特許 7471131 ロボット用のエンドエフェクタ、ロボット及びロボットシステム

(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】2024-04-11

(45)【発行日】2024-04-19

(54)【発明の名称】ロボット用のエンドエフェクタ、ロボット及びロボットシステム

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/06 20060101AFI20240412BHJP

【ＦＩ】

B25J15/06 M

B25J15/06 H

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020067295

(22)【出願日】2020-04-03

(65)【公開番号】P2021160066

(43)【公開日】2021-10-11

【審査請求日】2023-03-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】太白 秀一

(72)【発明者】

【氏名】中野 裕

(72)【発明者】

【氏名】川本 直哉

【審査官】神山 貴行

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０５３７４０９１（ＵＳ，Ａ）

【文献】実開平０４－０３８３９０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０９－２８５９８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０３９７６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－２０５０７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １／００－２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基部と、
対象物を吸着することで保持する第１吸着体と、
前記第１吸着体を支持し且つ第１方向及び第２方向にスライド可能に前記基部に配置される第１スライド体と、
前記対象物を吸着することで保持する第２吸着体と、
前記第２吸着体を支持し且つ前記第１方向及び前記第２方向にスライド可能に前記基部に配置される第２スライド体と、
前記第１スライド体を前記第１方向に付勢する第１付勢部材と、
前記第２スライド体を前記第１方向に付勢する第２付勢部材とを備え、
前記第２スライド体は、前記第１方向と交差する側方で前記第１スライド体を囲むように配置され、
前記第１方向は、前記第１吸着体及び前記第２吸着体を前記基部から離す方向であり、前記第２方向は、前記第１方向と反対の方向であり、
前記第１付勢部材は、前記基部に対して前記第１方向及び前記第２方向のうちの一方に配置され、
前記第２付勢部材は、前記基部に対して前記第１方向及び前記第２方向のうちの他方に配置される
ロボット用のエンドエフェクタ。

【請求項2】

基部と、
対象物を吸着することで保持する第１吸着体と、
前記第１吸着体を支持し且つ第１方向及び第２方向にスライド可能に前記基部に配置される第１スライド体と、
前記対象物を吸着することで保持する第２吸着体と、
前記第２吸着体を支持し且つ前記第１方向及び前記第２方向にスライド可能に前記基部に配置される第２スライド体と、
前記第１スライド体を前記第１方向に付勢する第１付勢部材と、
前記第２スライド体を前記第１方向に付勢する第２付勢部材とを備え、
前記第２スライド体は、前記第１方向と交差する側方で前記第１スライド体を囲むように配置され、
前記第１方向は、前記第１吸着体及び前記第２吸着体を前記基部から離す方向であり、前記第２方向は、前記第１方向と反対の方向であり、
前記第１付勢部材は、前記第１方向と交差する側方で前記第１スライド体を囲むように配置され、
前記第２付勢部材は、前記第１方向と交差する側方で前記第２スライド体を囲むように配置され、
前記第１スライド体は、前記第１方向への前記第１スライド体の移動を制止する第１制止部を含み、
前記第２スライド体は、
前記第１方向への前記第２スライド体の移動を制止する第２制止部と、
前記第２スライド体に対する前記第２方向への前記第１スライド体の相対的な移動を制止する第３制止部とを含む
ロボット用のエンドエフェクタ。

【請求項3】

前記第１方向と交差する側方で前記第１吸着体を囲むように配置され且つ前記第２スライド体によって支持される複数の前記第２吸着体を備える
請求項１又は２に記載のエンドエフェクタ。

【請求項4】

前記第３制止部は、前記第１方向に向かって広がるテーパ状の内面を有するテーパ穴であり、
前記第１スライド体は、前記第１方向に向かって広がり且つ前記テーパ穴の内面に整合する形状であるテーパ状の外面を有し、且つ前記テーパ穴を通って延び、
前記第３制止部は、前記テーパ穴に前記外面を係合させることで、前記第１スライド体の相対的な移動を制止する
請求項２に記載のエンドエフェクタ。

【請求項5】

前記第１スライド体は、管状の第１部分を含み、
前記第２スライド体は、前記第１方向と交差する側方で前記第１部分を囲む管状の第２部分を含み、
前記第１部分は、前記第２部分によって前記第１方向及び前記第２方向にスライド可能に支持され、
前記第２部分は、前記基部によって前記第１方向及び前記第２方向にスライド可能に支持される
請求項１～４のいずれか一項に記載のエンドエフェクタ。

【請求項6】

前記第１吸着体は、前記第１吸着体に負圧を発生させる第１負圧系統と接続され、
前記第２吸着体は、前記第２吸着体に負圧を発生させ且つ前記第１負圧系統と異なる第２負圧系統と接続され、
前記第１吸着体及び前記第２吸着体は、互いから独立して発生される負圧により前記対象物を吸着するように構成される
請求項１～５のいずれか一項に記載のエンドエフェクタ。

【請求項7】

前記第１吸着体は、落下防止弁を介して前記第１負圧系統と接続され、
前記第２吸着体は、落下防止弁を介して前記第２負圧系統と接続され、
前記落下防止弁は、前記第１吸着体又は前記第２吸着体と対象物とが密着していない場合に前記第１負圧系統又は前記第２負圧系統での負圧の元圧の低下を抑制するように構成される
請求項６に記載のエンドエフェクタ。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか一項に記載のエンドエフェクタと、
前記エンドエフェクタの前記基部と接続され且つ複数の自由度を有するロボットアームと、
前記ロボットアームの動作を制御する制御装置とを備えるロボット。

【請求項9】

請求項８に記載のロボットと、
前記第１吸着体に負圧を発生させる第１負圧系統の負圧を調整する第１負圧調整装置と、
前記第２吸着体に負圧を発生させる第２負圧系統の負圧を調整する第２負圧調整装置とを備え、
前記制御装置は、
前記第１負圧調整装置及び前記第２負圧調整装置の動作を制御し且つ対象物の情報を取得するように構成され、
前記対象物の情報に基づき、前記第１吸着体及び前記第２吸着体の少なくとも一方に、負圧により前記対象物を吸着させる
ロボットシステム。

【請求項10】

対象物の画像を撮像する撮像装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記撮像装置によって撮像された前記対象物の画像を処理することで前記対象物の情報を取得する
請求項９に記載のロボットシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ロボット用のエンドエフェクタ、ロボット及びロボットシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ロボットアームと、ロボットアームの先端に取り付けられたエンドエフェクタ（「ロボットハンド」とも呼ばれる）とを備えるロボットがある。例えば、特許文献１は、対象物を吸着することで保持するロボットハンドを開示する。このロボットハンドは、ロボットハンド本体と、ロボットハンド本体に取り付けられた複数の吸着パッドユニットとを備える。各吸着パッドユニットは、真空圧経路を有するマニホールドと、マニホールドを貫通して上下方向に摺動可能であるシャフトと、シャフトの先端に取り付けられた吸着パッドとを備える。シャフトは、スプリングによって下方へ付勢される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開昭６３－２８３８８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の各吸着パッドユニットは、吸着体である吸着パッドが対象物に押し付けられシャフトが上方に押し上げられると、マニホールド内の真空圧経路が吸着パッドと真空源とを連通し、吸着パッドに真空圧が供給されるように構成される。このようなマニホールドの水平方向の寸法は、シャフト及び吸着パッドよりも大きくなる。さらに、複数の吸着パッドユニットは、ロボットハンド本体に対して水平方向に並列的に配列される。これにより、ロボットハンドが大型化する。

【0005】

本開示は、スライド移動可能な複数の吸着体を備える構成を小型化するロボット用のエンドエフェクタ、ロボット及びロボットシステム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】

【0006】

上記目的を達成するために、本開示の一態様に係るロボット用のエンドエフェクタは、基部と、対象物を吸着することで保持する第１吸着体と、前記第１吸着体を支持し且つ第１方向及び第２方向にスライド可能に前記基部に配置される第１スライド体と、前記対象物を吸着することで保持する第２吸着体と、前記第２吸着体を支持し且つ前記第１方向及び前記第２方向にスライド可能に前記基部に配置される第２スライド体と、前記第１スライド体を前記第１方向に付勢する第１付勢部材と、前記第２スライド体を前記第１方向に付勢する第２付勢部材とを備え、前記第２スライド体は、前記第１方向に対する側方で前記第１スライド体を囲むように配置され、前記第１方向は、前記第１吸着体及び前記第２吸着体を前記基部から離す方向であり、前記第２方向は、前記第１方向と反対の方向である。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、スライド移動可能な複数の吸着体を備えるエンドエフェクタを小型化することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態に係るロボットシステムの構成の一例を示す平面図

