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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】2024-08-09
(45)【発行日】2024-08-20
(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 13/08 20060101AFI20240813BHJP
B25J 15/06 20060101ALI20240813BHJP
【ＦＩ】
B25J13/08 A
B25J13/08 Z
B25J15/06 M
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2023114935
(22)【出願日】2023-07-13
(62)【分割の表示】P 2020034028の分割
【原出願日】2020-02-28
(65)【公開番号】P2023130480
(43)【公開日】2023-09-20
【審査請求日】2023-07-13
(31)【優先権主張番号】P 2019156850
(32)【優先日】2019-08-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(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】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】小川 昭人
【審査官】尾形 元
(56)【参考文献】
【文献】特開２００３－１４２５５９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－５８１７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－２１０３１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－４７６８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００５／０２２６７１１（ＵＳ，Ａ１）
(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】
物体を保持可能な保持部と、前記保持部と前記物体とが接触する接触面積を検出し、前記接触面積の縦横比が１より大きい場合、接触面の分布において最も広がり度合が小さい方向と交差する方向を特定分布方向として、前記物体を保持した前記保持部が前記特定分布方向に沿って動くよう前記保持部の動作を制御する制御部と、
を備えるハンドリング装置。
【請求項2】
前記保持部は、前記物体を保持する保持面を有し、
前記制御部は、前記保持面に前記特定分布方向と関連付けた基準軸を設定し、前記基準軸に基づいて前記保持部の動作を制御する
請求項１に記載のハンドリング装置。
【請求項3】
物体を保持可能な保持部と前記物体とが接触する接触面積を検出し、前記接触面積の縦横比が１より大きい場合、接触面の分布において最も広がり度合が小さい方向と交差する方向を特定分布方向として、前記物体を保持した前記保持部が前記特定分布方向に沿って動くよう前記保持部の動作を制御する制御部
を備える制御装置。
【請求項4】
請求項３に記載の制御装置としてコンピュータを機能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、多様なサイズ、重さの物体を把持・搬送することが多い。物体の種類に応じてロボットシステムそのものを切り替えるとコストがかかるため、一つのロボットシステムでいかに多様な物体を扱えるかが課題となる。例えば、ロボットシステムとしては、ピッキングハンドを用いて物体を移動させるピッキング装置を備えるピッキングシステムがある。ピッキングシステムは、物体を第１位置から第２位置に配置するための軌道上で干渉が生じない軌道を規定する軌道情報に基づいてピッキング装置を動作させる。
【0003】
ところで、物体を吸着把持する複数の吸盤を有するエンドエフェクタ（ハンド）を備えるハンドリング装置がある。ハンドリング装置は、複数の吸着バルブのオン・オフ制御により吸着面積を変更可能に、使用する吸盤を切り替える。この場合、様々なパターンの把持方法（例えば、エンドエフェクタ、使用する吸盤、把持対象である物体の位置姿勢、およびこれらの組み合わせ）が考えられる。従来は、物体の吸着面が複雑な形状を有する場合、物体を把持可能な面に対してなるべく大きい吸着面積を確保可能な把持方法が優先されてきた。しかし、物体の重量が大きい条件下では、吸着面積を確保できたとしても吸着位置によっては物体が落下する等、物体を安定して把持することができない場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第６２５８５５６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、物体を安定して保持す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、保持部と、制御部と、を持つ。保持部は、物体を保持可能である。制御部は、前記保持部と前記物体とが接触する接触面積を検出し、前記接触面積の縦横比が１より大きい場合、接触面の分布において最も広がり度合が小さい方向と交差する方向を特定分布方向として、前記物体を保持した前記保持部が前記特定分布方向に沿って動くよう前記保持部の動作を制御する。
【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斜視図。
【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】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5】一実施形態の物体情報の例を示す斜視図。
【図6】一実施形態の物体情報の例を示す平面図。
【図7】構造が受ける曲げ応力について説明するための図。
【図8】保持部と物体とが接触する接触面の中心と物体の重心との距離に関する距離情報について説明するための図。
【図9】保持部と物体とが接触する接触面積について説明するための図。
【図10】接触分布方向について説明するための図。
【図11】断面２次モーメントの算出方法を説明するための図。
【図12】主軸角度の算出方法を説明するための図。
【図13】一実施形態の保持部の保持方法の例を示す図。
【図14】物体搬送時における物体の現在位置・姿勢、目標位置・姿勢の一例を示す図。
【図15】一実施形態における保持部の運動方法の第１例を示す図。
【図16】一実施形態における保持部の運動方法の第２例を示す図。
【図17】物体搬送時における物体の現在位置・姿勢、目標経路、目標位置・姿勢の一例を示す図。
【図18】一実施形態における保持部の保持方法の第１例を示す図。
【図19】一実施形態における保持部の保持方法の第２例を示す図。
【図20】一実施形態の演算装置の処理の流れの一例を示すフローチャート。
【図21】一実施形態の演算装置の計画処理の流れの一例を示すフローチャート。
【図22】一実施形態の演算装置の計画処理の流れの一例を示すフローチャート。
【図23】一実施形態の演算装置の計画処理の流れの一例を示すフローチャート。
【図24】一実施形態の演算装置の実行処理の流れの一例を示すフローチャート。
【図25】一実施形態の演算装置の実行処理の流れの一例を示すフローチャート。
【図26】一実施形態の演算装置の実行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。
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２０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を模式的に示す斜視図である。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Ｖ１に位置する物体（保持対象物、搬送対象物）Ｏを、移動先Ｖ２に移動させる。
【0010】
移動元Ｖ１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。「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。ただし、移動元Ｖ１は、上記例に限定されない。以下の説明では、「移動元Ｖ１」を「取り出し元コンテナＶ１」と称する場合がある。
【0011】
移動元Ｖ１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。例えば、保持対象の物体Ｏは、物体Ｏ表面の少なくとも一部に凹凸形状を有する。本実施形態では、物体Ｏの外形形状は、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。
【0012】
移動先Ｖ２は、例えば、トートやオリコンのようなコンテナである。ただし、移動先Ｖ２は、上記例に限定されない。以下の説明では、「移動先Ｖ２」を「搬送先コンテナＶ２」と称し、「移動元Ｖ１」および「移動先Ｖ２」を単に「コンテナ」と総称する場合がある。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Ｖ２に物体Ｏを移動させるものでもよい。
【0013】
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。
【0014】
【0015】
