特開 2024-81946 ロボット

(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】P2024081946

(43)【公開日】2024-06-19

(54)【発明の名称】ロボット

(51)【国際特許分類】

   B25J 13/00 20060101AFI20240612BHJP

【ＦＩ】

B25J13/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022195553

(22)【出願日】2022-12-07

(71)【出願人】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】弁理士法人青海国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】林 浩一郎

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707AS02

3C707BS10

3C707DS01

3C707ES03

3C707EV07

3C707HS27

3C707KS03

3C707KT01

3C707KT05

3C707KV01

3C707LS15

3C707LT12

3C707LV07

3C707NS06

(57)【要約】

【課題】物体の表面性状にかかわらず安定的に対象物を把持することができる、ロボットを提供すること。
【解決手段】ロボット１０は、把持される対象物８０を検出するセンサ１３と、対象物８０を把持するマニピュレータ１１と、ロボット１０の制御装置５０と、を備える。制御装置５０は、マニピュレータ１１および対象物８０の形状を記憶する。制御装置５０は、センサ１３の検出データと、対象物８０の記憶された形状とを比較することによって、対象物８０が存在する領域を予測することと、マニピュレータ１１の記憶された形状、および、対象物８０の予測された領域に基づいて、マニピュレータ１１が対象物８０を脱出不能に囲うようにケージングを成立させる、把持位置を算出することと、算出された把持位置までのマニピュレータ１１の軌道を生成することと、を実行するように構成される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

把持される対象物を検出するセンサと、
前記対象物を把持するマニピュレータと、
ロボットの制御装置であって、
当該制御装置は、前記マニピュレータおよび前記対象物の形状を記憶し、
当該制御装置は、
前記センサの検出データと、前記対象物の前記記憶された形状とを比較することによって、前記対象物が存在する領域を予測することと、
前記マニピュレータの前記記憶された形状、および、前記対象物の前記予測された領域に基づいて、前記マニピュレータが前記対象物を脱出不能に囲うようにケージングを成立させる、把持位置を算出することと、
前記算出された把持位置までの前記マニピュレータの軌道を生成することと、
を実行するように構成される、
制御装置と、
を備える、ロボット。

【請求項2】

前記対象物は、第１端部と、前記第１端部の反対側の第２端部と、前記第１端部および前記第２端部の間に位置し、かつ前記第１端部よりも細いネック部と、を含み、
前記把持位置を算出することは、前記マニピュレータが前記ネック部と係合するようにケージングを成立させることを含む、
請求項１に記載のロボット。

【請求項3】

前記制御装置は、前記対象物の周囲環境の形状を記憶し、
前記把持位置を算出することは、前記マニピュレータおよび前記周囲環境が前記対象物を脱出不能に囲い込むようにケージングを成立させることを含む、
請求項１または２に記載のロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ロボットに関する。

【背景技術】

【0002】

ロボットは、マニピュレータの制御に力制御を使用する場合がある。例えば、特許文献１は、切削または研磨等の機械加工に使用可能なエンドエフェクタを備えるロボットを開示する。このロボットは、エンドエフェクタの制御に力制御および位置制御の双方を使用する。特許文献１のロボットでは、エンドエフェクタを目標の軌道に沿って移動させるように位置制御が使用される。また、エンドエフェクタが目標力で対象物に接触するように力制御が使用される。

【0003】

また、例えば、特許文献２は、部品またはツール等のワークを把持するロボットアームを備える、ロボットを開示する。このロボットは、ロボットアームの制御に、力制御としてインピーダンス制御を使用する。特許文献２のロボット制御装置では、ロボットアームの手先の速度が第１速度である場合には、インピーダンス制御の粘性パラメータが第１粘性値に調整される。ロボットアームの手先の速度が第１速度よりも遅い第２速度である場合には、粘性パラメータが第１粘性値よりも高い第２粘性値に調整される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８－０８９７４７号公報

