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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】P2024171607
(43)【公開日】2024-12-12
(54)【発明の名称】ピッキングシステム
(51)【国際特許分類】
B25J 15/06 20060101AFI20241205BHJP
【ＦＩ】
B25J15/06 M
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023088705
(22)【出願日】2023-05-30
(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】110000925
【氏名又は名称】弁理士法人信友国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】森 翔太郎
(72)【発明者】
【氏名】西垣戸 貴臣
(72)【発明者】
【氏名】尾坂 忠史
【テーマコード（参考）】
3C707
【Ｆターム（参考）】
3C707AS04
3C707BS12
3C707ES03
3C707FS01
3C707FT02
3C707KT01
3C707KT06
3C707LV15
3C707MT10
3C707NS02
3C707NS06
3C707NS19
(57)【要約】
【課題】様々なサイズや形状の物品に対しても安定して搬送することができるピッキングシステムを提供する。
【解決手段】ピッキングシステムは、搬送ロボットと、ロボットハンド１と、制御装置と、を備えている。ロボットハンド１は、物品を把持する把持部１３Ａ、１３Ｂと、物品を吸着する吸着パッド１６２Ａ、１６２Ｂを複数有する吸着ユニット１６と、を備えている。制御装置は、把持部１３Ａ、１３ｂによる把持と吸着ユニット１６による吸着で物品を保持する第１搬送モードと、吸着ユニット１６による吸着で物品を保持する第２搬送モードを有している。制御装置は、物品に応じて、第１搬送モードと第２搬送モードを切り替える。
【選択図】図２
【解決手段】ピッキングシステムは、搬送ロボットと、ロボットハンド１と、制御装置と、を備えている。ロボットハンド１は、物品を把持する把持部１３Ａ、１３Ｂと、物品を吸着する吸着パッド１６２Ａ、１６２Ｂを複数有する吸着ユニット１６と、を備えている。制御装置は、把持部１３Ａ、１３ｂによる把持と吸着ユニット１６による吸着で物品を保持する第１搬送モードと、吸着ユニット１６による吸着で物品を保持する第２搬送モードを有している。制御装置は、物品に応じて、第１搬送モードと第２搬送モードを切り替える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
物品を搬送する搬送ロボットと、
前記搬送ロボットに設けられたロボットハンドと、
前記ロボットハンドを制御する制御装置と、を備え、
前記ロボットハンドは、
前記物品を把持する把持部と、
前記物品を吸着する吸着パッドを複数有する吸着ユニットと、を備え、
前記制御装置は、前記把持部による把持と前記吸着ユニットによる吸着で前記物品を保持する第１搬送モードと、前記吸着ユニットによる吸着で前記物品を保持する第２搬送モードを有し、
前記制御装置は、前記物品に応じて、前記第１搬送モードと前記第２搬送モードを切り替える
ピッキングシステム。
前記搬送ロボットに設けられたロボットハンドと、
前記ロボットハンドを制御する制御装置と、を備え、
前記ロボットハンドは、
前記物品を把持する把持部と、
前記物品を吸着する吸着パッドを複数有する吸着ユニットと、を備え、
前記制御装置は、前記把持部による把持と前記吸着ユニットによる吸着で前記物品を保持する第１搬送モードと、前記吸着ユニットによる吸着で前記物品を保持する第２搬送モードを有し、
前記制御装置は、前記物品に応じて、前記第１搬送モードと前記第２搬送モードを切り替える
ピッキングシステム。
【請求項2】
前記制御装置は、前記物品に応じて、前記把持部による把持のみで前記物品を保持する第３搬送モードを有し、
前記制御装置は、前記物品に応じて、前記第１搬送モード及び前記第２搬送モード、前記第３搬送モードを切り替える
請求項１に記載のピッキングシステム。
前記制御装置は、前記物品に応じて、前記第１搬送モード及び前記第２搬送モード、前記第３搬送モードを切り替える
請求項１に記載のピッキングシステム。
【請求項3】
前記吸着ユニットは、複数の前記吸着パッドのうち少なくとも１つの前記吸着パッドで前記物品を吸着する搬送モードと、複数の前記吸着パッドで前記物品を吸着する搬送モードとを有する
請求項１に記載のピッキングシステム。
請求項１に記載のピッキングシステム。
【請求項4】
前記把持部は、互いに接近及び離反する２つの指先部を有し、
複数の前記吸着パッドは、前記把持部における２つの前記指先部の開閉方向と直交する方向に並べて配置される
請求項１に記載のピッキングシステム。
複数の前記吸着パッドは、前記把持部における２つの前記指先部の開閉方向と直交する方向に並べて配置される
請求項１に記載のピッキングシステム。
【請求項5】
複数の前記吸着パッドのうち少なくとも１つの吸着パッドは、２つの前記指先部の間に配置される
請求項４に記載のピッキングシステム。
請求項４に記載のピッキングシステム。
【請求項6】
前記ロボットハンドは、
前記把持部が設置される基部と、
前記基部に設置される吸着ユニット基部と、を備え、
前記吸着ユニットは、前記吸着ユニット基部に着脱可能に装着される
請求項４に記載のピッキングシステム。
前記把持部が設置される基部と、
前記基部に設置される吸着ユニット基部と、を備え、
前記吸着ユニットは、前記吸着ユニット基部に着脱可能に装着される
請求項４に記載のピッキングシステム。
【請求項7】
前記吸着ユニット基部は、前記吸着ユニットと着脱可能に嵌合する着脱アクチュエータを有する
請求項６に記載のピッキングシステム。
請求項６に記載のピッキングシステム。
【請求項8】
前記吸着ユニット基部は、前記吸着ユニットに設けた複数の前記吸着パッドと連通する接続部を有し、
前記着脱アクチュエータと前記接続部は、前記把持部における２つの前記指先部の開閉方向と直交する方向に並べて配置される
請求項７に記載のピッキングシステム。
前記着脱アクチュエータと前記接続部は、前記把持部における２つの前記指先部の開閉方向と直交する方向に並べて配置される
請求項７に記載のピッキングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ピッキングシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、所定の場所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。また、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。
【0003】
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に記載されているようなものがある。特許文献１には、着脱可能な接触部を有するロボットハンドであって、接触部の装着状態を変更することで、接触部の数およびまたは配置を変更することができる技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２２－８０９７５号公報
【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、ロボットハンドの把持部によってのみ物品を把持し、搬送していた。そのため、特許文献１に記載された技術では、把持部を開いた状態よりも大きな物品や、物品の形状によっては安定した状態で把持することができず、搬送する際に、物品がロボットハンドからから抜け落ちるおそれがあった。
【0006】
