WO2022244418A1 - 移動機械、移動機械のハンドおよび移動機械の制御方法 - Google Patents

Abstract

物品を吸着して把持する把持部と、把持部による物品の把持及び把持部の移動を制御する制御部と、を有する移動機械であって、制御部は、物品の把持禁止領域を示す情報を含む物品情報を保持し、物品情報に基づいて、物品の把持禁止領域以外の領域を把持するように把持部を制御する。

Description

移動機械、移動機械のハンドおよび移動機械の制御方法 参照による取り込み

　本出願は、令和３年（２０２１年）５月１９日に出願された日本出願である特願２０２１－０８４３００の優先権を主張し、その内容を参照することにより、本出願に取り込む。

　本発明は、移動機械、移動機械のハンドおよび移動機械の制御方法に関する。

　労働人口比率の低下や労働賃金の上昇に伴い、物流業での荷物の運搬や商品のピッキング、および製造ラインへのロボットの導入が進んでいる。従来、ロボットの導入においては、あらかじめロボット動作を決定し、実際にロボットを動かしながらロボットに動作を教示する。このとき、把持物を落下させず、かつロボットを駆動するモータの負荷が大きくならないよう、作業者が実機の動きを見ながら、ロボットの動作を調整する。しかし、これらの調整作業は、経験に基づく熟練作業であり、教示する作業者の能力に左右される。

　そこで、作業者の能力に左右されないロボット動作の調整方法として、特許文献１および特許文献２が開示されている。

　特開２０２０－９３３０６（特許文献１）には、物品上面を吸着するだけでなく、下から支える爪を有するハンドが開示されている。

　特開２０２０－１６３４７９（特許文献２）には、搬送時の遠心力に対抗するために側面を支える構造物を有する搬送方法が開示されている。

　　特許文献１：特開２０２０－９３３０６号公報
　　特許文献２：特開２０２０－１６３４７９号公報

　特許文献１は、物品を下から支える構造の爪を有するハンドであるが、爪を差し込む隙間が必要となり、用途が限られる。特許文献２は、吸着面が天面のみであり、天面の強度が低い場合には適用できない。

　本発明の目的は、把持される部分の強度が低い物品に対し、把持部にかかる負荷を低減するように動作させることにより、把持している物品の落下や破損を防止する移動方法を提供することである。

　上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を以下に挙げる。物品を吸着して把持する把持部と、前記把持部による前記物品の把持及び前記把持部の移動を制御する制御部と、を有する移動機械であって、前記制御部は、前記物品の把持禁止領域を示す情報を含む物品情報を保持し、前記物品情報に基づいて、前記物品の把持禁止領域以外の領域を把持するように前記把持部を制御することを特徴とする。

　本発明の一態様によれば、物品を損傷することなく、高速に移動することができ、ロボットの稼働率向上と作業効率向上、把持物ダメージ低減を実現することができる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明によって明らかにされる。

本発明の実施例１におけるロボットを用いた自動移動機械の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施例１におけるＬ型ハンドを示す斜視図である。 本発明の実施例１におけるＬ型ハンドを示す斜視図である。 本発明の実施例１における平面ハンドを示す斜視図である。 本発明の実施例１における物品の一例である、ラップラウンド式段ボール箱を示す斜視図である。 本発明の実施例１におけるラップラウンド式段ボール箱の、接着剤の位置における断面図を示す。 本発明の実施例１において段ボール箱の天面を吸着する天面吸着ユニットの把持位置を説明する斜視図である。 本発明の実施例１において段ボール箱の天面を吸着する天面吸着ユニットの把持位置を説明する斜視図である。 本発明の実施例１において段ボール箱の天面を吸着する天面吸着ユニットの把持位置を説明する斜視図である。 本発明の実施例１において段ボール箱の天面を吸着する天面吸着ユニットの把持位置を説明する斜視図である。 本発明の実施例１における制御装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施例１における制御装置の動作手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例１におけるＬ型ハンドの吸着位置を示した斜視図である。 本発明の実施例１におけるＬ型ハンドの吸着位置を示した斜視図である。 本発明の実施例における式１、式３および式６の関係を表した模式図である。 本発明の実施例における式１、式３および式６の関係を表した模式図である。 本発明の実施例１における天面吸着ユニットの配置距離を算出する処理を示すフローチャートである。 本発明の実施例１における天面吸着ユニットの配置距離を算出する処理を示すフローチャートである。 本発明の実施例１における天面吸着ユニットの配置距離を算出する処理を示すフローチャートである。 本発明の実施例１においてロボットおよびハンドを動作させる処理を示すフローチャートである。 本発明の実施例１におけるＬ型ハンドの吸着動作を説明する上面図である。 本発明の実施例１におけるＬ型ハンドの吸着動作を説明する上面図である。 本発明の実施例１におけるＬ型ハンドの吸着動作を説明する上面図である。 本発明の実施例１における移動装置情報記憶領域に格納されている移動装置情報管理テーブルの一例を示す説明図である。 本発明の実施例１における物品情報記憶領域に格納されている物品情報管理テーブルの一例を示す説明図である。 本発明の実施例１における表示部に表示される表示情報の一例を示す説明図である。

　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

　図１～図１７を用いて、本発明の第一の実施例を説明する。

　＜自動移動機械の構成例＞
　図１は、本発明の実施例１におけるロボット１を用いた自動移動機械１００の構成の一例を示すブロック図である。

　本実施例では、複数の物品が積層されている物品群６から物品５を取り出し、コンベア（図示せず）上に移動させる動作、および、コンベア上から物品５を取り、物品群６上に積む動作を例に説明する。しかし、本発明は、例えば箱の中または棚に積まれた物品の取り出し、積み付けなど、種々の動作に適用することができ、上記の動作に限定されるものではない。

　本実施例では３軸制御のロボットを例に説明するが、制御軸数および装置構成はこれに限られるものではなく、直動機構またはリンク機構など、回転機構に限定されるものではない。また、本実施例では１本腕を有するロボットを想定したアルゴリズムを記述しているが、腕の本数は２本以上であってもよい。また、撮影装置の台数および設置位置についても実施例に記載したものに限られず、例えば物品群６の側方に撮影装置を設置してもよいし、複数台の撮影装置を設置してもよい。

　本実施例では、ハンド３の構成として、Ｌ型ハンド４と平面ハンド７を例に説明するが、吸着面数および駆動機構などが上記と異なる他の機構であってもよい。また、Ｌ型ハンド４と平面ハンド７の両方に共通となる説明ではハンド３と記述する。

　自動移動機械１００は、移動装置１２、制御装置１０および撮影装置１１で構成される。移動装置１２は、ロボット１とハンド３で構成される。ロボット１には、ハンド３が取り付けられており、制御装置１０からの動作指令に従って動作する。

　撮影装置１１は、複数の物品５が積層されている物品群６の積層情報を取得するための画像を撮影するものである。認識した物品群６の積層情報は、物品群６から物品５を取り出す場合には、次に移動する物品５を特定するための情報取得に使用され、積まれている物品群６に対してさらに物品５を積む場合には、新たに積み付ける位置を特定する情報を取得するために使用される。撮影装置１１は、ステレオカメラ、３Ｄスキャナまたは２Ｄカメラなどの、一般的なセンシングデバイスを用いることができるが、これらに限定されるものではない。また、撮影装置１１は、ロボット１の手先に取り付けられてもよい。

　制御装置１０は、ロボット１から取得したロボット関節角度、角速度、角加速度などのロボット情報と撮影装置１１で取得した撮影情報を用いて物品群６の積層情報を抽出し、移動する物品５をハンド３で吸着して把持する位置と姿勢を特定する。さらに、ハンド３の動作およびロボット１で移動する動作を生成したのち、ロボット１およびハンド３の制御情報を生成し、ロボット１およびハンド３を制御する。

　＜Ｌ型ハンド機構構成の一例＞
　Ｌ型ハンド４の構成例について図２を用いて説明する。

　図２Ａおよび図２Ｂは、本発明の実施例１におけるＬ型ハンド４を示す斜視図である。

　Ｌ型ハンド４は、本体部３０と側面ハンド部２０で構成される。本体部３０は、本体フレーム３１、天面吸着ユニット３２、本体連結板３３、ヨー回転機構部３４、ヨー回転機構駆動モータ３５、支柱３６、フランジ３７、シリンダ３８、シリンダ連結部３９、およびスライダレール２７で構成される。

　本体フレーム３１に天面吸着ユニット３２が下向きに取り付けられている。天面吸着ユニット３２は、物品５の天面側を吸着して把持する機構部であり、複数の吸着パッドを整列配置した構造、または、スポンジ状の吸着部で吸着する構造等、一般的な構造の吸着デバイスを用いることができる。

