特許 5945968 ロボットハンド、ロボットシステム、及び物品のデパレタイズ方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5945968

(24)【登録日】2016年6月10日

(45)【発行日】2016年7月5日

(54)【発明の名称】ロボットハンド、ロボットシステム、及び物品のデパレタイズ方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/06 20060101AFI20160621BHJP

   B25J 13/08 20060101ALI20160621BHJP

【ＦＩ】

   B25J15/06 M

   B25J13/08 Z

【請求項の数】6

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2013-182568(P2013-182568)

(22)【出願日】2013年9月3日

(65)【公開番号】特開2015-47681(P2015-47681A)

(43)【公開日】2015年3月16日

【審査請求日】2015年1月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006622

【氏名又は名称】株式会社安川電機

(74)【代理人】

【識別番号】100104503

【弁理士】

【氏名又は名称】益田 博文

(74)【代理人】

【識別番号】100191112

【弁理士】

【氏名又は名称】益田 弘之

(72)【発明者】

【氏名】下野 利昭

【審査官】 中田 善邦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２５４１２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１８０６７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０４８１７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０７２８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０６−０２４９０９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０５−０６２０４５（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｊ１／００−２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物品を操作するロボットが備えるロボットハンドであって、
ベースプレートと、
前記ベースプレートの面方向に分散して配置され、各々が前記物品の上面に吸着して保持するように構成された複数の吸着パッドと、
前記ベースプレートの面方向に分散して配置された、前記物品の寸法及び形状を表す外形検出用の複数の第１センサと、
前記ベースプレートの輪郭に沿って略等間隔に配置された、前記吸着パッドによる前記物品の押し込み防止用の第２センサと、
前記ベースプレートの輪郭の外側に配置された、前記物品のサイズオーバー検出用の第３センサと、
を有することを特徴とするロボットハンド。

【請求項2】

物品を操作するロボットと、
前記ロボットに備えられた請求項１に記載のロボットハンドと、
前記ロボット及び前記ロボットハンドの動作を制御するように構成されたコントローラと、
を有することを特徴とするロボットシステム。

【請求項3】

前記コントローラは、
前記吸着パッドで前記物品を保持して操作した際の前記複数の第１センサの検出結果に基づいて、前記物品の寸法及び形状を表す外形情報を認識するように構成された外形認識部を有する
ことを特徴とする請求項２に記載のロボットシステム。

【請求項4】

前記ロボットが載置した前記物品を搬送するように構成されたコンベアと、
前記物品の載置位置において前記コンベアの搬送面の上方に配置され、前記コンベアの幅方向一方側に位置する投光部及び幅方向他方側に位置する受光部を備えた光電センサと、をさらに有する
ことを特徴とする請求項２又は３に記載のロボットシステム。

【請求項5】

前記コントローラは、
前記ロボットハンドの下降を、前記吸着パッドで保持した前記物品の底面が前記光電センサにより検出された際に停止させ、前記吸着パッドによる保持を解除して前記物品を前記コンベアに載置するように構成された載置制御部を有する
ことを特徴とする請求項４に記載のロボットシステム。

【請求項6】

ベースプレートと、
前記ベースプレートの面方向に分散して配置され、各々が物品の上面に吸着して保持するように構成された複数の吸着パッドと、
前記ベースプレートの面方向に分散して配置された、前記物品の寸法及び形状を表す外形検出用の複数の第１センサと、
前記ベースプレートの輪郭に沿って略等間隔に配置された、前記吸着パッドによる前記物品の押し込み防止用の第２センサと、
前記ベースプレートの輪郭の外側に配置された、前記物品のサイズオーバー検出用の第３センサと、を有するロボットハンドを備えたロボットを用いた物品のデパレタイズ方法であって、
予め定められた領域の前記吸着パッドにより前記物品を吸着して操作することと、
操作した状態での前記複数の第１センサの検出結果に基づいて前記物品の寸法及び形状を表す外形情報を認識することと、
認識された前記外形情報に基づいて吸着を実行する前記吸着パッドの領域を設定することと、
設定された前記領域の前記吸着パッドにより前記物品を再度吸着して操作することと、
を有することを特徴とする物品のデパレタイズ方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

開示の実施形態は、ロボットハンド、ロボットシステム、及び物品のデパレタイズ方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、物品の位置検出を行い、自動デパレタイズを可能とした物品位置認識装置が記載されている。この物品位置認識装置では、画像処理装置により検出された最上段の物品の輪郭データにより、最上段の物品の概略位置が判断され、物品の位置が認識される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００１−３１７９１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記従来技術では、最上段の物品の輪郭データを用いて物品の位置が認識される。このため、例えば段ボール箱のような同一形状の複数の物品が隙間無く横並びに配置されたような場合に、それらを複数の物品として認識することができず、単一の物品として誤認識する可能性がある。このような誤認識が生じた場合、物品の落下やエラーの発生を招くこととなり、デパレタイズ作業が停止される可能性があった。

