特許 7619079 ロボットハンド、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】2025-01-14

(45)【発行日】2025-01-22

(54)【発明の名称】ロボットハンド、及び物品取出システム

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/00 20060101AFI20250115BHJP

【ＦＩ】

B25J15/00 F

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2021026523

(22)【出願日】2021-02-22

(65)【公開番号】P2022128152

(43)【公開日】2022-09-01

【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】浅岡 正悟

【審査官】杉山 悟史

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０５９０７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－２９３７８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１７０５６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０５２０９４（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】

物品載置部に載置された物品群から物品を個別に取り出し、前記物品を保持するピックアップ部と、
前記ピックアップ部が解放した前記物品を受け取る物品保持部と、を備え、
前記物品保持部は、
前記ピックアップ部から解放された前記物品を転動させ、且つ、前記物品の転動態様を規制することで、前記物品を目標姿勢に変更する姿勢変更部と、
前記目標姿勢に変更された前記物品を把持する把持部と、を有する、
物品取出システムのロボットハンド。

【請求項2】

前記姿勢変更部は、前記ピックアップ部の直下に形成された収容溝内の前記ピックアップ部から解放された前記物品が着地する受け取り領域に形成され、前記物品を転動させながら、前記物品の姿勢を前記目標姿勢に変更するガイド溝を含んで構成され、
前記把持部は、前記収容溝内の前記ガイド溝にて案内される領域に形成され、前記目標姿勢に変更された前記物品を位置決めする嵌合溝を含んで構成されている、
請求項１に記載のロボットハンド。

【請求項3】

前記物品は、細長い脚部と、前記脚部の一端に形成された前記脚部よりも幅広な頭部とを有し、
前記ガイド溝は、前記物品を前記受け取り領域から前記嵌合溝に案内する経路において、前記物品の前記頭部の通過を不可とし、且つ、前記物品の前記脚部の通過を可能とする姿勢変更誘導穴を含み、前記物品が前記姿勢変更誘導穴を通過する過程で、前記物品を前記目標姿勢に変更する、
請求項２に記載のロボットハンド。

【請求項4】

前記物品が、前記嵌合溝内に嵌合した状態となっていることを検出するセンサ部を有する、
請求項２又は３に記載のロボットハンド。

【請求項5】

前記物品保持部は、前記物品の一部が、自身が前記ピックアップ部の直下に形成する収容溝から突出した状態となるように、前記物品を把持する、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のロボットハンド。

【請求項6】

前記姿勢変更部にて前記物品を転動させる力は、重力を含む、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のロボットハンド。

【請求項7】

前記姿勢変更部にて前記物品を転動させる力は、前記物品保持部に近接して又は前記物品保持部内に配設されたマグネットによって発生する磁力を含む、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のロボットハンド。

【請求項8】

前記姿勢変更部にて前記物品を転動させる力は、前記物品保持部の回転運動によって発生する遠心力を含む、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のロボットハンド。

【請求項9】

前記姿勢変更部にて前記物品を転動させる力は、前記物品保持部の加速運動によって発生する慣性力を含む、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載のロボットハンド。

【請求項10】

前記姿勢変更部にて前記物品を転動させる力は、前記物品保持部に近接して又は前記物品保持部内に配設されたエアポンプによって発生する流体圧力を含む、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載のロボットハンド。

【請求項11】

前記物品保持部は、互いに対向して配設され、それぞれの対向面を突き合わせることで前記ピックアップ部の直下に収容溝を形成する一対の把持部材により構成され、
前記一対の把持部材の部材間距離は、前記物品取出システムを制御する制御部により制御可能となっている、
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のロボットハンド。

【請求項12】

前記一対の把持部材の前記部材間距離の調整により、前記物品保持部における前記物品の把持状態と非把持状態とを変更する、
請求項１１に記載のロボットハンド。

【請求項13】

前記一対の把持部材の前記部材間距離の調整により、前記収容溝内における前記物品の動きを規制する、
請求項１１又は１２に記載のロボットハンド。

【請求項14】

前記一対の把持部材の前記部材間距離は、前記物品のサイズに基づいて調整される、
請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載のロボットハンド。

【請求項15】

前記物品保持部が前記ピックアップ部の直下に形成する収容溝の鉛直方向に対する傾斜角度が、前記物品取出システムを制御する制御部により制御可能となっている、
請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のロボットハンド。

【請求項16】

前記収容溝の前記傾斜角度の調整により、前記収容溝内における前記物品の動きを規制する、
請求項１５に記載のロボットハンド。

【請求項17】

前記収容溝の前記傾斜角度の調整により、前記収容溝内で前記物品に転動動作のリトライを実行させる、
請求項１５又は１６に記載のロボットハンド。

【請求項18】

前記物品保持部は、振動動作を可能に構成され、前記振動動作により、自身が前記ピックアップ部の直下に形成する収容溝内における前記物品の動きを促進させる、
請求項１乃至１７のいずれか一項に記載のロボットハンド。

【請求項19】

前記ピックアップ部は、吸着ヘッドによって構成されている、
請求項１乃至１８のいずれか一項に記載のロボットハンド。

【請求項20】

請求項１乃至１９のいずれか一項に記載のロボットハンド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、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、物品収容箱内）にランダムに積み重ねられた多数個の物品を、撮像部（例えば、カメラ装置）によって認識し、ロボットハンドを用いて１個ずつ把持して搬送し、所定の設置対象に特定の姿勢で設置する物品取出システムが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－０５２０９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

この種の物品取出システムにおいては、ばら積みされた物品群から、物品を個別に取り出した際に、その後、当該物品を位置ずれなく、姿勢を揃えて、精度良くプレイスすることが要求される。但し、ばら積みされた物品群においては、各物品は、姿勢がランダムであり、且つ、掴もうとする物品が他の物品と重なったり接触していたりするため、ロボットハンドによりうまく掴むことが難しい事情がある。

【0005】

このような背景から、例えば、特許文献１では、一度把持した物品を、重力を利用して、ロボットハンドの中で姿勢を変更する物品取出システムが提案されている。特許文献１の物品取出システムでは、物品にモーメントが生じる位置を把持して、ロボットハンドの把持力などを変えて物品を回転させる手法が記載されている。

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載の手法では、ロボットハンドの中で、物品を滑らせながら物品の姿勢を変更するため、物品の姿勢を変更する際に、把持力を繊細に制御する必要があり、ロボットハンド及びロボットアームの制御が複雑化するという問題があった。加えて、かかる手法では、物品の把持位置のずれが生じやすいため、物品をプレイスする際に、プレイス位置のばらつきがでてしまう、という問題も有する。

【0007】

本開示は、上記問題点に鑑みてなされたもので、簡易な構成で、物品載置部から取り出した物品を、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、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】

【0008】

前述した課題を解決する主たる本開示は、
物品載置部に載置された物品群から物品を個別に取り出し、解放可能な状態で前記物品を保持するピックアップ部と、
前記ピックアップ部の直下に収容溝を有し、前記ピックアップ部が前記物品を解放した際、前記物品を、前記収容溝内で受け取る物品保持部と、を備え、
前記物品保持部は、
前記収容溝内で前記物品を受け取った際、非接触で前記物品に作用する外力を利用して前記物品を前記収容溝内で転動させ、且つ、その際の前記物品の前記収容溝内での転動態様を規制することで、前記物品を目標姿勢に変更する姿勢変更部と、
前記収容溝内で前記目標姿勢に変更された前記物品を把持する把持部と、を有する、
物品取出システムのロボットハンドである。

