特許 7154886 ハンドリング装置、制御装置及びプログラム

(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】

(24)【登録日】2022-10-07

(45)【発行日】2022-10-18

(54)【発明の名称】ハンドリング装置、制御装置及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/06 20060101AFI20221011BHJP

   B65G 47/91 20060101ALI20221011BHJP

【ＦＩ】

B25J15/06 M

B65G47/91 Z

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2018159652

(22)【出願日】2018-08-28

(65)【公開番号】P2020032479

(43)【公開日】2020-03-05

【審査請求日】2021-06-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】衛藤 春菜

(72)【発明者】

【氏名】小川 昭人

(72)【発明者】

【氏名】十倉 征司

(72)【発明者】

【氏名】古茂田 和馬

(72)【発明者】

【氏名】姜 平

(72)【発明者】

【氏名】菅原 淳

【審査官】杉田 隼一

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２２１１８７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１７－５２０４１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０４２８２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １５／０６

Ｂ６５Ｇ ４７／９１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体を保持可能な吸着部を有する保持部と、
制御部と、
前記物体と前記物体の移動元および箱状の移動先に関する情報を検出する検出器と、
前記移動先の内壁面へ前記物体を押し付けた時の情報を取得する力センサと、
を備え、
前記制御部は、
前記検出器で前記物体に対して前記保持部の前記吸着部が接する方向から見た時に前記保持部の外形が前記物体の外形からはみ出す場合、
前記検出器で検出した情報に基づいて生成した物体外形情報、移動先形状情報および移動先積載情報に基づいて、
前記移動先の前記内壁面または前記移動先に先に置かれた物体に前記保持部を干渉させないための前記物体の前記外形に対して前記保持部がはみ出してはいけない方向を特定し、
特定された前記方向に基づいて、前記保持部の保持姿勢および保持位置を決定する、
ハンドリング装置。

【請求項2】

前記保持部は、保管領域において前記物体を解放する
請求項１に記載のハンドリング装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記検出器で前記物体に対して前記保持部の前記吸着部が接する前記方向から見た時に前記保管領域の境界面又は先に配置された物体の側面に倣うことが可能な前記物体の少なくとも一面が前記保持部によって覆われないように前記保持部に前記物体を保持させる
請求項２に記載のハンドリング装置。

【請求項4】

前記保持部は、前記保管領域の境界面又は先に配置された物体の側面に対して前記物体を押し付ける
請求項３に記載のハンドリング装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記検出器で前記物体に対して前記保持部の前記吸着部が接する前記方向から見た時に前記保管領域の境界面又は先に配置された物体の側面に倣うことが可能な前記物体の少なくとも二面が前記保持部によって覆われないように前記保持部に前記物体を保持させる
請求項２に記載のハンドリング装置。

【請求項6】

前記保持部は、前記保管領域の境界面又は先に配置された物体の側面のいずれかの面であって、２つの前記面によって構成される角部に対して前記物体を押し付ける
請求項５に記載のハンドリング装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記検出器で前記物体に対して前記保持部の前記吸着部が接する前記方向から見た時に、前記物体の前記外形から前記保持部がはみ出す前記物体の辺の数が最も少なくなるように前記保持部に前記物体を保持させる
請求項１又は請求項２に記載のハンドリング装置。

【請求項8】

前記保持部は、複数の吸着部からなり、
それぞれの前記吸着部の使用の程度に応じてそれぞれの前記吸着部の交換時期を示す情報を出力する提示部
を備える請求項１又は請求項２に記載のハンドリング装置。

【請求項9】

前記保持部は、複数の吸着部からなり、
前記制御部は、それぞれの前記吸着部の使用の程度に応じてそれぞれの前記吸着部の使用頻度を変更させる
を備える請求項１又は請求項２に記載のハンドリング装置。

【請求項10】

物体を保持可能な吸着部を有する保持部と、
制御部と、
前記物体と前記物体の移動元および箱状の移動先に関する情報を検出する検出器と、
前記移動先の内壁面へ前記物体を押し付けた時の情報を取得する力センサと、
を備え、
前記制御部は、
前記検出器で前記物体に対して前記保持部の前記吸着部が接する方向から見た時に前記保持部の外形が前記物体の外形からはみ出す場合、
前記検出器で検出した情報に基づいて生成した物体外形情報、移動先形状情報および移動先積載情報に基づいて、
前記移動先の前記内壁面または前記移動先に先に置かれた物体に前記保持部を干渉させないための前記物体の前記外形に対して前記保持部がはみ出してはいけない方向を特定し、
特定された前記方向に基づいて、前記保持部に前記物体の端の位置を保持させる
ハンドリング装置。

【請求項11】

物体を保持可能な吸着部を有する保持部と、
制御部と、
前記物体と前記物体の移動元および箱状の移動先に関する情報を検出する検出器と、
前記移動先の内壁面へ前記物体を押し付けた時の情報を取得する力センサと、
を備え、
前記制御部は、
前記検出器で前記物体に対して前記保持部の前記吸着部が接する方向から見た時に前記保持部の外形が前記物体の外形からはみ出す場合、
前記物体の側面を前記移動先の前記内壁面に接触させる場合に、前記物体の側面が前記移動先の前記内壁面に接触する前に前記保持部が前記移動先の前記内壁面に接触しないように、前記検出器で検出した情報に基づいて生成した物体外形情報、移動先形状情報および移動先積載情報に基づいて、
前記移動先の前記内壁面または前記移動先に先に置かれた物体に前記保持部を干渉させないための前記物体の前記外形に対して前記保持部がはみ出してはいけない方向を特定し、
特定された前記方向に基づいて、前記保持部に前記物体を保持させる
ハンドリング装置。

【請求項12】

物体を保持可能な吸着部を有する保持部と、前記物体と前記物体の移動元および箱状の移動先に関する情報を検出する検出器と、前記移動先の内壁面へ前記物体を押し付けた時の情報を取得する力センサと、を備えるハンドリング装置における制御装置であって、
前記検出器で前記物体に対して前記保持部の前記吸着部が接する方向から見た時に前記保持部の外形が前記物体の外形からはみ出す場合、
前記検出器で検出した情報に基づいて生成した物体外形情報、移動先形状情報および移動先積載情報に基づいて、
前記移動先の前記内壁面または前記移動先に先に置かれた物体に前記保持部を干渉させないための前記物体の前記外形に対して前記保持部がはみ出してはいけない方向を特定し、
特定された前記方向に基づいて、前記保持部の端の位置で前記保持部に前記物体を保持させる制御部
を備える制御装置。

【請求項13】

物体を保持可能な吸着部を有する保持部と、前記物体と前記物体の移動元および箱状の移動先に関する情報を検出する検出器と、前記移動先の内壁面へ前記物体を押し付けた時の情報を取得する力センサと、を備えるハンドリング装置における制御装置であって、
前記検出器で前記物体に対して前記保持部の前記吸着部が接する方向から見た時に前記保持部の外形が前記物体の外形からはみ出す場合、
前記検出器で検出した情報に基づいて生成した物体外形情報、移動先形状情報および移動先積載情報に基づいて、
前記移動先の前記内壁面または前記移動先に先に置かれた物体に前記保持部を干渉させないための前記物体の前記外形に対して前記保持部がはみ出してはいけない方向を特定し、
特定された前記方向に基づいて、前記保持部に前記物体の端の位置を保持させる制御
部
を備える制御装置。

【請求項14】

物体を保持可能な吸着部を有する保持部と、前記物体と前記物体の移動元および箱状の移動先に関する情報を検出する検出器と、前記移動先の内壁面へ前記物体を押し付けた時の情報を取得する力センサと、を備えるハンドリング装置における制御装置であって、
前記検出器で前記物体に対して前記保持部の前記吸着部が接する方向から見た時に前記保持部の外形が前記物体の外形からはみ出す場合、
前記物体の側面を前記移動先の前記内壁面に接触させる場合に、前記物体の側面が前記移動先の前記内壁面に接触する前に前記物体を保持可能な前記保持部が前記移動先の前記内壁面に接触しないように、前記検出器で検出した情報に基づいて生成した物体外形情報、移動先形状情報および移動先積載情報に基づいて、
前記移動先の前記内壁面または前記移動先に先に置かれた物体に前記保持部を干渉させないための前記物体の前記外形に対して前記保持部がはみ出してはいけない方向を特定し、
特定された前記方向に基づいて、前記保持部に前記物体を保持させる制御部
を備える制御装置。

