(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】P2024080823
(43)【公開日】2024-06-17
(54)【発明の名称】把持装置および把持方法
(51)【国際特許分類】
B25J 15/08 20060101AFI20240610BHJP
【ＦＩ】
B25J15/08 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022194089
(22)【出願日】2022-12-05
(71)【出願人】
【識別番号】000005821
【氏名又は名称】パナソニックホールディングス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002952
【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】荒木 秀和
(72)【発明者】
【氏名】岡崎 安直
(72)【発明者】
【氏名】池内 宏樹
(72)【発明者】
【氏名】谷口 祥平
(72)【発明者】
【氏名】金田 侑
(72)【発明者】
【氏名】石川 一輝
【テーマコード（参考）】
3C707
【Ｆターム（参考）】
3C707AS04
3C707ET08
3C707EU04
3C707EV26
3C707HT22
3C707MT09
(57)【要約】
【課題】対象物の取り残しを抑制することが可能な把持装置および把持方法を提供する。
【解決手段】把持装置は、基部と、基部から延び、基部から先端までの長さを変更可能な複数の把持部と、対象物を把持するように複数の把持部を制御する制御部と、を備え、制御部は、対象物の姿勢に応じて、複数の把持部のうちの少なくとも１つの長さを制御する。
【選択図】図２
【解決手段】把持装置は、基部と、基部から延び、基部から先端までの長さを変更可能な複数の把持部と、対象物を把持するように複数の把持部を制御する制御部と、を備え、制御部は、対象物の姿勢に応じて、複数の把持部のうちの少なくとも１つの長さを制御する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基部と、
前記基部から延び、前記基部から先端までの長さを変更可能な複数の把持部と、
対象物を把持するように前記複数の把持部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記対象物の姿勢に応じて、前記複数の把持部のうちの少なくとも１つの前記長さを制御する、
把持装置。
前記基部から延び、前記基部から先端までの長さを変更可能な複数の把持部と、
対象物を把持するように前記複数の把持部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記対象物の姿勢に応じて、前記複数の把持部のうちの少なくとも１つの前記長さを制御する、
把持装置。
【請求項2】
前記制御部は、前記対象物の計測情報に基づいて、前記対象物の姿勢を推定する、
請求項１に記載の把持装置。
請求項１に記載の把持装置。
【請求項3】
前記制御部は、
前記対象物の計測情報に基づいて前記複数の把持部のそれぞれによる前記対象物の把持位置をそれぞれ推定し、
各把持位置の高低差に応じて、前記複数の把持部のそれぞれの前記長さを決定する、
請求項１に記載の把持装置。
前記対象物の計測情報に基づいて前記複数の把持部のそれぞれによる前記対象物の把持位置をそれぞれ推定し、
各把持位置の高低差に応じて、前記複数の把持部のそれぞれの前記長さを決定する、
請求項１に記載の把持装置。
【請求項4】
前記基部を支持し、前記基部および前記複数の把持部を移動させるロボットアームをさらに備え、
前記制御部は、前記複数の把持部が鉛直方向に平行になるように、前記基部の姿勢を維持しつつ、前記対象物の真上の位置から前記対象物を把持可能な位置まで前記基部および前記複数の把持部を下降させるように前記ロボットアームを制御する、
請求項１に記載の把持装置。
前記制御部は、前記複数の把持部が鉛直方向に平行になるように、前記基部の姿勢を維持しつつ、前記対象物の真上の位置から前記対象物を把持可能な位置まで前記基部および前記複数の把持部を下降させるように前記ロボットアームを制御する、
請求項１に記載の把持装置。
【請求項5】
前記制御部は、前記複数の把持部が前記対象物を把持した後、前記対象物の姿勢が基準姿勢になるように、前記複数の把持部のうちの少なくとも１つの前記長さを制御する、
請求項１に記載の把持装置。
請求項１に記載の把持装置。
【請求項6】
前記制御部は、
前記複数の把持部により把持された前記対象物の姿勢から、前記基準姿勢に至るまでの必要回転量を推定し、
前記必要回転量に基づいて、前記対象物を回転させるように、前記複数の把持部のうちの少なくとも１つの前記長さを制御する、
請求項５に記載の把持装置。
前記複数の把持部により把持された前記対象物の姿勢から、前記基準姿勢に至るまでの必要回転量を推定し、
前記必要回転量に基づいて、前記対象物を回転させるように、前記複数の把持部のうちの少なくとも１つの前記長さを制御する、
請求項５に記載の把持装置。
【請求項7】
前記複数の把持部は、水平方向に移動可能に構成されることで、前記対象物への把持力を調整可能であり、
前記制御部は、前記対象物の姿勢を変更する際、前記把持力が一定になるように、前記複数の把持部のうちの少なくとも１つの前記水平方向への移動を制御する、
請求項５に記載の把持装置。
前記制御部は、前記対象物の姿勢を変更する際、前記把持力が一定になるように、前記複数の把持部のうちの少なくとも１つの前記水平方向への移動を制御する、