【0009】

又、他の局面では、
上記のロボットハンドを有する物品取出システムである。

【発明の効果】

【0010】

本開示に係るロボットハンドによれば、簡易な構成で、物品載置部から取り出した物品を、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】

【0011】

【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の制御系の構成を示す図

【図3】第１の実施形態に係る物品取出システムが取り出し対象とする物品を示す図

【図4】第１の実施形態に係るロボットハンドの構成を示す図

【図5】第１の実施形態に係るロボットハンドの物品保持部（収容溝）の構成を示す図

【図6】第１の実施形態に係るロボットハンドの物品保持部が形成する収容溝内において、物品が転動する態様の一例を示す図

【図7】第１の実施形態に係るロボットハンドを動作させる際に制御部が行う処理の一例を示すフローチャート

【図8】第２の実施形態に係るロボットハンドの構成の一例を示す図

【図9】第２の実施形態に係るロボットハンドの物品保持部（収容溝）の構成を示す図

【図10】第２の実施形態に係るロボットハンドの物品保持部が形成する収容溝内において、物品が転動する態様の一例を示す図

【図11】第２の実施形態に係るロボットハンドを動作させる際に制御部が行う処理の一例を示すフローチャート

【図12】第３の実施形態に係るロボットハンドの構成の一例を示す図

【図13】第３の実施形態に係るロボットハンドの物品保持部が形成する収容溝内において、物品が転動する態様の一例を示す図

【図14】第３の実施形態に係るロボットハンドを動作させる際に制御部が行う処理の一例を示すフローチャート

【図15】第４の実施形態に係るロボットハンドの構成の一例を示す図

【図16】第４の実施形態に係るロボットハンドの物品保持部が形成する収容溝内において、物品が転動する態様の一例を示す図

【図17】第５の実施形態に係るロボットハンドの構成の一例を示す図

【図18】第５の実施形態に係るロボットハンドの物品保持部が形成する収容溝内において、物品が転動する態様の一例を示す図

【図19】第５の実施形態に係るロボットハンドを動作させる際に制御部が行う処理の一例を示すフローチャート

【図20】第６の実施形態に係るロボットハンドの構成の一例を示す図

【図21】第６の実施形態に係るロボットハンドの構成の一例を示す図

【図22】第７の実施形態に係るロボットハンドの動作について説明する図

【図23】第７の実施形態に係るロボットハンドの動作について説明する図

【発明を実施するための形態】

【0012】

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。

【0013】

尚、各図面において、特に断りがない場合には、図面中の上方向が鉛直上向きを表し、図面中の下方向が鉛直下向きを表し、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。

【0014】

（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７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。

【0015】

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の制御系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が取り出し対象とする物品１０を示す図である。

【0016】

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１０（即ち、ワーク）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に整列した状態でプレイスするためのシステムである。

【0017】

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。

【0018】

尚、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「目標姿勢」と称する）。

【0019】

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。

【0020】

＜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。

【0021】

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てもよい。これによって、撮像部５０の撮像により得られた画像データから、ロボットハンド４０に保持された物品１０の状態（即ち、後述する収容溝Ｔ内における物品１０の位置や姿勢）についても、検出することが可能となる。

【0022】

＜制御部＞
制御部６０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。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、これらを制御したり、これらからデータを受信したりする。

【0023】

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。

【0024】

＜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の位置及び姿勢を三次元的に変更する。

【0025】

ロボットアーム３０は、例えば、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。

【0026】

＜ロボットハンド＞
ロボットハンド４０は、関節部３３を介してロボットアーム３０の先端部に設けられており、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、物品１０の姿勢を目標姿勢（物品１０の頭部１０ｂが上方を向き、物品１０の脚部１０ａが下方を向いた姿勢）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。

【0027】

図４は、本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４Ａ～図４Ｃは、ロボットハンド４０にて物品１０をピッキングしてから、当該物品１０を把持するまでの間の各部の状態を時系列に示している。

【0028】

図５は、本実施形態に係るロボットハンド４０の物品保持部４２（収容溝Ｔ）の構成を示す図である。図５Ａは、物品保持部４２を斜め上方から見た図、図５Ｂは、物品保持部４２を上方から見た図、図５Ｃは、物品保持部４２を側方から見た図である。尚、図５Ｃは、物品保持部４２で物品１０を把持した状態を示している。

【0029】

図６は、本実施形態に係るロボットハンド４０の物品保持部４２が形成する収容溝Ｔ内において、物品１０が転動する態様の一例を示す図である。図６Ａ～図６Ｅは、物品１０が、ピックアップ部４１から物品保持部４２の収容溝Ｔ内に落下した後、物品保持部４２に把持されるまでの間の物品１０の転動態様の一例を時系列に示している。

【0030】

ロボットハンド４０は、ピックアップ部４１、物品保持部４２、及びセンサ部４３を備えている（図２及び図４を参照）。

【0031】

ピックアップ部４１は、例えば、エア式又は磁石式の吸着ヘッドであり、物品載置部２に載置された物品群１０Ｗから物品１０を個別に取り出す（以下、「ピッキング動作」と称する）（図４Ａを参照）。そして、ピックアップ部４１は、解放可能な状態で物品１０を保持する。吸着ヘッドは、ヘッド先端（即ち、ノズル先端）に吸引力を発生させることによって、当該吸着ヘッドと対向する位置に存在する物品１０の一面（例えば、上面）を吸着し、物品１０を保持することが可能であるため、物品１０の姿勢の違いに影響を受けることなく、物品１０を個別に取り出すことが可能である。ピックアップ部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４０Ｔの中央位置から下方に延在する。尚、ピックアップ部４１は、昇降可能に構成されてもよい。

【0032】

物品載置部２に載置された物品群１０Ｗは、ばら積み状態となっており、各物品１０は、様々な姿勢で載置されている。かかる観点から、本実施形態に係るロボットハンド４０は、まず、ピックアップ部４１にて、様々な姿勢で載置された物品１０を、物品載置部２から個別に取り出す構成を取っている。

【0033】

ピックアップ部４１のピッキング動作は、制御部６０の制御のもと実行される。制御部６０は、例えば、取り出し対象の物品１０の３次元空間内での位置及び姿勢に基づいて、物品１０に対するピックアップ部４１のアプローチ姿勢を決定し、当該アプローチ姿勢に従って、ロボットアーム３０を動作させる。そして、制御部６０は、ピックアップ部４１が物品１０と対向する状態となったときに、ピックアップ部４１に対して吸引力を発生させることで、ピックアップ部４１に物品１０を保持させる。そして、制御部６０は、ピックアップ部４１の直下に、物品保持部４２が収容溝Ｔを形成した状態となったときに、ピックアップ部４１に対して、物品１０の保持状態を解放させる（図４Ｂを参照）。

【0034】

物品保持部４２は、ピックアップ部４１の直下に収容溝Ｔを形成し、ピックアップ部４１から落下する物品１０を、収容溝Ｔ内で受け取る。そして、物品保持部４２は、非接触で物品１０に作用する外力（ここでは、重力）を利用して、物品１０の収容溝Ｔ内での転動態様を規制することで（図６を参照）、物品１０を目標姿勢に変更し、その後、目標姿勢に変更した物品１０を把持する。尚、本実施形態に係る物品取出システム１では、物品１０に作用する重力を利用して、収容溝Ｔ内での物品１０の転動態様を規制する構成となっているが、物品１０の転動態様を規制するための外力は、他の外力であってもよく、例えば、磁力、遠心力、慣性力、又は、流体圧力等であってもよい（例えば、後述する第３の実施形態～第６の実施形態を参照）。

