WO2018066335A1 - 搬送装置、搬送方法、および搬送プログラム - Google Patents

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WO2018066335A1
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秀一 中本
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株式会社東芝
東芝インフラシステムズ株式会社
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Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a transfer device, a transfer method, and a transfer program.
  • a transfer device that automatically takes out a load from a pallet on which a large number of loads are loaded and transports the picked-up load.
  • the transport device detects the position and posture of the load from the image captured by the image capturing device, and transports the load while holding the load with a robot arm or the like based on the detection result.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a transport device, a transport method, and a transport program that can transport a load in a stable state.
  • the conveyance device includes a holding unit, a driving unit, a force sensor, a first acquisition unit, and a control unit.
  • the holding unit holds the luggage.
  • the drive unit is a drive unit connected to the holding unit, and moves the holding unit.
  • the force sensor is a force sensor provided in the vicinity of a connection location where the holding unit and the drive unit are connected, and detects a force applied in the vicinity of the connection location.
  • the first acquisition unit acquires holding information indicating a holding state of the holding unit that holds the package.
  • the control unit determines to transport the load to the driving unit based on the holding information indicating the holding state of the holding unit acquired by the first acquisition unit and the detection result of the force sensor. Then, the load is transported to the drive unit.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a flow of processing executed by the control device 40.
  • maintenance state determination processing (process of step S104 to step S110).
  • maintenance state determination processing (process of step S112 to step S118).
  • the flowchart which shows the flow of a conveyance process.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of the transfer device 1.
  • FIG. 1A is a plan view of the transfer device 1.
  • FIG. 1B is a side view of the transfer device 1.
  • 1 is, for example, an automatic unloading device.
  • the transport device 1 automatically takes out the load M placed on the box pallet 3 and transports the picked-up load M to a predetermined position such as the belt conveyor 4.
  • the conveyance apparatus 1 and the belt conveyor 4 are fixed to the floor surface, for example.
  • the conveying apparatus 1 and the belt conveyor 4 may be movable with a wheel, a rail, etc.
  • the + X direction, the ⁇ X direction, the Y direction, and the Z direction are defined.
  • the + X direction, the ⁇ X direction, and the Y direction are, for example, directions along a substantially horizontal plane.
  • the + X direction is a direction from the transport device 1 toward the box pallet 3.
  • the ⁇ X direction is the opposite direction to the + X direction.
  • the Y direction is a direction that intersects the + X direction (for example, a substantially orthogonal direction).
  • the Z direction is a direction that intersects the X direction and the Y direction (for example, a direction that is substantially orthogonal), for example, a substantially vertical downward direction.
  • upstream and “downstream” mean “upstream” and “downstream” in the conveyance direction of the load M.
  • the transport device 1 includes a base 11, an arm 12 (drive unit), a holding unit 13, a first conveyor 16, a second conveyor 17, a luggage detection unit 18, and a control device 40.
  • the base (body frame) 11 is installed on the floor surface.
  • the base 11 includes a plurality of support columns 21 extending along the Z direction.
  • the support column 21 is formed in a frame shape, for example.
  • the plurality of columns 21 include a pair of first columns 21a and a pair of second columns 21b.
  • pillar 21a is divided
  • the pair of second support columns 21 b are arranged separately on both sides in the Y direction of the second conveyor 17.
  • the arm 12 is, for example, an orthogonal robot arm, and is an example of an articulated arm.
  • a multi-joint arm is an arm in which a plurality of arms are connected, each of which has a plurality of connected portions (joints), and each of the joints can be driven.
  • the arm 12 is connected to the base 11.
  • the arm 12 includes a first member 12a, a second member 12b, and a third member 12c.
  • the first member 12a is guided by a guide provided on the base 11 and is movable (can be moved up and down) along the Z direction.
  • the second member 12b is supported and guided by the first member 12a and is movable along the Y direction.
  • the third member 12c is supported and guided by the second member 12b, and is movable in the + X direction and the -X direction.
  • a holding portion 13 to be described later is attached to the distal end portion of the arm 12.
  • the arm 12 moves the holding unit 13 to desired positions in the + X direction ( ⁇ X direction), the Y direction, and the Z direction.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the arm 12 and the holding unit 13 according to the embodiment.
  • the holding unit 13 is an end effector capable of holding the load M.
  • maintenance part 13 has a some suction cup 13a and a solenoid valve, for example.
  • the plurality of suction cups 13a are connected to a vacuum pump.
  • the electromagnetic valve controls the suction operation of the suction cup 13a.
  • the holding unit 13 holds (holds) the baggage M by vacuum suction of the suction cups 13a in contact with the baggage M. In the illustrated example, there are nine suction cups 13a (three in the X direction and three in the Y direction).
  • each of the plurality of suction cups 13a is provided with a pressure sensor 14.
  • the pressure sensor 14 detects the pressure (vacuum degree) in the suction cup 13 a and outputs the detection result to the control device 40.
  • a force sensor 15 is provided in the vicinity of a connection portion between the arm 12 and the holding portion 13.
  • the force sensor 15 detects a force applied to the holding unit 13 and the arm 12 (force applied in the vicinity of the connection location) by a strain gauge method, a capacitance method, or the like.
  • the force sensor 15 detects, for example, translational force components in three axial directions (X, Y, and Z directions) and moment components around them, and outputs the detection result to the control device 40.
  • the holding unit 13 is moved toward the box pallet 3 by the movement of the arm 12 and holds the luggage M placed on the box pallet 3.
  • the holding unit 13 is moved by the movement of the arm 12 to carry the held luggage M to the first conveyor 16.
  • the holding unit 13 releases the load M after moving the load M to the first conveyor 16.
  • the transport device 1 moves the load M placed on the box pallet 3 to the first conveyor 16.
  • the package detection unit 18 is, for example, a camera that captures an image.
  • the load detection unit 18 is provided on the surface of the arm 12 (second member 12b) on the Z direction side. Further, the parcel detection unit 18 is installed in a range in the + X direction from the holding unit 13 and in a range in the Z direction from the holding unit 13. Thereby, the luggage detection unit 18 images the luggage M loaded on the box pallet 3.
  • the first conveyor 16 is located between the box pallet 3 and the belt conveyor 4 in the ⁇ X direction.
  • the first conveyor 16 is provided on the base 11 and is located below at least a part of the arm 12.
  • the first conveyor 16 is connected to the base 11 and supported by the base 11.
  • the first conveyor 16 is, for example, a belt conveyor positioned vertically below the arm 12.
  • the first conveyor 16 has a transport surface (upper surface) 16 a that moves toward the belt conveyor 4.
  • the first conveyor 16 is a lift conveyor that can move along the Z direction.
  • the 1st conveyor 16 is guided by the guide provided in the 1st support
  • the second conveyor 17 is located between the first conveyor 16 and the belt conveyor 4 in the ⁇ X direction.
  • the second conveyor 17 is provided on the base 11 and is positioned below at least a part of the arm 12.
  • the second conveyor 17 is connected to the base 11 and supported by the base 11.
  • the second conveyor 17 is, for example, a belt conveyor positioned vertically below the arm 12.
  • the second conveyor 17 has a transport surface (upper surface) 17 a that moves toward the belt conveyor 4.
  • the second conveyor 17 is located on the downstream side of the first conveyor 16.
  • the belt conveyor 4 is located downstream of the second conveyor 17.
  • the second conveyor 17 is a lift conveyor that can move along the Z direction independently of the first conveyor 16.
  • the second conveyor 17 is guided by a guide provided on the second support column 21b of the base 11 and is movable (can be moved up and down) along the Z direction.
  • the operation of the first conveyor 16 and the second conveyor 17 will be described.
  • the first conveyor 16 is moved to a desired position in the Z direction according to the load height of the load M on the box pallet 3 (the transfer height of the load M by the arm 12), and the load transferred by the arm 12 Receive M.
  • the second conveyor 17 is controlled so that the height of the second conveyor 17 matches the height of the first conveyor 16.
  • the first conveyor 16 conveys the load received from the arm 12 in the ⁇ X direction.
  • the second conveyor 17 receives the luggage M conveyed by the first conveyor 16.
  • the second conveyor 17 is controlled so that the height of the second conveyor 17 matches the height of the belt conveyor 4.
  • the second conveyor 17 carries the load M received from the first conveyor 16 to the belt conveyor 4.
  • the luggage M in the box pallet 3 is conveyed to the belt conveyor 4.
  • each of the first conveyor 16 and the second conveyor 17 is not limited to a belt conveyor.
  • Each of the first conveyor 16 and the second conveyor 17 may be a roller conveyor formed by a plurality of actively rotated rollers.
  • the transport apparatus 1 includes the two first conveyors 16 and the second conveyor 17, but is not limited thereto, and may be a single conveyor.
  • the transport device 1 places the load M transported by the holding unit 13 on one conveyor, and discharges the load M to the belt conveyor 4 by one conveyor.
  • FIG. 3 is a functional configuration diagram centering on the control device 40.
