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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023130116
(43)【公開日】2023-09-20
(54)【発明の名称】ロボットハンドおよびピッキングロボットシステム
(51)【国際特許分類】
B25J 15/08 20060101AFI20230912BHJP
【ＦＩ】
B25J15/08 P
B25J15/08 D
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022034603
(22)【出願日】2022-03-07
(71)【出願人】
【識別番号】000005108
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】森 翔太郎
(72)【発明者】
【氏名】尾坂 忠史
(72)【発明者】
【氏名】西垣戸 貴臣
【テーマコード（参考）】
3C707
【Ｆターム（参考）】
3C707AS02
3C707BS12
3C707DS01
3C707DS03
3C707ES03
3C707EU02
3C707EU07
3C707EV04
3C707EV07
3C707EV10
3C707FS01
3C707FT02
3C707FU02
3C707HS14
3C707HS27
3C707KS03
3C707KS09
3C707KT01
3C707KT06
3C707LV01
3C707LV10
3C707NS07
(57)【要約】
【課題】物品を確実に把持することができるロボットハンド及びピッキングシステムを提供する。
【解決手段】本発明ロボットハンド１は、物品１００を把持する１本以上の指部１３Ａ、１３Ｂと、指部１３Ａ、１３Ｂを駆動する指駆動部１２とを備え、指部１３Ａ、１３Ｂのうち少なくとも1本は、閉じた際に指部１３Ａ、１３Ｂ同士が接触する把持面側に、把持面同士が平行に接触する平面部１３Ａ４１、１３Ｂ４１と、突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６、１３Ｂ４５、１３Ｂ４６とを備え、突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６、１３Ｂ４５、１３Ｂ４６が、物品１００に下方から支持する
【選択図】図２
【解決手段】本発明ロボットハンド１は、物品１００を把持する１本以上の指部１３Ａ、１３Ｂと、指部１３Ａ、１３Ｂを駆動する指駆動部１２とを備え、指部１３Ａ、１３Ｂのうち少なくとも1本は、閉じた際に指部１３Ａ、１３Ｂ同士が接触する把持面側に、把持面同士が平行に接触する平面部１３Ａ４１、１３Ｂ４１と、突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６、１３Ｂ４５、１３Ｂ４６とを備え、突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６、１３Ｂ４５、１３Ｂ４６が、物品１００に下方から支持する
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
物品を把持する１本以上の指部と、
前記指部を駆動する指駆動部とを備え、
前記指部のうち少なくとも1本は、閉じた際に前記指部同士が接触する把持面側に、把持面同士が平行に接触する平面部と、突起部とを備え、
前記突起部が、前記物品に下方から支持する
ことを特徴とするロボットハンド。
前記指部を駆動する指駆動部とを備え、
前記指部のうち少なくとも1本は、閉じた際に前記指部同士が接触する把持面側に、把持面同士が平行に接触する平面部と、突起部とを備え、
前記突起部が、前記物品に下方から支持する
ことを特徴とするロボットハンド。
【請求項2】
請求項１に記載のロボットハンドにおいて、
前記平面部は、前記物品に接触して支持をする
ことを特徴とするロボットハンド。
前記平面部は、前記物品に接触して支持をする
ことを特徴とするロボットハンド。
【請求項3】
請求項２に記載のロボットハンドにおいて、
前記平面部は、前記平面部が前記物品に接触して支持する際に前記物品の重量を超える摩擦力を発揮できる素材および把持面積を有して形成されている
ことを特徴とするロボットハンド。
前記平面部は、前記平面部が前記物品に接触して支持する際に前記物品の重量を超える摩擦力を発揮できる素材および把持面積を有して形成されている
ことを特徴とするロボットハンド。
【請求項4】
請求項１に記載のロボットハンドにおいて、
前記指部のうち少なくとも１本は、凹部を備え、
前記平面部と、前記凹部の境界部分に、テーパ部を備えている
ことを特徴とするロボットハンド。
前記指部のうち少なくとも１本は、凹部を備え、
前記平面部と、前記凹部の境界部分に、テーパ部を備えている
ことを特徴とするロボットハンド。
【請求項5】
請求項１に記載のロボットハンドにおいて、
前記平面部または前記突起部は、柔軟な素材で構成されている
ことを特徴とするロボットハンド。
前記平面部または前記突起部は、柔軟な素材で構成されている
ことを特徴とするロボットハンド。
【請求項6】
請求項１に記載のロボットハンドにおいて、
前記指部のうち少なくとも１本は、少なくとも２つの前記突起部を有し、
２つの前記突起部は、蓋付き容器の蓋部の下側を、２つの前記突起部で挟んだ際に、前記蓋付き容器の蓋部を下側から支持する
ことを特徴とするロボットハンド。
前記指部のうち少なくとも１本は、少なくとも２つの前記突起部を有し、
２つの前記突起部は、蓋付き容器の蓋部の下側を、２つの前記突起部で挟んだ際に、前記蓋付き容器の蓋部を下側から支持する
ことを特徴とするロボットハンド。
【請求項7】
請求項１に記載のロボットハンドにおいて、
物品を把持する吸着部と、物品に応じて制御方法を判断する制御部とを備え、
前記制御部は、前記物品に応じて、前記吸着部と前記指部の使用とを選択、または、前記吸着部と前記指部の両方使用して前記物品の把持を行う
ことを特徴とするロボットハンド。
物品を把持する吸着部と、物品に応じて制御方法を判断する制御部とを備え、
前記制御部は、前記物品に応じて、前記吸着部と前記指部の使用とを選択、または、前記吸着部と前記指部の両方使用して前記物品の把持を行う
ことを特徴とするロボットハンド。
【請求項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端部に、請求項１から７の何れか一項に記載のロボットハンドを備える
ことを特徴とするピッキングロボットシステム。
前記搬送ロボットの端部に、請求項１から７の何れか一項に記載のロボットハンドを備える
ことを特徴とするピッキングロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
近年、倉庫等で、所定の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。ピッキングシステムに用いられる搬出ロボットには、物品を把持するロボットハンドが設けられている。ロボットハンドは通常、吸着パッドによって把持を行うが、物品の種類は多種多様であり、吸着パッドの吸着が困難な物品も存在する。例えば、ボトル状の物品やパウチを把持する必要がある。
【0003】
ボトル状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、第１の把持部と第２の把持部とを有する把持具が記載されている。
第２の把持部は、第１の把持部よりも遠位端側に配置され、第１の把持部よりも把持面の離間距離が大きい。なお、第２の把持部は、第１の把持部の中心軸付近において、その一部が省略されている、
特許文献１には、第１の把持部と第２の把持部とを有する把持具が記載されている。
第２の把持部は、第１の把持部よりも遠位端側に配置され、第１の把持部よりも把持面の離間距離が大きい。なお、第２の把持部は、第１の把持部の中心軸付近において、その一部が省略されている、