【0035】

物品保持部４２は、例えば、ハンド基部４０Ｔから下方に対になって配設された一対の把持部材４２Ａ、４２Ｂにより構成される。そして、収容溝Ｔは、凹凸形状を有する把持部材４２Ａの対向面と把持部材４２Ｂの対向面とが突き合わされることで、その間の空間領域に形成されている。一対の把持部材４２Ａ、４２Ｂの左側の把持部材４２Ａと右側の把持部材４２Ｂとは、それぞれ、ピックアップ部４１の左右に配設されている。

【0036】

一対の把持部材４２Ａ、４２Ｂは、左側の把持部材４２Ａと右側の把持部材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、開閉動作を行う。把持部材駆動機構は、任意の構成であってよいが、例えば、モータやシリンダによって駆動するリンク機構によって構成される。尚、以下では、把持部材４２Ａと把持部材４２Ｂとを近接させる動作を「閉」動作と称し、把持部材４２Ａと把持部材４２Ｂとを離間させる動作を「開」動作と称する。

【0037】

物品取出システム１の概略動作は、例えば、以下の通りである（図４を参照）。

【0038】

最初に、物品取出システム１は、ピックアップ部４１にて物品１０のピッキング動作を行う。このステージにおいては、物品取出システム１は、ピックアップ部４１の下端部が下方に突き出た状態となるように、一対の把持部材４２Ａ、４２Ｂをピックアップ部４１の下端部よりも上方に持ち上げた状態（即ち、開状態）で保持する（図４Ａを参照）。

【0039】

次に、物品取出システム１は、一対の把持部材４２Ａ、４２Ｂを、「閉側」に動作制御し、左側の把持部材４２Ａの対向面と右側の把持部材４２Ｂの対向面とが突き合わせることで、ピックアップ部４１の直下に、物品１０を受け取る収容溝Ｔを形成する。そして、物品取出システム１は、ピックアップ部４１に物品１０の保持状態を解放させ、ピックアップ部４１から落下する物品１０を、物品保持部４２に収容溝Ｔ内で受け取らせる（図４Ｂを参照）。尚、この際、物品１０は、非接触で自身に作用する外力（ここでは、重力）により、収容溝Ｔの溝形状に沿って転動し、目標姿勢に変更して収容溝Ｔ内の所定位置（図５Ｃに示す嵌合溝Ｔｂ）に位置決めされることになる（図６を参照して後述）。

【0040】

次に、物品取出システム１は、物品１０が物品保持部４２に収容溝Ｔ内で目標姿勢となって位置決めされた状態で、一対の把持部材４２Ａ、４２Ｂを、更に「閉側」に動作制御し、一対の把持部材４２Ａ、４２Ｂに、物品１０を収容溝Ｔ内で把持させる（図４Ｃを参照）。尚、ここで言う「把持状態」とは、一対の把持部材４２Ａ、４２Ｂにて、物品１０を挟持し、固定した状態を意味する（以下同じ）。本実施形態に係る物品取出システム１では、物品１０を収容溝Ｔ内で把持した状態（即ち、固定状態）で保持することによって、物品１０の保持状態を安定化し、その後、物品１０を設置対象２０の穴部２１に挿入したりする作業を可能としている。

【0041】

ここで、図５、図６を参照して、物品保持部４２の詳細構成について、説明する。

【0042】

物品保持部４２は、収容溝Ｔ内で物品１０を受け取った際、非接触で物品１０に作用する外力を利用して物品１０を収容溝Ｔ内で転動させ、且つ、その際の物品１０の収容溝Ｔ内での転動態様を規制することで、物品１０を目標姿勢に変更する姿勢変更部４２ｘと、収容溝Ｔ内で目標姿勢に変更された物品を把持する把持部４２ｙと、を有する。

【0043】

本実施形態では、姿勢変更部４２ｘは、収容溝Ｔのピックアップ部４１から落下する物品１０が最初に着地する領域（ここでは、収容溝Ｔの最上面の領域）（以下、「受け取り領域」と称する）に形成され、物品１０を受け取り領域から嵌合溝Ｔｂに案内するガイド溝Ｔａを含んで構成される。又、把持部４２ｙは、収容溝Ｔ内のガイド溝Ｔａにて案内される領域に形成され、目標姿勢に変更された物品１０を位置決めする嵌合溝Ｔｂを含んで構成されている。尚、把持部４２ｙは、嵌合溝Ｔｂに位置決めされた物品１０を両側から挟み込むことで、物品１０を嵌合溝Ｔｂ内で把持する。

【0044】

換言すると、本実施形態では、把持部材４２Ａの対向面と把持部材４２Ｂの対向面とが突き合わされた際、その間の空間領域に形成されるガイド溝Ｔａと嵌合溝Ｔｂとにより、収容溝Ｔが形成されている。尚、本実施形態に係る収容溝Ｔは、重力を利用して物品１０を上方から下方へ転動させる溝構造を呈し、収容溝Ｔのピックアップ部４１から落下する物品１０が最初に着地する領域にガイド溝Ｔａを有し、ガイド溝Ｔａの直下に嵌合溝Ｔｂを有する構造となっている。

【0045】

より詳細には、ガイド溝Ｔａは、傾斜面Ｔａａと、姿勢変更誘導穴Ｔａｂと、を有している（図５Ａ、図５Ｂを参照）。尚、本実施形態に係るガイド溝Ｔａは、例えば、平面視で、姿勢変更誘導穴Ｔａｂがガイド溝Ｔａを中央で２つに分断するように縦長に形成され、傾斜面Ｔａａが姿勢変更誘導穴Ｔａｂの両側に隣接して形成された構造となっている。

【0046】

傾斜面Ｔａａは、水平方向に対して傾斜し、且つ、当該傾斜面Ｔａａに着地した物品１０が、重力の作用により、姿勢変更誘導穴Ｔａｂ側に転動するように移動方向を規制する面形状を有している。尚、より詳細には、傾斜面Ｔａａは、物品１０の長手方向が、姿勢変更誘導穴Ｔａｂの形成方向に沿うに、物品１０の転動態様を規制する。

【0047】

姿勢変更誘導穴Ｔａｂは、傾斜面Ｔａａから案内された物品１０の姿勢を、目標姿勢（ここでは、物品１０の頭部１０ｂが上方を向き、脚部１０ａが下方を向いた姿勢）に変更する。姿勢変更誘導穴Ｔａｂは、例えば、物品１０の脚部１０ａのみが通過し且つ物品１０の頭部１０ｂは通過不可となった穴形状（例えば、脚部１０ａの幅よりも大きく、頭部１０ｂの幅よりも小さい幅を有する貫通穴）を呈し、傾斜面Ｔａａから姿勢変更誘導穴Ｔａｂに案内された物品１０が、頭部１０ｂが姿勢変更誘導穴Ｔａｂの入口で引っ掛かり、脚部１０ａのみが重力の作用で姿勢変更誘導穴Ｔａｂ内に落ち込む構成となっている。これにより、物品１０は、姿勢変更誘導穴Ｔａｂを通過する過程で、頭部１０ｂが上方を向き、脚部１０ａが下方を向いた姿勢に変更するように誘導されるになる。