【0005】

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、デパレタイズ対象となる物品の誤認識が生じた場合でもデパレタイズ作業を継続して実行することができるロボットハンド、ロボットシステム、及び物品のデパレタイズ方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、物品を操作するロボットが備えるロボットハンドであって、ベースプレートと、前記ベースプレートの面方向に分散して配置され、各々が前記物品の上面に吸着して保持するように構成された複数の吸着パッドと、前記ベースプレートの面方向に分散して配置された、前記物品の寸法及び形状を表す外形検出用の複数の第１センサと、前記ベースプレートの輪郭に沿って略等間隔に配置された、前記吸着パッドによる前記物品の押し込み防止用の第２センサと、前記ベースプレートの輪郭の外側に配置された、前記物品のサイズオーバー検出用の第３センサと、を有するロボットハンドが適用される。
また、本発明の別の観点によれば、物品を操作するロボットと、前記ロボットに備えられた前記ロボットハンドと、前記ロボット及び前記ロボットハンドの動作を制御するように構成されたコントローラと、を有するロボットシステムが適用される。

【0008】

また、本発明のさらに別の観点によれば、ベースプレートと、前記ベースプレートの面方向に分散して配置され、各々が物品の上面に吸着して保持するように構成された複数の吸着パッドと、前記ベースプレートの面方向に分散して配置された、前記物品の寸法及び形状を表す外形検出用の複数の第１センサと、前記ベースプレートの輪郭に沿って略等間隔に配置された、前記吸着パッドによる前記物品の押し込み防止用の第２センサと、前記ベースプレートの輪郭の外側に配置された、前記物品のサイズオーバー検出用の第３センサと、を有するロボットハンドを備えたロボットを用いた物品のデパレタイズ方法であって、予め定められた領域の前記吸着パッドにより前記物品を吸着して操作することと、操作した状態での前記複数の第１センサの検出結果に基づいて前記物品の寸法及び形状を表す外形情報を認識することと、認識された前記外形情報に基づいて吸着を実行する前記吸着パッドの領域を設定することと、設定された前記領域の前記吸着パッドにより前記物品を再度吸着して操作することと、を有する物品のデパレタイズ方法が適用される。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、デパレタイズ対象となる物品の誤認識が生じた場合でも、ロボットハンドによりデパレタイズ作業を継続して実行することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態に係るロボットシステムの全体構成の一例を模式的に表す上面図である。

【図2】実施形態に係るロボットシステムの全体構成の一例を模式的に表す側面図である。

【図3】ロボットハンドの構成の一例を表す上面図、下面図、及びＡ−Ａ線端面図である。

【図4】反射型の光電センサを表す説明図である。

【図5】透過型の光電センサを表す説明図である。

【図6】ロボットコントローラの機能構成の一例を表すブロック図である。

【図7】画像認識エラー時の物品の吸着保持動作の一例を表す説明図である。

【図8】画像認識エラー時のロボットコントローラによる制御手順の一例を表すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、明細書中の説明における「前」「後」「左」「右」「上」「下」は、図面中の「前」「後」「左」「右」「上」「下」と注記された方向を指す。

【0012】

＜１．ロボットシステムの全体構成＞
まず、図１及び図２を参照しつつ、本実施形態のロボットシステムの全体構成について説明する。

【0013】

図１及び図２に示すように、本実施形態のロボットシステム１は、第１ロボット２及び第２ロボット３と、ロボットコントローラ４（コントローラ）と、画像処理装置５と、コンベア６とを有する。このロボットシステム１は、パレットＰ上に積まれた複数の物品Ｗを１つずつ荷下ろしするデパレタイズ作業を行う。なお、物品Ｗの大きさによっては２個以上ずつを荷下ろししてもよい。

【0014】

第１ロボット２は物品Ｗを操作するロボットである。第１ロボット２は、作業ツールとして吸着パッド２２（保持部材）等を有するロボットハンド１０を備え、パレットＰの近傍（図１に示す例では左前側の位置）に設置される。第２ロボット３は、カメラ７及びレーザセンサ８を有するロボットハンド２０を備え、パレットＰの近傍（図１に示す例では右前側の位置）に設置される。

【0015】

ロボットコントローラ４は、ロボット２，３及びそれらのロボットハンド１０，２０の動作を制御するように構成されている。

【0016】

第１ロボット２及び第２ロボット３は、ロボットハンド１０，２０が異なる点を除き、基本的に同様な構成であるので、ここでは第１ロボット２について説明する。第２ロボット３については、要部に符号を付して説明を省略する。なお、第１ロボット２が特許請求の範囲に記載のロボットに相当し、ロボットハンド１０が特許請求の範囲に記載のロボットハンドに相当する。

【0017】

第１ロボット２は、デパレタイズ作業を行う作業現場の設置箇所（この例では図示しない床部）に固定された基台１２と、基台１２の上端部に回転可能に取り付けられた回転体１３と、回転体１３に取り付けられたアーム１４とを備えている。

【0018】

回転体１３は、基台１２の上端部に水平面内で回転可能に設けられている。回転体１３と基台１２との連結部（又はその近傍）には、回転体１３を回転駆動するアクチュエータＡｃ１が設置されている。

