WO2023171021A1 - ロボットハンドおよびピッキングロボットシステム - Google Patents

ロボットハンドおよびピッキングロボットシステム Download PDF

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WO2023171021A1
WO2023171021A1 PCT/JP2022/039752 JP2022039752W WO2023171021A1 WO 2023171021 A1 WO2023171021 A1 WO 2023171021A1 JP 2022039752 W JP2022039752 W JP 2022039752W WO 2023171021 A1 WO2023171021 A1 WO 2023171021A1
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WO
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suction
article
robot hand
robot
bag
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/039752
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
翔太郎 森
忠史 尾坂
貴臣 西垣戸
Original Assignee
株式会社日立製作所
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/06Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means

Definitions

  • the present invention relates to a robot hand and a picking robot system.
  • Patent Document 1 A technique related to a robot hand that grips bags is described, for example, in Patent Document 1.
  • Patent Document 1 describes a method for gripping an object based on a spectral information acquisition unit that spectrally spectrally reflects light reflected from an article and acquires spectral information, recognition information acquired by a recognition unit, and spectral information acquired by the spectral information acquisition unit.
  • An article transfer device is described that includes a controller for controlling a mechanism. Then, the control section determines the material of the article based on the spectral information acquired by the spectral information acquisition section and the spectral information stored in the spectral information storage section.
  • the item is made of cardboard, the normal suction and gripping operation is performed, and if the item is made of vinyl, the gripping force such as suction force and clamping force is weakened compared to normal to avoid tearing the vinyl of the item.
  • the gripping force such as suction force and clamping force is weakened compared to normal to avoid tearing the vinyl of the item.
  • the present invention was devised in view of the above-mentioned circumstances, and aims to provide a robot hand and a picking robot system capable of grasping both soft bags and heavy articles.
  • the robot hand of the present invention includes a suction section that suctions and grips an article, and a suction control section that controls the operation of the suction section, and the suction section has two or more types of different hardnesses.
  • the suction control unit applies different suction control to each suction pad having a different hardness depending on the amount of air leakage from the suction pad having a different hardness when an article is gripped. are doing.
  • FIG. 1 is a front view showing the overall configuration of a picking system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 1 is a perspective view of a suction pad for bags according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 is a perspective view of the heavy object suction pad of Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a situation that occurs when an attempt is made to grasp a baggy article with a suction pad for heavy objects.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a state in which an upper spherical article is gripped by a heavy suction pad.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an attempt to grasp an article with a spherical top surface using a suction pad for bags.
  • 3 is a schematic diagram of the pneumatic configuration of the robot hand in Embodiment 1.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a flow of estimating the amount of air leakage for determining grip control.
  • FIG. 3 is a schematic front view showing how articles stored in the storage cardboard are taken out.
  • FIG. 3 is a schematic front view showing how articles stored in the storage cardboard are taken out.
  • FIG. 3 is a schematic front view showing how articles stored in the storage cardboard are taken out.
  • FIG. 3 is a schematic front view showing how articles stored in the storage cardboard are taken out.
  • FIG. 3 is a schematic front view showing how articles stored in the storage cardboard are taken out.
  • FIG. 3 is a schematic front view showing how articles stored in the storage cardboard are taken out.
  • FIG. 3 is a schematic front view showing how articles stored in the storage cardboard are taken out.
  • FIG. 3 is a schematic front view showing how articles stored in the storage cardboard are taken out.
  • FIG. 3 is a schematic front view showing how articles stored in the storage cardboard are taken out.
  • FIG. 3 is a schematic front view showing how articles stored in the storage cardboard are taken out.
  • FIG. 2 is a perspective view of a robot hand according to a second embodiment.
  • FIG. 7 is a front view of the robot hand according to Embodiment 2 in a state where the finger portion is closed and the suction extension/contraction portion is contracted.
  • FIG. 7 is a front view of the robot hand according to Embodiment 2 in a state where the finger portion is opened and the suction drive portion is extended.
  • FIG. 3 is a schematic front view showing how a bottle article is gripped using a robot hand.
  • FIG. 1 shows a front view showing the overall configuration of a picking system 5 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the picking system 5 of the first embodiment includes a transport robot 51 , a carry-in conveyor 52 that carries articles 100 into the transport robot 51 , a movement mechanism 53 , a carry-out conveyor 54 , and an imaging device 55 .
  • the transfer robot 51 transfers the article 100 in the storage cardboard box 200 into the carry-out container 56.
  • the transport robot 51 is supported by a moving mechanism 53 so as to be movable in one axis direction (in the left-right direction in the plane of FIG. 1).
  • the transport robot 51 is, for example, a vertical multi-joint robot having six axes of joints.
  • the arm 51a of the transfer robot 51 is provided with a robot hand 1 that grips the article 100.
  • the carry-in conveyor 52 transports the storage cardboard boxes 200 containing the plurality of articles 100 from the upstream process of the picking system 5 to a predetermined movable range of the transport robot 51 .
  • the carry-in conveyor 52 carries the article 100 in the storage cardboard box 200 close to the transfer robot 51 .
  • the moving mechanism 53 transports the transport robot 51 holding the article 100 to the unloading container 56 .
  • the moving mechanism 53 is arranged between the carry-in conveyor 52 and the carry-out conveyor 54.
  • An incoming conveyor 52 is arranged on one side of the moving mechanism 53 in the moving direction, and an outgoing conveyor 54 is arranged on the other side of the moving mechanism 53 in the moving direction.
  • the article 100 carried out by the transport robot 51 and the robot hand 1 is stored in the carry-out container 56 provided on the carry-out conveyor 54 .
  • the carry-out conveyor 54 carries out the carry-out container 56 containing the article 100 to a predetermined location. That is, the carry-out conveyor 54 transports the carry-out container 56 in which the article 100 is stored to a predetermined position in the downstream process of the picking system 50.
  • the imaging device 55 is, for example, a three-dimensional camera, and is arranged above the position where the transport robot 51 grips the article 100 using the robot hand 1. The imaging device 55 photographs the type of article 100 in the storage cardboard box 200 in order to be transported by the transport robot 51.
  • the picking system 5 configured as described above uses the transport robot 51 to transport the articles 100 in the storage cardboard boxes 200 transported by the transport conveyor 52 to the transport container 56 on the transport conveyor 54 .
  • the picking system 5 includes the above-mentioned transfer robot 51, a carry-in conveyor 52, a moving mechanism 53, a control device 57 that controls the imaging device 55, and an information storage device 58.
  • Information storage device 58 is connected to control device 57 .
  • the information storage device 58 stores information regarding the article 100, such as the material, shape, size, pattern, and posture of the article 100 placed on the storage cardboard 200. However, some or all of the information about the article 100 may be missing. Moreover, there may be multiple types of articles 100.
  • the imaging device 55 photographs the article 100 carried in from the carry-in conveyor 52. The imaging device 55 then outputs the captured information to the control device 57.
  • the control device 57 compares the information on the article 100 obtained from the imaging device 55 (information on the pattern and shape of the article 100, etc.) with information on the size and type of the article stored in the information storage device 58, and Identify 100 types.
  • the control device 57 determines information such as the position, orientation, material, and air leakage of the article 100 when gripped. Then, the control device 57 controls the operations of the transport robot 51 and the robot hand 1 based on the determined information regarding the article 100.
  • the operation control by this control device 57 is one example, and details will be described later. Note that in the picking system 5, an example has been described in which the imaging device 55 is provided above the position where the article 100 is gripped, but the present invention is not limited to this.
  • the imaging device 55 may be provided on the transport robot 51 or the robot hand 1, or may be placed on the side of the position where the article 100 is gripped. Alternatively, a configuration may be adopted in which the position of the imaging device 55 changes dynamically.
  • All of the articles 100 stored in the storage corrugated cardboard 200 may be the same article, or a plurality of types of articles may be mixed together. Moreover, the articles 100 stored in each storage cardboard box 200 may be different. Although an example has been described in which the transfer robot 51 is moved by the moving mechanism 53, the present invention is not limited to this, and the transfer robot 51 itself may be provided with a moving mechanism, or the transfer robot 51 may be fixed.
  • the picking system 5 stores the articles 100 in the carry-out container 56
  • the picking system 5 is not limited thereto.
  • the picking system 5 for example, the article 100 gripped by the robot hand 1 of the transfer robot 51 may be transferred onto the carry-out conveyor 54, or may be stored in a storage shelf (not shown), or various other picking systems 5 may be used. is applicable.
  • a vertically articulated robot having six axes of joints is applied as the transport robot 51
  • the present invention is not limited to this.
  • a two-axis robot that rotates in the horizontal direction and moves in the vertical direction may be used, or various other robots may be used.
  • FIG. 2 shows a schematic configuration diagram of a part of the robot hand 1 and the picking system 5 according to the first embodiment.
  • FIG. 2A shows an example in which a bag article 2 is sucked by the robot hand 1.
  • FIG. 2B shows an example in which a non-bagged article 3 is sucked by the robot hand 1.
  • the robot hand 1 includes a base 12, soft bag suction pads 13A and 13B connected to the base 12, and a hard heavy suction pad 14.
  • FIG. 3A shows a perspective view of the suction pad 13A for bags according to the first embodiment.
  • the bag suction pad 13A has a diameter 13Ac of 30 mm, for example, and is made of silicon.
  • the material of the bag suction pad 13A may be any other material such as rubber or elastomer as long as it has flexible properties suitable for suctioning bags.
  • the bag suction pad 13A includes a bellows portion 13A1, a lip portion 13A2 that contacts the article 100, a suction guard portion 13A3, and a lip projection portion 13A4 that reduces air leakage.
  • the bellows portion 13A1 passively expands and contracts due to vacuum pressure when adsorbing the article 100.
  • the suction guard portion 13A3 prevents the baggy article 100 from entering the inside of the lip portion 13A2 when sucking the article 100. Only the suction guard portion 13A3 is made of hard plastic.
  • the lip protrusion 13A4 reduces air leakage when adsorbing the article 100.
  • the bag suction pad 13B shown in FIG. 2A has the same configuration as the bag suction pad 13A.
  • the bag suction pad 13B includes a bellows portion 13B1, a lip portion 13B2, a suction guard portion 13B3, and a lip projection portion 13B4. Among these, only the suction guard portion 13B3 is made of hard plastic.
  • the distance between the bag suction pad 13A, the heavy goods suction pad 14, and the bag suction pad 13B shown in FIG. 2A is 50 mm.
  • the interval can be arbitrarily adjusted depending on how the articles 100 are placed.
  • FIG. 3B shows a perspective view of the heavy object suction pad 14 of Embodiment 1.
  • the heavy object suction pad 14 is a commercially available general bellows type suction pad.
  • the suction pad 14 for heavy objects is different from the suction pads 13A and 13B for bags in the objects to be gripped.
  • the non-bagged article 3 shown in FIG. 2B has a flat top surface, is not deformed, and is heavy, weighing approximately 2 kg.
  • the suction pad 14 for heavy objects does not have suction guards 13A3, 13B3 and lip protrusions 13A4, 13B4, which the suction pads 13A, 13B for bags have.
  • the heavy object suction pad 14 includes only a bellows portion 141 and a lip portion 142.
  • the lip portion 142 has a diameter 14c of 32 mm, is made of NBR, and is thicker and harder overall than the suction pads 13A and 13B for bags.
  • the expandable bellows portion 141 may have the same hardness as the bag suction pads 13A, 13B, and only the lip portion 142 that contacts the article 100 may be harder than the bag suction pads 13A, 13B.