請求項５に記載の把持装置。
【請求項8】
前記把持部の表面は、可動するベルト部材で構成され、
前記制御部は、前記複数の把持部が前記対象物を把持した後、前記対象物の姿勢が基準姿勢になるように、前記ベルト部材の可動を制御する、
請求項１に記載の把持装置。
前記制御部は、前記複数の把持部が前記対象物を把持した後、前記対象物の姿勢が基準姿勢になるように、前記ベルト部材の可動を制御する、
請求項１に記載の把持装置。
【請求項9】
基部と、前記基部から延び、前記基部から先端までの長さを変更可能な複数の把持部と、を備える把持装置の把持方法であって、
対象物の姿勢に応じて、前記複数の把持部のうちの少なくとも１つの前記長さを制御するステップと、
前記対象物を把持するように前記複数の把持部を制御するステップと、
を有する、
把持方法。
対象物の姿勢に応じて、前記複数の把持部のうちの少なくとも１つの前記長さを制御するステップと、
前記対象物を把持するように前記複数の把持部を制御するステップと、
を有する、
把持方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、把持装置および把持方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、対象物を把持する複数の把持部を備える把持装置が知られている。例えば、特許文献１には、容器内に配置された対象物を、容器と干渉することなくピッキング可能か否かを事前に判断することが可能な装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１５－２１３９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、対象物は、様々な姿勢で配置されているので、２つ以上の把持部で対象物を把持する際に、対象物の姿勢によっては、把持することができず、対象物の取り残しが発生するおそれがあった。また、特許文献１に記載の構成は、ピッキング時に容器と干渉すると判断された対象物はピッキングされないので、対象物の取り残しを抑制する構成として改善の余地があった。
【0005】
本開示の目的は、対象物の取り残しを抑制することが可能な把持装置および把持方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示に係る把持装置は、
基部と、
前記基部から延び、前記基部から先端までの長さを変更可能な複数の把持部と、
対象物を把持するように前記複数の把持部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記対象物の姿勢に応じて、前記複数の把持部のうちの少なくとも１つの前記長さを制御する。
基部と、
前記基部から延び、前記基部から先端までの長さを変更可能な複数の把持部と、
対象物を把持するように前記複数の把持部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記対象物の姿勢に応じて、前記複数の把持部のうちの少なくとも１つの前記長さを制御する。
【0007】
本開示に係る把持方法は、
基部と、前記基部から延び、前記基部から先端までの長さを変更可能な複数の把持部と、を備える把持装置の把持方法であって、
対象物の姿勢に応じて、前記複数の把持部のうちの少なくとも１つの前記長さを制御するステップと、
前記対象物を把持するように前記複数の把持部を制御するステップと、
を有する。
基部と、前記基部から延び、前記基部から先端までの長さを変更可能な複数の把持部と、を備える把持装置の把持方法であって、
対象物の姿勢に応じて、前記複数の把持部のうちの少なくとも１つの前記長さを制御するステップと、
前記対象物を把持するように前記複数の把持部を制御するステップと、
を有する。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、対象物の取り残しを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1A】本開示の実施の形態に係るロボット装置が適用されたロボットシステムの概略構成を示す図である。
【図1B】本開示の実施の形態に係るロボット装置が適用されたロボットシステムの概略構成を示す図である。
【図2】本実施の形態に係る把持部を示す図である。
【図3】把持部の長さの制御例を示す図である。
【図4A】従来例において、対象物の取り残しの発生例を示す図である。
【図4B】本実施の形態におけるロボットハンドによる把持例を示す図である。
【図5A】対象物の３次元形状データにおける把持候補部分の一例を示す図である。
【図5B】対象物の３次元形状データを実際の対象物の姿勢に合わせた例を示す図である。
【図6】把持部の長さの調整について説明するための図である。
【図7】把持部の長さの調整により、対象物の姿勢を変更することについて説明するための図である。
【図8】ベルト部の可動により、対象物の姿勢を変更することについて説明するための図である。
【図9】ロボット装置における把持制御の動作例を示すフローチャートである。
【図10A】従来例において、対象物の取り残しの発生例を示す図である。
【図10B】本実施の形態におけるロボットハンドによる把持例を示す図である。
【図11A】対象物の姿勢変更の一例について説明するための図である。
【図11B】対象物の姿勢変更の一例について説明するための図である。
【図12A】対象物の姿勢変更の一例について説明するための図である。