【特許文献2】特開２０１９－２１４１０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ロボットのマニピュレータは、様々な作業に使用される。例えば、マニピュレータは、物体の把持に使用される。例えば、マニピュレータが、物体とマニピュレータとの間の摩擦によって物体を把持する場合、摩擦係数は、物体の表面性状に応じて変化する。しかしながら、物体毎に摩擦係数を得ることは困難である。したがって、この場合、把持力は、安全率を考慮して大きな値に設定され得る。しかしながら、安全率は、経験およびノウハウに基づいて決定されがちである。

【0006】

本開示は、物体の表面性状にかかわらず安定的に対象物を把持することができる、ロボット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】

【0007】

本開示の一態様に係るロボットは、把持される対象物を検出するセンサと、対象物を把持するマニピュレータと、ロボットの制御装置であって、制御装置は、マニピュレータおよび対象物の形状を記憶し、制御装置は、センサの検出データと、対象物の記憶された形状とを比較することによって、対象物が存在する領域を予測することと、マニピュレータの記憶された形状、および、対象物の予測された領域に基づいて、マニピュレータが対象物を脱出不能に囲うようにケージングを成立させる、把持位置を算出することと、算出された把持位置までのマニピュレータの軌道を生成することと、を実行するように構成される、制御装置と、を備える。

【0008】

対象物は、第１端部と、第１端部の反対側の第２端部と、第１端部および第２端部の間に位置し、かつ第１端部よりも細いネック部と、を含んでもよく、把持位置を算出することは、マニピュレータがネック部と係合するようにケージングを成立させることを含んでもよい。

【0009】

制御装置は、対象物の周囲環境の形状を記憶してもよく、把持位置を算出することは、マニピュレータおよび周囲環境が対象物を脱出不能に囲い込むようにケージングを成立させることを含んでもよい。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、物体の表面性状にかかわらず安定的に対象物を把持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、実施形態に係るロボットを含むロボットシステムを示す概略図である。

【図2】図２は、対象物を説明する概略的な断面図である。

【図3】図３は、図２中のIII-III線に沿って得られる概略的な断面図である。

【図4】図４は、一般的なＣ空間の説明図である。

【図5】図５は、把持位置の算出を示す概略的な断面図である。

【図6】図６は、マニピュレータの軌道の生成を示す概略的な断面図である。

【図7】図７は、実施形態に係るロボットの動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に添付図面を参照しながら、本開示の実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す具体的な寸法、材料および数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0013】

図１は、実施形態に係るロボット１０を含むロボットシステム１００を示す概略図である。本開示において、ロボットシステム１００は、単にシステム１００とも称され得る。システム１００では、通い箱（周囲環境）９０からのワーク（対象物）８０の運搬に、ロボット１０が使用される。具体的には、ロボット１０は、通い箱９０中のワーク８０を把持し、ワーク８０を通い箱９０から取り出す。その後、ロボット１０は、ワーク８０をシステム１００内の後工程へと運搬する。他の実施形態では、ロボット１０は、対象物を把持することを含む、様々な作業に使用されてもよい。また、他の実施形態では、対象物は、ワーク８０以外の他の物体であってもよい。

【0014】

通い箱９０は、複数の部屋９１を含む。各部屋９１は、ワーク８０を収容するように構成される。例えば、各部屋９１は、鉛直方向に延在する直方体形状を有する。各部屋９１の上部は、開口９１ａを含む。

【0015】

図２は、対象物８０を説明する概略的な断面図である。図２では、１つの部屋９１のみが示される。ワーク８０は、ワーク８０が部屋９１内に収容された姿勢において、概ね鉛直方向に延在する。ワーク８０は、ワーク８０が部屋９１内に収容された姿勢において、上側に位置する第１端部８１と、延在方向において第１端部８１の反対側に位置する、すなわち、下側に位置する第２端部８２と、を含む。ワーク８０は、第１端部８１と第２端部８２との間にネック部８３を含む。ネック部８３は、第１端部８１と第２端部８２との間を延在する。ネック部８３は、第１端部８１よりも細い。また、本実施形態では、ネック部８３は、第２端部８２よりも細い。