ハンドリング装置１０は、例えばロボット装置である。ハンドリング装置１０は、取り出し元コンテナＶ１に位置する物体Ｏを保持し、保持した物体Ｏを搬送先コンテナＶ２（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（図４参照）と通信可能である。
【0016】
検出装置１１は、例えば複数の検出器１１Ａ，１１Ｂ（図４参照）を備える。図１の例では、複数の検出器１１Ａ，１１Ｂのうち取り出し元コンテナＶ１の近く（例えば、取り出し元コンテナＶ１の直上や斜め上方）に配置された検出器１１Ａ（以下「第１検出器１１Ａ」ともいう。）を示す。例えば、第１検出器１１Ａは、カメラ又は各種センサである。第１検出器１１Ａは、例えば、取り出し元コンテナＶ１に位置する物体Ｏに関する情報と、取り出し元コンテナＶ１に関する情報とを取得する。
【0017】
第１検出器１１Ａ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「形状データ」の少なくとも一つである。「距離画像データ」とは、１つ以上の方向の距離情報（例えば、取り出し元コンテナＶ１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１１Ａにより検出された情報は、演算装置１２に出力される。第１検出器１１Ａにより検出された情報は、管理装置１３（図４参照）に出力されてもよい。
なお、第１検出器１１Ａ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１１Ａにより検出された情報は、ハンドリング装置１０の演算装置１２に直接出力されてもよい。
なお、第１検出器１１Ａ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１１Ａにより検出された情報は、ハンドリング装置１０の演算装置１２に直接出力されてもよい。
【0018】
なお、ハンドリング装置１０は、取り出し元コンテナＶ１から物体Ｏを取り出す動作を行う前に、取り出し元コンテナＶ１に位置する物体Ｏに関する情報、及び取り出し元コンテナＶ１に関する情報を取得することができる構成であってもよい。この場合、取り出し元コンテナＶ１に位置する物体Ｏに関する情報、及び取り出し元コンテナＶ１に関する情報は、第１検出器１１Ａを用いて取得される構成ではなくてもよい。
例えば、取り出し元コンテナＶ１に位置する物体Ｏに関する情報、及び取り出し元コンテナＶ１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いてもよい。例えば、演算装置１２又は管理装置１３は、取り出し元コンテナＶ１に位置する物体Ｏに関する情報、及び取り出し元コンテナＶ１に関する情報をデータベースから取得する構成であってもよい。
例えば、取り出し元コンテナＶ１に位置する物体Ｏに関する情報、及び取り出し元コンテナＶ１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いてもよい。例えば、演算装置１２又は管理装置１３は、取り出し元コンテナＶ１に位置する物体Ｏに関する情報、及び取り出し元コンテナＶ１に関する情報をデータベースから取得する構成であってもよい。
【0019】
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及び取り出し元コンテナＶ１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。
【0020】
検出装置１１には、搬送先コンテナＶ２の近く（例えば、搬送先コンテナＶ２の直上や斜め上方）に配置された検出器１１Ｂ（以下「第２検出器１１Ｂ」ともいう。図４参照）が含まれる。例えば、第２検出器１１Ｂは、カメラ又は各種センサである。第２検出器１１Ｂは、例えば、搬送先コンテナＶ２の形状（内壁面や仕切りの形状を含む）に関する情報と、搬送先コンテナＶ２内に先に置かれた物体Ｏに関する情報とを検出する。
【0021】
第２検出器１１Ｂ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「形状データ」の少なくとも一つである。
なお、第２検出器１１Ｂ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１１Ｂにより検出された情報は、ハンドリング装置１０の演算装置１２に直接出力されてもよい。
なお、第２検出器１１Ｂ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１１Ｂにより検出された情報は、ハンドリング装置１０の演算装置１２に直接出力されてもよい。
【0022】
演算装置１２（制御装置）は、搬送システム１の全体の制御を行う。例えば、演算装置１２は、管理装置１３が有する情報、及び検出装置１１（第１検出器１１Ａ及び第２検出器）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。演算装置１２は、例えば、認識部２０、計画部３０及び実行部４０を含む（図４参照）。
【0023】
管理装置１３（図４参照）は、搬送システム１の全体の管理を行う。図４に示すように、管理装置１３は、例えば、物体の情報を管理する物体情報管理部１４を含む。例えば、物体情報管理部１４は、第１検出器１１Ａ及び第２検出器１１Ｂにより検出された物体の情報を取得し、取得した情報を管理する。
【0024】
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及び保持部２００を含む。
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及び保持部２００を含む。
【0025】
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る。移動機構１００は、例えば、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。
【0026】
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。
【0027】
保持部２００は、取り出し元コンテナＶ１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、回動部２０２（図２参照）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（図２参照）と、吸引装置２０３に連通した吸着部２０５とを有する。保持部２００は、例えば吸着により物体Ｏを保持する。
【0028】
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。例えば、保持部２００は、磁力を利用して物体Ｏを保持する保持部でもよい。例えば、保持部２００は、粉体を詰め込んだ柔軟膜と、柔軟膜内から空気を抜き出す真空ポンプとで構成され、ジャミング現象を利用して物体Ｏを保持する保持部（例えばジャミンググリッパ）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。
【0029】
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（例えば吸盤）、ベース先端部２０６、及び回動部２０７を有する。
【0030】
ベース２０１は、例えば直方体状の外形を有する。ベース２０１は、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（図１参照）に連結されている。なお、ベース２０１は、円柱状の外形を有していてもよい。また、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。
【0031】
回動部２０２は、ベース２０１と移動機構１００（図１参照）との間に設けられている。回動部２０２は、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Ａ方向及びその反対方向（回動中心軸Ｃの周方向）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。
【0032】
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。
【0033】
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、対応する吸着部２０５と吸引装置２０３と連通させない第２状態との間で切り替え可能である。第２状態は、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）に連通させる状態である。
【0034】
以下、物体Ｏの保持に用いる吸着部２０５を「有効吸着部２０５Ｅ」と称する。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のみを有効吸着部２０５Ｅとして機能させる。ハンドリング装置１０は、例えば物体Ｏの重心近傍を保持する場合、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のみを有効吸着部２０５Ｅとして機能させる。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。
【0035】
複数の吸着部２０５は、ベース先端部２０６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、取り出し元コンテナＶ１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。
【0036】
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。本実施形態では、ベース先端部２０６には、５つの吸着部２０５が設けられている。