  • the control device 40 includes, for example, a recognition unit 42, an adsorption force detection unit 50, an adsorption position detection unit 52, a weight detection unit 60, a coordinate detection unit 62, a contact detection unit 64, a control unit 70, and a storage. Part 90.
  • the suction force detection unit 50 and the suction position detection unit 52 are examples of “first acquisition unit”
  • the weight detection unit 60 is an example of “second acquisition unit”
  • the coordinate detection unit 62 is “ It is an example of a “third acquisition unit”.
  • the contact detection unit 64 is an example of a “detection unit”.
  • the recognition unit 42, the suction force detection unit 50, the suction position detection unit 52, the weight detection unit 60, the coordinate detection unit 62, the contact detection unit 64, and the control unit 70 are It may be realized by a processor such as a CPU (Central Processing Unit) executing a program. Some or all of these functional units may be realized by hardware such as LSI (Large Scale Integration), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), and FPGA (Field-Programmable Gate Array).
  • the storage unit 90 includes, for example, a non-volatile storage medium such as ROM (Read Only Memory), flash memory, HDD (Hard Disk Drive), and SD card, and a volatile storage medium such as RAM (Random Access Memory) and a register. And realized by.
  • the storage unit 90 stores a program executed by the processor, a determination map 92 described later, and the like.
  • the recognition unit 42 performs a recognition process on the image captured by the package detection unit 18 and specifies the position of the package M in the image. Further, the recognition unit 42 converts the position of the luggage M in the image into a position in the real space, and outputs the converted position information to the control unit 70.
  • the adsorption force detection unit 50 detects the holding force of the holding unit 13.
  • the holding force of the holding unit 13 is, for example, a force (suction force) that the suction cup 13a in contact with the luggage M is vacuum-sucked.
  • the suction position detection unit 52 detects the suction center position where the holding unit 13 holds the load M.
  • the suction center position is a center position in the target area when an area including the suction cup 13a sucked with the load M is set as the target area.
  • the suction position detection unit 52 refers to, for example, the detection result of the pressure sensor 14 and sucks the suction cup 13a having a pressure lower than the reference value by a predetermined value (high vacuum) with the load M.
  • region containing the suction cup 13a is specified.
  • a function equivalent to that of the suction force detection unit 50 or the suction position detection unit 52 may be included in the pressure sensor 14.
  • the weight detection unit 60 acquires the weight of the luggage M based on the detection result of the force sensor 15.
  • the coordinate detection unit 62 detects the two-dimensional coordinates of the center of gravity of the luggage M on the top surface based on the detection result of the force sensor 15.
  • the two-dimensional coordinates are positions where the center of gravity of the luggage M is approximately projected onto the top surface of the luggage M.
  • the coordinate detection unit 62 detects two-dimensional coordinates based on, for example, the translational force component and the moment component acquired from the force sensor 15.
  • the two-dimensional coordinates are an example of “position based on the center of gravity”.
  • the contact detection unit 64 detects externally applied force to the holding unit 13 based on the detection result of the force sensor 15 and estimates (acquires) the position of the object to which the detected force is applied.
  • a function equivalent to that of the weight detection unit 60, the coordinate detection unit 62, or the contact detection unit 64 may be included in the force sensor 15.
  • the control unit 70 includes, for example, a holding state determination unit 72, an operation trajectory control unit 74, an operation speed control unit 76, a drive control unit 78, a conveyor control unit 80, a load recovery control unit 82, and a pump control. Part 84.
  • the holding state determination unit 72 determines whether or not the baggage M is to be transported to the arm 12 based on the holding state in which the holding unit 13 holds the baggage M and the detection result of the force sensor 15.
  • the holding information indicating the holding state is information on holding force when the holding unit 13 holds the load M, or (or) information on a range where the holding unit 13 and the load M are in contact with each other.
  • the range in which the holding unit 13 and the load M are in contact is, for example, the range of the suction cup 13a that holds the load M (if the suction cups 13a are sucked, the plurality of suction cups 13a are sucked. Range). Further, the range in which the holding unit 13 and the luggage M are in contact with each other may be a range of the luggage M recognized by the image that is attracted by the suction cup 13a.
  • the holding state determination unit 72 compares the weight of the load M with the holding force of the holding unit 13 and determines whether or not the load M is transported to the arm 12 with the holding force of the holding unit 13. judge. In addition, the holding state determination unit 72 compares the position based on the center of gravity of the load M with the range where the holding unit 13 and the load M are in contact with each other (or the suction center position). It is determined whether or not the luggage M is to be transported in a state where the range in contact with is maintained.
  • the operation trajectory control unit 74 generates a trajectory for the holding unit 13 to transport the luggage M to the first conveyor 16.
  • the operation speed control unit 76 determines the speed at which the holding unit 13 is conveyed.
  • the operation speed control unit 76 determines the speed at which the arm 12 transports the load M based on, for example, the weight of the load M, holding information indicating a holding state where the holding unit 13 holds the load M, and the like. For example, when the weight of the luggage M is large, the operation speed control unit 76 determines that the speed tends to be lower than when the weight of the luggage M is small.
  • the operation speed control unit 76 determines that the speed tends to be faster than when the holding force is small, and holds when the holding force of the holding unit 13 is small.
  • the speed may be determined to be slower than when the force is large.
  • the operation speed control unit 76 tends to reduce the speed compared to the case where the position based on the center of gravity of the load M is close to the suction center position. decide.
  • the drive control unit 78 based on the trajectory determined by the motion trajectory control unit 74 and the speed determined by the motion speed control unit 76 when the holding state determination unit 72 determines to transport the load M,
  • the arm 12 is driven by controlling the arm driving unit 12d connected to the arm 12 and driving the arm 12. Further, the drive control unit 78 controls the arm drive unit 12d based on the trajectory generated by the baggage re-handling control unit 82, which will be described later, and drives the arm 12.
  • the conveyor control unit 80 controls a first conveyor drive mechanism (not shown) to move the first conveyor 16 in a predetermined direction.
  • the conveyor control unit 80 controls a second conveyor driving mechanism (not shown) to move the second conveyor 17 in a predetermined direction.
  • the baggage recovery control unit 82 When the holding state determination unit 72 determines that the package M is not to be transported, the baggage recovery control unit 82 generates a trajectory for holding the package M again after releasing the holding of the package M. Specifically, the baggage recovery control unit 82 releases the holding of the baggage at the reference position (for example, the suction center position) in the range where the holding unit 13 and the baggage M contact after releasing the holding of the baggage M. The baggage M is held again after being moved closer to the position based on the center of gravity of the baggage M in the horizontal direction than the reference position in the range where the holding unit 13 and the baggage M were in contact with each other. Then, the baggage re-handling control unit 82 outputs the generated trajectory to the drive control unit 78.
  • the reference position for example, the suction center position
  • the pump control unit 84 controls the vacuum pump 19 that sucks the gas near the suction cup 13a to adjust the pressure in the suction cup 13a.
  • the pump control unit 84 controls the output of the vacuum pump 19 based on, for example, the weight of the load M and holding information indicating the holding state where the holding unit 13 holds the load M. For example, when the weight of the load M is large, the pump control unit 84 determines that the output of the vacuum pump 19 is larger than when the weight of the load M is small. It may be determined that the output of the vacuum pump 19 tends to be smaller than when the weight of M is large.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a flow of processing (holding state determination processing) executed by the control device 40.
  • the recognition unit 42 recognizes the position of the package M to be transported based on the image captured by the package detection unit 18 (step S100).
  • the control unit 70 holds the package M to be transported based on the recognition result of the recognition unit 42 (step S102).
  • the drive control unit 78 controls the arm driving unit 12d to bring the suction cup 13a closer to the luggage M from the top surface of the luggage M and bring the top surface of the luggage M into contact with the suction cup 13a.
  • the pump control unit 84 controls the vacuum pump 19 to generate a suction force on the suction cup 13a to hold the load M.
  • the drive control part 78 controls the arm drive part 12d, and raises predetermined
  • the suction force detection unit 50 acquires the suction force that is a force for sucking the load M generated on the suction cup 13a from the pressure sensor 14 (step S104).
  • the weight detection unit 60 acquires the weight of the luggage M from the force sensor 15 (step S106).
  • the holding state determination unit 72 compares the suction force acquired in step S104 with the weight acquired in step S106, and determines whether the suction force is sufficiently large (step S108).
  • the holding state determination unit 72 uses the determination map 92 stored in the storage unit 90 to determine whether or not the suction force is sufficiently large.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the determination map 92.
  • the vertical axis indicates the adsorption force P [N]
  • the horizontal axis indicates the weight W [kg] of the load.
  • the adsorption force P is calculated by the following equation (1).
  • DT is the pressure (degree of vacuum) [Pa] detected by the pressure sensor
  • S is the cross-sectional area [m 2 ] of the suction cup 13a.
  • N is the number of suction cups 13 a in contact with the load M.