【図12B】対象物の姿勢変更の一例について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
（実施の形態）
以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１Ａおよび図１Ｂは、本開示の実施の形態に係るロボット装置１が適用されたロボットシステム２の概略構成を示す図である。なお、図１Ａ等の説明においては、直交座標系（Ｘ，Ｙ）を使用する。後述する図においても共通の直交座標系（Ｘ，Ｙ）で示している。例えば、Ｘ方向が左右方向を示し、Ｙ方向が上下方向を示している。
以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１Ａおよび図１Ｂは、本開示の実施の形態に係るロボット装置１が適用されたロボットシステム２の概略構成を示す図である。なお、図１Ａ等の説明においては、直交座標系（Ｘ，Ｙ）を使用する。後述する図においても共通の直交座標系（Ｘ，Ｙ）で示している。例えば、Ｘ方向が左右方向を示し、Ｙ方向が上下方向を示している。
【0011】
図１Ａに示すように、ロボットシステム２は、ロボット装置１を用いて部品箱３内の対象物Ｏを把持して、部品箱３外の場所に搬送するためのシステムである。ロボットシステム２は、ロボット装置１と、３次元計測装置４と、物体認識装置５と、把持姿勢計測装置６とを有する。
【0012】
ロボット装置１は、例えば産業用ロボット等の、人の手を模したロボット装置であり、所定の場所に配置された対象物Ｏを把持して、別の場所に搬送する機能を有する。ロボット装置１は、本開示の「把持装置」に対応する。
【0013】
【0014】
ロボットアーム１０は、例えば、垂直多関節ロボット、スカラロボット等であり、基端がステージ等に固定され、先端が、対象物Ｏを把持可能なロボットハンド１００に接続されている。ロボットアーム１０は、上下左右前後等、あらゆる方向にロボットハンド１００を移動させることが可能に構成されている。
【0015】
制御部２０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）および入出力回路を備えている。制御部２０は、ケーブル３０を介してロボットアーム１０およびロボットハンド１００に制御信号を送信して、ロボットアーム１０およびロボットハンド１００の動作を制御する。
【0016】
ロボットハンド１００は、対象物Ｏを把持するための装置であり、基部１１０と、リンク部１２０と、一対の把持部１３０とを有する。
【0017】
基部１１０は、ロボットアーム１０の先端に支持される部分であり、直動駆動部１１１を内部に収容している。直動駆動部１１１は、例えば、モータ、動力伝達機構、直動ガイドレール等から構成される公知の駆動機構であり、リンク部１２０を介して複数の把持部１３０をＸ方向（水平方向）に移動させる。
【0018】
リンク部１２０は、基部１１０内の直動駆動部１１１と一対の把持部１３０とを接続するリンク機構であり、一対の把持部１３０のそれぞれに対応して１つずつ設けられている。リンク部１２０は、直動駆動部１１１により、各把持部１３０を近づけたり遠ざけたりする開閉動作を行うことが可能に構成されている。
【0019】
図１Ａには、対象物Ｏを把持するために、リンク部１２０により、各把持部１３０を開いている状態が示されている。図１Ｂには、リンク部１２０により、各把持部１３０を閉じて対象物Ｏを把持した状態が示されている。
【0020】
一対の把持部１３０は、Ｘ方向で対向しており、対象物Ｏを挟むことにより、対象物Ｏを把持する部分である。把持部１３０の詳細については後述する。
【0021】
３次元計測装置４および物体認識装置５は、ロボット装置１で把持する部品箱３内の対象物Ｏの位置、姿勢の情報をロボット装置１に伝達するために設けられる。
【0022】
３次元計測装置４は、部品箱３内の各対象物Ｏの３次元情報を計測可能な装置（例えば、パターン投影方式のステレオ計測装置）であり、部品箱３内の全範囲が計測範囲に入るように、例えば、部品箱３の上方に設置される。
【0023】
物体認識装置５は、例えば、パーソナルコンピュータ等であり、３次元計測装置４が計測した３次元情報を取得して、３次元情報に基づいて、対象物Ｏの位置、姿勢等を算出することで、対象物Ｏを認識する。
【0024】
具体的に、物体認識装置５は、取得した３次元情報と、予め登録されている対象物Ｏの３次元形状データとを照合することで（例えば、ＩＣＰ（Iterative Closest Point）アルゴリズム）、部品箱３内の対象物Ｏの姿勢、位置を算出する。
【0025】
把持姿勢計測装置６は、ロボット装置１で把持した後の対象物Ｏの姿勢を計測する装置である。把持姿勢計測装置６は、例えば、カメラ６Ａと画像計測装置６Ｂとで構成される。
【0026】
把持姿勢計測装置６のカメラ６Ａは、ロボット装置１のロボットハンド１００が部品箱３内の対象物Ｏを把持して、部品箱３から出た際に、ロボットハンド１００が把持した対象物Ｏを撮影可能な位置に配置されている。
【0027】
把持姿勢計測装置６の画像計測装置６Ｂは、カメラ６Ａで撮影した撮影画像から対象物Ｏを抽出して、ロボットハンド１００により把持された対象物Ｏの姿勢を計測する。具体的には、画像計測装置６Ｂは、予め登録された、基準姿勢となった状態の対象物Ｏの画像と、撮影画像から抽出した対象物Ｏの画像とのパターンマッチング処理を行う。そして、把持姿勢計測装置６は、ロボット装置１により把持された対象物Ｏの基準姿勢からのズレ量を算出する。
【0028】
ロボット装置１は、把持姿勢計測装置６から、対象物Ｏの姿勢の情報を取得することにより、把持した対象物Ｏの姿勢を所望の姿勢にすることが可能である。