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１６－１２４０６７号公報(図１、段落００２０～００２６等)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、ボトル状の物品の蓋部や本体部を、ロボットハンドの平面部の摩擦力によって把持していた。
そのため、特許文献１に記載の技術では、重いボトル状の物品を搬送する際に、ロボットハンドから抜け落ちるおそれがあった。
そのため、特許文献１に記載の技術では、重いボトル状の物品を搬送する際に、ロボットハンドから抜け落ちるおそれがあった。
【0006】
本発明は上記実状に鑑み創案されたものであり、重いボトル状の物品であっても確実に把持することができるロボットハンドおよびピッキングロボットシステムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記課題を解決するため、本発明のロボットハンドは、物品を把持する１本以上の指部と、前記指部を駆動する指駆動部とを備え、前記指部のうち少なくとも1本は、閉じた際に前記指部同士が接触する把持面側に、把持面同士が平行に接触する平面部と、突起部とを備え、前記突起部が、前記物品に下方から支持している。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、重いボトル状の物品であっても確実に把持することができるロボットハンドおよ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。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明に係る実施形態１のピッキングシステムの概略構成図。
【図2】本発明の実施形態１のロボットハンドの概略構成図。
【図3A】ロボットハンドの指部が閉じた状態の正面図。
【図3B】ロボットハンドの指部が開いた状態の正面図。
【図4A】実施形態１のロボットハンドの指部の斜視図。
【図4B】実施形態１のロボットハンドの指部の斜視図。
【図5A】実施形態１で扱う物品の一例であるボトル２の蓋が閉じた状態の正面図。
【図5B】実施形態１で扱う物品の一例であるボトル２の蓋が開いた状態の正面図。
【図6A】ロボットハンドが収納段ボールからボトルを取り出す様子の正面図。
【図6B】ロボットハンドが収納段ボールからボトルを取り出す様子の正面図。
【図7A】ロボットハンドによってボトルを把持する様子の上面図。
【図7B】ロボットハンドによってボトルを把持する様子の正面図。
【図7C】ロボットハンドによってボトルを把持する様子の側面図。
【図8A】様々な寸法の突起部に対するボトルの把持の様子の概略上面図。
【図8B】様々な寸法の突起部に対するボトルの把持の様子の概略上面図。
【図8C】様々な寸法の突起部に対するボトルの把持の様子の概略上面図。
【図9】収納段ボールの端にあるボトルをロボットハンドで把持を行う様子の正面図。
【図10】実施形態１で扱う物品の一例であるパウチの斜視図。
【図11A】ロボットハンドによって収納段ボールに直立に整列して収納されたパウチを取り出す様子の正面図。
【図11B】ロボットハンドによって収納段ボールに直立に整列して収納されたパウチを取り出す様子の正面図。
【図12A】本発明の実施形態２に係るロボットハンドの正面図。
【図12B】本発明の実施形態２に係るロボットハンドの正面図。
【図13A】実施形態２のロボットハンドによって収納段ボールの中に整列して収納された箱状物品を取り出す様子の正面図。
【図13B】実施形態２のロボットハンドによって収納段ボールの中に整列して収納された箱状物品を取り出す様子の正面図。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明は、ロボットハンドおよびロボットハンドを備えたピッキングシステムに関する。
本発明は、ロボットハンドおよびロボットハンドを備えたピッキングシステムに関する。
【0011】
以下、本発明の実施形態に係るロボットハンド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。
【0012】
＜＜実施形態１＞＞
＜ピッキングシステム５の構成＞
図１に、本発明に係る実施形態１のピッキングシステム５の概略構成図を示す。
まず、実施形態１のピッキングシステム５の構成について説明する。
ピッキングシステム５は、収納段ダンボール２００に入れて搬入される物品１００を搬出コンテナ５６に移し、所定の下流側の工程に搬出する装置である。
＜ピッキングシステム５の構成＞
図１に、本発明に係る実施形態１のピッキングシステム５の概略構成図を示す。
まず、実施形態１のピッキングシステム５の構成について説明する。
ピッキングシステム５は、収納段ダンボール２００に入れて搬入される物品１００を搬出コンテナ５６に移し、所定の下流側の工程に搬出する装置である。
【0013】
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に物品１００を搬入する搬入コンベア５２と、移動機構５３と、撮像装置５５と、搬出コンベア５４とを備えている。
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、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。
【0014】
また、ピッキングシステム５は、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と、情報記憶装置５８とを備えている。情報記憶装置５８は、制御装置５７に接続されている。制御装置５７は、情報記憶装置５８に格納された情報を用いて、ピッキングシステム５の制御を行う。
情報記憶装置５８は、取り扱う物品１００の形状、大きさや、搬入コンベア５２に載置されている姿勢等の物品１００に関する情報が予め格納されている。また、情報記憶装置５８には、撮像装置５５で撮影される搬入コンベア５２から搬入された物品１００の情報を記憶してもよい。
情報記憶装置５８は、取り扱う物品１００の形状、大きさや、搬入コンベア５２に載置されている姿勢等の物品１００に関する情報が予め格納されている。また、情報記憶装置５８には、撮像装置５５で撮影される搬入コンベア５２から搬入された物品１００の情報を記憶してもよい。
【0015】
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、ロボットハンド１が設けられている。
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。そこで、撮像装置５５は、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、搬入コンベア５２から搬入された物品１００を撮影する。そこで、撮像装置５５は、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。
【0016】
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から取得した情報に基づいて、物品１００の位置や物品１００の大きさ等の物品１００に関する情報を判別する。つまり、制御装置５７は、撮像装置５５から取得した情報を、予め格納されている物品１００に関する情報と照合して、物品１００の位置や物品１００の大きさ等の物品１００に関する情報を判別する。
【0017】
そして、制御装置５７は、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。
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なっていてもよい。
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なっていてもよい。
【0018】
さらに、撮像装置５５が撮影した情報に基づいて、制御装置５７が物品１００の大きさや種別等を判別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、情報記憶装置５８に予め物品１００の大きさや種別等に関する情報を格納し、この情報記憶装置５８から制御装置５７が物品１００に関する情報を取得してもよい。