  • the lip portion 142 Since the lip portion 142 is hard, there will be no gap between the lip portion 142 and the article 100 even if there is some external force. That is, the lip portion 142 is in contact with the non-bagged article 3 (FIG. 2B), which is the article 100, without any gap. Therefore, air does not leak from between the lip portion 142 and the article 100, and stable gripping is possible. Since the non-bagged article 3 is heavy, an external force is applied to the heavy article suction pad 14 to deform it due to gravity or inertia during transportation, but since the heavy article suction pad 14 is hard to some extent, it can be conveyed without any problem. .
  • the bag article 2 shown in FIG. 2A has a soft surface and is easily deformable. Therefore, when an attempt is made to suction and grip the baggy article 2 with the heavy suction pad 14, the baggy article 2 is deformed and a gap is created between the lip portion 142 and the baggy article 2, causing a large air leak. Therefore, it is difficult to suction and grip the baggy article 2 with the heavy suction pad 14 .
  • FIG. 4 shows a schematic diagram of an example of a situation that occurs when the heavy object suction pad 14 attempts to grip the bag article 2.
  • the top surface of the baggy article 2 is deformed into a chevron shape, and wrinkles 2s are generated here and there.
  • the lip portion 142 is hard and difficult to completely follow the deformation and wrinkles 2s of the baggy article 2, and air leakage occurs between the heavy article suction pad 14 and the baggy article 2.
  • air leaks the vacuum pressure inside the heavy object suction pad 14 decreases, and the gripping force of the heavy object suction pad 14 decreases significantly. Therefore, there is a high risk that the bagged article 2 will fall from the heavy article suction pad 14 due to the weight of the bagged article 2 or the inertial force during conveyance by the conveyor robot 51 (see FIG. 1).
  • the suction pads 13A and 13B for bag goods shown in FIG. 2A can stably grip the bag article 2.
  • the bag suction pad 13A shown in FIG. 3A has a soft lip portion 13A2, so that the upper surface of the bag article 2 becomes chevron-shaped as shown in FIG.
  • the lip portion 13A2 side also deforms and comes into close contact with the lip portion 13A2, thereby suppressing air leakage.
  • the lip portion 13A2 also deforms, thereby creating a gap between the lip portion 13A2 and the bag article 2.
  • the lip portion 13A2 has the lip protrusion 13A4, the deformation is divided by division (division) within the lip portion 13A2 of the lip protrusion 13A4, rather than one large gap occurring on the lip portion 13A2 side. Ru. Therefore, air leakage from between the lip portion 13A2 and the baggy article 2 is suppressed by dividing the internal space, and the baggy article 2 can be held stably.
  • the suction guard portion 13A3 prevents suction from deep inside the bag suction pad 13A. Therefore, with the suction guard portion 13A3, it is possible to suppress the occurrence of wrinkles 2s on the baggy article 2 and stably grip the baggy article 2.
  • the bag suction pads 13A and 13B shown in FIG. 3A are not suitable for gripping the hard and heavy non-bag article 3 (see FIG. 2B) compared to the heavy bag suction pad 14. Since the heavy object suction pad 14 shown in FIG. 3B has a hard lip portion 142, it comes into close contact with the non-bagged article 3, and almost no air leakage occurs between the lip portion 142 and the non-bagged article 3. On the other hand, since the suction pads 13A and 13B for bag items shown in FIG. A gap is likely to be left between 13A2, 13B2 and the non-bagged article 3. Then, air leaks between the lip portions 13A2, 13B2 and the non-bagged article 3, and the vacuum pressure decreases. Therefore, the payload capacity of the lip portions 13A2 and 13B2 is inferior to that of the heavy object suction pad 14.
  • FIGS. 5A and 5B are schematic diagrams showing how the upper surface spherical article 4 whose upper surface 4u is spherical is being held.
  • FIG. 5A shows a schematic diagram of a state in which the upper spherical article 4 is gripped by the heavy suction pad 14.
  • the top spherical article 4 is a container with a lid whose top surface 4u is spherical, and the lid is hard and does not deform.
  • the lip portion 142 of the heavy object suction pad 14 is not in close contact, the upper spherical article 4 enters inside the bellows portion 141 and comes into close contact with it, so that the upper spherical article 4 can be stably gripped.
  • FIG. 5B shows a schematic diagram of an attempt to grip the upper spherical article 4 with the bag suction pad 13A. Since the hard suction guard portion 13A3 of the bag suction pad 13A hits the top surface 4u of the top spherical article 4, a large gap is left between the bag suction pad 13A and the top surface 4u of the top spherical article 4, resulting in air leakage. occurs. Therefore, the bag suction pad 13A cannot grip the article 4 having a spherical top surface.
  • all suction pads 13A, 13B, 14
  • all suction pads can grip an article whose top surface is 30 mm x 130 mm or more.
  • the spacing is 150 mm
  • all suction pads can suction an article whose top surface is 30 mm x 330 mm or more, and when gripping an article 100 smaller than this, it is necessary to reduce the number of pads used.
  • FIGS. 2A and 2B an example has been described in which one heavy object suction pad 14 is arranged in the middle and the bag suction pads 13A and 13B are arranged at the ends, but the present invention is not limited to this.
  • the arrangement is symmetrical, the grip is stable against the moment of the article 100, and the control is simple.
  • the bag suction pad 13A may be placed in the middle, the heavy goods suction pad 14 may be placed at one end, and the bag suction pad 13B may be placed at the other end.
  • suction pad 13B for bags or suction pad 14 for heavy items when only one end is used, two types of control are possible: suction pad 13B for bags or suction pad 14 for heavy items.
  • suction pad 14 for heavy items Alternatively, as another example with a different arrangement, four suction pads can be arranged in a square, two suction pads 14 for heavy objects are placed on the diagonal, and suction pads 13A and 13B for bags are placed on the other diagonal. . This makes it possible to more stably grip large items, such as clothes folded and stored in a bag.
  • the bag suction pads 13A and 13B have suction guard portions 13A3 and 13B3 and lip protrusions 13A4 and 13B4, but the present invention is not limited thereto.
  • the suction guards 13A3 and 13B3 and the lip protrusions 13A4 and 13B4 may not be provided.
  • FIG. 6 shows a schematic diagram of the pneumatic configuration of the robot hand 1 in the first embodiment.
  • a vacuum generator 18 is arranged at the base 51n of the transfer robot 51 shown in FIG.
  • electromagnetic valves 17A, 17B, and 17C are arranged at the base 51n of the transfer robot 51.
  • the vacuum generator 18 includes a vacuum solenoid valve 181, a blow solenoid valve 182, and a nozzle 184.
  • a vacuum solenoid valve 181 When the vacuum solenoid valve 181 is operated, compressed air flows into the nozzle 184 at high speed, generating negative pressure at the output port 183.
  • the blow solenoid valve 182 When the blow solenoid valve 182 is operated, compressed air is blown out to the output port 183.
  • Output ports 17A2, 17B2, and 17C2 of the electromagnetic valves 17A, 17B, and 17C are connected to suction pads 13A and 13B for bags and suction pad 14 for heavy items, respectively.
  • An emergency solenoid valve 19 is connected to exhaust ports 17A3, 17B3, and 17C3 of the solenoid valves 17A, 17B, and 17C.
  • the emergency solenoid valve 19 is a two-port solenoid valve, which opens to the atmosphere when energized and shuts off when not energized.
  • the solenoid valves 17A, 17B, and 17C are normally open 3-port solenoid valves. That is, when the solenoid valves 17A, 17B, 17C are not energized, the input ports 17A1, 17B1, 17C1 (vacuum generator 18 side) and the output ports 17A2, 17B2, 17C2 (suction pad side) of the solenoid valves 17A, 17B, 17C are connected to each other. Connect. When the electromagnetic valves 17A, 17B, and 17C are energized, the output ports 17A2, 17B2, and 17C2 (suction pad side) are connected to the exhaust ports 17A3, 17B3, and 17C3. By providing the electromagnetic valves 17A, 17B, and 17C, it is possible to switch between the bag suction pads 13A and 13B and the heavy article suction pad 14 to be used.
  • Pressure sensors 16A, 16B, 16C are connected in parallel between the solenoid valves 17A, 17B, and 17C, the suction pads 13A and 13B for bags, and the suction pad 14 for heavy items. By measuring the vacuum pressure with the pressure sensors 16A, 16B, and 16C, air leakage during suction gripping can be measured.
  • the pressure sensors 16A, 16B, and 16C are placed near each suction pad (13A, 13B, and 14), but they may also be placed at the base 51n of the transfer robot 51 shown in FIG. It is also possible to arrange only one at the output port 183 of the vacuum generator 18 shown in FIG.
  • air leakage is measured using the pressure sensors 16A, 16B, and 16C
  • the present invention is not limited to this.
  • air leakage may be measured using flow rate sensors 16a, 16b, 16c (see FIG. 6) instead of pressure sensors 16A, 16B, 16C.
  • air leakage can be detected by arranging flow rate sensors 16a, 16b, 16c between the solenoid valves 17A, 17B, 17C and the suction pads 13A, 13B for bags and the suction pad 14 for heavy items to measure the flow rate of flowing air. Quantity can be measured.
  • the electromagnetic valves 17A and 17B corresponding to the bag suction pads 13A and 13B to be used are de-energized (the bag suction pads 13A and 13B are connected to the vacuum generator 18), and the solenoid valves 17A and 17B corresponding to the bag suction pads 13A and 13B are de-energized (the bag suction pads 13A and 13B are connected to the vacuum generator 18).
  • the solenoid valve 17C is energized (opened to the atmosphere).
  • the suction pads 13A and 13B for bags are connected to the vacuum generator 18 to create negative pressure, and can grip the article 100 (see FIG. 1).
  • the flow path between the heavy object suction pad 14 and the vacuum generator 18 is cut off by the energized solenoid valve 17C.
  • the air generated by the vacuum generator 18 does not leak into the atmosphere via the heavy object suction pad 14, and the article 100 can be strongly gripped by the bag suction pads 13A and 13B.
  • the blow solenoid valve 182 is operated to blow out compressed air from the vacuum generator 18.
  • the solenoid valve 17A is energized. Then, the flow path of the bag suction pad 13A is opened to the atmosphere via the solenoid valve 17A and the emergency solenoid valve 19, and the vacuum pressure is reduced. The bag article 2A can be separated from the bag suction pad 13A.
  • the robot hand 1 can continue to hold the object for a certain period of time.
  • the solenoid valves 17A, 17B, 17C and the emergency solenoid valve 19 are de-energized, the output ports 17A2, 17B2, 17C2 of the suction pads 13A, 13B for bags and the suction pad 14 for heavy items are turned off. , is connected to the emergency solenoid valve 19.
  • the emergency solenoid valve 19 is de-energized, thereby blocking the flow path. Therefore, the vacuum state of the bag suction pads 13A and 13B is maintained. Therefore, even if the transport robot 51 shown in FIG. 1 suddenly stops due to electricity being cut off while transporting at high speed, the bagged items 2A and 2B will not fly away (throw out) due to inertia and will continue to grip the item 100. can.
  • the article 100 Since there is some air leakage from the suction pads (13A, 13B, 14), the article 100 will fall after a certain period of time, but it is safer than if it were to be released the moment the transfer robot 51 stops. be.
  • a cheaper picking system 5 can be constructed by using one vacuum generator and a plurality of solenoid valves as in the first embodiment. .
  • the suction pads (13A, 13B, 14) when limiting the suction pads (13A, 13B, 14) to be used, in an example where a plurality of vacuum generators are used, the vacuum generators corresponding to the suction pads that are not used will stop operating.
  • the suction by the vacuum generator can be concentrated on a limited suction pad. Therefore, it is possible to exhibit a high suction flow rate, suppress a decrease in vacuum pressure even when there is an air leak, and exhibit a high suction force.