　本体フレーム３１の上側には、本体連結板３３を介して、ヨー回転機構部３４が取り付けられ、さらに、支柱３６およびフランジ３７を介して、ロボット１に取り付けられる。ヨー回転機構部３４は、ヨー回転機構駆動モータ３５で駆動され、Ｚ軸まわりに本体フレーム３１を回転させることができる。

　側面ハンド部２０は、側面フレーム２６、揺動機構連結部２４、揺動機構稼働部２２、連結軸２３、揺動部ばね２５、側面吸着ユニット２１、吸着穴４２を有する吸着部４１、ガイド２８、ガイドばね２９、およびガイドピン４３で構成される。

　揺動機構連結部２４、揺動機構稼働部２２、連結軸２３、および揺動部ばね２５は、揺動機構部を構成しており、連結軸２３を中心軸として、揺動機構稼働部２２がＺ軸まわりに揺動する。揺動機構連結部２４と揺動機構稼働部２２の間には、揺動部ばね２５が連結軸２３に対して対称となる位置に２個取り付けられており、物品５を把持していないときには、揺動機構連結部２４と揺動機構稼働部２２とが平行になるよう調整されている。

　側面吸着ユニット２１は、物品５の側面側を吸着把持する機構部であり、天面吸着ユニット３２と同様に複数の吸着パッドを整列配置した構造またはスポンジで吸着する構造等、一般的な構造の吸着デバイスを用いることができる。図２Ａに例示する側面吸着ユニット２１には、スポンジ状の吸着部４１が取り付けられている。吸着部４１には、側面吸着ユニット２１の吸着穴（図示せず）と対応するように吸着穴４２があけられており、側面吸着ユニット２１が吸引して負圧を発生させると、物品５に吸着部４１が吸い付き、所定の厚さまで圧縮される。

　ガイド２８は、ガイドピン４３を介して側面吸着ユニット２１に取り付けられており、ガイドピン４３の軸方向に沿って動くようになっている。また、ガイド２８と側面吸着ユニット２１の間にガイドばね２９が配置され、ガイド２８を側面吸着ユニット２１から離れる方向に押している。ここで、ガイドばね２９のばね係数は、揺動部ばね２５のばね係数より大きい値であることが望ましい。この場合、側面ハンド部２０を物品側面に押し当てるように動かすとき、ガイド２８が物品側面に当たったときには動かない。

　さらに、側面ハンド部２０を押し込んでいくと、物品表面をガイド２８が滑りながら移動し、揺動部が回動して物品側面にならう（すなわち吸着部４１の吸着面が物品側面と平行になる）。さらに押し込むと、ガイド２８が沈み込み、吸着部４１を物品側面に密着させることができる。一般的に、吸着部４１は、摩擦係数が大きく滑りにくいが、それより摩擦係数が小さいガイド２８を設けることで、揺動部が物品側面の傾きにならいやすくなるという効果がある。これは、吸着部４１が、ベローズタイプの吸着パッドであっても同様に機能することはいうまでもない。

　側面ハンド部２０は、スライダレール２７を介して本体フレーム３１に連結されており、Ｘ軸方向への平行移動が可能である。側面ハンド部２０は、本体フレーム３１に取り付けられたシリンダ３８とシリンダ連結部３９を介して連結されており、シリンダ３８を伸縮することで、位置を変えることができる。シリンダ３８には、エア駆動方式または電動方式等、一般的な方式のデバイスを用いることができる。エア駆動方式の場合、駆動するエアの圧力を調整することで、把持している物品５に側面ハンド部２０を押し付ける力の調整が可能である。また、電動方式の場合は、駆動電流の調整および力覚センサを用いたフィードバック制御によって、押し付ける力の調整が可能である。また、シリンダ３８は、ストッパを備えることで、Ｌ型ハンド４が傾いたときに、側面ハンド部２０にかかる重力で、シリンダ３８が引っ張られて位置がずれることを防止することができる。

　＜平面ハンド構成の一例＞
　平面ハンド７の構成例について図３を用いて説明する。

　図３は、本発明の実施例１の平面ハンド７を示す斜視図である。

　平面ハンド７は、本体フレーム３１、天面吸着ユニット３２、ヨー回転機構部３４、ヨー回転機構駆動モータ３５、支柱３６、およびフランジ３７で構成される。

　本体フレーム３１に天面吸着ユニット３２が下向きに取り付けられている。天面吸着ユニット３２は、複数の吸着パッドを整列配置した構造またはスポンジ状の吸着部で吸着する構造等、一般的な構造の吸着デバイスを用いることができる。

　本体フレーム３１の上側には、ヨー回転機構部３４が取り付けられ、さらに、支柱３６およびフランジ３７を介して、ロボット１に取り付けられる。ヨー回転機構部３４は、ヨー回転機構駆動モータ３５で駆動され、Ｚ軸まわりに本体フレームを回転させることができる。

　＜物品の一例＞
　物品５の一例として段ボール箱の構造について説明するが、この形状に限定されるものではなく、片面開きの蓋を有する箱状物品であれば適用可能である。

　図４Ａは、本発明の実施例１における物品５の一例である、ラップラウンド式段ボール箱を示す斜視図である。

　ラップラウンド式段ボール箱は、内容物を包み込んでフラップ２０１の端を接着剤２０２で固定することで、箱形状とするものである。したがって、接着剤２０２は、フラップの端に、ほぼ直線状に並んで配置されている。

　図４Ｂは、本発明の実施例１におけるラップラウンド式段ボール箱の、接着剤２０２の位置における断面図を示す。

　側面側段ボール２０３（すなわち段ボール箱を構成する段ボールのうち側面がわの段ボール）を折り曲げたのりしろ部分にフラップ２０１を重ね、接着剤２０２で固定されている。フラップ２０１が側面側段ボール２０３よりはみ出すと、隣に別の段ボール箱を密着して置いたときにフラップ２０１が引っ掛かり、剥がれる危険性があるため、一般的にフラップ２０１が側面側段ボール２０３からはみ出さないように、フラップ隙間２０４をもって重ねられている。したがって、撮影装置１１が撮影した段ボール箱の画像からフラップ隙間２０４を認識することで、その段ボール箱において接着剤２０２が塗布されている一端を容易に特定することができる。

　図５Ａから図５Ｄは、本発明の実施例１において段ボール箱の天面を吸着する天面吸着ユニット３２の把持位置を説明する斜視図である。

　図５Ａは、天面吸着ユニット３２を接着剤２０２に重ねるように配置した例を示す。図５Ｂは、天面吸着ユニット３２を図５Ａのように配置して、段ボール箱をハンド３で吸着して持ち上げたときのＡ断面図を示す。このとき、段ボール箱の中に入っている内容物の重さによって、側面側段ボール２０３が下向きに引っ張られるため、接着剤２０２から側面側段ボール２０３を引きはがすような力が発生する。段ボールはピールされる力に弱いため、側面側段ボール２０３が接着剤２０２から剥がれる。

　一方、図５Ｃに示すように、天面吸着ユニット３２が接着剤２０２に重ならないように配置して吸着すると、図５Ｄに示すように、フラップ２０１は天面吸着ユニット３２の端で折れ曲がり、接着剤２０２近傍ではせん断する方向にしか力がかかからない。段ボールはせん断力に強いため、この状態で剥がれることはない。したがって、接着剤２０２に重ならないように天面吸着ユニット３２を配置するとよい。

　＜制御装置構成の一例＞
　制御装置の構成例について、図６を用いて説明する。

　図６は、本発明の実施例１における制御装置１０の構成例を示すブロック図である。

　制御装置１０は、物品認識部１１０、移動物品選択部１１１、物品位置姿勢認識部１１２、吸着位置姿勢決定部１１３、移動動作生成部１１４、移動動作実行部１２０、記憶部１０１、入力部１９１、表示部１９２および通信部１９３で構成される。また、記憶部１０１は、移動装置情報記憶領域１０２および物品情報記憶領域１０３で構成される。

　物品認識部１１０は、撮影装置１１が取得した撮影情報から、物品５の形状特徴情報および模様特徴情報を抽出し、物品情報管理テーブル１０３０に格納されている形状特徴情報および模様特徴情報と比較することで、物品５の品種Ｎｏおよび品種名称を特定する。物品認識部１１０は、あらかじめ移動する品種が指定されている場合には、指定された品種の物品を抽出し、指定されていない場合は、物品情報管理テーブル１０３０に格納されている全ての品種について照合し、抽出する。このとき、物品認識部１１０は、物品群６に含まれる物品５を少なくとも一つ抽出する。

　移動物品選択部１１１は、物品認識部１１０が抽出した物品の中から、コンベア上に移動させる物品５を選択する。

　物品位置姿勢認識部１１２は、移動物品選択部１１１で選択した物品５の位置および姿勢を認識する。吸着位置姿勢決定部１１３は、物品位置姿勢認識部１１２で認識した物品の位置および姿勢、物品情報記憶領域１０３に格納されている把持位置情報、移動装置情報記憶領域１０２に格納されているハンド吸着部情報、並びにロボット機構情報から、物品５を把持するときのロボット姿勢を決定する。