【0019】

アーム１４は、回転体１３側の基端側からその反対の先端側にかけて順に、第１アーム部１４ａ、第２アーム部１４ｂ、第３アーム部１４ｃ、第４アーム部１４ｄ、及び第５アーム部１４ｅを連結して構成されている。

【0020】

第１アーム部１４ａは、回転体１３の上端部に鉛直面内で回転可能に連結され、第２アーム部１４ｂは、第１アーム部１４ａに鉛直面内で回転可能に連結され、第３アーム部１４ｃは、第２アーム部１４ｂに該第２アーム部１４ｂの延出方向と垂直な面内で回転可能に連結され、第４アーム部１４ｄは、第３アーム部１４ｃに鉛直面内で回転可能に連結され、第５アーム部１４ｅは、第４アーム部１４ｄに該第４アーム部１４ｄの延出方向に垂直な面内で回転可能に連結されている。

【0021】

第１アーム部１４ａと回転体１３との連結部（又はその近傍）には、第１アーム部１４ａを回転駆動するアクチュエータＡｃ２が設置され、第２アーム部１４ｂと第１アーム部１４ａとの連結部（又はその近傍）には、第２アーム部１４ｂを回転駆動するアクチュエータＡｃ３が設置され、第３アーム部１４ｃと第２アーム部１４ｂとの連結部（又はその近傍）には、第３アーム部１４ｃを回転駆動するアクチュエータＡｃ４が設置され、第４アーム部１４ｄと第３アーム部１４ｃとの連結部（又はその近傍）には、第４アーム部１４ｄを回転駆動するアクチュエータＡｃ５が設置され、第５アーム部１４ｅと第４アーム部１４ｄとの連結部（又はその近傍）には、第５アーム部１４ｅを回転駆動するアクチュエータＡｃ６が設置されている。なお、第１ロボット２及び第２ロボット３の構成態様はこの例に限定されるものではなく、種々の態様を取り得る。

【0022】

第１及び第２ロボット２，３は、ロボットコントローラ４によるそれぞれのアクチュエータＡｃ１〜Ａｃ６の駆動制御により、アーム１４の先端のロボットハンド１０，２０が所定の順で所要の位置に至るように動作を制御される。

【0023】

第２ロボット３は、アーム１４の先端、すなわち第５アーム部１４ｅの先端に、上記カメラ７及びレーザセンサ８を備えたロボットハンド２０が取り付けられている。ベースプレートＰに積載された物品Ｗの荷卸し時、第２ロボット３は、ロボットコントローラ４による制御で、アーム１４の先端のロボットハンド２０をパレットＰに積載された複数の物品Ｗの上方に位置させる。そして、その状態で、まず、レーザセンサ８が最上段の物品Ｗの上面を走査することで、物品Ｗの上面までの距離情報を取得し、上面が最も高い位置に存在する物品Ｗを特定する。特定された物品Ｗの上面までの距離情報は、ロボットコントローラ４へ入力される。

【0024】

次に、ロボットハンド２０のカメラ７がロボットコントローラ４へ入力された距離情報に基づき、特定された物品Ｗの上面を撮像し、特定された物品Ｗの上面の画像情報を生成する。生成された画像情報は、カメラ７から出力されて画像処理装置５に入力される。そして、画像処理装置５が入力された画像情報について画像認識処理を実行することで、物品Ｗの上面の外形情報（寸法や形状等）が取得される。取得された物品Ｗの上面の外形情報は、ロボットコントローラ４へ入力される。

【0025】

第２ロボット３は、レーザセンサ８によるパレットＰ上の物品Ｗの走査及びカメラ７による撮像が終了すると、ロボットコントローラ４による制御により、ロボットハンド２０がパレットＰの上方位置からパレットＰの側方の待機位置（図１に示す例ではパレットＰの右側の位置）へ退避される。第２ロボット３のロボットハンド２０の退避と並行して（又は退避後に）、第１ロボット２は、上記物品Ｗの距離情報や外形情報等に基づいたロボットコントローラ４による制御により、ロボットハンド１０を待機位置（例えばコンベア６の上方位置）からパレットＰの上方に移動させる。そして、第１ロボット２は、ロボットハンド１０を下降して吸着パッド２２を特定された物品Ｗの上面に接触させ、吸着パッド２２で物品Ｗを吸着して保持する。次いで、第１ロボット２は、ロボットコントローラ４による制御により、ロボットハンド１０を上昇させてパレットＰの上方からコンベア６の上方に移動する。そして、第１ロボット２は、ロボットハンド１０をコンベア６に向けて下降させ、吸着パッド２２に保持された物品Ｗをコンベア６の搬送面６ａに載置する。

【0026】

コンベア６は、搬送面６ａが矢印方向に移動することにより、搬送面６ａに載置された物品Ｗを搬出位置へ搬送するように構成されている。このコンベア６の第１ロボット２による物品Ｗの載置位置には、コンベア６に載置される物品Ｗの底面位置を検出する光電センサ２８が設置されている。光電センサ２８は、後述の図５に示すセンサ３２と同様な透過型のセンサである。光電センサ２８は、コンベア６の幅方向一方側に位置する投光部２８ａ及び幅方向他方側に位置する受光部２８ｂを備える。これら投光部２８ａ及び受光部２８ｂは、光軸Ｌがコンベア６の搬送面６ａより所定の高さＨだけ上方に位置するように配置されている。

