理などを組み合わせてもよい。さらにまた、制御部４２は、所定の異常処理を実行してもよい。例えば、警告灯の点灯（点滅）、警告音の鳴動、警告メッセージの表示などの警告を行うことで、解放動作時に生じたエラーの周知徹底を図ることが可能となる。

一方、Ｓ１１６において、解放適否条件が成立する場合、制御部４２は、アーム部３２を動作させて基準位置まで変位させる（Ｓ１１７）。以下、このようなアーム部３２の動作を退避動作という。アーム部３２を退避動作させるにあたって、制御部４２は、計画部４１が策定した動作経路に従ってアーム部３２を動作させ、基準位置まで戻す。その際、押圧バー７１が押圧位置に位置付けられていれば、退避位置に戻す。これにより、ロボットアーム３および物品把持機構６は、それぞれ初期状態に戻される。

アーム部３２を退避動作させると、制御部４２は、計画部４１が策定したロボットアーム３および物品把持機構６の動作計画における一連の制御（物品移動処理）が正常終了したことを示す信号を計画部４１に送信する。かかる制御が正常終了することで、制御装置４は、次の物品５を集積領域１１から移動先領域１２に移動させるための物品移動処理（Ｓ１０１からＳ１１７）を引き続き行う。

すなわち、制御装置４は、集積領域１１に物品５が集積されている間、つまりＳ１０３において物品存否条件が成立している間、所定の制御を繰り返す。そして、集積領域１１に集積された物品５がなくなると、つまりＳ１０３において物品存否条件が不成立となると、物品移動処理（Ｓ１０１からＳ１１７）を終了する。

このように本実施形態の物品把持機構６、および物品把持機構６を備えた荷役装置１によれば、物品５の属性条件に応じて、つまり選択物品が柔軟物であるか否かに応じて押圧バー７１を変位させることができる。すなわち、梱包状態や包装状態を含めた選択物品の材質に基づいて押圧バー７１を変位させ、吸着パッド６２のリップ６２ｂを変形させることができる。

図１０、図１１、図１２には、選択物品が柔軟物、被吸着面５１が平坦面である箱物、被吸着面５１が平坦面ではない（湾曲面である）箱物である場合における物品把持機構６における把持態様の一例をそれぞれ示す。各図(ａ)は水平方向から、各図(ｂ)は垂直方向の上方から把持態様をそれぞれ概略的に示す図である。

図１０(ａ)，(ｂ)に示すように、選択物品が柔軟物５ａである場合、押圧バー７１は、押圧位置に位置付けられる。このとき、当接部７１３がリップ６２ｂを放射状に押圧して変形させる。本実施形態では一例として、リップ６２ｂは、四本の押圧バー７１ａ～７１ｄによって四箇所で押圧され、全体が周方向にほぼ均等に波打つように変形する。これにより、吸着時に柔軟物５ａが自重で変形した場合であっても、柔軟物５ａの変形に追従してリップ６２ｂを変形させることができる。その際、リップ６２ｂは、当接部７１３を起点として柔軟物５ａを掴むように変形するため、リップ６２ｂの形態を当接部７１３である程度維持し、柔軟物５ａに対する把持力（吸着力）を適切に高めることができる。

図１１(ａ)，(ｂ)に示すように、選択物品が平坦面状の被吸着面５１を持つ箱物５ｂである場合、押圧バー７１は、退避位置に位置付けられる。このとき、当接部７１３は、リップ６２ｂを押圧することなく、被吸着面５１に当接して箱物５ｂを支持する。被吸着面５１は、箱物５ｂの表面のうち、目標把持位置を有する面である。本実施形態では一例として、箱物５ｂは、四本の押圧バー７１ａ～７１ｄの当接部７１３によって四箇所で支持される。これにより、リップ６２ｂで把持（吸着）された箱物５ｂが移動される際、箱物５ｂの振動などが抑制され、その姿勢を安定させることができる。

図１２(ａ)，(ｂ)に示すように、選択物品が平坦面状ではない被吸着面５１、一例として湾曲面状の被吸着面５１を持つ箱物５ｃである場合、押圧バー７１は、退避位置に位置付けられる。このとき、当接部７１３は、リップ６２ｂを押圧することなく、被吸着面５１に当接可能な状態に位置付けられる。したがって、箱物５ｃにリップ６２ｂが吸着した際、被吸着面５１が湾曲している場合であっても、当接部７１３が妨げとなることなく、湾曲した被吸着面（湾曲面）５１に沿ってリップ６２ｂの全体を適切に変形させることができる。これにより、箱物５ｃに対する把持力（吸着力）を適切に高めることができる。また、リップ６２ｂで把持（吸着）された箱物５ｃが移動時に振動した場合であっても、振動する箱物５ｃに当接部７１３を当接させることができるため、振動を最小限に抑えることが可能となる。これにより、移動時における箱物５ｃの姿勢を安定させることができる。なお、リップ６２ｂを吸着させて持ち上げられた際、平坦状の被吸着面５１が選択物品の自重により撓んで湾曲状に変形した場合も、図１２(ａ)，(ｂ)に示す状態と同様の状態となる。したがって、この場合においても、箱物５ｃの移動時に同様の姿勢の安定効果を得ることができる。