　移動動作生成部１１４は、物品５をハンド３で吸着把持する動作と、コンベア上に移動させるためのロボット動作情報を生成する。移動動作実行部１２０は、移動動作生成部１１４で生成したロボット動作情報およびハンド動作情報を、ロボット１およびハンド３を制御する制御命令に変換し、出力する。

　入力部１９１は、移動装置情報や物品情報の入力、メニューの選択指示、あるいはその他の指示等を入力する入力部であり、入力した情報は記憶部１０１に格納する。表示部１９２は、入力情報の表示、処理結果の表示、処理途中の経緯の表示等を行う表示部である。通信部１９３は、制御装置１０と、ロボット１、ハンド３、制御装置１０および撮影装置１１との間でデータを送受信する通信部である。

　制御装置１０のハードウェア構成は、これに限定されるものではないが、例えば以下の通りである。制御装置１０は、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）やＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）などの記憶装置を含んで構成される。記憶部１０１は、ハードディスク装置などの外部記憶装置によって構成される。入力部１９１は、例えばキーボード、マウスなどを用いる。その他、タッチパネル、専用のスイッチ、センサまたは音声認識装置を用いてもよい。表示部１９２は、例えばディスプレイ、プロジェクタ、ヘッドマウントディスプレイなど画面やスクリーンに情報を表示する装置を用いる。さらに、表示部１９２に表示された情報を用紙に出力するプリンタ（図示しない）を制御装置１０に接続してもよい。

　なお、これらのハードウェア構成は、専用装置である必要はなく、パーソナルコンピュータ等の一般的なコンピュータシステムを利用することができる。これらの制御装置１０に含まれる各機能部１１１～１１４および１２０は、制御装置１０において、ＣＰＵによって記憶装置に格納されたプログラムを実行することによって実現される。すなわち、これらの各機能部は、ソフトウェアによって構築される機能である。

　＜制御装置における制御情報生成例＞
　図６に示した制御装置１０における制御情報生成の手順について、図７～図１４を用いて説明する。

　図７は、本発明の実施例１における制御装置１０の動作手順の一例を示すフローチャートである。

　物品認識（ステップＳ１０）では、物品認識部１１０が、撮影装置１１によって取得された撮影情報を用い、積層された物品群６の中から少なくとも一つの物品５を抽出する。移動物品選択（ステップＳ１１）では、移動物品選択部１１１が、物品認識（ステップＳ１０）で抽出された複数の物品５の中から、コンベアへ移動する物品５を選択する。次に、物品位置姿勢認識（ステップＳ１２）で、物品位置姿勢認識部１１２が、撮影装置１１によって取得された撮影情報から、移動する物品５の位置および姿勢を抽出する。

　次に、吸着位置姿勢決定（ステップＳ１３）で、吸着位置姿勢決定部１１３が、物品５の位置姿勢、移動装置情報記憶領域１０２に格納されているハンド形状情報、および、物品情報記憶領域１０３に格納されている吸着オフセット情報を用いて、物品５を吸着把持するときのハンド３の位置および姿勢を求め、その位置および姿勢を実現するロボット１の各関節角度を移動装置情報記憶領域１０２に格納されているロボット機構情報を用いて算出する。

　次に、移動動作生成（ステップＳ１４）で、移動動作生成部１１４が、ロボット１が物品５をハンド３で吸着把持する動作と、物品５をコンベアへ移動させるための移動動作とを生成する。最後に、移動動作実行（ステップＳ１５）で、移動動作実行部１２０が、移動動作生成（ステップＳ１４）で生成された動作を、ハンド３およびロボット１の制御信号に変換したのち、通信部１９３を介して、ロボット１に出力する。以上のステップＳ１０からステップＳ１５を、物品群６の全ての物品５に対して繰り返し実行する。

　以下、図７に示したフローチャートの各ステップの詳細について説明する。

　物品認識（ステップＳ１０）では、物品認識部１１０は、撮影装置１１によって取得された撮影情報を用い、物品表面に描かれた模様またはマークを、パターンマッチングまたは特徴量抽出等の一般的な画像認識手法を用いて認識することで、物品５を抽出する。あるいは、物品５のエッジ情報などの形状特徴に着目して抽出する方法でもよく、その他の一般的な物品認識手法を用いることができる。

　物品５の上方または側方に積まれている他の物品５が物品認識の障害となり、一度に物品群６の全ての物品５を抽出できるとは限らない。しかし、抽出できた物品から順にコンベアへ移動することで物品認識処理上の障害が取り除かれるため、再度、物品認識したときには抽出可能となる。これを繰り返すことで、物品群６に含まれるすべての物品５を抽出することができる。

　移動物品選択（ステップＳ１１）では、移動物品選択部１１１は、物品認識（ステップＳ１０）によって抽出された複数の物品５の中から、コンベアに移動する物品５を一つ選択する。選択方法として、例えば、一番上の段にあるロボット１に近い列の中で、一番右に位置する物品５を選択するなどのルールを設けることができるが、この方法に限定されるものではない。

　物品位置姿勢認識（ステップＳ１２）では、物品位置姿勢認識部１１２は、移動物品選択（ステップＳ１１）で選択した物品５の位置および姿勢を、撮影装置１１によって取得された撮影情報から抽出する。このとき、フラップ２０１と側面側段ボール２０３との間のフラップ隙間２０４を認識することで、物品５の姿勢および接着剤２０２の位置を推定することができる。一般的に、フラップ隙間２０４が存在する一端に接着剤２０２がほぼ直線状に（例えば、接着剤２０２が配置された領域の長手方向がフラップ隙間２０４の長手方向と略平行になるように）配置されており、その接着剤２０２が配置された領域の幅は、物品情報記憶領域１０３に配置禁止距離として格納されている。

　さらに、Ｌ型ハンド４で吸着把持する場合には、物品位置姿勢認識部１１２は、Ｌ型ハンド４で吸着把持する際に障害となる、隣接する物品情報も抽出する。具体的には、移動する物品５が有する面（図４の段ボール箱の例では６面）ごとに、隣接する物品５が存在するかどうかを抽出し、移動する物品５の周囲にＬ型ハンド４を置く空間が存在するかを判定すればよい。

　吸着位置姿勢決定（ステップＳ１３）では、吸着位置姿勢決定部１１３は、ハンド３の把持位置と姿勢を決定し、その姿勢をとるためのロボット位置姿勢を算出する。

　まず、Ｌ型ハンド４の把持位置と姿勢を決定する方法について図８～図１４を用いて説明する。Ｌ型ハンド４を用いる場合、吸着面として天面と側面の２面が必要となるが、吸着位置姿勢決定部１１３は、まず、接着剤２０２が塗布されている天面側の制約条件に加え、側面ハンド部の可動範囲を考慮して天面吸着ユニット３２の吸着位置を決定する。

　図８Ａおよび図８Ｂは、本発明の実施例１におけるＬ型ハンド４の吸着位置を示した斜視図である。なお、図８Ａおよび図８Ｂにおいて、Ｌ型ハンド４は天面吸着ユニット３２と側面吸着ユニット２１のみ記載し、その他の機構は省略した。

　図７の物品位置姿勢認識（ステップＳ１２）で認識されたフラップ隙間２０４に隣接し、フラップ隙間２０４の長手方向と略平行な位置に、接着剤２０２がほぼ一直線上に並んでいることから、吸着位置姿勢決定部１１３は、フラップ隙間２０４を基準に天面吸着ユニットの配置位置を決定する。図８Ａおよび図８Ｂに示すように、接着剤２０２と天面吸着ユニット３２が重ならないようにするため、吸着位置姿勢決定部１１３は、フラップ隙間２０４から配置距離Ｌｔだけ離れた位置に、フラップ隙間２０４の長手方向と天面吸着ユニット３２の長手方向とが略平行となるように、天面吸着ユニット３２を配置する。

　なお、上記のように、フラップ隙間２０４の長手方向と接着剤２０２が並ぶ方向（すなわち接着剤２０２が配置された領域の長手方向）とは略平行である。このため、フラップ隙間２０４の長手方向と天面吸着ユニット３２の長手方向とが略平行となるように天面吸着ユニット３２を配置すると、天面吸着ユニット３２による把持が禁止された領域（後述する図１６の配置禁止距離Ｌ１によって規定された領域）の長手方向と天面吸着ユニット３２の長手方向とが略平行となる。このように両者を略平行とすることによって、天面吸着ユニット３２が物品５を破損することなく、安定して把持しやすくなる。略平行とは、天面吸着ユニット３２が物品５を破損せずに安定して把持できる範囲であればよいが、一例をあげれば、両者のなす角度が３０°以下となる範囲である。