【0016】

図１を参照して、本実施形態では、ワーク８０の運搬に使用されるロボット１０は、多自由度多関節型ロボットである。他の実施形態では、ロボット１０は、他のタイプのロボットであってもよい。本実施形態では、例えば、ロボット１０は、マニピュレータ１１と、アーム１２と、カメラ（センサ）１３と、制御装置５０と、を備える。ロボット１０は、他の構成要素をさらに備えてもよい。

【0017】

マニピュレータ１１は、アーム１２の先端から延在する。例えば、マニピュレータ１１は、ロッド１１ａと、複数のフィンガ１１ｂと、を含む。なお、図１では、１つのフィンガ１１ｂのみが示される。例えば、ロッド１１ａは、アーム１２の先端から延在する。例えば、フィンガ１１ｂは、ロッド１１ａの先端から、ロッド１１ａの延在方向に垂直な方向に突出する。

【0018】

図３は、図２中のIII-III線に沿って得られる概略的な断面図である。図２と同様に、図３では、１つの部屋９１のみが示される。図３の例では、ネック部８３の断面は、矩形形状を有する。また、図３では、より良い理解のために、第１端部８１が二点鎖線で示される。本実施形態では、マニピュレータ１１は、２本のフィンガ１１ｂを含む。本実施形態では、２本のフィンガ１１ｂは、ロッド１１ａの延在方向およびフィンガ１１ｂの突出方向に垂直な方向に沿って、互いに離間して配置される。本実施形態では、フィンガ１１ｂは、非可動であり、アーム１２の先端に対して相対的に固定される。他の実施形態では、フィンガ１１ｂの数は、３本以上であってもよい。また、他の実施形態では、フィンガ１１ｂは、可動であってもよい。２つのフィンガ１１ｂの間の隙間は、第１端部８１の幅よりも狭く、かつ、ネック部８３の幅よりも広い。したがって、マニピュレータ１１は、２つのフィンガ１１ｂをネック部８３の両側に配置し、かつ、２つのフィンガ１１ｂを第１端部８１の下面に接触させることによって、ワーク８０を把持して持ち上げることができる。

【0019】

図１を参照して、アーム１２は、例えば、マニピュレータ１１を多自由度で移動させる。例えば、アーム１２は、鉛直方向と、鉛直方向に垂直な１または複数の方向と、これらの組み合わせの方向と、にマニピュレータ１１を移動させることができる。

【0020】

ロボット１０は、アーム１２を動かすための複数のモータＭを含む。例えば、モータＭは、サーボモータであってもよく、エンコーダを含んでもよい。モータＭは、制御装置５０と有線または無線で通信可能に接続される。例えば、制御装置５０は、エンコーダからの信号に基づいて、マニピュレータ１１の位置および姿勢を得ることができる。制御装置５０は、モータＭに指令信号を送信し、マニピュレータ１１の移動を制御する。

【0021】

カメラ１３は、ワーク８０を検出するように構成される。例えば、カメラ１３は、アーム１２の先端付近に設けられてもよい。例えば、カメラ１３は、イメージセンサを含む。例えば、カメラ１３は、ＴｏＦ（Time-of-Flight）カメラ、ＲＧＢカメラ等の２Ｄカメラ、ステレオカメラ、または、ＲＧＢ－Ｄカメラ等のデプスカメラであってもよい。本実施形態では、カメラ１３は、ワーク８０および通い箱９０の画像を上方から撮影するが、他の実施形態では、カメラ１３は、画像を他の方向から撮影してもよい。カメラ１３は、制御装置５０と有線または無線で通信可能に接続され、撮影された画像を制御装置５０に送信する。

【0022】

制御装置５０は、ロボット１０の全体または一部を制御する。制御装置５０は、例えば、プロセッサ５０ａ、記憶装置５０ｂおよびコネクタ５０ｃ等の構成要素を含み、これらの構成要素はバスを介して互いに接続される。例えば、プロセッサ５０ａは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を含む。例えば、記憶装置５０ｂは、ハードディスク、プログラム等が格納されるＲＯＭ、および、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む。制御装置５０は、コネクタ５０ｃを介してロボット１０の各構成要素と通信する。例えば、制御装置５０は、液晶ディスプレイまたはタッチパネル等の表示装置、および、キーボード、ボタンまたはタッチパネル等の入力装置等、他の構成要素を更に含んでもよい。例えば、以下に示される制御装置５０の動作は、記憶装置５０ｂに記憶されるプログラムをプロセッサ５０ａに実行することによって、実現されてもよい。