本目的は、上記の問題点を考慮し、様々なサイズや形状の物品に対しても安定して搬送することができるピッキングシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決し、目的を達成するため、ピッキングシステムは、物品を搬送する搬送ロボットと、搬送ロボットに設けられたロボットハンドと、ロボットハンドを制御する制御装置と、を備えている。ロボットハンドは、物品を把持する把持部と、物品を吸着する吸着パッドを複数有する吸着ユニットと、を備えている。制御装置は、把持部による把持と吸着ユニットによる吸着で物品を保持する第１搬送モードと、吸着ユニットによる吸着で物品を保持する第２搬送モードを有している。制御装置は、物品に応じて、第１搬送モードと第２搬送モードを切り替える。
【発明の効果】
【0008】
上記構成のピッキングシステムによれば、様々なサイズや形状の物品に対しても安定して搬送することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施の形態例にかかるピッキングシステムを示す概略構成図である。
【図2】実施の形態例にかかるロボットハンドを示す斜視図である。
【図3】実施の形態例にかかるロボットハンドを示す斜視図である。
【図4】実施の形態例にかかるロボットハンドの伸縮機構が伸長した状態を示す正面図である。
【図5】実施の形態例にかかるロボットハンドの伸縮機構が収縮した状態を示す正面図である。
【図6】実施の形態例にかかるロボットハンドの把持部が開いた状態を示す正面図である。
【図7】実施の形態例にかかるロボットハンドの吸着ユニット基部及び吸着ユニットを示す斜視図である。
【図8】実施の形態例にかかるロボットハンドの吸着ユニット基部及び吸着ユニットを示す正面図である。
【図9】実施の形態例にかかるロボットハンドの吸着ユニット基部及び吸着ユニットを分離した状態を示す断面図である。
【図10】実施の形態例にかかるロボットハンドの吸着ユニット基部及び吸着ユニットを接続した状態を示す断面図である。
【図11】実施の形態例にかかるロボットハンドの他の吸着ユニットを示す斜視図である。
【図12】実施の形態例にかかるピッキングシステムの空圧制御ユニットを示す概略構成図である。
【図16】実施の形態例にかかるピッキングシステムにおける第３搬送モードでのピッキング動作を示す説明図である。
【図17】実施の形態例にかかるピッキングシステムにおける他の吸着ユニットを用いて物品を搬送する例を示す説笑み図である。
【図18】実施の形態例にかかるピッキングシステムにおける他の搬送モードのピッキング動作を示す説明図である。
【図19】実施の形態例にかかるピッキングシステムにおける他の搬送モードのピッキング動作を示す説明図である。
【図20】吸着ユニットホルダを示す斜視図である。
【図21】吸着ニットホルダに保管された吸着ユニットを示す断面図である。
【図22】吸着ユニットの交換動作を示す図である。
【図23】吸着ユニットの交換動作を示す図である。
【図24】吸着ユニットの交換動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
【0011】
１．実施の形態例
１－１．ピッキングシステムの構成例
まず、実施の形態例（以下、「本例」という。）にかかるピッキングシステムの構成について図１を参照して説明する。
図１は、本例のピッキングシステムを示す概略構成図である。
１－１．ピッキングシステムの構成例
まず、実施の形態例（以下、「本例」という。）にかかるピッキングシステムの構成について図１を参照して説明する。
図１は、本例のピッキングシステムを示す概略構成図である。
【0012】
図１に示すように、ピッキングシステム５０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、撮像部５５と、搬出コンベア５４、空圧制御ユニット５９と、を備えている。ピッキングシステム５０は、搬入コンベア５２によって搬送された搬入コンテナ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。また、ピッキングシステム５０は、搬送ロボット５１、搬入コンベア５２、移動機構５３、撮像部５５を制御する制御装置５７と、情報記憶装置５８と、を有している。情報記憶装置５８は、制御装置５７に接続されている。そして、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に関する情報が格納される。
【0013】
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のアームには、物品１００を吸着し、把持するロボットハンド１が設けられている。ロボットハンド１の詳細については、後述する。このロボットハンド１には、空圧制御ユニット５９が接続される。空圧制御ユニット５９の詳細については、後述する。
【0014】
撮像部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。撮像部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、撮像部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、撮像部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。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。
【0015】
なお、本例のピッキングシステム５０では、撮像部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、撮像部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。
【0016】
さらに、撮像部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。
【0017】
搬送ロボット５１は、移動機構５３により１軸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の移動方向の他側には、搬出コンベア５４が配置される。
【0018】
搬入コンベア５２は、複数の物品１００を収納した搬入コンテナ２００をピッキングシステム５０の上流側の工程から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及びロボットハンド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。
【0019】
なお、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。
【0020】
なお、ピッキングシステム５０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５０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５０が適用されるものである。
【0021】
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。
【0022】
１－２．ロボットハンドの構成例
次に、搬送ロボット５１に設けたロボットハンド１の詳細な構成について図２から図１０を参照して説明する。
図２及び図３は、ロボットハンド１を示す斜視図である。図４から図６は、ロボットハンド１を示す正面図である。図４及び図５は、後述するロボットハンド１の把持部が開いた状態を示し、図６は、ロボットハンドの把持部が閉じた状態を示している。また、図４は、後述する伸縮機構が伸長した状態を示している。
次に、搬送ロボット５１に設けたロボットハンド１の詳細な構成について図２から図１０を参照して説明する。
図２及び図３は、ロボットハンド１を示す斜視図である。図４から図６は、ロボットハンド１を示す正面図である。図４及び図５は、後述するロボットハンド１の把持部が開いた状態を示し、図６は、ロボットハンドの把持部が閉じた状態を示している。また、図４は、後述する伸縮機構が伸長した状態を示している。
【0023】
