特許 7548063 ロボットハンドの制御装置、及び物品取出システム

(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】2024-09-02

(45)【発行日】2024-09-10

(54)【発明の名称】ロボットハンドの制御装置、及び物品取出システム

(51)【国際特許分類】

   B25J 9/00 20060101AFI20240903BHJP

【ＦＩ】

B25J9/00 Z

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2021031801

(22)【出願日】2021-03-01

(65)【公開番号】P2022133011

(43)【公開日】2022-09-13

【審査請求日】2023-08-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000001270

【氏名又は名称】コニカミノルタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】樋口 裕樹

(72)【発明者】

【氏名】角田 旭

【審査官】杉山 悟史

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／１５４２５４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０００－０６１８７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１０９２７１（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】

物品を回転可能に保持する保持手段を有するロボットハンドの制御装置であって、
前記物品の現在姿勢を検出する姿勢検出部と、
前記物品の前記現在姿勢と、プレイス時の前記物品の目標姿勢と、に基づいて、前記物品に対して、前記物品を前記現在姿勢から前記目標姿勢に変更する際に使用する物品側回転軸と、当該物品側回転軸を基準とした目標回転量を設定する回転軸設定部と、
前記物品側回転軸及び前記目標回転量に係る物品情報と、前記保持手段が前記物品を回転させ得る保持手段側回転軸に係る保持手段情報と、に基づいて、前記物品を前記現在姿勢から前記目標姿勢に変更するための前記保持手段の動作計画を決定する動作計画決定部と、
を備え、
前記ロボットハンドは、各別に前記物品を保持し、且つ、互いに異なる方向を向く前記保持手段側回転軸を有する複数の前記保持手段を有し、
前記動作計画決定部は、前記動作計画として、前記物品情報と、前記保持手段情報と、に基づいて、複数の前記保持手段のうち、前記物品を前記現在姿勢から前記目標姿勢に変更するために使用する姿勢変更用保持手段を決定する、
制御装置。

【請求項2】

前記保持手段の前記動作計画は、前記物品が物品載置部に載置されている時に、前記姿勢検出部に検出された前記物品の前記現在姿勢に基づいて決定される、
請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記保持手段の前記動作計画は、前記物品が前記保持手段にて物品載置部からピックアップされた時に、前記姿勢検出部に検出された前記物品の前記現在姿勢に基づいて決定される、
請求項１に記載の制御装置。

【請求項4】

複数の前記保持手段は、それぞれの前記保持手段側回転軸が互いに直交する方向を向く３個の保持手段を含む、
請求項１に記載の制御装置。

【請求項5】

複数の前記保持手段のうちの少なくとも２つの保持手段は、互いに異なる保持方法で前記物品を保持する、
請求項１に記載の制御装置。

【請求項6】

複数の前記保持手段は、
自身の先端部で前記物品を吸着することにより前記物品を保持し、上下方向を向く前記保持手段側回転軸を有する吸着ヘッドと、
前記物品の両側側面を挟持することにより前記物品を保持し、横方向を向く前記保持手段側回転軸を有する把持部材と、を含む、
請求項５に記載の制御装置。

【請求項7】

前記動作計画決定部は、前記動作計画として、前記物品情報と、複数の前記保持手段のうちの使用予定のピッキング用保持手段及び使用対象として決定した前記姿勢変更用保持手段の前記保持手段情報と、に基づいて、前記ピッキング用保持手段から前記姿勢変更用保持手段に前記物品を受け渡す際における、前記ピッキング用保持手段及び／又は前記姿勢変更用保持手段の動作を決定する、
請求項１に記載の制御装置。

【請求項8】

前記ピッキング用保持手段から前記姿勢変更用保持手段に前記物品を受け渡す際における、前記ピッキング用保持手段及び／又は前記姿勢変更用保持手段の前記動作は、前記ピッキング用保持手段及び／又は前記姿勢変更用保持手段の回転停止位置及び／又は昇降停止位置に係る動作を含む、
請求項７に記載の制御装置。

【請求項9】

前記動作計画決定部は、前記動作計画として、取り出し対象の前記物品の載置状態、複数の前記保持手段それぞれの前記物品の保持方法、複数の前記保持手段それぞれの前記物品を保持する際の前記物品との接触態様、又は、複数の前記保持手段それぞれの前記物品に対してアプローチする際の可動範囲の少なくともいずれか一つの情報に基づいて、複数の前記保持手段のうちから、物品載置部から前記物品をピッキングする際に使用するピッキング用保持手段を決定する、
請求項１に記載の制御装置。

【請求項10】

前記保持手段は、前記物品を保持した状態で、前記物品の前記物品側回転軸を前記保持手段側回転軸にあわせるように、前記物品の保持位置を所定範囲内で移動可能な物品移動機構を有し、
前記動作計画決定部は、前記動作計画として、前記保持手段にて物品載置部からピックアップしたときに検出される前記物品の前記現在姿勢に基づいて、前記物品移動機構の動作を決定する、
請求項１に記載の制御装置。

【請求項11】

前記保持手段は、前記物品の両側側面を挟持することにより前記物品を保持し、横方向を向く前記保持手段側回転軸を有する把持部材であって、
前記物品移動機構は、前記把持部材の内側側面の前記物品と接触する位置に設けられた弾性部材付きの球面モータによって構成される、
請求項１０に記載の制御装置。

【請求項12】

請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の制御装置を有する物品取出システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ロボットハンドの制御装置、及び物品取出システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、産業用ロボットを用いたシステムとして、物品載置部（例えば、容器）に載置された物品をピックアップし、所定の保持手段にて、当該物品の姿勢を変更した上で、所定の設置対象に設置する物品取出システムが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１０９２７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、従来技術に係る物品取出システムの多くは、取り出し対象の物品が、物品載置部に所定の姿勢で整列されていることを前提としており、物品をピックしてから、姿勢変更を行う際の保持手段の動作計画は、予め定まったものとなっている（例えば、特許文献１を参照）。そのため、従来技術に係る物品取出システムは、例えば、多数個の物品が物品載置部にばら積みされたような場面では、適切に稼働することができないという課題がある。

【0005】

本開示は、上記問題点に鑑みてなされたもので、物品載置部に種々に異なる姿勢で載置された物品を、物品載置部から取り出し、目標姿勢に姿勢変更した上で保持することが可能なロボットハンドの制御装置、及び物品取出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】

前述した課題を解決する主たる本開示は、
物品を回転可能に保持する保持手段を有するロボットハンドの制御装置であって、
前記物品の現在姿勢を検出する姿勢検出部と、
前記物品の前記現在姿勢と、プレイス時の前記物品の目標姿勢と、に基づいて、前記物品に対して、前記物品を前記現在姿勢から前記目標姿勢に変更する際に使用する物品側回転軸と、当該物品側回転軸を基準とした目標回転量を設定する回転軸設定部と、
前記物品側回転軸及び前記目標回転量に係る物品情報と、前記保持手段が前記物品を回転させ得る保持手段側回転軸に係る保持手段情報と、に基づいて、前記物品を前記現在姿勢から前記目標姿勢に変更するための前記保持手段の動作計画を決定する動作計画決定部と、
を備える制御装置である。

【0007】

又、他の局面では、
上記の制御装置を有する物品取出システムである。

【発明の効果】

【0008】

本開示に係るロボットハンドの制御装置によれば、物品載置部に種々に異なる姿勢で載置された物品を、物品載置部から取り出し、目標姿勢に姿勢変更した上で保持することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１の実施形態に係る物品取出システムの全体構成を示す図