【請求項15】

物体を保持可能な吸着部を有する保持部と、前記物体と前記物体の移動元および箱状の移動先に関する情報を検出する検出器と、前記移動先の内壁面へ前記物体を押し付けた時の情報を取得する力センサと、を備えるハンドリング装置を制御する制御装置のプログラムであって、
前記プログラムは前記制御装置のコンピュータに、
前記検出器で前記物体に対して前記保持部の前記吸着部が接する方向から見た時に前記保持部の外形が前記物体の外形からはみ出す場合、
前記検出器で検出した情報に基づいて生成した物体外形情報、移動先形状情報および移動先積載情報に基づいて、
前記移動先の前記内壁面または前記移動先に先に置かれた物体に前記保持部を干渉させないための前記物体の前記外形に対して前記保持部がはみ出してはいけない方向を特定し、
特定された前記方向に基づいて、前記保持部の端の位置で前記保持部に前記物体を保持させる制御ステップ
を実行させるためのプログラム。

【請求項16】

物体を保持可能な吸着部を有する保持部と、前記物体と前記物体の移動元および箱状の移動先に関する情報を検出する検出器と、前記移動先の内壁面へ前記物体を押し付けた時の情報を取得する力センサと、を備えるハンドリング装置を制御する制御装置のプログラムであって、
前記プログラムは前記制御装置のコンピュータに、
前記検出器で前記物体に対して前記保持部の前記吸着部が接する方向から見た時に前記保持部の外形が前記物体の外形からはみ出す場合、
前記検出器で検出した情報に基づいて生成した物体外形情報、移動先形状情報および移動先積載情報に基づいて、
前記移動先の前記内壁面または前記移動先に先に置かれた物体に前記保持部を干渉させないための前記物体の前記外形に対して前記保持部がはみ出してはいけない方向を特定し、
特定された前記方向に基づいて、前記保持部に前記物体の端の位置を保持させる制御ステップ
を実行させるためのプログラム。

【請求項17】

物体を保持可能な吸着部を有する保持部と、前記物体と前記物体の移動元および箱状の移動先に関する情報を検出する検出器と、前記移動先の内壁面へ前記物体を押し付けた時の情報を取得する力センサと、を備えるハンドリング装置を制御する制御装置のプログラムであって、
前記プログラムは前記制御装置のコンピュータに、
前記検出器で前記物体に対して前記保持部の前記吸着部が接する方向から見た時に前記保持部の外形が前記物体の外形からはみ出す場合、
物体の側面を前記移動先の前記内壁面に接触させる場合に、前記物体の側面が前記移動先の前記内壁面に接触する前に前記物体を保持可能な前記保持部が前記移動先の前記内壁面に接触しないように、前記検出器で検出した情報に基づいて生成した物体外形情報、移動先形状情報および移動先積載情報に基づいて、
前記移動先の前記内壁面または前記移動先に先に置かれた物体に前記保持部を干渉させないための前記物体の前記外形に対して前記保持部がはみ出してはいけない方向を特定し、
特定された前記方向に基づいて、前記保持部に前記物体を保持させる制御ステップ
を実行させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、ハンドリング装置、制御装置及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

物流向けピッキングシステムを活用した自動化システムでは、ピッキングしたアイテムを出荷用の箱に詰める箱詰め作業を伴うことが多い。このような箱詰め作業によってアイテムが詰められた箱の充填率は、輸送効率及び輸送コストに影響を与える。そのため、箱詰めにおける充填率向上が、物流向けピッキングシステムの性能を訴求する上での重要な訴求ポイントとなる。例えば、特許文献１には、収容容器及び収納対象物の幾何モデルデータとセンシングにより取得されるデータとに基づいて箱詰めを行う箱詰め計画方法について記載されている。また、特許文献２には、腹部が盛り上がった袋形状の物体を複数把持し、持ち上げた複数の物体の間隔を狭めて段ボールケース等に収納する吸着装置について記載されている。

【0003】

ところで、箱の隅から順にアイテムを詰めながら箱詰め作業を行う場合、例えば把持成功率のみを考慮した従来のハンドリング装置では、アイテムを把持するハンド機構（保持部）の一部が、箱の内壁又は箱内の他のアイテム等に干渉する場合がある。この場合、アイテムを詰めて置くことができないため、アイテムが詰められる箱の充填率が低下する。しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の技術では、箱の内壁又は箱内の他のアイテム等に対する保持部の干渉については考慮されていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０１７／１４９６１６号

【文献】特開２０１８－８９７３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、アイテムが詰められる箱の充填率を向上させることができるハンドリング装置、制御装置及びプログラムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態のハンドリング装置は、吸着部を有する保持部と、制御部と、検出器と、力センサと、を持つ。保持部は、物体を保持可能である。制御部は、前記検出器で前記物体に対して前記保持部の前記吸着部が接する方向から見た時に前記保持部の外形が前記物体の外形からはみ出す場合、前記検出器で検出した情報に基づいて生成した物体外形情報、移動先形状情報および移動先積載情報に基づいて、移動先の内壁面または前記移動先に先に置かれた物体に前記保持部を干渉させないための前記物体の前記外形に対して前記保持部がはみ出してはいけない方向を特定し、特定された前記方向に基づいて、前記保持部の端の位置で前記保持部に前記物体を保持させる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】一実施形態の搬送システムを模式的に示す図。

【図2】一実施形態の保持部を示す斜視図。

【図3】一実施形態の複数の吸着部の配置レイアウトを示す下面図。

【図4】保持姿勢及び保持位置を説明するための図。

【図5】一実施形態の搬送システムのシステム構成を示すブロック図。

【図6】一実施形態の保持部の端で物体を把持する様子を示す図。

【図7】複数の保持姿勢及び保持位置と、その保持姿勢及び保持位置による箱詰め密度について説明するための図。

【図8】複数の保持姿勢及び保持位置と、その保持姿勢及び保持位置による箱詰め密度について説明するための図。

【図9】各把持方法に対する幾何学的なパターン分類を説明するための図。

【図10】各把持方法に対する幾何学的なパターン分類を説明するための図。

【図11】各把持方法に対する幾何学的なパターン分類を説明するための図。

【図12】一実施形態の保持部の複数の保持姿勢及び保持位置の例を示す図。

【図13】搬送効率に影響する要素の分類例を示す図。

【図14】スコアリング方法の一例を示す図。

【図15】一実施形態の制御部の処理の流れの一例を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、実施形態のハンドリング装置及び搬送システムを、図面を参照して説明する。なお以下の説明では、同一又は類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。また、本願でいう「ＸＸに基づく」とは、「少なくともＸＸに基づく」ことを意味し、ＸＸに加えて別の要素に基づく場合も含む。また、「ＸＸに基づく」とは、ＸＸを直接に用いる場合に限定されず、ＸＸに対して演算や加工が行われたものに基づく場合も含む。「ＸＸ」は、任意の要素（例えば、任意の情報）である。

【0009】

図１から図１５を参照して、一実施形態について説明する。図１は、本実施形態のハンドリング装置１０を含む搬送システム１を模式的に示す図である。搬送システム１は、例えば、物流用のハンドリングシステム（ピッキングシステム）である。搬送システム１は、移動元Ｓ１に位置する物体（保持対象物、搬送対象物）Ｏを、移動先Ｓ２に移動させる。

【0010】

移動元Ｓ１は、例えば、各種のコンベアや各種のパレット、又はトートやオリコンのようなコンテナ等であるが、これらに限定されない。移動元Ｓ１には、大きさや重さが異なる多種類の物体Ｏがランダムに置かれる。本実施形態では、保持対象の物体Ｏは、５ｃｍ角のような小さなものから、３０ｃｍ角のような大きなものまで様々である。また、物体Ｏは、数十ｇのような軽いものから数ｋｇのような重いものまで様々である。ただし、物体Ｏの大きさや重さは、上記例に限定されない。

【0011】

移動先Ｓ２は、例えば、トートやオリコンのようなコンテナであるが、これらに限定されない。「コンテナ」とは、物体Ｏを収容可能な部材（例えば箱状の部材）を広く意味する。以下では、説明の便宜上、「移動先Ｓ２」を「移動先コンテナＳ２」と称する場合がある。ただし、ハンドリング装置１０及び搬送システム１は、コンテナ以外の移動先Ｓ２に物体Ｏを移動させるものでもよい。

