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特許7252944アクチュエータ装置、アクチュエータ装置による対象物取出方法、及び、対象物取出システム

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(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】2023-03-28

(45)【発行日】2023-04-05

(54)【発明の名称】アクチュエータ装置、アクチュエータ装置による対象物取出方法、及び、対象物取出システム

(51)【国際特許分類】

B25J 13/08 20060101AFI20230329BHJP

B25J 15/06 20060101ALI20230329BHJP

【ＦＩ】

B25J13/08 Z

B25J15/06 A

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2020516178

(86)(22)【出願日】2019-04-05

(86)【国際出願番号】 JP2019015093

(87)【国際公開番号】W WO2019208162

(87)【国際公開日】2019-10-31

【審査請求日】2021-11-19

(31)【優先権主張番号】P 2018085411

(32)【優先日】2018-04-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2019009661

(32)【優先日】2019-01-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【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】100106518

【弁理士】

【氏名又は名称】松谷道子

(74)【代理人】

【識別番号】100132241

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部博史

(74)【代理人】

【識別番号】100091524

【弁理士】

【氏名又は名称】和田充夫

(72)【発明者】

【氏名】嘉藤佑亮

(72)【発明者】

【氏名】小澤順

【審査官】仁木学

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－２１０３１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ１３／０８

Ｂ２５Ｊ１５／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

載置台に載置される複数の対象物の１つを、前記対象物の側面を互いに接触させながら、吸着ノズルにより吸着しながら前記載置台から取出すアクチュエータ装置であって、
アクチュエータと、
第１の設定部と、
動作制御部と、
第１取得部とを備え、
前記アクチュエータは、前記対象物を吸着する前記吸着ノズルを有し、前記吸着ノズルにより前記対象物を第１の吸着位置で吸着しかつ前記対象物の側面が他の物体に接触しながら前記載置台から前記対象物を取出し、
前記第１の設定部は、前記アクチュエータによる前記載置台からの前記対象物の取出し量を設定し、
前記動作制御部は、前記アクチュエータによる吸着及び取出し動作の制御を行い、
前記第１取得部は、前記吸着ノズルに付加されるモーメントを取得し、
（ｉ）前記第１取得部は、前記モーメントとして、前記吸着ノズルにより前記対象物を吸着したときの前記吸着ノズルに付加される第１のモーメントと、前記吸着ノズルにより前記対象物を第１の取出し量で前記載置台から取出すときの前記吸着ノズルに付加される第２のモーメントとの差を取得し、
ここで、前記第１の取出し量は、前記載置台から前記対象物を取出すまでの量であり、
（ｉｉ）前記動作制御部は、前記第１取得部により取得した前記２つのモーメントの前記差に基づいて、更に、前記取出し動作を継続するか否かを制御する、
アクチュエータ装置。

【請求項2】

前記載置台は、前記対象物が複数個充填された状態で配置される梱包箱であり、
前記梱包箱から前記１つの対象物を前記吸着ノズルにより吸着しかつ前記他の物体としての前記梱包箱内に残っている前記対象物の側面又は前記梱包箱の内壁に接触しながら取出す、
請求項１に記載のアクチュエータ装置。

【請求項3】

前記対象物は直方体である、
請求項１又は２に記載のアクチュエータ装置。

【請求項4】

前記動作制御部は、前記２つのモーメントの前記差が第１閾値以上であれば前記取出し動作を継続し、前記第１閾値未満であれば前記取出し動作の継続を中止するように制御する、
請求項１～３のいずれか１つに記載のアクチュエータ装置。

【請求項5】

前記吸着ノズルによる、前記対象物の第２の吸着位置を設定する第２の設定部を更に備え、
前記取出し動作の継続を中止した対象物に対して、前記載置台から取出す前の状態に戻した状態で、前記第２の設定部は、前記取出し動作を中止した前記第１の吸着位置とは異なる前記第２の吸着位置を設定し、
前記動作制御部は、前記第２の吸着位置で、前記対象物を吸着して、前記載置台からの取出し動作を行うように制御する、
請求項１～４のいずれか１つに記載のアクチュエータ装置。

【請求項6】

前記動作制御部は、前記第１取得部により取得した前記２つのモーメントの前記差に基づいて、更に、前記取出し動作を継続することにより、前記第１の取出し量よりも大きくかつ前記対象物の高さよりも大きな量だけ前記対象物を移動させて、前記対象物を前記載置台から前記載置台の外部に取出すように制御する、
請求項１～５のいずれか１つに記載のアクチュエータ装置。

【請求項7】

前記対象物の前記吸着位置は、ビニール又はセロハンで覆われている、
請求項１～６のいずれか１つに記載のアクチュエータ装置。

【請求項8】

前記載置台は傾斜角度が鋭角の棚板に載置されている、
請求項１～７のいずれか１つに記載のアクチュエータ装置。

【請求項9】

前記載置台は傾斜角度が０度の棚板に載置されている、
請求項１～７のいずれか１つに記載のアクチュエータ装置。

【請求項10】

前記動作制御部は、前記吸着位置での吸着圧を、第１の吸着圧と、前記第１の吸着圧よりも大きな第２の吸着圧とに変更可能に制御し、
前記動作制御部は、前記第１取得部により取得した前記２つのモーメントの前記差に基づいて、前記アクチュエータによる前記取出し動作を継続しないように制御するとき、前記取出し動作を中止して前記対象物を前記載置台内の元の位置に戻した後、前記吸着位置での吸着圧を前記第１の吸着圧から前記第２の吸着圧に変更したのち、前記アクチュエータを動作制御して前記対象物を前記吸着位置で吸着しつつ前記取出し動作を再度行い、前記２つのモーメントの前記差を前記第１取得部により再び取得し、前記アクチュエータによる前記取出し動作を継続するか否かを制御する、
請求項１～９のいずれか１つに記載のアクチュエータ装置。

【請求項11】

前記動作制御部は、前記２つのモーメントの前記差が前記第１閾値以上であるが、第２閾値を越えるとき、前記取出し動作の継続を中止するように制御する、
請求項１～１０のいずれか１つに記載のアクチュエータ装置。

【請求項12】

載置台に載置される複数の対象物の１つを、前記対象物の側面を互いに接触させながら、吸着ノズルにより吸着しながら前記載置台から取出す、対象物取り出し方法であって、
アクチュエータと、
第１の設定部と、
動作制御部と、
第１取得部とを備えるアクチュエータ装置を使用して、
前記アクチュエータによる前記載置台からの前記対象物の取出し量を前記第１の設定部で設定するとともに、前記対象物を吸着する前記吸着ノズルを有する前記アクチュエータによる吸着及び取出し動作を前記動作制御部で制御して、前記吸着ノズルにより前記対象物を第１の吸着位置で吸着しかつ前記対象物の側面が他の物体に接触しながら前記載置台から前記対象物を取出し、
（ｉ）前記吸着ノズルに付加されかつ前記第１取得部で取得したモーメントとして、前記吸着ノズルにより前記対象物を吸着したときの前記吸着ノズルに付加される第１のモーメントと、前記吸着ノズルにより前記対象物を第１の取出し量で前記載置台から取出すときの前記吸着ノズルに付加される第２のモーメントとの差を前記第１取得部で取得し、
ここで、前記第１の取出し量は、前記載置台から前記対象物を取出すまでの量であり、
（ｉｉ）前記第１取得部により取得した前記２つのモーメントの前記差に基づいて、更に、前記取出し動作を継続するか否かを前記動作制御部で制御する、
対象物取り出し方法。

【請求項13】

載置台に載置される複数の対象物の１つを、前記対象物の側面を互いに接触させながら、吸着ノズルにより吸着しながら前記載置台から取出すアクチュエータ装置の対象物取り出し用プログラムであって、
前記アクチュエータ装置は、
アクチュエータと、
第１の設定部と、
動作制御部と、
第１取得部とを備え、
前記アクチュエータは、前記対象物を吸着する前記吸着ノズルを有し、
コンピュータに、
前記吸着ノズルにより前記対象物を第１の吸着位置で吸着しかつ前記対象物の側面が他の物体に接触しながら前記載置台から前記対象物を取出す機能と、
前記第１の設定部は、前記アクチュエータによる前記載置台からの前記対象物の取出し量を設定する機能と、
前記動作制御部は、前記アクチュエータによる吸着及び取出し動作の制御を行い、
前記第１取得部は、前記吸着ノズルに付加されるモーメントを取得する機能と、
（ｉ）前記第１取得部は、前記モーメントとして、前記吸着ノズルにより前記対象物を吸着したときの前記吸着ノズルに付加される第１のモーメントと、前記吸着ノズルにより前記対象物を第１の取出し量で前記載置台から取出すときの前記吸着ノズルに付加される第２のモーメントとの差を取得する機能と、ここで、前記第１の取出し量は、前記載置台から前記対象物を取出すまでの量であり、
（ｉｉ）前記動作制御部は、前記第１取得部により取得した前記２つのモーメントの前記差に基づいて、更に、前記取出し動作を継続するか否かを制御する機能と、
として機能させるための、
アクチュエータ装置の対象物取り出し用プログラム。

【請求項14】

複数の環境のそれぞれに配置されて、載置台に載置される複数の対象物の１つを、前記対象物の側面を互いに接触させながら、吸着ノズルにより吸着しながら前記載置台から取出すアクチュエータ装置を備える対象物取出しシステムであって、
各アクチュエータ装置は、
アクチュエータと、
動作制御部と、
第１取得部とを備え、
前記システムは、
第１の設定部と、
サーバと、
操作対象物データベースと、
操作結果データベースとを備え、
前記サーバは、前記アクチュエータ装置に接続されているとともに、前記第１の設定部と前記操作対象物データベースと前記操作結果データベースとに接続され、
前記アクチュエータは、前記対象物を吸着する前記吸着ノズルを有し、前記吸着ノズルにより前記対象物を第１の吸着位置で吸着しかつ前記対象物の側面が他の物体に接触しながら前記載置台から前記対象物を取出し、
前記第１の設定部は、前記アクチュエータによる前記載置台からの前記対象物の取出し量を設定し、前記サーバを介して前記操作対象物データベースに記憶し、
前記動作制御部は、前記操作対象物データベースに記憶された前記対象物の取出し量を基に、前記アクチュエータによる吸着及び取出し動作の制御を行い、
前記第１取得部は、前記吸着ノズルに付加されるモーメントを取得し、
（ｉ）前記第１取得部は、前記モーメントとして、前記吸着ノズルにより前記対象物を吸着したときの前記吸着ノズルに付加される第１のモーメントと、前記吸着ノズルにより前記対象物を第１の取出し量で前記載置台から取出すときの前記吸着ノズルに付加される第２のモーメントとの差を取得し、ここで、前記第１の取出し量は、前記載置台から前記対象物を取出すまでの量であり、
（ｉｉ）前記動作制御部は、前記第１取得部により取得した前記２つのモーメントの前記差に基づいて、更に、前記取出し動作を継続するか否かを制御する、
対象物取出しシステム。

【請求項15】

吸着ノズルを備えたアクチュエータと前記アクチュエータを制御するコンピュータを備えた装置であって、前記コンピュータは、
載置台に載置される複数の対象物の１つを、前記対象物の側面を互いに接触させながら、吸着ノズルにより吸着しながら前記載置台から取出す上で、
前記吸着ノズルにより前記対象物を吸着したときの前記吸着ノズルに付加される第１のモーメントと、前記吸着ノズルにより前記対象物を取出している過程での前記吸着ノズルに付加される第２のモーメントとの差を取得し、
前記２つのモーメントの前記差に基づいて、更に、前記取出し動作を継続するか否かを制御する、
装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、１つの吸着ノズルを備えたアクチュエータが対象物をノズルで吸着によって保持し、運搬を行う運搬ロボットシステムにおいて、充填状態にある対象物を吸着によって取り出す際の揺れの量を低下させるような取り出し動作が可能なアクチュエータ装置、アクチュエータ装置による対象物取出方法、及び、対象物取出システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、ロボットシステムに対象物の取り出し動作を学習させる方法として、カメラ等のセンサを用いて対象物の状態の観測し、対象物のどの位置を把持すべきかを人が教示し、学習させる方法がある。このように、人が対象物の把持位置を教示する方法では、ロボットのシステムの手先の違いによっては、新たに教示をやり直す必要が生じる。また、人が教示した対象物の把持位置が、実は、ロボットシステムにとっては把持できない位置であることもある。そのため、ロボットシステムが実際に把持動作を実行し、その成否の結果から取り出し動作を学習することが効果的である。このように、対象物の状態の観測結果から、実際にロボットシステムが把持の動作を実行したときの取り出し動作の成否の結果を用いて、学習のための報酬関数を変更する方法が開示されている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－６４９１０号公報

【発明の概要】

【0004】

特許文献１の場合、ばら積み状態にある対象物の取り出し動作を２指ハンドを備えたロボットシステムを用いて学習させている。しかしながら、倉庫環境では、対象物はバラ積みではなく、一つの大きな箱の中に整列して充填状態に詰め込まれていることが多い。このような充填状態では、詰められている対象物同士の間隔が狭く、多指ハンドで挟み込んで対象物を把持することは難しい。そのため、吸着によって対象物を保持することが効果的である。

【0005】

しかしながら、倉庫環境では、対象物を取り出し易いように収納棚の棚板に傾斜がつけられている。このように棚板に傾斜があることで、吸着による保持で対象物を取り出したときに対象物が吊り下げられる状態となって対象物に揺れが生じる。この揺れにより、吸着部分から対象物が外れて対象物を落としてしまう危険性がある。そのため、倉庫環境での取り出し動作では、取り出しても対象物が揺れないような動作をさせる必要がある。

【0006】

従って、本開示は、取出し動作を行うときに対象物の揺れが大き過ぎて対象物を落としてしまうことを防ぐことができる技術を提供する。

【0007】

本開示の一つの態様にかかるアクチュエータ装置は、載置台に載置される複数の対象物の１つを、前記対象物の側面を互いに接触させながら、吸着ノズルにより吸着しながら前記載置台から取出すアクチュエータ装置であって、アクチュエータと、第１の設定部と、動作制御部と、第１取得部とを備え、前記アクチュエータは、前記対象物を吸着する前記吸着ノズルを有し、前記吸着ノズルにより前記対象物を第１の吸着位置で吸着しかつ前記対象物の側面が他の物体に接触しながら前記載置台から前記対象物を取出し、前記第１の設定部は、前記アクチュエータによる前記載置台からの前記対象物の取出し量を設定し、前記動作制御部は、前記アクチュエータによる吸着及び取出し動作の制御を行い、前記第１取得部は、前記吸着ノズルに付加されるモーメントを取得し、（ｉ）前記第１取得部は、前記モーメントとして、前記吸着ノズルにより前記対象物を吸着したときの前記吸着ノズルに付加される第１のモーメントと、前記吸着ノズルにより前記対象物を第１の取出し量で前記載置台から取出すときの前記吸着ノズルに付加される第２のモーメントとの差を取得し、ここで、前記第１の取出し量は、前記載置台から前記対象物を取出すまでの量であり、（ｉｉ）前記動作制御部は、前記第１取得部により取得した前記２つのモーメントの前記差に基づいて、更に、前記取出し動作を継続するか否かを制御する。

【0008】

尚、この包括的又は具体的な態様は、方法、システム、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能な記録媒体で実現されてもよく、装置、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、例えばＣＤ－ＲＯＭ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ－ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）等の不揮発性の記録媒体を含む。

【0009】

本開示によれば、取出し動作を行うときに対象物の揺れが大き過ぎて対象物を落としてしまうことを防ぐことができる。

【0010】

本開示の一態様における更なる利点および効果は、明細書および図面から明らかにされる。かかる利点および／または効果は、いくつかの実施形態並びに明細書および図面に記載された特徴によってそれぞれ提供されるが、１つまたはそれ以上の同一の特徴を得るために必ずしも全てが提供される必要はない。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1A】アクチュエータ装置で取り出しの対象となるにおける対象物の一例の図

【図1B】対象物の一例の斜視図

【図1C】対象物の別の例の斜視図

【図1D】対象物の別の例の斜視図

【図1E】対象物の別の例の斜視図

【図2A】アクチュエータ装置による対象物の梱包箱からの取り出し動作の説明図

【図2B】アクチュエータ装置のアクチュエータの説明図

【図3A】アクチュエータの手先の説明図

【図3B】アクチュエータの力覚センサの配置の説明図

【図3C】アクチュエータの力覚センサによるモーメント計測の説明図

【図3D】アクチュエータの力覚センサによるモーメント計測の説明図

【図3E】アクチュエータの力覚センサによるモーメント計測の説明図

【図3F】アクチュエータの力覚センサによるモーメント計測の説明図

【図3G】アクチュエータの力覚センサにより計測されたモーメントＭ１の一例の説明図

【図3H】アクチュエータの力覚センサにより計測されたモーメントＭ２の一例の説明図

【図4A】傾斜角度θの棚板に載置された梱包箱から対象物を取り出すときの揺れの一例を説明するための図

【図4B】傾斜角度θの棚板に載置された梱包箱から対象物を取り出すときの揺れの一例を説明するための図

【図4C】傾斜角度θの棚板に載置された梱包箱から対象物を取り出すときの揺れの一例を説明するための図

【図4D】傾斜角度０度の棚板に載置された梱包箱から対象物を取り出すときの揺れの一例を説明するための図

【図4E】傾斜角度０度の棚板に載置された梱包箱から対象物を取り出すときの揺れの一例を説明するための図

【図4F】傾斜角度０度の棚板に載置された梱包箱から対象物を取り出すときの揺れの一例を説明するための図

【図4G】吸着位置により対象物が落下する場合と落下しない場合とがあることを説明するために、対象物の上面の中心位置が吸着位置の図

【図4H】吸着位置により対象物が落下する場合と落下しない場合とがあることを説明するために、対象物の上面の中心位置が吸着位置の図

【図4I】吸着位置により対象物が落下する場合と落下しない場合とがあることを説明するために、対象物の上面の中心位置が吸着位置であって、対象物の上面から見た図

【図4J】吸着位置により対象物が落下する場合と落下しない場合とがあることを説明するために、対象物の上面の上端の位置が吸着位置の図

【図4K】吸着位置により対象物が落下する場合と落下しない場合とがあることを説明するために、対象物の上面の上端の位置が吸着位置の図

【図4L】吸着位置により対象物が落下する場合と落下しない場合とがあることを説明するために、対象物の上面の上端の位置が吸着位置であって、対象物の上面から見た図

【図5A】傾斜角度２０度の棚板に載置された梱包箱内から対象物を取り出すときの取り出し動作の一例の説明図

【図5B】図５Ａの区間Ａから区間Ｄを経て、対象物を落としてしまうまで、吸着位置に付加されるモーメントの時系列データを示すグラフ

【図6A】図５Ａの区間Ａから区間Ｄを経て、対象物を吸着保持に成功するまで、吸着位置に付加されるモーメントの時系列データを示すグラフ

【図6B】図５Ａの対象物が置かれている棚板の傾斜角度θが０度の場合、対象物を吸着保持に成功するまで、吸着位置に付加されるモーメントの時系列データを示すグラフを含む図