搬送ロボット５１は、移動機構５３により１軸方向(図１のβ１方向)に移動可能に支持されている。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、他方側には、搬出コンベア５４が配置されている。
搬送ロボット５１は、移動機構５３により１軸方向(図１のβ１方向)に移動可能に支持されている。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、他方側には、搬出コンベア５４が配置されている。
【0019】
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位置、つまり、ロボットハンド１が把持する位置まで搬送する。
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。そして、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。
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。そして、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。
【0020】
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。つまり、収納段ボール２００毎に任意の物品１００が収納されている。
【0021】
＜ロボットハンド１＞
ロボットハンド１の構成について、図２～図４を参照して説明する。
図２に、本発明の実施形態１のロボットハンド１の概略構成図を示す。
ロボットハンド１は、基部１１と、指駆動部１２と、指部１３Ａ、１３Ｂとを備えている。
ロボットハンド１の構成について、図２～図４を参照して説明する。
図２に、本発明の実施形態１のロボットハンド１の概略構成図を示す。
ロボットハンド１は、基部１１と、指駆動部１２と、指部１３Ａ、１３Ｂとを備えている。
【0022】
指部１３Ａは、指リンク部１３Ａ１、１３Ａ２、１３Ａ３と、指先部１３Ａ４とを備える。指リンク部１３Ａ１は、一方端に指歯車部１３Ａ１１を備え、基部１１と回転自在に接続されている。指リンク部１３Ａ１は、指歯車部１３Ａ１１と固定されている。指リンク部１３Ａ１の他方端は指リンク部１３Ａ３と回転自在に接続されている。
【0023】
指リンク部１３Ａ２は、一方端が基部１１と回転自在に接続され、他方端は指リンク部１３Ａ３と回転自在に接続されている。
指リンク部１３Ａ３の先端には、物品１００(図１参照)を把持する指先部１３Ａ４が接続されている。
指リンク部１３Ａ３の先端には、物品１００(図１参照)を把持する指先部１３Ａ４が接続されている。
【0024】
指リンク部１３Ａ１、１３Ａ２、１３Ａ３、および指先部１３Ａ４のそれぞれを回転自在に接続した４点の回転軸Ｏ１１、Ｏ１２、Ｏ１３、Ｏ１４を結んだ四角形は、対辺の長さが等しい平行四辺形となっている。
指部１３Ｂも、指部１３Ａと同様な構成の指リンク部１３Ｂ１、１３Ｂ２、１３Ｂ３と、指先部１３Ｂ４とを備えている。
指部１３Ｂも、指部１３Ａと同様な構成の指リンク部１３Ｂ１、１３Ｂ２、１３Ｂ３と、指先部１３Ｂ４とを備えている。
【0025】
＜ロボットハンド１の開閉＞
図３Ａ、図３Ｂに、ロボットハンド１の開閉の様子の正面図を示す。
図３Ａに、ロボットハンド１の指部１３Ａ、１３Ｂが閉じた状態の正面図を示す。図３Ｂに、ロボットハンド１の指部１３Ａ、１３Ｂが開いた状態の正面図を示す。
指駆動部１２は、ステッピングモータであり、その回転量を制御することができる。指駆動部１２の出力軸には、駆動歯車部１２１を備えている。
図３Ａ、図３Ｂに、ロボットハンド１の開閉の様子の正面図を示す。
図３Ａに、ロボットハンド１の指部１３Ａ、１３Ｂが閉じた状態の正面図を示す。図３Ｂに、ロボットハンド１の指部１３Ａ、１３Ｂが開いた状態の正面図を示す。
指駆動部１２は、ステッピングモータであり、その回転量を制御することができる。指駆動部１２の出力軸には、駆動歯車部１２１を備えている。
【0026】
駆動歯車部１２１は、指歯車部１３Ｂ１１と接続されている(と噛み合っている)。指歯車部１３Ｂ１１は、指歯車部１３Ａ１１と接続されている(と噛み合っている)。指駆動部１２を回転駆動させる(例えば、図３Ａの矢印α１１)ことにより、指部１３Ａと指部１３Ｂが同期して駆動される。つまり、指駆動部１２を回転駆動させることにより、指部１３Ａと指部１３Ｂとが開閉される。
【0027】
例えば、図３Ａに示すように、駆動歯車部１２１を時計周りに回転させる(図３Ａの矢印α１１)と、指歯車部１３Ｂ１１は反時計周りに回転する(図３Ａの矢印α１２)。指リンク部１３Ｂ１も、指歯車部１３Ｂ１１と一体に接続しているため、同様に反時計周りに回転する(図３Ａの矢印α１３)。
このとき、指リンク部１３Ｂ２は指リンク部１３Ｂ１と平行に回転する。指リンク部１３Ｂ３は、常に同じ姿勢を保ちながら、平行移動する(図３Ａの矢印α１)。
このとき、指リンク部１３Ｂ２は指リンク部１３Ｂ１と平行に回転する。指リンク部１３Ｂ３は、常に同じ姿勢を保ちながら、平行移動する(図３Ａの矢印α１)。
【0028】
指歯車部１３Ｂ１１の反時計周りの回転(図３Ａの矢印α１２)と同時に、指歯車部１３Ａ１１は時計周りに回転し(図３Ａの矢印α１４)、指部１３Ａは指部１３Ｂと対称に動作する(図３Ａの矢印α１)。つまり、図３Ｂに示すように、ロボットハンド１が開かれる。この開動作によって、ロボットハンド１は、図３Ｂに示す指先部１３Ａ４、１３Ｂ４の間に物体を挟み、把持をすることができる。
このとき、指駆動部１２の回転量を任意に制御することで、指部１３Ａ、１３Ｂの開閉位置も任意に制御することができる。
このとき、指駆動部１２の回転量を任意に制御することで、指部１３Ａ、１３Ｂの開閉位置も任意に制御することができる。
【0029】
また、指駆動部１２の電流値を制御することでステッピングモータのトルクを調整し、把持力を制御することもできる。
なお、指駆動部１２は、ステッピングモータを例として説明したが、これに限定されるものではない。例えば空気圧アクチュエータなど、その他各種のアクチュエータを用いることもできる。
さらに、指部１３Ａの構成として平行リンク機構を例として説明したが、これに限定されるものではなく、例えば単純に、一本のリンクで構成することもできる。
なお、指駆動部１２は、ステッピングモータを例として説明したが、これに限定されるものではない。例えば空気圧アクチュエータなど、その他各種のアクチュエータを用いることもできる。
さらに、指部１３Ａの構成として平行リンク機構を例として説明したが、これに限定されるものではなく、例えば単純に、一本のリンクで構成することもできる。
【0030】
＜指先部１３Ａ４の構成＞
図４Ａに、実施形態１のロボットハンド１の指部１３Ａの斜視図を示す。図４Ｂに、実施形態１のロボットハンド１の指部１３Ｂの斜視図を示す。
図４Ａに示す指先部１３Ａ４は、厚みの薄い略直方体の板状であり、平面部１３Ａ４１を備える。
平面部１３Ａ４１の側面の一部は中心側に斜めに削って、切込み部１３Ａ４３、１３Ａ４４が形成されている。
図４Ａに、実施形態１のロボットハンド１の指部１３Ａの斜視図を示す。図４Ｂに、実施形態１のロボットハンド１の指部１３Ｂの斜視図を示す。
図４Ａに示す指先部１３Ａ４は、厚みの薄い略直方体の板状であり、平面部１３Ａ４１を備える。
平面部１３Ａ４１の側面の一部は中心側に斜めに削って、切込み部１３Ａ４３、１３Ａ４４が形成されている。
【0031】
平面部１３Ａ４１側の中央は窪んでおり、凹部１３Ａ４２が形成されている。さらに、凹部１３Ａ４２の下方には、互いに向かい合って半球状の二つの突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６を備えている。二つの突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６で物品１００を下側から支持して把持できる。
【0032】
さらに、凹部１３Ａ４２の上側の、平面部１３Ａ４１との境界には、テーパ部１３Ａ４７を備えている。