  • the present invention is not limited to this.
  • a single electromagnetic valve may be used for the suction pads 13A, 13B for bags, or the flow path of a plurality of suction pads (13A, 13B, 14) may be shared. Thereby, the number of electromagnetic valves can be reduced and an inexpensive picking system 5 (see FIG. 1) can be constructed.
  • solenoid valves 17A, 17B, and 17C are used as the solenoid valves 17A, 17B, and 17C.
  • a solenoid valve that controls pressure and flow rate can also be used. This makes it possible not only to turn adsorption on and off, but also to continuously control pressure and flow rate. Thereby, it is also possible to control the suction force to be weakened for each suction pad (13A, 13B, 14).
  • the suction pads 13A, 13B for bags and the suction pad 14 for heavy items are shown as examples of whether or not they can grip various types of articles. and the degree of air leakage between the articles 100. For example, if an attempt is made to grip a baggy article 2 as shown in FIG. 2A using only the heavy suction pad 14, air leakage will occur and the vacuum pressure will drop. Therefore, the suction force of the heavy object suction pad 14 cannot be exerted, and the object cannot be gripped.
  • the control device 57 without attempting to grasp, it is also possible to program the control device 57 in advance, estimate the amount of air leakage using the program from information captured by the imaging device 55 (see FIG. 1), and switch control. For example, when the upper surface spherical object 4 shown in FIG. 5A is imaged by the imaging device 55, and since the upper surface is spherical, when it is gripped by the bag suction pads 13A and 13B, the amount of air leakage is large, and the heavy object suction pad 14 It can be estimated that the amount of air leakage is small.
  • the upper spherical article 4 can be gripped by performing gripping control using the heavy article suction pad 14 instead of the bag article suction pads 13A and 13B in accordance with the estimation result of the amount of air leakage.
  • control can be switched by identifying the type of article 100 with the imaging device 55 and estimating the amount of air leakage from information about the article 100 stored in advance in the information storage device 58.
  • the patterns, shapes, and sizes of several articles 100 and categories such as "bags” and “top spherical articles” are registered in the information storage device 58 in advance.
  • the type of article 100 can be identified by capturing an image of the pattern, shape, size, etc. of the article 100 using the imaging device 55 (see FIG. 1) and comparing the captured information with information stored in the information storage device 58. For example, if the article category stored in the information storage device 58 is "bags", it can be estimated that the amount of air leakage from the heavy article suction pad 14 is large.
  • FIG. 7 shows a flowchart showing an example of the flow of estimating the amount of air leakage for determining the gripping control described above.
  • the control device 57 estimates the amount of air leakage for determining gripping control as shown in FIG. First, the article 100 is photographed by the imaging device 55 (see FIG. 1) (S11 in FIG. 7).
  • the control device 57 acquires information such as whether the top surface of the article 100 is spherical, and compares it with information stored in the information storage device 58 to identify the type of article (S12 in FIG. 7). .
  • the control device 57 compares it with the information stored in the information storage device 58 and determines the amount of air leakage of the article 100 before attempting to grip it. can be estimated to some extent.
  • the article 100 is the bag article 2 (see FIG. 2A) (S13 in FIG. 7). For example, when information is obtained that the article 100 is bag article 2, it is determined that the heavy article suction pad 14 has a large air leak (S14 in FIG. 7). If it is determined that the article 100 is not the bag article 2 (see FIG. 2A) (No at S13 in FIG. 7), it is determined whether the upper surface of the bag article 2 is spherical (S15 in FIG. 7). If the information that the article 100 has a spherical top surface is obtained (Yes in S15 in FIG. 7), it is determined that the amount of air leakage from the bag suction pads 13A and 13B is large (S16 in FIG. 7).
  • the size of the article 100 obtained from the measurement by the pressure sensors 16A, 16B, 16C (see FIG. 6) or the information stored in the information storage device 58 (see FIG. 1) is taken into account, and the suction pads (13A, 13B) to be used are , 14) are tentatively determined (S111).
  • the suction pads (13A, 13B) to be used are , 14) are tentatively determined (S111).
  • S111 the suction pads (13A, 13B, 14) at the end can be used.
  • the suction pads (13A, 13B, 14) to be used are selected so as to satisfy the restriction that only the suction pads (13A, 13B, 14) can be used.
  • suction using the selected suction pads (13A, 13B, 14) is attempted (S112 in FIG. 7).
  • air leakage is actually measured using the pressure sensors 16A, 16B, and 16C (see FIG. 6) (S113).
  • the suction pads (13A, 13B, 14) with large air leaks are not used (S114 in FIG. 7). Thereby, even if the article 100 is unknown, it can be gripped by the suction pads (13A, 13B, 14). Thereafter, the moving mechanism 53 performs conveyance.
  • each suction pad 13A, 13B, 14
  • the amount of air leakage from each suction pad 13A, 13B, 14
  • the use of each suction pad (13A, 13B, 14) can be switched depending on the degree of shape. For example, regarding the "unevenness", if the article 100 to be conveyed has a level difference of 1 mm or more, it can be determined that the heavy object pad 14 has a large air leakage.
  • the present invention is not limited to this. For example, even if there is an air leak and the vacuum pressure decreases and the suction force of the suction pads (13A, 13B, 14) decreases, if the weight of the article 100 is sufficiently light and the suction force in the air leak state can grip it. For example, transportation can be performed.
  • suction control can also be changed using information on both air leakage and the weight of the article.
  • the suction control can be changed using information on both the suction force of the suction pads (13A, 13B, 14) when air leaks and the weight of the article 100.
  • control can be carried out so that the suction pads (13A, 13B, 14) continue to adsorb the article 100 even in a state where the vacuum pressure is reduced due to air leakage.
  • FIG. 8A, FIG. 8B, FIG. 8C, FIG. 8D, FIG. 8E, FIG. 8F, and FIG. 8H are schematic front views showing how the article 100 stored in the storage cardboard 200 is taken out.
  • the storage cardboard 200 shown in FIG. 8A stores various articles, such as the aforementioned bag articles 2A and 2B, the heavy articles 3A and 3B of the non-bag articles 3, and the spherical top article 4.
  • the bags are stored in various states, such as when they are stacked vertically like the bags 2A and 2B, when they are stacked vertically, like when the heavy articles are placed upright 3B, and when the heavy articles are placed horizontally 3A.
  • the robot hand 1 can take out all of these items 100 from the storage cardboard 200 and transfer them to the carry-out container 56 (see FIG. 1).
  • the information on the bag article 2A and the heavy article 3B is known, and the information on the other article 100 is unknown.
  • the inside of the storage cardboard box 200 is photographed using the imaging device 55 (S11 in FIG. 7).
  • the control device 57 determines which article 100 to grip based on the photographed information.
  • the method for determining the article 100 to be gripped will be omitted, it is preferable to give priority to an article that is easy to grasp, such as an article with a wide top surface or an article located in the middle of the storage cardboard box 200.
  • control device 57 does not use the heavy object suction pad 14, but uses the bag suction pads 13A and 13B to grip the bag (S19 in FIG. 7). Furthermore, using the size information of the bag article 2A obtained by the imaging device 55, it can be determined that both suction pads (13A, 13B) cannot be used, so as shown in FIG. 8C, only the bag suction pad 13B is used. (S111, S114 in FIG. 7).
  • the heavy goods suction pad 14 leaks air from the bag article 2B (S113 in FIG. 7). Therefore, the heavy object suction pad 14 is turned off (S114 in FIG. 7), and as shown in FIG. 8E, the bag object 2B is conveyed by regripping it only with the bag object suction pad 13B. I can do it.
  • FIG. 8F it is determined that only the heavy object suction pad 14 is used (S111 in FIG. 7), and safe transportation is possible.
  • ⁇ Grasping heavy article 3B> Finally, an attempt is made to grasp the vertically placed heavy article 3B shown in FIG. 8G. Information about the heavy article 3B is stored in the information storage device 58. The heavy article 3B is photographed by the imaging device 55 (S11 in FIG. 7).
  • control device 57 can identify the weight of the heavy article 3B from the information captured by the imaging device 55 (S12 in FIG. 7). Since the upper grip part of the heavy article 3B shown in FIG. 8G is a hard flat surface, there is no air leakage no matter which suction pad (13A, 13B, 14) is used. It can be determined that the object can be gripped only by one of the suction pads 13A and 13B (S111 in FIG. 7).
  • the control device 57 determines that the heavy article 3B is heavy and exceeds the payload capacity of the bag suction pads 13A and 13B, and therefore cannot be transported safely. .
  • the bag suction pad 13B is used to drag the heavy article 3B to the center of the storage cardboard box 200. Thereafter, by once releasing the bag suction pad 13B and then gripping the heavy article 3B again with the heavy article suction pad 14, it is possible to adopt a strategy of safely transporting the heavy article 3B.
  • the control according to the first embodiment can also deal with deterioration of the suction pads (13A, 13B, 14). For example, if the suction pads (13A, 13B, 14) deteriorate, the rubber may become soft or dust may adhere to the suction pads (13A, 13B, 14). As a result, air leakage from the suction pads (13A, 13B, 14) tends to occur, which may result in a decrease in vacuum pressure. At this time, if the control of the first embodiment described above is applied, the deteriorated suction pads (13A, 13B, 14) are not used, and the undegraded suction pads (13A, 13B, 14) are used instead. Become.
  • the robot hand 1 equipped with multiple types of suction pads (13A, 13B, 14) can change the suction pads (13A, 13B, 14) to be used depending on the material, shape, etc.
  • Various articles 100 can be gripped and transported. According to the above configuration, it is possible to realize the robot hand 1 and the picking system 5 that can grasp both a soft bag-like article (bag-like article 2) and a heavy article (non-bag article 3).
  • a robot hand 6 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 to 12. Regarding the robot hand 6 according to the second embodiment, the differences from the robot hand 1 according to the first embodiment will be mainly explained.
  • FIG. 9 shows a perspective view of the robot hand 6 according to the second embodiment.
  • the robot hand 6 of the second embodiment has a configuration in which finger parts 63A and 63B are mounted on the robot hand 1 according to the first embodiment.
  • the robot hand 6 includes a base 61, a finger activation section 62 connected to the base 61, finger sections 63A and 63B, and an adsorption expansion/contraction section 64.
  • the base 61 is composed of a plurality of parts, some parts are omitted in FIGS. 9 to 12.
  • the finger actuator 62 is an electric motor.
  • a drive gear portion 621 is provided on the output shaft of the electric motor.
  • the finger portion 63A includes a finger gear portion 63A1 and finger link portions 63A2, 63A3, and 63A4.
  • the finger links 63A2, 63A3, and 63A4 constitute parallel drive links. , the finger link portion 63A4 always operates in the same posture.
  • the finger links 63A2 and 63A3 have one end rotatably connected to the base 61 and the other end rotatably connected to the finger link 63A4.
  • the finger link portion 63A2 is fixedly connected to the finger gear portion 63A1 and rotates together with the finger gear portion 63A1.
  • the finger portion 63B also includes a finger gear portion 63B1 and finger link portions 63B2, 63B3, and 63B4.
  • the finger portion 63B is arranged symmetrically with the finger portion 63A.
  • the finger link portion 63B2 is fixedly connected to the finger gear portion 63B1 and rotates together with the finger gear portion 63B1.
  • the suction expansion/contraction section 64 is an air cylinder.
  • the base 12 (see FIG. 1) of the robot hand 1 is connected to the tip of the suction extensible part 64 shown in FIG. 9.
  • the robot hand 1 (see FIG. 1) can be driven up and down by driving the suction expansion/contraction section 64.