【図2】実施の形態に係るロボットシステムの構成の一例を示すブロック図

【図3】実施の形態に係るロボットの構成の一例を示す側面図

【図4】実施の形態に係るエンドエフェクタの構成の一例を示す断面側面図

【図5】実施の形態に係るエンドエフェクタの構成の一例を示す底面図

【図6】実施の形態に係るロボットシステムの動作の一例を示すフローチャート

【図7】第１吸着体及び第２吸着体を用いたエンドエフェクタによる瓶の取り出し動作の一例を示す側面図

【図8】第１吸着体を用いたエンドエフェクタによる瓶の取り出し動作の一例を示す側面図

【発明を実施するための形態】

【0009】

本開示の態様例を説明する。請求項１に述べる本開示の一態様に係るロボット用のエンドエフェクタは、基部と、対象物を吸着することで保持する第１吸着体と、前記第１吸着体を支持し且つ第１方向及び第２方向にスライド可能に前記基部に配置される第１スライド体と、前記対象物を吸着することで保持する第２吸着体と、前記第２吸着体を支持し且つ前記第１方向及び前記第２方向にスライド可能に前記基部に配置される第２スライド体と、前記第１スライド体を前記第１方向に付勢する第１付勢部材と、前記第２スライド体を前記第１方向に付勢する第２付勢部材とを備え、前記第２スライド体は、前記第１方向に対する側方で前記第１スライド体を囲むように配置され、前記第１方向は、前記第１吸着体及び前記第２吸着体を前記基部から離す方向であり、前記第２方向は、前記第１方向と反対の方向である。

【0010】

上記態様によると、第１スライド体及び第２スライド体はそれぞれ、第１吸着体及び第２吸着体を第１方向及び第２方向にスライド移動させることができる。第２スライド体は、第１方向に対する側方で第１スライド体を囲むように配置されるため、第１方向に対する側方でのエンドエフェクタのサイズを小さく抑えることができる。よって、スライド移動可能な複数の吸着体を備える構成の小型化が可能になる。

【0011】

請求項２に述べる本開示の一態様に係るエンドエフェクタは、前記第１方向に対する側方で前記第１吸着体を囲むように配置され且つ前記第２スライド体によって支持される複数の前記第２吸着体を備えてもよい。

【0012】

上記態様によると、複数の第２吸着体は、第１方向に対する側方でのエンドエフェクタのサイズを小さく抑えることができる。

【0013】

請求項３に述べる本開示の一態様に係るエンドエフェクタにおいて、前記第１付勢部材は、前記基部に対して前記第１方向及び前記第２方向のうちの一方に配置され、前記第２付勢部材は、前記基部に対して前記第１方向及び前記第２方向のうちの他方に配置されてもよい。

【0014】

上記態様によると、第１付勢部材及び第２付勢部材は、基部を挟んで反対側に配置されるため、第１方向に対する側方でのエンドエフェクタのサイズを小さく抑えることができる。

【0015】

請求項４に述べる本開示の一態様に係るエンドエフェクタにおいて、前記第１付勢部材は、前記第１方向に対する側方で前記第１スライド体を囲むように配置され、前記第２付勢部材は、前記第１方向に対する側方で前記第２スライド体を囲むように配置されてもよい。

【0016】

上記態様によると、第１スライド体と第１付勢部材との組は第１方向に対する側方でのサイズを小さく抑え、第２スライド体と第２付勢部材との組は第１方向に対する側方でのサイズを小さく抑えることができる。

【0017】

請求項５に述べる本開示の一態様に係るエンドエフェクタにおいて、前記第１スライド体は、前記第１方向への前記第１スライド体の移動を制止する第１制止部を含み、前記第２スライド体は、前記第１方向への前記第２スライド体の移動を制止する第２制止部と、前記第２スライド体に対する前記第２方向への前記第１スライド体の相対的な移動を制止する第３制止部とを含んでもよい。

【0018】

上記態様によると、第１スライド体及び第２スライド体はそれぞれ、第１付勢部材及び第２付勢部材によって第１方向へ付勢されるが、第１制止部及び第２制止部によって第１方向への移動の規制を受ける。第２スライド体に対する第２方向への第１スライド体の相対的な移動は、第３制止部によって規制を受ける。これにより、第１吸着体及び第２吸着体は、外力を受けていないとき、所定の初期状態に保たれ得る。さらに、例えば、近接した複数の対象物又は重なり合った複数の対象物の中の低い位置の１つの対象物を保持する場合、エンドエフェクタは、第１方向に移動し、第２吸着体を高い位置の対象物に押し付けて第２方向に移動させ、第２吸着体よりも第１方向に突出する第１吸着体に対象物を吸着させることができる。例えば、比較的大きい対象物を保持する場合、エンドエフェクタは、第１方向に移動し、第１吸着体及び第２吸着体を対象物に押し付けて吸着させることができる。よって、エンドエフェクタは、対象物に対応した吸着体を用いて対象物を保持することができる。

【0019】

請求項６に述べる本開示の一態様に係るエンドエフェクタにおいて、前記第３制止部は、前記第１方向に向かって広がるテーパ状の内面を有するテーパ穴であり、前記第１スライド体は、前記第１方向に向かって広がり且つ前記テーパ穴の内面に整合する形状であるテーパ状の外面を有し、且つ前記テーパ穴を通って延び、前記第３制止部は、前記テーパ穴に前記外面を係合させることで、前記第１スライド体の相対的な移動を制止してもよい。

【0020】

上記態様によると、第２スライド体のテーパ穴と第１スライド体のテーパ状の外面とが係合することで、第１スライド体は、第２スライド体に対する相対的な移動の制止を受け且つ第１方向に対する側方で第２スライド体に対して位置決めされ得る。

【0021】

請求項７に述べる本開示の一態様に係るエンドエフェクタにおいて、前記第１スライド体は、管状の第１部分を含み、前記第２スライド体は、前記第１方向に対する側方で前記第１部分を囲む管状の第２部分を含み、前記第１部分は、前記第２部分によって前記第１方向及び前記第２方向にスライド可能に支持され、前記第２部分は、前記基部によって前記第１方向及び前記第２方向にスライド可能に支持されてもよい。

【0022】

上記態様によると、第１本体及び第２本体は、基部及び互いに対してスライド可能である２重管を構成する。第１スライド体及び第２スライド体は、第１方向に対する側方でのサイズの低減と、構造の簡易化とを可能にする。

【0023】

請求項８に述べる本開示の一態様に係るエンドエフェクタにおいて、前記第１吸着体は、前記第１吸着体に負圧を発生させる第１負圧系統と接続され、前記第２吸着体は、前記第２吸着体に負圧を発生させ且つ前記第１負圧系統と異なる第２負圧系統と接続され、前記第１吸着体及び前記第２吸着体は、互いから独立して発生される負圧により前記対象物を吸着するように構成されてもよい。

【0024】

上記態様によると、エンドエフェクタは、第１吸着体及び第２吸着体のうちで対象物に適する吸着体に負圧を発生させることが可能である。例えば、対象物のサイズが小さい場合、一方の吸着体に負圧を発生させ当該対象物を保持させることができる。さらに上記対象物の周りに他の対象物が存在する場合でも、他方の吸着体が他の対象物を誤って吸着することを抑えることが可能である。また、対象物のサイズ及び／又は重量が大きい場合、両方の吸着体に負圧を発生させ当該対象物を確実に保持させることができる。

【0025】

請求項９に述べる本開示の一態様に係るエンドエフェクタにおいて、前記第１吸着体は、落下防止弁を介して前記第１負圧系統と接続され、前記第２吸着体は、落下防止弁を介して前記第２負圧系統と接続され、前記落下防止弁は、前記第１吸着体又は前記第２吸着体と対象物とが密着していない場合に前記第１負圧系統又は前記第２負圧系統での負圧の元圧の低下を抑制するように構成されてもよい。

【0026】

上記態様によると、第１吸着体及び第２吸着体は、対象物と完全に密着していない状態であっても、対象物を吸着する負圧を発生することができる。例えば、複数の第２吸着体が設けられた場合、複数の第２吸着体の一部が対象物と接触し、その他が対象物と接触していない場合でも、非接触の第２吸着体に起因する負圧の元圧の低下が抑制されるため、接触状態の第２吸着体は、対象物を吸着する負圧を発生することができる。

