WO2024089811A1 - 把持装置、及び搬送システム - Google Patents

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suction
adsorption
gripping device
support
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雅嗣 小川
達彦 中林
裕美 武藤
秀和 長岡
里江子 上野
高幸 岡田
啄茉 和田
夏実 山崎
Original Assignee
日本電気株式会社
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  • the present invention relates to a gripping device and a conveying system.
  • Patent Document 1 discloses a conveying device having a gripping unit that grips at least one of the pieces of luggage loaded on the loading section, and a support unit that supports the luggage being moved by the gripping unit from below while removing the luggage from the loading section.
  • the support part is moved in front of the loading part and left on standby, and then the gripping part grasps the cargo on the loading part and pulls the cargo (movement in the negative X-axis direction), thereby placing the cargo on the standby support part.
  • the gripping unit and the support unit have separate drive systems that are independent of each other, and the device configuration is large, so that, for example, when the gap between the shelf and the luggage is narrow and the luggage is lined up with no gaps, it may be difficult to pick up the luggage.
  • the object of the present invention is to provide a gripping device and a conveying system that solves the above problems.
  • the gripping device disclosed in the present invention comprises a hand unit for gripping an object, and an arm unit connected to the hand unit and for moving the hand unit, and the hand unit comprises an adsorption unit having an adsorption surface, and a support unit capable of moving relative to the adsorption unit along the adsorption surface.
  • the transport system disclosed in the present invention also includes the gripping device and a control device that controls the gripping device, and the control device has a first operation mode in which, while the suction portion moves in a first direction along the suction surface while adsorbing an object, the support portion is moved relatively in a direction opposite to the first direction to place the object on the support portion.
  • the present invention provides a gripping device and a transport system that can pick up objects with a compact device configuration.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a gripping device according to a minimum configuration example of the present invention.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a transport system including a gripping device according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a side view of the gripping device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view of the gripping device according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a plan view of a gripping device according to a modified example of the first embodiment.
  • FIG. 13 is a plan view of a gripping device according to another modified example of the first embodiment.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a pick-up operation of the conveying system according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a transport system including a gripping device according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a side view of the gripping device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view of the gripping device according to the first embodiment.
  • FIG. 11
  • FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a pick-up operation of the conveying system according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a pick-up operation of the conveying system according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating a release operation of the conveying system according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating a release operation of the conveying system according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating a release operation of the conveying system according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating a release operation of the conveying system according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a side view of a gripping device according to a second embodiment.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating a pick-up operation of the conveying system according to the second embodiment.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating a pick-up operation of the conveying system according to the third embodiment.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating a pick-up operation of the conveying system according to the third embodiment.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating a pick-up operation of the conveying system according to the third embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a gripping device 1 according to an example of a minimum configuration of the present invention.
  • the gripping device 1 includes a hand unit 2 that grips an object 4 , and an arm unit 3 that is connected to the hand unit 2 and moves the hand unit 2 .
  • the X-axis direction is a first direction (also called the front-back direction) in which the gripping device 1 accesses the target object 4.
  • the Y-axis direction is a second direction (also called the left-right direction) that is perpendicular to the first direction.
  • the Z-axis direction is the height direction (also called the up-down direction).
  • the first and second directions may be horizontal.
  • the hand unit 2 includes an adsorption unit 10 having an adsorption surface 10A, and a support unit 20 that is movable along the adsorption surface 10A relative to the adsorption unit 10.
  • the support unit 20 may be movable relative to the adsorption surface 10A in a direction parallel to the adsorption surface 10A.
  • the adsorption unit 10 is connected to the arm unit 3 and moves integrally with the arm unit 3.
  • the adsorption unit 10 is formed in a flat plate shape, and includes an adsorption surface 10A on its underside that adsorbs the target object 4.
  • the support unit 20 is disposed with a gap between it and the suction surface 10A.
  • the support unit 20 is formed in a flat plate shape and is connected to the arm unit 3 so as to be movable relative to the suction unit 10 along the suction surface 10A.
  • the support unit 20 is movable in the connection direction between the hand unit 2 and the arm unit 3 (the X-axis direction in the example of FIG. 1) between a facing position where its upper surface faces the suction surface 10A and a non-facing position where its upper surface does not face at least a portion of the suction surface 10A.
  • the suction surface 10A is typically within the range of the outer shape of the suction part 10 in a planar view, but in reality it is within the outermost range of the underside of the suction part 10 within which suction force is exerted.
  • the range within which suction force is exerted can be defined as the area surrounding all of the suction pads in a planar view.
  • the arm section 3 is consolidated into one, making it possible to pick up an object with a compact device configuration.
  • the transport system with the minimum configuration also has a first operation mode in which, while the suction unit 10 moves in a first direction (+X direction) along the suction surface while suctioning the object 4, the support unit 20 is moved relatively in the opposite direction (-X direction) to the first direction, thereby placing the object 4 on the support unit 20. Therefore, even if the arm unit 3 is consolidated into a single arm, the support unit 20 can be made to wait in front of the object 4, and the object can be picked up with a compact device configuration.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a conveyance system 100 including the gripping device 1 according to the first embodiment. 2 is for picking up a specified object 4 from a rack 5 on which the objects 4 are piled, and transporting the object 4 to a specified location.
  • the object 4 is typically a box (such as a cardboard box) in which a product or the like is packed, but is not limited to the box as long as it can be attracted.
  • the rack 5 has multiple shelves 6 spaced apart in the height direction (Z-axis direction), and the gap S1 between a shelf 6 and the object 4 stacked on the shelf 6 below is narrow.