【0048】

姿勢変更誘導穴Ｔａｂで目標姿勢に姿勢変更された物品１０は、例えば、一対の把持部材４２Ａ、４２Ｂの開動作やロボットアーム３０を用いた一対の把持部材４２Ａ、４２Ｂに対する振動付与による強制的な移動の促進によって、姿勢変更誘導穴Ｔａｂの入口に引っ掛かった物品１０の頭部１０ｂが、引っ掛かり状態から外れ、更に嵌合溝Ｔｂ側（ここでは、収容溝Ｔの下方側）に移動させられる。

【0049】

嵌合溝Ｔｂは、目標姿勢（物品１０の頭部１０ｂが上方を向き、脚部１０ａが下方を向いた姿勢）に変更された物品１０に嵌合する形状を呈し、物品１０と嵌合することで、物品１０を目標姿勢にて位置決めする。尚、本実施形態に係る嵌合溝Ｔｂは、姿勢変更誘導穴Ｔａｂの直下に形成され、姿勢変更誘導穴Ｔａｂで目標姿勢に変更された物品１０は、重力の作用でそのままの姿勢で下方に落下することで、嵌合溝Ｔｂに嵌合する。

【0050】

嵌合溝Ｔｂの下端側には、物品１０の脚部１０ａが嵌合溝Ｔｂから下方に突出した状態となるように、物品１０の脚部１０ａが挿通可能な貫通穴Ｔｂｂ（図５Ｃを参照）が形成されている。換言すると、物品１０は、嵌合溝Ｔｂ内に嵌合した際、脚部１０ａが嵌合溝Ｔｂの貫通穴Ｔｂｂから下方に突出し、且つ、頭部１０ｂが嵌合溝Ｔｂの底面及び側面に当接した状態で、嵌合溝Ｔｂ内に保持されることになる。

【0051】

姿勢変更誘導穴Ｔａｂから嵌合溝Ｔｂへの物品１０の移動は、例えば、一対の把持部材４２Ａ、４２Ｂの開閉動作により誘導される。例えば、一対の把持部材４２Ａ、４２Ｂの部材間距離を僅かに拡張することによって、重力の作用により、物品１０を、姿勢変更誘導穴Ｔａｂから嵌合溝Ｔｂに移動させることができる。他方、ロボットアーム３０を用いて物品保持部４２に対して振動を付与することで、物品１０の移動を促進し、物品１０を姿勢変更誘導穴Ｔａｂから嵌合溝Ｔｂへ誘導してもよい。尚、これらの動作は、制御部６０の制御のもと、実施されることになる。

【0052】

収容溝Ｔ内に落下した物品１０の挙動は、図６Ａ～図６Ｅに示す通りである。

【0053】

ピックアップ部４１で保持状態を解放された物品１０は、まず、ガイド溝Ｔａ内に着地する。そして、ガイド溝Ｔａ内に着地した物品１０は、重力の作用により、ガイド溝Ｔａ内の傾斜面Ｔａａに沿って転動する（図６Ａ）。このとき、物品１０は、傾斜面Ｔａａにて転動態様が規制され、自身の長手方向が姿勢変更誘導穴Ｔａｂの長手方向に沿った姿勢となるように、姿勢変更誘導穴Ｔａｂに案内される（図６Ｂ）。姿勢変更誘導穴Ｔａｂでは、物品１０の頭部１０ｂは通過不可となっているため、物品１０の脚部１０ａが姿勢変更誘導穴Ｔａｂの下方に落ち、物品１０の頭部１０ｂが姿勢変更誘導穴Ｔａｂに引っ掛かり、これに伴って、物品１０は、脚部１０ａを下に向け、頭部１０ｂを上に向けた状態の姿勢に変更されることになる（図６Ｃ）。この状態で、一対の把持部材４２Ａ、４２Ｂの部材間距離が僅かに拡張され、物品１０は、脚部１０ａを下に向け、頭部１０ｂを上に向けた姿勢のまま、嵌合溝Ｔｂ内に嵌まり込む（図６Ｄ）。その後、制御部６０の制御により、一対の把持部材４２Ａ、４２Ｂは、閉方向に動作させられ、これにより、物品１０は、嵌合溝Ｔｂ内にて、把持されることになる（図６Ｅ）。

【0054】

センサ部４３は、物品１０が嵌合溝Ｔｂ内に嵌合した状態となっていることを検出する（図４Ｃを参照）。センサ部４３は、例えば、嵌合溝Ｔｂを間に挟んで対向するように発光部と受光部とを配した光透過式の物体検出センサにて構成される。

【0055】

センサ部４３を設けることによって、ピックアップ部４１から解放された物品１０が、収容溝Ｔ内で嵌合溝Ｔｂに移動している最中に途中で引っ掛かった状態となったことを検出することが可能である。換言すると、これによって、必要に応じて、物品１０の転動動作のリトライを実施することが可能である。尚、物品１０の転動動作のリトライは、例えば、ロボットアーム３０を制御して、物品保持部４２の収容溝Ｔを傾斜させて、物品１０を、ガイド溝Ｔａ内に落下した際とは異なる方向に移動させ、その後、再度、物品保持部４２の姿勢を元の姿勢（例えば、物品保持部４２の姿勢を水平方向）に戻すことにより実施することが可能である。

【0056】

＜物品取出システムの動作例＞
続いて、物品取出システム１の動作例について説明する。尚、本実施形態に係る物品取出システム１は、制御部６０の制御のもと、動作する。

【0057】

図７は、本実施形態に係るロボットハンド４０を動作させる際に制御部６０が行う処理の一例を示すフローチャートである。

【0058】

ステップＳ１において、制御部６０は、撮像部５０に対して、物品載置部２に載置された物品群１０Ｗの撮影を実施させる。そして、制御部６０は、撮像部５０から画像データを取得して、当該画像データにより、物品載置部２に載置された物品群１０Ｗの状態を認識する。この際、制御部６０は、例えば、物品群１０Ｗの各物品１０の位置等から、物品群１０Ｗから取り出しやすい一個の物品１０（例えば、物品群１０Ｗのうち、最も上方に存在する物品１０）を取り出し対象として決定し、当該物品１０の位置及び姿勢を検出する。

【0059】

ステップＳ２において、制御部６０は、ロボットアーム３０を制御して、ステップＳ１で取り出し対象として決定した物品１０に向かって、ロボットハンド４０を近接させる。そして、制御部６０は、ピックアップ部４１に吸引力を発生させることで、ピックアップ部４１にて、物品１０の上面を吸着させ、ピックアップ部４１にて物品１０を保持した後、ロボットハンド４０を物品載置部２から退避させる（図４Ａ）。

【0060】

ステップＳ３において、制御部６０は、物品保持部４２の一対の把持部材４２Ａ、４２Ｂを閉じ、ピックアップ部４１の直下に収容溝Ｔを形成する。尚、制御部６０は、例えば、予め設定された物品１０のサイズに基づいて、一対の把持部材４２Ａ、４２Ｂの部材間距離を調整する。

【0061】

ステップＳ４において、制御部６０は、ピックアップ部４１に物品１０を解放させ、物品１０を、ピックアップ部４１から物品保持部４２が形成する収容溝Ｔ内に落下させる（図４Ｂ）。この際、物品１０は、収容溝Ｔ内でガイド溝Ｔａの領域に着地し、重力の作用により、ガイド溝Ｔａから嵌合溝Ｔｂに自然に移動することになる。尚、このステップＳ４において、制御部６０は、例えば、ガイド溝Ｔａの姿勢変更誘導穴Ｔａｂから嵌合溝Ｔｂへの物品１０の移動を促進するため、例えば、ピックアップ部４１に物品１０を解放させた後、所定時間経過した後、一対の把持部材４２Ａ、４２Ｂの部材間距離を僅かに拡張したり、一対の把持部材４２Ａ、４２Ｂに対して振動を付与する制御を行ってもよい。