【0037】
回動部２０７は、ベース先端部２０６とベース２０１との間に設けられている。回動部２０７は、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。
【0038】
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、以下の効果を有する。例えば、人間が、底の深い箱の中の物を取り出す場合、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。人間の腕及び手と同様に、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。
【0039】
上述したように、取り出し元コンテナＶ１の上部には取り出し元コンテナＶ１内部の物体Ｏを認識するための第１検出器１１Ａが設けられている。この場合、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）の前を通過させる（不図示）。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。
【0040】
上記ＬＲＦは、例えば、保持部２００が搬送先コンテナＶ２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。
【0041】
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（図２参照）が回動することで、回動部２０２の回動中心軸Ｃの周りをＡ方向及びその反対方向に回動可能である。
【0042】
次に、演算装置１２（制御装置）について説明する。演算装置１２は、ハンドリング装置１０の全体の制御を行う。図４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。例えば、演算装置１２は、管理装置１３が有する情報、及び検出装置１１（第１検出器１１Ａ及び第２検出器１１Ｂ）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（図１参照）に出力する。演算装置１２は、例えば、認識部２０、計画部３０、実行部４０及び記憶部（不図示）を含む。
【0043】
演算装置１２の各機能部（例えば、認識部２０、計画部３０、及び実行部４０）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 ScaleIntegration；大規模集積回路）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-ProgrammableGate 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。
【0044】
先ず、記憶部について説明する。記憶部には、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。
【0045】
「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、搬送先コンテナＶ２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。言い換えると、「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。
【0046】
なお、保持部外形情報は、ハンドリング装置１０の記憶部に記憶されることに代えて、管理装置１３に記憶されてもよい。また、保持部外形情報は、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。
【0047】
次に、演算装置１２の各機能部について説明する。
認識部２０は、管理装置１３が有する情報、及び検出装置１１（第１検出器１１Ａ及び第２検出器１１Ｂ）により検出された情報を取得し、ハンドリング装置１０の制御に用いられる各種要素の状態を認識する。例えば、認識部２０は、各種要素の状態を認識する状態認識部２１を含む。例えば、状態認識部２１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、各種要素の状態に関する情報の少なくとも一部を生成する。例えば、各種要素の状態に関する情報は、「物体外形情報」、「物体位置姿勢情報」、「物体重心情報」、及び「コンテナ情報」を含む。認識部２０は、これらの情報を計画部３０に出力する。
認識部２０は、管理装置１３が有する情報、及び検出装置１１（第１検出器１１Ａ及び第２検出器１１Ｂ）により検出された情報を取得し、ハンドリング装置１０の制御に用いられる各種要素の状態を認識する。例えば、認識部２０は、各種要素の状態を認識する状態認識部２１を含む。例えば、状態認識部２１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、各種要素の状態に関する情報の少なくとも一部を生成する。例えば、各種要素の状態に関する情報は、「物体外形情報」、「物体位置姿勢情報」、「物体重心情報」、及び「コンテナ情報」を含む。認識部２０は、これらの情報を計画部３０に出力する。
【0048】
「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、取り出し元コンテナＶ１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。例えば、「物体外形情報」は、物体表面の平面／非平面に関する情報を含む。
【0049】
例えば、物体外形情報は、物体Ｏに外接する直方体形状のうちの第１面Ｆ１、及び第１面Ｆ１に隣接する第２面Ｆ２に関する情報を含む（図５参照）。例えば、物体表面が非平面である場合（物体表面に凹凸がある場合）、状態認識部２１は、物体表面の最外凸部に外接する直方体形状を物体外形情報として認識する（図６参照）。例えば、状態認識部２１は、特定方向から物体を見た時の外形形状を物体の保持可能領域Ｆｃとして認識する。保持可能領域Ｆｃは、物体表面において吸着可能な平面部である。
【0050】
「物体位置姿勢情報」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。「物体位置姿勢情報」は、取り出し元コンテナＶ１に位置する物体Ｏの位置姿勢を示す情報である。「物体位置姿勢情報」は、例えば、取り出し元コンテナＶ１における物体Ｏの配置位置、及び物体Ｏの姿勢（例えば、水平面に対する物体表面の傾き度合）を示す情報を含む。
【0051】
「物体重心情報」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、物体Ｏの重量データ、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。「物体重心情報」は、物体の重心位置Ｇを示す情報である。例えば、「物体重心情報」は、物体が同一の材料で形成されていると仮定したときに得られる撮像画像の図心の位置情報である。例えば、状態認識部２１は、物体が一様の密度を有すると仮定した３次元情報に基づいて物体の重心位置Ｇを認識する。
【0052】
「コンテナ情報」は、例えば、「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。
「移動元形状情報」は、取り出し元コンテナＶ１の物体Ｏを保持部２００で保持する場合に障害物となる取り出し元コンテナＶ１の形状を示す情報である。状態認識部２１は、例えば第１検出器１１Ａにより検出された情報に基づき、「移動元形状情報」を認識する。
「移動元形状情報」は、取り出し元コンテナＶ１の物体Ｏを保持部２００で保持する場合に障害物となる取り出し元コンテナＶ１の形状を示す情報である。状態認識部２１は、例えば第１検出器１１Ａにより検出された情報に基づき、「移動元形状情報」を認識する。
【0053】
「移動先形状情報」は、搬送先コンテナＶ２に物体Ｏを移動させる場合に障害物となる搬送先コンテナＶ２の形状を示す情報である。例えば、「移動先形状情報」は、搬送先コンテナＶ２の内壁面を規定する壁や、搬送先コンテナＶ２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、搬送先コンテナＶ２に先に置かれた物体Ｏを示す情報である。
状態認識部２１は、例えば第２検出器１１Ｂ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」を認識する。
「移動先積載情報」は、搬送先コンテナＶ２に先に置かれた物体Ｏを示す情報である。
状態認識部２１は、例えば第２検出器１１Ｂ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」を認識する。
【0054】
次に、計画部３０について説明する。
例えば、計画部３０は、保持計画部３１（算出部）、リリース計画部３２、及び動作計画部３３を含む。
保持計画部３１は、取り出し元コンテナＶ１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。
リリース計画部３２（解放計画部）は、保持部２００により保持された物体Ｏを搬送先コンテナＶ２で解放するための解放計画を生成する。
動作計画部３３は、保持部２００により保持された物体Ｏを搬送先コンテナＶ２に移動させるための移動計画を生成する。動作計画部３３は、生成した移動計画を制御部４３に出力する。
例えば、計画部３０は、保持計画部３１（算出部）、リリース計画部３２、及び動作計画部３３を含む。