【0027】

請求項１０に述べる本開示の一態様に係るロボットは、本開示の一態様に係るエンドエフェクタと、前記エンドエフェクタの前記基部と接続され且つ複数の自由度を有するロボットアームと、前記ロボットアームの動作を制御する制御装置とを備える。

【0028】

上記態様によると、本開示の一態様に係るエンドエフェクタと同様の効果が得られる。さらに、ロボットは、複数の自由度を有するロボットアームを用いてエンドエフェクタの位置及び姿勢を自在に変更することができる。よって、ロボットは、エンドエフェクタを用いて、様々な位置及び姿勢の対象物を保持し任意の位置に任意の姿勢で当該対象物を配置することができる。

【0029】

請求項１１に述べる本開示の一態様に係るロボットシステムは、本開示の一態様に係るロボットと、前記第１吸着体に負圧を発生させる第１負圧系統の負圧を調整する第１負圧調整装置と、前記第２吸着体に負圧を発生させる第２負圧系統の負圧を調整する第２負圧調整装置とを備え、前記制御装置は、前記第１負圧調整装置及び前記第２負圧調整装置の動作を制御し且つ対象物の情報を取得するように構成され、前記対象物の情報に基づき、前記第１吸着体及び前記第２吸着体の少なくとも一方に、負圧により前記対象物を吸着させる。

【0030】

上記態様によると、本開示の一態様に係るロボットと同様の効果が得られる。さらに、ロボットシステムは、第１吸着体及び第２吸着体に発生させる負圧を制御することで、対象物に好適な第１吸着体及び／又は第２吸着体に対象物を吸着させることができる。

【0031】

請求項１２に述べる本開示の一態様に係るロボットシステムは、対象物の画像を撮像する撮像装置をさらに備え、前記制御装置は、前記撮像装置によって撮像された前記対象物の画像を処理することで前記対象物の情報を取得してもよい。

【0032】

上記態様によると、ロボットシステムは、画像から対象物の情報を検出し、当該対象物の情報に基づき好適な吸着体に対象物を吸着させることができる。

【0033】

（実施の形態）
以下において、本開示の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、添付の図面における各図は、模式的な図であり、必ずしも厳密に図示されたものでない。さらに、各図において、実質的に同一の構成要素に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化される場合がある。また、本明細書及び特許請求の範囲では、「装置」とは、１つの装置を意味し得るだけでなく、複数の装置からなるシステムも意味し得る。

【0034】

［ロボットシステムの構成］
実施の形態に係るロボットシステム１の構成を説明する。図１は、実施の形態に係るロボットシステム１の構成の一例を示す平面図である。図２は、実施の形態に係るロボットシステム１の構成の一例を示すブロック図である。図１及び図２に示すように、本実施の形態では、ロボットシステム１は、ベルトコンベヤ２００上にランダムに載せられた複数の対象物Ｗをロボット１００が分別するシステムであるとして説明する。対象物Ｗは特に限定されないが、本実施の形態では廃棄物である空き瓶（以下、「瓶Ｗ」とも表記する）である。なお、ロボットシステム１は、対象物Ｗを分別するシステムに限定されず、例えば、ピッキング及び配置等の対象物Ｗの保持を含む作業を行うシステムであってもよい。

【0035】

ロボットシステム１は、ロボット１００と、ベルトコンベヤ２００と、情報処理装置３００と、入出力装置４００と、センサ５００と、負圧発生装置６００と、ロボット制御装置７００とを備える。情報処理装置３００及びロボット制御装置７００は、制御装置１０を構成する。

【0036】

ベルトコンベヤ２００は、方向ＤＡに並ぶ複数のローラ２１０と、複数のローラ２１０に掛け渡された無端輪状の搬送ベルト２２０と、ローラ２１０を回転駆動するコンベヤモータ２３０とを備える。ベルトコンベヤ２００は、搬送ベルト２２０の上方に向いた外周面である搬送面２２１を方向ＤＡに移動する。ベルトコンベヤ２００は、搬送ベルト２２０の移動速度を検出する搬送速度検出器（図示せず）を備えてもよい。例えば、搬送速度検出器は、コンベヤモータ２３０の回転速度を検出するエンコーダ等の回転量検出器であってもよい。搬送速度検出器は、ロボット制御装置７００が搬送ベルト２２０の移動速度と同期してロボット１００の動作を制御するように、検出結果をロボット制御装置７００に出力してもよい。

【0037】

ロボット１００は、方向ＤＡでの下流側でベルトコンベヤ２００に隣り合って配置される。ロボット１００は産業用ロボットである。ロボット１００は、ロボット制御装置７００の制御に従って、搬送面２２１上の瓶Ｗを、サイズに応じた２つの区分に分けて取り出し、つまりサイズ別に分別する。具体的には、ロボット１００は、所定のサイズ以上である大サイズの区分の瓶Ｗを回収箱７０１Ｌに投入し、所定のサイズ未満である小サイズの区分の瓶Ｗを回収箱７０１Ｓに投入する。ロボットシステム１は、瓶Ｗをさらに透明と色付きとの色別に分別するように構成されてもよく、透明の瓶をサイズ別に分別するロボット１００と、色付きの瓶をサイズ別に分別するロボット１００とを備えてもよい。

【0038】

［ロボットの構成］
図３は、実施の形態に係るロボット１００の構成の一例を示す側面図である。図３に示すように、ロボット１００は、基台１１０と、基台１１０に配置された２つのアーム１２０Ａ及び１２０Ｂと、アーム１２０Ａ及び１２０Ｂそれぞれの先端に取り付けられたエンドエフェクタ１３０とを備える双腕ロボットである。具体的には、ロボット１００は、アーム１２０Ａ及び１２０Ｂが鉛直方向の第１軸Ｓ１を中心とする同軸上で水平面内で回動可能である同軸双腕ロボットである。アーム１２０Ａ及び１２０Ｂは、複数の自由度を有するロボットアームであり、本実施の形態では水平多関節型のロボットアームである。エンドエフェクタ１３０は、瓶Ｗを保持することができるように構成され、本実施の形態では瓶Ｗを負圧により吸着する。なお、本明細書において、「鉛直方向」及び「水平方向」とは、第１軸Ｓ１が鉛直方向となるようにロボット１００が配置された場合の鉛直方向及び水平方向に対応する。

【0039】

アーム１２０Ａは、リンク１２１Ａ～１２４Ａと、関節ＪＡ１～ＪＡ４と、アーム駆動装置ＭＡ１～ＭＡ４とを含む。アーム１２０Ｂは、リンク１２１Ｂ～１２４Ｂと、関節ＪＢ１～ＪＢ４と、アーム駆動装置ＭＢ１～ＭＢ４とを含む。アーム駆動装置ＭＡ１～ＭＡ４はそれぞれ、関節ＪＡ１～ＪＡ４を駆動し、アーム駆動装置ＭＢ１～ＭＢ４はそれぞれ、関節ＪＢ１～ＪＢ４を駆動する。アーム駆動装置ＭＡ１～ＭＡ４及びＭＢ１～ＭＢ４は、電気モータ等を含み、本実施の形態ではサーボモータを含む。アーム駆動装置ＭＡ１～ＭＡ４及びＭＢ１～ＭＢ４の駆動は、ロボット制御装置７００によって制御される。

【0040】

リンク１２１Ａ及び１２１Ｂはそれぞれ、第１軸Ｓ１を中心に水平面内で互いに独立して回動可能に、回転関節ＪＡ１及びＪＢ１を介して基台１１０と接続される。リンク１２２Ａ及び１２２Ｂはそれぞれ、鉛直方向の第２軸Ｓ２ａ及びＳ２ｂを中心に水平面内で回動可能に、回転関節ＪＡ２及びＪＢ２を介してリンク１２１Ａ及び１２１Ｂの先端と接続される。リンク１２３Ａ及び１２３Ｂはそれぞれ、鉛直方向の第３軸Ｓ３ａ及びＳ３ｂに沿って昇降可能に、直動関節ＪＡ３及びＪＢ３を介してリンク１２２Ａ及び１２２Ｂの先端と接続される。リンク１２４Ａ及び１２４Ｂはそれぞれ、リンク１２３Ａ及び１２３Ｂの長手方向であり且つ鉛直方向である第４軸Ｓ４ａ及びＳ４ｂを中心に回動可能に、回転関節ＪＡ４及びＪＢ４を介してリンク１２３Ａ及び１２３Ｂの下端と接続される。リンク１２４Ａ及び１２４Ｂはそれぞれ、メカニカルインタフェースを構成し、エンドエフェクタ１３０と接続される。