【図2】第１の実施形態に係る物品取出システムが取り出し対象とする物品の構成を示す図

【図3】第１の実施形態に係る物品取出システムの制御系の構成を示す図

【図4】第１の実施形態に係るロボットハンドの詳細構成を示す図

【図5A】第１の実施形態に係るロボットハンドの吸着ヘッドによる物品の姿勢変更動作の一例を示す図

【図5B】第１の実施形態に係るロボットハンドの吸着ヘッドによる物品の姿勢変更動作の一例を示す図

【図6】ロボットハンドの把持部材による物品の姿勢変更動作の一例を示す図

【図7A】第１の実施形態に係るロボットハンドの吸着ヘッドによる物品のピックアップ動作の一例を示す図

【図7B】第１の実施形態に係るロボットハンドの把持部材による物品のピックアップ動作の一例を示す図

【図8A】第１の実施形態に係るロボットハンドの吸着ヘッドと把持部材との間での物品の受け渡し動作について説明する図

【図8B】第１の実施形態に係るロボットハンドの吸着ヘッドと把持部材との間での物品の受け渡し動作について説明する図

【図8C】第１の実施形態に係るロボットハンドの吸着ヘッドと把持部材との間での物品の受け渡し動作について説明する図

【図9】第１の実施形態に係る回転軸設定部の処理について説明する図

【図10】第１の実施形態に係る制御部が保持手段の動作計画を決定する際の一連の処理を示すフローチャート

【図11】第２の実施形態に係るロボットハンドの構成を示す図

【図12A】第３の実施形態に係るロボットハンドの構成を示す図

【図12B】第３の実施形態に係るロボットハンドの構成を示す図

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0011】

尚、各図面において、特に説明を付記しない場合には、図面中の上方向が鉛直上向きの方向を表し、図面中の下方向が鉛直下向きの方向を表し、図面中の横方向が水平方向を表すものとする。以下では、図面中の上方向を「上方向」と称し、図面中の下方向を「下方向」と称し、図面中の横方向を「横方向」と称して説明する。

【0012】

（第１の実施形態）
＜物品取出システムの全体構成＞
以下、図１～図３を参照して、本発明の一実施形態に係る物品取出システムの構成について説明する。

【0013】

図１は、本実施形態に係る物品取出システム１の全体構成を示す図である。図２は、本実施形態に係る物品取出システム１が取り出し対象とする物品１０の構成を示す図である。図３は、本実施形態に係る物品取出システム１の制御系の構成を示す図である。

【0014】

本実施形態に係る物品取出システム１は、物品載置部２（例えば、容器）にばら積みにされた物品群１０Ｗから個別に物品１０を取り出し、取り出した物品１０を保持して運搬し、設置対象２０に整列した状態で設置するためのシステムである。

【0015】

又、本実施形態に係る物品取出システム１では、ボルト部材が、物品載置部２から取り出す対象の物品１０（以下、単に「物品１０」と称する）となっている。物品１０（ボルト部材）は、細長い脚部１０ａと、脚部１０ａの一端に形成され、脚部１０ａよりも幅広な頭部１０ｂと、を有する。尚、設置対象２０には、例えば、物品１０の脚部１０ａが挿通可能な複数の穴部２１が形成されており、物品取出システム１は、物品載置部２から物品１０を取り出した後、物品１０の姿勢を、設置対象２０の穴部２１の穴形状に対応する姿勢に変更した上で、物品１０を設置対象２０の穴部２１に設置する。

【0016】

即ち、物品取出システム１は、物品載置部２に載置された様々な姿勢の物品１０を取り出し、設置対象２０の穴部２１の穴形状に対応する目標姿勢に変更した状態で保持することが可能となっている。

【0017】

本実施形態では、設置対象２０の穴部２１の穴形状に対応して、頭部１０ｂが上方を向き、脚部１０ａが下方を向いた姿勢が、物品１０の目標姿勢となる（以下、単に、「物品１０の目標姿勢」と称する）。又、本実施形態では、物品１０の現在姿勢の三次元座標系における傾き度合い等を表現する上で、この目標姿勢に対応する頭部１０ｂが上方を向き、脚部１０ａが下方を向いた姿勢を、「物品１０の基準姿勢」とも称する。

【0018】

本実施形態に係る物品取出システム１では、ボルト部材（物品１０）の重心位置を座標の中心位置として、ボルト部材（物品１０）の長軸方向（物品１０の上下）を、ｚ軸と設定し、ボルト部材（物品１０）のｚ軸に直交する短軸の二方向（物品１０の前後及び左右）を、それぞれ、ｘ軸及びｙ軸と設定し、ロール角（ｘ軸を回転軸とする回転角）、ピッチ角（ｙ軸を回転軸とする回転角）、及び、ヨー角（ｚ軸を回転軸とする回転角）の３軸で、ボルト部材（物品１０）の姿勢を表現している（図２を参照）。

【0019】

尚、ボルト部材（物品１０）では、その形状特徴から、このｘ軸、ｙ軸及びｚ軸が、物品１０を安定して回転可能な回転軸（以下、「回転可能軸」とも称する）に相当する。

【0020】

物品取出システム１は、ロボットアーム３０と、ロボットハンド４０と、撮像部５０と、制御部６０と、を備える。

【0021】

＜ロボットアーム＞
ロボットアーム３０は、例えば、垂直多関節ロボットのロボットアームであり、ロボットハンド４０の位置を三次元的に変更する。ロボットアーム３０は、床面等に設置される基部３１と、基部３１に対して直列に連結される複数のリンク３２と、連結部位に設けられる複数の関節部３３と、関節部３３を駆動する複数の関節用モータ３４（図２を参照）と、を備える。

【0022】

ロボットアーム３０は、例えば、ロボットハンド４０を、基準位置から上下方向、左右方向及び前後方向（図１の矢印を参照）に並進移動させ得る構成となっている。尚、ロボットアーム３０は、制御部６０の制御のもと、動作制御される。

【0023】

＜ロボットハンド＞
ロボットハンド４０は、ロボットアーム３０の先端部に設けられており、保持手段４１、４２にて、物品載置部２に載置された物品群１０Ｗから一個ずつ物品１０を取り出し、物品１０を保持する。そして、ロボットハンド４０は、保持手段４１、４２にて、物品１０の姿勢を目標姿勢に変更した上で、物品１０を設置対象２０まで運搬して、物品１０を設置対象２０の穴部２１にプレイスする。尚、ロボットハンド４０は、制御部６０の制御のもと、動作制御される。尚、本実施形態に係るロボットハンド４０は、保持手段４１、４２として、吸着ヘッド４１及び把持部材４２を有する（図４を参照して後述）。

【0024】

＜撮像部＞
撮像部５０は、例えば、カメラ装置であって、物品載置部２に載置された物品群１０Ｗを撮像し、その撮像により得られた画像データを制御部６０へ出力する。尚、撮像部５０は、例えば、画像データから、物品載置部２に載置された物品１０の３次元空間内での位置及び姿勢を検出し得るように、撮像位置をずらしながら複数回の撮像を実行する。又、撮像部５０は、ステレオカメラやレーダ装置等、撮像部５０から物品１０までの距離データを取得可能な撮像装置で構成されていてもよい。