【0027】

この光電センサ２８は、第１ロボット２が吸着パッド２２により保持した物品Ｗをコンベア６に向けて下降する際、物品Ｗの底面を検出する。ロボットコントローラ４は、物品Ｗの底面が検出された時点で第１ロボット２の動作を停止するが、ロボットハンド１０は惰走により所定距離だけ下降する。このロボットハンド１０の惰走による下降距離と上記高さＨは、ほぼ一致（高さＨが若干量長い）するように予め設定されている。これにより、ロボットコントローラ４は、光電センサ２８により物品Ｗの底面が検出された際に第１ロボット２の動作を停止し、その後吸着パッド２２による保持を解除することで、物品Ｗの高さ方向の寸法によらずに当該物品Ｗをコンベア６に円滑に載置することができる。

【0028】

なお、上記高さＨをロボットハンド１０の惰走による下降距離よりも所定距離Ｄだけ大きく設定しておき、ロボットコントローラ４が、第１ロボット２の動作を停止した後に上記所定距離Ｄだけロボットハンド１０（物品Ｗ）を下降させ、その後吸着パッド２２による保持を解除してもよい。

【0029】

＜２．ロボットハンドの詳細構造＞
第１ロボット２のロボットハンド１０の詳細構造について、図３により説明する。図３（ａ）は、ロボットハンド１０の上面図、図３（ｂ）は、ロボットハンド１０の下面図、図３（ｃ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線端面図である。図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、第１ロボット２のロボットハンド１０は、この例では平面視で略正方形状であるベースプレート２１と、ベースプレート２１に設置された複数の上記吸着パッド２２と、ベースプレート２１に設置された複数の第１〜第３近接センサ２４〜２６とを備えている。ベースプレート２１は、予め定められた保持対象となる複数の物品Ｗのうち最大のものの寸法に対応した外形寸法（例えば略同一の外形寸法）を有している。

【0030】

（２−１．吸着パッドの構成）
複数の吸着パッド２２は、図３（ｂ）に示すように、ベースプレート２１の面方向に分散するように縦横に設置されている。この例では、外側の２つの吸着パッド２２の間の内側位置に１つの吸着パッド２２が配置される態様で、ベースプレート２１の四辺に沿った外周部位置から内側の中心位置まで設けられている。なお、吸着パッド２２の配置態様はこの例に限定されるものではなく、種々の態様を取り得る。各吸着パッド２２は、図３（ｃ）に示すように、ベースプレート２１の下面に配置されたベローズ式の吸着部２２ａと、吸着部２２ａをベースプレート２１に支持する吸引管２２ｂとを備えている。吸引管２２ｂには図示しない真空源からの吸引管路が接続されている。吸着パッド２２は、吸引管路及び吸引管２２ｂを介して吸着部２２ａの内部を吸引することにより、吸着部２２ａが接触された物品Ｗの上面に吸着し、物品Ｗを保持する。複数の吸着パッド２２は、吸引の有無を切り替えることにより、ベースプレート２１の吸着パッド２２による吸着領域を大小様々に変更可能であり、保持対象の物品Ｗの外形に応じた吸着をすることができる。

【0031】

（２−２．近接センサ）
ベースプレート２１にそれぞれ複数設けられた第１〜第３の近接センサ２４〜２６について説明する。

【0032】

第１近接センサ２４（第１センサ）は、ベースプレート２１の面方向に分散して配置されている。この例では、第１近接センサ２４は、ベースプレート２１に対し、図３（ａ）中の上から２列目、３列目、５列目〜９列目の各列の吸着パッド２２のうちの所定の吸着パッド２２同士の間に位置するように設けられている。なお、第１近接センサ２４の配置態様はこの例に限定されるものではなく、種々の態様を取り得る。第１近接センサ２４は、吸着パッド２２に吸着された物品Ｗの存在を検出する在荷センサとして使用されるもので、例えば図４に示すような反射型の光電センサ３０が用いられる。ベースプレート２１の第１近接センサ２４に対応する位置には、ベースプレート２１を上下方向に貫通する光の通路孔２４ａが設けられている。

【0033】

反射型の光電センサ３０は、図４に示すように、検出対象物３１の一方側に配置された投光部３０ａと受光部３０ｂとを有する。この光電センサ３０は、投光部３０ａから検出対象物３１に対し赤外線等の光λ１を投光し、その光λ１が検出対象物３１で反射されて光量が減少した反射光λ２を受光部３０ｂで受光し、受光部３０ｂで受光した受光量が一定以上であると、光電センサ３０から一定距離の範囲内に検出対象物３１が存在することを検出し、例えばセンサＯＮとなる。そして、検出対象物３１が光電センサ３０から一定距離の範囲の外に離れると、検出対象物３１からの反射光λ２の光量の減衰が大きくなって、受光部３０ｂで受光した受光量が一定未満となり、一定距離内に検出対象物３１が存在しないことを検出し、例えばセンサＯＦＦとなる。