【0041】

［エンドエフェクタの構成］
図４は、実施の形態に係るエンドエフェクタ１３０の構成の一例を示す断面側面図である。図５は、実施の形態に係るエンドエフェクタ１３０の構成の一例を示す底面図である。アーム１２０Ａ及び１２０Ｂそれぞれのエンドエフェクタ１３０の構成は同様である。図４及び図５に示すように、エンドエフェクタ１３０は、基部１３１０と、吸着体１３２０及び１３３０と、スライド体１３４０及び１３５０と、付勢部材１３６０及び１３７０と、落下防止弁１３８０と、スライド支持体１３９１及び１３９２とを備える。

【0042】

基部１３１０は、リンク１２４Ａ又は１２４Ｂと共に第４軸Ｓ４ａ又はＳ４ｂを中心に回動するように、リンク１２４Ａ又は１２４Ｂに取り付けられる。これに限定されないが、本実施の形態では、基部１３１０は、リンク１２４Ａ又は１２４Ｂから第４軸Ｓ４ａ又はＳ４ｂと垂直な方向に延びる板状の部材で構成され、水平面内で回動する。基部１３１０は、第４軸Ｓ４ａ又はＳ４ｂから遠位の端部において、スライド体１３４０及び１３５０を支持する。

【0043】

吸着体１３２０及び１３３０は、瓶Ｗを負圧により吸着することで保持するように構成される。これに限定されないが、本実施の形態では、１つの第１吸着体１３２０と６つの第２吸着体１３３０とが配置される。６つの第２吸着体１３３０は、後述する第１方向Ｄ１に対する側方で第１吸着体１３２０及び第１スライド体１３４０を囲むように配置され、具体的には第１吸着体１３２０を中心とする周方向Ｒ１（図５参照）に沿って円状に配列される。第１吸着体１３２０は、パッド部１３２２と、パッド部１３２２を第１スライド体１３４０に接続する管状の接続部１３２１とを含む。第２吸着体１３３０は、パッド部１３３２と、パッド部１３３２を第２スライド体１３５０に接続する管状の接続部１３３１とを含む。

【0044】

パッド部１３２２及び１３３２はそれぞれ、方向Ｄ１及びＤ２に伸縮可能であり、方向Ｄ１及びＤ２の両端で開放した中空形状を有する。方向Ｄ１及びＤ２は、互いに反対方向であり、これに限定されないが、パッド部１３２２及び１３３２並びに接続部１３２１及び１３３１の軸心方向でもある。パッド部１３２２及び１３３２は、弾性又は可撓性を有する材料で構成され、これに限定されないが、中空のベローズ（蛇腹）状である。例えば、パッド部１３２２及び１３３２の開放端及びその近傍は、バネ等の弾性を有する部材を含んでもよい。このようなパッド部１３２２及び１３３２は、瓶Ｗとの気密性を向上させ、確実な吸着を可能にする。なお、吸着体１３２０及び１３３０はそれぞれ、パッド部１３２２及び１３３２の開放端を第１方向Ｄ１に向けて配置される。

【0045】

第１スライド体１３４０は、第１吸着体１３２０を支持し且つ方向Ｄ１及びＤ２にスライド可能に基部１３１０に配置される。第２スライド体１３５０は、第２吸着体１３３０を支持し且つ方向Ｄ１及びＤ２にスライド可能に基部１３１０に配置される。第２スライド体１３５０は、第１方向Ｄ１に対する側方で第１スライド体１３４０を外側から囲むように配置され、具体的には周方向Ｒ１（図５参照）に沿って第１スライド体１３４０を囲む。第１方向Ｄ１は、吸着体１３２０及び１３３０を基部１３１０から離す方向である。本実施の形態では、第１方向Ｄ１は、第４軸Ｓ４ａ又はＳ４ｂ（図２参照）に沿う方向であり、例えばこれらに平行な方向である。

【0046】

第１スライド体１３４０は、基部１３１０の貫通穴１３１１及び第２スライド体１３５０の内側を貫通して方向Ｄ１及びＤ２に延びる管状の第１本体１３４１と、第１本体１３４１の第１方向Ｄ１の端部に配置された係合部１３４２と、第１本体１３４１の第２方向Ｄ２の端部に配置された第１シリンダ部１３４３及び第１ジョイント部１３４４とを含む。第１本体１３４１の断面形状は円形であるが、楕円及び多角形等のいかなる形状であってもよい。貫通穴１３１１は、方向Ｄ１及びＤ２に基部１３１０を貫通する穴である。第１本体１３４１は第１部分の一例である。

【0047】

係合部１３４２は、基部１３１０に対して第１方向Ｄ１に配置され、落下防止弁１３８０を介して第１吸着体１３２０と接続される。係合部１３４２は、中空であり、第１本体１３４１と落下防止弁１３８０とを連通する。係合部１３４２は、第１方向Ｄ１に向かって広がるテーパ状の外面１３４２ａを有し、例えば、円錐台状の外形を有する。

【0048】

第１シリンダ部１３４３及び第１ジョイント部１３４４は、基部１３１０に対して第２方向Ｄ２に配置される。第１ジョイント部１３４４は、図２に示す負圧発生装置６００から延びる第１負圧系統６１０の配管６１１Ａ又は６１１Ｂ（１点鎖線表示）と接続され、配管６１１Ａ又は６１１Ｂと第１本体１３４１の内部とを連通する。よって、第１負圧系統６１０は、第１スライド体１３４０を介して第１吸着体１３２０と連通する。

【0049】

図４に示すように、落下防止弁１３８０は、第１吸着体１３２０のパッド部１３２２が瓶Ｗと接触していない状態、及び、パッド部１３２２と瓶Ｗとが密着せずにこれらの間に隙間がある状態等の適正な吸着状態でない場合、第１負圧系統６１０から供給される負圧のパッド部１３２２への漏出を抑制し、第１負圧系統６１０での負圧の元圧の低下を抑制する。落下防止弁１３８０の構成は、上記抑制が可能であれば特に限定されないが、例えば、チェックバルブ形式及びスロットルバルブ形式の構成等であってもよい。

【0050】

なお、図２に示すように、第１負圧系統６１０は、アーム１２０Ａのエンドエフェクタ１３０の第１ジョイント部１３４４と負圧発生装置６００とを連通する配管６１１Ａと、配管６１１Ａの連通及び連通遮断を行うバルブ６１２Ａと、アーム１２０Ｂのエンドエフェクタ１３０の第１ジョイント部１３４４と負圧発生装置６００とを連通する配管６１１Ｂと、配管６１１Ｂの連通及び連通遮断を行うバルブ６１２Ｂとを含む。

【0051】

第１シリンダ部１３４３は、有底円筒状の形状を有し、その底部１３４３ａで第１本体１３４１と接続され固定されている。第１シリンダ部１３４３の筒部１３４３ｂは、底部１３４３ａから第１方向Ｄ１へ延び、第１方向Ｄ１に対する側方で第１本体１３４１を外側から周方向Ｒ１（図５参照）に囲む。筒部１３４３ｂの軸心は、第１本体１３４１の軸心と同軸上にある。第１シリンダ部１３４３は、筒部１３４３ｂの第１方向Ｄ１の端部に、径方向外側に向かって突出する環状のフランジ状の縁部１３４３ｃを含む。

【0052】

ここで、基部１３１０は、第２方向Ｄ２に向いた表面１３１２上に固定された、円筒状の第２シリンダ部１３１３を有する。第２シリンダ部１３１３は、表面１３１２から第２方向Ｄ２に延び、第１方向Ｄ１に対する側方で第１シリンダ部１３４３の筒部１３４３ｂを外側から周方向Ｒ１（図５参照）に囲む。第２シリンダ部１３１３の軸心は、筒部１３４３ｂの軸心と同軸上にある。第２シリンダ部１３１３は、第２方向Ｄ２の端部付近に、径方向内側に向かって突出し且つ第１方向Ｄ１で縁部１３４３ｃと対向する環状のフランジ状の縁部１３１３ａを含む。