  • P DT ⁇ S ⁇ 0.1 ⁇ N (1)
  • the threshold value Th is, for example, a value obtained by adding a suction force (a marginal suction force ⁇ ) for a margin to a force (“F”) necessary for transporting the load M having a weight W at a set speed. is there.
  • Threshold value Th is set corresponding to the weight W of the luggage M.
  • the threshold value Th is set with a high tendency if the weight W of the load is large. For example, if the weight W of the load is large, the marginal suction force ⁇ is set so as to increase. By setting the marginal suction force ⁇ in this way, it is possible to prevent the heavy load M from being transported in an unstable state and the heavy load M from being dropped. This is because if the heavy load M falls, the load M, the load M at the drop position, or the like may be damaged, and it is necessary to further reduce the risk of dropping.
  • the position where the load M is held by the holding unit 13 is different from the position where the load M was held by the holding unit 13 last time. It may be.
  • the control unit 70 shifts the position where the holding unit 13 holds the baggage M this time from the position where the baggage M was held last time by a predetermined distance (for example, several centimeters) in the horizontal direction. Hold M.
  • a predetermined distance for example, several centimeters
  • the suction force is low due to a gap formed between the suction cup 13a and the luggage M. This is because it decreases and the adsorption power increases.
  • the suction position detection unit 52 acquires the suction center position (step S112).
  • the coordinate detection unit 62 acquires a position based on the center of gravity of the luggage M (step S114).
  • the holding state determination unit 72 compares the suction center position acquired in step S112 with the position based on the center of gravity acquired in step S114, and whether the deviation of these positions is within a predetermined distance in the horizontal direction. It is determined whether or not (step S116).
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a position based on the center of gravity.
  • the coordinate detection unit 62 acquires the position of the center of gravity of the luggage M from the force sensor, and detects the position of the two-dimensional coordinates corresponding to the acquired center of gravity of the luggage M as the position GG.
  • the holding state determination unit 72 determines that the deviation between the suction center position C in the target area AR including the suction cup 13a in contact with the luggage M acquired from the suction position detection unit 52 and the position CG is within a predetermined distance in the horizontal direction. It is determined whether or not.
  • the positional deviation within the predetermined distance is an upper limit value of the deviation that can be allowed for transporting the luggage M.
  • the suction center position C and the position CG are within the predetermined distance.
  • FIG. 6A shows a state where the deviation between the suction center position C and the position CG is not within a predetermined distance.
  • FIG. 6B shows a state in which the deviation between the suction center position C and the position CG is within a predetermined distance.
  • the predetermined distance may be changed according to one or more factors among the weight of the load, the suction force, and the area of the upper surface (XY plane) of the load M.
  • the predetermined distance is set to be shorter when the weight of the luggage is large than when the weight of the luggage is small.
  • the predetermined distance is set such that, for example, when the attractive force is small, the predetermined distance is shorter than when the attractive force is large.
  • the predetermined distance is set to be shorter when the area is large than when the area is small. This is because the center of gravity is likely to be shifted during the transportation of the luggage M.
  • the holding state determination unit 72 determines that the holding state is stable, and proceeds to the process of step S120 described later.
  • the baggage re-loading control unit 82 returns the baggage M to the original position where the baggage M was placed, and the center of gravity of the baggage M acquired from the suction center position and the holding state determination unit 72 A trajectory for re-holding the load M so as to approach the position based on the is generated (step S118).
  • the drive control unit 78 re-holds the baggage M based on the trajectory generated by the baggage recovery control unit 82.
  • control device 40 determines whether or not the luggage M can be transported based on both the weight and the center of gravity.
  • the transport device 40 may determine whether or not the load M can be transported based on the weight or the center of gravity.
  • the processing from step S104 to step S110 in the flowchart of FIG. 4 or the processing from step S112 to step S118 may be omitted.
  • step S102 the process of step S112 to step S118 is performed, and when a positive determination is obtained in the process of step S116, the process of step S104 to step S110 may be performed.
  • the process of picking up the luggage in step S110 and step S118 may be integrated into one process and performed after the determination in step S108 and step S116.
  • the holding state determination unit 72 compares the suction force acquired in step S104 with the weight acquired in step S106 in step S108 and determines whether the suction force is sufficiently large, the determination result Is stored in the storage unit 90.
  • the holding state determination unit 72 compares the suction center position acquired in step S112 with the position based on the center of gravity acquired in step S114, and the deviation of these positions is within a predetermined distance in the horizontal direction. When it is determined whether or not there is, the determination result is stored in the storage unit 90.
  • the control unit 70 performs the processes (A) to (D) based on the determination result stored in the storage unit 90, for example.
  • step S108 When the determination result of step S108 is negative and the determination result of step S116 is affirmative, the controller 70 causes the suction center position to approach the position based on the center of gravity of the load M, or A process of re-holding the luggage M is performed so that the deviation between the suction center position acquired in step S112 and the position based on the center of gravity acquired in step S114 is within a predetermined distance in the horizontal direction.
  • step S116 When the determination result of step S108 is negative and the determination result of step S116 is negative, the control unit 70 causes the baggage center position to approach the position based on the center of gravity of the baggage M. A process of holding M again is executed.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a part of the holding state determination process (the process from step S104 to step S110).
  • the control device 40 acquires the suction force that is attracting the load M and the weight of the load M in a state where the load M is lifted from the load Mx to a predetermined height (step S102, upper part of FIG. 7) (steps S104, 106). ).
  • step S116 the control device 40 starts an operation of transporting the load M in the vertical upward direction
  • control device 40 lifts the luggage M by a predetermined height, and then conveys the luggage M toward the first conveyor 16 (step S120, lower left in FIG. 7).
  • the control device 40 returns the load M to the original position (step S110, lower right in FIG. 7).
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a part of the holding state determination processing (processing from step S112 to step S118).
  • the load M is lifted in a state where a part of the top surface of the load M to be transported and a predetermined suction cup 13a among the plurality of suction cups 13a are in contact, and the determination in step S108 is affirmative.
  • Step S108 upper part of FIG. 8.
  • the control device 40 acquires the suction center position C and the position CG based on the center of gravity of the luggage M, and determines whether or not the deviation between these positions is within a predetermined distance. When it is determined that the deviation is within a predetermined distance (step S116 “YES”, FIG.
  • the control device 40 lifts the load M by a predetermined height, and then toward the first conveyor 16. M is conveyed (step S120, FIG. 8 (A2)). On the other hand, when it is determined that the deviation is not within the predetermined distance (step S116 “NO”, FIG. 8 (B1)), the control device 40 brings the suction center position C and the position CG based on the center of gravity of the load M close to each other and holds them. After correcting the position of the section 13 (step S118, FIG. 8 (B2)), the luggage M is conveyed toward the first conveyor 16 (step S120, FIG. 8 (B3)).
  • the transport device 1 compares the suction force of the holding unit 13 with the weight of the load M, and further compares the suction center position with the position based on the center of gravity of the load M to hold it. It is determined whether or not the part 13 holds the luggage M in a stable state. As described above, the transport device 1 according to the present embodiment can determine whether or not the holding state of the luggage M is stable more accurately by performing the determination from the viewpoint of weight and position. If it is stable, the luggage M is transported. As a result, the transport device 1 can transport the luggage M while stably holding it.
  • FIG. 9 is a flowchart showing the flow of the transport process (step S120 in FIG. 4).
  • the drive control part 78 controls the arm 12 to control the arm drive part 12d to transport the load M to the first conveyor 16 (step S200).
  • the contact detection unit 64 determines whether or not the package M being transported, the holding unit 13, or the arm 12 is in contact with any object (step S ⁇ b> 202). ).
  • the object is an object that becomes an obstacle when the luggage M is transported.
  • the object is, for example, a box pallet 3 or a baggage M different from a conveyance target.
  • the contact detection unit 64 determines that the object is in contact with the object when the detection value detected by the force sensor 15 changes significantly (or when the detection value changes more than a predetermined value) compared to the immediately preceding detection value. If it is not detected that the object has been touched, the process proceeds to step S210.
  • the control device 40 executes a part of the holding state determination process (for example, the process from step S104 to S110 and / or the process from step S112 to S118). Thereby, even if the state in which the holding unit 13 holds the load M becomes unstable when it comes into contact with the object, the load M can be held again and the object M is held in a stable state. Note that the processing in step S204 (holding state determination processing) may be omitted.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a state in which the luggage M is transported along a trajectory that avoids contact with an object.
  • step S200 it is assumed that the holding unit 13 is controlled to be transported along the trajectories R1 and R2 generated by the control unit 70.
  • the object OB exists and the holding unit 13 and the object OB come into contact with each other when the holding unit 13 conveys the load M along the track R1.
  • the force sensor 15 detects that a force f is applied from the upper surface direction of the holding portion 13.
  • step S ⁇ b> 202 the contact detection unit 64 detects contact between the holding unit 13 and the object OB based on the information on the force f acquired from the force sensor 15. Further, the motion trajectory control unit 74 acquires a position where the object OB is estimated to exist from the contact detection unit 64, and generates trajectories R3 and R4 for avoiding the object OB and transporting the luggage M to a predetermined position. To do. Then, the drive control unit 78 performs control so that the holding unit 13 conveys the load M along the generated tracks R3 and R4. Accordingly, the luggage M is conveyed to the first conveyor 16 while avoiding the object OB.