　以下、図８Ａに示すように、接着剤２０２から遠い側面に側面吸着ユニット２１を配置するときにおけるＬ型ハンド４の吸着位置算出方法の一例を説明する。

　接着剤２０２と天面吸着ユニット３２とが重ならず、かつ天面吸着ユニット３２の吸着面全面でフラップ２０１を吸着するための条件として、式１を満たすように天面吸着ユニット３２を配置する。ここで、配置禁止距離Ｌ１とは、天面吸着ユニット３２が接着剤２０２と重ならないように、フラップ隙間２０４から離して置く距離のことであり、物品情報記憶領域１０３に物品別に格納されている。また、Ｗは物品５の幅、Ｗｔは天面吸着ユニット３２の幅を表す。

　Ｌ１≦Ｌｔ≦Ｗ－Ｗｔ　…（式１）

　さらに、物品５の重心位置の真上（例えば、物品５の重心を通る鉛直線と物品５の天面との交点を含む天面上の領域）に天面吸着ユニット３２を配置すると物品５を傾けないで吸着把持できるため、より重い物品を持ち上げられることから、式２を満たす配置距離Ｌｔを第一候補とするとよい。なお、式２は、物品５内に内容物が均等に配置され、寸法中心に重心がある場合の例を示しており、物品５内に内容物が偏って配置されている場合などでは、異なる式を用いてもよい。また、天面にミシン目がある場合または穴が開いている場合など、重心位置の真上の位置で吸着把持できない場合は、重心位置とは異なる把持位置を指定する式を用いてもよい。

　Ｌｔ＝Ｌ０＝（Ｗ－Ｗｔ）／２　…（式２）

　式１、式２を満たす配置距離Ｌｔを天面吸着位置の第一候補とするが、Ｌ０＜Ｌ１の場合は、天面吸着ユニット３２が接着剤２０２と重なってしまうため、吸着位置を重心位置の真上からずらし、配置距離ＬｔをＬ１に変更する。

　このとき、重心からずれた位置を吸着把持すると、把持位置に対する重量の不均衡によって物品５が傾くため、吸着できなくなって落下する危険性がある。そこで、物品５が落下しない吸着把持位置の範囲を式３で与え、Ｌ１がこの範囲内にあるかを判定する。Ｌ１が式３を満たさない場合は、物品５が落下する把持位置となるため、把持不可である。

　ここで、このような重量の不均衡による落下が生じない把持位置の範囲を規定する数値として、重心位置の真上の位置から接着剤側への最大オフセット量である接着剤側オフセット量Ｆｇと、その反対方向への最大オフセット量である罫線側オフセット量Ｆｋは、物品情報記憶領域１０３に格納されている。ハンド３の構造が異なると、これらオフセット量も異なる。例えば、平面ハンド７は、一面で吸着しているため、重心位置からずれて吸着把持すると、容易に物品５が傾いて落下する。一方、Ｌ型ハンド４の場合は、側面吸着ユニット２１が物品５の傾きを抑える働きをするため、より大きなオフセット量でも落下しない。したがって、物品情報記憶領域１０３には、ハンド３の構造毎に接着剤側オフセット量Ｆｇと罫線側オフセット量Ｆｋが格納される。

　Ｌ０－Ｆｇ ≦ Ｌｔ ≦Ｌ０＋Ｆｋ　…（式３）

　以上より、天面吸着ユニット３２のみを考慮した配置距離Ｌｔの第一候補は、Ｌ１またはＬ０、把持不可のうちいずれかである。

　次に、側面ハンド部２０の可動範囲を考慮した配置距離Ｌｔの第二候補の算出方法について説明する。天面吸着ユニット３２の中心軸と側面吸着ユニット２１の吸着面との間の距離を吸着ユニット間距離Ｌｓとしたとき、スライダレール２７で動作可能な範囲は式４であらわされる。ここで、Ｌminは吸着ユニット間距離Ｌｓの最小値であり、Ｌmaxは最大値である。

　Ｌmin ≦Ｌｓ≦Ｌmax　…（式４）

　図８Ａに示すように、接着剤２０２から遠い側面に側面吸着ユニット２１を置く例では、式２、式５の関係を用いて、式４を式６に書き換えることができる。

　Ｌｓ＋Ｗｔ／２＋Ｌｔ＝Ｗ　…（式５）

　２Ｌ０＋Ｗｔ／２－Ｌmax≦Ｌｔ≦２Ｌ０＋Ｗｔ／２－Ｌmin　…（式６）

　配置距離Ｌｔの第一候補は、Ｌ１かＬ０であるが、Ｌ型ハンド４の場合、側面吸着ユニット２１も吸着可能とするためには、同時に式６も満たす必要がある。

　図９Ａおよび図９Ｂは、本発明の実施例における式１、式３および式６の関係を表した模式図である。

　数直線上に式１および式３をいずれも満たす配置距離Ｌｔの範囲を示す。これは、物品５を落下も破損もさせずに把持できる配置距離Ｌｔの範囲である。一方、式６を満たす範囲をケースＡ１～ケースＡ１０およびケースＢ１～ケースＢ６として図示した。各ケースに対応する線分の範囲は、Ｌ型ハンド４の天面吸着ユニット３２および側面吸着ユニット２１がそれぞれ物品５の天面および側面を把持しようとするときに、物品５のサイズとＬ型ハンド４の構造（具体的には吸着ユニット間距離Ｌｓがとりうる範囲）との関係によって制約される、天面吸着ユニット３２が把持できる配置距離Ｌｔの範囲である。なお、図９Ａおよび図９Ｂでは式６の境界条件である、２Ｌ０＋Ｗｔ／２－ＬmaxをＡ、２Ｌ０＋Ｗｔ／２－ＬminをＢと簡略表記し、それぞれのケースで選択した配置距離Ｌｔを四角で示した。以下、２つの条件下でのケースについて説明する。

　図９Ａに、Ｌ１＜Ｌ０の条件下で式１および式３が満たされる範囲および式６が満たされる範囲の例を示す。

　式１と式３の両方を満たす配置距離Ｌｔの下限値ＬＬは、Ｌ０－ＦｇまたはＬ１の大きい方の値であり、上限値ＬＵは、Ｌ０＋ＦｋまたはＷ－Ｗｔの小さい方の値である。

　ケースＡ１は、式６を満たす配置距離Ｌｔの範囲がＬＬより小さい場合である。この場合は、吸着ユニット間距離Ｌｓを最も短くしても天面吸着ユニット３２がフラップ２０１からはみ出すか、または接着剤２０２に重なるため、把持不可である。

　ケースＡ１０は、式６を満たす配置距離Ｌｔの範囲がＬＵより大きい場合である。この場合は、吸着ユニット間距離Ｌｓを最も長くしても、天面吸着ユニット３２がフラップ２０１からはみ出すか、または重量の不均衡によって物品５が落下する場合に相当するため、把持不可である。

　ケースＡ２およびケースＡ５は、式６を満たす範囲に重心位置の真上の位置であるＬ０が含まれないため、天面吸着ユニット３２を重心位置の真上からオフセットする必要がある。オフセット量を必要最小限とするため、配置距離Ｌｔを２Ｌ０＋Ｗｔ／２－Ｌｍｉｎとする。これは、吸着ユニット間距離Ｌｓを最も短くし、天面吸着ユニット３２を重心位置の真上より接着剤２０２側にオフセットして吸着把持している状態である。

　ケースＡ３、ケースＡ４、ケースＡ６およびケースＡ７は、式６を満たす範囲にＬ０が含まれることから、天面吸着ユニット３２の配置距離ＬｔをＬ０とし、側面吸着ユニット２１は、可動範囲の中で位置を調整して吸着する。

　ケースＡ８およびケースＡ９は、式６を満たす範囲にＬ０が含まれないため、天面吸着ユニット３２を重心位置の真上からオフセットする必要がある。オフセット量を必要最小限とするため、配置距離Ｌｔを２Ｌ０＋Ｗｔ／２－Ｌｍａｘとする。これは、吸着ユニット間距離Ｌｓを最も長くし、天面吸着ユニット３２を重心位置の真上より接着剤２０２の反対の罫線側にオフセットして吸着把持している状態である。

　図９Ｂに、Ｌ１≧Ｌ０の条件下で式１および式３が満たされる範囲および式６が満たされる範囲の例を示す。

　この例では、重心位置の真上に天面吸着ユニット３２を置くと接着剤２０２と重なるため、罫線側にオフセットする必要がある。したがって、配置距離Ｌｔが取りうる範囲の下限値ＬＬはＬ１となる。また、上限値ＬＵは、Ｗ－Ｗｔ、またはＬ０＋Ｆｋの小さい方の値をとる。