【図6C】図５Ａの対象物が置かれている棚板の傾斜角度θが０度の場合、対象物を落としてしまうまで、吸着位置に付加されるモーメントの時系列データを示すグラフ

【図7】対象物が置かれている傾斜角度θによって異なる適正モーメントの範囲の値を示す図

【図8A】アクチュエータ装置の一例としてのロボットアーム装置の機能ブロック図

【図8B】アクチュエータ装置の一例としてのロボットアーム装置のより詳細な機能ブロック図

【図9】記憶部に記憶されている、対象物の上面の吸着位置の座標と大きさと対象物１個の重さの例を説明する図

【図10】梱包箱内の６個の対象物の６か所の吸着位置１～６を例示する説明図

【図11A】変更前の元の吸着位置のＸＹＺ座標を示す図

【図11B】変更後の吸着位置１～５のＸＹＺ座標を示す表形式の図

【図11C】変更後の吸着位置２～５を示す対象物の上面の平面図

【図11D】変更前の元の吸着位置と変更後の吸着位置１のＺ座標を示す側面図

【図12A】変更前の元の吸着位置１－０のＸＹＺ座標を示す図

【図12B】変更後の吸着位置１－１，１－２，２－１，２－２のＸＹＺ座標を示す表形式の図

【図12C】図１２Ｂの変更後の吸着位置を示す対象物の上面の平面図

【図13A】アクチュエータ装置による対象物取り出し動作のフローチャート

【図13B】アクチュエータ装置の対象物取り出し動作の具体例のフローチャート

【図14】図１３ＢのステップＳ５０１の詳細な動作を示すフローチャート

【図15】図１３ＢのステップＳ５０５の詳細な動作を示すフローチャート

【図16】図１３ＢのステップＳ５０７の詳細な動作を示すフローチャート

【図17】図１３ＢのステップＳ５０６の詳細な動作を示すフローチャート

【図18】変形例１に係るアクチュエータ装置の一例としてのロボットアーム装置の機能ブロック図

【図19】図１８の変形例１におけるアクチュエータの手先の説明図

【図20】図１８の変形例１における、図１３ＢのステップＳ５０５の詳細な動作を示すフローチャート

【図21】変形例２において、所定の実験環境で計測されて記憶されているデータを用いて、別の倉庫での制御を実現する対象物取出しシステムを示す説明図

【図22】変形例２において、設置角度が互いに異なる３つの棚板を説明するための説明図

【図23】変形例２において、図２１のシステムの操作対象物データベースの内容の例として対象商品のデータ情報を示す説明図

【図24】変形例２において、吸着点の位置が対象物の中心の位置からのずれ量を説明する説明図

【図25】変形例２において、倉庫実験環境でのモーメントと計測結果の例を示す説明図

【図26】変形例２において、所定の実験環境で計測されて記憶されているデータを用いて、別の倉庫環境での制御を実現するシステムを示す説明図

【図27A】変形例３において、柵付の矩形の載置板に載置した直方体の対象物を取り出すときの動作を説明する側面図

【図27B】変形例３において、図２７Ａの柵付の載置板に載置した直方体の対象物を取り出すときの動作を説明する平面図

【図27C】変形例３において、図２７Ｂとは柵の位置が異なる状態の載置板から直方体の対象物を取り出すときの動作を説明する平面図

【図27D】変形例３において、図２７Ａの柵付の載置板を傾斜角度θだけ傾斜させた場合の直方体の対象物の取り出し動作を説明する側面図

【図27E】変形例３において、図２７Ａの柵付の載置板を傾斜角度θだけ傾斜させた場合の直方体の対象物の取り出し動作を説明する側面図

【図27F】変形例３において、図２７Ａの柵付の載置板を傾斜角度θだけ傾斜させた場合の直方体の対象物の取り出し動作を説明する側面図

【図27G】変形例３において、矩形の載置板に載置した他の直方体の対象物と接触させながら直方体の対象物を取り出すときの動作を説明する側面図

【図27H】変形例３において、図２７Ｇの矩形の載置板に載置した他の直方体の対象物と接触させながら直方体の対象物を取り出すときの動作を説明する平面図

【図27I】変形例３において、図２７Ｈとは他の直方体の対象物の位置が異なる状態の載置板から直方体の対象物を取り出すときの動作を説明する平面図

【図27J】変形例３において、矩形の載置板に固定した支持部材と接触させながら直方体の対象物を取り出すときの動作を説明する側面図

【図27K】変形例３において、図２７Ｊの矩形の載置板に固定した支持部材と接触させながら直方体の対象物を取り出すときの動作を説明する平面図

【図28A】変形例３において、柵付の矩形の載置板に載置した円柱状の対象物を取り出すときの動作を説明する斜視図

【図28B】変形例３において、図２８Ａの柵付の載置板に載置した円柱状の対象物を取り出すときの動作を説明する平面図

【図28C】変形例３において、矩形の載置板に載置した他の円柱状の対象物と接触させながら円柱状の対象物を取り出すときの動作を説明する斜視図

【図28D】変形例３において、図２８Ｃの矩形の載置板に載置した他の円柱状の対象物と接触させながら円柱状の対象物を取り出すときの動作を説明する平面図

【図28E】変形例３において、矩形の載置板に固定した支持部材と接触させながら円柱状の対象物を取り出すときの動作を説明する斜視図

【図28F】変形例３において、図２８Ｅの矩形の載置板に固定した支持部材と接触させながら円柱状の対象物を取り出すときの動作を説明する平面図

【図29A】変形例３において、対象物のさらに別の例として、多数の扁平な直方体の商品が１つに梱包されて集合体を構成する場合の説明図

【図29B】変形例３において、対象物のさらに別の例として、多数の円柱形状の商品が１つに梱包されて集合体を構成する場合の説明図

【図29C】変形例３において、対象物のさらに別の例として、多数の円柱形状の商品の例として缶ビール又は缶ジュースの包装のように、一部が柔軟物の包装用パッケージから露出して構成する場合の説明図

【図29D】変形例３において、対象物のさらに別の例として、球状に構成する場合の説明図

【図29E】変形例３において、対象物のさらに別の例として、複数個の球体が１つの集合体を構成する場合の説明図

【図30A】図２７Ａの柵付載置板に載置された対象物を取り出すときの揺れの一例を説明するための図

【図30B】図２７Ｇの載置板に載置された対象物を取り出すときの揺れの一例を説明するための図

【図30C】図２７Ｊの載置板に載置されかつ支持部材で支持された対象物を取り出すときの揺れの一例を説明するための図

【図31】対象物が置かれている状況の例において、傾斜角度２０度の載置板から、載置板に載置された対象物を取り出すときの取り出し動作の一例の説明図

【図32A】図３１の区間Ａから区間Ｄを経て、７．５ｃｍの柵の高さの載置板から対象物を取り出して対象物を落としてしまうまで、吸着位置に付加されるモーメントの時系列データを示すグラフとその取り出し停止時の説明図

【図32B】図３１の区間Ａから区間Ｄを経て、０．５ｃｍの柵の高さの載置板から対象物を取り出して対象物を落としてしまうまで、吸着位置に付加されるモーメントの時系列データを示すグラフとその取り出し停止時の説明図

【図33A】重心位置の重心対応位置である中心の位置９３ｂに対して柵に近い側に吸着位置を変更した後に、図３１の区間Ａから区間Ｄに対応する区間を経て、７．５ｃｍの柵の高さの載置板から対象物を取り出して対象物を吸着保持に成功するまで、吸着位置に付加されるモーメントの時系列データを示すグラフとその取り出し停止時の説明図

【図33B】重心位置の重心対応位置である中心の位置９３ｂに対して柵に近い側に吸着位置を変更した後に、図３１の区間Ａから区間Ｄに対応する区間を経て、０．５ｃｍの柵の高さの載置板から対象物を取り出して対象物を吸着保持に成功するまで、吸着位置に付加されるモーメントの時系列データを示すグラフとその取り出し停止時の説明図

【図34】対象物が置かれている状況と対象物の傾斜角度θとによって異なる適正モーメントの範囲の値を示す図

【図35】図３３Ａとは異なり、図２７Ａに示すように対象物が置かれている状況での例外の動作として、取り出し動作を変更するときの、吸着位置に付加されるモーメントの時系列データを示すグラフとその取り出し動作の説明図

【図36】図３５とは異なり、図２７Ａに示すように対象物が置かれている状況での別の例外の動作として、取り出し動作を変更するときの、吸着位置に付加されるモーメントの時系列データを示すグラフとその取り出し動作の説明図

【発明を実施するための形態】

【0012】

（実施の形態）
以下に、本開示にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

【0013】

以下、図面を参照して本開示における実施形態を詳細に説明する前に、本開示の種々の態様について説明する。

【0014】

本開示の第１の態様によれば、側面が互いに接触した状態で複数個の対象物が載置台に載置される対象物の１つを吸着ノズルにより吸着しながら前記載置台から取出すアクチュエータ装置であって、アクチュエータと、第１の設定部と、動作制御部と、第１取得部とを備え、前記アクチュエータは、前記対象物を吸着する前記吸着ノズルを有し、前記吸着ノズルにより前記対象物を第１の吸着位置で吸着しかつ前記対象物の側面が他の物体に接触しながら前記載置台から前記対象物を取出し、前記第１の設定部は、前記アクチュエータによる前記載置台からの前記対象物の取出し量を設定し、前記動作制御部は、前記アクチュエータによる吸着及び取出し動作の制御を行い、前記第１取得部は、前記吸着ノズルに付加されるモーメントを取得し、（ｉ）前記第１取得部は、前記モーメントとして、前記吸着ノズルにより前記対象物を吸着したときの前記吸着ノズルに付加される第１のモーメントと、前記吸着ノズルにより前記対象物を第１の取出し量で前記載置台から取出すときの前記吸着ノズルに付加される第２のモーメントとの差を取得し、ここで、前記第１の取出し量は、前記載置台から前記対象物を取出すまでの量であり、（ｉｉ）前記動作制御部は、前記第１取得部により取得した前記２つのモーメントの前記差に基づいて、更に、前記取出し動作を継続するか否かを制御するアクチュエータ装置を提供する。

【0015】

前記態様によれば、前記吸着ノズルにより前記対象物を吸着したときの前記吸着ノズルに付加される第１のモーメントと、前記吸着ノズルにより前記対象物を第１の取出し量で前記載置台から取出すときの前記吸着ノズルに付加される第２のモーメントとの差を前記第１取得部で取得し、取得したモーメントの差に基づき、更に、前記取出し動作を継続するか否かを前記動作制御部で制御する。このため、取出し動作を行うときに対象物の揺れが大き過ぎて対象物を落としてしまうことを防ぐことができる。

【0016】

本開示の第２の態様によれば、前記載置台は、前記対象物が複数個充填された状態で配置される梱包箱であり、前記梱包箱から前記１つの対象物を前記吸着ノズルにより吸着しかつ前記他の物体としての前記梱包箱内に残っている前記対象物の側面又は前記梱包箱の内壁に接触しながら取出す、第１の態様に記載のアクチュエータ装置を提供する。

【0017】

本開示の第３の態様によれば、前記対象物は直方体である、第１又は２の態様に記載のアクチュエータ装置を提供する。

【0018】

本開示の第４の態様によれば、前記動作制御部は、前記２つのモーメントの前記差が第１閾値以上であれば前記取出し動作を継続し、前記第１閾値未満であれば前記取出し動作の継続を中止するように制御する、第１～３のいずれか１つの態様に記載のアクチュエータ装置を提供する。

【0019】

前記態様によれば、前記２つのモーメントの前記差が第１閾値以上であるとき、前記取り出し動作を継続するように前記動作制御部で制御することができる。また、前記２つのモーメントの前記差が前記第１閾値未満のとき、前記取り出し動作を中止するように制御することができる。このように構成したので、取り出し動作を行うときに対象物の揺れが大き過ぎて対象物を落としてしまうことを防ぐことができる。

【0020】

本開示の第５の態様によれば、前記吸着ノズルによる、前記対象物の第２の吸着位置を設定する第２の設定部を更に備え、前記取出し動作の継続を中止した対象物に対して、前記載置台から取出す前の状態に戻した状態で、前記第２の設定部は、前記取出し動作を中止した前記第１の吸着位置とは異なる前記第２の吸着位置を設定し、
前記動作制御部は、前記第２の吸着位置で、前記対象物を吸着して、前記載置台からの取出し動作を行うように制御する、第１～４のいずれか１つの態様に記載のアクチュエータ装置を提供する。

【0021】

前記態様によれば、前記取出し動作の継続を中止した対象物に対して、前記載置台から取出す前の状態に戻した状態で、前記第２の設定部は、前記取出し動作を中止した前記第１の吸着位置とは異なる前記第２の吸着位置を設定して再度、取出し動作制御を行う。これにより、前記取出し動作の継続を中止したときに再度、人の手で新しい吸着位置を設定し直すことなく自律的に吸着位置の変更ができる。

【0022】

本開示の第６の態様によれば、前記動作制御部は、前記第１取得部により取得した前記２つのモーメントの前記差に基づいて、更に、前記取出し動作を継続することにより、前記第１の取出し量よりも大きくかつ前記対象物の高さよりも大きな量だけ前記対象物を移動させて、前記対象物を前記載置台から前記載置台の外部に取出すように制御する、第１～５のいずれか１つの態様に記載のアクチュエータ装置を提供する。

【0023】

前記態様によれば、前記動作制御部は、前記第１取得部により取得した前記２つのモーメントの前記差に基づいて、更に、前記取出し動作を継続することにより、前記対象物を前記載置台から前記載置台の外部に取出すように制御することができる。このように構成すれば、取り出し動作を行うときに前記対象物を落とすことなく、前記載置台から前記対象物を取り出すことができる。

【0024】

本開示の第７の態様によれば、前記対象物の前記吸着位置は、ビニール又はセロハンで覆われている、第１～６のいずれか１つの態様に記載のアクチュエータ装置を提供する。

【0025】

前記態様により、対象物の表面がビニール又はセロハンで覆われている場合でも、第１～６の態様と同じ効果を得られることができる。

【0026】

本開示の第８の態様によれば、前記載置台は傾斜角度が鋭角の棚板に載置されている、第１～７のいずれか１つの態様に記載のアクチュエータ装置を提供する。

【0027】

前記態様により、対象物の置かれている場所が、鋭角に傾斜した棚板上でも、第１～７の態様と同じ効果を得られることができる。

【0028】

本開示の第９の態様によれば、前記載置台は傾斜角度が０度の棚板に載置されている、第１～７のいずれか１つの態様に記載のアクチュエータ装置を提供する。

【0029】

前記態様により、対象物の置かれている棚板の傾斜角度が０度のときでも、第１～７の態様と同じ効果を得られることができる。

【0030】

本開示の第１０の態様によれば、
前記動作制御部は、前記吸着位置での吸着圧を、第１の吸着圧と、前記第１の吸着圧よりも大きな第２の吸着圧とに変更可能に制御し、
前記動作制御部は、前記第１取得部により取得した前記２つのモーメントの前記差に基づいて、前記アクチュエータによる前記取出し動作を継続しないように制御するとき、前記取出し動作を中止して前記対象物を前記載置台内の元の位置に戻した後、前記吸着位置での吸着圧を前記第１の吸着圧から前記第２の吸着圧に変更したのち、前記アクチュエータを動作制御して前記対象物を前記吸着位置で吸着しつつ前記取出し動作を再度行い、前記２つのモーメントの前記差を前記第１取得部により再び取得し、前記アクチュエータによる前記取出し動作を継続するか否かを制御する、第１～９のいずれか１つの態様に記載のアクチュエータ装置を提供する。

【0031】

前記態様によれば、前記アクチュエータによる前記取出し動作を継続しないように制御するときに、吸着圧を、元の吸着圧である第１の吸着圧よりも大きくした第２の吸着圧に変更したのち、再度、取出し動作を行う。このため、吸着に失敗したときに元の吸着圧よりも大きくして再度吸着を行うことができる。

【0032】

本開示の第１１の態様によれば、前記動作制御部は、前記２つのモーメントの前記差が前記第１閾値以上であるが、第２閾値を越えるとき、前記取出し動作の継続を中止するように制御する、第１～１０のいずれか１つの態様に記載のアクチュエータ装置を提供する。