【0025】

又、撮像部５０は、ロボットハンド４０に保持された物品１０についても、撮像し得るように配設されているのが好ましい。これによって、ロボットハンド４０にて、物品載置部２から物品１０をピッキングした際の物品１０の姿勢の変化等を考慮した上で、ロボットハンド４０の保持手段４１、４２の動作計画を決定することが可能となる（詳細は後述）。

【0026】

＜制御部＞
制御部６０は、物品取出システム１の各部（ロボットアーム３０、ロボットハンド４０、及び撮像部５０）と通信することで、これらを統括制御する。

【0027】

尚、制御部６０（本発明の「制御装置」に相当）は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入力ポート、及び出力ポート等を含んで構成されるマイコンである。そして、制御部６０が有する機能（後述する姿勢検出部６１、回転軸設定部６２、及び動作計画決定部６３）は、例えば、ＣＰＵがＲＯＭやＲＡＭに格納された制御プログラムや各種データを参照することによって実現される。

【0028】

制御部６０は、例えば、撮像部５０から画像データを取得し、当該画像データに基づいて、物品載置部２に載置された物品群１０Ｗのうち、一又は複数の物品１０の３次元空間内での位置及び姿勢を検出する。そして、制御部６０は、例えば、物品載置部２に載置された物品群１０Ｗのうち、上部に存在する物品１０を取り出し対象として決定し、当該物品１０の位置及び姿勢に基づいて、ロボットアーム３０及びロボットハンド４０を制御する。即ち、制御部６０は、かかる制御によって、ロボットハンド４０に物品１０を保持させ、保持した物品１０を設置対象２０の穴部２１に設置させる。

【0029】

＜ロボットハンドの詳細構成＞
次に、図４～図８Ｃを参照して、本実施形態に係るロボットハンド４０の詳細構成について、説明する。

【0030】

図４は、本実施形態に係るロボットハンド４０の詳細構成を示す図である。尚、図４において、Ｐ軸は、物品１０を横方向（ここでは、水平方向）の軸回りに回転可能に保持する把持部材４２の回転軸を表し、Ｑ軸は、物品１０を上下方向（ここでは、鉛直方向）の軸回りに回転可能に保持する吸着ヘッド４１の回転軸を表す。

【0031】

ロボットハンド４０は、図４に示すように、物品１０を各別に回転可能に保持する複数の保持手段４１、４２を有する。具体的には、本実施形態に係るロボットハンド４０は、各別に物品１０を保持し、且つ、互いに異なる方向に物品１０を回転可能に保持する吸着ヘッド４１及び把持部材４２を有する。

【0032】

吸着ヘッド４１は、真空引き又は磁力を用いてヘッド先端に吸引力を発生させることによって、吸着ヘッド４１と対向する位置に存在する物品１０を吸着し、物品１０を保持する。吸着ヘッド４１は、例えば、ノズル状に構成され、ロボットアーム３０の先端部に取り付けられたハンド基部４０ｍの中央位置から下方に延在する。

【0033】

吸着ヘッド４１は、ハンド基部４０ｍに内蔵された吸着ヘッド旋回機構（図示せず）によって、ハンド基部４０ｍに対して、物品１０を吸着する方向の軸回り（典型的には、略上下方向の軸回り）に旋回可能となっている。具体的には、吸着ヘッド４１は、ノズルの先端を回転中心として、ノズルの延在方向に沿った回転軸（図４のＱ軸を参照。以下、「Ｑ軸」又は「保持手段側回転軸Ｑ軸」とも称する）を有する。又、吸着ヘッド４１は、ハンド基部４０ｍに内蔵されたノズル昇降機構によって、ハンド基部４０ｍに対して昇降可能となっている。尚、吸着ヘッド４１は、把持部材４２を構成する左側のアーム４２Ａと右側のアーム４２Ｂの間に配設され、これらの間で昇降する。

【0034】

把持部材４２は、ハンド基部４０ｍから下方に延在する一対のアーム４２Ａ、４２Ｂにより構成され、左側のアーム４２Ａと右側のアーム４２Ｂとの間で物品１０の両側側面を挟持して、物品１０を保持する。把持部材４２は、左側のアーム４２Ａと右側のアーム４２Ｂの間の横方向の距離（以下、「部材間距離」と称する）を調整する把持部材駆動機構に接続され、制御部６０の制御のもと、横方向（図４のＰ方向）に開閉動作を行う。即ち、把持部材４２は、一対のアーム４２Ａ、４２Ｂの間隔が狭まるように動作制御されることで、物品１０を両側側面から挟持し、物品１０を保持する。又、把持部材４２は、一対のアーム４２Ａ、４２Ｂの間隔が拡がるように動作制御されることで、物品１０の保持状態を解放する。尚、把持部材４２を動作させる把持部材駆動機構は、例えば、一対のアーム４２Ａ、４２Ｂそれぞれに接続されたリンク機構４２Ａｓ、４２Ｂｓと、ハンド基部４０ｍに内蔵されたリンク機構駆動源（例えば、図示しないモータやシリンダ）と、によって構成される。

【0035】

一対のアーム４２Ａ、４２Ｂそれぞれの先端部には、把持部材４２にて物品１０を保持する際に、物品１０と当接する接触部４２Ａａ、４２Ｂａが設けられている。接触部４２Ａａ、４２Ｂａは、把持部材４２の開閉方向（即ち、物品１０を両側側面から挟持する方向）（図４のＰ軸を参照。以下、「Ｐ軸」又は「保持手段側回転軸Ｐ軸」とも称する）が回転軸となるように、アーム４２Ａ、４２Ｂに回転自在に軸支されている。そして、接触部４２Ａａ、４２Ｂａは、把持部材４２にて把持した物品１０を、Ｐ軸回りに回転させることができるように構成されている。保持手段側回転軸Ｐ軸は、例えば、横方向に延在するように設定される。尚、接触部４２Ａａ、４２Ｂａは、例えば、一対のアーム４２Ａ、４２Ｂそれぞれに配設されたモータ４２Ａｔ、４２Ｂｔを駆動源として駆動する。

【0036】

接触部４２Ａａ、４２Ｂａは、物品１０の保持状態の安定性を確保するため、物品１０の脚部１０ａ側面と嵌合する凹形状（例えば、半円筒の凹形状）を呈している。そして、把持部材４２が物品１０を保持する際には、把持部材４２は、接触部４２Ａａ、４２Ｂａの凹形状に、物品１０の脚部１０ａの側面を嵌め合わせるように、物品１０を挟持する（図６を参照）。但し、この際、物品１０の保持状態の安定性の観点から、把持部材４２における物品１０の挟持位置は、把持部材４２の回転軸（ここでは、Ｐ軸）と物品１０の回転可能軸（ここでは、ｘ軸又はｙ軸）とが揃った状態となる位置となるのが好ましい。

【0037】

ここで、図５Ａ～図８Ｃを参照して、ロボットハンド４０の吸着ヘッド４１及び把持部材４２を用いた物品１０の姿勢変更動作について説明する。

【0038】

図５Ａ、図５Ｂは、本実施形態に係るロボットハンド４０の吸着ヘッド４１による物品１０の姿勢変更動作の一例を示す図である。図６は、本実施形態に係るロボットハンド４０の把持部材４２による物品１０の姿勢変更動作の一例を示す図である。

【0039】

図７Ａは、本実施形態に係るロボットハンド４０の吸着ヘッド４１による物品１０のピックアップ動作の一例を示す図である。図７Ｂは、本実施形態に係るロボットハンド４０の把持部材４２による物品１０のピックアップ動作の一例を示す図である。