【0023】

制御装置５０は、マニピュレータ１１、ワーク８０および通い箱９０のモデルを記憶する。モデルは、少なくとも、マニピュレータ１１、ワーク８０および通い箱９０の３次元形状を含む。モデルは、マニピュレータ１１、ワーク８０および通い箱９０に関する他の項目を含んでもよい。モデルは、例えば、記憶装置５０ｂに記憶される。

【0024】

プロセッサ５０ａは、カメラ１３から受信する画像と、記憶装置５０ｂに記憶されたモデルの形状とを比較することによって、ワーク８０が存在する領域を予測する。具体的には、例えば、カメラ１３は、ワーク８０の第１端部８１（上面）と、通い箱９０の開口９１ａと、を含む画像を撮影する。例えば、プロセッサ５０ａは、公知の様々なマッチング手法を用いて、第１端部８１の記憶された形状と、撮影された画像と、を比較することによって、第１端部８１がカメラ１３に対してどこに位置するかを決定することができる。例えば、プロセッサ５０ａは、第１端部８１の決定された位置に、記憶された形状を重ね合わせることによって、第１端部８１よりも下方のワーク８０の部分が、カメラ１３に対してどこに位置するかを予測することができる。同様に、プロセッサ５０ａは、公知の様々なマッチング手法を用いて、開口９１ａの記憶された形状と、撮影された画像とを比較することによって、開口９１ａがカメラ１３に対してどこに位置するかを決定することができる。例えば、プロセッサ５０ａは、開口９１ａの決定された位置に、記憶された形状を重ね合わせることによって、開口９１ａよりも下方の部屋９１の部分が、カメラ１３に対してどこに位置するかを予測することができる。

【0025】

続いて、実施形態で使用されるＣ空間（Configuration Space）について説明する。

【0026】

図４は、一般的なＣ空間の説明図である。図４の左図は、移動体２０が、壁２１，２２の間を通りながら、スタートＰ１からゴールＰ２まで移動することを示す上面図である。この例では、移動体２０は、半径ｒを有する球形状を有する。

【0027】

図４の右図は、左図の状況をＣ空間として表す。Ｃ空間は、位置および姿勢を含む移動体２０の状態を、一般化座標として表す。すなわち、Ｃ空間では、移動体２０は点として表される。例えば、この点は、移動体２０の中心と一致する。Ｃ空間は、移動体２０に対する障害物（Ｃ障害物）として、壁２１，２２を含む。

【0028】

移動体２０は所定のサイズを有するため、壁２１，２２の周りには、移動体２０が壁２１，２２と干渉する、すなわち、移動体２０（点）が通過することができない領域Ｃ１，Ｃ２が存在する。Ｃ空間では、これらの領域Ｃ１，Ｃ２もＣ障害物として表され、右図ではクロスハッチングで示される。本開示において、このような領域は、「Ｃ障害物領域」とも称され得る。具体的には、この例では、移動体２０は半径ｒを有する球形状を有するため、Ｃ障害物領域Ｃ１，Ｃ２は、それぞれ、壁２１，２２から、これらの壁２１，２２より距離ｒだけ離れた位置までである。したがって、スタートＰ１からゴールＰ２までの移動体２０の軌道Ｔ１は、Ｃ障害物領域Ｃ１，Ｃ２の間の空間（Ｃ－ｆｒｅｅ空間）から見つけることができる。

【0029】

Ｃ空間の次元数は、移動体２０の取り得る姿勢の数と一致する。例えば、図４の例では、移動体２０は球形状を有し、移動体２０が姿勢を変えても形状は変わらない。したがって、図４の例では、右図に示されるような次元のみが考慮される。しかしながら、移動体２０が単純な球形状を有さず、移動体２０の取り得る姿勢の数が増加する場合には、取り得る姿勢の数に応じて、より多くの次元数のＣ空間を考慮しなければならない。