【0033】

本開示の第１２の態様によれば、側面が互いに接触した状態で複数個の対象物が載置台に載置される対象物の１つを吸着ノズルにより吸着しながら前記載置台から取出す、対象物取り出し方法であって、アクチュエータと、第１の設定部と、動作制御部と、第１取得部とを備えるアクチュエータ装置を使用して、前記アクチュエータによる前記載置台からの前記対象物の取出し量を前記第１の設定部で設定するとともに、前記対象物を吸着する前記吸着ノズルを有する前記アクチュエータによる吸着及び取出し動作を前記動作制御部で制御して、前記吸着ノズルにより前記対象物を第１の吸着位置で吸着しかつ前記対象物の側面が他の物体に接触しながら前記載置台から前記対象物を取出し、（ｉ）前記吸着ノズルに付加されかつ前記第１取得部で取得したモーメントとして、前記吸着ノズルにより前記対象物を吸着したときの前記吸着ノズルに付加される第１のモーメントと、前記吸着ノズルにより前記対象物を第１の取出し量で前記載置台から取出すときの前記吸着ノズルに付加される第２のモーメントとの差を前記第１取得部で取得し、ここで、前記第１の取出し量は、前記載置台から前記対象物を取出すまでの量であり、（ｉｉ）前記第１取得部により取得した前記２つのモーメントの前記差に基づいて、更に、前記取出し動作を継続するか否かを前記動作制御部で制御する、対象物取り出し方法を提供する。

【0034】

【0035】

本開示の第１３の態様によれば、側面が互いに接触した状態で複数個の対象物が載置台に載置される対象物の１つを吸着ノズルにより吸着しながら前記載置台から取出すアクチュエータ装置の対象物取り出し用プログラムであって、前記アクチュエータ装置は、アクチュエータと、第１の設定部と、動作制御部と、第１取得部とを備え、
前記アクチュエータは、前記対象物を吸着する前記吸着ノズルを有し、コンピュータに、前記吸着ノズルにより前記対象物を第１の吸着位置で吸着しかつ前記対象物の側面が他の物体に接触しながら前記載置台から前記対象物を取出す機能と、前記第１の設定部は、前記アクチュエータによる前記載置台からの前記対象物の取出し量を設定する機能と、前記動作制御部は、前記アクチュエータによる吸着及び取出し動作の制御を行い、前記第１取得部は、前記吸着ノズルに付加されるモーメントを取得する機能と、（ｉ）前記第１取得部は、前記モーメントとして、前記吸着ノズルにより前記対象物を吸着したときの前記吸着ノズルに付加される第１のモーメントと、前記吸着ノズルにより前記対象物を第１の取出し量で前記載置台から取出すときの前記吸着ノズルに付加される第２のモーメントとの差を取得する機能と、ここで、前記第１の取出し量は、前記載置台から前記対象物を取出すまでの量であり、（ｉｉ）前記動作制御部は、前記第１取得部により取得した前記２つのモーメントの前記差に基づいて、更に、前記取出し動作を継続するか否かを制御する機能と、として機能させるための、アクチュエータ装置の対象物取り出し用プログラムを提供する。

【0036】

【0037】

本開示の第１４の態様によれば、複数の環境のそれぞれに配置されて、側面が互いに接触した状態で複数個の対象物が載置台に載置される対象物の１つを吸着ノズルにより吸着しながら前記載置台から取出すアクチュエータ装置を備える対象物取出しシステムであって、各アクチュエータ装置は、アクチュエータと、動作制御部と、第１取得部とを備え、前記システムは、第１の設定部と、サーバと、操作対象物データベースと、操作結果データベースとを備え、前記サーバは、前記アクチュエータ装置に接続されているとともに、前記第１の設定部と前記操作対象物データベースと前記操作結果データベースとに接続され、前記アクチュエータは、前記対象物を吸着する前記吸着ノズルを有し、前記吸着ノズルにより前記対象物データベースに記憶された前記対象物の取り出し位置を基に、前記対象物を第１の吸着位置で吸着しかつ前記対象物の側面が他の物体に接触しながら前記載置台から前記対象物を取出し、前記第１の設定部は、前記アクチュエータによる前記載置台からの前記対象物の取出し量を設定し、前記動作制御部は、前記アクチュエータによる吸着及び取出し動作の制御を行い、前記第１取得部は、前記吸着ノズルに付加されるモーメントを取得し、（ｉ）前記第１取得部は、前記モーメントとして、前記吸着ノズルにより前記対象物を吸着したときの前記吸着ノズルに付加される第１のモーメントと、前記吸着ノズルにより前記対象物を第１の取出し量で前記載置台から取出すときの前記吸着ノズルに付加される第２のモーメントとの差を取得し、ここで、前記第１の取出し量は、前記載置台から前記対象物を取出すまでの量であり、（ｉｉ）前記動作制御部は、前記第１取得部により取得した前記２つのモーメントの前記差に基づいて、更に、前記操作結果データベースに記憶された前記対象物の取出し情報を基に、前記取出し動作を継続するか否かを制御し、制御した結果と、前記２つのモーメントの前記差といった取り出し情報をサーバを介して前記操作結果データベースに記憶する、対象物取出しシステムを提供する。

【0038】

前記態様によれば、前記動作制御部は前記操作結果データベースに記憶された前記対象物の取り出し量を基に、前記アクチュエータによる吸着、および取り出し動作の制御を行い、前記２つのモーメントの前記差に基づいて前記取り出し動作を継続するかを制御し、制御した結果を取り出し情報としてサーバを介して前記データベースに記憶する。これにより、実験室で記憶された操作結果を工場等の別の場所での操作時に活用できる。特に、商品を配送する物流配送センターにおいては、各倉庫で規格化された商品を扱うことが多く、実験室または他の配送センターで得られたパラメータの値を共用することで、効率的な取出し分配作業を行うことが可能になる。さらには、商品を取出す棚も同一什器を利用することが多く、複数の配送センターでデータで、棚の角度等を共用することで、効率化を行うことが可能になる。

【0039】

以下、図面を参照して本開示における第１実施形態を詳細に説明するにあたり、最初に行った基本実験について説明する。

【0040】

（基本実験）
本開示では、例えば物流倉庫環境において、アクチュエータ装置の一例としてのロボットアーム装置を駆動して、対象物を吸着保持するときの実験例を説明して、そのときに発生する課題及び解決策の概要について考察する。

【0041】

図１Ａ～図１Ｅに示すように、一例として、同じ形状、種類、及び重量の複数個の商品９２を、例えばビニール又はセロハンなどの柔軟物９４で一部又は全部を包装することにより束ねて１つの直方体の集合体９３を構成し、吸着位置が柔軟物９４で覆われている。この集合体９３を複数個整列して１つの大きな直方体の梱包箱９１内に充填された状態となっている。ここでは、この１つの集合体９３を対象物９３の一例とする。また、１つの大きな直方体の梱包箱９１は、複数個の対象物９３の側面が互いに接触した状態で複数個の対象物９３が載置される載置台９０の一例とする。

【0042】

図１Ｂ～図１Ｅでは、理解しやすくするため、柔軟物９４の部分をハッチングで示す。図１Ａ及び図１Ｂは、複数個の商品９２が整列した直方体の集合体の全面が柔軟物９４で包装されている場合の対象物９３の例を示す。図１Ｃは、複数個の商品９２が整列した直方体の集合体において、左右の側面の中央部分以外の面が、柔軟物９４で包装されている場合の対象物９３の別の例を示す。図１Ｄは、複数個の商品９２が整列した直方体の集合体において、上面と、下面と、上面の４辺から下向きに部分的に張り出した部分と、下面の４辺から上向きに部分的に張り出した部分とが、柔軟物９４で包装されている場合の別の対象物９３の例を示す。図１Ｅは、複数個の商品９２が整列した直方体の集合体において、上面と、上面の４辺から下向きに部分的に張り出した部分とが、柔軟物９４で包装されている場合の別の対象物９３の例を示す。これらの例の対象物９３では、吸着位置が位置する上面は、すべて柔軟物９４で覆われている。

【0043】

なお、対象物９３としては、このように同じ形状、種類、及び重量の複数個の商品９２を束ねたものに限られるものではなく、少なくとも、対象物９３の全体形状として直方体で、柔軟物９４で直方体の一部又は全部を包装して、対象物９３の吸着位置が柔軟物９４で覆われている物体である。

【0044】

物流倉庫環境の一例としては、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、作業者が対象物９３を取出しやすくするため、対象物９３を収納した梱包箱９１は、棚板９５上に載置されている。棚板９５は、その奥部分よりも手前部分が低くなるように鋭角θに傾斜がつくように配置されている。このように棚板９５を傾斜させるのは、作業者が梱包箱９１内の対象物９３の確認と、梱包箱９１からの対象物９３の取り出し作業とを容易にするためである。また、梱包箱９１内から対象物９３を完全に取り出して梱包箱９１を棚板９５から取り除けば、取り除いた梱包箱９１よりもさらに上に隣接して配置されている梱包箱９１が、取り除いた梱包箱９１の位置まで、自重により自動的に移動させるためでもある。

【0045】

一方、アクチュエータ装置の一例であるロボットアーム装置２００の例を図２Ａ及び図２Ｂに示す。ここでは、ロボットアーム２０１がアクチュエータの一例である。このロボットアーム装置２００は、ロボットアーム制御部２０１ａとロボットアーム２０１とで構成している。ロボットアーム装置２００のロボットアーム２０１は、対象物９３を取り出す動作を行う。ここでは、ロボットアーム２０１には、６個の回転関節２０６を持つ６以上の自由度を持たせる構成とする。ロボットアーム２０１の手先２０２には、図３Ａに示すような、カメラ２０３付き吸着ノズル２０５を取り付けている。第２取得部の一例としてのカメラ２０３で梱包箱９１内の対象物９３の吸着位置（例えば第１の吸着位置）を検出する。検出後、吸着ノズル２０５により、吸着による保持で梱包箱９１からの対象物９３の取り出し動作を実現して、別のトレー等に仕分け動作可能とする。

【0046】

図３Ａ、に示すように、力覚センサ２０４は、手先２０２の一部と手先２０２の一部との間に設けられている。力覚センサ２０４と吸着ノズル２０５との間に手先２０２の一部が設けられている。力覚センサ２０４は、互いに直交する３軸方向の座標系を有する。図３Ｃに示すように、本実施形態の力覚センサ２０４は、中心軸を原点し、互いに直交するｘ軸ｙ軸ｚ軸を有する。Ｚ軸は力覚センサの厚み方向の軸であり、ｘ軸ｙ軸は、ｚ軸に垂直な平面内において、互いに直交する軸である。

【0047】

力覚センサ２０４は、前記ｘ軸方向とｙ軸方向とｚ軸方向のそれぞれに作用する力Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚを計測する。また力覚センサ２０４は、ｘ軸回り、ｙ軸回り、ｚ軸回りのモーメントＭｘ，Ｍｙ，Ｍｚを計測する。本基本実験において、力覚センサは、株式会社ワコーテック社製を用いた。尚、ｘ軸、ｙ軸とｚ軸の座標は、センサ内部に備えた固有の座標であっても、世界座標であってもよい。

【0048】

本実施形態において、図３Ａに示す様に、同一のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を用いて吸着ノズル２０５と力覚センサ２０４を表現した場合、吸着ノズル２０５のｚ軸方向の中心軸と力覚センサ２０４のｚ軸方向の中心軸が一致する。さらに、ｚ軸に垂直な吸着ノズル２０５の断面と、Ｚ軸に垂直な力覚センサ２０４の断面は中心が同一な２つの円であってもよい。吸着ノズル２０５と力覚センサ２０４の距離は、吸着ノズルに加えられる力と力覚センサで計測した力を比較する観点において短い。吸着ノズル２０５と力覚センサ２０４の距離は、吸着ノズルに加えられるモーメントと力覚センサで計測したモーメントを比較する観点において短い。つまり、吸着ノズルに加えられる力は、力覚センサで計測した力とみなせるし、吸着ノズルに加えられるモーメントは、力覚センサで計測したモーメント力とみなせる。

【0049】

吸着ノズルが対象物９３を保持するときに、吸着ノズル２０５を介して力覚センサ２０４に発生するモーメントＭ１，Ｍ２を計測する。図３Ｇは、吸着位置１～５において対象物を吸着ノズルにより吸着したとき，力覚センサ２０４が検出する、各軸に作用する力（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ）と、ｘ軸回り、ｙ軸回り、ｚ軸回りのモーメント（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）とを例示する。モーメントＭ２の一例を図３Ｈに示す。モーメント計測部１０５の力覚センサ２０４により取得した２つのモーメントＭ１，Ｍ２の差ΔＭは、演算部２０４ａでのＭ２－Ｍ１の演算で求めることができる。

【0050】

ここで、対象物９３が梱包箱９１内に充填状態にある場合、隣接する対象物９３同士の隙間が小さいため、グリッパのような多指を隙間に挿入することができず、多指で対象物９３を挟み込むように把持することは難しい。そのため、吸着ノズル２０５で対象物９３の吸着による保持が効果的である。しかしながら、対象物９３の吸着による保持の場合は、多指による挟み込みほど、把持における安定性がない。特に、吸着ノズル２０５の吸着パッドのベローズが多段であったり、対象物９３の表面がビニールなどの柔軟物９４で梱包されていたりする場合に、その傾向は顕著である。

【0051】

すなわち、ビニールなどの柔軟物９４でそれぞれ梱包されている複数個の対象物９３が梱包箱９１内で充填状態にあり、梱包箱９１が傾斜した棚板９５に置かれている場合、梱包箱９１から対象物９３を取り出すときに、対象物９３の柔軟物９４で覆われている吸着位置を吸着ノズル２０５で吸着保持したのち、梱包箱９１から対象物９３を取り出そうとする。ところが、対象物９３が柔軟物９４で吊り下げられた状態で梱包箱９１から対象物９３を隣接する対象物９３の側面を摺動しつつ取り出すことになり、吸着ノズル２０５に対して対象物９３が大きく揺れ、ときには、対象物９３が吸着ノズル２０５から外れて落としてしまうことがある。

【0052】

これは、対象物９３を吸着保持したのち梱包箱９１から対象物９３を取り出すとき、対象物９３を覆っているビニールなどの柔軟物９４が対象物９３の吸着位置を全て覆っているため、吸着ノズル２０５は柔軟物９４を吸着できるが、対象物９３自体を直接吸着保持することができない。このため、柔軟物９４が対象物９３の自重で伸びてしまい、対象物９３が吸着ノズル２０５から柔軟物９４で吊り下げられた状態になり、梱包箱９１から対象物９３を取り出した直後に、隣接する対象物９３の側面の支持が無くなるため、吸着ノズル２０５で吸着された部分を中心に対象物９３が揺動することに起因する。

【0053】

言い換えれば、この揺動は、吸着ノズル２０５の対象物９３に対する吸着位置の鉛直下部に、対象物９３の重心がないときで、かつ、梱包箱９１から対象物９３を取り出した直後で、隣接する対象物９３の側面の支持が無いときに、大きく揺動することになる。図４Ａ～図４Ｃのように、棚板９５の傾斜により傾いていた対象物９３が、充填状態の梱包箱９１から取り出され、対象物９３が、他の物体、例えば、梱包箱９１の内壁又は梱包箱９１内に残っている他の対象物９３の側面などの隣接する他の物体の支えが無くなったときに、対象物９３の重力により対象物９３の吸着位置の鉛直下方に対象物９３の重心が位置するように、吸着ノズル２０５に対して対象物９３が姿勢を変えるように回転することに起因する。この現象は、傾斜角度が０度、つまり、平らな場所に対象物９３が置かれていたとしても、対象物９３の重心位置から離れた位置を吸着ノズル２０５で吸着した場合には、同様なことが起きる（図４Ｄ～図４Ｆ）。よって、吸着ノズル２０５は、対象物９３に対して適切な吸着位置で吸着を行う必要がある。

【0054】

しかしながら、倉庫環境のように、対象物９３を構成する商品の種類が多数存在し、新規商品が日々追加される環境では、事前に、対象物９３を梱包箱９１から取り出しても対象物９３が揺れない吸着位置を調べて設定することは非常に困難であり、現実的ではない。それゆえに、充填状態の梱包箱９１から対象物９３を取り出す前に、対象物９３が揺れずに取り出せる対象物９３の吸着位置を見つける方法が必要となる。

【0055】

例えば、図４Ａ～図４Ｃ及び図４Ｇ～図４Ｉに示すように、傾斜角度θで傾いた棚板９５上の梱包箱９１内に充填されている直方体の対象物９３に対して、対象物９３の四角形の上面９３ａの中心の位置９３ｂを吸着位置として、梱包箱９１から矢印の方向Ｐに引き出して取り出す。すると、図４Ｃに示すように、対象物９３を梱包箱９１から引き出して取り出した瞬間に、対象物９３が吸着ノズル２０５に対して左右に大きく揺れてしまい、吸着ノズル２０５から対象物９３を落下させてしまう。なお、対象物９３の側面の中央の小さな丸９３ｇは、対象物９３の重心の位置を示す。

【0056】

一方で、図４Ｊ～図４Ｌに示すように、対象物９３の吸着位置を、四角形の上面９３ａの中心の位置９３ｂから上側の上端にずらした位置９３ｃとし、この吸着位置９３ｃで吸着して梱包箱９１から対象物９３を引き上げて取り出す。このようにすることで、梱包箱９１から対象物９３を取り出した後に、対象物９３が吸着ノズル２０５に対して左右に揺れることなく安定して保持させることができる。対象物９３を吸着ノズル２０５から落下させないためには、対象物９３を梱包箱９１から完全に取り出す前に、対象物９３が吸着ノズル２０５に対して揺れてしまうか否かを推定できれば、吸着位置を修正することが可能になる。