【0040】

図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃは、本実施形態に係るロボットハンド４０の吸着ヘッド４１と把持部材４２との間での物品１０の受け渡し動作について説明する図である。

【0041】

ロボットハンド４０は、吸着ヘッド４１を用いて物品１０の姿勢変更を行う際には、吸着ヘッド４１のヘッド先端に物品１０を保持した状態で、吸着ヘッド４１をハンド基部４０ｍに対してＱ軸回りに回転させる（図５Ａ、図５Ｂを参照）。

【0042】

吸着ヘッド４１は、ヘッド先端に発生させた吸引力により、物品１０を吸着して、物品１０を保持する。そのため、吸着ヘッド４１を用いて物品１０の姿勢変更を行う際には、物品１０の保持状態は、図５Ａのように、吸着ヘッド４１のヘッド先端が物品１０の平坦面（ここでは、物品１０の頭部１０ｂの上端面又は脚部１０ａの下端面）と対向し、且つ、吸着ヘッド４１の回転軸（Ｑ軸）が物品１０の回転可能軸（ここでは、ｚ軸）と一致した状態となっていることが好ましい。この場合には、物品１０を途中で落下させたりするおそれなく、安定して、物品１０の姿勢変更を行うことが可能である。

【0043】

但し、吸着ヘッド４１は、吸引力の調整（即ち、吸引力を増大させる）によって、比較的物品１０の姿勢による制約なく、物品１０を保持することが可能であり、例えば、図５Ｂのように、吸着ヘッド４１のヘッド先端が物品１０の側面と対向した状態等においても、物品１０を保持し、当該保持状態で物品１０をＱ軸回りに回転させることが可能である。

【0044】

吸着ヘッド４１は、物品載置部２に載置された物品群１０Ｗから一個ずつ物品１０を取り出すことが可能に構成されている（図７Ａを参照）。吸着ヘッド４１にて、物品載置部２から物品１０を取り出す際には、制御部６０は、吸着ヘッド４１をハンド基部４０ｍから下降させ、取り出し対象の物品１０に対して、吸着ヘッド４１のヘッド先端をアプローチする。そして、制御部６０は、吸着ヘッド４１のヘッド先端と取り出し対象の物品１０が対向した状態で、吸着ヘッド４１の吸引力を発生させ、吸着ヘッド４１に物品１０を吸着させる。

【0045】

尚、吸着ヘッド４１にて、物品載置部２から物品１０を取り出す際には、上記したように、物品１０を保持する状態の安定性の観点から、制御部６０は、可能な限り、吸着ヘッド４１のヘッド先端が物品１０の平坦面（ここでは、物品１０の頭部１０ｂの上端面又は脚部１０ａの下端面）と対向し、且つ、吸着ヘッド４１の回転軸（Ｑ軸）が物品１０の回転可能軸（ｚ軸）と一致した状態となるように、吸着ヘッド４１を物品１０にアプローチさせる。

【0046】

一方、ロボットハンド４０は、把持部材４２を用いて物品１０の姿勢変更を行う際には、把持部材４２の回転軸（ここでは、Ｐ軸）と物品１０の回転可能軸（ここでは、ｘ軸又はｙ軸）とを揃えるように、把持部材４２で物品１０を挟持した状態で、把持部材４２の接触部４２Ａａ、４２ＢａをＰ軸（ここでは、水平方向の軸）回りに回転させる（図６を参照）。

【0047】

又、把持部材４２は、吸着ヘッド４１と同様に、物品載置部２に載置された物品群１０Ｗから一個ずつ物品１０を取り出すことが可能に構成されている（図７Ｂを参照）。把持部材４２にて、物品載置部２から物品１０を取り出す際には、制御部６０は、左側のアーム４２Ａと右側のアーム４２Ｂを開いた状態として、取り出し対象の物品１０に対して、左側のアーム４２Ａと右側のアーム４２Ｂをアプローチする。そして、制御部６０は、取り出し対象の物品１０の左右両側に、左側のアーム４２Ａと右側のアーム４２Ｂとが来るように、左側のアーム４２Ａと右側のアーム４２Ｂを移動させる（即ち、ロボットアーム３０を動作させる）。かかる状態で、制御部６０は、把持部材４２を閉じることで、把持部材４２に物品１０を把持させる。尚、把持部材４２にて、物品載置部２から物品１０を取り出す際には、上記したように、物品１０を保持する状態の安定性の観点から、制御部６０は、把持部材４２の回転軸（ここでは、Ｐ軸）と物品１０の回転可能軸（ここでは、ｘ軸又はｙ軸）とが揃うように、把持部材４２を物品１０にアプローチさせる。

【0048】

尚、制御部６０は、物品載置部２（容器）から物品１０を取り出す際には、ばら積みされた物品群１０Ｗから一個の物品１０を、物品載置部２の平坦面に落下させ、落下させた物品１０をピックアップしてもよい。

【0049】

本実施形態に係るロボットハンド４０においては、吸着ヘッド４１と把持部材４２との間で、相互に物品１０の受け渡しが可能となっている（図８Ａ～図８Ｃを参照）。具体的には、吸着ヘッド４１は、把持部材４２を構成する左側のアーム４２Ａと右側のアーム４２Ｂの間に配設され、これらの間で昇降する。そして、把持部材４２が物品１０を保持した際には、物品１０の保持位置は、吸着ヘッド４１の昇降可動領域内となる。吸着ヘッド４１の回転軸であるＰ軸と、把持部材４２の回転軸であるＱ軸とは、例えば、左側のアーム４２Ａと右側のアーム４２Ｂの間の中心位置において、互いに交差するように設定されている。これにより、吸着ヘッド４１と把持部材４２との間で、相互に物品１０の受け渡しが可能となっている。

【0050】

但し、吸着ヘッド４１と把持部材４２との間で物品１０の受け渡しを行う際には、吸着ヘッド４１及び把持部材４２それぞれの保持方法の相違を考慮して、吸着ヘッド４１及び把持部材４２それぞれの動作が制御されることになる。

【0051】

例えば、本実施形態に係るロボットハンド４０は、吸着ヘッド４１から把持部材４２に物品１０を受け渡す際には、把持部材４２の回転軸（ここでは、Ｐ軸）と物品１０の回転可能軸（ここでは、ｘ軸又はｙ軸）とが揃うように、吸着ヘッド４１及び把持部材４２を適切な位置に動作させた上で、物品１０の受け渡し動作を行う（図６を参照）。そのため、制御部６０は、例えば、吸着ヘッド４１が保持する物品１０の向きが上向きか又は下向きかで、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、吸着ヘッド４１の昇降位置停止を変化させる（図８Ａ及び図８Ｂを参照）。又、制御部６０は、例えば、吸着ヘッド４１が保持する物品１０の向きが横向きである場合には、把持部材４２の接触部４２Ａａ、４２Ｂａの向きを回転させて、接触部４２Ａａ、４２Ｂａの凹形状が物品１０の向きに沿うようにする（図８Ｃを参照）。

【0052】

一方、本実施形態に係るロボットハンド４０は、把持部材４２から吸着ヘッド４１に物品１０を受け渡す際には、吸着ヘッド４１の回転軸（ここでは、Ｑ軸）と物品１０の回転可能軸（ここでは、ｚ軸）とが揃うように、吸着ヘッド４１及び把持部材４２を適切な位置に動作させた上で、物品１０の受け渡し動作を行う（図示せず）。