【0029】
次に、把持部１３０の詳細について説明する。図２は、本実施の形態に係る把持部１３０を示す図である。
【0030】
図２に示すように、把持部１３０は、把持対象の対象物Ｏの姿勢に応じて、長さ（基部１１０から先端までの長さ）を調整可能に構成されている。また、把持部１３０は、把持中の対象物Ｏの姿勢に応じて、把持中の対象物Ｏの姿勢を調整可能に構成されている。把持部１３０は、本体部１３１と、直動部１３２と、ヘラ部１３３と、ベルト接続部１３４と、引っ張り部１３５と、ガイドローラ１３６と、ベルト部１３７と、を有する。
【0031】
なお、各把持部１３０は、同一の構成を有しており、以下の説明では、特に断りがない場合、Ｘ方向の－側に位置する把持部１３０について説明し、Ｘ方向の＋側に位置する把持部１３０については説明を省略する。また、各把持部１３０は、Ｘ方向において対称に配置されているので、Ｘ方向の＋側に位置する把持部１３０における、Ｘ方向の＋側および－側の関係が、Ｘ方向の－側に位置する把持部１３０における、Ｘ方向の＋側および－側の関係と逆となる。
【0032】
本体部１３１は、把持部１３０の本体部分を構成する部品である。本体部１３１は、例えば、板状に構成されており、本実施の形態では、Ｙ方向に沿って配置されている。本体部１３１における、Ｘ方向の＋側には、直動部１３２が取り付けられている。直動部１３２のＸ方向の＋側には、ヘラ部１３３が取り付けられている。
【0033】
直動部１３２は、ヘラ部１３３を本体部１３１に沿った方向に直線運動させるための直動装置（例えば、ラックアンドピニオン機構）であり、制御部２０の制御の下、図示しないモータ等により作動してヘラ部１３３を直線的に移動させる。
【0034】
ヘラ部１３３は、薄板状に構成された部材であり、直動部１３２により、本体部１３１に沿った方向に移動可能である。ヘラ部１３３は、直動部１３２よりもＸ方向の＋側に配置されており、直動部１３２とベルト部１３７との間に挟まれている。
【0035】
図３に示すように、直動部１３２により、ヘラ部１３３が移動することで、把持部１３０の先端部の位置をＹ方向で変更して、把持部１３０の長さを変更することが可能となっている。
【0036】
本実施の形態の場合、一対の把持部１３０の直動部１３２は、制御部２０の制御の下、互いに独立して動作可能に構成されている。よって、ロボットハンド１００は、一方（Ｘ方向の－側）の把持部１３０のヘラ部１３３の先端の位置と、他方（Ｘ方向の＋側）の把持部１３０のヘラ部１３３の先端の位置とを異ならせることにより、一方の把持部１３０の把持面１３７Ａの長さと、他方の把持部１３０の把持面１３７Ａの長さとを異ならせることができる。
【0037】
各把持部１３０は、制御部２０の制御の下、長さを調整することにより、部品箱３内の対象物Ｏの姿勢に応じた把持、および、把持後の対象物Ｏの姿勢変更等を行うことが可能である。把持部１３０の長さの調整に関する、制御部２０の制御については後述する。
【0038】
ベルト接続部１３４は、ベルト部１３７の一端に接続されたローラー部材であり、本体部１３１のＹ方向の＋側の端部に設けられている。ベルト接続部１３４は、制御部２０の制御の下、図示しないモータにより回転可能に構成されている。ベルト接続部１３４が正回転または逆回転することで、ベルト部１３７がベルト接続部１３４に巻き取られ、または、ベルト接続部１３４から送り出されるようになっている。
【0039】
引っ張り部１３５は、ベルト部１３７の他端が接続されたローラー部材であり、図示しないゼンマイバネにより、ベルト部１３７を巻き取る側に引っ張る。引っ張り部１３５は、本体部１３１におけるＸ方向の－側の面から突出する支持部１３５Ａに回転可能に支持されている。
【0040】
ガイドローラ１３６は、ベルト部１３７の移動をガイドするローラー部材であり、本体部１３１におけるＸ方向の＋側の面から突出する支持部１３６Ａに回転可能に支持されている。
【0041】
ベルト部１３７は、ベルト接続部１３４に一端が接続され、引っ張り部１３５に他端が接続された拮抗構造となっており、本体部１３１、直動部１３２およびヘラ部１３３を囲うように配置されている。具体的には、ベルト部１３７は、ベルト接続部１３４、ガイドローラ１３６、ヘラ部１３３の先端部、引っ張り部１３５に張架されて配置されている。
【0042】
ベルト部１３７は、例えば、ベルト接続部１３４側にモータ、引っ張り部１３５にゼンマイバネを配設することで、ベルト部１３７に張力を付与することが可能となる。例えば、モータ制御により、ゼンマイバネの弾性力より大きな力でベルト部１３７を巻き取る方向にモータを駆動すると、当該方向に張力差が発生し、ベルト接続部１３４にベルト部１３７が巻き取られる。また、ゼンマイバネの弾性力より小さな力で上記の巻き取る方向にモータを駆動すると、ベルト接続部１３４からベルト部１３７を送り出す方向に張力差が発生し、ベルト接続部１３４からベルト部１３７が送り出される。
【0043】
ベルト部１３７は、把持部１３０の長さを調整する際に、ベルト接続部１３４から送り出される量が調整される。
【0044】
また、ベルト部１３７は、制御部２０の制御の下、ベルト接続部１３４と引っ張り部１３５との間で可動することで、把持部１３０で把持中の対象物Ｏを回転させて、対象物Ｏの姿勢を変更することが可能である。ベルト部１３７の可動に関する、制御部２０の制御については後述する。
【0045】
次に、制御部２０によるロボット装置１の制御について説明する。まず、部品箱３内の対象物Ｏをロボット装置１により把持する際の制御について説明する。なお、図４Ａ以下では、把持部１３０は簡易的に示されている。