  • the suction pads 13A and 13B for bags and the suction pad 14 for heavy objects of the robot hand 1 are arranged substantially perpendicularly or at right angles to the driving direction of the finger parts 63A and 63B (direction of arrow ⁇ 1 in FIG. 9). They are arranged in a line so that Thereby, the finger parts 63A, 63B and the robot hand 1 can be arranged compactly on the robot hand 6. Therefore, the robot hand 6 can be downsized.
  • FIG. 10 shows a front view of the robot hand 6 according to the second embodiment in a state where the finger parts 63A and 63B are closed and the suction extensible part 64 is contracted.
  • FIG. 11 shows a front view of the robot hand 6 according to the second embodiment in a state where the finger parts 63A and 63B are opened and the suction drive part 64 is extended.
  • the finger parts 63A and 63B are opened and closed by the rotational drive of the finger activation part 62 (arrow ⁇ 11 in FIG. 10, arrow ⁇ 12 in FIG. 11).
  • the finger activation section 62 rotates counterclockwise from the state shown in FIG. 11 (arrow ⁇ 11 in FIG. 11)
  • the finger link section 63A3 is rotated clockwise via the drive gear section 621 and the finger gear section 63A1 ( Arrow ⁇ 12 in FIG. 11).
  • the finger drive unit 63B3 is rotated counterclockwise ( ⁇ 13 in FIG. 11) via the drive gear unit 63B2.
  • the finger portions 63A and 63B are closed.
  • the suction extensible part 64 contracts (arrow ⁇ 11 in FIG. 10), and the robot hand 1 enters inside the finger link parts 63A4, 63B4, so that it does not interfere with the finger parts 63A, 63B.
  • the finger link section 63A3 is rotated via the drive gear section 621 and the finger gear section 63A1, contrary to the previous step. (arrow ⁇ 22 in Fig. 10). Furthermore, in synchronization with this, the finger drive unit 63B3 is rotated clockwise ( ⁇ 23 in FIG. 10) via the drive gear unit 63B2. In this way, as shown in FIG. 11, the finger portions 63A and 63B are opened.
  • the robot hand 1 by driving the suction expansion/contraction section 64, the robot hand 1 can be extended downward (arrow ⁇ 21 in FIG. 11).
  • various items such as bag articles 2 (see FIG. 2A), non-bag articles 3 such as heavy articles (see FIG. 2B), and top spherical articles 4 (see FIGS. 5A and 5B) are stored. Able to grasp objects.
  • FIG. 12 shows a schematic front view of how the robot hand 6 is used to grip the bottle article 7. Next, grasping of the article 100 using the robot hand 6 will be explained using FIG. 12. Note that the picking system 5 is the same as in the first embodiment.
  • bottle articles 7 are stored. Although the bottle article 7 is heavy, the lid 7c provided at the top is small and has a small adsorption area. Therefore, the suction pads (13A, 14, 13B) cannot exert suction force, and it is difficult to grip them by suction by the robot hand 1. At this time, the bottle article 7 can be gripped by pinching it between the fingers 63A and 63B of the robot hand 6.

Abstract

本発明のロボットハンド(1)は、物品(100)を吸着把持する吸着部(13A・13B、14)と、吸着部(13A・13B、14)の動作を制御する吸着制御部(57)とを備え、吸着部(13A・13B、14)は、硬さの異なる2種類以上の吸着パッド(13A・13B、14)を有し、吸着制御部(58)は、物品(100)を把持した際の硬さの異なる吸着パッド(13A・13B、14)からの空気漏れ量に応じて、硬さの異なる吸着パッド(13A・13B、14)毎に、異なる吸着制御を適用する。

Description

ロボットハンドおよびピッキングロボットシステム
 本発明は、ロボットハンドおよびピッキングロボットシステムに関する。
 近年、工場、倉庫などで、上流の工程から搬入された物品を搬送ロボットにより保持して、所定の場所まで搬出するピッキングシステムが知られている。そこで、搬出ロボットには、物品を把持するロボットハンドが設けられている。
 物品の種類は多種多様であり、例えば2kg程度の重量物、柔軟な袋物の物品等の様々な物品を把持する必要がある。
 袋物の物品を把持するロボットハンドに関する技術としては、例えば、特許文献1に記載がある。
 特許文献1には、物品から反射した光を分光して分光情報を取得する分光情報取得部と、認識部が取得する認識情報と、分光情報取得部が取得する分光情報とに基づいて物品把持機構を制御する制御部と、を具備する物品移送装置が記載されている。
 そして、前記制御部は、前記分光情報取得部によって取得された前記分光情報、及び、分光情報記憶部に記憶されている前記分光情報に基づいて、前記物品の材質を決定する。   
 そして、厚紙製の物品であれば、通常の吸着把持動作が行われ、ビニール製の物品であれば、吸着力や挟持力などの把持力を通常よりも弱め、物品のビニールを破かないように物品を把持することができる技術が記載されている。
特開2020-046197号公報
 しかしながら、ビニールのような、柔らかい物品に対して吸着力を弱めると、物品を落下させてしまう危険性が高まる。また、柔らかい表面材質の物品に対しては、変形に馴染みやすい柔らかい吸着パッドが有効であるが、柔らかい吸着パッドは可搬重量が小さく、重量物の搬送に適さない課題がある。
 本発明は上記実状に鑑み創案されたものであり、柔らかい袋物の物品および重量のある物品をともに把持可能なロボットハンド及びピッキングロボットシステムの提供を目的とする。
 前記課題を解決するため、本発明のロボットハンドは、物品を吸着把持する吸着部と、前記吸着部の動作を制御する吸着制御部とを備え、前記吸着部は、硬さの異なる2種類以上の吸着パッドを有し、前記吸着制御部は、物品を把持した際の硬さの異なる前記吸着パッドからの空気漏れ量に応じて、硬さの異なる前記吸着パッド毎に、異なる吸着制御を適用している。
 本発明によれば、柔らかい袋物の物品および重量のある物品をともに把持可能なロボットハンド及びピッキングロボットシステムを提供することができる。
本発明の実施形態1に係るピッキングシステム全体の構成を表す正面図。 ロボットハンドで袋物を吸着した例を示す図。 ロボットハンドで非袋物を吸着した例を示す図。 実施形態1の袋物用吸着パッドの斜視図。 実施形態1の重量物用吸着パッドの斜視図。 重量物用吸着パッドで袋物物品を把持しようとしたときに起こる状況の一例の概略図。 重量物用吸着パッドによって、上面球状物品を把持した状態の概略図。 袋物用吸着パッドによって、上面球状物品の把持を試みる様子の概略図。 実施形態1におけるロボットハンドの空気圧構成の概略図。 把持制御を決定するための空気漏れ量を推定する流れの一例を示すフローチャート。 収納段ボールに収納された物品を取り出す様子の概略正面図。 収納段ボールに収納された物品を取り出す様子の概略正面図。 収納段ボールに収納された物品を取り出す様子の概略正面図。 収納段ボールに収納された物品を取り出す様子の概略正面図。 収納段ボールに収納された物品を取り出す様子の概略正面図。 収納段ボールに収納された物品を取り出す様子の概略正面図。 収納段ボールに収納された物品を取り出す様子の概略正面図。 収納段ボールに収納された物品を取り出す様子の概略正面図。 実施形態2に係るロボットハンドの斜視図。 実施形態2に係るロボットハンドの指部が閉じ、吸着伸縮部が縮んだ状態の正面図。 実施形態2に係るロボットハンドの指部が開き、吸着駆動部が伸びた状態の正面図。 ロボットハンドを用いてボトル物品を把持する様子の概略正面図。
 以下、本発明の実施形態のロボットハンド1およびピッキングシステム5について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。
<<実施形態1>>
 図1に、本発明の実施形態1に係るピッキングシステム5全体の構成を表す正面図を示す。
 <ピッキングシステム5全体の構成>
 実施形態1のピッキングシステム5は、搬送ロボット51と、搬送ロボット51に対して物品100を搬入する搬入コンベア52と、移動機構53と、搬出コンベア54と、撮像装置55とを、備えている。
 搬送ロボット51は、収納段ダンボール200内の物品100を搬出コンテナ56内に移す。搬送ロボット51は、移動機構53により1軸方向(図1の紙面左右方向)に移動可能に支持されている。
 搬送ロボット51は、例えば、6軸の関節を有する垂直多関節ロボットである。搬送ロボット51のアーム51aには、物品100を把持するロボットハンド1が設けられている。
 搬入コンベア52は、複数の物品100を収納した収納段ダンボール200をピッキングシステム5の上流側の工程から所定の搬送ロボット51の可動域まで搬送する。搬入コンベア52は、収納段ダンボール200内の物品100を搬送ロボット51の近くに運ぶ。
 移動機構53は物品100を把持した搬送ロボット51を搬出コンテナ56まで運ぶ。移動機構53は、搬入コンベア52と搬出コンベア54の間に配置されている。そして、移動機構53の移動方向の一方側には、搬入コンベア52が配置され、移動機構53の移動方向の他方側には、搬出コンベア54が配置されている。