【0053】

[ロボットハンドの制御方法]
次に、図４～図１０を参照して、ロボットハンド４０の制御方法について、説明する。ロボットハンド４０の動作は、上記したように制御部６０により行われる。

【0054】

制御部６０は、姿勢検出部６１、回転軸設定部６２、及び動作計画決定部６３を有し、これらの機能を発現することでロボットハンド４０の有する保持手段（本実施形態では、吸着ヘッド４１及び把持部材４２）の動作計画を決定し、当該動作計画に基づいて、ロボットハンド４０を動作させる。

【0055】

図９は、本実施形態に係る回転軸設定部６２の処理について説明する図である。

【0056】

図１０は、本実施形態に係る制御部６０が保持手段４１、４２の動作計画を決定する際の一連の処理を示すフローチャートである。

【0057】

姿勢検出部６１は、例えば、撮像部５０から取得する画像データに基づいて、物品１０の現在姿勢を検出する。この際、姿勢検出部６１は、例えば、物品載置部２に載置されている物品群１０Ｗのうちから、保持手段４１、４２にて保持可能な位置に存在する物品１０（例えば、最上部に存在する物品１０）を、取り出し対象の物品１０として特定し、取り出し対象の物品１０の姿勢を検出する。そして、姿勢検出部６１は、検出された物品１０の現在姿勢に係る情報を、回転軸設定部６２（及び動作計画決定部６３）に受け渡す。

【0058】

但し、物品１０は、保持手段４１、４２にて物品載置部２からピックアップされた時（特に、吸着ヘッド４１を用いた場合）に、姿勢変化する場合がある。又、物品１０の姿勢は、物品１０がばら積み状態で載置されているときには、周囲物体の存在により、正確に検出できない場合がある。かかる観点から、姿勢検出部６１は、保持手段４１、４２にて物品載置部２から物品１０をピックアップしたときの物品１０の現在姿勢を検出し、回転軸設定部６２及び動作計画決定部６３は、保持手段４１、４２にて物品載置部２からピックアップされたときの物品１０の現在姿勢に基づいて、保持手段４１、４２の動作計画を決定する処理を実行してもよい。

【0059】

尚、物品載置部２に載置されている状態における物品１０の姿勢を正確に検出できない場合には、制御部６０は、例えば、物品１０の一部の位置（例えば、物品１０の上面の位置）の位置情報のみに基づいて、物品１０を、吸着ヘッド４１にてピックアップしてもよい。

【0060】

回転軸設定部６２は、姿勢検出部６１に検出された物品１０の現在姿勢と、プレイス時の物品１０の目標姿勢と、に基づいて、物品１０に対して、物品１０を現在姿勢から目標姿勢に変更するために使用する回転軸（以下、「使用回転軸」又は「物品側回転軸」と称する）を設定する。又、回転軸設定部６２は、この使用回転軸を基準に、物品１０を現在姿勢から目標姿勢に変更するために物品１０を回転させる目標回転量を設定する。

【0061】

一般に、物品１０を安定して回転可能な回転軸（即ち、回転可能軸）の位置及び方向は、物品１０の形状と、物品１０の重心位置に依拠して定まる。例えば、本実施形態の取り出し対象の物品１０であるボルトについては、物品１０の軸芯位置における物品１０の長軸方向（ｚ軸）と、物品１０の重心位置における物品１０の短軸方向（ｘ軸、ｙ軸）と、が回転可能軸となる（図２を参照）。かかる物品１０の回転可能軸は、例えば、予め物品１０の種別毎に、ユーザによって設定される。そのため、本実施形態に係る回転軸設定部６２は、例えば、物品１０の現在姿勢と、プレイス時の物品１０の目標姿勢と、に基づいて、物品１０に予め設定された回転可能軸のうちから、物品１０の姿勢変更のために使用する使用回転軸を選択して、当該使用回転軸を回転中心とした目標回転量を設定する構成となっている。

【0062】

ここで、「プレイス時の物品１０の目標姿勢」とは、上記したように、例えば、ロボットハンド４０にて物品１０を設置対象２０にプレイスする際の姿勢である。本実施形態に係る目標姿勢は、上記したように、物品１０の長軸が鉛直方向に沿った方向であり、且つ、物品１０の頭部１０ｂが鉛直上方向を向いた姿勢（即ち、物品１０に設定されたｚ軸のプラス方向が鉛直上向きを向く姿勢）である。

【0063】

尚、物品１０は、物品載置部２に載置されているときには、取り出し対象の物品１０毎に、種々に異なる姿勢を取っている。そのため、物品１０を、物品載置部２からピッキングしてから、目標姿勢に変更する際には、取り出し対象の物品１０毎に、保持手段４１、４２にて、異なる方向に異なる回転量分を回転させる必要がある。

【0064】

そこで、回転軸設定部６２は、例えば、物品１０のｘｙｚの回転３軸について、現在姿勢と目標姿勢との差（即ち、ロール角、ピッチ角、及びヨー角の差）を算出することで、使用回転軸及び当該使用回転軸を回転中心とした必要な目標回転量を設定する。例えば、図９の態様では、物品１０の現在姿勢においては、物品１０のｚ軸のプラス方向が鉛直方向からｙ軸回りに傾いた状態となっているため、回転軸設定部６２は、ｙ軸を使用回転軸として設定すると共に、物品１０のｚ軸のプラス方向のｙ軸回りのその傾き角を目標回転量として設定する。

【0065】

動作計画決定部６３は、回転軸設定部６２に設定された使用回転軸及び当該使用回転軸を基準とした目標回転量に係る物品１０の情報と、ロボットハンド４０が有する保持手段４１、４２が物品１０を回転させ得る保持手段側回転軸（ここでは、Ｐ軸及びＱ軸）に係る保持手段４１、４２の情報（ここでは、吸着ヘッド４１及び把持部材４２に係る情報）と、に基づいて、物品１０を現在姿勢から目標姿勢に変更するまでの間の保持手段４１、４２の動作計画を決定する。

【0066】

尚、動作計画決定部６３が参照する保持手段情報は、予め制御部６０が有する記憶部（例えば、ＲＯＭ）に記憶されている。かかる保持手段情報としては、複数の保持手段４１、４２それぞれの回転軸（ここでは、Ｐ軸及びＱ軸）の回転方向、複数の保持手段４１、４２それぞれの物品１０の保持方法、複数の保持手段４１、４２それぞれに所望の動作を実行させるために必要な機構情報、複数の保持手段４１、４２それぞれの物品１０を保持する際の物品１０との接触態様（例えば、接触面積及び接触角度）、及び、複数の保持手段４１、４２それぞれの物品１０に対してアプローチする際の可動範囲等、種々の情報が含まれていてよい。又、制御部６０が有する記憶部には、その他、物品１０の情報として、物品１０のサイズや形状の情報等が含まれていてもよい。

【0067】

動作計画決定部６３が決定する保持手段４１、４２の動作計画としては、例えば、（１）ロボットハンド４０が有する複数の保持手段４１、４２（ここでは、吸着ヘッド４１及び把持部材４２）のうち、物品１０を現在姿勢から目標姿勢に変更するために使用する姿勢変更用保持手段（以下、「姿勢変更用保持手段」と略称する）を特定する情報、（２）ロボットハンド４０が有する複数の保持手段４１、４２（ここでは、吸着ヘッド４１及び把持部材４２）のうち、物品載置部２に載置された物品１０をピッキングするために使用するピッキング用保持手段（以下、「ピッキング用保持手段」と略称する）を特定する情報、（３）ピッキング用保持手段から姿勢変更用保持手段に受け渡す際における、ピッキング用保持手段及び／又は姿勢変更用保持手段の動作に係る情報、等を含む。