【0062】

ステップＳ５において、制御部６０は、ステップＳ４でピックアップ部４１に物品１０を解放させてから所定時間経過した後、センサ部４３からのセンサ信号に基づいて、物品１０が嵌合溝Ｔｂに嵌まり込み、物品１０が目標姿勢に変更したか否かを判定する。そして、制御部６０は、物品１０が目標姿勢に変更している場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、ステップＳ７に処理を進め、物品１０が目標姿勢に変更していない場合（Ｓ５：ＮＯ）、ステップＳ６に処理を進める。

【0063】

ステップＳ６において、制御部６０は、物品１０に転動動作のリトライを実施させる。尚、このステップＳ６において、制御部６０は、例えば、ガイド溝Ｔａ内で移動する予定の方向とは逆方向に物品１０が移動するように、一旦、物品保持部４２の収容溝Ｔを傾斜させ、その後、再度、物品保持部４２の姿勢を元の姿勢（例えば、物品保持部４２の姿勢を水平方向）に戻す。これにより、物品１０が嵌合溝Ｔｂに嵌まり込む前に途中で引っ掛かった状態を解消する。そして、制御部６０は、再度、ステップＳ５に戻って、センサ部４３からのセンサ信号に基づいて、物品１０が目標姿勢に変更したか否かを判定する。

【0064】

ステップＳ７において、制御部６０は、一対の把持部材４２Ａ、４２Ｂの部材間距離を更に狭めるように制御し、一対の把持部材４２Ａ、４２Ｂで、嵌合溝Ｔｂに嵌まり込んだ状態の物品１０を把持させる。

【0065】

ステップＳ８において、制御部６０は、ロボットアーム３０でロボットハンド４０を移動させ、ロボットハンド４０に保持された物品１０を物品載置部２から設置対象２０の穴部２１上まで運搬させる。そして、制御部６０は、物品１０の脚部１０ａを設置対象２０の穴部２１に挿通させ、その後、一対の把持部材４２Ａ、４２Ｂを開動作し、一対の把持部材４２Ａ、４２Ｂにおける物品１０の保持状態を解放する。これにより、物品１０は、脚部１０ａが穴部２１に収容されるとともに頭部１０ｂが穴部２１の開口部周縁に当接した状態で設置対象２０に設置されることになる。

【0066】

ステップＳ９において、制御部６０は、撮像部５０から得られる画像データを参照して、物品載置部２の全ての物品１０の取り出しが完了したか否かを判定する。そして、制御部６０は、全ての物品１０の取り出しが完了した場合（Ｓ９：ＹＥＳ）、図７の一連のフローチャートの動作を終了する。一方、全ての物品１０の取り出しが完了していない場合（Ｓ９：ＮＯ）、ステップＳ１に戻って、物品載置部２に載置された物品群１０Ｗから、次の取り出し対象の物品１０を決定して、同様の処理を行う。

【0067】

本実施形態に係る物品取出システム１においては、以上のような動作によって、物品載置部２に載置された物品群１０Ｗの物品１０を個別に取り出し、整列した状態で、設置対象２０に設置していくことが可能となっている。

【0068】

［効果］
以上のように、本実施形態に係るロボットハンド４０は、
物品載置部２に載置された物品群１０Ｗから物品１０を個別に取り出し、解放可能な状態で物品１０を保持するピックアップ部４１と、
ピックアップ部４１の直下に収容溝Ｔを形成し、ピックアップ部４１が物品１０を解放した際、物品１０を、収容溝Ｔ内で受け取る物品保持部４２と、を備え、
物品保持部４２は、
収容溝Ｔ内で物品１０を受け取った際、非接触で物品１０に作用する外力を利用して物品１０を収容溝Ｔ内で転動させ、且つ、その際の物品１０の収容溝Ｔ内での転動態様を規制することで、物品１０を目標姿勢に変更する姿勢変更部４２ｘと、
収容溝Ｔ内で目標姿勢に変更された物品１０を把持する把持部４２ｙと、を有する。

【0069】

従って、本実施形態に係るロボットハンド４０によれば、簡易な構成で、種々の姿勢で載置された物品１０を取り出し、目標姿勢に姿勢変更した上で、物品を把持することが可能である。特に、本実施形態に係るロボットハンド４０によれば、物品１０の把持位置のずれを抑制することができるため、物品１０の動きの不確実要素を低減することができ、ロボットハンド４０の制御の簡易化を図ることが可能となる点で有用である。又、これによって、物品１０を設置対象２０にプレイスする際のプレイス位置のばらつきを抑制することも可能である。

【0070】

（第２の実施形態）
次に、図８～図１１を参照して、第２の実施形態に係る物品取出システム１の構成について説明する。

【0071】

図８は、第２の実施形態に係るロボットハンド４０の構成の一例を示す図である。尚、図８Ａ～図８Ｄは、ロボットハンド４０にて物品１０をピッキングしてから、当該物品１０を把持するまでの間の各部の状態を時系列に示している。

【0072】

図９は、第２の実施形態に係るロボットハンド４０の物品保持部４２（収容溝Ｔ）の構成を示す図である。

【0073】

図１０は、第２の実施形態に係るロボットハンド４０の物品保持部４２が形成する収容溝Ｔ内において、物品１０が転動する態様の一例を示す図である。尚、図１０Ａ～図１０Ｅは、物品１０が、ピックアップ部４１から物品保持部４２の収容溝Ｔ内に落下した後、嵌合溝Ｔｂに嵌合するまでの間の物品１０の転動態様の一例を時系列に示している。

【0074】

本実施形態に係る物品取出システム１は、収容溝Ｔに落下した物品１０の移動を規制及び促進するため、ロボットアーム３０で収容溝Ｔの鉛直方向に対する傾斜角度を制御する点で、第１の実施形態に係る物品取出システム１と相違する。換言すると、本実施形態に係る物品取出システム１では、収容溝Ｔを転動する際に物品１０に作用する重力に起因した外力を、物品１０の位置にあわせて制御し、これにより、収容溝Ｔ内における物品１０の移動を規制する。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）。

【0075】

本実施形態に係る物品取出システム１の動作は、例えば、以下の通りである。

【0076】

最初に、物品取出システム１は、まず、ピックアップ部４１にて物品１０のピッキング動作を行う。このステージにおいては、物品取出システム１は、ピックアップ部４１の下端部が下方に突き出た状態となるように、一対の把持部材４２Ａ、４２Ｂをピックアップ部４１の下端部よりも上方に持ち上げた状態（即ち、開状態）で保持する（図８Ａを参照）。

【0077】

次に、物品取出システム１は、一対の把持部材４２Ａ、４２Ｂを、「閉側」に動作制御され、左側の把持部材４２Ａの対向面と右側の把持部材４２Ｂの対向面とが突き合わされることで、ピックアップ部４１の直下に、物品１０を受け取る収容溝Ｔを形成する。そして、物品取出システム１は、ピックアップ部４１に物品１０の保持状態を解放させ、ピックアップ部４１から落下する物品１０を、物品保持部４２が形成する収容溝Ｔ内で受け取らせる（図８Ｂを参照）。尚、本実施形態では、ピックアップ部４１から落下する物品１０を受け取るときの収容溝Ｔの状態を「水平状態」と称し、収容溝Ｔがこの水平状態から鉛直方向に９０度傾けられた状態を「垂直状態」と称する。