保持計画部３１は、取り出し元コンテナＶ１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。
リリース計画部３２（解放計画部）は、保持部２００により保持された物体Ｏを搬送先コンテナＶ２で解放するための解放計画を生成する。
動作計画部３３は、保持部２００により保持された物体Ｏを搬送先コンテナＶ２に移動させるための移動計画を生成する。動作計画部３３は、生成した移動計画を制御部４３に出力する。
【0055】
次に、実行部４０について説明する。
例えば、実行部４０は、圧力検出部４１、力検出部４２、及び制御部４３を含む。
圧力検出部４１は、吸着部２０５の内圧を検出する圧力センサ等から得られる圧力情報を生成する。圧力検出部４１は、生成した圧力情報を制御部４３に出力する。
力検出部４２は、エンドエフェクタ（保持部２００）先端に発生する力を推定できる力センサ等から得られる力情報を生成する。力検出部４２は、生成した力情報を制御部４３に出力する。
例えば、実行部４０は、圧力検出部４１、力検出部４２、及び制御部４３を含む。
圧力検出部４１は、吸着部２０５の内圧を検出する圧力センサ等から得られる圧力情報を生成する。圧力検出部４１は、生成した圧力情報を制御部４３に出力する。
力検出部４２は、エンドエフェクタ（保持部２００）先端に発生する力を推定できる力センサ等から得られる力情報を生成する。力検出部４２は、生成した力情報を制御部４３に出力する。
【0056】
制御部４３は、動作計画部３３により出力された移動計画、圧力検出部４１により出力された圧力情報、及び力検出部４２により出力された力情報に基づき、保持部２００による物体Ｏの保持動作、搬送動作、及び解放動作を実行する。制御部４３は、保持部２００の保持状態、及び保持部２００で保持している物体Ｏの周囲との接触状態を検出し、適宜リトライ動作を実行する。
【0057】
次に、保持計画部３１の処理について説明する。
例えば、保持計画部３１は、状態認識部２１により出力された情報に基づき、保持部２００の保持方法（物体Ｏを保持部２００で保持するときの複数の保持方法）を算出し、算出した保持方法のうち最も良い方法を動作計画部３３に出力する。保持方法は、物体Ｏを保持部２００で保持するときの保持位置、保持姿勢、およびこれらの組み合わせを意味する。
例えば、保持計画部３１は、状態認識部２１により出力された情報に基づき、保持部２００の保持方法（物体Ｏを保持部２００で保持するときの複数の保持方法）を算出し、算出した保持方法のうち最も良い方法を動作計画部３３に出力する。保持方法は、物体Ｏを保持部２００で保持するときの保持位置、保持姿勢、およびこれらの組み合わせを意味する。
【0058】
「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。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。
【0059】
「保持姿勢」とは、物体Ｏに対する保持部２００の角度位置（Ａ方向における回転位置）を意味する。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。
【0060】
上記のハンドリング装置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。そのため、ハンドリング装置１０は、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。このようにハンドリング装置１０よって器用なハンドリングが可能になる一方で、システム全体にとって最良な保持方法を選択できているかどうかが重要なポイントとなる。
【0061】
本実施形態では、複数の保持方法を網羅的に探索しつつ、それぞれの保持方法における安全率を推定し、最も安全率の高い保持方法を選定する。保持計画部３１は、保持部２００が物体Ｏを保持する場合の安全率として推定保持安全率ratioを算出する（式（２）、式（３）参照）。
【0062】
保持計画部３１は、保持部２００と物体Ｏとが接触する面積に関する接触面積情報と、保持部２００と物体Ｏとが接触する接触面の中心Ｋ（以下「接触面中心Ｋ」ともいう。）と物体Ｏの重心Ｇとの距離Ｌに関する距離情報（図８参照）とに基づいて推定保持安全率ratioを算出する。
【0063】
ここで、保持部２００と物体Ｏとが接触する接触面を吸着可能な圧力を「吸着圧力」、接触面中心Ｋと物体の重心Ｇとの距離Ｌを保持部２００と物体Ｏとの接触面を断面とした断面２次モーメントＩで除した応力を示す値を「除算応力値」とする。
保持計画部３１は、吸着圧力を除算応力値で除した数値に基づいて推定保持安全率ratioを算出する。
保持計画部３１は、吸着圧力を除算応力値で除した数値に基づいて推定保持安全率ratioを算出する。
【0064】
推定保持安全率ratioは、任意の保持方法における吸着圧力を、曲げ応力とその他発生する引張応力とを足し合わせた値で除した値である。
【0065】
曲げ応力は、次の式（１）により算出される。
【0066】
【数1】
【0067】
式（１）において、σ（ｘ）は曲げ応力、Ｍはモーメント、Ｉは断面２次モーメント、ｘは中立軸からの距離である。図７は、構造体に曲げ応力が作用したときのモデルを示す。図７に示すように、構造体に曲げ応力が作用した場合、構造体には引張応力および圧縮応力が生じる。
【0068】
構造体に曲げ応力が作用した場合、構造体が耐えうる引張応力よりも最大曲げ応力が大きいとき、構造体は破断する。
吸着の場合は、吸着部２０５ごとの真空圧よりも最大曲げ応力が大きいとき、吸着している物体Ｏから吸着部２０５が剥がれるとみなすことができる。
吸着の場合は、吸着部２０５ごとの真空圧よりも最大曲げ応力が大きいとき、吸着している物体Ｏから吸着部２０５が剥がれるとみなすことができる。
【0069】
推定保持安全率ratioは、次の式（２）により算出される。
【0070】
【数2】
【0071】
式（２）において、Ｐは任意の保持方法の真空圧（吸着圧力）、σは曲げ応力、Ｔｓはその他発生する引張応力である。本実施形態では、その他発生する引張応力Ｔｓを省略するため、推定保持安全率ratioは、任意の保持方法における吸着圧力を曲げ応力で除した値となる。その他発生する引張応力Ｔｓを省略すると、推定保持安全率ratioは、次の式（３）により算出される。
【0072】
【数3】
【0073】
式（３）において、Ｍは接触面中心Ｋと物体重心Ｇとの距離Ｌで決まるモーメント、Ｒは吸着面輪郭と物体重心Ｇとの最短距離、Ｉは任意の保持方法で決まる断面２次モーメントである。図８の例では、吸着面の外に物体重心Ｇが位置する場合を示す。この場合、最短距離Ｒは、物体重心Ｇに最も近い有効吸着部２０５Ｅの輪郭と物体重心Ｇとの間隔である。吸着面において最も剥がれやすい部分は、物体重心Ｇに最も近い有効吸着部２０５Ｅの輪郭となる。以下、物体重心Ｇに最も近い有効吸着部２０５Ｅの輪郭個所を「危険個所」ともいう。
【0074】
上述の通り、推定保持安全率ratioを計算するためには、断面２次モーメントＩを計算する必要がある。複数の吸着部２０５を持つ保持部２００の場合、複数の吸着部２０５がそれぞれ接続されている切換弁２０４（図２参照）の数で吸着部２０５の組み合わせパターン数が決まる。例えば、独立に制御可能な切換弁２０４の数がＮ個の場合、吸着部２０５の組み合わせパターン数Ｑは、次の式（４）により算出される。
【0075】
【数4】
【0076】
例えば、５個の吸着部２０５に対して５個の独立制御可能な切換弁２０４を持つ保持部２００を挙げて説明する。この場合、取りうるパターン数Ｑは３１である。
例えば、５つの吸着部２０５すべてを使用するパターンの場合、有効吸着部２０５Ｅの分布方向は異方性を有しない（図９参照）。この場合、ｘｙの座標系をどのようにとっても、ｘ軸方向の曲げ強さと、ｙ軸方向の曲げ強さとに差はない。
例えば、５つの吸着部２０５すべてを使用するパターンの場合、有効吸着部２０５Ｅの分布方向は異方性を有しない（図９参照）。この場合、ｘｙの座標系をどのようにとっても、ｘ軸方向の曲げ強さと、ｙ軸方向の曲げ強さとに差はない。
【0077】
一方、３つの吸着部２０５が１列に並ぶパターンの場合（３つの有効吸着部２０５Ｅが１列に並ぶ場合）、有効吸着部２０５Ｅの分布方向は異方性を有する（図１０参照）。この場合、有効吸着部２０５Ｅの並び方向に荷重がかかった場合の曲げに強く、有効吸着部２０５Ｅの並び方向と直交する方向に荷重がかかった場合の曲げに弱い。この場合、図１０の通りのｘｙ座標におけるｘ軸方向の曲げ強さとｙ軸方向の曲げ強さとには数値上の差はなく、座標を回転させて考える必要がある。この曲げ強さのことをｘ軸回り、ｙ軸回りの断面２次モーメントという（図１１参照）。図１１において、符号Ｗｘは引張が最大値をとるｘ軸上の値、符号Ｗｙは引張が最大値をとるｙ軸上の値をそれぞれ示す。
【0078】
ｘ軸回り、ｙ軸回りの断面２次モーメントの差が最も大きくなる座標系への回転角度を主軸角度Ｂという（図１２参照）。図１２に示すように、３つの有効吸着部２０５Ｅが１列に並ぶ場合、ｘｙ座量を角度Ｂだけ回転させてＸＹ座標とした場合を考える。この場合、Ｘ軸方向の印加荷重による曲げに弱く、Ｙ軸方向の印加荷重による曲げに強い。
【0079】
ｘ軸回りの断面２次モーメントＩｘ、ｙ軸回りの断面２次モーメントＩｙ、断面相乗モーメントＩｘｙ、及び主軸角度Ｂは、それぞれ次の公式（５）～（８）によって求めることができる。
【0080】
【数5】
【0081】
【数6】
【0082】
【数7】
【0083】
【数8】
【0084】
一例として、円断面の場合の断面２次モーメントＩcircleの算出方法を次の式（９）に示す。
【0085】
【数9】
【0086】
円断面の場合における、ｘ軸回りの断面２次モーメントＩｘ、及びｙ軸回りの断面２次モーメントＩｙは、それぞれ次の式（１０）、（１１）によって求めることができる。式（１０）、（１１）において、Ｎｐは有効吸着部の数である。