　ケースＢ１は、式６を満たす配置距離Ｌｔの範囲がＬ１より小さい場合である。この場合は、吸着ユニット間距離Ｌｓを最も短くしても天面吸着ユニット３２がフラップ２０１からはみ出すか、または接着剤２０２に重なる場合に相当するため、把持不可である。

　ケースＢ６は、式６を満たす範囲がＬＵより大きい場合である。この場合、吸着ユニット間距離Ｌｓを最も長くしても、天面吸着ユニット３２がフラップ２０１の罫線側にはみ出すか、または重量の不均衡によって物品５が落下する場合に相当するため、把持不可である。

　ケースＢ２およびケースＢ３は、式６を満たす範囲にＬ１が含まれるため、天面吸着ユニット３２の配置距離ＬｔをＬ１とし、側面吸着ユニット２１は、可動範囲の中で位置を調整して吸着する。

　ケースＢ４とケースＢ５は、式６を満たす範囲にＬ１が含まれないため、天面吸着ユニット３２をさらにオフセットする必要がある。オフセット量を必要最小限とするため、配置距離Ｌｔを２Ｌ０＋Ｗｔ／２－Ｌｍａｘとする。これは、吸着ユニット間距離Ｌｓを最も長くし、天面吸着ユニット３２を重心位置より罫線側にオフセットして吸着把持している状態である。

　図１０から図１２は、本発明の実施例１における天面吸着ユニット３２の配置距離Ｌｔを算出する処理を示すフローチャートである。具体的には、図１０は、天面吸着ユニット３２のみを考慮した配置距離Ｌｔの第一候補を算出する処理を示すフローチャートである。図１１は、側面吸着ユニット２１の可動範囲を考慮した第二候補の算出において、Ｌ１＜Ｌ０であるときの処理を示すフローチャートである。図１２は、側面吸着ユニット２１の可動範囲を考慮した第二候補の算出において、Ｌ１≧Ｌ０であるときの処理を示すフローチャートである。

　まず、ステップＳ２１で、吸着位置姿勢決定部１１３は、重心位置の真上の位置Ｌ０を初期値としてＬｔにセットする。次に、ステップＳ２２で、吸着位置姿勢決定部１１３は、セットしたＬｔが式１を満足するかどうかを判定する。満足しない場合は、天面吸着ユニット３２が接着剤２０２に重なる場合であるため、吸着位置姿勢決定部１１３は、ステップＳ２３で配置距離ＬｔをＬ１に変更し、ステップＳ２４の条件式で再度式１を満たすか判定する。ステップＳ２４の条件式（式１）を満たさない場合は、吸着位置姿勢決定部１１３は、ステップＳ３３でフラグを把持不可に設定して終了する。

　次に、吸着位置姿勢決定部１１３は、ステップＳ２５の条件式で式３を満たすかどうか判定し、条件式を満たさない場合は、ステップＳ３３でフラグを把持不可に設定して終了する。

　次にステップＳ２４でＬ型ハンド４を使用するのか平面ハンド７を使用するのかによって、処理を分岐する。平面ハンド７を使用する場合は、吸着位置姿勢決定部１１３は、ステップＳ３２でフラグを把持可に設定して終了する。Ｌ型ハンド４を使用する場合は、側面吸着ユニットの可動範囲を考慮するため、図１１（１）へ進む。

　図１１（１）では、吸着位置姿勢決定部１１３は、まず、ステップＳ４１の条件式Ｌ１＜Ｌ０を判定し、条件を満たさない場合は、図１２（２）へ分岐し、満たす場合は、以下の処理を継続する。

　まず、吸着位置姿勢決定部１１３は、式１および式３をいずれも満たす配置距離Ｌｔの範囲を算出する。吸着位置姿勢決定部１１３は、ステップＳ４２の条件式Ｌ０－Ｆｇ≧Ｌ１を満たす場合は、ステップＳ４３で下限値ＬＬにＬ０－Ｆｇを設定し、満たさない場合は、ステップＳ４４で下限値ＬＬにＬ１を設定する。次に、吸着位置姿勢決定部１１３は、ステップＳ４５の条件式Ｌ０＋Ｆｋ≦Ｗ－Ｗｔを満たす場合は、ステップＳ４６で上限値ＬＵにＬ０＋Ｆｋを設定し、満たさない場合は、ステップＳ４７で上限値ＬＵにＷ－Ｗｔを設定する。

　次に、吸着位置姿勢決定部１１３は、ステップＳ４８の条件式２Ｌ０＋Ｗｔ／２－Ｌmin＜ＬＬで、側面ハンド部２０を最も縮めたときの配置距離Ｌｔが下限値ＬＬより小さいかを判定する。その結果、配置距離Ｌｔが下限値ＬＬより小さい場合はケースＡ１に相当するため、吸着位置姿勢決定部１１３は、ステップＳ３３でフラグに把持不可を設定して終了する。

　次に、吸着位置姿勢決定部１１３は、ステップＳ４９の条件式２Ｌ０＋Ｗｔ／２－Ｌmin＜Ｌ０で、側面ハンド部２０を最も縮めたときの配置距離Ｌｔが重心位置の真上の位置Ｌ０より小さいかを判定する。その結果、ＬｔがＬ０より小さい場合はケースＡ２またはケースＡ５に相当するため、吸着位置姿勢決定部１１３は、ステップＳ５０で配置距離Ｌｔに２Ｌ０＋Ｗｔ／２－Ｌminを設定後、ステップＳ３２でフラグを把持可に設定して終了する。

　次に、吸着位置姿勢決定部１１３は、ステップＳ５１の条件式２Ｌ０＋Ｗｔ／２－Ｌmax＞Ｌ０で、側面ハンド部２０を最も伸ばしたときの配置距離Ｌｔが重心位置の真上の位置Ｌ０より大きいかを判定する。その結果、ＬｔがＬ０より大きい場合は、吸着位置姿勢決定部１１３は、さらにステップＳ５３の条件式２Ｌ０＋Ｗｔ／２－Ｌmax＞ＬＵで側面ハンド部２０を最も伸ばしたときの配置距離Ｌｔが上限値ＬＵより大きいかを判定する。その結果、配置距離Ｌｔが上限値ＬＵより大きい場合はケースＡ１０に相当するため、吸着位置姿勢決定部１１３は、ステップＳ３３でフラグに把持不可を設定して終了する。ステップＳ５３において配置距離Ｌｔが上限値ＬＵより小さい場合はケースＡ８またはケースＡ９に相当するため、吸着位置姿勢決定部１１３は、ステップＳ５２で配置距離Ｌｔに２Ｌ０＋Ｗｔ／２－Ｌmaxを設定後、ステップＳ３２でフラグに把持可を設定して終了する。

　ステップＳ５１の条件式で、側面ハンド部２０を最も伸ばしたときの配置距離Ｌｔが上限値ＬＵ以下である場合はケースＡ３、Ａ４、Ａ６またはＡ７のいずれかに相当するため、吸着位置姿勢決定部１１３は、ステップＳ３２でフラグを把持可に設定して終了する。この場合、配置距離ＬｔはステップＳ２１で設定されたＬ０である。

　図１２はＬ１≧Ｌ０の場合のフローチャートである。まず、吸着位置姿勢決定部１１３は、式１および式３をいずれも満たす配置距離Ｌｔの範囲を算出する。ステップＳ６０で、吸着位置姿勢決定部１１３は、配置距離Ｌｔの下限値ＬＬにＬ１を設定する。次に、吸着位置姿勢決定部１１３は、ステップＳ６１の条件式を満たす場合は、ステップＳ６２で上限値ＬＵにＬ０＋Ｆｋを設定し、満たさない場合は、ステップＳ６３で上限値ＬＵにＷ－Ｗｔを設定する。

　次に、吸着位置姿勢決定部１１３は、ステップＳ６４の条件式２Ｌ０＋Ｗｔ／２－Ｌmin＜ＬＬで、側面ハンド部２０を最も縮めたときの配置距離Ｌｔが下限値ＬＬより小さいかを判定する。その結果、配置距離Ｌｔが下限値ＬＬより小さい場合はケースＢ１に相当するため、吸着位置姿勢決定部１１３は、ステップＳ３３でフラグに把持不可を設定して終了する。

　次に、吸着位置姿勢決定部１１３は、ステップＳ６５の条件式２Ｌ０＋Ｗｔ／２－Ｌmax＞Ｌ１で、側面ハンド部２０を最も伸ばしたときの配置距離ＬｔがＬ１より大きいかを判定する。その結果、配置距離ＬｔがＬ１より大きい場合は、吸着位置姿勢決定部１１３は、さらにステップＳ６６の条件式２Ｌ０＋Ｗｔ／２－Ｌmax＞ＬＵで側面ハンド部２０を最も伸ばしたときの配置距離Ｌｔが上限値ＬＵより大きいかを判定する。その結果、配置距離Ｌｔが上限値ＬＵより大きい場合はケースＢ６に相当するため、吸着位置姿勢決定部１１３は、ステップＳ３３でフラグに把持不可を設定して終了する。ステップＳ６６において配置距離Ｌｔが上限値ＬＵより小さい場合はケースＢ４またはケースＢ５に相当するため、吸着位置姿勢決定部１１３は、ステップＳ６７で配置距離Ｌｔに２Ｌ０＋Ｗｔ／２－Ｌｍａｘを設定後、ステップＳ３２でフラグに把持可を設定して終了する。