【0078】

次に、物品取出システム１は、収容溝Ｔが水平状態から段階的に垂直状態に変化するように、物品保持部４２を段階的に傾斜させる（図８Ｃ）。これにより、物品１０は、非接触で自身に作用する外力（ここでは、重力）により、収容溝Ｔの溝形状に沿って転動し、目標姿勢に変更して収容溝Ｔ内の所定位置（図９に示す嵌合溝Ｔｂ）に位置決めされることになる。

【0079】

次に、物品取出システム１は、一対の把持部材４２Ａ、４２Ｂを更に「閉側」に動作し、収容溝Ｔ内で位置決めされた物品１０を把持する（図８Ｄを参照）。

【0080】

本実施形態に係る物品取出システム１では、物品１０に対して作用させる外力の可変制御により、ガイド溝Ｔａから嵌合溝Ｔｂへの移動を制御する用に好適な収容溝Ｔの構造を採用している。

【0081】

具体的には、本実施形態に係る収容溝Ｔは、ガイド溝Ｔａと嵌合溝Ｔｂとを湾曲状の同一の転動面内に有し、且つ、ガイド溝Ｔａの溝形成方向と嵌合溝Ｔｂの溝形成方向とが異なる方向（例えば、両者が直交関係となっている）を向く構成となっている（図９を参照）。つまり、本実施形態に係る収容溝Ｔは、ピックアップ部４１から落下する物品１０を収容溝Ｔ内で受け取る際には、ガイド溝Ｔａの溝形成方向が鉛直方向を向き（即ち、ガイド溝Ｔａの物品受取領域が水平面となる）（図１０Ａ、図１０Ｂを参照）、物品取出システム１が物品保持部４２の傾斜角度を収容溝Ｔ形成時の角度から変更した際には、嵌合溝Ｔｂの溝形成方向が鉛直方向を向くように形成されている。又、本実施形態に係る収容溝Ｔは、姿勢変更誘導穴Ｔａｂと嵌合溝Ｔｂとが連通して形成されている。

【0082】

本実施形態に係る物品取出システム１における収容溝Ｔ内での物品１０の転動態様は、以下の通りである。

【0083】

物品１０は、まず、ピックアップ部４１からガイド溝Ｔａに着地し（図１０Ａを参照）、ガイド溝Ｔａの溝形状に沿って姿勢変更誘導穴Ｔａｂに向かって転動する（図１０Ｂを参照）。そして、物品取出システム１が収容溝Ｔを鉛直方向に傾斜させるにつれて、物品１０は、ガイド溝Ｔａの姿勢変更誘導穴Ｔａｂ側に移動して、姿勢変更誘導穴Ｔａｂに落ち込み、目標姿勢（脚部１０ａを下に向け、頭部１０ｂを上に向けた姿勢）に変更する（図１０Ｃ、図１０Ｄを参照）。そして、物品取出システム１が更に収容溝Ｔを鉛直方向に傾斜させることで、物品１０は、目標姿勢の状態で、姿勢変更誘導穴Ｔａｂから嵌合溝Ｔｂへと移動することになる（図１０Ｅを参照）。

【0084】

図１１は、第２の実施形態に係るロボットハンド４０を動作させる際に制御部６０が行う処理の一例を示すフローチャートである。図１１のフローチャートは、ステップＳ３とステップＳ４の間に、ステップＳ３ａの処理が追加されている点、及び、ステップＳ４とステップＳ５の間に、ステップＳ４ａの処理が追加されている点でのみ、図７のフローチャートと相違する。

【0085】

つまり、本実施形態に係る制御部６０は、ステップＳ３で、ピックアップ部４１にて物品１０をピックアップさせた後、まず、物品保持部４２を水平状態に変更して、ピックアップ部４１から物品１０を受け取れる状態とする処理（ステップＳ３ａ）を行う。その後、制御部６０は、ステップＳ４で、ピックアップ部４１に対して物品１０を解放させた後、物品１０がガイド溝Ｔａ内を転動している際に、物品保持部４２を段階的に水平状態から垂直状態に変更する処理（ステップＳ４ａ）を行う。これによって、図８及び図１０を参照して説明したように、ガイド溝Ｔａに着地した物品１０は、収容溝Ｔの嵌合溝Ｔｂに移動することになる。

【0086】

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、収容溝Ｔの傾斜角度を制御することで、収容溝Ｔ内における物品１０の移動を規制及び促進する構成を取っている。これによって、収容溝Ｔ内における物品１０の転動態様を効率的に規制し、物品１０の姿勢制御を円滑に行うことが可能である。

【0087】

（第３の実施形態）
次に、図１２～図１４を参照して、第３の実施形態に係る物品取出システム１の構成について説明する。

【0088】

図１２は、第３の実施形態に係るロボットハンド４０の構成の一例を示す図である。図１２Ａ～図１２Ｄは、第３の実施形態に係るロボットハンド４０の動作を時系列に示している。

【0089】

図１３は、第３の実施形態に係るロボットハンド４０の物品保持部４２が形成する収容溝Ｔ内において、物品１０が転動する態様の一例を示す図である。図１３Ａ～図１３Ｅは、物品１０が、ピックアップ部４１から物品保持部４２の収容溝Ｔ内に落下した後、嵌合溝Ｔｂに嵌合するまでの間の物品１０の転動態様の一例を時系列に示している。

【0090】

本実施形態に係る物品取出システム１は、収容溝Ｔに落下した物品１０の移動を規制及び促進するため、物品１０に作用させる遠心力を利用する点で、第２の実施形態に係る物品取出システム１と相違する。換言すると、本実施形態に係るに係る物品取出システム１では、収容溝Ｔに落下した物品１０に作用する外力を、遠心力により制御する。尚、本実施形態に係る物品取出システム１では、物品保持部４２の構成（即ち、収容溝Ｔの形状）としては、第２の実施形態に係る物品保持部４２と同様の構成を採用している。尚、物品１０に作用させる遠心力は、ロボットアーム３０で、ロボットハンド４０を回転動作させることで制御可能である。

【0091】

本実施形態に係る物品取出システム１の動作は、例えば、以下の通りである。

【0092】

最初に、物品取出システム１は、まず、ピックアップ部４１にて物品１０のピッキング動作を行う。このステージにおいては、物品取出システム１は、ピックアップ部４１の下端部が下方に突き出た状態となるように、一対の把持部材４２Ａ、４２Ｂをピックアップ部４１の下端部よりも上方に持ち上げた状態（即ち、開状態）で保持する（図１２Ａを参照）。

【0093】

次に、物品取出システム１は、一対の把持部材４２Ａ、４２Ｂを、「閉側」に動作制御され、左側の把持部材４２Ａの対向面と右側の把持部材４２Ｂの対向面とが突き合わされることで、ピックアップ部４１の直下に、物品１０を受け取る収容溝Ｔを形成する。そして、物品取出システム１は、ピックアップ部４１に物品１０の保持状態を解放させ、ピックアップ部４１から落下する物品１０を、物品保持部４２が形成する収容溝Ｔ内で受け取らせる（図１２Ｂを参照）。尚、本実施形態では、ピックアップ部４１から落下する物品１０を受け取るときの収容溝Ｔの状態を「水平状態」と称する。

【0094】

次に、物品取出システム１は、収容溝Ｔが水平状態を向いた状態のまま、ロボットアーム３０にて、物品保持部４２を水平面内で回転させる（図１２Ｃ）。これにより、物品１０は、非接触で自身に作用する外力（ここでは、遠心力）により、収容溝Ｔの溝形状に沿って転動し、目標姿勢に変更して収容溝Ｔ内の所定位置（図９に示す嵌合溝Ｔｂ）に位置決めされることになる（図１２Ｄを参照）。