 搬出コンベア54に設けた搬出コンテナ56には、搬送ロボット51およびロボットハンド1により搬出された物品100が収納される。
 搬出コンベア54は、物品100が入れられた搬出コンテナ56を所定箇所まで搬出する。つまり、搬出コンベア54は、物品100が収納された搬出コンテナ56をピッキングシステム50の下流側の工程の所定の位置まで搬送する。
 撮像装置55は、例えば三次元カメラであり、搬送ロボット51がロボットハンド1を用いて物品100を把持する位置の上方に配置されている。撮像装置55は、収納段ダンボール200内の物品100を搬送ロボット51で運ぶためにどのような物品であるか撮影する。
 <ピッキングシステム5の動作>
 上記構成のピッキングシステム5は、搬入コンベア52によって搬送された収納段ダンボール200の中の物品100を、搬送ロボット51を用いて搬出コンベア54上の搬出コンテナ56に搬送する。
 ピッキングシステム5は、上述の搬送ロボット51、搬入コンベア52、移動機構53、撮像装置55を制御する制御装置57、および情報記憶装置58を備えている。
 情報記憶装置58は、制御装置57に接続されている。
 情報記憶装置58には、取り扱う物品100の材質、形状、大きさ、模様や、収納段ダンボール200に載置されている姿勢等の物品100に関する情報が格納される。ただし、物品100の一部の情報、あるいは全ての情報が欠けていてもよい。また、物品100は、複数種類あってもよい。
 撮像装置55は、搬入コンベア52から搬入された物品100を撮影する。そして、撮像装置55は、撮影した情報を制御装置57に出力する。制御装置57は、撮像装置55から取得した物品100の情報(物品100の模様や形状などの情報)に基づき、情報記憶装置58に格納された物品の大きさや種別等に関する情報と照合し、物品100の種別を特定する。
 物品100の種別が特定できた場合、制御装置57は、物品100の位置や姿勢、材質、把持をした際の空気漏れなどの情報を判別する。そして、制御装置57は、判別した物品100に関する情報に基づいて、搬送ロボット51及びロボットハンド1の動作を制御する。この制御装置57による動作制御は一例であり、詳細については後述する。
 なお、ピッキングシステム5では、撮像装置55を、物品100を把持する位置の上方に設けた例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、撮像装置55を搬送ロボット51やロボットハンド1に設けてもよく、あるいは物品100を把持する位置の側方等に配置してよい。あるいは、撮像装置55の位置が動的に変わる構成としてもよい。
 <ピッキングシステム5の様々な例>
 収納段ダンボール200に収納された物品100は、すべて同一の物品であってもよいし、複数種類の物品が混載されていてもよい。また、収納段ボール200毎に、収納されている物品100が異なっていてもよい。
 搬送ロボット51を移動機構53により移動させる例を説明したが、これに限定されるものではなく、搬送ロボット51自体に移動機構を設けてもよく、あるいは搬送ロボット51を固定してもよい。
 なお、ピッキングシステム5として、物品100を搬出コンテナ56に収納する例を説明したが、これに限定されるものではない。ピッキングシステム5としては、例えば、搬送ロボット51のロボットハンド1により把持された物品100を搬出コンベア54上に搬送したり、図示しない収納棚に収納したりしてもよく、その他各種のピッキングシステム5が適用されるものである。
 また、搬送ロボット51として、6軸の関節を有する垂直多関節ロボットを適用した例を説明したが、これに限定されるものではない。搬送ロボット51としては、水平方向の回転と、鉛直方向への移動を行う2軸のロボットを適用してもよく、その他各種のロボットが適用できるものである。
 <ロボットハンド1>
 次に、ピッキングシステム1におけるロボットハンド1の構成について、説明する。
 図2に、実施形態1に係るロボットハンド1およびピッキングシステム5の一部の概略構成図を示す。図2Aに、ロボットハンド1で袋物物品2を吸着した例を示す。図2Bは、ロボットハンド1で非袋物物品3を吸着した例を示す。
 ロボットハンド1は、基部12と、基部12に接続された柔らかい袋物用吸着パッド13A、13Bと、硬い重量物用吸着パッド14とを備える。袋物用吸着パッド13A、13Bおよび重量物用吸着パッド14は、真空圧を用いて物品100を吸着し、把持する。物品100を把持した際の空気漏れに応じて二種類の吸着パッド13A、13B、14の制御方法を変更することで、様々な物品を安定的に搬送することができる。
 <袋物用吸着パッド13A>
 図3Aに、実施形態1の袋物用吸着パッド13Aの斜視図を示す。
 袋物用吸着パッド13Aは、例えばその直径13Acが30mmで、シリコン製である。なお、袋物用吸着パッド13Aの材質は、袋物を吸着するのに適した柔軟な性質等を有すればゴム、エラストマ等の他の材質でもよい。
 袋物用吸着パッド13Aは、ベローズ部13A1と、物品100と接するリップ部13A2と、吸込ガード部13A3と、エア漏れを小さくするリップ突起部13A4とを備えている。
 ベローズ部13A1は、物品100を吸着する際に、真空圧により受動的に伸縮する。
 吸込ガード部13A3は、物品100を吸着するに際してリップ部13A2の内部に袋物の物品100の侵入を防ぐ。吸込みガード部13A3のみ硬いプラスチック製である。
 リップ突起部13A4は、物品100を吸着するに際してエア漏れを小さくする。
 図2Aに示す袋物用吸着パッド13Bは、袋物用吸着パッド13Aと同様の構成をもつ。
 袋物用吸着パッド13Bは、ベローズ部13B1、リップ部13B2、吸込ガード部13B3、リップ突起部13B4を備える。このうち、吸込みガード部13B3のみ硬いプラスチック製である。
 図2Aに示す袋物用吸着パッド13A、重量物用吸着パッド14、袋物用吸着パッド13Bのそれぞれの間隔は、50mmである。物品100の置き具合により、当該間隔は任意に調整される。
 <重量物用吸着パッド14>
 図3Bに、実施形態1の重量物用吸着パッド14の斜視図を示す。
 重量物用吸着パッド14は、市販される一般的なベローズ型吸着パッドである。重量物用吸着パッド14は、袋物用吸着パッド13A、13Bとは適する把持対象物品が異なっている。例えば、図2Bに示す非袋物物品3は、上面が平面で、変形せず、その重量が約2kgの重量物である。
 重量物用吸着パッド14は、袋物用吸着パッド13A、13Bが備えるような吸込ガード部13A3、13B3、リップ突起部13A4、13B4が存在しない。重量物用吸着パッド14は、ベローズ部141、リップ部142のみを備える。
 例えば、リップ部142の直径14cは32mmであり、材料はNBR製で、袋物用吸着パッド13A、13Bと比較して、全体的に分厚く、硬くなっている。なお、全体が硬いのではなく、一部のみ硬い構成とすることもできる。例えば、伸縮するベローズ部141は袋物用吸着パッド13A、13Bと同じ硬さで、物品100と接するリップ部142のみが袋物用吸着パッド13A、13Bより硬い構成等にできる。
 リップ部142が硬いことから、多少の外力に対してもリップ部142と物品100との間に隙間が空かない。つまり、リップ部142は、物品100である非袋物物品3(図2B)に隙間なく接触している。
 そのため、リップ部142と物品100との間から空気が漏れることはなく、安定した把持が可能である。非袋物物品3は重量が重いため、重力や、搬送中の慣性によって重量物用吸着パッド14に変形する外力が加わるが、重量物用吸着パッド14はある程度硬いため、問題なく搬送することができる。
 <袋物物品2の把持>
 図2Aに示す袋物物品2は表面が柔らかく、容易に変形する物品である。そのため、重量物用吸着パッド14で袋物物品2の吸着把持を試みると、袋物物品2が変形し、リップ部142と袋物物品2との間に隙間が空いてしまい、大きな空気漏れが発生する。そのため、重量物用吸着パッド14で袋物物品2を吸着把持することは困難である。
 図4に、重量物用吸着パッド14で袋物物品2を把持しようとしたときに起こる状況の一例の概略図を示す。
 重量物用吸着パッド14で、袋物物品2を持ち上げようとすると、袋物物品2の上面が変形して山形となり、随所に皺2sが発生する。リップ部142は硬く、袋物物品2の変形や皺2sに完全に追従することが困難であり、重量物用吸着パッド14と袋物物品2との間から空気漏れが発生する。空気が漏れると、重量物用吸着パッド14内の真空圧が低下し、重量物用吸着パッド14による把持力は大幅に減少する。従って、袋物物品2の重量や、搬送ロボット51(図1参照)による搬送時の慣性力で、袋物物品2が、重量物用吸着パッド14から落下してしまう危険性が高い。
 一方、重量物用吸着パッド14と比較して、図2Aに示す袋物用吸着パッド13A、13Bは、袋物物品2を安定的に把持することができる。
 図3Aに示す袋物用吸着パッド13Aは、リップ部13A2が柔らかいため、図4に示すように袋物物品2の上面が山形になり、皺2sが発生したとしても、袋物物品2の変形に倣うようにリップ部13A2側も変形して密着することで、空気漏れが抑えられる。
 ここで、リップ部13A2も変形することで袋物物品2との間に隙間が発生する。しかし、リップ部13A2にリップ突起部13A4があることで、リップ部13A2側に大きな1つの隙間が発生するのではなく、リップ突起部13A4のリップ部13A2内の分割(区分け)により変形が分割される。そのため、リップ部13A2と袋物物品2との間からの空気漏れが、内部空間が分割されることで抑えられ、袋物物品2を安定的な把持を継続できる。
 また、図3Aに示す吸込ガード部13A3が無い場合、袋物用吸着パッド13Aの内部に袋物物品2が吸い込まれ、袋物物品2に深く大きな皺2sが発生して空気漏れが激しくなり、吸着できない。しかし、吸込ガード部13A3が、袋物用吸着パッド13Aの内部深くまでの吸込みを防止している。そのため、吸込ガード部13A3があることで、袋物物品2の皺2sの発生を抑制して袋物物品2の安定把持を行うことが可能である。
 <非袋物物品3の把持>
 図3Aに示す袋物用吸着パッド13A、13Bは、硬く重量のある非袋物物品3(図2B参照)の把持には、重量物用吸着パッド14と比較して不適である。図3Bに示す重量物用吸着パッド14は、リップ部142が硬いため、非袋物物品3に密着し、リップ部142と非袋物物品3との間からの空気漏れが殆ど発生しない。一方、図3Aに示す袋物用吸着パッド13A、13Bは、リップ部13A2、13B2が柔らかいため、硬く重量のある非袋物物品3を把持すると、リップ部13A2、13B2側に皺が発生し、リップ部13A2、13B2と非袋物物品3との間に隙間が空きやすい。すると、リップ部13A2、13B2と非袋物物品3との間で空気漏れを起こして真空圧が低下する。従って、リップ部13A2、13B2の可搬重量が重量物用吸着パッド14よりも劣ることなる。
 さらに、袋物用吸着パッド13Aの吸込ガード部13A3や、リップ突起部13A4の存在によって、把持が不可能な物品も存在する。
 図5A、図5Bに、上面4uが球状である上面球状物品4の把持の様子の概略図を示す。図5Aに、重量物用吸着パッド14によって、上面球状物品4を把持した状態の概略図を示す
 例えば上面球状物品4は、例えば上面4uが球状の蓋のついた容器であり、蓋は硬くて変形しない。重量物用吸着パッド14のリップ部142は密着していないが、ベローズ部141の内側に上面球状物品4が入り込んで密着するため、上面球状物品4を安定的に把持することが可能である。
 図5Bに、袋物用吸着パッド13Aによって、上面球状物品4の把持を試みる様子の概略図を示す。
 上面球状物品4の上面4uに、袋物用吸着パッド13Aの硬い吸込ガード部13A3が当たってしまうため、袋物用吸着パッド13Aと上面球状物品4の上面4uとの間に大きな隙間が空き、空気漏れが発生する。そのため、袋物用吸着パッド13Aでは、上面球状物品4を把持をすることができない。
 このように、重量物用吸着パッド14と袋物用吸着パッド13A、13Bとには、トレードオフが存在し、単体では把持可能な物品種類が限られる。この二種類の吸着部、即ち袋物用吸着パッド13A、13Bと重量物用吸着パッド14とを使い分けることで、重量物の非袋物物品3と袋物の袋物物品2との両方の把持が可能となっている。
 <袋物用吸着パッド13A、重量物用吸着パッド14、袋物用吸着パッド13Bの各間隔>
 図2Aに示す袋物用吸着パッド13A、重量物用吸着パッド14、袋物用吸着パッド13Bの間隔は、50mmである例を説明したが、これに限定されるものではない。