【0053】

第１付勢部材１３６０は、縁部１３４３ｃ及び１３１３ａの間で基部１３１０に対して第２方向Ｄ２に配置される。第１付勢部材１３６０は、第２シリンダ部１３１３の内側で、第１方向Ｄ１に対する側方で第１シリンダ部１３４３を外側から周方向Ｒ１（図５参照）に囲むように配置される。第１付勢部材１３６０は、第１シリンダ部１３４３と共に第１本体１３４１を、縁部１３１３ａに対して第１方向Ｄ１へ付勢する。本実施の形態では、第１付勢部材１３６０は、コイルバネであるが、第１スライド体１３４０を第１方向Ｄ１に付勢する構成を有すればよく、例えば、空気圧式又は液圧式のシリンダ等であってもよい。

【0054】

第１スライド体１３４０の第１方向Ｄ１への移動は、縁部１３４３ｃによって制止され、具体的には縁部１３４３ｃが基部１３１０の表面１３１２に当接することで制止される。縁部１３４３ｃは第１制止部の一例である。また、第１スライド体１３４０の第２方向Ｄ２への移動は、第１付勢部材１３６０と第２シリンダ部１３１３の縁部１３１３ａとが縁部１３４３ｃに与える反力によって制止される。

【0055】

第２スライド体１３５０は、基部１３１０の貫通穴１３１１を貫通して方向Ｄ１及びＤ２に延びる管状の第２本体１３５１と、第２本体１３５１の第１方向Ｄ１の端部に配置された支持部１３５２と、第２本体１３５１の第２方向Ｄ２の端部に配置された縁部１３５３と、支持部１３５２に配置された第２ジョイント部１３５４とを含む。第２本体１３５１は、第１方向Ｄ１に対する側方で第１本体１３４１を外側から周方向Ｒ１（図５参照）に囲む。第２本体１３５１の断面形状は、円形であるが、楕円及び多角形等のいかなる形状であってもよい。第２本体１３５１の軸心は、第１本体１３４１の軸心と同軸上にある。第２本体１３５１は第２部分の一例である。

【0056】

縁部１３５３は、基部１３１０に対して第２方向Ｄ２に配置され、第２本体１３５１から径方向外側に向かって突出する環状のフランジ形状を有する。

【0057】

支持部１３５２は、複数の第２吸着体１３３０を支持する。支持部１３５２は、基部１３１０に対して第１方向Ｄ１に配置され、第１方向Ｄ１に対する側方で第１スライド体１３４０を外側から周方向Ｒ１（図５参照）に囲む。本実施の形態では、支持部１３５２は、第２本体１３５１よりも拡径された扁平な円筒状の形状を有する。支持部１３５２は、方向Ｄ１及びＤ２に支持部１３５２を貫通するテーパ穴である係合穴１３５２ａを有する。係合穴１３５２ａの内面１３５２ｂは、第１方向Ｄ１に向かってテーパ状に広がり、係合部１３４２の外面１３４２ａと整合する形状を有する。係合穴１３５２ａの軸心は、第２本体１３５１の軸心と同軸上にある。第１本体１３４１は、係合穴１３５２ａを通って延びる。係合穴１３５２ａは第３制止部の一例である。

【0058】

支持部１３５２は、第１方向Ｄ１に向いた表面上で、落下防止弁１３８０を介して複数の第２吸着体１３３０と接続され、第２方向Ｄ２に向いた表面上で、複数の第２ジョイント部１３５４と接続される。６つの第２ジョイント部１３５４が６つの第２吸着体１３３０それぞれに対応して配置される。各第２ジョイント部１３５４は、支持部１３５２内の空気通路及び落下防止弁１３８０を介して、対応する１つの第２吸着体１３３０と連通する。上記落下防止弁１３８０は第１吸着体１３２０の落下防止弁１３８０と同様である。各第２ジョイント部１３５４は、図２に示す負圧発生装置６００から延びる第２負圧系統６２０の配管６２１Ａ又は６２１Ｂ（２点鎖線表示）と接続され、配管６２１Ａ又は６２１Ｂと支持部１３５２内の空気通路とを連通する。よって、第２負圧系統６２０は、第２スライド体１３５０を介して第２吸着体１３３０の全てと連通する。

【0059】

なお、図２に示すように、第２負圧系統６２０は、第１負圧系統６１０と異なる負圧系統である。第２負圧系統６２０は、アーム１２０Ａのエンドエフェクタ１３０の全ての第２ジョイント部１３５４を一括して負圧発生装置６００に連通する配管６２１Ａと、配管６２１Ａの連通及び連通遮断を行うバルブ６２２Ａと、アーム１２０Ｂのエンドエフェクタ１３０の全ての第２ジョイント部１３５４を一括して負圧発生装置６００に連通する配管６２１Ｂと、配管６２１Ｂの連通及び連通遮断を行うバルブ６２２Ｂとを含む。これにより、第１吸着体１３２０及び第２吸着体１３３０はそれぞれ、第１負圧系統６１０及び第２負圧系統６２０によって互いから独立して発生される負圧により、瓶Ｗを吸着することができる。

【0060】

図４に示すように、第１スライド支持体１３９１は、第２本体１３５１の第２方向Ｄ２での端部付近において、第２本体１３５１の内周面と第１本体１３４１の外周面との間に配置され、第２本体１３５１に固定される。第１スライド支持体１３９１は、第１本体１３４１のスライド移動を支持する。第１スライド支持体１３９１は、例えば、第１本体１３４１の外周面に整合する内周面を有する円筒状のスリーブであり、方向Ｄ１及びＤ２で第２本体１３５１よりも短い。第１スライド支持体１３９１は、第１本体１３４１との接触面積及び摺動抵抗を低減し、且つ第１方向Ｄ１に対する側方で第１本体１３４１を位置決めする。第１本体１３４１は、第１スライド支持体１３９１を介して第２本体１３５１によって方向Ｄ１及びＤ２にスライド可能に支持される。

【0061】

第２スライド支持体１３９２は、基部１３１０の貫通穴１３１１と第２本体１３５１の外周面との間に配置され、基部１３１０に固定される。第２スライド支持体１３９２は、第２本体１３５１のスライド移動を支持する。第２スライド支持体１３９２は、例えば、第２本体１３５１の外周面に整合する内周面を有する円筒状のスリーブであり、方向Ｄ１及びＤ２で貫通穴１３１１よりも長く且つ貫通穴１３１１から突出する。第２スライド支持体１３９２は、第１方向Ｄ１に対する側方で第２本体１３５１を位置決めする。第２本体１３５１は、第２スライド支持体１３９２を介して基部１３１０によって方向Ｄ１及びＤ２にスライド可能に支持される。スライド支持体１３９１及び１３９２は、低摩擦性であり摺動抵抗が小さく、耐摩耗性に優れる材料で構成されてもよい。

【0062】

第２付勢部材１３７０は、第２スライド支持体１３９２と支持部１３５２との間で、基部１３１０に対して第１方向Ｄ１に配置される。第２付勢部材１３７０は、第１方向Ｄ１に対する側方で第２本体１３５１を外側から周方向Ｒ１（図５参照）に囲むように配置される。第２付勢部材１３７０は、支持部１３５２と共に第２本体１３５１を、基部１３１０に対して第１方向Ｄ１へ付勢する。第２付勢部材１３７０は、第１付勢部材１３６０と同様に、第２スライド体１３５０を第１方向Ｄ１に付勢する構成を有すればよく、本実施の形態ではコイルバネである。

【0063】

第２スライド体１３５０の第１方向Ｄ１への移動は、縁部１３５３によって制止され、具体的には縁部１３５３が第２スライド支持体１３９２に当接することで制止される。縁部１３５３は第２制止部の一例である。また、第２スライド体１３５０の第２方向Ｄ２への移動は、第２付勢部材１３７０と第２スライド支持体１３９２とが支持部１３５２に与える反力によって制止される。

【0064】

吸着体１３２０及び１３３０が外力を受けていないとき、エンドエフェクタ１３０は初期状態を形成する。初期状態では、スライド体１３４０及び１３５０はそれぞれ、付勢部材１３６０及び１３７０によって第１方向Ｄ１へ付勢されるが、縁部１３４３ｃ及び１３５３によって第１方向Ｄ１への移動の制止を受ける。第１スライド体１３４０の係合部１３４２は、第２スライド体１３５０の係合穴１３５２ａ内に位置する。第１吸着体１３２０及び複数の第２吸着体１３３０は、第１方向Ｄ１で位置が揃い、略同一平面上に位置する。