【0046】
対象物Ｏは、把持される前において、様々な姿勢で置かれている場合がある。例えば、図４Ａには、複数の対象物Ｏが同じ場所に置かれている例が示されている。対象物Ｏは、四角柱形状の物体である。対象物Ｏ１は、平面上に配置された対象物Ｏの例であり、対象物Ｏ２は、対象物Ｏ１に立てかけられた姿勢で配置された対象物Ｏの例である。
【0047】
この場合、ロボット装置１において、平面上に配置された対象物Ｏ１と同様の方法で、対象物Ｏ２を把持しようとすると、例えば、片方（図４Ａでは、Ｘ方向の－側）の把持部１３０が対象物Ｏ２にとどかず、対象物Ｏ２を把持することができないおそれがある。
【0048】
本実施の形態では、図４Ｂに示すように、制御部２０は、対象物Ｏの姿勢に応じて、複数の把持部１３０のそれぞれの長さを制御する。把持部１３０の長さは、基部１１０から把持部１３０の先端までの長さである。
【0049】
具体的には、制御部２０は、対象物Ｏの把持位置に応じて、複数の把持部１３０のぞれぞれの長さを異ならせるように制御する。
【0050】
図４Ｂでは、Ｘ方向の－側の把持部１３０の長さをＸ方向の＋側の把持部１３０の長さよりも長くして、対象物Ｏ２を把持している例が示されている。
【0051】
このようにすることで、対象物Ｏの姿勢に関わらず、対象物Ｏを確実に把持することが可能となる。
【0052】
また、把持部１３０の長さを制御する場合、対象物Ｏの位置、姿勢を制御部２０が把握する必要がある。本実施の形態では、制御部２０は、物体認識装置５から取得した対象物Ｏの計測情報に基づいて、対象物Ｏの位置および姿勢を推定する。部品箱３の中に複数の対象物Ｏがある場合、制御部２０は、各対象物Ｏの計測情報に基づいて、例えば、最も高い位置にある対象物Ｏの位置および姿勢を推定するようにしても良い。
【0053】
そして、制御部２０は、推定した対象物Ｏの姿勢に基づいて、複数の把持部１３０のそれぞれによる対象物Ｏの把持位置をそれぞれ決定する。
【0054】
具体的には、制御部２０は、Ｙ方向から観測した際の、対象物Ｏの外形におけるＸ方向の最も＋側の第１位置および最も－側の第２位置を把持位置として抽出することで把持位置を決定する。第１位置は、Ｘ方向の＋側の把持部１３０による把持位置である。第２位置は、Ｘ方向の－側の把持部１３０による把持位置である。
【0055】
把持位置の決定方法としては、例えば、次に示す方法が挙げられる。まず、制御部２０は、物体認識装置５のメモリ上で構築された仮想空間内で、対象物Ｏの３次元形状データを、実際の対象物Ｏの姿勢、位置に合うように配置して、複数の把持部１３０の把持位置をそれぞれ決定するようにしても良い。さらに、制御部２０は、予め登録された、対象物Ｏにおける把持候補部分の中から、各把持位置を抽出するようにしても良い。
【0056】
図５Ａに示すように、把持候補部分は、例えば、対象物Ｏが四角形状である場合の、対象物Ｏの角部分Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ等、傾いた状態で対象物Ｏが配置された際に、把持部１３０が把持することで、対象物Ｏと把持部１３０とが接触する部分である。ここで、角部分Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはそれぞれ、対象物Ｏの右上、右下、左下、左上の角部分である。
【0057】
そして、制御部２０は、把持候補部分を有する対象物Ｏの３次元形状データを、実際の対象物Ｏの姿勢に合うように配置して、Ｘ方向の両端部に対応する把持候補部分を把持位置として決定する。
【0058】
例えば、図５Ｂに示すように、右側部分が左側部分よりも上に位置するように、対象物Ｏが傾いている場合、Ｘ方向の両端部に対応する角部分は、右下の角部分に対応するＢおよび、左上の角部分に対応するＤとなる。そのため、角部分Ｂおよび角部分Ｄが、把持位置である第１位置および第２位置として決定される。
【0059】
制御部２０は、例えば、第１位置および第２位置の各座標情報等から、Ｙ方向における第１位置と第２位置との間の距離（各把持位置の高低差）およびＸ方向における第１位置と第２位置との間の距離（２つの把持部１３０の間の距離）を算出する。
【0060】
制御部２０は、Ｙ方向における第１位置と第２位置との間の距離、つまり、各把持位置の高低差に応じて、複数の把持部１３０のそれぞれの長さを決定する。具体的に、制御部２０は、各把持位置の高低差と、各把持部１３０の長さの差とが等しくなるように、各把持部１３０の長さをそれぞれ制御する。
【0061】
例えば、図６に示すように、四角形状の対象物Ｏが、第１位置が第２位置よりも高くなるように傾いて配置されていた場合について説明する。この場合、例えば、Ｘ方向の－側の把持部１３０の長さを、各把持位置の高低差の分だけ、Ｘ方向の＋側の把持部１３０の長さより長くなるように、制御部２０は、Ｘ方向の－側の把持部１３０のヘラ部１３３を、Ｘ方向の＋側の把持部１３０のヘラ部１３３よりも進出させる。
【0062】
そして、制御部２０は、ロボットアーム１０を制御して、把持対象となる対象物Ｏの真上の位置から、複数の把持部１３０がＹ方向（鉛直方向）に平行になるように、基部１１０の姿勢を維持しつつ、基部１１０および複数の把持部１３０を下降させる。その後、制御部２０は、算出したＸ方向における第１位置と第２位置との間の距離に基づいて、直動駆動部１１１を制御することで、２つの把持部１３０のそれぞれをＸ方向の＋側または－側に移動させて、対象物Ｏを把持させる。
【0063】