【0034】

第１近接センサ２１は、上記一定距離の範囲が、ベースプレート２１の下面位置から吸着パッド２２の先端より所定距離下方の位置までの範囲に設定されている。そして、第１近接センサ２１は、上記通路孔２４ａを介して投光及び受光をし、ベースプレート２１の下面から一定距離の範囲内に物品Ｗが存在するか否かを検出する。このような構成である第１近接センサ２１をベースプレート２１の面方向に分散して配置することにより、センサのＯＮ／ＯＦＦ情報に基づいて、吸着パッド２２で保持した物品Ｗの外形情報（寸法、形状）を認識することができる。

【0035】

また、ロボットハンド１０の移動（下降や横方向への移動）中にその移動経路に障害物が存在する場合、第１近接センサ２４で当該障害物を検出し、衝突を防止することも可能である。

【0036】

さらに、吸着パッド２２により物品Ｗを保持した際には、当該物品Ｗの外形に応じた領域の第１近接センサ２４は物品Ｗの存在を検出（センサＯＮ）するはずである。したがって、物品Ｗの保持中に全ての第１近接センサ２４が物品が存在しないことを検出（センサＯＦＦ）した場合には、物品Ｗが落下したとみなすことができる。つまり、物品Ｗの落下を検知することも可能である。

【0037】

また、ロボットシステム１ではレーザ走査や画像認識処理により保持対象の物品の外形情報が取得されるので、コントローラは当該外形情報に基づいて物品の存在を検出する（センサＯＮとなる）第１近接センサ２４（の領域）を予測することができる。したがって、物品の保持中に実際にその存在を検出した第１近接センサ２４（の領域）と上記予測した第１近接センサ２４（の領域）とに相違があった場合には、誤った物品（指定された物品以外の物品）を保持したとみなすことができる。つまり、誤った物品が保持されたことを検知することも可能である。

【0038】

第２近接センサ２５（第２センサ）は、図３（ａ）に示すように、ベースプレート２１の少なくとも輪郭に沿って略等間隔に設けられる。この例では、ベースプレート２１の四隅、四辺の外周部の各中央部、及びベースプレート２１の中心部に設けられている。なお、第２近接センサ２５の配置態様はこの例に限定されるものではなく、種々の態様を取り得る。この第２近接センサ２５は、吸着パッド２４による物品Ｗの押し込みを防止する押し込み防止センサとして使用されるもので、例えば図５に示すような透過型の光電センサ３２が使用される。

【0039】

透過型の光電センサ３２は、図５に示すように、検出対象物３１を挟んだ一方側及び他方側にそれぞれ投光部３２ａ及び受光部３２ｂを有する。光電センサ３２は、投光部３２ａから検出対象物３１に対し光λ１を投光し、その光λ１の光路に検出対象物３１が存在すると、検出対象物３１を透過して（遮断を含む）光量が減少した透過光λ３を受光部３２ｂで受光する。そして、受光部３２ｂで受光した受光量が一定以下であると、検出対象物３１が存在することを検出し、例えばセンサＯＮになる。そして、検出対象物３１が投光された光λ１の光路から外れると、受光部３２ｂで受光した受光量が一定以上となり、検出対象物３１が存在しないことを検出し、例えばセンサＯＦＦとなる。

【0040】

第２近接センサ２５は、図３（ｃ）に示すように、吸引管２２ｂに接続されたロッド２２ｃを挟んで、横方向一方側及び他方側に投光部２５ａ及び受光部２５ｂを備え、所定高さの位置に固定的に設置されている。ロッド２２ｃは、上記検出対象物３１に相当する部材で、吸着パッド２２の上下動にしたがって上下動する。これにより、吸着パッド２２が物品Ｗの上面に接触し、さらにベースプレート２１が下降して当該ベースプレート２１の下面と物品Ｗの上面とが所定の距離よりも近づいた場合に、投光部２５ａから投光される光の光路がロッド２２ｃにより遮断され、ベースプレート２１と物品Ｗとの近接が検出される。

【0041】

ここで、ロボットシステム１では、レーザセンサ８のレーザ走査により最上段の物品Ｗの上面までの距離情報が取得され、その距離情報に基づいてロボットハンド１０が下降される。しかし、距離情報に誤検出があった場合、特に実際の距離よりも大きな距離として誤検出された場合には、ロボットハンド１０（吸着パッド２２）が物品Ｗを押し込んでしまい、物品Ｗの破損や変形を招くおそれがある。

【0042】

そこで上記のような構成である第２近接センサ２５をロボットハンド１０に設けることにより、ベースプレート２１が物品Ｗに近接する前にロボットハンド１０の下降を停止することができる。これにより、上記押し込みによる物品Ｗの破損や変形を防止することができる。また、このような押し込みはベースプレート２１の全体で均等に行われるので、主としてベースプレート２１の外周部に配置されたセンサで検出すれば足りる。したがって、第２近接センサ２５をベースプレート２１の輪郭に沿って略等間隔に配置することで、必要最小限のセンサで押し込み防止を図ることができる。