【0012】

又はハンドリング装置１０及び搬送システム１は、物流用のハンドリングシステムに限定されず、産業用ロボットシステムやその他のシステム等にも広く適用可能である。本願でいう「ハンドリング装置」、及び「搬送システム」とは、物体の搬送を主目的とした装置やシステムに限定されず、製品組立や別の目的の一部として物体の搬送（移動）を伴う装置やシステムも含む。

【0013】

まず、搬送システム１の全体構成について説明する。
図１に示すように、搬送システム１は、例えば、ハンドリング装置１０、１つ以上の第１検出器１１、１つ以上の第２検出器１２、及び管理装置１３を含む。

【0014】

ハンドリング装置１０は、例えばロボット装置であり、移動元Ｓ１に位置する物体Ｏを保持し、保持した物体Ｏを移動先Ｓ２（保管領域）に移動させる。ハンドリング装置１０は、有線又は無線で管理装置１３と通信可能である。ハンドリング装置１０については詳しく後述する。

【0015】

第１検出器１１は、移動元Ｓ１の近く（例えば、移動元Ｓ１の直上や斜め上方）に配置されたカメラ又は各種センサである。第１検出器１１は、例えば、移動元Ｓ１に位置する物体Ｏに関する情報と、移動元Ｓ１に関する情報とを取得する。第１検出器１１により取得される情報は、例えば、「画像データ」、「距離画像データ」、及び／又は、「形状データ」である。「距離画像データ」とは、１つ以上の方向の距離情報（例えば、移動元Ｓ１の上方に設定された任意の基準面からの深さ情報）を持つ画像データである。「形状データ」とは、物体Ｏの外形形状等を示す情報である。第１検出器１１により検出された情報は、管理装置１３に出力される。なお、第１検出器１１は、ハンドリング装置１０の一部として設けられてもよい。この場合、第１検出器１１により検出された情報は、ハンドリング装置１０の制御部３００（後述）に直接出力されてもよい。

【0016】

なお、ハンドリング装置１０が、移動元Ｓ１から物体Ｏを取り出す動作を行う前に、移動元Ｓ１に位置する物体Ｏに関する情報、及び移動元Ｓ１に関する情報を取得することができる構成であるならば、これらの情報が第１検出器１１を用いて取得される構成ではなくても構わない。例えば、移動元Ｓ１に位置する物体Ｏに関する情報、及び移動元Ｓ１に関する情報が、予めサーバ（図示せず）上のデータベースに登録されており、制御部３００（後述）又は管理装置１３が、当該データベースからこれらの情報を取得する構成であっても構わない。

【0017】

ただし、例えば、システム動作中に揺れ等が発生することによって物体Ｏの位置や姿勢等が変化する可能性がある。そのため、搬送システム１が、物体Ｏ及び移動元Ｓ１に関する最新の情報を取得することができる構成を備えていることが好ましい。

【0018】

第２検出器１２は、移動先コンテナＳ２の近く（例えば、移動先コンテナＳ２の直上や斜め上方）に配置されたカメラ又は各種センサである。第２検出器１２は、例えば、移動先コンテナＳ２の形状（内壁面や仕切りの形状を含む）に関する情報と、移動先コンテナＳ２内に先に置かれた物体Ｏに関する情報とを検出する。第２検出器１２により取得される情報は、例えば、「画像データ」、「距離画像データ」、及び／又は、「形状データ」である。なお、第２検出器１２は、ハンドリング装置１０の一部として設けられてもよい。この場合、第２検出器１２により検出された情報は、ハンドリング装置１０の制御部３００に直接出力されてもよい。

【0019】

管理装置１３は、搬送システム１の全体の管理及び制御を行う。例えば、管理装置１３は、第１検出器１１及び第２検出器１２により検出された情報を取得し、取得した情報をハンドリング装置１０に出力する。

【0020】

次に、ハンドリング装置１０について説明する。
図１に示すように、ハンドリング装置１０は、例えば、移動機構１００、保持部２００、及び制御部３００（制御装置）を含む。

【0021】

移動機構１００は、保持部２００を所望の位置に移動させる機構である。例えば、移動機構１００は、６軸の垂直多関節ロボットアームであり、複数のアーム部材１０１と、複数のアーム部材１０１を回動可能に連結した複数の回動部１０２とを含む。ただし、移動機構１００は、３軸の直交ロボットアームでもよいし、その他の構成により保持部２００を所望の位置に移動させる機構でもよい。例えば、移動機構１００は、回転翼により保持部２００を持ち上げて移動させる飛行体（例えばドローン）等でもよい。

【0022】

保持部２００は、移動元Ｓ１に位置する物体Ｏを保持する保持機構である。保持部２００は、後述する回動部２０２を介して移動機構１００に連結されている。例えば、保持部２００は、吸引装置２０３と、吸引装置２０３に連通した吸着部２０５とを有し、吸着により物体Ｏを保持する。ただし、保持部２００は、複数の挟持部材で物体Ｏを挟持することで物体Ｏを保持する保持部でもよいし、その他の機構により物体Ｏを保持する保持部でもよい。なお以下では、保持部２００が吸着部２０５を有する例について説明する。

【0023】

図２は、本実施形態の保持部２００を示す斜視図である。保持部２００は、例えば、ベース２０１、回動部２０２、吸引装置２０３、複数の切換弁２０４、複数の吸着部２０５（例えば吸着パッド）、ベース先端部２０６、及び回動部２０７を有する。

【0024】

ベース２０１は、例えば立方体状の外形を有し、保持部２００の外郭を形成している。ベース２０１は、回動部２０２を介して移動機構１００に連結されている。ベース２０１は、箱状に形成されてもよく、フレームのみで構成されてもよい。

【0025】

回動部２０２は、ベース２０１と移動機構１００との間に設けられ、移動機構１００に対してベース２０１を回動可能に連結している。回動部２０２の回動中心軸Ｃは、移動機構１００の先端部とベース２０１とが並ぶ方向と略一致する。回動部２０２は、移動機構１００に対して保持部２００のベース２０１を、図中のθ方向及びその反対方向に回動させることができる。なお、回動部２０２は、保持部２００の一部としてではなく、移動機構１００の一部として設けられてもよい。

【0026】

吸引装置２０３は、ベース２０１の内側に設けられている。吸引装置２０３は、例えば真空ポンプである。吸引装置２０３は、ホース等を介して複数の吸着部２０５の各々と連通している。吸引装置２０３が駆動されることで、各吸着部２０５内の圧力が大気圧よりも低くなり、吸着部２０５により物体Ｏが吸着保持される。

【0027】

複数の切換弁２０４は、複数の吸着部２０５に対して１対１で設けられている。各切換弁２０４は、対応する吸着部２０５と吸引装置２０３と連通させる第１状態と、吸着部２０５と吸引装置２０３との間の連通を遮断するとともに吸着部２０５をハンドリング装置１０の外部（大気圧空間）に連通させる第２状態との間で切り替え可能である。ハンドリング装置１０は、例えば物体Ｏが比較的小さい場合、複数の吸着部２０５のなかから選択された１つ又は少数の吸着部２０５のみを、保持に用いる吸着部２０５（以下、「有効吸着部２０５Ｅ」と称する）として機能させる。なお、以下に説明するいくつかの図では、複数の吸着部２０５のなかで、有効吸着部２０５Ｅにドット模様を付することで、有効吸着部２０５Ｅと、それ以外の吸着部２０５とを区別して図示している。

【0028】

複数の吸着部２０５は、ベース先端部２０６（後述）の一端部において、互いに並べて配置されている。吸着部２０５は、移動元Ｓ１に位置する最小の物体よりも小さい外形を持つ。ハンドリング装置１０は、複数の吸着部２０５のなかから選択された１つ以上の有効吸着部２０５Ｅのみを用いて物体Ｏを吸着保持する。本実施形態は、移動元Ｓ１に５ｃｍ角の物体Ｏが置かれ得る例であり、吸着部２０５は、例えば直径が４ｃｍの円形状である。

【0029】

ベース先端部２０６は、回動部２０７を介してベース２０１の一端部に連結されている。ベース先端部２０６には、上述したように、５つの吸着部２０５が設けられている。

【0030】

回動部２０７は、ベース先端部２０６とベース２０１との間に設けられ、ベース２０１に対してベース先端部２０６を回動可能に連結している。

【0031】

なお、上述したように移動機構１００は、６軸の垂直多関節ロボットアームであり、様々な位置姿勢をとることが可能である。さらに、上記のベース先端部２０６及び回動部２０７が設けられることによって、保持部２００の先端に、さらに１軸の自由度が与えられる。これにより、例えば、人間が、底の深い箱の中の物を取り出す場合に、箱の上方からまっすぐ垂直に腕を差し込み、腕自体の水平方向回転と手首を倒す運動のみで様々な手先姿勢を取ることができるように、移動機構１００も、物体を把持するためのより様々な姿勢を取ることができる。