 袋物用吸着パッド13A、重量物用吸着パッド14、袋物用吸着パッド13Bの間隔は、例えば把持を行う物品のサイズによって決定する。
 間隔が狭い場合は、小さな物品100を扱いやすく、例えば本実施形態1の場合、上面が30mm×130mm以上の物品を全ての吸着パッド(13A、13B、14)で把持可能である。
 一方、間隔が広い場合は、大きな物品100を扱いやすい。例えば間隔150mmとした場合、上面が30mm×330mm以上の物品を全ての吸着パッドで吸着可能であり、これより小さい物品100を把持する場合は、使用するパッド数を減らす必要がある。
 大きな物品100を扱う場合は、間隔が広いことでウデの長さが長くなり、モーメントに対して吸着パッド(13A、14、13B)が剥がれづらくなることから、安定的な把持が可能となる。
 図2A、図2Bに示すように、重量物用吸着パッド14を真ん中に一つ、袋物用吸着パッド13A、13Bを端に配置する例を説明したが、これに限定されるものではない。この例は対称配置であるため、物品100のモーメントに対して把持が安定しており、制御も平易なことが可能な利点がある。
 配置が異なる例としては、例えば、真ん中に袋物用吸着パッド13Aを配置し、片端に重量物用吸着パッド14、もう片端に袋物用吸着パッド13Bを配置することもできる。
 対称配置でなくなる一方で、より様々なバリエーションの把持制御を行うことができる。例えば片端のみを使用する際に、袋物用吸着パッド13Bか重量物用吸着パッド14か、の二通りの制御が可能である。
 あるいは、配置が異なる他例として、4つの吸着パッドを四角形に配置し、対角に2つの重量物用吸着パッド14、もう一つの対角に袋物用吸着パッド13A、13Bを配置することもできる。これにより大きな物品、例えば畳まれて袋に収納された服などを、より安定的に把持することができる。
 図3Aに示すように、袋物用吸着パッド13A、13Bの特徴として、吸込ガード部13A3、13B3、リップ突起部13A4、13B4を備える例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、吸込ガード部13A3、13B3、リップ突起部13A4、13B4は無くてもよい。これにより、袋物物品2に対する性能は低下するが、上述の図5Bに示す袋物用吸着パッド13A、13Bで上面球状物品4が把持できないデメリットが解消される。
 <ロボットハンド1の空気圧構成>
 図6に、実施形態1におけるロボットハンド1の空気圧構成の概略図を示す。
 図1に示す搬送ロボット51の根本51nには、真空発生器18が配置されている。
 真空発生器18に続いて、電磁弁17A、17B、17Cが、搬送ロボット51の根本51nに配置されている。
  <真空発生器18>
 真空発生器18の内部には、真空用電磁弁181と、ブロー用電磁弁182と、ノズル184とを備える。
 真空用電磁弁181を作動させると、圧縮空気がノズル184に高速に流れ、出力ポート183に負圧を発生させる。
 ブロー用電磁弁182を作動させると、出力ポート183に圧縮空気を吹き出す。
 真空発生器18の出力ポート183からはエアチューブが三本に分岐し、電磁弁17A、17B、17Cの入力ポート17A1、17B1、17C1に接続されている。
  <電磁弁17A、17B、17C>
 電磁弁17A、17B、17Cの出力ポート17A2、17B2、17C2は、それぞれ袋物用吸着パッド13A、13B、重量物用吸着パッド14に接続されている。
 電磁弁17A、17B、17Cの排気ポート17A3、17B3、17C3には、非常時用電磁弁19が接続されている。非常時用電磁弁19は、2ポート電磁弁であり、通電時は大気開放し、非通電時には遮断する。
 電磁弁17A、17B、17Cはノーマリーオープンの3ポートソレノイドバルブである。
 すなわち、電磁弁17A、17B、17Cは、非通電時には電磁弁17A、17B、17Cの入力ポート17A1、17B1、17C1(真空発生器18側)と、出力ポート17A2、17B2、17C2(吸着パッド側)を接続する。電磁弁17A、17B、17Cの通電時には、通電時には出力ポート17A2、17B2、17C2(吸着パッド側)と、排気ポート17A3、17B3、17C3を接続する。電磁弁17A、17B、17Cを設けることで、袋物用吸着パッド13A、13Bや重量物用吸着パッド14を何れを使用するか切り換えられる。
  <圧力センサ16A、16B、16C>
 電磁弁17A、17B、17Cと袋物用吸着パッド13A、13B、重量物用吸着パッド14との間に、圧力センサ16A、16B、16Cが並列に接続されている。
 圧力センサ16A、16B、16Cが真空圧を計測することで、吸着把持をした際の空気漏れを測定することができる。
 なお、本実施形態では、圧力センサ16A、16B、16Cは各吸着パッド(13A、13B、14)の近くに置く例を説明したが、図1に示す搬送ロボット51の根本51nに配置したり、図6に示す真空発生器18の出力ポート183に一つだけ配置したりすることもできる。
 また、圧力センサ16A、16B、16Cで空気漏れを測定する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、圧力センサ16A、16B、16Cではなく流量センサ16a、16b、16c(図6参照)を用いて、空気漏れを測定することもできる。
 つまり、電磁弁17A、17B、17Cと袋物用吸着パッド13A、13Bおよび重量物用吸着パッド14との間に流量センサ16a、16b、16cを配置して、流れる空気の流量を測ることで空気漏れ量を測定できる。
 圧力センサ16A、16B、16Cで空気漏れ量を測定したり、流量センサ16a、16b、16cで空気の流量を測定することで、袋物物品2または非袋物物品3であることを判別できる。
 <真空発生器18、電磁弁17A、17B、17C、非常時用電磁弁19の配置>
 また、真空発生器18、電磁弁17A、17B、17C、非常時用電磁弁19を配置する場所は、搬送ロボット51の根本51nである例を説明したが、これに限定されるものではない。搬送ロボット51から離れた場所や、搬送ロボット51上に配置してもよい。これにより、吸着パッド(13A、13B、14)との距離が縮まり、吸引流量を高めることができる。
 <ロボットハンド1で物品を把持する際の動作手順>
 次に、ロボットハンド1で物品を把持する際の動作手順例を説明する。
 実施形態1では例えば、図6に示すように、袋物用吸着パッド13A、13Bで、袋物物品2A、2Bを各1つずつ把持する例を説明する。
 非常時用電磁弁19は、基本的に常に通電し、開放しておく。そして使用する袋物用吸着パッド13A、13Bに対応する電磁弁17A、17Bを非通電(袋物用吸着パッド13A、13Bと真空発生器18を接続)とし、使用しない重量物用吸着パッド14に対応する電磁弁17Cは通電(大気開放)する。
 真空発生器18を作動させると、袋物用吸着パッド13A、13Bは真空発生器18と接続されて負圧となり、物品100(図1参照)を把持することができる。一方、通電した電磁弁17Cにより、重量物用吸着パッド14と真空発生器18の流路は遮断される。真空発生器18で発生した空気が重量物用吸着パッド14を介して大気へと漏れることはなく、袋物用吸着パッド13A、13Bで物品100を強力に把持することができる。
 把持した袋物物品2A、2Bを両方離したいときは、ブロー用電磁弁182を作動して真空発生器18から圧縮空気を吹き出す。どちらか一方のみを離したい場合、例えば袋物物品2Aのみを離したい場合、電磁弁17Aに通電する。すると、袋物用吸着パッド13Aの流路が電磁弁17A、非常時用電磁弁19を介して大気開放され、真空圧が低下することで、袋物物品2Bを袋物用吸着パッド13Bで把持したまま、袋物用吸着パッド13Aから袋物物品2Aを離すことができる。
 停電や非常停止などによって、ロボットハンド1へのすべての電気が遮断された場合も、ロボットハンド1は、物品をある程度の時間は保持し続けることができる。
 電気が遮断され、電磁弁17A、17B、17C、および非常時用電磁弁19が非通電状態となると、袋物用吸着パッド13A、13B、重量物用吸着パッド14の出力ポート17A2、17B2、17C2は、非常時用電磁弁19へと接続される。一方、非常時用電磁弁19は、非通電となることで、流路を遮断する。よって、袋物用吸着パッド13A、13Bの真空状態が保持される。そのため、図1に示す搬送ロボット51が高速に搬送中に突然電気が遮断されて停止した場合も、慣性で袋物物品2A、2Bを飛ばす(投げ出す)ことはなく、物品100を把持し続けることができる。
 吸着パッド(13A、13B、14)からの空気漏れが多少あるため、一定時間経過後には物品100は落下してしまうが、搬送ロボット51の停止の瞬間に離してしまう場合と比較すれば安全である。
 <ロボットハンド1の他例>
 なお、真空発生器18を一つ、電磁弁17A、17B、17Cを複数個とする例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、それぞれの吸着パッド(13A、13B、14)に対して真空発生器を一つずつ接続することもできる。電磁弁が高価で、真空発生器が安価な場合は、この構成により、安価なピッキングシステム5(図1参照)を構成することができる。
 しかし、電磁弁が安価で、真空発生器が高価である場合、本実施形態1のように真空発生器1つと電磁弁を複数個とした方が、安価なピッキングシステム5を構成することができる。
 さらに、使用する吸着パッド(13A、13B、14)を限定するとき、複数の真空発生器を使用する例では、使用しない吸着パッドに対応する真空発生器は動作を停止することになる。一方、一つの真空発生器を用いる場合、真空発生器による吸込を、限定した吸着パッドに集中させることができる。従って、高い吸引流量を発揮し、空気漏れがある場合でも真空圧の減少を抑え、高い吸着力を発揮することができる。
 また、各吸着パッド(13A、13B、14)に対して1つの電磁弁17A、17B、17Cを用いる例を説明したが、これに限定されるものではない。
 例えば、袋物用吸着パッド13A、13Bに対して、一つの電磁弁を用いるなど、複数の吸着パッド(13A、13B、14)の流路を共用とすることもできる。これにより、電磁弁の数を減らし、安価なピッキングシステム5(図1参照)を構成することができる。
 また、電磁弁17A、17B、17Cはオン/オフの電磁弁を用いる例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、圧力や流量を制御する電磁弁を用いることもできる。これにより、吸着のオンオフのみならず、圧力や流量を連続的に制御可能である。これにより、吸着パッド(13A、13B、14)毎に吸着力を弱める制御をすることも可能である。
 <吸着パッド(13A、13B、14)での様々な種類の物品に対する把持可否>
 袋物用吸着パッド13A、13B、重量物用吸着パッド14での様々な種類の物品に対する把持可否を例示したが、例示した把持可否は、物品100の重量と、吸着パッド(13A、13B、14)と物品100の間の空気漏れの程度とで決まる。例えば、図2Aに示すような袋物物品2に対し重量物用吸着パッド14のみを使用して把持を試みた場合、空気漏れが激しく真空圧が低下する。そのため、重量物用吸着パッド14による吸着力が発揮できず、把持をすることができない。
 また、袋物用吸着パッド13A、13B、重量物用吸着パッド14の全ての吸着制御をオンにした場合も、重量物用吸着パッド14から空気漏れし、袋物用吸着パッド13A、13Bの真空圧も低下してしまうため、把持をすることができない。このとき、空気漏れの大きな重量物用吸着パッド14をオフにする制御を適用することで、把持が可能となる。このように、物品100を把持した際の空気漏れ量に応じて、袋物用吸着パッド13A、13B、重量物用吸着パッド14の制御を切り替えることが有用である。
 直接的に空気漏れ量を計測する方法としては、圧力センサ16A、16B、16Cを用いる方法がある。空気漏れがある場合には真空圧が低下するため、圧力センサ16A、16B、16Cによる真空圧の測定により空気漏れを推定することができる。吸着を試行し、各袋物用吸着パッド13A、13B、重量物用吸着パッド14の真空圧からの空気漏れの程度によって、袋物用吸着パッド13A、13B、重量物用吸着パッド14の制御を切り替えることで、適切な把持制御を行うことができる。
 例えば、袋物物品2に対して重量物用吸着パッド14のみで把持を試みた場合は、空気漏れが激しく、真空圧が正常時ほども上昇しないことが検出される。そこで、重量物用吸着パッド14をオフにする制御を行い、袋物用吸着パッド13A、13Bによって把持をし直すことで、把持が可能となる。