図２では、後述する把持部１３Ａ、１３Ｂを用いずに吸着ユニット１６の２つの吸着パッド１６２Ａ、１６２Ｂで物品１００Ｂを吸着する例を示している。また、図３では、把持部１３Ａ、１３Ｂで物品１００Ａを把持し、吸着ユニット１６の１つの吸着パッド１６２Ａで物品１００Ａを吸着する例を示している。
【0024】
図２及び図３に示すように、ロボットハンド１は、搬送ロボット５１に取り付けられる基部１０と、把持駆動部１１と、第１把持部１３Ａと、第２把持部１３Ｂと、伸縮機構１４と、吸着ユニット基部１５と、吸着ユニット１６と、を備えている。また、ロボットハンド１は、第１把持部１３Ａ及び第２把持部１３Ｂを可動させるための把持歯車１３Ａ１、１３Ｂ１を収納する歯車カバー１０１を有している。
【0025】
図４から図６に示すように、基部１０には、伸縮機構１４が設置されている。伸縮機構１４としては、例えば、空気圧を用いた空圧シリンダが適用される。そして、伸縮機構１４は、基部１０の長手方向に沿って移動し、第１把持部１３Ａ及び第２把持部１３Ｂの間から突出するスライド部材１４ａを有している。スライド部材１４ａの先端部には、吸着ユニット基部１５及び吸着ユニット１６が設置されている。そして、伸縮機構１４は、吸着ユニット基部１５及び吸着ユニット１６を伸縮可能に支持する。
【0026】
また、伸縮機構１４における吸着ユニット基部１５が設置される箇所に揺動軸を設けてもよい。そして、揺動軸を中心に吸着ユニット基部１５を揺動させてもよい。
【0027】
伸縮機構１４は、例えば空圧で駆動する空気圧シリンダを適用した例を説明したが、電動のリニアアクチュエータやその他各種のリニアアクチュエータや、ギア及びモータ、シリンダ等その他各種の伸縮機構を適用してもよい。なお、伸縮機構１４として、空気圧シリンダを用いることで、吸着ユニット基部１５及び吸着ユニット１６を受動的に動作させることができる。これにより、過度な外力によりロボットハンド１や物品等が破壊されることを防止できる。
【0028】
また、本例では、吸着ユニット基部１５を伸縮させる伸縮機構１４を設けた例を説明したが、伸縮機構１４を設けなくてもよい。さらに、伸縮機構１４における吸着ユニット基部１５が設置される箇所に揺動軸を設けてもよい。そして、揺動軸を中心に吸着ユニット基部１５を揺動させてもよい。
【0029】
吸着ユニット基部１５及び吸着ユニット１６については、後述する。
【0030】
［把持部］
次に、把持駆動部１１と、第１把持部１３Ａ及び第２把持部１３Ｂの構成について説明する。
図４に示すように、基部１０の先端部には、把持駆動部１１が固定されている。把持駆動部１１としては、例えば、ステッピングモータであり、その出力軸の角度、角速度、最大トルクを制御することができる。また、把持駆動部１１としては、ＤＣブラシレスモータ等の他の種類のアクチュエータでもよい。さらに、把持駆動部１１の出力軸には、把持駆動部歯車１２が固定されている。把持駆動部歯車１２は、後述する第１把持部１３Ａの把持歯車１３Ａ１と噛み合っている。
次に、把持駆動部１１と、第１把持部１３Ａ及び第２把持部１３Ｂの構成について説明する。
図４に示すように、基部１０の先端部には、把持駆動部１１が固定されている。把持駆動部１１としては、例えば、ステッピングモータであり、その出力軸の角度、角速度、最大トルクを制御することができる。また、把持駆動部１１としては、ＤＣブラシレスモータ等の他の種類のアクチュエータでもよい。さらに、把持駆動部１１の出力軸には、把持駆動部歯車１２が固定されている。把持駆動部歯車１２は、後述する第１把持部１３Ａの把持歯車１３Ａ１と噛み合っている。
【0031】
第１把持部１３Ａ及び第２把持部１３Ｂは、それぞれ同一の構成を有している。第１把持部１３Ａは、把持歯車１３Ａ１と、リンク部１３Ａ２、１３Ａ３と、指先部１３Ａ４と、回転軸１３Ａ５と、を有している。同様に、第２把持部１３Ｂは、把持歯車１３Ｂ１と、リンク部１３Ｂ２、１３Ｂ３と、指先部１３Ｂ４と、回転軸１３Ｂ５と、を有している。
【0032】
第１把持部１３Ａの把持歯車１３Ａ１及び第２把持部１３Ｂの把持歯車１３Ｂ１は、
基部１０の先端部に回転可能に設置されている。また、第１把持部１３Ａの把持歯車１３Ａ１は、把持駆動部歯車１２と噛み合っている。さらに、第１把持部１３Ａの把持歯車１３Ａ１は、第２把持部１３Ｂの把持歯車１３Ｂ１と噛み合っている。そして、把持駆動部歯車１２が回転駆動することで、第１把持部１３Ａの把持歯車１３Ａ１と第２把持部１３Ｂの把持歯車１３Ｂ１が、同期して回転する。
基部１０の先端部に回転可能に設置されている。また、第１把持部１３Ａの把持歯車１３Ａ１は、把持駆動部歯車１２と噛み合っている。さらに、第１把持部１３Ａの把持歯車１３Ａ１は、第２把持部１３Ｂの把持歯車１３Ｂ１と噛み合っている。そして、把持駆動部歯車１２が回転駆動することで、第１把持部１３Ａの把持歯車１３Ａ１と第２把持部１３Ｂの把持歯車１３Ｂ１が、同期して回転する。
【0033】
なお、第１把持部１３Ａと第２把持部１３Ｂは、それぞれ同一の構成を有しているため、ここでは、第１把持部１３Ａについて説明する。
【0034】
第１把持部１３Ａの第１リンク部１３Ａ２の一端は、把持歯車１３Ａ１に回転可能に接続されている。また、第１把持部１３Ａの第２リンク部１３Ａ３は、基部１０の先端部に回転可能に接続されている。そして、第１リンク部１３Ａ２と第２リンク部１３Ａ３は、互いに平行に配置されている。また、第１リンク部１３Ａ２と第２リンク部１３Ａ３の他端には、回転軸１３Ａ５を介して指先部１３Ａ４が回転可能に支持されている。
【0035】
そして、基部１０、第１リンク部１３Ａ２、第２リンク部１３Ａ３、指先部１３Ａ４は、四節平行リンクを構成している。そのため、指先部１３Ａ４は、基部１０に対して同じ姿勢で移動する。
【0036】
また、図４及び図５に示す状態から、把持駆動部１１により把持駆動部歯車１２を反時計周りに回転駆動すると、第１把持部１３Ａの把持歯車１３Ａ１は、時計回りに回転する。そして、把持歯車１３Ａ１に接続された第１リンク部１３Ａ２及び第２リンク部１３Ａ３も同じように時計回りに回転する。これにより、指先部１３Ａ４が同じ姿勢を保ちながら、第１把持部１３Ａ全体は内側に閉じる。
【0037】
このとき、第２把持部１３Ｂでは、把持歯車１３Ｂ１が反時計回りに回転する。そして、そして、把持歯車１３Ｂ１に接続された第１リンク部１３Ｂ２及び第２リンク部１３Ｂ３も同じように反時計回りに回転する。これにより、第１把持部１３Ａの指先部１３Ａ４と、第２把持部１３Ｂの指先部１３Ｂ４は、互いに接近し、物品を挟んで把持することができる。
【0038】
なお、本例の第１把持部１３Ａ及び第２把持部１３Ｂの指先部１３Ａ４、１３Ｂ４は、四節平行リンクにより基部１０に支持されている。そのため、第１把持部１３Ａと第２把持部１３Ｂの指先部１３Ａ４、１３Ｂ４における互いに対向する面は、互いに平行に移動する。すなわち、第１把持部１３Ａと第２把持部１３Ｂの指先部１３Ａ４、１３Ｂ４の把持面が互いに対向した状態で、指先部１３Ａ４、１３Ｂ４を移動させることができる。これにより、物品１００に対して略鉛直な方向から指先部１３Ａ４、１３Ｂ４を、押し当てることができる。
【0039】
なお、把持駆動部１１からの伝達機構として、把持歯車１３Ａ１、１３Ｂ１を用いた例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、プーリとベルトやチェーン等のその他各種の伝達機構を適用してもよい。
【0040】
次に、図７から図１０を参照して吸着ユニット基部１５及び吸着ユニット１６の構成について説明する。
図７は、吸着ユニット基部１５及び吸着ユニット１６を示す斜視図、図８は、吸着ユニット基部１５から吸着ユニット１６を分離した状態を示す側面図である。図９及び図１０は、吸着ユニット基部１５及び吸着ユニット１６を示す断面図であり、図９は吸着ユニット１６が分離した状態を示し、図１０は吸着ユニット１６が吸着ユニット基部１５に接続された状態を示している。
図７は、吸着ユニット基部１５及び吸着ユニット１６を示す斜視図、図８は、吸着ユニット基部１５から吸着ユニット１６を分離した状態を示す側面図である。図９及び図１０は、吸着ユニット基部１５及び吸着ユニット１６を示す断面図であり、図９は吸着ユニット１６が分離した状態を示し、図１０は吸着ユニット１６が吸着ユニット基部１５に接続された状態を示している。