【0032】

なお、上述したように、移動元Ｓ１の上部には内部の物体Ｏを認識するための第１検出器１１が設けられているが、物体Ｏの移動作業において生じる様々な誤差により、物体Ｏを把持する動作の前後において多少の位置ずれが生じる可能性がある。これに対し、例えば、ハンドリング装置１０は、把持した物体Ｏを移動させて、ＬＲＦ（Laser Range Finder；レーザー照準機）（図示せず）の前を通過させる。これにより、ハンドリング装置１０は、物体Ｏの把持状態の確認を行うことができ、保持部２００と物体Ｏとの位置関係をより正確に認識することができる。

【0033】

なお、上記ＬＲＦは、例えば、保持部２００が移動先コンテナＳ２へ向かって移動する際の移動経路の近傍に設けられることが好ましい。この場合、ハンドリング装置１０は、より小さな動作で物体Ｏの把持状態の確認を行うことができる。これにより、システム全体の動作時間が短縮される。

【0034】

図３は、本実施形態の複数の吸着部２０５の配置レイアウトを示す下面図である。本実施形態では、保持部２００の外形（例えばベース先端部２０６又はベース２０１の外形）は、例えば１２ｃｍ×１２ｃｍの四角形状である。上述したように、保持部２００は、５つの吸着部２０５を有する。５つの吸着部２０５は、保持部２００の略中心に配置された１つの吸着部２０５と、保持部２００の４つの角部に対応するように、上記吸着部２０５の周囲に分かれて配置された４つの吸着部２０５とを含む。これら４つの吸着部２０５は、上述した回動部２０２が回動することで、回動部２０２の回動中心軸Ｃの周りをθ方向及びその反対方向に回動可能である。

【0035】

ここで、本明細書でいう「保持姿勢」及び「保持位置」について定義する。図４は、「保持姿勢」及び「保持位置」を説明するための図である。本明細書でいう「保持姿勢」とは、物体Ｏに対する保持部２００の角度位置（θ方向における回転位置）を意味する。例えば、図４中の（ａ）の状態から「保持姿勢」を変化させた場合、保持部２００の中心（回動部２０２の回動中心軸Ｃ）の位置は図４中の（ａ）の状態から変化しないが、物体Ｏの外形に対する保持部２００の外形の向きが変化する。なお、保持部２００の保持姿勢は、回動部２０２の回動により変更可能である。

【0036】

一方で、本明細書でいう「保持位置」とは、物体Ｏに対して保持部２００を平行移動させた場合に変化する、保持部２００において物体Ｏが保持される位置を意味する。すなわち、「保持位置」とは、物体Ｏと保持部２００とが重なる方向から見たときに、保持部２００の外形で表される範囲のうち物体Ｏが重なっている範囲を示す。例えば、図４中の（ａ）の状態から「保持位置」を変化させた場合は、保持部２００の「保持姿勢」は図４中の（ａ）の状態から変化しないが、物体Ｏの中心に対する保持部２００の中心の位置が変化し、保持部２００の外形で表される範囲のうち物体Ｏが重なっている範囲が変化する。
なお、保持部２００の保持位置は、移動機構１００の動作により変更可能である。

【0037】

次に、制御部３００について説明する。制御部３００は、ハンドリング装置１０の全体動作を制御する。図５は、搬送システム１のシステム構成を示すブロック図である。制御部３００は、例えば、情報取得部３１０、情報解析部３２０、計画部３３０、動作制御部３４０、及び記憶部３５０を含む。

【0038】

制御部３００の各機能部（例えば、情報取得部３１０、情報解析部３２０、計画部３３０、及び動作制御部３４０）の全部又は一部は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit；中央処理装置）又はＧＰＵ（Graphics Processing Unit；グラフィックスプロセッサ）のような１つ以上のプロセッサがプログラムメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。ただし、これら機能部の全部又は一部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration；大規模集積回路）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）等のハードウェア（例えば回路部；circuity）により実現されてもよい。また、上記機能部の全部又は一部は、上記ソフトウェア機能部とハードウェアとの組み合わせで実現されてもよい。記憶部３５０は、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）、ＲＯＭ（Read-Only Memory；読み出し専用メモリ）、又はＲＡＭ（Random Access Memory；読み書き可能なメモリ）等により実現される。

【0039】

ここで、説明の便宜上、記憶部３５０について先に説明する。記憶部３５０には、例えば、保持部２００の外形を示す情報（以下、「保持部外形情報」と称する）が記憶されている。

【0040】

「保持部外形情報」は、例えば特定方向Ｄ（図１参照）から見た場合における保持部２００の外形を示す情報を含む。特定方向Ｄとは、例えば、移動先コンテナＳ２内に物体Ｏを置くタイミング（例えば物体Ｏを解放する直前のタイミング）で、物体Ｏと保持部２００とが重なる方向である。別の観点で見ると、「特定方向Ｄ」とは、吸着部２０５を有した保持部２００が設けられる場合、物体Ｏに対して吸着部２０５が接する方向である。

【0041】

なお、保持部外形情報は、ハンドリング装置１０の記憶部３５０に記憶されることに代えて、管理装置１３に記憶されてもよく、ハンドリング装置１０がネットワークを介して通信可能な他の装置に記憶されてもよい。

【0042】

次に、制御部３００の各機能部について説明する。情報取得部３１０は、第１検出器１１及び第２検出器１２により検出された情報を、管理装置１３から取得する。本明細書で言う「取得」とは、送信リクエストを発信することで情報を取得する場合に限定されず、受け身で受信することで情報を取得する場合も含む。情報取得部３１０は、第１検出器１１及び第２検出器１２から取得した情報を情報解析部３２０に出力する。

【0043】

情報解析部３２０は、第１検出器１１及び第２検出器１２により検出された情報に基づき、ハンドリング装置１０の制御に用いられる各種の情報を生成する。例えば、情報解析部３２０は、画像データ又は距離画像データに対して所定の画像処理を行うことで、上記情報の少なくとも一部を生成する。上記情報は、例えば、「物体外形情報」、「移動元形状情報」、「移動先形状情報」、及び「移動先積載情報」を含む。情報解析部３２０は、これら情報を計画部３３０に出力する。

【0044】

「物体外形情報」は、例えば、物体Ｏの画像データ、物体Ｏの距離画像データ、物体Ｏの形状データ、又は、それらの少なくとも１つから導出された情報である。「物体外形情報」は、移動元Ｓ１に位置する物体Ｏ（保持対象の物体Ｏ）の外形を示す情報である。「物体外形情報」は、例えば上記特定方向Ｄから見た場合における物体Ｏの外形を示す情報を含む。

【0045】

「移動元形状情報」は、移動元Ｓ１の物体Ｏを保持部２００で保持する場合に障害物となる移動元Ｓ１の形状を示す情報である。情報解析部３２０は、例えば第１検出器１１により検出された情報に基づき、「移動元形状情報」を生成する。

【0046】

「移動先形状情報」は、移動先Ｓ２に物体Ｏを移動させる場合に障害物となる移動先Ｓ２の形状を示す情報である。例えば、「移動先形状情報」は、移動先コンテナＳ２の内壁面を規定する壁や、移動先コンテナＳ２の内部に設けられた仕切りを示す情報である。「移動先積載情報」は、移動先コンテナＳ２に先に置かれた物体Ｏを示す情報である。情報解析部３２０は、例えば第２検出器１２により検出された情報に基づき、「移動先形状情報」及び「移動先積載情報」を生成する。

【0047】

次に、計画部３３０について説明する。計画部３３０は、例えば、保持計画生成部３３０ａと、移動計画生成部３３０ｂとを有する。保持計画生成部３３０ａは、移動元Ｓ１に位置する物体Ｏを保持部２００で保持するための保持計画を生成する。移動計画生成部３３０ｂは、保持部２００により保持された物体Ｏを移動先Ｓ２に移動させるための移動計画を生成する。

【0048】

（保持計画生成部の処理）
まず、保持計画生成部３３０ａについて説明する。本実施形態の保持計画生成部３３０ａは、物体Ｏと保持部２００とが重なる方向（例えば上記特定方向Ｄ）から見た場合における、物体Ｏの外形に対する保持部２００のはみ出し方に基づいて、物体Ｏに対する保持部２００の保持姿勢及び保持位置を決定する。なお以下の説明における「はみ出る」とは、例えば上記特定方向Ｄから見た場合を基準とする。