【0030】

続いて、マニピュレータ１１がワーク８０を把持する把持位置の算出、および、把持位置までのマニピュレータ１１の軌道の生成について説明する。

【0031】

図５は、把持位置Ｐｈの算出を示す概略的な断面図である。図５の上図は、図２中のIII-III線に沿って得られる概略的な断面図であり、上記の図３と一致する。図５の上図を参照して、ネック部８３の第１の辺８３ａは幅Ｗ１を有し、第２の辺８３ｂは幅Ｗ２を有する。部屋９１は、側壁９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄおよび底壁９２ｅにより画定される。ネック部８３は、マニピュレータ１１と、側壁９２ａとの間に位置する。

【0032】

マニピュレータ１１の把持位置Ｐｈの算出には、上記のＣ空間が使用される。図５の中図は、上図の状況をＣ空間として表す。このプロセスでは、ワーク８０の状態が一般化座標で示される。すなわち、このＣ空間では、ワーク８０が点として表される。図５の例では、この点は、ネック部８３の断面の中心と一致する。他の実施形態では、この点は、ワーク８０に関する他の点であってもよい。

【0033】

ワーク８０が側壁９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄおよび底壁９２ｅと干渉する領域は、Ｃ障害物として表される。なお、より良い理解のため、図５では、これらの領域のうち、ケージングに使用される領域Ｃ３のみが、クロスハッチングで示される。Ｃ障害物領域Ｃ３は、ネック部８３を挟んでマニピュレータ１１と対向する側壁９２ａから、この側壁９２ａより距離Ｗ２／２だけ離れた位置までである。

【0034】

また、ワーク８０がマニピュレータ１１と干渉する領域Ｃ４も、Ｃ障害物として表される。Ｃ障害物領域Ｃ４は、マニピュレータ１１の辺のうち、ネック部８３の第１の辺８３ａに平行な辺から、これらの辺より距離Ｗ２／２だけ離れた位置までである。また、Ｃ障害物領域Ｃ４は、マニピュレータ１１の辺のうち、ネック部８３の第２の辺８３ｂに平行な辺から、これらの辺より距離Ｗ１／２だけ離れた位置までである。

【0035】

図５の下図は、ケージングが成立した状況を示す。本開示において、「ケージング」とは、対象物が少なくともマニュピレータによって脱出不能に囲われることを意味する。周囲環境もケージングに使用される場合には、「ケージング」とは、対象物がマニュピレータおよび周囲環境によって脱出不能に囲われることを意味する（本開示において、「環境ケージング」とも称され得る）。つまり、環境ケージングは、ケージングの一形式である。本開示において、「周囲環境」とは、対象物の周辺の物体を意味する。本開示において、「脱出不能」とは、対象物が包囲物から抜け出すことができない状況を意味する。Ｃ空間では、ワーク８０を表す点がＣ障害物領域によって脱出不能によって囲われると、ケージングが成立する。図５の例では、ワーク８０は、マニピュレータ１１に加えて、周囲環境である側壁９２ａを使用して囲われる。具体的には、図５の下図に示されるように、ワーク８０は、マニピュレータ１１に対して設定されたＣ障害物領域Ｃ４と、側壁９２ａに対して設定されたＣ障害物領域Ｃ３とが互いに接触して、Ｃ障害物領域Ｃ４，Ｃ３によって閉ループが形成される場合に、マニピュレータ１１および側壁９２ａによって脱出不能に囲われる。プロセッサ５０ａは、ケージングが成立する位置を、マニピュレータ１１の把持位置Ｐｈとして算出する。

【0036】

図２を参照して、例えば、把持位置Ｐｈ（図２には不図示）の高さは、マニピュレータ１１および側壁９２ａによるケージングが成立する限りにおいてどの位置であってもよい。何故ならば、その位置からマニピュレータ１１を上方に移動させることによって、フィンガ１１ｂが第１端部８１に接触するからである。