  • the gap S1 is, for example, a gap large enough to insert at least the palm of an adult male's hand, for example, 10 cm or less, more specifically, about 2 cm to 5 cm.
  • the arm unit 3 is, for example, a multi-joint robot arm.
  • the arm unit 3 is preferably a six-axis robot arm that can move around the X-axis, Y-axis, Z-axis, and each of the axes.
  • the arm unit 3 is mounted on the autonomous mobile cart 102 via a lifter 101. Note that the lifter 101 may or may not be installed depending on the height of the rack 5.
  • the autonomous mobile cart 102 moves, for example, along the floor surface on which the rack 5 is installed.
  • the autonomous mobile cart 102 is equipped with a control device 103.
  • the control device 103 controls the operation of the gripping device 1, the lifter 101, and the autonomous mobile cart 102.
  • the control device 103 also communicates with a higher-level system (not shown) (for example, a warehouse management system (WMS)) to, for example, receive designation of the object 4 to be picked up (identification information, storage position, dimensions, weight, etc.) and also feed back results such as success or failure in picking up the object 4.
  • WMS warehouse management system
  • Fig. 3 is a side view of the gripping device 1 according to the first embodiment.
  • Fig. 4 is a plan view of the gripping device 1 according to the first embodiment.
  • the gripping device 1 includes a hand unit 2 that grips an object 4, and an arm unit 3 that is connected to the hand unit 2 and moves the hand unit 2. At least one of the hand unit 2 and the arm unit 3 may be equipped with a camera (not shown) to detect the object 4.
  • the hand unit 2 includes an adsorption unit 10 having an adsorption surface 10A, a support unit 20 that is movable along the adsorption surface 10A relative to the adsorption unit 10, and a connecting unit 30 that detachably connects the adsorption unit 10 and the support unit 20 to the tip of the arm unit 3.
  • the support unit 20 may be movable relatively in a direction parallel to the adsorption surface 10A.
  • the hand unit 2 can be attached to the arm unit 3 by the connecting unit 30 according to, for example, the height, width, and depth dimensions of the target object 4.
  • the suction unit 10 comprises a first flat plate 11 and a plurality of suction pads 12 (suction mechanism) provided on the underside of the first flat plate 11.
  • the first flat plate 11 is a flat member having a certain thickness, and as shown in FIG. 4, has a rectangular shape with the X-axis direction being longer in a plan view.
  • the plurality of suction pads 12 are arranged in a matrix state at equal intervals on the underside of the first flat plate 11. Note that the arrangement and number of the suction pads 12 are not limited to those shown in FIG. 4.
  • the suction pad 12 is shaped like a suction cup, and its underside forms the suction portion.
  • the suction surface 10A is formed by the undersides of multiple suction pads 12. Note that instead of the suction pads 12, multiple suction holes may be provided on the underside of the first flat plate 11, so that the underside of the first flat plate 11 itself forms the suction surface 10A.
  • the thickness dimension of this suction portion 10 should be equal to or smaller than the gap S1 shown in FIG. 2.
  • the support section 20 includes a second flat plate 21 and a slide mechanism 22 that slides the second flat plate 21 along the suction surface 10A.
  • the second flat plate 21, like the first flat plate 11, is a flat plate member having a certain thickness, and has a rectangular shape with the X-axis direction being longer in a plan view. Note that the shape of the second flat plate 21 does not necessarily have to match or be similar to that of the first flat plate 11.
  • the second flat plate 21 may be a fork shape with a gap that prevents interference (clash) with the connecting section 30 when it slides toward the connecting section 30.
  • the slide mechanism 22 moves the second flat plate 21 in the direction in which the hand unit 2 and the arm unit 3 are connected (in the X-axis direction in the example shown in FIG. 3).
  • the slide mechanism 22 has, for example, a rack and pinion mechanism, and moves a rack (not shown) formed on the second flat plate 21 side by a pinion (not shown) connected to a motor arranged in the connecting unit 30, for example.
  • the slide mechanism 22 may be a ball screw mechanism, a cylinder mechanism, or another mechanism.
  • FIG. 5 is a plan view of the gripping device 1 according to a modified example of the first embodiment.
  • the first flat plate 11 of the suction unit 10 (as well as the second flat plate 21 of the support unit 20) may have a tip portion 11b with a narrower width than the other portion (main body portion 11a).
  • the main body portion 11a on the connecting portion 30 side of the first flat plate 11 has a width W1 in the Y-axis direction.
  • the tip portion 11b of the first flat plate 11 has a width W2 in the Y-axis direction. This makes it easier to insert the tip of the hand unit 2 into a narrow gap.
  • FIG. 6 is a plan view of the gripping device 1 according to another modified example of the first embodiment.
  • the first flat plate 11 of the suction part 10 (as well as the second flat plate 21 of the support part 20) may have rounded corners. Specifically, the corners of the first flat plate 11 are arc-shaped in plan view.
  • the step between the main body part 11a and the tip part 11b (see Fig. 5) is a tapered part 11c (see Fig. 6), and the main body part 11a and the tip part 11b are smoothly connected. This makes it easier for the gripping device 1 to work in cooperation with a person.
  • control device 103 shown in FIG. 2 will mainly control the following operations.
  • FIGS. 7 to 9 are explanatory diagrams illustrating the pick-up operation of the conveying system 100 according to the first embodiment. 7, when picking up the target object 4 arranged at the top in the front, first, the support part 20 is retracted. Specifically, the second flat plate 21 is slid in the +X direction by the slide mechanism 22.
  • the suction unit 10 is inserted into the space above the object 4, and the upper surface of the object 4 is suctioned to the suction surface 10A. Thereafter, as shown in FIG. 8, the arm unit 3 is retracted to pull the object 4 out from the other object 4, and the support unit 20 is moved forward relatively to hold the support unit 20 between the object 4 and the object 4, and the pulled-out object 4 is placed on the support unit 20.