【0049】

ここで、移動先コンテナＳ２内に物体Ｏを移動させる（いわゆる箱詰めを行う）際の保持部２００の種々の保持姿勢及び保持位置の優劣について説明する。
上記説明したハンドリング装置１０は、例えば、１ｍｍ間隔のシフト又は１度間隔の回転等、保持部２００を自在に動作させることができるため、物体Ｏを様々な保持姿勢及び保持位置で把持することができる。ここで、最良の保持姿勢及び保持位置を選択することが、箱の充填率を向上させて輸送効率を向上させる上で重要になる。

【0050】

保持計画生成部３３０ａは、様々な保持姿勢及び保持位置の中から、任意の基準に沿って評価を行い、最良の保持姿勢及び保持位置を選択する。場合によっては、保持計画生成部３３０ａは、例えば図６に示すように、あえてベース先端部２０６の中央よりも端に近い保持位置で（例えば、ベース先端部２０６の端により近い吸着部２０５によって）物体Ｏを把持する保持位置を選択することがある。上記のような選択が行われる場合とは、例えば、物体Ｏと前記保持部２００とが重なる方向から見た場合に保持部２００の外形が物体Ｏの外形からはみ出す場合である。

【0051】

上述したように本実施形態では、保持部２００は５つの吸着部を備えている。この場合、例えば図７に示すような、複数の保持姿勢及び保持位置が考えられる。
図７及び図８は、複数の保持姿勢及び保持位置と、その保持姿勢及び保持位置による箱詰め密度について説明するための図である。図７中の（ａ）は、保持部２００の外形が物体Ｏの外形の４辺（すなわち、全ての辺）からはみ出す保持姿勢及び保持位置を示す。この保持姿勢及び保持位置で把持した場合には、保持部２００が移動先コンテナＳ２の内壁に干渉する。そのため、ハンドリング装置１０は、移動先コンテナＳ２の内壁に倣うように詰めて物体Ｏを置くことができない。

【0052】

図７中の（ｂ）に示す保持姿勢及び保持位置は、図７中の（ａ）に示す保持姿勢及び保持位置に対し、保持姿勢のみが異なる。この保持姿勢及び保持位置で把持した場合には、図８中の（ｂ）に示すように、移動先コンテナＳ２の内壁に近い位置にまで詰めて、物体Ｏを置くことができる。しかしながら、保持部２００が移動先コンテナＳ２の内壁にやはり干渉するため、移動先コンテナＳ２の内壁に倣うように（内壁に押し付けるようにして）詰めて物体Ｏを置くことができない。

【0053】

図７中の（ｃ）に示す保持姿勢及び保持位置は、図７中の（ｂ）に示す保持姿勢及び保持位置に対し、保持位置のみが異なる。図７中の（ｃ）の保持位置は、図７中の（ｂ）の保持位置よりもベース先端部２０６の端により近い。そのため、図７中の（ｃ）の保持位置で把持した場合、図７中の（ｂ）の保持位置で把持するよりも、移動先コンテナＳ２の内壁にさらに寄せて物体Ｏを置くことが可能になる。しかしながら、図７中の（ｃ）も、保持部２００の外形が物体Ｏの外形の４辺（すなわち、全ての辺）からはみ出す保持姿勢及び保持位置である。そのため、図７中の（ｃ）の保持姿勢及び保持位置で把持した場合であっても、保持部２００が移動先コンテナＳ２の内壁に干渉する。そのため、ハンドリング装置１０は、移動先コンテナＳ２の内壁に押し付けるようにして詰めて物体Ｏを置くことはできない。

【0054】

このように、図７中の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の保持姿勢及び保持位置は、いずれも保持部２００の外形が物体Ｏの外形の４辺からはみ出す保持姿勢及び保持位置である点については共通しているが、箱の充填率を向上させるためには、（ａ）よりも（ｂ）の保持姿勢及び保持位置、そして（ｂ）よりも（ｃ）の保持姿勢及び保持位置のほうがより好ましいといえる。

【0055】

また、図７中の（ｄ）は、物体Ｏの外形の３辺から保持部２００の外形がはみ出す保持姿勢及び保持位置を示す。この保持姿勢及び保持位置で把持した場合、図８中の（ｄ）に示すように、移動先コンテナＳ２の内壁に押し付けるようにして（内壁に接触させて）詰めて物体Ｏを詰めて置くことができる。しかしながら、この保持姿勢及び保持位置で把持した場合、移動先コンテナＳ２の角に押し付けるようにして物体Ｏを詰めて置くことはできない。

【0056】

図７中の（ｅ）は、物体Ｏの外形の２辺から保持部２００の外形がはみ出す保持姿勢及び保持位置を示す。この保持姿勢及び保持位置で把持した場合、図８中の（ｅ）に示すように、移動先コンテナＳ２の角に押し付けるようにして物体Ｏを詰めて置くことができる。しかしながら、例えば移動先コンテナＳ２における保管領域の幅が狭い場合には、保持部２００が移動先コンテナＳ２の内壁又は先に置かれた他の物体Ｏに干渉するため、移動先コンテナＳ２の角に押し付けるようにして物体Ｏを置くことができない。

【0057】

図７中の（ｆ）は、物体Ｏの外形の２辺から保持部２００の外形がはみ出す保持姿勢及び保持位置を示す。この保持姿勢及び保持位置で把持した場合、図８中の（ｆ）に示すように、移動先コンテナＳ２における保管領域の幅が狭い場合であっても、移動先コンテナＳ２の角に押し付けるようにして物体Ｏを詰めて置くことができる。この保持姿勢及び保持位置では、移動先コンテナＳ２の角に押し付けるようにして物体Ｏを詰めておくことが比較的容易にでき、さらに、先に置かれた物体Ｏに対して他の物体Ｏを詰めて置くことも比較的容易にできる。そのため、箱の充填率を向上させるためには、図７中の（ａ）から（ｆ）に示される複数の保持姿勢及び保持位置の中では、図７中の（ｆ）の保持姿勢及び保持位置がより好ましいと言える。

【0058】

本実施形態では、保持計画生成部３３０ａは、物体Ｏの外形を示す情報（上述した「物体外形情報」）と、保持部２００の外形を示す情報（上述した「保持部外形情報」）とに基づき、複数の保持姿勢の各々について、物体Ｏの外形に対する保持部２００のはみ出し方を評価する。さらに本実施形態では、保持計画生成部３３０ａは、複数の保持姿勢の各々について、複数の保持位置の各々での、物体Ｏの外形に対する保持部２００のはみ出し方を評価する。

【0059】

詳しく述べると、本実施形態では、保持計画生成部３３０ａは、物体Ｏの外形に対する保持部２００のはみ出し量に基づき、物体Ｏの外形に対する保持部２００のはみ出し方を評価する。「はみ出し量」とは、例えば、物体Ｏの外形が多角形と見做された場合（例えば、物体Ｏの外形が多角形として、又は多角形に近似されて登録されている場合）、物体Ｏの外形のなかで保持部２００がはみ出す辺の数である。

【0060】

ここで上述したように、保持計画生成部３３０ａは、物体Ｏに対して保持部２００の角度位置が異なる複数の保持姿勢及び保持位置を決定する場合がある。この場合、保持計画生成部３３０ａは、決定された複数の保持姿勢及び保持位置の各々について上述した処理を行い、複数の保持姿勢及び保持位置の各々について、その保持姿勢及び保持位置での上記はみ出し量の最小値と、その保持姿勢及び保持位置において上記はみ出し量が最小値となる保持位置とを特定する。

【0061】

保持計画生成部３３０ａは、評価結果に基づき、決定された複数の保持姿勢及び複数の保持位置のなかから、採用される保持部２００の保持姿勢及び保持位置を決定する。例えば、保持計画生成部３３０ａは、上記はみ出し量が特定の条件を満たすように、複数の保持姿勢及び複数の保持位置のなかから、保持部２００の保持姿勢及び保持位置を決定する。

【0062】

「特定の条件を満たす」とは、例えば、保持計画生成部３３０ａにより決定された複数の保持姿勢及び保持位置のなかで、上記はみ出し量が最小又は所定値以下となることである。上述したように、上記はみ出し量は、例えば、物体Ｏの外形が多角形と見做された場合、物体Ｏの外形のなかで保持部２００がはみ出す辺の数である。