【0037】

図６は、マニピュレータ１１の軌道Ｔ２の生成を示す概略的な断面図である。図６の左図は、図３中のＶＩ－ＶＩ線に沿って得られる概略的な断面図である。図６の左図を参照して、フィンガ１１ｂは、突出方向に長さＷ３を有する。プロセッサ５０ａは、ある初期位置Ｐ３、例えば、カメラ１３がワーク８０の画像を撮影した位置から、算出された把持位置Ｐｈまでのマニピュレータ１１の軌道Ｔ２を生成する。

【0038】

軌道Ｔ２の生成には、Ｃ空間が使用される。図６の右図は、左図の状況をＣ空間として表す。このプロセスでは、マニピュレータ１１の状態が一般化座標で示される。すなわち、このＣ空間では、マニピュレータ１１が点として表される。図６の例では、この点は、突出方向におけるフィンガ１１ｂの中心と一致する。他の実施形態では、この点は、フィンガ１１ｂもしくはロッド１１ａ、または、マニピュレータ１１全体に関する他の点であってもよい。

【0039】

マニピュレータ１１が部屋９１を画定する壁と干渉する領域は、Ｃ障害物として表される。なお、より良い理解のため、図６では、これらの領域のうち、図６で視認可能な側壁９２ａ，９２ｃに対する領域Ｃ５，Ｃ６のみがクロスハッチングで示され、側壁９２ｂ，９２ｄおよび底壁９２ｅに対する領域は省略される。Ｃ障害物領域Ｃ５，Ｃ６は、それぞれ側壁９２ａ，９２ｃから、これらの側壁９２ａ，９２ｃより距離Ｗ３／２だけ離れた位置までである。

【0040】

また、マニピュレータ１１がワーク８０と干渉する領域も、Ｃ障害物として表される。しかしながら、図３を参照して、VI-VI線の断面位置では、ワーク８０の周りに配置されるＣ障害物領域は視認不可であるため、図６では、これらの領域の描写は省略される。

【0041】

図６の右図を参照して、プロセッサ５０ａは、初期位置Ｐ３から把持位置Ｐｈまでのマニピュレータ１１の軌道Ｔ２を、Ｃ障害物領域Ｃ５、Ｃ障害物領域Ｃ６、および、不図示の他のＣ障害物領域の間のＣ－ｆｒｅｅ空間から見つけだす。

【0042】

以上のような把持位置Ｐｈの算出および軌道Ｔ２の生成に使用されるＣ空間の構成には、様々な手法が使用可能である。

【0043】

例えば、ワーク８０に固定されワーク８０の所定の点に原点を有する第１座標系と、マニピュレータ１１に固定されマニピュレータ１１の所定の点に原点を有する第２座標系と、を設定する。

【0044】

まず、第１座標系において、所定の範囲（例えば、部屋９１）を複数のセルへと離散化する（第１Ｃ空間）。各セルにおいて、干渉を判定する。各セルは、マニピュレータ１１がＣ障害物と干渉するC-obstacle点、または、マニピュレータ１１がＣ障害物と干渉しないC-free点に分類される。

【0045】

続いて、第１Ｃ空間においてC-free点に分類された全てのセルについて、第２座標系において、当該セルを基準に所定の範囲を複数のセルへと離散化する（第２Ｃ空間）。つまり、第１Ｃ空間においてC-free点に分類された全てのセルについて、第２Ｃ空間を作成する。各セルにおいて、干渉を判定する。各セルは、ワーク８０がＣ障害物と干渉するC-obstacle点、または、ワーク８０がＣ障害物と干渉しないC-free点に分類される。ある第２Ｃ空間において、ワーク８０を含むC-free領域がC-obstacle領域に囲われている場合、すなわち、ワーク８０を含むC-free領域が、C-obstacle領域の外側のC-free領域とC-free点によって接続されていない場合、ケージングが成立する。

【0046】

続いて、システム１００の動作について説明する。

【0047】

図７は、実施形態に係るロボット１０の動作を示すフローチャートである。例えば、図７に示される動作は、通い箱９０がロボット１０の周りの所定の位置に運ばれ、制御装置５０が、システム１００全体のメイン制御装置（不図示）から指令を受けると、開始されてもよい。