  • control unit 70 determines whether or not the load M has been conveyed to the first conveyor 16 (step S210). When the package M is not transported to the first conveyor 16, the process returns to step S200. When the package M is transported to the first conveyor 16, the process of this flowchart ends.
  • the transport device 1 can transport the load M to the first conveyor 16 while avoiding an object that becomes an obstacle when transporting the load M.
  • the holding portion 13 that holds the load M the arm 12 that is connected to the holding portion 13, the arm 12 that moves the holding portion 13, the holding portion 13, A force sensor provided in the vicinity of a connection location where the arm 12 is connected, a force sensor 15 for detecting a force applied in the vicinity of the connection location, and a holding state indicating a holding state of the holding portion 13 holding the load M.
  • a first acquisition unit suction force detection unit 50, suction position detection unit 52 for acquiring information, holding information indicating the holding state of the holding unit 13 acquired by the first acquisition unit, and a detection result of the force sensor 15;

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Abstract

実施形態の搬送装置は、保持部と、駆動部と、力センサと、第１取得部と、制御部とを持つ。保持部は、荷物を保持する。駆動部は、前記保持部に連結されている駆動部であって、前記保持部を移動させる。力センサは、前記保持部と前記駆動部とが連結されている連結箇所付近に設けられた力センサであって、前記連結箇所付近に加わる力を検知する。第１取得部は、前記荷物を保持した前記保持部の保持状態を示す保持情報を取得する。制御部は、前記第１取得部により取得された前記保持部の保持状態を示す保持情報と、前記力センサの検知結果とに基づいて、前記荷物を前記駆動部に搬送させると判定した場合に、前記駆動部に前記荷物を搬送させる。

Description

搬送装置、搬送方法、および搬送プログラム
　本発明の実施形態は、搬送装置、搬送方法、および搬送プログラムに関する。
　従来、多数の荷物が積載されたパレットから自動的に荷物を取り出して、取り出した荷物を搬送する搬送装置が知られている。この搬送装置は、撮像装置により撮像された画像から荷物の位置および姿勢を検出し、検出結果に基づいて、ロボットアームなどで荷物を保持して搬送する。
特開２００７－１３０７１１号公報
　しかしながら、従来の装置では、荷物の保持状態が不安定な状態で荷物が搬送される場合があった。
　本発明が解決しようとする課題は、荷物を安定して保持した状態で搬送することができる搬送装置、搬送方法、および搬送プログラムを提供することである。
　実施形態の搬送装置は、保持部と、駆動部と、力センサと、第１取得部と、制御部とを持つ。保持部は、荷物を保持する。駆動部は、前記保持部に連結されている駆動部であって、前記保持部を移動させる。力センサは、前記保持部と前記駆動部とが連結されている連結箇所付近に設けられた力センサであって、前記連結箇所付近に加わる力を検知する。第１取得部は、前記荷物を保持した前記保持部の保持状態を示す保持情報を取得する。制御部は、前記第１取得部により取得された前記保持部の保持状態を示す保持情報と、前記力センサの検知結果とに基づいて、前記荷物を前記駆動部に搬送させると判定した場合に、前記駆動部に前記荷物を搬送させる。
搬送装置１の構成図。 実施形態のアーム１２、保持部１３の一例を示す図。 制御装置４０を中心とした機能構成図。 制御装置４０により実行される処理の流れを示すフローチャート。 判定マップ９２の一例を示す図。 重心に基づく位置について説明するための図。 保持状態判定処理（ステップＳ１０４からステップＳ１１０の処理）を説明するための図。 保持状態判定処理（ステップＳ１１２からステップＳ１１８の処理）を説明するための図。 搬送処理の流れを示すフローチャート。 物体との接触を回避する軌道に沿って荷物Ｍが搬送される様子を示す図。
　以下、実施形態の搬送装置、搬送方法、および搬送プログラムを、図面を参照して説明する。必要に応じてＸＹＺ座標系を用いて図示および説明を行う。
　図１は、搬送装置１の構成図である。図１（Ａ）は、搬送装置１の平面図である。図１（Ｂ）は、搬送装置１の側面図である。図１に示す搬送装置１は、例えば自動荷下ろし装置である。搬送装置１は、例えば、ボックスパレット３に置かれた荷物Ｍを自動で取出し、取り出した荷物Ｍをベルトコンベア４などの所定の位置に搬送させる。搬送装置１およびベルトコンベア４は、例えば床面に固定される。なお、搬送装置１およびベルトコンベア４は、車輪やレールなどによって移動可能でもよい。
　ここで、説明の便宜上、＋Ｘ方向、－Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向について定義する。＋Ｘ方向、－Ｘ方向、およびＹ方向は、例えば略水平面に沿う方向である。＋Ｘ方向は、搬送装置１からボックスパレット３に向かう方向である。－Ｘ方向は、＋Ｘ方向の反対方向である。Ｙ方向は、＋Ｘ方向とは交差する方向（例えば略直交する方向）である。Ｚ方向は、Ｘ方向およびＹ方向とは交差する方向（例えば略直交する方向）であり、例えば略鉛直下向きの方向である。以下の説明における「上流」および「下流」とは、荷物Ｍの搬送方向における「上流」および「下流」を意味する。
　図１に示すように、搬送装置１は、基台１１、アーム１２（駆動部）、保持部１３、第１コンベア１６、第２コンベア１７、荷物検出部１８、および制御装置４０を有する。
　基台（本体フレーム）１１は、床面に設置される。基台１１は、Ｚ方向に沿って延びた複数の支柱２１を含む。支柱２１は、例えば枠状に形成されている。複数の支柱２１は、一対の第１支柱２１ａと、一対の第２支柱２１ｂとを含む。一対の第１支柱２１ａは、第１コンベア１６のＹ方向の両側に分かれて配置されている。一対の第２支柱２１ｂは、第２コンベア１７のＹ方向の両側に分かれて配置されている。
　アーム１２は、例えば直交ロボットアームであり、多関節アームの一例である。多関節アームとは、複数のアームが連結され、連結された部分（関節）を複数有し、それぞれの関節が駆動することが可能なアームである。アーム１２は、基台１１に接続されている。例えば、アーム１２は、第１部材１２ａ、第２部材１２ｂ、および第３部材１２ｃを含む。第１部材１２ａは、基台１１に設けられたガイドに案内されて、Ｚ方向に沿って移動可能（昇降可能）である。第２部材１２ｂは、第１部材１２ａに支持および案内されて、Ｙ方向に沿って移動可能である。第３部材１２ｃは、第２部材１２ｂに支持および案内されて、＋Ｘ方向および－Ｘ方向に移動可能である。アーム１２の先端部には、後述する保持部１３が取り付けられる。アーム１２は、＋Ｘ方向（－Ｘ方向）、Ｙ方向、およびＺ方向の所望の位置に、保持部１３を移動させる。
　図２は、実施形態のアーム１２、保持部１３の一例を示す図である。保持部１３は、荷物Ｍを保持可能なエンドエフェクタである。保持部１３は、例えば、複数の吸盤１３ａと、電磁弁とを有する。複数の吸盤１３ａは、真空ポンプに連結されている。電磁弁は、吸盤１３ａの吸着動作を制御する。保持部１３は、荷物Ｍに接した吸盤１３ａが真空吸着されることで、荷物Ｍを保持する（把持する）。図示する例では、吸盤１３ａは、９つ（Ｘ方向３つ×Ｙ方向３つ）である。