【0087】
【数10】
【0088】
【数11】
【0089】
例えば、主軸角度Ｂは、システム起動時にあらかじめ計算しておき、テーブルデータとしてメモリに保存しておくとよい。これにより、保持計画部３１の計算時間が延びることを抑制することができる。
【0090】
主軸角度Ｂを用いて弱軸（有効吸着部２０５Ｅの並び方向と直交する方向の軸）に物体自重が発生したと仮定した曲げ応力計算を行うことにより、大まかな推定保持安全率ratioを見積もることができる。
より精密に計算する場合には、各吸着部２０５の組み合わせ（３１パターン）すべてに対し、座標を１度刻みに１８０度回転させて、それぞれの角度におけるｘ軸回り、ｙ軸回りの断面２次モーメントＩの値をすべて登録しておくとよい。この場合、推定保持安全率ratioの計算時に、危険個所と吸着パターンの図心とをｘ軸またはｙ軸が通るような適切な回転角度の断面２次モーメントＩを選ぶことにより、より精密な計算が可能となる。
より精密に計算する場合には、各吸着部２０５の組み合わせ（３１パターン）すべてに対し、座標を１度刻みに１８０度回転させて、それぞれの角度におけるｘ軸回り、ｙ軸回りの断面２次モーメントＩの値をすべて登録しておくとよい。この場合、推定保持安全率ratioの計算時に、危険個所と吸着パターンの図心とをｘ軸またはｙ軸が通るような適切な回転角度の断面２次モーメントＩを選ぶことにより、より精密な計算が可能となる。
【0091】
保持計画部３１は、保持部２００と物体Ｏとが接触する接触面の分布に関する接触分布方向を算出する。ここで、保持部２００と物体Ｏとが接触する接触面積の縦横比が１より大きい場合、接触面の分布において最も広がり度合が小さい方向と交差する方向を「特定分布方向」とする。接触面積の「縦」は、接触面の分布において最も広がり度合が大きい方向の長さに相当する。接触面積の「横」は、接触面の分布において最も広がり度合が小さい方向（「縦」の長手方向と直交する方向）の長さに相当する。
【0092】
本実施形態では、特定分布方向は、接触面の分布において最も広がり度合が小さい方向と直交する方向である。図１０の例では、接触面の分布において最も広がり度合が小さい方向をＨ１、方向Ｈ１と直交する方向（特定分布方向）をＨ２で示す。すなわち、特定分布方向Ｈ２は、接触面の分布において最も広がり度合が大きい方向である。図１０の例では、特定分布方向Ｈ２は、３つの有効吸着部２０５Ｅが１列に並ぶ方向である。特定分布方向Ｈ２は、この方向の印加荷重に対する曲げが最も強い方向である。
【0093】
次に、保持部２００の保持方法の一例を説明する。図１３の例では、物体Ｏがひょうたん型を有する場合を示す。保持部２００は、５つの吸着部２０５のうち４つの有効吸着部２０５Ｅによって、物体重心Ｇ近傍で物体Ｏを保持している。
【0094】
ところで、一般的な手法では、物体Ｏを保持可能な面に対して十分な吸着面積を確保できるような保持方法が優先される（例えば図８参照）。しかし、この場合、ひょうたん型の物体Ｏを持ち上げた際に、接触面中心Ｋと物体重心Ｇとの距離Ｌの大きさによって大きなモーメントが発生し、物体Ｏが保持部２００から剥がれて落下する可能性が高い。
【0095】
これに対し、本実施形態では、複数の保持方法のうち推定保持安全率ratioが目標値以上となるような保持方法が選択される（図１３参照）。すなわち、本実施形態では、発生するモーメントを小さく抑えつつ吸着面積を確保できるような保持方法が自動的に計算されるため、安全な保持動作が可能となる。
【0096】
このように、制御部４３は、保持計画部３１が算出した推定保持安全率ratioに基づいて保持部２００に物体を保持させる。制御部４３は、保持部２００と物体Ｏとが接触する接触面積の縦横比が１より大きい場合、物体Ｏを保持した保持部２００が特定分布方向Ｈ２に沿って動くよう保持部２００の動作を制御する。
【0097】
次に、物体搬送時（物体Ｏを取り出し元コンテナＶ１から搬送先コンテナＶ２へ搬送するとき）の保持方法について説明する。図１４（ａ）、図１４（ｂ）は、物体搬送時における物体Ｏの現在位置・姿勢（スタート位置）、目標位置・姿勢（最終位置）の一例をそれぞれ示す。
【0098】
図１５は、一実施形態における保持部２００の運動方法の第１例を示す図である。第１例は、３つの有効吸着部２０５Ｅを有する。以下、３つの有効吸着部２０５Ｅの並び方向を「強軸方向」、強軸方向と直交する方向を「弱軸方向」ともいう。
【0099】
図１５の例では、スタート位置（図１５（ａ）参照）において物体Ｏを保持部２００で保持した時に弱軸方向が物体Ｏの搬送方向に対して斜めに交差している場合を示す。この場合、強軸方向が搬送方向と略平行になる位置に保持部２００を回転させる。このとき、スタート位置から第１経由位置（図１５（ｂ）参照）に至るまで物体Ｏが落下しないように保持部２００を低速で回転させる（低速回転）。
【0100】
その後、強軸方向を物体Ｏの搬送方向に沿わせて保持部２００を移動させる。このとき、第１経由位置から第２経由位置（図１５（ｃ）参照）に至るまで物体Ｏが落下しない程度に保持部２００を高速で移動させる（高速並進）。
その後、最終位置（図１５（ｄ）参照）における物体Ｏの位置姿勢に適合するよう弱軸方向が搬送方向と略平行になる位置に保持部２００を回転させる。このとき、第２経由位置から最終位置に至るまで物体Ｏが落下しないように保持部２００を低速で回転させる（低速回転）。
その後、最終位置（図１５（ｄ）参照）における物体Ｏの位置姿勢に適合するよう弱軸方向が搬送方向と略平行になる位置に保持部２００を回転させる。このとき、第２経由位置から最終位置に至るまで物体Ｏが落下しないように保持部２００を低速で回転させる（低速回転）。
【0101】
図１６は、一実施形態における保持部２００の運動方法の第２例を示す図である。図１６の例は、２つの有効吸着部２０５Ｅを有する。図１６の例は、図１５の例に対し有効吸着部２０５Ｅの数が異なる。以下、２つの有効吸着部２０５Ｅの並び方向を「強軸方向」、強軸方向と直交する方向を「弱軸方向」ともいう。
【0102】
図１６の例では、スタート位置（図１６（ａ）参照）において物体Ｏを保持部２００で保持した時に弱軸方向が物体Ｏの搬送方向に対して斜めに交差している場合を示す。この場合、強軸方向が搬送方向と略平行になる位置に保持部２００を回転させる。このとき、スタート位置から第１経由位置（図１６（ｂ）参照）に至るまで物体Ｏが落下しないように保持部２００を低速で回転させる（低速回転）。
【0103】
その後、強軸方向を物体Ｏの搬送方向に沿わせて保持部２００を移動させる。このとき、第１経由位置から第２経由位置（図１６（ｃ）参照）に至るまで物体Ｏが落下しない程度に保持部２００を高速で移動させる（高速並進）。
その後、最終位置（図１６（ｄ）参照）における物体Ｏの位置姿勢に適合するよう弱軸方向が搬送方向に対して斜めに交差する位置に保持部２００を回転させる。このとき、第２経由位置から最終位置に至るまで物体Ｏが落下しないように保持部２００を低速で回転させる（低速回転）。
その後、最終位置（図１６（ｄ）参照）における物体Ｏの位置姿勢に適合するよう弱軸方向が搬送方向に対して斜めに交差する位置に保持部２００を回転させる。このとき、第２経由位置から最終位置に至るまで物体Ｏが落下しないように保持部２００を低速で回転させる（低速回転）。
【0104】
ところで、一般的な手法では、保持方法に関係のない評価関数（例えば最短経路）で運動経路が決まる。この手法では、スタート位置（図１４（ａ）参照）から最終位置（図１４（ｂ）参照）に至るまでの物体Ｏの回転運動、並進移動は規定速度で実行される。この場合、保持方法によっては搬送過程で物体Ｏが落下する可能性が高い。
【0105】
これに対し、本実施形態では、動作計画部３３は、保持方法によって異なる搬送方向、速度を出力し、運動方法を変える。すなわち、本実施形態では、保持方法ごとに弱軸方向（有効吸着部２０５Ｅの並び方向と直交する方向）への加速度発生を抑えた動きを生成するため、搬送過程で物体Ｏが落下することを抑制することができる。
【0106】
このように、動作計画部３３は、保持部２００の運動経路（例えば搬送経路）を含む運動方法を計画する。保持計画部３１は、保持部２００と物体とが接触する接触面の分布に関する接触分布方向（例えば強軸方向）を算出する。制御部４３は、保持計画部３１が算出した接触分布方向に基づいて推定保持安全率ratioが目標値以上となるように（例えば搬送過程で物体が落下しないように）動作計画部３３に保持部２００の運動方法を選択させる。制御部４３は、動作計画部３３が選択した運動方法に基づいて保持部２００を動作させる。
【0107】
本実施形態では、動作計画部３３は、予め複数の運動方法（例えばスタート位置と最終位置との間でとりうる任意の搬送経路）を計画する。制御部４３は、保持計画部３１が算出した接触分布方向に基づいて複数の運動方法の中から推定保持安全率ratioが最も高く維持可能な最良の運動方法を動作計画部３３に選択させる。制御部４３は、動作計画部３３が選択した最良の運動方法に基づいて保持部２００を動作させる。
【0108】
次に、搬送経路が決まっている制約下で物体Ｏを取り出し元コンテナＶ１から搬送先コンテナＶ２へ搬送するときの保持方法について説明する。図１７は、物体搬送時における物体Ｏの現在位置・姿勢、目標経路、目標位置・姿勢の一例を示す図である。例えば、図１７において矢印は定められた搬送経路を示す。
【0109】
図１８は、一実施形態における保持部２００の保持方法の第１例を示す図である。
図１８の例では、スタート位置において物体を保持部２００で保持した時に、搬送方向に向けて凸をなすようにＬ字状に配置された３つの有効吸着部２０５Ｅによって物体Ｏを保持している場合を示す。