  • the suction part 10 is advanced by the arm part 3, and inserted into the space above the object 4. After that, the suction part 10 is moved slightly downward by the arm part 3, and the suction surface 10A is brought into contact with the upper surface of the object 4. In this state, the upper surface of the object 4 is adsorbed to the lower surface of the suction pad 12.
  • the arm unit 3 moves the suction unit 10 in a first direction (+X direction) along the suction surface 10A while the support unit 20 is moved relatively in a direction opposite to the first direction (-X direction) to pull out the target object 4 and place it on the support unit 20.
  • the control device 103 has an operation mode (first operation mode) that executes such a characteristic operation.
  • the control device 103 moves the support unit 20 in the opposite direction to the first direction (-X direction) and at a speed equal to that of the suction unit 10 (speed V1, speed -V1) to place the object 4 on the support unit 20. Due to this operation mode, from the outside, it appears that the support unit 20 is not moving and is waiting in front of the object 4.
  • the support unit 20 is advanced to support the object 4 adsorbed by the adsorption unit 10 at a predetermined position. Specifically, the second flat plate 21 is slid in the -X direction by the slide mechanism 22. As a result, the object 4 is gripped between the adsorption unit 10 and the support unit 20. With the above, the pick-up operation of the target object 4 is completed.
  • 10 to 13 are explanatory diagrams illustrating the release operation of the conveying system 100 according to the first embodiment. 10 , when releasing the target object 4 onto the tray 7, first, the arm unit 3 moves the target object 4 onto the tray 7.
  • the tray 7 may be installed in a designated location in the same warehouse as the rack 5, or may be mounted on the autonomous mobile cart 102.
  • the arm unit 3 is used to insert the hand unit 2 at an angle so that it does not interfere with the tray 7. Note that it is recommended to adjust the insertion angle of the hand unit 2 according to the height of the edge of the tray 7.
  • the support portion 20 is retracted above the tray 7. Thereafter, as shown in Fig. 13, the suction by the suction portion 10 is released, whereby the picked-up object 4 can be released onto the tray 7. With the above, the release operation of the target object 4 is completed.
  • the gripping device 1 of the present embodiment described above comprises a hand unit 2 that grips an object 4, and an arm unit 3 that is connected to the hand unit 2 and moves the hand unit 2, and the hand unit 2 comprises an adsorption unit 10 having an adsorption surface 10A, and a support unit 20 that is movable along the adsorption surface 10A relative to the adsorption unit 10.
  • the support unit 20 may be movable relatively in a direction parallel to the adsorption surface 10A.
  • At least one of the suction part 10 and the support part 20 is flat. This configuration makes it easier to insert the hand part 2 into a narrow gap S1 as shown in FIG. 2.
  • At least one of the suction part 10 and the support part 20 may be flat, and the width of the tip part 11b may be narrower than the other part (main body part 11a). This configuration makes it easier to insert the hand part 2 into narrow gaps.
  • At least one of the suction part 10 and the support part 20 may be flat and have rounded corners. This configuration makes it easier for the gripping device 1 to work in cooperation with a person.
  • the transport system 100 of this embodiment also includes the gripping device 1 and a control device 103 that controls the gripping device 1, and the control device 103 has a first operation mode in which, while the suction unit 10 moves in a first direction along the suction surface 10A with the target object 4 being suctioned, the support unit 20 is moved relatively in a direction opposite to the first direction to place the target object 4 on the support unit 20 (see FIG. 8).
  • the support unit 20 can be made to wait in front of the target object 4, and the target object can be picked up with a compact device configuration.
  • the control device 103 moves the support unit 20 in the opposite direction to the first direction (-X direction) and at a constant speed relative to the suction unit 10 to place the target object 4 on the support unit 20.
  • FIG. 14 is a side view of the gripping device 1 according to the second embodiment.
  • the hand unit 2 differs from the above embodiment in that it is equipped with a spacing adjustment unit 40 that adjusts the spacing between the suction unit 10 and the support unit 20 in a direction perpendicular to the suction surface 10A (in the example of Figure 14, the Z-axis direction).
  • the distance adjustment unit 40 is provided, for example, on the connecting unit 30, and moves the attachment portion of the suction unit 10 of the connecting unit 30 closer to or farther from the attachment portion of the support unit 20 of the connecting unit 30 (including the slide mechanism 22). Note that in the example of FIG. 14, the distance adjustment unit 40 moves the attachment portion of the support unit 20 of the connecting unit 30 up and down, but it may also move the attachment portion of the suction unit 10 of the connecting unit 30 up and down. Examples of this distance adjustment unit 40 include a rack and pinion mechanism, a ball screw mechanism, and a cylinder mechanism.
  • the gripping device 1 configured as described above can adjust the distance between the suction part 10 and the support part 20 before the suction part 10 suctions the target object 4. For example, if the distance D1 between the suction surface 10A of the suction part 10 and the upper surface of the second flat plate 21 of the support part 20 is smaller than the height dimension H1 of the target object 4, the distance adjustment part 40 can adjust the distance to distance D2 that is equal to or greater than the height dimension H1.
  • the control device 103 has an operation mode (third operation mode) that executes such a characteristic operation.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram illustrating the pick-up operation of the conveyance system 100 according to the second embodiment.
  • the distance between the suction part 10 and the support part 20 is adjusted by the distance adjustment part 40, and then the support part 20 is retracted.
  • the subsequent operations are as shown in Figs. 8 to 9 described above.