【0041】
図７から図１０に示すように、吸着ユニット基部１５は、本体部１５１と、第１吸着パッド継手１５２Ａと、第２吸着パッド継手１５２Ｂと、着脱アクチュエータ用継手１５３と、第１接続部１５４Ａと、第２接続部１５４Ｂと、着脱アクチュエータ１５７とを備えている。
【0042】
本体部１５１は、略直方体状に形成されている。本体部１５１の上面部は、伸縮機構１４のスライド部材１４ａに固定される。ここで、本体部１５１は、その長手方向が伸縮機構１４の伸縮方向と直交し、かつ把持部１３Ａ、１３Ｂの開閉方向とも直交する方向に向けて配置されている。また、図６に示すように、本体部１５１の短手方向の長さは、把持部１３Ａ、１３Ｂが閉じた状態における把持部１３Ａ、１３Ｂの指先部１３Ａ４、１３Ｂ４で形成される空間の長さよりも短く設定されている。
【0043】
本体部１５１の上面部又は側面部には、第１吸着パッド継手１５２Ａと、第２吸着パッド継手１５２Ｂと、着脱アクチュエータ用継手１５３とが設けられている。第１吸着パッド継手１５２Ａ及び第２吸着パッド継手１５２Ｂ、着脱アクチュエータ用継手１５３は、後述する空圧制御ユニット５９（図１２参照）に接続される。
【0044】
本体部１５１の下面部には、第１接続部１５４Ａと、第２接続部１５４Ｂと、着脱アクチュエータ１５７が設けられている。そして、第１接続部１５４Ａ及び第２接続部１５４Ｂ、着脱アクチュエータ１５７は、本体部１５１の下面部から突出している。また、第１接続部１５４Ａは、本体部１５１の長手方向の一端部に配置され、第２接続部１５４Ｂは、本体部１５１の長手方向の他端部に配置される。そして、着脱アクチュエータ１５７は、第１接続部１５４Ａと第２接続部１５４Ｂの間に配置される。
【0045】
第１接続部１５４Ａは、第１吸着パッド継手１５２Ａと第１通路１５９Ａを介して連通しており、第２接続部１５４Ｂは、第２吸着パッド継手１５２Ｂと第２通路１５９Ｂを介して連通している。また、着脱アクチュエータ１５７は、着脱アクチュエータ用継手１５３に連通している。第１接続部１５４Ａの側面部には、Ｏリング１５５Ａが設けられており、同様に、第２接続部１５４Ｂの側面部にもＯリング１５５Ｂが設けられている。
【0046】
第１接続部１５４Ａ及び第２接続部１５４Ｂは、本体部１５１に螺合することで、本体部１５１に着脱可能に接続される。また、第１接続部１５４Ａと本体部１５１との接続箇所の間には、リング状のスペーサ１５８Ａが介在されている。なお、第２接続部１５４Ｂと本体部１５１との接続箇所の間にも、同様に、リング状のスペーサが介在される。スペーサ１５８Ａは、例えば、ジュラコン製である。このスペーサ１５８Ａにより本体部１５１と第１接続部１５４Ａとのシール性を確保している。
【0047】
このスペーサ１５８Ａの厚さを変えることで、Ｏリング１５５Ａの潰し代を調整することができる。ここで、Ｏリング１５５Ａの潰し代が不足している場合、吸着ユニット１６の装着時に真空が漏れてしまうが、Ｏリング１５５Ａの潰し代が大きすぎる場合、装着時に大きな力が必要となる。そのため、スペーサ１５８Ａを何種類か用意し、厚さを調整することで、Ｏリング１５５Ａの潰し代を調整することができる。なお、複数のスペーサ１５８Ａを重ねることで、厚さを調整してもよい。
【0048】
また、本体部１５１の下面部には、第１位置決めピン１５６Ａと、第２位置決めピン１５６Ｂが設けられている。第１位置決めピン１５６Ａ及び第２位置決めピン１５６Ｂは、本体部１５１の下面部から突出している。第１位置決めピン１５６Ａは、第１接続部１５４Ａと着脱アクチュエータ１５７の間に配置されており、第２位置決めピン１５６Ｂは、第２接続部１５４Ｂと着脱アクチュエータ１５７の間に配置されている。
【0049】
上述した構成を有する吸着ユニット基部１５における本体部１５１の下面部には、吸着ユニット１６が着脱可能に装着される。吸着ユニット１６は、ユニット本体部１６１と、第１吸着パッド１６２Ａと、第２吸着パッド１６２Ｂと、を有している。
【0050】
ユニット本体部１６１は、略直方体状に形成されている。そして、ユニット本体部１６１を吸着ユニット基部１５の本体部１５１に装着した際、ユニット本体部１６１の長手方向は、伸縮機構１４の伸縮方向と直交し、かつ把持部１３Ａ、１３Ｂの開閉方向とも直交する方向に向けて配置される。
【0051】
また、ユニット本体部１６１の短手方向の長さは、把持部１３Ａ、１３Ｂが閉じた状態における把持部１３Ａ、１３Ｂの指先部１３Ａ４、１３Ｂ４で形成される空間の長さよりも短く設定されている。さらに、伸縮機構１４を収縮時に、吸着ユニット１６の下端が把持部１３Ａ、１３Ｂよりも上方に位置している。上述したように、吸着ユニット基部１５の短手方向の長さは、把持部１３Ａ、１３Ｂが閉じた状態における把持部１３Ａ、１３Ｂの指先部１３Ａ４、１３Ｂ４で形成される空間の長さよりも短く設定されている。その結果、把持部１３Ａ、１３Ｂを閉じた際に、把持部１３Ａ、１３Ｂが吸着ユニット基部１５及び吸着ユニット１６に接触することを防ぐことができ、指先部１３Ａ４、１３Ｂ４が完全に接触するまで閉じ切ることができる。
【0052】
ユニット本体部１６１の下面部には、第１吸着パッド１６２Ａと、第２吸着パッド１６２Ｂが配置されている。第１吸着パッド１６２Ａは、ユニット本体部１６１の長手方向の一端部に配置されており、第２吸着パッド１６２Ｂは、ユニット本体部１６１の長手方向の他端部に配置されている。また、第１吸着パッド１６２Ａは、把持部１３Ａ、１３Ｂの間に配置される。そして、第１吸着パッド１６２Ａ及び第２吸着パッド１６２Ｂは、可撓性を有する部材により蛇腹状に形成されている。
【0053】
また、ユニット本体部１６１の側面部には、上部凸部１６５と、下部凸部１６６が設けられている。上部凸部１６５及び下部凸部１６６は、ユニット本体部１６１の側面部から外側に向けて突出している。下部凸部１６６は、ユニット本体部１６１における第１吸着パッド１６２Ａ及び第２吸着パッド１６２Ｂが設けられた側面部に形成されている。
【0054】
また、ユニット本体部１６１には、第１接続穴１６３Ａと、第２接続穴１６３Ｂが設けられている。第１接続穴１６３Ａは、ユニット本体部１６１の長手方向の一端部に形成され、第２接続穴１６３Ｂは、ユニット本体部１６１の長手方向の他端部に形成されている。また、第１接続穴１６３Ａと第２接続穴１６３Ｂは、ユニット本体部１６１の上面部から下面部にかけて貫通している。第１接続穴１６３Ａは、第１吸着パッド１６２Ａに第１連通路１６９Ａを介して連通しており、第２接続穴１６３Ｂは、第２吸着パッド１６２Ｂに第２連通路１６９Ｂを介して連通している。
【0055】
また、第１接続穴１６３Ａ及び第２接続穴１６３Ｂは、ユニット本体部１６１の上面部から下面部に向かうにつれて直径が連続して小さくなるテーパー状に形成されている。吸着ユニット基部１５に吸着ユニット１６を装着する際、第１接続穴１６３Ａには、第１接続部１５４Ａが挿入され、第２接続穴１６３Ｂには、第２接続部１５４Ｂが挿入される。そして、第１接続穴１６３Ａの壁面にＯリング１５５Ａが接触してシールし、第２接続穴１６３Ｂの壁面にＯリング１５５Ｂが接触してシールする。これにより、第１吸着パッド継手１５２Ａと第１吸着パッド１６２Ａの流路が接続され、第２吸着パッド継手１５２Ｂと第２吸着パッド１６２Ｂの流路が接続される。その結果、第１吸着パッド１６２Ａ及び第２吸着パッド１６２Ｂに対して、後述する空圧制御ユニット５９から真空を供給することができる。
【0056】
また、ユニット本体部１６１の上面部には、着脱アクチュエータ接続部１６４が設けられている。着脱アクチュエータ接続部１６４は、第１接続穴１６３Ａと第２接続穴１６３Ｂの間に形成されている。着脱アクチュエータ接続部１６４は、ユニット本体部１６１の上面部から下面部に向けて凹んだ凹部である。また、着脱アクチュエータ接続部１６４の壁面には、溝が形成されている。この着脱アクチュエータ接続部１６４には、吸着ユニット基部１５に設けた着脱アクチュエータ１５７が着脱可能に嵌合する。
【0057】