【0057】

次に、揺れを推定するために行った本実験の内容を説明する。

【0058】

図５Ａの区間Ａ～区間Ｃに示すように、傾斜角度θをつけて配置された梱包箱９１内で充填状態にある対象物９３に対して、傾斜した棚板９５の表面に対して垂直な方向Ｐに対象物９３の高さの半分程度引き上げて部分的に取り出し、一旦、停止させたのち、再び、対象物９３を対象物９３の高さ以上に引き上げて取り出す。このような動作を行うときの、吸着位置に付加されるモーメントを力覚センサ２０４で時系列的に計測する（図５Ｂ参照）。このように計測したモーメントを基に、対象物９３を梱包箱９１から完全に取り出す前に、対象物９３を梱包箱９１から完全に取り出した後に対象物９３に大きな揺れが生じるか否かを推定できることを実験的に検証する。

【0059】

まず、動作を詳しく説明する。θ＝２０度の傾斜角度のある棚板９５に置かれた梱包箱９１から対象物９３を吸着保持するとき、対象物９３の中心の位置９３ｂを吸着ノズル２０５の吸着位置となるように、ロボットアーム２０１を動作させた。これを実験１とする。すなわち、図５Ａの区間Ａでは、ロボットアーム２０１が駆動されて、梱包箱９１内で充填状態にある対象物９３の吸着位置に吸着ノズル２０５が接触して、対象物９３を吸着ノズル２０５で吸着する状態までの区間である。

【0060】

次いで、区間Ｂでは、ロボットアーム２０１が駆動されて、吸着ノズル２０５で吸着した対象物９３を、矢印方向Ｐに、対象物９３の高さの半分程度（例えば１０ｃｍ）だけ引き上げて部分的に取り出すために移動させる。

【0061】

次いで、区間Ｃでは、ロボットアーム２０１の駆動により、吸着ノズル２０５で吸着した対象物９３を、対象物９３の高さの半分程度（例えば１０ｃｍだけ）引き上げて部分的に取り出し、一旦停止する。この状態では、対象物９３は梱包箱９１から完全に取り出されず、下半部が隣接する対象物９３又は梱包箱９１の内壁に接触して揺動不可に支持されている状態となっている。

【0062】

その後、区間Ｃに続く区間Ｄでは、ロボットアーム２０１の駆動により、対象物９３を対象物９３の高さの半分程度（例えば１０ｃｍ）だけ引き上げて部分的に取り出した状態から、さらに引き上げて、梱包箱９１から完全に取り出すために移動する。このとき、区間Ｄでは、対象物９３を梱包箱９１から完全に取り出すと同時に、対象物９３に大きなモーメントが瞬間的にかかり、対象物９３が吸着ノズル２０５に対して大きく揺れ、吸着ノズル２０５による対象物９３の吸着保持が外れてしまい、吸着ノズル２０５から対象物９３を落としてしまい、対象物９３の取り出しに失敗した。

【0063】

図５Ｂは、区間Ａから区間Ｄまで、つまり対象物を吸着し、対象物９３を落としてしまうまで、吸着位置に付加されるモーメント（単位：Ｎｍ）の時系列データをグラフで表現したものである。ここでは、区間Ａと区間Ｃとでは、モーメントの差がほとんど変わらず、第１閾値である所定の値相当の差になっていないことがわかる。

【0064】

次に、対象物９３の吸着位置を、対象物９３の中心の位置９３ｂよりも傾斜方向上側の位置９３ｃに変更した上で、吸着ノズル２０５で吸着保持するように、ロボットアーム２０１を動作させる。すなわち、θ＝２０度の傾斜角度のある棚板９５に置かれた梱包箱９１から対象物９３を吸着保持するとき、対象物９３の中心の位置９３ｂよりも傾斜方向上側の位置９３ｃを吸着ノズル２０５の吸着位置となるように、ロボットアーム２０１を動作させた。これを実験２とする。

【0065】

このとき、区間Ｄの後、対象物９３を梱包箱９１から完全に取り出した際に対象物９３は少し揺れはしたものの落ちることはなかった。図６Ａは、区間Ａから区間Ｄを経て、対象物９３を吸着保持に成功するまで、吸着位置に付加されるモーメント（単位：Ｎｍ）の時系列データをグラフで表現したものである。ここで、区間Ａ、Ｂ、Ｃで表される動作は、図５Ｂの区間Ａ、Ｂ、Ｃで表される動作とそれぞれ同じである。実験２の区間Ｄの動作では、実験１の区間Ｄの動作とは異なり、対象物９３に大きなモーメントがかかることなく、梱包箱９１から完全に取り出すことに成功した。ここで、図６Ａの区間Ａと区間Ｃとでは、モーメントに大きな差が生じており、第１閾値相当の差になっていることがわかる。

【0066】

この結果、実験１，２から、対象物９３を梱包箱９１から取り出したときの揺れを推定するためには、区間Ａと区間Ｃとで対象物９３にかかるモーメントの差を利用することができることが分かった。

【0067】

まず、実験１において、図５Ｂに示すように区間Ａでかかるモーメントと区間Ｃでかかるモーメントとの値に差がほとんどない。が、対象物９３を完全に取り出すときである区間Ｄでは、一気に急激に大きなモーメントが対象物９３にかかったために、対象物９３を吸着ノズル２０５から落とすことになった。

【0068】

一方、実験２では、区間Ｃで、すでに区間Ａよりも大きなモーメントがかかっている。そのため、区間Ｄにおいては、区間Ｃのモーメントに対してほとんどモーメントが増加していない。このことから、区間Ａの対象物９３を吸着したときにかかるモーメントと、区間Ｃの対象物９３を対象物９３の高さの半分程度持ち上げたときにかかるモーメントとを比較することで、対象物９３を梱包箱９１から取り出したときに、対象物９３がどれだけ揺れるのかを推定できる。

【0069】

今回の実験においては、対象物９３が置かれている棚板９５の傾斜角度θが２０度の場合の実験結果を示した。

【0070】

さらに、対象物９３が置かれている棚板９５の傾斜角度θが０度の場合の実験結果を図６Ｃに示す。

【0071】

これらの実験の結果、区間Ａと区間Ｃとでのモーメントの値の差が、図７で示すように、傾斜角度θに応じて異なる、適正モーメントの範囲の値であれば、対象物９３を梱包箱９１から取り出したときに、対象物９３を落下させることはない。例えば、傾斜角度θ＝０度の場合には、適正モーメントの範囲の値は－０．１～０．１Ｎｍであり、傾斜角度θ＝２０度の場合には、適正モーメントの範囲の値は０．２～０．４Ｎｍである。

【0072】

このように、適正モーメントの範囲の値は、対象物９３が置かれている傾斜角度θによって異なる。このため、図７に示すように、傾斜角度θと適正モーメントとの関係の情報を実験で予め取得したのち、後述する操作結果データベースなどの記憶部に予め記憶させる。そして、記憶した情報と傾斜角度θとを基に、後述するモーメント計測部１０５で取得するモーメントから、対象物９３を取り出した後に落下するか否かを推定することが可能になる。なお、区間Ａと区間Ｃとで値が変動する場合には、一例として、所定時間のモーメントの平均値を用いて算出する。

【0073】

図６Ｂ及び図６Ｃに、対象物９３の置かれている棚板９５の傾斜角度θが０度でかつ吸着位置が異なる場合の実験結果を示す。傾斜角度θが０度、つまり平らなとき、対象物９３の中心の位置９３ｂを吸着することで、対象物９３を揺らすことなく、対象物９３を梱包箱９１から取り出すことができた（図６Ｂ参照）。ここでは、区間Ａでかかるモーメントと区間Ｃでかかるモーメントとの値が第１閾値相当の差になっていた。しかしながら、対象物９３の中心の位置９３ｂからずれた位置を吸着した場合、対象物９３を梱包箱９１から取り出したときに、対象物９３を落としてしまった（図６Ｃ参照）。ここでは、区間Ａでかかるモーメントと区間Ｃでかかるモーメントとの値に大きな差が生じており、第１閾値よりも大きな差になっていた。

【0074】

これらの知見に基づき、対象物９３の落下を事前に推定できるための具体的な構成を、以下に、実施の形態として説明する。

【0075】

（実施の形態１）
図８Ａに本開示の一態様に係るアクチュエータ装置の一例としてのロボットアーム装置２００の機能ブロック図を示す。図８Ｂに、図８Ａのロボットアーム装置のより詳細な機能ブロック図を示す。図８Ｂに示すロボットアーム装置は、梱包箱９１内に複数個充填された状態で配置される対象物９３の一つを吸着ノズル２０５により吸着しかつ対象物９３の側面が他の物体に接触しながら梱包箱９１から取り出すアクチュエータ装置である。

【0076】

ロボットアーム装置２００は、アクチュエータの一例としてのロボットアーム２０１と、ロボットアーム制御部２０１ａとで構成されている。

【0077】

ロボットアーム制御部２０１ａは、少なくとも、取り出し量設定部の一例として機能する第１の設定部１１２と、動作制御部１００とを備えている。取り出し量設定部は、ロボットアーム２０１による梱包箱９１からの対象物９３の取出し量を設定する。

【0078】

より詳しくは、ロボットアーム制御部２０１ａは、さらに、吸着位置設定部として機能する第２の設定部１０１と、決定部の一例として機能する第２の判定部１０８とを備えている。さらに、必要に応じて、ロボットアーム制御部２０１ａは、記憶部１１３と、入力部１１４とを備えている。吸着位置設定部は、吸着ノズル２０５による、対象物９３の第１の吸着位置、又は、第１の吸着位置及び第２の吸着位置を設定する。

【0079】

ロボットアーム２０１は、対象物９３を吸着する１つの吸着ノズル２０５と、第１取得部の一例のモーメント計測部１０５とを有する。モーメント計測部１０５は、吸着ノズル２０５に付加されるモーメントを取得する。より詳しくは、モーメント計測部１０５は、モーメントとして、吸着ノズル２０５により対象物９３を吸着したときの吸着ノズル２０５に付加される第１のモーメントと、吸着ノズル２０５により対象物９３を第１の取出し量で梱包箱９１から取出すときの吸着ノズル２０５に付加される第２のモーメントとの差を取得する。ここで、第１の取出し量は、梱包箱９１から対象物９３を取出すまでの量である。

【0080】

第２の設定部１０１は、吸着ノズル２０５による、対象物９３の吸着位置（例えば第１の吸着位置）を設定する。

【0081】

第１の設定部１１２は、吸着ノズル２０５による対象物９３の吸着後、ロボットアーム２０１により対象物９３を梱包箱９１から引き上げて部分的に取り出すとき、対象物９３の高さＨ（図５Ａ参照）より小さい値であり、かつ、梱包箱９１から対象物９３を完全に取り出していない途中取り出し動作を行うときの途中取り出し量Ｄ１（図５Ａ参照）と、対象物９３の高さＨより大きい値であり、かつ、梱包箱９１から対象物９３を完全に取り出した完全取り出し動作を行う完全取り出し量Ｄ２（図５Ａ参照）とを設定する。

【0082】

動作制御部１００は、ロボットアーム２０１による吸着及び取出し動作の制御を行う。詳しくは、動作制御部１００は、モーメント計測部１０５により取得した２つのモーメントの差に基づいて、更に、取出し動作を継続するか否かを制御する。具体的には、動作制御部１００は、第２の設定部１０１及び第１の設定部１１２によりそれぞれ設定された吸着位置及び途中取り出し量Ｄ１及び完全取り出し量Ｄ２に基づいてロボットアーム２０１を動作制御して、対象物９３を駆動部１１５で吸着位置に移動し、吸着位置で吸引装置１１６により吸着しつつ駆動部１１５で途中取り出し動作及び完全取り出し動作をそれぞれ行う。一例として、動作制御部１００は、第１の制御部１０２と第２の制御部１０３とで構成することができる。

【0083】

モーメント計測部１０５は、吸着ノズル２０５により対象物９３を吸着したときの吸着ノズル２０５に付加されるモーメントＭ１と、吸着ノズル２０５により第１の取出し量Ｄ１だけ対象物９３を取り出したとき、すなわち、対象物９３を途中まで取り出したときの吸着ノズル２０５に付加されるモーメントＭ２との差ΔＭを取得する。

【0084】

第２の判定部１０８は、モーメント計測部１０５により取得した２つのモーメントＭ１，Ｍ２の差ΔＭに基づいて、動作制御部１００の制御の下にロボットアーム２０１が対象物９３を吸着ノズル２０５の吸着によって保持して完全取り出し動作を行うときの対象物９３の揺れを予測して、第２の制御部１０３の制御の下にロボットアーム２０１による完全取り出し動作を行うか否かを判定する。

【0085】

なお、後述する第１の判定部１０７と第２の判定部１０８とで動作判定部１１０を構成している。

【0086】

前記構成に加えて、ロボットアーム装置２００は、さらに、第１の判定部１０７と、吸着圧計測部１０４と、吸着位置更新部１０６と、記憶部１１３と、入力部１１４とを備えることもできる。入力部１１４は、必要に応じて、吸着位置の座標など、途中取り出し量Ｄ１又は完全取り出し量Ｄ２の入力など、取り出し動作の制御に関するパラメータなどを入力して記憶部１１３に記憶させることができる。

【0087】

以下、各構成要素について説明する。

【0088】

（記憶部１１３）
記憶部１１３は、各設定部１０１，１１２及び各制御部１０２，１０３で使用する情報が記憶されている他、必要に応じて、各判定部１０７，１０８で使用する情報も記憶されていてもよい。

【0089】

記憶部１１３は、図９に示すように、少なくとも対象物９３の上面の吸着位置の座標、すなわち、ｘ、ｙ、ｚの座標と、ロール軸（すなわちｘ軸回り）、ピッチ軸（すなわちｙ軸回り）、ヨー軸（すなわちヨーｚ軸回り）の回転角（α、β、γ）と、対象物９３の高さＨとが記憶されている。さらに、一例として、記憶部１１３は、対象物９３の上面９３ａの縦横（すなわち、幅と奥行）寸法と、重量と、吸着圧とが記憶されている。なお、一例として、対象物９３に関係なく、吸着位置のｚ座標は記憶部１１３に固定値として記憶することができる。記憶部１１３に、対象物９３である集合体を構成する各商品９２の上面の縦横寸法と、高さＨと、商品９２の個数とが記憶されている場合には、集合体を構成する商品の個数と各商品の上面の縦横寸法と、高さＨとから、対象物９３の上面９３ａの縦横寸法を予め演算して記憶しておくこともできるし、第２の設定部１０１で演算して求めることもできる。

【0090】

記憶部１１３は、ロボットアーム装置２００内に配置されていてもよいし、通信部などを介して情報を通信可能な状態で、ロボットアーム装置２００の外部のサーバなどに配置されていてもよい。

【0091】

（ロボットアーム２０１）
ロボットアーム装置２００のロボットアーム２０１はアクチュエータの一例である。ロボットアーム２０１は、対象物９３を梱包箱９１から取り出す動作を行う。一例として、ロボットアーム２０１は、６個の回転関節２０６を持つ６以上の自由度を持つ構成とする。各回転関節２０６には、正逆回転駆動するモータＭＴなどの駆動装置で構成される駆動部１１５が配置されて、それぞれ独立して駆動される。一例として、駆動部１１５を構成する各モータＭＴには、エンコーダＥＣが取付けられて、ｘｙｚ軸方向の移動量及びそれぞれの軸回りの回転量を検出可能としている。

【0092】

ロボットアーム２０１の手先２０２には、前記ロボットアーム２０１と同様に、図３Ａに示すような、カメラ２０３付き吸着ノズル２０５を取り付けている。すなわち、吸着ノズル２０５にカメラ２０３が取付けられており、カメラ２０３で、梱包箱９１内の対象物９３の上面９３ａの吸着位置を検出する。検出後、吸着ノズル２０５により、対象物９３の上面９３ａの吸着位置で吸着を行い、吸着による保持で梱包箱９１からの対象物９３の取り出し動作を実現して、別のトレー等に仕分け動作可能とする。

【0093】

吸着ノズルは、対象物９３を保持するときに、吸着ノズル２０５を介して力覚センサ２０４に発生する力と、モーメントＭ１（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ），と、Ｍ２（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）とを計測する。

【0094】

図３Ｇは、図１１Ｂに示す吸着位置番号１～５で特定される吸着位置において対象物を吸着ノズルにより吸着したとき，力覚センサ２０４が検出する、各軸に作用する力（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ）と、ｘ軸方向回り、ｙ軸方向回り、ｚ軸方向回りのモーメントＭ１（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）とを例示する。

【0095】

図３Ｈは、図１１Ｂに示す吸着位置番号１～５で特定される吸着位置において対象物を吸着ノズルにより持ち上げ動作を実施したとき，力覚センサ２０４が検出する、各軸に作用する力（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ）と、ｘ軸方向回り、ｙ軸方向回り、ｚ軸方向回りのモーメントＭ２（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）の一例を示す。