【0068】

動作計画決定部６３は、物品載置部２に載置されている物品１０の姿勢が種々に異なることを考慮して、例えば、取り出し対象の物品１０の現在姿勢（物品載置部２に載置されているときの物品１０の現在姿勢、又は、物品載置部２からピックアップしたときの物品１０の現在姿勢）に応じて、これらの動作計画を毎回決定する。

【0069】

ここで、動作計画決定部６３が、毎回の動作計画として、複数の保持手段４１、４２のうちから姿勢変更用保持手段を決定するのは、物品載置部２に載置されている物品１０の姿勢が種々に異なり、且つ、複数の保持手段４１、４２それぞれで物品１０を回転可能な方向が異なるためである。本実施形態に係るロボットハンド４０では、吸着ヘッド４１は、鉛直方向の軸回り（Ｑ軸回り）に、物品１０を回転させる機構であるのに対して、把持部材４２は、水平方向の軸回り（Ｐ軸回り）に、物品１０を回転させる機構である（図５Ａ、図５Ｂ、図６を参照）。そのため、動作計画決定部６３は、回転軸設定部６２に設定された使用回転軸に対応させて、複数の保持手段４１、４２のうちから姿勢変更用保持手段を決定することになる。

【0070】

例えば、図９のように、回転軸設定部６２に設定された使用回転軸がｙ軸である場合には、物品１０を現在姿勢から目標姿勢に変更するためには、水平方向の軸回りに物品１０を回転させる必要がある。そのため、動作計画決定部６３は、図９の態様では、把持部材４２を、姿勢変更用保持手段として決定すると共に、把持部材４２を用いた回転量を回転軸設定部６２に設定された目標回転量に決定する。

【0071】

又、ここで、動作計画決定部６３が、毎回の動作計画として、複数の保持手段４１、４２のうちからピッキング用保持手段を決定するのは、物品１０の載置状態等に応じて、複数の保持手段４１、４２それぞれで、ピッキング時の失敗率が変化するためである。例えば、把持部材４２は、物品１０を両側側面から挟持することで物品１０を保持するため（図７Ｂを参照）、物品１０を安定した状態で保持できる反面、把持部材４２が可動し得る領域、把持部材４２が取り得る姿勢、及び、把持部材４２そのものが占有する領域等の関係から、物品載置部２からピッキングし得る対象の物品１０には制限がある。この点、吸着ヘッド４１は、ヘッド先端で物品１０の一側面を吸着することにより、物品載置部２から物品１０をピッキングすることが可能であるため（図７Ａを参照）、物品１０の姿勢によらず、比較的自由に物品載置部２から物品１０をピッキングし得る。但し、吸着ヘッド４１は、保持した状態の物品１０の姿勢によっては、保持状態の安定性に欠くことになる。

【0072】

かかる観点から、動作計画決定部６３は、例えば、物品載置部２に載置された物品１０の載置状態（例えば、物品１０の姿勢及び物品１０の周囲物体の存在）、複数の保持手段４１、４２それぞれの物品１０の保持方法、複数の保持手段４１、４２それぞれの物品１０を保持する際の物品１０との接触態様（例えば、接触面積及び接触角度）、及び、複数の保持手段４１、４２それぞれの物品１０に対してアプローチする際の可動範囲等に基づいて、複数の保持手段４１、４２のうちから、ピッキング用保持手段を決定する。但し、動作計画決定部６３は、必ずしも上記要素の全部を考慮して、ピッキング用保持手段を決定する必要はなく、上記要素のうちの少なくともいずれかの要素のみを考慮して、ピッキング用保持手段を決定してもよい。そして、動作計画決定部６３は、決定したピッキング用保持手段と、物品載置部２に載置された物品１０の位置及び姿勢に基づいて、決定したピッキング用保持手段の物品１０へのアプローチ方法（例えば、ロボットハンド４０の位置）を決定する。

【0073】

例えば、図９のように、物品１０の現在姿勢が、物品１０の基準姿勢から大きく傾いた状態である場合、把持部材４２でのピッキングは、把持部材４２（接触部４２Ａａ、４２Ｂａ）との接触態様の点で困難性を伴う。そのため、動作計画決定部６３は、図９の態様では、吸着ヘッド４１をピッキング用保持手段として決定する。そして、動作計画決定部６３は、例えば、吸着ヘッド４１のノズル先端が物品１０の側面の重心位置に対向するように、ロボットハンド４０を移動させる、という動作計画を決定することになる。

【0074】

又、ここで、動作計画決定部６３が、毎回の動作計画として、ピッキング用保持手段から姿勢変更用保持手段に受け渡す際における、ピッキング用保持手段及び／又は姿勢変更用保持手段の動作を決定するのは、上記のように、毎回、姿勢変更用保持手段、ピッキング用保持手段、及び、ピッキングされた際の物品１０の姿勢等が異なるためである。

【0075】

尚、ピッキング用保持手段から姿勢変更用保持手段に物品１０を受け渡す際における、ピッキング用保持手段及び／又は姿勢変更用保持手段の動作に係る情報は、例えば、ピッキング用保持手段及び／又は姿勢変更用保持手段の回転停止位置及び／又は昇降停止位置に係る情報を含む（図８Ａ～図８Ｃを参照）。

【0076】

例えば、図９の態様では、上記したように、吸着ヘッド４１がピッキング用保持手段として決定され、把持部材４２が姿勢変更用保持手段として決定される。この際、動作計画決定部６３は、吸着ヘッド４１から把持部材４２に対して、物品１０を受け渡すための動作を決定することになる。動作計画決定部６３は、例えば、図８Ｃに示すように、吸着ヘッド４１にて物品１０を所定量回転させた後、把持部材４２の接触部４２Ａａ、４２Ｂａを所定量回転させ、物品１０の保持位置が把持部材４２の接触部４２Ａａと接触部４２Ｂａの間に位置するように、吸着ヘッド４１を所定量下降させる、という動作計画を決定することになる。

【0077】

尚、動作計画決定部６３が、毎回の動作計画として、決定する対象等は、種々に変更可能である。

【0078】

動作計画決定部６３は、例えば、毎回の動作計画として、複数の保持手段４１、４２のうち、物品載置部２に載置された物品１０をピッキングした後、設置対象２０に設置するために使用する設置用保持手段についても、決定してもよい。但し、本実施形態に係る物品取出システム１では、物品１０を上方から下方に押し込むプッシャーとしての動作は、吸着ヘッド４１のみが可能な動作であるため、設置用保持手段としては、吸着ヘッド４１が一意に決定される。

【0079】

又、動作計画決定部６３は、例えば、毎回の動作計画として、ピッキング用保持手段としては、吸着ヘッド４１を選択してもよい。これは、吸着ヘッド４１は、物品１０の姿勢によらず、比較的安定に物品１０をピッキングし得るためである。