【0095】

次に、物品取出システム１は、一対の把持部材４２Ａ、４２Ｂを更に「閉側」に動作し、収容溝Ｔ内で位置決めされた物品１０を把持する（図示せず）。

【0096】

本実施形態に係る物品取出システム１における収容溝Ｔ内での物品１０の転動態様は、以下の通りである。

【0097】

本実施形態に係る物品取出システム１では、物品１０は、まず、ピックアップ部４１からガイド溝Ｔａに着地し（図１３Ａを参照）、ガイド溝Ｔａの溝形状に沿って姿勢変更誘導穴Ｔａｂに向かって転動する（図１３Ｂを参照）。そして、物品１０は、遠心力による移動の促進効果を利用して、重力の作用でガイド溝Ｔａの姿勢変更誘導穴Ｔａｂに落ち込む（図１３Ｃを参照）。そして、姿勢変更誘導穴Ｔａｂに落ち込んだ物品１０は、目標姿勢（脚部１０ａを下に向け、頭部１０ｂを上に向けた姿勢）に変更し（図１３Ｄを参照）、遠心力の影響により、そのまま、当該姿勢にて、嵌合溝Ｔｂへと移動することになる（図１３Ｅを参照）。

【0098】

図１４は、第３の実施形態に係るロボットハンド４０を動作させる際に制御部６０が行う処理の一例を示すフローチャートである。図１４のフローチャートは、ステップＳ４とステップＳ５の間に、ステップＳ４ａの処理に代えて、ステップＳ４ｂの処理が追加されている点でのみ、図１１のフローチャートと相違する。

【0099】

つまり、本実施形態に係る制御部６０は、ステップＳ４で、ピックアップ部４１に対して物品１０を解放させた後、物品保持部４２に遠心力を作用させる処理（ステップＳ４ｂ）を行うように構成されている。これによって、図１２及び図１３を参照して説明したように、ガイド溝Ｔａに着地した物品１０は、収容溝Ｔの嵌合溝Ｔｂに移動することになる。

【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、物品保持部４２に対して作用する遠心力を制御することで、収容溝Ｔ内における物品１０の移動を規制及び促進する構成を取っている。これによって、収容溝Ｔ内における物品１０の転動態様を効率的に規制し、物品１０の姿勢制御を円滑に行うことが可能である。

【0101】

（第４の実施形態）
次に、図１５～図１６を参照して、第４の実施形態に係る物品取出システム１の構成について説明する。

【0102】

図１５は、第４の実施形態に係るロボットハンド４０の構成の一例を示す図である。

【0103】

図１６は、第４の実施形態に係るロボットハンド４０の物品保持部４２が形成する収容溝Ｔ内において、物品１０が転動する態様の一例を示す図である。図１６Ａ～図１６Ｃは、物品１０が、ピックアップ部４１から物品保持部４２の収容溝Ｔ内に落下した後、嵌合溝Ｔｂに嵌合するまでの間の物品１０の転動態様の一例を時系列に示している。

【0104】

本実施形態に係る物品取出システム１は、収容溝Ｔに落下した物品１０の移動を規制及び促進するため、物品１０に作用させる慣性力を利用する点で、第３の実施形態に係る物品取出システム１と相違する。換言すると、本実施形態に係るに係る物品取出システム１では、収容溝Ｔに落下した物品１０に作用する外力を、慣性力により制御し、これにより、収容溝Ｔ内における物品１０の移動を規制及び促進する。

【0105】

尚、物品１０に作用させる慣性力は、ロボットアーム３０で、ロボットハンド４０を加速動作させることで制御可能である。本実施形態に係る物品取出システム１では、例えば、ロボットハンド４０を、ガイド溝Ｔａが嵌合溝Ｔｂに面する方向とは逆方向に、加速度的に並進移動させることで、物品１０をガイド溝Ｔａから嵌合溝Ｔｂに向かって転動させることが可能である。

【0106】

図１５、図１６に示すように、本実施形態に係るに係る物品取出システム１は、収容溝Ｔに落下した物品１０に作用する外力を、遠心力により制御する態様に代えて、慣性力により制御している点以外には、第３の実施形態に係る物品取出システム１と同一の構成及び動作を行うことになる。

【0107】

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、物品１０に対して作用する慣性力を制御することで、収容溝Ｔ内における物品１０の移動を規制及び促進する構成を取っている。これによって、収容溝Ｔ内における物品１０の転動態様を効率的に規制し、物品１０の姿勢制御を円滑に行うことが可能である。

【0108】

（第５の実施形態）
次に、図１７～図１９を参照して、第５の実施形態に係る物品取出システム１の構成について説明する。

【0109】

図１７は、第５の実施形態に係るロボットハンド４０の構成の一例を示す図である。図１７Ａ～図１７Ｂでは、第５の実施形態に係るロボットハンド４０の動作を時系列に示している。

【0110】

図１８は、第５の実施形態に係るロボットハンド４０の物品保持部４２が形成する収容溝Ｔ内において、物品１０が転動する態様の一例を示す図である。図１８Ａ～図１８Ｃは、物品１０が、ピックアップ部４１から物品保持部４２の収容溝Ｔ内に落下した後、嵌合溝Ｔｂに嵌合するまでの間の物品１０の転動態様の一例を時系列に示している。

【0111】

本実施形態に係る物品取出システム１は、収容溝Ｔに落下した物品１０の移動を規制及び促進するため、物品保持部４２に近接して又は物品保持部４２内に配設したマグネットＭＧが発生する磁力を利用する点で、第２の実施形態に係る物品取出システム１と相違する。換言すると、本実施形態に係るに係る物品取出システム１では、収容溝Ｔに落下した物品１０に作用する外力を、磁力により制御する。尚、本実施形態に係る物品取出システム１では、マグネットＭＧが発生する磁力による外力に加えて、第２の実施形態に係る物品取出システム１と同様に、収容溝Ｔの鉛直方向に対する傾斜角度を制御することで、収容溝Ｔ内における物品１０の移動を規制及び促進する構成を取っている。

【0112】

本実施形態に係る物品取出システム１の動作は、例えば、以下の通りである。

【0113】

最初に、物品取出システム１は、まず、ピックアップ部４１にて物品１０のピッキング動作を行う。そして、物品取出システム１は、ピックアップ部４１に物品１０の保持状態を解放させ、ピックアップ部４１から落下する物品１０を、物品保持部４２が有する収容溝Ｔ内で受け取らせる（図１７Ａ、図１８Ａを参照）。尚、本実施形態に係る物品取出システム１では、物品保持部４２は、収容溝Ｔを有する容器状の部材によって構成されている。本実施形態に係る物品保持部４２は、物品１０が嵌合溝Ｔｂに嵌まり込んだ際、物品１０を容器状の部材の上方から別体の把持部材４２Ｃで覆うことで、物品１０を把持する。

【0114】

次に、物品取出システム１は、物品１０が収容溝Ｔを転動している際、物品１０に対して、マグネットＭＧによる磁力を作用させて、物品１０を所定の位置（ここでは、嵌合溝Ｔｂと対向する位置）に案内すると共に、物品１０の姿勢を目標姿勢に変更する（図１８Ｂを参照）。そして、物品取出システム１は、物品１０が目標姿勢に変更した後、マグネットＭＧを物品保持部４２から退避させて、マグネットＭＧによる磁力を解放する。そして、物品取出システム１は、物品保持部４２を垂直状態に変更する。これにより、物品１０は、目標姿勢に変更された状態で、収容溝Ｔ内の嵌合溝Ｔｂ内に嵌まり込み、嵌合溝Ｔｂ内に位置決めされることになる（図１７Ｂ、図１８Ｃを参照）。