【0065】

初期状態において、第２スライド体１３５０は、第２方向Ｄ２への押圧力を受けると、第１スライド体１３４０に対して単独で、第２方向Ｄ２にスライドする。第１スライド体１３４０は、第２方向Ｄ２への押圧力を受けると、係合部１３４２を係合穴１３５２ａに係合させ、第２スライド体１３５０と共に第２方向Ｄ２にスライドする。係合穴１３５２ａは、係合部１３４２の外面１３４２ａと係合することで、第２スライド体１３５０に対する第２方向Ｄ２への第１スライド体１３４０の相対的な移動を制止する。さらに、係合穴１３５２ａは、第１方向Ｄ１に対する側方で第２スライド体１３５０に対して第１スライド体１３４０を位置決めする。

【0066】

［負圧発生装置の構成］
図２に示すように、負圧発生装置６００は、第１負圧系統６１０を介して第１吸着体１３２０に負圧を発生させ、第２負圧系統６２０を介して第２吸着体１３３０に負圧を発生させる。例えば、負圧発生装置６００は、負圧発生器（図示略）と、負圧発生器によって発生される負圧を制御する負圧コントローラ（図示略）とを含んでもよい。負圧発生器は、真空等の負圧を発生する装置であり、例えば、真空ポンプ、真空エジェクタ及び空気圧シリンダ等であってもよい。負圧コントローラは、例えば、負圧の供給と負圧の供給の遮断とを制御し、真空コントローラ等であってもよい。真空コントローラは、圧縮空気を供給することで真空破壊させ、真空の供給を遮断する。

【0067】

第１負圧系統６１０のバルブ６１２Ａ及び６１２Ｂはそれぞれ、第１負圧系統６１０によって発生されるアーム１２０Ａ及び１２０Ｂの第１吸着体１３２０の負圧を調整し、具体的には、開閉することで配管６１１Ａ及び６１１Ｂを連通又は連通遮断する。第２負圧系統６２０のバルブ６２２Ａ及び６２２Ｂはそれぞれ、第２負圧系統６２０によって発生されるアーム１２０Ａ及び１２０Ｂの第２吸着体１３３０の負圧を調整し、具体的には、開閉することで配管６２１Ａ及び６２１Ｂを連通又は連通遮断する。バルブ６１２Ａ及び６１２Ｂは第１負圧調整装置の一例であり、バルブ６２２Ａ及び６２２Ｂは第２負圧調整装置の一例である。負圧発生装置６００及び各バルブの動作はロボット制御装置７００によって制御される。

【0068】

［センサの構成］
図１及び図２に示すように、センサ５００は、ベルトコンベヤ２００の搬送面２２１上に存在する瓶Ｗを検出し、有線通信又は無線通信を介して情報処理装置３００等に検出結果を出力する。センサ５００は、少なくとも瓶Ｗの位置及びサイズを検出するように構成され、さらに、瓶Ｗの向き（姿勢）、形状及び色等を検出するように構成されてもよい。センサ５００の例は、距離センサ及び撮像装置等である。距離センサは、目標物までの距離を測定するように構成され、例えば、測定用の光を出射する光電センサ、測定用のレーザを出射するレーザセンサ、測定用の赤外線を出射する赤外線センサ、及び、測定用の超音波を出射する超音波センサ等であってもよい。本実施の形態では、センサ５００は撮像装置である。以下において、「撮像装置５００」とも表記する。

【0069】

撮像装置５００は、被写体までの距離等の被写体の３次元位置の検出が可能である画像を撮像するカメラである。３次元位置は、３次元空間内での位置である。撮像装置５００は、ロボット１００よりも搬送方向ＤＡの上流側に配置され、上方から下方に向かって搬送面２２１を撮像する。撮像装置５００は、撮像された画像のデータを情報処理装置３００等に出力する。撮像装置５００は、デジタル画像を撮像するカメラであり、ステレオカメラ、単眼カメラ、ＴＯＦカメラ（トフカメラ：Time-of-Flight-Camera）、縞投影等のパターン光投影カメラ、又は光切断法を用いたカメラ等の構成を有してもよい。本実施の形態では、撮像装置５００はステレオカメラである。なお、本実施の形態では、撮像装置５００の位置及び撮像方向と搬送面２２１の撮像対象部位との位置関係は固定され且つ既知であるため、撮像装置５００が単なるカメラであっても、画像内の被写体の３次元位置の検出が可能である。

【0070】

［入出力装置の構成］
入出力装置４００は、情報、指令及びデータ等の入力を受け付け、有線通信又は無線通信を介して、情報、指令及びデータ等を情報処理装置３００及び／又はロボット制御装置７００に出力する。入出力装置４００は、ディスプレイと入力装置とを備え、本実施の形態では、両方の機能を含むタッチスクリーン４１０を備える。例えば、入出力装置４００は、タッチスクリーン４１０を備えるディスプレイ装置、並びに、スマーフォン及びタブレットなどのスマートデバイス等であってもよい。

【0071】

［情報処理装置の構成］
図１及び図２に示すように、情報処理装置３００は、入出力装置４００と、撮像装置５００と、ロボット制御装置７００と、有線通信又は無線通信を介して接続される。情報処理装置３００は、種々の情報を処理し出力する装置である。

【0072】

例えば、情報処理装置３００は、撮像装置５００によって撮像された画像のデータ、及び当該画像のデータの画像処理後のデータを入出力装置４００に出力し表示させる。例えば、情報処理装置３００は、画像のデータを画像処理し、当該画像に写し出される瓶Ｗの像を抽出し、さらに実物の瓶Ｗの位置、サイズ、姿勢、形状及び色等を含む実物の瓶Ｗの情報を検出する。情報処理装置３００は、画像内の瓶Ｗの像に対して実物の瓶Ｗの情報を明示する処理を行い、処理後の画像を入出力装置４００に表示させる。また、情報処理装置３００は、実物の瓶Ｗの情報をロボット制御装置７００に出力する。

【0073】

なお、入出力装置４００は、タッチスクリーン４１０に表示される瓶Ｗの像に対して、ユーザＰによる瓶Ｗの情報の入力を受け付ける。情報処理装置３００は、入出力装置４００によって受け付けられた情報に基づき、瓶Ｗの像に対応する実物の瓶Ｗの情報を検出し入出力装置４００及びロボット制御装置７００に出力する。これにより、情報処理装置３００は、検出結果に対するユーザＰによる修正を受け付け、当該修正を検出結果に反映する。また、情報処理装置３００は、撮像装置５００によって撮像された画像を処理せずに入出力装置４００に表示させ、ユーザＰによって入力される瓶Ｗの情報を当該画像に反映してもよい。

【0074】

例えば、画像のデータから実物の瓶Ｗの情報を検出するために、情報処理装置３００は、撮像装置５００によって撮像された２つの画像のデータにおいてエッジを抽出し、予め記憶された瓶の輪郭のテンプレートを用いてバターンマッチング手法等で処理することにより、各画像に写し出される瓶Ｗの像を検出する。さらに、情報処理装置３００は、２つの画像のデータをステレオマッチング手法等で画像処理することにより、当該画像の瓶Ｗの像を形成する画素それぞれに写し出される被写体の３次元位置を検出する。情報処理装置３００は、被写体の３次元位置に基づき、実物の瓶Ｗの位置、サイズ、姿勢及び形状等を含む実物の瓶Ｗの情報を検出する。

【0075】

本実施の形態では、実物の瓶Ｗの位置は、実物の瓶Ｗの重心の３次元位置である。実物の瓶Ｗの姿勢は、瓶Ｗの底及び入口を結ぶ長手方向を対象にした実物の瓶Ｗの３次元の向きである。実物の瓶Ｗのサイズは、瓶Ｗの底及び入口を結ぶ長手方向での実物の瓶Ｗの長さである。

【0076】

なお、実物の瓶Ｗの位置の情報は、当該瓶Ｗの位置を特定できる情報であればよく、瓶Ｗのいかなる部位の３次元位置又は２次元位置であってもよい。実物の瓶Ｗの姿勢の情報は、当該瓶Ｗの姿勢を特定できる情報であればよく、瓶Ｗのいかなる部位を基準とした３次元の姿勢又は２次元の姿勢であってもよい。実物の瓶Ｗのサイズの情報は、当該瓶Ｗの大きさの程度を特定できる情報であればよく、瓶Ｗのいかなる部位の３次元でのサイズ又は２次元でのサイズであってもよい。例えば、３次元位置は、ロボットシステム１が存在する空間等に設定された３次元座標で表され、２次元位置は、ベルトコンベヤ２００の搬送面２２１等を基準にした２次元座標で表されてもよい。