なお、図４Ａ、図４Ｂでは、突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６の高さｓ１は、平面部１３Ａ４１の高さｓ２と同じとなっているが、より高さが低く、突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６を引っ込んだ形状とすることもできる。しかし、後記するように、平面部１３Ａ４１によってパウチ３(図１１Ｂ参照)の把持を行うために、突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６の高さｓ１を、平面部１３Ａ４１の高さｓ２よりも高くすることは望ましくない。
なお、図４Ａ、図４Ｂでは、突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６の高さｓ１は、平面部１３Ａ４１の高さｓ２と同じとなっているが、より高さが低く、突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６を引っ込んだ形状とすることもできる。しかし、後記するように、平面部１３Ａ４１によってパウチ３(図１１Ｂ参照)の把持を行うために、突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６の高さｓ１を、平面部１３Ａ４１の高さｓ２よりも高くすることは望ましくない。
【0033】
突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６の間には隙間が空いているが、突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６を一体とすることもできる。
また、突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６の形状は半球状に限定されず、例えば突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６を角型の突起とすることもできる。
また、突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６の形状は半球状に限定されず、例えば突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６を角型の突起とすることもできる。
【0034】
また、図４Ａ、図４Ｂでは、突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６、１３Ｂ４５、１３Ｂ４６と平面部１３Ａ４１、１３Ｂ４１が隣接しているが、分離した形状とすることもできる。
指先部１３Ａ４は、硬度がショアＡ５０のウレタン素材で構成され、柔軟性を備える。しかし、これに限定されるものではなく、指先部１３Ａ４は、例えば別の硬度など、その他各種のゴムであってもよい。あるいは、指先部１３Ａ４は、ゴム素材ではなく、アルミニウムなどの金属など、複数の素材を組み合わせて製作されていてもよい。
指先部１３Ａ４は、硬度がショアＡ５０のウレタン素材で構成され、柔軟性を備える。しかし、これに限定されるものではなく、指先部１３Ａ４は、例えば別の硬度など、その他各種のゴムであってもよい。あるいは、指先部１３Ａ４は、ゴム素材ではなく、アルミニウムなどの金属など、複数の素材を組み合わせて製作されていてもよい。
【0035】
＜指先部１３Ｂ４の構成＞
図４Ｂに示すように、指先部１３Ｂ４も、指先部１３Ａ４(図４Ａ参照)と同様の形状をしている。
指先部１３Ｂ４は、平面部１３Ｂ４１と、切込み部１３Ｂ４３、１３Ｂ４４と、突起部１３Ｂ４５、１３Ｂ４６と、テーパ部１３Ｂ４７と、凹部１３Ｂ４２とを備えている。平面部１３Ａ４１、１３Ｂ４１は、指部１３Ａ、１３Ｂを開閉(図３Ａ、図３Ｂ参照)しても常に平行が保たれている。平面部１３Ａ４１、１３Ｂ４１により、物品１００を平面部１３Ａ４１、１３Ｂ４１との各摩擦力で支持できる。
図４Ｂに示すように、指先部１３Ｂ４も、指先部１３Ａ４(図４Ａ参照)と同様の形状をしている。
指先部１３Ｂ４は、平面部１３Ｂ４１と、切込み部１３Ｂ４３、１３Ｂ４４と、突起部１３Ｂ４５、１３Ｂ４６と、テーパ部１３Ｂ４７と、凹部１３Ｂ４２とを備えている。平面部１３Ａ４１、１３Ｂ４１は、指部１３Ａ、１３Ｂを開閉(図３Ａ、図３Ｂ参照)しても常に平行が保たれている。平面部１３Ａ４１、１３Ｂ４１により、物品１００を平面部１３Ａ４１、１３Ｂ４１との各摩擦力で支持できる。
【0036】
平面部１３Ａ４１の内側に突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６を備え、平面部１３Ｂ４１の内側に突起部１３Ｂ４５、１３Ｂ４６を備えている。これにより、指先部１３Ａ４と指先部１３Ｂ４とをコンパクトに構成できる。
そして、突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６は、平面部１３Ａ１と同じ高さであり、突起部１３Ｂ４５、１３Ｂ４６は、平面部１３Ｂ１と同じ高さである。そのため、指部１３Ａ４、１３Ｂ４を閉じたときに、平面部１３Ａ４１と平面部１３Ｂ４１とは、平行に接触する。
そして、突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６は、平面部１３Ａ１と同じ高さであり、突起部１３Ｂ４５、１３Ｂ４６は、平面部１３Ｂ１と同じ高さである。そのため、指部１３Ａ４、１３Ｂ４を閉じたときに、平面部１３Ａ４１と平面部１３Ｂ４１とは、平行に接触する。
【0037】
指先部１３Ｂ４は、硬度がショアＡ５０のウレタン素材で構成され、柔軟性を備える。しかし、これに限定されるものではなく、指先部１３Ｂ４は、例えば別の硬度など、その他各種のゴムであってもよい。あるいは、指先部１３Ｂ４は、ゴム素材ではなく、アルミニウムなどの金属など、複数の素材を組み合わせて製作されていてもよい。
平面部１３Ａ４１、１３Ｂ４１は、それぞれ平面部１３Ａ４１、１３Ｂ４１が物品１００に接触して支持する際に物品１００の重量を超える摩擦力を発揮できる素材および把持面積を有して形成されている。これにより、物品１００を平面部１３Ａ４１、１３Ｂ４１の摩擦力で物品１００を把持できる。
平面部１３Ａ４１、１３Ｂ４１は、それぞれ平面部１３Ａ４１、１３Ｂ４１が物品１００に接触して支持する際に物品１００の重量を超える摩擦力を発揮できる素材および把持面積を有して形成されている。これにより、物品１００を平面部１３Ａ４１、１３Ｂ４１の摩擦力で物品１００を把持できる。
【0038】
＜指部１３Ａ、１３Ｂの変形例＞
２本の指部１３Ａ、１３Ｂの両方にそれぞれ突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６と突起部１３Ｂ４５、１３Ｂ４６、および平面部１３Ａ４１と平面部１３Ｂ４１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、指部１３Ａのみが突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６を有し、指部１３Ｂは突起部１３Ｂ４５、１３Ｂ４６がなく、単なる平面部１３Ｂ４１(図４Ｂ参照)のみである構成としてもよい。
２本の指部１３Ａ、１３Ｂの両方にそれぞれ突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６と突起部１３Ｂ４５、１３Ｂ４６、および平面部１３Ａ４１と平面部１３Ｂ４１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、指部１３Ａのみが突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６を有し、指部１３Ｂは突起部１３Ｂ４５、１３Ｂ４６がなく、単なる平面部１３Ｂ４１(図４Ｂ参照)のみである構成としてもよい。
【0039】
また、２本の指部１３Ａ、１３Ｂの両方を指駆動部１２によって駆動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、指部１３Ａのみが指駆動部１２のよって固定され、指部１３Ｂは固定とすることもできる。この形状によって得られる機能については、後記する。