【0096】

モーメント計測部１０５の力覚センサ２０４により取得した２つのモーメントＭ１，Ｍ２の差ΔＭは、演算部２０４ａでのＭ２－Ｍ１の演算で求める。

【0097】

なお、力覚センサ２０４を備えずに、吸着圧を計測する圧力センサで制御することも可能である。

【0098】

（第２の設定部１０１）
第２の設定部１０１は、吸着ノズル２０５による吸着により対象物９３を保持するための吸着位置（例えば第１の吸着位置）を、対象物９３の上面９３ａに設定して、設定した吸着位置の情報を動作制御部１００に入力する。吸着位置は、ロボットアーム２０１のｘｙｚ座標における、ｘ、ｙ、ｚの座標と、ロール軸（すなわちｘ軸回り）、ピッチ軸（すなわちｙ軸回り）、ヨー軸（すなわちｚ軸回り）の回転角（α、β、γ）とによって与えられる。一例として、図９に、「Ａ」と「Ｂ」とで示す２種類の対象物９３のそれぞれに対する６か所の吸着位置１～６のそれぞれのｘ、ｙ、ｚの座標とロール軸（すなわちｘ軸回り）、ピッチ軸（すなわちｙ軸回り）、ヨー軸（すなわちｚ軸回り）の回転角（α、β、γ）とを例示する。図１０には、梱包箱９１内の６個の「Ａ」の種類の対象物９３が充填して収納されており、６個の対象物９３に対して１か所ずつの合計６か所の吸着位置１～６を例示する。設定した情報は、記憶部１１３に記憶されている。なお、後述するが、吸着位置が更新されたときには、吸着位置更新部１０６から更新された吸着位置の情報が第２の設定部１０１に入力されて、吸着位置の情報を更新し、第２の設定部１０１は、更新した吸着位置（例えば第２の吸着位置）を対象物９３の上面９３ａに設定し直す。

【0099】

（第１の設定部１１２）
第１の設定部１１２は、途中取り出し量Ｄ１と完全取り出し量Ｄ２とをそれぞれ設定して、第２の制御部１０３に入力する。

【0100】

途中取り出し量Ｄ１は、吸着ノズル２０５による対象物９３の吸着後、第２の制御部１０３の制御の下にロボットアーム２０１により対象物９３を梱包箱９１から引き上げて部分的に取り出すとき、対象物９３の高さＨより小さい値であり、かつ、梱包箱９１から対象物９３を完全に取り出していない途中取り出し動作を行うときの梱包箱９１の底からの移動距離である。一例として、途中取り出し量Ｄ１は、対象物９３の高さＨの半分の値とすることができるが、これに限られるものではなく、対象物９３を梱包箱９１から完全に取り出せない距離ならば、任意の値でもよい。この途中取り出し時は、取り出す対象の対象物９３が、当該対象物９３よりも下側の梱包箱９１の壁又は別の対象物９３の側面に当接して若干支持することになるため、この状態では揺動で落下することはない。

【0101】

対象物９３の高さＨは、記憶部１１３に記憶されている高さＨの情報である。

【0102】

完全取り出し量Ｄ２は、吸着ノズル２０５による対象物９３を吸着して、途中取り出し動作を行った後、第２の制御部１０３の制御の下に、さらにロボットアーム２０１により対象物９３を梱包箱９１から引き上げて取り出すときの梱包箱９１の底からの移動距離である。この完全取り出し量Ｄ２は、対象物９３の高さＨより大きい値であり、かつ、梱包箱９１から対象物９３を完全に取り出すことができた完全に取り出し動作を行うときの梱包箱９１の底からの移動距離である。実際には、途中取り出し動作を行った後、完全取り出し量Ｄ２と途中取り出し量Ｄ１との差（Ｄ２－Ｄ１）だけ、さらに梱包箱９１から対象物９３を引き上げればよい。一例として、完全に取り出し量Ｄ２は、対象物９３の高さＨよりも大きい値ならば、任意の値でもよい。

【0103】

（第１の制御部１０２）
第１の制御部１０２は、第２の設定部１０１で設定された吸着位置に向けてロボットアーム２０１の手先２０２の吸着ノズル２０５を移動させ、吸着ノズル２０５を対象物９３の上面９３ａの吸着位置に接近又は接触させ、吸着ノズル２０５による対象物９３の吸着を行う。

【0104】

具体的には、第１の制御部１０２は、後述する第２の制御部１０３を介して駆動部１１５を駆動して、吸着ノズル２０５を吸着位置に向けて移動させ、吸着ノズル２０５を対象物９３の上面９３ａの吸着位置に接近又は接触させる。次いで、第１の制御部１０２は、吸引装置１１６の駆動制御し、吸着ノズル２０５による吸着動作を実施する。なお、必要に応じて、吸引装置１１６による吸着ノズル２０５の吸着圧を少なくとも２つの吸着圧に変更可能としてもよい。第１の制御部１０２において、吸着動作制御を行う情報が、第１の判定部１０７に入力される。

【0105】

（第１の判定部１０７）
第１の判定部１０７は、第１の制御部１０２で吸着動作制御を行った結果、吸着圧計測部１０４で計測された吸着圧を基に、吸着に成功しているか否かを判定する。具体的には、吸着圧計測部１０４から第１の判定部１０７に入力された吸着圧が所定の吸着圧（例えば－２５ｋＰａ）よりも負圧になっていれば、吸着に成功していると第１の判定部１０７で判定する。この吸着成功判定の情報は、第２の制御部１０３に入力される。吸着圧が所定の吸着圧よりも負圧ではない場合には、吸着に失敗していると第１の判定部１０７で判定する。この吸着失敗判定の情報は、第２の制御部１０３に入力されるとともに、吸着位置更新部１０６にも入力される。

【0106】

（第２の制御部１０３）
第２の制御部１０３は、第１の判定部１０７から吸着成功判定の情報が入力されると、第２の判定部１０８で完全取り出し動作を行うか否かを判定するために、まず、駆動部１１５を制御して、対象物９３を取り出し途中まで引き上げて途中取り出し動作を行う。この途中取り出し動作は、第２の制御部１０３により駆動部１１５を制御して、途中取り出し量Ｄ１だけ、対象物９３を梱包箱９１から取り出した時点で、一旦、駆動部１１５を停止させる。そして、動作判定部１１０すなわち第２の判定部１０８からの判定情報を待つ。第２の判定部１０８からの成功判定の情報が第２の制御部１０３に入力されれば、第２の制御部１０３は、駆動部１１５を制御して、対象物９３を梱包箱９１から完全に取り出すまで引き上げて完全取り出し動作を行う。完全取り出し動作は、第２の制御部１０３により駆動部１１５を制御して、最終的に完全取り出し量Ｄ２だけ対象物９３を引き上げて、梱包箱９１から完全に取り出す。

【0107】

もし、第２の判定部１０８からの失敗判定の情報が第２の制御部１０３に入力されれば、第２の制御部１０３により駆動部１１５を制御して、途中取り出し量Ｄ１だけ、対象物９３を下降させて梱包箱９１の中に対象物９３を戻したのち、途中取り出し動作のやり直しを行う。途中取り出し動作のやり直しとは、吸着圧を変えて吸着し直すか、又は、吸着位置でのｚ軸の座標又はｘ軸の座標又はｙ軸の座標を変えて吸着し直すなどの動作が例示できる。ここで、吸着圧を変えて吸着し直すとは、動作制御部１００による、以下の動作を意味している。２つのモーメントＭ１，Ｍ２の差ΔＭに基づいて、ロボットアーム２０１による取出し動作を継続しないように制御するとき、取出し動作を中止して対象物９３を梱包箱９１内の元の位置に戻す。その後、吸着位置での吸着圧を第１の吸着圧から第２の吸着圧に変更する。その後、ロボットアーム２０１を動作制御して対象物９３を吸着位置で吸着しつつ取出し動作を再度行い、２つのモーメントＭ１，Ｍ２の差ΔＭをモーメント計測部１０５により再び取得し、ロボットアーム２０１による取出し動作を継続するか否かを制御する。

【0108】

一方、第２の制御部１０３は、第１の判定部１０７から吸着失敗判定の情報が入力されると、対象物９３を梱包箱９１内の元の位置に戻すために駆動部１１５を駆動したのちは駆動部１１５の駆動は行わずに、第１の判定部１０７から吸着成功判定の情報が入力されるまで待機する。

【0109】

（吸着圧計測部１０４）
吸着圧計測部１０４は、第１の制御部１０２による吸着動作制御時に、吸着ノズル２０５での対象物９３の上面９３ａに対する吸着圧を測定し、測定値を第１の判定部１０７に入力する。

【0110】

（モーメント計測部１０５）
モーメント計測部１０５は、具体的には力覚センサ２０４で構成され、第２の制御部１０３によって対象物を吸着時と途中取り出し動作時とのそれぞれのロボットアーム２０１の手先２０２にかかるｙ軸回りのモーメントＭｙを力覚センサ２０４で計測して、２つの計測値の差ΔＭを演算部２０４ａで演算して求めたのち、第２の判定部１０８に入力する。この２つの計測値の差ΔＭは、動作制御部１００による取出し動作の制御に使用されるデータである。

【0111】

具体的には、力覚センサ２０４は、ロボットアーム２０１の手先２０２のｙ軸回りのモーメントＭｙの値を計測する。図５Ｂに計測されるモーメントＭｙの値を時系列データでグラフに表した一例を示す。力覚センサ２０４は、より正確な値を計測するために、吸着したときと、途中取り出し動作が完了したときとから、それぞれ所定の時間（例えば１秒）経過後のモーメントＭｙの値の時系列データを計測値として取得することができる。又は、力覚センサ２０４は、吸着後に、途中取り出し量Ｄ１だけ手先２０２が移動して、途中取り出し動作が完了したときから所定の時間（例えば３秒）の間のモーメントＭｙの値の平均値を、途中取り出し動作時の計測値として取得しても良い。

【0112】

また、迅速に計測を完了するために、力覚センサ２０４は、途中取り出し動作の完了時のモーメントＭｙの値を計測値として取得しても良い。力覚センサ２０４で取得した計測値は、第２の判定部１０８に入力される。

【0113】

（第２の判定部１０８）
第２の判定部１０８は、第１の制御部１０２の制御の下での吸着動作時と第２の制御部１０３の制御の下での途中取り出し動作時とのそれぞれの力覚センサ２０４で計測したｙ軸方向のモーメントＭｙの計測値の差ΔＭに基づき、梱包箱９１から対象物９３を完全に取り出したときの対象物９３の揺れの大きさを推定し、完全取り出し動作の実行の可否を判定する。

【0114】

具体的には、前記第１の制御部１０２の制御の下で吸着ノズル２０５で対象物９３を吸着したときのｙ軸回りのモーメントＭｙの値と前記第２の制御部で対象物９３を途中取り出し動作したときのｙ軸回りのモーメントＭｙの値との差ΔＭを第２の判定部１０８で以下のように判定する。すなわち、第２の判定部１０８で判定対象の差ΔＭが第１の閾値の一例である図７の適正モーメント値の範囲内のとき、例えば、差ΔＭが第１閾値以上のとき、対象物９３を完全取り出し動作したときの揺れは、完全取り出しに失敗しない程度に小さいと第２の判定部１０８で判定する。よって、この場合には、完全取り出し動作の実行可能と第２の判定部１０８で判定する。そうでない場合には、完全取り出し動作は実行不可と第２の判定部１０８で判定する。例えば、差ΔＭが第１閾値未満であれば、取出し動作の継続を中止すると、第２の判定部１０８で判定する。第２の判定部１０８での判定結果の情報は、第２の制御部１０３と吸着位置更新部１０６とに入力される。

【0115】

完全取り出し動作は実行可能であると第２の判定部１０８で判定したとき、第２の制御部１０３の制御の下に完全取り出し動作を実行する。一方、完全取り出し動作は実行不可であると第２の判定部１０８で判定したとき、吸着位置更新部１０６で吸着位置を更新する。

【0116】

（吸着位置更新部１０６）
吸着位置更新部１０６は、第１の判定部１０７で吸着に失敗していると判定されたとき、対象物９３に対する吸着位置を変更して、記憶部１１３の記憶情報を更新するとともに、変更した吸着位置の情報を第２の設定部１０１に入力して、第２の設定部１０１で、変更した吸着位置に設定し直す。また、吸着位置更新部１０６は、第２の判定部１０８で揺れが大きく取り出しが不可と判定されたとき、対象物９３に対する吸着位置を変更して吸着位置を更新する。このときも、変更した吸着位置の情報を第２の設定部１０１に入力して、第２の設定部１０１で、変更した吸着位置に設定し直す。これらのとき、それぞれ変更される値は、ｘの座標値及びｙの座標値、又はｚの座標値で、ピッチ軸、ロール軸、及びヨー軸の回転角は変更しない。

【0117】

具体的には、吸着に失敗していると第１の判定部１０７で判定したときは、まず、ｚ軸方向の負の方向に吸着位置を吸着位置更新部１０６で変更し、変更した吸着位置の情報を第２の設定部１０１に入力して、第２の設定部１０１で、変更した吸着位置に設定し直す。一例として、図１１Ａの吸着位置を図１１Ｂ及び図１１Ｄの１番の吸着位置に変更する。この１番の吸着位置は、図１１Ａの吸着位置と比較して、ｚ軸方向が座標Ｚ１から距離α１だけ負の方向の座標Ｚ２に変更されている。このようにｚ軸方向に吸着位置を吸着位置更新部１０６で変更して、第２の設定部１０１で設定し直ししたのち、第１の制御部１０２の制御の下に吸着動作を行い、再び、第１の判定部１０７で吸着を判定する。それでもなお、吸着に失敗した場合は、ｘ軸方向又はｙ軸方向に吸着位置を吸着位置更新部１０６で変更させる。一例として、図１１Ｂの１番の吸着位置を図１１Ｂ及び図１１Ｃの３番の吸着位置に変更する。この３番の吸着位置は、図１１Ｂの１番の吸着位置と比較して、ｘ軸方向が座標Ｘ１から距離α２だけ負の方向の座標Ｘ３に変更されている。このようにｘ軸方向に吸着位置を吸着位置更新部１０６で変更したのち、第１の制御部１０２の制御の下に吸着動作を行い、再び、第１の判定部１０７で吸着を判定する。吸着位置の変更の仕方は、一例であり、対象物９３に応じて、ｘ軸方向又はｙ軸方向に又はｚ軸方向に吸着位置を変更する順番を吸着位置更新部１０６で予め決定しておくことができる。

【0118】

また、第２の判定部１０８で対象物９３の揺れが大きいため完全取り出し動作の実行不可と判定したとき、かつ、第１の閾値の範囲外であるため、図１２Ａに示すように、ｘ軸の正の方向に、座標Ｘ１の吸着位置から座標Ｘ４の吸着位置１－１まで大きく移動させる。このようにｘ軸の正の方向に吸着位置を吸着位置更新部１０６で変更したのち、第２の制御部１０３の制御の下に途中取り出し動作を行い、モーメントＭｙを力覚センサ２０４で計測した上で、再び、第２の判定部１０８で対象物９３の揺れが大きいか否かを判定する。それでもなお、対象物９３の揺れが大きいため完全取り出し動作の実行不可と第２の判定部１０８で判定されたときは、変更後に第１の閾値の範囲からの外れ方がより小さい場合は、変更後の吸着位置に近い位置２－１、そうでない場合は、元の吸着位置１－０に近い位置２－２に変更する。ここで、ここで、第１の閾値の範囲からの外れ方がより小さいか否かは、記憶部１１３に第２の判定部１０８の結果を記憶しておき、次回に第２の判定部で参照して判定を行うことができる。

【0119】

（対象物取り出し動作）
対象物取り出し動作は、図１３Ａに示すように、少なくとも、ステップＳ５０１の吸着動作、ステップＳ５０３の途中取り出し動作、ステップＳ５０７の第２の判定動作、及び、ステップＳ５０８の完全取り出し動作を備えている。さらに、対象物取り出し動作は、ステップＳ５０６の吸着位置変更動作を備えることもできる。

【0120】

この対象物取り出し方法は、ロボットアーム装置２００を使用して、梱包箱９１内に複数個充填された状態で配置される対象物９３の１つを吸着ノズル２０５により吸着しかつ対象物９３の側面が他の物体に接触しながら梱包箱９１から取り出す、対象物取り出し方法である。

【0121】

まず、ステップＳ５０１の吸着動作では、第２の設定部１０１で設定した対象物９３の吸着位置を、ロボットアーム２０１が有する吸着ノズル２０５で吸着する。

【0122】

次いで、ステップＳ５０３では、吸着つつロボットアーム２０１により対象物９３を梱包箱９１から、対象物９３の高さＨより小さい値である途中取り出し量Ｄ１だけ取り出すような、梱包箱９１から対象物９３を完全に取り出していない途中取り出し動作を行う。

【0123】

次いで、ステップＳ５０７の第１の判定動作では、吸着ノズル２０５により対象物９３を吸着したときの吸着ノズル２０５に付加されるモーメントＭ１と吸着ノズル２０５により対象物９３を途中まで取り出したときとの吸着ノズル２０５に付加されるモーメントＭ２との差ΔＭに基づいて、ロボットアーム２０１が対象物９３を吸着ノズル２０５の吸着によって保持して、対象物９３の高さＨより大きい値であり、かつ、梱包箱９１から対象物９３を完全に取り出した完全取り出し動作を行うときの対象物９３の揺れを第１の判定部１０７で予測判定し、第２の制御部１０３の制御の下にロボットアーム２０１による完全取り出し動作を行うか否かを第２の判定部１０８で判定する。

【0124】

完全取り出し動作を行うと第２の判定部１０８で判定したとき、ステップＳ５０８の完全取り出し動作において、完全取り出し量Ｄ２に基づいて、ロボットアーム２０１を動作制御して対象物９３を吸着位置で吸着しつつ完全取り出し動作を行う。

【0125】

完全取り出し動作を行わないと第２の判定部１０８で判定したとき、ステップＳ５０６の吸着位置変更動作において、途中取り出し動作を中止して対象物９３を梱包箱９１内の元の位置に戻した上で、吸着位置の変更を行う。