ここで、着脱アクチュエータ１５７は、着脱アクチュエータ用継手１５３より空気を供給して駆動するボールカム式のアクチュエータである。着脱アクチュエータ１５７は、駆動をするとボールが飛び出し、着脱アクチュエータ接続部１６４の溝と篏合する。その結果、着脱アクチュエータ１５７によって着脱アクチュエータ接続部１６４を強力に把持することができ、吸着ユニット基部１５は、吸着ユニット１６を保持することができる。
【0058】
なお、着脱アクチュエータ１５７は、空気圧駆動のボールカム式に限定されるものではない。例えば、専用の着脱アクチュエータを備えずに受動的な機構で着脱をしてもよい。ただし、専用の着脱アクチュエータを使用することで、吸着ユニット１６を強力に保持することが可能であり、重量のある物品の搬送に対応できる。また、着脱アクチュエータ１５７として、空気圧駆動のボールカム式を適用することで、コンパクトでありながら強力な保持力を発揮することができる。
【0059】
ここで、２つの吸着パッド１６２Ａ、１６２Ｂのうち片方で吸着保持する際に、大きな力で引っ張られた場合、着脱アクチュエータ１５７には、テコの原理で大きな引抜力が作用する。そのため、本例では、着脱アクチュエータ１５７を本体部１５１の長手方向の中間部に配置することで、着脱アクチュエータ１５７にかかる引抜力を小さく抑えることができる。
【0060】
また、ユニット本体部１６１の上面部には、第１位置決め穴１６５Ａと、第２位置決め穴１６５Ｂが設けられている。第１位置決め穴１６５Ａは、第１接続穴１６３Ａと着脱アクチュエータ接続部１６７の間に形成されており、第２位置決め穴１６５Ｂは、第２接続穴１６３Ｂと着脱アクチュエータ接続部１６７の間に形成されている。第１位置決め穴１６５Ａには、第１位置決めピン１５６Ａが挿脱可能に挿入され、第２位置決め穴１６５Ｂには、第２位置決めピン１５６Ｂが挿脱可能に挿入される。
【0061】
このように、位置決めピン１５６Ａ、１５６Ｂと、位置決め穴１６５Ａ、１６５Ｂを設けたことで、吸着ユニット基部１５に対する吸着ユニット１６の装着時の誤差を少なくすることができる。また、吸着ユニット基部１５に位置決め穴を設け、吸着ユニット１６に位置決めピンを設けてもよい。
【0062】
また、本例の吸着ユニット１６の吸着パッド１６２Ａ、１６２Ｂを、吸着ユニット基部１５の接続部１５４Ａ、１５４Ｂの直下に配置される例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、第１連通路１６９Ａ及び第２連通路１６９Ｂを曲げることにより、吸着パッド１６２Ａ、１６２Ｂを自由に配置することができる。そして、第１吸着パッド１６２Ａと第２吸着パッド１６２Ｂの間隔を長くすることで、大きな物品を吸着保持することができる。さらに、吸着パッド１６２Ｂ、１６２Ｂ及び接続部１５４Ａ、１５４Ｂの数は、２つに限定されるものではなく、１つ又は３つ以上設けてもよい。
【0063】
図１１は、他の吸着ユニットを吸着ユニット基部１５に装着した状態を示す斜視図である。
本例のロボットハンド１は、吸着ユニット基部１５に吸着ユニットが着脱可能に装着できる。そのため、図１１に示すように、上述した吸着ユニット１６とは異なる吸着ユニット１７を吸着ユニット基部１５に装着することができる。吸着ユニット１７は、ユニット本体部１７１と、第１吸着パッド１７２Ａと、第２吸着パッド１７２Ｂとを有している。ユニット本体部１７１の構成は、上述した吸着ユニット１６のユニット本体部１６１と同様であるため、その説明は省略する。
本例のロボットハンド１は、吸着ユニット基部１５に吸着ユニットが着脱可能に装着できる。そのため、図１１に示すように、上述した吸着ユニット１６とは異なる吸着ユニット１７を吸着ユニット基部１５に装着することができる。吸着ユニット１７は、ユニット本体部１７１と、第１吸着パッド１７２Ａと、第２吸着パッド１７２Ｂとを有している。ユニット本体部１７１の構成は、上述した吸着ユニット１６のユニット本体部１６１と同様であるため、その説明は省略する。
【0064】
第１吸着パッド１７２Ａ及び第２吸着パッド１７２Ｂの吸着面の直径は、吸着ユニット１６における第１吸着パッド１６２Ａ及び第２吸着パッド１６２Ｂの吸着面の直径よりも小さく設定されている。そのため、図１１に示す吸着ユニット１７を用いれば、吸着ユニット１６で吸着できない小さな物品も吸着保持することができる。
【0065】
なお、小径の吸着パッド１７２Ａ、１７２Ｂを有する吸着ユニット１７に交換する例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、柔軟な対象を把持するために、柔らかい吸着パッドを備えた吸着ユニットに交換してもよい。
【0066】
接続部１５４Ａ、１５４Ｂに対して、それぞれ吸着パッド１６２Ａ、１６２Ｂが接続される構成を示したが、これに限定されるものではない。例えば、一つの接続部１５４Ａに対して、複数の吸着パッドが接続されてもよい。これにより、接続部の数を増やさずに、吸着パッドの個数を増やすことができる。
【0067】
また、上述した構成を有するロボットハンド１には、空圧制御ユニット５９（図１２参照）が接続される。
【0068】
【0069】
図１２に示すように、空圧制御ユニット５９は、真空エジェクタ５９１と、吸着パッド用バルブ５９２Ａ、５９２Ｂと、着脱アクチュエータ用バルブ５９３と、伸縮機構用バルブ５９４を備えている。真空エジェクタ５９１、着脱アクチュエータ用バルブ５９３、伸縮機構用バルブ５９４は、共通の空圧源６に接続されており、高圧エアが供給されている。なお、バルブごとに異なる空圧源に接続してもよく、流路の途中で減圧バルブ等を挟み、バルブごとに異なる圧力を供給してもよい。
【0070】
真空エジェクタ５９１は、高圧エアによって真空圧を発生させる装置である。そして、第１吸着パッド１６２Ａは、第１吸着パッド用バルブ５９２Ａ、第１吸着パッド継手１５２Ａ、第１接続部１５４Ａを介して、真空エジェクタ５９１に接続されている。第１吸着パッド用バルブ５９２Ａは、例えば３ポートバルブである。そして、第１吸着パッド用バルブ５９２Ａをオンにすると、真空エジェクタ５９１より発生した真空圧が第１吸着パッド１６２Ａに供給され、物品を吸着する。第１吸着パッド用バルブ５９２Ａをオフにすると、第１吸着パッド１６２Ａの真空圧は大気開放され、物品を開放する。
【0071】
また、真空エジェクタ５９１は、高圧エアを第１吸着パッド１６２Ａに供給し、物品を開放することもできる。なお、第２吸着パッド１６２Ｂ、第２吸着パッド用バルブ５９２Ｂ、第２吸着パッド継手１５２Ｂ、第２接続部１５４Ｂも同様であるため、その説明は省略する。
【0072】
このように、２つの吸着パッド１６２Ａ、１６２Ｂの真空圧が独立に制御できるため、一つの吸着パッドのみをオンにすることもできる。また、真空エジェクタ５９１は、真空圧計測機能を備えている。真空をオンにした吸着パッドが、物品を吸着した場合、真空圧の上昇が検出される。これにより、物品吸着の成否を検出することができる。
【0073】
着脱アクチュエータ１５７は、着脱アクチュエータ用継手１５３、着脱アクチュエータ用バルブ５９３を介して、空圧源６に接続されている。着脱アクチュエータ用バルブ５９３は、３ポートバルブである。着脱アクチュエータ用バルブ５９３をオンにすると、着脱アクチュエータ１５７へ空気が供給され、吸着ユニット基部１５から吸着ユニット１６、１７を分離することができる。
【0074】
また、着脱アクチュエータ用バルブ５９３をオフにすると、着脱アクチュエータ１５７の高圧エアは大気開放され、着脱アクチュエータ１５７は、吸着ユニット１６、１７を保持する。従って、ピッキングシステム５０が緊急停止して、高圧エアや電源供給が止まった際にも、ロボットハンド１の吸着ユニット基部１５は、吸着ユニット１６、１７を保持し続ける。これにより、吸着ユニット１６、１７が吸着ユニット基部１５から使用者の意図に反して抜け落ちることを防止できる。
【0075】