  • the hand unit 2 is provided with a distance adjustment unit 40 that adjusts the distance between the suction unit 10 and the support unit 20 in a direction perpendicular to the suction surface 10A.
  • the distance between the suction unit 10 and the support unit 20 can be adjusted according to the height dimension of the target object 4.
  • the transport system 100 of the second embodiment includes the gripping device 1 and a control device 103 that controls the gripping device 1, and the control device 103 has a third operation mode in which the distance between the suction unit 10 and the support unit 20 is adjusted before the suction unit 10 picks up the target object 4.
  • the distance between the suction unit 10 and the support unit 20 can be adjusted according to the height dimension of the target object 4, optimizing the pickup operation.
  • the third embodiment differs from the above-mentioned embodiments in that it has a second operating mode in which, after the pickup operation of the first embodiment described above (more specifically, the first operating mode), the suction state of the suction unit 10 is released, the support unit 20 carrying the target object 4 is moved in a direction along the suction surface 10A, and the suction position of the suction unit 10 relative to the target object 4 is adjusted.
  • the process up to the pick-up operation shown in FIG. 16 is the same as in the first embodiment. What is distinctive is that after pick-up, as shown in FIG. 17, the suction unit 10 releases the suction of the object 4, and the object 4 is slid (moved in the +X direction in the example of FIG. 17) while placed on the support unit 20. Thereafter, the object 4 is again suctioned by the suction unit 10, and as shown in FIG. 18, the support unit 20 is slid (moved in the -X direction in the example of FIG. 18) to return to its original position.
  • the control device 103 has a second operation mode in which, after the first operation mode, the suction state of the suction unit 10 is released, the support unit 20 on which the object 4 is placed is moved in a direction along the suction surface 10A, and the suction position of the suction unit 10 relative to the object 4 is adjusted.
  • the suction position of the object 4 can be adjusted and the object 4 can be re-sucked after the object 4 is picked up (for example, as shown in FIG. 18, when the object 4 is stably suctioned by two suction pads 12 in side view). Therefore, it is possible to prevent the object 4 from falling during transportation.
  • one gripping device 1 is mounted on the autonomous mobile cart 102 shown in FIG. 2, but multiple gripping devices 1 may be mounted on the autonomous mobile cart 102.

Abstract