【0126】

以上が、対象物取り出し方法の基本的な動作である。

【0127】

より具体的に、図１３Ｂに、ロボットアーム装置２００の対象物取り出し動作の具体例のフローチャートを示す。この対象物取り出し動作は、ステップＳ５０１の吸着動作、ステップＳ５０２の第１のモーメントＭ１の計測動作、ステップＳ５０３の途中取り出し動作、ステップＳ５０４の第２のモーメントＭ２の計測動作、ステップＳ５０５の第１の判定動作、ステップＳ５０６の吸着位置変更動作、ステップＳ５０７の第２の判定動作、及び、ステップＳ５０８の完全取り出し動作を備えている。

【0128】

（ステップＳ５０１）
ステップＳ５０１では、まず、第２の設定部１０１は、吸着により対象物９３を保持するための対象物９３の上面９３ａの吸着位置を設定する。吸着位置は、ｘ、ｙ、及びｚの座標とピッチ軸、ロール軸、及びヨー軸の回転角によって与えられる。

【0129】

対象物９３の上面９３ａのうち、吸着位置として設定可能な範囲は、事前に設定されており、その範囲に収まる値が設定される。ここまでは、吸着動作の準備動作である。

【0130】

吸着位置設定後に、吸着動作の準備のため、第１の制御部１０２は、駆動部１１５を駆動してロボットアーム２０１の先端の手先２０２の吸着ノズル２０５の先端を、第２の設定部１０１で設定された吸着位置へ移動させる。

【0131】

吸着位置に移動した後、ロボットアーム２０１の手先２０２を移動させ、第１の制御部１０２で吸引装置１１６を駆動制御して対象物９３に対して吸着ノズル２０５の吸着による保持を行う。

【0132】

より具体的には、ステップＳ５０１では、図１４に示すように、以下の動作を行う。

【0133】

まず、ステップＳ５０１１で、第２の設定部１０１により吸着位置を設定する。

【0134】

次いで、ステップＳ５０１２で、第１の制御部１０２は、第２の制御部１０３を介して駆動部１１５を駆動して、ステップＳ５０１１で設定された吸着位置まで、吸着ノズル２０５を移動させる。

【0135】

次いで、ステップＳ５０１３で、第１の制御部１０２は、吸引装置１１６を駆動制御して、吸着位置で、吸着ノズル２０５による対象物９３の吸着動作を行う。

【0136】

次いで、ステップＳ５０１４で、吸着動作時の吸着圧を吸着圧計測部１０４で測定し、測定値を第１の判定部１０７に入力する。

【0137】

次いで、ステップＳ５０１５で、吸着圧が所定の吸着圧よりも負圧であるか否かを第１の判定部１０７で判定する。吸着圧が所定の吸着圧よりも負圧であると第１の判定部１０７で判定されれば、ステップＳ５０２に進み、吸着保持時のモーメントＭ１をモーメント計測部１０５で測定する。

【0138】

ステップＳ５０１５で、吸着圧が所定の吸着圧よりも負圧でないと第１の判定部１０７で判定されれば、ステップＳ５０６に進み、途中取り出し動作を中止して対象物９３を梱包箱９１内の元の位置に戻した上で、吸着位置の変更を行う。

【0139】

以上が、ステップＳ５０１の詳細な動作である。

【0140】

（ステップＳ５０２）
次いで、モーメント計測部１０５は、ステップＳ５０１で対象物９３が吸着によって保持したときのロボットアーム２０１の吸着ノズル２０５にかかるｙ軸回りのモーメントＭｙを力覚センサ２０４より計測して、計測値を第１のモーメントＭ１として取得し、内蔵するタイマーからの時間情報とともに記憶部１１３に記憶する。

【0141】

ステップＳ５０１で対象物９３が吸着によって保持したときか否かは、吸着圧計測部１０４で計測した吸着ノズル２０５にかかる圧力の変化により検出することができる。例えば、吸着圧計測部１０４で計測した圧力が負圧になっている場合には、対象物９３を吸着保持したときであるとして、そのときの時間と、力覚センサ２０４でのモーメントの大きさを第１のモーメントＭ１として取得することができる。又は、ステップＳ５０１で対象物９３が吸着によって保持したときとは、第１の制御部１０２での吸着動作制御を行ったときである、としてもよい。

【0142】

（ステップＳ５０３）
次いで、第２の制御部１０３の制御の下に、駆動部１１５を駆動して、ステップＳ５０１で吸着ノズル２０５により吸着した対象物９３を、対象物９３の高さＨの半分程度の高さである途中取り出し量Ｄ１まで、梱包箱９１から引き上げて、途中取り出し動作を行う。第２の制御部１０３は、吸着ノズル２０５を持つ手先２０２が、対象物９３を吸着した位置からｚ方向に途中取り出し量Ｄ１だけ移動したのち、駆動部１１５の駆動を一旦停止するように制御する。

【0143】

（ステップＳ５０４）
次いで、モーメント計測部１０５は、第２の制御部１０３で対象物９３が対象物９３の高さＨの半分の高さである途中取り出し量Ｄ１だけ引き上げられて部分的に取り出したときのロボットアーム２０１の吸着ノズル２０５にかかるｙ軸回りのモーメントＭｙを力覚センサ２０４より計測して、計測値を第２のモーメントＭ２として取得し、内蔵するタイマーからの時間情報とともに記憶部１１３に記憶する。

【0144】

対象物９３が対象物９３の高さＨの半分の高さまで引き上げられたか否かは、第２の制御部１０３の制御で駆動部１１５により手先２０２が途中取り出し量Ｄ１だけ移動したことにより検出することができる。

【0145】

（ステップＳ５０５）
次いで、第１の判定部１０７は第１の判定動作を行う。すなわち、第１の判定部１０７は、吸着圧計測部１０４で計測した吸着ノズル２０５にかかる圧力から、吸着に成功しているか否かを判定する。言い換えれば、第１の判定部１０７は、吸着ノズル２０５で対象物９３を梱包箱９１から完全に取り出すのではなく途中まで取り出して、途中取り出し動作に成功しているか否かを判定する。吸着圧計測部１０４で計測した圧力が負圧になっている場合には、途中取り出し動作に成功していると第１の判定部１０７で判定する。途中取り出し動作に成功していると第１の判定部１０７で判定した場合は、ステップＳ５０７に進む。そうでないと第１の判定部１０７で判定した場合は、ステップＳ５０６に進む。

【0146】

図１５は、このステップＳ５０５の詳細な動作を示している。

【0147】

まず、ステップＳ５０５１では、吸着圧計測部１０４で吸着ノズル２０５における吸着圧を計測している。

【0148】

次いで、ステップＳ５０５２では、吸着圧計測部１０４で計測した圧力が負圧になっているか否かを第１の判定部１０７で判定する。

【0149】

吸着圧計測部１０４で計測した圧力が負圧になっていると第１の判定部１０７で判定した場合には、ステップＳ５０７に進む。

【0150】

そうでないと第１の判定部１０７で判定した場合は、ステップＳ５０６に進む。

【0151】

（ステップＳ５０７）
次いで、第２の判定部１０８は、途中取り出し動作に成功したとの第１の判定動作の判定結果の後、第２の判定動作を行う。図１６に第２の判定動作のステップＳ５０７の詳細な動作を示す。

【0152】

すなわち、まず、第２の判定部１０８は、図１６のステップＳ５０７１で、ステップＳ５０２で計測した吸着保持時のｙ軸周りのモーメントＭ１を取得する。

【0153】

次いで、第２の判定部１０８は、ステップＳ５０７２で、ステップＳ５０４で計測した途中取り出し動作時のｙ軸周りのモーメントＭ２を取得する。

【0154】

次いで、第２の判定部１０８は、ステップＳ５０７３で、吸着保持時のｙ軸周りのモーメントＭ１と途中取り出し動作時のｙ軸周りのモーメントＭ２との差ΔＭ（＝Ｍ２－Ｍ１）に基づいて、完全に取り出すときの吸着ノズル２０５に対する対象物９３の揺れを推定する。吸着保持時のｙ軸周りのモーメントＭ１は吸着保持時から所定の時間（例えば１秒）経過後の値を計測値として採用できる。または吸着保持時のｙ軸周りのモーメントＭ１は吸着保持時から所定の時間内(例えば３秒間)における値の平均値，最大値もしくは最小値を計測値として採用できる。なお，本実施形態では吸着保持時のｙ軸周りのモーメントＭ１は吸着保持時から所定の時間内(例えば３秒間)における値の平均値を計測値として採用した。途中取り出し動作時のｙ軸周りのモーメントＭ２は吸着保持時から所定の時間（例えば１秒）経過後の値を計測値として採用できる。または途中取り出し動作時のｙ軸周りのモーメントＭ２は吸着保持時から所定の時間内(例えば３秒間)における値の平均値，最大値もしくは最小値を計測値として採用できる。なお，本実施形態では途中取り出し動作時のｙ軸周りのモーメントＭ２は吸着保持時から所定の時間内(例えば３秒間)における値の平均値を計測値として採用した。ステップＳ５０２で計測したｙ軸周りのモーメントＭ１とステップＳ５０４で計測したｙ軸周りのモーメントＭ２との差ΔＭは、モーメント計測部１０５で求めておいてもよいし、又は、第２の判定部１０８で演算により求めてもよい。

【0155】

揺れの推定は、差ΔＭが所定の値の範囲内に入っているか否かを第２の判定部１０８で判定することにより行う。

【0156】

第２の判定部１０８で、モーメントの差ΔＭが、第１の閾値の一例である図７の適正モーメント値の範囲内のとき、対象物９３を完全取り出し動作したときの揺れは、完全取り出しに失敗しない程度に小さいと第２の判定部１０８で判定する。よって、この場合には、完全取り出し動作の実行可能と第２の判定部１０８で判定する。そうでない場合には、揺れが大きく、完全取り出し動作が実行不可であると第２の判定部１０８で判定して、ステップＳ５０６に進む。

【0157】

第２の判定部１０８が完全取り出し動作を実行可能と第２の判定部１０８で判定した場合、ステップＳ５０８に進む。

【0158】

（ステップＳ５０６）
ステップＳ５０６では、第１の制御部１０２の制御の下に途中取り出し動作を中止して対象物９３を梱包箱９１内の元の位置に戻した上で、吸着位置更新部１０６は、第２の設定部１０１で設定される対象物９３に対する吸着ノズル２０５の吸着位置の変更を行う。吸着位置の変更後は、ステップＳ５０１に戻る場合を例示しているが、これに限られるものではなく、図１３Ｂに一点鎖線で示すように、ステップＳ５０４とステップＳ５０５との間に戻るようにしてもよい。

【0159】

ステップＳ５０６での吸着位置更新動作は、第１の判定部１０７で吸着動作に失敗していると判定したときの吸着位置更新動作と、第２の判定部１０８で完全取り出し動作の実施不可と判定したときの吸着位置更新動作との２種類に分けられる。

【0160】

まず、第１の判定部１０７で吸着動作に失敗していると判定したときの吸着位置更新動作は、具体的には、図１７に示すように行う。すなわち、第１の判定部１０７で吸着動作に失敗していると判定したときは、まず、第１の制御部１０２の制御の下に途中取り出し動作を中止して対象物９３を梱包箱９１内の元の位置に戻した上で、ステップＳ５０６１ａで、ｚ軸方向の負の方向に吸着位置を変更する。例えば、図１１Ａの吸着位置を図１１Ｂ及び図１１Ｄの１番の吸着位置に変更する。

【0161】

次いで、ステップＳ５０６１ｂで、第１の制御部１０２の制御の下に吸着動作を行う。

【0162】

次いで、ステップＳ５０６１ｃで、吸着圧計測部１０４で計測した吸着ノズル２０５にかかる吸着圧を基に、第１の判定部１０７で吸着動作の成否を判定する。すなわち、吸着圧が所定の吸着圧（例えば－２５ｋＰａ）よりも負圧になっていれば、第１の判定部１０７で吸着動作が成功と判定し、ステップＳ５０６１ｄに進み、途中取り出し動作を開始する。その後、ステップＳ５０２とステップＳ５０３とを順次行うか、又は、ステップＳ５０５に戻ってもよい。

【0163】

一方、吸着圧が所定の吸着圧（例えば－２５ｋＰａ）よりも負圧になっていなければ、第１の判定部１０７で吸着動作が失敗と判定して、ステップＳ５０６２ａに進む。

【0164】

これらのステップＳ５０６１ａ～ステップＳ５０６１ｃでは、ｚ軸方向の負の方向に吸着位置を変更しても吸着動作を失敗したため、ステップＳ５０６２ａ以降では、例えば、ｘ軸方向に吸着位置を変更する。

【0165】

具体的には、ステップＳ５０６２ａで、ｘ軸方向の負の方向に吸着位置を変更する。例えば、図１１Ｂの１番の吸着位置を図１１Ｂ及び図１１Ｃの３番の吸着位置に変更する。

【0166】

次いで、ステップＳ５０６２ｂで、第１の制御部１０２の制御の下に吸着動作を行う。

【0167】

次いで、ステップＳ５０６２ｃで、吸着圧計測部１０４で計測した吸着ノズル２０５にかかる吸着圧を基に、第１の判定部１０７で吸着動作の成否を判定する。すなわち、吸着圧が所定の吸着圧（例えば－２５ｋＰａ）よりも負圧になっていれば、第１の判定部１０７で吸着動作が成功と判定し、ステップＳ５０６２ｄに進み、途中取り出し動作を開始する。その後、ステップＳ５０２とステップＳ５０３とを順次行うか、又は、ステップＳ５０５に戻ってもよい。

【0168】

一方、吸着圧が所定の吸着圧（例えば－２５ｋＰａ）よりも負圧になっていなければ、第１の判定部１０７で吸着動作が失敗と判定して、ステップＳ５０６３ａに進む。

【0169】

これらのステップＳ５０６２ａ～ステップＳ５０６２ｃでは、ｘ軸方向の負の方向に吸着位置を変更しても吸着動作を失敗したため、ステップＳ５０６３ａ以降では、例えば、ｙ軸方向に吸着位置を変更する。

【0170】

具体的には、ステップＳ５０６３ａで、ｙ軸方向の正の方向に吸着位置を変更する。

【0171】

次いで、ステップＳ５０６３ｂで、第１の制御部１０２の制御の下に吸着動作を行う。

【0172】

次いで、ステップＳ５０６３ｃで、吸着圧計測部１０４で計測した吸着ノズル２０５にかかる吸着圧を基に、第１の判定部１０７で吸着動作の成否を判定する。すなわち、吸着圧が所定の吸着圧（例えば－２５ｋＰａ）よりも負圧になっていれば、第１の判定部１０７で吸着動作が成功と判定し、ステップＳ５０６３ｄに進み、途中取り出し動作を開始する。その後、ステップＳ５０２とステップＳ５０３とを順次行うか、又は、ステップＳ５０５に戻ってもよい。

【0173】

一方、吸着圧が所定の吸着圧（例えば－２５ｋＰａ）よりも負圧になっていなければ、第１の判定部１０７で吸着動作が失敗と判定して、ステップＳ５０６３ｅに進む。

【0174】

これらのステップＳ５０６３ａ～ステップＳ５０６３ｃでは、ｙ軸方向の正の方向に吸着位置を変更しても吸着動作を失敗したため、ステップＳ５０６３ｅでは、失敗通知をユーザに行う。失敗通知の仕方は、具体的に図示しないが、警告灯の点灯又は点滅、警報音の発生、又は、表示装置での警告の表示などが例示できる。

【0175】

第２の判定部１０８で完全取り出し動作の実施不可と判定したときの吸着位置更新動作は、一例として、以下のように行う。

【0176】

第２の判定部１０８で完全取り出し動作不可と判定した場合、第１の閾値の範囲外となる場合には、図１２Ａの元々の吸着位置（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）を、図１２Ｂ及び図１２Ｃに示すように、ｘ軸の正の方向に、例えば距離αだけ離れた位置１－１まで大きく移動させる。位置１－１は、吸着ノズル２０５で吸着可能なｘ軸の正の方向の最大値の位置である。

【0177】

吸着位置を位置１－１に変更してもなお、完全取り出し動作実施不可と第２の判定部１０８で判定された場合は、さらに変更する。例えば、吸着位置１－１への変更後に、第１の閾値の範囲外への外れ方が、より小さくなっている場合は、吸着位置変更後の吸着位置１－１に近い位置２－１に変更する。

【0178】

吸着位置を位置２－１に変更してもなお、完全取り出し動作実施不可と第２の判定部１０８で判定された場合は、元々の吸着位置（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）にさらに近い位置２－２に変更する。

【0179】

吸着位置を位置２－２に変更してもなお、完全取り出し動作実施不可と第２の判定部１０８で判定された場合は、ｘ軸の負の方向に、吸着ノズル２０５で吸着可能なｘ軸の負の方向の最大値の位置１－２に変更する。

【0180】

これは、ｘ軸の吸着位置の変更の仕方の一例であるが、ｚ軸の吸着位置の変更の仕方又はｙ軸の吸着位置の変更の仕方にも適用可能であり、また、各軸の吸着位置の変更の仕方は、これに限られるものではない。

【0181】

（ステップＳ５０８）
ステップＳ５０８では、第２の制御部１０３の制御の下に、駆動部１１５を駆動して、ステップＳ５０１で吸着ノズル２０５により吸着した対象物９３を、対象物９３の高さＨよりも大きい、完全取り出し量Ｄ２まで、梱包箱９１から引き上げて、完全取り出し動作を行う。これにより、吸着ノズル２０５により吸着した対象物９３を、別のトレー等まで、仕分け動作のために搬送可能とする。