また、２つの把持部１３０のＸ方向における距離は、一定の把持力により、対象物Ｏが把持されるような距離に設定されても良い。一定の把持力は、複数の把持部１３０により対象物Ｏを把持した際に、対象物Ｏを落下させず、かつ、対象物Ｏを押しつぶさない程度の圧力に設定される。なお、複数の把持部１３０の把持力は、公知の圧力センサ等により、検出可能にしても良い。
【0064】
これにより、対象物Ｏの姿勢に関わらず、把持部１３０により、対象物Ｏを確実に把持することが可能となる。
【0065】
次に、把持部１３０により、把持した対象物Ｏの姿勢を調整する制御について説明する。
【0066】
把持部１３０により対象物Ｏを把持した後、制御部２０は、ロボットハンド１００を上昇させて、所定の場所に対象物Ｏを搬送するようにロボットアーム１０を制御するが、対象物Ｏを傾けたまま、対象物Ｏを所定の場所で解放すると、所定の場所で、所望の姿勢（基準姿勢）にならない可能性がある。
【0067】
そこで、制御部２０は、複数の把持部１３０が対象物Ｏを把持した後、対象物Ｏの姿勢が基準姿勢になるように、複数の把持部１３０のそれぞれの長さを制御する。
【0068】
基準姿勢は、任意に定められた対象物Ｏの姿勢であり、例えば平面上に配置された対象物Ｏの姿勢であっても良いし、ロボット装置１による搬送先である所定の場所で使用される際の対象物Ｏの姿勢であっても良い。
【0069】
具体的には、制御部２０は、対象物Ｏの姿勢が基準姿勢と一致しない場合、対象物Ｏの姿勢を把持中の姿勢から変更するように、複数の把持部１３０のそれぞれの長さを制御する。
【0070】
例えば、制御部２０は、２つの把持部１３０の長さの差と、２つの把持部１３０の間の幅とに基づいて、２つの把持部１３０により把持された対象物Ｏの姿勢が、２つの把持部１３０の長さの差を０にしたときの姿勢となるまでの、対象物Ｏの回転量（第１推定回転量）を推定する。第１推定回転量は、以下の式（１）で算出される。
【0071】
第１推定回転量＝２・Ｌｆ／Ｗｆ ・・・（１）
【0072】
第１推定回転量の単位は、ラジアンである。Ｗｆは、２つの把持部１３０の間の距離であり、２つの把持部１３０の長さの差を０にするまで対象物Ｏを回転させた際の対象物Ｏが描く円弧の直径に相当する。Ｌｆは、２つの把持部１３０の長さの差であり、このような長さの差がある状態から、２つの把持部１３０の長さの差が０になる状態まで対象物Ｏを回転させた際の対象物Ｏが描く円弧の長さの近似値である。
【0073】
制御部２０は、算出した第１推定回転量を上記の把持姿勢計測装置６により算出される必要回転量と比較する。把持姿勢計測装置６による計測は、把持部１３０により対象物Ｏを把持した後に行われる。
【0074】
必要回転量は、ロボット装置１により把持された対象物Ｏを回転させて、基準姿勢に至るまでに必要となる回転角度（ラジアン）であり、例えば、上述の把持姿勢計測装置６により算出される、ロボット装置１により把持された対象物Ｏの基準姿勢からのズレ量であっても良い。
【0075】
制御部２０は、把持部１３０により、対象物Ｏを把持した後、ロボットハンド１００を上昇させて、把持姿勢計測装置６で対象物Ｏを計測可能な位置まで移動させる。制御部２０は、把持姿勢計測装置６から、把持部１３０により把持された対象物Ｏの姿勢情報（必要回転量）を取得する。
【0076】
そして、制御部２０は、把持姿勢計測装置６から取得した必要回転量と、第１推定回転量とを比較して、その比較結果に基づいて、複数の把持部１３０のそれぞれの長さを制御する。
【0077】
具体的には、必要回転量が、第１推定回転量以下である場合、制御部２０は、２つの把持部１３０のうち、長さが短い方の把持部１３０の長さの調整量を算出する。把持部１３０の長さの調整量は、例えば、以下の式（２）で算出される。
【0078】
把持部１３０の長さの調整量＝Ｗｆ・（必要回転量）／２ ・・・（２）
【0079】
制御部２０は、２つの把持部１３０のうち、長さが短い方の把持部１３０の長さを、算出した調整量だけ延ばすように、把持部１３０の長さを制御する。
【0080】
【0081】
こうすることで、対象物Ｏが、Ｘ方向の＋側の把持部１３０が延びることに伴って回転する。その結果、対象物Ｏの姿勢が、図７に破線で示す対象物Ｏの姿勢から図７に実線で示す対象物Ｏの姿勢（つまり、基準姿勢）に変更される。このように、必要回転量が第１推定回転量以下である場合には、把持部１３０の長さの制御のみで、対象物Ｏの姿勢を基準姿勢に変更できる。
【0082】
また、必要回転量が第１推定回転量より大きい場合、制御部２０は、２つの把持部１３０のうち、長さが短い方の把持部１３０の長さを、長さが長い方の把持部１３０の長さに合わせるように、把持部１３０の長さを制御する。つまり、制御部２０は、長さが短い方の把持部１３０の長さを、上記のＬｆだけ延ばすように、把持部１３０の長さを制御する。
【0083】
そして、制御部２０は、把持部１３０の長さの制御に加えて、ベルト部１３７を回転させることで、対象物Ｏの姿勢を変更する。言い換えると、制御部２０は、対象物Ｏの姿勢が基準姿勢になるように、２つの把持部１３０の長さおよびベルト部１３７の可動を制御する。
【0084】
具体的には、図８に示すように、制御部２０は、２つの把持部１３０のそれぞれのベルト部１３７を互いに逆方向に回転させることで、対象物Ｏを回転させる。制御部２０は、ベルト部１３７を用いて対象物Ｏを基準姿勢に至るまでの回転量（第２推定回転量）を推定する。第２推定回転量は、以下の式（３）で算出される。
【0085】
第２推定回転量＝２・Ｌｖ／Ｗｆ ・・・（３）
【0086】