【0080】

ここで、図１０を参照して、制御部６０が保持手段４１、４２の動作計画を決定する際の一連の処理について、説明する。

【0081】

ステップＳ１において、制御部６０は、まず、初期設定を行う。このステップＳ１においては、制御部６０は、例えば、ユーザの入力内容に基づいて、プレイス時の物品１０の目標姿勢、及び、ロボットハンド４０が有する保持手段４１、４２の情報等を設定する。

【0082】

ここで、プレイス時の物品１０の目標姿勢は、例えば、設置対象２０の穴部２１（即ち、物品１０を載置する部位）の形状に対応したものであり、物品１０に設定されたｚ軸のプラス方向が鉛直上向きを向く姿勢に設定される。又、ロボットハンド４０が有する保持手段４１、４２の情報は、例えば、ロボットハンド４０が有する保持手段４１、４２の保持方法や、保持手段４１、４２が物品１０を回転させることが可能な保持手段側回転軸（例えば、Ｐ軸及びＱ軸）に係る情報等を含む。又、この際、ユーザの入力内容に基づいて、物品１０の形状等を考慮した物品１０の回転可能軸（例えば、本実施形態では、ボルト部材の重心位置を中心とするｘｙｚの３軸）が設定されてもよい。

【0083】

ステップＳ２において、制御部６０は、撮像部５０から取得する画像データに基づいて、物品載置部２に載置された物品１０の現在姿勢を検出する。

【0084】

ステップＳ３において、制御部６０は、物品１０のｘｙｚの回転３軸について、現在姿勢と目標姿勢との差（即ち、ロール角、ピッチ角、及びヨー角の差）を算出する。

【0085】

ステップＳ４において、制御部６０は、現在姿勢と目標姿勢との差から、物品１０を現在姿勢から目標姿勢に姿勢変更するために使用する使用回転軸を設定すると共に、当該使用回転軸を基準とした目標回転量を設定する。

【0086】

ステップＳ５において、制御部６０は、物品１０の姿勢を特定する座標系（ここでは、物品１０のｘｙｚの回転３軸）とロボットハンド４０の保持手段側回転軸を特定する座標系（ここでは、Ｐ軸及びＱ軸の向く方向を特定するワールド座標系）とを合致させる。

【0087】

ステップＳ６において、制御部６０は、回転軸設定部６２にて設定された使用回転軸と、保持手段４１、４２それぞれが物品１０を回転させ得る保持手段側回転軸との対応関係を特定することで、保持手段４１、４２のうちから姿勢変更用保持手段を決定する。又、この際、制御部６０は、姿勢変更用保持手段を用いた回転量を、回転軸設定部６２に設定された目標回転量に決定する。

【0088】

ステップＳ７において、制御部６０は、物品載置部２に載置された物品１０の載置状態、保持手段４１、４２それぞれの物品１０の保持方法、保持手段４１、４２それぞれの物品１０を保持する際の物品１０との接触態様、及び、複数の保持手段４１、４２それぞれの物品１０に対してアプローチする際の可動範囲等の情報に基づいて、ピックアップ用保持手段を決定する。

【0089】

ステップＳ８において、制御部６０は、ピックアップ用保持手段から姿勢変更用保持手段への物品１０の受け渡し動作を決定する。この受け渡し動作は、例えば、ピッキング用保持手段及び／又は姿勢変更用保持手段の回転及び／又は昇降に係る動作である（図８Ａ～図８Ｃを参照）。

【0090】

ステップＳ９において、制御部６０は、姿勢変更用保持手段からプレイス用保持手段への物品１０の受け渡し動作を決定する。この受け渡し動作は、例えば、ピックアップ用保持手段から姿勢変更用保持手段への物品１０の受け渡し動作と同様に、姿勢変更用保持手段及び／又はプレイス用保持手段の回転及び／又は昇降に係る動作である。

【0091】

尚、ステップＳ９の後、制御部６０は、プレイス用保持手段にて物品１０を設置対象２０に設置する際の動作を決定する処理を行ってもよい。

【0092】

以上のような制御部６０の一連の処理にて、物品取出システム１は、物品載置部２に載置された物品群１０Ｗから物品１０を取り出し、物品１０の姿勢を変更して、物品１０を設置対象２０に設置する。

【0093】

［効果］
以上のように、本実施形態に係るロボットハンド４０の制御装置６０は、
物品１０の現在姿勢を検出する姿勢検出部６１と、
姿勢検出部６１に設定された物品１０の現在姿勢と、プレイス時の物品１０の目標姿勢と、に基づいて、物品１０に対して、物品１０を現在姿勢から目標姿勢に変更する際に使用する物品側回転軸と、当該物品側回転軸を基準とした目標回転量を設定する回転軸設定部６２と、
回転軸設定部６２に設定された物品側回転軸及び目標回転量に係る物品情報と、保持手段４１、４２が物品１０を回転させ得る保持手段側回転軸に係る保持手段情報と、に基づいて、物品１０を現在姿勢から目標姿勢に変更するための保持手段４１、４２の動作計画を決定する動作計画決定部６３と、
を有する。

【0094】

従って、本実施形態に係るロボットハンド４０の制御装置６０によれば、物品１０が、物品載置部２にばら積み状態で載置されていた場合であっても、物品載置部２から物品１０を１つずつ取り出し、目標姿勢に変更した上で、設置対象２０にプレイスすることが可能である。

【0095】

（第２の実施形態）
図１１は、第２の実施形態に係るロボットハンド４０の構成を示す図である。

【0096】

本実施形態に係るロボットハンド４０は、物品１０を回転可能に保持する保持手段４１、４２として、吸着ヘッド４１と把持部材４２（以下では、「第１把持部材４２」と称する）に加えて、第２把持部材４３を有する点で、第１の実施形態に係るロボットハンド４０と相違する。尚、第１の実施形態と共通する構成については、説明を省略する（以下、他の実施形態についても同様）。

【0097】

第１の実施形態に係るロボットハンド４０では、保持手段４１、４２として、吸着ヘッド４１と第１把持部材４２のみを有する構成であったため、物品１０の姿勢を変更する際の回転方向がＱ軸回り及びＰ軸回りに制限されるものとなっている。又、第１の実施形態に係るロボットハンド４０では、把持部材４２にて、物品１０を物品載置部２からピックアップする際にも、水平方向のうち、Ｐ軸の軸線方向と異なる方向については、ピックアップするのが困難である。

【0098】

かかる観点から、本実施形態に係るロボットハンド４０は、Ｑ軸及びＰ軸と異なる方向を向く回転軸を有する保持手段４１、４２として、第２把持部材４３を有する。第２把持部材４３は、例えば、Ｑ軸及びＰ軸と直交する方向を向くＲ軸を回転軸とする把持部材である。第２把持部材４３は、例えば、第１把持部材４２と同様に、一対のアーム４３Ａ、４３Ｂによって構成される。そして、第２把持部材４３は、第１把持部材４２と同様に、一対のアーム４３Ａ、４３Ｂの先端に回転可能に軸支された接触部を有し、当該接触部を回転軸として、物品１０を回転可能に保持する。

【0099】

又、本実施形態に係る物品取出システム１では、制御部６０は、ロボットハンド４０が吸着ヘッド４１、第１把持部材４２及び第２把持部材４３の３つの保持手段４１、４２、４３を有するものとして認識し、これら３つの保持手段４１、４２、４３を用いた動作計画を決定し得るように構成されている。即ち、制御部６０が有する記憶部（例えば、ＲＯＭ）には、保持手段情報として、吸着ヘッド４１、第１把持部材４２及び第２把持部材４３それぞれの情報が記憶され、制御部６０（動作計画決定部６３）は、当該情報に基づいて、姿勢変更用保持手段を決定し、ピックアップ用保持手段を決定し、加えて、姿勢変更用保持手段からピックアップ用保持手段への物品１０の受け渡し動作を決定する。