　ステップＳ６５の条件式で、側面ハンド部２０を最も伸ばしたときの配置距離Ｌｔが上限値ＬＵ以下である場合はケースＢ２またはＢ３に相当するため、吸着位置姿勢決定部１１３は、ステップＳ３２でフラグを把持可に設定して終了する。この場合、配置距離ＬｔはステップＳ２３で設定されたＬ１である。

　図８Ｂに示すように、接着剤２０２から近い側面に側面吸着ユニット２１を配置する場合におけるＬ型ハンド４の吸着位置も同様に決定することができる。図８Ａと図８Ｂのどちらの吸着位置に決定するかは、物品位置姿勢認識（ステップＳ１２）で抽出した隣接する物品情報等を用いて決定することができる。例えば、どちらか一方に隣接する物品が存在しない場合は、隣接物品と干渉しない把持姿勢を選択し、両方とも隣接する物品が存在しない場合は、適切な指標によってどちらを吸着するか選択する。指標例として、例えば、ロボット姿勢が特異点からより離れている姿勢を選択する方法、直前の位置から移動時間が短い姿勢を選択する方法、または、理想的な把持位置に近い位置で吸着可能な姿勢を選択する方法など、一般的な選択方法を適用することができる。吸着位置を図８Ａに示す位置と図８Ｂに示す位置との間で変更するときには、ヨー回転機構部３４を用いることで、ロボットの姿勢を変更することなく、Ｌ型ハンド４の向きを変更することができる。

　次に、平面ハンド７の把持位置と姿勢を決定する方法について図１０を用いて説明する。平面ハンド７を用いる場合、吸着面として天面と側面のどちらかを吸着把持することができるが、本実施例では、天面吸着について説明する。側面吸着の場合は、接着剤２０２へ負荷がかからないため、従来方式を用いればよい。

　平面ハンド７で天面を吸着把持する場合、Ｌ型ハンド４の天面吸着と同様に決定することができる。図１０のステップＳ２１からステップＳ２５までは、Ｌ型ハンド４と同じ処理を実施する。ステップＳ２４でＬ型ハンドではないと判定され、ステップＳ３２でフラグに把持可を設定して終了する。

　図９Ａ～図１２を参照して説明したように、平面ハンド７を使用する場合、物品５の天面のうち、接着剤２０２と重ならず、かつ、重量の不均衡によって物品５を落下させない範囲内のいずれかの位置が天面吸着ユニット３２の吸着位置として特定される。このとき、当該範囲内で重心の直上に近い位置を把持することが望ましい。最も望ましいのは、当該範囲内で重心の直上に最も近い位置を把持することである。

　一方、Ｌ型ハンド４を使用する場合、接着剤２０２と重ならず、かつ、重量の不均衡によって物品５を落下させない範囲（すなわち図９Ａ及び図９Ｂの数直線上に表示されたＬｔがとりうる範囲）のうち、物品５のサイズとＬ型ハンド４の構造（具体的には吸着ユニット間距離Ｌｓがとりうる範囲）との関係に応じて天面吸着ユニット３２が把持できる範囲（すなわち図９ＡのケースＡ２～Ａ９及びＢ２～Ｂ５の線分が示す範囲）内のいずれかの位置が天面吸着ユニット３２の吸着位置として特定される。このとき、当該範囲内で重心の直上に近い位置を把持することが望ましい。最も望ましいのは、当該範囲内で重心の直上に最も近い位置を把持することである。

　移動動作生成（図７のステップＳ１４）では、移動動作生成部１１４は、物品群６からコンベアへ物品５を移動するためのロボット１とハンド３の動作を生成する。

　まず、Ｌ型ハンド４を用いて物品５を移動する場合に生成される動作例について図１３と図１４を用いて説明する。ここでは、移動動作生成部１１４が生成した動作を移動動作実行部１２０が実行する例を説明する。

　図１３は、本発明の実施例１においてロボット１およびハンド３を動作させる処理を示すフローチャートである。

　ハンド配置（ステップＳ７１）では、移動動作実行部１２０は、待機位置から移動する物品５の吸着位置へＬ型ハンド４を移動する。次に、移動動作実行部１２０は、天面吸着ＯＮ（ステップＳ７２）で天面吸着ユニット３２の吸着を開始し、所定時間あるいは所定の真空吸着圧力に到達するまで静止することで、吸着部４１が真空吸着圧力で圧縮され、確実な吸着を実現することができる。次に、側面ハンド移動（ステップＳ７３）で、移動動作実行部１２０は、側面ハンド部２０を物品５に向かって移動させ、側面吸着ユニット２１を物品５に密着させる。次に、側面吸着ＯＮ（ステップＳ７４）で、移動動作実行部１２０は、側面吸着ユニット２１の吸引を開始し、所定時間あるいは所定の真空吸着圧力に到達するまで静止する。次に、側面ハンド部固定（ステップＳ７５）で、移動動作実行部１２０は、Ｌ型ハンド４を傾けたときに側面ハンド部２０が動かないよう固定する。固定方法として、側面ハンド部２０を動かすシリンダ３８に搭載されているブレーキを駆動する方法、または、固定治具（図示せず）を使う方法など、一般的な方法を用いることができる。次に、プレイス位置移動（ステップＳ７６）で、移動動作実行部１２０は、吸着した物品５をプレイス位置まで移動し、そこで吸着をＯＦＦ（ステップＳ７７）する。最後に、移動動作実行部１２０は、待機位置へＬ型ハンド４を移動させる。

　図１４Ａから図１４Ｃは、本発明の実施例１におけるＬ型ハンド４の吸着動作を説明する上面図である。

　図１４Ａは、吸着位置姿勢決定（ステップＳ１３）で生成した吸着位置座標に天面吸着ユニット３２を配置して吸着した状態を示す。物品５は、物品位置姿勢認識（ステップＳ１２）で位置と姿勢を認識されるが、認識結果には誤差が含まれるため、物品５と側面吸着ユニット２１が平行とならない場合がある。ここから、シリンダ３８を縮めることで、側面ハンド部２０を物品５に近づけていく。

　シリンダ３８を縮めると、図１４Ｂに示すように、側面吸着ユニット２１に取り付けられているガイド２８が物品５に接触する。さらにシリンダ３８を縮めると、ガイド２８が物品５の表面を滑り、側面吸着ユニット２１が回転することで、側面吸着ユニット２１が物品側面の角度にならっていく。このとき、連結軸２３とガイド２８との間の距離が短いほど、滑る量が小さくなり、側面吸着ユニット２１がならいやすくなる。

　図１４Ｃに示すように、側面吸着ユニット２１が物品側面と平行になったのち、さらにシリンダ３８を縮めると、ガイド２８が沈み込みながら、吸着部４１が物品５に密着する。この後、側面吸着をＯＮして吸着したのち、側面ハンド部２０が動かないように、シリンダ３８のブレーキなどの手段で側面ハンド部２０を固定する。

　次に、平面ハンド７を用いて物品５を移動する場合に生成される動作例について図１３を用いて説明する。まず、移動動作実行部１２０は、ハンド配置（ステップＳ７１）と天面吸着ＯＮ（ステップＳ７２）を実行後、プレイス位置移動（ステップＳ７６）、吸着ＯＦＦ（ステップＳ７７）、待機位置移動（ステップＳ７８）を順次実行する。各ステップで実行する内容は、Ｌ型ハンド４の場合と同様である。

　移動動作実行（図７のステップＳ１５）では、移動動作実行部１２０が、移動動作生成（図７のステップＳ１４）で生成したロボット１とＬ型ハンド４の動作を、制御可能な命令に変換して出力する。

　以後、ステップＳ１０からステップＳ１５を必要回数繰り返す。

　＜記憶部構成の一例＞
　記憶部１０１に格納されている情報について図１５および図１６を用いて説明する。

　図１５は、本発明の実施例１における移動装置情報記憶領域１０２に格納されている移動装置情報管理テーブル１０２０の一例を示す説明図である。

　移動装置情報管理テーブル１０２０には、ハンド情報として、平面ハンドまたはＬ型ハンドなどのハンド構成、吸着面寸法、および吸着面座標などが格納されている。Ｌ型ハンドの場合、ハンド情報は吸着ユニット間距離Ｌｓを含む。Ｌｓの値は、一般的には、最小値から最大値までの幅を持った値である。また、ロボット情報として、リンク数、各リンクの長さ、関節の方向、可動範囲、最大角速度、および最大角加速度などが格納されている。また、周辺環境情報として、物品群６が置かれているピッキング位置の座標、物品５を置くコンベア上の座標、障害物の大きさ、および障害物の座標などが格納されている。