図１８の例では、スタート位置において物体を保持部２００で保持した時に、搬送方向に向けて凸をなすようにＬ字状に配置された３つの有効吸着部２０５Ｅによって物体Ｏを保持している場合を示す。
【0110】
図１９は、一実施形態における保持部２００の保持方法の第２例を示す図である。
図１９の例では、スタート位置において物体を保持部２００で保持した時に、搬送方向とは反対側に向けて凸をなすようにＬ字状に配置された３つの有効吸着部２０５Ｅによって物体Ｏを保持している場合を示す。すなわち、図１９の例は、図１８の例とは有効吸着部２０５Ｅの配置（Ｌ字の向き）が逆向きである。
図１９の例では、スタート位置において物体を保持部２００で保持した時に、搬送方向とは反対側に向けて凸をなすようにＬ字状に配置された３つの有効吸着部２０５Ｅによって物体Ｏを保持している場合を示す。すなわち、図１９の例は、図１８の例とは有効吸着部２０５Ｅの配置（Ｌ字の向き）が逆向きである。
【0111】
ところで、一般的な手法では、物体Ｏを把持可能な面に対してなるべく大きい吸着面積を確保可能な把持方法が優先される。例えば、物体Ｏの中央領域を広い面積で確保するように３つの有効吸着部２０５Ｅの並び方向を物体Ｏの長手方向に沿わせる（不図示）。この手法（直線配置）では、スタート位置から最終位置に至るまで弱軸方向（３つの有効吸着部２０５Ｅの並び方向と直交する方向）が物体Ｏの搬送方向と略平行になるため、搬送過程で物体Ｏが落下する可能性が高い。
【0112】
これに対し、本実施形態では、保持計画部３１は、定められた搬送経路において加速度発生方向に強い保持方法が優先される。すなわち、本実施形態では、搬送経路が決まった制約下にある場合、強軸方向が加速度発生方向に沿うように保持方法が選択されるため、搬送過程で物体が落下することを抑制することができる。
【0113】
例えば、図１８、図１９の例では、物体Ｏの長手方向における３つの有効吸着部２０５Ｅ全体の長さ（Ｌ字配置の全長）は、一般的な手法での長さ（直線配置の全長）よりも短くなる。しかし、図１８、図１９の例では、スタート位置から最終位置に至るまで、一般的な手法よりも接触面の分布が物体Ｏの搬送方向に広がるため、搬送過程で物体が落下する可能性は低い。
【0114】
このように、動作計画部３３は、保持部２００の運動経路（例えば搬送経路）に関する運動経路情報を計画する。保持計画部３１は、動作計画部３３が計画した運動経路情報（例えば予め決まっている搬送経路）に基づいて保持部２００の保持方法を算出するとともに、保持方法に対する推定保持安全率ratioを算出する。制御部４３は、保持計画部３１が算出した保持方法に基づいて推定保持安全率ratioが目標値以上となるよう（例えば搬送過程で物体が落下しないよう）保持部２００を動作させる。
【0115】
本実施形態では、動作計画部３３は、予め複数の運動経路情報（例えばスタート位置と最終位置との間でとりうる任意の搬送経路に関する情報）を計画する。保持計画部３１は、予め動作計画部３３が計画した複数の運動経路情報（例えば複数の搬送経路のうち予め決まっている搬送経路に関する情報）に基づいて保持部２００の複数の保持方法を算出するとともに、複数の保持方法に対する推定保持安全率ratioを算出する。制御部４３は、保持計画部３１が算出した複数の保持方法の中から推定保持安全率ratioを最も高く維持可能な最良の保持方法に基づいて保持部２００を動作させる。
【0116】
以下、演算装置１２の処理の流れの一例について説明する。図２０は、演算装置１２の処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【0117】
図４に示すように、認識部２０は、管理装置１３が有する情報、及び検出装置１１（第１検出器１１Ａ及び第２検出器１１Ｂ）により検出された情報を取得し、ハンドリング装置１０（図１参照）の制御に用いられる各種要素の状態を認識する（認識処理、図２０のステップＳ０１）。例えば、認識部２０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、各種要素の状態に関する情報として、「物体外形情報」、「物体位置姿勢情報」、「物体重心情報」、及び「コンテナ情報」を生成する。認識部２０は、これらの情報を計画部３０に出力する。
【0118】
計画部３０は、取り出し元コンテナＶ１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、保持部２００により保持された物体Ｏを搬送先コンテナＶ２で解放するための解放計画、及び保持部２００により保持された物体Ｏを搬送先コンテナＶ２に移動させるための移動計画を生成する（計画処理、図２０のステップＳ０２）。計画部３０は、生成した保持計画、解放計画及び移動計画を実行部４０に出力する。
【0119】
実行部４０は、計画部３０により出力された移動計画と、圧力センサ等から得られる圧力情報、及び力センサ等から得られる力情報とに基づき、保持部２００による物体Ｏの保持動作、搬送動作、及び解放動作を実行する（実行処理、図２０のステップＳ０３）。実行部４０は、保持部２００の保持状態、及び保持部２００で保持している物体Ｏの周囲との接触状態を検出し、適宜リトライ動作を実行する。
【0120】
【0121】
計画部３０（保持計画部３１及びリリース計画部３２）は、保持計画および解放計画を生成する（図２１のステップＳ１０１）。
【0122】
ステップＳ１０１の後、計画部３０（保持計画部３１）は、保持部２００と物体Ｏとが接触する面積を示す接触面積を計算する（図２１のステップＳ１０２）。例えば、計画部３０は、ステップＳ１０２において、物体外形情報等に基づいて接触面積を計算する。計画部３０は、推定保持安全率ratioを算出するために使用される接触面積情報に基づいて接触面積を計算してもよい。
【0123】
ステップＳ１０２の後、計画部３０（動作計画部３３）は、接触面積の輪郭に外接する矩形の長軸方向へ保持部２００を移動させる運動方法を計画する（図２１のステップＳ１０３）。例えば、計画部３０は、ステップＳ１０３において、接触面積の輪郭に外接する矩形を算出する。例えば、矩形は長方形である。計画部３０は、接触面積の輪郭に外接する図形であって矩形以外の図形（例えば、楕円）を算出してもよい。計画部３０は、ステップＳ１０３において、その矩形の長軸方向へ保持部２００を移動させる運動方法を計画する。計画部３０は、ステップＳ１０３において、その運動方法を示す移動計画を生成する。その後、図２０のステップＳ０３に示す実行処理において、保持部２００は、例えば図１５または図１６に示すように移動する。
【0124】
【0125】
計画部３０（保持計画部３１及びリリース計画部３２）は、保持計画および解放計画を生成する（図２２のステップＳ１１１）。
【0126】
ステップＳ１１１の後、計画部３０（保持計画部３１）は、保持部２００と物体Ｏとが接触する面積を示す接触面積を計算する（図２２のステップＳ１１２）。接触面積を算出する方法は、図２１のステップＳ１０２における方法と同様である。
【0127】
ステップＳ１１２の後、計画部３０（動作計画部３３）は、接触面積と所定の閾値とを比較し、接触面積が閾値よりも小さいか否かを判断する（図２２のステップＳ１１３）。
【0128】
ステップＳ１１３において接触面積が閾値よりも小さいと計画部３０が判断した場合、計画部３０（動作計画部３３）は、保持部２００を低速で移動させる運動方法を計画する（図２２のステップＳ１１４）。接触面積が小さい場合、接触面積が大きい場合よりも搬送過程で物体Ｏが落下する可能性が高い。そのため、計画部３０は、ステップＳ１１４において、保持部２００を低速で移動させる運動方法を計画し、その運動方法を示す移動計画を生成する。その後、図２０のステップＳ０３に示す実行処理において、保持部２００は低速で移動する。
【0129】
ステップＳ１１３において接触面積が閾値以上であると計画部３０が判断した場合、計画部３０（動作計画部３３）は、保持部２００を高速で移動させる運動方法を計画する（図２２のステップＳ１１５）。接触面積が大きい場合、搬送過程で物体Ｏが落下する可能性は低い。そのため、計画部３０は、ステップＳ１１５において、保持部２００を高速で移動させる運動方法を計画し、その運動方法を示す移動計画を生成する。その後、図２０のステップＳ０３に示す実行処理において、保持部２００は高速で移動する。このとき、保持部２００の移動速度は、ステップＳ１１４において生成された移動計画における移動速度よりも高い。
【0130】
【0131】
計画部３０（保持計画部３１及びリリース計画部３２）は、保持計画および解放計画を生成する（図２３のステップＳ１２１）。
【0132】
ステップＳ１２１の後、計画部３０（動作計画部３３）は、推定保持安全率ratioと所定の閾値とを比較し、推定保持安全率ratioが閾値よりも小さいか否かを判断する（図２３のステップＳ１２２）。ステップＳ１２２において使用される閾値は、保持部２００の保持方法を選択するための目標値と異なる。例えば、閾値は、目標値よりも大きい。
【0133】
ステップＳ１２２において推定保持安全率ratioが閾値よりも小さいと計画部３０が判断した場合、計画部３０（動作計画部３３）は、保持部２００を低速で移動させる運動方法を計画する（図２３のステップＳ１２３）。推定保持安全率ratioが小さい場合、推定保持安全率ratioが大きい場合よりも搬送過程で物体Ｏが落下する可能性が高い。そのため、計画部３０は、ステップＳ１２３において、保持部２００を低速で移動させる運動方法を計画し、その運動方法を示す移動計画を生成する。その後、図２０のステップＳ０３に示す実行処理において、保持部２００は低速で移動する。
【0134】