【0063】

したがって、はみ出し量が物体Ｏの外形のなかで保持部２００がはみ出す辺の数である場合、「特定の条件を満たす」とは、例えば、物体Ｏの外形のなかで保持部２００がはみ出す辺の数が、複数の保持姿勢のなかで最小又は所定数以下（例えば１つ以下）となることである。ただし、「所定数以下」は、「１つ以下」に限定されず、保持部２００が近似される多角形の種類等に基づき、「２つ以下」と設定されてもよく、その他の数以下に設定されてもよい。

【0064】

このように、制御部３００は、物体Ｏと保持部２００とが重なる方向から見た場合に、保管領域の境界面又は先に配置された他の物体Ｏの側面に倣うことが可能な物体Ｏの、（保管領域の境界面に物体Ｏを押し付ける場合）少なくとも一面、又は、（保管領域の角に物体Ｏを押し付ける場合）少なくとも二面が、保持部２００によって覆われないように、保持部２００に物体Ｏを保持させる。

【0065】

また、保持計画生成部３３０ａは、物体Ｏの移動先Ｓ２に関する情報（例えば、上述した「移動先形状情報」及び「移動先積載情報」）に基づき、物体Ｏの外形に対して保持部２００がはみ出してはいけない方向と、保持部２００がはみ出してはいけない物体Ｏの辺とのうち少なくとも一方を特定するようにしてもよい。そして、保持計画生成部３３０ａは、特定された方向又は特定された物体Ｏの辺に関する、保持部２００のはみ出し量に対する重みを大きくしてもよい。ここで言う「重みを大きくする」とは、保持部２００の保持姿勢及び保持位置として採用されにくくすることを意味する。これにより、保持計画生成部３３０ａは、上記特定された方向又は上記特定された物体Ｏの辺から、保持部２００の外形がはみ出す保持姿勢及び保持位置が選択されることを抑制することができる。

【0066】

また、保持計画生成部３３０ａは、物体Ｏの移動元に関する情報（例えば、上述した「移動元形状情報」）に基づき保持部２００の保持姿勢及び保持位置に関する制約条件を設定し、その制約条件下で保持部２００の保持姿勢及び保持位置を選択してもよい。

【0067】

以上説明した処理により、保持計画生成部３３０ａは、保持部２００の保持姿勢及び保持位置を決定する。保持計画生成部３３０ａは、決定した保持姿勢及び保持位置を、制御目標として動作制御部３４０に出力する。

【0068】

次に、移動計画生成部３３０ｂについて説明する。移動計画生成部３３０ｂは、物体Ｏの移動先Ｓ２に関する情報（例えば、上述した「移動先形状情報」及び「移動先積載情報」）に基づき、保持部２００で保持した物体Ｏを移動先Ｓ２に移動させる移動計画を生成する。本実施形態では、移動計画生成部３３０ｂは、保持計画生成部３３０ａにより決定された保持姿勢及び保持位置に基づき、上記移動計画を生成する。例えば、移動計画生成部３３０ｂは、物体Ｏの外形に対して保持部２００がはみ出していない方向が（すなわち、保持部２００がはみ出していない物体Ｏの辺が）、移動先コンテナＳ２の内壁面や先に置かれた物体Ｏに隣り合う移動計画を生成する。

【0069】

次に、動作制御部３４０について説明する。動作制御部３４０は、計画部３３０により計画された保持計画及び移動計画に基づき、保持部２００及び移動機構１００を制御する。例えば、動作制御部３４０は、保持計画生成部３３０ａにより生成された保持計画に基づき移動機構１００及び保持部２００を制御し、保持計画生成部３３０ａにより決定された保持部２００の保持姿勢及び保持位置で物体Ｏを保持する。動作制御部３４０は、移動計画生成部３３０ｂにより生成された移動計画に基づき移動機構１００及び保持部２００を制御し、物体Ｏを移動先コンテナＳ２内に移動させる。

【0070】

移動先コンテナＳ２の内壁、又は先に置かれた他の物体Ｏの側面に倣って次の物体Ｏを置く場合に、隙間なく配置するため、ハンドリング装置１０による把持解放時の動作には、物体Ｏを、移動先コンテナＳ２の内壁、又は先に置かれた他の物体Ｏの側面へ押し付ける動作を伴うことが想定される。この場合、ベース先端部２０６の中央よりも、より端に近い保持位置で物体Ｏを把持する方が、保持部２００が箱の内壁や他の物体の側面に干渉しにくい。

【0071】

このような干渉のしにくさを表す定量的な値を計算によって導くためには、例えば、図９、図１０及び図１１に示すように、各把持方法に対して幾何学的にパターン分類を行えばよい。各パターンが全体パターンに対し優位かどうかを表現する点数を割り付けることによって、一意に評価が可能である。

【0072】

図９、図１０及び図１１は、各把持方法に対する幾何学的なパターン分類を説明するための図である。
図９に示すように、例えば物体が四角形である場合、四角形の一辺の延長線の外側を、１つの領域とみなすことができる。図９に示すように、四辺それぞれの延長線の外側の領域である領域１～４がある。

【0073】

図１０において、実線で描かれた四角形は物体Ｏの外形を示す。また、二点鎖線で描かれた四角形は保持部２００の外形を示す。
図１０中の（ａ）に示す保持姿勢及び保持位置の場合、保持部２００の外形は図１０に示した領域１～４のうちいずれの領域にもはみ出していない。
図１０中の（ｂ）に示す保持姿勢及び保持位置の場合、保持部２００の外形は図１０に示した領域３のみにはみ出している。
図１０中の（ｃ）に示す保持姿勢及び保持位置の場合、保持部２００の外形は図１０に示した領域２及び領域３にはみ出している。
図１０中の（ｄ）に示す保持姿勢及び保持位置の場合、保持部２００の外形は図１０に示した領域１及び領域２にはみ出している。
図１０中の（ｅ）に示す保持姿勢及び保持位置の場合、保持部２００の外形は図１０に示した領域２～４にはみ出している。
図１０中の（ｆ）に示す保持姿勢及び保持位置の場合、保持部２００の外形は図１０に示した領域１～４の全てにはみ出している。

【0074】

上記のように、はみ出し方の種類（以下「はみ出しパターン」という。）によって、保持姿勢及び保持位置を分類することが可能である。
そして、保持姿勢及び保持位置を上記のように分類した後、例えば、図１１に示すようなスコアリングを行う。

【0075】

ここで、保持計画生成部３３０ａは、物体Ｏの外形のなかで保持部２００が２つの辺からはみ出す場合、前記２つの辺が互いに連続する保持姿勢を、前記２つの辺が互いに連続しない保持姿勢よりも優先して、保持部２００の保持姿勢に決定してもよい。図１２は、保持部２００の複数の保持姿勢の例を示す図である。「前記２つの辺が互いに連続する」とは、例えば、図１２中の（ａ）に示すように、物体Ｏの外形のなかで保持部２００がはみ出す２つの辺Ｊ１，Ｊ２が互いに連続する（互いに接続されている）ことを意味する。一方で、「前記２つの辺が互いに連続しない」とは、例えば、図１２中の（ｂ）に示すように、物体Ｏの外形のなかで保持部２００がはみ出す２つの辺Ｊ１，Ｊ３が互いに連続しない（例えば対辺である）ことを意味する。

【0076】

上記説明した構成を備えることによって、ハンドリング装置１０は、箱詰めに有利な把持方法を選定することができる。しかしながら、一般的に、搬送システムにおいては、箱詰めのみを考慮した把持方法を実行すると、把持時における障害物への衝突の可能性が高くなったり、把持搬送時において物理的な安定性を損なったりする場合が考えられる。また、ロボットの可動範囲の限界付近でハンドリングされることによって、目的とする姿勢を取るまでの到達時間が増大する場合も考えられる。

【0077】

そこで、上述したはみ出しパターンの判定のみから搬送効率の向上を考えるのではなく、搬送プロセス全体において、搬送効率に影響する様々な要素を重み付けすることによって、より効果的に搬送効率の改善を図ることができる。
例えば、図１３に示すように、搬送効率に影響する様々な要素を、「項目」を表す軸と「目的」を表す軸とによって分類することができる。項目の軸の要素としては、例えば、「保持姿勢」、「保持位置」、及び「吸着部の特徴」がある。また、目的の軸の要素としては、例えば、「把持成功率」、「把持解放成功率」、及び「動作タクトタイム」がある。