【0048】

制御装置５０のプロセッサ５０ａは、ある部屋９１に対して予め設定された初期位置Ｐ３まで、マニピュレータ１１を移動させる（ステップＳ１００）。具体的には、プロセッサ５０ａは、マニピュレータ１１が初期位置Ｐ３に到達するように、アーム１２のモータＭに指令を送る。

【0049】

プロセッサ５０ａは、初期位置Ｐ３において、ワーク８０を検出する（ステップＳ１０２）。具体的には、プロセッサ５０ａは、初期位置Ｐ３からの画像を撮影するように、カメラ１３に指令を送る。

【0050】

プロセッサ５０ａは、カメラ１３から受信する画像と、記憶装置５０ｂに記憶されたモデルの形状とを比較することによって、ワーク８０が存在する領域を予測する（ステップＳ１０４）。具体的には、例えば、プロセッサ５０ａは、第１端部８１の記憶された形状と、撮影された画像と、を比較することによって、第１端部８１がカメラ１３に対してどこに位置するかを決定することができる。プロセッサ５０ａは、第１端部８１の決定された位置に、記憶された形状を重ね合わせることによって、第１端部８１よりも下方のワーク８０の部分が、カメラ１３に対してどこに位置するかを予測することができる。同様に、プロセッサ５０ａは、開口９１ａの記憶された形状と、撮影された画像とを比較することによって、開口９１ａがカメラ１３に対してどこに位置するかを決定することができる。プロセッサ５０ａは、開口９１ａの決定された位置に、記憶された形状を重ね合わせることによって、開口９１ａよりも下方の部屋９１の部分が、カメラ１３に対してどこに位置するかを予測することができる。

【0051】

プロセッサ５０ａは、マニピュレータ１１の記憶された形状、および、ワーク８０の予測された領域に基づいて、マニピュレータ１１がワーク８０を脱出不能に囲うようにケージングを成立させる、把持位置Ｐｈを算出する（ステップＳ１０６）。具体的には、図５の下図を参照して、本実施形態では、プロセッサ５０ａは、マニピュレータ１１に対して設定されたＣ障害物領域Ｃ４と、側壁９２ａに対して設定されたＣ障害物領域Ｃ３とが互いに接触して、Ｃ障害物領域Ｃ４，Ｃ３によって閉ループが形成される把持位置Ｐｈを算出する。

【0052】

図７に戻り、プロセッサ５０ａは、算出された把持位置Ｐｈまでのマニピュレータ１１の軌道Ｔ２を生成する（ステップＳ１０８）。具体的には、図６の右図を参照して、プロセッサ５０ａは、初期位置Ｐ３から把持位置Ｐｈまでのマニピュレータ１１の軌道Ｔ２を、Ｃ障害物領域Ｃ５、Ｃ障害物領域Ｃ６、および、不図示の他のＣ障害物領域の間のＣ－ｆｒｅｅ空間から見つけだす。

【0053】

図７に戻り、プロセッサ５０ａは、生成された軌道Ｔ２に沿って、把持位置Ｐｈまでマニピュレータ１１を移動させる（ステップＳ１１０）。具体的には、プロセッサ５０ａは、マニピュレータ１１が把持位置Ｐｈに到達するように、アーム１２のモータＭに指令を送る。

【0054】

プロセッサ５０ａは、マニピュレータ１１を鉛直上方に移動させることによって、フィンガ１１ｂによってワーク８０の第１端部８１を把持し、所定の位置までワーク８０を運搬する（ステップＳ１１２）。これによって、一連の動作が終了する。

【0055】

例えば、図７に示される動作は、１つの通い箱９０に収容された全てのワーク８０が運搬されるまで、繰り返されてもよい。この場合、ステップＳ１００では、プロセッサ５０ａは、次の部屋９１に対して設定された初期位置Ｐ３まで、マニピュレータ１１を移動させる。また、ステップＳ１０２において、ワーク８０が検出されない場合、すなわち、部屋９１が空である場合、プロセッサ５０ａは、ステップＳ１００に戻り、次の部屋９１に対して設定された初期位置Ｐ３まで、マニピュレータ１１を移動させてもよい。