伸縮機構１４は、伸縮機構用バルブ５９４を介して、空圧源６に接続されている。伸縮機構用バルブ５９４は、５ポートバルブである。そして、伸縮機構用バルブ５９４は、空圧シリンダである伸縮機構１４の伸長側と収縮側の二つの部屋に、高圧エアを供給するか、大気開放するか、を制御することができる。収縮側の部屋に高圧エア空気を供給すると、伸縮機構１４は収縮し、吸着ユニット１６、１７が上昇する。伸長側の部屋に高圧エアを供給すると、伸縮機構１４は伸長し、吸着ユニット１６、１７が下降する。両方の部屋の空気を大気開放すると、伸縮機構１４及び吸着ユニット１６、１７は、受動的に動作する。
【0076】
なお、吸着パッド用バルブ５９２Ａ、５９２Ｂ、着脱アクチュエータ用バルブ５９３、伸縮機構用バルブ５９４がオンオフで制御される例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、圧力を制御するバルブを用いてもよい。例えば、伸縮機構用バルブ５９４に低圧の圧縮空気を供給することで、吸着ユニット１６、１７の押し付け力を制御することもできる。
【0077】
【0078】
ここで、ロボットハンド１を制御する制御装置５７は、第１搬送モードと、第２搬送モードと、第３搬送モードとを有している。第１搬送モードは、把持部１３Ａ、１３Ｂによる把持と、吸着ユニット１６、１７による吸着により物品を保持する搬送モードである。第２搬送モードは、吸着ユニット１６、１７により吸着のみで物品を保持する搬送モードである。そして、第３搬送モードは、把持部１３Ａ、１３Ｂによる把持のみで物品を保持する搬送モードである。
【0079】
制御装置５７は、物品の形状、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に関する情報に基づいて、搬送モードを切り替える。物品に関する情報は、例えば、撮像部５５が撮影した物品の情報や、情報記憶装置５８に予め格納された物品の情報に基づいて、作成される。また、ピッキング動作を行う前に、今回のピッキング作業で行う搬送モードを情報記憶装置５８に格納し、制御装置５７は、情報記憶装置５８に格納された搬送モードに基づいて、ロボットハンド１を制御するようにしてもよい。
【0080】
【0081】
まず、図１３Ａに示すように、制御装置５７は、撮像部５５（図１参照）が撮影した情報や、情報記憶装置５８（図１参照）に格納した物品１００Ａに関する情報に基づいて、搬送ロボット５１（図１参照）を制御する。そして、制御装置５７は、搬送ロボット５１を制御して、搬送する物品１００Ａの上方までロボットハンド１を移動させる。ここで、ロボットハンド１を移動させる位置は、伸縮機構１４を伸長した際に、吸着ユニット１６で物品１００Ａを吸着できる位置である。
【0082】
このとき、撮像部５５が撮影した情報や、情報記憶装置５８に格納された物品１００Ａに関する情報に基づいて、制御装置５７は、把持部１３Ａ、１３Ｂの間隔が把持する物品１００Ａの幅よりも若干大きくなるように把持駆動部１１を駆動する。これにより、後述（図１４Ｂ参照）する物品１００Ａを把持部１３Ａ、１３Ｂで把持する把持動作における把持駆動部１１の動作時間を短縮することがきる。その結果、ピッキング作業の時間短縮を図ることができ、ピッキングシステム５０の処理能力が向上する。
【0083】
次に、図１３Ｂに示すように、制御装置５７は、伸縮機構１４を制御し、伸縮機構１４を物品１００Ａに向けて伸長させる。これにより、吸着ユニット１６を物品１００Ａに近づけることができる。また、図１３Ａに示すように、予め把持部１３Ａ、１３Ｂを開いているため、伸縮機構１４を伸長した際に、吸着ユニット１６が把持部１３Ａ、１３Ｂに接触することを防ぐことができる。そして、吸着ユニット１６が物品１００Ａに接触すると、制御装置５７は、空圧制御ユニット５９を制御し、吸着ユニット１６の第１吸着パッド１６２Ａで物品１００Ａを吸着する。このとき、第１吸着パッド１６２Ａの紙面奥側にある第２吸着パッド１６２Ｂは吸引していない。
【0084】
次に、制御装置５７は、伸縮機構１４を駆動し、伸縮機構１４を収縮させる。これにより、図１４Ａに示すように、物品１００Ａは、搬入コンテナ２００から引き出される。また、制御装置５７は、搬送ロボット５１を制御し、ロボットハンド１と共に物品１００Ａを上昇させる。伸縮機構１４の収縮動作と、搬送ロボット５１によるロボットハンド１の上昇動作は、同時に行ってもよい。または、搬送ロボット５１によりロボットハンド１の上昇動作が完了してから、伸縮機構１４の収縮動作を行ってもよい。
【0085】
次に、制御装置５７は、把持駆動部１１を駆動し、把持部１３Ａ、１３Ｂを閉じる。また、制御装置５７は、上述したように、物品１００Ａに応じて把持駆動部１１の把持力が所定の把持力に達するように制御する。これにより、図１４Ｂに示すように、把持部１３Ａ、１３Ｂで物品１００Ａの側面を把持することができる。
【0086】
このように、物品１００Ａの上面を吸着ユニット基部１５で吸着し、所定の高さまで引き上げた後に、把持部１３Ａ、１３Ｂで物品１００Ａの側面を把持している。これにより、図１３Ａから図１４Ｂに示すように、物品１００Ａが整列し、把持部１３Ａ、１３Ｂが隣り合う物品１００Ａの間に挿入できないような場合であっても、把持部１３Ａ、１３Ｂで物品１００Ａを把持することができる。
【0087】
また、把持部１３Ａ、１３Ｂで物品１００Ａを把持した後、制御装置５７は、搬送ロボット５１を制御し、物品１００Ａを搬出コンテナ５６まで搬送する。このとき、物品１００Ａは、吸着ユニット１６による吸着と把持部１３Ａ、１３Ｂによる把持でロボットハンド１に保持されている。そのため、搬送する際に生じる遠心力や慣性力により、物品１００Ａがロボットハンド１から抜け落ちることを防ぐことができる。
【0088】
なお、物品１００Ａの重さが軽い場合には、図１４Ｂの動作の後に、吸着ユニット１６による吸着を停止し、把持部１３Ａ、１３Ｂによる把持のみで物品１００Ａを搬送ロボット５１によって搬出コンテナ５６に搬送してもよい。この場合には、吸着ユニット１６の駆動エネルギーを減らすことができる。
【0089】
また、上述した第１搬送モードでは、第１吸着パッド１６２Ａのみを使用する例を説明したが、これに限定されるものではない。吸着パッド１６２Ａ、１６２Ｂの両方を使用して吸着した後に、把持部１３Ａ、１３Ｂで把持してもよい。例えば、物品１００Ａの天面が２つの吸着パッド１６２Ａ、１６２Ｂの間隔よりも十分に長い場合、吸着パッド１６２Ａ、１６２Ｂの両方で吸着可能である。
【0090】
【0091】
ここで、第３搬送モードは、例えば、図１５Ａから図１５Ｂに示す物品１００Ｂのように、搬入コンテナ２００に載置された物品１００Ｂの幅が、把持部１３Ａ、１３Ｂを最大まで開いた長さよりも長い物品１００Ｂに対して行われる。
【0092】
まず、図１５Ａに示すように、制御装置５７は、撮像部５５（図１参照）が撮影した情報や、情報記憶装置５８（図１参照）に格納した物品１００Ｂに関する情報に基づいて、搬送ロボット５１（図１参照）を制御する。そして、制御装置５７は、搬送ロボット５１を制御して、搬送する物品１００Ｂの上方までロボットハンド１を移動させる。ここで、ロボットハンド１を移動させる位置は、伸縮機構１４を伸長した際に、吸着ユニット１６で物品１００Ｂを吸着できる位置である。
【0093】
制御装置５７は、把持部１３Ａ、１３Ｂの間隔が吸着ユニット１６の幅よりも大きくなるように、把持駆動部１１を駆動する。これにより、伸縮機構１４を伸長する際に吸着ユニット１６が把持部１３Ａ、１３Ｂに接触することを防ぐことができる。
【0094】
次に、制御装置５７は、伸縮機構１４を制御し、伸縮機構１４を物品１００Ｂに向けて伸長させる。これにより、吸着ユニット１６を物品１００Ｂに近づけることができる。また、図１５Ａに示すように、予め把持部１３Ａ、１３Ｂを開いているため、伸縮機構１４を伸長した際に、吸着ユニット１６が把持部１３Ａ、１３Ｂに接触することを防ぐことができる。そして、吸着ユニット１６が物品１００Ｂに接触すると、制御装置５７は、空圧制御ユニット５９を制御し、吸着ユニット１６の２つの吸着パッド１６２Ａ、１６２Ｂで物品１００Ｂを吸着する。
【0095】