　また、複数の吸盤１３ａのそれぞれには、圧力センサ１４が設けられている。圧力センサ１４は、吸盤１３ａ内の圧力（真空度合）を検知し、検知結果を制御装置４０に出力する。
　また、アーム１２と、保持部１３との連結箇所付近には、力センサ１５が設けられている。力センサ１５は、ひずみゲージ方式や、静電容量方式等によって、保持部１３とアーム１２とに加わる力（連結箇所付近に加わる力）を検知する。力センサ１５は、例えば、３軸方向（Ｘ、Ｙ、およびＺ方向）の並進力成分と、これらの周りのモーメント成分を検知し、検知結果を制御装置４０に出力する。
　保持部１３は、アーム１２の移動によってボックスパレット３に向けて移動され、ボックスパレット３に置かれた荷物Ｍを保持する。また、保持部１３は、アーム１２の移動によって移動されることで、保持した荷物Ｍを第１コンベア１６まで運ぶ。保持部１３は、荷物Ｍを第１コンベア１６に移動させた後、荷物Ｍの保持を解除する。これにより、搬送装置１は、ボックスパレット３に置かれた荷物Ｍを第１コンベア１６に移動させる。
　図１の説明に戻る。荷物検出部１８は、例えば、画像を撮像するカメラである。荷物検出部１８は、アーム１２（第２部材１２ｂ）のＺ方向側の面に設けられている。また、荷物検出部１８は、保持部１３よりも＋Ｘ方向の範囲であって、保持部１３よりもＺ方向の範囲が撮像範囲となるように設置されている。これにより、荷物検出部１８は、ボックスパレット３に積載された荷物Ｍを撮像する。
　第１コンベア１６は、－Ｘ方向において、ボックスパレット３と、ベルトコンベア４との間に位置する。第１コンベア１６は、基台１１に設けられて、アーム１２の少なくとも一部の下方に位置する。第１コンベア１６は、基台１１に接続されて、基台１１によって支持されている。
　第１コンベア１６は、例えばアーム１２の鉛直下方向に位置するベルトコンベアである。第１コンベア１６は、ベルトコンベア４に向けて移動する搬送面（上面）１６ａを有する。
　第１コンベア１６は、Ｚ方向に沿って移動可能なリフトコンベアである。例えば、第１コンベア１６は、基台１１の第１支柱２１ａに設けられたガイドに案内されて、Ｚ方向に沿って移動可能（昇降可能）である。
　第２コンベア１７は、－Ｘ方向において、第１コンベア１６と、ベルトコンベア４との間に位置する。第２コンベア１７は、基台１１に設けられ、アーム１２の少なくとも一部の下方に位置する。第２コンベア１７は、基台１１に接続されて、基台１１によって支持されている。
　第２コンベア１７は、例えばアーム１２の鉛直下方向に位置するベルトコンベアである。第２コンベア１７は、ベルトコンベア４に向けて移動する搬送面（上面）１７ａを有する。第２コンベア１７は、第１コンベア１６の下流側に位置する。そして、第２コンベア１７の下流側に、ベルトコンベア４が位置する。
　第２コンベア１７は、第１コンベア１６とは独立して、Ｚ方向に沿って移動可能なリフトコンベアである。例えば、第２コンベア１７は、基台１１の第２支柱２１ｂに設けられたガイドに案内されて、Ｚ方向に沿って移動可能（昇降可能）である。
　第１コンベア１６、第２コンベア１７の動作について説明する。（１）第１コンベア１６は、ボックスパレット３における荷物Ｍの積載高さ（アーム１２による荷物Ｍの搬送高さ）に応じてＺ方向の所望の位置に移動され、アーム１２により搬送された荷物Ｍを受け取る。（２）第２コンベア１７は、第２コンベア１７の高さを第１コンベア１６の高さに合わせるように制御される。（３）第１コンベア１６は、アーム１２から受け取った荷物を－Ｘ方向に搬送する。（４）第２コンベア１７は、第１コンベア１６により搬送された荷物Ｍを受け取る。（５）第２コンベア１７は、第２コンベア１７の高さをベルトコンベア４の高さに合わせるように制御される。（６）第２コンベア１７は、第１コンベア１６から受け取った荷物Ｍをベルトコンベア４に搬出する。このように、ボックスパレット３における荷物Ｍは、ベルトコンベア４に搬送される。
　なお、第１コンベア１６および第２コンベア１７の各々は、ベルトコンベアに限られない。第１コンベア１６および第２コンベア１７の各々は、能動的に回転される複数のローラによって形成されるローラコンベアでもよい。
　実施形態の搬送装置１は、２台の第１コンベア１６および第２コンベア１７を備えるが、これに限定されず、１台のコンベアであってもよい。この場合、搬送装置１は、保持部１３により搬送された荷物Ｍを１台のコンベアに載置し、１台のコンベアにより荷物Ｍをベルトコンベア４に排出する。
　図３は、制御装置４０を中心とした機能構成図である。制御装置４０は、例えば、認識部４２と、吸着力検知部５０と、吸着位置検知部５２と、重量検知部６０と、座標検知部６２と、接触検知部６４と、制御部７０と、記憶部９０とを備える。吸着力検知部５０と、吸着位置検知部５２とは、「第１取得部」の一例であり、重量検知部６０は、「第２取得部」の一例であり、座標検知部６２は、「第３取得部」の一例である。接触検知部６４は、「検知部」の一例である。
　認識部４２と、吸着力検知部５０と、吸着位置検知部５２と、重量検知部６０と、座標検知部６２と、接触検知部６４と、制御部７０とのうち、一部または全部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサがプログラムを実行することで実現されてもよい。また、これらの機能部のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のハードウェアで実現されてもよい。記憶部９０は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＤカード等の不揮発性の記憶媒体と、ＲＡＭ（Random Access Memory）、レジスタ等の揮発性の記憶媒体とによって実現される。記憶部９０は、プロセッサが実行するプログラムや、後述する判定マップ９２等を格納する。
　認識部４２は、荷物検出部１８により撮像された画像に対して認識処理を行って、画像における荷物Ｍの位置を特定する。また、認識部４２は、画像における荷物Ｍの位置を、実空間における位置に変換して、変換した位置の情報を制御部７０に出力する。
　吸着力検知部５０は、保持部１３の保持力を検知する。保持部１３の保持力とは、例えば、荷物Ｍに接した吸盤１３ａが真空吸着する力（吸着力）である。吸着位置検知部５２は、保持部１３が荷物Ｍを保持している吸着中心位置を検知する。吸着中心位置とは、荷物Ｍと吸着している吸盤１３ａを含む領域を対象領域としたときに、その対象領域における中心位置である。吸着位置検知部５２は、例えば、圧力センサ１４の検知結果を参照し、基準値に比して、所定以上、圧力が低い（真空度合が高い）吸盤１３ａを、荷物Ｍと吸着している吸盤１３ａであると判定し、その吸盤１３ａを含む対象領域の吸着中心位置を特定する。なお、吸着力検知部５０、または吸着位置検知部５２と同等の機能は、圧力センサ１４に含まれてもよい。
　重量検知部６０は、力センサ１５の検知結果に基づいて、荷物Ｍの重量を取得する。座標検知部６２は、力センサ１５の検知結果に基づいて、天面における荷物Ｍの重心の二次元座標を検知する。二次元座標は、荷物Ｍの重心が荷物Ｍの天面に近似的に射影された位置である。座標検知部６２は、例えば、力センサ１５から取得した並進力成分、およびモーメント成分に基づいて、二次元座標を検知する。二次元座標は、「重心に基づく位置」の一例である。接触検知部６４は、力センサ１５の検知結果に基づいて、保持部１３に対して外部から加えられた力を検知し、検知した力を加えた物体の位置を推定（取得）する。なお、重量検知部６０、座標検知部６２、または接触検知部６４と同等の機能は、力センサ１５に含まれてもよい。
　制御部７０は、例えば、保持状態判定部７２と、動作軌道制御部７４と、動作速度制御部７６と、駆動制御部７８と、コンベア制御部８０と、荷物持直し制御部８２と、ポンプ制御部８４とを備える。
　保持状態判定部７２は、保持部１３が荷物Ｍを保持している保持状態と、力センサ１５の検知結果とに基づいて、荷物Ｍをアーム１２に搬送させるか否かを判定する。保持状態を示す保持情報とは、荷物Ｍを保持部１３が保持しているときの保持力の情報、または（或いはおよび）保持部１３と荷物Ｍとが接触している範囲の情報である。保持部１３と荷物Ｍとが接触している範囲は、例えば、荷物Ｍを吸着している吸盤１３ａの範囲（複数の吸盤１３ａで吸着している場合は、複数の吸盤１３ａが吸着している範囲）である。また、保持部１３と荷物Ｍとが接触している範囲は、画像により認識された荷物Ｍのうち、吸盤１３ａにより吸着されている範囲であってもよい。