 また、把持を試行せずとも、予め制御装置57のプログラムに組んでおき、撮像装置55(図1参照)で撮像した情報から、空気漏れ量をプログラムで推定して制御を切り替えることもできる。例えば、図5Aに示す上面球状物体4を撮像装置55で撮像し、上面が球状であることから、袋物用吸着パッド13A、13Bで把持を行うと空気漏れ量が大きく、重量物用吸着パッド14では空気漏れ量が少ないことが推定可能である。空気漏れ量の推定結果に応じて、袋物用吸着パッド13A、13Bではなく、重量物用吸着パッド14を用いて把持制御を行うことで、上面球状物品4の把持が可能である。
 あるいは、撮像装置55で物品100の種別を特定し、情報記憶装置58に予め格納しておいた物品100の情報から、空気漏れ量を推定して制御を切り替えることもできる。例えば、情報記憶装置58に幾つかの物品100の模様、形状、大きさと、「袋物」、「上面球状物品」のようなカテゴリを予め登録しておく。
 そして、撮像装置55(図1参照)により、物品100の模様、形状、大きさなどを撮像し、撮像情報を情報記憶装置58に格納した情報と照合すれば、物品100の種別を特定できる。例えば、情報記憶装置58に格納された、物品カテゴリが「袋物」であれば、重量物用吸着パッド14では空気漏れ量が大きいことが推定可能である。
 <空気漏れ量の推定>
 図7に、上述した把持制御を決定するための空気漏れ量を推定する流れの一例を示すフローチャート図を示す。
 制御装置57は、図7に示すようにして、把持制御を決定するための空気漏れ量を推定する。
 まず、物品100を撮像装置55(図1参照)で撮影する(図7のS11)。
 撮影結果から、制御装置57は、物品100の上面が球状かなどの情報を取得し、情報記憶装置58にある情報と照合することで、物品の種別の特定を取得する(図7のS12)。
 ここで、物品100の種別や、物品100の形状が得られた場合には、把持を試行する前に、制御装置57が情報記憶装置58にある情報と照合して、物品100の空気漏れ量をある程度推定できる。
 物品100が袋物物品2(図2A参照)か否か判定する(図7のS13)。
 例えば物品100が袋物物品2という情報が得られた場合には、重量物用吸着パッド14は空気漏れが大と判断する(図7のS14)。
 物品100が袋物物品2(図2A参照)でないと判定した場合には(図7のS13でNo)、袋物物品2は上面が球状か判定する(図7のS15)。
 物品100が上面球状物品という情報が得られた場合(図7のS15でYes)には、袋物用吸着パッド13A、13Bの空気漏れ量が大と判断する(図7のS16)。
 物品100が上面球状物品でない情報が得られた場合(図7のS15でNo)には、物品100に凹凸があるがあるか判定する(図7のS17)。
 物品100に凹凸がある場合(図7のS17でNo)は、重量物用吸着パッド14は空気漏れ量が大と判断する(図7のS18)等、幾つかの基準によって各吸着パッド(13A、13B、14)の空気漏れ量を推定できる。
 そして、空気漏れ量が大きい吸着パッド(13A、13B、14)は使用しないことにする(図7のS19)。
 ただし、全吸着パッド(13A、13B、14)が使用不可と推定された際には、一旦全ての吸着パッド(13A、13B、14)を使用可能とし、次の圧力センサ16A、16B、16C(図6参照)による空気漏れの計測によって吸着制御を決定する(図7のS110)。
 さらに、圧力センサ16A、16B、16C(図6参照)による計測もしくは情報記憶装置58(図1参照)の格納情報から得られた物品100のサイズ等も考慮し、使用する吸着パッド(13A、13B、14)を仮決定する(S111)。例えば、小さい物品100であれば吸着パッド(13A、13B、14)が一つしか使用できない、収納段ボール200(図8A)内の壁際にある物品であれば、端の吸着パッド(13A、13B)しか使用できない、といった制約を満たすように、使用する吸着パッド(13A、13B、14)を選択する。
 その後、選択した吸着パッド(13A、13B、14)による吸着を試行(図7のS112)する。このときに、実際に圧力センサ16A、16B、16C(図6参照)によって空気漏れを測定する(S113)。そして、空気漏れが大きい吸着パッド(13A、13B、14)は使用しないことにする(図7のS114)。これにより、物品100が未知であったとしても、吸着パッド(13A、13B、14)によって把持を行うことができる。その後、移動機構53による搬送を行う。
 なお、念のため空気漏れの大きい吸着パッド(13A、13B、14)をオフにした後に、再度、圧力センサ16A、16B、16C(図6参照)によって空気漏れを測定し、空気漏れが少なくなることを確認するステップを入れることもできる。空気漏れの減少を確認するこれにより、より確実に搬送を行うこともできる。
 なお、情報記憶装置58(図8A参照)に空気漏れに関する十分な情報が格納されている場合、空気漏れ量を測定するステップS113、S114は省略することもできる。これにより、搬送時間の短縮が可能である。
 なお、「袋物」、「上面球状」、「凹凸」の情報から空気漏れを推定する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、各吸着パッド(13A、13B、14)の空気漏れ量を、物品種別ごとに直接情報記憶装置58に格納することもできる。
 また、形状の程度から各吸着パッド(13A、13B、14)の使用を切り替えることもできる。例えば、「凹凸」について、搬送する物品100に段差が1mm以上ある場合は、重量物パッド14は空気漏れが大であると判断することもできる。
 なお、測定または情報記憶装置58の記憶情報による空気漏れのみに応じて吸着制御を変更する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、空気漏れがあって真空圧が低下し、吸着パッド(13A、13B、14)による吸着力が低下したとしても、物品100の重量が十分軽く、空気漏れ状態における吸着力でも把持可能であれば、搬送を行うことができる。
 従って、空気漏れと、物品の重量との両方の情報を用いて、吸着制御を変更することもできる。換言すれば、吸着パッド(13A、13B、14)の空気漏れ時の吸着力と、物品100の重量との両方の情報を用いて、吸着制御を変更することもできる。つまり。軽い物品100ならば、空気漏れがある真空圧が低下した状態でも吸着パッド(13A、13B、14)での物品100の吸着を継続して運ぶ制御も行える。
 <収納段ボール200に収納された物品100を把持する流れ>
 次に、実際に収納段ボール200に収納された物品100を把持する流れを、図7から図8を用いて説明する。
 図8A、図8B、図8C、図8D、図8E、図8F、図8Hに、収納段ボール200に収納された物品100を取り出す様子の概略正面図を示す。
 図8Aに示す収納段ボール200には、上述してきた袋物物品2A、2B、非袋物物品3の重量物品3A、3B、上面球状物品4など、様々な物品が収納されている。
 袋物物品2A、2Bのように、縦方向に積まれている場合や、直立した重量物品3Bや横向きの重量物品3Aのように、様々な状態で収納されている。ロボットハンド1は、これらの物品100を全て収納段ボール200から取り出し、搬出コンテナ56(図1参照)へ移載することができる。
 本実施形態では、袋物物品2A、重量物品3Bの情報が既知で、他の物品100の情報は未知であるとする。
 まず、撮像装置55を用いて、収納段ボール200の中を撮影する(図7のS11)。制御装置57は、撮影した情報を基に、どの物品100を把持するかを決定する。把持する物品100を決定する方法は省略するが、例えば上面が広いものや、収納段ボール200の真ん中にあるものなど、取り易い物品を優先するとよい。
  <重量物品3Aの把持>
 本実施形態1では、まず、図8Aに示す収納段ボール200内の横たわった重量物品3Aの把持を行うとする。
 このとき、上述した図7のフローによって、吸着パッド(13A、13B、14)で把持した際の空気漏れ量を推定する。重量物品3Aの情報は、情報格納装置58に記憶されておらず、物品100の種別は特定できない。
 撮像情報からは、袋物2か?(図7のS13)、上面球状か?(図7のS15)、凹凸ありか?(図7のS17)という条件は全てNOであることから、全ての吸着パッド(13A、13B、14)を使用して(図7のS111)吸着を試行し(図7のS112)、空気漏れを測定する(図7のS113)。図8A、図8Bに示すように、重量物品3Aの上面は硬い平面であることから、空気漏れは検出されない。従って、吸着パッド(13A、13B、14)を使用して、そのまま搬送を行うことができる。
  <袋物物品2Aの把持>
 次に、図8Aに示す袋物物品2Aの把持を試行する。
 袋物物品2Aの情報は情報記憶装置58に記憶されている。そこで、撮像装置55による撮像情報から袋物物品2Aの物品種別が特定可能である(図7のS12)。すると、制御装置57は、情報記憶装置58の情報から袋物物品2Aは「袋物」であると判断できるため、重量物用吸着パッド14では空気漏れが大きいと推定できる(図7のS13、S14)。
 従って、制御装置57は、重量物用吸着パッド14は用いず、袋物用吸着パッド13A、13Bを用いて把持を行う(図7のS19)。さらに、撮像装置55で得られた袋物物品2Aのサイズ情報を用いると、両方の吸着パッド(13A、13B)は使用できないと判断できるため、図8Cに示すように、袋物用吸着パッド13Bのみを用いて搬送することができる(図7のS111,S114)。
  <袋物物品2Bの把持>
 次に、袋物物品2Bの搬送を試みるが、こちらは袋物物品2Aとは異なり、情報記憶装置58に物品情報が格納されておらず、物品100の種別を特定することができない(図7のS12)。袋物2か否かについては、撮像装置55(図8A参照)の情報からのみで特定することも困難である。そこで、図8Dに示すように、まずは袋物用吸着パッド13Bと重量物用吸着パッド14で把持を試行する(図7のS111、S112)。
 しかし、袋物物品2Bに対して重量物用吸着パッド14は、空気漏れをしてしまうことが測定される(図7のS113)。そのため、重量物用吸着パッド14はオフにし(図7のS114)、図8Eに示すように、袋物用吸着パッド13Bのみで袋物物品2Bの把持をし直すことで、袋物物品2Bを搬送することができる。
  <上面球状物品4の把持>
 次に、図8Eに示す上面球状物品4の搬送を試みる。
 撮像装置55によって上面球状物品4を撮影する(図7のS11)。
 撮像装置55によって物品100の種別は特定できないが、上面球状物品4の上面が球状であることは判別可能である(図7のS12)。そこで、袋物用吸着パッド13A、13Bでの把持は空気漏れが大きいと推定できる(図7のS15、S16)。
 従って、図8Fに示すように、重量物用吸着パッド14のみを用いる判断を行い(図7のS111)、無事搬送が可能である。
  <重量物品3Bの把持>
 最後に、図8Gに示す縦置きされた重量物品3Bの把持を試みる。重量物品3Bの情報は情報記憶装置58に格納されている。
 撮像装置55で重量物品3Bを撮影する(図7のS11)。
 そこで、制御装置57は、撮像装置55で撮像した情報から重量物品3Bの重量等を特定可能である(図7のS12)。図8Gに示す重量物品3Bの上面の把持部は硬い平面であるため、どの吸着パッド(13A、13B、14)を用いても空気漏れは無いが、重量物品3Bは壁際にあることから、袋物用吸着パッド13A、13Bのどちらかでのみしか把持することができないと判断できる(図7のS111)。
 ただし、制御装置57は、情報記憶装置58の情報から、重量物品3Bは重いため、袋物用吸着パッド13A、13Bの可搬重量を超えており、安全に運搬をすることはできないと判断される。このときには、図8Hに示すように、袋物用吸着パッド13Bを用いて重量物品3Bを、収納段ボール200内の中央へ引きずる。その後、袋物用吸着パッド13Bを一度離した後に、重量物吸着パッド14で重量物品3Bを再把持することで、安全に重量物品3Bを運搬をする戦略を取ることもできる。
 もし、中央に別の物品100があって、重量物品3Bを引きずり出せない場合は、低速で袋物用吸着パッド13Bで重量物品3Bを持ち上げて空いている箇所に置き直す。或いは、別の物品100を把持・搬送した後に、再び重量物品3Bの把持および搬送を試みることもできる。
 <吸着パッド(13A、13B、14)の劣化への対応>
 また、本実施形態1の制御によって、吸着パッド(13A、13B、14)の劣化等に対応することもできる。