【0040】
＜ピッキングシステ５ムの変形例＞
図１に示す搬送ロボット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。
図１に示す搬送ロボット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。
【0041】
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。
【0042】
＜ロボットハンド１を用いた物品１００のピッキング作業＞
次に、ピッキングシステム５におけるロボットハンド１を用いた物品１００のピッキング作業の具体例を、図５Ａから図１１Ｂを参照して説明する。
特に、ロボットハンド１を用いると、ボトル状やパウチ状の物品１００を安定的に把持可能なことを説明する。
次に、ピッキングシステム５におけるロボットハンド１を用いた物品１００のピッキング作業の具体例を、図５Ａから図１１Ｂを参照して説明する。
特に、ロボットハンド１を用いると、ボトル状やパウチ状の物品１００を安定的に把持可能なことを説明する。
【0043】
＜ボトル状の物品１００のボトル２の把持＞
まず、ロボットハンド１によってボトル状の物品１００のボトル２が安定的に把持可能なことを説明する。
まず、ロボットハンド１によってボトル状の物品１００のボトル２が安定的に把持可能なことを説明する。
【0044】
図５Ａに、実施形態１で扱う物品の一例であるボトル２の上蓋部２１が閉じた状態の正面図を示す。
図５Ｂに、実施形態１で扱う物品の一例であるボトル２の上蓋部２１が開いた状態の正面図を示す。
ボトル２は、例えば１Ｌ(リットル)の酢の入ったガラス瓶である。ボトル２は、略円筒形状の上蓋部２１と下蓋部２２と本体部２３とを備えている。
図５Ｂに、実施形態１で扱う物品の一例であるボトル２の上蓋部２１が開いた状態の正面図を示す。
ボトル２は、例えば１Ｌ(リットル)の酢の入ったガラス瓶である。ボトル２は、略円筒形状の上蓋部２１と下蓋部２２と本体部２３とを備えている。
【0045】
【0046】
図５Ａは、上蓋部２１が閉められた状態を示しており、図５Ｂは、上蓋部２１が開けられた状態を示している。
また、人が上蓋部２１を開け易くするために、上蓋部２１は、指が係合される上蓋突起部２１１を備えている。ボトル２の本体部２３は、下蓋部２２が取り付けられている。下蓋部２２の直下は、下蓋部２２よりも細いボトルネック部２３１を備えている。
ボトルネック部２３１の下は、下部が広がる略円錐の円錐部２３２を備え、円錐部２３２の下方は略円筒形の本体部２３となっている。
また、人が上蓋部２１を開け易くするために、上蓋部２１は、指が係合される上蓋突起部２１１を備えている。ボトル２の本体部２３は、下蓋部２２が取り付けられている。下蓋部２２の直下は、下蓋部２２よりも細いボトルネック部２３１を備えている。
ボトルネック部２３１の下は、下部が広がる略円錐の円錐部２３２を備え、円錐部２３２の下方は略円筒形の本体部２３となっている。
【0047】
なお、上蓋部２１は、突起部２１１を備えず、単純な円筒形状であってもよい。また、上蓋部２１と下蓋部２２は、図５Ａ、図５Ｂにおける縦方向を回転軸として回転自由に接続されており、上蓋部２１を捻じって回転させることでボトル２の蓋を開閉する構成でもよい。具体例として、ペットボトルや、缶コーヒーの回して開閉する蓋が挙げられる。
ボトル２の重量は、軽い場合もあれば、重い場合もある。例えば、ボトル２が酢の入った１Ｌのガラス瓶の場合、その重量は約１．５ｋｇである。同様に酢の入ったボトル２が３００ｍｌ(ミリリットル)のペットボトルとすると、重量は約３００ｇである。同様にボトル２が２Ｌのペットボトルの場合、重量は約２ｋｇである。
ボトル２の重量は、軽い場合もあれば、重い場合もある。例えば、ボトル２が酢の入った１Ｌのガラス瓶の場合、その重量は約１．５ｋｇである。同様に酢の入ったボトル２が３００ｍｌ(ミリリットル)のペットボトルとすると、重量は約３００ｇである。同様にボトル２が２Ｌのペットボトルの場合、重量は約２ｋｇである。
【0048】
図６Ａ、図６Ｂに、ロボットハンド１が収納段ボール２００からボトル２を取り出す様子の正面図を示す。
収納段ボール２００の中には、複数のボトル２が直立して整列して収納されている。
ロボットハンド１を使ってボトル２を１本取り出す。図６Ａに示すように、まずロボットハンド１の指部１３Ａ、１３Ｂが、整列するボトル２の隙間に上方から侵入する(図６Ａの矢印γ１１)。そして、指駆動部１２によって指部を１３Ａ、１３Ｂを閉じ、ボトル２を把持する。
収納段ボール２００の中には、複数のボトル２が直立して整列して収納されている。
ロボットハンド１を使ってボトル２を１本取り出す。図６Ａに示すように、まずロボットハンド１の指部１３Ａ、１３Ｂが、整列するボトル２の隙間に上方から侵入する(図６Ａの矢印γ１１)。そして、指駆動部１２によって指部を１３Ａ、１３Ｂを閉じ、ボトル２を把持する。
【0049】
次に、図６Ｂに示すように、搬送ロボット５１(図１参照)によって、ロボットハンド１を垂直に持ち上げ、ボトル２を取り出す。なお、図６Ａ、図６Ｂでは複数の収納段ボール２００の中にボトル２のみが収納されているが、ボトル２を含む複数種類の物品が収納されていてもよい。
ボトル２の重量が大きな場合、一般のロボットハンドでは、うまく把持ができなければ、搬送中に落下する危険性がある。
ボトル２の重量が大きな場合、一般のロボットハンドでは、うまく把持ができなければ、搬送中に落下する危険性がある。
【0050】
しかし、本実施形態１のロボットハンド１では、下記のように、ボトル２を安定的に把持することができる。
図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃに、それぞれロボットハンド１によってボトル２を把持する様子の上面図、正面図、側面図を示す。
指先部１３Ａ４、１３Ｂ４でボトル２を把持をした際に、図７Ｂ、図７Ｃに示すように、ボトル２のボトルネック部２３１に、指先部１３Ａ４、１３Ｂ４の突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６、１３Ｂ４５、１３Ｂ４６が潜り込む。
図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃに、それぞれロボットハンド１によってボトル２を把持する様子の上面図、正面図、側面図を示す。
指先部１３Ａ４、１３Ｂ４でボトル２を把持をした際に、図７Ｂ、図７Ｃに示すように、ボトル２のボトルネック部２３１に、指先部１３Ａ４、１３Ｂ４の突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６、１３Ｂ４５、１３Ｂ４６が潜り込む。
【0051】
すなわち、図７Ｂに示すように、ボトル２の下蓋部２２をロボットハンド１の突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６、１３Ｂ４５、１３Ｂ４６が下から支えているため、下方向に抜けることはない。さらに、図７Ａ、図７Ｂに示すように、ボトル２のボトルネック部２３１を４つの突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６、１３Ｂ４５、１３Ｂ４６で支えているため、横方向に抜けることもなく、搬送中に落下せず安定した把持を行うことができる。
【0052】
仮に指先部１３Ａ４、１３Ｂ４が本実施形態１とは異なる場合、例えば、実施形態１の突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６、１３Ｂ４５、１３Ｂ４６や、図４Ａ、図４Ｂに示す凹部１３Ａ４２、１３Ｂ４２が存在せず、完全な平面である場合、ロボットハンド１の把持力が上蓋部２１(図７Ｂ参照)にかかり、ロボットハンド１を持ち上げたときに、図５Ｂに示すように、上蓋部２１を開けてしまう可能性がある。更に実施形態１のボトル２では、上蓋部２１の上蓋突起部２１１(図５Ａ参照)を把持してしまい、上蓋部２１を開けてしまう可能性も高い。
【0053】