【0043】

第３近接センサ２６（第３センサ）は、ベースプレート２１の輪郭の外側に配置される。この例では、ベースプレート２１の四辺のうちの隣り合う二辺の外側に設置されている。ベースプレート２１の上記二辺の各外周部には長方形状の水平な支持フレーム２７が連設され、第３近接センサ２６は、各支持フレーム２７の外側に２箇所ずつ配置されている。なお、第３近接センサ２６の配置態様はこの例に限定されるものではなく、種々の態様を取り得る。例えば、第３近接センサ２６はベースプレート２１の四辺の外側にそれぞれ設置されてもよい。第３近接センサ２６は、吸着パッド２２で吸着する物品Ｗのサイズオーバーの確認用に用いられるもので、第１近接センサ２４と同様、例えば図４に示すような反射型の光電センサ３０が用いられる。支持フレーム２７の第３近接センサ２６に対応する位置には、支持フレーム２７を貫通する光の通路孔２６ａが設けられている。

【0044】

上述したように、ベースプレート２１は、予め定められた保持対象となる複数の物品Ｗのうち最大のものの寸法に対応した外形寸法（例えば略同一の外形寸法）を有している。このようなベースプレート２１の輪郭の外側に第３近接センサ２６を設置することにより、物品Ｗの保持中に第３近接センサ２６で物品Ｗを検出した場合には、予め定められた最大寸法よりも大きな物品Ｗを保持したとみなすことができる。つまり、物品Ｗのサイズオーバーを検知することができる。

【0045】

また、ロボットハンド１０の下方向や横方向への移動中にその移動経路に障害物が存在する場合、ロボットハンド１０が当該障害物と衝突する前に第３近接センサ２６で当該障害物を検出することができるので、ロボットハンド１０の移動を停止することで当該障害物との衝突を防止することも可能である。

【0046】

＜３．ロボットコントローラの機能的構成＞
ロボットコントローラ４は、図６に示すように、外形認識部３４と、吸着領域設定部３５と、載置制御部３６とを備えている。外形認識部３４は、吸着パッド２２で物品Ｗを保持した際の複数の第１近接センサ２４の検出結果に基づいて、物品Ｗの外形情報（寸法、形状）を認識する。吸着領域設定部３５は、認識された外形情報に基づいてベースプレート２１における吸着を実行する吸着パッド２２の領域を設定する。載置制御部３６は、ロボットハンド１０の下降動作を、吸着パッド２２で保持した物品Ｗの底面が光電センサ２８により検出された時点で停止させ、その後に吸着パッド２２による保持を解除して物品Ｗをコンベア６に載置するように制御する。なお、図６では図示を省略するが、ロボットコントローラ４は、上記以外にもロボット２，３の動作を制御するための種々の機能を有している。

【0047】

＜４．画像認識エラー時の物品の吸着保持動作＞
第１ロボット２のロボットハンド１０の吸着パッド２２によりパレットＰ上の物品Ｗを保持するに当たり、第２ロボット３のロボットハンド２０に設けられたカメラ７によりパレットＰ上の物品Ｗの上面を撮像する。ここで、パレットＰにおいて同一形状の複数の物品Ｗ（例えば段ボール箱等）が隙間無く横並びに配置されている場合、それらを複数の物品Ｗとして画像認識することができず、単一の物品として誤認識する可能性がある。

【0048】

本実施形態では、上記のように複数の物品Ｗが単一の物品として画像認識された場合、当該誤認識された物品の寸法が、予め定められた保持対象となる複数の物品Ｗのうち最大のものの寸法を超えることから、画像認識エラーとして認識される。そして、ロボットコントローラ４は、このような画像認識エラーが生じた場合、ベースプレート２１の複数の吸着パッド２２のうち予め定められた最小寸法の物品Ｗに対応する領域の吸着パッド２２を作動させて物品Ｗを試験的に吸着して保持し、その際の第１近接センサ２４検出結果に基づいて物品Ｗの外形情報（寸法、形状）を認識する。そして、認識された物品Ｗの外形情報に基づいてベースプレート２１の吸着を実行する吸着パッド２２の領域を設定し、設定された領域の吸着パッド２２により物品Ｗを再度吸着して保持する。以下、この動作について詳細に説明する。