 例えば、吸着パッド(13A、13B、14)が劣化すると、ゴムが柔らかくなったり、吸着パッド(13A、13B、14)にゴミが付着してしまったりする。これにより、吸着パッド(13A、13B、14)の空気漏れが起こりやすくなることで真空圧が低下してしまう場合がある。このとき、上述した実施形態1の制御を適用すると、劣化した吸着パッド(13A、13B、14)を使用せず、代わりに劣化していない吸着パッド(13A、13B、14)を使用することになる。
 従って、吸着パッド(13A、13B、14)が劣化した場合でも安定的な物品100の把持が可能である。また、同じ物品100を把持した場合に、真空圧が低下している状態が継続する場合、劣化したと判断し、システムの管理者に吸着パッド(13A、13B、14)の交換を、音声、ランプ点灯、電子メール、FAX等で促すこともできる。
 このように、複数種類の吸着パッド(13A、13B、14)を搭載したロボットハンド1で材質、形状等によって使用する吸着パッド(13A、13B、14)を切り替えることで、収納段ボール200に入った様々な物品100を把持して搬送することができる。
 上記構成によれば、柔らかい袋物の物品(袋物物品2)および重量のある物品(非袋物物品3)をともに把持可能なロボットハンド1及びピッキングシステム5を実現できる。
<<実施形態2>>
 図9~図12を参照して、本発明の実施形態2によるロボットハンド6を説明する。実施形態2によるロボットハンド6について、実施形態1によるロボットハンド1と異なる点を主に説明する。
 図9に、実施形態2に係るロボットハンド6の斜視図を示す。
 実施形態2のロボットハンド6は、図9に示すように、実施形態1によるロボットハンド1に、指部63A、63Bを搭載した構成である。
 ロボットハンド6は、基部61と、基部61に接続された指起動部62と、指部63A、63Bと、吸着伸縮部64とを備える。
 基部61は複数の部品で構成されるが、図9~12においてはいくつかの部品を省略している。
 指起動部62は電動モータである。電動モータの出力軸に駆動歯車部621を備えている。
 指部63Aは、指歯車部63A1と、指リンク部63A2、63A3、63A4とを備えている。
 指リンク部63A2、63A3、63A4は、平行駆動リンクを構成している。、指リンク部63A4は常に同じ姿勢で動作する。
 指リンク部63A2、63A3は、片端が基部61と回転自由に接続され、もう片端は指リンク部63A4と回転自由に接続されている。
 指リンク部63A2は、指歯車部63A1と固定接続されており、指歯車部63A1と一体に回転する。
 指部63Bも、指部63Aと同様に、指歯車部63B1と、指リンク部63B2、63B3、63B4とを備えている。指部63Bは、指部63Aと対称に配置されている。
 指リンク部63B2は、指歯車部63B1と固定接続されており、指歯車部63B1と一体に回転する。
 吸着伸縮部64はエアシリンダである。
 図9に示す吸着伸縮部64の先端にはロボットハンド1の基部12(図1参照)が接続されている。吸着伸縮部64の駆動により、ロボットハンド1(図1参照)を上下に駆動することができる。
 図9に示すように、ロボットハンド1の袋物用吸着パッド13A、13B、重量物用吸着パッド14は、指部63A、63Bの駆動方向(図9の矢印α1方向)と略垂直または略直角となるように、一列に配置されている。これにより、指部63A、63Bとロボットハンド1を、ロボットハンド6にコンパクトに配置することができる。そのため、ロボットハンド6を小型化することができる。
 図10に、実施形態2に係るロボットハンド6の指部63A、63Bが閉じ、吸着伸縮部64が縮んだ状態の正面図を示す。
 図11に、本実施形態2に係るロボットハンド6の指部63A、63Bが開き、吸着駆動部64が伸びた状態の正面図を示す。
 図10、図11に示すように、指起動部62の回転駆動によって指部63A、63Bは開閉する(図10の矢印α11、図11の矢印α12)。
 例えば、図11の状態から、指起動部62が反時計まわりに回転すると(図11の矢印β11)、駆動歯車部621、指歯車部63A1を介して、指リンク部63A3を時計周り回転させる(図11の矢印β12)。
 さらに、これと同期して駆動歯車部63B2を介して、指駆動部63B3を反時計周り(図11のβ13)に回転させる。これにより、図10に示すように、指部63A、63Bが閉じられる。このとき、吸着伸縮部64が収縮して(図10の矢印γ11)ロボットハンド1は指リンク部63A4、63B4の内側に入り、指部63A、63Bとは干渉しない構成となっている。
 また、図10の状態から、指起動部62を時計周りに回転させると(図10の矢印β21)、先ほどとは逆に、駆動歯車部621、指歯車部63A1を介して、指リンク部63A3を反時計周り回転させる(図10の矢印β22)。さらに、これと同期して駆動歯車部63B2を介して、指駆動部63B3を時計周り(図10のβ23)に回転させる。こうして、図11に示すように、指部63A、63Bは開く。
 さらに、図11に示すように、吸着伸縮部64を駆動させると、ロボットハンド1を下方へ伸ばす(図11の矢印γ21)ことができる。この状態で、実施形態1のように、袋物物品2(図2A参照)、重量物品等の非袋物物品3(図2B参照)、上面球状物品4(図5A、図5B参照)など、さまざまな物品を把持することができる。
 <ロボットハンド6を用いた物品100の把持>
 図12に、ロボットハンド6を用いてボトル物品7を把持する様子の概略正面図を示す。
 次に、ロボットハンド6を用いた物品100の把持について、図12を用いて説明する。なお、ピッキングシステム5に関しては、実施形態1と同様である。
 図1に示す収納段ボール200には様々な物品100が収納されている。
 本実施形態2では、図12に示すように、ボトル物品7が収納されている。ボトル物品7は、重量が重いが、上部に備えた蓋7cは小さく、吸着可能な面積が小さい。そのため、吸着パッド(13A、14、13B)は吸着力を発揮できず、ロボットハンド1による吸着では把持することが難しい。このとき、ロボットハンド6の指部63A、63Bによって挟みこむことで、ボトル物品7を把持することができる。
 このように、実施形態1で説明した吸着技術と、指部63A、63Bとを組み合わせ、使い分けることで、ロボットハンド1を含む一つのロボットハンド6で様々な物品を把持することができる。
<<その他の実施形態>>
1.上述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。
 すなわち、前記した実施形態1、2の構成に限られることなく、添付の特許請求の範囲内で様々な変形形態、具体的形態が可能である。
 1、6 ロボットハンド
 2、2A、2B 袋物物品(物品)
 3   非袋物物品(物品)
 3A、3B 重量物品(物品)
 4   上面球状物品(物品)
 17A、17B、17C 電磁弁(吸着制御部)
 18  真空発生器(吸着制御部)
 19  非常時用電磁弁(非常時停止装置)
 7   ボトル物品(物品)
 5   ピッキングシステム(ピッキングロボットシステム)
 13A、13B 袋物用吸着パッド(吸着パッド、吸着部)
 14  重量物用吸着パッド(吸着パッド、吸着部)
 16A、16B、16C 圧力センサ(空気漏れ検出部、吸着部)
 16a、16b、16c 流量センサ(空気漏れ検出部、吸着部)
 51  搬送ロボット
 55  撮像装置
 57  制御装置、空気漏れ判別部(吸着制御部)
 58  情報記憶装置(吸着制御部)
 62  指起動部(指駆動部)
 63A、63B 指部
 63A1、63B1 指歯車部(指駆動部)
 63A2、63A3、63A4、63B2、63B3、63B4 指リンク部(指駆動部)
 64  吸着伸縮部
 7   ボトル物品(物品)
 100 物品

Claims (9)

  1.  物品を吸着把持する吸着部と、前記吸着部の動作を制御する吸着制御部とを備え、
     前記吸着部は、硬さの異なる2種類以上の吸着パッドを有し、
     前記吸着制御部は、物品を把持した際の硬さの異なる前記吸着パッドからの空気漏れ量に応じて、硬さの異なる前記吸着パッド毎に、異なる吸着制御を適用する
     ことを特徴とするロボットハンド。
  2.  請求項1に記載のロボットハンドにおいて、
     前記吸着部は、流量または真空圧を検出する空気漏れ検出部を有し、
     前記吸着制御部は、物品を把持した際の前記空気漏れ検出部の検出結果に応じて、硬さの異なる前記吸着パッド毎に、異なる吸着制御を適用する
     ことを特徴とするロボットハンド。
  3.  請求項1に記載のロボットハンドにおいて、
     物品を撮像する撮像装置を備え、
     前記吸着制御部は、前記撮像装置による前記物品の撮像結果から、硬さの異なる前記吸着パッドで把持をした際の空気漏れ度合いを推定し、
     推定した前記空気漏れ度合いに応じて、硬さの異なる前記吸着パッド毎に、異なる吸着制御を適用する
     ことを特徴とするロボットハンド。
  4.  請求項1に記載のロボットハンドにおいて、
     前記吸着制御部は、真空を発生させる真空発生器と、前記真空発生器と前記吸着パッドとの流路の開放と遮断を切替える複数の電磁弁とを有し、
     前記電磁弁の切替によって、前記吸着パッド毎に異なる吸着制御を適用する
     ことを特徴とするロボットハンド。
  5.  請求項1に記載のロボットハンドにおいて、
     物品を把持する指部と、前記指部を駆動する指駆動部とを備え、
     前記吸着部によって把持をする第一の把持方法と、
     前記指部によって把持をする第二の把持方法と、
     前記吸着部と前記指部との両方を用いる第三の把持方法のうち、少なくとも2つ以上を備え、
     前記吸着制御部は、
     前記物品に応じて、前記第一の把持方法と、前記第二の把持方法と、前記第三の把持方法とを切り替える
     ことを特徴とするロボットハンド。
  6.  請求項1に記載のロボットハンドにおいて、
     前記吸着部の位置をある方向に変更する吸着伸縮部を備えている
     ことを特徴とするロボットハンド。
  7.  請求項1に記載のロボットハンドにおいて、
     前記吸着部からの空気漏れを阻止する非常時停止装置を備えていることを特徴とするロボットハンド。
  8.  物品を搬送する搬送ロボットを備え、
     前記搬送ロボットの手先に、請求項1から請求項7のいずれか一つに記載の前記ロボットハンドを備えている
     ことを特徴とするピッキングロボットシステム。
  9.  請求項8に記載のピッキングロボットシステムにおいて、
     前記物品を把持し、前記物品の位置または姿勢を異なる状態に再配置する第一のステップと、
     前記吸着制御部は、前記第一のステップとは異なる前記吸着制御によって、把持、搬送する第二のステップとを備えている
     ことを特徴とするピッキングロボットシステム。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2505985Y2 (ja) * 1989-12-07 1996-08-07 ヤンマー農機株式会社 果菜物の吸着ブロア装置
JP2017052069A (ja) * 2015-09-11 2017-03-16 株式会社東芝 吸着支持装置、この吸着支持装置を備えた物品把持装置、およびこの吸着支持装置を備えた飛行装置
JP2021094691A (ja) * 2019-12-17 2021-06-24 ボストン ダイナミクス,インコーポレイテッド 個々のカップ制御を伴うインテリジェントグリッパ
JP2021167748A (ja) * 2020-04-10 2021-10-21 株式会社リークラボ・ジャパン 空気漏れ量計測方法及び計測装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2505985Y2 (ja) * 1989-12-07 1996-08-07 ヤンマー農機株式会社 果菜物の吸着ブロア装置
JP2017052069A (ja) * 2015-09-11 2017-03-16 株式会社東芝 吸着支持装置、この吸着支持装置を備えた物品把持装置、およびこの吸着支持装置を備えた飛行装置
JP2021094691A (ja) * 2019-12-17 2021-06-24 ボストン ダイナミクス,インコーポレイテッド 個々のカップ制御を伴うインテリジェントグリッパ
JP2021167748A (ja) * 2020-04-10 2021-10-21 株式会社リークラボ・ジャパン 空気漏れ量計測方法及び計測装置

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