しかし、図７Ｂ、図７Ｃに示すように、本実施形態１のロボットハンド１では、ボトル２のボトルネック部２３１(図７Ｂ参照)を下から支えた把持を行っている。
上蓋部２１と上蓋突起部２１１は凹部１３Ａ４２(図４Ａ参照)、凹部１３Ｂ４２(図４Ｂ参照)に入り込んでおり、上蓋部２１を開ける力がかからないようになっている。さらに、凹部１３Ａ４２、１３Ｂ４２の上側にあるテーパ部１３Ａ４７、１３Ｂ４７(図７Ｂ参照)が上蓋部２１を抑えつけるようになっているため、やはり上蓋部２１が開かないようになっている。
上蓋部２１と上蓋突起部２１１は凹部１３Ａ４２(図４Ａ参照)、凹部１３Ｂ４２(図４Ｂ参照)に入り込んでおり、上蓋部２１を開ける力がかからないようになっている。さらに、凹部１３Ａ４２、１３Ｂ４２の上側にあるテーパ部１３Ａ４７、１３Ｂ４７(図７Ｂ参照)が上蓋部２１を抑えつけるようになっているため、やはり上蓋部２１が開かないようになっている。
【0054】
また、図１に示す撮像装置５５によるボトル２の位置認識誤差があり、図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃと少しずれた位置でボトル２の把持を試みてしまった場合も、ボトル２の上蓋部２１を開けたり、搬送中にボトル２を落下させたりすることなく、おおよそ図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃの位置で安定把持をすることができる。
【0055】
図７Ａに示す突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６、１３Ｂ４５、１３Ｂ４６の４点でボトル２のボトルネック部２３１を把持する。そのため、水平方向に多少指先部１３Ａ４、１３Ｂ４の把持位置がずれていたとしても、ボトル２にはロボットハンド１の中心方向への力が働く。そのため、指先部１３Ａ４、１３Ｂ４による把持をすることで、図７Ａに示す位置へと収まる。
また、ロボットハンド１が、図７Ｂに示す位置よりも多少下部を掴んでしまった場合、テーパ部１３Ａ４７と１３Ｂ４７で上蓋部２１を挟む把持状態となる。しかし、テーパ部１３Ａ４７、１３Ｂ４７はそれぞれ傾斜しているため、ボトル２には下方向の力が働いている。そのため、ロボットハンド１を少し持ち上げても、ボトル２は持ち上がらず、ロボットハンド１は少しずつ閉じる。その後、図７Ｂに示すように、ボトルネック部２３１に突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６、１３Ｂ４５、１３Ｂ４６が引っかかる把持位置となり、やはりボトル２を安定的に把持することができる。
また、ロボットハンド１が、図７Ｂに示す位置よりも多少下部を掴んでしまった場合、テーパ部１３Ａ４７と１３Ｂ４７で上蓋部２１を挟む把持状態となる。しかし、テーパ部１３Ａ４７、１３Ｂ４７はそれぞれ傾斜しているため、ボトル２には下方向の力が働いている。そのため、ロボットハンド１を少し持ち上げても、ボトル２は持ち上がらず、ロボットハンド１は少しずつ閉じる。その後、図７Ｂに示すように、ボトルネック部２３１に突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６、１３Ｂ４５、１３Ｂ４６が引っかかる把持位置となり、やはりボトル２を安定的に把持することができる。
【0056】
あるいは、更にボトル２の下方を掴んでしまい、突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６、１３Ｂ４５、１３Ｂ４６がボトル２の円錐部２３２(図７Ｂ参照)を掴む場合も考えられるが、同様にロボットハンド１を持ち上げても、下方向の力が働き、図７Ｂの把持状態へ収まる。
なお、ボトル２の寸法は種類によって異なるが、例えばガラス瓶やペットボトルでは、
なお、ボトル２の寸法は種類によって異なるが、例えばガラス瓶やペットボトルでは、
【0057】
図５Ａに示す上蓋部２１、下蓋部２２、ボトルネック部２３１などの、蓋部の寸法は、規格、製造設備等の関係から、大きな違いはない。そのため、同一の指先部１３Ａ４、１３Ｂ４(図３Ａ、図３Ｂ参照)によって、様々な種類のボトル２を把持することができる。また、指先部１３Ａ４、１３Ｂ４は、柔らかいウレタンで構成されているため、把持を行った際に変形し、多少の寸法違いでも対応することができる。例えば、ボトル２のボトルネック部２３１(図５Ａ参照)が小さい場合でも、図７Ａ、図７Ｂに示すように、突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６、１３Ｂ４５、１３Ｂ４６が変形して潜り込み、上述と同様にボトルネック部２３１に潜り込み、ボトル２を安定的に支えることができる。
【0058】
図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃに、それぞれ様々な寸法の突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６、１３Ｂ４５、１３Ｂ４６に対する、ボトル２の把持の様子の概略上面図を示す。図８Ａは、突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６、１３Ｂ４５、１３Ｂ４６が適切な寸法である場合の突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６、１３Ｂ４５、１３Ｂ４６による把持の様子を示している。
【0059】
図８Ａに示すように、突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６、１３Ｂ４５、１３Ｂ４６でボトル２の下蓋部２２をひっかけて支えることで、ボトル２を安定的に把持することができる。また、ボトル２を左右方向にも挟み込む把持を行っているため、ボトル２の揺れや、図８Ａの横方向に対するずれがあった場合にも、安定的に把持をすることができる。
【0060】
図８Ｂは、突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６、１３Ｂ４５、１３Ｂ４６間の距離が広すぎる場合のボトル２の把持の様子を示している。突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６、１３Ｂ４５、１３Ｂ４６間の距離が広すぎるため、突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６、１３Ｂ４５、１３Ｂ４６で下蓋部２２を支えることができない。ボトル２が軽い場合は、凹部１３Ａ４２、１３Ｂ４２(図４Ａ、図４Ｂ参照)で下蓋部２２を摩擦把持することができる。しかし、ボトル２が重い場合は、把持することができない。また、上蓋部２１(図５Ａ参照)を把持してしまうことで、上蓋部２１を開けてしまう危険性もある。
【0061】
図８Ｃは、突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６、１３Ｂ４５、１３Ｂ４６の距離が狭すぎる場合のボトル２の把持の様子を示している。この場合、突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６、１３Ｂ４５、１３Ｂ４６でボトル２の下蓋部２２を下方からひっかけて支えることで、ボトル２を安定的に把持することができる。しかし、ボトル２を図８Ａの左右方向にはあまり挟み込めていないため、ボトル２の揺れや、図８Ａの横方向に対するずれがあった場合に、落下してしまう危険性がある。
【0062】
従って、突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６、１３Ｂ４５、１３Ｂ４６については、図８Ｂに示すように間隔が広すぎてボトル２が落下しないように設計するのが望ましい。ボトル２が落下しない範囲内で、突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６、１３Ｂ４５、１３Ｂ４６の極力間隔を広めにし、ボトル２の横ずれに対して安定的に把持できるように設計するのが適切である。