【0115】

図１９は、第５の実施形態に係るロボットハンド４０を動作させる際に制御部６０が行う処理の一例を示すフローチャートである。図１９のフローチャートは、ステップＳ４の処理の直後に、ステップＳ４ｃの処理が追加されている点、及び、ステップＳ４ａの処理に代えて、ステップＳ４ｄの処理が追加されている点で、図１１のフローチャートと相違する。又、本実施形態に係る物品取出システム１では、物品保持部４２は、収容溝Ｔを有する容器状の部材によって構成されているため、図１９のフローチャートでは、図１１のフローチャート中のステップＳ３の処理が省略されている。

【0116】

つまり、本実施形態に係る制御部６０は、ステップＳ４で、ピックアップ部４１に対して物品１０を解放させた後、物品１０が収容溝Ｔ内で転動している際に、マグネットＭＧにて物品１０を引き寄せ、物品１０の姿勢を目標姿勢に変更する（ステップＳ４ｃ）。そして、制御部６０は、その後、マグネットＭＧを物品保持部４２から離間させると共に、物品保持部４２を垂直状態に変更する処理（ステップＳ４ｄ）を行うように構成されている。これによって、図１７及び図１８を参照して説明したように、収容溝Ｔに着地した物品１０は、嵌合溝Ｔｂに移動することになる。

【0117】

尚、マグネットＭＧは、永久磁石で構成されてもよいし、電磁石で構成されてもよい。マグネットＭＧを電磁石で構成する場合、制御部６０にて、マグネットＭＧの磁力を可変制御することで、物品１０に作用させる外力を変化させてもよい。

【0118】

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、マグネットＭＧで物品１０に対して作用させる磁力を制御することで、収容溝Ｔ内における物品１０の移動を規制及び促進する構成を取っている。これによって、収容溝Ｔ内で転動する物品１０の姿勢を適確に制御することが可能である。

【0119】

（第６の実施形態）
次に、図２０～図２１を参照して、第６の実施形態に係る物品取出システム１の構成について説明する。

【0120】

図２０、図２１は、第６の実施形態に係るロボットハンド４０の構成の一例を示す図である。

【0121】

本実施形態に係る物品取出システム１は、収容溝Ｔに落下した物品１０の移動を規制及び促進するため、物品保持部４２に近接して又は物品保持部４２内に配設したエアポンプＭＦが発生する流体圧力を利用する点で、第２の実施形態に係る物品取出システム１と相違する。換言すると、本実施形態に係るに係る物品取出システム１では、収容溝Ｔに落下した物品１０に作用する外力を、流体圧力により制御する。

【0122】

これによって、収容溝Ｔ内で転動する物品１０の姿勢を適確に制御することが可能である。

【0123】

（第７の実施形態）
次に、図２２～図２３を参照して、第７の実施形態に係る物品取出システム１の構成について説明する。

【0124】

図２２、図２３は、第７の実施形態に係るロボットハンド４０の動作について説明する図である。

【0125】

第７の実施形態に係る物品取出システム１は、物品保持部４２の部材間距離の可変制御により、様々なサイズの物品１０に対応可能となっている点で、上記各実施形態に係る物品取出システム１と相違する。

【0126】

製品の製造現場によっては、図２２の物品１０ｓ及び物品１０ｔのように、物品載置部２に載置された物品群１０Ｗ中に、サイズの異なる物品１０が混在している場合がある。尚、図２２に示す物品１０ｓ及び物品１０ｔは、高さ及び幅が異なる同一種別の物品１０（例えば、ボルト部材）である（ここでは、高さＨｓ及び幅Ｗｓの物品１０ｓと、高さＨｔ及び幅Ｗｔの物品１０ｔ）。本実施形態に係る物品取出システム１では、かかる状況にも対応可能とするため、取り出し対象の物品１０のサイズに応じて、物品保持部４２の部材間距離を変化させる（図２３Ａ、図２３Ｂを参照）。本実施形態に係る物品取出システム１では、これによって、収容溝Ｔの姿勢変更誘導穴Ｔａｂの穴サイズ、及び嵌合溝Ｔｂの溝サイズを変更し、サイズの異なる物品１０についても、目標姿勢に変更するとともに、当該目標姿勢にて物品１０を把持することを可能としている。

【0127】

尚、本実施形態に係る物品取出システム１は、ユーザが指定する物品１０のサイズに応じて、物品保持部４２の部材間距離を決定する構成としてもよいが、より好ましくは、物品載置部２に載置された物品群１０Ｗから取り出し対象の物品１０を決定した際、撮像部５０から得られた画像データ等からその物品１０のサイズを検出し、検出された物品１０のサイズに基づいて、物品保持部４２の部材間距離を調整する構成とする。これによって、物品載置部２に載置された物品群１０Ｗにサイズの異なる物品１０が混在している場合にも、正確に物品１０の姿勢を目標姿勢に変更することが可能となる。

【0128】

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、同一の構成で、サイズの異なる物品１０にも適用することが可能である。

【0129】

（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。例えば、物品取出システム１は、各実施形態で示した態様を種々に組み合わせた構成であってもよい。

【0130】

又、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、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。但し、ガイド溝Ｔａ内での転動により姿勢を変更する観点から、物品１０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、を有する形状を呈する部材が好ましい。

【0131】

又、上記実施形態では、ピックアップ部４１の構成の一例として、吸着ヘッドを示したが、ピックアップ部４１は、例えば、物品１０を側面から挟持することによって、物品１０を保持する二爪ハンドで構成されてもよい。但し、様々な姿勢で載置された物品１０を、姿勢の違いによる影響を受けることなく取り出し得る点で、ピックアップ部４１は、吸着ヘッドで構成されるのが好ましい。

【0132】

又、上記実施形態では、物品保持部４２の構成の一例を示したが、物品保持部４２の構成は、種々に変更可能である。例えば、物品１０の姿勢を目標姿勢に変更するガイド溝Ｔａを形成する部材と、嵌合溝Ｔｂを形成する部材（即ち、物品１０を把持する部材）とが組み合わされて、物品保持部４２が構成されてもよい。又、一対の把持部材４２Ａ、４２Ｂで収容溝Ｔを形成する物品保持部４２に代えて、予め収容溝Ｔが形成された容器状の物品保持部４２で構成されてもよい。

【0133】

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】

【0134】

本開示に係るロボットハンドによれば、簡易な構成で、物品載置部から取り出した物品を、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】

【0135】

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
２１ 穴部
３０ ロボットアーム
４０ ロボットハンド
４０Ｔ ハンド基部
４１ ピックアップ部
４２ 物品保持部
４２Ａ、４２Ｂ 把持部材
４２Ｃ 把持部材
４２ｘ 姿勢変更部
４２ｙ 把持部
４３ センサ部
５０ 撮像部
６０ 制御部
ＭＦ エアポンプ
ＭＧ マグネット
Ｔ 収容溝
Ｔａ ガイド溝
Ｔａａ 傾斜面
Ｔａｂ 姿勢変更誘導穴
Ｔｂ 嵌合溝
Ｔｂｂ 貫通穴

【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】