【0056】

以上のようなロボット１０は、把持されるワーク８０を検出するカメラ１３と、ワーク８０を把持するマニピュレータ１１と、ロボット１０の制御装置５０と、を備える。制御装置５０は、マニピュレータ１１およびワーク８０の形状を記憶する。制御装置５０は、カメラ１３の画像と、ワーク８０の記憶された形状とを比較することによって、ワーク８０が存在する領域を予測することと、マニピュレータ１１の記憶された形状、および、ワーク８０の予測された領域に基づいて、マニピュレータ１１がワーク８０を脱出不能に囲うようにケージングを成立させる、把持位置Ｐｈを算出することと、算出された把持位置Ｐｈまでのマニピュレータ１１の軌道Ｔ２を生成することと、を実行するように構成される。このような構成によれば、マニピュレータ１１は、ワーク８０を脱出不能に囲うように、ワーク８０を把持する。したがって、制御装置５０は、摩擦係数等のワーク８０の表面性状にかかわらず安定的に、ワーク８０を把持することができる。また、このような構成によれば、カメラ１３によってワーク８０の一部を検出することができない場合でも、カメラ１３の画像と、ワーク８０の記憶された形状とを比較することによって、ワーク８０が存在する全領域を予測することができる。したがって、ワーク８０の中のケージングに適した部位が、どの領域に存在するかを予測することができる。よって、ケージングが成立されやすくなる。

【0057】

また、ワーク８０は、第１端部８１と、第１端部８１の反対側の第２端部８２と、第１端部８１および第２端部８２の間に位置し、かつ第１端部８１よりも細いネック部８３と、を含み、把持位置Ｐｈを算出することは、マニピュレータ１１がネック部８３と係合するようにケージングを成立させることを含む。このような構成によれば、把持位置Ｐｈの取り得る領域が、ネック部８３に限られる。したがって、制御装置５０は、把持位置Ｐｈを容易に見つけ出すことができる。

【0058】

また、制御装置５０は、ワーク８０の周囲の部屋９１の形状を記憶し、把持位置Ｐｈを算出することは、マニピュレータ１１および部屋９１の側壁９２ａがワーク８０を脱出不能に囲い込むようにケージングを成立させることを含む。このような構成によれば、周囲環境をケージングに利用することができ、マニピュレータ１１の構成を簡素化することができる。

【0059】

以上、添付図面を参照しながら実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

【0060】

例えば、上記の実施形態では、対象物を検出するセンサとして、カメラ１３が使用される。センサはこれに限定されず、例えば、ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）またはレーザセンサ等の他のセンサが使用されてもよい。

【0061】

また、例えば、上記の実施形態では、カメラ１３は、通い箱９０の開口９１ａを検出する。しかしながら、例えば、部屋９１におけるワーク８０の収容位置が予め決められている場合には、部屋９１が存在する領域は、ワーク８０の予測された領域に基づいて予測することができる。したがって、他の実施形態では、制御装置５０は、通い箱９０の開口９１ａを検出しなくてもよい。

【0062】

また、例えば、上記の実施形態では、ワーク８０は、通い箱９０に収容され、制御装置５０は、把持位置の算出に周囲環境である通い箱９０の側壁９２ａを使用する。他の実施形態では、制御装置５０は、把持位置の算出にロボット１０の周囲環境を使用しなくてもよい。例えば、対象物は、加工機のテーブル上で治具によって支持されてもよく、ロボット１０は、テーブル上の対象物を把持してもよい。

【符号の説明】

【0063】

１０ ロボット
１１ マニピュレータ
１３ カメラ（センサ）
５０ 制御装置
８０ ワーク（対象物）
８１ 第１端部
８２ 第２端部
８３ ネック部
９０ 通い箱（周囲環境）
Ｐｈ 把持位置
Ｔ２ 軌道

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】