ステップＳ１２２において推定保持安全率ratioが閾値以上であると計画部３０が判断した場合、計画部３０（動作計画部３３）は、保持部２００を高速で移動させる運動方法を計画する（図２３のステップＳ１２４）。推定保持安全率ratioが大きい場合、搬送過程で物体Ｏが落下する可能性は低い。そのため、計画部３０は、ステップＳ１２４において、保持部２００を高速で移動させる運動方法を計画し、その運動方法を示す移動計画を生成する。その後、図２０のステップＳ０３に示す実行処理において、保持部２００は高速で移動する。このとき、保持部２００の移動速度は、ステップＳ１２３において生成された移動計画における移動速度よりも高い。
【0135】
【0136】
実行部４０（制御部４３）は、保持計画に基づいて保持部２００に保持動作を実行させる。保持部２００は、物体Ｏを保持する（図２４のステップＳ２０１）。
【0137】
ステップＳ２０１の後、実行部４０（制御部４３）は、保持部２００と物体Ｏとが接触する面積を示す接触面積を検出する（図２４のステップＳ２０２）。例えば、実行部４０は、ステップＳ２０２において、圧力検出部４１によって生成された圧力情報に基づいて接触面積を検出する。
【0138】
ステップＳ２０２の後、実行部４０（制御部４３）は、接触面積の輪郭に外接する矩形の長軸方向へ保持部２００を移動させる（図２４のステップＳ２０３）。例えば、実行部４０は、ステップＳ２０３において、接触面積の輪郭に外接する矩形を算出する。その矩形を算出する方法は、図２１のステップＳ１０３における方法と同様である。実行部４０は、ステップＳ２０３において、その矩形の長軸方向へ保持部２００を移動させる。これにより、保持部２００は、例えば図１５または図１６に示すように移動する。
【0139】
保持部２００が物体Ｏを保持する状態が、計画部３０によって生成された保持計画と異なる可能性がある。その場合、実行部４０は、物体Ｏの実際の保持状態に基づいて保持部２００を最適な方向へ移動させることができる。ステップＳ２０３の後、実行部４０は、ステップＳ２０２およびステップＳ２０３を繰り返し実行してもよい。
【0140】
【0141】
実行部４０（制御部４３）は、保持計画に基づいて保持部２００に保持動作を実行させる。保持部２００は、物体Ｏを保持する（図２５のステップＳ２１１）。
【0142】
ステップＳ２１１の後、実行部４０（制御部４３）は、保持部２００と物体Ｏとが接触する面積を示す接触面積を検出する（図２５のステップＳ２１２）。接触面積を検出する方法は、図２４のステップＳ２０２における方法と同様である。
【0143】
ステップＳ２１２の後、実行部４０（制御部４３）は、接触面積と所定の閾値とを比較し、接触面積が閾値よりも小さいか否かを判断する（図２５のステップＳ２１３）。
【0144】
ステップＳ２１３において接触面積が閾値よりも小さいと実行部４０が判断した場合、実行部４０（制御部４３）は、保持部２００を低速で移動させる（図２５のステップＳ２１４）。これにより、保持部２００は低速で移動する。
【0145】
ステップＳ２１３において接触面積が閾値以上であると実行部４０が判断した場合、実行部４０（制御部４３）は、保持部２００を高速で移動させる（図２５のステップＳ２１５）。これにより、保持部２００は高速で移動する。このとき、保持部２００の移動速度は、ステップＳ２１４における移動速度よりも高い。
【0146】
【0147】
実行部４０（制御部４３）は、保持計画に基づいて保持部２００に保持動作を実行させる。保持部２００は、物体Ｏを保持する（図２６のステップＳ２２１）。
【0148】
ステップＳ２２１の後、実行部４０（制御部４３）は、推定保持安全率ratioと所定の閾値とを比較し、推定保持安全率ratioが閾値よりも小さいか否かを判断する（図２６のステップＳ２２２）。
【0149】
ステップＳ２２２において推定保持安全率ratioが閾値よりも小さいと実行部４０が判断した場合、実行部４０（制御部４３）は、保持部２００を低速で移動させる（図２６のステップＳ２２３）。これにより、保持部２００は低速で移動する。
【0150】
ステップＳ２２２において推定保持安全率ratioが閾値以上であると実行部４０が判断した場合、実行部４０（制御部４３）は、保持部２００を高速で移動させる（図２６のステップＳ２２４）。これにより、保持部２００は高速で移動する。このとき、保持部２００の移動速度は、ステップＳ２２３における移動速度よりも高い。
【0151】
保持部２００が加速するとき、重力方向ベクトルと加速度ベクトルとを合成することにより合成ベクトルが定義される。保持部２００が加速するとき、重力方向をその合成ベクトルの方向とみなすことができる。計画部３０は、その合成ベクトルの方向に基づいて推定保持安全率ratioを算出してもよい。実行部４０は、その合成ベクトルの方向に基づいて保持部２００を移動させてもよい。
【0152】
実施形態によれば、ハンドリング装置１０は、保持部２００と、保持計画部３１と、制御部４３と、を持つ。保持部２００は、物体を保持可能である。保持計画部３１は、保持部２００が物体を保持する場合の安全率として推定保持安全率ratioを算出する。制御部４３は、保持計画部３１が算出した推定保持安全率ratioに基づいて保持部２００に物体を保持させる。以上の構成によって、以下の効果を奏する。
一般的には、物体の吸着面（例えば物体の外表面）が複雑な形状を有する場合、物体を把持可能な面に対してなるべく大きい吸着面積を確保可能な把持方法が優先される。しかし、物体の重量が大きい条件下では、吸着面積を確保できたとしても吸着位置によっては物体が落下する等、物体を安定して把持することができない場合がある。これに対し実施形態によれば、保持計画部３１が算出した推定保持安全率ratioに基づいて物体が保持されるため、単に大きな吸着面積を確保する保持方法よりも安全な保持方法が考慮される。
したがって、物体を安定して保持することができる。
一般的には、物体の吸着面（例えば物体の外表面）が複雑な形状を有する場合、物体を把持可能な面に対してなるべく大きい吸着面積を確保可能な把持方法が優先される。しかし、物体の重量が大きい条件下では、吸着面積を確保できたとしても吸着位置によっては物体が落下する等、物体を安定して把持することができない場合がある。これに対し実施形態によれば、保持計画部３１が算出した推定保持安全率ratioに基づいて物体が保持されるため、単に大きな吸着面積を確保する保持方法よりも安全な保持方法が考慮される。
したがって、物体を安定して保持することができる。
【0153】
保持計画部３１は、保持部２００と物体とが接触する面積に関する接触面積情報と、保持部２００と物体とが接触する接触面の中心Ｋと物体の重心Ｇとの距離Ｌに関する距離情報とに基づいて推定保持安全率ratioを算出することで、以下の効果を奏する。
接触面積情報及び距離情報を加味して推定保持安全率ratioが算出されるため、物体をより一層安定して保持することができる。
例えば、保持計画部３１は、物体の重量に基づいて推定保持安全率ratioを算出することで、以下の効果を奏する。物体の重量が大きい条件下では、吸着面積を犠牲にしてでも物体の重心Ｇ近くを保持することができるため、物体の落下を抑制することができる。
接触面積情報及び距離情報を加味して推定保持安全率ratioが算出されるため、物体をより一層安定して保持することができる。
例えば、保持計画部３１は、物体の重量に基づいて推定保持安全率ratioを算出することで、以下の効果を奏する。物体の重量が大きい条件下では、吸着面積を犠牲にしてでも物体の重心Ｇ近くを保持することができるため、物体の落下を抑制することができる。
【0154】
保持計画部３１は、保持部２００と物体とが接触する接触面を吸着可能な圧力Ｐを、保持部２００と物体との接触面の中心Ｋと物体の重心Ｇとの距離Ｌを保持部２００と物体との接触面を断面とした断面２次モーメントＩで除した応力を示す値で除した数値に基づいて推定保持安全率ratioを算出することで、以下の効果を奏する。
接触面の吸着圧力Ｐ、及び断面２次モーメントＩを加味して推定保持安全率ratioが算出されるため、物体をより一層安定して保持することができる。
接触面の吸着圧力Ｐ、及び断面２次モーメントＩを加味して推定保持安全率ratioが算出されるため、物体をより一層安定して保持することができる。
【0155】
ハンドリング装置１０は、保持部２００の運動経路を含む運動方法を計画する動作計画部３３を更に備える。保持計画部３１は、保持部２００と物体とが接触する接触面の分布に関する接触分布方向を算出する。制御部４３は、保持計画部３１が算出した接触分布方向に基づいて推定保持安全率ratioが目標値以上となるよう動作計画部３３に保持部２００の運動方法を選択させる。制御部４３は、動作計画部３３が選択した運動方法に基づいて保持部２００を動作させる。以上の構成によって、以下の効果を奏する。
推定保持安全率ratioが目標値以上となるように選択された運動方法に基づいて保持部２００が動作されるため、物体をより一層安定して保持することができる。
推定保持安全率ratioが目標値以上となるように選択された運動方法に基づいて保持部２００が動作されるため、物体をより一層安定して保持することができる。
【0156】
動作計画部３３は、予め複数の運動方法を計画する。制御部４３は、保持計画部３１が算出した接触分布方向に基づいて複数の運動方法の中から推定保持安全率ratioを最も高く維持可能な最良の運動方法を動作計画部３３に選択させる。制御部４３は、動作計画部３３が選択した最良の運動方法に基づいて保持部２００を動作させる。以上の構成によって、以下の効果を奏する。
予め複数の運動方法が計画されているため、運動方法の計画処理及び選択処理を並行して行う場合と比較して、制御部４３の計算時間を早くすることができる。加えて、複数の運動方法の中から選択された推定保持安全率ratioを最も高く維持可能な最良の運動方法に基づいて保持部２００が動作されるため、物体をより一層安定して保持することができる。