【0078】

そして、これら３つの項目と３つの目的とによって分類される合計９つの要素グループに対し、例えば、それぞれ図１３示すようにラベリング（ｓｃｏｒｅ：１－１～ｓｃｏｒｅ：３－３）を行う。

【0079】

例えば、図１３に示すように、把持成功率に対して影響しうる要素のうち、吸着部の特徴に関する要素に対しては「ｓｃｏｒｅ：１－１」がラベリングされている。そして、「ｓｃｏｒｅ：１－１」がラベリングされた要素として「吸着面積の多さ」が挙げられている。これは、物体Ｏの重量に対して必要十分な吸着面積を有していること、あるいは有していないことを評価するための要素である。

【0080】

また、図１３に示すように、把持成功率に対して影響しうる要素のうち、保持姿勢に関する要素に対しては「ｓｃｏｒｅ：１－２」がラベリングされている。そして、「ｓｃｏｒｅ：１－２」がラベリングされた要素として「把持面に姿勢が合っている」ことが挙げられている。これは、物体Ｏの把持面に吸着部２０５がしっかりと吸着される保持姿勢であること、あるいはそのような保持姿勢ではないことを評価するための要素である。

【0081】

また、図１３に示すように、把持成功率に対して影響しうる要素のうち、保持位置に関する要素に対しては「ｓｃｏｒｅ：１－３」がラベリングされている。そして、「ｓｃｏｒｅ：１－３」がラベリングされた要素として「周囲環境との距離」が挙げられている。これは、ハンドリング装置１０が物体Ｏを移動させる動作における、移動のし易さを評価するための要素である。

【0082】

また、「ｓｃｏｒｅ：１－３」がラベリングされた要素として、さらに「把持点の面中心近さ」が挙げられている。これは、物体Ｏが安定して把持されていること、あるいはそのように把持されていないことを評価するための要素である。

【0083】

また、図１３に示すように、把持解放成功率に対して影響しうる要素のうち、保持位置に関する要素に対しては「ｓｃｏｒｅ：２－１」がラベリングされている。そして、「ｓｃｏｒｅ２－１」がラベリングされた要素として「はみ出しパターンの判定（はみ出し量の計算）」が挙げられている。これは、本実施形態によるハンドリング装置１０によって改善される要素であり、移動先コンテナＳ２において物体Ｏをより詰めて置けること、あるいはより詰めて置けないことを評価するための要素である。

【0084】

また、図１３に示すように、把持解放成功率に対して影響しうる要素のうち、保持姿勢に関する要素に対しては「ｓｃｏｒｅ：２－２」がラベリングされている。そして、「ｓｃｏｒｅ２－２」がラベリングされた要素として「アイテムとパッド面とが直交しているか」という点が挙げられている。これは、アイテムとパッド面とが直交しているほうが移動先コンテナＳ２において物体Ｏをより詰めて置けることから、上記と同様に、移動先コンテナＳ２において物体Ｏをより詰めて置けること、あるいはより詰めて置けないことを評価するための要素である。

【0085】

また、図１３に示すように、把持解放成功率に対して影響しうる要素のうち、吸着部の特徴に関する要素に対しては「ｓｃｏｒｅ：２－３」がラベリングされている。そして、「ｓｃｏｒｅ２－３」がラベリングされた要素として「解放時運動特性が有効な吸盤」という点が挙げられている。これは、例えば移動先コンテナＳ２の角部等、把持解放時の環境において物体Ｏを置く場合に、より有効な吸盤であること、あるいは有効ではない吸盤であることを評価するための要素である。

【0086】

また、図１３に示すように、動作タクトタイムに対して影響しうる要素のうち、保持姿勢に関する要素に対しては「ｓｃｏｒｅ：３－１」がラベリングされている。そして、「ｓｃｏｒｅ３－１」がラベリングされた要素として「ロボットが到達しやすい姿勢であること」という点が挙げられている。これは、より短い動作タクトタイムで物体Ｏを移動させることができる保持姿勢であること、あるいはそのような保持姿勢でないことを評価するための要素である。

【0087】

また、図１３に示すように、動作タクトタイムに対して影響しうる要素のうち、保持位置に関する要素に対しては「ｓｃｏｒｅ：３－２」がラベリングされている。そして、「ｓｃｏｒｅ３－２」がラベリングされた要素として「把持面評価」点が挙げられている。これは、より短い動作タクトタイムで物体Ｏを移動させることができる保持位置であること、あるいはそのような保持位置でないことを評価するための要素である。例えば、把持面がより高い位置にある物体Ｏから順に移動させたほうが、動作タクトタイムを短くすることができるためである。

【0088】

また、図１３に示すように、動作タクトタイムに対して影響しうる要素のうち、吸着部の特徴に関する要素に対しては「ｓｃｏｒｅ：３－３」がラベリングされている。そして、「ｓｃｏｒｅ３－３」がラベリングされた要素として「吸着／解放の動作時間の短い吸盤」が挙げられている。これは、より短い動作タクトタイムで物体Ｏを移動させることができる特徴を有する吸着部であること、あるいはそのような吸着部ではないことを評価するための要素である。

【0089】

このようにラベリングされた要素グループごとの評価値を、例えば、図１４に示すように、重み付けを行いつつ１つに統合する計算を行う。これにより、図１３及び図１４によって示されるポリシーに基づいて、搬送システムは、最良の判断を自動的に選択して処理を実行することができる。例えば、図１３及び図１４に示すポリシーにおいては、重量のある対象物体を安定して保持するために、「吸着面積の大きさ（ｓｃｏｒｅ：１－１）」に対して最も多くの重み付けがなされるようになっている。

【0090】

本実施形態に係るハンドリング装置１０は、膨大な把持方法（複数の保持姿勢及び複数の保持位置）の候補に対して、統一のスコアリングルールで点数付け及び重み付けを行う。そして、ハンドリング装置１０は、このようなスコアリングルールによって算出されたスコアが最良となる保持方法を選択する。統一されたスコアリングルールを用いることによって、例えば互いに背反する複数の「優先したい事項」が存在する場合であっても、ハンドリング装置１０は、一括して判断を行い、動作することができる。

【0091】

なお、上記のようなポリシーは、例えば搬送システムの設計者や顧客等によって任意に設定されるものであってもよい。あるいは、安全用に設けられた衝突検知装置から得られる衝突検知結果や、物体認識時に得られる対象物体の破損の有無を示す結果をデータベースに収集しながら、把持結果の成否に基づいて自動で重み付けを更新していくような学習アルゴリズムと組み合わせて設定されるものであってもよい。

【0092】

以下、制御部３００の処理の流れの一例について説明する。図１５は、制御部３００の処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【0093】

情報取得部３１０は、第１検出器１１によって認識された物体Ｏ等に関する情報を、管理装置１３を介して取得する（ステップＳ０１）。
情報解析部３２０は、物体Ｏに対して保持部２００をあてがう保持姿勢及び保持位置を全て又は必要な分だけ、任意の分解能で算出して把持方法の候補を絞り込む（ステップＳ０２）。

【0094】

保持計画生成部３３０ａは、保持部２００をあてがう物体Ｏの側面から、平面視で見たときの周囲を幾何学的に４領域に分類する（ステップＳ０３）。
保持計画生成部３３０ａは、ステップＳ０２において絞り込まれた把持方法の候補それぞれにおいて、４領域のうちどの領域に対して保持部２００の外形が干渉するかを特定する。本実施形態では、例えば、物体Ｏの外形のなかで保持部２００がはみ出す辺の数を算出する。そして、保持計画生成部３３０ａは、干渉しない領域の数がより多い（例えば、物体Ｏの外形のなかで保持部２００がはみ出す辺の数がより少ない）把持方法の候補から順により高い評価点数を付与する。そして、保持計画生成部３３０ａは、最も評価点数が高い把持方法を選択する（ステップＳ０４）。

【0095】

動作制御部３４０は、移動機構１００及び保持部２００を制御し、選択された把持方法によって把持を実行させる（ステップＳ０４）。なお、動作制御部３４０は、干渉しない領域を保管領域の境界面に押し付けて箱詰めが行われるように、移動機構１００及び保持部２００を制御する。
このような構成によれば、ハンドリング装置１０は、保管領域に対し、搬送対象の物体Ｏを詰めて置くことができる。