【0077】

［ロボット制御装置の構成］
図１及び図２に示すように、ロボット制御装置７００は、ロボット１００のアーム駆動装置ＭＡ１～ＭＡ４及びＭＢ１～ＭＢ４と、入出力装置４００と、撮像装置５００と、負圧発生装置６００と、負圧系統６１０及び６２０のバルブ６１２Ａ、６１２Ｂ、６２２Ａ及び６２２Ｂと、ベルトコンベヤ２００のコンベヤモータ２３０と、情報処理装置３００との構成要素それぞれと、有線通信又は無線通信を介して接続される。ロボット制御装置７００は、上記構成要素のそれぞれと、直接的に又は情報処理装置３００を介して指令及び情報等を入出力するように構成されてもよい。ロボット制御装置７００は、アーム駆動装置ＭＡ１～ＭＡ４及びＭＢ１～ＭＢ４、撮像装置５００、負圧発生装置６００、バルブ６１２Ａ、６１２Ｂ、６２２Ａ及び６２２Ｂ、並びにコンベヤモータ２３０の動作を互いに連携、協調及び／又は協働させて制御する。

【0078】

例えば、ロボット制御装置７００は、情報処理装置３００から搬送面２２１上の実物の瓶Ｗの情報を受け取る。ロボット制御装置７００は、実物の瓶Ｗの情報に基づき実物の瓶Ｗの位置及びサイズ等を認識し、バルブ６１２Ａ、６１２Ｂ、６２２Ａ及び６２２Ｂの動作を制御する。例えば、実物の瓶Ｗのサイズが所定のサイズ未満である場合、ロボット制御装置７００は、バルブ６１２Ａ又は６１２Ｂに開放させ第１負圧系統６１０の配管６１１Ａ又は６１１Ｂを連通状態にし、バルブ６２２Ａ又は６２２Ｂに閉鎖させ第２負圧系統６２０の配管６２１Ａ又は６２１Ｂを連通遮断状態にする。これにより、第１吸着体１３２０にのみ負圧が発生する。実物の瓶Ｗのサイズが所定のサイズ以上である場合、ロボット制御装置７００は、バルブ６１２Ａ又は６１２Ｂとバルブ６２２Ａ又は６２２Ｂとに開放させ、配管６１１Ａ又は６１１Ｂと配管６２１Ａ又は６２１Ｂとを連通状態にする。これにより、第１吸着体１３２０及び第２吸着体１３３０に負圧が発生する。

【0079】

また、ロボット制御装置７００は、実物の瓶Ｗの位置に基づきロボット１００のアーム１２０Ａ及び１２０Ｂにエンドエフェクタ１３０を移動させ、第１吸着体１３２０及び／又は第２吸着体１３３０に実物の瓶Ｗを吸着させ取り出させる。

【0080】

上記のようなロボット制御装置７００及び情報処理装置３００は、例えばコンピュータ装置を含み得る。例えば、ロボット制御装置７００及び情報処理装置３００は、プロセッサ及びメモリ等を有する演算器で構成される。演算器は、他の装置との情報、データ及び指令等の送受信を行う。演算器は、各種センサからの検出信号の入力及び各制御対象への制御信号の出力を行う。メモリは、揮発性メモリ及び不揮発性メモリなどの半導体メモリ、ハードディスク及びＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置で構成される。例えば、メモリは、演算器が実行するプログラム、及び各種固定データ等を記憶する。

【0081】

演算器の機能は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサ、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの揮発性メモリ及びＲＯＭ（Read-Only Memory）などの不揮発性メモリ等からなるコンピュータシステム（図示略）により実現されてもよい。コンピュータシステムは、ＣＰＵがＲＡＭをワークエリアとして用いてＲＯＭに記録されたプログラムを実行することによって、演算器の機能を実現してもよい。なお、演算器の機能の一部又は全部は、上記コンピュータシステムにより実現されてもよく、電子回路又は集積回路等の専用のハードウェア回路により実現されてもよく、上記コンピュータシステム及びハードウェア回路の組み合わせにより実現されてもよい。ロボット制御装置７００及び情報処理装置３００は、単一のコンピュータ装置による集中制御により各処理を実行してもよく、複数のコンピュータ装置の協働による分散制御により各処理を実行してもよい。

【0082】

［ロボットシステムの動作］
実施の形態に係るロボットシステム１の動作を説明する。図６は、実施の形態に係るロボットシステム１の動作の一例を示すフローチャートである。図６に示すように、ステップＳ１０１において、ユーザＰによって、瓶Ｗの分別作業の実行の指令が入出力装置４００に入力される。ロボット制御装置７００は、負圧発生装置６００を起動し、アーム１２０Ａ及び１２０Ｂのエンドエフェクタ１３０の吸着体１３２０及び１３３０に負圧を発生させる。具体的には、ロボット制御装置７００は、アーム１２０Ａのエンドエフェクタ１３０では第１吸着体１３２０にのみ負圧を発生、アーム１２０Ｂのエンドエフェクタ１３０では第１吸着体１３２０及び第２吸着体１３３０に負圧を発生させる。

【0083】

次いで、ステップＳ１０２において、ロボット制御装置７００は、撮像装置５００にベルトコンベヤ２００の搬送面２２１を撮像させる。ロボット制御装置７００は、所定の時間間隔で、撮像装置５００に画像のデータを取得させ情報処理装置３００に出力させる。

【0084】

次いで、ステップＳ１０３において、情報処理装置３００は、所定の時間間隔で取得される画像のデータを順に画像処理することで、各画像に写し出される各瓶Ｗの像に対応する実物の瓶Ｗの情報を検出する。

【0085】

次いで、ステップＳ１０４において、情報処理装置３００は、画像処理前の画像のデータに写し出される瓶Ｗの像それぞれに、当該瓶Ｗの像に対応する実物の瓶Ｗの情報を明示する処理を行い、明示処理後の画像のデータを入出力装置４００に出力しタッチスクリーン４１０に表示させる。

【0086】

次いで、ステップＳ１０５において、情報処理装置３００は、実物の瓶Ｗの情報をロボット制御装置７００に出力する。例えば、情報処理装置３００は、画像のデータ毎に、検出された全ての実物の瓶Ｗの情報をロボット制御装置７００に出力する。

【0087】

次いで、ステップＳ１０６において、ロボット制御装置７００は、実物の瓶Ｗの情報を用いて、取り出し対象の対象瓶ＷＴを決定する。例えば、ロボット制御装置７００は、搬送面２２１から未だ取り出されていない実物の瓶Ｗの中で、搬送方向ＤＡの最も下流に位置する実物の瓶Ｗを対象瓶ＷＴに決定してもよい。

【0088】

次いで、ステップＳ１０７において、ロボット制御装置７００は、対象瓶ＷＴのサイズが所定のサイズ以上であるか否かを判定し、所定のサイズ以上である場合（ステップＳ１０７でＹｅｓ）にステップＳ１０８に進み、所定のサイズ未満である場合（ステップＳ１０７でＮｏ）にステップＳ１０９に進む。

【0089】

ステップＳ１０８において、ロボット制御装置７００は、アーム１２０Ｂを動作させ、そのエンドエフェクタ１３０の吸着体１３２０及び１３３０に、対象瓶ＷＴを吸着させ保持させる。例えば、ロボット制御装置７００は、第１吸着体１３２０が対象瓶ＷＴの重心位置を吸着するようにエンドエフェクタ１３０を移動させる。さらに、ロボット制御装置７００は、アーム１２０Ｂに、保持されている対象瓶ＷＴを回収箱７０１Ｌに搬送させ、バルブ６１２Ｂ及び６２２Ｂに負圧を一時的に遮断し、圧縮空気を供給して真空破壊させることで、対象瓶ＷＴを回収箱７０１Ｌに投入する。

【0090】

図７は、ステップＳ１０８での吸着体１３２０及び１３３０を用いたエンドエフェクタ１３０による対象瓶ＷＴの取り出し動作の一例を示す側面図である。図７に示すように、ロボット制御装置７００は、アーム１２０Ｂにエンドエフェクタ１３０を第１方向Ｄ１へ下降させることで、吸着体１３２０及び１３３０を対象瓶ＷＴに接触させ、さらに、付勢部材１３６０及び１３７０を収縮させつつ、スライド体１３４０及び１３５０に対して基部１３１０を下降させる。これにより、吸着体１３２０及び１３３０は、対象瓶ＷＴに押し付けられて開口端を密着させ、対象瓶ＷＴを効果的に吸着することができる。