Ｌｖは、対象物Ｏが基準姿勢に至るまでに対象物Ｏを回転させるのに必要なベルト部１３７の回転量（移動量）であり、ベルト部１３７が回転する前の対象物Ｏの姿勢から、対象物Ｏが基準姿勢に至るまで対象物Ｏを回転させた際の対象物Ｏが描く円弧の長さの近似値である。Ｌｖは、式（１）、（２）に基づいて、例えば、以下の式（４）で算出される。
【0087】
Ｌｖ＝Ｗｆ・（必要回転量－第１推定回転量）／２ ・・・（４）
【0088】
制御部２０は、式（４）のＬｖの量だけ、各ベルト部１３７を互いに逆回転させることで、対象物Ｏの姿勢を変更する。
【0089】
このようにすることで、把持部１３０の長さを制御するだけで対象物Ｏの姿勢を基準姿勢に変更しきれない場合、ベルト部１３７で補助することができ、ひいては確実に、対象物Ｏを基準姿勢とすることができる。
【0090】
また、対象物Ｏを把持部１３０で回転させる際に、対象物Ｏが円形の物体ではない場合、対象物Ｏの把持幅が変化する。この場合、制御部２０は、２つの把持部１３０の間の距離を、対象物Ｏの把持幅に合わせて変化させる。
【0091】
具体的には、制御部２０は、対象物Ｏの姿勢を変更する際、２つの把持部１３０による把持力が一定になるように、複数の把持部１３０のそれぞれのＸ方向の＋側または－側（水平方向）への移動を制御する。
【0092】
このようにすることで、対象物Ｏの姿勢を変更している間に、対象物Ｏの把持幅が変わっても、把持力を維持することができるので、対象物Ｏを落下させることなく、対象物Ｏの姿勢を変更することができる。
【0093】
なお、ここでは把持部１３０が２つである場合について説明したが、把持部１３０が３つ以上である場合にも、それらの把持部１３０のうち対象物Ｏを回転させる２つの把持部１３０に対して上記制御を行うことにより、対象物Ｏを落下させることなく、対象物Ｏの姿勢を変更することができる。
【0094】
次に、ロボット装置１の動作例について説明する。図９は、ロボット装置１における把持制御の動作例を示すフローチャートである。
【0095】
図９に示すように、制御部２０は、対象物Ｏの位置、姿勢の情報を物体認識装置５から取得し（ステップＳ１０１）、対象物Ｏの姿勢に基づいて把持部１３０の長さを制御する（ステップＳ１０２）。
【0096】
制御部２０は、ロボットハンド１００を移動させて、対象物Ｏの把持可能位置まで下降させる（ステップＳ１０３）。そして、制御部２０は、対象物Ｏをロボットハンド１００に把持させ、対象物Ｏを把持したロボットハンド１００を上昇させる（ステップＳ１０４）。
【0097】
次に、制御部２０は、推定回転量を算出しつつ、把持姿勢計測装置６により計測された必要回転量を取得し（ステップＳ１０５）、算出した第１推定回転量が必要回転量以上であるか否かについて判定する（ステップＳ１０６）。
【0098】
判定の結果、第１推定回転量が必要回転量以上である場合（ステップＳ１０６、ＹＥＳ）、制御部２０は、把持部１３０の長さの調整量を算出し（ステップＳ１０７）、把持部１３０の長さを調整することで対象物Ｏを回転させる（ステップＳ１０８）。
【0099】
一方、第１推定回転量が必要回転量より小さい場合（ステップＳ１０６、ＮＯ）、制御部２０は、ベルト部１３７の移動量を算出し（ステップＳ１０９）、把持部１３０の長さを調整しつつ、ベルト部１３７を可動させる（ステップＳ１１０）。
【0100】
ステップＳ１０８またはステップＳ１１０の後、制御部２０は、所定の場所で対象物Ｏを解放し（ステップＳ１１１）、本制御は終了する。
【0101】
以上のように構成された本実施の形態によれば、制御部２０が、対象物Ｏの姿勢に応じて、複数の把持部１３０のそれぞれの長さを制御する。これにより、対象物Ｏが、所望の姿勢で配置されていなくても、把持部１３０の長さを、対象物Ｏの姿勢に合わせた長さとすることができる。その結果、ロボットハンド１００による対象物Ｏの取り残しを抑制することができる。
【0102】
また、制御部２０が、物体認識装置５から取得した対象物Ｏの計測情報に基づいて、対象物Ｏの姿勢を推定するので、把持対象となる対象物Ｏの姿勢をロボット装置１で容易に把握することができる。
【0103】
また、制御部２０が、対象物Ｏの計測情報に基づいて、複数の把持部１３０による対象物Ｏの把持位置をそれぞれ推定し、その高低差に基づいて、各把持部１３０の長さを決定するので、把持部１３０の長さを決定しやすくすることができる。
【0104】
ところで、例えば、図１０Ａに示すように、傾いて配置された対象物Ｏを、把持部１３０の長さを調整せずに把持しようとする場合、対象物Ｏの傾斜に合わせて、ロボットハンド１００を傾ける必要がある。そうすると、対象物Ｏの配置面とロボットハンド１００とのＸ方向における重複範囲が広がるので、対象物Ｏが部品箱３の壁付近の位置にある場合、ロボットハンド１００が部品箱３と干渉し、ひいては対象物Ｏの取り残しが発生するおそれがある。
【0105】
それに対して、本実施の形態では、制御部２０が、複数の把持部の把持面がＹ方向に平行になるように、基部１１０の姿勢を維持しつつ、対象物Ｏの真上の位置から対象物Ｏを把持可能位置までロボットハンド１００を下降させる。
【0106】
そのため、図１０Ｂに示すように、対象物Ｏの配置面と、ロボットハンド１００とのＸ方向における重複範囲が常に一定となる。その結果、ロボットハンド１００が部品箱３と干渉することを抑制し、ひいては対象物Ｏの取り残しを抑制することができる。
【0107】
また、制御部２０が、複数の把持部１３０が対象物Ｏを把持した後、対象物Ｏの姿勢が基準姿勢になるように、複数の把持部１３０のそれぞれの長さを制御する。具体的には、制御部２０が、必要回転量に基づいて、対象物Ｏを回転させるように、複数の把持部１３０のそれぞれの長さを制御する。