　図１６は、本発明の実施例１における物品情報記憶領域１０３に格納されている物品情報管理テーブル１０３０の一例を示す説明図である。

　物品情報管理テーブル１０３０には、物品の寸法および重心位置のほか、接着剤２０２を回避するための吸着オフセット量が格納されている。

　具体的には、図１６の例において、配置禁止距離Ｌ１は、天面吸着ユニット３２が接着剤２０２の領域と重なることによる物品５の破損を防ぐために、天面吸着ユニット３２による把持を禁止する領域を規定するものである。一方、最大オフセット値ＦｇおよびＦｋは、天面吸着ユニット３２が物品５の重心から外れた位置を把持した結果、重量の不均衡によって物品５が落下することを防ぐために許容される把持位置のオフセット値の最大値を示す。一般的に、Ｌ型ハンドを用いた場合には側面吸着ユニット２１を用いることで物品５が安定しやすいため、平面ハンドの場合より最大オフセット値が大きくなる。

　＜画面表示の一例＞
　図１７は、本発明の実施例１における表示部１９２に表示される表示情報１１２０の一例を示す説明図である。

　物品情報表示部１１２１には物品５の品種および寸法が表示される。物品５の品種情報欄には、作業者が選択ボタン１１４３を操作し、物品情報管理テーブル１０３０に登録されている物品情報に基づき表示されたリストから選択する方法、または、撮影装置１１が撮影した画像から、物品認識部１１０が品種を特定する方法などを用いて抽出した品種情報を表示する。なお、移動対象物品は、複数種類指定してもよい。

　寸法情報欄には、物品情報管理テーブル１０３０に品種情報と関連付けて格納されている寸法情報、または撮影装置１１で撮影した画像から物品認識部１１０が特定した形状寸法情報などから抽出した形状寸法情報を表示する。

　隣接物品情報表示部１１２２には、移動対象物品の位置姿勢を図示するとともに、移動対象物品の周辺に積層されている物品の位置姿勢も図示する。周辺に積層された物品などによって物品認識部１１０が物品を特定できなかった場合には、撮影装置１１で取得した撮影情報として得られる三次元点群、または三次元的面情報などを、吸着把持に影響する障害物１１６１として図示する。また、複数品種の物品が混載されている場合には、品種毎に異なる色またはテクスチャ等で区別して表示してもよい。また、フラップ隙間２０４などに基づいて特定した接着剤２０２の位置を示すため、物品の向きがわかるよう接着剤位置マーク１１６２などを図示してもよい。

　吸着把持位置情報表示部１１２３には、使用するハンド名称、移動装置情報記憶領域１０２に格納されている吸着ユニット間距離Ｌｓ、物品情報管理テーブル１０３０に格納されている配置禁止領域Ｌ１、重心位置１１６３、最大オフセット量Ｆｋ、およびＦｇ、天面吸着ユニット幅Ｗｔから算出される把持可能領域１１６５、ならびに、吸着位置姿勢決定部１３が決定した側面吸着ユニット２１の位置、配置位置Ｌｔ、およびオフセット量１１６４などの吸着把持位置情報が図示される。

　登録・変更ボタン１１４２を操作することによって、記憶部１０１に格納されている情報の登録と修正が可能である。実行ボタン１１４１を操作することによって、移動動作が自動実行される。

　以上説明した実施例によれば、物品を損傷することなく、高速に移動することができ、ロボットの稼働率向上、作業効率向上、および把持物ダメージ低減を実現することができる。

　なお、上記の実施例はロボット１を用いた自動移動機械１００のハンド３の制御を例として説明したが、その制御の少なくとも一部を人が手動で行うロボットに、本実施例のハンド３及びその制御を適用してもよい。

　また、本発明の実施形態のシステムは次のように構成されてもよい。

　（１）物品（例えば物品５）を吸着して把持する把持部（例えば少なくとも天面吸着ユニット３２、又は、天面吸着ユニット３２及び側面吸着ユニット２１）と、把持部による物品の把持及び把持部の移動を制御する制御部（例えば制御装置１０）と、を有する移動機械（例えばハンド３及びそれを制御する制御装置１０）であって、制御部は、物品の把持禁止領域を示す情報を含む物品情報（例えば物品情報記憶領域１０３に格納される物品情報管理テーブル１０３０）を保持し、物品情報に基づいて、物品の把持禁止領域（例えば物品情報管理テーブル１０３０の配置禁止距離によって規定される領域）以外の領域を把持するように把持部を制御する。

　これによって、物品を損傷することなく、高速に移動することができ、ロボットの稼働率向上と作業効率向上、把持物ダメージ低減を実現することができる。

　（２）上記（１）において、物品は紙製の箱（例えば段ボール箱）であり、把持禁止領域は、箱を閉じるために箱を構成する紙を接着剤（例えば接着剤２０２）によって貼り合わせた領域を含む。

　これによって、箱の接着部分の損傷を防ぐことができる。

　（３）上記（１）において、制御部は、物品の把持禁止領域以外の領域に、把持部の長手方向と把持禁止領域の長手方向とが略平行になるように把持部を配置するように把持部による把持位置を決定し、決定した把持位置を把持するように把持部を制御する。

　これによって、箱の接着部分の損傷を防ぎながら、安定した把持をすることができる。

　（４）上記（１）において、把持部は、物品の天面を吸着して把持する天面把持部（例えば天面吸着ユニット３２）と、物品の側面を吸着して把持する側面把持部（例えば側面吸着ユニット２１）と、を含み、制御部は、天面把持部が物品の天面の把持禁止領域以外の領域を把持し、側面把持部が物品の複数の側面のうち面積が広い側面を把持するように把持部を制御する。

　これによって、安定した把持をすることができる。

　（５）上記（４）において、天面把持部と側面把持部との距離が変更可能である。

　これによって、物品のサイズ等に合わせて安定した把持をすることができる。

　（６）上記（１）において、物品情報は、物品を重量の不均衡によって落下させずに把持部が把持できる範囲である把持可能範囲を示す情報（例えば物品情報管理テーブル１０３０の最大オフセット値）を含み、制御部は、物品情報に基づいて、物品の把持禁止領域以外の領域であって、かつ、把持可能範囲内の領域を把持するように把持部を制御する。

　これによって、物品を落下させることなく安定した把持をすることができる。

　（７）上記（６）において、把持部は、物品の天面を吸着して把持する天面把持部を含み、把持可能範囲は、物品の天面のうち物品を重量の不均衡によって落下させずに天面把持部が把持できる範囲であり、制御部は、把持部が物品の側面を吸着して把持する側面把持部を含まない場合、物品の把持禁止領域以外の領域であって、かつ、把持可能範囲内の領域のうち物品の重心位置の直上の位置に近い位置を天面把持部が把持するように把持部を制御する（例えば図１０のステップＳ２４でＮｏの場合）。

　これによって、破損及び落下をさせることなく物品を把持することができる。

　（８）上記（６）において、把持部は、物品の天面を吸着して把持する天面把持部を含み、把持可能範囲は、物品の天面のうち物品を重量の不均衡によって落下させずに天面把持部が把持できる範囲であり、制御部は、把持部が物品の側面を吸着して把持する側面把持部をさらに含む場合、物品の把持禁止領域以外の領域であって、かつ、把持可能範囲内の領域のうち、天面把持部と側面把持部との距離がとりうる範囲と物品のサイズとの関係に基づいて天面把持部が把持可能な範囲内で物品の重心位置の直上の位置に近い位置を天面把持部が把持するように把持部を制御する（例えば図９ＡのケースＡ２からケースＡ９または図９ＢのケースＢ２からケースＢ５における制御）。

　これによって、破損及び落下をさせることなく物品を把持することができる。

　（９）上記（８）において、制御部は、物品の把持禁止領域以外の領域であって、かつ、把持可能範囲内の領域に、天面把持部と側面把持部との距離がとりうる範囲と物品のサイズとの関係に基づいて天面把持部が把持可能な範囲の少なくとも一部が含まれない場合（例えば図９ＡのケースＡ１、ケースＡ１０、図９ＢのケースＢ１またはケースＢ６）、把持部が物品を把持できないと判定する。

　これによって、物品の破損及び落下を防止することができる。

　（１０）上記（１）において、制御部は、物品を撮影した画像に基づいて物品の姿勢を認識し（例えば図７のステップＳ１２）、物品の姿勢と物品情報とに基づいて物品の把持禁止領域を特定する（例えば図７のステップＳ１３）。