このように本実施形態によれば、把持対象の物品５としてビニールフィルム等で包装された柔軟物５ａ、段ボール箱等で梱包された箱物５ｂ，５ｃなど、多種多様な材質の物品５が混在する場合であっても、形態の変形有無に関わらず、これらの物品５を適切に把持できる。したがって、多種多様な材質の物品５に対応する各種の吸着パッド６２、端的には各種のツール３３を特段必要とせず、特に柔軟物５ａや変形する箱物５ｃが把持対象の物品５に含まれる場合であっても、これらを単一の吸着パッド６２で適切に把持することが可能となる。このため、例えば把持対象の物品５に対応してツール３３を交換するツールチェンジャなどが不要となり、荷役装置１の小型化、物品移動処理の処理速度の向上（高速化）、コスト削減などを図ることができる。高速化の面では、吸着パッド６２の柔軟性に起因する移動時の物品５の振動を押圧バー７１で抑制可能であるため、高速移動にも十分に耐え得る。

以上、本発明の実施形態を説明したが、上述した実施形態は、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。これらの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。

例えば、物品把持機構６における各構成部材の数は、把持対象の物品５の態様（形状、大きさ、重量、材質など）に応じて任意の数とすればよい。図１３に示す変形例のように、物品把持機構６は複数の吸着パッド６２を備えていてもよい。これにより、複数の吸着パッド６２で物品５を吸着でき、移動時における物品５の姿勢をより安定させることができる。本変形例において、物品把持機構６のリップ変形部７は、連結部材７２の軸受７２２および駆動部材（エアシリンダ）７４を複数の吸着パッド６２で共通化している。また、各吸着パッド６２は、共通の真空発生器６３、コンプレッサ６４、電磁弁６５、圧力センサ６６に接続され、内部が負圧もしくは大気開放（真空破壊）される。これらの共通化された部材は、吸着パッド６２ごとに個別に備えられていてもよい。本変形例においては、例えば選択物品上におけるアーム先端部３２ａの回動中心軸Ａ１との交点（仮想点）が目標把持位置に当たる。なお、図１３に示す変形例において、上述した本実施形態（図１から図１２）と同一もしくは類似の構成については、図面上で同一符号を付して説明を省略する。

また、押圧バー７１の本数は、偶数でなくともよく、奇数であってもよい。例えば、三本の押圧バー７１が軸芯Ａ上の点を中心として略同一位相（周方向に略等間隔）で配置される形態であってもよい。この場合、これらの押圧バー７１を例えばボールジョイントやユニバーサルジョイントなどで連結し、リップ６２ｂを押圧する方向が軸芯Ａに近づく方向となるように、三本の押圧バー７１を駆動部材（エアシリンダ）７４で連動させればよい。なお、押圧バー７１が偶数本である場合であっても、これらの押圧バー７１をボールジョイントやユニバーサルジョイントなどで連結することは可能である。ここで、押圧バー７１が一本である形態は特段排除されないが、リップ６２ｂの全体をより適切に変形させるためには、押圧バー７１は二本以上であることが望ましい。

本実施形態においては、リンク機構であるリップ変形部７により、リップ６２ｂを変形させている。リップ変形部７に適用する機構は、上述したリンク機構には限定されない。本実施形態では、押圧バー７１を屈曲角θ１で屈曲させ、リップ６２ｂに対する当接部７１３の当接角θ２が鋭角となるようにカムフォロア７１５をカム溝７３２に沿って移動させるリンク機構としている。これに代えて、例えば押圧バーを屈曲させずに直状とし、該押圧バーをその伸長方向に沿って移動させる単純な直動機構であってもよい。押圧バーの移動方向は、リップを押圧する方向が軸芯Ａに近づく方向とすればよいが、軸芯Ａと平行な方向（上下方向）とすることも可能である。

また、本実施形態においては、リンク機構であるリップ変形部７によりリップ６２ｂを変形させており、リップ６２ｂは、リップ変形部７から外力（押圧力）を与えられて変形する。これに代えてもしくは加えて、リップ自身が変形可能となるものであってもよい。例えば、通電、加熱、圧縮空気の給排などにより、剛性が変化（硬化や軟化）あるいは伸縮するような素材を一部に含ませて、リップを構成することが可能である。この場合、物品５の属性条件に応じて、つまり選択物品が柔軟物であるか否かに応じて通電、加熱、圧縮空気の給排などを制御し、リップを変形させればよい。