【0049】

図７は、上記画像認識エラー時の物品の吸着保持動作の一例を表す説明図である。図７（ａ）において、パレットＰに積載された２つの物品Ｗ１，Ｗ２は、隙間なく横並びに配置されており、カメラ７の撮像による画像認識では１つの物品Ｗ′として誤認識され、画像認識エラーが生じたものとする。この場合、ロボットコントローラ４は、ベースプレート２１の吸着パッド２２のうち予め定められた最小寸法の物品Ｗに対応する最小領域３８に位置する吸着パッド２２を作動させて、例えばその最小領域３８をパレットＰの隅部（図７（ａ）中左上側の隅部）に寄せた態様で物品Ｗ′の上面に吸着させ、物品Ｗ′を保持する。そして、ロボットハンド１０を上昇させると、２つの物品Ｗ１，Ｗ２のうち吸着パッド２２による吸着で保持された一方（図７（ａ）中左側）の物品Ｗ１のみが持ち上げられ、他方（図７（ａ）中右側）の物品Ｗ２はパレットＰに残存したままになる。このため、ベースプレート２１の複数の第１近接センサ２４で物品の検出を行うと、第１近接センサ２４は、吸着された上記物品Ｗ１に対応した第１近接センサ２４だけが物品を検出してＯＮとなり、その外側に位置した第１近接センサ２４は物品を検出せずにＯＦＦとなる。これにより、ロボットコントローラ４の外形認識部３４は、第１近接センサ２４の検出結果に基づいて、物品Ｗ１の外形情報（寸法、形状）を認識する。

【0050】

その後、図７（ｂ）に示すように、吸着領域設定部３５が、認識された物品Ｗ１の外形情報に基づいて、ベースプレート２１の吸着を実行する吸着パッド２２の領域３９を物品Ｗ１の外形寸法に対し過不足ない適正な領域となるように設定する。そして、ロボットコントローラ４は、設定された適正な領域３９の吸着パッド２２を改めて作動して、吸着パッド２２により物品Ｗを再度吸着して保持する。

【0051】

＜５．ロボットコントローラによる制御手順＞
上記画像認識エラー時のロボットコントローラ４による制御手順の一例を図８に示す。ロボットコントローラ４は、レーザセンサ８によるパレットＰ上の最上段の物品Ｗの上面までの距離の測定、及び距離の測定によって特定された最上段の物品Ｗのカメラ７による撮像をし、上述した画像認識エラーを認識した場合にこのフローに示す処理を開始する。

【0052】

まずステップＳ１０において、ロボットコントローラ４は、第１ロボット２に制御信号を出力し、上記物品Ｗの距離情報や外形情報等に基づいた位置制御により、第１ロボット２のロボットハンド１０をパレットＰの上方に移動させる。そして、ロボットコントローラ４は、ロボットハンド１０を下降させ、ベースプレート２１の予め定められた最小寸法の物品に対応する領域の吸着パッド２２を作動させ、吸着パッド２２で特定された物品Ｗを試験的に吸着して保持し、例えば物品Ｗの持ち上げ等の操作を行う。

【0053】

その後、ステップＳ２０において、ロボットコントローラ４は、吸着パッド２２で物品Ｗを保持した状態で、ベースプレート２１の複数の第１近接センサ２４による検出結果を取得する。

【0054】

次に、ステップＳ３０において、ロボットコントローラ４の外形認識部３４は、第１近接センサ２４の検出結果に基づいて物品Ｗの外形情報（寸法、形状）を認識する。前述のように、複数の第１近接センサ２４のうち保持された物品Ｗに対応した第１近接センサ２４だけがＯＮとなり、保持された物品Ｗの外側に位置した第１近接センサ２４はＯＦＦとなるので、物品Ｗの外形情報（寸法、形状）が認識される。ロボットコントローラ４は、外形情報の認識後、ロボットハンド１０を下降させて吸着パッド２２による保持を解除し、物品ＷをパレットＰ上に載置する。

【0055】

ステップＳ４０では、ロボットコントローラ４の吸着領域設定部３５は、認識された物品Ｗの外形情報に基づき、ベースプレート２１での吸着を実行する吸着パッド２２の領域（吸着領域）を設定する。なお、この吸着領域の設定後に、上記物品ＷのパレットＰへの載置を行ってもよい。

【0056】

その後、ステップＳ５０において、ロボットコントローラ４は、上記設定された吸着領域の吸着パッド２２を改めて作動して、吸着パッド２２により物品Ｗを再度吸着して保持し、物品Ｗを操作する。これにより、吸着パッド２２により物品Ｗを安定的に保持してコンベア６へ移動することができる。ステップＳ５０が終了すると、本フローを終了する。

【0057】

＜６．実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態の第１ロボット２は、パレットＰ上に積まれた物品Ｗを１つずつ荷下ろしするデパレタイズ作業を行う。この際、第２ロボット３のロボットハンド２０のレーザセンサ８によりパレットＰに搭載された最上段の物品Ｗの上面を走査することで上面までの距離情報が取得され、上面が最も高い位置に存在する物品Ｗが特定される。そして、ロボットハンド２０のカメラ７により特定した物品Ｗの上面を撮像して、画像処理装置５で画像認識処理を実行することで、上面の外形情報が取得される。第１ロボット２は、これらの距離情報や外形情報等に基づいてロボットハンド１０を移動させ、物品Ｗを保持する。

【0058】

ここで、パレットＰにおいて例えば段ボール箱のような同一形状の複数の物品Ｗが隙間無く横並びに配置されている場合、それらを複数の物品Ｗとして画像認識することができず、単一の物品として誤認識する可能性がある。このような誤認識が生じた場合、物品Ｗの落下やエラーによる運転停止等を招くこととなり、デパレタイズ作業が中断される可能性がある。