また、ロボットハンド１の指部１３Ａ、１３Ｂ(図３Ａ参照)の先端が大きい場合、ボトル２の隙間にロボットハンド１が侵入するときに、指部１３Ａ、１３Ｂがボトル２に衝突してしまう危険性がある。実施形態１では、指先部１３Ａ４、１３Ｂ４は略薄板形状で、薄い形状であることから、十分に余裕を持って侵入することができる。
また、ロボットハンド１の指部１３Ａ、１３Ｂ(図３Ａ参照)の先端が大きい場合、ボトル２の隙間にロボットハンド１が侵入するときに、指部１３Ａ、１３Ｂがボトル２に衝突してしまう危険性がある。実施形態１では、指先部１３Ａ４、１３Ｂ４は略薄板形状で、薄い形状であることから、十分に余裕を持って侵入することができる。
【0063】
具体的には、指部１３Ａ、１３Ｂの厚さと、撮像装置５５(図１参照)によるボトル２の最大位置認識誤差を２倍した値の和が、ボトル２の隙間の幅よりも小さければ、ボトル２間に指部１３Ａ、１３Ｂが確実に侵入可能である。指部１３Ａ、１３Ｂの厚さは、これを満たすように設計することができる。
【0064】
＜収納段ボール２００の端にあるボトル２の把持＞
仮に図６Ａ、図６Ｂに示したように、ロボットハンド１で真上からボトル２の把持を試みた場合、指部１３Ａが収納段ボール２００と干渉してしまい、把持をすることができない。
仮に図６Ａ、図６Ｂに示したように、ロボットハンド１で真上からボトル２の把持を試みた場合、指部１３Ａが収納段ボール２００と干渉してしまい、把持をすることができない。
【0065】
図９に、収納段ボール２００の端にあるボトル２を、ロボットハンド１で把持を行う様子の正面図を示す。
そこで、図９に示すように、ロボットハンド１を内側に少し傾けて把持をすることで、ロボットハンド１と収納段ボール２００との干渉を回避することができる。
そこで、図９に示すように、ロボットハンド１を内側に少し傾けて把持をすることで、ロボットハンド１と収納段ボール２００との干渉を回避することができる。
【0066】
図４Ａ、図４Ｂに示すように、指先部１３Ａ４、１３Ｂ４には、斜めの切込み部１３Ａ４３、１３Ａ４４、１３Ｂ４３、１３Ｂ４４が設けられており、収納段ボール２００との干渉を避けられるようになっている。このとき、図９に示すように、初めは指リンク部１３Ａ３、１３Ｂ３の把持姿勢が斜めとなるが、ロボットハンド１によって持ち上げたあとに図６Ｂのように姿勢を直立させ、指リンク部１３Ａ３、１３Ｂ３の把持力を少し弱めたり、一度ボトル２を置いてから指リンク部１３Ａ３、１３Ｂ３(図２参照)で持ち直したりことで、図６Ｂと同様の状態で把持することができる。
【0067】
＜ロボットハンド１によるパウチ状の物品１００のパウチ３の把持＞
次に、ロボットハンド１によってパウチ状の物品１００を把持する例を説明する。
図１０に、実施形態１で扱う物品１００の一例であるパウチ３の斜視図を示す。
パウチ３は、柔軟な袋の中に液体が入った物品１００である。パウチ３の下部３ｓには液体が溜まって膨らんでいるが、上部３ｕは袋のみで非常に薄くなっている。パウチ３の重量は、軽い場合もあれば、重い場合もある。例えば、液体の容量が１Ｌあれば、比重が１の場合、重量は約１ｋｇである。
次に、ロボットハンド１によってパウチ状の物品１００を把持する例を説明する。
図１０に、実施形態１で扱う物品１００の一例であるパウチ３の斜視図を示す。
パウチ３は、柔軟な袋の中に液体が入った物品１００である。パウチ３の下部３ｓには液体が溜まって膨らんでいるが、上部３ｕは袋のみで非常に薄くなっている。パウチ３の重量は、軽い場合もあれば、重い場合もある。例えば、液体の容量が１Ｌあれば、比重が１の場合、重量は約１ｋｇである。
【0068】
図１１Ａ、図１１Ｂに、ロボットハンド１によって、収納段ボール２００に直立に整列して収納されたパウチ３を取り出す様子の正面図を示す。
ボトル２の場合と同様に、図１１Ａに示すように、まずロボットハンド１の指部１３Ａ、１３Ｂが、整列するパウチ３の隙間３ｓに上方から侵入し、指駆動部１２によって指部１３Ａ、１３Ｂをパウチ３を挟んで閉じ、パウチ３を把持する。
続いて、図１１Ｂに示すように、搬送ロボット５１によって、ロボットハンド１を垂直に持ち上げ、指先部１３Ａ４、１３Ｂ４で挟んでパウチ３を取り出す。
ボトル２の場合と同様に、図１１Ａに示すように、まずロボットハンド１の指部１３Ａ、１３Ｂが、整列するパウチ３の隙間３ｓに上方から侵入し、指駆動部１２によって指部１３Ａ、１３Ｂをパウチ３を挟んで閉じ、パウチ３を把持する。
続いて、図１１Ｂに示すように、搬送ロボット５１によって、ロボットハンド１を垂直に持ち上げ、指先部１３Ａ４、１３Ｂ４で挟んでパウチ３を取り出す。
【0069】
この際、パウチ３の指先部１３Ａ４、１３Ｂ４で把持されている部分は潰れ、厚みがほぼ無い状態となる。本実施形態１のロボットハンド１では指先部１３Ａ４、１３Ｂ４の平面部１３Ａ４１、１３Ｂ４１(図４Ａ、図４Ｂ参照)が平行に接触することから、平面部１３Ａ４１、１３Ｂ４１がパウチ３とも平行に接触する。
従って、パウチ３と指部１３Ａ、１３Ｂの指先部１３Ａ４、１３Ｂ４との接触面積を大きくすることができるため、摩擦力が大きくなり、重量のあるパウチ３でも安定的に把持をすることができる。
従って、パウチ３と指部１３Ａ、１３Ｂの指先部１３Ａ４、１３Ｂ４との接触面積を大きくすることができるため、摩擦力が大きくなり、重量のあるパウチ３でも安定的に把持をすることができる。
【0070】
逆に、パウチ３の重量に対して、把持部の摩擦力が十分でない場合、搬送中に把持部からパウチ３が外れてパウチ３を落下させてしまう危険性がある。
仮に、指先部１３Ａ４、１３Ｂ４が本実施形態１と異なり、例えばボトル２の把持に特化して、半球状の突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６、１３Ｂ４５、１３Ｂ４６のみで構成されており、平面部１３Ａ４１、１３Ｂ４１が存在しないとする。この仮定の場合、パウチ３とロボットハンドは、少し潰れた半球状の突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６、１３Ｂ４５、１３Ｂ４６(図４Ａ、図４Ｂ参照)のみと接触することになる。すると、パウチ３が非常に小さな接触面積で指部１３Ａ、１３Ｂとしか接触していないことになり、把持の際の摩擦力が小さく、パウチ３を指部１３Ａ、１３Ｂから落下させてしまう可能性がある。
仮に、指先部１３Ａ４、１３Ｂ４が本実施形態１と異なり、例えばボトル２の把持に特化して、半球状の突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６、１３Ｂ４５、１３Ｂ４６のみで構成されており、平面部１３Ａ４１、１３Ｂ４１が存在しないとする。この仮定の場合、パウチ３とロボットハンドは、少し潰れた半球状の突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６、１３Ｂ４５、１３Ｂ４６(図４Ａ、図４Ｂ参照)のみと接触することになる。すると、パウチ３が非常に小さな接触面積で指部１３Ａ、１３Ｂとしか接触していないことになり、把持の際の摩擦力が小さく、パウチ３を指部１３Ａ、１３Ｂから落下させてしまう可能性がある。
【0071】
なお、平面部１３Ａ４１、１３Ｂ４１の内側に突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６、１３Ｂ４５、１３Ｂ４６(図４Ａ、図４Ｂ参照)がある例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、片側にのみ平面部１３Ａ４１、１３Ｂ４１を備え、もう片側に突起部１３Ａ４５、１３Ａ４６、１３Ｂ４５、１３Ｂ４６を備えることもできる。これにより、収納段ボール２００の隅にあるボトル２や、パウチ３を把持する際に、図９に示すように、壁際２００ｋにより近づくことが可能となるため、より容易に把持することが可能となる。
【0072】
ロボットハンド１は、本実施形態１で挙げたボトル２状、パウチ３状の物品のみならず、他の様々な物品を把持することもできる。
以上の構成のロボットハンド１及びピッキングシステム５によれば、物品１００を確実に把持することができる。特に従来のロボットハンドと比較して、重い物品１００のボトル２や、パウチ３を確実に把持することができる。