１…荷役装置、２…検出装置、３…物品移動装置（ロボットアーム）、４…制御装置、５…物品、５ａ…柔軟物、５ｂ，５ｃ…箱物、５ｓ…物品群、６…物品把持機構、７…リップ変形部、１１…集積領域、１２…移動先領域、２１…検出部、２２…解析部、３１…基台部、３２…アーム部、３２ａ…アーム先端部、３３…ツール、４１…計画部、４２…制御部、５１…被吸着面、６１…ベース部、６２…吸着部（吸着パッド）、６２ａ…筒体、６２ｂ…密着部（リップ）、６２ｃ…変態部、６２ｄ…開口、６３…真空発生器、６４…コンプレッサ、６５…電磁弁、６６…圧力センサ、６７…第１の配管、６８…第２の配管、６９…継手、７１（７１ａ～７１ｄ）…押圧部材（押圧バー）、７２…連結部材、７３（７３ａ～７３ｄ）…支持部材、７４…駆動部材、６２１…一端（基端）、６２２…他端（先端）、７１１…基部、７１２…作用部、７１３…当接部、７１４…貫通孔、７１５…被支持体（カムフォロア）、７１６…噛合部、７２１（７２１ａ，７２１ｂ）…連結軸、７２２…軸受、７３１…支持体、７３２…ガイド（カム溝）、７３３…カム溝の一端（変位起点）、７３４…カム溝の他端（変位終点）、７４１…シリンダ本体、７４２…ピストンロッド、Ａ…軸芯、Ａ１…回動中心軸、Ｃ１…外円、Ｃ２…内円、Ｌ７１…当接部の当接長さ、Ｗ６２…リップの幅、θ１…屈曲角、θ２…当接角。

Claims (7)

1. 集積領域から所望の領域に物品を移動させるロボットアームのアーム先端部に備えられ、前記物品を解放可能に把持する物品把持機構であって、
   筒体と、前記筒体の軸芯から外縁方向へ開口し、前記筒体の一端に設けられた面状のリップとを有し、前記筒体と前記リップと前記リップが前記物品に接触する面とにより外部から閉ざされる系の内圧が低下した状態で前記物品を吸着して把持する吸着部と、
   前記軸芯に対して放射状に前記リップに外力を与えて前記リップを変形させる第１の状態と、前記リップから退避して前記リップに外力を与えずに前記物品に当接して前記物品を支持する第２の状態とに遷移するリップ変形部と、
   前記アーム先端部に取り付けられ、前記吸着部および前記リップ変形部を前記アーム先端部に支持するベース部と、を備える
   物品把持機構。
2. 前記リップ変形部は、
   前記ベース部に対して変位して前記リップを押圧し、変形させる押圧部材と、
   前記押圧部材を変位させる駆動部材と、
   前記駆動部材に前記押圧部材を連結する連結部材と、
   前記第１の状態と前記第２の状態とに遷移可能に前記押圧部材を前記ベース部に支持する支持部材と、を有する
   請求項１に記載の物品把持機構。
3. 前記支持部材は、
   前記ベース部に設けられた支持体と、
   前記支持体に形成されて、前記第１の状態に対応する位置と前記第２の状態に対応する位置との間で前記押圧部材を移動させるガイドと、により構成される
   請求項２に記載の物品把持機構。
4. 前記ガイドの前記第１の状態に対応する位置から前記第２の状態に対応する位置に至る経路は、前記軸芯と交差する方向に沿って設けられている
   請求項３に記載の物品把持機構。
5. 前記押圧部材は、前記連結部材との連結位置から前記支持部材での支持位置まで連続するとともに、前記リップを押圧する方向が前記軸芯に近づく方向となるように前記支持位置から伸びている
   請求項２に記載の物品把持機構。
6. 筒体の軸芯から外縁方向へ開口して前記筒体の一端に設けられた面状のリップを接触させて集積領域に集積された物品を吸着して把持する吸着部と、前記リップに外力を与えて前記リップを変形させる第１の状態と前記リップから退避して前記リップに外力を与えずに前記物品に当接して前記物品を支持する第２の状態とに遷移するリップ変形部と、を備えた物品把持機構と、
   前記物品把持機構をアーム先端部に備え、前記集積領域から所望の領域に前記物品を移動させるロボットアームと、
   前記物品の材質を検出する検出部と、
   前記ロボットアームおよび前記物品把持機構を動作させる制御部と、を備えた前記物品の荷役装置であって、
   前記制御部は、前記検出部が検出した前記物品の材質に基づいて前記物品の形態の変形性の有無を判定し、前記物品が変形性を有すると判定した場合、前記リップ変形部を前記第１の状態に遷移させ、前記物品が変形性を有しないと判定した場合、前記リップ変形部を前記第２の状態に遷移させる
   荷役装置。
7. 前記制御部は、
   前記物品が変形性を有する場合、前記吸着部を負圧とするとともに前記リップ変形部を前記第１の状態として前記吸着部に前記物品を把持させ、
   前記物品が変形性を有しない場合、前記吸着部を負圧とするとともに前記リップ変形部を前記第２の状態として前記吸着部に前記物品を把持させる
   請求項６に記載の荷役装置。

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