この把持装置は、対象物を把持するハンド部と、前記ハンド部に接続され、前記ハンド部を移動させるアーム部と、を備え、前記ハンド部は、吸着面を有する吸着部と、前記吸着部に対し、前記吸着面に沿って相対移動可能な支持部と、を備える。

Description

把持装置、及び搬送システム
　本発明は、把持装置、及び搬送システムに関するものである。
　下記特許文献１には、載置部に積まれた荷物の少なくとも１つを把持する把持部と、把持部により移動される荷物を下側から支えながら、載置部から荷物を取り出す下支え部と、を有する、搬送装置が開示されている。
特開２０２２－１０５５３７号公報
　上記搬送装置では、先ず、下支え部を載置部の手前に移動させて待機させておき、次に、把持部が載置部の荷物を把持し、荷物を引く動作（マイナスＸ軸方向の動き）をすることで、待機状態の下支え部に荷物を載せている。
　このように、上記搬送装置では、把持部と下支え部とが独立した別の駆動系を有しており、装置構成が大きくなるため、例えば、棚と荷物の隙間が狭く、荷物が隙間なく並べられていた場合、荷物のピックアップが困難な場合があった。
　本発明の目的は、上記の課題を解決する把持装置、及び搬送システムの提供を目的とする。
　上記課題を解決するために、この発明は以下の構成を提案している。
　本発明に示される把持装置は、対象物を把持するハンド部と、前記ハンド部に接続され、前記ハンド部を移動させるアーム部と、を備え、前記ハンド部は、吸着面を有する吸着部と、前記吸着部に対し、前記吸着面に沿って相対移動可能な支持部と、を備える。
　また、本発明に示される搬送システムは、上記把持装置と、前記把持装置を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記吸着部が対象物を吸着した状態で前記吸着面に沿う第１方向に移動する間、前記支持部を前記第１方向と逆方向に相対移動させて、前記支持部に対象物を載せる第１動作モードを有する。
　上記本発明によれば、コンパクトな装置構成で、対象物をピックアップできる把持装置、及び搬送システムを提供できる。
本発明の最小構成例にかかる把持装置の構成図である。 第１実施形態にかかる把持装置を備える搬送システムの構成図である。 第１実施形態にかかる把持装置の側面図である。 第１実施形態にかかる把持装置の平面図である。 第１実施形態の一変形例にかかる把持装置の平面図である。 第１実施形態の他の変形例にかかる把持装置の平面図である。 第１実施形態にかかる搬送システムのピックアップ動作を説明する説明図である。 第１実施形態にかかる搬送システムのピックアップ動作を説明する説明図である。 第１実施形態にかかる搬送システムのピックアップ動作を説明する説明図である。 第１実施形態にかかる搬送システムのリリース動作を説明する説明図である。 第１実施形態にかかる搬送システムのリリース動作を説明する説明図である。 第１実施形態にかかる搬送システムのリリース動作を説明する説明図である。 第１実施形態にかかる搬送システムのリリース動作を説明する説明図である。 第２実施形態にかかる把持装置の側面図である。 第２実施形態にかかる搬送システムのピックアップ動作を説明する説明図である。 第３実施形態にかかる搬送システムのピックアップ動作を説明する説明図である。 第３実施形態にかかる搬送システムのピックアップ動作を説明する説明図である。 第３実施形態にかかる搬送システムのピックアップ動作を説明する説明図である。
　本発明の最小構成例について図１を参照して説明する。
　図１は、本発明の最小構成例にかかる把持装置１の構成図である。
　図１に示すように、把持装置１は、対象物４を把持するハンド部２と、ハンド部２に接続され、ハンド部２を移動させるアーム部３と、を備えている。
　なお、以下の説明において、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明することがある。Ｘ軸方向は、把持装置１が、対象物４にアクセスする第１方向（前後方向とも言う）である。Ｙ軸方向は、第１方向と直交する第２方向（左右方向とも言う）である。Ｚ軸方向は、高さ方向（上下方向とも言う）である。第１方向、及び、第２方向は、水平方向であってもよい。
　ハンド部２は、吸着面１０Ａを有する吸着部１０と、吸着部１０に対し、吸着面１０Ａに沿って相対移動可能な支持部２０と、を備えている。支持部２０は、吸着面１０Ａと平行な方向に相対移動可能であってもよい。吸着部１０は、アーム部３に連結され、アーム部３と一体となって移動する。吸着部１０は、平板状に形成され、その下面側に、対象物４を吸着する吸着面１０Ａを備えている。
　支持部２０は、吸着面１０Ａと隙間をあけて配置されている。支持部２０は、平板状に形成され、吸着面１０Ａに沿って、吸着部１０に対し相対移動可能にアーム部３に連結されている。支持部２０は、その上面が吸着面１０Ａと対向する対向位置と、その上面が吸着面１０Ａの少なくとも一部と対向しない非対向位置との間で、ハンド部２とアーム部３との連結方向（図１の例ではＸ軸方向）に移動可能とされている。
　なお、吸着面１０Ａとは、典型的には、平面視における吸着部１０の外形の範囲内であるが、実質的には、吸着部１０の下面のうち、吸引力を発揮する範囲の最外形の範囲内である。この吸引力を発揮する範囲とは、例えば吸着部１０の下面に吸着パッドが複数配置される場合、平面視でそれら全て吸着パッドを囲う領域で規定できる。
　上記構成によれば、図１に示すように、吸着部１０が対象物４を吸着した状態で、アーム部３が対象物４をＸ軸方向に後退させた場合（速度＋Ｖ１の動作をする場合）であっても、支持部２０を相対的に前進させる動作（速度－Ｖ１の動作）をすることで、支持部２０の絶対位置は変わらず、対象物４の手前での待機状態を維持することができる。つまり、アーム部３を２本設けて、吸着部１０と支持部２０とを別途独立して移動させずとも、支持部２０を対象物４の手前で待機させ、対象物４を下側から支えながらピックアップすることができる。
　このように、上記最小構成にかかる把持装置１よれば、アーム部３を１本に集約化し、コンパクトな装置構成で、対象物をピックアップできる。
　また、最小構成にかかる搬送システムは、吸着部１０が対象物４を吸着した状態で吸着面に沿う第１方向（＋Ｘ方向）に移動する間、支持部２０を第１方向と逆方向（－Ｘ方向）に相対移動させて、支持部２０に対象物４を載せる第１動作モードを有する。このため、アーム部３を１本に集約化した場合であっても、支持部２０を対象物４の手前で待機させ、コンパクトな装置構成で、対象物をピックアップできる。