【0100】

以上のように、本実施形態に係る物品取出システム１によれば、より柔軟に物品１０の姿勢を変更することが可能であり、又、本実施形態に係る物品取出システム１によれば、より多様な保持手段から物品１０のピックアップを行う際に有効な保持手段（例えば、物品１０を保持した際の脱落率が低い保持手段）や、姿勢変更を行う際に有効な保持手段（例えば、ロボットアーム３０及びロボットハンド４０の不要な動作を少なくすることが可能な保持手段）を選択することが可能である。

【0101】

これによって、物品１０を物品載置部２からピックアップしてから目標姿勢に変更して、設置対象２０にプレイスするまでの工程の作業効率の向上を図ることが可能となる。

【0102】

（第３の実施形態）
図１２Ａ、図１２Ｂは、第３の実施形態に係るロボットハンド４０の構成を示す図である。尚、図１２Ａ、図１２Ｂは、把持部材４２が有する物品移動機構４４の構成を拡大図により示している。

【0103】

本実施形態に係るロボットハンド４０は、保持手段４１、４２（ここでは、把持部材４２）が、物品１０を保持した状態で、物品１０の使用回転軸を保持手段側回転軸にあわせるように、物品１０の保持位置を所定範囲内で移動可能な物品移動機構４４を有する点で、第１の実施形態に係るロボットハンド４０と相違する。

【0104】

第１の実施形態に係るロボットハンド４０では、保持手段４１、４２の回転軸（Ｐ軸及びＱ軸）が固定されており、物品載置部２に載置された物品１０の姿勢が、Ｐ軸及び／又はＱ軸の軸線方向に沿ったものでない場合には、保持手段４１、４２にて物品１０を保持した際の物品１０の姿勢が、保持手段４１、４２の回転軸の軸線方向から傾いたものとなるおそれがある。その結果、保持手段４１、４２で物品１０を保持した際に、保持手段４１、４２の回転軸（Ｐ軸又はＱ軸）と物品１０側の使用回転軸（ｘ軸、ｙ軸又はｚ軸）とが位置ずれしてしまうおそれがある（例えば、図１２Ａを参照）。

【0105】

かかる観点から、本実施形態に係るロボットハンド４０は、把持部材４２が、物品１０の保持位置をオフセットするための物品移動機構４４を有する構成となっている。物品移動機構４４は、任意の構成であってよいが、例えば、弾性部材４４Ａａ、４４Ｂａ付きの球面モータ４４Ａ、４４Ｂによって構成される。

【0106】

より詳細には、本実施形態に係る物品移動機構４４は、把持部材４２を構成する一対のアーム４２Ａ、４２Ｂそれぞれの接触部４２Ａａ、４２Ｂａの内側に設けられた弾性部材４４Ａａ、４４Ｂａ付きの球面モータ４４Ａ、４４Ｂによって実現されている。ここでは、球面モータ４４Ａ、４４Ｂは、物品１０と当接させる部材たる弾性部材４４Ａａ、４４Ｂａを上下にずらすことが可能となっている。

【0107】

つまり、一対のアーム４２Ａ、４２Ｂそれぞれの接触部４２Ａａ、４２Ｂａは、弾性部材４４Ａａ、４４Ｂａを介して、物品１０を両側から挟持する。物品移動機構４４は、この状態で、例えば、一方のアーム４２Ａの球面モータ４４Ａが、弾性部材４４Ａａの位置を上方向に移動させ、他方のアーム４２Ｂの球面モータ４４Ｂが、弾性部材４４Ｂａの位置を下方向に移動させる。これによって、弾性部材４４Ａａ及び４４Ｂａが弾性変形し、弾性部材４４Ａａ及び４４Ｂａの間に保持された物品１０の保持角度が元の状態（図１２Ａ）から、水平方向側に傾くことになる（図１２Ｂ）。即ち、これによって、物品１０の使用回転軸（ここでは、ｘ軸）の位置を、把持部材４２の回転軸の位置（ここでは、Ｐ軸）に揃えることが可能となる。

【0108】

物品移動機構４４は、ロボットハンド４０の他の構成と同様に、制御部６０のもと、動作制御される。制御部６０は、例えば、撮像部５０から得られる画像データに基づいて、保持手段４１、４２に保持された物品１０の姿勢を検出し、保持手段側回転軸と使用回転軸とが位置ずれしているか否かを判定する。そして、制御部６０は、保持手段側回転軸と使用回転軸とが位置ずれしている場合には、使用回転軸を保持手段側回転軸にあわせるように、物品移動機構４４を動作させる（図１２Ｂを参照）。そして、制御部６０は、使用回転軸を保持手段側回転軸にあわせた状態で、保持手段４１、４２における物品１０の姿勢変更動作を実行する。尚、制御部６０が有する記憶部（例えば、ＲＯＭ）には、予め物品移動機構４４の機構情報について記憶され、制御部６０は、かかる機構情報に基づいて、物品移動機構４４を動作制御する。

【0109】

以上のように、本実施形態に係る物品取出システム１によれば、より柔軟に物品１０の姿勢を変更することが可能となる。これによって、保持手段４１、４２にて姿勢変更した際の物品１０の姿勢を、より正確に目標姿勢に一致させることが可能となる。又、これによって、保持手段４１、４２での物品１０の保持状態の安定性を向上することも可能である。

【0110】

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限らず、種々の変形態様が考えられる。

【0111】

上記実施形態では、物品１０の一例として、ボルト部材を示したが、本発明において、物品１０は、ボルト部材以外の任意の物品であってよく、例えば、Ｌ字状の留具、キャップ、棒状部材の一部に筒状部材を取り付けたもの、キャップ等であってもよい。

【0112】

又、上記実施形態では、ロボットハンド４０が有する保持手段の一例として、吸着ヘッド４１と把持部材４２とを示したが、本発明において、ロボットハンド４０が有する保持手段の構成は、種々に変更可能である。例えば、ロボットハンド４０は、複数の把持部材のみで構成されてもよい。他方、ロボットハンド４０が有する保持手段は、複数個に限らず、一個のみであってもよい。ロボットハンド４０が有する保持手段が一個のみであっても、制御部６０は、物品１０の現状姿勢に応じて、保持手段のアプローチ方法等に関する動作計画を決定する必要があるためである。

【0113】

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

【産業上の利用可能性】

【0114】

本開示に係るロボットハンドの制御装置によれば、物品載置部に種々に異なる姿勢で載置された物品を、物品載置部から取り出し、目標姿勢に姿勢変更した上で保持することが可能である。

【符号の説明】

【0115】

１ 物品取出システム
２ 物品載置部
１０ 物品
１０Ｗ 物品群
２０ 設置対象
３０ ロボットアーム
４０ ロボットハンド
４０ｍ ハンド基部
４１ 吸着ヘッド（保持手段）
４２ 第１把持部材（保持手段）
４２Ａ、４２Ｂ アーム
４３ 第２把持部材（保持手段）
４４ 物品移動機構
５０ 撮像部
６０ 制御部
６１ 姿勢検出部
６２ 回転軸設定部
６３ 動作計画決定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12A】

【図12B】