【0091】

ステップＳ１０９において、ロボット制御装置７００は、アーム１２０Ａを動作させ、そのエンドエフェクタ１３０の第１吸着体１３２０に、対象瓶ＷＴを吸着させ保持させる。例えば、ロボット制御装置７００は、第１吸着体１３２０が対象瓶ＷＴの重心位置を吸着するようにエンドエフェクタ１３０を移動させる。さらに、ロボット制御装置７００は、アーム１２０Ａに、保持されている対象瓶ＷＴを回収箱７０１Ｓに搬送させ、バルブ６１２Ａに負圧を一時的に遮断し、圧縮空気を供給することで真空破壊し、対象瓶ＷＴを回収箱７０１Ｓに投入する。

【0092】

図８は、ステップＳ１０９での第１吸着体１３２０を用いたエンドエフェクタ１３０による対象瓶ＷＴの取り出し動作の一例を示す側面図である。図８に示すように、所定のサイズ未満である対象瓶ＷＴが、所定のサイズ以上である瓶Ｗ１及びＷ２により挟まれるように置かれることがある。このような場合、エンドエフェクタ１３０が下降し対象瓶ＷＴに近づくと、第２吸着体１３３０と瓶Ｗ１及び／又はＷ２との接触により、瓶Ｗ１及びＷ２の間に入ることができない。しかしながら、ロボット制御装置７００は、上記接触後もアーム１２０Ａに基部１３１０を対象瓶ＷＴに向かう第１方向Ｄ１に移動させることで、第１スライド体１３４０を第２スライド体１３５０よりも第１方向Ｄ１に突出させ、第１吸着体１３２０を対象瓶ＷＴに接触させ吸着させることができる。このとき、負圧が供給されない第２吸着体１３３０は吸着動作をしない。このように、対象瓶ＷＴが他の瓶により挟まれる、又は他の瓶により被さられる等で、対象瓶ＷＴが他の瓶よりも奥まって位置する場合でも、エンドエフェクタ１３０は、他の瓶を吸着せずに対象瓶ＷＴのみを吸着し保持することができる。

【0093】

ステップＳ１１０において、ロボット制御装置７００は、情報処理装置３００から取得された実物の瓶Ｗの情報に対応する全ての実物の瓶Ｗの取り出し、つまり分別が完了したか否かを判定し、完了済みの場合（ステップＳ１１０でＹｅｓ）に一連の処理を終了し、未完了の場合（ステップＳ１１０でＮｏ）にステップＳ１０６に戻る。

【0094】

なお、上記では、アーム１２０Ａが第１吸着体１３２０を用いて所定のサイズ未満の対象瓶ＷＴを取り出し、アーム１２０Ｂが吸着体１３２０及び１３３０を用いて所定のサイズ以上の対象瓶ＷＴを取り出すように構成されるが、これに限定されない。例えば、アーム１２０Ｂが第２吸着体１３３０を用いて所定のサイズ以上の対象瓶ＷＴを取り出すように構成されてもよい。又は、アーム１２０Ａ及び１２０Ｂそれぞれが、対象瓶ＷＴのサイズに対応して、吸着体１３２０及び１３３０を選択的に用いるように構成されてもよい。又は、アーム１２０Ａ及び１２０Ｂが協同して１つの対象瓶ＷＴを取り出すように構成されてもよい。例えば、アーム１２０Ａ及び１２０Ｂそれぞれが、第１吸着体１３２０を用いて所定のサイズ未満の１つの対象瓶ＷＴを取り出し、吸着体１３２０及び１３３０を用いて所定のサイズ以上の１つの対象瓶ＷＴを取り出すように構成されてもよい。

【0095】

［その他の実施の形態］
以上、本開示の実施の形態の例について説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されない。すなわち、本開示の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。例えば、各種変形を実施の形態に施したもの、及び、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の範囲内に含まれる。

【0096】

例えば、実施の形態において、第２スライド体１３５０は、第１方向Ｄ１に対する側方で第１スライド体１３４０の周囲を全周にわたって囲むように配置されるが、これに限定されず、第１スライド体１３４０の周囲を部分的に囲むように配置されてもよい。

【0097】

また、実施の形態において、第１付勢部材１３６０は基部１３１０に対して第２方向Ｄ２に配置され、第２付勢部材１３７０は基部１３１０に対して第１方向Ｄ１に配置されるが、これに限定されない。例えば、第１付勢部材１３６０が基部１３１０に対して第１方向Ｄ１に配置され、第２付勢部材１３７０が基部１３１０に対して第２方向Ｄ２に配置されてもよい。

【0098】

また、実施の形態において、エンドエフェクタ１３０は、１つの第１吸着体１３２０と、６つの第２吸着体１３３０とを備えるが、これに限定されず、１つ又は複数の第１吸着体１３２０と、１つ又は複数の第２吸着体１３３０とを備えるように構成されてもよい。

【0099】

また、実施の形態において、ロボット１００は、水平多関節型のロボットアームを備える産業用ロボットであるが、これに限定されない、ロボット１００は、例えば、垂直多関節型、極座標型、円筒座標型、直角座標型、又はその他の型式のロボットアームを備えるように構成されてもよい。さらに、ロボット１００は、双腕ロボットに限定されず、１つのロボットアーム又は３つ以上のロボットアームを備えてもよい。

【0100】

また、実施の形態において、制御装置１０は、ＡＩ（人工知能：Artificial Intelligence）を用いるように構成されてもよい。ＡＩは、ニューラルネットワーク等の学習モデルを用いて機械学習するように構成されてもよい。例えば、情報処理装置３００は、画像から瓶を識別する画像処理にＡＩを用いてもよい。情報処理装置３００は、機械学習済みのＡＩを用いてもよく、実際の分別作業においてユーザによってタッチスクリーン４１０上で指定された瓶の画像のデータ及び他のロボットシステムから得られる瓶の画像のデータを学習データとして用いてＡＩに機械学習させるように構成されてもよい。これにより、情報処理装置３００は、様々な形状、サイズ及び色の瓶、及び、一部しか画像に写し出されない瓶を識別する精度を向上させることができる。

【0101】

例えば、ロボット制御装置７００は、ベルトコンベヤ２００からの取り出し対象の瓶の決定、及び、取り出し対象の瓶の保持に用いる吸着体の決定等にＡＩを用いてもよい。ロボット制御装置７００は、機械学習済みのＡＩを用いてもよく、実際の分別作業においてユーザによってタッチスクリーン４１０上で指定された瓶の実物の情報、及び、他のロボットシステムから得られる実物の瓶の情報を学習データとして用いてＡＩに機械学習させるように構成されてもよい。これにより、ロボット制御装置７００は、重なり合っている瓶の中で上に載っている瓶から順に取り出すような瓶の取り出し順序を決定することができ、立っている瓶等の様々な姿勢の瓶に対して用いる吸着体及びその姿勢を決定することができる。

【0102】

また、上記で用いた序数、数量等の数字は、全て本開示の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本開示は例示された数字に制限されない。また、構成要素間の接続関係は、本開示の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本開示の機能を実現する接続関係はこれに限定されない。

【符号の説明】

【0103】

１ ロボットシステム
１０ 制御装置
１００ ロボット
１２０Ａ，１２０Ｂ アーム
１３０ エンドエフェクタ
３００ 情報処理装置
５００ 撮像装置
６００ 負圧発生装置
６１０ 第１負圧系統
６１２Ａ，６２２Ａ バルブ（第１負圧調整装置）
６１２Ｂ，６２２Ｂ バルブ（第２負圧調整装置）
６２０ 第２負圧系統
７００ ロボット制御装置
１３２０ 第１吸着体
１３３０ 第２吸着体
１３４０ 第１スライド体
１３４１ 第１本体（第１部分）
１３４３ｃ 縁部（第１制止部）
１３５０ 第２スライド体
１３５１ 第２本体（第２部分）
１３５２ａ 係合穴（第３制止部）
１３５３ 縁部（第２制止部）
１３６０ 第１付勢部材
１３７０ 第２付勢部材
１３８０ 落下防止弁
Ｗ，ＷＴ，Ｗ１，Ｗ２ 瓶（対象物）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】