　図２～図１８を参照して本発明の各実施形態について説明する。なお、図２～図１８において、図１と共通の構成には同一符号を付し、説明を簡略化する。
（第１実施形態）
　図２は、第１実施形態にかかる把持装置１を備える搬送システム１００の構成図である。
　図２に示す搬送システム１００は、対象物４が積まれたラック５から、指定された対象物４を取り出し、指定の場所に搬送するものである。なお、対象物４とは、典型的には、商品等を梱包した箱（段ボール箱等）であるが、吸着可能なものであれば、当該箱に限定されるものではない。
　図２に示す例では、ラック５が、高さ方向（Ｚ軸方向）に間隔をあけて複数の棚６を有し、棚６とその下の棚６に積まれた対象物４との隙間Ｓ１が狭くなっている。隙間Ｓ１は、例えば、少なくとも成人男性の手の平が挿入できる程度の隙間であり、例えば、１０ｃｍ以下、より詳しくは、２ｃｍ～５ｃｍ程の隙間となっている。
　アーム部３は、例えば、多関節ロボットアームである。アーム部３は、例えば、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、及び各軸回りに移動できる６軸ロボットアームが好ましい。アーム部３は、リフター１０１を介して、自律移動台車１０２に搭載されている。なお、リフター１０１は、ラック５の高さによっては、設置しても設置しなくてもよい。
　自律移動台車１０２は、例えば、ラック５の設置床面に沿って移動する。自律移動台車１０２は、制御装置１０３を搭載している。制御装置１０３は、把持装置１、リフター１０１、及び自律移動台車１０２の動作を制御する。また、制御装置１０３は、図示しない上位システム（例えば、倉庫管理システム（WMS（Warehouse Management System）））と通信し、例えば、ピックアップする対象物４の指定（識別情報、格納位置、寸法、重量等）を受け、また、対象物４のピックアップの成功や失敗等の結果をフィードバックする。
　図３は、第１実施形態にかかる把持装置１の側面図である。図４は、第１実施形態にかかる把持装置１の平面図である。
　これらの図に示すように、把持装置１は、対象物４を把持するハンド部２と、ハンド部２に接続され、ハンド部２を移動させるアーム部３と、を備えている。なお、ハンド部２及びアーム部３の少なくとも一方には、対象物４を検知するため、図示しないカメラを搭載するとよい。
　ハンド部２は、吸着面１０Ａを有する吸着部１０と、吸着部１０に対し、吸着面１０Ａに沿って相対移動可能な支持部２０と、吸着部１０及び支持部２０をアーム部３の先端に着脱可能に連結させる連結部３０と、を備える。支持部２０は、吸着面１０Ａと平行な方向に相対移動可能であってもよい。ハンド部２は、連結部３０によって、例えば、対象物４の高さ寸法、幅寸法、奥行き寸法等に応じて、アーム部３に対し付け替えることができる。
　吸着部１０は、第１の平板１１と、第１の平板１１の下面に設けられた複数の吸着パッド１２（吸引機構）と、を備えている。第１の平板１１は、一定の厚みを有する平板部材であって、図４に示すように、平面視でＸ軸方向が長い長方形状を有している。複数の吸着パッド１２は、第１の平板１１の下面に等間隔でマトリクス状態に配置されている。なお、吸着パッド１２の配置及び数は、図４に示すものに限定されるものではない。
　吸着パッド１２は、吸盤状であり、その下面が吸着部分となっている。吸着面１０Ａは、複数の吸着パッド１２の下面により形成されている。なお、吸着パッド１２の代わりに、第１の平板１１の下面に吸引孔を複数設けて、第１の平板１１の下面そのものが吸着面１０Ａとなっていても構わない。この吸着部１０の厚み寸法（第１の平板１１の上面から吸着面１０Ａまでの寸法）は、図２に示す隙間Ｓ１以下であるとよい。
　図３に示すように、支持部２０は、第２の平板２１と、第２の平板２１を吸着面１０Ａに沿ってスライドさせるスライド機構２２と、を備えている。第２の平板２１は、第１の平板１１と同様に、一定の厚みを有する平板部材であって、平面視でＸ軸方向が長い長方形状を有している。なお、第２の平板２１の形状は、必ずしも第１の平板１１に一致または相似させる必要はない。例えば、第２の平板２１は、連結部３０側にスライドした際に、連結部３０と干渉（衝突）しないような隙間を有するフォーク形状であってもよい。
　スライド機構２２は、第２の平板２１を、ハンド部２とアーム部３との連結方向（図３に示す例ではＸ軸方向）に移動させる。スライド機構２２は、例えば、ラックピニオン機構を有し、第２の平板２１側に形成された図示しないラックを、例えば連結部３０内に配置したモータに連結された図示しないピニオンで移動させる。なお、スライド機構２２としては、ボールねじ機構であってもよく、シリンダ機構やその他の機構であってもよい。
　図５は、第１実施形態の一変形例にかかる把持装置１の平面図である。
　図５に示すように、吸着部１０の第１の平板１１（支持部２０の第２の平板２１も同様）は、先端部１１ｂの幅が他の部分（本体部１１ａ）よりも狭くなっていてもよい。具体的に、第１の平板１１の連結部３０側の本体部１１ａは、Ｙ軸方向において幅Ｗ１を有している。また、第１の平板１１の先端部１１ｂは、Ｙ軸方向においては幅Ｗ２を有している。これにより、ハンド部２の先端を幅の狭い隙間に挿入し易くなる。
　図６は、第１実施形態の他の変形例にかかる把持装置１の平面図である。
　図６に示すように、吸着部１０の第１の平板１１（支持部２０の第２の平板２１も同様）は、角が丸みを帯びていてもよい。具体的に、第１の平板１１は、角が平面視で円弧状になっている。また、本体部１１ａと先端部１１ｂとの間の段部（図５参照）が、テーパー部１１ｃ（図６参照）になっており、本体部１１ａと先端部１１ｂが滑らかに接続されている。これにより、把持装置１が人と協調して作業し易くなる。
　次に、上記構成の搬送システム１００（把持装置１）の動作について説明する。なお、以下の説明では、特に説明の無い限り、図２に示す制御装置１０３が主体となって、以下の動作を制御する。
　図７～図９は、第１実施形態にかかる搬送システム１００のピックアップ動作を説明する説明図である。
　図７に示すように、手前且つ最上部に配置された対象物４をピックアップする場合、先ず、支持部２０を後退させる。具体的には、スライド機構２２によって、第２の平板２１を＋Ｘ方向にスライド移動させる。