【0096】

例えば、移動先コンテナ内に物体を移動させる（いわゆる箱詰めを行う）際には、移動先コンテナにおける物体の充填率向上のため、把持した物体及び保持部を周囲に干渉させないように制御しつつ、例えば、移動先コンテナの内壁面や先に置かれた物体の側面に対して搬送対象の物体を詰めて置くことが望ましい。しかしながら、一般的な搬送装置では、移動元での物体の保持しやすさのみに着目して物体に対する保持姿勢及び保持位置が決定されることが多く、箱詰め時における（移動先における）保持姿勢及び保持位置が考慮されていないことが多い。そのため、箱詰め動作の際に、移動先コンテナや先に置かれた物体に保持部が干渉し、物体を置く位置が大きく制限されることで、箱詰めの充填率が低下してしまう場合がある。また一般的には、箱詰め動作を行う保持部は、物体の外形よりも小さい場合が多く、本実施形態のような物体Ｏの外形よりも大きな保持部２００は検討されてこなかった。

【0097】

一方で、本実施形態では上述したように、ハンドリング装置１０は、移動先コンテナＳ２の内壁面や先に置かれた物体Ｏに対する保持部２００の干渉をより小さくするように、物体Ｏに対する保持部２００の保持姿勢及び保持位置を決定する制御部３００を有する。具体的には、ハンドリング装置１０は、物体Ｏと保持部２００とが重なる方向から見た場合に保持部２００の外形が物体Ｏの外形からはみ出す場合、保持部２００の端の位置で物体Ｏを保持する。

【0098】

このような構成によれば、移動先コンテナＳ２や先に置かれた物体Ｏに保持部２００が干渉しにくく、物体Ｏを置く位置が制限されにくい。このため、移動先コンテナＳ２の内壁や仕切り等の（境界面）や先に置かれた物体Ｏの側面に対して、搬送対象の物体Ｏを詰めて置くことが容易になる。その結果、本実施形態に係るハンドリング装置１０は、箱詰めの充填率を向上させることができる。これにより、本実施形態に係るハンドリング装置１０は、輸送効率の向上及び輸送コストの低減を図ることができる。

【0099】

なお、本実施形態によるハンドリング装置１０が、物体Ｏと保持部２００とが重なる方向から見た場合に保持部２００の外形が物体Ｏの外形からはみ出す場合に、保持部２００の端の位置で物体Ｏを保持するのではなく、物体Ｏの端の位置を保持する構成であってもよい。

【0100】

また、本実施形態では上述したように、ハンドリング装置１０は、保持計画生成部３３０ａを有する。保持計画生成部３３０ａは、物体Ｏに対する保持部２００の複数の保持姿勢を決定する。保持計画生成部３３０ａは、物体Ｏの外形を示す情報に基づき、複数の保持姿勢の各々について、物体Ｏの外形に対する保持部２００のはみ出し方を評価する。保持計画生成部３３０ａは、評価結果に基づき、前記複数の保持姿勢のなかから保持部２００の保持姿勢を決定する。このような構成によれば、物体Ｏを保持可能な複数の保持姿勢の各々について保持計画生成部３３０ａにより評価を行うことができ、より適した保持姿勢を決定することができる。これにより、物体Ｏをより詰めて置くことができる場合がある。

【0101】

また、保持計画生成部３３０ａは、複数の保持姿勢の各々において、物体Ｏに対する保持部２００の複数の保持位置を決定する。保持計画生成部３３０ａは、前記複数の保持姿勢の各々について、前記複数の保持位置の各々での物体Ｏの外形に対する保持部２００のはみ出し方を評価する。保持計画生成部３３０ａは、評価に基づき、保持部２００の保持姿勢及び保持位置を決定する。このような構成によれば、複数の保持姿勢に加え、各保持姿勢における複数の保持位置の各々について保持計画生成部３３０ａにより評価を行うことができ、より適した保持姿勢及び保持位置を決定することができる。

【0102】

また、本実施形態では上述したように、保持計画生成部３３０ａは、物体Ｏの外形に対する保持部２００のはみ出し量を評価する。保持計画生成部３３０ａは、物体Ｏの外形に対する保持部２００のはみ出し量が特定の条件を満たすように、保持部２００の保持姿勢及び保持位置を決定する。このような構成によれば、物体Ｏの外形に対するはみ出し量が比較的小さな保持姿勢及び保持位置が決定される。これにより、物体Ｏをより詰めて置くことができる場合がある。

【0103】

また、本実施形態では上述したように、上記はみ出し量は、物体Ｏの外形のなかで保持部２００がはみ出す辺の数である。このような構成によれば、物体Ｏの外形のなかで保持部２００がはみ出す辺の数が少ない保持姿勢及び保持位置が決定される。これにより、保持部２００の外形がより邪魔になりにくく、物体Ｏをより詰めて置くことができる場合がある。

【0104】

ここで、物体Ｏの外形のなかで保持部２００が２つの辺からはみ出す場合、前記２つの辺が互いに連続する保持姿勢を、前記２つの辺が互いに連続しない保持姿勢よりも優先して、保持部２００の保持姿勢に決定してもよい。このような構成によれば、移動先コンテナＳ２の内壁面や先に置かれた物体Ｏに対して搬送対象の物体Ｏをさらに詰めて置きやすくなる。

【0105】

なお、保持部２００の外形が保管領域の境界面へ押し付けやすい形状であるほど、箱の充填率向上に対する効果はより高くなる。そのため、保持部２００の外形は、円形よりも四角形あるいは三角形等のほうがより好ましい。そして、四角形あるいは三角形の角はより鋭角であることが望ましい。

【0106】

なお、箱詰め時の動作において保管領域の境界面に対して物体Ｏの押し付けを行う場合においては、ハンドリング装置１０が力センサを備える構成であってもよい。ハンドリング装置１０は、例えば、力センサから得られる情報をリアルタイムで観察しながら押し付けを行う。あるいは、押し付け時に、位置制御ではなく、一時的にモーターの電流制御を行うことによって一定の力を与える構成にしてもよい。これにより、より正確な箱詰めが可能になる。

【0107】

なお、それぞれの吸着部２０５の使用の程度に応じて、それぞれの吸着部２０５の交換時期を示す情報を出力する提示部（図示せず）を備える構成にしてもよい。なお、提示部が、例えば、ディスプレイ等を有する表示装置（図示せず）へ当該情報を出力し、当該表示装置がそれぞれの吸着部２０５の交換時期を示す情報を表示するようにしてもよい。あるいは、提示部が、各吸着部２０５の近傍にそれぞれ備えられた発光部（図示せず）へ当該情報を出力し、交換時期である吸着部２０５の近傍に備えられた発光部が発光するようにしてもよい。

【0108】

また、制御部３００が、複数の吸着部２０５それぞれの使用の程度に応じて、それぞれ吸着部２０５の使用頻度を変更させる制御を行うようにしてもよい。これにより、ハンドリング装置１０（吸着部２０５）の耐久性を向上させることができる。

【0109】

以上、いくつかの実施形態及び変形例について説明したが、実施形態は上記例に限定されない。例えば、制御部３００のいくつかの機能部は、ハンドリング装置１０に代えて、管理装置１３に設けられてもよい。例えば、情報取得部３１０、情報解析部３２０、計画部３３０、及び記憶部３５０は、管理装置１３に設けられてもよい。計画部３３０は、「情報処理部」の一例である。

【0110】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、ハンドリング装置は、物体と保持部とが重なる方向から見た場合に保持部の外形が物体の外形からはみ出す場合、保持部の端の位置で前記保持部に前記物体を保持させる制御部を持つ。このような構成によれば、アイテムが詰められる箱の充填率を向上させることができる。

【0111】

なお、上述した実施形態における搬送システム１の一部又は全部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。
なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、搬送システム１に内蔵されたコンピュータシステムであって、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。

【0112】

さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信回線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

【0113】

また、上述した実施形態における搬送システム１の一部又は全部を、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路として実現してもよい。搬送システム１の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、又は全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、又は汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。

【0114】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0115】

１…搬送システム、１０…ハンドリング装置、１１…第１検出器、１２…第２検出器、１３…管理装置、１００…移動機構、１０１…アーム部材、１０２…回動部、２００…保持部、２０１…ベース、２０２…回動部、２０３…吸引装置、２０４…切換弁、２０５…吸着部、２０５Ｅ…有効吸着部、２０６…ベース先端部、２０７…回動部、３００…制御部、３１０…情報取得部、３２０…情報解析部、３３０…計画部、３３０ａ…保持計画生成部、３３０ｂ…移動計画生成部、３４０…動作制御部、３５０…記憶部、Ｏ…物体、Ｓ１…移動元、Ｓ２…移動先

【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】