　これによって、適切に把持禁止領域を特定し、物品の破損を防ぐことができる。

　（１１）把持部を有する上記（１）に記載の移動機械のハンド（例えばＬ型ハンド４）であって、把持部は、物品の天面を吸着して把持する天面把持部（例えば天面吸着ユニット３２）と、物品の側面を吸着して把持する側面把持部（例えば側面吸着ユニット２１）と、を有し、移動機械のハンドは、側面把持部を天面把持部からの距離が変化する方向に移動させるアクチュエータ（例えばシリンダ３８）をさらに有し、天面把持部が物品の天面を吸着して把持した後に、アクチュエータが側面把持部を天面把持部に近づける方向に移動させ（例えば図１４Ａの動作）、側面把持部が物品の側面に接触し、側面把持部が物品の側面に押し付けられる力が所定の値に達した後に、側面把持部が物品の側面を吸着保持し（例えば図１４Ｂ及び図１４Ｃの動作）、側面把持部が物品の側面を吸着保持した後に、アクチュエータが側面把持部を固定する（例えば図１４Ｃの動作）。

　これによって、物品のサイズ等に合わせて確実に物品を把持することができる。

　（１２）上記（１１）において、側面把持部は、物品の側面を吸着する吸着面を当該側面と平行になるように揺動させる揺動部（例えば揺動機構連結部２４及び揺動機構稼働部２２等を含む揺動機構部）を有する。

　これによって、天面の把持位置に誤差があった場合にも、確実に物品を把持することができる。

　（１３）上記（１２）において、吸着面は、第１の弾性体（例えばスポンジ状の吸着部４１）によって構成され、揺動部は、吸着面が物品の側面に当接していない場合に吸着面を初期位置に戻す第２の弾性体（例えばばね２５）と、側面把持部を天面把持部に近づけたときに吸着面より先に物品に当接するガイド（例えばガイド２８）と、ガイドを側面把持部に連結する第３の弾性体（例えばガイドばね２９）と、を有し、第３の弾性体のばね定数が、第２の弾性体のばね定数及び第１の弾性体のばね定数より大きい。

　これによって、天面の把持位置に誤差があった場合にも、確実に物品を把持することができる。

　なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明のより良い理解のために詳細に説明したのであり、必ずしも説明の全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることが可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

　また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によってハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによってソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、不揮発性半導体メモリ、ハードディスクドライブ、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）等の記憶デバイス、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の計算機読み取り可能な非一時的データ記憶媒体に格納することができる。

　また、制御線及び情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線及び情報線を示しているとは限らない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

Claims (14)

1. 　物品を吸着して把持する把持部と、前記把持部による前記物品の把持及び前記把持部の移動を制御する制御部と、を有する移動機械であって、
   　前記制御部は、
   　前記物品の把持禁止領域を示す情報を含む物品情報を保持し、
   　前記物品情報に基づいて、前記物品の把持禁止領域以外の領域を把持するように前記把持部を制御することを特徴とする移動機械。
2. 　請求項１に記載の移動機械であって、
   　前記物品は紙製の箱であり、
   　前記把持禁止領域は、前記箱を閉じるために前記箱を構成する紙を接着剤によって貼り合わせた領域を含むことを特徴とする移動機械。
3. 　請求項１に記載の移動機械であって、
   　前記制御部は、前記物品の把持禁止領域以外の領域に、前記把持部の長手方向と前記把持禁止領域の長手方向とが略平行になるように前記把持部を配置するように前記把持部による把持位置を決定し、前記決定した把持位置を把持するように前記把持部を制御することを特徴とする移動機械。
4. 　請求項１に記載の移動機械であって、
   　前記把持部は、前記物品の天面を吸着して把持する天面把持部と、前記物品の側面を吸着して把持する側面把持部と、を含み、
   　前記制御部は、前記天面把持部が前記物品の天面の前記把持禁止領域以外の領域を把持し、前記側面把持部が前記物品の複数の側面のうち面積が広い側面を把持するように前記把持部を制御することを特徴とする移動機械。
5. 　請求項４に記載の移動機械であって、
   　前記天面把持部と前記側面把持部との距離が変更可能であることを特徴とする移動機械。
6. 　請求項１に記載の移動機械であって、
   　前記物品情報は、前記物品を重量の不均衡によって落下させずに前記把持部が把持できる範囲である把持可能範囲を示す情報を含み、
   　前記制御部は、前記物品情報に基づいて、前記物品の把持禁止領域以外の領域であって、かつ、前記把持可能範囲内の領域を把持するように前記把持部を制御することを特徴とする移動機械。
7. 　請求項６に記載の移動機械であって、
   　前記把持部は、前記物品の天面を吸着して把持する天面把持部を含み、
   　前記把持可能範囲は、前記物品の天面のうち前記物品を重量の不均衡によって落下させずに前記天面把持部が把持できる範囲であり、
   　前記制御部は、前記把持部が前記物品の側面を吸着して把持する側面把持部を含まない場合、前記物品の把持禁止領域以外の領域であって、かつ、前記把持可能範囲内の領域のうち前記物品の重心位置の直上の位置に近い位置を前記天面把持部が把持するように前記把持部を制御することを特徴とする移動機械。
8. 　請求項６に記載の移動機械であって、
   　前記把持部は、前記物品の天面を吸着して把持する天面把持部を含み、
   　前記把持可能範囲は、前記物品の天面のうち前記物品を重量の不均衡によって落下させずに前記天面把持部が把持できる範囲であり、
   　前記制御部は、前記把持部が前記物品の側面を吸着して把持する側面把持部をさらに含む場合、前記物品の把持禁止領域以外の領域であって、かつ、前記把持可能範囲内の領域のうち、前記天面把持部と前記側面把持部との距離がとりうる範囲と前記物品のサイズとの関係に基づいて前記天面把持部が把持可能な範囲内で前記物品の重心位置の直上の位置に近い位置を前記天面把持部が把持するように前記把持部を制御することを特徴とする移動機械。
9. 　請求項８に記載の移動機械であって、
   　前記制御部は、前記物品の把持禁止領域以外の領域であって、かつ、前記把持可能範囲内の領域に、前記天面把持部と前記側面把持部との距離がとりうる範囲と前記物品のサイズとの関係に基づいて前記天面把持部が把持可能な範囲の少なくとも一部が含まれない場合、前記把持部が前記物品を把持できないと判定することを特徴とする移動機械。
10. 　請求項１に記載の移動機械であって、
    　前記制御部は、前記物品を撮影した画像に基づいて前記物品の姿勢を認識し、
    　前記物品の姿勢と前記物品情報とに基づいて前記物品の把持禁止領域を特定することを特徴とする移動機械。
11. 　前記把持部を有する請求項１に記載の移動機械のハンドであって、
    　前記把持部は、物品の天面を吸着して把持する天面把持部と、前記物品の側面を吸着して把持する側面把持部と、を有し、
    　前記移動機械のハンドは、前記側面把持部を前記天面把持部からの距離が変化する方向に移動させるアクチュエータをさらに有し、
    　前記天面把持部が前記物品の天面を吸着して把持した後に、前記アクチュエータが前記側面把持部を前記天面把持部に近づける方向に移動させ、
    　前記側面把持部が前記物品の側面に接触し、前記側面把持部が前記物品の側面に押し付けられる力が所定の値に達した後に、前記側面把持部が前記物品の側面を吸着保持し、
    　前記側面把持部が前記物品の側面を吸着保持した後に、前記アクチュエータが前記側面把持部を固定することを特徴とする移動機械のハンド。
12. 　請求項１１に記載の移動機械のハンドであって、
    　前記側面把持部は、前記物品の側面を吸着する吸着面を当該側面と平行になるように揺動させる揺動部を有することを特徴とする移動機械のハンド。
13. 　請求項１２に記載の移動機械のハンドであって、
    　前記吸着面は、第１の弾性体によって構成され、
    　前記揺動部は、前記吸着面が前記物品の側面に当接していない場合に前記吸着面を初期位置に戻す第２の弾性体と、前記側面把持部を前記天面把持部に近づけたときに前記吸着面より先に前記物品に当接するガイドと、前記ガイドを前記側面把持部に連結する第３の弾性体と、を有し、
    　前記第３の弾性体のばね定数が、前記第２の弾性体のばね定数及び前記第１の弾性体のばね定数より大きいことを特徴とする移動機械のハンド。
14. 　物品を吸着して把持する把持部と、前記把持部による前記物品の把持及び前記把持部の移動を制御する制御部と、を有する移動機械の制御方法であって、
    　前記制御部は、
    　前記物品の把持禁止領域を示す情報を含む物品情報を保持し、
    　前記物品情報に基づいて、前記物品の把持禁止領域以外の領域を把持するように前記把持部を制御することを特徴とする移動機械の制御方法。

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