次に、図１５Ｂに示すように、制御装置５７は、伸縮機構１４を収縮させずに、搬送ロボット５１を制御してロボットハンド１を上方に移動させ、物品１００Ｂを搬入コンテナ２００から持ち上げる。ここで、伸縮機構１４を収縮させた場合、物品１００Ｂが把持部１３Ａ、１３Ｂに干渉するおそれある。そのため、伸縮機構１４を収縮させずに、物品１００Ｂを持ち上げることで、物品１００Ｂと把持部１３Ａ、１３Ｂの干渉を防ぐことできる。さらに、伸縮機構１４の動作時間を短縮することができ、ピッキング作業の時間短縮が可能となる。
【0096】
このように、制御装置５７によって搬送ロボット５１およびロボットハンド１を制御することにより、搬入コンテナ２００の中に収納する物品１００Ｂを吸着ユニット１６の２つの吸着パッド１６２Ａ、１６２Ｂのみで搬送することができる。本例のように物品１００Ｂの上面を吸着することにより、把持部１３Ａ、１３Ｂで把持できる最大幅より大きな物品１００Ｂを把持できるようになる。
【0097】
このとき、２つの吸着パッド１６２Ａ、１６２Ｂの吸着していることで、物品１００Ｂの搬送時の揺れに対して強固に保持することができる。例えば、図１５Ｂにおける左右方向への揺れを、１つの吸着パッドで吸着する場合よりも大幅に抑えることができる。また２個の吸着パッド１６２Ａ、１６２Ｂで吸着することで、吸着力が１つの場合の２倍に増加し、図１５Ｂの紙面奥方向の揺れに対しても強くすることができる。従って、１つの吸着パッドで搬送するよりも、安定して搬送することが可能である。また、搬送ロボット５１の動作制御において、吸着パッド１６２Ａ、１６２Ｂが並ぶ方向に加速するように軌道を計画すれば、より安定的に搬送することも可能である。
【0098】
【0099】
ここで、第３搬送モードは、例えば、図１６に示すように、パウチやペットボトルのように物品１００Ｃの上面、すなわち吸着面の大きさが吸着ユニット１６よりも小さい物品１００Ｃに対して行われる。このような物品１００Ｃに対しては、図１６に示すように、制御装置５７は、把持駆動部１１を駆動し、把持部１３Ａ、１３Ｂを開閉し、指先部１３Ａ４、１３Ｂ４によって物品１００Ｃの側面を把持する。
【0100】
なお、吸着ユニット１６を装着した状態でも、把持部１３Ａ、１３Ｂの把持面が接触可能である。そのため、吸着ユニット１６を吸着ユニット基部１５から分離させずに、吸着ユニット１６を装着した状態で、物品１００Ｃを搬送することで、トータルの搬送時間を削減できる。
【0101】
また、他の搬送方法として、吸着パッド１６２Ａ、１６２Ｂのうちいずれか一つを使用して、把持部１３Ａ、１３Ｂを使用しない搬送方法も可能である。例えば、小さい厚紙のように薄い物品など、二つ吸着パッド１６２Ａ、１６２Ｂでは吸着できず、かつ把持部１３Ａ、１３Ｂで側面から支えることもできない物品に対して好適である。すなわち、物品が軽量であれば、一つの吸着パッドで吸着することで、把持部１３Ａ、１３Ｂを使用せずとも、安定して搬送することができる。
【0102】
このように、本例のロボットハンド１によれば、物品のサイズや形状に応じて、複数の搬送モードを切り替えることで、様々なサイズや形状の物品を安定して搬送することができる。
【0103】
２－４．他の搬送モード
次に、図１７Ａから図１９を参照して他の搬送モードについて説明する。
図１７Ａ及び図１７Ｂに示す物品１００Ｄは、天面のサイズが吸着ユニット１６の吸着パッド１６２Ａ、１６２Ｂよりも小さく、かつ搬入コンテナ２００内に並べて配置されている。この場合、把持部１３Ａ、１３Ｂで把持することができない。この場合、図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、小径の吸着パッド１７２Ａを有する吸着ユニット１７に交換する。これにより、吸着パッド１７２Ａで物品１００Ｄを吸着することで、並べて配置された複数の物品１００Ｄから物品１００Ｄを一つだけ引き上げることができる。そして、物品１００Ｄを引き上げると、把持部１３Ａ、１３Ｂにより把持し、搬送する。
次に、図１７Ａから図１９を参照して他の搬送モードについて説明する。
図１７Ａ及び図１７Ｂに示す物品１００Ｄは、天面のサイズが吸着ユニット１６の吸着パッド１６２Ａ、１６２Ｂよりも小さく、かつ搬入コンテナ２００内に並べて配置されている。この場合、把持部１３Ａ、１３Ｂで把持することができない。この場合、図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、小径の吸着パッド１７２Ａを有する吸着ユニット１７に交換する。これにより、吸着パッド１７２Ａで物品１００Ｄを吸着することで、並べて配置された複数の物品１００Ｄから物品１００Ｄを一つだけ引き上げることができる。そして、物品１００Ｄを引き上げると、把持部１３Ａ、１３Ｂにより把持し、搬送する。
【0104】
図１８Ａ及び図１８Ｂは、搬入コンテナ２００の隅に配置されている物品１００Ｅを搬送する例を示す図である。
図１８Ａに示す状態では、物品１００Ｅを把持する際に把持部１３Ａ、１３Ｂが搬入コンテナ２００の壁と干渉するおそれある。そのため、まず、図１８Ａに示すように、把持部１３Ａ、１３Ｂの間から突出している第２吸着パッド１６２Ｂのみで物品１００Ｅを吸着する。第２吸着パッド１６２Ｂであれば、壁と干渉せずに物品１００Ｅにアプローチすることができる。
図１８Ａに示す状態では、物品１００Ｅを把持する際に把持部１３Ａ、１３Ｂが搬入コンテナ２００の壁と干渉するおそれある。そのため、まず、図１８Ａに示すように、把持部１３Ａ、１３Ｂの間から突出している第２吸着パッド１６２Ｂのみで物品１００Ｅを吸着する。第２吸着パッド１６２Ｂであれば、壁と干渉せずに物品１００Ｅにアプローチすることができる。
【0105】
ただし、第２吸着パッド１６２Ｂのみの吸着では、不安定なため、そのままロボットハンド１を搬入コンテナ２００の壁からし、搬入コンテナ２００の壁から移動させる。その後、第２吸着パッド１６２Ｂの吸着を解除し、図１８Ｂに示すように、２つの吸着パッド１６２Ａ、１６２Ｂで物品１００Ｅを再度吸着する。そして、把持部１３Ａ、１３Ｂで物品１００Ｅを把持し、搬送する。
【0106】
しかしながら、上述した物品１００Ｅを引き出すステップを実施すると、ピッキングに要する時間が増加してしまう。そのため、極力短い時間でピッキングするためには、最初から第１吸着パッド１６２Ａで吸着する方法が考えられる。
【0107】
図１９は、ロボットハンド１を斜めにして、第１吸着パッド１６２Ａで物品１００Ｅを把持する様子を示す図である。
図１９に示すように、第１吸着パッド１６２Ａで物品１００Ｅを把持するために、ロボットハンド１を真っすぐアプローチさせると、第１把持部１３Ａの把持歯車１３Ａ１が搬入コンテナ２００の壁に干渉する。そこで、ロボットハンド１を少し傾けることで、干渉を回避することができる。しかしながら、ロボットハンド１を斜めにすると、第２吸着パッド１６２Ｂが下方に下がる。そのため、隅の物品１００Ｅの隣に別の物品１００Ｆがあった場合、物品１００Ｆを破損させる懸念がある。
図１９に示すように、第１吸着パッド１６２Ａで物品１００Ｅを把持するために、ロボットハンド１を真っすぐアプローチさせると、第１把持部１３Ａの把持歯車１３Ａ１が搬入コンテナ２００の壁に干渉する。そこで、ロボットハンド１を少し傾けることで、干渉を回避することができる。しかしながら、ロボットハンド１を斜めにすると、第２吸着パッド１６２Ｂが下方に下がる。そのため、隅の物品１００Ｅの隣に別の物品１００Ｆがあった場合、物品１００Ｆを破損させる懸念がある。
【0108】
そのため、空圧シリンダである伸縮機構１４の駆動を切り、受動的にしておく方法が考えられる。伸縮機構１４の駆動を切った状態で、図１９に示すように物品１００Ｆに第２吸着パッド１６２Ｂが押し付けようとすると、伸縮機構１４が受動的に収縮する。これにより、隣り合う物品１００Ｆへのダメージを抑え、破損を防止することができる。また、第１吸着パッド１６２Ａは、物品１００Ｅに接しないので、真空エジェクタ５９１の真空圧検出部で吸着の失敗が検出される。そして、撮像部５５により撮影をやり直すことで、物品１００Ｆを検出できる。
【0109】
３．吸着ユニットホルダ
次に、吸着ユニット１６、１７を保管する吸着ユニットホルダについて図２０から図２４を参照して説明する。
図２０は、吸着ユニットホルダを示す斜視図、図２１は、吸着ニットホルダに保管された吸着ユニット１６を示す断面図である。図２２から図２４の吸着ユニット１６、１７の交換動作を示す図である。