　具体的には、保持状態判定部７２は、荷物Ｍの重量と、保持部１３の保持力とを比較して、保持部１３の保持力において、荷物Ｍをアーム１２に搬送させるか否かを判定する。また、保持状態判定部７２は、荷物Ｍの重心に基づく位置と、保持部１３と荷物Ｍとが接触している範囲（または吸着中心位置）とを比較して、保持部１３と荷物Ｍとが接触している範囲を維持した状態で、荷物Ｍを搬送させるか否かを判定する。
　動作軌道制御部７４は、保持部１３が荷物Ｍを第１コンベア１６に搬送するための軌道を生成する。動作速度制御部７６は、保持部１３を搬送させる速度を決定する。動作速度制御部７６は、例えば、荷物Ｍの重量や、保持部１３が荷物Ｍを保持している保持状態を示す保持情報等に基づいて、アーム１２が荷物Ｍを搬送する速度を決定する。動作速度制御部７６は、例えば、荷物Ｍの重量が大きい場合、荷物Ｍの重量が小さい場合に比して、速度を低い傾向に決定する。また、動作速度制御部７６は、例えば、保持部１３の保持力が大きい場合、保持力が小さい場合に比して、速度を速い傾向に決定し、保持部１３の保持力が小さい場合、保持力が大きい場合に比して、速度を遅い傾向に決定してもよい。動作速度制御部７６は、例えば、荷物Ｍの重心に基づく位置と吸着中心位置とが遠い場合、荷物Ｍの重心に基づく位置と吸着中心位置とが近い場合に比して、速度を遅い傾向に決定する。
　駆動制御部７８は、保持状態判定部７２により荷物Ｍを搬送させると判定された場合に、動作軌道制御部７４により決定された軌道、および動作速度制御部７６により決定された速度に基づいて、アーム１２に接続されアーム１２を駆動するアーム駆動部１２ｄを制御して、アーム１２を駆動させる。また、駆動制御部７８は、後述する荷物持直し制御部８２により生成された軌道に基づいて、アーム駆動部１２ｄを制御して、アーム１２を駆動させる。コンベア制御部８０は、第１コンベア駆動機構（不図示）を制御して、第１コンベア１６を所定の方向に移動させる。コンベア制御部８０は、第２コンベア駆動機構（不図示）を制御して、第２コンベア１７を所定の方向に移動させる。
　荷物持直し制御部８２は、保持状態判定部７２により荷物Ｍを搬送させないと判定された場合、荷物Ｍの保持を解除した後に、再度、荷物Ｍの保持を行わせるための軌道を生成する。具体的には、荷物持直し制御部８２は、荷物Ｍの保持を解除した後において、保持部１３と荷物Ｍとが接触する範囲の基準位置（例えば吸着中心位置）を、荷物の保持を解除する前に保持部１３と荷物Ｍとが接触していた範囲の基準位置よりも、水平方向において荷物Ｍの重心に基づく位置に近づけた後、再度、荷物Ｍを保持する。そして、荷物持直し制御部８２は、生成した軌道を駆動制御部７８に出力する。
　ポンプ制御部８４は、吸盤１３ａ付近の気体を吸入する真空ポンプ１９を制御して、吸盤１３ａ内の圧力を調整する。ポンプ制御部８４は、例えば、荷物Ｍの重量や、保持部１３が荷物Ｍを保持している保持状態を示す保持情報に基づいて、真空ポンプ１９の出力を制御する。ポンプ制御部８４は、例えば、荷物Ｍの重量が大きい場合、荷物Ｍの重量が小さい場合に比して、真空ポンプ１９の出力を大きくする傾向に決定し、荷物Ｍの重量が小さい場合、荷物Ｍの重量が大きい場合に比して、真空ポンプ１９の出力を小さくする傾向に決定してもよい。
　図４は、制御装置４０により実行される処理（保持状態判定処理）の流れを示すフローチャートである。まず、認識部４２は、荷物検出部１８により撮像された画像に基づいて、搬送対象の荷物Ｍの位置を認識する（ステップＳ１００）。次に、制御部７０は、認識部４２の認識結果に基づいて、搬送対象の荷物Ｍを保持する（ステップＳ１０２）。例えば、駆動制御部７８が、アーム駆動部１２ｄを制御して、吸盤１３ａを荷物Ｍの天面から荷物Ｍに近づけて、荷物Ｍの天面と吸盤１３ａとを接触させる。次に、ポンプ制御部８４が、真空ポンプ１９を制御して、吸盤１３ａに吸着力を発生させて荷物Ｍを保持する。そして、駆動制御部７８が、アーム駆動部１２ｄを制御して、荷物Ｍを保持した状態で所定の高さ（鉛直上方向に数センチ程度）持ち上げる。
　次に、吸着力検知部５０は、圧力センサ１４から吸盤１３ａに発生している荷物Ｍを吸着する力である吸着力を取得する（ステップＳ１０４）。次に、重量検知部６０は、力センサ１５から荷物Ｍの重量を取得する（ステップＳ１０６）。次に、保持状態判定部７２は、ステップＳ１０４で取得した吸着力と、ステップＳ１０６で取得した重量とを比較して、吸着力が十分に大きいか否かを判定する（ステップＳ１０８）。
　例えば、保持状態判定部７２は、記憶部９０に格納された判定マップ９２を用いて、吸着力が十分に大きいか否かを判定する。図５は、判定マップ９２の一例を示す図である。図中、縦軸は吸着力Ｐ［Ｎ］を示し、横軸は荷物の重量Ｗ［ｋｇ］を示している。吸着力Ｐは、下記の式（１）により算出される。「ＤＴ」は、圧力センサにより検知された圧力（真空度）［Ｐａ］であり、「Ｓ」は、吸盤１３ａの断面積［ｍ２］である。「Ｎ」は、荷物Ｍと接触している吸盤１３ａの数である。
　Ｐ＝ＤＴ×Ｓ×０．１×Ｎ…（１）
　なお、上記式（１）を式（１－１）のように変更してもよい。「１/ｎ」は、予め設定された安全率である。
　Ｐ＝ＤＴ×Ｓ×０．１×（１/ｎ）×Ｎ…（１－１）
　図示するように、吸着力Ｐが、閾値Ｔｈ以上である場合、吸着力Ｐが十分に大きいと判定される。すなわち、保持状態が安定していると判定される。閾値Ｔｈは、例えば、設定された速度で重量Ｗの荷物Ｍを搬送するのに必要な力（「Ｆ」）に対して、余裕分の吸着力（余裕吸着力α）が加味された値である。閾値Ｔｈは、例えば、下記の式（２）により表される。
　Ｔｈ＝Ｆ＋α…（２）
　閾値Ｔｈは、荷物Ｍの重量Ｗに対応して設定される。閾値Ｔｈは、荷物の重量Ｗが大きければ、閾値Ｔｈは高い傾向で設定される。例えば荷物の重量Ｗが大きければ、余裕吸着力αは大きくなる傾向で設定される。このように余裕吸着力αが設定されることにより、重い荷物Ｍの保持が不安定な状態で搬送されたり、重い荷物Ｍが落下してしまったりすることが抑制される。重い荷物Ｍが落下すると、荷物Ｍや、落下位置にある荷物Ｍ等が損傷してしまう可能性があるため、より落下のリスクを低減させる必要があるためである。
　吸着力が十分に大きければステップＳ１１２の処理に進み、吸着力が十分に大きくなければ、制御部７０が、荷物Ｍを保持し直すために荷物Ｍを、荷物Ｍが置かれていた位置に戻す（ステップＳ１１０）。なお、ステップＳ１１０の処理後に、ステップＳ１０２の処理に進んでもよい。
　また、ステップＳ１１０の処理後において（例えばステップＳ１１０の後のステップＳ１０２において）、保持部１３により荷物Ｍが保持される位置と、前回、保持部１３により荷物Ｍが保持された位置とは異なる位置であってもよい。例えば、制御部７０は、前回、荷物Ｍを保持した位置に対して、今回、保持部１３が荷物Ｍを保持する位置を水平方向に所定距離（例えば数センチ）ずらして、保持部１３に荷物Ｍを保持させる。例えば、荷物Ｍの上面に凹凸が存在し、吸盤１３ａと荷物Ｍとの間に隙間が生じたことで吸着力が低くなっていた場合があるが、保持される位置がずらされることで隙間が減少し吸着力が上昇するためである。
　吸着力が十分に大きい場合、吸着位置検知部５２が、吸着中心位置を取得する（ステップＳ１１２）。次に、座標検知部６２が、荷物Ｍの重心に基づく位置を取得する（ステップＳ１１４）。
　次に、保持状態判定部７２が、ステップＳ１１２で取得した吸着中心位置と、ステップＳ１１４で取得した重心に基づく位置とを比較して、これらの位置のずれが水平方向において所定距離内であるか否かを判定する（ステップＳ１１６）。図６は、重心に基づく位置について説明するための図である。座標検知部６２は、力センサから荷物Ｍの重心の位置を取得し、取得した荷物Ｍの重心に対応する二次元座標の位置を位置ＧＧとして検知する。そして、保持状態判定部７２は、吸着位置検知部５２から取得した荷物Ｍと接触している吸盤１３ａを含む対象領域ＡＲにおける吸着中心位置Ｃと、位置ＣＧとのずれが水平方向において所定距離内であるか否かを判定する。位置のずれが所定距離内とは、荷物Ｍを搬送する上で許容することができるずれの上限値であり、例えば吸着中心位置Ｃと、位置ＣＧとが所定距離以内であることである。図６（Ａ）では、吸着中心位置Ｃと、位置ＣＧとのずれが所定距離内でない状態を示している。図６（Ｂ）では、吸着中心位置Ｃと、位置ＣＧとのずれが所定距離内である状態を示している。
　上記の所定距離は、荷物の重量、吸着力、荷物Ｍの上面（ＸＹ面）における面積のうち、一以上の要素に応じて変更されてもよい。所定距離は、例えば、荷物の重量が大きい場合、荷物の重量が小さい場合に比して短い傾向に設定される。また、所定距離は、例えば、吸着力が小さい場合、吸着力が大きい場合に比して短い傾向に設定される。また、所定距離は、例えば、上記の面積が大きい場合、面積が小さい場合に比して短い傾向に設定される。この場合、荷物Ｍの搬送中に重心がずれる可能性が高いためである。