　次に、吸着部１０を対象物４の上方の空間に差し込むと共に、対象物４の上面を吸着面１０Ａに吸着させる。その後、図８に示すように、アーム部３を後退させて対象物４を他の対象物４上から引き出すと共に、相対的に支持部２０を前進させて、対象物４の手間で支持部２０を待機させ、引き出した対象物４を支持部２０に載せる。
　この動作を具体的に説明すると、先ず、アーム部３によって、吸着部１０を前進させて、対象物４の上方の空間に吸着部１０を差し込む。その後、アーム部３によって、吸着部１０を僅かに下方に移動させ、吸着面１０Ａを対象物４の上面に当接させる。この状態で、吸着パッド１２の下面に、対象物４の上面を吸着させる。
　その後、吸着部１０が対象物４を吸着した状態で、アーム部３によって、吸着部１０が吸着面１０Ａに沿う第１方向（＋Ｘ方向）に移動する間、支持部２０を第１方向と逆方向（－Ｘ方向）に相対移動させて、対象物４を引き出し、支持部２０に対象物４を載せる。制御装置１０３は、このような特徴的な動作を実行させる動作モード（第１動作モード）を有する。
　制御装置１０３は、この第１動作モードにおいて、吸着部１０が対象物４を吸着した状態で吸着面１０Ａに沿う第１方向（＋Ｘ方向）に移動する間、支持部２０を第１方向と逆方向（－Ｘ方向）、且つ、吸着部１０と等速度（速度Ｖ１、速度－Ｖ１）で相対移動させて、支持部２０に対象物４を載せる。この動作モードにより、外部からは、支持部２０が動かないで、対象物４の手前で待機しているように見える。
　次に、図９に示すように、支持部２０を前進させ、吸着部１０に吸着された対象物４を所定の位置で支持させる。具体的には、スライド機構２２によって、第２の平板２１を－Ｘ方向にスライド移動させる。これにより、対象物４が、吸着部１０と支持部２０との間に把持される。
　以上により、対象物４のピックアップ動作が完了する。
　図１０～図１３は、第１実施形態にかかる搬送システム１００のリリース動作を説明する説明図である。
　図１０に示すように、トレイ７に対象物４をリリースする場合、先ず、アーム部３によって、対象物４をトレイ７上に移動させる。なお、トレイ７は、ラック５と同じ倉庫内の指定箇所に設置されていてもよいし、自律移動台車１０２に搭載されていてもよい。
　次に、図１１に示すように、アーム部３によって、ハンド部２がトレイ７に干渉しないように斜めに差し込む。なお、トレイ７の縁の高さに応じて、ハンド部２の挿入角度を調整するとよい。
　次に、図１２に示すように、トレイ７上で、支持部２０を後退させる。その後、図１３に示すように、吸着部１０による吸着を解除することで、ピックアップした対象物４をトレイ７にリリースすることができる。
　以上により、対象物４のリリース動作が完了する。
　このように、上述した本実施形態の把持装置１では、対象物４を把持するハンド部２と、ハンド部２に接続され、ハンド部２を移動させるアーム部３と、を備え、ハンド部２は、吸着面１０Ａを有する吸着部１０と、吸着部１０に対し、吸着面１０Ａに沿って相対移動可能な支持部２０と、を備える。支持部２０は、吸着面１０Ａと平行な方向に相対移動可能であってもよい。この構成によれば、アーム部３を１本に集約化し、コンパクトな装置構成で、対象物をピックアップできる。
　また、本実施形態においては、吸着部１０及び支持部２０の少なくとも一方は、平板状である。この構成によれば、図２に示すような狭い隙間Ｓ１にハンド部２を挿入し易くなる。
　また、本実施形態においては、図５に示すように、吸着部１０及び支持部２０の少なくとも一方は、平板状であって、先端部１１ｂの幅が他の部分（本体部１１ａ）よりも狭くてもよい。この構成によれば、幅の狭い隙間にもハンド部２を挿入し易くなる。
　また、本実施形態においては、図６に示すように、吸着部１０及び支持部２０の少なくとも一方は、平板状であって、角が丸みを帯びていてもよい。この構成によれば、把持装置１が人と協調して作業し易くなる。
　また、本実施形態の搬送システム１００は、上記把持装置１と、把持装置１を制御する制御装置１０３と、を備え、制御装置１０３は、吸着部１０が対象物４を吸着した状態で吸着面１０Ａに沿う第１方向に移動する間、支持部２０を第１方向と逆方向に相対移動させて、支持部２０に対象物４を載せる第１動作モードを有する（図８参照）。この構成によれば、アーム部３を１本に集約化した場合であっても、支持部２０を対象物４の手前で待機させ、コンパクトな装置構成で、対象物をピックアップできる。
　また、本実施形態においては、制御装置１０３は、第１動作モードにおいて、吸着部１０が対象物４を吸着した状態で吸着面１０Ａに沿う第１方向（＋Ｘ方向）に移動する間、支持部２０を第１方向と逆方向（－Ｘ方向）、且つ、吸着部１０と等速度で相対移動させて、支持部２０に対象物４を載せる。この構成によれば、吸着部１０の引き動作中、支持部２０の絶対位置は変わらず、対象物４の手前での待機状態を維持することができるため、対象物のピックアップが確実に行える。
（第２実施形態）
　次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
　図１４は、第２実施形態にかかる把持装置１の側面図である。
　図１４に示すように、第２実施形態では、ハンド部２は、吸着面１０Ａと垂直な方向（図１４の例では、Ｚ軸方向）において、吸着部１０と支持部２０の間隔を調整する間隔調整部４０を備える点で、上記実施形態と異なる。
　間隔調整部４０は、例えば、連結部３０に設けられており、連結部３０の吸着部１０の取り付け部分と、連結部３０の支持部２０の取り付け部分（スライド機構２２を含む）とを近接離間させる。なお、図１４の例では、間隔調整部４０が、連結部３０の支持部２０の取り付け部分を上下に移動させているが、連結部３０の吸着部１０の取り付け部分を上下に移動させてもよい。この間隔調整部４０としては、ラックピニオン機構、ボールねじ機構、シリンダ機構等を例示することができる。
　上記構成の把持装置１によれは、吸着部１０が対象物４を吸着する前に、吸着部１０と支持部２０の間隔を調整することができる。例えば、吸着部１０の吸着面１０Ａと、支持部２０の第２の平板２１の上面との間隔Ｄ１が、対象物４の高さ寸法Ｈ１より小さい場合は、間隔調整部４０によって、当該間隔を高さ寸法Ｈ１以上の間隔Ｄ２に調整することができる。制御装置１０３は、このような特徴的な動作を実行させる動作モード（第３動作モード）を有する。
　図１５は、第２実施形態にかかる搬送システム１００のピックアップ動作を説明する説明図である。