【0182】

以上のように、本実施形態によれば、梱包箱９１から対象物９３を完全に取り出していない途中取り出し動作で一旦停止して、モーメント計測部１０５でモーメントＭ１，Ｍ２を計測し、計測したモーメントの差ΔＭに基づき、完全取り出し動作を行ったときの揺れの大きさを第２の判定部１０８で推定し、揺れが十分小さいと推定した場合に完全取り出し動作を行う。このため、完全取り出し動作を行うときに対象物９３の揺れが大き過ぎて対象物９３を落としてしまうことを防ぐことができる。

【0183】

＜変形例１＞
なお、本開示は前記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。

【0184】

＜ロボットアーム２０１の手先にかかるｚ軸方向の力の値を基に、取り出し動作の判定を行う＞
本変形例１は、前記実施形態と異なり、吸着によって対象物９３を途中取り出し動作したときの成否をロボットアーム２０１の手先２０２にかかるｚ軸方向の力の値に基づいて第２の判定部１０８で判定するものである。図１８に、変形例１に係るアクチュエータ装置の一例としてのロボットアーム装置の機能ブロック図を示す。

【0185】

先の実施形態にかかる図８Ｂの構成との相違点は、図１９に示すように、手先２０２の力を計測する力計測部１０９が力覚センサ２０４の位置に追加配置されている点である。力計測部１０９としては、力とモーメントを測定する装置である力覚センサを例示することができる。力覚センサでの計測値の例は、図３Ｇに示す。

【0186】

本変形例１における取り出し動作は、前記実施形態と比較して、完全取り出し動作の成否を判定する動作ステップＳ５０５が異なる。

【0187】

本変形例１におけるステップＳ５０５の処理について、図２０に詳細に示す。ここでは、ステップＳ５０５は、ステップＳ５０５６と、ステップＳ５０５７と、ステップＳ５０５８とで構成されている。

【0188】

まず、図２０のステップＳ５０５６では、力計測部１０９で手先２０２のｚ軸方向の力を計測する。

【0189】

次いで、ステップＳ５０５７では、第２の判定部１０８が、力計測部１０９からｚ軸方向の力を取得する。

【0190】

次いで、ステップＳ５０５８では、ステップＳ５０５７で力計測部１０９から取得した力の計測値に基づいて、第２の判定部１０８が途中取り出し動作に成功しているか否かを判定する。具体的には、力計測部１０９で計測された力の値が、記憶部１１３に記憶されている対象物９３の重量の半分以上であれば、途中取り出し動作に成功していると第２の判定部１０８で判定する。具体的には、ステップＳ５０５８でＹｅｓとなれば、ステップＳ５０７でモーメントの差ΔＭを使用する。ステップＳ５０５８でＮｏとなれば、ステップＳ５０６に進む。

【0191】

力計測部１０９で計測された力の値が、記憶部１１３に記憶されている対象物９３の重量の半分以上であり、途中取り出し動作に成功していると第２の判定部１０８で判定した場合は、ステップＳ５０７へ進む。そうでない、すなわち、力計測部１０９で計測された力の値が、記憶部１１３に記憶されている対象物９３の重量の半分以上ではないと第２の判定部１０８で判定した場合は、ステップＳ５０６に進む。

【0192】

この様態によれば、力覚センサ２０４から得られた力の情報により、対象物９３を吸着により保持しているかを判定する。このことにより、途中取り出し動作の段階で対象物９３を吸着により保持しているかを判断でき、保持できていない場合はモーメントによる判定を行わずに吸着位置の変更に進むことができる。

【0193】

＜変形例２＞
本実施の形態のロボットアーム装置２００においては、倉庫環境においてロボットアーム２０１を設置し、倉庫環境で、対象物９３の所定吸着位置において、ロボットアーム２０１で対象物９３を梱包箱９１から所定量取出したときのモーメントを計測することで、対象物９３の揺れを予測する装置である。

【0194】

このようなロボットアーム装置２００が倉庫Ａ～Ｃの複数の倉庫環境３０４Ａ～３０４Ｃにそれぞれ配置され、同じ種類で同じ形状及び大きさの取出し対象の対象物９３の取出し動作を行う場合の対象物取出しシステム３００について、図２１を基に説明する。

【0195】

このような対象物取出しシステム３００では、各ロボットアーム装置２００は、先の実施形態と同様に、ロボットアーム制御部２０１ａとロボットアーム２０１とを有している。

【0196】

ロボットアーム制御部２０１ａは、入出力部３０２をさらに有している。入出力部３０２は、記憶部１１３と、第２の設定部１０１と、第１の設定部１１２とに接続されて、データなどが入出力可能となっている。各ロボットアーム制御部２０１ａの入出力部３０２は、ネットワーク３０３に接続されている。ネットワーク３０３には、データ共有サーバ３０５を介して、操作対象物データベース３０６と操作結果データベース３０７とが接続されている。さらに、ネットワーク３０３には、倉庫実験環境３０１に配置されたロボットアーム装置２００のロボットアーム制御部２０１ａの入出力部３０２も接続されて、倉庫実験環境３０１でのロボットアーム制御部２０１ａで取得したデータを、入出力部３０２とネットワーク３０３とデータ共有サーバ３０５とを介して、操作対象物データベース３０６に記憶可能となっている。

【0197】

操作対象物データベース３０６には、例えば、少なくとも対象物９３の上面の吸着位置の座標、すなわち、ｘ、ｙ、ｚの座標と、ロール軸（すなわちｘ軸回り）、ピッチ軸（すなわちｙ軸回り）、ヨー軸（すなわちヨーｚ軸回り）の回転角（α、β、γ）と、対象物９３の高さＨとが記憶されている。さらに、一例として、記憶部１１３は、対象物９３の上面９３ａの縦横（すなわち、幅と奥行）寸法と、重量と、吸着圧とが記憶されている。さらに、操作対象物データベース３０６には、図２３に示すように、対象物９３の高さＨと、取出し量Ｄ１，Ｄ２と、設置されている棚板９５の角度θと、対象物９３の揺れを抑えるための適正モーメントとが記憶されている。

【0198】

操作結果データベース３０７には、例えば、取り出し動作時（取出し成功時と失敗時）の吸着位置と計測されたモーメント等が、取出し成功か否かの情報と共に記憶されている。よって、取出し成功の情報を使用すれば、取出し失敗を防止することができることになる。

【0199】

データ共有サーバ３０５は、複数のロボットアーム装置２００で共有できるデータを共有するものであり、効率的な対象物取出しシステム３００を構築することができる。具体的には、倉庫環境３０４Ａ～３０４Ｃにおいて、それぞれ取出し対象の対象物９３の高さＨと、取出し量Ｄ１，Ｄ２と、設置されている棚板９５の角度θ等をロボットアーム制御部２０１ａの記憶部１１３に記憶すると、入出力部３０２とネットワーク３０３とを介してデータ共有サーバ３０５に入力され、操作対象物データベース３０６に記憶して共有することが可能である。

【0200】

また、所定の倉庫実験環境３０１で計測されたモーメントを用いて、対象物９３の揺れを抑えるための吸着位置を操作対象物データベース３０６に記憶しておくことができる。これにより、操作対象物データベース３０６に既に記憶されているデータを用いて、別の倉庫での取出し動作の制御を実現することも可能である。特に、現状稼働している倉庫環境で実験することが困難な場合には、疑似的な倉庫実験環境３０１を用いて、適切な吸着位置に関する実験でデータを操作対象物データベース３０６に記憶することができる。

【0201】

以下に、このような構成の対象物取出しシステム３００の動作例について説明する。

【0202】

例えば、倉庫実験環境３０１において、稼働している倉庫環境３０４Ａ～３０４Ｃで対象としている対象物９３が、図２２に示すように、倉庫環境３０４Ａ～３０４Ｃと同様に棚板９５に載置されており、この倉庫実験環境３０１で取出し動作の実験を実施することが可能である。図２２では、日常的に作業者が取出し易い環境とするため、下に設置されている対象物９３ほど、棚板９５の設置角度θが小さくなっている。

【0203】

さらに、図２１において、操作対象となる対象物９３の操作対象物データベース３０６の例として、図２３に示すように、対象物９３のＩＤと、対象物９３の高さＨと、途中までの取り出す量Ｄ１と、完全に取り出す量Ｄ２と、対象物９３が設置されている棚板９５の設置角度θと、さらに、対象物９３と設置されている棚板９５の角度θに応じて揺れを所定量に抑えるための適正モーメントとに関するデータが蓄積されている。

【0204】

このような対象物取出しシステム３００において、稼働している倉庫環境３０４Ａ～３０４Ｃでロボットアーム２０１をそれぞれ制御して動かす前に、倉庫実験環境３０１でロボットアーム２０１を稼働させることで、吸着点の位置が対象物９３の中心の位置からのずれ量（図２４）に対して、所定量を持上げたときのモーメントを力覚センサ２０４で計測する。その計測結果のデータを図２５に示す。この計測結果のデータは、倉庫実験環境３０１のロボットアーム制御部２０１ａの入出力部３０２及びデータ共有サーバ３０５を介して、操作結果データベース３０７に記憶している。

【0205】

図２５のデータでは、対象物ＩＤが００１の対象物９３を棚板９５の設置角度θ＝０度において取出した時には、モーメント差（ΔＭ）が０．０８であったことを示している。このように過去に取出した履歴を、図２５のようにデータ共有サーバ３０５に接続された操作結果データベース３０７に記憶することで、他の倉庫で同様の商品が、同じ傾斜角度の棚板９５に配置されていたときに、実験することなく、揺れが少ない吸着位置を操作結果データベース３０７で検索して探し出すことが可能になる。

【0206】

なお、本変形例２においては、倉庫実験環境３０１での取得実験でのデータを共有する仕組みについて説明したが、例えば稼働している倉庫環境３０４Ａ～３０４Ｃでのデータをデータ共有サーバ３０５で共有する仕組みを用いてもよい。

【0207】

これにより、例えば倉庫環境３０４Ｃで初めて設置される商品であったとしても、前記した検索により、他の倉庫環境３０４Ａでの取出し実績のデータが探し出して取得できれば、そのデータを用いて、揺れの少ない吸着点を設定することが可能になる。

【0208】

なお、第２の設定部１０１と第１の設定部１１２とを各ロボットアーム装置２００のロボットアーム制御部２０１ａに備える代わりに、サーバ側に１つずつ備えて、複数のロボットアーム装置２００で共有するようにしてもよい。そのような対象物取出しシステム３００Ａの例を図２６に示す。

【0209】

図２６では、第２の設定部１０１に対応する第２の設定部１１０１と、第１の設定部１１２に対応する第１の設定部１１１２とがデータ共有サーバ３０５に接続されており、第２の設定部１１０１と第１の設定部１１１２とでそれぞれ設定されたデータは、データ共有サーバ３０５を介して操作対象物データベース３０６及び／又は操作結果データベース３０７に記憶される。各ロボットアーム制御部２０１ａには、第２の設定部１０１と第１の設定部１１２とを備える必要はなく、それ以外の構成は先の実施形態と同じである。すなわち、対象物取出しシステム３００Ａは、動作制御部１００などを有するロボットアーム制御部２０１ａと、モーメント計測部１０５などを有するロボットアーム２０１とを備えている。

【0210】

このような構成の対象物取出しシステム３００Ａでは、各倉庫環境毎に個別の制御又は計測すべき情報に関係する動作制御部１００とモーメント計測部１０５となどは各ロボットアーム装置２００に備え、情報共有可能な制御対象の情報、例えば、対象物９３に関する情報、各制御機器等で取得されたセンサの値に関する情報などは、サーバ側で保持して、共有できる構成とすることができる。

【0211】

＜変形例３＞
これまでの実施形態及び変形例では、梱包箱９１を載置台９０の例として説明しているが、本開示は、これに限られるものではない。

【0212】

本開示としては、載置台９０の別の例として、箱ではなく、平板などで構成される載置板８９としてもよい。この載置板８９は、一例として、図２７Ａに示すように、矩形の載置板８９の一端に、対象物９３の少なくとも１つの側面の下部が接触可能な柵８９ａが固定され、対象物９３を吸着により持ち上げたときに柵８９ａが対象物９３の側面の下部に接触して、対象物９３の揺動を抑制する。このとき、柵８９ａは、隣接する他の物体による支えとして機能する。対象物９３の底面が載置板８９から少しでも浮いたときに前記した揺れ判定は可能である。

【0213】

上から平面視的に見たとき、柵８９ａは、図２７Ｂに示すように、取り出す対象物９３の側面の全面に配置されるものに限らず、図２７Ｃに示すように、取り出す対象物９３の側面の一部に配置されて支持するものであってもよい。

【0214】

また、図２７Ｄに示すように、柵８９ａ付の載置板８９を、棚板９５のように傾斜角度θだけ傾斜させるようにしてもよい。また、図２７Ｅ及び図２７Ｆに示すように、載置板８９に複数個の対象物９３を載置するとき、柵８９ａに近い側の対象物９３から順に取り出せば、傾斜角度によっては、取り出した対象物９３に対して、柵８９ａとは反対側に隣接する対象物９３が柵８９ａまで滑って摺動し、取り出し作業が行いやすくなる。

【0215】

また、載置台９０の別の例として、図２７Ｇに示すように、柵８９ａが無い代わりに、持ち上げる対象物９３の少なくとも１つの側面９３ｊが他の対象物９３の側面９３ｈに接触可能とし、対象物９３を吸着により持ち上げたときに他の対象物９３の側面９３ｈが対象物９３の側面９３ｊの下部に接触して、対象物９３の揺動を抑制する。このとき、他の対象物９３の側面９３ｈは、隣接する他の物体の支えとして機能することができる。また、上から平面視的に見たとき、他の対象物９３の側面９３ｈは、図２７Ｈに示すように、取り出す対象物９３の側面９３ｊの全面に配置されるものに限らず、図２７Ｉに示すように、他の対象物９３の位置が、取り出す対象物９３の位置とは対向面沿いにずれて、取り出す対象物９３の側面９３ｊの一部に接触して支持するものであってもよい。

【0216】

また、載置台９０のさらに別の例として、図２７Ｊ及び図２７Ｋに示すように、柵８９ａが無い代わりに、対象物９３の少なくとも１つの側面が棒状の支持部材８８に接触可能とし、対象物９３を吸着により持ち上げたときに棒状の支持部材８８が対象物９３の側面に接触して、対象物９３の揺動を抑制する。このとき、棒状の支持部材８８は、隣接する他の物体の支えとして機能することができる。棒状の支持部材８８は、対象物９３の少なくとも１つの側面に対して直交する方向から接触して、当該側面を支持可能としている。棒状の支持部材８８は、一例として、載置板８９から柵８９ａの高さと同程度の高さで側面を支持することができるように、載置板８９に固定されている。

【0217】

このように、梱包箱に対象物９３が充填されている場合のみではなく、柵８９ａにもたれているとき、他の対象物９３に接触しているとき、又は、棒状の支持部材８８で押されているときでも、同じような揺れ防止機能は、後述するように達成可能である。

【0218】

また、対象物９３の別の例としては、直方体形状の対象物に限らず、図２８Ａ～図２８Ｆに示すように、円柱状の対象物でもよい。

【0219】

また、対象物９３のさらに別の例としては、図２９Ａに示すように、多数の扁平な直方体の商品が１つに梱包されて集合体となり、全体として立方体に近い形状の物体でもよい。

【0220】

また、対象物９３のさらに別の例としては、図２９Ｂに示すように、多数の円柱形状の商品が１つに梱包されて集合体となった物体でもよい。また、図２９Ｃに示すように、多数の円柱形状の商品の例として缶ビール又は缶ジュースの包装のように、一部が柔軟物９４の包装用パッケージから露出していてもよい。

【0221】

また、対象物９３のさらに別の例としては、図２９Ｄに示すように、球状の対象物でもよい。

【0222】

対象物９３の別の例として、図２９Ｅに示すように、複数個の球体が１つの集合体として梱包されている物体でもよい。

【0223】

なお、図２９Ｃを除き、図２９Ａ～図２９Ｅでは柔軟物９４は透明で対象物９３の全体を包んでいるため、図示を省略している。

【0224】

図３０Ａ～図３０Ｃは、対象物が置かれている状況の例として、図２７Ａの柵付載置板８９、図２７Ｇの載置板８９、図２７Ｊの支持部材８８付載置板８９にそれぞれ載置された対象物９３を吸着ノズル２０５で吸着して持ち上げるときの揺れの一例の説明図である。

【0225】

まず、図３０Ａ～図３０Ｃのそれぞれの（ａ）に示すように、対象物９３の重心位置９３ｇを通る上下方向と上面とが交差する位置（すなわち、重心対応位置）とは異なる位置（例えば、図の例では、重心対応位置から左側にずれた位置）を、吸着ノズル２０５で吸着する。そして、ロボットアーム２０１で、対象物９３を、載置板８９の載置面に対して垂直方向に、柵８９ａ又は他の対象物９３又は支持部材８８に接触させつつ持ち上げる。

【0226】

次いで、図３０Ａ～図３０Ｃのそれぞれの（ｂ）に示すように、対象物９３の持ち上げの高さが柵８９ａ又は他の対象物９３又は支持部材８８より低いときは、持ち上げられる対象物９３が、図３０Ａ～図３０Ｂにおいて反時計周りに又は図３０Ｃにおいて時計周りに回転しようとするが、周囲の環境、言い換えれば、対象物９３に隣接する他の物体の例としての柵８９ａ又は他の対象物９３又は支持部材８８に支えられており、対象物９３の姿勢の変化は発生しない。

【0227】

次いで、図３０Ａ～図３０Ｃのそれぞれの（ｃ）に示すように、柵８９ａ又は他の対象物９３又は支持部材８８よりも対象物９３が高く持ち上げられると、柵８９ａ又は他の対象物９３又は支持部材８８による支持が無くなり、対象物９３の重心位置９３ｇが吸着位置の鉛直下方になるように対象物９３の姿勢に変化が起こり、対象物９３に揺れが発生する。