【0108】
例えば、円柱状の物体の端部に半円状の切欠き（ハッチ部分）がある対象物Ｏにおいて、切欠き部分の直線部分をＸ方向に平行にして、解放する必要がある状況があったとする。しかし、対象物Ｏは円柱状であるため、部品箱３内で所望の姿勢で配置されていない可能性がある。
【0109】
そのため、本実施の形態では、図１１Ａに示すように、把持部１３０の長さを制御して、所望の姿勢ではない状態で対象物Ｏを把持し、図１１Ｂに示すように、対象物Ｏを回転させることで、対象物Ｏを所望の姿勢（基準姿勢）にすることができる。
【0110】
これにより、把持した対象物Ｏの姿勢を基準姿勢にした上で、ロボットハンド１００から解放することができる。
【0111】
また、対象物Ｏを回転させると、対象物Ｏの把持幅が変わることがあるので、制御部２０は、対象物Ｏの姿勢を変更する際、把持力が一定になるように、複数の把持部１３０のそれぞれのＸ方向の＋側または－側（水平方向）への移動を制御する。
【0112】
例えば、図１２Ａに示すように、長方形状の四角柱等、回転させることで把持幅が変動する対象物Ｏである場合、Ｘ方向の＋側または－側に移動できない（つまり、対象物Ｏの把持幅を変えられない）把持部１３０では、対象物Ｏを回転させられない可能性がある。
【0113】
本実施の形態では、図１２Ｂに示すように、対象物Ｏの姿勢を変更する際、２つの把持部１３０のそれぞれのＸ方向の＋側または－側への移動を制御するので、対象物Ｏを回転させることができる。図１２Ｂには、２つの把持部１３０を図１２Ａに示す位置（破線参照）よりも、把持幅が広がるように、各把持部１３０が移動した例が示されている。
【0114】
また、この場合、把持力を一定としながら、複数の把持部１３０のそれぞれのＸ方向への移動を制御するので、把持力を変えることなく、対象物Ｏを安定して把持することができる。
【0115】
また、必要回転量が第１推定回転量よりも大きい場合、把持部１３０の長さを調整するだけでは、対象物Ｏを基準姿勢にすることが困難であるので、本実施の形態では、制御部２０がベルト部１３７を可動させることで、対象物Ｏを基準姿勢になるように変更する。
【0116】
これにより、対象物Ｏを確実に基準姿勢にすることができる。
【0117】
なお、上記実施の形態では、ヘラ部１３３が直動部１３２の範囲内で移動することで、把持部１３０の長さが変更されていたが、本開示はこれに限定されない。例えば、一定の長さを有する把持部が、基部の内部から進退することにより、把持部の基部から先端までの長さを変更可能な構成であっても良い。
【0118】
また、上記実施の形態では、ベルト部が、ベルト接続部１３４と引っ張り部１３５とに張架された構成であったが、本開示はこれに限定されず、無端状のベルト部を有する構成であっても良い。
【0119】
また、上記実施の形態では、複数の把持部のうち、短い方の把持部の長さを、把持時点の長さより長くするようにして、把持部の長さを調整していたが、本開示はこれに限定されない。例えば、必要に応じて、複数の把持部のうち、長い方の把持部の長さを、把持時点の長さより短くするようにして、把持部の長さを調整しても良いし、短い方の把持部の長さと、長い方の把持部の長さとの両方を調整しても良い。
【0120】
また、上記実施の形態では、必要回転量が第１推定回転量より大きい場合、把持部の長さを調整しつつ、ベルト部を可動させて対象物の姿勢を変更していたが、本開示はこれに限定されない。例えば、把持部の長さを変更せずに、ベルト部の可動のみで対象物の姿勢を変更しても良い。
【0121】
また、上記実施の形態では、把持部により把持された対象物の姿勢を変更可能な構成であったが、本開示はこれに限定されず、把持部により把持された対象物の姿勢を変更不能な構成であっても良い。
【0122】
また、上記実施の形態では、把持部の先端部分で対象物を把持していたが、対象物を把持可能である限り、把持面における把持の位置は先端部分に限定されない。この場合、例えば、把持後に対象物の姿勢を変更して、対象物の把持箇所がずれることを考慮して、把持部の把持面におけるＹ方向の中央付近の位置で対象物を把持するようにしても良い。
【0123】
その他、上記実施の形態は、何れも本開示を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本開示はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【0124】
本開示の把持装置は、対象物の取り残しを抑制することが可能な把持装置および把持方法として有用である。
【符号の説明】
【0125】
１ ロボット装置
３ 部品箱
４ ３次元計測装置
５ 物体認識装置
６ 把持姿勢計測装置
１０ ロボットアーム
２０ 制御部
３０ ケーブル
１００ ロボットハンド
１１０ 基部
１２０ リンク部
１３０ 把持部
１３１ 本体部
１３２ 直動部
１３３ ヘラ部
１３４ ベルト接続部
１３５ 引っ張り部
１３６ ガイドローラ
１３７ ベルト部
３ 部品箱
４ ３次元計測装置
５ 物体認識装置
６ 把持姿勢計測装置
１０ ロボットアーム
２０ 制御部
３０ ケーブル
１００ ロボットハンド
１１０ 基部
１２０ リンク部
１３０ 把持部
１３１ 本体部
１３２ 直動部
１３３ ヘラ部
１３４ ベルト接続部
１３５ 引っ張り部
１３６ ガイドローラ
１３７ ベルト部
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図11A】
【図11B】
【図12A】
【図12B】