　図１５に示すように、手前且つ最上部に配置された対象物４をピックアップする場合、間隔調整部４０によって吸着部１０と支持部２０の間隔を調整した上で、支持部２０を後退させる。なお、その後の動作は、上述した図８～図９に示す通りである。
　このように、第２実施形態の把持装置１では、ハンド部２は、吸着面１０Ａと垂直な方向において、吸着部１０と支持部２０の間隔を調整する間隔調整部４０を備える。この構成によれば、対象物４の高さ寸法に応じて、吸着部１０と支持部２０の間隔を調整することができる。
　また、第２実施形態の搬送システム１００においては、上記把持装置１と、把持装置１を制御する制御装置１０３と、を備え、制御装置１０３は、吸着部１０が対象物４を吸着する前に、吸着部１０と支持部２０の間隔を調整する第３動作モードを有する。この構成によれば、対象物４の高さ寸法に応じて、吸着部１０と支持部２０の間隔を調整し、ピックアップ動作の最適化を図ることができる。
（第３実施形態）
　次に、本発明の第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
　図１６～図１８は、第３実施形態にかかる搬送システム１００のピックアップ動作を説明する説明図である。
　これらの図に示すように、第３実施形態では、上述した第１実施形態のピックアップ動作（より詳しくは第１動作モード）の後、吸着部１０の吸着状態を解除し、対象物４を載せた支持部２０を吸着面１０Ａに沿う方向に移動させ、対象物４に対する吸着部１０の吸着位置を調整する第２動作モードを有する点で、上記実施形態と異なる。
　なお、図１６に示すピックアップ動作までは、第１実施形態と同じである。特徴的なのは、ピックアップ後、図１７に示すように、吸着部１０による対象物４の吸着を解除し、対象物４を支持部２０に載せた状態で、スライド移動（図１７の例では＋Ｘ方向の移動）させる。その後、再び、吸着部１０によって対象物４を吸着し、図１８に示すように、支持部２０を元の位置に戻すようにスライド移動（図１８の例では－Ｘ方向の移動）させる。
　このように、第３実施形態においては、制御装置１０３は、第１動作モードの後、吸着部１０の吸着状態を解除し、対象物４を載せた支持部２０を吸着面１０Ａに沿う方向に移動させ、対象物４に対する吸着部１０の吸着位置を調整する第２動作モードを有する。この構成によれば、例えば、図２に示す隙間Ｓ１が狭く、対象物４の前端部しか把持できない場合（例えば図１６に示すように、側面視で吸着パッド１２が１つで対象物４を吸着している場合）であっても、対象物４のヒックアップ後、対象物４の吸着位置を調整し、吸着し直す（例えば図１８に示すように、側面視で吸着パッド１２が２つで対象物４を安定して吸着している状態にする）ことができる。したがって、対象物４の搬送中の落下等を抑制することができる。
　なお、上述した本実施形態は、以下のような変形例を採用してもよい。
　例えば、把持装置１は、図２に示す自律移動台車１０２に１台搭載されていたが、自律移動台車１０２に複数台搭載されていても構わない。
　以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
１　把持装置
２　ハンド部
３　アーム部
４　対象物
５　ラック
６　棚
７　トレイ
１０　吸着部
１０Ａ　吸着面
１１　第１の平板
１１ａ　本体部
１１ｂ　先端部
１１ｃ　テーパー部
１２　吸着パッド
２０　支持部
２１　第２の平板
２２　スライド機構
３０　連結部
４０　間隔調整部
１００　搬送システム
１０１　リフター
１０２　自律移動台車
１０３　制御装置
Ｄ１　間隔
Ｄ２　間隔
Ｈ１　寸法
Ｓ１　隙間
Ｗ１　幅
Ｗ２　幅

Claims (9)

  1. 　対象物を把持するハンド部と、
    　前記ハンド部に接続され、前記ハンド部を移動させるアーム部と、を備え、
    　前記ハンド部は、
    　吸着面を有する吸着部と、
    　前記吸着部に対し、前記吸着面に沿って相対移動可能な支持部と、を備える、
    　把持装置。
  2. 　前記吸着部及び前記支持部の少なくとも一方は、平板状である、
    　請求項１に記載の把持装置。
  3. 　前記吸着部及び前記支持部の少なくとも一方は、平板状であって、先端部の幅が他の部分よりも狭い、
    　請求項１に記載の把持装置。
  4. 　前記吸着部及び前記支持部の少なくとも一方は、平板状であって、角が丸みを帯びている、
    　請求項１に記載の把持装置。
  5. 　前記ハンド部は、前記吸着面と垂直な方向において、前記吸着部と前記支持部の間隔を調整する間隔調整部を備える、
    　請求項１に記載の把持装置。
  6. 　請求項１～５のいずれか一項に記載の把持装置と、
    　前記把持装置を制御する制御装置と、を備え、
    　前記制御装置は、前記吸着部が対象物を吸着した状態で前記吸着面に沿う第１方向に移動する間、前記支持部を前記第１方向と逆方向に相対移動させて、前記支持部に対象物を載せる第１動作モードを有する、
    　搬送システム。
  7. 　前記制御装置は、前記第１動作モードにおいて、前記吸着部が対象物を吸着した状態で前記吸着面に沿う前記第１方向に移動する間、前記支持部を前記第１方向と逆方向、且つ、前記吸着部と等速度で相対移動させて、前記支持部に対象物を載せる、
    　請求項６に記載の搬送システム。
  8. 　前記制御装置は、前記第１動作モードの後、前記吸着部の吸着状態を解除し、対象物を載せた前記支持部を前記吸着面に沿う方向に移動させ、対象物に対する前記吸着部の吸着位置を調整する第２動作モードを有する、
    　請求項６に記載の搬送システム。
  9. 　請求項５に記載の把持装置と、
    　前記把持装置を制御する制御装置と、を備え、
    　前記制御装置は、前記吸着部が対象物を吸着する前に、前記吸着部と前記支持部の間隔を調整する第３動作モードを有する、
    　搬送システム。
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JP2019104090A (ja) * 2017-12-13 2019-06-27 日本碍子株式会社 柱状ハニカム構造体の移載方法及び移載装置

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