　位置のずれが所定距離内である場合、保持状態判定部７２は、保持状態が安定していると判定して、後述するステップＳ１２０の処理に進む。位置のずれが所定距離内でない場合、荷物持直し制御部８２が、荷物Ｍが置いてあった元の位置に荷物Ｍを戻し、吸着中心位置と保持状態判定部７２から取得した荷物Ｍの重心に基づく位置とが近づくように荷物Ｍを保持し直すための軌道を生成する（ステップＳ１１８）。そして、駆動制御部７８が、荷物持直し制御部８２により生成された軌道に基づいて、荷物Ｍを保持し直す。なお、ステップＳ１１８の処理後に、ステップＳ１００またはステップＳ１０４の処理に進んでもよい。これにより本フローチャートの１ルーチンの処理は終了する。
　なお、上述したフローチャートでは、制御装置４０が、重量および重心の双方に基づいて、荷物Ｍを搬送することができるか否かを判定するものとしたが、これに限定されない。搬送装置４０は、重量または重心に基づいて荷物Ｍを搬送することができるか否かを判定してもよい。例えば、図４のフローチャートのステップＳ１０４からステップＳ１１０までの処理、またはステップＳ１１２からステップＳ１１８までの処理が省略されてもよい。
　また、図４のフローチャートの処理の順序は変更されてもよい。例えば、ステップＳ１０２の処理後にステップＳ１１２からステップＳ１１８の処理が行われ、ステップＳ１１６の処理で肯定的な判定を得た場合に、ステップＳ１０４からステップＳ１１０の処理が行われてもよい。
　また、ステップＳ１１０およびステップＳ１１８の荷物を持ち直す処理は１つの処理に集約され、ステップＳ１０８およびステップＳ１１６の判定後に行われてもよい。例えば、ステップＳ１０８で保持状態判定部７２は、ステップＳ１０４で取得した吸着力と、ステップＳ１０６で取得した重量とを比較して、吸着力が十分に大きいか否かを判定した場合、この判定結果を記憶部９０に記憶させる。また、ステップＳ１１６で保持状態判定部７２は、ステップＳ１１２で取得した吸着中心位置と、ステップＳ１１４で取得した重心に基づく位置とを比較して、これらの位置のずれが水平方向において所定距離内であるか否かを判定した場合、この判定結果を記憶部９０に記憶させる。
　制御部７０は、例えば、上記の記憶部９０に記憶された判定結果に基づいて、（Ａ）から（Ｄ）の処理を行う。（Ａ）ステップＳ１０８およびステップＳ１１６の判定結果が肯定的である場合、ステップＳ１２０の処理に進む。（Ｂ）ステップＳ１０８の判定が肯定的であり、且つステップＳ１１６の判定結果が否定的である場合、制御部７０は、吸着中心位置と荷物Ｍの重心に基づく位置とが近づくように荷物Ｍを保持し直す処理を実行する。
　（Ｃ）ステップＳ１０８の判定結果が否定的であり、且つステップＳ１１６の判定結果が肯定的である場合、制御部７０は、吸着中心位置と荷物Ｍの重心に基づく位置とが近づくように、またはステップＳ１１２で取得した吸着中心位置と、ステップＳ１１４で取得した重心に基づく位置とのずれが水平方向において所定距離内である状態が維持されるように、荷物Ｍを保持し直す処理を実行する。（Ｄ）ステップＳ１０８の判定結果が否定的であり、且つステップＳ１１６の判定結果が否定的である場合、制御部７０は、吸着中心位置と荷物Ｍの重心に基づく位置とが近づくように、荷物Ｍを保持し直す処理を実行する。
　図７は、保持状態判定処理の一部（ステップＳ１０４からステップＳ１１０の処理）を説明するための図である。図示す例では、荷物Ｍは、搬送対象とは異なる荷物Ｍｘの天面に載置されているものとする。制御装置４０は、荷物Ｍｘから荷物Ｍを所定高さまで持ち上げた状態で（ステップＳ１０２、図７上段）、荷物Ｍを吸着している吸着力と、荷物Ｍの重量を取得する（ステップＳ１０４、１０６）。制御装置４０は、荷物Ｍの重量に対して吸着力が十分に大きく、且つ後述する他の条件（ステップＳ１１６）を満たしている場合、荷物Ｍを鉛直上方向に搬送する動作を開始する（ステップＳ１２０、図７中段）。その後、制御装置４０は、荷物Ｍを所定高さだけ持ち上げた後、第１コンベア１６に向けて、荷物Ｍを搬送する（ステップＳ１２０、図７下段左）。一方、制御装置４０は、荷物Ｍの重量に対して吸着力が十分に大きく無い場合、荷物Ｍを元の位置に戻す（ステップＳ１１０、図７下段右）。
　図８は、保持状態判定処理の一部（ステップＳ１１２からステップＳ１１８の処理）を説明するための図である。図８の例では、搬送対象の荷物Ｍの天面の一部と、複数の吸盤１３ａのうち所定の吸盤１３ａとが接触した状態で荷物Ｍが持ち上げられ、ステップＳ１０８の判定が肯定的であったものとする（ステップＳ１０８、図８上段）。この場合、制御装置４０は、吸着中心位置Ｃと、荷物Ｍの重心に基づく位置ＣＧとを取得し、これらの位置のずれが所定の距離以内であるか否かを判定する。制御装置４０は、ずれが所定の距離以内であると判定した場合（ステップＳ１１６「ＹＥＳ」、図８（Ａ１））、荷物Ｍを所定高さだけ持ち上げた後、第１コンベア１６に向けて荷物Ｍを搬送する（ステップＳ１２０、図８（Ａ２））。一方、制御装置４０は、ずれが所定の距離以内でないと判定した場合（ステップＳ１１６「ＮＯ」、図８（Ｂ１））、吸着中心位置Ｃと荷物Ｍの重心に基づく位置ＣＧとを近づけ、保持部１３の位置を是正した後に（ステップＳ１１８、図８（Ｂ２））、第１コンベア１６に向けて、荷物Ｍを搬送する（ステップＳ１２０、図８（Ｂ３））。
　ここで、一般的な搬送装置が、荷物Ｍを吸着して搬送する場合、保持部１３が荷物を安定した状態で保持しているか、不安定な状態で保持しているかを認識することができなかった。これに対して、本実施形態の搬送装置１は、保持部１３の吸着力と荷物Ｍの重量とを比較し、更に吸着中心位置と、荷物Ｍの重心に基づく位置とを比較して、保持部１３が荷物Ｍを安定した状態で保持しているか否かを判定する。このように、本実施形態の搬送装置１は、重量および位置の観点から判定を行うことにより、より精度よく荷物Ｍの保持状態が安定しているか否かを判定することができ、保持状態が安定している場合は荷物Ｍを搬送する。この結果、搬送装置１は、荷物Ｍを安定して保持した状態で搬送することができる。
　図９は、搬送処理（図４のステップＳ１２０）の流れを示すフローチャートである。まず、駆動制御部７８が、アーム駆動部１２ｄを制御して、第１コンベア１６に荷物Ｍを搬送するようにアーム１２を制御する（ステップＳ２００）。次に、接触検知部６４が、力センサ１５の検知結果に基づいて、搬送している荷物Ｍ、保持部１３、またはアーム１２と、何らかの物体とが接触したか否かを判定する（ステップＳ２０２）。物体とは、荷物Ｍを搬送するときに障害となる物体である。物体とは、例えばボックスパレット３や、搬送対象とは異なる荷物Ｍである。例えば、接触検知部６４は、力センサ１５により検知された検知値が直前の検知値に比して、大きく変化した場合（または所定値以上変化した場合）、物体と接触したと判定する。物体と接触したことを検知していない場合、ステップＳ２１０の処理に進む。
　物体と接触したことを検知した場合、制御装置４０は、保持状態判定処理の一部（例えばステップＳ１０４からＳ１１０の処理、および／またはステップＳ１１２からＳ１１８の処理）を実行する。これにより、物体と接触した場合に保持部１３が荷物Ｍを保持している状態が不安定となっても、荷物Ｍを保持し直すことができ安定した状態で物体Ｍが保持される。なお、ステップＳ２０４の処理（保持状態判定処理）は省略されてもよい。
　次に、荷物持直し制御部８２が、物体との接触を回避する軌道を生成し（ステップＳ２０６）、駆動制御部７８が、生成された軌道に沿って荷物Ｍを搬送する（ステップＳ２０８）。図１０は、物体との接触を回避する軌道に沿って荷物Ｍが搬送される様子を示す図である。例えば、ステップＳ２００において、制御部７０により生成された軌道Ｒ１およびＲ２に沿って保持部１３が搬送するように制御されるものとする。この場合、物体ＯＢが存在し、軌道Ｒ１に沿って、保持部１３が荷物Ｍを搬送すると保持部１３と物体ＯＢとが接触するものとする。このとき、力センサ１５は、保持部１３の上面方向から力ｆが加えられたことを検知する。そして、ステップＳ２０２において、接触検知部６４は、力センサ１５から取得した力ｆの情報によって保持部１３と物体ＯＢとの接触を検知する。また、動作軌道制御部７４は、接触検知部６４から物体ＯＢが存在すると推定される位置を取得し、物体ＯＢを回避して所定の位置に荷物Ｍを搬送するための軌道Ｒ３、Ｒ４を生成する。そして、駆動制御部７８は、生成された軌道Ｒ３、Ｒ４に沿って保持部１３が荷物Ｍを搬送するように制御する。これにより、荷物Ｍは、物体ＯＢを回避して第１コンベア１６に搬送される。