【0059】

本実施形態では、ロボットハンド１０のベースプレート２１に複数の近接センサ（第１〜第３の近接センサ２４〜２６）が配置される。これにより、上記のように画像認識できなかった場合に、とりあえず吸着パッド２２により物品Ｗを保持して持ち上げ操作し、操作した状態での複数の近接センサの検出結果に基づいて物品Ｗの外形情報（寸法、形状）を認識することができる。その結果、認識された物品Ｗの外形情報に基づいて吸着パッド２２による適切な保持態様を設定することが可能となり、当該設定された態様で物品Ｗを再度保持して操作することができる。このようにして、デパレタイズ対象となる物品Ｗの誤認識が生じた場合でも、物品Ｗの落下やエラーによる運転停止等を発生させることなく、デパレタイズ作業を継続して実行することができる。

【0060】

また、本実施形態では特に、複数の近接センサに、ベースプレート２１の面方向に分散して配置された上記複数の第１近接センサ２４が含まれる。面方向に分散配置された第１近接センサのＯＮ／ＯＦＦ情報により、操作した物品Ｗの外形情報（寸法、形状）が明確となり、認識精度を高めることができる。

【0061】

また、前述したように、ロボットハンド１０の移動（下降や横方向への移動）中にその移動経路に障害物が存在する場合、第１近接センサ２４で当該障害物を検出することで衝突を防止することができる。さらに、物品Ｗの落下を検知したり、誤った物品が保持されたことを検知することも可能である。

【0062】

また、本実施形態では特に、複数の近接センサは、ベースプレート２１の輪郭に沿って略等間隔に配置された上記第２近接センサ２５を含む。これにより、前述したように、ロボットハンド１０の押し込みによる物品Ｗの破損や変形を防止することができる。

【0063】

また、本実施形態では特に、複数の近接センサに、ベースプレート２１の輪郭の外側に配置された第３近接センサ２６が含まれる。これにより、前述したように、物品Ｗのサイズオーバーを検知することができる。また、ロボットハンド１０の移動（下降や横方向への移動）中にその移動経路に障害物が存在する場合、第３近接センサ２６で当該障害物を検出することで衝突を防止することができる。

【0064】

また、本実施形態では特に、保持部材として、ベースプレート２１に面方向に分散して配置され、各々が物品Ｗの上面に吸着するように構成された複数の吸着パッド２２を設置する。これにより、保持対象の物品Ｗの外形に応じて吸着を実行する吸着パッド２２を適宜選択することが可能となり、多様な大きさや形状の物品を保持することが可能となる。また、パレットＰ内での保持対象の物品Ｗの載置位置に応じてベースプレート２１における吸着位置を変更することも可能となるので、デパレタイズの作業効率を向上できる。

【0065】

また、本実施形態では特に、ロボットシステム１は、第１ロボット２が載置した物品Ｗを搬送するコンベア６と、物品Ｗの載置位置においてコンベア６の搬送面６ａの上方に配置され、コンベア６の幅方向一方側に位置する投光部２８ａ及び幅方向他方側に位置する受光部２８ｂを備えた光電センサ２８とを有する。

【0066】

これにより、ロボットコントローラ４の載置制御部３６が、ロボットハンド１０の下降動作を、吸着パッド２２で保持した物品Ｗの底面が光電センサ２８により検出された際に停止させ、その後に吸着パッド２２による保持を解除して物品Ｗをコンベア６に載置するように制御することで、物品Ｗの高さによらずに当該物品Ｗをコンベア６に円滑に載置することができる。したがって、物品Ｗの高さを検出するためのカメラやセンサ等の装置が不要となり、ロボットシステム１を簡潔な構成とすることができる。

【0067】

＜７．変形例＞
なお、開示の実施形態は、上記に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。

【0068】

例えば、以上の実施形態では、第１ロボット２の他に第２ロボット３を設けて、第２ロボット３にカメラ７及びレーザセンサ８を搭載したが、第１ロボット２にカメラ７及びレーザセンサ８を搭載することによって第２ロボット３を省略し、第１ロボット２の１台だけを設けてもよい。

【0069】

また、第１〜第３近接センサ２４〜２６は光電型のセンサとしたが、静電容量型、超音波型など光電型以外のセンサであってもよい。

【0070】

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態等による手法を適宜組み合わせて利用してもよい。

【0071】

その他、一々例示はしないが、上記実施形態等は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

【符号の説明】

【0072】

１ ロボットシステム
２ 第１ロボット（ロボット）
４ ロボットコントローラ（コントローラ）
５ 画像処理装置
６ コンベア
１０ ロボットハンド
２１ ベースプレート
２２ 吸着パッド（保持部材）
２４ 第１近接センサ（第１センサ）
２５ 第２近接センサ（第２センサ）
２６ 第３近接センサ（第３センサ）
２８ 光電センサ
２８ａ 投光部
２８ｂ 受光部
３４ 外形認識部
３６ 載置制御部
Ｐ パレット
Ｗ 物品

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】