予め複数の運動方法が計画されているため、運動方法の計画処理及び選択処理を並行して行う場合と比較して、制御部４３の計算時間を早くすることができる。加えて、複数の運動方法の中から選択された推定保持安全率ratioを最も高く維持可能な最良の運動方法に基づいて保持部２００が動作されるため、物体をより一層安定して保持することができる。
【0157】
ハンドリング装置１０は、保持部２００の運動経路に関する運動経路情報を計画する動作計画部３３を更に備える。保持計画部３１は、動作計画部３３が計画した運動経路情報に基づいて保持部２００の保持方法を算出するとともに、保持方法に対する推定保持安全率ratioを算出する。制御部４３は、保持計画部３１が算出した保持方法に基づいて推定保持安全率ratioが目標値以上となるよう保持部２００を動作させる。以上の構成によって、以下の効果を奏する。
推定保持安全率ratioが目標値以上となるように選択された保持方法に基づいて保持部２００が動作されるため、物体をより一層安定して保持することができる。
推定保持安全率ratioが目標値以上となるように選択された保持方法に基づいて保持部２００が動作されるため、物体をより一層安定して保持することができる。
【0158】
動作計画部３３は、予め複数の運動経路情報を計画する。保持計画部３１は、予め動作計画部３３が計画した複数の運動経路情報に基づいて保持部２００の複数の保持方法を算出するとともに、複数の保持方法に対する推定保持安全率ratioを算出する。制御部４３は、保持計画部３１が算出した複数の保持方法の中から推定保持安全率ratioを最も高く維持可能な最良の保持方法に基づいて保持部２００を動作させる。以上の構成によって、以下の効果を奏する。
予め複数の運動経路情報が計画されているため、運動経路情報の計画処理、及び保持方法の選択処理を並行して行う場合と比較して、制御部４３の計算時間を早くすることができる。加えて、複数の保持方法の中から選択された推定保持安全率ratioを最も高く維持可能な最良の保持方法に基づいて保持部２００を動作されるため、物体をより一層安定して保持することができる。
予め複数の運動経路情報が計画されているため、運動経路情報の計画処理、及び保持方法の選択処理を並行して行う場合と比較して、制御部４３の計算時間を早くすることができる。加えて、複数の保持方法の中から選択された推定保持安全率ratioを最も高く維持可能な最良の保持方法に基づいて保持部２００を動作されるため、物体をより一層安定して保持することができる。
【0159】
動作計画部３３は、保持部２００の移動速度を含む運動方法を計画する。動作計画部３３は、保持部２００と物体とが接触する接触面積に基づいて移動速度を決定する。制御部４３は、動作計画部３３が計画した運動方法に基づいて保持部２００を動作させる。以上の構成によって、以下の効果を奏する。
接触面積が大きい場合、保持部２００は物体を相対的に安定した状態で保持する。接触面積が小さい場合、保持部２００は物体を相対的に不安定な状態で保持する。接触面積に応じて移動速度を制御することにより、物体の保持の安定性と移動の高速性との一方を優先して物体を搬送することができる。
接触面積が大きい場合、保持部２００は物体を相対的に安定した状態で保持する。接触面積が小さい場合、保持部２００は物体を相対的に不安定な状態で保持する。接触面積に応じて移動速度を制御することにより、物体の保持の安定性と移動の高速性との一方を優先して物体を搬送することができる。
【0160】
動作計画部３３は、保持部２００の移動速度を含む運動方法を計画する。動作計画部３３は、推定保持安全率ratioに基づいて移動速度を決定する。制御部４３は、動作計画部３３が計画した運動方法に基づいて保持部２００を動作させる。以上の構成によって、以下の効果を奏する。
推定保持安全率ratioが大きい場合、保持部２００は物体を相対的に安定した状態で保持する。推定保持安全率ratioが小さい場合、保持部２００は物体を相対的に不安定な状態で保持する。推定保持安全率ratioに応じて移動速度を制御することにより、物体の保持の安定性と移動の高速性との一方を優先して物体を搬送することができる。
推定保持安全率ratioが大きい場合、保持部２００は物体を相対的に安定した状態で保持する。推定保持安全率ratioが小さい場合、保持部２００は物体を相対的に不安定な状態で保持する。推定保持安全率ratioに応じて移動速度を制御することにより、物体の保持の安定性と移動の高速性との一方を優先して物体を搬送することができる。
【0161】
ハンドリング装置１０は、物体を保持可能な保持部２００と、保持部２００と物体とが接触する接触面積の縦横比が１より大きい場合、接触面の分布において最も広がり度合が小さい方向と交差する方向を特定分布方向Ｈ２としたとき、物体を保持した保持部２００が特定分布方向Ｈ２に沿って動くよう保持部２００の動作を制御する制御部４３と、を備える。以上の構成によって、以下の効果を奏する。
接触面の分布において最も広がり度合が小さい方向よりも印加荷重に対する曲げが強い特定分布方向Ｈ２に沿って動くよう保持部２００が動作されるため、物体を安定して保持することができる。
実施形態では、特定分布方向Ｈ２は、接触面の分布において最も広がり度合が小さい方向と直交する方向である。特定分布方向Ｈ２は印加荷重に対する曲げが最も強い方向であるため、物体をより一層安定して保持することができる。
接触面の分布において最も広がり度合が小さい方向よりも印加荷重に対する曲げが強い特定分布方向Ｈ２に沿って動くよう保持部２００が動作されるため、物体を安定して保持することができる。
実施形態では、特定分布方向Ｈ２は、接触面の分布において最も広がり度合が小さい方向と直交する方向である。特定分布方向Ｈ２は印加荷重に対する曲げが最も強い方向であるため、物体をより一層安定して保持することができる。
【0162】
なお、保持部２００は、物体を保持する保持面を有し、制御部４３は、保持面に特定分布方向Ｈ２と関連付けた基準軸Ｊ（例えばｘ軸）を設定し、基準軸Ｊに基づいて保持部２００の動作を制御してもよい（図１５、図１６、図１８、図１９等参照）。
この構成によれば、特定分布方向Ｈ２と関連付けた基準軸Ｊに基づいて保持部２００が動作されるため、物体を安定して保持することができる。
この構成によれば、特定分布方向Ｈ２と関連付けた基準軸Ｊに基づいて保持部２００が動作されるため、物体を安定して保持することができる。
【0163】
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。
【0164】
また、演算装置１２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。
【0165】
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、演算装置１２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、認識部２０、計画部３０、実行部４０及び記憶部は、管理装置１３に設けられてもよい。計画部３０は、「情報処理部」の一例である。
【0166】
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１０は、保持部２００と、保持計画部３１と、制御部４３と、を持つ。保持部２００は、物体を保持可能である。保持計画部３１は、保持部２００が物体を保持する場合の安全率として推定保持安全率ratioを算出する。制御部４３は、保持計画部３１が算出した推定保持安全率ratioに基づいて保持部２００に物体を保持させる。このような構成によれば、物体を安定して保持することができる。
【0167】
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。
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。
【0168】
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。
【0169】
例えば、制御装置のコンピュータに、物体を保持可能な保持部２００が物体を保持する場合の安全率として推定保持安全率ratioを算出する保持計画ステップと、保持計画ステップで算出した推定保持安全率ratioに基づいて保持部２００に物体を保持させる制御ステップと、を実行させるためのプログラムであってもよい。
【0170】
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。
【0171】
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】
【0172】
１０…ハンドリング装置、１２…演算装置（制御装置）、３１…保持計画部（算出部）、
３３…動作計画部、４３…制御部、２００…保持部、Ｇ…物体の重心、Ｈ２…特定分布方
向、Ｉ…断面２次モーメント、Ｊ…基準軸、Ｋ…保持部と物体とが接触する接触面の中心
、Ｌ…保持部と物体とが接触する接触面の中心と物体の重心との距離、Ｏ…物体、ratio
…推定保持安全率
３３…動作計画部、４３…制御部、２００…保持部、Ｇ…物体の重心、Ｈ２…特定分布方
向、Ｉ…断面２次モーメント、Ｊ…基準軸、Ｋ…保持部と物体とが接触する接触面の中心
、Ｌ…保持部と物体とが接触する接触面の中心と物体の重心との距離、Ｏ…物体、ratio
…推定保持安全率
【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】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】