【0228】

よって、これらの変形例においても、吸着ノズル２０５は、対象物９３に対して適切な吸着位置で吸着を行う必要があるが、先の実施形態と同様に、対象物９３を吸着ノズル２０５から落下させないためには、対象物９３を載置台９０から完全に取り出す前に、対象物９３が吸着ノズル２０５に対して揺れてしまうか否かを推定できれば、吸着位置を修正することが可能になる。

【0229】

そこで、先の実施形態と同様に、揺れを推定するための実験を行った。

【0230】

図３１に、対象物が置かれている状況の例として、傾斜角度２０度の柵付載置板８９から、柵付載置板８９に載置された対象物９３を取り出すときの取り出し動作の一例の説明図を示す。ここでは、図３０Ａと図３０Ｂと図３０Ｃとの３つの対象物９３が置かれている状況の例のうちの図３０Ａの例を代表的に図示している。図３１の上側のグラフは、区間Ａから区間Ｄを経て、対象物９３を落としてしまうまで、吸着位置に付加されるモーメントの時系列データを示すグラフであり、図３０Ｂの例と図３０Ｃの例とでも、それぞれ、ほぼ同じようなグラフとなる。図３１の下側の図は、区間Ａから区間Ｄまでの動作の説明図である。

【0231】

図３１の区間Ａ～区間Ｃに示すように、傾斜角度θをつけて配置された載置板８９に載置された対象物９３に対して、傾斜した載置板８９の表面に対して垂直な方向Ｐに、柵８９ａ又は隣接対象物９３の側面９３ｈ又は支持部材８８（以下、この図３１の説明では「柵など」と称する。）の高さよりも低い高さまで引き上げて、一旦、停止させる。その後、再び、対象物９３を、柵などの高さよりも高く引き上げて、完全に取り出す。このような動作を行うときの、吸着位置に付加されるモーメントを力覚センサ２０４で時系列的に計測する（図３１の上側のグラフ参照）。このように計測したモーメントを基に、対象物９３を載置板８９から完全に取り出す前に、対象物９３を載置板８９から完全に取り出した後に対象物９３に大きな揺れが生じるか否かを推定できることを実験的に検証する。

【0232】

まず、動作を詳しく説明する。一例として、θ＝２０度の傾斜角度のある載置板８９から対象物９３を吸着保持するとき、対象物９３の中心の位置９３ｂ（図４Ｉ参照）を吸着ノズル２０５の吸着位置となるように、ロボットアーム２０１を動作させた。これを実験３とする。すなわち、図３１の区間Ａでは、ロボットアーム２０１が駆動されて、載置板８９に載置された対象物９３の吸着位置に吸着ノズル２０５が接触して、対象物９３を吸着ノズル２０５で吸着する状態までの区間である。

【0233】

次いで、区間Ｂでは、ロボットアーム２０１が駆動されて、吸着ノズル２０５で吸着した対象物９３を、矢印方向Ｐに、柵などの高さ程度（例えば７．５ｃｍ）だけ引き上げて部分的に取り出すために移動させる。

【0234】

次いで、区間Ｃでは、ロボットアーム２０１の駆動により、吸着ノズル２０５で吸着した対象物９３を、柵などの高さ程度（例えば７．５ｃｍだけ）引き上げて部分的に取り出し、一旦停止する。この状態では、対象物９３は載置板８９から完全に取り出されず、下半部が柵などに接触して揺動不可に支持されている状態となっている。

【0235】

その後、区間Ｃに続く区間Ｄでは、ロボットアーム２０１の駆動により、対象物９３を柵などの高さ程度（例えば７．５ｃｍ）だけ引き上げて部分的に取り出した状態から、さらに引き上げて、柵などの高さよりも高い高さまで載置板８９から完全に取り出すために移動する。このとき、区間Ｄでは、対象物９３が柵などから離れるように対象物９３を載置板８９から完全に取り出すと同時に、対象物９３に大きなモーメントが瞬間的にかかり、対象物９３が吸着ノズル２０５に対して大きく揺れ、吸着ノズル２０５による対象物９３の吸着保持が外れてしまい、吸着ノズル２０５から対象物９３を落としてしまい、対象物９３の取り出しに失敗した。

【0236】

ここで、図３１の上側のグラフは、区間Ａから区間Ｄを経て、対象物９３を落としてしまうまで、吸着位置に付加されるモーメント（単位：Ｎｍ）の時系列データをグラフで表現したものである。ここでは、区間Ａと区間Ｃとでは、モーメントの差がほとんど変わらず、第１閾値相当の差になっていないことがわかる。

【0237】

この実験３に対して、図３１すなわち図３２Ａにも示すように、対象物９３を柵などの高さ程度（例えば７．５ｃｍ）だけ引き上げて部分的に取り出した状態に対して、引き上げ量を小さくして、図３２Ｂに示すように、対象物９３を柵などの高さ程度（例えば０．５ｃｍ）だけ引き上げて部分的に取り出した状態としても、図３１すなわち図３２Ａと同様に、区間Ｄでは、吸着ノズル２０５から対象物９３を落としてしまい、対象物９３の取り出しに失敗した。

【0238】

よって、柵などの高さを変更して、対象物９３を引き上げて部分的に取り出すときの高さが異なったとしても、同様に落下することがわかった。

【0239】

これに対して、次に、図３３及び図３３Ｂに示すように、対象物９３の吸着位置を、対象物９３の中心の位置９３ｂよりも、他の物体の例としての柵８９ａに近い側である、傾斜方向の上側の位置９３ｃに変更する。この状態で、図３１の区間Ａから区間Ｄに対応する区間の動作として、吸着ノズル２０５で吸着保持するように、ロボットアーム２０１を動作させる。すなわち、θ＝２０度の傾斜角度の載置板８９から対象物９３を吸着保持するとき、対象物９３の中心の位置９３ｂよりも傾斜方向の上側の位置９３ｃを吸着ノズル２０５の吸着位置となるように、ロボットアーム２０１を動作させた。これを実験４とする。

【0240】

このとき、区間Ｄの後、対象物９３を載置板８９から完全に取り出した際に対象物９３は少し揺れはしたものの、落ちることはなかった。図３３Ａ及び図３３Ｂのそれぞれの上側のグラフは、区間Ａから区間Ｄを経て、対象物９３を吸着保持に成功するまで、吸着位置に付加されるモーメント（単位：Ｎｍ）の時系列データをグラフで表現したものである。ここで、区間Ａ、Ｂ、Ｃで表される動作は、実験３の図３１及び図３２Ａ及び図３２Ｂの区間Ａ、Ｂ、Ｃで表される動作とそれぞれ同じである。実験４の区間Ｄの動作では、実験３の区間Ｄの動作とは異なり、対象物９３に大きなモーメントがかかることなく、載置板８９から完全に取り出すことに成功した。ここで、図３３Ａ及び図３３Ｂのそれぞれの区間Ａと区間Ｃとでは、モーメントに大きな差が生じており、第１閾値相当の差になっていることがわかる。

【0241】

この結果、実験３，４から、対象物９３を載置板８９から取り出したときの揺れを推定するためには、先の実験１，２の場合と同様に、区間Ａと区間Ｃとで対象物９３にかかるモーメントの差を利用することができることが分かった。

【0242】

まず、実験３において、図３１及び図３２Ａ及び図３２Ｂに示すように、区間Ａでかかるモーメントと区間Ｃでかかるモーメントとの値には差がほとんどない。が、対象物９３を完全に取り出すときである区間Ｄでは、一気に急激に大きなモーメントが対象物９３にかかったために、対象物９３を吸着ノズル２０５から落とすことになった。

【0243】

一方、実験４では、図３３Ａ及び図３３Ｂに示すように、区間Ｃで、すでに区間Ａよりも大きなモーメントがかかっている。そのため、区間Ｄにおいては、区間Ｃのモーメントに対してほとんどモーメントが増加していない。このことから、区間Ａの対象物９３を吸着したときにかかるモーメントと、区間Ｃの対象物９３を柵などの高さまで持ち上げたときにかかるモーメントとを比較することで、対象物９３を載置板８９から取り出したときに、対象物９３がどれだけ揺れるのかを推定することができる。

【0244】

今回の実験３，４においては、対象物９３が置かれている載置板８９の傾斜角度θが２０度の場合の実験結果を示した。

【0245】

さらに、対象物９３が置かれている載置板８９の傾斜角度θが０度及び１０度の場合も実験を行った。

【0246】

なお、実験３，４より、対象物９３の持ち上げ動作時の高さについては、対象物９３が載置面から離れておれば、持ち上げ動作時の高さの大小にかかわらず、対象物９３の挙動としてはすべて同じである。持ち上げ動作の持ち上げ量としては、対象物９３の底面が載置板８９の載置面から離間する高さが最低限必要である。その載置面から離間する高さの例としては、０．１ｃｍでもよく、例えば、実験時は０．５ｃｍであった。

【0247】

これらの実験３，４の結果、区間Ａと区間Ｃとでのモーメントの値の差が、図３４で示すように、傾斜角度θと、図２７Ａと図２７Ｇと図２７Ｊとの対象物９３が置かれているそれぞれの状況とに応じて異なる適正モーメントの範囲の値であれば、対象物９３を載置板８９から取り出したときに、対象物９３を落下させることはない。

【0248】

例えば、図２７Ａに示すように対象物９３が置かれている状況では、傾斜角度θ＝０度の場合には、適正モーメントの範囲の値は－０．１～０．１Ｎｍであり、傾斜角度θ＝１０度の場合には、適正モーメントの範囲の値は０．０５～０．１Ｎｍであり、傾斜角度θ＝２０度の場合には、適正モーメントの範囲の値は０．１～０．１５Ｎｍである。

【0249】

また、図２７Ｇに示すように対象物９３が置かれている状況では、傾斜角度θ＝０度の場合には、適正モーメントの範囲の値は－０．１～０．１Ｎｍであり、傾斜角度θ＝１０度の場合には、適正モーメントの範囲の値は０．１～０．２Ｎｍであり、傾斜角度θ＝２０度の場合には、適正モーメントの範囲の値は０．２～０．４Ｎｍである。

【0250】

さらに、図２７Ｊに示すように対象物９３が置かれている状況では、傾斜角度θ＝０度の場合には、適正モーメントの範囲の値は－０．１～０．１Ｎｍであり、傾斜角度θ＝１０度の場合には、適正モーメントの範囲の値は０．１～０．３Ｎｍであり、傾斜角度θ＝２０度の場合には、適正モーメントの範囲の値は０．３～０．５Ｎｍである。

【0251】

従って、例えば、図２７Ｇの対象物９３が置かれている状況で、傾斜角度θ＝２０度の場合には、持ち上げ動作時の載置面からの高さに関わらず、区間Ａと区間Ｃとのモーメントの差が、適正モーメント値の０．２～０．４Ｎｍの範囲外のときは、取り出し動作時に落下することになる。一方、持ち上げ動作時の載置面からの高さに関わらず、区間Ａと区間Ｃとのモーメントの差が、適正モーメント値の０．２～０．４Ｎｍの範囲内のときは、対象物９３を落下させることなく，取り出し動作に成功することになる。

【0252】

このように、適正モーメントの範囲の値は、対象物９３が置かれている状況と対象物９３が置かれている傾斜角度θとによって異なる。このため、図３４に示すように、傾斜角度θと対象物９３が置かれている状況と適正モーメントとの関係の情報を実験で予め取得したのち、後述する操作結果データベースなどの記憶部に予め記憶させる。そして、記憶した情報と対象物９３が置かれている状況と傾斜角度θとを基に、後述するモーメント計測部１０５で取得したモーメントから、対象物９３を取り出した後に落下するか否かを推定することが可能になる。なお、区間Ａと区間Ｃとで値が変動する場合には、一例として、所定時間のモーメントの平均値を用いて算出する。

【0253】

なお、一例として、図２７Ａに示すように対象物９３が置かれている状況での例外の動作として、図３５に示すように、対象物９３において、中心位置よりも柵８９ａに近い側に重心位置９３ｇが位置する場合、重心位置９３ｇの重心対応位置に対して柵８９ａから遠い側に吸着位置を変更した後に、区間Ｃの持ち上げ動作を行うとする。この場合、区間Ｃの持ち上げ後の静止時におけるモーメントの変化（すなわち、最大値と最小値の差）が一定値（例えば０．１Ｎｍ）以上のとき、取り出し動作を変更することもできる。動作の変更例としては、以後の動作を中止する、又は、警告を発する、などが挙げられる。この例では、柵８９ａの高さは２．８ｃｍである。

【0254】

また、別の例として、図２７Ａに示すように対象物９３が置かれている状況での別の例外の動作として、図３６に示すように、対象物９３において、中心位置よりも柵８９ａに遠い側に重心位置９３ｇが位置する場合、重心位置９３ｇの重心対応位置に対して柵８９ａに近い側に吸着位置を変更した後に、区間Ｃの持ち上げ動作を行うとする。この場合、区間Ｃの持ち上げ後では、柵８９ａに接触して対象物９３が静止するが、さらに持ち上げられた区間Ｅでは、落下こそしなかったが、適正モーメントの最大値（すなわち、第２閾値）である０．１Ｎｍを越えているため、対象物９３が大きく揺れていた。このような場合にも、取り出し動作を変更することもできる。動作の変更例としては、以後の動作を中止する、又は、警告を発する、などが挙げられる。

【0255】

なお、本開示を実施形態及び変形例に基づいて説明してきたが、本開示は、前記実施形態及び変形例に限定されないのはもちろんである。以下のような場合も本開示に含まれる。

【0256】

第１の制御部１０２，第２の制御部１０３のそれぞれの一部又は全部は、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムである。前記ＲＡＭ又はハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各制御部は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。

【0257】

例えば、ハードディスク又は半導体メモリ等の記憶媒体に記憶されたソフトウェア・プログラムをＣＰＵ等のプログラム実行部が読み出して実行することによって、各構成要素が実現され得る。

【0258】

なお、前記実施形態又は変形例における各制御部を構成する要素の一部又は全部を実現するソフトウェアは、以下のようなプログラムである。

【0259】

つまり、このプログラムは、側面が互いに接触した状態で複数個の対象物が載置台に載置される対象物の１つを吸着ノズルにより吸着しながら前記載置台から取出すアクチュエータ装置の対象物取り出し用プログラムであって、前記アクチュエータ装置は、アクチュエータと、第１の設定部と、動作制御部と、第１取得部とを備え、前記アクチュエータは、前記対象物を吸着する前記吸着ノズルを有し、コンピュータに、前記吸着ノズルにより前記対象物を第１の吸着位置で吸着しかつ前記対象物の側面が他の物体に接触しながら前記載置台から前記対象物を取出す機能と、前記第１の設定部は、前記アクチュエータによる前記載置台からの前記対象物の取出し量を設定する機能と、前記動作制御部は、前記アクチュエータによる吸着及び取出し動作の制御を行い、前記第１取得部は、前記吸着ノズルに付加されるモーメントを取得する機能と、（ｉ）前記第１取得部は、前記モーメントとして、前記吸着ノズルにより前記対象物を吸着したときの前記吸着ノズルに付加される第１のモーメントと、前記吸着ノズルにより前記対象物を第１の取出し量で前記載置台から取出すときの前記吸着ノズルに付加される第２のモーメントとの差を取得する機能と、ここで、前記第１の取出し量は、前記載置台から前記対象物を取出すまでの量であり、（ｉｉ）前記動作制御部は、前記第１取得部により取得した前記２つのモーメントの前記差に基づいて、更に、前記取出し動作を継続するか否かを制御する機能と、として機能させるための、アクチュエータ装置の対象物取り出し用プログラムである。

【0260】

また、このプログラムは、サーバなどからダウンロードされることによって実行されてもよく、所定の記録媒体（例えば、ＣＤ－ＲＯＭなどの光ディスク、磁気ディスク、又は、半導体メモリなど）に記録されたプログラムが読み出されることによって実行されてもよい。

【0261】

また、このプログラムを実行するコンピュータは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、あるいは分散処理を行ってもよい。

【0262】

なお、上記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。

【産業上の利用可能性】

【0263】

本開示に係るアクチュエータ装置、アクチュエータ装置による対象物取出方法、及び、対象物取出システムは、吸着による保持機構を持つ自律動作可能な例えばロボットアームなどのアクチュエータを有するアクチュエータ装置及びそれを使った対象物取出方法に適用可能である。

【符号の説明】

【0264】

８８棒状の支持部材
８９載置板
８９ａ柵
９０載置台
９１梱包箱
９２商品
９４柔軟物
９５棚板
１００動作制御部
１０１第２の設定部
１０２第１の制御部
１０３第２の制御部
１０４吸着圧計測部
１０５モーメント計測部
１０６吸着位置更新部
１０７第１の判定部
１０８第２の判定部
１０９力計測部
１１０動作判定部
１１２第１の設定部
１１３記憶部
１１４入力部
１１５駆動部
１１６吸引装置
２００ロボットアーム装置
２０１ロボットアーム
２０２手先
２０３カメラ
２０４力覚センサ
２０４ａ演算部
２０５吸着ノズル
２０６回転関節
３００，３００Ａ対象物取出しシステム
３０１倉庫実験環境
３０２入出力部
３０３ネットワーク
３０４Ａ倉庫Ａの環境
３０４Ｂ倉庫Ｂの環境
３０４Ｃ倉庫Ｃの環境
３０５データ共有サーバ
３０６操作対象物データベース
３０７操作結果データベース
１１０１第２の設定部
１１１２第１の設定部

【図1A】