次に、吸着ユニット１６、１７を保管する吸着ユニットホルダについて図２０から図２４を参照して説明する。
図２０は、吸着ユニットホルダを示す斜視図、図２１は、吸着ニットホルダに保管された吸着ユニット１６を示す断面図である。図２２から図２４の吸着ユニット１６、１７の交換動作を示す図である。
【0110】
図２０及び図２１に示すように、吸着ユニットホルダ３は、略平板状に形成されている。吸着ユニットホルダ３には、複数の保管部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃを有している。保管部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃは、それぞれ吸着ユニットホルダ３の一辺から中央部にかけて切り欠くことで形成されている。
【0111】
保管部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃは、それぞれ同一の構成を有しているため、保管部３１Ａについて説明する。保管部３１Ａは、台座部３３と、テーパ部３２とを有している。台座部３３は、保管部３１Ａの縁部に形成されている。そして、台座部３３は、保管部３１Ａの縁部から開口の内側に向けて突出している。この台座部３３には、吸着ユニット１６の上部凸部１６５が載置される。これにより、保管部３１Ａに吸着ユニット１６が保管される。
【0112】
また、台座部３３の上面部には、テーパ部３２が形成されている。テーパ部３２は、台座部３３から傾斜して形成されている。台座部３３に対して位置ずれのある状態で吸着ユニット１６を落とした場合でも、テーパ部３２の傾斜に沿って吸着ユニット１６が移動することで、保管部３１Ａの所定の位置に確実に吸着ユニット１６を載置させることができる。
【0113】
吸着ユニット１６を吸着ユニット基部１５から分離させる場合、図２２Ａに示すように、ロボットハンド１は、吸着ユニット１６を保管部３１Ａ内に挿入させる。そして、図２２Ｂに示すように、着脱アクチュエータ１５７の駆動を解除して、吸着ユニット１６を吸着ユニット基部１５から外し、保管部３１Ａ内に落下させる。その後、ロボットハンド１は、上方へ移動する。これにより、吸着ユニット基部１５から吸着ユニット１６を脱着させることができる。
【0114】
また、Ｏリング１５５Ａ、１５５Ｂの摩擦等により、着脱アクチュエータ１５７の駆動を解除しても吸着ユニット１６が落ちない場合もある。このとき、吸着ユニット１６の下部凸部１６６が、吸着ユニットホルダ３に引っかかることにより、吸着ユニット１６を吸着ユニット基部１５から外すことができる。
【0115】
また、図２３に示すように、吸着ユニット１６の交換中は、ロボットハンド１は、伸縮機構１４を最大まで伸ばし、把持部１３Ａ、１３Ｂを最大まで開いている。そのため、把持部１３Ａ、１３Ｂが吸着ユニットホルダ３と干渉することを防止できる。
【0116】
なお、吸着ユニット基部１５に吸着ユニット１６、１７を装着する方法は、上述した工程の逆の手順で行われる。まず、図２４Ａに示すように、ロボットハンド１は、装着する吸着ユニット（本例では、吸着ユニット１７）が保管された保管部３１Ｃの上方に移動させる。そして、吸着ユニット基部１５を下げて、吸着ユニット１７に吸着ユニット基部１５を嵌合させる。このとき、このとき、伸縮機構４の駆動は解除し、外力に応じて受動的に可動させることが好ましい。そのため、吸着ユニット基部１５を多少深く押し込みすぎてしまった場合でも、吸着ユニット基部１５が倣って引っ込むため、過度な力がロボットハンド１や吸着ユニットホルダ３に係ることを防止でくる。これにより、ロボットハンド１や、吸着ユニットホルダ３が破損することを防ぐことができる。
【0117】
次に、着脱アクチュエータ１５７を駆動して、吸着ユニット１７を吸着ユニット基部１５に装着する。そして、ロボットハンド１を少し上に持ち上げ、図２２Ｂに示すように、ロボットハンド１を水平方向に動かして、保管部３１Ｃから離脱させる。以上で、吸着ユニットの交換を完了する。
【0118】
なお、吸着ユニットホルダ３に保管部を３つ設けた例を説明したが、これに限定されるものではなく、２つ以下又は４つ以上の保管部を設けてもよい。そして、多くの種類の吸着ユニットを吸着ユニットホルダ３に保管することで、多様な物品に対応することができる。
【0119】
た、吸着ユニット１７を装着するときに伸縮機構１４の駆動を解除し、押し付ける例を説明したが、これに限定されるものではない。Ｏリング１５５Ａ、１５５Ｂの反発力等により、着脱のために大きな押し付け力が必要な場合には、伸縮機構１４を駆動したまま、大きな押し付け力をかけてもよい。あるいは、伸縮機構１４を小さな圧力で駆動し、ロボットハンド１や吸着ユニットホルダ３を破壊しないように、中程度の押し付け力をかけてもよい。あるいは、ロボットハンド１と、搬送ロボット５１との間に力センサを取り付け、押し付け力を制御してもよい。
【0120】
このように、本例では、物品の形状や大きさ等に応じて、ロボットハンド１の搬送モードを第１搬送モード、第２搬送モード、第３搬送モードに切り替えることで、様々な物品を確実に把持することができる。
【0121】
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。
【0122】
また、ロボットハンド１を制御する制御装置として、ピッキングシステム５０全体を制御する制御装置５７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。例えば、ロボットハンド１を制御する専用の制御装置や情報記憶装置を設けてもよい。
【0123】
なお、本明細書において、「平行」及び「直交」等の単語を使用したが、これらは厳密な「平行」及び「直交」のみを意味するものではなく、「平行」及び「直交」を含み、さらにその機能を発揮し得る範囲にある、「略平行」や「略直交」の状態であってもよい。
【符号の説明】
【0124】
１…ロボットハンド、 ３…吸着ユニットホルダ、 ６…空圧源、 １０…基部、 １１…把持駆動部、 １２…把持駆動部歯車、 １３Ａ、１３Ｂ…把持部、 １３Ａ１、１３Ｂ１…把持歯車、 １３Ａ２、１３Ａ３、１３Ｂ２、１３Ｂ１…リンク部、 １３Ａ４、１３Ｂ４…指先部、 １３Ａ５、１３Ｂ５…回転軸、 １４…伸縮機構、 １４ａ…スライド部材、 １５…吸着ユニット基部、 １６、１７…吸着ユニット、 ３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ…保管部、 ３２…テーパ部、 ３３…台座部、 ５０…ピッキングシステム、 ５１…搬送ロボット、 ５２…搬入コンベア、 ５３…移動機構、 ５４…搬出コンベア、 ５５…撮像部、 ５６…搬出コンテナ、 ５７…制御装置、 ５８…情報記憶装置、 ５９…空圧制御ユニット、 １００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆ…物品、 １０１…歯車カバー、 １５１…本体部、 １５２Ａ…第１吸着パッド継手、 １５２Ｂ…第２吸着パッド継手、 １５３…着脱アクチュエータ用継手、 １５４Ａ…第１接続部、 １５４Ｂ…第２接続部、 １５５Ａ、１５５Ｂ…Ｏリング、 １５６Ａ、１５６Ｂ…位置決めピン、 １５７…着脱アクチュエータ、 １５８Ａ、１５８Ｂ…スペーサ、 １５９Ａ、１５９Ｂ…通路、 １６１、１７１…ユニット本体部、 １６２Ａ、１７２Ａ…第１吸着パッド、 １６２Ｂ、１７２Ｂ…第２吸着パッド、 １６３Ａ…第１接続穴、 １６３Ｂ…第２接続穴、 １６４…着脱アクチュエータ接続部、 １６５…上部凸部、 １６５Ａ…位置決め穴、 １６５Ｂ…位置決め穴、 １６６…下部凸部、 １６７…着脱アクチュエータ接続部、 １６９Ａ…第１連通路、 １６９Ｂ…第２連通路、 ２００…搬入コンテナ、 ５９１…真空エジェクタ、 ５９２Ａ、５９２Ｂ…吸着パッド用バルブ、 ５９３…着脱アクチュエータ用バルブ、 ５９４…伸縮機構用バルブ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】