　次に、制御部７０が、第１コンベア１６に荷物Ｍが搬送されたか否かを判定する（ステップＳ２１０）。第１コンベア１６に荷物Ｍが搬送されていない場合、ステップＳ２００の処理に戻り、第１コンベア１６に荷物Ｍが搬送された場合、本フローチャートの処理は終了する。
　上述した処理によって、搬送装置１は、荷物Ｍを搬送する場合に障害となる物体を回避して、荷物Ｍを第１コンベア１６に搬送することができる。
　以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、荷物Ｍを保持する保持部１３と、保持部１３に連結されているアーム１２であって、保持部１３を移動させるアーム１２と、保持部１３とアーム１２とが連結されている連結箇所付近に設けられた力センサであって、前記連結箇所付近に加わる力を検知する力センサ１５と、荷物Ｍを保持した保持部１３の保持状態を示す保持情報を取得する第１取得部（吸着力検知部５０、吸着位置検知部５２）と、第１取得部により取得された保持部１３の保持状態を示す保持情報と、力センサ１５の検知結果とに基づいて、荷物Ｍをアーム１２に搬送させると判定した場合に、荷物Ｍをアーム１２に搬送させる制御部７０とを持つことにより、荷物を安定して保持した状態で搬送することができる。
　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同様に、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ものである。

Claims (15)

  1. 　荷物を保持する保持部と、
    　前記保持部に連結されている駆動部であって、前記保持部を移動させる駆動部と、
    　前記保持部と前記駆動部とが連結されている連結箇所付近に設けられた力センサであって、前記連結箇所付近に加わる力を検知する力センサと、
    　前記荷物を保持した前記保持部の保持状態を示す保持情報を取得する第１取得部と、
    　前記第１取得部により取得された保持状態を示す保持情報と、前記力センサの検知結果とに基づいて、前記荷物を前記駆動部に搬送させると判定した場合に、前記駆動部に前記荷物を搬送させる制御部と、
    　を備える搬送装置。
  2. 　前記力センサの検知結果に基づいて、前記荷物の重量を取得する第２取得部を、更に備え、
    　前記第１取得部は、前記保持状態を示す保持情報として前記保持部の保持力を取得し、
    　前記制御部は、前記第２取得部により取得された荷物の重量と、前記保持部の保持力とを比較して、前記保持部の保持力において、前記荷物を前記駆動部に搬送させるか否かを判定する、
    　請求項１記載の搬送装置。
  3. 　前記制御部は、前記保持部の保持力が、前記荷物の重量に対応して設定された閾値以上である場合、前記荷物を前記駆動部に搬送させると判定する、
    　請求項２記載の搬送装置。
  4. 　前記制御部は、前記荷物を前記駆動部に搬送させないと判定した場合、前記駆動部および前記保持部を制御して、前記荷物の保持を解除した後に、再度、前記荷物の保持を行わせる、
    　請求項３に記載の搬送装置。
  5. 　前記力センサの検知結果に基づいて、前記荷物の重心に基づく位置を取得する第３取得部を、更に備え、
    　前記第１取得部は、前記保持状態を示す保持情報として前記保持部と前記荷物とが接触している範囲を取得し、
    　前記制御部は、前記第３取得部により取得された荷物の重心に基づく位置と、前記保持部と前記荷物とが接触している範囲とを比較して、前記保持部と荷物とが接触している範囲を維持した状態で、前記荷物を前記駆動部に搬送させるか否かを判定する、
    　請求項１に記載の搬送装置。
  6. 　前記制御部は、前記第３取得部により取得された荷物の重心に基づく位置と、前記保持部と前記荷物とが接触している範囲の基準位置とのずれが水平方向において所定距離内である場合、前記荷物を前記駆動部に搬送させると判定する、
    　請求項５記載の搬送装置。
  7. 　前記制御部は、前記荷物を前記駆動部に搬送させないと判定した場合、前記保持部および前記駆動部を制御して、前記荷物の保持を解除した後において、前記保持部と前記荷物とが接触する範囲の基準位置を、前記荷物の保持を解除する前に前記保持部と前記荷物とが接触していた範囲の基準位置よりも、水平方向において前記荷物の重心に基づく位置に近づけた後、再度、前記荷物を保持する、
    　請求項５に記載の搬送装置。
  8. 　前記駆動部が制御され前記荷物が所定の軌道に沿って搬送されている期間において、前記力センサの検知結果に基づいて、前記保持部に対して外部から加えられる力を検知する検知部を、更に備え、
    　前記制御部は、前記検知部により検知された結果に基づいて、前記駆動部を制御して、前記所定の軌道を変更した軌道に沿って前記荷物を前記駆動部に搬送させる、
    　請求項１に記載の搬送装置。
  9. 　前記力センサの検知結果に基づいて前記荷物の重量を取得する第２取得部、および前記力センサの検知結果に基づいて前記荷物の重心に基づく位置を取得する第３取得部を、更に備え、
    　前記第１取得部は、前記保持状態を示す保持情報として、前記保持部の保持力、および前記保持部と前記荷物とが接触している範囲を取得し、
    　前記制御部は、前記第２取得部により取得された荷物の重量と、前記保持部の保持力とを比較して、前記保持部の保持力において、前記荷物を前記駆動部に搬送させるか否か、および前記第３取得部により取得された荷物の重心に基づく位置と、前記保持部と前記荷物とが接触している範囲とを比較して、前記保持部と荷物とが接触している範囲を維持した状態で、前記荷物を前記駆動部に搬送させるか否かを判定する、
    　請求項１に記載の搬送装置。
  10. 　前記制御部は、前記保持部の保持力が、前記荷物の重量に対応して設定された閾値以上であり、且つ前記第３取得部により取得された荷物の重心に基づく位置と、前記保持部と前記荷物とが接触している範囲の基準位置とのずれが水平方向において所定距離内である場合、前記荷物を前記駆動部に搬送させると判定する、
    　請求項９に記載の搬送装置。
  11. 　前記制御部は、前記保持部の保持力が、前記荷物の重量に対応して設定された閾値未満である場合、または前記第３取得部により取得された荷物の重心に基づく位置と、前記保持部と前記荷物とが接触している範囲の基準位置とのずれが水平方向において所定距離を超える場合、前記荷物を前記駆動部に搬送させないと判定する、
    　請求項９に記載の搬送装置。
  12. 　前記制御部は、前記荷物を前記駆動部に搬送させないと判定した場合、前記駆動部および前記保持部を制御して、前記荷物の保持を解除した後に、再度、前記解除前に前記荷物を保持していた位置とは異なる位置で荷物の保持を行わせる、
    　請求項１１に記載の搬送装置。
  13. 　前記制御部は、前記荷物の保持を解除した後において、前記保持部と前記荷物とが接触する範囲の基準位置を、前記荷物の保持を解除する前に前記保持部と前記荷物とが接触していた範囲の基準位置よりも、水平方向において前記荷物の重心に基づく位置に近づけた後、再度、前記荷物を保持する、
    　請求項１２に記載の搬送装置。
  14. 　荷物を保持する保持部の荷物の保持状態を示す保持情報を取得し、
    　前記取得した前記保持部の保持状態を示す保持情報と、前記保持部に連結されている駆動部であって前記保持部を移動させる駆動部と前記保持部とが連結されている連結箇所付近に設けられた力センサであって、前記連結箇所付近に加わる力を検知する力センサの検知結果とに基づいて、前記荷物を前記駆動部に搬送させるか否かを判定し、
    　前記荷物を前記駆動部に搬送させると判定した場合に、前記駆動部で前記荷物を搬送する、
    　搬送方法。
  15. 　コンピュータに、
    　荷物を保持する保持部の荷物の保持状態を示す保持情報を取得させ、
    　前記取得させた前記保持部の保持状態を示す保持情報と、前記保持部に連結されている駆動部であって前記保持部を移動させる駆動部と前記保持部とが連結されている連結箇所付近に設けられた力センサであって、前記連結箇所付近に加わる力を検知する力センサの検知結果とに基づいて、前記荷物を前記駆動部に搬送させるか否かを判定させ、
    　前記荷物を前記駆動部に搬送させると判定された場合に、前記駆動部に前記荷物を搬送させる、
    　搬送プログラム。
PCT/JP2017/033250 2016-10-06 2017-09-14 搬送装置、搬送方法、および搬送プログラム WO2018066335A1 (ja)

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