以上の構成のロボットハンド１及びピッキングシステム５によれば、物品１００を確実に把持することができる。特に従来のロボットハンドと比較して、重い物品１００のボトル２や、パウチ３を確実に把持することができる。
【0073】
＜＜実施形態２＞＞
図１２Ａ、図１２Ｂに、本発明の実施形態２に係るロボットハンド１Ａの正面図を示す。
実施形態２のロボットハンド１Ａについて、実施形態１のロボットハンド１と異なる点を主に説明する。
実施形態２のロボットハンド１Ａは、吸着部１４と、吸着駆動部１５とを備えている。
図１２Ａ、図１２Ｂに、本発明の実施形態２に係るロボットハンド１Ａの正面図を示す。
実施形態２のロボットハンド１Ａについて、実施形態１のロボットハンド１と異なる点を主に説明する。
実施形態２のロボットハンド１Ａは、吸着部１４と、吸着駆動部１５とを備えている。
【0074】
吸着駆動部１５は空気圧シリンダである。吸着駆動部１５は、基部１１に接続されている。
吸着駆動部１５の先端に吸着部１４が接続されている。吸着部１４は、指部１３Ａ、１３Ｂの間に配置されている。図１２Ａ、図１２Ｂに示すように、吸着駆動部１５によって、吸着部１４を伸縮させることができる。吸着部１４は、真空圧によって物体を吸い付け、物品１００を把持することができる。なお、図１２Ａ、図１２Ｂでは、吸着駆動部１５が見えるように、基部１１が一部省略されている。
吸着駆動部１５の先端に吸着部１４が接続されている。吸着部１４は、指部１３Ａ、１３Ｂの間に配置されている。図１２Ａ、図１２Ｂに示すように、吸着駆動部１５によって、吸着部１４を伸縮させることができる。吸着部１４は、真空圧によって物体を吸い付け、物品１００を把持することができる。なお、図１２Ａ、図１２Ｂでは、吸着駆動部１５が見えるように、基部１１が一部省略されている。
【0075】
なお、吸着駆動部１５は空気圧シリンダを例として挙げたが、モータなど別の各種アクチュエータを用いることもできる。
図１２Ａ、図１２Ｂでは、吸着部１４は、指部１３Ａ、１３Ｂの内側に配置されているとしたが、指部１３Ａ、１３Ｂの外側に配置することもできる。例えば、図１２Ａ、図１２Ｂの指部１３Ａ、１３Ｂよりも左または右の外側に寄っていたり、図１２Ａ、図１２Ｂの紙面手前側または奥側に寄らせることができる。これにより、指部１３Ａ、１３Ｂと、吸着部１４の干渉が回避しやすくなる。また、収納段ボール２００の壁際の物品１００を把持する際に、壁２００ｋとの干渉を回避しやすくなる利点がある。
図１２Ａ、図１２Ｂでは、吸着部１４は、指部１３Ａ、１３Ｂの内側に配置されているとしたが、指部１３Ａ、１３Ｂの外側に配置することもできる。例えば、図１２Ａ、図１２Ｂの指部１３Ａ、１３Ｂよりも左または右の外側に寄っていたり、図１２Ａ、図１２Ｂの紙面手前側または奥側に寄らせることができる。これにより、指部１３Ａ、１３Ｂと、吸着部１４の干渉が回避しやすくなる。また、収納段ボール２００の壁際の物品１００を把持する際に、壁２００ｋとの干渉を回避しやすくなる利点がある。
【0076】
図１３Ａ、図１３Ｂに、実施形態２のロボットハンド１Ａによって、収納段ボール２００の中に整列して収納された箱状物品４を取り出す様子の正面図を示す。
箱状物品４の間には隙間が存在しないため、指部１３Ａ、１３Ｂを用いても、箱状物品４を取り出すことはできない。しかし、実施形態２では、図１３Ａに示す吸着部１４で箱状物品４を吸着して、図１３Ｂに示すように、指部１３Ａ、１３Ｂとともに箱状物品４を取り出すことができる。
箱状物品４の間には隙間が存在しないため、指部１３Ａ、１３Ｂを用いても、箱状物品４を取り出すことはできない。しかし、実施形態２では、図１３Ａに示す吸着部１４で箱状物品４を吸着して、図１３Ｂに示すように、指部１３Ａ、１３Ｂとともに箱状物品４を取り出すことができる。
【0077】
具体的には、まず、図１３Ａに示すように、吸着駆動部１５を伸ばして吸着部１４を箱状物品４へと押し当てる。次に、吸着部１４で真空を引き、箱状物品４を真空圧で吸着して把持する。その後、吸着駆動部１５を縮め、吸着部１４を上にあげると、箱状物品４が持ち上がり、箱状物品４を把持をすることができる。
さらに、図１３Ｂに示すように、指部１３Ａ、１３Ｂを閉じれば、箱状物品４が指部１３Ａ、１３Ｂで把持して支えられ、より安定した箱状物品４の把持を行うこともできる。
さらに、図１３Ｂに示すように、指部１３Ａ、１３Ｂを閉じれば、箱状物品４が指部１３Ａ、１３Ｂで把持して支えられ、より安定した箱状物品４の把持を行うこともできる。
【0078】
このとき、箱状物品４は、図４Ａ、図４Ｂに示す指部１３Ａ、１３Ｂの平面部１３Ａ４１、１３Ｂ４１と平行に接するため、接触面積が大きい。従って、指部１３Ａ、１３Ｂの平面部１３Ａ４１、１３Ｂ４１が大きな摩擦力で箱状物品４を安定的に把持できる。さらに、吸着部１４で吸着していることから、平面部１３Ａ４１、１３Ｂ４１の接触面圧も小さいため、箱状物品４を潰さずに把持することができる。
【0079】
一方、実施形態１で述べたボトル２や、パウチ３は、その上面が小さいため、吸着部１４によって、ボトル２やパウチ３の把持を行うことはできない。そのため、実施形態１と同様に、指部１３Ａ、１３Ｂのみを用いることで把持を行う(図６Ｂ、図１１Ｂ参照)。このように、吸着が可能な物品１００は吸着部１４(図１３Ａ参照)による把持と、指部１３Ａ、１３Ｂによる把持方法(図１３Ｂ参照)を使い分けることで、一つのロボットハンド１で多様な物品１００を把持することができる。
【0080】
以上より、ピッキングロボットシステム５における搬送ロボット５１の端部に、上述のロボットハンド１、１Ａを備えることで、ロボットハンド１、１Ａの作用効果を奏するピッキングロボットシステム５を実現できる。
【0081】
＜＜その他の実施形態＞＞
１．なお、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。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．なお、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。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。
【符号の説明】
【0082】
１、１Ａ ロボットハンド
２ ボトル(蓋付き容器)
３ パウチ(物品)
４ 箱状物品(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)
１２ 指駆動部
１２１ 駆動歯車部(指駆動部)
１３Ａ、１３Ｂ 指部
１３Ａ１、１３Ａ２、１３Ａ３、１３Ｂ１、１３Ｂ２、１３Ｂ３ 指リンク部(指駆動部)
１３Ａ１１、１３Ｂ１１ 指歯車部(指駆動部)
１３Ａ４、１３Ｂ４ 指先部(指部)
１３Ａ４１、１３Ｂ４１ 平面部(指部)
１３Ａ４２、１３Ｂ４２ 凹部(指部)
１３Ａ４３、１３Ａ４４、１３Ｂ４３、１３Ｂ４４ 切込み部(指部)
１３Ａ４５、１３Ａ４６、１３Ｂ４５、１３Ｂ４６ 突起部(指部)
１３Ａ４７、１３Ｂ４７ テーパ部
１４ 吸着部
２２ 下蓋部(蓋部)
５１ 搬送ロボット
５５ 撮像装置(制御部)
５７ 制御装置(制御部)
５８ 情報記憶装置(制御部)
１００ 物品
２ ボトル(蓋付き容器)
３ パウチ(物品)
４ 箱状物品(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)
１２ 指駆動部
１２１ 駆動歯車部(指駆動部)
１３Ａ、１３Ｂ 指部
１３Ａ１、１３Ａ２、１３Ａ３、１３Ｂ１、１３Ｂ２、１３Ｂ３ 指リンク部(指駆動部)
１３Ａ１１、１３Ｂ１１ 指歯車部(指駆動部)
１３Ａ４、１３Ｂ４ 指先部(指部)
１３Ａ４１、１３Ｂ４１ 平面部(指部)
１３Ａ４２、１３Ｂ４２ 凹部(指部)
１３Ａ４３、１３Ａ４４、１３Ｂ４３、１３Ｂ４４ 切込み部(指部)
１３Ａ４５、１３Ａ４６、１３Ｂ４５、１３Ｂ４６ 突起部(指部)
１３Ａ４７、１３Ｂ４７ テーパ部
１４ 吸着部
２２ 下蓋部(蓋部)
５１ 搬送ロボット
５５ 撮像装置(制御部)
５７ 制御装置(制御部)
５８ 情報記憶装置(制御部)
１００ 物品
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図12A】
【図12B】
【図13A】
【図13B】
